CN109656103A - 利用scd监控在线产品焦距变化的方法 - Google Patents

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杨然富
赵珂
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Shanghai Huali Integrated Circuit Manufacturing Co Ltd
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    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/7085—Detection arrangement, e.g. detectors of apparatus alignment possibly mounted on wafers, exposure dose, photo-cleaning flux, stray light, thermal load

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Abstract

本发明公开了一种利用SCD监控在线产品焦距变化的方法，利用SRM量测结果，自动微调在线制程参数；列出晶圆焦点与光源剂量的平均误差，一旦扫描机接受所列出的平均误差校准，则能改善晶圆片上各场域焦点与光源剂量。本发明能够改善晶圆片上各场域焦点与光源剂量，提高晶圆临界尺寸均匀度。

Description

利用SCD监控在线产品焦距变化的方法
技术领域
本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种利用SCD(散射测量临界尺寸)监控在线产品焦距变化的方法。
背景技术
目前，经常使用的晶圆矩阵包含以下三种：
1.焦点矩阵(Focus matrix，FM)；
2.能量矩阵(Energy matrix，EM)；
3.焦点/能量矩阵(Focus/Energy matrix，FEM)。
上述三种晶圆矩阵，都缺乏有效监控线上产品焦距的方式,且传统式的CDSEM(扫描式电子显微镜测量临界尺寸)量测变异度太大。
由于各类组件对制程微缩的持续需求，微影技术在现今的半导体产业扮演关键角色；若要产出最佳的线路分辨率，扫描机必须精确严密地控制焦点与曝光，这两项关键因素决定了显影后的光阻截面轮廓。
为调整制程目的，光源剂量可藉由加强或减弱能量来控制线路/空间尺寸。较强的光源剂量将提供更多能量，并促使更多酸(H+)在阻剂中生成。因此显影后的线路空间会较大；相反地，降低光源剂量则会缩小线路间距，因此线路间距的空隙也会较小。
诸如SCD与CDSEM等的度量工具，则用来研究线路与间隙如何受到光源剂量变化的影响，且多半用来调整制程；但数据显示，晶圆远程边缘的晶粒通常拥有较大的光阻临界尺寸变异，并呈现与晶粒最终良率的强势关联性。
猜测其根本原因若不是来自扫描机阶段，就是之前的某些沉积阶段──例如晶圆平面度或薄膜均匀度常造成问题的薄膜沉积阶段；以上两种原因都将导致晶圆弯曲，且其结果则是在晶圆中央与边缘出现不同的曝光条件。有一些假设指出晶圆边缘晶粒最高有10％的良率损失，原因即来自于此问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种利用SCD监控在线产品焦距变化的方法，改善晶圆片上各场域焦点与光源剂量，提高晶圆临界尺寸均匀度。
为解决上述技术问题，本发明的利用SCD监控在线产品焦距变化的方法，是采用如下技术方案实现的：
利用SRM(Signal Response Metrology信号响应计量)量测结果，自动微调在线制程参数；
列出晶圆焦点与光源剂量的平均误差，一旦扫描机接受所列出的平均误差校准，则能改善晶圆片上各场域焦点与光源剂量。
本发明利用SRM量测结果，利用准确的光学量测机台,辅助传统变化因子较多的CDSEM，并反馈到曝光机以改善晶圆片上各场域焦点与光源剂量的目的，最终带来更佳的晶圆临界尺寸均匀度。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是利用SCD监控在线产品焦距变化的方法流程示意图；
图2是CDSEM和SCD量测关联性示意图。
具体实施方式
结合图1所示，为展现SRM的能力，以下设计了一个进阶微影步骤层级，即采用分离式光源能量以及焦点去做出不同轮廓的光阻形貌的实验,准备四片FEM晶圆(至少是四片，不能少于四片)与五片(至少是五片，不能少于五片)POR(process of Reference，制程参考试片)晶圆，并用散射測量临界尺寸上进行量测。
SRM参数经过4片FEM晶圆的CDSEM量训练，达成了绝佳的R2(统计学的决定系数)，在统计学中用于度量因变量的变异中可由自变量解释部份所佔的比例,以此來判断统计模型的准确性(越接近1越好)与线性斜率(各为0.98与1.1)。参见图2所示，其中，R2＝0.9814，线性斜率Y＝1.1072X-5.9777。图2中的“◆”用于标示SRM量出來的值和CDSEM量出來的值。每片制程参考试片都会去量SRM与CDSEM，最终形成图2所示的SRM与CDSEM相对关系图，即制程参考试片的平均临界尺寸。
SRM能提供与制程控制因子(即扫描机焦点与光源剂量)绝佳的关联性；下一步则是开始运用焦点与光源剂量的可校准性，以自动微调在线制程参数(即晶圆焦点与光源剂量)。列出晶圆焦点与光源剂量的平均误差，一旦扫描机可以接受此类可校准性，就可以达成改善晶圆片上各场域焦点与光源剂量的目的，最终带来更佳的临界尺寸均匀度。
本发明着重于如何透过提供扫描机焦点量测与实际曝光于晶圆片上的光源剂量量测，潜在提升晶圆远程边缘晶粒良率；本发明能进一步推动扫描机在生产过程中的晶圆焦点与光源剂量校准。
以上通过具体实施方式对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种利用SCD监控在线产品焦距变化的方法，其特征在于，利用SRM量测结果，自动调整在线制程参数；列出晶圆焦点与光源剂量的平均误差，一旦扫描机接受所列出的平均误差校准，则能改善晶圆片上各场域焦点与光源剂量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述SRM量测采用如下方法，准备四片FEM晶圆与五片POR晶圆，并用散射測量临界尺寸进行量测。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述SRM量测采用如下方法，准备超过四片FEM晶圆与超过五片POR晶圆，并用散射測量临界尺寸进行量测。
4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于：SRM参数经过4片FEM晶圆的CDSEM量训练，能够产生统计学的决定系数R2，在统计学中用于度量因变量的变异中可由自变量解释部份所佔的比例,以此來判断统计模型的准确性与线性斜率。
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Citations (4)

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US20160003609A1 (en) * 2014-07-07 2016-01-07 Kla-Tencor Corporation Signal Response Metrology Based On Measurements Of Proxy Structures
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CN108228956A (zh) * 2016-12-14 2018-06-29 台湾积体电路制造股份有限公司 优化晶圆制程模拟的方法

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