CN113917799B - 一种改善曝光焦距均匀性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种改善曝光焦距均匀性的方法，提供前层版图、当层版图；确定当层曝光图形区域，根据该曝光图形区域位置确定与其对应的前层版图中图形区域的疏密度为密集图形；利用前层版图在晶圆上形成目标结构并进行当层的光刻胶涂布；量测目标结构中疏密度不同的图形区域上的光刻胶厚度；得到不同光刻胶厚度与疏密度的对应关系；提供与前层版图中密集图形对应的当层的曝光焦距进行当层曝光图形区域的光刻胶曝光；将不同光刻胶厚度与所述疏密度对应关系映射到前层疏密度与当层曝光焦距的对应关系；利用与前层密集图形对应的当层的曝光焦距及前层疏密度与当层曝光焦距的对应关系，得到前层不同疏密度对应的当层的曝光焦距。

Description

一种改善曝光焦距均匀性的方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种改善曝光焦距均匀性的方法。
背景技术
随着技术节点推进，线宽减小，产品的光刻工艺窗口也大幅减小，这就对光刻提出了巨大的挑战，尤其是光刻工艺窗口减小至100nm以下时，要兼顾所有不同图形的最佳曝光焦距，这就比较容易造成所有图形的共同工艺窗口减小(common window)，较小的工艺窗口难以实现量产，因此需要尽量平衡所有图形的最佳曝光焦距。对于光刻来讲，除图形本身的特性(如pitch)外，其他方面如光刻照明，光刻胶厚度，前层图形都会显著影响焦距(focus)，抛开光刻本身的影响因素外，前层图形会对光刻产生很大的影响，尤其是前层线宽较大的图形和线宽较小的图形所形成的区域会引起上层光刻胶涂覆时的不均匀，主要表现为前层图形稀疏时，光刻胶厚度较薄。如果光刻胶厚度较薄时，光刻的最佳焦距会偏正向，这种前层疏密度不同的图形会引起后层最佳焦距产生差异，从而导致common DOF较小，容易造成图形失焦(defocus)。
目前对于这种由前层loading引起的focus差异一直难以解决，常见的做法是光阻进行两步甚至多步涂覆来尽量减小不同疏密度图形区域的光阻厚度差异。但这种方法局限性很大，不仅对于机台产量(through put)有较大的影响，对于一些光阻难以做到很薄，这也就限制了光阻多次涂覆的应用。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种改善曝光焦距均匀性的方法，用于解决现有技术中由于图形疏密程度差异导致的曝光失焦的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种改善曝光焦距均匀性的方法，至少包括：
步骤一、提供前层版图，将所述前层版图中疏密度不同的图形区域分为密集图形、半密集图形、半稀疏图形和稀疏图形；
步骤二、提供当层版图，确定当层的曝光图形区域，根据该曝光图形区域的位置确定与其对应的前层版图中图形区域的疏密度为密集图形；
步骤三、利用所述前层版图在晶圆上形成目标结构；
步骤四、在所述目标结构上进行当层的光刻胶涂布；
步骤五、对所述晶圆进行切片，量测所述目标结构中疏密度不同的图形区域上的所述光刻胶厚度；得到不同光刻胶厚度与所述疏密度的对应关系；
步骤六、提供与所述前层版图中密集图形所对应的当层的曝光焦距，利用该曝光焦距和步骤二中所述当层版图对步骤四中涂布有光刻胶的目标结构进行当层曝光图形区域的光刻胶曝光；
步骤七、将步骤五中得到的不同光刻胶厚度与所述疏密度对应关系映射到前层疏密度与当层曝光焦距的对应关系；
步骤八、利用步骤六中与前层密集图形对应的当层的曝光焦距以及步骤八中的前层疏密度与当层曝光焦距的对应关系，得到前层不同疏密度对应的当层的曝光焦距。
优选地，步骤一中用透光率表征所述疏密程度。
优选地，步骤二中所述曝光图形区域与该曝光图形区域对应的前层版图中的图形区域叠对。
优选地，步骤三中利用所述前层版图对所述晶圆进行光刻和刻蚀，在所述晶圆上形成所述目标结构。
优选地，步骤五中利用膜厚机量测所述目标结构中疏密度不同的图形区域上的所述光刻胶的厚度。
优选地，步骤六中与所述前层版图中密集图形所对应的当层的曝光焦距作为考虑前层为密集图形时，当层曝光的最佳焦距。
优选地，步骤六中与所述当层曝光图形区域叠对的前层图形区域为密集图形。
优选地，步骤七中所述前层疏密度与当层曝光焦距的对应关系中，该当层曝光焦距为考虑前层疏密度对当层影响时，当层曝光的最佳焦距。
优选地，步骤七中所述不同光刻胶厚度与所述疏密度对应关系映射到前层疏密度与当层曝光焦距的对应关系中，该映射的规律从大量实验数据得出。
优选地，步骤八中得到前层不同疏密度对应的当层的曝光焦距的方法包括：根据所述前层疏密度与当层曝光焦距的对应关系、对步骤六中与所述前层版图中密集图形所对应的当层的曝光焦距进行差值补偿，补偿后得到不同疏密度对应的当层的曝光焦距的差值写进AGILE文件，供后续曝光调用。
如上所述，本发明的改善曝光焦距均匀性的方法，具有以下有益效果：本发明的方法通过版图设计来预测焦距的差异，在产品下线之前进行预补偿，可有效改善因前层图形导致的光刻最佳焦距不一致导致的失焦缺陷，同时可以避免在产品下线之后再发现问题，大大的节省了时间，提高了补偿的准确性。
附图说明
图1显示为本发明中利用前层版图在晶圆上形成目标结构后的结构示意图；
图2显示为本发明中在目标结构上进行当层的光刻胶涂布后的结构示意图；
图3显示为本发明的改善曝光焦距均匀性的方法流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1至图3。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明提供一种改善曝光焦距均匀性的方法，如图3所示，图3显示为本发明的改善曝光焦距均匀性的方法流程图，该方法至少包括以下步骤：
步骤一、提供前层版图，将所述前层版图中疏密度不同的图形区域分为密集图形、半密集图形、半稀疏图形和稀疏图形；
本发明进一步地，本实施例的步骤一中用透光率表征所述疏密度。也就是说，本实施例采用透光率(transmission rate)来表征这些图形的疏密度，形成transmission rate的梯度，进一步地，本实施例的所述疏密度以1％为一个梯度。
步骤二、提供当层版图，确定当层的曝光图形区域，根据该曝光图形区域的位置确定与其对应的前层版图中图形区域的疏密度为密集图形；
本发明进一步地，本实施例的步骤二中所述曝光图形区域与该曝光图形区域对应的前层版图中的图形区域叠对。
也就是说，在本实施例中与所述当层的曝光图形区域叠对的前层的图形区域为密集图形，在其他实施例中，与所述当层的曝光图形区域叠对的前层的图形区域也可以为半密集图形、半稀疏图形和稀疏图形。
步骤三、利用所述前层版图在晶圆上形成目标结构；
本发明进一步地，本实施例的步骤三中利用所述前层版图对所述晶圆进行光刻和刻蚀，在所述晶圆上形成所述目标结构。
如图1所示，图1显示为本发明中利用前层版图在晶圆上形成目标结构后的结构示意图。由此可见，该目标结构中包含密集图形、半密集图形、半稀疏图形和稀疏图形。
步骤四、在所述目标结构上进行当层的光刻胶涂布；如图2所示，图2显示为本发明中在目标结构上进行当层的光刻胶涂布后的结构示意图。由此可见，涂布光刻胶后，前层越密集的区域，其上的光刻胶厚度越厚，从密集图形至稀疏图形，各自上面的光刻胶厚度依次减小。在其他实施例中，该步骤四中也可以在所述目标结构上进行当层的SOC或BARC(底部抗反射层)的涂布。
步骤五、对所述晶圆进行切片，量测所述目标结构中疏密度不同的图形区域上的所述光刻胶厚度；得到不同光刻胶厚度与所述疏密度的对应关系；该对应关系中的所述疏密度指的是前层图形的疏密度。
本发明进一步地，本实施例的步骤五中利用膜厚机量测所述目标结构中疏密度不同的图形区域上的所述光刻胶的厚度。在其他实施例中，步骤五中也可以利用OCD等机台量测所述目标结构中疏密度不同的图形区域上的所述光刻胶的厚度。
步骤六、提供与所述前层版图中密集图形所对应的当层的曝光焦距，利用该曝光焦距和步骤二中所述当层版图对步骤四中涂布有光刻胶的目标结构进行当层曝光图形区域的光刻胶曝光；
本发明进一步地，本实施例的步骤六中与所述前层版图中密集图形所对应的当层的曝光焦距为考虑前层为密集图形时当层曝光的最佳焦距。该最佳焦距从曝光焦距和能量以及CD的关系中得出。
本发明进一步地，本实施例的步骤六中与所述当层曝光图形区域叠对的前层图形区域为密集图形。也就是说，对当层的所述曝光图形区域进行曝光时，其前层叠对的图形为密集图形。
步骤七、将步骤五中得到的不同光刻胶厚度与所述疏密度对应关系映射到前层疏密度与当层曝光焦距的对应关系；
本发明进一步地，本实施例的步骤七中所述前层疏密度与当层曝光焦距的对应关系中，该当层曝光焦距为考虑前层疏密度对当层影响时，当层曝光的最佳焦距。
本发明进一步地，本实施例的步骤七中所述不同光刻胶厚度与所述疏密度对应关系映射到前层疏密度与当层曝光焦距的对应关系中，该映射的规律从线上大量实验数据得出。
步骤八、利用步骤六中与前层密集图形对应的当层的曝光焦距以及步骤八中的前层疏密度与当层曝光焦距的对应关系，得到前层不同疏密度对应的当层的曝光焦距。
本发明进一步地，本实施例的步骤八中得到前层不同疏密度对应的当层的曝光焦距的方法包括：根据所述前层疏密度与当层曝光焦距的对应关系、对步骤六中与所述前层版图中密集图形所对应的当层的曝光焦距进行差值补偿，补偿后得到不同疏密度对应的当层的曝光焦距的差值写进AGILE文件，供后续曝光调用。后续曝光指的是，在叠对有前层多种疏密度的情况下，对当层的曝光。
综上所述，本发明提供了一个从产品下线前就对产品图形疏密度进行分类的方法，此方法可以有效地找寻图形疏密度与当层光刻胶涂覆厚度的关系，从而可以确定不同区域焦距的补正量，以达到提高曝光单元内焦距均匀性的目的。这种方法快速、有效，且通过版图可提前预测，大大节省时间的同时，提高了补偿的准确性，可有效减少失焦的发生所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种改善曝光焦距均匀性的方法，其特征在于，至少包括：
步骤一、提供前层版图，将所述前层版图中疏密度不同的图形区域分为密集图形、半密集图形、半稀疏图形和稀疏图形；
步骤二、提供当层版图，确定当层的曝光图形区域，根据该曝光图形区域的位置确定与其对应的前层版图中图形区域的疏密度为密集图形；
步骤三、利用所述前层版图在晶圆上形成目标结构；
步骤四、在所述目标结构上进行当层的光刻胶涂布；
步骤五、对所述晶圆进行切片，量测所述目标结构中疏密度不同的图形区域上的所述光刻胶厚度；得到不同光刻胶厚度与所述疏密度的对应关系；
步骤六、提供与所述前层版图中密集图形所对应的当层的曝光焦距，利用该曝光焦距和步骤二中所述当层版图对步骤四中涂布有光刻胶的目标结构进行当层曝光图形区域的光刻胶曝光；
步骤七、将步骤五中得到的不同光刻胶厚度与所述疏密度对应关系映射到前层疏密度与当层曝光焦距的对应关系；
步骤八、利用步骤六中与前层密集图形对应的当层的曝光焦距以及步骤七中的前层疏密度与当层曝光焦距的对应关系，得到前层不同疏密度对应的当层的曝光焦距。
2.根据权利要求1所述的改善曝光焦距均匀性的方法，其特征在于：步骤一中用透光率表征所述疏密度。
3.根据权利要求1所述的改善曝光焦距均匀性的方法，其特征在于：步骤二中所述曝光图形区域与该曝光图形区域对应的前层版图中的图形区域叠对。
4.根据权利要求1所述的改善曝光焦距均匀性的方法，其特征在于：步骤三中利用所述前层版图对所述晶圆进行光刻和刻蚀，在所述晶圆上形成所述目标结构。
5.根据权利要求1所述的改善曝光焦距均匀性的方法，其特征在于：步骤五中利用膜厚机量测所述目标结构中疏密度不同的图形区域上的所述光刻胶的厚度。
6.根据权利要求1所述的改善曝光焦距均匀性的方法，其特征在于：步骤六中与所述前层版图中密集图形所对应的当层的曝光焦距作为考虑前层为密集图形时，当层曝光的最佳焦距。
7.根据权利要求1所述的改善曝光焦距均匀性的方法，其特征在于：步骤六中与所述当层曝光图形区域叠对的前层图形区域为密集图形。
8.根据权利要求1所述的改善曝光焦距均匀性的方法，其特征在于：步骤七中所述前层疏密度与当层曝光焦距的对应关系中，该当层曝光焦距为考虑前层疏密度对当层影响时，当层曝光的最佳焦距。
9.根据权利要求1所述的改善曝光焦距均匀性的方法，其特征在于：步骤七中所述不同光刻胶厚度与所述疏密度对应关系映射到前层疏密度与当层曝光焦距的对应关系中，该映射的规律从大量实验数据得出。
10.根据权利要求1所述的改善曝光焦距均匀性的方法，其特征在于：步骤八中得到前层不同疏密度对应的当层的曝光焦距的方法包括：根据所述前层疏密度与当层曝光焦距的对应关系、对步骤六中与所述前层版图中密集图形所对应的当层的曝光焦距进行差值补偿，补偿后得到不同疏密度对应的当层的曝光焦距的差值写进AGILE文件，供后续曝光调用。
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