[發明專利]在線監控光刻條件的方法

有效

• 申請號: 200810043806.3
• 申請日: 2008-09-25
• 公開（公告）號: CN101685259A
• 公開（公告）日: 2010-03-31
• 發明（設計）人: 王雷
• 申請（專利權）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司
• 代理人: 丁紀鐵

技術領域

本發明涉及一種半導體制造領域自動化控制和光刻工藝評估的方法， 具體涉及一種在線監控光刻條件的方法。

背景技術

現有的半導體生產中，對于光刻條件的監控主要通過測量被監控圖形 的某一個方向的關鍵尺寸來實現，對于圓形通孔和一些二維圖形(如存儲 器器件中電容通孔和后道布線金屬層的連接通孔的孤立島形金屬)則是通 過測量多個沿某一個方向的關鍵尺寸然后數學平均的關鍵尺寸來監控。這 種方法對于光刻條件的變化不夠敏感，而且對于圖形的變化不能很好的表 示。如圖1和圖2所示為同一個二維圖形在不同光刻條件下形成的被監控 圖形，通常測量關鍵尺寸時取該圖形某些方向上的特征尺寸(最小特征尺 寸)，例如橫向最小特征尺寸或縱向最小特征尺寸，如果按照現有技術的 方法則圖1和圖2判定的結果將是一致的，但事實上，圖1的圖形與圖2 的圖形形貌是不同的，圖1的圖形邊角處的曲率大，其光刻條件更加符合 設定的要求，這用現有的方法是無法得到監控的。

同時對于有些光刻層，由于各種工藝的限制或者設計需求，通常有最 小面積的設計規則，在現有工藝中，無法對此進行在線監控。

最后，對于某些二維圖形采用光學鄰近效應修正(OPC，Optical Proximity?Correction)以后，或某些工藝對圖形形狀有很高的要求，現 有的方法則無法進行監控。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種在線監控光刻條件的方法， 它可以有效監控光刻后圖形的形貌特征，提高對光刻條件監控的精確性。

為了解決以上技術問題，本發明的在線監控光刻條件的方法，包括： (1)測量被監控圖形的面積；(2)比較被監控圖形與標準圖形的面積偏 差是否超過設定的偏差范圍，如果超過則判定光刻條件不合格，否則為合 格。

因為本發明不但可以反映某一個方向的關鍵尺寸變化，同時可以對 圖形的形狀變化進行監控，可以增強在線生產對光刻條件的監控能力，而 且可以方便二維圖形的OPC修正的實際圖形的評估，還可以對測量圖形的 形貌進行監控。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細說明。

圖1是一個二維圖形在一種光刻條件下的形貌；

圖2是圖1中的二維圖形在另一種光刻條件下的形貌；

圖3是現有技術與本發明監控光刻工藝的工藝窗口示意圖；

圖4是本發明的具體實施例受焦距影響的示意圖；

圖5是發明所述方法的流程圖。

具體實施方式

如圖5所示是本發明的流程圖，本發明的在線監控光刻條件的方法主 要是對二維圖形進行監控，主要包括兩個步驟：測量被監控圖形的面積； 和比較被監控圖形與標準圖形的面積偏差是否超過設定的偏差范圍，如果 超過則判定光刻條件不合格，否則為合格。

通常面積偏差范圍是以標準圖形為參考進行設定的，同時與對光刻工 藝條件的要求相關，例如可以將允許偏差的范圍值設定為標準圖形的 10％，若對工藝的要求嚴格則可以減小該偏差允許的范圍值，反之也可以 放大。

本發明對被監控圖形面積的測量可以采用現有測量最小特征尺寸的 方法，例如可以通過SEM(電子掃描顯微鏡)二次電子散射以探測到不同 材料在Z方向的高度，最終通過收集(X，Y)各點的二次電子強度，形成 一個二維平面的信號強度圖，對該信號進行處理的方法可以為對灰度照片 依據各點的灰度進行處理，或是在設備內部對原始信號強度進行處理。舉 例說明，比較常見的處理方法包括兩類，一類是在機器內部將采集到的信 號轉化為計算機顯示圖像前，直接對信號進行處理，可以采用的信號包括 開始時的二次電子散射的強度，后續的轉化后的電信號，或微分，積分過 的信號等等；另一類就是對機器將采集到的信號轉化為圖像后，直接對圖 像進行處理，此時如果輸出的為圖像格式，則可以根據灰度(黑白格式)， 色度對比度(彩色照片)，分量數值(矢量圖)等等。各種處理的方法原 理相似(根據信號的強弱，或灰階的高低等來判斷計算面積的區域和數 值)，只不過操作的對象差別而已(各種信號，各種圖片的格式等)，故可 以采用目前公知的各種方法來進行信號的處理。本發明具體測量最小特征 尺寸的方法也可以采用目前公知的各種測量方式，由于并非本發明特征， 在此不再贅述。