[發明專利]在線監控光刻條件的方法

有效

• 申請號: 200810043870.1
• 申請日: 2008-10-28
• 公開（公告）號: CN101727013A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 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 31211
• 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，包括如 下步驟：(1)測量被監控圖形的面積，對設備探測得到的圖像進行處理； (2)測量所得圖像中被監控圖形內的有效圖形區域與總圖形區域的面積 比例；(3)比較所述被監控圖形內的有效圖形區域與總圖形區域的面積比 例是否大于設定的面積比例范圍值，如果大于則判定光刻條件合格，否則 為不合格。

本發明通過測量有效圖形區域和邊緣圖形區域的面積比例值，可以 對測量圖形的形貌進行監控，提高對光刻條件監控的精確性。

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是本發明的一個具體實施例；

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。具 體測量最小特征尺寸的方法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。

在理想狀態下曝光后的圖形與標準圖形一致邊界處應當是垂直的， 只顯示一跳封閉曲線。但實際過程中往往由于光刻膠的化學和物理特性， 邊界處并非理想的完全垂直，而是存在一定坡度，這樣反映在拍照得到的 圖像上就可以看到一圈邊緣圖形區域，中間才是有效圖形區域。

本發明為了監控圖形形貌的特征，可以進一步測量有效圖形區域與 總圖形區域的比例，預先可以設定一個符合條件的比例范圍值(根據標準 圖形面積和對光刻條件的要求來設定)，當有效圖形區域所占面積比例大 于設定的范圍值可以判斷出邊緣區域的面積較小，那么刻蝕角度基本垂直 符合光刻條件的要求，反之則不合要求。