[發(fā)明專利]優(yōu)化光刻工藝窗口的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210024351.0
• 申請(qǐng)日: 2022-01-11
• 公開（公告）號(hào): CN114035408A
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 段成明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣州粵芯半導(dǎo)體技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G03F7/20
• 分類號(hào): G03F7/20;H01L21/66;H01L21/027
• 代理公司: 上海思捷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31295
• 代理人: 馮啟正

本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表面位置的測(cè)量方法及優(yōu)化光刻工藝窗口的方法，應(yīng)用與半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域。具體的，在本發(fā)明提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表面位置的測(cè)量方法中，其提出一種通過(guò)改變表面水平傳感系統(tǒng)的探測(cè)激光束波長(zhǎng)的方式，來(lái)提高半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)（晶圓）水平表面位置的測(cè)量精度，從而在利用現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，避免了由于光刻膠的透光性導(dǎo)致的晶圓表面測(cè)量精度低的問(wèn)題。并且，在本發(fā)明提供的優(yōu)化光刻工藝窗口的方法中，由于其先利用探測(cè)激光束波長(zhǎng)減短的表面水平傳感系統(tǒng)準(zhǔn)確的量測(cè)出晶圓表面的不同區(qū)域的高度，并基于該高度對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，然后，在對(duì)該水平面調(diào)整后的晶圓進(jìn)行曝光工藝，從而使其在曝光時(shí)擁有更好的聚焦，進(jìn)而提高光刻工藝窗口。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表面位置的測(cè)量方法及優(yōu)化光刻工藝窗口的方法。

背景技術(shù)

隨著高集成度、超高速、超高頻集成電路及器件的研制開發(fā)，大規(guī)模集成電路、超大規(guī)模集成電路的特征尺寸越來(lái)越細(xì)，加工尺寸進(jìn)入深亞微米、百納米甚至納米級(jí)。在微電子技術(shù)領(lǐng)域，微細(xì)光刻技術(shù)是人類迄今所能達(dá)到的精度最高的加工技術(shù)，但是，集成電路的進(jìn)一步發(fā)展需要相應(yīng)的曝光技術(shù)的支持，光刻膠技術(shù)是曝光技術(shù)的重要組成部分。

通常，晶圓表面存在各種圖形結(jié)構(gòu)，使其表面并不平整。所以在晶圓曝光之前，需要先利用表面水平傳感系統(tǒng)（leveling system）對(duì)每一個(gè)曝光區(qū)域做表面位置量測(cè)和調(diào)整。從而在對(duì)晶圓曝光時(shí)，光刻機(jī)的聚焦系統(tǒng)可以保證在晶圓表面曝光區(qū)域內(nèi)聚焦。目前使用的是波長(zhǎng)為600nm~1050nm鹵素?zé)舭l(fā)射出的激光照射在晶圓表面，反射光再被兩個(gè)傳感器接收來(lái)判斷晶圓表面的高度或者傾斜。

然而，由于作為曝光面的光刻膠的透光性，導(dǎo)致照射在晶圓表面上的激光只有5%（橫磁波）~35%（橫電波），作為反射光被表面水平傳感系統(tǒng)的傳感器接收，即使調(diào)整入射角，依然會(huì)有大量光穿透到曝光面以下，從而影響晶圓表面的量測(cè)精度。而對(duì)于后段連線層電線分布和膜層多變的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，表面探測(cè)誤差則可高達(dá)到±0.05~0.15um，這顯然無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表面位置的測(cè)量方法及優(yōu)化光刻工藝窗口的方法，以提高半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)水平表面位置的測(cè)量精度，使其曝光時(shí)擁有更好的聚焦，進(jìn)而提高光刻工藝窗口。

第一方面，為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表面位置的測(cè)量方法，所述測(cè)量方法包括以下步驟：步驟S1，提供一表面不平坦的半導(dǎo)體襯底。

步驟S2，在所述半導(dǎo)體襯底的表面上涂布第一光刻膠層形成曝光面，并提供探測(cè)激光束波長(zhǎng)可控的表面水平傳感系統(tǒng)。

步驟S3，控制表面水平傳感系統(tǒng)的探測(cè)激光束的波長(zhǎng)，使照射在所述曝光面上的探測(cè)激光束經(jīng)所述半導(dǎo)體襯底反射后形成的反射光的反射信號(hào)偏差量不小于預(yù)設(shè)閾值，以實(shí)現(xiàn)利用所述表面水平傳感系統(tǒng)精確測(cè)量所述半導(dǎo)體襯底表面上不同區(qū)域的高度分布度。

進(jìn)一步的，所述步驟S3中利用所述表面水平傳感系統(tǒng)量測(cè)所述半導(dǎo)體襯底表面上不同區(qū)域的高度分布度的步驟可以是利用探測(cè)激光束以一預(yù)設(shè)入射角照射在所述曝光面表面，所述探測(cè)激光束的反射光被所述表面水平傳感系統(tǒng)中的傳感器接受，以通過(guò)反射信號(hào)偏差量測(cè)所述半導(dǎo)體襯底的表面高度。

進(jìn)一步的，所述探測(cè)激光束的預(yù)設(shè)入射角的取值范圍可以為45°~90°。

進(jìn)一步的，所述步驟S3中控制表面水平傳感系統(tǒng)的探測(cè)激光束的波長(zhǎng)的步驟可以是將所述探測(cè)激光束的波長(zhǎng)減短。

進(jìn)一步的，減短后的所述探測(cè)激光束的波長(zhǎng)的取值范圍可以為：360nm~400nm。

進(jìn)一步的，所述探測(cè)激光束的光源可以為ArF準(zhǔn)分子激光的鹵素?zé)簟?/p>

進(jìn)一步的，所述第一光刻膠層的厚度可以為110nm~130nm。

進(jìn)一步的，所述第一光刻膠層的材料可以為ArF光刻膠。