[发明专利]聚焦评估的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体光刻工艺，尤其涉及在光刻工艺中对曝光机台的聚焦评估的方法。

背景技术

在半导体器件集成化的要求越来越高的情况下，整个半导体器件大小的设计也被迫往尺寸不停缩小的方向前进。而半导体工艺中的微影技术更是大大影响元件尺寸的精密度。因为无论是蚀刻、掺杂工艺都需通过微影工艺来达成，而在整个半导体工业的器件集成度，是否能继续的往0.15微米以下更小的线宽推进，也决定于微影工艺技术的发展。

在半导体集成电路的制造过程中，微影成像工艺无疑地居于极重要的地位，人们借助此制作工艺可将设计的图案精确地定义在光刻胶层上，然后利用蚀刻程序将光阻层的图案转移到半导体晶圆上面制得所需的线路构造。一般而言，微影成像工艺主要包括涂底、光刻胶涂布、曝光及显影等多个步骤。其中，在曝光工艺中，由于半导体器件的临界尺寸越来越小，器件之间的距离也日益缩短，而对曝光机台的要求也越来越高，曝光机台的聚焦能力的好坏直接影响半导体器件的质量。

现有光刻工艺中形成光刻胶图案的方法请参考专利号为01140031的中国专利中公开的技术方案。如图1A所示，首先提供晶圆200，在晶圆200上形成有半导体器件结构(未标出)；在晶圆200上形成待蚀刻层202，此待蚀刻层202例如金属层、多晶硅层、氮化硅层或氧化硅层；在待蚀刻层202上形成光刻胶层204。

继续参照图1A，以光罩206为罩幕对光刻胶层204进行曝光工艺208，以使光刻胶层204分为曝光区204a和204a’以及未曝光区204b，其中的曝光区204a和204a’经由光罩206的透光区206a被照射光线而分解，未曝光区204b则经由光罩206的不透光区206b的遮蔽而未受光线的照射，其中于曝光工艺208中所使用曝光光源例如是i线、氟化氢激光、氟化氨激光等。

接着，请参照图1B，经由显影工艺将光刻胶层204中的曝光区204a和204a’移除，以使未曝光区204b留下，形成第一器件图形205’和第二器件图形205，其中第一器件图形205’和第二器件图形205属于不同的类型的器件；接着用扫描电子显微镜测量第一器件图形205’和第二器件图形205的临界尺寸，将第一器件图形205’的临界尺寸减去第二器件图形205的临界尺寸，得到临界尺寸差值。

如图2所示，由于将光罩上的器件图形转移至晶圆200上的每个芯片时所用的能量与焦距都是不同的，测量每个芯片中的第一器件图形的临界尺寸和第二器件图形的临界尺寸，将同一个芯片中的第一器件图形的临界尺寸减去第二器件图形的临界尺寸，得到临界尺寸差值；然后，通过将每个芯片的焦距值和临界尺寸差值的比较，建立临界尺寸差值与焦距相关性的曲线数据(如图3所示)；根据曲线的二次拟合方程ax²+bx+c得出在拟合曲线的中轴-b/2a为最佳聚焦点。

现有技术对曝光工艺中曝光机台的聚焦能力的评估为通过曝光机台将光罩上的图形转移至光刻胶层上，然后对光刻胶层进行显影，对显影后的每个芯片中的器件图形进行测量得出临界尺寸，然后将不同类型的两种器件图形的临界尺寸相减，建立临界尺寸差值与焦距相关性的曲线数据，从而评估曝光机台的聚焦能力。由于需要对每个芯片中的器件图形进行测量，因此聚焦评估花费的时间比较长。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种聚焦评估的方法，防止对聚焦评估时间长，测量不方便。

为解决上述问题，本发明提供一种聚焦评估的方法，包括下列步骤：制作包含第一器件图形和第二器件图形的控片；依次测量控片上同一曝光区域的第一器件图形和第二器件图形临界尺寸差值；在与控片同一批次的晶圆上形成第一器件图形和第二器件图形；测量晶圆上任意一曝光区域的第一器件图形和第二器件图形的临界尺寸；将晶圆上任意一曝光区域的第一器件图形和第二器件图形的临界尺寸进行相减；将晶圆上任意一曝光区域的第一器件图形和第二器件图形的临界尺寸差值与控片上对应曝光区域的第一器件图形和第二器件图形的临界尺寸差值比较。

第一器件图形为PMOS图形，第二器件图形为NMOS图形。

测量第一器件图形和第二器件图形临界尺寸的设备是扫描电子扫描显微镜。

所述将晶圆上任意曝光区域的第一器件图形和第二器件图形的临界尺寸差值与控片上对应曝光区域的第一器件图形和第二器件图形的临界尺寸差值比较，两差值相差-0.003μm～0.003μm，聚焦能力好。

所述将晶圆上任意曝光区域的第一器件图形和第二器件图形的临界尺寸差值与控片上对应曝光区域的第一器件图形和第二器件图形的临界尺寸差值比较，两差值相差为0μm，聚焦能力最好。