[发明专利]光刻的曝光方法及曝光系统

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种光刻的曝光方法及曝光系统。

背景技术

半导体芯片的制作分为多层，且每一层的制作都需要进行图形限定，以形成特定结构，如，形成接触孔结构或金属连线结构等，这些特定结构的图形限定通常是由光刻工艺实现的。所谓光刻，是一个利用光刻掩膜版将设计的结构图形转移到晶片上的工艺过程。在半导体制造过程中，光刻工艺处于中心的地位，是集成电路生产中最重要的工艺步骤，如何将设计的图形准确地反映于光刻掩膜版上，再转移至半导体晶片上，是半导体制作中关注的重点问题之一。

光刻过程中，影响图形转移质量的因素很多，如，在曝光时产生的杂散光就会对图形转移质量产生一定的影响。曝光机的光学成像系统的像面通常不仅仅接收成像光线，也会接收到非成像光线。该部分到达光学系统像面的非成像光线就称为杂散光。杂散光的存在不仅会降低成像对比度，还会引起图形尺寸的变化。杂散光的大小会受到投影光刻系统的结构、材料及污染等多种因素的影响，另外，即使在同一投影光刻系统中，对不同的光刻掩膜版产生的杂散光也会不同。

光刻形成的图形尺寸较大时，对图形的形成质量往往要求较低，其能够容忍的图形偏差通常较大，此时，即使存在一定的杂散光导致图形的尺寸发生了些许偏差，如偏差了几十纳米，也不会对产品的形成质量造成太大的影响。因此，对于大尺寸的光刻图形，通常并不需要对曝光时杂散光对图形质量的影响多加考虑。

然而，随着超大规模集成电路的迅速发展，芯片的集成度越来越高，器件的特征尺寸(CD，Critical Dimension)越来越小，在光刻过程中所允许的图形尺寸偏差也相应地减小，尤其在特征尺寸达到90nm及以下的工艺中，通常要求将图形的尺寸偏差限制在几个纳米之内，这就对光刻技术提出了更为严格的要求。此时，图形尺寸较大时能够容忍的因杂散光带来的图形尺寸的偏差已不能容忍，必须要对其加以修正。

图1为说明现有的杂散光对图形尺寸的影响的示意图，如图1所示，图中横坐标代表了杂散光的相对强度，纵坐标代表了图形尺寸的变化。在理想情况下，形成的各种图形的尺寸均应为65nm(即杂散光为0时)。然而，如图1中所示，由于杂散光的存在，实际得到的曝光后的图形尺寸会发生一定的偏差，且随着杂散光的增强，不同图形的尺寸会发生不同的变化。图1中的101表示了线端间的槽图形(butting gap)的CD随着杂散光的增强而逐渐增大的变化情况；102、103和104分别表示了密集的条形图形(dense line)、暗场条形图形(dark field line)和条形线端图形(buttingline)的CD随着杂散光的增强而逐渐减小的变化情况。可以看到，各种图形的CD随着杂散光的增强而产生了不同的变化，逐渐偏离了正常值。其中，当杂散光强度较大时，图形尺寸的偏差量甚至可以达到15nm左右，这对于小尺寸器件而言是无法容忍的。

另外，杂散光在一个衬底上的分布往往是不均匀的，这样，在同一衬底的不同区域，即使是相同的图形，因杂散光而造成的图形尺寸的偏差情况也会各不相同，这导致了在同一衬底上形成的图形的一致性较差。

为了消除杂散光对光刻工艺的影响，于2005年8月17日公开的公开号为CN1655064A的中国专利申请提出了一种杂散光原位检测方法，其可以区分杂散光的来源，以便针对杂散光的来源采取措施消除杂散光。但采用该检测方法所用的检测系统较为复杂，需要有四个可以精确定位的狭缝刀口，特殊的掩膜版，能量传感器等，且该方法还需要采用额外的方法来消除杂散光，实现较为复杂，成本较高。

另外，于2005年7月20日公开的公开号为CN1641485A的中国专利申请也提出了一种消除杂散光对光刻图形尺寸的影响的方法，该方法在检测得到杂散光对图形尺寸的偏差后，通过调整光刻掩膜版上图形尺寸或改变显影条件等方法来修正因杂散光引起的图形尺寸的偏差，但是该方法未考虑到在整个衬底的不同区域杂散光的分布不同的问题，因此，不能在整个衬底范围内改善图形尺寸因杂散光而出现偏差的现象，形成的图形在准确性及一致性方面对于现有半导体制造技术而言仍不能满足要求。

发明内容

本发明提供一种光刻的曝光方法及曝光系统，可以在整个衬底范围内改善曝光时图形尺寸受杂散光影响出现偏差的现象。

本发明提供的一种光刻的曝光方法，包括步骤：

利用检测片检测杂散光在衬底上的分布情况；

确定待曝光场在所述衬底上的位置；

根据所述检测片检测得到的杂散光的分布情况及所述位置，计算所述待曝光场的杂散光平均值；