[发明专利]曝光能量的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种曝光能量的控制方法。

背景技术

随着半导体制造工艺的发展，半导体芯片的面积越来越小，因此半导体工艺的精度也变得更加重要。在半导体制造工艺中，其中一个重要的工艺就是光刻，光刻是将掩膜版图案转移为晶片上的光刻图案的工艺过程，因此光刻图案的质量会直接影响到最终形成的芯片的性能。

曝光能量是影响光刻图案质量的一个重要参数，如果曝光能量控制得不恰当，将会使得光刻图案的实际关键尺寸(CD)与标准CD之间存在比较大的差异，通常我们将实际CD与标准CD的差值称为CD偏差。

在现有技术中，为了尽可能地减小CD偏差，一般采用如下的曝光能量控制方法；

步骤一，预先确定曝光能量偏差与CD偏差的第一比例系数。

在实际应用中，曝光能量偏差与CD偏差具有线性比例关系，若ΔE表示曝光能量偏差，ΔCD表示CD偏差，a表示曝光能量偏差与CD偏差的线性比例系数，则ΔE＝a*ΔCD。

为了确定第一比例系数a，可预先使用控片进行如下实验：A：每改变一次曝光能量后，在光阻(PR)上施加相同的掩膜版，然后进行曝光和显影，从而生成光刻图案，然后采用激光量测机台量测光刻图案中PR的实际CD，这样就获得了一组曝光能量和实际CD的数值；B：然后保持其他条件不变，仅改变曝光能量，再次重复步骤A，这样就可获得多组曝光能量和实际CD的数值；C：最后采用线性最小二乘拟合法进行直线拟合，直线上每一点的纵坐标为曝光能量的数值，横坐标为实际CD的数值，直线的斜率即为曝光能量偏差ΔE与CD偏差ΔCD的第一比例系数a。

步骤二，根据当前批次的上一批次晶片光刻图案的CD偏差和所确定的第一比例系数，确定当前批次的上一批次晶片的光刻图案的曝光能量偏差，将当前批次的上一批次晶片的光刻图案的曝光能量偏差作为当前批次晶片的曝光能量校正因子，以对当前批次晶片的预设曝光能量进行校正。

具体地说，在实际生产过程中，当需要对晶片进行光刻时，一般将晶片分为若干个组(lot)进行，一个组通常包括25个晶片。一个组又被分为两个批次依次进行光刻，一个组中的第一批次(也称子批)包括1个晶片，一个组的第二批次(也称母批)包括24个晶片，其中，需要说明的是，第二批次的24个晶片是同时进行光刻的，不按时间先后顺序进行，一个组中只有第一批次的1个晶片是先于其他24个晶片进行光刻的。

另外，预设曝光能量为预先设定的曝光能量的经验值，在实际生产中，对于每一批次晶片的光刻，都预设了曝光能量的经验值，但是，所设定的曝光能量的经验值不一定能够最大可能地克服CD偏差，因此还需根据实际情况进行修正，现有技术中采用曝光能量校正因子对预设曝光能量校正的过程即为修正的过程。

下面以两组(共四批)晶片为例对步骤二进行举例说明，为了方便起见，将第一组中的第一批次记为L1批，将第一组中的第二批次记为L2批，将第二组中的第一批次记为L3批，将第二组中第二批次记为L4批。

对于L1批，首先，按照L1批的预设曝光能量E1对L1批进行曝光和显影，生成光刻图案，然后采用激光量测机台量测光刻图案中PR的实际CD1，并计算实际CD1与标准CD的CD偏差，将L1批的CD偏差记为ΔCD1；然后，计算L1批的曝光能量偏差ΔE1＝a*ΔCD1，将L1批的曝光能量偏差ΔE1作为L2批的曝光能量校正因子e2。

对于L2批，首先，按照L2批的校正后的曝光能量E2’对L2批进行曝光和显影，生成光刻图案，然后采用激光量测机台量测光刻图案中PR的实际CD2，并计算实际CD2与标准CD的CD偏差，将L2批的CD偏差记为ΔCD2，其中，L2批的校正后的曝光能量E2’＝E2+e2，E2为L2批的预设曝光能量；然后，计算L2批的曝光能量偏差ΔE2＝a*ΔCD2，将L2批的曝光能量偏差ΔE2作为L3批的曝光能量校正因子e3。

需要说明的是，L2批包括24个同时进行光刻的晶片，可选择任意一个晶片作为研究对象，也就是说，实际CD2为L2批中任意一个晶片的实际CD，E2为L2批中同一个任意晶片的预设曝光能量。在实际应用中，一般将一组中第一批次的一个晶片编号为1，将第二批次的24个晶片进行从2至25的编号，优选地，通常将编号为2的晶片作为第二批次的研究对象，也就是说，当获取L2批的实际CD2和E2时，通常以编号为2的晶片为研究对象。