[发明专利]一种光刻曝光条件的设定方法

说明书

本发明提供一种光刻曝光条件设定方法，通过在一个方向上以固定步长改变聚焦值，另一个方向以另一个固定步长改变曝光能量，在所述光刻胶层上形成由多个曝光条件不同的曝光区域，并检测每个所述曝光区域的多个点，并进行相应的计算，提高了曝光条件设定的准确性和可靠性。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及半导体制造的曝光系统设定聚焦值及曝光能量等条件的设定方法。

背景技术

聚焦能量矩阵(Focus-Energy Matrix，FEM)是用来检查光刻工艺窗口和确定最佳曝光条件的测试方法，通过在一个硅片上的不同区域使用不同的曝光焦距和能量可以产生不同工艺条件的组合，通过此方法可以在一个硅片上进行实验确定聚焦深度、曝光量所允许的范围和最佳焦距、最佳曝光能量。

曝光时，在一个方向以固定的步长改变聚焦值，另一个方向以另一个固定步长改变曝光能量，如附图1所示。每个条件对应一片晶圆上一个曝光区域(shot)，以此为条件曝光显影，并经过CD-SEM的量测得出每个曝光区域的关键尺寸值(critical dimension，CD)，以及通过CD-SEM的Top view的照片来确定哪些曝光区域的曝光条件是符合该特定层的制程要求的(通常CD值的上下规格为±10％，而对于Top view照片的要求是能够确定光刻胶的是基本上垂直的)。将各个曝光区域的关键尺寸值和各个的曝光-能量条件作为输入，便可以得到所谓的“bossung”曲线，如附图2。

然而，现有技术中通过CD-SEM的量测中，通常只检测收集每个曝光区域的一个点的关键尺寸值，参考附图3。而实际上，单个点的关键尺寸值并不能完全的反应曝光区域的全部信息，因此，其会造成最终设定的曝光条件与理想的曝光条件有较大的偏差。

另外，现有技术中的曝光能量矩阵的聚焦值和曝光能量的改变步长为恒定值，当不确定符合制程要求的曝光能量和聚焦值的大致范围时，会出现由于曝光能量和聚焦的初始值设定不当，导致得不到符合制程要求的曝光能量和聚焦值的范围的情况。比如，某一晶圆的曝光能量矩阵，其初始聚焦值为0.2μm，初始曝光能量为50mJ/cm²,聚焦值的步长为0.02μm，曝光能量的步长为10mJ/cm²，分别延着所述晶圆的两个方向改变5次，可知所述曝光能量矩阵的聚焦值范围为0.2μm～0.3μm,而曝光能量的范围为50mJ/cm²～100mJ/cm²。然而，当符合制程要求的聚焦值范围在0.34～0.38μm，符合制程要的曝光能量的范围在120mJ/cm²～140mJ/cm²的情况下，上述晶圆曝光能量矩阵得不到符合制程要求的曝光能量和聚焦值的范围。也就是说在这种情况下，现有技术可能采用对多个晶圆形成曝光能量矩阵，或者采用大面积的晶圆形成曝光能量矩阵，损耗较多的人力和物力。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种光刻曝光条件设定方法，以解决提高曝光条件的准确性和可靠性，另外一方面提供了一种光刻曝光条件设定方法，以测量效率。

本发明实施例提供了一种光刻曝光条件设定方法，包括提供待曝光晶圆，所述晶圆上具有一光刻胶层；通过在一个方向上以固定步长改变聚焦值，另一个方向以另一个固定步长改变曝光能量，在所述光刻胶层上形成由多个曝光条件不同的曝光区域组成的第一阵列；每个所述曝光区域具有第一曝光图案，所述第一曝光图案为多个第二曝光图案组成的第二阵列；用扫描式电子显微镜依次对多个所述曝光区域进行照射，并检测收集当前被照射的所述曝光区域的多个所述第二曝光图案的形貌数据；对每个所述第二曝光图案的形貌数据进行计算，并选择出符合制程要求的聚焦值范围和曝光能量值范围。

由于测定了第一曝光图案的多个第二曝光图案的形貌数据，即测定了多个点的关键尺寸数据，更全面地测定了当前曝光条件下的曝光效果。

可选地，所述形貌数据为线宽、孔径、高度或倾斜角。

可选地，其特征在于，所述计算为计算形貌数据的平均值、标准差或方差。