[发明专利]曝光焦点的监控方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种半导体工艺，特别涉及一种半导体制造工艺中的曝光机的曝光焦点的监控方法。

【背景技术】

半导体工艺中常利用曝光的程序在半导体材料上形成相应的线路图案。曝光技术的进步及所用光的波长变小使得形成精细的线路图案成为可能，由此可以使得单位面积上可形成的图案密度变大，线宽变小。

由于特征图案越来越小，甚至到亚波长量级，因此光临近效应会变得比较严重而导致印刷转移图像不清晰、扭曲。此时若离焦较多，更会由于非焦点的衍射特性而产生印刷转移图像的形变与模糊。因此，在半导体制造工艺中，寻找曝光的最佳焦点成为能否形成精细的电路结构的关键步骤。

一种利用Bossung曲线来定位最佳聚集点的方法包括以下步骤：

以不同离焦距离在光阻层上进行曝光；

测量在各次曝光时所形成的特征线宽CD(Critical Dimension)；

绘出各特征线宽CD以离焦距离为变量的曲线(Bossung曲线)；

以Bossung曲线的斜率最小处作为最佳的聚集点。

上述方法虽可定位到最佳的聚集点，然而却需要以不同的离焦距离进行多次曝光，并要测量各次曝光时的特征线宽CD。此方法不但所需的数据量较大，并且一一进行曝光、测量的过程耗费的时间也比较长。后续需要对所测得的特征线宽CD进行处理的系统与步骤均较为复杂。

【发明内容】

有鉴于此，有必要提供一种所需数据量较小、节省测量与计算程序的曝光焦点监控方法。

一种曝光焦点的监控方法，包括：

在预定离焦距离的范围内，以任选的离焦距离形成至少两个曝光图形；

分别测量所述各曝光图形的顶部宽度与底部宽度；

计算所述各曝光图形的顶部宽度与底部宽度的差值；

根据所述差值与对应的离焦距离计算预定的系数。

根据该曝光焦点的监控方法，可以在最少仅需两组数据的情况下即确定最终所得曝光图形的尺寸与曝光焦点的关系。

【附图说明】

图1为一种用于曝光的光学系统的结构示意图。

图2为光学系统的聚焦点与光刻胶的相对位置的光路图。

图3为图2所示的聚焦状况下所形成的曝光图形的截面示意图。

图4为本发明曝光焦点的监控方法的一种实施方式的流程图。

【具体实施方式】

图1示出一种用于曝光的光学系统的结构，该光学系统包括光源12、第一透镜组14、光刻版(Mask)16、第二透镜组18，用于曝光涂覆在基底20上的光刻胶22。

光源12所发出的光线经过第一透镜组14的会聚之后形成平行光照射到光刻版16上。光刻版16上预先印刷有与需曝光在基底20上的图案相同的图形，但光刻版16上的图形大小一般是基底上需形成的图案的数倍。通过光刻版16上的图形的阻挡后的光线经第二透镜组18的进一步会聚缩小后投射在基底20上，即可将基底20上的光刻胶22的相应位置进行曝光。后续经过显影等操作即可在基底上形成相应的图案结构。

结合图2与图3，其中图2所示为图1的光学系统中光线经第二透镜组18会聚缩小后形成的聚焦点落在光刻胶22层上相对位置的示意图；图3为图2中各聚集情形在曝光后光刻胶经显影所形成的曝光图形的截面示意图。

图2A为聚集点位置较佳时光路的放大示意图。经第二透镜组18会聚的光线聚焦在光刻胶22的中间位置，其可以在光刻胶22的顶部和底部形成尺寸相当的曝光。光刻胶22经显影后所形成的曝光图形的截面示意如图3A所示，其中洗除经曝光的光刻胶后形成的凹槽24顶部与底端宽底相当。

图2B为聚集点位置上偏时光路的放大示意图。经第二透镜组18会聚的光线聚焦点落在光刻胶22的中间偏上部的位置。在此情形下，聚焦光线可以照射的光刻胶即产生上下不均的现象，最终形成的曝光图案如图3B所示，可以看到，洗除经曝光的光刻胶后形成的凹槽26顶部窄而底端宽。

图2C所示的为与图2B相反的情况。经第二透镜组18会聚缩小的光线的聚焦落在光刻胶22的中间偏下位置。此时光刻胶22经显影后所形成的曝光图形的截面示意如图3C所示，可见洗除经曝光的光刻胶后形成的凹槽28顶部比底端宽。

由此可见，光学系统的聚集点的位置直接影响到最终形成的光刻图形的质量与形状。反过来，光刻图形的形状又可以反映光学系统的聚焦点的位置好坏。因此，通过测量光刻图形的尺寸并进行相关性计算，即可得到光学系统的聚焦点位置。