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CN113534615A - 曝光剂量修正方法 - Google Patents

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CN113534615A
CN113534615A CN202110723738.0A CN202110723738A CN113534615A CN 113534615 A CN113534615 A CN 113534615A CN 202110723738 A CN202110723738 A CN 202110723738A CN 113534615 A CN113534615 A CN 113534615A
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CN
China
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line width
machine
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photomask
exposure dose
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CN202110723738.0A
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刘硕
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Shanghai Huali Integrated Circuit Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Shanghai Huali Integrated Circuit Manufacturing Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种曝光剂量修正方法，包括：步骤一、收集各机台和各光罩的线宽特征分布并存储到数据库中；步骤二、对晶圆进行曝光之前，预先选择所需要采用的机台以及光罩并进而从数据库中选择对应的线宽特征分布并组合形成总线宽特征分布；步骤三、根据总线宽特征分布得到晶圆的曝光的曝光剂量修正数据；步骤四、对晶圆进行曝光，在曝光过程中根据曝光剂量修正数据对晶圆的曝光进行校正。本发明能快捷简便的生成曝光剂量修正数据文件，特别在有新的机台或光罩需要拓展时能提高生成曝光剂量修正数据文件的效率并从而能提高产能。

Description

曝光剂量修正方法
技术领域
本发明涉及一种半导体集成电路制造方法，特别是涉及一种曝光剂量修正(dosemapper，DOMA)方法。
背景技术
半导体集成电路制造中的光刻层需要采用光刻和刻蚀工艺进行图形化，光刻工艺通过曝光和显影形成光刻胶图形，之后会进行显影后检测(after develop inspection，ADI)并得到ADI线宽(CD)；之后会进行刻蚀并进行刻蚀后检测(after etch inspection，AEI)并得到AEI CD。
其中，关键光刻层的刻蚀后线宽均匀性(AEI CDU)是与芯片良率息息相关的关键参数。DOMA功能是40nm以下技术节点补正AEI CD在晶圆上分布差异所广泛采用的方法。DOMA的基本原理是通过调节光刻时晶圆上不同位置的曝光能量来调节晶圆上不同位置的CD，以此来得到最佳的AEI CDU。由于DOMA补正的是由光刻机台(LITHO tool)、光罩(Mask)和刻蚀机台(ETCH tool)的组合带来的CD的特征分布(fingerprint)，因此DOMA补正文件与光刻机台、光罩和刻蚀机台相关联，每一个光刻机台、光罩和刻蚀机台的组合对应着唯一的一个DOMA补正文件。当生产线上有新的机台和光罩需要拓展时，就需要收取大量的AEI CD数据来获得不同机台组合所对应的DOMA补正文件，严重影响机台拓展的效率并占用线上量测机台的产能。
如图1所示，是现有曝光剂量修正方法的流程图；包括如下步骤：
步骤S101、提供需要进行光刻和刻蚀的晶圆。
步骤S102、在光刻机台上进行曝光剂量未修正曝光。
步骤S103、在刻蚀机台上进行刻蚀。
步骤S104、进行AEI测量得到AEI线宽数据。
步骤S105、根据AEI线宽数据进行CD分析。
步骤S106、结合步骤S105的CD分析结果和曝光剂量灵敏度(Dose sensitivity)301得到曝光剂量菜单(dose recipe，DR)，曝光剂量菜单对应于DOMA文件。
之后，根据曝光剂量菜单进行曝光剂量修正，之后，根据修正的曝光剂量进行步骤S102。
如图2所示，是现有曝光剂量修正方法中形成DOMA文件和各种光刻机台、光罩和刻蚀机台的组合的对应关系图；图2中显示了3个光刻机台101a、101b和101c，2个光罩102a和102b，3个刻蚀机台103a、103b和103c。
假设刻蚀机台103c为新增加的机台，为了得到和刻蚀机台103c相关的DOMA文件，则刻蚀机台103c和3个光刻机台101a、101b和101c以及2个光罩102a和102b之间共具有6个组合，图2中的6个组合分别用对应的箭头线连接在一起。这样就需要重复6次步骤S101至S106，6次步骤S104得到的AEI线宽数据在图2中分别对应于AEI线宽104a、104b、104c、104d、104e和104f，6次步骤S106得到的曝光剂量菜单在图2中分别对应于曝光剂量菜单105a、105b、105c、105d、105e和105f。
由上可知，在具有3个光刻机台和2个光罩的情形下，每增加一个刻蚀机台，则至少需要收集6个组合的AEI线宽数据才能得到和新增加的刻蚀机台相关DOMA文件，如果光刻机台和光罩更多时，显然需要收集更多的AEI线宽数据，这会严重影响机台拓展效率并会占用线上量测机台的产能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种曝光剂量修正方法，能快捷简便的生成曝光剂量修正数据文件，特别在有新的机台或光罩需要拓展时能提高生成曝光剂量修正数据文件的效率并从而能提高产能。
为解决上述技术问题，本发明提供的曝光剂量修正方法包括如下步骤：
步骤一、收集各机台和各光罩的线宽特征分布并将所收集的各所述线宽特征分布存储到数据库中。
步骤二、对晶圆进行曝光之前，预先选择所需要采用的所述机台以及所述光罩，根据选择的所述机台和所述光罩从所述数据库中选择对应的所述线宽特征分布并组合形成总线宽特征分布。
步骤三、根据所述总线宽特征分布得到所述晶圆的曝光的曝光剂量修正数据。
步骤四、对所述晶圆进行曝光，在所述晶圆的曝光过程中根据所述曝光剂量修正数据对所述晶圆的曝光进行校正。
进一步的改进是，所述机台包括光刻机台和刻蚀机台。
进一步的改进是，所述光刻机台包括一个以上，所述刻蚀机台包括一个以上，所述光罩包括一个以上。
进一步的改进是，各所述光刻机台的所述线宽特征分布和所述光罩的所述线宽特征分布通过如下步骤得到：
步骤11、选定一个所述光刻机台和选定一个所述光罩并进行曝光和显影得到对应的ADI CD数据。
步骤12、将得到的所述ADI CD数据进行分解得到所选定的所述光刻机台的所述线宽特征分布和所选定的所述光罩的所述线宽特征分布。
步骤13、更换所选定的所述光刻机台和所选定的所述光罩的组合并重复步骤11和12直至得到所有所述光刻机台和所有所述光罩的所述线宽特征分布并将各所述线宽特征分布都存储到所述数据库中。
进一步的改进是，当具有新增加的所述光刻机台时，采用如下步骤单独得到新增加的所述光刻机台的所述线宽特征分布：
将新增加的所述光刻机台作为选定的所述光刻机台并重复步骤11和12得到新增加的所述光刻机台的所述线宽特征分布。
进一步的改进是，当具有新增加的所述光罩时，采用如下步骤单独得到新增加的所述光罩的所述线宽特征分布：
将新增加的所述光罩作为选定的所述光罩并重复步骤11和12得到新增加的所述光罩的所述线宽特征分布。
进一步的改进是，各所述刻蚀机台的所述线宽特征分布通过如下步骤得到：
步骤14、任意选定一个已经得到了所述线宽特征分布的所述光刻机台和任意选定一个已经得到了所述线宽特征分布的所述光罩。
步骤15、利用选定的所述光刻机台和所述光罩进行曝光和显影并在显影后采用选定的所述刻蚀机台进行刻蚀并得到对应的AEI CD数据。
步骤16、在所得到的AEI CD数据中去除所选定的光刻机台的所述线宽特征分布和所选定的所述光罩的所述线宽特征分布得到所选定的所述刻蚀机台的所述线宽特征分布。
步骤17、更换所选定的所述光刻机台并重复步骤14至16或者重复步骤15至16直至得到所有所述刻蚀机台的所述线宽特征分布并将得到的各所述线宽特征分布都存储到所述数据库中。
进一步的改进是，当具有新增加的所述刻蚀机台时，将新增加的所述刻蚀机台作为选定的所述光刻机台并重复步骤14至16或者重复步骤15至16直至得到新增加的所述刻蚀机台的所述线宽特征分布。
进一步的改进是，步骤二中，所述总线宽特征分布为对所述晶圆进行曝光和刻蚀之后形成的AEI CD线宽特征分布。
进一步的改进是，步骤一中，在每一个光刻层上都收集一套各所述机台和各所述光罩的线宽特征分布。
本发明通过预先收集各机台和光罩的线宽特征分布，这样能在曝光前预先根据所选定的机台和光罩从数据库中选择对应的线宽特征分布并对选择的线宽特征分布进行组合形成总线宽特征分布，曝光剂量修正数据则能通过总线宽特征分布得到，从而能快捷简便的生成曝光剂量修正数据文件。
特别在有新的机台或光罩需要拓展时，和现有技术中需要将新的机台或光罩和其他机台或光罩进行多种组合测试来到曝光剂量修正数据文件不同，本发明仅需计算所增加的机台或光罩的线宽特征分布即可生成和新的机台或光罩相关的曝光剂量修正数据文件，故能提高生成曝光剂量修正数据文件的效率并从而能提高产能。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是现有曝光剂量修正方法的流程图；
图2是现有曝光剂量修正方法中形成DOMA文件和各种光刻机台、光罩和刻蚀机台的组合的对应关系图；
图3是本发明实施例曝光剂量修正方法的流程图；
图4是本发明实施例曝光剂量修正方法中增加一个刻蚀机台时各种DOMA文件的形成途径图。
具体实施方式
如图3所示，是本发明实施例曝光剂量修正方法的流程图；如图4所示，是本发明实施例曝光剂量修正方法中增加一个刻蚀机台时各种DOMA文件的形成途径图；本发明实施例曝光剂量修正方法包括如下步骤：
步骤一、收集各机台和各光罩的线宽特征分布并将所收集的各所述线宽特征分布存储到数据库401中。
本发明实施例中，所述机台包括光刻机台和刻蚀机台。
所述光刻机台包括一个以上，所述刻蚀机台包括一个以上，所述光罩包括一个以上。图4中显示了3个所述光刻机台201a、201b和201c，2个所述光罩202a和202b以及3个所述刻蚀机台203a、203b和203c。
通常，在同一晶圆产品的整个生产过程中包括多个光刻层，在每一个光刻层上都收集一套各所述机台和各所述光罩的线宽特征分布。
各所述光刻机台的所述线宽特征分布和所述光罩的所述线宽特征分布通过如下步骤得到：
步骤11、选定一个所述光刻机台和选定一个所述光罩并进行曝光得到对应的ADICD数据。步骤11对应于图3中的步骤S201至S203，其中，步骤S201提供需要进行曝光的晶圆，步骤S202为对所提供的所述晶圆进行曝光剂量未修正的曝光和显影，步骤S203则为对曝光显影后的所述晶圆的线宽进行测量即进行ADI CD测量。
ADI CD测量方式能根据不同光刻层的特点进行选择。
步骤12、将得到的所述ADI CD数据进行分解得到所选定的所述光刻机台的所述线宽特征分布和所选定的所述光罩的所述线宽特征分布。图3中，步骤S203得到的ADI CD数据即ADI线宽数据进行线宽特征分布分解可得到所述光刻机台的所述线宽特征分布和所选定的所述光罩的所述线宽特征分布，其中ADI inter402表示所述光刻机台的所述线宽特征分布，ADI intra403则表示所述光罩的所述线宽特征分布。
步骤12中通过对所述ADI CD数据进行拟合计算或其它方式得到所选定的所述光刻机台的所述线宽特征分布和所选定的所述光罩的所述线宽特征分布。
步骤13、更换所选定的所述光刻机台和所选定的所述光罩的组合并重复步骤11和12直至得到所有所述光刻机台和所有所述光罩的所述线宽特征分布并将各所述线宽特征分布都存储到所述数据库401中。
当具有新增加的所述光刻机台时，采用如下步骤单独得到新增加的所述光刻机台的所述线宽特征分布：
将新增加的所述光刻机台作为选定的所述光刻机台并重复步骤11和12得到新增加的所述光刻机台的所述线宽特征分布。
当具有新增加的所述光罩时，采用如下步骤单独得到新增加的所述光罩的所述线宽特征分布：
将新增加的所述光罩作为选定的所述光罩并重复步骤11和12得到新增加的所述光罩的所述线宽特征分布。
各所述刻蚀机台的所述线宽特征分布通过如下步骤得到：
步骤14、任意选定一个已经得到了所述线宽特征分布的所述光刻机台和任意选定一个已经得到了所述线宽特征分布的所述光罩。
步骤15、利用选定的所述光刻机台和所述光罩进行曝光和显影，即进行图3所示的步骤S201和S202
在显影后采用选定的所述刻蚀机台进行刻蚀，该步骤对应于图3所示的步骤S204；得到对应的AEI CD数据即AEI线宽数据，该步骤对应于图3所示的步骤S205，步骤S205进行AEI CD测量得到AEI CD数据。
步骤16、在所得到的AEI CD数据中去除所选定的光刻机台的所述线宽特征分布和所选定的所述光罩的所述线宽特征分布得到所选定的所述刻蚀机台的所述线宽特征分布。图3中步骤S205的箭头线显示了去除ADI线宽特征分布，ADI线宽特征分布对应光刻机台的所述线宽特征分布和所述光罩的所述线宽特征分布，之后得到所选定的所述刻蚀机台的所述线宽特征分布，图3中，数据库401中的AEI inter404表示所述刻蚀机台的所述线宽特征分布。
步骤16中通过对所述AEI CD数据进行拟合计算或其它方式得到所选定的所述刻蚀机台的所述线宽特征分布。
步骤17、更换所选定的所述光刻机台并重复步骤14至16或者重复步骤15至16直至得到所有所述刻蚀机台的所述线宽特征分布并将得到的各所述线宽特征分布都存储到所述数据库401中。所述线宽特征分布在所述数据库中的数据存储方式能根据实际情况进行调整。
当具有新增加的所述刻蚀机台时，将新增加的所述刻蚀机台作为选定的所述光刻机台并重复步骤14至16或者重复步骤15至16直至得到新增加的所述刻蚀机台的所述线宽特征分布。
图4中，假设所述刻蚀机台203c为新增加的刻蚀机台，在进行步骤14时选定的所述光刻机台为所述光刻机台201a以及选定的所述光罩为所述光罩202a，图4中采用箭头线表示了所述光刻机台、所述光罩和所述刻蚀机台的组合关系，显然本发明实施例仅采用1个组合即可实现。步骤15中得到的这种组合的AEI CD数据在图4中显示为AEI线宽204a；在步骤16中，根据AEI线宽204a就能得到所述刻蚀机台203c的所述线宽特征分布，所述刻蚀机台203c的所述线宽特征分布在图4中采用AEI inter线宽特征分布404c表示；同时，根据AEI线宽204a也能得到曝光剂量菜单205a，曝光剂量菜单205a为所述光刻机台201a、所述光罩202a和所述刻蚀机台203c的组合对应的曝光剂量菜单。
步骤二、对晶圆进行曝光之前，预先选择所需要采用的所述机台以及所述光罩，根据选择的所述机台和所述光罩从所述数据库401中选择对应的所述线宽特征分布并组合形成总线宽特征分布。
本发明实施例中，所述总线宽特征分布为对所述晶圆进行曝光和刻蚀之后形成的AEI CD线宽特征分布。图3中，步骤二对应于步骤S206，步骤S206得到的AEI线宽数据是通过对所述数据库401中的各所述线宽特征分布进行组合得到。现以图4中和所述刻蚀机台203c相关的组合为例进行如下说明：
图4中，ADI inter线宽特征分布402a表示所述光刻机台201a的所述线宽特征分布，ADI inter线宽特征分布402b表示所述光刻机台201b的所述线宽特征分布，ADI inter线宽特征分布402c表示所述光刻机台201c的所述线宽特征分布。ADI intra线宽特征分布403a表示所述光罩202a的所述线宽特征分布，ADI intra线宽特征分布403b表示所述光罩202b的所述线宽特征分布。
除了AEI线宽204a外，和图4中对应的其他5种组合对应的AEI线宽数据分别为：
将ADI inter线宽特征分布402a、ADI intra线宽特征分布403b和AEI inter线宽特征分布404c组合形成AEI线宽204b；
将ADI inter线宽特征分布402b、ADI intra线宽特征分布403a和AEI inter线宽特征分布404c组合形成AEI线宽204c；
将ADI inter线宽特征分布402b、ADI intra线宽特征分布403b和AEI inter线宽特征分布404c组合形成AEI线宽204d；
将ADI inter线宽特征分布402c、ADI intra线宽特征分布403a和AEI inter线宽特征分布404c组合形成AEI线宽204e；
将ADI inter线宽特征分布402c、ADI intra线宽特征分布403b和AEI inter线宽特征分布404c组合形成AEI线宽204f。
将所述线宽特征分布组合形成总线宽特征分布的叠加计算方式能根据实际情况进行调整。
步骤三、根据所述总线宽特征分布得到所述晶圆的曝光的曝光剂量修正数据。
根据所述总线宽特征分布生成所述晶圆的曝光的曝光剂量修正数据的方式能根据实际情况进行调整。
图4中显示了通过所述总线宽特征分布得到的和曝光剂量修正数据相关的5个剂量曝光菜单，分别为：通过AEI线宽204b得到剂量曝光菜单205b，通过AEI线宽204c得到剂量曝光菜单205c，通过AEI线宽204d得到剂量曝光菜单205d，通过AEI线宽204e得到剂量曝光菜单205e，通过AEI线宽204f得到剂量曝光菜单205f。
步骤四、对所述晶圆进行曝光，在所述晶圆的曝光过程中根据所述曝光剂量修正数据对所述晶圆的曝光进行校正。步骤四对应的曝光为经过DOMA修正后的曝光，能提高AEICDU。
本发明实施例通过预先收集各机台和光罩的线宽特征分布，这样能在曝光前预先根据所选定的机台和光罩从数据库401中选择对应的线宽特征分布并对选择的线宽特征分布进行组合形成总线宽特征分布，曝光剂量修正数据则能通过总线宽特征分布得到，从而能快捷简便的生成曝光剂量修正数据文件。
特别在有新的机台或光罩需要拓展时，和现有技术中需要将新的机台或光罩和其他机台或光罩进行多种组合测试来到曝光剂量修正数据文件不同，本发明实施例仅需计算所增加的机台或光罩的线宽特征分布即可生成和新的机台或光罩相关的曝光剂量修正数据文件，故能提高生成曝光剂量修正数据文件的效率并从而能提高产能。
以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种曝光剂量修正方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、收集各机台和各光罩的线宽特征分布并将所收集的各所述线宽特征分布存储到数据库中；
步骤二、对晶圆进行曝光之前，预先选择所需要采用的所述机台以及所述光罩，根据选择的所述机台和所述光罩从所述数据库中选择对应的所述线宽特征分布并组合形成总线宽特征分布；
步骤三、根据所述总线宽特征分布得到所述晶圆的曝光的曝光剂量修正数据；
步骤四、对所述晶圆进行曝光，在所述晶圆的曝光过程中根据所述曝光剂量修正数据对所述晶圆的曝光进行校正。
2.如权利要求1所述的曝光剂量修正方法，其特征在于：所述机台包括光刻机台和刻蚀机台。
3.如权利要求2所述的曝光剂量修正方法，其特征在于：所述光刻机台包括一个以上，所述刻蚀机台包括一个以上，所述光罩包括一个以上。
4.如权利要求3所述的曝光剂量修正方法，其特征在于：各所述光刻机台的所述线宽特征分布和所述光罩的所述线宽特征分布通过如下步骤得到：
步骤11、选定一个所述光刻机台和选定一个所述光罩并进行曝光和显影得到对应的ADI CD数据；
步骤12、将得到的所述ADI CD数据进行分解得到所选定的所述光刻机台的所述线宽特征分布和所选定的所述光罩的所述线宽特征分布；
步骤13、更换所选定的所述光刻机台和所选定的所述光罩的组合并重复步骤11和12直至得到所有所述光刻机台和所有所述光罩的所述线宽特征分布并将各所述线宽特征分布都存储到所述数据库中。
5.权利要求4所述的曝光剂量修正方法，其特征在于：当具有新增加的所述光刻机台时，采用如下步骤单独得到新增加的所述光刻机台的所述线宽特征分布：
将新增加的所述光刻机台作为选定的所述光刻机台并重复步骤11和12得到新增加的所述光刻机台的所述线宽特征分布。
6.权利要求4所述的曝光剂量修正方法，其特征在于：当具有新增加的所述光罩时，采用如下步骤单独得到新增加的所述光罩的所述线宽特征分布：
将新增加的所述光罩作为选定的所述光罩并重复步骤11和12得到新增加的所述光罩的所述线宽特征分布。
7.权利要求4所述的曝光剂量修正方法，其特征在于：各所述刻蚀机台的所述线宽特征分布通过如下步骤得到：
步骤14、任意选定一个已经得到了所述线宽特征分布的所述光刻机台和任意选定一个已经得到了所述线宽特征分布的所述光罩；
步骤15、利用选定的所述光刻机台和所述光罩进行曝光和显影并在显影后采用选定的所述刻蚀机台进行刻蚀并得到对应的AEI CD数据；
步骤16、在所得到的AEI CD数据中去除所选定的光刻机台的所述线宽特征分布和所选定的所述光罩的所述线宽特征分布得到所选定的所述刻蚀机台的所述线宽特征分布；
步骤17、更换所选定的所述光刻机台并重复步骤14至16或者重复步骤15至16直至得到所有所述刻蚀机台的所述线宽特征分布并将得到的各所述线宽特征分布都存储到所述数据库中。
8.权利要求7所述的曝光剂量修正方法，其特征在于：当具有新增加的所述刻蚀机台时，将新增加的所述刻蚀机台作为选定的所述光刻机台并重复步骤14至16或者重复步骤15至16直至得到新增加的所述刻蚀机台的所述线宽特征分布。
9.权利要求3所述的曝光剂量修正方法，其特征在于：步骤二中，所述总线宽特征分布为对所述晶圆进行曝光和刻蚀之后形成的AEI CD线宽特征分布。
10.权利要求3所述的曝光剂量修正方法，其特征在于：步骤一中，在每一个光刻层上都收集一套各所述机台和各所述光罩的线宽特征分布。
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