解决高能量下连续片晶圆孤立线宽下降的方法

摘要

本发明提供了一种解决高能量下连续片晶圆孤立线宽下降的方法，包括：设定光刻机的透镜热限值Heat-E-value的计算公式：Heat-E-value＝K*η*D*N*THP；其中，η表示光罩透射率，D表示光刻机的能量，THP表示光刻机生产能力，K为常数值计算参数；根据透镜热限值的计算公式获取光刻机工作范围曲线；在光刻工艺中使光刻机在所述光刻机工作范围曲线限定的工作范围内工作。

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，更具体地说，本发明涉及一种解决高能量下 连续片晶圆孤立线宽下降的方法。

背景技术

集成电路技术遵循着摩尔定律快速向前发展，目前主流的集成电路制造技 术已进入55nm,45nm甚至更小的阶段；其中光刻机是集成电路制造中的关键设 备之一，决定了集成电路线宽尺寸的大小。因此对光刻机的深入研究，无论是 技术本身还是在生产应用上，都有着非常重要的现实意义。

然而就现阶段而言，对于光刻机在一些特殊条件下，如高能量、高光罩透 射率等情况下的表现，并没有形成一套比较全面的理论，以至于在具体的生产 应用上，具有一定的实验性和盲目性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能 够解决高能量下连续片晶圆孤立线宽下降的方法。

为了实现上述技术目的，根据本发明，提供了一种解决高能量下连续片晶 圆孤立线宽下降的方法，包括：

第一步骤：设定光刻机的透镜热限值Heat-E-value的计算公式：

Heat-E-value＝K*η*D*N*THP；

其中，η表示光罩透射率，D表示光刻机的能量，THP表示光刻机生产能力， K为常数值计算参数；

第二步骤：根据透镜热限值的计算公式获取光刻机工作范围曲线；

第三步骤：在光刻工艺中使光刻机在所述光刻机工作范围曲线限定的工作 范围内工作。

优选地，高能量指的是能量不低于50mj/cm²。

优选地，高能量指的是能量不低于64.5mj/cm²。

优选地，所述光刻机是浸没式光刻机。

优选地，所述光刻机是尼康S620D型浸没式光刻机。

优选地，所述常数值计算参数为4.449×10^-6。

优选地，光刻机工作范围曲线为透镜热限值等于1.5的曲线。

优选地，所述光刻机工作范围曲线限定的工作范围为其中透镜热限值不超 过1.5的工作范围。

本发明提供了一种解决高能量下连续片晶圆孤立线宽下降的方案，该方案 在进行理论分析的基础上，提出了透镜热限值(Heat-E-value)公式，并将其转 换为光刻机的应用范围曲线，从而可以更好地指导具体生产实践上的应用。

附图说明

结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整 的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：

图1示意性地示出了连续片晶圆孤立线宽下降曲线的情况。

图2示意性地示出了透镜未受热和受热情况下的焦平面的情况。

图3示意性地示出了根据本发明优选实施例计算的尼康S620D型光刻机应 用范围曲线。

图4示意性地示出了根据本发明优选实施例的解决高能量下连续片晶圆孤 立线宽下降的方法的流程图。

需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构 的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或 者类似的标号。

具体实施方式

为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发 明的内容进行详细描述。

本发明能够针对例如尼康S620D型浸没式光刻机在高能量、高光罩透射率 下连续片晶圆孤立线宽下降的现象，如图1所示，做出了详细的理论分析；提 出了透镜热限值(Heat-E-value)的计算公式，并通过该公式得出了尼康S620D 型浸没式光刻机工作范围的Heat-E-value曲线。

下面将描述本发明的具体优选实施例。

采用尼康S620D型浸没式光刻机，在能量为64.5mj/cm²，光罩穿透率大于 90％的情况下，连续曝光25片晶圆，发现25片晶圆的孤立线宽有连续下降的趋 势，如图1曲线所示(第20片以及以后的晶圆，因孤立线倒掉而无法量测)。

出现该现象的原因为：如图2所示，当光线1透过光罩2进入透镜3时， 在透镜3未受热的情况下，如光路4所示，焦平面在7上；当透镜3受热膨胀 时，如光路5所示，焦平面在标记6所示的位置上。这样透镜不受热和受热的 情况下，焦平面存在差别，同时随着透镜受热程度的增加，使得聚焦平面6和7 的差异增大，因此造成孤立线宽随着曝光时间增加而减小，如图1所示(第1 片到第4片，第5片到第12片，第12片到最后片孤立线宽的下降)。第4片与 第5片，第12片与第13片孤立线宽的跳变，则是由于在透镜受热较严重的情 况下，光刻机不能正确的做焦距校正(校正设定在第5片和第13片)，导致焦 平面差异被扩大。

针对于该现象，考虑各种可能影响透镜受热的因素，提出来透镜热限值 (Heat-E-value)公式：

Heat-E-value＝K*η*D*N*THP

其中，η表示光罩透射率，D表示能量(mj/cm²)，THP表示光刻机生产能 力(wafer/h，每小时处理晶片数量)，K表示常数，约为4.449×10^-6。

根据尼康S620D型浸没式光刻机，当透镜热限值(Heat-E-value)为1.5 时，透镜处在最佳的工作状态——不会因受热膨胀造成连续片晶圆线宽变化。 因此，对于高能量、高光罩穿透率情况下，可以设定透镜的热限值，使得透镜 不至于过热而引起线宽变化。

为了便于理解，将该公式转换为如图3所示的光刻机应用范围曲线，图3 中给出了透镜热限值(Heat-E-value)为1.0和1.5的曲线。对于尼康S620D 型浸没式光刻机而言，图3所示的从坐标轴到透镜热限值(Heat-E-value)为 1.5的曲线间的区域为安全区域；如果透镜热限值(Heat-E-value)大于或等于 1.5，如图3中的斜线区域，则需要警惕可能会出现连续片晶圆线宽异常的问题。

由此，图4示意性地示出了根据本发明优选实施例的解决高能量下连续片 晶圆孤立线宽下降的方法的流程图。

如图4所示，根据本发明优选实施例的解决高能量下连续片晶圆孤立线宽 下降的方法包括：

第一步骤S1：设定光刻机(例如，诸如尼康S620D型浸没式光刻机之类的 浸没式光刻机)的透镜热限值Heat-E-value的计算公式：

Heat-E-value＝K*η*D*N*THP

其中，η表示光罩透射率，D表示光刻机的能量(mj/cm²)，THP表示光刻机 生产能力(wafer/h，每小时处理晶片数量)，K为常数值计算参数(约为4.449 ×10^-6)；

第二步骤S2：根据透镜热限值的计算公式获取光刻机工作范围曲线；优选 地，如上所述，光刻机工作范围曲线为透镜热限值等于1.5的曲线。

第三步骤S3：在光刻工艺中使光刻机在所述光刻机工作范围曲线限定的工 作范围内工作。优选地，所述光刻机工作范围曲线限定的工作范围为其中透镜 热限值不超过1.5的工作范围。

其中，例如，高能量指的是能量不低于50mj/cm²，优选地不低于64.5mj/cm²。

本发明至少具有以下优点：

1)本发明能够做出在高能量、高透射率下的连续片晶圆孤立线宽下降现象 的理论分析。

2)本发明给出了光刻机透镜热限值公式Heat-E-value，并根据公式做出了 光刻机应用范围曲线，对其它类型的光刻机也具有重要的参考意义。

此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第 一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤 等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并 非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技 术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多 可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发 明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、 等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。