光刻胶厚度与关键尺寸的关系曲线的制作方法与流程

1.本公开涉及半导体技术领域，具体涉及一种光刻胶厚度与关键尺寸的关系曲线的制作方法。


背景技术：

2.光刻工艺决定了半导体器件制造工艺中所有工艺步骤所能形成的最小尺寸，即关键尺寸。光刻工艺提高关键尺寸均匀度是非常重要的。由于关键尺寸均匀度会根据光刻胶厚度设定值来变化，需要通过实验找到最佳的关键尺寸值。光刻胶的厚度变化，由于驻波效应的缘故(如图1和图2所示，第一光刻胶层5位于晶圆6上，d为第一光刻胶层厚度，实线箭头代表入射光线，虚线箭头代表反射光线)，也会导致关键尺寸变动倾斜度不同。为了使关键尺寸均匀度提高，要找到关键尺寸变动倾斜少的地方，通过实验找到。现有技术的技术方案需要制作出不同第一光刻胶层厚度的晶圆样品，工艺过程复杂，所需工艺时间较长、成本较高。


技术实现要素：

3.本公开的目的是提供一种光刻胶厚度与关键尺寸的关系曲线的制作方法。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
4.根据本公开实施例的一个方面，提供一种光刻胶厚度与关键尺寸的关系曲线的制作方法，包括：
5.制造出具有阶梯状结构的晶圆；
6.在所述晶圆表面涂布光刻胶形成第一光刻胶层，使所述第一光刻胶层与所述晶圆的厚度之和保持一致；
7.对所述第一光刻胶层进行图案化处理，在所述晶圆的表面上形成光刻胶层图案；
8.对所述光刻胶层图案各区域的厚度以及对应厚度下的关键尺寸进行测量，根据测量结果绘制出光刻胶厚度与关键尺寸的关系曲线。
9.本公开实施例的其中一个方面提供的技术方案可以包括以下有益效果：
10.本公开实施例提供的光刻胶厚度与关键尺寸的关系曲线的制作方法，不需要制作出不同光刻胶厚度的晶圆样品，只需要一个晶圆即可实现该方法，简化了工艺，大大降低了成本，且节省了工艺时间。
11.本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者，部分特征和优点可以从说明书中推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开实施例了解。本公开的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
12.为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
13.图1示出了驻波效应原理示意图；
14.图2示出了驻波效应下的第一光刻胶层厚度与曝光量的关联曲线图；
15.图3示出了本公开的一个实施例的光刻胶厚度与关键尺寸的关系曲线的制作方法流程图；
16.图4示出了本公开的一个实施例的具有阶梯状结构的晶圆的顶视图；
17.图5示出了沿图4中直线a-a’的剖视图；
18.图6示出了制造出具有阶梯状结构的晶圆这一步骤的过程剖视示意图，只示出了晶圆的左侧部分变化过程；
19.图7示出了图5所示结构的基础上形成第一光刻胶层之后的结构示意图；
20.图8示出了图7所示结构基础上对第一光刻胶层进行图案化处理之后得到的顶视图的对应于图4中b区域的部分；
21.图9示出了第一光刻胶层厚度与关键尺寸的关系曲线示意图。
具体实施方式
22.以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
23.在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
24.在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。
25.如图3所示，本公开的一个实施例提供了一种光刻胶厚度与关键尺寸的关系曲线的制作方法，包括：
26.s10、制造出具有阶梯状结构的晶圆。
27.如图4和图5所示，阶梯状结构包括一体成型的多个环状的第一单元2；所有第一单元2的中心重合，所有第一单元2由中心向外侧一环套一环地分布；每个第一单元2的外侧轮廓和内侧轮廓在晶圆上的投影均为长方形；各第一单元2的长、宽和高度均不同。每一个第一单元2的高度是均匀的。所有第一单元2构成了阶梯形状的高度梯度结构，每一第一单元2相当于该结构的一级“阶梯”。该阶梯状结构的所有第一单元2的高度由内向外依次增加，即
最靠近中心的第一单元高度最低，最外环的第一单元高度最高。
28.具体地，每个第一单元2的长度和宽度的范围为10um～500um。每个第一单元2的高度范围为阶梯状结构所包括的第一单元2的数目小于20，本实施例中以7个为例。
29.如图6所示，制造出具有阶梯状结构的晶圆，包括：
30.1)在一晶圆衬底表面均匀涂覆光刻胶，得到厚度均匀的第二光刻胶层。
31.涂覆光刻胶时，保持该晶圆衬底匀速旋转，旋转速度优选4000rpm。
32.2)通过刻蚀模板对第二光刻胶层的顶面上的一个区域进行曝光，其他区域不曝光。
33.3)对经过曝光处理后的第二光刻胶层进行显影。
34.4)在显影后保留被曝光区域的刻蚀模板，调节刻蚀工艺参数后对晶圆衬底表面进行硅刻蚀，得到一个第一单元2。被曝光区域在晶圆衬底上的投影对应于一个第一单元顶面。可以采用不同的刻蚀方法完成不同刻蚀深度的硅刻蚀。
35.重复上述步骤1)-步骤4)，得到所有第一单元2，从而得到阶梯状结构，即得到表面具有阶梯状结构的晶圆1。
36.第一单元2外轮廓在晶圆1底面上的投影形状为矩形，第一单元2的长度方向即为该矩形的长度方向。
37.s20、在晶圆1表面涂布一层光刻胶，形成第一光刻胶层3，使第一光刻胶层3与晶圆1的厚度之和保持一致。
38.具体地，如图7所示，使第一光刻胶层与晶圆1的厚度之和保持一致，指的是第一光刻胶层3的顶面与晶圆1底面之间的距离保持为一个预设值d，该预设值d可以根据具体需要设定。或者也可以说，第一光刻胶层3的顶面与晶圆1的底面是互相平行的，且第一光刻胶层3与晶圆1所组成的整体结构的厚度是均匀的。第一光刻胶层3的厚度大于或等于3um，例如可以为3um、4um或5um等。由于晶圆1上的阶梯状结构的各第一单元2的高度不同，而第一光刻胶层3与晶圆1所组成的整体结构的厚度是均匀的，所以各第一单元2上的光刻胶厚度不同。通过本实施例的方法，可以形成更大范围的光刻胶厚度变化，可以准确形成所需要的光刻胶厚度，提升关键尺寸测量的准确性。
39.s30、对第一光刻胶层3进行图案化处理，在晶圆1的表面上形成光刻胶层图案。
40.对第一光刻胶层3进行图案化处理包括：对第一光刻胶层3进行显影处理以形成光刻胶层图案。
41.如图8所示，显影处理后形成的光刻胶层图案包括多个第二单元3’，该多个第二单元3’的长度方向均平行于阶梯状结构的长度方向。第二单元3’在晶圆1上的投影为矩形，第二单元3’的长度等于阶梯状结构的长度。
42.每个第二单元3’用于测量相同第一光刻胶层厚度下关键尺寸的大小。
43.s40、对光刻胶层图案各区域的厚度以及对应厚度下的关键尺寸进行测量，根据测量结果绘制出光刻胶厚度与关键尺寸的关系曲线。
44.如图8所示的光刻胶层图案的区域划分方式，将每个第二单元3’对应于7个第一单元2划分为7个区域，同一第二单元3’的各区域分别位于其中一个第一单元2上，每个第一单元2上对应有6个第一光刻胶层区域。
45.具体的，可采用线宽测量扫描电镜测量光刻胶层图案各区域的厚度以及对应厚度下的关键尺寸。
46.为了评估如此形成的特殊晶圆，涂布光刻胶，为了测量关键尺寸而形成图案。图案的长度比起复数的阶梯图案总长度，能更充分地形成更长的图案。
47.第一光刻胶层下方的阶梯状结构的各第一单元的高度不同，相同大小的图案的关键尺寸在不同的位置都会不一样。根据第一光刻胶层的厚度、不同位置的关键尺寸和第一单元高度，可以得到多组光刻胶厚度与关键尺寸一一对应的数据，利用这些数据就可以绘制出光刻胶厚度与关键尺寸的关联曲线，如图9所示，例如通过数据拟合的方式拟合绘制出关联曲线。
48.本技术实施例提供的方法，能够确定关键尺寸变化最小化的光刻胶厚度,不需要做出不同厚度的样品,只需要一片晶圆就能得到所需要的结果。
49.通过本技术实施例的方法绘制光刻胶厚度与关键尺寸关系曲线，不需要制作出不同第一光刻胶层厚度的晶圆样品，只需要一个晶圆即可实现该方法，简化了工艺，大大降低了成本，且节省了工艺时间。
50.在以上的描述中，对于各层的构图、刻蚀等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。
51.以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。本公开的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。