氨氣濃度偵測方法和控制光刻工藝中圖形cd的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種氨氣濃度偵測方法和控制光刻工藝 中圖形⑶的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] ASML(ASMLHoldingN.V.)是荷蘭的半導(dǎo)體設(shè)備制造商。ASML的主要產(chǎn)品是用來 生產(chǎn)大規(guī)模集成電路的核心設(shè)備步進式光刻機（Stepper)，以及用來制造37nm線寬集成電 路的掃描式光刻機（Scanner)。對于ASML的Scanner,在光刻工藝（LithoProcess)中，需 要嚴格控制晶圓在曝光之后從曝光單元到曝光后烘烤（PostExposureBake,PEB)單元的 熱板（HotPlate)的時間，一般會要求該時間控制在400秒之內(nèi)，曝光單元和曝光后烘烤單 元兩者之間間隔的時間，被稱為曝光后烘烤延遲（PEBDelay)。如果曝光后烘烤延遲的時間 過長，將對光阻造成一定的影響，從而導(dǎo)致后續(xù)對晶圓進行缺陷掃描時，檢測到晶圓出現(xiàn)線 條剝離等缺陷。
[0003] 但是，對于不同類型的光阻，PEBDelay所造成的影響是不一樣的。在DUV(深紫 外光）制程中，光阻的類型主要包括ESCAP類光阻（高溫光阻）和Acetal類光阻（低溫 光阻）。ESCAP類光阻相對于Acetal類光阻，工藝更穩(wěn)定，outgassing(出氣）更少，Etch Resistance(抗蝕刻性）更好，但Acetal類光阻對PEB欠敏感，而ESCAP類光阻對PEB比 較敏感。在一定的環(huán)境狀況下，相同的PEBDelay時間，ESCAP類光阻更容易受到影響，導(dǎo) 致其進行后續(xù)CD量測時，CD(CriticalDimension，關(guān)鍵尺寸）Profile(輪廓）變形，CD變 小，從而導(dǎo)致晶圓出現(xiàn)缺陷。
[0004] 為了改善晶圓缺陷問題，減小ESCAP類光阻受到的影響，一種方法是對PEBDelay 本身進行改善，優(yōu)化工藝流程，減少晶圓在結(jié)束曝光后等待進入PEB單元的時間；另一種方 法是對環(huán)境進行改善，在scanner的reticlestage(中間掩膜載臺）和waferstage(晶圓 載臺）部分周圍加裝ChemicalFilter(化學(xué)過濾器），過濾空氣中的化學(xué)物質(zhì)，包括氨氣， S042等，降低其濃度。通過實驗發(fā)現(xiàn)，曝光后的ESCAP類光阻最容易受到光刻機機臺內(nèi)部及 周圍環(huán)境中氨氣（Ammonia，NH3)的濃度影響，在PEBDelay時間不變時，氨氣濃度越高，⑶ Profile變形越嚴重，CD變化就越大，晶圓缺陷掃描時出現(xiàn)的缺陷就越多。因此，對光刻機 機臺內(nèi)部的氨氣濃度進行偵測是十分有必要的，但現(xiàn)有偵測方法測得的光刻機機臺內(nèi)部的 氨氣濃度精確度較低。
[0005] 具體地說，光刻機機臺內(nèi)部的氨氣濃度可以通過氣體采樣來進行偵測，但這種偵 測方法（Monitor)需要暫停光刻機的生產(chǎn)作業(yè)才能對其內(nèi)部進行氣體采樣，由于會影響光 刻機生產(chǎn)作業(yè)，因此無法經(jīng)常偵測光刻機機臺內(nèi)部的氨氣濃度。為了不影響光刻機生產(chǎn)作 業(yè)，可以通過對光刻機外部的氨氣進行采樣，但由于光刻機機臺內(nèi)部的氣體是經(jīng)過Filter 過濾的，因此氨氣濃度理論上比機臺外要低，但受到Filter過濾效率的影響，光刻機機臺 外部的采樣值只能作為一個參考，對于光刻機機臺內(nèi)部的氨氣濃度，僅為估算值，因此，測 得的光刻機機臺內(nèi)部的氨氣濃度準確度較低。
[0006] 另外，采用現(xiàn)有偵測方法測得的光刻機機臺內(nèi)部的氨氣濃度精確度較低，還存在 另一個原因。正常而言，PEBDelay的時間不會超過60秒，當光刻機機臺發(fā)生問題導(dǎo)致PEB Delay時間延長時,往往會有三片晶圓在光刻機機臺內(nèi)部不同的三個module(單元）中停 留。這三個單元分別是對準單元（P-Chuck)、曝光單元（E-Chuck)和外送單元（D-Chuck), 對準單元用于在機械手臂（Robot)將晶圓放到載臺上時使晶圓位置對準，曝光單元用于對 對準后的晶圓曝光，外送單元用于臨時存放曝光后的晶圓并將其外送到PEB單元。晶圓在 光刻機機臺內(nèi)部曝光流程如圖1所示，晶圓從端口 4(Port4)傳送而來，機械手臂將晶圓 送至對準單元對準；接著，將對準后的晶圓送至曝光單元曝光，然后將曝光后的晶圓送至 外送單元臨時存放一定時間，即PEBDelay;最后將曝光后的晶圓通過機械手臂送至端口 3(Port3)后，從端口 3送至PEB單元。如圖2所示為光刻機機臺內(nèi)部各單元經(jīng)過lOminPEB Delay后的晶圓缺陷電鏡掃描對比圖，由此可見，PEBDelay時間相同時，在外送單元上的那 片晶圓受到氨氣的影響最大，究其原因是外送單元處于機臺內(nèi)部AirFlow(氣流）的出風(fēng) 口，如果外部環(huán)境氨氣濃度較高時，在機臺內(nèi)部外送單元周圍的氨氣濃度也是機臺內(nèi)部最 高的。因此，光刻機機臺內(nèi)部的氨氣濃度分布不均勻也是造成氨氣濃度偵測準確度不高的 原因。
[0007] 此外，在光刻工藝中，圖形的⑶是一個重要的參數(shù)，而氨氣濃度是影響⑶的一個 重要因素，如果CD出現(xiàn)變化，將導(dǎo)致晶圓產(chǎn)生缺陷，造成損失?，F(xiàn)有技術(shù)中無法針對氨氣濃 度對CD的影響，來控制光刻工藝中圖形的CD。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種氨氣濃度偵測方法和 控制光刻工藝中圖形CD的方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中由于對光刻機機臺內(nèi)部的氨氣濃度 的偵測會影響光刻機生產(chǎn)作業(yè)，因而無法經(jīng)常進行偵測的問題，以及解決了由于光刻機機 臺內(nèi)部的氨氣濃度分布不均勻，采用現(xiàn)有技術(shù)的偵測方法，得到光刻機機臺內(nèi)部的氨氣濃 度準確度較低的問題，此外還解決了現(xiàn)有技術(shù)中無法針對氨氣濃度對CD的影響，來控制光 刻工藝中圖形的CD，致使光刻工藝中曝光后的光阻在曝光后烘烤延遲時，受到光刻機機臺 內(nèi)部的氨氣影響，從而導(dǎo)致CD產(chǎn)生變化、晶圓出現(xiàn)缺陷的問題。
[0009] 為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種氨氣濃度偵測方法，用于偵測 光刻機機臺內(nèi)部的氨氣濃度，其中，所述氣體濃度偵測方法至少包括：
[0010] 步驟S1，提供一晶圓，在所述晶圓上形成光阻；
[0011] 步驟S2,圖形化所述光阻，形成光阻圖形；其中，所述光阻圖形具有至少一個受到 所述光刻機機臺內(nèi)部的氨氣影響的第一區(qū)域和至少一個未受到所述光刻機機臺內(nèi)部的氨 氣影響的第二區(qū)域，所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域均勻分布在所述晶圓上；
[0012] 步驟S3,選取至少一個所述第一區(qū)域和至少一個所述第二區(qū)域進行⑶量測，得到 至少一個第一⑶和至少一個第二⑶；
[0013] 步驟S4,根據(jù)所述第一CD和所述第二CD的尺寸差異，計算所述光刻機機臺內(nèi)部的 氨氣濃度。
[0014] 優(yōu)選地，所述步驟S2具體包括：
[0015] 步驟S21，在所述光刻機機臺內(nèi)部，對所述光阻進行兩次曝光工藝，以區(qū)分受到所 述光刻機機臺內(nèi)部的氨氣影響的第一次曝光后的圖形和未受到所述光刻機機臺內(nèi)部的氨 氣影響的第二次曝光后的圖形；
[0016] 步驟S22,對兩次曝光后的圖形進行曝光后烘烤和顯影，以形成所述光阻圖形；其 中，所述第一次曝光后的圖形形成所述光阻圖形的第一區(qū)域，所述第二次曝光后的圖形形 成所述光阻圖形的第二區(qū)域。
[0017] 優(yōu)選地，所述步驟S21具體包括：
[0018] 步驟S211，在所述光刻機機臺內(nèi)部的曝光單元，對所述光阻進行第一次曝光，得到 第一次曝光后的圖形；
[0019] 步驟S212,預(yù)設(shè)反應(yīng)時間，根據(jù)所述反應(yīng)時間，控制所述第一次曝光后的圖形在所 述光刻機機臺內(nèi)部移動及滯留，以使所述第一次曝光后的圖形與所述光刻機機臺內(nèi)部的氨 氣進行反應(yīng)；
[0020] 步驟S213,在所述光刻機機臺內(nèi)部的曝光單元，對所述光阻進行第二次曝光，得到 第二次曝光后的圖形；其中，所述第一次曝光后的圖形和第二次曝光后的圖形間隔交錯排 布。
[0021] 優(yōu)選地，所述步驟S212中，所述反應(yīng)時間至少為3min，其對應(yīng)的所述第一次曝光 后的圖形在所述光刻機機臺內(nèi)部移動及滯留的時間包括：將所述第一次曝光后的圖形從所 述光刻機機臺內(nèi)部的曝光單元移動到所述光刻機機臺內(nèi)部出風(fēng)口的時間，將所述第一次曝 光后的圖形滯留在所述光刻機機臺內(nèi)部出風(fēng)口的時間，以及將所述第一次曝光后的圖形從 所述光刻機機臺內(nèi)部出風(fēng)口再移動回所述光刻機機臺內(nèi)部的曝光單元的時間。
[0022] 優(yōu)選地，將所述第一次曝光后的圖形滯留在所述光刻機機臺內(nèi)部出風(fēng)口的時間至 少為lmin，以使所述第一次曝光后的圖形與所述光刻機機臺內(nèi)部的氨氣充分反應(yīng)。
[0023] 優(yōu)選地，所述步驟S4具體包括：
[0024] 步驟S41，統(tǒng)計所述光刻機機臺內(nèi)部不同的氨氣濃度及其所對應(yīng)的光阻圖形CD變 化值，對所述氨氣濃度數(shù)據(jù)和所述光阻圖形CD變化值數(shù)據(jù)進行線性擬合，以得到氨氣濃度 計算公式；
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