[发明专利]曝光方法及离焦量测量方法

说明书

本发明提供曝光方法和离焦量测量方法，其中，所述曝光方法包括：对掩模板进行分区，分为图形区和离焦标记区，所述离焦标记区位于所述图形区的边缘；在所述掩模板上方设置光阑，通过所述光阑使透过所述离焦标记区的光对光刻胶层的侧壁实现非对称照明，以及使透过所述图形区的光对所述光刻胶的曝光区实现对称照明，进而完成对所述光刻胶层的曝光。采用本发明提供的曝光方法，对光刻胶侧壁进行非对称照明，在不影响对曝光区曝光的同时，也使得曝光之后进行离焦量测量时，可以减小离焦量测量误差，提高量测量精度，降低测量重复性；另外，采用本发明提供的曝光方法，所述掩模板不必进行梳状掩模设计，因此可以降低掩模设计与制造成本。

技术领域

本发明涉及半导体加工制造技术领域，特别涉及一种曝光方法及离焦量测量方法。

背景技术

一体化光刻用于光刻工艺设计与光刻工艺控制，进行一体化光刻的过程如图1所示，光刻机曝光的硅片进入量测设备进行套设、线条宽度以及曝光离焦量测量，测试完成后量测设备将测量数据发送给计算服务器，计算服务器根据测量数据计算光刻机的补偿数据。

曝光离焦测量功能是量测设备的一项重要功能，基于梳状掩模曝光的离焦测量方案是主流方案，其实现方式如图2所示，梳状掩模的梳齿结构比分辨率小(20nm左右)，不会被曝出图像，但是会给光刻胶侧壁造成非对称性。非对称性大小与曝光时离焦量有关。光刻胶侧壁的非对称性会导致散射测量时+1级和-1级光衍射效率的差异，因此可以建立起离焦量和+1级光-1级光衍射效率非对称性的关系，并根据+1级光和-1级光的非对称性推算出曝光离焦量。

图3中显示了对特定曝光系统和光刻胶参数，最优化标记设计参数时，光刻胶的断面图，可以看出，光刻胶的侧壁随离焦量的变化并不呈现明显的线性关系。

图4做了归一化+1级光-1级光非对称性随离焦量的关系曲线，可以看出，在100nm～-100nm离焦范围内，+1级和-1级衍射光非对称性与离焦量并不呈现出很好的线性关系，线性拟合的斜率为2e-4，斜率比较小，说明+1级光-1级光非对称性对离焦变化的反应不灵敏，这将会导致离焦量测量重复性和精度比较差。误差分析显示，这种方案导致的离焦测量重复性通常在5nm以上。

另外，现有技术中，为了降低离焦测量误差，需要使+1级光-1级光随离焦量的变化比较敏感，即增大图3中直线的斜率，这通常通过设计和优化梳状掩模标记来实现，但这样势必会增加掩模设计与制造成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种曝光方法及离焦量测量方法，以解决现有技术离焦量测量重复性高、精度比较差以及掩模设计与制造成本高的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种曝光方法，包括：

对掩模板进行分区，分为图形区和离焦标记区，所述离焦标记区位于所述图形区的边缘；

在所述掩模板的上方设置光阑，通过所述光阑使透过所述离焦标记区的光对光刻胶层的侧壁实现非对称照明，以及使透过所述图形区的光对所述光刻胶的曝光区实现对称照明，进而完成对所述光刻胶层的曝光。

可选的，在所述的曝光方法中，所述图形区呈矩形，所述离焦标记区包括第一标记区和第二标记区，所述第一标记区和所述第二标记区均呈矩形，且位于所述图形区相对的两侧。

本发明还提供一种离焦量测量方法，包括：

利用如上所述的曝光方法对目标光刻胶层完成曝光；

计算所述目标光刻胶层上发生衍射的+1级光和-1级光的非对称性，并根据计算结果及+1级光-1级光非对称性与离焦量的关系，计算曝光离焦量。

可选的，在所述的一种离焦量测量方法中，所述+1级光-1级光非对称性与离焦量的关系为线性关系，得到所述线性关系的方法包括：