引言

在半導體制造與微納加工領(lǐng)域，光刻圖形的垂直度對器件的電學性能、集成密度以及可靠性有著重要影響。精準控制光刻圖形垂直度是保障先進制程工藝精度的關(guān)鍵。本文將系統(tǒng)介紹改善光刻圖形垂直度的方法，并深入探討白光干涉儀在光刻圖形測量中的應用。

改善光刻圖形垂直度的方法

優(yōu)化光刻膠性能

光刻膠的特性直接影響圖形垂直度。選用高對比度、低膨脹系數(shù)的光刻膠，可減少曝光和顯影過程中的圖形變形。例如，化學增幅型光刻膠具有良好的分辨率和抗刻蝕性，能夠在顯影時維持圖形側(cè)壁的陡峭度。同時，通過調(diào)整光刻膠的粘度和涂膠工藝，確保光刻膠膜均勻且厚度一致，避免因膠膜厚度差異導致的顯影不均勻，進而影響圖形垂直度。

改進曝光工藝

曝光工藝參數(shù)對圖形垂直度至關(guān)重要。采用傾斜角度曝光技術(shù)，可有效改善圖形側(cè)壁的垂直度。通過調(diào)整曝光光源的入射角，使光刻膠不同部位接受的光強分布更均勻，減少因衍射效應造成的圖形底部展寬。此外，優(yōu)化曝光劑量和光源均勻性，避免局部過度曝光或曝光不足，防止光刻膠在顯影時出現(xiàn)不規(guī)則溶解，維持圖形側(cè)壁的垂直度。

調(diào)整顯影工藝

顯影過程的控制是改善圖形垂直度的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。采用噴霧顯影方式，相比沉浸式顯影，可使顯影液更均勻地作用于光刻膠表面，減少顯影液在光刻膠側(cè)壁的滯留時間，避免側(cè)壁過度溶解。精確控制顯影液濃度、溫度和顯影時間，建立嚴格的顯影工藝窗口，防止顯影不足或過度顯影導致的圖形垂直度偏差。同時，在顯影后增加適當?shù)那逑床襟E，去除殘留顯影液，避免其對圖形垂直度產(chǎn)生后續(xù)影響。

白光干涉儀在光刻圖形測量中的應用

測量原理

白光干涉儀基于白光干涉原理，通過對比參考光束與光刻圖形表面反射光束的光程差，將光強分布轉(zhuǎn)化為表面高度信息。由于白光包含多種波長，僅在光程差為零的位置形成清晰干涉條紋，利用這一特性，可實現(xiàn)納米級精度的光刻圖形形貌測量。通過對干涉條紋的分析，能夠準確獲取光刻圖形的側(cè)壁角度等參數(shù)，從而判斷圖形的垂直度情況。

測量過程

將完成光刻工藝的樣品放置于白光干涉儀載物臺上，利用顯微鏡初步定位待測光刻圖形區(qū)域。精確調(diào)節(jié)干涉儀的光路參數(shù)，獲取清晰的干涉條紋圖像。通過專業(yè)軟件對干涉圖像進行相位解包裹等處理，計算出光刻圖形的側(cè)壁角度、深度、線寬等關(guān)鍵參數(shù)。根據(jù)側(cè)壁角度數(shù)據(jù)，直觀評估光刻圖形的垂直度，為工藝優(yōu)化提供量化依據(jù)。

優(yōu)勢

白光干涉儀采用非接觸式測量，避免對光刻圖形造成物理損傷，尤其適用于高精度、脆弱光刻結(jié)構(gòu)的垂直度檢測；測量速度快，可實現(xiàn)對大量光刻圖形的快速批量檢測，滿足生產(chǎn)線高效檢測需求；其三維表面形貌可視化功能，能夠直觀呈現(xiàn)光刻圖形的垂直度狀況，便于工程師快速定位垂直度問題，及時調(diào)整光刻工藝參數(shù)。

TopMap Micro View白光干涉3D輪廓儀

一款可以“實時”動態(tài)/靜態(tài) 微納級3D輪廓測量的白光干涉儀

1)一改傳統(tǒng)白光干涉操作復雜的問題，實現(xiàn)一鍵智能聚焦掃描，亞納米精度下實現(xiàn)卓越的重復性表現(xiàn)。

2)系統(tǒng)集成CST連續(xù)掃描技術(shù)，Z向測量范圍高達100mm，不受物鏡放大倍率的影響的高精度垂直分辨率，為復雜形貌測量提供全面解決方案。

3）可搭載多普勒激光測振系統(tǒng)，實現(xiàn)實現(xiàn)“動態(tài)”3D輪廓測量。

實際案例

1，優(yōu)于1nm分辨率，輕松測量硅片表面粗糙度測量，Ra=0.7nm

2，毫米級視野，實現(xiàn)5nm-有機油膜厚度掃描

3，卓越的“高深寬比”測量能力，實現(xiàn)光刻圖形凹槽深度和開口寬度測量。

審核編輯 黃宇