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改善光刻圖形垂直度的方法及白光干涉儀在光刻圖形的測量

jf_14507239 ? 來源:jf_14507239 ? 作者:jf_14507239 ? 2025-06-30 09:59 ? 次閱讀
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引言

半導體制造與微納加工領域,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鍵。本文將系統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壁的陡峭度。同時,通過調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

曝光工藝參數對圖形垂直度至關重要。采用傾斜角度曝光技術,可有效改善圖形側壁的垂直度。通過調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不規則溶解,維持圖形側壁的垂直度。

調整顯影工藝

顯影過程的控制是改善圖形垂直度的關鍵環節。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壁的滯留時間,避免側壁過度溶解。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,在顯影后增加適當的清洗步驟,去除殘留顯影液,避免其對圖形垂直度產生后續影響。

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壁角度等參數,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域。精確調節干涉儀的光路參數,獲取清晰的干涉條紋圖像。通過專業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壁角度、深度、線寬等關鍵參數。根據側壁角度數據,直觀評估光刻圖形的垂直度,為工藝優化提供量化依據。

優勢

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、脆弱光刻結構的垂直度檢測;測量速度快,可實現對大量光刻圖形的快速批量檢測,滿足生產線高效檢測需求;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,及時調整光刻工藝參數。

TopMap Micro View白光干涉3D輪廓儀

一款可以“實時”動態/靜態 微納級3D輪廓測量的白光干涉儀

1)一改傳統白光干涉操作復雜的問題,實現一鍵智能聚焦掃描,亞納米精度下實現卓越的重復性表現。

2)系統集成CST連續掃描技術,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,實現實現“動態”3D輪廓測量。

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實際案例

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1,優于1nm分辨率,輕松測量硅片表面粗糙度測量,Ra=0.7nm

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2,毫米級視野,實現5nm-有機油膜厚度掃描

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3,卓越的“高深寬比”測量能力,實現光刻圖形凹槽深度和開口寬度測量。

審核編輯 黃宇

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