一种基于傅里叶变换的光酸扩散长度测定方法技术

本发明专利技术提供一种基于傅里叶变换的光酸扩散长度测定方法，利用SEM机台量测显影后光刻胶的线边缘粗糙度；对线宽值进行傅里叶变换，得到功率谱密度函数；根据功率谱密度函数确定低频和中频区间转折点的空间频率；计算不同温度下的空间频率，并提供不同温度下实际测定的一组光酸扩散长度值，建立光酸扩散长度值与不同温度下的空间频率的函数关系；根据函数计算与所需温度下的光酸扩散长度。本发明专利技术通过优化LER量测方式获得量测原始数据，再通过傅里叶变换对确定低频和中频区间转折点，最终确定光酸扩散长度。相比传统量测方法更易实现实际工艺端对酸扩散长度的监控，有助于及时获取光刻工艺条件改善对酸扩散长度的影响。工艺条件改善对酸扩散长度的影响。工艺条件改善对酸扩散长度的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种基于傅里叶变换的光酸扩散长度测定方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，特别是涉及一种基于傅里叶变换的光酸扩散长度测定方法。

技术介绍

[0002]在光刻领域，光酸扩散是相对复杂的物理化学过程。光酸扩散长度的表征对光刻过程仿真和光学邻近效应修正具有重要意义。现有技术中测量酸扩散长度方法通常包括：旋涂在衬底上的光刻胶曝光后，其表面与没有曝光的同一胶紧密接触。对两个紧贴在一起的光刻胶做曝光后烘烤(Post Exposure Bake,PEB)，在此过程中光酸会向无曝光光刻胶中扩散。经过显影把光酸扩散区域的光刻胶去除，再通过胶膜厚度的量测就可以得到光酸扩散长度。
[0003]大量实验结果表明，酸在胶中的扩散长度与光刻胶图形边缘粗糙度(Line Edge Roughness,LER)有很强关联性。光刻过程中，图1显示为现有技术中线边缘粗糙度的形成过程示意图。包括：首先，光源经过掩膜板照射到光刻胶上，光子和光刻胶中的光致酸产生剂(Photo Acid Generator,PAG)反应产生酸根离子。然后，酸根离子与聚合物树脂反应。由于聚合物树脂分子链上悬挂有酸不稳定基团，其反应产物为新的酸根离子以及可以溶于显影液的聚合物树脂。在PEB作用下酸根离子向未照射到的区域扩散，扩散过程主要发生酸根离子与聚合物树脂反应。在显影过程中可溶于显影液的聚合物树脂被洗掉，形成光刻图形。
[0004]光酸扩散长度是光刻过程中重要的参数之一，对其进行精确地测定对光学仿真和光学邻近效应修正具有重要意义。传统光酸扩散长度测定方式相对比较复杂，很难在FAB中进行测定，从而不能对实时有效地监控扩散长度对光刻工艺的影响。

技术实现思路

[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种基于傅里叶变换的光酸扩散长度测定方法，用于解决现有技术中当工艺参数发生变化时，无法及时得到工艺参数变化后对应的光酸扩散长度的问题。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种基于傅里叶变换的光酸扩散长度测定方法，该方法至少包括以下步骤：
[0007]步骤一、利用SEM机台量测显影后光刻胶的线边缘粗糙度LER；量测取样长度L的取值范围为500nm～4μm；并且所述SEM机台量测时，其扫描的两行电子束间距为Δx；量测得到所述光刻胶L/Δx个线宽值；
[0008]步骤二、对所述L/Δx个线宽值从1/L至1/Δx空间频域进行傅里叶变换，得到功率谱密度函数PSD；
[0009]步骤三、根据所述功率谱密度函数PSD中的低频区域的函数PSD
LF
确定低频lg(PSD
LF
)＝C；根据所述功率谱密度函数PSD中的中频区域的函数PSD
MF
确定中频lg(PSD
MF
)＝Algf+B，其中A,B,C均为常数，f为空间频率；当C＝Algf+B时，得到低中频转换点对应的空间
频率f
T
；
[0010]步骤四、计算不同温度下的所述空间频率f
T
，并提供不同温度下实际测定的一组光酸扩散长度值，建立所述光酸扩散长度值与不同温度下的空间频率f
T
的函数关系L
Diff
＝g(f
T
)；
[0011]步骤五、根据所述函数关系L
Diff
＝g(f
T
)计算与所需温度下的光酸扩散长度。
[0012]优选地，步骤一中利用SEM机台量测所述光刻胶的线边缘粗糙度的方法包括：利用SEM机台电子束等间距由上而下扫描所述光刻胶的线，每次扫描均得到一个所述线宽值。
[0013]优选地，步骤一中量测取样长度为2μm。
[0014]优选地，步骤一中利用SEM机台电子束等间距由上而下扫描所述光刻胶的线时，所述电子束为位于所述光刻胶的线两侧的两个电子束，并且所述两个电子束的间距Δx的取值范围为0.3nm
‑
10nm。
[0015]优选地，步骤一中所述两个电子束的间距Δx为1nm。
[0016]优选地，步骤一中的所述光刻胶为化学放大光刻胶。
[0017]优选地，步骤四中不同温度下实际测定的一组所述光酸扩散长度值的个数大于10个。
[0018]优选地，步骤一的所述量测取样长度L的取值为1.312μm。
[0019]优选地，步骤一中所述两个电子束的间距Δx为3.32nm。
[0020]如上所述，本专利技术的基于傅里叶变换的光酸扩散长度测定方法，具有以下有益效果：本专利技术通过优化LER量测方式获得量测原始数据，再通过傅里叶变换对数据进行分析确定低频和中频区间转折点，最终通过计算确定光酸扩散长度。相比传统量测方法更易实现实际工艺端对酸扩散长度的监控，有助于及时获取光刻工艺条件改善对酸扩散长度的影响。
附图说明
[0021]图1显示为现有技术中线边缘粗糙度的形成过程示意图；
[0022]图2a显示为本专利技术中SEM量测示意图；
[0023]图2b显示为本专利技术中LER分解示意图；
[0024]图3显示为本专利技术的功率谱函数图；
[0025]图4显示为本专利技术基于傅里叶变换的光酸扩散长度测定方法流程图。
具体实施方式
[0026]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。
[0027]请参阅图1至图4。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0028]本专利技术提供一种基于傅里叶变换的光酸扩散长度测定方法，如图4所示，图4显示为本专利技术基于傅里叶变换的光酸扩散长度测定方法流程图，的该方法至少包括以下步骤：
[0029]步骤一、利用SEM机台量测显影后光刻胶的线边缘粗糙度LER；量测取样长度L的取值范围为500nm～4μm；并且所述SEM机台量测时，其扫描的两行电子束间距为Δx；量测得到所述光刻胶L/Δx个线宽值；
[0030]LER通过扫描电子显微镜(SEM:Secondary Electron Microscopy)进行量测，电子束等间距由上而下扫描量测对象，每一次扫描均会得到一个值，然后对这一系列值求标准差就可以得到LER，SEM量测示意图见图2a。LER的影响因素除光酸扩散外还包括光阻成分均匀性、光子散粒噪声等。光阻成分均匀性、光子散粒噪声为随机因素，无自相关性，对LER的影响无周期性。在分子层面上，酸根离子和高分子聚合物中酸不稳定基团逐个反应，其迁移过程收高分子聚合物结构和分布影响，具有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于傅里叶变换的光酸扩散长度测定方法，其特征在于，该方法至少包括以下步骤：步骤一、利用SEM机台量测显影后光刻胶的线边缘粗糙度LER；量测取样长度L的取值范围为500nm～4μm；并且所述SEM机台量测时，其扫描的两行电子束间距为Δx；量测得到所述光刻胶L/Δx个线宽值；步骤二、对所述L/Δx个线宽值从1/L至1/Δx空间频域进行傅里叶变换，得到功率谱密度函数PSD；步骤三、根据所述功率谱密度函数PSD中的低频区域的函数PSD
LF
确定低频lg(PSD
LF
)＝C；根据所述功率谱密度函数PSD中的中频区域的函数PSD
MF
确定中频lg(PSD
MF
)＝Algf+B，其中A,B,C均为常数，f为空间频率；当C＝Algf+B时，得到低中频转换点对应的空间频率f
T
；步骤四、计算不同温度下的所述空间频率f
T
，并提供不同温度下实际测定的一组光酸扩散长度值，建立所述光酸扩散长度值与不同温度下的空间频率f
T
的函数关系L
Diff
＝g(f
T
)；步骤五、根据所述函数关系L
Diff
＝g(f
T
)计算与所需温度下的光酸扩散长度。2...

【专利技术属性】
技术研发人员：卞玉洋，郭晓波，
申请(专利权)人：上海华力集成电路制造有限公司，
类型：发明
国别省市：