專利名稱：：熱板溫度均勻性測試方法熱板溫度均勻性測試方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及熱板溫度均勻性測試方法，尤其涉及一種應用于半導體光刻工藝中的熱板的溫度均勻性測試方法。
背景技術：
：隨著集成電路半導體技術的發(fā)展，器件的特征尺寸越來越小，相應的，在線工藝波動也被要求減小。即，各單項工藝結果的均勻性和重復性的控制規(guī)范變得更加嚴格?，F(xiàn)有半導體光刻工藝中，廣泛采用深紫外(DUV)光刻工藝，其使用特定的化學增幅放大光刻膠(CAR=ChemicallyAmplifiedPhotoresist)。該深紫外光刻工藝的特點是在光刻機曝光結束后，必須經(jīng)過烘烤，才能結束一個完整的曝光過程，然后進行隨后的顯影。因此，光刻的線寬形貌和尺寸受曝光后烘烤(PEB=PostExposureBake)的影響很大，因此用作PEB的烘烤熱板的溫度均勻性必須精確控制才能提供穩(wěn)定的深紫外光刻工藝。目前，測定熱板溫度均勻性的方法主要有以下三種一、手持式溫度測試裝置直接測試熱板的溫度其不足之處在于熱板烘烤圓片是在一個相對封閉的環(huán)境中，即烘烤時，用于傳輸圓片的隔板(shutter)必須關閉，而測試時，必須打開隔板，以便熱電偶通過隔板和熱板接觸測試溫度。隔板關閉與否，對溫度影響很大。另外熱板加熱圓片采用的是輻射加熱，圓片不與熱板直接接觸，而是保持很小的一定距離，這在手動測試時是無法控制的。因此手動熱電偶測試不能真實反應PEB熱板烘烤圓片時的溫度均勻性。二、利用熱板烘烤電阻式溫度檢測(RTD=ResistanceTemperatureDetectors)圓片的方法其原理為將熱敏元件固定在RTD圓片的不同部位，再將RTD圓片放置在熱板上，通過有線或無線藍牙的方式，將熱敏元件的信號轉(zhuǎn)化為溫度，得到熱板溫度均勻性測試的結果。該方法的不足之處在于有線方式測試時，熱板的隔板必須開啟，影響溫度均勻性的測試；采用藍牙方式測試時，測試環(huán)境較真實，但是圓片有一定的使用壽命，需要定期更換。同時圓片上放置的溫度傳感器的數(shù)目有限，不能如實反應熱板溫度的分布，而且圓片價格昂貴且使用過程中極易損壞，因此本方法的綜合使用成本較高。三、曝光顯影測試線寬，根據(jù)線寬的變化來反映熱板均勻性程度。該方法的不足之處在于線寬的變化除了受到熱板均勻性的影響外，還增加了受到顯影工藝的影響，因此無法準確分析數(shù)據(jù)判斷熱板均勻性。因此，需要提供一種快速簡便準確地測定熱板溫度均勻性的方法以提供可靠的光刻工藝。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種熱板溫度均勻性測試方法，其測試快速準確且成本低。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是關于一種熱板溫度均勻性測試方法，其包括步驟步驟一提供兩個非對稱圖形并放置于光刻版上，該兩個非對稱圖形之間具有距離Dl及兩個非對稱圖形各自中心線之間具有距離Ll；步驟二設定曝光后烘烤(PEB)溫度；步驟三將曝光后有兩個非對稱圖形的圓片進行曝光后烘烤，形成潛像圖形，兩個非對稱圖形之間的距離變化為D2且兩個非對稱圖形各自中心線之間的距離變化為L2；步驟四上述兩個非對稱圖形組成光刻機的對位標記或特定測試結構，利用光刻機的對位系統(tǒng)測定各對位標記或特定測試結構的坐標/距離，并比較測試值和理論數(shù)值的差異以定量反映熱板溫度的均勻性。作為本發(fā)明的進一步改進，所述非對稱圖形為具有尖端部分的三角形，其中兩個非對稱圖形的尖端部分相對。作為本發(fā)明的進一步改進，所述非對稱圖形為兩側不對稱，其中一側為小尺寸的間距或條的圖形，其中小尺寸的間距或條相對放置在光刻版上。作為本發(fā)明的進一步改進，所述非對稱圖形透光或者不透光。作為本發(fā)明的進一步改進，所述化學增幅放大光刻膠為深紫外化學增幅放大光刻膠。作為本發(fā)明的進一步改進，所述化學增幅放大光刻膠為ESCAP(環(huán)境安定化學放大)光刻膠。作為本發(fā)明的進一步改進，所述非對稱圖形的尺寸長寬為2-10微米，由其組成光刻機對位標記或兩組非對稱圖形間的距離。作為本發(fā)明的進一步改進，所述非對稱圖形組成的對位標記的測試圖形放置在光刻版中央。作為本發(fā)明的進一步改進，所述非對稱圖形中的最小圖形介于可分辨和不能分辨之間。作為本發(fā)明的進一步改進，所述非對稱圖形不同邊界之間的光酸濃度可以通過改變曝光焦距的方法調(diào)整。本發(fā)明的有益效果是通過非對稱圖形經(jīng)過PEB后最終形成的潛像圖像的中心發(fā)生偏移的特性，定量反應熱板溫度的均勻性。圖1是本發(fā)明熱板溫度均勻性測試方法中非對稱圖形曝光后光生酸劑(PAG，photoacidgenerator)產(chǎn)生的光酸的分布示意圖；圖2是本發(fā)明熱板溫度均勻性測試方法中非對稱圖形進行曝光后烘烤(PEB)后形成的潛像圖形的示意圖；圖3是熱板溫度均勻性測試方法中用于測試的非對稱圖形一在不同的PEB溫度下生成潛像圖形的示意圖；圖4是本發(fā)明熱板溫度均勻性測試方法中用于測試的非對稱圖形二在不同的PEB溫度下生成潛像圖形的示意圖；圖5是本發(fā)明熱板溫度均勻性測試方法中可用作測試的非對稱圖形三的示意圖。具體實施方式本發(fā)明熱板均勻性測試方法通過監(jiān)控曝光后烘烤(PEB，PostExposureBake)熱板溫度差異對特殊設計圖形的形貌的影響，來反映熱板溫度均勻性。這些特殊設計的圖形為非對稱結構，該圖形的非對稱部分對溫度的敏感程度不同。請參閱圖1及圖2，其示出了非對稱結構的圖形在PEB過程中對溫度敏感程度的不同。圖1中，光刻版100上放置有非對稱結構的圖形1，圓片上涂有正性光刻膠。于本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，該正性光刻膠為正性深紫外化學增幅放大(DUVCAR,DUVChemicallyAmplifiedPhotoresist)光刻膠。優(yōu)選地，該正性光刻膠為丁酯類樹脂(T-Butylester)，被稱為環(huán)境安定化學放大光刻膠(ESCAPEnvironmentallyStableChemicallyAmplifiedPhotoResist)。該正性DUVCAR光刻膠特性為曝光時，其組份內(nèi)的光生酸劑分解出光酸(H+)，此時圓片溫度較低，光酸不能和光刻膠樹脂反應或者完全徹底反應，只有在曝光后烘烤(PEB，PostExposureBake)過程中，反應活化能滿足要求，光酸和樹脂反應生成可溶于顯影劑的組分，同時產(chǎn)生副產(chǎn)物光酸，光酸繼續(xù)和樹脂發(fā)生反應。因此，光生酸劑相當于催化劑，在曝光過程中產(chǎn)生光酸，但是主要反應是在PEB過程中完成的。因此，采用正性DUVCAR光刻膠形成潛像的形貌受到PEB熱板的溫度均勻性的影響。上述非對稱結構的圖形1為呈黑色陰影的三角形，其具有位于右側的尖端部分11及漸寬的左側端部12。該圖形不透光，曝光后尖端部分11周圍的光生酸劑(PAG，photoacidgenerator)產(chǎn)生的光酸200濃度較高。請參閱圖2，為曝光后的光刻版100經(jīng)過PEB過程后的示意圖。經(jīng)過PEB后，圓片溫度升高，因此正性光刻膠的光酸200和樹脂反應被催化，產(chǎn)生了更多的光酸，并向非曝光部分擴散。由于圖形1的尖端部分11擴散的光酸200較多，因此形成于圓片上的潛像圖形13是不對稱的(圖2中虛線部分)。請參閱圖3，其示出了如何利用非對稱結構的圖形進行實際測試熱板的溫度均勻性。由圖2可知，圖形1的尖端部分11對于PEB溫度更為敏感，當溫度升高時尖端部分11的潛像圖形收縮較非尖端部分明顯，因此整個圖形左右邊界的中心會發(fā)生偏移。圖3是將兩個圖形1放置在光刻版100上，并且兩個圖形1的尖端部分11彼此相對。兩個圖形1的中心線之間具有距離Li，兩個尖端部分11之間具有距離Dl。PEB過程中，形成于圓片上的潛像圖形的圖形中心線之間的間距及尖端部分11之間的間距會隨著溫度的不同而產(chǎn)生變化。例如，溫度1的情形下，尖端部分11之間的距離由Dl變?yōu)镈2，兩個圖形1的中心線之間的距離由Ll變?yōu)長2。溫度2的情形下，尖端部分11之間的距離變化為D3，圖形1的中心線之間的距離變化為L3。此時，用上述非對稱圖形組成光刻機的對位標記或特定測試結構，并利用光刻機的對位系統(tǒng)測定各對對位標記或特定測試結構的坐標/距離，通過比對坐標/距離測試值和理論數(shù)值的差異，就可以定量反映熱板溫度的均勻性了。其原理為光刻版上圖形經(jīng)曝光，PEB后在圓片上形成潛像。因此光刻版上全部放置測試圖形，在圓片上經(jīng)曝光PEB后，整片圓片全部是測試圖形，若熱板上各點的溫度為理想值，則各個測試圖形的L2=L3=Ln,D2=D3=Dn，可以通過計算L或D值的分布，方差，來定量反應熱板均勻性。請參閱圖4，其示出了利用兩側不對稱且一側的圖形為小尺寸的間距或條的圖形2來進行實際測試。該測試中，同樣使用正性光刻膠，網(wǎng)格部分表示光刻版透光的部分。當溫度升高時，細小的間距就會在圓片上形成潛像，因此單個圖形的中心位置會發(fā)生偏移，兩個圖形間的距離也會發(fā)生變化。如圖4中所示，圓片上PEB溫度1的情形下，兩個圖形2之間的距離由D4變化為D5，兩個圖形2中心線之間的距離由L4變化為L5。圓片上PEB溫度2的情形下，兩個圖形2之間的距離由D4變化為D6，兩個圖形2中心線之間的距離由L4變化為L6。通過上述方法監(jiān)控這兩個變量，也可以定量反映溫度的變化。圖形2還可以進一步演變?yōu)閳D5所示的圖形3，溫度變化時，同樣產(chǎn)生潛像。綜上所述，本發(fā)明熱板溫度均勻性測試方法中采用的圖形為透光或者不透光的非對稱圖形，尺寸長寬為2-10微米之間。非對稱圖形組成的對位標記等測試圖形需要放置在光刻版中央以消除光刻機鏡頭畸變引起的圖形突變。曝光過程中，光刻機的曝光能量應準確控制，在設定PEB溫度下，圖4中2/3的非對稱圖形2中的最小圖形應介于可分辨和不能分辨之間。本發(fā)明還可以通過改變曝光焦距的方法，增大非對稱圖形不同邊界之間的光酸濃度，進而影響PEB后潛像的中心點的偏移，提高測試靈敏度。特別需要指出的是，本發(fā)明具體實施方式中僅以該熱板溫度均勻性測試方法作為示例，在實際應用中任何類型的熱板溫度均勻性測試方法均適用本發(fā)明揭示的原理。對于本領域的普通技術人員來說，在本發(fā)明的教導下所作的針對本發(fā)明的等效變化，仍應包含在本發(fā)明權利要求所主張的范圍中。權利要求1.一種熱板溫度均勻性測試方法，其特征在于其包括步驟步驟一提供兩個非對稱圖形并放置于光刻版上，該兩個非對稱圖形之間具有距離Dl及兩個非對稱圖形各自中心線之間具有距離Ll；步驟二設定曝光后烘烤(PEB)溫度；步驟三將曝光后有兩個非對稱圖形的圓片進行曝光后烘烤，形成潛像圖形，兩個非對稱圖形之間的距離變化為D2且兩個非對稱圖形各自中心線之間的距離變化為L2；步驟四上述兩個非對稱圖形組成光刻機的對位標記或特定測試結構，利用光刻機的對位系統(tǒng)測定各對位標記或特定測試結構的坐標/距離，并比較測試值和理論數(shù)值的差異以定量反映熱板溫度的均勻性。2.如權利要求1所述的熱板溫度均勻性測試方法，其特征在于，所述非對稱圖形為具有尖端部分的三角形，其中兩個非對稱圖形的尖端部分相對。3.如權利要求1所述的熱板溫度均勻性測試方法，其特征在于，所述非對稱圖形為兩側不對稱，其中一側為小尺寸的間距或條的圖形，其中小尺寸的間距或條相對放置在光刻版上。4.如權利要求1所述的熱板溫度均勻性測試方法，其特征在于，所述非對稱圖形透光或者不透光。5.如權利要求1所述的熱板溫度均勻性測試方法，其特征在于，所述化學增幅放大光刻膠為深紫外化學增幅放大光刻膠。6.如權利要求1所述的熱板溫度均勻性測試方法，其特征在于，所述化學增幅放大光刻膠為ESCAP(環(huán)境安定化學放大)光刻膠。7.如權利要求1所述的熱板溫度均勻性測試方法，其特征在于，所述非對稱圖形的尺寸長寬為2-10微米，由其組成光刻機對位標記或兩組非對稱圖形間的距離。8.如權利要求1所述的熱板溫度均勻性測試方法，其特征在于，所述非對稱圖形組成的對位標記的測試圖形放置在光刻版中央。9.如權利要求1所述的熱板溫度均勻性測試方法，其特征在于，所述非對稱圖形中的最小圖形介于可分辨和不能分辨之間。10.如權利要求9所述的熱板溫度均勻性測試方法，其特征在于，所述非對稱圖形不同邊界之間的光酸濃度可以通過改變曝光焦距的方法調(diào)整。全文摘要本發(fā)明提供了一種熱板溫度均勻性測試方法，其包括步驟提供兩個非對稱圖形并放置于光刻版上，該兩個非對稱圖形之間具有距離D1及兩個非對稱圖形各自中心線之間具有距離L1；設定曝光后烘烤(PEB)溫度；將曝光后的放置有兩個非對稱圖形的圓片進行曝光后烘烤，形成潛像圖形，兩個非對稱圖形之間的距離變化為D2且兩個非對稱圖形各自中心線之間的距離變化為L2；上述兩個非對稱圖形組成光刻機的對位標記或特定測試結構，利用光刻機的對位系統(tǒng)測定各對位標記或特定測試結構的坐標/距離，并比較測試值和理論數(shù)值的差異以定量反映熱板溫度的均勻性。本發(fā)明利用非對稱圖形經(jīng)過PEB后最終形成的潛像圖像的中心發(fā)生偏移的特性，定量反應熱板溫度的均勻性。文檔編號G03F7/20GK102566284SQ20101057812公開日2012年7月11日申請日期2010年12月8日優(yōu)先權日2010年12月8日發(fā)明者黃瑋申請人:無錫華潤上華科技有限公司