改善光刻图形线宽变化的方法及白光干涉仪在光刻图形的测量

引言

在半导体制造与微纳加工领域，光刻图形线宽变化直接影响器件性能与集成度。精确控制光刻图形线宽是保障工艺精度的关键。本文将介绍改善光刻图形线宽变化的方法，并探讨白光干涉仪在光刻图形测量中的应用。

改善光刻图形线宽变化的方法

优化曝光工艺参数

曝光是决定光刻图形线宽的关键步骤。精确控制曝光剂量，可避免因曝光过度导致光刻胶过度反应，使线宽变宽；或曝光不足造成线宽变窄。采用先进的曝光设备，如极紫外（EUV）光刻机，利用其更短的波长减少光的衍射效应，提高曝光分辨率，从而降低线宽变化。同时，通过优化光源的均匀性，确保晶圆表面各处光刻胶接受的曝光剂量一致，减少线宽的不均匀性。

改进显影工艺

显影工艺对光刻图形线宽有重要影响。选择合适的显影液浓度和显影时间，可防止显影不足或过度。显影液浓度过高、时间过长，会导致光刻胶过度溶解，线宽变窄；反之，则会使线宽变宽。采用动态显影技术，如喷雾显影，可使显影液更均匀地作用于光刻胶表面，提高显影的一致性，有效改善线宽变化。此外，对显影液的温度进行精确控制，维持显影过程的稳定性 。

控制工艺环境

工艺环境因素如温度、湿度和洁净度会影响光刻图形线宽。保持恒定的温度和湿度，避免光刻胶因环境变化发生膨胀或收缩，从而引起线宽波动。严格控制车间内的洁净度，防止灰尘等颗粒污染物落在光刻胶表面，影响曝光和显影效果，导致线宽异常。建立严格的环境监控系统，实时监测并调整环境参数 。

白光干涉仪在光刻图形测量中的应用

测量原理

白光干涉仪基于白光干涉原理，通过对比参考光束与光刻图形表面反射光束的光程差，将光强分布转化为表面高度信息。由于白光包含多种波长，仅在光程差为零的位置形成清晰干涉条纹，利用这一特性，可实现纳米级精度的光刻图形形貌测量，精准获取光刻图形的线宽等关键尺寸信息 。

测量过程

将完成光刻工艺的样品放置于白光干涉仪载物台上，利用显微镜初步定位待测光刻图形区域。精确调节干涉仪的光路参数，获取清晰干涉条纹图像。通过专业软件对干涉图像进行相位解包裹等处理，计算出光刻图形的线宽、深度、侧壁角度等关键参数，为评估光刻图形质量提供数据支持 。

优势

白光干涉仪采用非接触式测量，避免对光刻图形造成物理损伤，适用于脆弱的微小光刻结构检测；具备快速测量能力，可实现对大量光刻图形的批量检测，满足生产线高效检测需求；其三维表面形貌可视化功能，便于工程师直观观察光刻图形的质量状况，快速定位线宽变化问题，及时调整光刻工艺参数 。

TopMap Micro View白光干涉3D轮廓仪

一款可以“实时”动态/静态 微纳级3D轮廓测量的白光干涉仪

1)一改传统白光干涉操作复杂的问题，实现一键智能聚焦扫描，亚纳米精度下实现卓越的重复性表现。

2)系统集成CST连续扫描技术，Z向测量范围高达100mm，不受物镜放大倍率的影响的高精度垂直分辨率，为复杂形貌测量提供全面解决方案。

3）可搭载多普勒激光测振系统，实现实现“动态”3D轮廓测量。

实际案例

1，优于1nm分辨率，轻松测量硅片表面粗糙度测量，Ra=0.7nm

2，毫米级视野，实现5nm-有机油膜厚度扫描

3，卓越的“高深宽比”测量能力，实现光刻图形凹槽深度和开口宽度测量。