改善光刻图形垂直度的方法及白光干涉仪在光刻图形的测量-电子发烧友网

引言

在半导体制造与微纳加工领域，光刻图形的垂直度对器件的电学性能、集成密度以及可靠性有着重要影响。精准控制光刻图形垂直度是保障先进制程工艺精度的关键。本文将系统介绍改善光刻图形垂直度的方法，并深入探讨白光干涉仪在光刻图形测量中的应用。

改善光刻图形垂直度的方法

优化光刻胶性能

光刻胶的特性直接影响图形垂直度。选用高对比度、低膨胀系数的光刻胶，可减少曝光和显影过程中的图形变形。例如，化学增幅型光刻胶具有良好的分辨率和抗刻蚀性，能够在显影时维持图形侧壁的陡峭度。同时，通过调整光刻胶的粘度和涂胶工艺，确保光刻胶膜均匀且厚度一致，避免因胶膜厚度差异导致的显影不均匀，进而影响图形垂直度。

改进曝光工艺

曝光工艺参数对图形垂直度至关重要。采用倾斜角度曝光技术，可有效改善图形侧壁的垂直度。通过调整曝光光源的入射角，使光刻胶不同部位接受的光强分布更均匀，减少因衍射效应造成的图形底部展宽。此外，优化曝光剂量和光源均匀性，避免局部过度曝光或曝光不足，防止光刻胶在显影时出现不规则溶解，维持图形侧壁的垂直度。

调整显影工艺

显影过程的控制是改善图形垂直度的关键环节。采用喷雾显影方式，相比沉浸式显影，可使显影液更均匀地作用于光刻胶表面，减少显影液在光刻胶侧壁的滞留时间，避免侧壁过度溶解。精确控制显影液浓度、温度和显影时间，建立严格的显影工艺窗口，防止显影不足或过度显影导致的图形垂直度偏差。同时，在显影后增加适当的清洗步骤，去除残留显影液，避免其对图形垂直度产生后续影响。

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。通过对干涉条纹的分析，能够准确获取光刻图形的侧壁角度等参数，从而判断图形的垂直度情况。

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，获取清晰的干涉条纹图像。通过专业软件对干涉图像进行相位解包裹等处理，计算出光刻图形的侧壁角度、深度、线宽等关键参数。根据侧壁角度数据，直观评估光刻图形的垂直度，为工艺优化提供量化依据。

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，尤其适用于高精度、脆弱光刻结构的垂直度检测；测量速度快，可实现对大量光刻图形的快速批量检测，满足生产线高效检测需求；其三维表面形貌可视化功能，能够直观呈现光刻图形的垂直度状况，便于工程师快速定位垂直度问题，及时调整光刻工艺参数。

TopMap Micro View白光干涉3D轮廓仪

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