專(zhuān)利名稱(chēng)：形成光刻膠圖形的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制造中形成光刻膠圖形的方法，更特別地涉及能夠通過(guò)根據(jù)光刻膠膜曝光時(shí)引起的反射因數(shù)的改變預(yù)先確定曝光時(shí)間來(lái)改善臨界尺寸勻度的光刻膠圖形形成方法。
作為預(yù)先確定形成光刻膠圖形曝光時(shí)間的常規(guī)技術(shù)，在以批(包括24張晶片或48張晶片)為單位形成具有臨界尺寸的圖形時(shí)，一種眾所周知的方法包括，以從每批中隨意選擇的一個(gè)晶片為基礎(chǔ)制作如

圖1(圖中，橫座標(biāo)表示曝光時(shí)間，縱座標(biāo)表示臨界尺寸)所示的曝光范圍曲線(xiàn)、利用曝光范圍曲線(xiàn)得出曝光時(shí)間，并將曝光時(shí)間應(yīng)用于這批的所有晶片。
然而，根據(jù)這種方法，由于各批間或各晶片間的涂層厚度不同，或襯底反射條件的變化，都可能造成圖形不均勻。結(jié)果，會(huì)產(chǎn)生不均勻性問(wèn)題。
因此，本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中遇到的上述問(wèn)題，提供一種形成光刻膠圖形的方法，該方法能夠根據(jù)反射因數(shù)預(yù)先確定光刻膠膜的曝光時(shí)間，從而縮小各晶片間或各批間的臨界尺寸差別，由此改善臨界尺寸的勻度。
根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明的目的是通過(guò)提供一種以預(yù)定晶片數(shù)為單位實(shí)施光刻工藝來(lái)形成光刻膠圖形的方法實(shí)現(xiàn)的，其中，光刻膠圖形的形成條件是，形成各光刻膠圖形所用的曝光時(shí)間隨反射因數(shù)的改變而改變。
本發(fā)明的其它目的和方案，參照附圖從下面對(duì)實(shí)施例的說(shuō)明，將變得更清楚。其中圖1是依照現(xiàn)有技術(shù)用于預(yù)先確定形成圖形的曝光時(shí)間的曝光范圍曲線(xiàn)；圖2是描繪臨界尺寸和反射因數(shù)隨光刻膠膜厚度改變而改變的關(guān)系曲線(xiàn)；圖3A和3B分別是按照本發(fā)明用于根據(jù)光刻膠膜厚度預(yù)先確定基準(zhǔn)反射因數(shù)和反射因數(shù)極限的曲線(xiàn)圖；以及圖4是說(shuō)明本發(fā)明的曝光范圍曲線(xiàn)圖。
本發(fā)明運(yùn)用的基本原理是，臨界尺寸隨光刻膠膜厚度的改變正比于反射因數(shù)隨光刻膠膜厚度的改變，如圖2曲線(xiàn)N和M所示(圖中橫座標(biāo)表示光刻膠膜厚度，左側(cè)縱座標(biāo)表示臨界尺寸，右側(cè)縱座標(biāo)表示反射因數(shù))。曲線(xiàn)N是反映臨界尺寸的改變，而曲線(xiàn)B則是指反射因數(shù)的改變。換句話(huà)說(shuō)，本發(fā)明是一種根據(jù)上述原理、根據(jù)以一批或一個(gè)晶片為單位測(cè)得的反射因數(shù)計(jì)算出曝光時(shí)間，而將光刻膠膜按算得的曝光時(shí)間進(jìn)行曝光的技術(shù)。因?yàn)榉瓷湟驍?shù)包括著有關(guān)光刻膜厚度變化與襯底反射條件變化等信息，所以根據(jù)反射因數(shù)預(yù)先確定臨界尺寸能獲得精確的結(jié)果。
現(xiàn)在，將說(shuō)明按照本發(fā)明預(yù)先確定反射因數(shù)與曝光時(shí)間關(guān)系的方法。
根據(jù)本方法，首先預(yù)先確定一個(gè)基準(zhǔn)厚度T和一個(gè)厚度極限T′。如圖3A所示(圖中，橫座標(biāo)表示光刻膠膜厚度，縱座標(biāo)表示反射因數(shù))，該基準(zhǔn)厚度T是由呈現(xiàn)最小反射因數(shù)的光刻膠膜厚度確定。而厚度極限T′是由位于半周期范圍內(nèi)的比保證工藝誤差ΔT的厚度控制限還大的光刻膠膜厚度確定。雖然圖3A的基準(zhǔn)厚度T是由呈現(xiàn)最小反射因數(shù)的光刻膠膜厚度確定，但是，也可以由呈現(xiàn)最大反射因數(shù)的光刻膠膜厚度來(lái)確定，如圖3B所示(圖中，橫座標(biāo)表示光刻膠膜厚度，縱座標(biāo)表示反射因數(shù))。
接著，測(cè)出厚度分別為T(mén)與T′的兩光刻膠膜的反射因數(shù)α與β。根據(jù)測(cè)得的反射因數(shù)α與β，分別制作曝光范圍曲線(xiàn)，如圖4所示(其中，橫座標(biāo)表示曝光時(shí)間，縱座標(biāo)表示臨界尺寸)。利用該曝光時(shí)間曲線(xiàn)，就能夠確定由反射因數(shù)決定的曝光時(shí)間。舉例來(lái)說(shuō)，為了獲得臨界尺寸為B的曝光時(shí)間，在反射因數(shù)為α?xí)r是Xmsec、而在反射因數(shù)為β時(shí)則是Ymsec。圖4的“UCL”和“LCL”分別表示控制上限和控制下限。
按照常規(guī)方法進(jìn)行光刻膠膜曝光時(shí)，其中確定曝光時(shí)間是不考慮曝光時(shí)引起的反射因數(shù)的改變的，所以，如果反射因數(shù)改變，那么曝光后所得的臨界尺寸可能會(huì)超出控制限范圍。例如，如果要在反射因數(shù)為α?xí)r獲得目標(biāo)臨界尺寸，則厚度為T(mén)的光刻膠膜曝光時(shí)間要進(jìn)行Xmsec，若曝光時(shí)反射因數(shù)從α變?yōu)棣?，那么，所得的臨界尺寸A就超過(guò)控制上限，如圖4所示。此情況下，當(dāng)曝光時(shí)間改為Zmsec時(shí)，就能獲得目標(biāo)臨界尺寸B。即使光刻膠膜厚度不變或光刻膠膜厚度的改變?yōu)橐欢〞r(shí)，由于襯底反射條件改變，也可以造成反射因數(shù)的改變。這種反射因數(shù)的改變產(chǎn)生的效果與光刻膠膜厚度的改變所引起的效果等同。
按照臨界尺寸正比于反射因數(shù)的關(guān)系，根據(jù)反射因數(shù)的改變重新確定的曝光時(shí)間Zmsec位于圖4的曝光范圍曲線(xiàn)中的限定在基準(zhǔn)曝光時(shí)間X和極限曝光時(shí)間Y之間的范圍內(nèi)。新的曝光時(shí)間是通過(guò)將基準(zhǔn)曝光時(shí)間X和極限曝光時(shí)間Y之間的曝光時(shí)間差(Y-X)乘以基準(zhǔn)反射因數(shù)α和測(cè)得的不同于基準(zhǔn)反射因數(shù)α的反射因數(shù)γ之間的差(γ-α)，把所得的乘積值除以基準(zhǔn)反射因數(shù)α與極限反射因數(shù)β間的差值(β-α)，再將曝光時(shí)間控制下限X加上所得到的商值計(jì)算得出的。這可由下面的公式表達(dá)Z＝X＋{(γ－α)·(Y－X)/(β－α)}msec在采用以一批為單位的曝光工藝的情況下，反射因數(shù)γ是根據(jù)第一晶片測(cè)定的。根據(jù)測(cè)得的反射因數(shù)，所有晶片都用相同曝光時(shí)間Z曝光。此時(shí)，各批之間的臨界尺寸差都很小。因而，就不必預(yù)先確定每批的曝光條件。結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)臨界尺寸的均勻調(diào)整，還可減少臨界尺寸的測(cè)量間隔。而在步進(jìn)裝置的等待時(shí)間內(nèi)進(jìn)行反射因數(shù)的測(cè)量，不會(huì)因測(cè)量反射因數(shù)造成附加時(shí)間。此外，還可以減少將掃描電子顯微鏡用于臨界尺寸測(cè)量時(shí)出現(xiàn)的瓶頸現(xiàn)象。
在將最小反射因數(shù)用作基準(zhǔn)反射因數(shù)α的情況下，如圖3A的情況，測(cè)得的反射因數(shù)γ不會(huì)小于基準(zhǔn)反射因數(shù)α。在圖3A的情況中，反射因數(shù)γ可以位于反射因數(shù)曲線(xiàn)上的任意位置，例如可以是γ1、γ2或γ3。即使反射因數(shù)γ位于反射因數(shù)曲線(xiàn)上的任意位置，也可以根據(jù)分別由基準(zhǔn)厚度T和極限厚度T′預(yù)先確定的兩點(diǎn)b和c之間的梯度加以補(bǔ)償。換句話(huà)說(shuō)，這種補(bǔ)償是通過(guò)將單位反射因數(shù)改變量引起的曝光時(shí)間的改變量((Y－X)/(β－α))乘以測(cè)得的反射因數(shù)的改變量(γ－α)(γ＝γ1、γ2或γ3)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
甚至當(dāng)極限曝光時(shí)間Y位于界定在圖3A中的a和d兩點(diǎn)之間的范圍以外的位置時(shí)，它也當(dāng)作為在該范圍之內(nèi)來(lái)處理。因此，這種補(bǔ)償方法可以應(yīng)用于反射因數(shù)曲線(xiàn)上的所有點(diǎn)。這種情況下，唯有預(yù)先確定極限厚度T′是重要的因素。由于實(shí)際補(bǔ)償范圍是圖4中的陰影區(qū)，當(dāng)極限厚度T′更接近值T＋ΔT或值T－ΔT時(shí)，就能夠獲得更精確的補(bǔ)償。預(yù)先確定的極限厚度T′不應(yīng)超出點(diǎn)a和d之間的范圍。在所確定的極限厚度T′超出點(diǎn)a和d間的范圍時(shí)，需計(jì)算誤差梯度。
假設(shè)厚度T的基準(zhǔn)曝光時(shí)間X和厚度T′的極限曝光時(shí)間Y分別是200msec和300msec，在α＝30％和β＝50％的條件下，根據(jù)計(jì)算(300－200)/(50－30)，可得到單位反射因數(shù)改變量1％下的曝光時(shí)間改變量為5msec。如此情況下，如果測(cè)出的反射因數(shù)是37％，在涂敷膜厚為T(mén)的條件下，新的曝光時(shí)間是通過(guò)將單位反射因數(shù)改變量下的曝光時(shí)間改變量5msec乘以曝光時(shí)間改變量7％(γ－α＝37－30＝7(％))再將乘得的值(5×7＝35(msec))加上基準(zhǔn)曝光時(shí)間X(X＝200msec)而得出的235msec。這個(gè)結(jié)果是以臨界尺寸桿為基礎(chǔ)的。
在光刻膠膜曝光時(shí)引起了反射因數(shù)增大的情況下，臨界尺寸也會(huì)增大，如圖2所示。如果繼續(xù)進(jìn)行曝光而不改變預(yù)先確定的曝光時(shí)間，那么所獲得的臨界尺寸便可能超出臨界尺寸的限制范圍。為避免此現(xiàn)象，就應(yīng)該適當(dāng)增加曝光時(shí)間，增加的時(shí)間可按上述方法算出。
聯(lián)系圖3B如上所述，基準(zhǔn)厚度T也可由呈現(xiàn)最大反射因數(shù)的厚度來(lái)確定。此情況下，極限曝光時(shí)間Y小于基準(zhǔn)曝光時(shí)間X。換言之，當(dāng)反射因數(shù)發(fā)生變化時(shí)，曝光時(shí)間Z應(yīng)該減少，因?yàn)樗鶞y(cè)得的不同于基準(zhǔn)反射因數(shù)α的反射因數(shù)γ小于基準(zhǔn)反射因數(shù)α。由于值(Y－X)/(β－α)是一正值，而值(γ－α)是一負(fù)值，所以調(diào)整后的曝光時(shí)間Z短于基準(zhǔn)曝光時(shí)間X。所以，可如同采用呈現(xiàn)最小反射因數(shù)的厚度作為基準(zhǔn)厚度的情形一樣，也可應(yīng)用計(jì)算曝光時(shí)間Z的公式。但是，為應(yīng)用此公式，只需改變圖4曲線(xiàn)中的α和β之間的位置關(guān)系。
從上所述很清楚，本發(fā)明提供了下列的效果首先，因?yàn)橛捎谝r底條件、潔凈處理以及光刻膠膜涂敷前的預(yù)處理?xiàng)l件的改變而引起的反射條件的改變可以根據(jù)反射因數(shù)的改變進(jìn)行補(bǔ)償，從而光刻膠膜的曝光是在補(bǔ)償?shù)臈l件下進(jìn)行的，因此能夠獲得均勻的臨界尺寸。
其次，由于臨界尺寸均勻，減少了臨界尺寸的測(cè)量次數(shù)，從而能達(dá)到減少工藝步驟和改善生產(chǎn)率。
雖然為說(shuō)明起見(jiàn)已經(jīng)披露了本發(fā)明的最佳實(shí)施例，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)知道，各種改進(jìn)、添加和替換都是可能的，而不會(huì)背離如權(quán)利要求書(shū)公開(kāi)的本發(fā)明的范圍和構(gòu)思。
權(quán)利要求
1.一種通過(guò)以預(yù)定數(shù)量的晶片為單位實(shí)施光刻工藝形成光刻膠圖形的方法，其特征在于，光刻膠圖形是在形成各光刻膠圖形所用的曝光時(shí)間隨反射因數(shù)的改變而改變的條件下形成的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，變化的曝光時(shí)間根據(jù)下述公式計(jì)算Z＝X＋{(γ－α)·(Y－X)/(β－α)}其中，T是基準(zhǔn)光刻膠膜厚度，它對(duì)應(yīng)于待進(jìn)行光刻以形成一個(gè)相應(yīng)光刻膠圖形的、呈現(xiàn)最小或最大基準(zhǔn)反射因數(shù)的光刻膠膜的厚度；T′比基準(zhǔn)厚度(T)厚的極限厚度；α對(duì)應(yīng)于基準(zhǔn)厚度(T)的基準(zhǔn)反射因數(shù)；β對(duì)應(yīng)于極限厚度(T′)的極限反射因數(shù)；γ變化的反射因數(shù)；X基準(zhǔn)反射因數(shù)(α)下的基準(zhǔn)曝光時(shí)間；Y極限反射因數(shù)(β)下的極限曝光時(shí)間；以及Z變化的曝光時(shí)間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于，極限厚度(T′)大于將工藝誤差(ΔT)加上基準(zhǔn)厚度(T)所得出的值。
全文摘要
一種形成光刻膠圖形的方法，光刻膠圖形是在形成各光刻膠圖形的曝光時(shí)間是在考慮了反射因數(shù)的變化而預(yù)先確定的條件下形成的。根據(jù)下列公式計(jì)算曝光時(shí)間Z＝X+{(γ-α)·(Y-X)/(β-α)}其中，T為基準(zhǔn)厚度，T′為極限厚度，α為基準(zhǔn)反射因數(shù)，β為極限反射因數(shù)，γ為反射因數(shù)變量，X為基準(zhǔn)曝光時(shí)間，Y為極限曝光時(shí)間，而Z為曝光時(shí)間變量。
文檔編號(hào)H01L21/027GK1115409SQ9412008
公開(kāi)日1996年1月24日 申請(qǐng)日期1994年11月25日 優(yōu)先權(quán)日1993年11月25日
發(fā)明者權(quán)五成, 李斗熙, 陸迥善, 洪興基, 具永謨 申請(qǐng)人:現(xiàn)代電子產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社