改进的临界尺寸控制制造技术

一种具有改进的临界尺寸（ＣＤ）控制的光刻系统。该光刻系统包括一检测器，用于确定由光致抗蚀剂吸收的光能量，这使光刻系统以所要求的曝光剂量来曝光每个区域，从而减少ＣＤ内的变动。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及集成电路制造，特别涉及光刻胶层的构图。在器件的制造中，在一衬底或一晶片上形成绝缘层、半导电层和导电层。对这些层进行图形刻蚀以产生细节和间隔，形成器件，如晶体管、电容和电阻。然后对这些元器件互相连接获得所需要的电功能。采用光刻进行各种元件层的图形刻蚀。光刻指的是将一图象从掩模上映在基片表面上的方法。该图象照亮形成在晶片表面的抗蚀剂层，将其曝光成需要的图形。用于曝光抗蚀剂层的曝光量要足以使其显影。曝光量定义为在mJ/cm2的每单位面积辐射的能量。根据采用的是正性光致抗蚀剂还是负性光致抗蚀剂，去掉抗蚀剂层的曝光或非曝光部分。例如，抗蚀剂层的非保护部分被蚀刻，从而在基片上形成部件和间隔。部件和间隔的尺寸取决于光刻系统的分辨率。由光刻系统的一特定加工获得的最小特征尺寸(F)称为光刻的基尺(groundrule)。临界尺寸(CD)定义为必须控制的最小特征尺寸，例如，包括线宽，间隔和接触宽度。在普通的光刻中，CD会发生变动。例如进入光致抗蚀膜的曝光辐射的内偶联过程(incoupling)中的变动引起这样的变动。内成色指的是由光致抗蚀剂内的感光化合物吸收的曝光能量。这些变动一般由可变的光学性能引起，这些可变的光学性能如整个晶片的不均匀膜沉积；晶片一晶片的介质厚度变动；抗蚀剂厚度变动，抗蚀剂涂敷变动(低温烘焙温度等等)。由于采用连续缩小的尺寸，控制CD的能力变得更接近临界。特别是，在曝光源进入光致抗蚀剂内的内偶联过程中的变动会引起CD变动从而超过额定容许量，使成品率下降。为了抵制由CD过度变动引起的不利影响，采用了消反射涂层(ARC)。一般，ARC的厚度由一时间消耗最优化过程决定。尽管ARC在改进CD控制中很有效，但是采用它很昂贵并需要附加工艺。鉴于以上讨论，需要改进CD控制。根据本专利技术的一个特征，提供一种将一掩模图形转移到光致抗蚀剂层的方法。该方法包括在光致抗蚀剂层上面放置一掩模的步骤，其间放置光学投影透镜。在该掩模上放置一光能辐射源。来自该辐射源的光能穿过该掩模，再穿过该透镜后以入射光射在光致抗蚀膜上。根据朝向入射光反射回来的光能测量值来控制光能辐射源的光强。采用这样的方法，根据光致抗蚀剂层内实际被吸收的光能控制光致抗蚀剂层中孔径的大小，而不是根据预先确定的工艺的统计特性来设定工艺中的固定曝光时间。根据本专利技术的另一特征，提供了一种将一掩模图形转移到一光致抗蚀剂层的方法。该方法包括在一结构的表面上放置光致抗蚀剂层。一掩模放置在光致抗蚀剂层上，其间设有光学投影透镜。光能辐射源放置在掩模上，并作为入射光通过掩模的曝光部分照射在光致抗蚀剂层上。被反射的入射光能量和入射在光致抗蚀剂层的光能量可测定。根据被测定的光能来控制光源的功率。特别是，当被测定的光能显示光致抗蚀剂层吸收的光量已达到预定阈值时，切断光源。根据光致抗蚀剂层内形成的孔径的大小选定预定阈值。通过下述详细说明和参照附图，上述和其它本专利技术的特性和优点变得更显而易见，其中附图说明图1是用于将掩模的图形转移到光致抗蚀剂层上的普通光刻系统的示意图；图2是根据本专利技术的光刻系统的示意图；图3是图2所示的光刻系统的放大部分的示意图；图4示出衬底上不同厚度二氧化硅介质的反射光强度作为曝光时间函数的模拟结果曲线图；图5是本专利技术另一实施例的放大部分的示意图；图6是根据本专利技术的一实施例的控制器；图7是由表示如上述那样计算的吸收能量作为不同厚度的二氧化硅介质层的曝光时间的函数的关系曲线；图8是表示根据本专利技术的在有和没有终点检测情况下达到透明的剂量比率作为介质二氧化硅层厚度的函数的曲线。本专利技术涉及光刻中改进的CD控制。通过控制光致抗蚀剂的曝光量来获得改进的CD控制。为了便于讨论本专利技术，对一种传统的光刻进行了描述。在图1中，示出诸如步进器(stepper)的常规投影印刷装置的简单视图。这样的系统例如在Pol等人的“基于受准激分子激光的光刻一种深紫外线晶片步进器”SPIE vol.633，6(1986)和Ungerd等人的“一种适于生产的基于受准激分子激光的步进器”，SPIE vol.1674，(1992)中作了描述，在这里作为参考引入。该投影印刷装置包括一曝光源110。曝光源的电源由一电源18提供。投影印刷装置还包括光束传送子系统20、照明装置24、一用于安装掩模12的掩模架13、一投影透镜26和安装如半导体晶片的衬底14的晶片台30。在工作中，曝光源16通过光束传送子系统20发出辐射光。一般，该光束传送子系统包括不同反射镜和/或反射元件如透镜，以使辐射光线进入照明装置24。照明装置24接收辐射光并由此从空间上控制能量，以供给掩模12的最佳亮度。掩模包含透明的和不透明的区域。这些区域构成符合电路特征的图形。然后由投影透镜26将掩模的图象投影在覆盖晶片14的光致抗蚀剂层上，晶片14安放在晶片台30上。如果掩模的图形被透镜缩小，则该掩模称为原版(reticle)。投影透镜一般包括一组透镜。晶片台包括由计算机(未示出)控制的使图形准确对准的精确移动和旋转控制器。在步进器中，掩模的图形投影在晶片的一部分上并使此处的光致抗蚀剂曝光。被曝光的晶片部分称为曝光区。一旦预定的曝光量已经被传送到曝光区上，该晶片台使该晶片移动或步进以对随后的曝光区曝光。如上所述，传统的光刻系统难于控制CD变动。在有些情况下，CD的变动超过额定的允许值，对产品率有不利影响。参照附图2，图中显示了根据本专利技术的光刻系统。使用扫描或步进技术(扫描器或步进器)的该光刻系统提供了改进的CD控制。光刻系统210包括一曝光源216。例如，该曝光源可以是紫外线(UV)源如水银弧光灯，或是远紫外线(DUV)源如受激准分子激光器。其它对光致抗蚀剂曝光的曝光源也是很有效的。曝光源216由电源218供电。从曝光源216发出的光直射在掩模212上。从示意图看，光通过光束传输系统220和照明装置224直射在掩模上。在一个实施例中，光束传输系统包括一快门。该快门可以是机械式的，它控制从曝光源到掩模的光路。该快门根据从控制器210传到线路211上的控制信号来有选择性地打开或关闭。掩模12在一个实施例中是一原模，它具有一图形，该图形包括对曝光源的光线透明或不透明的区域。这里对光透明的区域称为孔径。例如，掩模图形对应于在晶片上待形成的电路部件。透过掩模212的光形成掩模的图象。该图象然后通过光学系统226，例如是一投影透镜，投影在一晶片214的表面，晶片214安装在一晶片台215上。晶片一般包括覆盖有一光致抗蚀剂层的半导体部件。如图所示，该光学系统226包括一组透镜。光致抗蚀剂层由掩模图象曝光。曝光后，根据采用的是正性还是负性光致抗蚀剂层，对曝光部分或非曝光部分进行显影。在光刻系统中提供了一检测器230。该检测器检测在一曝光区内的由光致抗蚀剂吸收的光能量。在一实施例中，吸收的光能是传到晶片表面的光能(入射能)与晶片表面反射的光能(反射能)之差。如图所示，检测器位于光能量的光路上，接近光学系统226的孔径。由于入射在晶片表面的光的一部分往回反射到投影透镜上，因此有利于使检测器检测入射能以及反射能。由检测器检测的入射能和反射能信号输入控制器210。这两种能量之差表示由光致抗蚀剂吸收的能量。控制器还接收外部输入209，它是阈值控制信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将掩模图形转移到光致抗蚀层上的方法，其特征在于，包括： 从曝光源发射光照亮包括该掩模图形的掩模，产生该掩模图形的图象； 将该图象投影到光致抗蚀剂层上； 检测由该光致抗蚀剂层吸收的发射光量； 当由该光致抗蚀剂层吸收的能量大约等于一阈值时，停止向该光致抗蚀剂发射光。

【技术特征摘要】
US 1998-3-30 60/0799421.一种将掩模图形转移到光致抗蚀层上的方法，其特征在于，包括从曝光源发射光照亮包括该掩模图形的掩模，产生该掩模图形的图象；将该图象投影到光致抗蚀剂层上；检测由该光致抗蚀剂层吸收的发射光量；当由该光致抗蚀剂层吸收的能量大...

【专利技术属性】
技术研发人员：A格拉斯曼，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]