用于改进蚀刻后晶圆内关键尺寸均匀性的烘烤方法及设备技术

本发明专利技术提供了一种用于改进蚀刻后晶圆内关键尺寸均匀性的曝光后烘烤方法及设备。其中，所述的方法包括如下步骤：涂覆光刻胶；光刻胶曝光；在光刻胶曝光后利用热板对晶圆进行烘烤；烘烤后的显影；以及在显影之后执行刻蚀；其中，所述热板包括不少于两个的加热环，在利用热板对晶圆进行曝光后烘烤的步骤中，所述加热环的设定温度不相同。本发明专利技术提出的新方法是应用一种新型的烘烤热板在晶圆内不同半径设置不同的曝光后烘烤温度以得到不同的光刻后关键尺寸。这种方法不会影响产率，并且完全可以应用现行的自动制程反馈控制系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件设计与制造领域，更具体地说，本专利技术涉及一种用于改进蚀刻后晶圆内关键尺寸均勻性的光刻曝光后烘烤方法及设备。
技术介绍
光刻和蚀刻是半导体制造过程中的重要工艺。刻蚀工艺具有所谓的负载效应 (loading effect)，会造成晶圆内环与外环之间的刻蚀差异，从而造成刻蚀后的内外环关键尺寸不均勻的问题。图1示意性地示出了根据现有技术的曝光后烘烤方法得到的蚀刻后关键尺寸分布的一个具体示例的示意图，其中晶圆中心的关键尺寸比边缘的关键尺寸小。 并且，对于器件的某些关键层，关键尺寸的差异将造成晶圆边缘处的低良率。为了补偿蚀刻工艺的负载效应，需要对光刻后的关键尺寸分布进行优化。比如，蚀刻工艺会导致晶圆中心关键尺寸比边缘关键尺寸大，则光刻后的关键尺寸则应优化为晶圆中心尺寸比边缘关键尺寸小。现有的方法一般是在曝光时对晶圆边缘和中心的曝光区域施加不同的曝光剂量以得到不同的关键尺寸目标。但是这种方法会导致产率下降以及无法施行自动制程反馈来控制批次间的关键尺寸均勻性。具体地说，图2示意性地示出了根据现有技术的改进的用于改进蚀刻后晶圆内关键尺寸均勻性的曝光后烘烤方法的视图。如图2所示，现有技术在晶圆的中心区域采用曝光剂量A，而在晶圆的边缘区域采用曝光剂量B。这样，不同的曝光剂量对于光刻后的关键尺寸存在影响，该影响与上述蚀刻的负载效应相互抵消，以使得刻蚀后的关键尺寸的均勻性得到改善。但是，上述改变光刻后关键尺寸分布的现有技术方法将显著地影响最终的产率， 并且不能自动反馈。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述缺陷，提供一种不会影响最终的产率的曝光后烘烤方法及曝光后烘烤设备来改变光刻后关键尺寸的分布。因为光刻后关键尺寸与曝光后烘烤的温度有很强的线性关系，本专利技术提出的新方法是应用一种新型的曝光后烘烤热板在晶圆内不同半径设置不同的烘烤温度以得到不同的光刻后关键尺寸。这种方法不会影响产率，完全可以应用现行的自动制程反馈控制系统。根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于改进蚀刻后晶圆内关键尺寸均勻性的曝光后烘烤方法，其包括涂覆光刻胶；光刻胶曝光；在光刻胶曝光后利用热板对晶圆进行烘烤；显影；以及在显影之后执行刻蚀；其中，所述热板包括不少于两个的加热环，在利用热板对晶圆进行曝光后烘烤的步骤中，所述加热环的温度不同。优选的，在上述用于改进蚀刻后晶圆内关键尺寸均勻性的曝光后烘烤方法中，在晶圆不同半径处的加热环可以设定不同的温度。优选的，在上述用于改进蚀刻后晶圆内关键尺寸均勻性的曝光后烘烤方法中，所述加热环之间的间距相等。根据本专利技术的第二方面，提供了一种用于改进蚀刻后晶圆内关键尺寸均勻性的曝光后烘烤方法，其特征在于包括涂覆光刻胶；光刻胶曝光；在光刻胶曝光后利用热板对晶圆进行烘烤；显影；以及在显影之后执行刻蚀；其中，所述热板包括多个加热点，以便在对加工中的器件进行烘烤的步骤中，在晶圆的加热点位置设定不同的烘烤温度。在本专利技术第一方面或第二方面所述的用于改进蚀刻后晶圆内关键尺寸均勻性的曝光后烘烤方法中，通过施加不同的加热环温度造成光刻后关键尺寸分布改变，使得该效果与上述蚀刻的负载效应相互抵消，从而使得刻蚀后的关键尺寸的均勻性得到改善。根据本专利技术的第三方面，提供了一种曝光后烘烤设备，其包括具有加热环的热板，用于在光刻胶曝光后对晶圆进行烘烤；其中，所述热板包括不少于两个的加热环，在利用热板对晶圆进行烘烤的步骤中，所述加热环的温度不同。优选的，在上述曝光后烘烤设备中，其特征在于，所述加热环之间的间距相等。优选的，在上述曝光后烘烤设备中，所述在晶圆不同半径处的加热环可以设定不同的温度。根据本专利技术的第四方面，提供了一种用于改进蚀刻后晶圆内关键尺寸均勻性的曝光后烘烤设备，其中包括多个加热点的热板，用于在对加工中的器件进行烘烤的步骤中， 在晶圆的不同加热点位置设定不同的烘烤温度。在本专利技术第三方面或第四方面所述的光刻的曝光后烘烤设备中，通过施加不同的加热点温度造成光刻后关键尺寸分布的改变，使得该效果与上述蚀刻负载效应相互抵消， 从而使得刻蚀后的关键尺寸的均勻性得到改善。附图说明结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本专利技术有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中图1示意性地示出了蚀刻后的关键尺寸的一个具体示例的分布示意图，其中晶圆边缘的关键尺寸比晶圆中心的大。图2示意性地示出了曝光后烘烤温度与光刻后的关键尺寸之间的关系的曲线图， 随着温度上升，光刻后关键尺寸减小。图3示意性地示出了根据现有技术的用于改进蚀刻后晶圆内关键尺寸均勻性的双曝光剂量曝光方法的视图。图4示意性地示出了根据本专利技术实施例的用于改进蚀刻后晶圆内关键尺寸均勻性的曝光后烘烤热板的加热环的视图，其中T1-T4指加热环的温度。需要说明的是，附图用于说明本专利技术，而非限制本专利技术。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。具体实施例方式为了使本专利技术的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本专利技术的内容进行详细描述。图4示意性地示出了根据本专利技术实施例的用于改进蚀刻后晶圆内关键尺寸均勻性的曝光后烘烤热板的视图。如图4所示，热板上具有加热环。加热环将热板分成多个部分，具体地说，加热环将热板分成一个圆形(位于最中心)和多个环形。在现有技术中，多个加热环的加热温度是相同的，由此得到晶圆内均勻的加热温度分布。在本专利技术实施例有利地调整了加热环的加热温度Tl、T2、T3、T4。具体地说，根据本专利技术实施例的用于改进蚀刻后晶圆内关键尺寸均勻性的曝光后烘烤方法通过控制各个加热环的加热温度，使得晶圆特定区域的光刻后烘烤温度与其他区域不同。如图2所示，其中示意性地示出了热板温度(PEB temp)与光刻后的关键尺寸(ADI CD)之间的关系的曲线图。如图2所示，随着热板温度PEB temp的增大，光刻后的关键尺寸减小。由此，通过利用加热环温度造成晶圆边缘光刻关键尺寸减小，使得该效果与图1 所述蚀刻负载效应相互抵消，从而使得刻蚀后的晶圆内关键尺寸的均勻性得到改善。更具体地说，如图4所示，在烘烤过程之后，各个加热环的加热温度分别为T1、T2、 Τ3、Τ4。其中，靠近晶圆边缘的加热环的温度Tl大于其他加热环的温度(Τ2 = Τ3 = Τ4)。下面将具体描述根据本专利技术的具体示例。针对某个具体光阻，正常的热板温度设定假设是110度。如果当热板温度升高2度，线宽减小5nm。而刻蚀之后发现晶圆边缘的关键尺寸会比中心大lOnm，则优选地设置Tl = 114度，T2 = T3 = T4 = 110度。并且，在其它优选示例中，可以设置各个加热环的加热温度Tl、T2、T3、T4中的多个温度不同或所有温度均不同。并且，虽然示出了热板具有4个加热环的情况，但是加热环的数量并不限于此，实际上加热环的数量多于2个即可。当然，优选地，例如加热环的数量不少于4个，从而提高温度控制的精度。更优选地，上述加热环之间的间距相等。可以理解的是，虽然本专利技术已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本专利技术。具体地说，例如，本专利技术实施例公开的曝光后烘烤热板并非必需限定加热环间距相等，而是可以不等距；并且，加热环的数量也不是必须不少于4个，而是可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈蕾，胡林，鲍晔，周孟兴，
申请(专利权)人：上海宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：