用于确定最佳抗蚀剂厚度的方法技术

在一个示例实施例中，存在一种用于确定近似最佳抗蚀剂厚度的方法（６００），包括提供使用第一涂覆程序涂覆有抗蚀剂薄膜的第一衬底（６０５，６１０），该抗蚀剂薄膜具有第一厚度。测量抗蚀剂的第一厚度（６１５，６２０）。提供第二衬底（６２５）并且使用第一涂覆程序给第二衬底涂覆抗蚀剂薄膜。第二衬底上的抗蚀剂薄膜曝光于辐射。测量接近抗蚀剂薄膜的光化波长的反射谱（６３０）。作为反射谱周期性的函数，确定有效折射率。基于该有效折射率，确定涂覆在第二衬底上的抗蚀剂薄膜的摆动曲线的周期性（６３５）。最大值和最小值被确定为周期性的函数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请要求2003年8月8日提交的题为“System and Method toDetermine Optimal Resist Thickness and Compare Swing CurveAmplitudes”的U.S.临时申请(申请序列号60/493698)的优先权。另外，本申请涉及同时提交的题为“Method for comparing Swing CurveAmplitudes”的U.S.临时申请(代理人记录案号为US030357P)。这两个申请的全文在此引入作为参考。本专利技术概括地涉及半导体制造，并且更加具体而言本专利技术涉及一种用于确定感光材料的近似最佳抗蚀剂厚度的方法。在半导体工业中存在一种永久不变的驱动力来增加诸如微处理器、存储器件等等之类的集成电路设备的操作速率。对增加速度的需要正导致不断减少例如半导体设备的沟道长度、结点深度和栅极绝缘厚度的大小。这种半导体设备的高集成度仅仅通过使用同时高度显影的制造技术来实现。大多数半导体设备是使用光刻法制造的。在光刻法中，光致抗蚀剂薄膜被涂覆在半导体晶片的表面上。使用图案掩模和紫外光，光致抗蚀剂薄膜被曝光以便图案从掩模转移到光致抗蚀剂薄膜作为隐式图案(latent pattern)。在曝光之后，光致抗蚀剂薄膜被显影以移除该薄膜的曝光部分。完成光化学转化所需要的曝光剂量的大小取决于光致抗蚀剂薄膜的厚度以及要转移的图案。由于光致抗蚀剂薄膜的厚度与光化波长是相同大小的数量级，所以耦合到光致抗蚀剂薄膜的光量强烈地取决于该厚度。UV辐射的光化波长是在光致抗蚀剂薄膜中产生化学变化从而导致抗蚀剂薄膜被“曝光”的波长。光致抗蚀剂薄膜厚度对线宽的效应称为“摆动曲线”效应。通常，摆动曲线是正弦函数。线宽变化是由于薄膜干扰引起的抗蚀剂厚度偏差。在附图说明图1A中示出了在文献中已知的基本原理。入射辐射40(以角度Φ)被抗蚀剂表面30以及存在于衬底10上的下面薄膜界面20反射。为了最小化光致抗蚀剂薄膜的厚度变化对线宽的影响从而用于现代高度集成的半导体设备，期望以摆动曲线的最大值或最小值操作光刻过程。除非反射被最小化，否则耦合到光致抗蚀剂的剂量具有取决于抗蚀剂厚度的正弦曲线，通常称为摆动曲线。例如，图1B示出了由Brunner1公布的摆动曲线的例子，用于利用248nm辐射和环形照明曝光的抗蚀剂。存在若干用于在摆动曲线的最大值处确定光致抗蚀剂薄膜厚度的方法。在第一方法中，准备具有在其上涂覆各种厚度的光致抗蚀剂薄膜的晶片，测量每个光致抗蚀剂薄膜的厚度，然后使用图案掩模使晶片曝光并且被显影。在显影之后，在所有晶片上测量特殊特性并且该特性大小被制成表格或者绘制为抗蚀剂厚度的函数，通常产生正弦曲线。在第二方法中，使用渐增的曝光剂量曝光具有在其上涂覆可变厚度的光致抗蚀剂薄膜的晶片。然后记录用于每个晶片的剂量，在该剂量上抗蚀剂清除或者具有相同的光测量厚度。可替换地，单个晶片被涂覆抗蚀剂，该抗蚀剂在晶片上具有可变厚度。测量各种区域中的抗蚀剂厚度、然后曝光、显影晶片，并且测量该区域的线宽。在曝光之前，将线宽或剂量-清除(dose-to-clear)测量值与抗蚀剂厚度比较。在第三方法中，基于在该过程中使用的材料和辐射的给定或测量的物理参数模拟摆动曲线。例如，“PROLITH”(KLA/TENCOR)能够模拟摆动曲线。对于这些方法存在重要的挑战。第一和第二方法是非常费工的，并且测量结果(剂量-清除或线宽对抗蚀剂厚度)由于过程变化通常有噪声。单晶片的方法需要制造外形(topography)晶片，这可能不代表实际集成电路设备中所使用的后处理方法。第三方法建模比测量摆动曲线更加便于执行。然而，它需要详细知道许多光参数和物理参数，例如折射率，对于许多应用都不能容易地获得这些参数。需要提供一种方法，用于确定具有基本上增加的精确度的近似最佳抗蚀剂厚度，同时减少获得这种数据的成本和努力。本专利技术提供了一种方法，用于使用UV反射谱测量来测量减少临界尺寸(CD)变化所需要的光致抗蚀剂的最佳厚度。在根据本专利技术的一个示例实施例中，存在一种用于确定近似最佳抗蚀剂厚度的方法，包括以下步骤提供使用第一涂层程序涂覆有抗蚀剂薄膜的第一衬底，该抗蚀剂薄膜具有第一厚度。测量第一厚度。提供第二衬底并且使用第一涂覆程序用抗蚀剂薄膜涂覆该第二衬底。使在第二衬底上的抗蚀剂薄膜曝光于辐射；测量接近抗蚀剂薄膜的光化波长的反射谱。有效折射率是反射谱的周期性(periodicity)的函数。基于有效折射率，确定涂覆在第二衬底上的抗蚀剂薄膜的摆动曲线的周期性。作为周期性的函数，确定最大值和最小值。在根据本专利技术的另一示例实施例中，存在一种用于确定近似最佳抗蚀剂厚度的方法，该方法包括以下步骤使用第一涂覆程序提供涂覆有抗蚀剂薄膜的第一衬底，该抗蚀剂膜具有第一厚度；第一厚度接近最佳厚度的预定范围的下限。测量第一厚度。使用第一涂覆程序，提供涂覆有抗蚀剂薄膜的第二衬底。在第二衬底上的抗蚀剂薄膜被曝光于UV辐射；测量接近抗蚀剂薄膜的光化波长的UV反射谱。作为反射谱周期性的函数，确定有效折射率。基于有效折射率，确定在第二涂覆衬底上的抗蚀剂薄膜的摆动曲线的周期性。作为周期性的函数，确定最大值和最小值。在根据本专利技术的又另一示例实施例中，存在一种用于确定近似最佳抗蚀剂厚度的方法。该方法包括提供包含简单第一衬底的两个晶片以及提供包含第二衬底的两个晶片。包括简单第一衬底的两个晶片分别使用第一和第二涂覆程序被涂覆有抗蚀剂薄膜，该抗蚀剂薄膜分别具有接近最佳抗蚀剂厚度的预定范围的上限和下限的第一厚度和第二厚度。测量该第一和第二厚度。使用第一和第二涂覆程序，给包括第二衬底的两个晶片涂覆抗蚀剂薄膜。包括第二衬底的两个晶片上的抗蚀剂薄膜被曝光于UV辐射；测量接近抗蚀剂薄膜的光化波长的第一和第二UV反射谱。拟合(fitted)第一和第二UV反射谱的正弦分量。基于所拟合的第一和第二UV反射谱的正弦分量，确定光化波长上的第一和第二有效折射率。分别使用第一和第二有效折射率，确定第一和第二摆动曲线的最小值和最大值。通过平均第一和第二摆动曲线的最小值和最大值来确定校正的最小值和最大值。本专利技术的上面概述不是旨在表示本专利技术所公开的每个实施例或每个方面。在附图和下面详细描述中提供了其他方面和示例实施例。结合附图考虑本专利技术各个实施例的下面详细描述可以更加完全地理解本专利技术，其中图1A示出了薄膜对辐射照射衬底表面的入射的影响；图1B示出了取决于抗蚀剂厚度的正弦曲线的示例，用于在248nm曝光的高数值孔径(NA)环形照明；图2是说明根据本专利技术的一个实施例用于计算平均预测的最大值和最小值的方法的流程图；图3说明从涂覆有不同厚度的抗蚀剂薄膜反射的UV反射谱；图4描述了在曝光波长附近的UV反射谱；图5说明了根据本专利技术的一个实施例所确定的摆动曲线，用于测量SPR600装置的摆动曲线的一个实例；图6是说明根据本专利技术的另一实施例用于预测在确定最佳抗蚀剂厚度中所使用的摆动曲线的周期性的方法的流程图；图7描述了涂覆在硅和栅叠层(stack)衬底上具有0.065μmAquatar的0.83μmOIR32HD的反射谱；图8说明了图7的反射谱的分析；图9示出了来自各个晶片的反射频谱的δ365的退化；图10A示出了用于硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定近似最佳抗蚀剂厚度的方法（１００），包括以下步骤：ａ）提供使用第一涂覆程序（１０５）涂覆有抗蚀剂薄膜的第一衬底（１１０），该抗蚀剂薄膜具有第一厚度；ｂ）测量第一厚度（１１５）；ｃ）提供使用所述第一涂层程序 涂覆有抗蚀剂薄膜的第二衬底（１２０）；ｄ）将第二衬底（１２５）上的抗蚀剂薄膜曝光于辐射并且测量接近该抗蚀剂薄膜的光化波长的反射谱；ｅ）确定作为该反射谱周期性的函数的有效折射（１４０，１４５）率；ｆ）基于该有效折射率， 确定涂覆在第二衬底上的抗蚀剂薄膜的摆动曲线（１５０）的周期性；ｇ）确定作为周期性的函数的最大值和最小值（１８５）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：D齐格尔，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]