[發明專利]在平版印刷中用于減少誤差的方法

有效

• 申請號: 00807832.7
• 申請日: 2000-05-22
• 公開（公告）號: CN1351721A
• 公開（公告）日: 2002-05-29
• 發明（設計）人: T·桑德斯特雷姆;P·伊克伯格;P·阿斯克杰;M·伊伯格;A·瑟倫
• 申請（專利權）人: 麥克隆尼克激光系統有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;H01J9/20
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 羅朋,張志醒

發明領域

本發明涉及光掩模的制造和精確圖案化以及在微平版印刷中，例如在平板顯示器和半導體電路的制造中使用這種光掩模。在顯示屏面或半導體芯片上的圖案中的誤差可以被分為來自系統源的誤差，來自掩模和圖案與設備交互作用帶來的誤差以及來自隨機波動帶來的誤差。本發明涉及使這些誤差降低。換言之，本發明涉及該光掩模和該設備以及使用一個光掩模的處理過程的特性，由這一特性而獲得的信息的保存和提取，以及在寫光掩模時被施加以降低在使用光掩模的平版印刷中的不完善性的校正過程的產生。

發明背景

自60年代早期以來，半導體平版印刷技術一直呈指數地發展，制造特征每隔二或三年就變得更小，同時電路變得更快和更復雜。圖1示出了該技術向前一些年發展的工業預期。當然，我們看未來越遠，其預期的不確定性就越大，沒有人知道到2020年在電子工業中是否還會使用晶體管。在下一個十年內，該預期是更確定的而主要的不確定性不是涉及“多小”而是涉及“精確為什么時間”。

在平版印刷中的誤差可以廣義地分為位置和尺寸誤差，或“圖象對準”和“臨界尺寸”，貿易行話中稱為“CD”。在圖案中允許出現的誤差和在圖案中最小特征的尺寸之間具有或多或少的固定關系。拇指原則(rule?of?thumb)是在掩模上，圖形的布置必須在設計規則的5％之內而特征的尺寸應在2.5之內。這些數字是驚人地小，但是經過了理論和實驗的驗證。圖1還顯示了每年在掩模上的必須的圖象對準和CD(尺寸)控制，假設4X掩模將繼續被使用。可以看到，在最近1999年的誤差為很少的幾十個納米并且將在不到15年之內減少10倍。同時，芯片將變得更大，這意味著更大的掩模或更小的縮減量。兩種方式都很難實現所需的圖案保真度。

本發明提供了一種用于降低誤差以實現與預期的平版印刷發展相一致的總誤差的減少的新通用方法。一個重要的應用是用于定位誤差的減少，定位誤差既是一種重要的誤差源又是一個由幾個因素交互作用引起的誤差的好例子。

定位誤差

當一個玻璃片被夾持，它會由于該夾持設備和其自身重量而變形。此外，它還會由于沉積在其上的表面薄膜中的內部應力和所述薄膜的圖案化而被扭曲。半導體掩模通常為152×152×6.25mm而圖案化區域可為127×127mm。圖2b顯示了片201在重力作用下的彎曲如何使得該玻璃的上部區域被縮短。當該玻璃片被釋放，例如被垂直夾持時，它彈回其自然形狀，如圖2a所示，而該縮短問題消失。如果在該玻璃片彎曲時在其上寫入一個圖案，則當該片被釋放后，該圖案將被拉長。圖3顯示了一個當片沿兩個相對端被支撐時(如圖2所示)產生最大誤差的示意圖。在此，所期望的橫向誤差被示出為該片厚度和尺寸，即在兩個支撐端之間距離的函數。由圖3得出的所感興趣的推測是可能由一個玻璃片的不適當支撐導致的誤差幅度是比在高端掩模中所允許誤差幅度更大的幅度量級。點A示出了一個標準的半導體刻線152×152×6.25mm而最大偏差在400nm左右。點B是一個新標準化掩模格式225×225×9mm，盡管該玻璃片的厚度更大，該偏差在1um左右。點C最后示出了對于大區域的掩模，該問題甚至更差：800mm片8mm給出一個60um的可能誤差。由圖3還看到增加該玻璃片的厚度具有弱的補救效果。不可能通過增加800mm片的厚度來將誤差降至0.1um。相同的理由對于在B中的225mm掩模是有效的：即使一個具有側邊225mm的玻璃管也具有大于10nm的偏差。

圖3顯示了由于重力引起的變形幅度而它還表明了對于更大的掩模尺寸，所有事情變得更復雜。

其他誤差

定位變形導致了放置或對準誤差。在所完成產品中的另一個大的放置誤差源是在曝光工具中的扭曲，該曝光工具對于半導體而言是一個晶片步進機(stepper)，而對于顯示屏面而言是一個投射校準器。掩模寫入器具有級誤差，但這些誤差在對xy度量系統(諸如由尼康和萊卡所制造的可商用系統)校準之后通常會得到很好的控制。由于沉積在工件上或由工件移除的薄膜具有內部應力和使得工件變形以及由于一些處理過程，例如高溫退火步驟導致工件的收縮或翹曲，所以放置還會受到處理過程的影響。一個重要的誤差源是在掩模上使用的薄膜。將該框架固定到該掩模片上引起該掩模片彎曲。