[發(fā)明專利]半導(dǎo)體器件制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680053348.0
• 申請日: 2006-03-06
• 公開（公告）號: CN101405836A
• 公開（公告）日: 2009-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 山田惠三
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社拓普康
• 主分類號: H01L21/027
• 分類號: H01L21/027;G03F7/20;H01L21/66
• 代理公司: 北京德琦知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 羅正云;王誠華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制造方法，特別涉及一種適合于利用電子束對光致抗蝕劑工序進(jìn)行最優(yōu)化的方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體器件利用精細(xì)加工工藝而制造。該精細(xì)加工工藝包括曝光工序，該曝光工序用于在光致抗蝕劑上復(fù)制CAD數(shù)據(jù)或形成在掩模上的精細(xì)結(jié)構(gòu)圖案，其中光致抗蝕劑為涂敷在硅襯底(晶片)上的感光性樹脂。該曝光工序是利用攝影原理的精細(xì)加工技術(shù)，由以下工序構(gòu)成。

第1工序：在硅襯底上均勻地涂敷光致抗蝕劑并使之干燥。

第2工序：通過形成有對應(yīng)于精細(xì)結(jié)構(gòu)形狀的圖案的掩模，向硅襯底上的光致抗蝕劑照射光。

第3工序：使光致抗蝕劑顯影，分離其未感光部分和感光部分。

第4工序：為了固定顯影的光致抗蝕劑的形狀，將其在高溫下燒結(jié)固定，完成光致抗蝕劑結(jié)構(gòu)體。

其中，在曝光工序中作為曝光條件存在兩個重要的工藝參數(shù)，即聚焦和曝光量(劑量)。如果上述聚焦和曝光量合適，則曝光工序結(jié)束之后可得到所希望的準(zhǔn)確的光致抗蝕劑結(jié)構(gòu)體。

但是，如果聚焦前后偏離，則光致抗蝕劑結(jié)構(gòu)體的形狀缺乏銳度，相對于作為目標(biāo)的掩模尺寸產(chǎn)生誤差。并且，在正性抗蝕劑的情況下，如果曝光量少，則留下的光致抗蝕劑結(jié)構(gòu)體粗；相反，如果曝光量多，則光致抗蝕劑結(jié)構(gòu)體變細(xì)，存在光致抗蝕劑結(jié)構(gòu)體的一部分在顯影后發(fā)生缺損的可能性。在這種情況下，由于無法得到所希望的光致抗蝕劑結(jié)構(gòu)體，所以會導(dǎo)致形成在硅襯底上的精細(xì)結(jié)構(gòu)的缺陷。

因而，在曝光工序中對聚焦和曝光量兩者進(jìn)行最優(yōu)化很重要。即，曝光工序的最優(yōu)化是指，調(diào)整聚焦和曝光量這兩個參數(shù)，以得到所希望的器件結(jié)構(gòu)。并且，曝光工序的處理結(jié)果也會因用于曝光工序的裝置的狀態(tài)而變化，因此，在實用上重要的是尋求即使裝置的狀態(tài)發(fā)生一些變化也能夠穩(wěn)定地得到所希望的處理結(jié)果的強(qiáng)有力的曝光條件(工藝窗口)。

目前，形成在硅襯底上的精細(xì)結(jié)構(gòu)為單純的幾何形狀，因而通過曝光工序復(fù)制的結(jié)構(gòu)也是單純的幾何形狀。例如，用于取得電氣導(dǎo)通的接觸孔或通孔為簡單的圓形，晶體管的柵極為長方形。

并且，對工藝進(jìn)行評價時，作為測量對象的精細(xì)結(jié)構(gòu)的幾何形狀的種類被限制在數(shù)個種類上，其特征量的測量對象較少。例如，利用可進(jìn)行nm級尺寸計量的CDSEM(Critical?Dimension?Scanning?Electron?Microscope)，計量曝光工序后形成在晶片上的孔等精細(xì)結(jié)構(gòu)的幾處表面尺寸，調(diào)查其值是否落入所希望的范圍內(nèi)，從而能夠確定最佳的曝光條件。上述CDSEM是通過向測量對象照射加速的聚焦電子束并檢測反射的電子量來得到精細(xì)結(jié)構(gòu)圖像的裝置。

但是，近年來隨著半導(dǎo)體技術(shù)的精細(xì)化，逐漸引入了最小尺寸達(dá)到0.1微米以下的以往所沒有的新結(jié)構(gòu)。其代表性的結(jié)構(gòu)之一為鑲嵌結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是在現(xiàn)有的孔結(jié)構(gòu)上形成有布線用的槽。

進(jìn)而，為了支援曝光技術(shù)，引入了稱為OPC(Optical?ProximityCorrection)的校正技術(shù)。該校正技術(shù)是為了利用光的干涉效果形成波長以下的精細(xì)結(jié)構(gòu)圖案，從而準(zhǔn)確實現(xiàn)所希望的精細(xì)結(jié)構(gòu)，新加入原來結(jié)構(gòu)中沒有的特殊形狀的精細(xì)結(jié)構(gòu)的技術(shù)，該特殊形狀的精細(xì)結(jié)構(gòu)有散射條、襯體、錘頭等。

在曝光工序中，如果利用如上所述的OPC用的特殊的附加結(jié)構(gòu)，則原來想要實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)也會受到附加結(jié)構(gòu)的影響，測量對象的種類會增加。

然而，通常難以簡單地判斷出這些結(jié)構(gòu)之中在工藝上最難實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)，因此不能為了減少測量點數(shù)量而選擇代表性的點，而是需要在所有位置檢查復(fù)雜形狀本身是否已準(zhǔn)確形成，根據(jù)其結(jié)果確定工藝窗口。

制作實際的器件而不是測試圖案，并對其全部表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行快速檢查的裝置被用作實現(xiàn)上述目的的檢查裝置。

并且，曝光裝置每小時處理硅襯底的片數(shù)為60片或120片，盡管曝光裝置具有高速處理能力，但在半導(dǎo)體量產(chǎn)工廠，為了進(jìn)一步提高生產(chǎn)能力，設(shè)置有多臺曝光裝置。雖然在設(shè)計和管理上要使各個曝光裝置的特性相同，但由于存在透鏡和機(jī)械性的固體差，無法避免因曝光裝置不同而產(chǎn)生特性差的問題。并且，還要加上抗蝕劑材料的特性變化，因此在理想條件下預(yù)設(shè)的曝光條件未必也能成為量產(chǎn)工廠中的最佳條件。

也就是說，量產(chǎn)工廠中的曝光結(jié)果并不是單純由聚焦和曝光量這兩個參數(shù)唯一確定，隨裝置的不同，上述參數(shù)值的最佳值會發(fā)生變化。因此，為了使曝光條件最優(yōu)化，有必要檢查所有曝光裝置的曝光結(jié)果，需要非常多的時間。

這里，對關(guān)于半導(dǎo)體制造工序中的光致抗蝕劑的重要特性進(jìn)行說明。