[發(fā)明專利]光刻的曝光方法及曝光系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710044562.6
• 申請(qǐng)日: 2007-07-31
• 公開（公告）號(hào): CN101359181A
• 公開（公告）日: 2009-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中芯國(guó)際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號(hào): G03F7/20
• 分類號(hào): G03F7/20;H01L21/027
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 逯長(zhǎng)明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種光刻的曝光方法及曝光系統(tǒng)。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體芯片的制作分為多層，且每一層的制作都需要進(jìn)行圖形限定，以形成特定結(jié)構(gòu)，如，形成接觸孔結(jié)構(gòu)或金屬連線結(jié)構(gòu)等，這些特定結(jié)構(gòu)的圖形限定通常是由光刻工藝實(shí)現(xiàn)的。所謂光刻，是一個(gè)利用光刻掩膜版將設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)圖形轉(zhuǎn)移到晶片上的工藝過程。在半導(dǎo)體制造過程中，光刻工藝處于中心的地位，是集成電路生產(chǎn)中最重要的工藝步驟，如何將設(shè)計(jì)的圖形準(zhǔn)確地反映于光刻掩膜版上，再轉(zhuǎn)移至半導(dǎo)體晶片上，是半導(dǎo)體制作中關(guān)注的重點(diǎn)問題之一。

光刻過程中，影響圖形轉(zhuǎn)移質(zhì)量的因素很多，如，在曝光時(shí)產(chǎn)生的雜散光就會(huì)對(duì)圖形轉(zhuǎn)移質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響。曝光機(jī)的光學(xué)成像系統(tǒng)的像面通常不僅僅接收成像光線，也會(huì)接收到非成像光線。該部分到達(dá)光學(xué)系統(tǒng)像面的非成像光線就稱為雜散光。雜散光的存在不僅會(huì)降低成像對(duì)比度，還會(huì)引起圖形尺寸的變化。雜散光的大小會(huì)受到投影光刻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、材料及污染等多種因素的影響，另外，即使在同一投影光刻系統(tǒng)中，對(duì)不同的光刻掩膜版產(chǎn)生的雜散光也會(huì)不同。

光刻形成的圖形尺寸較大時(shí)，對(duì)圖形的形成質(zhì)量往往要求較低，其能夠容忍的圖形偏差通常較大，此時(shí)，即使存在一定的雜散光導(dǎo)致圖形的尺寸發(fā)生了些許偏差，如偏差了幾十納米，也不會(huì)對(duì)產(chǎn)品的形成質(zhì)量造成太大的影響。因此，對(duì)于大尺寸的光刻圖形，通常并不需要對(duì)曝光時(shí)雜散光對(duì)圖形質(zhì)量的影響多加考慮。

然而，隨著超大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展，芯片的集成度越來越高，器件的特征尺寸(CD，Critical?Dimension)越來越小，在光刻過程中所允許的圖形尺寸偏差也相應(yīng)地減小，尤其在特征尺寸達(dá)到90nm及以下的工藝中，通常要求將圖形的尺寸偏差限制在幾個(gè)納米之內(nèi)，這就對(duì)光刻技術(shù)提出了更為嚴(yán)格的要求。此時(shí)，圖形尺寸較大時(shí)能夠容忍的因雜散光帶來的圖形尺寸的偏差已不能容忍，必須要對(duì)其加以修正。

圖1為說明現(xiàn)有的雜散光對(duì)圖形尺寸的影響的示意圖，如圖1所示，圖中橫坐標(biāo)代表了雜散光的相對(duì)強(qiáng)度，縱坐標(biāo)代表了圖形尺寸的變化。在理想情況下，形成的各種圖形的尺寸均應(yīng)為65nm(即雜散光為0時(shí))。然而，如圖1中所示，由于雜散光的存在，實(shí)際得到的曝光后的圖形尺寸會(huì)發(fā)生一定的偏差，且隨著雜散光的增強(qiáng)，不同圖形的尺寸會(huì)發(fā)生不同的變化。圖1中的101表示了線端間的槽圖形(butting?gap)的CD隨著雜散光的增強(qiáng)而逐漸增大的變化情況；102、103和104分別表示了密集的條形圖形(dense?line)、暗場(chǎng)條形圖形(dark?field?line)和條形線端圖形(buttingline)的CD隨著雜散光的增強(qiáng)而逐漸減小的變化情況。可以看到，各種圖形的CD隨著雜散光的增強(qiáng)而產(chǎn)生了不同的變化，逐漸偏離了正常值。其中，當(dāng)雜散光強(qiáng)度較大時(shí)，圖形尺寸的偏差量甚至可以達(dá)到15nm左右，這對(duì)于小尺寸器件而言是無法容忍的。

另外，雜散光在一個(gè)襯底上的分布往往是不均勻的，這樣，在同一襯底的不同區(qū)域，即使是相同的圖形，因雜散光而造成的圖形尺寸的偏差情況也會(huì)各不相同，這導(dǎo)致了在同一襯底上形成的圖形的一致性較差。

為了消除雜散光對(duì)光刻工藝的影響，于2005年8月17日公開的公開號(hào)為CN1655064A的中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N雜散光原位檢測(cè)方法，其可以區(qū)分雜散光的來源，以便針對(duì)雜散光的來源采取措施消除雜散光。但采用該檢測(cè)方法所用的檢測(cè)系統(tǒng)較為復(fù)雜，需要有四個(gè)可以精確定位的狹縫刀口，特殊的掩膜版，能量傳感器等，且該方法還需要采用額外的方法來消除雜散光，實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜，成本較高。

另外，于2005年7月20日公開的公開號(hào)為CN1641485A的中國(guó)專利申請(qǐng)也提出了一種消除雜散光對(duì)光刻圖形尺寸的影響的方法，該方法在檢測(cè)得到雜散光對(duì)圖形尺寸的偏差后，通過調(diào)整光刻掩膜版上圖形尺寸或改變顯影條件等方法來修正因雜散光引起的圖形尺寸的偏差，但是該方法未考慮到在整個(gè)襯底的不同區(qū)域雜散光的分布不同的問題，因此，不能在整個(gè)襯底范圍內(nèi)改善圖形尺寸因雜散光而出現(xiàn)偏差的現(xiàn)象，形成的圖形在準(zhǔn)確性及一致性方面對(duì)于現(xiàn)有半導(dǎo)體制造技術(shù)而言仍不能滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種光刻的曝光方法及曝光系統(tǒng)，可以在整個(gè)襯底范圍內(nèi)改善曝光時(shí)圖形尺寸受雜散光影響出現(xiàn)偏差的現(xiàn)象。

本發(fā)明提供的一種光刻的曝光方法，包括步驟：

利用檢測(cè)片檢測(cè)雜散光在襯底上的分布情況；

確定待曝光場(chǎng)在所述襯底上的位置；

根據(jù)所述檢測(cè)片檢測(cè)得到的雜散光的分布情況及所述位置，計(jì)算所述待曝光場(chǎng)的雜散光平均值；