[发明专利]形成光刻胶图形的方法

说明书

本发明涉及半导体器件制造中形成光刻胶图形的方法，更特别地涉及能够通过根据光刻胶膜曝光时引起的反射因数的改变预先确定曝光时间来改善临界尺寸勻度的光刻胶图形形成方法。

作为预先确定形成光刻胶图形曝光时间的常规技术，在以批(包括24张晶片或48张晶片)为单位形成具有临界尺寸的图形时，一种众所周知的方法包括，以从每批中随意选择的一个晶片为基础制作如图1(图中，横座标表示曝光时间，纵座标表示临界尺寸)所示的曝光范围曲线、利用曝光范围曲线得出曝光时间，并将曝光时间应用于这批的所有晶片。

然而，根据这种方法，由于各批间或各晶片间的涂层厚度不同，或衬底反射条件的变化，都可能造成图形不均匀。结果，会产生不均匀性问题。

US4308586和US4377339公开的方法也有类似的问题。

本发明的目的是解决现有技术中遇到的上述问题，提供一种形成光刻胶图形的方法，该方法能够根据反射因数预先确定光刻胶膜的曝光时间，从而缩小各晶片间或各批间的临界尺寸差别，由此改善临界尺寸的匀度。

为实现上述目的，本发明提供一种形成光刻胶图形的方法，用以对多个晶片实施光刻工艺，该方法包括如下步骤：

在涂覆光刻胶膜的一基准厚度测定一基准反射因数，该基准厚度是由呈现最小或最大反射因数的光刻胶膜厚度确定的；

在涂覆光刻胶膜的一极限厚度测定一极限反射因数，其中，该极限厚度与该基准厚度不同，其间的差值是由在光刻胶膜涂覆工艺中的最大工艺误差决定的；

测量在晶片上的光刻胶的实际反射因数，其中，实际反射因数介于基准反射因数和极限反射因数之间；

采用下列公式计算对应于实际反射因数的曝光时间：

Z＝X+{(γ-α)·(Y-X)/(β-α)}

其中α：对应于基准厚度的基准反射因数；

β：对应于极限厚度的极限反射因数；

γ：测量的实际反射因数；

X：基准反射因数下的基准曝光时间；

Y：极限反射因数下的极限曝光时间；以及

Z：计算出的曝光时间，

以及对全部晶片实施计算出的曝光时间。

最好是，极限厚度大于将工艺误差加上基准厚度所得出的值。

本发明的其它目的和方案，参照附图从下面对实施例的说明，将变得更清楚。其中：

图1是依照现有技术用于预先确定形成图形的曝光时间的曝光范围曲线；

图2是描绘临界尺寸和反射因数随光刻胶膜厚度改变而改变的关系曲线；

图3A和3B分别是按照本发明用于根据光刻胶膜厚度预先确定基准反射因数和反射因数极限的曲线图；以及

图4是说明本发明的曝光范围曲线图。

本发明运用的基本原理是，临界尺寸随光刻胶膜厚度的改变正比于反射因数随光刻胶膜厚度的改变，如图2曲线N和M所示(图中横座标表示光刻胶膜厚度，左侧纵座标表示临界尺寸，右侧纵座标表示反射因数)。曲线M是反映临界尺寸的改变，而曲线N则是指反射因数的改变。换句话说，本发明是一种根据上述原理、根据以一批或一个晶片为单位测得的反射因数计算出曝光时间，而将光刻胶膜按算得的曝光时间进行曝光的技术。因为反射因数包括着有关光刻膜厚度变化与衬底反射条件变化等信息，所以根据反射因数预先确定临界尺寸能获得精确的结果。

现在，将说明按照本发明预先确定反射因数与曝光时间关系的方法。

根据本方法，首先预先确定一个基准厚度T和一个厚度极限T′。

如图3A所示(图中，横座标表示光刻胶膜厚度，纵座标表示反射因数)，该基准厚度T是由呈现最小反射因数的光刻胶膜厚度确定。而厚度极限T′是由位于半周期范围内的比保证工艺误差ΔT的厚度控制限还大的光刻胶膜厚度确定。虽然图3A的基准厚度T是由呈现最小反射因数的光刻胶膜厚度确定，但是，也可以由呈现最大反射因数的光刻胶膜厚度来确定，如图3B所示(图中，横座标表示光刻胶膜厚度，纵座标表示反射因数)。

接着，测出厚度分别为T与T＇的两光刻胶膜的反射因数α与β。根据测得的反射因数α与β，分别制作曝光范围曲线，如图4所示(其中，横座标表示曝光时间，纵座标表示临界尺寸)。利用该曝光时间曲线，就能够确定由反射因数决定的曝光时间。举例来说，为了获得临界尺寸为B的曝光时间，在反射因数为α时是Xmsec、而在反射因数为β时则是Ymsec。图4的“UCL”和“LCL”分别表示控制上限和控制下限。