[发明专利]减少光刻工艺中光学近接效应偏差的方法

说明书

本发明是有关半导体的光刻工艺，尤指在半导体光刻工艺中减少光学近接效应偏差的方法。

在半导体的工艺中，光刻工艺(photolithography)是一个相当举足轻重的步骤。光刻工艺的好坏往往会影响到所生产的半导体组件的集成度。所谓的光刻工艺，即是利用光学上的曝光原理，将光罩上的图案转移至晶片的表面上，然后再依据所转移的图案以进行蚀刻工艺而形成所需要的半导体组件。

但是，在光刻工艺中，光学近接效应(optical proximity effect)(OPE)的产生是个无法避免的问题。OPE是由于在图案在晶片表面成形时缺少较高阶的绕射度所引起，使得所转移至晶片表面的图案产生圆角现象(corner rounding)，影响到所转移图案的精确度。故OPE会造成严重的线宽平整度(critical dimension)(CD)改变及侧面轮廓变形。而基板的种类、厚度、反射率或是所采用光阻的种类及厚度，皆会或多或少的影响到光学近接效应的结果。

传统上的曝光步骤是利用一台步进机(stepper)所完成。在每做一次曝光时，在步进机里所设定的曝光参数，如数值孔径(numerical aperture)(NA)等皆是固定的。请参见图1，其为氮化硅基板上各个区域的反射率数值，由图1可知基板上的反射率乃是由内往外递增。若基板或光阻的厚度、反射率等特性不是均匀的，再加上在每一次曝光的时候，条件皆是固定不变的，则在晶片上面每个晶粒间OPE的结果将会随着上述反射率等特性的不同而有所偏差。这样，将会造成每个芯片的表现参不齐的情况，因而严重的影响到生产的良率。

本发明的目的在于提供一种减少光刻工艺中光学近接效应偏差的方法，以使晶片上每个晶粒间的光学近接效应结果皆是固定且均匀的。

为达上述目的，本发明的减少光学近接效应偏差的方法，应用于半导体光刻工艺中，其特点是根据一半导体基板上每一曝光区域的光学近接效应的偏差，调整每次曝光步骤的曝光参数设定，以补偿所述曝光区域光学近接效应的偏差，而得到一固定且均匀的光学近接效应结果。

根据本发明构想，所述半导体基板是为一氮化硅基板。

根据本发明构想，所述曝光参数是为数值孔径(numerical aperture)。

根据本发明构想，所述曝光参数是为部份同调(partial coherence)。

根据本发明构想，所述曝光参数是为曝光能量(exposure energy)。

根据本发明构想，所述曝光参数是为聚焦深度(depth of focus)。

根据本发明构想，所述曝光步骤所使用的光源是为一I-line。

根据本发明构想，所述曝光步骤所使用的光源是为一G-line。

根据本发明构想，所述曝光步骤所使用的光源是为一KrF激光。

根据本发明构想，所述曝光步骤所使用的光源是为一ArF激光。

根据本发明构想，所述曝光步骤所使用的光源是为一X-ray。

根据本发明构想，所述曝光步骤所使用的光源是为一电子束(electronbeam)。

根据本发明构想，其中调整每次曝光步骤的曝光参数设定是于一步进机中所完成。

本发明的上述和其他的目的、特点和优点，通过下面结合附图对实施例的详细说明，将可获得更深入的了解。

图1是为氮化硅基板上各个区域的反射率数值分布图；以及

图2是为本发明的减少光刻工艺中光学近接效应偏差的方法中曝光参数设定分布图。

本发明的减少光刻工艺中光学近接效应偏差的方法是基于在曝光的过程中，借助调整每一次曝光的曝光参数设定，如数值孔径(numerical aperture)、部份同调(partial coherence)、曝光能量(exposure energy)或是聚焦深度(depth offocus)等，以便在厚度或是反射率不均匀的半导体基板上，对每个曝光区域的光学近接效应做出补偿，而使得各个区域的光学近接效应结果都是固定且均匀的，这样，依此方法所生产的芯片，也将具有相同的品质与效能控制。

请参见图2，它为本发明的减少光刻工艺中光学近接效应偏差的方法中曝光参数设定分布图。由图中可以看出在曝光参数设定可分为五个曝光区间，最内圈为第一曝光区间，依序往外扩张为第二、第三、第四与第五曝光区间，此乃因半导体基板特性如厚度、反射率等在每个曝光区间的差异，而在五个曝光区间设定不同的曝光参数值，以达到补偿各个曝光区间的光学近接效应的偏差。至于上述曝光参数设定的调整，则可在步进机中来调整这些曝光参数的设定以达到补偿光学近接效应偏差的目的。