[发明专利]用于改进蚀刻后晶圆内关键尺寸均匀性的烘烤方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件设计与制造领域，更具体地说，本发明涉及一种用于改进蚀刻后晶圆内关键尺寸均匀性的光刻曝光后烘烤方法及设备。

背景技术

光刻和蚀刻是半导体制造过程中的重要工艺。刻蚀工艺具有所谓的负载效应(loading effect)，会造成晶圆内环与外环之间的刻蚀差异，从而造成刻蚀后的内外环关键尺寸不均匀的问题。图1示意性地示出了根据现有技术的曝光后烘烤方法得到的蚀刻后关键尺寸分布的一个具体示例的示意图，其中晶圆中心的关键尺寸比边缘的关键尺寸小。并且，对于器件的某些关键层，关键尺寸的差异将造成晶圆边缘处的低良率。

为了补偿蚀刻工艺的负载效应，需要对光刻后的关键尺寸分布进行优化。比如，蚀刻工艺会导致晶圆中心关键尺寸比边缘关键尺寸大，则光刻后的关键尺寸则应优化为晶圆中心尺寸比边缘关键尺寸小。现有的方法一般是在曝光时对晶圆边缘和中心的曝光区域施加不同的曝光剂量以得到不同的关键尺寸目标。但是这种方法会导致产率下降以及无法施行自动制程反馈来控制批次间的关键尺寸均匀性。

具体地说，图2示意性地示出了根据现有技术的改进的用于改进蚀刻后晶圆内关键尺寸均匀性的曝光后烘烤方法的视图。如图2所示，现有技术在晶圆的中心区域采用曝光剂量A，而在晶圆的边缘区域采用曝光剂量B。这样，不同的曝光剂量对于光刻后的关键尺寸存在影响，该影响与上述蚀刻的负载效应相互抵消，以使得刻蚀后的关键尺寸的均匀性得到改善。

但是，上述改变光刻后关键尺寸分布的现有技术方法将显著地影响最终的产率，并且不能自动反馈。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述缺陷，提供一种不会影响最终的产率的曝光后烘烤方法及曝光后烘烤设备来改变光刻后关键尺寸的分布。因为光刻后关键尺寸与曝光后烘烤的温度有很强的线性关系，本发明提出的新方法是应用一种新型的曝光后烘烤热板在晶圆内不同半径设置不同的烘烤温度以得到不同的光刻后关键尺寸。这种方法不会影响产率，完全可以应用现行的自动制程反馈控制系统。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于改进蚀刻后晶圆内关键尺寸均匀性的曝光后烘烤方法，其包括：涂覆光刻胶；光刻胶曝光；在光刻胶曝光后利用热板对晶圆进行烘烤；显影；以及在显影之后执行刻蚀；其中，所述热板包括不少于两个的加热环，在利用热板对晶圆进行曝光后烘烤的步骤中，所述加热环的温度不同。

优选的，在上述用于改进蚀刻后晶圆内关键尺寸均匀性的曝光后烘烤方法中，在晶圆不同半径处的加热环可以设定不同的温度。

优选的，在上述用于改进蚀刻后晶圆内关键尺寸均匀性的曝光后烘烤方法中，所述加热环之间的间距相等。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于改进蚀刻后晶圆内关键尺寸均匀性的曝光后烘烤方法，其特征在于包括：涂覆光刻胶；光刻胶曝光；在光刻胶曝光后利用热板对晶圆进行烘烤；显影；以及在显影之后执行刻蚀；其中，所述热板包括多个加热点，以便在对加工中的器件进行烘烤的步骤中，在晶圆的加热点位置设定不同的烘烤温度。

在本发明第一方面或第二方面所述的用于改进蚀刻后晶圆内关键尺寸均匀性的曝光后烘烤方法中，通过施加不同的加热环温度造成光刻后关键尺寸分布改变，使得该效果与上述蚀刻的负载效应相互抵消，从而使得刻蚀后的关键尺寸的均匀性得到改善。

根据本发明的第三方面，提供了一种曝光后烘烤设备，其包括：具有加热环的热板，用于在光刻胶曝光后对晶圆进行烘烤；其中，所述热板包括不少于两个的加热环，在利用热板对晶圆进行烘烤的步骤中，所述加热环的温度不同。

优选的，在上述曝光后烘烤设备中，其特征在于，所述加热环之间的间距相等。

优选的，在上述曝光后烘烤设备中，所述在晶圆不同半径处的加热环可以设定不同的温度。

根据本发明的第四方面，提供了一种用于改进蚀刻后晶圆内关键尺寸均匀性的曝光后烘烤设备，其中包括：多个加热点的热板，用于在对加工中的器件进行烘烤的步骤中，在晶圆的不同加热点位置设定不同的烘烤温度。

在本发明第三方面或第四方面所述的光刻的曝光后烘烤设备中，通过施加不同的加热点温度造成光刻后关键尺寸分布的改变，使得该效果与上述蚀刻负载效应相互抵消，从而使得刻蚀后的关键尺寸的均匀性得到改善。

附图说明

结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：

图1示意性地示出了蚀刻后的关键尺寸的一个具体示例的分布示意图，其中晶圆边缘的关键尺寸比晶圆中心的大。