[发明专利]用于经光刻加工的半导体器件的工艺控制方法

说明书

本公开提供用于经光刻加工的半导体器件的工艺控制方法及相应装置。使用曝光工具组件将光致抗蚀剂层曝光于曝光束，其中，光致抗蚀剂层涂覆半导体衬底，并且其中，对于每次曝光，使用至少包括散焦值和曝光剂量的当前曝光参数集。对经曝光的光致抗蚀剂层进行显影，其中，从所述光致抗蚀剂层形成了抗蚀剂图案。测量所述抗蚀剂图案的特征特性和/或由所述抗蚀剂图案得到的衬底图案的特征特性。响应于所测得的特征特性与目标特征特性的偏差，更新所述当前曝光参数集。估计在不更新所述曝光参数集的情况下将形成的假想抗蚀剂图案的未经校正的特征特性。响应于从所述未经校正的特征特性获得的信息，可以改变对所述特征特性的测量策略或者可以更新所述当前曝光参数集。

技术领域

实施例涉及如易失性和非易失性存储器件、逻辑电路、微处理器、功率半导体器件和平板器件等半导体器件的制造，其中，曝光工艺使图案转移到半导体晶片上的光致抗蚀剂层中。曝光工艺可以使用APC(先进工艺控制)基于来自先前曝光的半导体晶片的计量结果来确定用于当前曝光的曝光参数。实施例进一步涉及包括曝光工具组件的晶片制造组件。

背景技术

在半导体器件的制造工艺期间，将如晶体管、二极管、电容器、电阻器、和布线连接件等功能元件的各种物理部件形成于半导体衬底中和半导体衬底上，例如作为半导体衬底中的掺杂区域和半导体衬底的经加工表面上所沉积的层中的掺杂区域。通过组合一个或多个层在经加工表面上的沉积并使用图案化工艺将特定图案转移到层中可以逐层地形成这些实体部件，其中，图案化工艺(例如，通过蚀刻)对相关层的多个部分局部地改性(modify)或去除。图案化工艺中的波动导致与目标尺寸的偏差，并且可能不利地影响工艺良品率或者可能导致最终半导体器件的参数相对广的分布。

通过光掩模法(photomasking)进行图案化包括在半导体晶片的经加工表面上沉积光致抗蚀剂层(photoresist layer)。曝光工艺将光掩模的掩模版(reticle)图案投射到光致抗蚀剂层中，其中，在光致抗蚀剂层中，相对于未曝光部分在曝光部分中对光活性成分选择性地改性，使得在曝光之后光致抗蚀剂层包含掩模版图案的潜像(latent image)。显影工艺选择性地去除经改性部分或未改性部分。经显影抗蚀剂层可以被用作蚀刻掩模(etch mask)或植入掩模(implant mask)。

抗蚀剂图案(resist pattern)的物理尺寸尤其取决于曝光剂量(exposure dose)和散焦值(defocus value)。曝光剂量表示用于以特定图案来曝光光致抗蚀剂层的曝光辐射的能量。散焦是指晶片表面与曝光辐射的焦平面(focal plane)之间的距离。可以测量光致抗蚀剂层中某些关键图案的物理尺寸并将其与目标尺寸进行比较。APC可以根据针对关键尺寸的测量结果来调整下一次曝光的曝光剂量和/或散焦(defocus)。

需要以较少努力改善跨晶片的(例如，晶片内均匀性)、以及晶片之间(例如，晶片间均匀性)的光致抗蚀剂图案的物理尺寸均匀性，和/或需要在不对晶片内均匀性和晶片间均匀性产生不利影响的情况下减少计量工作。

发明内容

一方面，实施例提供一种先进工艺控制方法，包括：使用曝光工具组件将涂覆半导体衬底的光刻胶层曝光于曝光束，其中，对于每次曝光，使用至少包括散焦值和曝光剂量的当前曝光参数集；对经曝光的光刻胶层进行显影以形成抗蚀剂图案；测量所述抗蚀剂图案的特征特性和/或由所述抗蚀剂图案得到的衬底图案的特征特性，并响应于所测得的特征特性与目标特征特性的偏差来更新所述当前曝光参数集；估计在不更新所述曝光参数集的情况下形成的假想抗蚀剂图案的未经校正的特征特性；以及以下操作中的至少一个：(i)响应于从所述未经校正的特征特性获得的信息来改变所述特征特性的测量策略，以及(ii)响应于从所述未经校正的特征特性获得的信息来更新所述当前曝光参数集。