[发明专利]一种改善鳍式器件衬底图形不平坦对光刻聚焦影响的方法

说明书

一种改善鳍式器件衬底图形不平坦对光刻聚焦影响的方法，包括用硬掩膜层填平分布有密集和孤立的FIN鳍式器件衬底；根据工艺要求确定在硬掩膜层上依次形成抗反射层的厚度范围和光刻胶层的厚度，选取抗反射层的厚度范围中的N个厚度值(T₁、T₂、…T_N)；使用软件模拟出光刻胶和抗反射层在193纳米曝光波长下反射率最低时的最佳抗反射层厚度T_i；根据T_i值使用软件反推出反射率最大时对应的紫外光波长，使用这个波长紫外光代替可见光对鳍式衬底进行平坦度的侦测。因此，本发明避免了衬底FIN信息的反射所造成平坦度测量误侦测，消除了失焦影响；且根据光刻胶层和抗反射层的平整度信息，获得了光刻最佳聚焦点，改善了光刻图形形貌和线宽差异，提高了器件的合格率。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路工艺技术领域，特别是涉及一种改善鳍式器件(鳍式场效应晶体管器件Fin Field-Effect Transistor，FinFET)衬底图形不平坦对光刻聚焦影响的方法。

背景技术

在集成电路(IC)制造过程中，光刻工艺是较为常用的工艺流程。请参阅图1，图1所示为现有技术中平板晶体管(Planar MOS)光刻聚焦系统的反射示意图。如图1所示，该传统的平板晶体管从上到下因此至少包括衬底层(Silicon substrate)、覆盖有硬腌膜(Hardmask)的图形化层(pattern layer)、抗反射层(BARC)和光刻胶(Resist)。

本领域技术人员清楚，对传统的平板晶体管(Planar MOS)执行曝光工艺之前，通常都需要进行晶圆衬底曝光区域平坦度的测量(leveling)。光刻机在做平坦度的测量过程中是采用可见光(波长600纳米～1050纳米)照射曝光区域，这种光可以穿过光刻胶(Resist)和抗反射层(BARC)以及一些可透光的中间层，将衬底上的高低不平的图形化层情况反射反馈到光刻聚焦系统(如图1所示)；然后，光刻机针对每一个曝光区域的平坦度进行聚焦补正以达到一一对应的最佳曝光焦点。

若在同一个曝光区域中所测量结果为高低不平点的值，则取高低不平点的平均值作为焦点，这样只要这层光刻焦深(Depth of focus简称DOF)工艺窗口足够就能够弥补高低不平带来的失焦(defocus)。

随着集成电路(IC)技术的发展，图形线宽(CD)越来越小，晶体管也由平板器件转化到鳍式场效应晶体管。请参阅图2，图2所示为鳍式场效应晶体管器件光刻聚焦系统的反射示意图。如图2所示，鳍式场效应晶体管器件最大特征是一根根平行的鳍(FIN)立在衬底(Silicon substrate)上，其高度约有100纳米。

在这些FIN上覆盖硬掩膜层(hard mask)填平，然后涂上抗反射层和光刻胶进行光刻工艺，光刻机在做平坦度的测量leveling时，会将FIN高度的信息反馈回去，由于一个曝光区域内不同位置FIN的分布不一样，有的地方密集分布，有的地方孤立分布，这样导致平坦度的测量leveling误侦测，即会将密集和孤立FIN的信息反馈回去进行补正，带来不必要的失焦(如图2所示)。再加上，由于鳍式场效应晶体管器件由于图形线宽的缩小，其相应的光刻焦深工艺窗口也变小，如果不能弥补这种失焦，就会直接导致图形形貌和线宽差异以及最终器件良率的不合格。

发明内容

本发明的目的在于克服上述鳍式场效应晶体管器件平坦度的测量误侦测带来的问题，提供一种改善鳍式场效应晶体管器件衬底图形不平坦对光刻聚焦影响的方法，其通过使用短波长紫外光代替可见光，并模拟出在一定厚度的光刻胶和抗反射层对应的最强反射率紫外光波长来做平坦度的测量leveling，旨在克服上述鳍式场效应晶体管器件平坦度的测量leveling误侦测带来的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种改善鳍式场效应晶体管器件衬底图形不平坦对光刻聚焦影响的方法，其包括如下步骤：