加保護層的方法
2023-08-07 12:45:41
專利名稱:加保護層的方法
本發明涉及一種加保護層的方法，特別涉及用於生產高集成電路元件工藝所採用的施加保護層的方法，此處在顯影圖形尺寸方面充許有很小的差異。
一種加保護層的方法已經在日本專利公開號為155925/1984中公開。根據這種方法，在加保護層之前先進行光敏反應。然而它並沒有提到有關保護層膜的理想厚度問題。還有，日本專利公開號為155930/1984，155927/1984和155921/1984中公開了有關形成完好的圖形而加保護層的方法，但是都沒有能指出如何使保護層膜的厚度最佳化。
本發明的目的是提供一種加保護層的方法，它能增加高集成電路元件的生產量而同時降低在矽片上形成的元件顯影尺寸的差異。
如果保護層膜加得過厚，很少的光射入保護層膜內，而在顯影之後尺寸產生變化。這稱之為體效應。然而，當使用一個簡縮的投影曝光裝置時(它採用單一波長的光)，由於在保護層膜中光的幹涉，保護層表面上的反射率是變化的。因此，幹涉使得顯影圖形的尺寸隨著膜的厚度增加按正弦曲線而脈動變化。在這種情況下，顯影圖形尺寸的差異可通過將保護層膜的厚度設置到某一個值的辦法來減小。這個值與一個脈動的極值相應(代表了顯影尺寸與保護層膜厚度之間的依賴關係的曲線的斜率等於零的部位)圖1示出了根據本發明的實施方案保護層的顯影尺寸與保護層膜的厚度的依賴關係;
圖2是保護層的剖面圖;
圖3說明了掩膜圖形投影到保護層上的圖形;
圖4是用於解釋顯影尺寸中差異的分布圖;
圖5示出了保護層顯影尺寸與旋塗器旋轉數之間相依關係。
本發明的實施例將聯繫圖1加以描述。可發現當保護層膜的厚度每次增加約10nm時，保護層尺寸(即圖2中保護層曲線6的寬度lr，它應與構成線條4和間隔部位5的掩膜圖形的線寬度lm理想地相等)在顯影后的脈動情況，如圖1中曲線3所示。用於在矽襯底7上形成的保護層線條6的工藝將參照圖3描述。首先矽襯底7旋塗上約1μm厚的保護層10。然後，用紫外線光源照射包括間隔部位和線條部位的投影圖像的掩膜圖形。在此情況下，保護層10上光的強度在其與線條部分相應的位置是弱的，而在與間隔部位相應的位置是強的，如曲線9所示。如果在用紫外線照射之後顯影，與強烈照射的間隔部位5相應的部分的保護層熔化。保護層在弱照射部位4的地方就不熔化，如圖2所示，留下來的部分形成保護層線6。
這是正型保護層，而另一方面，在負型保護層情況中，保護層線條形成在與間隔部分相應的地方。
一般地，當矽片旋塗約1μm厚度的保護層時，膜的厚度變得不均勻，其變動可達200A°左右。因此，在顯影后，保護層線寬內的差異就會形成。正如圖1所證實的那樣，線條寬度的誤差範圍很大地取決於保護層膜厚度的設定點(保護層膜厚度差異的中心數值)。例如，假設保護層膜的厚度用t3表示，則膜的厚度變化範圍為△t，相應地，顯影圖形變化範圍為△l3。然而，假如保護層的厚度設置到相應於曲線3的最小值的t2，則儘管保護層膜的厚度變化在同樣的範圍△t，而顯影圖形變化範圍為△l2，該值縮小到△l3的五分之一左右。即便保護層膜的厚度設置到相應於曲線3上的最大值1的t1，顯影尺寸變化範圍為△l1，該值縮小到範圍△l3的五分之一左右。這裡，一般地說△l3範圍的值為0.3μm。這個數值是不允許的，因為全保護層的尺寸接近1μm。
這裡，設想用於生產半導體元件的光刻工藝，相對於設計尺寸ld，顯影尺寸的所允許的差異變化值是±△l。現假設保護層膜的厚度的設定值錯誤地設置到圖1中的t3，則顯影圖形的尺寸會增大，而相對於顯影圖形的半導體元件數目由分布曲線11所代表。這時許多在允許圖形ld±△l之外的元件(12，13所表注的那些)是有缺陷的。然而，當保護層膜的厚度的設定點設置在圖1中的t1或t2時，由曲線14所表示的顯影圖形中的差異就變小，有缺陷元件的比例降低到少於10%，正如15和16所表示的分布情況那樣。
前邊已提到的相對於保護層膜的厚度的保護層顯影圖形的脈動及隨之而產生的差異。而當保護層膜的厚度不能直接測量時，保護層的顯影圖形可通過與旋塗機(旋轉-塗層裝置)相對應的轉數來測量，該裝置加的保護層的厚度為1μm。保護層膜厚度的脈動情況在圖5中用曲線17來表示。當旋塗機的轉數的變化用N1N2和N3表示時，即使保護層膜的厚度如圖1那樣以相同的範圍△t變化，則當相應於極值17、18的轉數為N1N2時，顯影圖形變化都很小，即△l1和△l2，然而，轉數N3與極值不相一致，顯影圖形可增大到△l3的範圍。因此，通過適當地設定旋塗機的轉數，顯影圖形的差異可以縮小。
權利要求
1.施加光刻保護層的方法包括為襯底施塗保護層的工藝過程，其特徵在於上述施加光刻保護層的方法包括將掩膜圖形轉移到已塗了保護層的膜上，而後進行曝光的工藝，和當圖形被曝光後在襯底上形成圖形的顯影過程，其中當上述的保護層的顯影圖形隨著上述加保護層工藝中參數的增加或減少而脈動變化時，上述的參數值被設置到某一個值，該值與上述的脈動的極值相對應。
2.根據權利要求
1的加保護層的方法，其特徵為，在上述加保護層的工藝中的參數被用來確定所加的上述保護層的厚度t。
3.根據權利要求
1的加保護層的方法，其特徵為，用該參數確定在加上述保護層時的轉數N。
4.在襯底上形成光刻保護層的方法包括在上述襯底上進行旋塗的步驟，其特徵進一步包括如下步驟(a)測量具有各種厚度的光刻保護層顯影圖形的寬度以找出相應於厚度的測量寬度曲線的極值;(b)用得到的參數在襯底上形成光刻保護層以對應上述光刻保護層的厚度，上述參數設置到基本上與上述極值之一相應。
5.根據權利要求
4，形成光刻保護層的方法，其特徵為上述參數是給上述襯底加光刻保護層時的旋轉數目。
專利摘要
光刻工藝包括在襯底上旋塗保護層並將掩膜圖形轉移到保護層上而後進行曝光，及在圖形被曝光後在襯底上形成該圖形。當保護層顯影圖形因加保護層工藝中的參數的增加或減少而脈動變化時，將參數的值設置到與脈動的極值相符。
文檔編號B05D1/32GK86103644SQ86103644
公開日1987年4月29日 申請日期1986年6月11日
發明者伊藤鐵男, 田沼正也, 中込義之, 門田和也, 小林一成 申請人:株式會社日立製作所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan