CN109313395A - 通过使用光剂来进行的临界尺寸控制 - Google Patents

通过使用光剂来进行的临界尺寸控制 Download PDF

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Abstract

一种用于临界尺寸控制的方法，其中接纳具有下伏层和形成在下伏层上的图案化层的衬底，图案化层包括辐射敏感材料以及具有第一临界尺寸的变化的高度的图案。该方法还包括：在图案化层之上施加外涂层，外涂层包含光剂，光剂选自于光敏剂生成剂化合物、光敏剂化合物、光酸生成剂化合物、光活性剂、含酸化合物或它们中的两个或更多个的组合。然后，将外涂层曝光于电磁辐射，其中，被施加于衬底的不同区域的电磁辐射的剂量是变化的，然后对外涂层和图案化层进行加热。该方法还包括：对外涂层和图案化层进行显影以将图案化层的第一临界尺寸变更为第二临界尺寸。

Description

通过使用光剂来进行的临界尺寸控制
对相关申请的交叉引用
本申请要求2016年5月13日提交的标题为“Critical Dimension Control by Useof a Photo-Active Agent”的美国临时专利申请第62/335,991号的权益，其全部内容通过引用并入本文。
背景技术
技术领域
本发明涉及特定于位置的临界尺寸(critical dimension,CD)变更/校正流程和用于改善CD均匀性的工艺。
相关技术的描述
本文所公开的技术涉及微加工，并且具体地涉及光刻和图案化工艺。在材料加工方法(例如光刻)中，产生图案化层通常涉及将诸如光致抗蚀剂的辐射敏感材料薄层施加于衬底的表面。该辐射敏感材料被转换成图案化掩模，该图案化掩模可用于将图案蚀刻或转移到衬底上的下伏层中。对辐射敏感材料的图案化通常涉及使用例如光刻系统通过分划板(reticle)(和相关光学器件)将辐射源曝光到辐射敏感材料上。该曝光在辐射敏感材料内产生潜在图像或图案，然后可以被显影。特定光波长使辐射敏感材料的曝光部分通过变得可溶或不溶于特定溶剂而改变其溶解度。显影是指溶解和除去辐射敏感材料的一部分以产生形貌或物理图案，即浮雕图案。例如，显影可以包括使用显影溶剂除去辐射敏感材料的照射区域(如正性光致抗蚀剂的情况)，或非照射区域(如负性抗蚀剂的情况)。然后，浮雕图案可以用作用于后续处理的掩模层。
随着工业的缩小继续将最小特征尺寸推向越来越小的CD并且具有EUV(13.5nm)的延迟和潜在的高成本，业界已经寻找进一步扩展其当前ArF(193nm)浸入(ArFi)扫描仪系统的工艺，包括基础设施和专业知识。传统的后光刻ArFi附近的分辨率受限的抗蚀剂特征的CD变更(例如收缩/减薄)就是这样的一种扩展。在当前CD目标周围改善跨晶片临界尺寸均匀性(CDU)和/或在受控工艺中变更孔、沟槽和/或线的CD的能力具有当前和未来在单一图案化例如在其中栅极层具有非常小的略微不太激进的间距的特征的逻辑设计中和在双图案化/多图案化方案例如在光刻-蚀刻-光刻-蚀刻(LELE)或光刻-蚀刻中重复“n”次(LEn)、光刻-光刻-蚀刻(LLE)和侧壁间隔物的前驱体中的应用。
历史上已经通过3种方法实现了CD变更工艺。第一种CD变更方法使用基于后光刻蚀刻的等离子体修整工艺用于线(或者孔或沟槽的锥形蚀刻工艺)，其中工艺流程包括涂覆→曝光→曝光后烘烤(PEB)→显影(标称温度)→蚀刻修剪/收缩。最近，已经提出了第二种CD变更方法，即湿法工艺，其中在光刻单元中执行额外的处理步骤，例如正性热显影(>30℃)工艺或酸冲洗/酸冲洗烘烤工艺、或两者的组合。热显影工艺将显影停止所达到的去保护水平转移到较低的去保护水平。正性热显影工艺流程包括涂覆→曝光→PEB→正性显影(标称温度)→正性热显影(>30℃)。酸冲洗/酸冲洗烘烤工艺将经第一显影的特征的基质内的去保护水平转移到更高的水平，允许第二显影工艺使用标准或改性的显影溶液来变更特征的CD。酸冲洗/酸冲洗烘烤工艺流程包括涂覆→曝光→PEB→正性显影(标称温度)→酸冲洗→酸冲洗烘烤→正性显影(标称温度)。组合工艺流程包括涂覆→曝光→PEB→正性显影(标称温度)→正性热显影(>30℃)→酸冲洗→酸冲洗烘烤→正性显影(标称温度)。甚至最近，已经提出了第三种CD变更方法，其也是湿法工艺，其中利用附加的处理步骤，例如在第二显影之前的非特定于位置的泛曝光(flood exposure)和烘烤，来实现膜到完全或几乎完全去保护的状态，此时显影受显影时间的控制。工艺流程包括涂覆→曝光→PEB→正性显影(标称温度)→泛曝光→泛烘烤→第二显影。
上面的湿法工艺实施例是历史上提出湿法工艺CD变更的各种方式的子集。
第一种CD变更方法是基于蚀刻的等离子体方法，由于缺乏任何表面张力效应(在湿法处理中存在)，具有较少的图案坍塌的可能性，这意味着没有毛细力，但已经显示出以下可能的问题，这些问题在非常小的CD目标和持续缩小时变得更成问题：潜在的负面影响或损坏有机底部抗反射涂层(BARC)；一些次要影响，如聚合物致密化，开始在非常小的尺寸上对结构完整性能产生负面影响；图案密度效应，即等密度偏差；室蚀刻均匀性问题(中心到边缘)；工艺稳定性/可维护性(由于在室壁上重新沉积)；和/或潜在的高额外前端资本成本。
最近提出的第二CD变更方法是湿法工艺，在避免蚀刻特定问题的同时具有使CD变化的幅度和控制与航空图像对数斜率(ILS)高度相关并且导致在正性显影工艺流程中的去保护基质/梯度的问题。
第二种CD变更方法(例如酸冲洗/酸冲洗烘烤或组合工艺流程)的其他工艺流程(包括酸冲洗和烘烤步骤)同样带来一些新的担忧。它最终是基于扩散的工艺，意味着局部量的CD变更与局部浓度水平和反应动力学以及时间和温度相关。通过模拟，已经观察到这可能由于通过散焦的去保护基质的局部变化导致潜在的底切以及可能由于抗蚀剂组分的不均匀性导致的图案破坏失效机理，从而导致线的随机弱点。
第三种CD变更方法，也是湿法工艺，其中工艺流程包括毯式泛曝光和泛烘烤，类似地带来一些新的担忧。因为它试图将膜带到完全去保护状态(为了获得均匀性效益)，它需要修改显影溶液条件以通过显影时间确保工艺控制。
历史上，基于湿法CD变更的概念围绕其中湿化学显影的时间和/或浓度与CD变更的量和控制相关联的方法进行。此外，为了保持轮廓控制同时最大化在这些额外的显影处理步骤下可实现的CD变更量(CD变更量先前受到图案化曝光中抗蚀剂基质内保留的去保护水平的限制)，如果例如通过毯式泛热酸生成剂(TAG)和酸冲洗没有完全去保护抗蚀剂基质，试图通过引入增加去保护水平的方法使抗蚀剂基质达到更均匀化的状态。
在减薄/收缩显影步骤(即，在第二显影)之前完全去保护的抗蚀剂基质的条件通常意味着顶部损失将等同于侧面损失。此外，这意味着必须变更显影化学，例如，使用负性显影(NTD)工艺并以最小显影速率(Rmin)显影，在正性显影(PTD)工艺中使用稀释含水碱显影剂并且以改变的显影速率最大值(Rmax)进行显影，在PTD工艺中使用抑制的含水碱显影剂并在抑制的Rmax下显影，和/或在PTD工艺中使用冷的含水碱显影剂并以改变的Rmax显影，以使CD变更率合理(例如，0.1nm/s至几nm/s)而不在第二显影的前几毫秒中完全洗掉特征。类似地，通过酸冲洗扩散和烘烤留下的去保护基质预减薄显影条件(第二显影)通常意味着顶部损失将等同于侧面损失。
因此，需要一种方法来最大化可实现的CD变更量，同时允许更标准的显影条件。
发明内容
本公开提供了最大化CD变更量的替代方式和用于控制/校正的替代流程。在一个实施方式中，该方法包括：接纳具有下伏层和在下伏层上形成的图案化层的衬底，图案化层包括辐射敏感材料并且还包括具有变化的高度并且具有第一临界尺寸的图案。该方法还包括：在图案化层之上施加外涂层，外涂层包括光剂，光剂选自于光敏剂生成剂化合物、光敏剂化合物、光酸生成剂化合物、光活性剂、含酸化合物或它们中的两个或更多个的组合。然后将外涂层曝光于电磁辐射，其中，被施加于衬底的不同区域的电磁辐射的剂量是变化的，然后对外涂层和图案化层进行加热。该方法还包括：对外涂层和图案化层进行显影以将图案化层的第一临界尺寸变更为第二临界尺寸。
在另一实施方式中，该方法包括：接纳具有下伏层和沉积在下伏层上的辐射敏感材料层的衬底。该方法还包括：将第一光波长通过图案化掩模曝光于辐射敏感材料层上并执行曝光后烘烤；首先，对经图案曝光的辐射敏感材料层进行显影，以形成具有变化的高度并且具有第一临界尺寸的图案化层；在第一显影之后检查图案化层；以及在图案化层之上施加外涂层，外涂层包括光剂，光剂选自于光敏剂生成剂化合物、光敏剂化合物、光酸生成剂化合物、光活性剂、含酸化合物或它们中的两个或更多个的组合。然后将外涂层曝光于175nm至450nm波长处的电磁辐射，其中，被施加于衬底的不同区域的电磁辐射的剂量是变化的，并且基于在第一显影之后检查图案化层而获得的计量数据。该方法还包括：对外涂层和图案化层执行曝光后烘烤；并且对外涂层和图案化层进行显影以将图案化层的第一临界尺寸变更为第二临界尺寸。
当然，为了清楚起见，已经呈现了如本文所述的不同步骤的讨论顺序。通常，这些步骤可以以任何合适的顺序执行。另外，尽管本文中的不同特征、技术、配置等中的每一个可以在本公开的不同位置讨论，但是意图是概念中的每个可以彼此独立地执行或者彼此组合地执行。因此，可以以许多不同方式实施和查看本发明。
注意，该概述部分未指定本公开或要求保护的发明的每个实施方式和/或递增的新颖方面。相反，本发明内容仅提供了对传统技术的不同实施方式和新颖性的对应点的初步讨论。对于本发明和实施方式的附加细节和/或可能的观点，读者可以参考下面进一步讨论的本发明的具体实施方式部分和相应的附图。
附图说明
参考以下具体实施方式，特别是当结合附图考虑时，本发明的更完整的理解及其许多伴随的优点将变得明显，在附图中：
图1A至图1C是根据本发明的实施方式的减薄方法的示意性截面图。
图2是示出变更晶片内递送的径向剂量特征(signature)以变更最终临界尺寸的各种途径的表；以及
图3是描绘根据本发明的实施方式的用于临界尺寸减薄的处理流程的流程图。
具体实施方式
本公开提供了另一种方法，以最大化可实现的CD变更量，从主要曝光条件决定的去保护基质中突破，并允许更标准的显影条件。此外，本公开的方法使CD变更量控制在很大程度上受到泛剂量而非显影剂浓度和/或显影时间的控制，这简化了显影工艺。此外，它引入了新的光活性化学物质用作酸生成的主要机制，这最终将导致更好的去保护控制特征。最后，它使用特定于位置的临界尺寸(CD)变更/校正流程和用于改善CD均匀性的工艺，并且在一些实施方式中，还使用CD定向的移位，在一些实施方式中，通过借助于泛工艺步骤的局部剂量控制在前馈(FF)工艺控制方案中使用显影后检查(ADI)信息。
利用这种改进的CD变更方法，还讨论了晶片内(WIW)控制方案。
本发明的第一实施方式提出使用外涂覆材料，该外涂覆材料涂覆在由传统光刻流程限定的临界尺寸特征层上。具体参考图1A至图1C的示意性截面图，衬底10包括下伏层12和形成在下伏层12上的图案化层14。图案化层14包括具有变化的高度和第一层临界尺寸CD1的图案的辐射敏感材料，例如光致抗蚀剂材料。在图案化层14之上施加外涂层16，如图1A所示。外涂覆材料包含至少一种光剂(photo agent)，例如光敏剂生成剂、光敏剂、光酸生成剂、光活性剂和/或酸性化合物、或它们中的两个或更多个的任意组合。
光敏剂分子可以吸收光能并将光能转移到另一个分子，例如光酸生成剂(PAG)。这种能量转移反过来可以激活接收分子。在PAG接收能量转移的情况下，PAG然后可以生成酸。一些光敏剂化合物可以在基态下转移能量，而其他光敏剂化合物可以在激发态下进行转移。示例性光敏剂生成化合物包括但不限于苯乙酮、三亚苯、二苯甲酮、芴酮、蒽醌、菲或其衍生物。
光酸生成剂(PAG)可以是阳离子光引发剂，其将吸收的光能转化为化学能(例如，酸性反应)。光酸生成剂化合物可以包括但不限于三苯基锍三氟甲磺酸盐、三苯基锍九氟丁磺酸盐、三苯基锍全氟辛基磺酸盐、三芳基锍三氟甲磺酸盐、三芳基锍全氟丁基磺酸盐、三芳基锍全氟辛基磺酸盐、三苯基锍盐、三芳基锍盐、三芳基锍六氟锑酸盐、N-羟基萘二甲酰亚胺三氟甲磺酸酯、1,1-双[对氯苯基]-2,2,2-三氯乙烷(DDT)、1,1-双[对甲氧基苯基]-2,2,2-三氯乙烷、1,2,5,6,9,10-六溴环十二烷、1,10-二溴癸烷、1,1-双[对氯苯基]2,2-二氯乙烷、4,4-二氯-2-(三氯甲基)二苯甲醇、1,1-双(氯苯基)2-2,2-三氯乙醇、六氯二甲基砜、2-氯-6-(三氯甲基)吡啶或其衍生物和/或组合。
光活性剂可以包括第二PAG、热酸生成剂(TAG)或光破坏性碱，也称为光可分解碱。光破坏性碱可以包括在曝光区域中分解的一种或更多种碱化合物，其允许更高的总碱负载，其可以中和未曝光区域中的光活性酸。因此，光破坏性碱包括可以提供这种一般碱负载效应的化合物。未分解的碱将使一种或更多种光酸变性，使得这些光酸不再对光敏感，或者不再对辐射敏感。如本文所公开的，通过向给定抗蚀剂膜添加更多碱，可以降低给定酸浓度。同样，通过选择性地加入酸化合物可以增大给定酸浓度。
参照图1B，将外涂层16曝光于电磁辐射20。外涂覆材料在曝光时直接或间接地在外涂覆材料内产生酸或改变酸浓度。该曝光工艺可以来自任何通用EM源，例如灯、激光器、灯泡等。EM源在外涂覆材料中生成酸的曝光波长可以是但不限于任何波长，或者在170nm至450nm之间的波长范围，这是工业中在光刻中使用的光剂材料吸收的典型波长，示例性波长在266nm/约266nm和/或在365nm/约365nm。根据材料特性，可以选择外涂覆材料中光剂的波长和材料选择，以避免关键特征的光致抗蚀剂基质内的其他组分的吸收(例如，对于这种情况，365nm波长的示例性选择作为材料吸收和曝光的目标)。在其他实施方式中，外涂覆材料中光剂与光致抗蚀剂基质内的其他组分的吸收度之比显着大于1，以允许选择较低波长(例如，对于这种情况，266nm波长的示例性选择为材料吸收和曝光的目标)。
根据实施方式，被施加于晶片的不同区域的电磁辐射的剂量是变化的。例如，递送到晶片的剂量可以是特定于位置的以在外涂覆材料中产生局部浓度的酸分子。可以通过几种实施方式方法控制特定于位置的剂量。在一个方法实施方式中，提出了使用基于数字像素的投影系统。该系统是一组可独立寻址的投影点，可以投影在空间上表征结构的临界尺寸值的晶片级图案。基于数字像素的投影系统可以体现为数字光处理(DLP)芯片、光栅光阀(GLV)或其他微投影技术(“其他”)，具有可以将图像或图案(可选地使用透镜)聚焦到晶片上并校正或调整临界尺寸手段和不均匀性的光源。在该系统中，可以通过光源功率和光源成形、投影镜振荡速率和/或镜像“开启”状态来实现特定于位置的剂量控制，以校正或调整临界尺寸手段和不均匀性。
在另一种特定于位置的剂量递送方法中，可以将光源(示例性示例是266nm激光束)引导到电流计控制的镜子系统上。电流计控制的镜子系统(“电流计-镜”)可以将激光重定向到晶片表面上的任何位置，从而允许在空间上表征结构的临界尺寸值的晶片级图案。在该系统中可以通过激光脉冲频率、激光脉冲功率、电流计镜控制(二维扫描速率)以及在一些实施方式中晶片控制(衬底平移)来实现特定于位置的剂量控制，以校正或调整临界尺寸手段和不均匀性。
在另一种特定于位置的剂量递送方法中，通过在固定光源下旋转和平移晶片来递送剂量。例如，光源可以是单个可控源(例如，300+mm尺寸的灯泡)或一系列可控的独立区域(例如，沿着光源的长轴)。类似地，晶片可以固定，并且光可以旋转并在晶片上平移。这种硬件概念允许许多路径变更晶片内(WIW)递送的剂量特征以变更最终的WIW CD变更特征。对于该实施方式，如图2所示，径向剂量变更可以包括用于旋转、扫描速率、功率设定、光源工作距离、孔径的使用、焦点位置、光源区域控制的可变设置，仅举几个示例以及其任何排列。因此，用于将外涂层曝光于电磁辐射的实施方式可以包括扫描晶片、扫描辐射源(例如，激光束)、旋转晶片、或它们中的两个或更多个的组合。
在另一个实施方式中，可以组合通过上述任何特定于位置的剂量递送方法的曝光来校正或调整临界尺寸平均值和不均匀性。用于特定于位置的剂量递送方法的子工艺流程的具体示例包括但不限于：
子流程A：XXXnm DLP或GLV或其他→泛烘烤
子流程B：XXXnm电流计-镜→泛烘烤
子流程C：XXXnm旋转/平移泛→泛烘烤
子流程D：XXXnm电流计-镜→XXXnm旋转/平移泛→泛烘烤
其中XXX＝175nm至450nm，例如266nm。可以使用子流程A-D的任何其他组合。
再次参照图1A至图1C，在将外涂层16曝光于电磁辐射20之后，对外涂层16和图案化层14进行加热或烘烤以驱使酸从外涂覆材料扩散到辐射敏感材料基质中(局部扩散工艺将取决于在近区域中的局部酸浓度)并最终通过将新酸掺入辐射敏感材料基质中对受保护聚合物进行去保护。然后，例如使用正性显影剂对外涂层16和图案化层14进行显影，如图1C所示，以去除外涂层并将图案化层14的临界尺寸从CD1减小到第二临界尺寸CD2。作为示例而非限制性地，显影剂可以是用于正性显影的传统工业0.26N TMAH或乙酸正丁酯或环己烷或用于负性显影的类似负性溶剂。
还考虑使用外涂覆材料以促进CD变更的处理流程，根据一个实施方式，并且如图3的流程图300中所示，该工艺开始于310，其中初始处理晶片(例如，图1A的衬底10)。在320处，添加薄膜，其可以被称为图案将被转移到其中的下伏层(例如，图1A的下伏层12)。在330处，在薄膜之上施加辐射敏感材料的涂层，例如光致抗蚀剂。在340处，对辐射敏感材料涂层执行光刻工艺。更具体地，辐射敏感材料涂层通过掩模曝光于波长(λ)的光，通常在UV光谱中，以产生图案化曝光。在350处，执行第一曝光后烘烤(PEB#1)。在360中，对经图案曝光的辐射敏感材料涂层进行第一显影工艺(第一DEV)以形成图案化层，例如图1A的图案化层14。
在380中，将包含光剂材料(或多种材料)的外涂层，例如图1A的外涂层16，施加在经图案化辐射敏感材料涂层上。在390中，执行特定于位置的剂量曝光工艺(或多个工艺)以将外涂层和经第一显影的辐射敏感材料涂层曝光于第二波长(λ)的光，以在外涂层中产生局部浓度的酸分子。在400中，执行第二曝光后烘烤(PEB#2)以驱使酸从外涂层扩散到辐射敏感材料涂层中，并最终通过将新酸掺入辐射敏感材料涂层中对受保护聚合物进行去保护。特定于位置的剂量曝光工艺和PEB#2可以包括，例如，上述任何子流程A-D，其包括曝光后泛烘烤。在特定于位置的剂量曝光工艺(在390)之前且在第一DEV(在360)之后，可以在370处可选地执行显影后检查(ADI)，作为前馈(FF)控制策略的一部分。具体地，390中的特定于位置的剂量曝光的工艺参数，例如被施加于衬底的不同区域的电磁辐射的剂量，可以基于检查经第一显影的辐射敏感材料涂层而获得的计量数据而变更，如FF箭头所示。
在特定于位置的剂量曝光工艺和PEB#2工艺之后，在410处执行第二显影工艺(第二DEV)以去除外涂层并将经图案化辐射敏感材料涂层的临界尺寸从第一临界尺寸(CD1)减小到第二临界尺寸(CD2)。在一个实施方式中，在380至410处的外涂覆、特定于位置的剂量曝光和PEB#2是在其中在330至360处形成了图案化层的同一光刻跟踪工具内执行的。在另一实施方式中，在380至410处的外涂覆、特定于位置的剂量曝光和PEB#2是在与其中在330至360处形成了图案化层的光刻跟踪工具分开的工具中执行的。在430处，使用具有CD2的图案化辐射敏感材料涂层作为掩模蚀刻下伏薄膜。在450处，晶片的处理继续进行下一个工艺。然后可以根据流程图300对新晶片进行处理，该流程图300可以被称为随后处理的衬底。
可选地，流程图300可以包括在420处的ADI和/或在440处的蚀刻后检查(AEI)，其中分别在410处的第二DEV之后和/或在430处的蚀刻之后检查晶片，作为反馈(FB)控制策略的一部分。具体地，基于检查经第二显影的辐射敏感材料涂层和/或经蚀刻的下伏薄膜层而获得的计量数据，可以针对随后处理的衬底变更在390中的特定于位置的剂量曝光的工艺参数例如被施加于衬底的不同区域的电磁辐射的剂量，如FB箭头所示。另外，来自在370或420中的ADI的计量数据可以被向前馈送到在430中的蚀刻工艺。
CD均匀性可以在衬底(即晶片)的表面上变化。例如，给定晶片可以在晶片的中心部分具有一个CD值，而更接近晶片边缘具有另一个CD值。晶片还可以具有基于曝光进程的顺序而变化的CD，例如当使用步进曝光系统时。根据给定晶片的特定区域，CD可能太大或太小，并且CD变化可以在晶片上随机扩散，可以基于径向位置，和/或可以与诸如划线道的位置的特定特征相关联。利用现有技术的湿法处理方法(热显影和/或酸冲洗)，这使得变更WIW CD变更量以解决光刻单元系统(错误、问题)和/或外部处理系统(例如，蚀刻)的困难，因为它需要某种类型的WIW浓度或刷新率化学控制方案和/或高空间分辨率(区域)烘烤，并且不存在模内校正可能。特定于位置的剂量曝光硬件和控制可以更容易地操纵WIW CD变更量工艺控制，因为能够在晶片上施加曝光剂量的局部差异(这导致外涂覆材料中酸生成(负载)的局部差异，这最终促进DEV#2之后CD变化的局部差异)。根据特定于位置的剂量曝光硬件(或其硬件组合)，可以校正CD特征/系统内曝光镜头/模具(WIS)以及WIW系统学(例如，径向系统学，其是与半径位置高度相关的WIW CD系统，或倾斜系统，其是当已知倾斜方向时与单轴高度相关的WIW CD系统)。存在很多途径向前馈送WIS控制。两种这样的校正方案(但不限于)包括在晶片(或晶片系列或其任何子集)上应用所有模具的平均场特征，或者通过使用逐个模具的特定校正策略。同样地，存在许多路径向前馈送WIW径向或倾斜控制。用于WIW径向控制的两种这样的方法是1)通过多度(径向/方位角)Zernike多项式拟合内的径向项表示CD晶片图，或2)将高阶多项式拟合到通过半径的平均CD响应。用于WIW倾斜控制的两种这样的方法是1)通过Zernike多项式拟合内的第1度径向项表示CD晶片图，或2)通过找到沿垂直于所关注的轴的轴进行平均的最佳角度，最佳代表实验数据集。
关于工艺控制方案，存在若干FF或FB控制方案，其可以独立使用或彼此结合使用，如上面参考流程图300所讨论的。可以反馈经平均的蚀刻后检查结果以促进批次级平均功率设定和/或WIW功率特征调整以校正用AEI观察到的波动。波动源可以是蚀刻工艺、光刻工艺和其他处理步骤所固有的。同样地，可以反馈经平均的显影后检查(ADI)结果以促进批次级平均功率设定和/或WIW功率特征调整，以校正用ADI观察到的波动。在具有至少2个显影步骤(例如，360和410)的CD变更工艺的情况下，可以使用来自ADI步骤(例如，370或420)的ADI结果并反馈ADI结果以控制随后处理的晶片。具体到在第一DEV(例如，360)之后但在CD变更工艺(例如，390处的特定于位置的剂量曝光，400处的烘烤，410处的第二DEV)之前进行ADI步骤，晶片级的前馈控制策略已启用。可以将已知的ADI CD图向前馈送到泛曝光控制器中以增强特定于该晶片的泛工艺(在晶片内局部递送的剂量)，以获得更严格的最终变更的CD分布。任何上述控制方案本身或结合使用都会导致更严格变更的CD或图案化CD控制。
总之，前述提供了一种替代方式，以最大化可实现的CD变更量(从主要曝光条件所规定的去保护基质中突破)并允许更标准的显影条件。它将CD变更量控制转移到很大程度上受泛剂量与显影浓度和/或显影时间的控制，这简化了CD变更显影工艺。它引入了新的光活性化学物质，用作CD变更的酸生成的主要机制，最终将导致对特征的更好的去保护控制。最后，它使用特定于位置的临界尺寸(CD)变更/校正流程和用于改善CD均匀性的工艺，并且在一些实施方式中的CD定向的移位，在一些实施方式中，还使用借助于泛工艺步骤的局部剂量控制的在前馈(FF)工艺控制方案中的显影检查(ADI)后信息。
利用这种改进的CD变更方法，WIW控制方案也可以更可实现；允许更严格的CD更改或图案化CD控制。
根据实施方式，还提供了一种用于减小在衬底上形成的图案的临界尺寸的系统。该系统包括用于在衬底上的图案化层的顶上沉积外涂层的外涂覆旋杯，以及用于将外涂层曝光于电磁辐射的曝光系统，如上面详细讨论的。该系统还包括用于对衬底进行加热(烘烤)的加热模块，以及用于将显影剂施加于外涂层和图案化层的显影剂旋杯，以减小图案化层的临界尺寸。另外，该系统包括用于控制外涂覆旋杯、曝光系统、加热模块和显影剂旋杯的控制器。控制器被配置成基于从在系统接纳衬底之前执行的第一ADI接收到的第一计量数据、或者基于从在系统内的临界尺寸的变更之后执行的第二ADI接收到的计量数据、或者基于从在使用图案化层作为图案的蚀刻工艺之后执行的AEI接收到的第三计量数据、或者它们中的两个或更多个的组合来变化被施加于衬底上的外涂层的不同区域的电磁辐射的剂量，如上所述。
已经将各种技术描述为多个离散操作以帮助理解各种实施方式。描述的顺序不应被解释为暗示这些操作必须依赖于顺序。实际上，这些操作不需要按照呈现的顺序执行。所描述的操作可以以与所描述的实施方式不同的顺序执行。在另外的实施方式中，可以执行各种附加操作和/或可以省略所描述的操作。
本文使用的“衬底”一般是指根据本发明加工的对象。衬底可以包括装置的任何材料部分或结构，特别是半导体器件或其他电子器件，并且可以是例如基底衬底结构，例如半导体晶片，或者在基底衬底结构上或上覆于基底衬底结构的层，例如薄膜。因此，衬底不限于任何特定的基底结构、下伏层或上覆层，图案化或未图案化，而是预期包括任何这样的层或基底结构，以及层和/或基底结构的任何组合。该描述可以参考特定类型的衬底，但这仅用于说明目的。
虽然已经通过其一个或更多个实施方式的描述说明了本发明，并且虽然已经相当详细地描述了实施方式，但是它们并不旨在限制或以任何方式将所附权利要求的范围限制到这样的细节。本领域技术人员将容易看到其他优点和修改。因因此，本发明在其更广泛的方面不限于所示出和描述的具体细节、代表性设备和方法以及说明性示例。因此，在不脱离本发明总体构思的范围的情况下，可以偏离这些细节。

Claims (20)

1.一种用于对衬底进行图案化的方法，包括：
接纳衬底，所述衬底包括：
下伏层，以及
形成在所述下伏层上的图案化层，所述图案化层包括辐射敏感材料并且还包括具有变化的高度并且具有第一临界尺寸的图案；
在所述图案化层之上施加外涂层，所述外涂层包括光剂，所述光剂选自于光敏剂生成剂化合物、光敏剂化合物、光酸生成剂化合物、光活性剂、含酸化合物或它们中的两个或更多个的组合；
将所述外涂层曝光于电磁辐射，其中，被施加于所述衬底的不同区域的电磁辐射的剂量是变化的；
对所述外涂层和所述图案化层进行加热；以及
对所述外涂层和所述图案化层进行显影以将所述图案化层的所述第一临界尺寸变更为第二临界尺寸。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，曝光所述外涂层的步骤包括：将所述外涂层曝光于紫外(UV)辐射。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，紫外(UV)辐射的波长为175nm至450nm。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，曝光所述外涂层的步骤包括：扫描所述衬底、扫描辐射源、旋转所述衬底、或它们中的两个或更多个的组合。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，曝光所述外涂层的步骤包括：将所述外涂层曝光于扫描激光束。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，曝光所述外涂层的步骤包括：将所述外涂层曝光于来自数字光投影(DLP)系统的电磁辐射。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括：
接收来自在接纳所述衬底的步骤之前执行的第一显影后检查(ADI)的第一计量数据。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括：
基于所接收到的第一计量数据来变更在曝光所述外涂层的步骤期间被施加于所述衬底的不同区域的电磁辐射的剂量。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在对所述外涂层和所述图案化层进行显影的步骤之后执行的第二显影后检查(ADI)中测量第二计量数据。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括：
基于所述第二计量数据来变更在曝光所述外涂层的步骤期间被施加于随后处理的衬底的不同区域的电磁辐射的剂量。
11.根据权利要求1所述的方法，还包括：
使用具有所述第二临界尺寸的所述图案化层作为图案来蚀刻所述下伏层；以及
在蚀刻所述下伏层的步骤之后执行的蚀刻后检查(AEI)中测量第三计量数据。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括：
基于所述第三计量数据来变更在曝光所述外涂层的步骤期间被施加于随后处理的衬底的不同区域的电磁辐射的剂量。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，施加和曝光所述外涂层以及对所述外涂层和所述图案化层进行加热和显影的步骤是在其中形成了所述图案化层的同一光刻跟踪工具内执行的。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，施加和曝光所述外涂层以及对所述外涂层和所述图案化层进行加热和显影的步骤是在与其中形成了所述图案化层的光刻跟踪工具分开的工具中执行的。
15.一种方法，包括：
接纳衬底，所述衬底包括：
下伏层，以及
沉积在所述下伏层上的辐射敏感材料层；
将第一光波长通过图案化掩模曝光到所述辐射敏感材料层上并执行曝光后烘烤；
对经图案曝光的所述辐射敏感材料层进行第一显影以形成具有变化的高度并且具有第一临界尺寸的图案化层；
在所述第一显影之后检查所述图案化层；
在所述图案化层之上施加外涂层，所述外涂层包括光剂，所述光剂选自于光敏剂生成剂化合物、光敏剂化合物、光酸生成剂化合物、光活性剂、含酸化合物或它们中的两个或更多个的组合；
将所述外涂层曝光于175nm至450nm波长处的电磁辐射，其中，被施加于所述衬底的不同区域的电磁辐射的剂量是变化的、并且基于在所述第一显影之后检查所述图案化层而获得的计量数据；
执行对所述外涂层和所述图案化层的曝光后烘烤；以及
对所述外涂层和所述图案化层进行显影，以将所述图案化层的所述第一临界尺寸变更为第二临界尺寸。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，曝光所述外涂层的步骤包括：扫描所述衬底、扫描辐射源、旋转所述衬底、或它们中的两个或更多个的组合。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，曝光所述外涂层的步骤包括：将所述外涂层曝光于扫描激光束。
18.根据权利要求15所述的方法，其中，曝光所述外涂层的步骤包括：将所述外涂层曝光于来自数字光投影(DLP)系统的电磁辐射。
19.根据权利要求15所述的方法，还包括：
使用具有所述第二临界尺寸的所述图案化层作为图案来蚀刻所述下伏层。
20.一种用于减小形成在衬底上的图案的临界尺寸的系统，包括：
用于在所述衬底上的图案化层的顶上沉积外涂层的外涂覆旋杯；
用于将所述外涂层曝光于电磁辐射的曝光系统；
用于对所述衬底进行加热的加热模块；
用于将显影剂施加于所述外涂层和图案化层以减小所述图案化层的临界尺寸的显影剂旋杯，以及
用于控制所述外涂覆旋杯、所述曝光系统、所述加热模块和所述显影剂旋杯的控制器，所述控制器被配置成基于从在所述系统接纳所述衬底之前执行的第一显影后检查(ADI)接收到的第一计量数据、或者基于从在所述系统内临界尺寸的变更之后执行的第二显影后检查(ADI)接收到的第二计量数据、或者基于从在使用所述图案化层作为图案的蚀刻工艺之后执行的蚀刻后检查(AEI)接收到的第三计量数据、或者它们中的两个或更多个的组合来变化被施加于所述衬底上的所述外涂层的不同区域的电磁辐射的剂量。
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