CN115151867A - 膜形成设备、膜形成方法和物品制造方法 - Google Patents

膜形成设备、膜形成方法和物品制造方法 Download PDF

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Abstract

[问题]为了提供一种用于将基板的曝光区域保持在曝光设备的焦深(DOF)内的有利技术。[解决方案]该膜形成设备，用光照射基板上的组成物以在基板上形成组成物的膜，包括：在基板上形成光的积分光量的分布的光调制单元；以及用于控制光调制单元的控制单元。控制单元基于组成物的残膜率特点以及在后续步骤中使用的模板的成像平面的弯曲形状和形成在基板上的基膜的表面形状中的至少一个来控制光调制单元的积分光量的分布。

Description

膜形成设备、膜形成方法和物品制造方法
技术领域
本发明涉及膜形成设备、膜形成方法和物品制造方法。
背景技术
光刻技术用于制造诸如半导体设备之类的物品。光刻技术包括通过使用曝光设备将原始模板(分划板)的图案转印到部署在基板上的光致抗蚀剂膜以形成潜像图案并显影其来形成抗蚀剂图案的过程。随着曝光设备的分辨率的提高，曝光设备中的投影光学系统的焦深已经极大减小。例如，在用于形成5nm至7nm的线-间隔图案的扫描曝光设备中，曝光狭缝中所要求的不平整(unevenness)精度是4nm以下。因此，可以在基板表面上存在的基底(base)图案上形成平坦化(planarized)膜，并且可以在其上部署光致抗蚀剂膜。
专利文献1提出了一种方法，其中通过改变其密度将紫外线固化型抗蚀剂喷射到晶片上，将作为平坦表面基准的透明薄板压在其上，并在抗蚀剂处于过渡回流状态时用紫外线照射它以被固化。
[引文列表]
[专利文献]
[专利文献1]
美国专利No.9415418
发明内容
[技术问题]
在光刻过程中使用的曝光设备中，为了减小最小分辨率尺寸，投影光学系统的NA变高，从而减小了投影光学系统的焦深(DOF)。例如，在具有NA为0.33的投影光学系统的EUV曝光设备中，虽然取决于光照条件，DOF为110nm至300nm。在NA为0.55的下一代中，虽然取决于光照条件，DOF可以为大约40nm至160nm。
由于散焦是由各种因素造成的，因此基板表面上的不平整(高度差)可能无法对于任何DOF而言被吸收。因此，即使在NA为0.55的代中，为了在所有光照条件下都满足DOF，也需要将基板表面上的不平整抑制到例如4nm以下。
[表1]
Figure BDA0003808042850000021
表1示出了在光刻过程中造成散焦的因素。有必要使因素1至因素9都落入曝光设备的DOF内。因素1至因素7是曝光设备侧(包括分划板)的因素。因素8和因素9是晶片衍生的因素。一般在45nm节点之后的半导体工艺中使用的旋涂碳(SOC)层是其中改进了因素8和因素9的技术。
作为使用SOC层的工艺晶片的平坦化的示例，已知其中SOC层、平坦化的SOG中间(HM)层和用于光刻过程的光致抗蚀剂层被层叠在具有不平整性的基底上的三层结构。平坦化的光致抗蚀剂层通过使用曝光设备的光刻过程被图案化。作为提高SOC层的平坦度的示例，将热固型或紫外线固化型抗蚀剂旋涂在图案化的晶片的表面上并在大约200℃的环境中烘烤。然后，存在在抗蚀剂的回流达到平衡状态后通过再加热或用UV光照射来固化抗蚀剂的方法。
表1中列出的各个因素要求根据DOF的减少进行改进。但是，由曝光设备造成的因素已经被尽可能地减少，并且像常规情况那样追求工艺晶片表面的平坦化的方法存在限制。
本发明的目的在于提供一种使基板的曝光区域落入曝光设备的DOF内的有利技术。
[问题的解决方案]
为了解决上述问题，本发明提供了一种膜形成设备，用于通过用光照射基板上的组成物而在基板上形成组成物的膜，该膜形成设备包括用于在基板上形成光的积分光量的分布的光学调制单元以及用于控制光学调制单元的控制单元，其中控制单元基于组成物的残膜率特点以及在后续过程中使用的原件模板的成像平面的弯曲形状和形成在基板上的基膜的表面形状中的至少一个来控制光学调制单元的积分光量的分布。
[发明的有益效果]
根据本发明，提供了一种用于使基板的曝光区域落入曝光设备的DOF内的有利技术。
附图说明
图1是示例性地例示作为示例的通过根据第一实施例的膜形成设备和膜形成方法制造的结构的示意图。
图2是例示用于形成焦点补偿膜3的常规示例的视图。
图3是例示根据第一实施例的膜形成设备的配置示例的示意图。
图4是示出膜形成设备的图像平面的形状的示例的等高线图。
图5是示出膜形成设备的图像平面的形状的另一示例的等高线图。
图6是用于解释根据第一实施例的焦点补偿膜形成过程的视图。
图7是例示用于形成焦点补偿膜的抗蚀剂的残膜率(residual film ratio)曲线的示例的图。
图8是示出控制单元的软件配置的示例的示意图。
图9是根据第一实施例的用于创建曝光轮廓(profile)的处理的流程图。
图10是用于解释根据第二实施例的焦点补偿膜形成过程的视图。
图11是根据第二实施例的用于创建曝光轮廓的处理的流程图。
图12是用于解释根据第三实施例的焦点补偿膜形成过程的视图。
图13是根据第三实施例的用于创建曝光轮廓的处理的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述实施例。另外，以下实施例不限制根据权利要求的本发明。虽然在实施例中描述了多个特征，但并非所有这多个特征都是本发明所必需的，并且可以任意组合这多个特征。另外，在附图中，彼此相同或相似的组件由相同的附图标记表示，并且将省略重复的解释。
[第一实施例]
图1是示例性地例示通过根据第一实施例的膜形成设备和膜形成方法制造的结构的示意图。工艺晶片(工艺基板)4具有表面的不平整。在本说明书中，工艺晶片4的表面的这种不平整也被称为基膜。表面的不平整可以取决于工艺晶片4的图案。工艺晶片4可以具有例如稍后通过蚀刻而图案化的层。可以在工艺晶片4上形成焦点补偿膜3。焦点补偿膜3可以具有例如在60nm至200nm范围内的厚度，但可以具有其它厚度。
旋涂玻璃(SOG)膜2可以作为可选元件被部署在焦点补偿膜3上。当蚀刻在焦点补偿膜3下面的层时，SOG膜2可以用作硬掩模。抗蚀剂层(光致抗蚀剂层)1可以形成在焦点补偿膜3或SOG膜2上。在使用曝光设备执行的曝光过程中，分划板(原始模板)的图案被转印到抗蚀剂层1作为潜像图案，然后可以通过显影过程被转换成抗蚀剂图案。在图1中，两条点线指示在针对抗蚀剂层1的曝光过程中的曝光设备的DOF。曝光设备的最佳焦平面优选地定位在由两条线指示的DOF的范围内。
在设备应用的一个方面，由工艺晶片4的设备图案造成的不平整(例如，80nm至100nm)趋于随着存储器设备的层压增加而增加。另一方面，在曝光设备中，DOF随着投影光学系统的NA变得更高而降低。在具有NA为0.33的投影光学系统的EUV曝光设备中，DOF为110nm至300nm，但是它取决于光照条件。在NA为0.55的下一代中，DOF可以为大约40nm至160nm，但是它取决于光照条件。据此，即使在NA＝0.55的代中，为了满足所有光照条件下的DOF，工艺晶片4的表面不平整也需要被抑制在4nm以下，并且仅对工艺晶片的表面进行平坦化可能不够。即，通过在包括工艺晶片4、在后续过程中使用的诸如分划板(透射型或反射型)之类的模板以及投影光学系统的三方的校正项目之间进行权衡来满足DOF要求的方法是必要的。在此，后续过程是将图案转印到工艺晶片4上的过程。
在本实施例中，预先测量由在后续过程中使用的包括分划板等在内的设备造成的图案投影图像与平坦表面的偏差量(下文中称为“扫描图像平面”)，并且基于测量结果的扫描图像平面的形状被预先形成在工艺晶片上。由此，实现曝光过程中对焦性能的改进。换句话说，形成具有与在后续过程中使用的设备的图像平面的形状对应的表面形状的焦点补偿膜3，使得工艺晶片4的抗蚀剂层1符合在后续过程中使用的包括分划板等在内的设备的DOF。最终，在本实施例中，调整用于焦点补偿膜3的每个位置的膜厚度分布，使得抗蚀剂层1的中心跟随后续设备的图像平面的形状。
在此，曝光设备的图像平面的形状例如是可以评估为场曲的形状。由诸如曝光设备之类的半导体制造设备的投影透镜对分划板图像的成像平面被设计并调整为理想地是平坦表面。但是，由于由诸如分划板图案表面与设计中的平坦表面的偏差、未校正的透镜像差等因素造成的成像的高度(投影图像的XY位置坐标)，存在与平坦表面的偏差量，这包括高阶变形分量，被称为场曲。
在被配置为步进器的曝光设备中，由于是在一次拍摄(shot)内的批量曝光，因此拍摄中的成像平面与平坦表面的偏差与场曲相同。例如，这可以通过在对测试图案进行曝光的拍摄曝光的结果中测量与最佳焦平面的偏差来获得。在扫描曝光设备的情况下，小于拍摄尺寸的曝光狭缝的成像平面从平坦表面的偏差的分量与场曲对应。另外，与步进器类似，测量其中对测试图案进行曝光的拍摄曝光的结果从最佳焦平面的偏差被称为扫描图像平面，以将其与场曲区分开。但是，曝光狭缝的横向方向上的场曲相对于扫描曝光方向被平均化，并且扫描台的位置控制误差因素被添加到场曲的劣化因素中。
图2是例示用于形成焦点补偿膜3的常规示例的视图。在这种常规示例中，曝光狭缝中的绝对平坦表面被假定为目标图像平面，以确保后续曝光过程(图案转印过程)中的DOF，并基于平滑和平坦与目标图像平面的起伏分量的指标采取措施。即，在常规示例中，没有采取将扫描图像平面假定为弯曲表面的改善DOF的措施。曝光狭缝中的散焦因素包括如下所述的因素。(1)设备因素，诸如曝光设备(投影光学系统、主体的变形、晶片卡盘的平坦度、焦点控制的残留和传感器准确性)，(2)分划板平坦度，以及(3)工艺晶片因素(拍摄内设计中的图案不平整、晶片表面内的不平整)等。如果有足够的DOF余量，那么针对每个因素的关于绝对平坦表面的常规措施是有效的。另一方面，如果没有充分给予DOF余量，那么由于无法确定用于这些的预算分配，因此本实施例是有效的措施。
图3是例示根据第一实施例的膜形成设备5的配置示例的示意图。膜形成设备5包括吸附和保持工艺晶片4的晶片卡盘303和上面安装有晶片卡盘303的晶片台304(基板保持部分)。晶片台304可在膜形成设备5中的平面方向上移动。
膜形成设备5可以包括对准仪305。对准仪305可以由耦合到基底表面板302的桥301支撑。在工艺晶片4被传送到晶片卡盘303并由晶片卡盘303保持之后，可以使用对准仪305测量工艺晶片4的位置。对准仪305以桥301为基准来测量晶片的位置。当曝光位置被驱动时，由对准仪305测得的工艺晶片4的位置反映在晶片台304的目标值中。
膜形成设备5还可以包括光源307。从光源307发射的曝光光被能够将曝光区域内的照度分布改变为任意轮廓的数字镜设备(DMD)模块306反射，并被进一步弯曲以照射到工艺晶片4。基于通过对准仪305测得的工艺晶片4的位置，对准工艺晶片4的位置，使得其曝光轮廓在曝光时被DMD模块306改变的光束308与晶片上的图案匹配。在图4中示出在工艺晶片4被膜形成设备5曝光时的光束308的曝光轮廓。图4是示出膜形成设备5的图像平面的形状的示例的等高线图。另外，图4(B)是沿着图4(A)的线A-A'的基板(在此是包括工艺晶片4、焦点补偿膜3、SOG膜2和抗蚀剂层1的结构)的横截面结构的示意图。
当工艺晶片4被膜形成设备5曝光时光束308的曝光轮廓的等高线具有如图4(A)所示的分布。而且，已知在图案转印过程中使用的曝光设备的场曲的形状也由于照明系统的照明模式、分划板中的个体差异以及扫描曝光中的扫描方向而改变。图5是示出膜形成设备5的图像平面的形状的另一个示例的等高线图。而且在这种情况下，由于DMD模块306的曝光轮廓可以针对每个拍摄预先准备并被切换用于曝光，因此可以在不改变硬件的情况下进行处置。
返回到图3，DMD模块306可以由DMD控制单元310控制。DMD控制单元310基于从稍后描述的控制单元309接收的曝光轮廓来控制DMD模块306。
膜形成设备5还可以包括控制单元309。控制单元309可以包括CPU、存储器等。CPU根据例如从存储器加载的计算机程序来控制整个膜形成设备5(膜形成设备5的每个部分)。控制单元309基于例如在后续过程中使用的包括分划板等的模板的成像平面的弯曲形状和在工艺晶片4上形成的基膜的表面形状中的至少一个以及组成物的残膜率特点来控制DMD模块306的积分光量的分布。稍后将描述控制单元309的详细配置。
本实施例的光束308针对每个拍摄被照射到工艺晶片4，并且可以针对每个拍摄改变拍摄中的曝光光的积分照度图(＝曝光轮廓)。曝光轮廓定义了为了使焦点补偿膜3的表面平坦化或形成与后续曝光设备的场曲匹配的弯曲表面的目的而施加到抗蚀剂的积分曝光量。因此，作为控制照度的可行手段，不仅曝光光的照度而且曝光时间(曝光光的照射时间)以及当使用多波长光源时与每个波长灵敏度对应的积分曝光量的总值可以是控制旋钮。在DMD模块306的情况下，通过改变来自UV光源307的照射光被反射的时间与光被阻止的时间的比率，控制每个像素的积分曝光量(＝照度*照射时间)，以实现如图4中所示的曝光轮廓。即，DMD模块306可以是在工艺晶片4上形成曝光光的积分光量的分布的光学调制单元。然后，通过调整照度、波长和照射时间中的至少一个来控制在工艺晶片4上形成的积分曝光量的分布。
作为示例，图3中所示的膜形成设备5是分步重复法，其中针对每个拍摄将预定的曝光轮廓照射到工艺晶片4上。即，图3中所示的膜形成设备5针对工艺晶片4上的多个拍摄区域的每个拍摄区域执行形成焦点补偿膜3的处理。但是，为了提高生产率，也可以使膜形成设备5一次曝光多个拍摄，或者具有提供用于将整个晶片统一曝光的同等广视角的照明功能。即，膜形成设备5也可以对工艺晶片4上的多个拍摄区域执行统一形成焦点补偿膜3的处理。而且，如果其中针对每个拍摄的曝光轮廓(DMD配方)在同一晶片内固定的图案被允许，那么可以将绘制灰度色调的分划板加载到普通步进器上以执行相同的曝光处理。在此，拍摄区域是指工艺晶片上其中形成有图案的单位区域。
另外，根据该实施例的膜形成设备5中使用的抗蚀剂可以是正型或负型，只要是对曝光光具有敏感性的显影型抗蚀剂即可。
图6是用于解释根据第一实施例的焦点补偿膜形成过程的视图。图6(A)至6(F)按照时间序列的次序例示了聚焦在工艺晶片上的一个拍摄上的焦点补偿膜的形成次序。图6(A)是上面形成有不平整图案的工艺晶片的基底(基膜)401。在图6(B)的过程中旋涂SOC以形成SOC层402。SOC层402旨在对工艺晶片上具有短周期不平整的组件进行平坦化。SOC的平坦化对于具有长周期不平整的组件(例如，凹单元404)无益。在通过SOC进行的平坦化中，在XY方向上宽度超过5μm的凹部具有不能充分补偿表面形状的平坦度的问题，由于SOC层402的表面形状跟随晶片图案的短周期不平整形状，如图6(B)中SOC层402的横截面视图中所示。因此，在图6(C)中所示的过程中，借助于诸如旋涂机或真空沉积之类的方式施加抗蚀剂403。另外，取决于最终要获得的抗蚀剂层1的表面轮廓的所需准确性，SOC层402并不总是必需的。
图7是例示用于形成焦点补偿膜的抗蚀剂403的残膜率曲线的示例的图。在本实施例中，以化学放大型抗蚀剂和溶解抑制型抗蚀剂为例。如果利用可以通过曝光量来控制抗蚀剂的残膜率的特点，那么通过控制晶片上每个位置(拍摄)处的曝光量，可以在任意位置处将显影后残留在晶片上的抗蚀剂膜厚度控制在期望的厚度。随着抗蚀剂的残膜率曲线变得更平滑，显影后的膜厚度更容易控制。即，与化学放大型抗蚀剂相比，优选地使用溶解抑制型抗蚀剂。
返回到图6的描述，在图6(D)中所示的过程中，对于涂有抗蚀剂403的工艺晶片的每个拍摄，形成预定曝光轮廓的曝光光被照射。预定曝光轮廓的形成是通过将其中显影后的残膜量具有期望厚度分布的积分曝光量轮廓提供给DMD 306来实现的，该DMD 306反射并控制具有基本均匀的照度不均匀度的光源307的曝光光。在本实施例中，曝光轮廓是二维的。
在本实施例中，在图6(D)中所示的过程中，在试图平坦化表面的情况下，需要在施加抗蚀剂的部分i)和iv)中留下由于显影引起的低残膜率，在部分ii)中留下比该低残膜率高的残膜率，并且在部分iii)中留下比部分ii)中的残膜率更高的残膜率。为此，基于如图7中所示的示例中那样的抗蚀剂403的积分曝光量和残膜率特点，获得针对拍摄内各个局部区域的最优积分曝光量以具有填充SOC层402的表面不平整的厚度分布。SOC层402的表面不平整例如通过预先测量或计算来准备。
如图6(E)中所示，当以特定曝光轮廓410曝光的晶片被显影时，基于积分曝光量分布的表面轮廓出现在抗蚀剂表面上。在本实施例中，它是平坦表面。另外，如图6(F)中所示，可以通过回蚀将膜厚度调整到期望的厚度。以这种方式，在工艺晶片的基底401的表面台阶上具有微细起伏节距(例如，小于5μm)的组件通过SOC被平坦化。通过经由图6(D)中所示的过程形成具有任意膜厚度分布的焦点补偿膜3，残留在其上的平缓起伏节距的残余物被最终平坦化。即，在工艺晶片4上形成平坦化膜。
图8是示出控制单元309的软件配置的示例的示意图。控制单元309可以包括形貌计算单元1104和轮廓计算单元1105。控制单元309基于在后续过程中使用的设备和外部测量仪器的自测值中的至少一个生成曝光轮廓，即，DMD配方1106。在本实施例中，假定工艺晶片4的不平整信息使用通过使用原子力显微镜(AFM)对工艺晶片4测量晶片中的多个拍摄而获得的测量信息。通过AMF测得的工艺晶片4的不平整信息被划分为在拍摄之间共有的源自图案的分量和由于晶片表面内的蚀刻深度的变化等生成的在拍摄之间不同的分量。前者被提供给形貌计算单元1104作为工艺晶片的拍摄形貌信息1102，而后者作为晶片表面的蚀刻深度分布信息1101。另一方面，在接下来的过程中使用的曝光设备的扫描图像平面(1103)对于每个曝光设备、对于每个分划板、对于每种照明模式以及对于每个扫描方向都被给予不同的一个。如果将其用作对于这些变化因素的共有框架，那么期望形貌计算单元1104的输入可以被视为可以针对每个拍摄改变的扫描图像平面。当在形貌计算单元1104中执行计算处理时，可以获得针对每个拍摄的焦点补偿膜3的厚度图。轮廓计算单元1105基于上述值、抗蚀剂403的积分曝光量和残膜率特点以及要控制的DMD模块306的输入接口和控制性能来计算拍摄内的积分曝光量轮廓。由此，输出为每个拍摄定义的DMD配方1106。
图9是根据第一实施例的用于创建曝光轮廓的处理的流程图。这个流程图中所示的每个操作(步骤)可以由控制单元309执行。在本实施例中，控制单元309基于组成物的残膜率特点和工艺晶片4的不平整信息(即，工艺晶片的拍摄形貌信息1102和晶片表面的蚀刻深度分布信息1101)控制DMD模块306的积分光量的分布。
在S1001中，例如，由外部设备预先测量由图案造成的形貌图信息，并且控制单元309获取它(S1003)。作为晶片表面的不平整，已知由以拍摄为单位重复的电路图案造成的台阶和由蚀刻造成的台阶，其中拍摄内同一位置处在晶片中心附近和晶片边缘附近之间的拍摄位置是不同的。获得关于表面台阶的信息的示例包括通过基于基层的掩模图案和蚀刻工艺参数进行计算而获得的方法，以及从AFM或横截面SEM的图像直接测量工艺晶片的方法。基于在此获得的关于工艺晶片的表面的不平整信息，控制单元309计算用于平坦化该不平整的不平整校正信息(校正量)(S1002)。在这个计算步骤中，执行0阶分量的移除、1阶分量的移除等。
在S1003中，控制单元309基于在S1002中获得的不平整校正量来计算焦点补偿膜的形状的目标值。此后，在S1004中，控制单元309基于图7中例示的抗蚀剂403的积分曝光量和残膜率特点来计算DMD照明系统的所需曝光轮廓。然后，控制单元309将计算出的曝光轮廓传递给DMD控制单元310，并且在S1005中执行曝光处理。此后，在S1006中执行显影处理，并且处理结束。
根据本实施例，即使对于基板上的长周期不平整，也可以进行平坦化，并且是有利的，因为使基板的曝光区域落入曝光设备的DOF内。
另外，在本实施例中，假定在后续过程中使用的设备(即，用于在工艺晶片4上形成图案的过程中使用的设备)与膜形成设备5不同，但可以通过相同的膜形成设备5执行后续过程。而且，当对拍摄之间共有的工艺晶片4的表面的不平整(诸如源自图案的分量)进行平坦化时，也可以将与工艺晶片4的表面形状对应的掩模用作光学调制单元。而且，DMD模块306和上述掩模可以一起使用。另外，控制单元309和DMD控制单元310可以不必是分开的主体，而可以是一个控制单元。
而且，膜形成设备5可以包括测量单元，用于测量所形成的焦点补偿膜3的表面形状和厚度中的至少一个。在这种情况下，例如，控制单元309基于测量单元的测量结果进行反馈以调整焦点补偿膜3的抗蚀剂的膜厚度和曝光轮廓。通过这种配置，可以改进工艺晶片4的表面的平坦化系统，并且还是有利的，因为使基板的曝光区域落入曝光设备的DOF内。
[第二实施例]
在第二实施例中，控制单元309基于组成物的残膜率特点和诸如在转印中使用的分划板之类的成像平面的弯曲形状来控制DMD模块306的积分光量的分布。在第二实施例中，将主要描述与第一实施例的不同之处。
图10是用于解释根据第二实施例的焦点补偿膜形成过程的视图。图10(A)至图10(E)按照时间序列的次序例示了聚焦在工艺晶片上的一个拍摄上的焦点补偿膜的形成次序。
第二实施例不是用于平坦化工艺晶片的过程，而是旨在于在工艺晶片的表面上形成跟随在后续过程中使用的曝光设备的扫描图像平面的弯曲表面的过程。在工艺晶片上形成焦点补偿膜之后，施加参考图1描述的抗蚀剂层1，并执行通过曝光设备的图案转印。
图10(A)的过程是在施加抗蚀剂之前的工艺晶片501的状态，并且假定其表面状态是例如在执行晶片蚀刻之前的状态或者其中表面通过图6中所示的过程进行平坦化的状态。在图10(B)的过程中，抗蚀剂403被施加到平坦化的工艺晶片501上。在图10(C)中所示的步骤中，基于预先准备的曝光轮廓用曝光光照射所施加的抗蚀剂403。作为曝光轮廓510的积分曝光量图是基于在后续曝光设备中的图案转印过程中使用的扫描图像平面的曲率以及抗蚀剂的曝光量和残膜率的特点(如图7中所示)来计算的，并被传递到DMD控制单元310。曝光轮廓是目标值数据组，其中定义了拍摄内各个局部区域的积分曝光量目标值。作为在本实施例中描述的抗蚀剂403，作为示例，使用具有如下关系的抗蚀剂：其中对其施加曝光能量的部分处的残膜率小，而未曝光部分处的残膜率大。因此，被给予DMD模块306的曝光轮廓510是期望晶片表面的起伏轮廓的反相位的目标值。
在图10(D)中所示的过程中，对上述经曝光的晶片进行显影，并且在图10(E)中所示的过程中，对最薄部分处的抗蚀剂进行回蚀，直至其膜厚度达到期望的高度。如上所述，它是基于在应用本第二实施例时图10(A)的工艺晶片501的表面状态已经被平坦化的前提。作为对图案化的晶片进行平坦化的方法，可以使用上述第一实施例中公开的方法。而且，将用作平坦化基准的称为玻璃平板的超直(super straight)的模板抵压涂有抗蚀剂的晶片以造成抗蚀剂的回流。然后，可以使用这样的方法，其中当抗蚀剂已经达到跟随玻璃基板的表面的状态时，通过用UV光照射来固化抗蚀剂，然后释放超直。另外，还可以使用诸如化学机械抛光(CMP)和SOC之类的技术。即，作为上面形成有图案的工艺晶片的处理，当按这个次序应用与接下来的过程的扫描图像平面相匹配的(1)平坦化和(2)起伏形成时，可以实现确保用于窄DOF系统的聚焦余量，这是最初的目的。
图11是根据第二实施例的用于创建曝光轮廓的处理的流程图。流程图中所示的每个操作(步骤)可以由控制单元309执行。与图9中所示的步骤相同的步骤用相同的步骤编号表示，并且将省略对其的重复描述。为了应用本实施例的处理，需要预先指定要在接下来的过程中使用的曝光设备和分划板。
在S2001中，控制单元309通过要在后续过程中使用的曝光设备和分划板的组合获得指定的焦平面，即，最佳焦平面。
在S2002中，控制单元309计算被假定为平坦表面的晶片表面的校正量，以跟随扫描图像平面。具体而言，控制单元309从在S2001中获得的最佳焦平面中减去通过伺服跟踪而校正的0阶分量和1阶分量，以及与后续曝光设备中的扫描方向相关的低阶非平面分量(例如，直到2阶)，并将其设置为扫描图像平面。由于S1003至S1006与图9中的相同，因此将省略其描述。
根据本实施例，可以形成表面形状与后续过程中使用的设备的图像平面的形状对应的焦点补偿膜，并且可以使基板的曝光区域落入曝光设备的DOF内。
[第三实施例]
第三实施例不是用于平坦化工艺晶片的过程，而是旨在于在工艺晶片的表面上形成跟随在将图案转印到基板上的随后过程中使用的曝光设备的扫描图像平面的弯曲表面的过程。在工艺晶片上形成焦点补偿膜之后，施加参考图1描述的抗蚀剂层1，并执行曝光设备进行的图案转印。
图12是用于解释根据第三实施例的焦点补偿膜形成过程的视图。图12(A)至12(F)按照时间序列的次序例示了聚焦在工艺晶片上的一个拍摄上的焦点补偿膜的形成次序。
图12(A)是例示上面形成有不平整图案的工艺晶片的基底401的视图。在图12(B)的过程中旋涂SOC以形成SOC层402。SOC层402与第一实施例的图6中所示的相同，并且旨在平坦化工艺晶片4的具有短周期不平整的组件。SOC层402旨在平坦化工艺晶片的具有短周期不平整的组件，但如在图6中那样，取决于最终要获得的抗蚀剂层1的表面轮廓的所需准确性，它不一定是必需的。在图12(C)中所示的过程中，抗蚀剂403也与图6中描述的相同，并且借助于诸如旋涂机或真空沉积之类的方式施加。
在图12(D)中所示的过程中，对于涂有抗蚀剂的工艺晶片的每个拍摄，形成预定曝光轮廓的曝光光被照射。预定曝光轮廓的形成是通过将其中显影后的残膜量具有期望厚度分布的积分曝光量轮廓提供给DMD模块306来实现的，该DMD模块306反射并控制具有基本均匀的照度不均匀度的光源307的曝光光。在本实施例中，曝光轮廓是二维的。曝光轮廓在第一实施例的图6与第三实施例之间不同。第三实施例的曝光轮廓610是用于校正残留在SOC层402的表面上的长周期不平整的曝光轮廓410和用于产生与在后续过程中使用的曝光设备的扫描图像平面相匹配的起伏的曝光轮廓510的总值。在图12(E)中所示的过程中，对上述经曝光的晶片进行显影，并且在图12(F)中所示的过程中，对最薄部分的抗蚀剂进行回蚀，直至其膜厚度达到期望的高度。
图13是根据第三实施例的用于创建曝光轮廓的处理的流程图。流程图中所示的每个操作(步骤)可以由控制单元309执行。与图9和图11中所示的步骤相同的步骤用相同的步骤编号表示，并且将省略对其的重复描述。为了应用本实施例的处理，需要预先指定要在接下来的过程中使用的曝光设备和分划板。
在本实施例的流程中，执行过程S1001至S1002和S2001至S2002这两者。另外，S1001至S1002和S2001至S2002可以并行执行。详细描述与图9和图11中的相同，并且将被省略。由于关于S1003至S1006的描述与图9中的相同，因此将省略其描述。
根据本实施例，第一实施例的图6中所示的工艺晶片的平坦化和第二实施例中所示的产生与在后续过程中使用的曝光设备的扫描图像平面相匹配的起伏的过程可以通过形成焦点补偿膜的单一过程来处置。
如上所述，在诸如ArF浸没曝光设备和EUV曝光设备之类的窄DOF光刻设备中，在曝光处理之前执行上述实施例。在上述实施例中，待曝光的工艺晶片的工艺衍生的表面台阶被平坦化，此外，用于补偿上述光刻设备的可再现扫描图像平面分量的弯曲表面状薄膜(焦点补偿膜)是预先形成的。然后，当在其上形成光致抗蚀剂层时，以前馈方式校正光刻设备侧的散焦因子。特别地，当形成焦点补偿膜时，使用其间隔与吸收的曝光能量成比例改变且比SOC的长的抗蚀剂。然后，当针对各个局部区域改变曝光相同抗蚀剂的积分曝光量以形成任意膜厚度时，形成上述要前馈的晶片表面的形状。
[物品制造方法的实施例]
在下文中，将描述根据本发明的一个实施例的物品制造方法。物品制造方法可以包括通过上述膜形成设备或膜形成方法在基板上形成膜的过程，以及在基板上的膜上部署光致抗蚀剂膜的过程。可以使用例如诸如旋涂机之类的涂布设备将光致抗蚀剂膜部署在膜上。而且，物品制造方法可以包括通过曝光和显影过程将光致抗蚀剂膜图案化以形成光致抗蚀剂图案的过程，以及使用光致抗蚀剂图案处理基板的过程。光致抗蚀剂膜的曝光可以使用曝光设备执行，并且优选地使用扫描曝光设备。在物品制造方法中，从经过上述过程的基板S制造物品。
[其它实施例]
虽然以上已经对本发明的优选实施例进行了描述，但本发明不限于这些实施例，并且在本发明的主旨的范围内可以进行各种变化和修改。
而且，本发明还可以通过将实现上述实施例的一个或多个功能的程序经由网络或存储介质提供给系统或设备，并使得系统或设备的计算机中的一个或多个处理器读取并执行该程序来实现。而且，本发明还可以通过实现上述实施例的一个或多个功能的电路(例如，ASIC)来实现。
本申请要求于2020年2月25日提交的在先提交日本专利申请No.2020-29576的权益。而且，这个日本专利申请的内容通过引用整体并入本说明书中。
[附图标记列表]
4 工艺晶片
5 膜形成设备
306 DMD模块
309 控制单元
310 DMD控制单元

Claims (14)

1.一种膜形成设备，用于通过用光照射基板上的组成物而在基板上形成组成物的膜，所述膜形成设备包括：
光学调制单元，用于在基板上形成光的积分光量的分布；以及
控制单元，用于控制光学调制单元，
其中控制单元基于组成物的残膜率特点以及在后续过程中使用的原件模板的成像平面的弯曲形状和形成在基板上的基膜的表面形状中的至少一个来控制光学调制单元的积分光量的分布。
2.根据权利要求1所述的膜形成设备，其中后续过程是通过曝光设备将原件模板的图案转印到基板的过程。
3.根据权利要求1或2所述的膜形成设备，其中控制单元控制积分光量的分布，以基于成像平面的弯曲形状在基板上形成与成像平面的弯曲形状对应的膜。
4.根据权利要求3所述的膜形成设备，其中在平坦化的膜上形成与成像平面的弯曲形状对应的膜。
5.根据权利要求1所述的膜形成设备，其中控制单元基于形成在基板上的基膜的表面形状来控制积分光量的分布，以在基板上形成平坦化的膜。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的膜形成设备，其中控制单元使用光的照度、波长和照射时间中的至少一个来控制积分光量。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的膜形成设备，其中对基板的多个拍摄区域统一地或对于每个拍摄区域执行用于形成膜的处理。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的膜形成设备，还包括：
测量单元，测量形成在基板上的组成物的膜的表面形状和厚度中的至少一个，其中
控制单元基于测量单元的测量结果来校正积分光量。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的膜形成设备，其中控制单元基于形成在基板上的基膜的表面的不平整的深度来控制积分光量。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的膜形成设备，其中组成物包括溶解抑制型抗蚀剂。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的膜形成设备，还包括：
基板保持单元，用于保持和移动上面形成有组成物的图案的基板，其中
控制单元基于图案的形状和形成在基板上的积分光量的分布来控制基板保持单元。
12.根据权利要求1至11中的任一项所述的膜形成设备，其中光学调制单元包括或者数字镜设备或者掩模以用于形成积分光量的分布。
13.一种膜形成方法，用于通过用光照射基板上的组成物来在基板上形成组成物的膜，所述膜形成方法包括：
在基板上形成光的积分光量的分布的过程，
其中积分光量的分布是基于组成物的残膜率特点以及在后续过程中使用的原件模板的成像平面的弯曲形状和形成在基板上的基膜的表面形状中的至少一个来确定的。
14.一种物品制造方法，用于从基板制造物品，所述物品制造方法包括：
通过根据权利要求1至12中的任一项所述的膜形成设备在基板上形成组成物的膜的过程；
在膜上部署光致抗蚀剂膜的过程；
通过曝光和显影过程对光致抗蚀剂膜进行图案化以形成光致抗蚀剂图案的过程；以及
使用光致抗蚀剂图案处理基板的过程。
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