JP2003077826A - 面内寸法差の均一性改善方法 - Google Patents
面内寸法差の均一性改善方法Info
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Abstract
差のバイアス問題を解決し、半導体装置の歩留まり率の
向上を図ること。 【解決手段】 ダブル露光とダブルエッチングを用い
て、面内寸法差の均一性を改善する。第一領域と第二領
域とからなるウェハ上にコート層を形成する。第一領域
と第二領域は異なる工程によりパターンされる。2つの
異なる工程により、ウェハ中央部とエッジ部のCD均一性
は効果的に公知のシングルステージパターン工程を改善
し、歩留まり率が向上する。
Description
製造における面内寸法差の均一性改善方法に関し、特
に、ダブル露光とダブルエッチング工程により、面内寸
法差(critical dimension)の均一性を改善する工程
に関するものである。
フィはステップバイステップ(step−by−step)或いは
スキャンバイスキャン(scan−by−scan)の露光工程を
ウェハに対して施し、ウェハ全体の露出を完成させてい
る。このとき、フォトレジスト厚さ(photo−resist c
oating thickness)、ヒーター/冷却温度(baking/co
oling temperature)及び時間、現像メカニズム(deve
loping mechanism)及び時間、照射線量(exposure do
se)、ベストフォーカスオフセット(best focus off
set)、開口数(numerical aperture、NA)等のリソグ
ラフィパラメータは、露光の前に微調整され、最適化さ
れる。次に、エッチングが施され、フォトレジストパタ
ーンを下層に転移させる。このとき、ガス比(gas rat
io)、流速(flow rate)、バイアス圧力(bias pres
sure power)、温度、エッチング選択性、エッチング
模式等のエッチングパラメータは、エッチングの前に調
整される。このようにリソグラフィとエッチングパラメ
ータを微調整することで、所望のクリティカルディメン
ション(CD)が達成される。
従来の技術によれば、エッチング後の検査(after etc
hing inspection、AEI)において、ウェハ中央とウェ
ハエッジとの間にCDバイアスが存在するため、ウェハ受
け入れテスト(wafer acceptance test、WAT)におい
て、接触孔が“OPEN”等の欠陥が検出され、半導体装置
の歩留まり率が低下するという問題点があった。特に、
多層薄膜(multi−layered film)は、公知の単層膜よ
りも、更に高精度で複雑なコートとエッチング工程を必
要とするので、エッチングの後、ウェハ中央とウェハエ
ッジ間でCDバイアスの影響は深刻になる。
CDバイアスは次の3つに起因する。一つは、スピンオン
コート(spin on coat)により形成された多層薄膜の
均一性が良くないことである。図13に示すように、半
導体基板12上にコートされた多層薄膜は、抗反射層
(anti−reflection layer)14、スピンオンガラス
(SOG)層16およびフォトレジスト層18からなる。
ここで、多層薄膜の中央部分10とエッジ部分11の形
状は画一的ではなく、中央部分10が薄く、エッジ部分
11が厚くなっている。二つ目は、ウェハ中央とウェハ
エッジへのエッチングが画一的ではないことである。三
つ目は、むらがある半導体基板12(図13参照)はCD
バイアスを生じることである。
ウェハエッジ間のCDバイアスはパラメータと露光ツール
を変更することで調整することができる。例えば、露光
用量の比を変更し露光することで調整することができ
る。しかし、前述したようにエッチング工程の後も、ウ
ェハ中央とウェハエッジ間にCDバイアスが存在するた
め、装置に欠陥が生じるという不具合がある。
て、ウェハ中央とウェハエッジとの間の面内寸法差のバ
イアス問題を解決し、半導体装置の歩留まり率の向上を
図ることを目的とする。
であって、半導体集積回路に適用することで、クリティ
カルディメンション(CD)の均一性を改善することがで
きる方法を提供し、リソグラフィとエッチング工程後、
好ましいクリティカルディメンション(CD)をウェハの
中央とエッジの両方で得ることができることをもう一つ
の目的とする。
め、請求項1に係る面内寸法差の均一性改善方法は、半
導体集積回路の製造における面内寸法差の均一性改善方
法であって、第一領域と第二領域とからなるウェハ上に
コート層を形成するコート層形成工程と、前記第一領域
の前記コート層に第一工程によりパターン形成し、前記
第二領域の前記コート層に前記第一工程とは異なる第二
工程によりパターン形成するパターン工程と、を含むこ
とを特徴とする。
面内寸法差の均一性を改善する工程は、以下のようであ
る。コート層が第一領域と第二領域とからなるウェハに
形成される。前記コート層の第一領域と第二領域はそれ
ぞれパターンされて、2つの領域は異なる工程でパター
ンされる。すなわち、この発明において、ウェハ中央と
ウェハエッジは異なる工程でパターン化される。この2
つのパターンにより、ウェハ中央とウェハエッジ間のCD
の均一性は、同一の工程により全体のウェハをパターン
化する公知のシングルステージパターン工程よりも効果
的に解決することが出来、半導体の歩留まり率も増加す
る。
改善方法は、請求項1に記載の面内寸法差の均一性改善
方法において、前記パターン工程は、前記コート層上に
第一フォトレジスト層を形成する工程と、第一リソグラ
フィパラメータを用いて前記第一領域の前記第一フォト
レジスト層にリソグラフィ工程を施す工程と、第一エッ
チングパラメータを用いて前記第一領域の前記コート層
をエッチングする工程と、前記第一フォトレジスト層を
除去する工程と、前記コート層上に第二フォトレジスト
層を形成する工程と、第二リソグラフィパラメータを用
いて前記第二領域の前記第二フォトレジスト層にリソグ
ラフィ工程を施す工程と、第二エッチングパラメータを
用いて前記第二領域の前記コート層をエッチングする工
程と、前記第二フォトレジスト層を除去する工程と、を
含み、前記第一領域に適用される第一リソグラフィパラ
メータと前記第二領域に適用される第二リソグラフィパ
ラメータとが異なることを特徴とする。
改善方法は、請求項2に記載の面内寸法差の均一性改善
方法において、前記第一領域に適用される前記第一エッ
チングパラメータと前記第二領域に適用される第二エッ
チングパラメータとが異なることを特徴とする。
改善方法は、請求項2に記載の面内寸法差の均一性改善
方法において、前記第一リソグラフィパラメータを用い
て前記第一領域の前記第一フォトレジスト層にリソグラ
フィ工程を施す工程は、前記第一領域の前記第一フォト
レジスト層を露光し現像する工程を含み、前記第二リソ
グラフィパラメータを用いて前記第二領域の前記第二フ
ォトレジスト層にリソグラフィを施す工程は、前記第二
領域の前記第二フォトレジスト層を露光し現像する工程
を含むことを特徴とする。
改善方法は、請求項4に記載の面内寸法差の均一性改善
方法において、前記第一領域はウェハの中央部分であ
り、前記第二領域はウェハのエッジ部分であることを特
徴とする。
改善方法は、請求項5に記載の面内寸法差の均一性改善
方法において、前記中央部分と前記エッジ部分とはオー
バーラップしないことを特徴とする。
改善方法は、請求項1に記載の面内寸法差の均一性改善
方法において、前記コート層はスピンコートにより形成
された単層であることを特徴とする。
改善方法は、請求項1に記載の面内寸法差の均一性改善
方法において、前記コート層はスピンコートにより形成
された複合層であることを特徴とする。
改善方法は、半導体集積回路の製造における面内寸法差
の均一性改善方法であって、第一領域と第二領域とから
なるウェハ上にコート層を形成するコート層形成工程
と、前記コート層上に第一フォトレジスト層を形成する
工程と、第一リソグラフィパラメータを用いて前記第一
領域の前記第一フォトレジスト層にリソグラフィ工程を
施す工程と、第一エッチングパラメータを用いて前記第
一領域の前記コート層をエッチングする工程と、前記第
一フォトレジスト層を除去する工程と、前記コート層上
に第二フォトレジスト層を形成する工程と、第二リソグ
ラフィパラメータを用いて前記パターンに従って前記第
二領域の前記第二フォトレジスト層にリソグラフィ工程
を施す工程と、第二エッチングパラメータを用いて前記
第二領域の前記第二フォトレジスト層をエッチングする
工程と、を含むことを特徴とする。
面内寸法差の均一性を改善する工程は、以下のようであ
る。コート層が第一領域と第二領域とからなるウェハに
形成される。第一フォトレジスト層はコート層上に形成
される。第一領域の第一フォトレジスト層は、第一リソ
グラフィパラメータによるパターンに従って、リソグラ
フィ工程が施される。第一領域のコート層は第一エッチ
ングパラメータによりエッチングされる。第一フォトレ
ジスト層は除去される。第二フォトレジスト層はコート
層上に形成される。第二領域の第二フォトレジスト層
は、第二リソグラフィパラメータによるパターンに従っ
て、リソグラフィ工程が施される。第二領域の第二フォ
トレジスト層は第二エッチングパラメータによりエッチ
ングされる。すなわち、この発明において、ウェハ中央
とウェハエッジは異なる工程でパターン化される。この
2つのパターンにより、ウェハ中央とウェハエッジ間の
CDの均一性は、同一の工程により全体のウェハをパター
ン化する公知のシングルステージパターン工程よりも効
果的に解決することが出来、半導体の歩留まり率も増加
する。
性改善方法は、請求項9に記載の面内寸法差の均一性改
善方法において、前記第一領域に適用される前記第一リ
ソグラフィパラメータは、前記第二領域に適用される第
二リソグラフィパラメータと異なることを特徴とする。
性改善方法は、請求項10に記載の面内寸法差の均一性
改善方法において、前記第一領域に適用される前記第一
エッチングパラメータは、前記第二領域に適用される第
二エッチングパラメータと異なることを特徴とする。
性改善方法は、請求項10に記載の面内寸法差の均一性
改善方法において、前記第一リソグラフィパラメータを
用いて前記第一領域の前記第一フォトレジスト層にリソ
グラフィ工程を施す工程は、前記第一領域の前記第一フ
ォトレジスト層を露光し現像する工程を含むことを特徴
とする。
性改善方法は、請求項10に記載の面内寸法差の均一性
改善方法において、前記第二リソグラフィパラメータを
用いて前記第二領域の前記第二フォトレジスト層にリソ
グラフィを施す工程は、前記第二領域の前記第二フォト
レジスト層を露光し現像する工程を含むことを特徴とす
る。
性改善方法は、請求項13に記載の面内寸法差の均一性
改善方法において、前記第一領域はウェハの中央部分で
あり、前記第二領域はウェハのエッジ部分であることを
特徴とする。
性改善方法は、請求項14に記載の面内寸法差の均一性
改善方法において、前記中央部分と前記エッジ部分とは
オーバーラップしないことを特徴とする。
性改善方法は、請求項9に記載の面内寸法差の均一性改
善方法において、前記コート層はスピンコートにより形
成された単層であることを特徴とする。
性改善方法は、請求項9に記載の面内寸法差の均一性改
善方法において、前記コート層はスピンコートにより形
成された複合層であることを特徴とする。
び長所をより一層明瞭にするため、以下に本発明の好ま
しい実施の形態を挙げ、図を参照にしながらさらに詳し
く説明する。
領域22と第二領域24を示す図であり、図1(a)で
は第一領域22を斜線で示し、図1(b)では第二領域
24を斜線で示している。ここで、第一領域22と第二
領域24とは、互いに重なり合わない(オーバーラップ
しない)ことが望ましい。なお、領域21は露光領域を
示し、ステップバイステップ或いはスキャンバイスキャ
ンにより、同時に露光する。また、図2は本発明の具体
例を示すフローチャートであり、図3は本発明の具体例
によるウェハの第一領域aa’と第二領域bb’を示す
断面図であり、図4〜図12は図2のフローチャートの
各工程(S300〜S380)に対応するウェハの断面
図である。
ように、ウェハ20上にコート層42を形成する。つぎ
に、工程S310で、図5に示すように、コート層42
上に第一フォトレジスト層44を形成する。
すように、第一領域22の第一フォトレジスト層44は
パターンに従って、第一リソグラフィパラメータが施さ
れる。第一リソグラフィ工程のリソグラフィパラメータ
は、第一領域22の性質と好ましいCD目標に従って設定
される。第一リソグラフィ工程は、以下の工程からな
る。第一領域22の第一フォトレジスト層44はマスク
により、放射体を露光する。その後、現像される。これ
により、マスクのパターンは第一領域22の第一フォト
レジスト層44に転送されてパターン46を形成する。
に、コート層42は第一領域22の性質と好ましいCD目
標に従って、エッチングされる。その後、工程S340
で、図8に示すように、第一フォトレジスト層44が除
去される。
すように第二フォトレジスト層48がコート層42上に
形成される。次に、工程S360で、図10に示すよう
に、第二領域24の第二フォトレジスト層48は、第一
リソグラフィ工程に用いられたパターンと同じパターン
に従って、第二リソグラフィ工程が施される。第二リソ
グラフィ工程のリソグラフィパラメータは、第二領域2
4の特性と好ましいCD目標に従って設定される。第二領
域24に適用される第二リソグラフィパラメータは、第
一領域22に適用される第一リソグラフィパラメータと
異なる。なお、第二リソグラフィ工程は、以下の工程か
らなる。第二領域24の第二フォトレジスト層48は、
第一リソグラフィ工程に用いられる同じパターンに従っ
て、第二リソグラフィ工程が施され、その後、現像され
る。これにより、マスクのパターンは第二領域24の第
二フォトレジスト層48に転送してパターン46を形成
する。
示すように、コート層42は第二領域24の特性と好ま
しいCD目標に従って、第二エッチングパラメータにより
エッチングされる。第二領域24に適用される第二リソ
グラフィパラメータは、第一領域22に適用される第一
リソグラフィパラメータと異なる。
うに、第二フォトレジスト48が除去される。
の中央部分で、第二領域24は中央部分を囲んでいるウ
ェハのエッジ部分である。コート層はスピンコートによ
り形成された単層又はスピンコートにより形成された複
合層になる。
ルエッチング工程を用いる。つまり、ウェハ中央とウェ
ハエッジは、それぞれ異なる方法でパターンされる。2
つのステージのパターンにより、ウェハ中央とウェハエ
ッジ間のCDの均一性は、公知のシングルステージのパタ
−ン工程を効果的に改善し、同一の方法により全体のウ
ェハをパターンする。歩留まり率も増加する。
示したが、これらは決して本発明に限定するものではな
く、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と
領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えること
ができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で
指定した内容を基準とする。
差の均一性改善方法によれば、コート層を第一領域と第
二領域とからなるウェハに形成し、このコート層の第一
領域と第二領域とをそれぞれ異なる工程でパターン化す
るため、換言すれば、ダブル露光とダブルエッチング工
程を用いて、ウェハ中央とウェハエッジとを異なる工程
でパターン化するので、この2つのパターンにより、ウ
ェハ中央とウェハエッジ間のCDの均一性は、同一の工程
により全体のウェハをパターン化する公知のシングルス
テージパターン工程よりも効果的に解決することが出
来、半導体の歩留まり率を向上させることができる。換
言すれば、ウェハ中央とウェハエッジとの間の面内寸法
差のバイアス問題を解決することができ、半導体装置の
歩留まり率の向上を図ることができる。
クリティカルディメンション(CD)の均一性を改善する
ことができ、リソグラフィとエッチング工程後、好まし
いクリティカルディメンション(CD)をウェハの中央と
エッジの両方で得ることができる。
法によれば、コート層が第一領域と第二領域とからなる
ウェハに形成され、第一フォトレジスト層がコート層上
に形成され、第一領域の第一フォトレジスト層は第一リ
ソグラフィパラメータによるパターンに従ってリソグラ
フィ工程が施され、第一領域のコート層は第一エッチン
グパラメータによりエッチングされ、その後、第一フォ
トレジスト層が除去され、次に、第二フォトレジスト層
がコート層上に形成され、第二領域の第二フォトレジス
ト層は第二リソグラフィパラメータによるパターンに従
ってリソグラフィ工程が施され、その後、第二領域の第
二フォトレジスト層が第二エッチングパラメータにより
エッチングされるため、ウェハ中央とウェハエッジは異
なる工程でパターン化され、この2つのパターンによ
り、ウェハ中央とウェハエッジ間のCDの均一性は、同一
の工程により全体のウェハをパターン化する公知のシン
グルステージパターン工程よりも効果的に解決すること
が出来、半導体の歩留まり率の向上を図ることができ
る。
二領域を示す説明図である。
と第二領域bb’の位置を示す断面図である。
ある。
ある。
ある。
ある。
ある。
ある。
である。
である。
である。
合被覆層の断面図である。
板、14…抗反射層、16…スピンオンガラス層、18
…フォトレジスト層、20…ウェハ、21…露光領域、
22…第一領域、24…第二領域、42…コート層、4
4…第一フォトレジスト層、46…マスクにより形成さ
れたパターン、48…第二フォトレジスト層、aa’…
第一領域、bb’…第二領域。
Claims (17)
- 【請求項1】 半導体集積回路の製造における面内寸法
差の均一性改善方法であって、 第一領域と第二領域とからなるウェハ上にコート層を形
成するコート層形成工程と、 前記第一領域の前記コート層に第一工程によりパターン
形成し、前記第二領域の前記コート層に前記第一工程と
は異なる第二工程によりパターン形成するパターン工程
と、 を含むことを特徴とする面内寸法差の均一性改善方法。 - 【請求項2】 前記パターン工程は、 前記コート層上に第一フォトレジスト層を形成する工程
と、 第一リソグラフィパラメータを用いて前記第一領域の前
記第一フォトレジスト層にリソグラフィ工程を施す工程
と、 第一エッチングパラメータを用いて前記第一領域の前記
コート層をエッチングする工程と、 前記第一フォトレジスト層を除去する工程と、 前記コート層上に第二フォトレジスト層を形成する工程
と、 第二リソグラフィパラメータを用いて前記第二領域の前
記第二フォトレジスト層にリソグラフィ工程を施す工程
と、 第二エッチングパラメータを用いて前記第二領域の前記
コート層をエッチングする工程と、 前記第二フォトレジスト層を除去する工程と、 を含み、 前記第一領域に適用される第一リソグラフィパラメータ
と前記第二領域に適用される第二リソグラフィパラメー
タとが異なることを特徴とする請求項1に記載の面内寸
法差の均一性改善方法。 - 【請求項3】 前記第一領域に適用される前記第一エッ
チングパラメータと前記第二領域に適用される第二エッ
チングパラメータとが異なることを特徴とする請求項2
に記載の面内寸法差の均一性改善方法。 - 【請求項4】 前記第一リソグラフィパラメータを用い
て前記第一領域の前記第一フォトレジスト層にリソグラ
フィ工程を施す工程は、前記第一領域の前記第一フォト
レジスト層を露光し現像する工程を含み、 前記第二リソグラフィパラメータを用いて前記第二領域
の前記第二フォトレジスト層にリソグラフィを施す工程
は、前記第二領域の前記第二フォトレジスト層を露光し
現像する工程を含むことを特徴とする請求項2に記載の
面内寸法差の均一性改善方法。 - 【請求項5】 前記第一領域はウェハの中央部分であ
り、前記第二領域はウェハのエッジ部分であることを特
徴とする請求項4に記載の面内寸法差の均一性改善方
法。 - 【請求項6】 前記中央部分と前記エッジ部分とはオー
バーラップしないことを特徴とする請求項5に記載の面
内寸法差の均一性改善方法。 - 【請求項7】 前記コート層はスピンコートにより形成
された単層であることを特徴とする請求項1に記載の面
内寸法差の均一性改善方法。 - 【請求項8】 前記コート層はスピンコートにより形成
された複合層であることを特徴とする請求項1に記載の
面内寸法差の均一性改善方法。 - 【請求項9】 半導体集積回路の製造における面内寸法
差の均一性改善方法であって、 第一領域と第二領域とからなるウェハ上にコート層を形
成するコート層形成工程と、 前記コート層上に第一フォトレジスト層を形成する工程
と、 第一リソグラフィパラメータを用いて前記第一領域の前
記第一フォトレジスト層にリソグラフィ工程を施す工程
と、 第一エッチングパラメータを用いて前記第一領域の前記
コート層をエッチングする工程と、 前記第一フォトレジスト層を除去する工程と、 前記コート層上に第二フォトレジスト層を形成する工程
と、 第二リソグラフィパラメータを用いて前記パターンに従
って前記第二領域の前記第二フォトレジスト層にリソグ
ラフィ工程を施す工程と、 第二エッチングパラメータを用いて前記第二領域の前記
第二フォトレジスト層をエッチングする工程と、 を含むことを特徴とする面内寸法差の均一性改善方法。 - 【請求項10】 前記第一領域に適用される前記第一リ
ソグラフィパラメータは、前記第二領域に適用される第
二リソグラフィパラメータと異なることを特徴とする請
求項9に記載の面内寸法差の均一性改善方法。 - 【請求項11】 前記第一領域に適用される前記第一エ
ッチングパラメータは、前記第二領域に適用される第二
エッチングパラメータと異なることを特徴とする請求項
10に記載の面内寸法差の均一性改善方法。 - 【請求項12】 前記第一リソグラフィパラメータを用
いて前記第一領域の前記第一フォトレジスト層にリソグ
ラフィ工程を施す工程は、前記第一領域の前記第一フォ
トレジスト層を露光し現像する工程を含むことを特徴と
する請求項10に記載の面内寸法差の均一性改善方法。 - 【請求項13】 前記第二リソグラフィパラメータを用
いて前記第二領域の前記第二フォトレジスト層にリソグ
ラフィを施す工程は、前記第二領域の前記第二フォトレ
ジスト層を露光し現像する工程を含むことを特徴とする
請求項10に記載の面内寸法差の均一性改善方法。 - 【請求項14】 前記第一領域はウェハの中央部分であ
り、前記第二領域はウェハのエッジ部分であることを特
徴とする請求項13に記載の面内寸法差の均一性改善方
法。 - 【請求項15】 前記中央部分と前記エッジ部分とはオ
ーバーラップしないことを特徴とする請求項14に記載
の面内寸法差の均一性改善方法。 - 【請求項16】 前記コート層はスピンコートにより形
成された単層であることを特徴とする請求項9に記載の
面内寸法差の均一性改善方法。 - 【請求項17】 前記コート層はスピンコートにより形
成された複合層であることを特徴とする請求項9に記載
の面内寸法差の均一性改善方法。
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