TW490735B - Method of lithography - Google Patents

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490735 五、發明說明（l) 發明 1. 發明1|_肩 本發明與1影独刻方法有關，尤其是與可簡單並精確選 擇最佳製程條件的微影#刻方法有關。 2 ·相關技等曰月 近來，由於半導體裝置内超大型積體與多功能之演進， 而使電子裝置的圖樣結構更加精細，因此就發展出許多種 類的试衫餘刻技術，例如：在使用A r F激化雷射光束或 電子束的微影蝕刻方法内，使用化學放大光阻的製程已經 變成主流。 在那些 精確度光 後所需的 後所需的 或這類製 結果， 行定標測 值，將這 雖然， 參數’像 這類參數 須對每一 需要有相 使用 阻圖 預新 後曝 程之 當執 試或 些製 上述 是圖 ，結 製程 當的 化學放大光 樣時需要一 烘焙（此後 光烘培（此 後所需的顯 行微影蝕刻 評估實驗， 程條件最佳 製程條件所 樣面積（曝 果’為了將 參數進行個 時間與人力 些重要 簡稱為 後簡稱 影最佳 製程時 並且選 化。 需的這 光的面 這些製 別的定 情況，像是在塗上光阻之 p B )情況、在光阻曝光之 為P E B)情況以及在p e β 化情況。 ’透過對每一製程條件進 擇可獲得最佳結果的最佳 些最佳值取決其許多製程 積）、光阻的薄膜厚度等 t條件最佳化，所以就必 標测試或評估實驗，因此

第6頁 490735 五、發明說明（2) =發明可解決傳統製程 ^ ^方法，藉由減少所需的；卿創新的微 製程條件最佳化。 數可間化並精確地將 依照本發明，為了 條件變化執行的正二問題’將以依照每個製程 形成的光阻圖樣之線倏、毐绦:j來形成光阻圖樣，並且將 a丨 < 深條邊緣粗Μ葙译去丄、 ，將個別參考（定標）位準之值Υ定成：估的特徵值。 母個因數，並且選擇會將；"疋給正交實驗内的 行微影蝕刻製程。進一牛 二=私度變成最小之值來進 基礎。 步，正父貫驗之進行是以正交表為

丄，照本發明的這種微影蝕刻方法，I =貫驗可因此滿足高再生能力侔：：：生能力的正 =感度’並且使用具有與圖樣解析】：内=變反映出 邊緣粗糙程度當成評估的特徵值。有關的線性修正之 :會：善結果的個別因數之最佳製程：件可更精確選擇包 個製程條件的特殊效果或者結果上％ ，且利用反應 :力。進-步’因為正交實驗根據正來產生高再生 ;以相當少量的實驗次數就可獲得具的事實，因 、、、。果。 呵再生能力的實驗 3換言之，依照以上本發明所說明之 疋，可將每個製程條件改變的影塑合_ t蝕刻方法的優點 解析度並且具有改善的再生能力，二精確影響光阻圖樣的 選擇可將解析度變成最大之‘佳製』=就可，單並精確地 成較高精確度的光阻圖樣。此外，二，，藉此確保可行

第7頁 根據本發明的正交表所 五、發明說明（3) 導入的實驗，確保 擇適當之製程條件。父少的貫驗次數更簡單與精確地選 從下列本發明的較佳^^ 附圖，將可讓精通此枯，例具體貫施例之說明並結合參考 與其他目的、特 姜的人士清楚了解到本發明的前述 J符色與優點，其中： 圖1疋顯示根據個別因* # ^ € I. ^ P.CL/S) „ ® Ϊ； Λ"ΛΒ" ® ^ ^ ® ^ ^ ^ 每個參考位準（定輕μ 後％為整體表面L/s)，在 之變化圖； $ 之值的線條邊緣粗糙程度（LER) 圖2是顯示根據個別因數以及 的情況下…_5L/s)，4:i=S ίΓΛ頁的線Λ邊:粗輪程度(LER)之變化圖；以及不 的it况下，在母個芩考位準（定標）數上之 怿 糙程度（LER)之變化圖。 的冰條邊緣粗 k 佳具體 在此將參考下列附圖與表格來詳細說明依昭本 影餘刻方式之較佳具體實施例。下列將藉由使用^ =微 接繪製方法曝光裝置的微影蝕刻方法範例，來說明，直 刻所需的許多製程條件都已經最佳化的光阻圖樣之形=蝕 法。 7成方 首先，從微影蝕刻所需的許多製程條件中，選擇 圖樣解析度有顯著影響的適當製程條件當成其適當因$ $阻

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五、發明說明（4) 然後建立起每個因數的適當參考位準（定 參考位準（定標）上每個因數的適當值。&票）值以及在是當 就這些製程條'件而言，在此將選擇在 hexamethyldisilazane(HMDS)製程中的制 „ 間、在預先烘焙（PB)内的製程溫度與制f溫度與製程時 烘焙（PEB)内的製程溫度與製程時間 ^間、在後曝光 ^ θ 顯影溶液的溫度、 在”、、員影‘程内顯影溶液的顯影時間與濃度以及在後烘焙 程内的製程溫度與製程時間。 八。、 •如表格1内顯示的範例，所選擇的相關因數包含ρβ内的 製程溫度（此後稱為ΡΒ溫度）、ΡΕβ内的製程溫度（此後稱為 ΡΕΒ溫度）以及顯影製程内的顯影時間，以及設定在兩個參 考位準（定標）上（如表格1内顯示的1號與2號）個別因數的 參考（定標測試）值。 表格1 組合編號 ΡΒ溫度 ΡΕΒ溫度 顯影時間 1 1 1 1 2 1 1 「2 3 1 2 1 4 1 2 2 _ 5 2 1 1 6 2 1 2 7 2 2 1 ._ 8 2 2 .2

490735 五、發明說明（5) 此外，從表格1的組合欄内選擇編號1、4、6與7，可編 輯誠如表格2内所示的正交表n L4 ( 23)π。 表格 2 : L4(23) 組合編號 PB溫度 PEB溫度 顯影時間 1 1 1 1 4 1 2 2 6 2 1 2 7 2 2 1

因此，利用以此正交表為基礎來執行個別微影蝕刻製 程，以導入正交實驗來形成個別光阻圖樣。在這些實驗 中，除了上面選擇的因數（像是光阻薄膜厚度、圖樣面積 等等）以外之製程條件都設定為常數，如下所示。 光阻： FEP102 (由 Fuji Film Ohrin K. K·製造 的化學放大光阻） 薄膜厚度： 0 . 3 // m PB時間： 90秒 PEB時間： 9 0秒

顯影溶液溫度：2 3 °C 顯影器種類·· P a d d 1 e E 2 η ο z z 1 e (具備喷灑喷嘴的旋轉 顯影器） 設計圖樣：寬度1 5 0 n m的線形圖樣。 進一步，假設個別因數的參考值（定標測試）都已經設定 好了，例如下列表格3内所示，這些參考值是在正交實驗

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五、發明說明 ⑹ 的 是 之前所導入的一系列基本評估所得來的，在此假設目前 障况為表格1内指示的參考位準2號並且目前的製程條侔 8號級合。 表格3:因數的參考値 ^_執行編號 PB溫度（。〇 PEB 溫度（。C) 顯影時間（秒^ (1 號）、 110 105 40 .— (4 號） 110 no 60 ·— 、、_3 (6 號） 120 105 . 60 (7 號）· 120 110. ----~~----_ 40 在這些正交實驗中，需要導入下列實驗種類：在晶圓敕 上形成線條與空隙（整體表面L/s)的實驗、在晶圓£ 仏成5線條與空隙（5 L/S)的實驗以及在晶圓上形成 、、、良條（隔離線）的實驗。 在下一個步驟内，將測量在每個正交實驗内形成的每個 /阻圖樣線條之線條邊緣粗糙程度（LER)。在此，線條 、、彖粗糙程度就是由微影蝕刻所形成的光阻圖樣邊緣部/分 不平整程度，特別是此粗糙程度由光阻圖樣每個分二= 内’線條寬度最大值C Dmax與最小值c Dmin間之矣s刀 值來表示。 左吳平均 二列表格4㈣示在個別正交實,驗内所獲得料條 ^程度之測量結果。對於線條邊緣粗糙程度Ί緣 口 所使用的疋長度測篁掃描電子顯微鏡（S E Μ) (KLA-8100 : KLA TENC0R製造）。在此將測量每段分割成

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五 '發明說明（7) 5 βm的個別部分内個別線條的個別最大值c心以與最小值 C Dmin，並計算寬度差異的平均值當成其邊緣粗糙程声。 有利的是’因為使用長度測量SEM測量光阻圖樣的線\ 度’因此可透過不需要觀察切割部分橫截面的非破壞、見 法來獲得邊緣粗糙程度。 f生方 表格4 :正交實驗內測量到的LER値(單位·· nm) 執行編號 整體表面L/S 5 L/S 隔離線 1 (1 號）、 19.0 27.6 20.7 2 (4 號）. 25.9 22.2 ----. 14.5 3 (6 號）' 22.4 19.1 15.2 ' 4 (7 號Γ 32.1 ' 31.6、 28.4 — ---- 然後如下列所示分析邊緣粗糙程度的測量結果，二 擇可將邊緣粗糙程度最小化的參考值組合當^個別=且選 件的適當值，依照上面討論的每個線條圖 =程條 影蝕刻。 置果執行微 在此假設邊緣粗糙程度的平均值是，，m”、因為改掛 邊緣粗糙程度變化因數1(就是PB溫度）為"s,, /因為交=使 使邊緣粗糙程度變化因數2(就是PEB溫度）"ρπ、大”、、、改變而 而使邊緣粗糙程度變化因數3(就是顯寺間）為^為改變 參考位準為Π ( — )，，並且2號參考位準為，，（+ )"，然 ' 1號 RUN#1到RUN#4内獲得的邊緣粗糙程度"LERn個=士實驗 示成下列數學式。 里值表

RUN#1: LER=m-S-P-D

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五、發明說明（8)

RUN#2 : LER = m-S + P + D RUN#3: LER=m+S-P+D RUN#4: LER二m+S+P-D· 將實驗RUN#1到1^1^#4内獲得的邊緣粗糙程度測量值代人 這些數學式，將可如下列般獲得隨個別因數變化的邊緣粗 糙程度個別變數S、P與D。 (1):在整體表面L/S的情況下 RUN#1： LER=m-S-P-D=19.0 RUN#2: LER=m-S+P+D=25·9 RUN#3: LER=m+S-P+D-22.4 RUN#4 : LER = m + S + P-D-32. 1. 因此，從這些數學式可分別獲得m = 24. 8 5 ; S= 2. 40 ; ρ=4·15 以及D=-〇·7 。 圖1顯示依照每個因數及其在每個參考位準（定標）數上 多考值的邊緣粗链程度（L E R )之變化。從此圖式可了解 到’為了將在晶圓的整個表面上形成L/s的情況下將邊緣 粗糙程度最小化，PB溫度與PEB溫度最好選擇1號參考位 準’而顯影時間則選擇2號參考位準，也就是說要選擇2號 組合。在此情況下，吾人也可了解到，PEB溫度對於邊緣 粗糙程度的變化有最大的衝擊。 請參閱表格5，其中顯示為所有有關整體表面L/s圖樣 行的正交實驗結果分析，而獲得的線條邊緣粗棱程

490735 五、發明說明（9) 表格5:正交實驗上的分析結I 1 (整體表面L/S) 組合編號 ΡΒ溫度 PEB溫度 顯影時間 LER (nm) 1 -S · -Ρ -D 19.0 . 2 -S . -Ρ D 17.6、 3 . -S Ρ - -D. 27.3、 4 -S' Ρ - D 25.9、 5 S- -Ρ _D' 23.8、 6 ^ St -Ρ、 D. 22.4、 7， S' Ρ、 -D、 32.1 > 8 · S Ρ， D . 30.7 - 由此表格吾人也可知道，在L/ S (線條與空隙）形成於晶 圓整個表面上的例子中，2號組合可讓線條邊緣粗糙程度 的計算值變成最小。 (2):在5 L/S的情況下 RUN#1 : LER: :m-S-P-D二27.6 RUN#2 : LER: = m- S + P + D = 22. 2 RUN#3 : LER: z m + S-PID -19.1 RUN#4: LER^m+S+P-D 二 31 · 6 從這些數學式可獲得m = 25.15 ;S= 0.22 5 ;P=1.175以及 D二-4 75 ° 圖2顯示依照每個因數及其在每個參考位準上參考值的 邊緣粗糙程度變化，其根據上述值繪製而成。從此圖式可 了解到，為了將在晶圓上形成5 L/S的情況下將邊緣粗糙 程度最小化，ΡΒ溫度與ΡΕΒ溫度最好選擇1號參考位準，而

第14頁 490735 五、發明說明（ίο) 顯影時間則選擇2號參考位準，也就是說最好選擇2號組 合。在此情況下，清楚顯示出顯影時間於邊緣粗糙程度的 變化有相當大的衝擊。 表格6顯示有關5 L/S所有組合的邊緣粗糙程度值，此值 將當成正交實驗上分析的結果。 电格6 :正交實驗上的分析結果（5 L/S的情況下) 組合編號 PB溫度 PEB溫度 顯影時間 LER (nm) 1 -S . -P. -D 27.6 2 -S- -P · D 18.65 3 -S . P -D 31.15 4 -S P D 22.2 5， 〜 S -P- -D、 28.05 6 S -P- D， 19.1 7 · S. Ρ -D、 31.6 8 _ S、 Ρ D. 22.65 ·

從此表格6吾人也可知道，在5 L / S形成於晶圓上的例子 中’ 2就組合可讓線條邊緣粗糙程度的計算值變成最小。 (3):在隔離線的情況下

RUN#1 : LER = m~S~P-D = 20. 7 RUN# 2 : LER = m-S + P + D = 14. 5 RUN#3: LER=m+S-P+D=15·2 RUN#4: LER=m+S+P-D=28.4. 從上述這些數學式可獲得m = 1 9 · 7 ; S = 2· 1 〇 ; P = 1 · 75以及 0=-4.85 〇

第15頁 490735 發明說明（11) ^圖3内，所繪製的是依照以上述計算為基 母個麥考位準上個別因數值之邊緣粗糙程度變化。獲件的 在晶圓上形成隔離線時將邊緣粗糙裎度 ^…為了將 中吾人可了解聊溫度與⑽溫度最“川虎參^^式 :顯J = J擇2號參考位準，也就是說最好選擇2號組 :。在此貫例巾，吾人也可了解到顯影時間於 度的變化有最大的衝擊。 在表格7内，其中顯示導入有關隔離線所有組合所獲得 的邊緣粗糙程度值，此值將當成正交實驗上分析的結果。

從此表格中吾人也可了解到，在於晶圓上形成隔離線的 情況下’ 2號組合可將邊緣粗糙程度的計算值變成最小。 就上面說明的分析結果而言，吾人可了解到2號組合的 製程條件最好經過調適，以便將與圖樣配置情況（繪製面 積的比例）無關的邊緣粗糙程度降至最低。

第16頁 490735 五、發明說明（12) 之後，將執行具有 程條件組合之微影# 樣。 以上述分析為基礎進行調適的前述製 刻製私’以便在晶圓上形成光阻圖 # ^ : ί f Ϊ t月的較佳具體實施例之微影姓刻方法，當 能力並且對於製程條杜从抑掷士一」獲传滿思的尚再生 與圖樣解析度有關的線性修敏感度’亚且使用具有 可更#確Μ 1 ^ ^S成砰估的特徵值。因此， J更精確辨4母個製程條件此 以及高再生能力，藉此可、登摇：八、、、ϋ果上具有的因數 佳製程條件。料，因供改善圖樣解析度的最 驗，所以與相關技藝比較起來， J f仃的正乂只 較佳的高再生能力實驗妹果“士 ：驗久數車父少反而可獲得 非常細緻的光阻圖“：寬=有：可非常精確地形成 此時請參閱表格8，在此'題、 nm ° 驗所獲得之每個光阻圖樣^不=致影餘刻製程的額外實 下獲得的邊緣粗糙程度上八執4行，而與在上述正交實驗 比較範例而言’在目前8^刀人析結果做比較。，就 蝕刻製程之額外實驗結果：且:的又私條件下執行的微, —起。 ㈢。正父貫驗的分析結果顯不在

第17頁 490735 五 、發明說明（13) 、 _ 表格8:與分析y果做些 所上的| 號組 合 分析結果（nm) 額外實驗結果（nm) JJS__ 17.6 8號組 合 光阻感光度（pC/cm2) 分析結果（nm) 額外實驗結果（nm) 光阻感光度（μ(：/cm2) 10.6 。 為A =格的指示，儘^ 良實驗中獲得之製程條件，它用從以正交表 程條件，樣，其邊緣粗糙程度抑制引=可形成進一步改 表格8内C刻製程所獲得之種声選用上述目前製 量。β兄明的光阻感光度就是線侔。冑由範例’ ^ 俅見度1 5 0 nm的電子劑 攻後，牲 部分> 4 s兒明與本發明齡社b 處的目、、且態輿結構僅Η每银士土、體實施例有關的單元與 的具體實施例解^ ^貝見本發明的範例，所以不可將此 例解釋成對於本發明技術領域的限制。 第18頁 490735 圖式簡單說明

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Claims (1)

1. 490735 六、申請專利範圍 1. 一種用於形成光阻圖樣的微影蝕刻方法，包含步驟： 以正交實驗為基礎形成該光阻圖樣，其中該正交實驗 的因數包含一該微影蝕刻的製程條件； 獲得該光阻圖樣的線條邊緣粗糙程度用來當成評估的 特徵值； 為該正交實驗内每一該因數設定參考位準（定標）與其 值； 從該可將該線條邊緣粗糙程度最小化的正交實現組合 内選擇一最佳參考位準及其最佳值；以及 執行該微影蝕刻。 2. 如申請專利範圍第1項之微影蝕刻方法，其中根據一 正交表導入該正交實驗。 3. 如申請專利範圍第1項之微影蝕刻方法，其中該製程 條件就是在hexamethyldisilazane(HMDS)製程内包含一製 程溫度與一製程時間的該因數。 4. 如申請專利範圍第1項之微影蝕刻方法，其中該製程 條件就是在預先烘焙（PB)製程内包含一製程溫度與一製程 時間的該因數。 5. 如申請專利範圍第1項之微影蝕刻方法，其中該製程 條件就是在後曝光烘焙（PEB )製程内包含一製程溫度與一 製程時間的該因數。 6. 如申請專利範圍第1項之微影蝕刻方法，其中該製程 條件就是在顯影製程内包含顯影溶液溫度、顯影時間以及 該顯影溶液濃度的該因數。

   第20頁 490735 六、申請專利範圍 7. 如申請專利範圍第1項之微影蝕刻方法，其中該製程 條件就是在後烘焙製程内包含一製程溫度與一製程時間的 該因數。 8. —種用於形成光阻圖樣的微影蝕刻方法，包含步驟： 以正父貫驗為基礎形成該光阻圖樣’其中該正父貫驗 的因數包含一該微影蝕刻的製程條件；

   獲得該光阻圖樣的線條邊緣粗链程度；以及 選擇該因數的參考位準，其中該因數可將該線條邊緣 粗糙程度最小化。 9. 如申請專利範圍第8項之微影蝕刻方法，其中該正交 實驗是以一正交表為基礎。 1 0.如申請專利範圍第8項之微影蝕刻方法，其中該製程 條件包含hexamethyldisilazane製程内的製程溫度與製程 時間。 11.如申請專利範圍第8項之微影蝕刻方法，其中該製程 條件包含預先烘焙製程内的製程溫度與製程時間。 1 2.如申請專利範圍第8項之微影蝕刻方法，其中該製程 條件包含後曝光烘焙製程内的製程溫度與製程時間。

   1 3.如申請專利範圍第8項之微影蝕刻方法，其中該製程 條件包含顯影製程内的顯影溶液溫度、顯影時間以及該顯 影溶液濃度。 1 4.如申請專利範圍第8項之微影蝕刻方法，其中該製程 條件包含後烘焙製程内的製程溫度與製程時間。

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