TWI789254B - 選擇光刻製程的方法及半導體處理系統 - Google Patents
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Abstract
一種半導體處理系統包括第一光刻系統及第二光刻系統。半導體處理系統包括佈局資料庫，佈局資料庫儲存指示要在一晶圓中形成的特徵的複數個佈局。半導體處理系統包括佈局分析器，佈局分析器分析佈局且基於佈局中的特徵之尺寸選擇第一光刻系統或第二光刻系統。
Description
本揭示內容是關於一種選擇光刻製程的方法及半導體處理系統。
存在對增加電子裝置中的計算能力的不斷需求，該些電子裝置包括智慧手機、平板電腦、桌上型電腦、膝上型電腦及許多其他種類的電子裝置。積體電路為這些電子裝置提供計算能力。增加積體電路中的計算能力的一種方式是增加電晶體及其他積體電路特徵之數目，該些積體電路特徵可被包括用於半導體基板之給定區域。增加形成於給定區域中的電晶體之密度的一種方式是減小電晶體之特徵之尺寸及與電晶體相關聯之對應互連結構之尺寸。
光刻製程用於根據要在半導體晶圓中形成的特徵圖案化半導體晶圓之層。可形成的特徵之尺寸在下端上受到所用之光刻製程類型的影響。可利用各種類型的光刻系統來執行光刻製程。
本揭示內容包含一種選擇光刻製程的方法。方法包括：儲存與用於晶圓的佈局相關聯之佈局資料；及自佈局萃取指示與佈局之特徵相關聯之尺寸的特徵資料。方法包括：將特徵資料與選擇規則進行比較；及基於特徵資料及選擇規則在用於佈局的EUV光刻製程與非EUV光刻製程之間進行選擇。
本揭示內容包含一種選擇光刻製程的方法。方法包括：將複數個佈局儲存在佈局資料庫中，各佈局對應於各別半導體處理階段；及檢索包括用於在第一光刻系統與第二光刻系統之間進行選擇的選擇規則的選擇規則資料。方法包括：為各佈局萃取與佈局相關聯之特徵資料；為各佈局分析特徵資料與選擇規則資料；及基於對特徵資料與選擇規則資料的分析為各佈局選擇第一光刻系統或第二光刻系統。
本揭示內容包含一種半導體處理系統。半導體處理系統包括：第一光刻系統；及第二光刻系統。半導體處理系統包括：佈局資料庫，佈局資料庫包括複數個佈局，各佈局指示要在晶圓中形成的特徵；及佈局分析器，佈局分析器用以自各佈局萃取佈局特徵資料，用以將各佈局的特徵資料與選擇規則進行比較，且用以基於特徵資料及選擇規則資料為各佈局選擇第一光刻系統或第二光刻系統。
100:半導體製程系統
102:晶圓
104:設備
106:光刻系統
108:光刻系統
110:佈局資料庫
112:佈局
114:佈局分析器
116:佈局特徵資料
118:節距資料
120:CD資料
122:選擇規則資料
126:製程調整系統
130:目標層
131:基板
132:光阻劑
134:溝槽
136:金屬
138:金屬線
139:特徵
140、145:外轉角
141、143:內轉角
800、900:方法
802、804、806、808、902、904、906、908、910:操作
當結合附圖閱讀以下詳細描述時可最好地理解本
揭露之態樣。應注意，根據業內之標準慣例，各種特徵並未按比例繪製。事實上，為了討論清楚起見，可任意增大或減小各種特徵之尺寸。
第1圖係根據一些實施例的半導體製程系統之方塊圖。
第2A圖至第2F圖係根據一些實施例的在製程中間階段的晶圓之剖面圖。
第3圖至第6圖係根據一些實施例的與晶圓相關聯之佈局之俯視圖。
第7圖係根據一些實施例的晶圓之剖面圖。
第8圖係根據一些實施例的用於處理晶圓的過程之流程圖。
第9圖係根據一些實施例的用於處理晶圓的過程之流程圖。
在以下描述中，描述了積體電路晶粒內各種層及結構的許多厚度及材料。針對各種實施例以實例方式給出特定尺寸及材料。根據本揭露，熟習此項技術者將認識到，在不脫離本揭露之範疇的情況下，在許多情況下可使用其他尺寸及材料。
以下揭示內容提供用於實現所描述標的物之不同特徵的許多不同實施例或實例。為了簡化本說明書，在下面描述組件及配置之特定實例。當然，這些組件及配置僅僅係實例且並不意欲進行限制。例如，在以下描述中，在第二特徵之上或在其上形成第一特徵可包括將第一特徵與
第二特徵形成為直接接觸的實施例，且亦可包括可在第一特徵與第二特徵之間形成額外特徵以使得第一特徵與第二特徵可不直接接觸的實施例。另外，本揭露可在各個實例中重複參考數字及/或字母。此重複係為了簡單及清楚之目的，且本身並不決定所討論之各種實施例及/或組態之間的關係。
此外，為便於描述，在本文中可使用空間相對用語諸如「在......之下」、「在......下方」、「下部」、「在......上方」、「上部」及類似者來描述如圖中所例示之一個元件或特徵與另一個或一些元件或特徵之關係。除了圖中所描繪之定向之外，空間相對用語意欲涵蓋元件在使用中或操作中的不同定向。可以其他方式來定向裝置(旋轉90度或以其他定向)，且同樣可相應地解釋本文所使用之空間相對描述詞。
在以下描述中，闡述某些特定細節以便提供對本揭露之各種實施例的透徹理解。然而，熟習此項技術者將理解，本揭露可在沒有這些具體細節的情況下實踐。在其他情況下，為了避免不必要地混淆對本揭露之實施例的描述，未詳細描述與電子組件及製造技術相關聯的公知結構。
除非上下文另外要求，否則在之後的說明書及申請專利範圍全篇中，字詞「包含」及其變型(諸如「包括」及「含有」)應以開放式、包括性意義解釋，亦即，解釋為「包括但不限於」。
諸如第一、第二及第三的序數的使用不一定暗示次
序之排序意義，而是僅可在動作或結構之多種情況之間進行區分。
在本說明書全篇中對「一些實施例」或「一實施例」的參考意指，結合該實施例描述的特定特徵、結構或特性包括在至少一些實施例中。因此，片語「在一些實施例中」、「在一實施例中」或「在一些實施例中」在本說明書全篇中各個地方的出現不一定全部係指同一實施例。此外，可在一或多個實施例中以任何適合方式組合特定特徵、結構或特性。
如本說明書及隨附申請專利範圍中所用，除非文中內容另外清楚地規定，單數形式「一」、「一種」及「該」包括複數提及物。亦應當注意，除非文中內容另外清楚地規定，否則用語「或」通常在其包括「及/或」的意義上加以使用。
本揭露之實施例提供一種針對處理半導體晶圓中要利用的複數個佈局中之各者在不同類型的光刻製程中進行選擇的半導體製程系統。該半導體製程系統包括佈局資料庫及佈局分析器。佈局資料庫包括與處理半導體晶圓中要利用的各光刻遮罩相關聯之佈局資料。佈局分析器分析與各遮罩相關聯之特徵之佈局。佈局分析器可分析與佈局相關聯之關鍵尺寸(critical dimension，CD)、節距及其他態樣之分佈。佈局分析器根據選擇規則資料來處理佈局特徵資料。選擇規則資料判定對於給定佈局應當利用哪種類型的光刻製程。佈局分析器為各佈局選擇將佈局施加
至半導體晶圓上要利用的一種類型的光刻製程。
佈局分析與光刻製程選擇具有各種益處。例如，當佈局分析器偵測到佈局之非常小的節距、CD或其他尺寸態樣時，佈局分析器選擇可最可靠地將對應圖案施加於半導體晶圓的極紫外(extreme ultraviolet，EUV)光刻製程。在佈局不包括非常小的節距、CD或其他尺寸態樣的情況下，佈局分析器可選擇EUV光刻製程之外的光刻製程。這些其他光刻製程可非常適合施加具有放寬尺寸約束的圖案。結果是光刻資源得到有效管理，佈局特徵正確且可靠地施加於晶圓，且晶圓良率提高。
第1圖係根據一些實施例的半導體製程系統100之方塊圖。半導體製程系統100可對應於處理晶圓102的系統。半導體製程系統100最終可將晶圓102切割成個別積體電路。半導體製程系統100對晶圓102執行複數個半導體製程，以形成導致全功能積體電路的半導體層、介電層、導電層及各種其他結構或組件。
半導體製程系統100包括半導體製程設備104。通常，半導體晶圓102在製造期間經歷大量製程。這些製程可包括薄膜沉積、蝕刻製程、摻雜劑植入製程、退火製程、磊晶生長製程、化學機械平坦化(chemical mechanical planarization，CMP)製程及其他類型的製程。半導體製程設備104包括對晶圓執行半導體製程的工具及其他設備。
在一些實施例中，半導體製程設備104包括薄膜
沉積腔室。薄膜沉積腔室可包括化學氣相沉積腔室、濺射腔室、物理氣相沉積腔室、原子層沉積腔室、電漿增強氣相沉積腔室、磊晶生長腔室或其他類型的薄膜沉積腔室。根據本揭露，熟習此項技術者將認識到，在不脫離本揭露之範疇的情況下，半導體製程設備104可包括上述那些之外的薄膜沉積腔室。
在一些實施例中，半導體製程處理設備104包括蝕刻腔室。蝕刻腔室用於蝕刻沉積於晶圓102上的薄膜。蝕刻腔室可包括用於濕蝕刻、乾蝕刻、電漿蝕刻或其他類型的蝕刻製程的腔室。在不脫離本揭露之範疇的情況下，可利用上述那些之外的蝕刻腔室。
在一些實施例中，半導體製程處理設備104包括摻雜劑植入腔室。摻雜劑植入腔室可包括離子植入腔室，在該離子植入腔室中，晶圓102用摻雜劑離子進行轟擊。根據用於離子植入製程的選定參數將摻雜劑離子植入晶圓102內。在不脫離本揭露之範疇的情況下，摻雜劑植入腔室可包括上述那些之外的摻雜劑植入類型。
處理設備104可包括輔助薄膜沉積製程、蝕刻製程、離子植入製程、退火製程、光刻製程及其他類型的製程的設備。一些處理設備104可完全定位在半導體製程腔室內。一些處理設備104可部分定位在半導體製程腔室102內且部分位於半導體製程腔室之外。一些處理設備104可完全定位在半導體製程腔室之外。
處理設備104可包括用於產生電場、電壓、磁場、
電信號或其他類型的電效應的電氣組件。因此，處理設備104可包括電極、導線、射頻電源、發射機、接收機或可用於半導體製程中的其他類型的電氣設備。
處理設備104可包括用於管理半導體製程腔室內的氣體或流的設備。處理設備可包括用於將氣體或流體引入半導體製程腔室中的組件、用於將氣體或流體自半導體製程腔室移除的組件、用於監視及控制製程腔室內氣體之流動、存在或組成物的組件。
半導體製程系統100包括EUV光刻系統106及193i光刻系統108。光刻系統106及108中之任一者可用於各種光刻圖案化製程。光刻圖案化製程通常包括將光阻劑沉積於晶圓102之表面上且然後經由遮罩將光阻劑曝露於光刻光。遮罩包括與晶圓102之特定層處或晶圓102之特定處理階段的特徵之所要佈局相對應的圖案。雖然在許多情況下可利用EUV光刻系統106或193i光刻系統108，但存在利用其中一種可更有益的狀況。這可部分地藉由對EUV光刻系統106及193i光刻系統108的基本描述來理解。雖然第1圖例示出EUV光刻系統106及193i光刻系統108，但本揭露之原理可擴展為第一光刻系統及與第一光刻系統不同的第二光刻系統。
EUV光刻系統106產生EUV光。如本文所用，用語「EUV光」及「EUV輻射」可互換地利用。在一些實施例中，EUV光具有介於10nm與15nm之間的波長。在一個實例中，EUV光具有13.5nm的中心波長。在光
刻製程中，影響可形成於晶圓中的特徵之尺寸的一個因素是光刻製程中所利用的光之波長。因為EUV光具有非常小的波長，所以EUV光可用於在晶圓102上界定非常小的特徵。不同的EUV產生製程可提供不同波長範圍的EUV光及不同的中心波長。因此，在不脫離本揭露之範疇的情況下，EUV光可具有與上述那些相比不同範圍的波長及不同的中心波長。
用於產生EUV光的製程可能相當複雜。在一個實例中，EUV光刻系統106係電漿脈衝EUV產生系統。EUV光刻系統106藉由使錫液滴進入EUV產生腔室中來產生EUV光。各液滴都用一或多個精密雷射脈衝輻照。該些精密雷射脈衝自各液滴產生電漿。電漿化錫液滴發射具有13.5nm中心波長的EUV光。EUV光散射並轟擊大型收集器反射鏡。大型收集器反射鏡反射EUV光並將其朝向EUV掃描器聚焦。EUV掃描器包括反射、導引、聚焦及調節自掃描器內的EUV標線或遮罩反射出的EUV光的精密光學器件。在自EUV標線或遮罩反射出之後，EUV光包括EUV標線或遮罩之圖案。將EUV光聚焦至晶圓102上，以將標線或遮罩之圖案施加至晶圓102上的一層光阻劑上。在一個實例中，EUV光刻系統106可產生小至28nm的單次曝光節距。
193i光刻系統108產生具有193nm中心波長的紫外(ultraviolet，UV)光。UV光穿過遮罩或標線或自遮罩或標線反射出。附加透鏡及反射鏡將光引導至晶圓
102上。最終透鏡係定位在晶圓102上的液體層。UV光之波長在液體內收縮。UV光之波長在液體內的收縮允許在光阻劑中形成較小節距，否則該些節距可能在沒有液體層的輔助下形成。在一個實例中，193i光刻系統之最小單次曝光解析度為71nm。
對於各光刻製程，半導體製程系統100可利用EUV光刻系統106或193i光刻系統108。這些不同光刻製程之益處及缺點將在下面進一步加以詳細描述且在描述了與晶圓102之處理相關聯之各種圖案佈局之後可更適當地令人感興趣。
半導體製程系統100包括佈局資料庫110。佈局資料庫110包括複數種佈局112。各佈局112指示在特定處理階段要在晶圓102中形成的特徵之圖案。例如，第一佈局可指示半導體基板之將在該處形成N型井的區域。第二佈局可指示半導體基板之將在該處形成P型井的區域。第三佈局112可指示將在該處蝕刻溝槽以界定半導體鰭的區域。另一種佈局可指示將在其中在第一層間介電層中形成金屬線及導電通孔的區域。另一種佈局可指示將在其中在第二層間介電層中形成金屬線及導電通孔的區域。在處理晶圓102時自始至終都可利用大量佈局112。一般而言，光刻製程可與各佈局112相關聯。可為各佈局112產生遮罩或標線。遮罩或標線帶有佈局112之圖案或在已執行各種半導體製程之後自其實現佈局的晶種圖案。光刻製程將遮罩或標線之圖案施加至晶圓102上的光阻劑上。佈局之
一個實例是模擬圖形資料庫系統(graphic database system，GDS)佈局，但可使用其他類型或格式的佈局。可利用產生用於半導體處理的佈局的一或多個專用軟體程式來產生佈局112，可根據佈局產生光刻遮罩。如先前所述，對於各佈局，半導體製程系統100可自EUV光刻系統106或193i光刻系統108中進行選擇。
半導體製程系統100包括佈局分析器114。佈局分析器114用以分析各佈局112。佈局分析器114用以為各佈局112選擇EUV光刻系統106或193i光刻系統108來執行與該佈局相關聯之光刻製程。
當佈局分析器114分析佈局112時，佈局分析器114萃取與該佈局112相關聯之佈局特徵資料116。佈局特徵資料116可包括與佈局112中的特徵之尺寸、形狀及位置相關的資料。佈局分析器114基於佈局分析器114自佈局112萃取的佈局特徵資料116判定應當利用EUV光刻系統106還是193i光刻系統108來執行與佈局112相關聯之光刻系統。
在一些實施例中，佈局特徵資料116包括節距資料118。節距資料118包括與跟佈局112相關聯之一或多個節距相關的資料。節距可對應於兩個相鄰特徵之類同部分之間的距離。例如，若佈局112包括兩個相鄰金屬線，則與這兩個金屬線相關聯之節距可係第一金屬線之邊緣與第二相鄰金屬線之相同邊緣之間的距離。
節距資料118可包括與佈局112中的大量相鄰特
徵相關聯之節距。在一些情況下，節距資料118可包括與佈局112相關聯之每個節距。在其他情況下，節距資料118可包括與跟佈局112相關聯之特徵的採樣相關聯之節距。在一些情況下，節距資料118可包括與佈局112之選定區域中的特徵相關聯之節距。在一個實例中，佈局分析器114萃取與佈局112之5μm×5μm部分相關聯之節距資料118，但在不脫離本揭露之範疇的情況下，可利用其他區域值。
節距資料118包括臨界節距值。節距資料118可指示佈局112中的各節距是否小於臨界節距值。臨界節距值可與等於或小於與193i光刻系統108相關聯之最小單次曝光節距值的節距值相對應。節距資料118可指示佈局112中或佈局112之採樣區域中小於或等於臨界節距值的節距百分率。在193i光刻系統108之最小單次曝光節距值為71nm的實例中，則臨界節距值可為71nm。替代地，臨界節距值可選自介於65nm與75nm之間的值範圍。在不脫離本揭露之範疇的情況下，可利用其他臨界節距值。
在一些實施例中，佈局特徵資料116包括CD資料120。CD資料120包括與跟佈局112相關聯之一或多個CD相關的資料。與特徵相關聯之CD可對應於與該特徵相關聯之最小尺寸。例如，若佈局112包括具有100nm長度及20nm寬度的金屬線，則與該金屬線相關聯之CD可為與寬度相關聯之20nm，這是因為寬度係金屬線的最
小側向尺寸。
CD資料120可包括與佈局112中的大量相鄰特徵相關聯之節距。在一些情況下，CD資料120可包括與佈局112相關聯之每個特徵之CD。在其他情況下，CD資料120可包括與跟佈局112相關聯之特徵的採樣相關聯之CD。在一些情況下，CD資料120可包括與佈局112之選定區域中的特徵相關聯之CD。在一個實例中，佈局分析器114萃取與佈局112之5μm×5μm部分相關聯之CD資料120，但在不脫離本揭露之範疇的情況下，可利用其他區域值。
在一些實施例中，CD資料120包括臨界CD值。CD資料120可指示佈局112中的各CD是否小於臨界CD值。臨界CD值可與等於或小於與193i光刻系統108相關聯之最小單次曝光CD值的CD值相對應。CD資料120可指示佈局112中或佈局112之採樣區域中小於或等於臨界CD值的CD百分率。
佈局特徵資料116亦可包括指示是否存在相鄰特徵之間的節距變化或相鄰特徵之間的CD變化的資訊。佈局特徵資料116可包括相鄰節距之比率、相鄰CD之比率、關於是否存在與相鄰特徵相關聯之不同CD及不同節距的指示。
佈局特徵資料116亦可指示相鄰特徵之轉角之間的距離。例如，在許多情況下，與佈局112相關聯之特徵包括矩形、圓形、長橢圓形或橢圓形之外的各種形狀。兩
個相鄰特徵之轉角或最近點可能非常靠近且可能遠小於彼此之間的臨界距離。此外，單個特徵之轉角可能非常靠近且可能遠小於臨界關鍵距離。這些因素中之各者可用於判定是否應當使用EUV光刻系統106或193i光刻系統108來實現佈局。
佈局特徵資料116亦可包括指示是否存在相鄰特徵之間的節距變化或相鄰特徵之間的CD變化的資訊。佈局特徵資料116可包括相鄰節距之比率、相鄰CD之比率、關於是否存在與相鄰特徵相關聯之不同CD及不同節距的指示。
佈局分析器114可包括選擇規則資料122。選擇規則資料122可包括用於判定是否應當使用EUV光刻系統106或193i光刻系統108來實現特定佈局112的規則或準則。佈局分析器114將佈局特徵資料116與選擇規則資料122進行比較。佈局分析器114基於選擇規則資料122與佈局特徵資料116之比較判定應當利用哪種光刻系統來實現佈局。
在一些實施例中，選擇規則資料122可基於佈局112之一或多個節距是否小於臨界節距判定應當實施EUV光刻系統106還是193i光刻系統108。在此情況下，若任何節距小於臨界節距，則佈局分析器114判定應當利用EUV光刻系統106來進行與該佈局相關聯之光刻製程。否則，可利用193i光刻系統108。
在一些實施例中，選擇規則資料122可基於小於
臨界節距的節距百分率是否小於臨界百分率判定應當實施EUV光刻系統106還是193i光刻系統108。例如，臨界百分率可介於45%與55%之間。若小於臨界節距的節距百分率小於臨界百分率，則佈局分析器114可選擇EUV光刻系統106來執行與該佈局相關聯之光刻製程。
在一些實施例中，選擇規則資料122可包括關於臨界CD的規則。若與佈局112相關聯之一或多個CD小於臨界CD，則規則可指示佈局分析器114應當選擇EUV光刻系統106來執行與該佈局相關聯之光刻製程。在另一實例中，若小於臨界CD的CD百分率小於臨界百分率，則選擇規則資料122可指示佈局分析器114應當選擇EUV光刻系統106來執行與該佈局相關聯之光刻製程。
在一些實施例中，選擇規則資料122可包括與節距及CD二者相關的規則。選擇規則資料122可指示：若一或多個節距及CD小於其相應臨界值，則佈局分析器114應當選擇EUV光刻系統106來執行與該佈局相關聯之光刻製程。選擇規則資料122可指示：若小於其相應臨界值的節距百分率及CD百分率小於相應的臨界百分率，則佈局分析器114應當選擇EUV光刻系統106來執行與該佈局相關聯之光刻製程。
在一些實施例中，選擇規則資料122可包括與相鄰特徵之轉角之間的距離相關的規則。若相鄰特徵之轉角之間的距離小於臨界距離，則選擇規則資料122可指示佈局分析器114應當選擇EUV光刻系統106來執行與該佈
局相關聯之光刻製程。選擇規則資料122亦可包括與單個特徵之轉角是否可能比臨界距離更靠近、或比臨界距離更靠近的轉角百分率是否小於臨界百分率相關的資料。
在一些實施例中，選擇規則資料122可包括與節距、CD、轉角之間的距離及其他特性相關的多個規則。基於對所有或部分選擇規則資料122的滿足，選擇規則資料122可指示佈局分析器114應當選擇EUV光刻系統106來進行光刻製程。
在一些實施例中，佈局分析器114基於佈局特徵資料116及選擇規則資料122產生佈局分數。該分數可基於佈局特徵資料116滿足(或違反)的選擇規則資料的數目。對EUV光刻系統106或193i光刻系統108的選擇可基於佈局分數。例如，可將與佈局相關聯之佈局分數與臨界佈局分數進行比較，且可基於佈局分數與臨界佈局分數之比較來選擇EUV光刻系統106或193i光刻系統108。
半導體製程系統100亦可包括佈局調整系統。佈局調整系統可在佈局分析器114判定應當利用EUV製程之後調整佈局。佈局調整系統可在判定應當利用EUV製程之後修改設計規則及佈局以匹配EUV製程方案。在一些情況下，若將利用附加製程步驟，則可產生附加佈局。在一些情況下，在判定應當利用EUV製程之後，可修改一些佈局且可移除其他佈局。在一個實例中，由於與EUV製程相關聯之設計規則不同，EUV製程可能導致將導電通孔更靠近地放置在佈局中的能力。可能需要調整定義這些導電通
孔放置的佈局。此外，亦可能需要調整晶圓中導電通孔上方及下方的特徵之佈局，以考慮導電通孔的新放置。可基於與EUV製程相關聯之不同設計規則執行各種類型的佈局調整。因此，佈局調整系統可在對EUV的選擇導致某些特徵放置發生改變之後自動調整佈局以達成兼容性。
半導體製程系統100亦可包括製程調整系統126。在先前對佈局112利用193i光刻系統108的情況下，若佈局分析器114判定應當對該特定佈局112利用EUV光刻系統106，則可實施對整個半導體製程的一些調整。例如，在EUV光刻製程替換193i光刻製程的情況下，可需要調整曝光次數，可消除用於介電材料的沉積及蝕刻製程，或者可改變半導體材料之其他態樣。下面提供關於製程之潛在改變的另外的細節。
第2A圖至第2F圖係根據一些實施例的在與EUV光刻製程相關聯之處理階段期間的晶圓102之剖面圖。在第2A圖中，晶圓包括位於基板131之上的目標層130。目標層130可包括半導體基板、介電層、半導體基板上方的層間介電層、或在特定處理階段可係晶圓102之部分的其他類型的層。基板131可包括半導體基板、矽(Si)層、或在特定處理階段可係晶圓102之部分的其他類型的層。在不脫離本揭露之範疇的情況下，對於目標層130，可利用各種類型的材料。
目標層130被一層光阻劑132覆蓋。光阻劑132可包括曝露於光時經歷物理改變的材料。視光阻劑132之
材料類型而定，物理改變可弱化或強化光阻劑132之被光刻光輻照的部分。在不脫離本揭露之範疇的情況下，可利用各種類型的光阻劑。
在第2B圖中，作為EUV光刻製程之部分，晶圓已曝露於EUV光。如先前關於第1圖所述，EUV光在EUV產生腔室中產生並自包括與所要佈局相關聯之圖案的標線或遮罩反射出。在EUV光自標線反射出之後，EUV光帶有標線之圖案。EUV光然後輻照光阻劑132。根據遮罩之圖案，光阻劑132之一些部分接收EUV光，而其他部分不接收EUV光。在一個實例中，光阻劑132之接收或曝露於EUV光的部分經歷結構改變。在曝露於EUV光之後，光阻劑曝露於蝕刻製程。蝕刻製程可包括相對於光阻劑132之未曝露部分選擇性地蝕刻光阻劑132之曝露部分的濕或乾蝕刻製程。在第2B圖之實例中，結果是在該層光阻劑132中形成溝槽134。溝槽134對應於與光刻製程中所利用的遮罩或標線相關聯之佈局之圖案。
在第2C圖中，已執行蝕刻製程。蝕刻製程可包括濕蝕刻或乾蝕刻。蝕刻製程係在向下方向上進行選擇性蝕刻的各向異性蝕刻。蝕刻製程蝕刻目標層130之在光阻劑132中的溝槽134中曝露的部分。結果是目標層130被蝕刻至溝槽134下方，從而使溝槽134延伸至目標層130中。在不脫離本揭露之範疇的情況下，可利用各種類型的蝕刻製程。
在第2D圖中，已移除光阻劑132。可藉由將光阻
劑132曝露於相對於目標層130選擇性地蝕刻光阻劑132的蝕刻劑來移除光阻劑132。結果是光阻劑132被完全移除，從而曝露整個目標層130。溝槽134保留於目標層130上。
在第2E圖中，金屬136已沉積於目標層130上。金屬136完全填充溝槽134。金屬136亦積聚於目標層130之頂表面上。金屬可包括鎢、銅、鈦、鋁、金或其他合適的金屬。可藉由物理氣相沉積(physical vapor deposition，PVD)、原子層沉積(atomic layer deposition，ALD)或化學氣相沉積(chemical vapor deposition，CVD)來沉積金屬136。金屬136可具有介於5nm與30nm之間的厚度。在實踐中，金屬136之厚度經選擇以確保溝槽134完全被金屬136填充。在不脫離本揭露之範疇的情況下，對於金屬136，可利用其他材料、沉積製程及厚度。
在第2F圖中，已執行平坦化製程以將金屬136自目標層130之頂表面移除。此製程可包括確保目標層130之頂表面係平面的CMP製程。平坦化製程之結果是個別金屬線138保留於溝槽134中。個別金屬線138彼此電氣分離且物理分離。
金屬線138具有節距P。如本文所用，節距P可定義為特徵之一部分與相鄰特徵之對應部分之間的距離。在第2F圖之實例中，節距對應於金屬線138之右邊緣與相鄰金屬線138之右邊緣之間的距離。替代地，節距可定
義為中心至中心距離、左邊緣至左邊緣距離或兩個相鄰金屬線138之其他類同部分之間的距離。
關於第2A圖至第2F圖描述的EUV光刻製程係單次曝光光刻製程。光阻劑132曝露於EUV光僅一次。標線或遮罩之圖案可藉由單次曝光轉移至光阻劑132。由於如先前所述的EUV光刻之性質，因此可利用單次曝光製程來產生小於71nm的節距P。在第2A圖至第2F圖之實例中，節距可介於20nm與71nm之間，但在不脫離本揭露之範疇的情況下，可利用其他值。
利用193i光刻系統108可形成節距小於71nm的特徵。然而，相比藉由EUV光刻系統106執行的EUV製程，這些製程更複雜且利用更多的步驟。可用於形成節距小於71nm的特徵的193i光刻製程之一個實例係採用單次曝光加間隔物技術。在單次曝光加間隔物技術中，在目標層130上沉積光阻劑132，如第2A圖所示。然後在光阻劑132中形成溝槽134。然而，由於193i光刻製程的限制，193i光刻製程中的溝槽134最初比EUV光刻製程中的第2B圖之溝槽134寬得多。薄間隔物層然後共形地沉積於光阻劑132之頂部上、光阻劑132在溝槽134中的側壁上及目標層130在溝槽134中的曝露表面上。間隔物層之厚度經選擇以對應於要在目標層130中形成的金屬線(或其他特徵)之所要寬度。
在沉積間隔物層之後，執行蝕刻製程以將間隔物層自光阻劑132之頂表面及目標層130移除。結果是間隔物
層僅保留於光阻劑132中的溝槽134之側壁上。然後在間隔物層之其餘部分之間在目標層130之頂表面之曝露部分上沉積心軸材料。在實踐中，共形地沉積心軸材料且然後將其凹陷成使得心軸材料僅保留於間隔物層之其餘部分之間。心軸材料之其餘部分對應於在間隔物層在光阻劑132之側壁上的其餘部分之間定位在目標層130上的個別心軸。
在形成心軸之後，將間隔物層之其餘部分完全移除。因為間隔物層具有與要在目標層130中形成的金屬線之所要厚度(或CD)相對應的厚度，所以在移除間隔物層之後，心軸與光阻劑132之間存在所具有的寬度對應於要在目標層130中形成的金屬線之所要厚度的間隙。目標層130在間隙中被曝露。可經由心軸與光阻劑132之間的間隙在目標層130中蝕刻溝槽。
在已經蝕刻溝槽之後，可移除心軸及光阻劑132。然後可實質上如第2E圖及第2F圖所示在溝槽中形成金屬線138。使用單次曝光193i光刻加間隔物技術形成的金屬線138可具有與單次曝光EUV製程相同的節距。然而，單次曝光193i光刻加間隔物技術遠比單次曝光EUV製程複雜且耗時得多。移除，當佈局112需要小於71nm的節距或需要形成此種節距時，選擇EUV光刻系統108來執行光刻製程可係有益的。
可用於藉由193i光刻系統108形成小於71nm的節距的另一種製程係多重曝光光刻方案。在多重曝光光
刻方案中，藉由多個光刻曝光步驟在目標層130中形成溝槽134。在第一曝光步驟中，第一組溝槽實質上如第2A圖至第2D圖所示地形成，但具有近似兩倍的所要最終節距。然後移除初始光阻劑，且然後在目標層130上沉積第二層光阻劑。在遮罩移位的情況下執行第二曝光製程，使得以實質上重複第2A圖至第2D圖之製程的製程在第一組溝槽之間的中間形成第二組溝槽。在與第一組溝槽交錯地形成第二組溝槽之後，溝槽之最終圖案具有所要節距且可近似地等於第2F圖所示之節距。然而，此製程需要的步驟數目係單次曝光EUV製程的近似兩倍。此外，若在第二曝光製程期間第二組溝槽沒有直接在第一組溝槽之間移位，則相鄰溝槽之間的節距將不相等。
因此，若佈局需要所具有的節距小於藉由不使用間隔物技術或多重曝光的193i光刻製程可形成的節距的特徵，則利用EUV光刻製程可係有益的。然而，可能存在即使存在小於71nm的節距亦仍然總體上更期望具有193i光刻製程的情況。該些情況可包括僅存在少量此類節距的情況、相鄰特徵或可能其他靈敏感測器之間的節距係一致的情況。因此，如先前所述，佈局分析器114可實施各種選擇規則來判定是否應當對特定佈局使用EUV光刻製程而不是193i光刻製程。
第3圖例示出根據一些實施例的佈局112。佈局112與在特定處理階段要在晶圓102中實現的所要圖案之俯視圖相對應。在第3圖之實例中，佈局112與要在對應
於層間介電層的目標層130中形成的金屬線138之俯視圖相對應。即使所標記的特徵使用與第2A圖至第2F圖相似的標記，但佈局112並非實際的晶圓。而是，佈局112係如關於第1圖所描述的儲存於佈局資料庫110中的佈局計劃的視覺表示。
佈局分析器114分析佈局112並標識節距資料118。節距資料118指示存在多個不同節距。第一節距P1可小於71nm或某一其他臨界節距值。第二節距P2可大於臨界節距值，且在任何情況下顯著不同於第一節距P1。節距P3~P5可與節距P1相同。
佈局分析器114分析與第3圖之佈局112相關聯之佈局特徵資料116並將佈局特徵資料116與選擇規則資料122進行比較。選擇規則資料可指示：若存在小於71nm的節距，若節距並非週期性的且若存在不同節距，則應當利用EUV光刻系統106來執行與佈局112相關聯之光刻製程。替代地，佈局規則可判定：即使存在小於臨界節距值的一些節距，亦可使用193i光刻系統108來執行與佈局112相關聯之光刻製程。
第4圖例示出根據一些實施例的佈局112。佈局112與在特定處理階段要在晶圓102中實現的所要圖案之俯視圖相對應。在第4圖之實例中，佈局112與要在對應於層間介電層的目標層130中形成的金屬線138之俯視圖相對應。即使特徵係使用與第2A圖至第2F圖相似的標記進行標記，但佈局112並非實際的晶圓。而是，佈局112
係如關於第1圖所描述的儲存於佈局資料庫110中的佈局計劃的視覺表示。
佈局分析器114分析佈局112並標識CD資料120。CD資料120指示存在多個不同CD。第一CD1可大於30nm或某一其他臨界CD值。第二CD，CD2，可小於臨界CD值，且在任何情況下顯著小於CD1。CD3可等於CD2。CD4可等於CD1。
佈局分析器114分析與第4圖之佈局112相關聯之佈局特徵資料116並將佈局特徵資料116與選擇規則資料122進行比較。選擇規則資料可指示：若存在小於臨界CD值的CD且若存在不同CD，則應當利用EUV光刻系統106來執行與佈局112相關聯之光刻製程。替代地，佈局規則可判定：即使存在小於臨界CD值的一些CD，亦可使用193i光刻系統108來執行與佈局112相關聯之光刻製程。
第5圖係根據一些實施例的晶圓102之與特定處理階段相關聯之佈局112的圖解。一個實例，第5圖之佈局112對應於形成閘極全環繞奈米結構電晶體相關聯之主杯。佈局112包括特徵139。特徵139可包括形成於目標層130中的導電通孔、半導體結構、金屬線、溝槽隔離或其他類型的特徵。第5圖例示出多對外轉角140及145。外轉角140對應於相鄰特徵139之相鄰轉角。外轉角145對應於相鄰特徵139之相鄰外轉角。第5圖亦例示出多對內轉角141及143。內轉角141對應於單個特徵139之
相鄰內轉角。內轉角143對應於單個特徵139之其他相鄰內轉角。
各對中之轉角可分隔各種距離。例如，外轉角140可分隔第一距離D1。內轉角141可分隔第二距離D2。內轉角143可分隔第三距離D3。外轉角145可分隔第四距離D4。佈局分析器114可分析包括距離D1~D4的佈局特徵資料116且可將距離D1~D4與選擇規則資料122進行比較。選擇規則資料122可包括臨界內轉角距離及臨界外轉角距離。臨界內轉角距離可與臨界CD相似。臨界外轉角距離可與臨界節距相似。選擇規則資料122可指示：若內轉角或外轉角距離中之一或多者小於臨界內轉角或外轉角距離，則應當利用EUV光刻系統106來進行對應的光刻製程。在一些情況下，一個單次曝光EUV系統可替換至多六個193i光刻曝光製程。在不脫離本揭露之範疇的情況下，可利用與內轉角及外轉角距離相關的各種選擇規則資料122。此外，外轉角及內轉角距離規則可藉由選擇規則資料122與節距及CD規則相結合，以便判定應當使用哪種光刻系統。
第6圖係根據一些實施例的佈局112的圖解。佈局112對應於金屬線138之佈局及晶圓102之特定階層。佈局分析器114萃取佈局特徵資料116並標識相鄰金屬線138之間的距離D1~D3。選擇規則資料122可指示金屬線之間的臨界分隔距離。在實例中，臨界分隔距離可介於15nm與25nm之間，但在不脫離本揭露之範疇的情況
下，可利用其他臨界分隔距離。若距離D1~D3小於臨界金屬線分隔距離，則選擇規則資料122可指示佈局分析器114應當選擇EUV光刻系統106來執行與佈局112相關聯之光刻製程。
在第6圖中，分隔距離D1~D3相等且可全部小於臨界分隔距離。然而，在其他情況下，相鄰金屬線之間可存在各種距離。此外，可存在與金屬線相關聯之各種節距及CD。選擇規則資料122可定義與以下相關的多種規則：臨界節距、臨界分隔距離、臨界CD、臨界轉角分隔距離、節距差、CD差、不同節距之比率、不同CD之比率、不同金屬線分隔距離之比率、不同轉角分隔距離之比率或此類因素之組合。
第7圖係根據一些實施例的晶圓102之剖面圖。晶圓102包括根據EUV光刻製程形成於目標層130中的金屬線138。金屬線138適當地反映符合佈局112的所要特徵。金屬線定義節距P1~P5、CD1~CD6及深度D1~D6。由於單次曝光EUV光刻製程之性質，節距P1~P5彼此相等，關鍵尺寸CD1~CD6彼此相等，且深度D1~D6彼此相等。
然而，若利用具有間隔物技術的193i光刻製程來形成金屬線138，則節距P1~P5非常有可能不會全部相等。特別地，節距P1、P3、P5可彼此相同，但節距P2及P4可不同於節距P1、P3及P5。若利用具有多重曝光及多重蝕刻技術的193i光刻製程，則由於多重曝光技術之
性質，節距P1~P5、CD1~CD6及深度D1~D6可存在差異。因此，根據選擇規則資料122，佈局分析器114可判定EUV光刻系統106用於執行與佈局112相關聯之光刻製程。
第8圖係根據一些實施例的用於處理晶圓的方法800之流程圖。方法800可利用關於第1圖至第7圖描述的製程、結構及組件。在操作802處，方法800包括儲存與用於晶圓的佈局相關聯之佈局資料。佈局資料之一個實例係第1圖之佈局資料庫110。佈局之一個實例係第1圖之佈局112。晶圓之一個實例係第1圖之晶圓102。在操作804處，方法800包括自佈局萃取指示與佈局之特徵相關聯之尺寸的特徵資料。特徵資料之一個實例係第1圖之佈局特徵資料116。在操作806處，方法800包括將特徵資料與選擇規則進行比較。選擇規則之一個實例係第1圖之選擇規則資料122。在操作808處，方法800包括基於特徵資料及選擇規則在用於佈局的EUV光刻製程與非EUV光刻製程之間進行選擇。
第9圖係根據一些實施例的用於處理晶圓的方法900之流程圖。方法900可利用關於第1圖至第8圖描述的製程、結構及組件。在操作902處，方法900將複數個佈局儲存在佈局資料庫中，各佈局對應於各別半導體處理階段。佈局資料庫之一個實例係第1圖之佈局資料庫110。佈局之一個實例係第1圖之佈局112。在操作904處，方法900包括檢索包括用於在第一光刻系統與第二光刻系統
之間進行選擇的選擇規則的選擇規則資料。選擇規則資料之一個實例係第1圖之選擇規則資料122。第一光刻系統之一個實例係第1圖之EUV光刻系統106。第二光刻系統之一個實例係第1圖之193i光刻系統。在操作906處，方法900包括為各佈局萃取與佈局相關聯之特徵資料。特徵資料之一個實例係第1圖之佈局特徵資料116。在操作908處，方法900包括為各佈局分析特徵資料與選擇規則資料。在操作910處，方法900包括基於對特徵資料與選擇規則資料的分析為各佈局選擇第一光刻系統或第二光刻系統。
本揭露之實施例提供一種針對處理半導體晶圓中要利用的複數個佈局中之各者在不同類型的光刻製程中進行選擇的半導體製程系統。該半導體製程系統包括佈局資料庫及佈局分析器。佈局資料庫包括與處理半導體晶圓中要利用的各光刻遮罩相關聯之佈局資料。佈局分析器分析與各遮罩相關聯之特徵之佈局。佈局分析器可分析與佈局相關聯之關鍵尺寸(critical dimension，CD)、節距及其他態樣之分佈。佈局分析器根據選擇規則資料來處理佈局特徵資料。選擇規則資料判定對於給定佈局應當利用哪種類型的光刻製程。佈局分析器為各佈局選擇將佈局施加至半導體晶圓上要利用的一種類型的光刻製程。
佈局分析與光刻製程選擇具有各種益處。例如，當佈局分析器偵測到佈局之非常小的節距、CD或其他尺寸態樣時，佈局分析器選擇可最可靠地將對應圖案施加於半導
體晶圓的極紫外(extreme ultraviolet，EUV)光刻製程。在佈局不包括非常小的節距、CD或其他尺寸態樣的情況下，佈局分析器可選擇EUV光刻製程之外的光刻製程。這些其他光刻製程可非常適合施加具有放寬尺寸約束的圖案。結果是光刻資源得到有效管理，佈局特徵正確且可靠地施加於晶圓，且晶圓良率提高。
在一些實施例中，一種選擇的方法包括：儲存與用於晶圓的佈局相關聯之佈局資料；及自佈局萃取指示與佈局之特徵相關聯之尺寸的特徵資料。方法包括：將特徵資料與選擇規則進行比較；及基於特徵資料及選擇規則在用於佈局的EUV光刻製程與非EUV光刻製程之間進行選擇。在一些實施例中，特徵資料包括指示與佈局之特徵相關聯之多個節距之多個尺寸的節距資料。在一些實施例中，選擇規則資料指示一臨界節距值。在一些實施例中，選擇規則指示：若一選定量的節距小於臨界節距值，則應當使用極紫外光刻製程。在一些實施例中，特徵資料包括指示與佈局之特徵相關聯之多個關鍵尺寸的關鍵尺寸資料。在一些實施例中，選擇規則資料包括一臨界關鍵尺寸值。在一些實施例中，選擇規則基於一選定數目的關鍵尺寸是否小於臨界關鍵尺寸值指示應當使用極紫外光刻製程。在一些實施例中，特徵資料包括指示佈局之一或多個特徵之多個轉角之間的多個距離的轉角距離資料。在一些實施例中，選擇規則資料包括一臨界轉角分隔值。在一些實施例中，選擇規則基於一選定數量的轉角分隔距離是否小於臨界轉
角分隔值指示應當使用極紫外光刻製程。在一些實施例中，方法進一步包含：針對佈局對一晶圓執行選定的極紫外光刻製程或選定的非極紫外光刻製程。
在一些實施例中，一種選擇的方法包括：將複數個佈局儲存在佈局資料庫中，各佈局對應於各別半導體處理階段；及檢索包括用於在第一光刻系統與第二光刻系統之間進行選擇的選擇規則的選擇規則資料。方法包括：為各佈局萃取與佈局相關聯之特徵資料；為各佈局分析特徵資料與選擇規則資料；及基於對特徵資料與選擇規則資料的分析為各佈局選擇第一光刻系統或第二光刻系統。在一些實施例中，方法進一步包含：針對各佈局對一晶圓執行一選定光刻製程。在一些實施例中，第一光刻系統係一極紫外光刻系統。在一些實施例中，第二光刻系統係一193i光刻系統。在一些實施例中，方法進一步包含：回應於選擇第一光刻系統而調整一或多個佈局。在一些實施例中，方法進一步包含：回應於選擇第一光刻系統而調整與一或多個佈局相關聯之一晶圓製造製程。
在一些實施例中，一種半導體處理系統包括：第一光刻系統；及第二光刻系統。半導體處理系統包括：佈局資料庫，佈局資料庫包括複數個佈局，各佈局指示要在晶圓中形成的特徵；及佈局分析器，佈局分析器用以自各佈局萃取佈局特徵資料，用以將各佈局的特徵資料與選擇規則進行比較，且用以基於特徵資料及選擇規則資料為各佈局選擇第一光刻系統或第二光刻系統。在一些實施例中，
第一光刻系統係一極紫外光刻系統。在一些實施例中，半導體處理系統進一步包含：一製程調整系統，製程調整系統用以基於為佈局選擇第一光刻系統還是第二光刻系統調整與一佈局相關聯之多個製程步驟。
前述內容概述若干實施例之特徵，使得熟習此項技術者可更好地理解本揭露之態樣。熟習此項技術者應瞭解，他們可容易地將本揭露用作設計或修改用於實施相同目的及/或達成本文所介紹之實施例之優點的其他製程及結構的基礎。熟習此項技術者亦應認識到，此類等效構造不脫離本揭露之精神及範疇，且他們可在不脫離本揭露之精神及範疇的情況下在本文中作出各種改變、取代及變更。
800:方法
802、804、806、808:方法步驟
Claims (10)
- 一種選擇光刻製程的方法，包含：儲存與用於一晶圓的一佈局相關聯之佈局資料；自該佈局萃取指示與該佈局之多個特徵相關聯之多個尺寸的特徵資料；將該特徵資料與多個選擇規則進行比較；及基於該特徵資料及該些選擇規則在用於該佈局的一極紫外光刻製程與一非極紫外光刻製程之間進行選擇。
- 如請求項1所述之方法，其中該特徵資料包括指示與該佈局之該些特徵相關聯之多個節距之多個尺寸的節距資料，該選擇規則資料指示一臨界節距值，以及該些選擇規則指示：若一選定量的該些節距小於該臨界節距值，則應當使用該極紫外光刻製程。
- 如請求項1所述之方法，其中該特徵資料包括指示與該佈局之該些特徵相關聯之多個關鍵尺寸的關鍵尺寸資料，該選擇規則資料包括一臨界關鍵尺寸值，以及該些選擇規則基於一選定數目的該些關鍵尺寸是否小於該臨界關鍵尺寸值指示應當使用該極紫外光刻製程。
- 如請求項1所述之方法，其中該特徵資料包括指示該佈局之一或多個特徵之多個轉角之間的多個距離的轉角距離資料，該選擇規則資料包括一臨界轉角分隔值， 以及該些選擇規則基於一選定數量的該些轉角分隔距離是否小於該臨界轉角分隔值指示應當使用該極紫外光刻製程。
- 一種選擇光刻製程的方法，包含：將複數個佈局儲存在一佈局資料庫中，各佈局對應於一各別半導體處理階段；檢索包括用於在一第一光刻系統與一第二光刻系統之間進行選擇的多個選擇規則的選擇規則資料；為該各佈局萃取與該各佈局相關聯之特徵資料；為該各佈局分析該特徵資料與該選擇規則資料；及基於對該特徵資料與該選擇規則資料的分析為該各佈局選擇該第一光刻系統或該第二光刻系統。
- 如請求項5所述之方法，進一步包含：針對該各佈局對一晶圓執行一選定光刻製程。
- 如請求項5所述之方法，其中該第一光刻系統係一極紫外光刻系統，以及該第二光刻系統係一193i光刻系統。
- 如請求項5所述之方法，進一步包含：回應於選擇該第一光刻系統而調整一或多個佈局；以及回應於選擇該第一光刻系統而調整與該一或多個佈局相關聯之一 晶圓製造製程。
- 一種半導體處理系統，包含：一第一光刻系統；一第二光刻系統；一佈局資料庫，包括複數個佈局，各佈局指示要在一晶圓中形成的多個特徵；及一佈局分析器，用以自該各佈局萃取佈局特徵資料，用以將該各佈局的該特徵資料與多個選擇規則進行比較，且用以基於該特徵資料及該選擇規則資料為該各佈局選擇該第一光刻系統或該第二光刻系統。
- 如請求項9所述之半導體處理系統，其中該第一光刻系統係一極紫外光刻系統，該半導體處理系統進一步包含：一製程調整系統，該製程調整系統用以基於為該各佈局選擇該第一光刻系統還是該第二光刻系統調整與一佈局相關聯之多個製程步驟。
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