CN114641731A - 用于在光刻过程中改善衬底的均匀性的方法 - Google Patents

用于在光刻过程中改善衬底的均匀性的方法 Download PDF

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Abstract

提供了一种处理衬底的方法，所述衬底具有形成在其上的金属氧化物抗蚀剂层，所述方法包括以下步骤：将所述衬底曝光于图案化辐射以形成包括位于所述金属氧化物抗蚀剂层中的多个特征的图案；将所述衬底的包括至少一个所述特征的一部分曝光于调节辐射，由此引起所述金属氧化物抗蚀剂层在所述部分中收缩。也提供使计算机设备执行上述方法的计算机程序、和其上存储有这种计算机程序的计算机程序产品，正如具有适于执行上述方法或运行上述程序的处理器的设备，诸如光刻设备。所述方法和设备可以导致临界尺寸均匀性的改善。

Description

用于在光刻过程中改善衬底的均匀性的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年11月7日提交的欧洲申请19207681.8的优先权，并且所述欧洲申请的全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
本发明涉及用于在光刻过程中改善衬底的均匀性的方法。特别地，但非排他性地，本发明涉及改善衬底上的特征的临界尺寸(CD)均匀性和/或增加曝光宽容度。本发明可以被用于所有形式的光刻设备。
背景技术
光刻设备是一种被构造成将期望的图案施加到衬底上的机器。例如，光刻设备可以用于集成电路(IC)的制造中。光刻设备可以例如将图案形成装置(例如，掩模)的图案(通常也称为“设计布局”或“设计”)投影到设置在衬底(例如，晶片)上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。
光刻设备用于将图案投影到衬底上的辐射的波长确定了能够在所述衬底上形成的特征的最小大小。使用EUV辐射(所述EUV辐射是具有在4nm-20nm范围内的波长的电磁辐射)的光刻设备可以用于在衬底上形成比使用DUV辐射(例如具有193nm的波长)的光刻设备更小的特征。
一些光刻设备，特别是那些使用EUV辐射的光刻设备，使用具有金属氧化物光致抗蚀剂或光刻胶(MOR)的衬底作为光敏感层或感光层。这些衬底通过单次曝光EUV而被图案化，然后被后处理，这可能包括曝光后焙烤和显影，以及可能的硬焙烤。作为这种处理的结果，所产生的CD均匀性可能低于期望值。
发明内容
本发明的目的是提供处理衬底的方法，所述方法改善所述衬底的临界尺寸均匀性。
在本发明的实施例中，提供了一种处理衬底的方法，所述衬底具有形成在其上的金属氧化物抗蚀剂层，所述方法包括以下步骤：将所述衬底曝光于图案化辐射以形成包括位于所述金属氧化物抗蚀剂层中的多个特征的图案；将所述衬底的包括至少一个所述特征的一部分曝光于调节辐射，由此引起所述金属氧化物抗蚀剂层在所述部分中收缩。
在本发明的另外的实施例中，提供了一种包括计算机可读指令的计算机程序，所述计算机可读指令当在适当的计算机设备上运行时促使所述计算机设备执行上述实施例的方法，以及提供了一种在其上存储有这种计算机程序的计算机可读介质。
在本发明的另一个实施例中，提供了一种具有处理器的设备，所述处理器专门适于执行上述第一实施例的方法的步骤和/或运行上述实施例的计算机程序。
附图说明
现在将仅以示例的方式，参考附图来描述本发明的实施例，其中相对应的附图标记指示相对应的部分或部件，并且在附图中：
图1是包括光刻设备和辐射源的光刻***的示意性图示；和
图2是示出根据本发明实施例的方法对曝光宽容度的影响的曲线图。
具体实施方式
图1是光刻***的示意性图示。所述光刻***包括辐射源SO和光刻设备LA。所述辐射源SO配置成产生极紫外(EUV)辐射束B。所述光刻设备LA包括照射***IL、配置成支撑图案形成装置MA的支撑结构MT、投影***PS、以及配置成支撑衬底W的衬底台WT。照射***IL被配置成在辐射束B入射到图案形成装置MA上之前调节辐射束B。投影***被配置为将辐射束B(现在由图案形成装置MA图案化)投影到衬底W上。衬底W可以包括先前形成的图案。在这种情况下，光刻设备将被图案化的辐射束B与先前形成于衬底W上的图案对准。
辐射源SO、照射***IL和投影***PS全部可以被构造和布置成使得它们能够与外部环境隔离。可以在辐射源SO中提供在低于大气压的压力下的气体(例如氢气)。可以在照射***IL和/或投影***PS中提供真空。可以在照射***IL和/或投影***PS中提供在远低于大气压的压力下的少量气体(例如氢气)。
图1中示出的辐射源SO是可以被称为激光产生的等离子体(LPP)源的类型。激光器1(例如可以包括CO2激光器)被布置成经由激光束2将能量沉积到燃料(诸如从燃料发射器3提供的锡(Sn))中。虽然在下文的描述中提到锡，但是可以使用任何合适的燃料。所述燃料可以例如呈液体形式，并且可以例如是金属或合金。燃料发射器3可以包括喷嘴，所述喷嘴被配置成沿朝向等离子体形成区4的轨迹引导例如呈液滴形式的锡。激光束2在等离子体形成区4处被入射到锡上。激光能量沉积到锡中，从而在等离子体形成区4处产生等离子体7。在等离子体的离子的去激励期间和复合期间，从等离子体7发射包括EUV辐射的辐射。
EUV辐射由近正入射式辐射收集器5(有时更通常地称为正入射式辐射收集器)收集和聚焦。收集器5可以具有多层结构，其被布置成反射EUV辐射(例如，具有诸如13.5nm的期望波长的EUV辐射)。收集器5可以具有椭圆形配置，所述椭圆形配置具有两个椭圆焦点。如下文所论述的，第一焦点可以位于等离子体形成区4处，第二焦点可以位于中间焦点6处。
在激光产生的等离子体(LPP)源的其它实施例中，收集器5可以是所谓的掠入射收集器，其被配置为以掠入射角接收EUV辐射且将EUV辐射聚焦在中间焦点处。例如，掠入射收集器可以是巢式收集器，其包括多个掠入射反射器。掠入射反射器可以在光轴O周围轴向对称地设置。
辐射源SO可以包括一个或更多个污染物陷阱(未示出)。例如，污染物陷阱可以位于等离子体形成区4与辐射收集器5之间。污染物陷阱可以例如是旋转翼片阱，或可以是任何其它合适形式的污染物陷阱。
激光器1可以与辐射源SO分立。在这种情况下，激光束2可以借助于束传递***(未示出)从激光器1传递到辐射源SO，所述束传递***包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器、和/或其它光学器件。激光器1和辐射***SO可以一起被认为是辐射***。
由收集器5反射的辐射形成辐射束B。辐射束B在点6处被聚焦以形成等离子体形成区4的图像，其用作用于所述照射***IL的虚拟辐射源。辐射束B被聚焦于的点6可以被称为所述中间焦点。辐射源SO被布置成使得中间焦点6位于辐射源的封闭结构9中的开口8处或附近。
辐射束B从辐射源SO传递进入照射***IL中，所述照射***IL被配置成调节辐射束。照射***IL可以包括琢面场反射镜装置10和琢面光瞳反射镜装置11。琢面场反射镜装置10和琢面光瞳反射镜装置11一起为辐射束B提供期望的横截面形状和期望的角分布。辐射束B从照射***IL传递并且被入射到由支撑结构MT保持的图案形成装置MA上。图案形成装置MA(例如，可以是掩模)反射所述辐射束B并且对辐射束B进行图案化。除了琢面场反射镜装置10和琢面光瞳反射镜装置11之外、或代替琢面场反射镜装置10和琢面光瞳反射镜装置11，照射***IL可以包括其它反射镜或装置。
在从图案形成装置MA反射之后，被图案化的辐射束B进入投影***PS。投影***包括多个反射镜13、14，所述多个反射镜13、14被配置成将辐射束B投影到由衬底台WT保持的衬底W上。形成所述投影***的反射镜13、14可以被配置为反射型透镜元件。投影***PS可以对辐射束施加缩小因子，从而形成的图像具有的特征比图案形成装置MA上的对应特征更小。例如，可以施加值为4的缩小因子。虽然投影***PS在图1中具有两个反射镜13、14，但是投影***可以包括任意数目个反射镜(例如六个反射镜)。
光刻设备可以(例如)以扫描模式使用，其中在赋予至辐射束的图案被投影至衬底W上的同时，同步地扫描支撑结构(例如，掩模台)MT和衬底台WT(即，动态曝光)。可以由所述投影***PS的缩小率和图像反转特性来确定衬底台WT相对于支撑结构(例如，掩模台)MT的速度和方向。入射到衬底W上的被图案化的辐射束可以包括辐射带。辐射带可以被称作曝光狭缝。在扫描曝光期间，衬底台WT和支撑结构MT的移动可以使得曝光狭缝在衬底W的曝光场上行进。
图1中示出的辐射源SO和/或光刻设备可以包括没有被图示的部件。例如，可以在所述辐射源SO中设置光谱滤波器。所述光谱滤波器可以对于EUV辐射基本上是透射性的，但基本上阻挡其它辐射波长(诸如红外辐射)。
在使用中，掩蔽***或掩模***的布置使得其能够被移入和移出介于照射***IL与投影***PS之间的辐射的光路。这样的掩蔽设备提供对所述光刻设备的位于所述设备下游的场平面中的辐射分布的控制。这样的场平面包括所述支撑结构MT的平面(即，图案形成装置MA的平面)和衬底台WT的平面(即衬底W的平面)。
本发明的实施例使用在其上形成有金属氧化物光学抗蚀剂或光刻胶层的衬底W。金属氧化物抗蚀剂(MOR)通常用于EUV光刻，并且它们与传统的化学放大抗蚀剂(CAR)相比具有优势。来自投影***PS的图案在单次曝光中被投影到光致抗蚀剂层上，以在金属氧化物抗蚀剂层中形成随后通过可以包括焙烤和/或显影的后处理操作而被显影的特征。
本发明的一个实施例通过光(例如248nm、193nm或13.5nm)或电子(电子束)使用图案化后曝光(在对于所述衬底的后处理之前)来增加所述金属氧化物抗蚀剂的曝光宽容度(EL)。这种进一步曝光可以是整片曝光，其照射所述衬底的一区域(或实际上所述衬底的全部)，或者可以是局部的和/或被图案化的。
金属氧化物抗蚀剂层进一步曝光于光或电子，导致在图案化之后剩余的所述抗蚀剂收缩。这是金属氧化物抗蚀剂化学作用的结果，并且意味着使用金属氧化物抗蚀剂可以给出较高的曝光宽容度(或降低的临界尺寸)。通过局部收缩，可能改善剂量灵敏度，且因而在关键区域中实现较好的均匀性。
此外，可能通过改变图案化后曝光的剂量来调整或控制收缩程度。
图2示出了相对于节距而获得的曝光宽容度(y轴)的曲线图。理论10NILS极限被示出为用于与对于电子束的图案化后曝光进行比较，并且示出可以实现EL中的约25％的改善，这对应地将会导致对于临界尺寸均匀性的剂量驱动贡献中减少相似的量。
图2也示出，图案化后曝光的影响根据节距而变化。这种依赖性可以被用于调整曝光宽容度的增益，并且较好地控制所述临界尺寸。
也示出用于曝光于较高的处理后剂量的单个示例(8帧曝光)，所述示例图示了可以如何获得不同程度的收缩、和EL、以及剂量灵敏度。
虽然图2示出了图案化后曝光于电子束辐射对曝光宽容度的影响，但图案化后曝光于其它形式的辐射(包括DUV和EUV)也将产生类似的影响。
本发明的实施例也可以允许光学邻近效应校正协同优化，以及用以控制衬底的某些区域的收缩的方式。
尽管已经参考EUV光刻术描述了上述实施例，但这些原理适用于在所述衬底上使用金属氧化物抗蚀剂层的任何光刻过程。因此，本发明不限于EUV光刻术。
虽然可以在本文中具体地提及在光刻设备的情境下的本发明的实施例，但本发明的实施例可以用于其它设备中。本发明的实施例可以形成掩模检查设备、量测设备、或测量或处理诸如晶片(或其它衬底)或掩模(或其它图案形成装置)之类的目标的任何设备的部分或部件。这些设备通常可以被称为光刻工具。这种光刻工具可以使用真空条件或环境(非真空)条件。
术语“EUV辐射”可以被认为涵盖具有在4nm至20nm范围内(例如在13nm至14nm范围内)的波长的电磁辐射。EUV辐射可以具有小于10nm的波长，例如在4nm至10nm范围内，诸如6.7nm或6.8nm。
虽然可以在本文中具体地提及在IC制造中光刻设备的使用，但将理解，本文中所描述的光刻设备可以具有其它应用。可能的其它应用包括制造集成光学***、用于磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等等。
虽然上文已描述本发明的特定实施例，但将理解，可以用与所描述的方式不同的其它方式来实践本发明。
以上描述旨在是例示性的，而不是限制性的。因而，本领域技术人员将明白，可以在不背离下文所阐明的方面的范围的情况下对如所描述的本发明进行修改。

Claims (13)

1.一种处理衬底的方法，所述衬底具有形成在其上的金属氧化物抗蚀剂层，所述方法包括以下步骤：
将所述衬底曝光于图案化辐射以形成包括位于所述金属氧化物抗蚀剂层中的多个特征的图案；
将所述衬底的包括至少一个所述特征的一部分曝光于调节辐射，由此引起所述金属氧化物抗蚀剂层在所述部分中收缩。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述调节辐射是电磁辐射。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述调节辐射是电子束辐射。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中将所述衬底的一部分曝光于调节辐射的步骤包括将所述衬底的多个部分曝光于调节辐射。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述多个部分中的至少两个部分被曝光于不同剂量的调节辐射。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述调节辐射遍及被曝光的部分是均匀的。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述调节辐射的强度遍及被曝光的部分变化，以便在所述被曝光的部分上形成图案。
8.一种通过光刻在衬底上形成图案的方法，所述方法包括根据前述权利要求中任一项所述的处理衬底的方法。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括在所述将所述衬底的一部分曝光于调节辐射的步骤之后，显影由所述图案化辐射所形成的所述图案的步骤。
10.一种包括计算机可读指令的计算机程序，所述计算机可读指令当在适当的计算机设备上运行时促使所述计算机设备执行前述权利要求中任一项所述的方法。
11.一种计算机可读介质，所述计算机可读介质具有存储于其上的根据权利要求10所述的计算机程序。
12.一种具有处理器的设备，所述处理器专门适于执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法的步骤和/或运行根据权利要求10所述的计算机程序。
13.根据权利要求12所述的设备，所述设备被专门配置为能够操作以在衬底上执行光刻过程的光刻设备。
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