專利名稱:加保護(hù)層的方法
本發(fā)明涉及一種加保護(hù)層的方法，特別涉及用于生產(chǎn)高集成電路元件工藝所采用的施加保護(hù)層的方法，此處在顯影圖形尺寸方面充許有很小的差異。
一種加保護(hù)層的方法已經(jīng)在日本專利公開號為155925/1984中公開。根據(jù)這種方法，在加保護(hù)層之前先進(jìn)行光敏反應(yīng)。然而它并沒有提到有關(guān)保護(hù)層膜的理想厚度問題。還有，日本專利公開號為155930/1984，155927/1984和155921/1984中公開了有關(guān)形成完好的圖形而加保護(hù)層的方法，但是都沒有能指出如何使保護(hù)層膜的厚度最佳化。
本發(fā)明的目的是提供一種加保護(hù)層的方法，它能增加高集成電路元件的生產(chǎn)量而同時(shí)降低在硅片上形成的元件顯影尺寸的差異。
如果保護(hù)層膜加得過厚，很少的光射入保護(hù)層膜內(nèi)，而在顯影之后尺寸產(chǎn)生變化。這稱之為體效應(yīng)。然而，當(dāng)使用一個(gè)簡縮的投影曝光裝置時(shí)(它采用單一波長的光)，由于在保護(hù)層膜中光的干涉，保護(hù)層表面上的反射率是變化的。因此，干涉使得顯影圖形的尺寸隨著膜的厚度增加按正弦曲線而脈動變化。在這種情況下，顯影圖形尺寸的差異可通過將保護(hù)層膜的厚度設(shè)置到某一個(gè)值的辦法來減小。這個(gè)值與一個(gè)脈動的極值相應(yīng)(代表了顯影尺寸與保護(hù)層膜厚度之間的依賴關(guān)系的曲線的斜率等于零的部位)圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案保護(hù)層的顯影尺寸與保護(hù)層膜的厚度的依賴關(guān)系;
圖2是保護(hù)層的剖面圖;
圖3說明了掩膜圖形投影到保護(hù)層上的圖形;
圖4是用于解釋顯影尺寸中差異的分布圖;
圖5示出了保護(hù)層顯影尺寸與旋涂器旋轉(zhuǎn)數(shù)之間相依關(guān)系。
本發(fā)明的實(shí)施例將聯(lián)系圖1加以描述?？砂l(fā)現(xiàn)當(dāng)保護(hù)層膜的厚度每次增加約10nm時(shí)，保護(hù)層尺寸(即圖2中保護(hù)層曲線6的寬度lr，它應(yīng)與構(gòu)成線條4和間隔部位5的掩膜圖形的線寬度lm理想地相等)在顯影后的脈動情況，如圖1中曲線3所示。用于在硅襯底7上形成的保護(hù)層線條6的工藝將參照圖3描述。首先硅襯底7旋涂上約1μm厚的保護(hù)層10。然后，用紫外線光源照射包括間隔部位和線條部位的投影圖像的掩膜圖形。在此情況下，保護(hù)層10上光的強(qiáng)度在其與線條部分相應(yīng)的位置是弱的，而在與間隔部位相應(yīng)的位置是強(qiáng)的，如曲線9所示。如果在用紫外線照射之后顯影，與強(qiáng)烈照射的間隔部位5相應(yīng)的部分的保護(hù)層熔化。保護(hù)層在弱照射部位4的地方就不熔化，如圖2所示，留下來的部分形成保護(hù)層線6。
這是正型保護(hù)層，而另一方面，在負(fù)型保護(hù)層情況中，保護(hù)層線條形成在與間隔部分相應(yīng)的地方。
一般地，當(dāng)硅片旋涂約1μm厚度的保護(hù)層時(shí)，膜的厚度變得不均勻，其變動可達(dá)200A°左右。因此，在顯影后，保護(hù)層線寬內(nèi)的差異就會形成。正如圖1所證實(shí)的那樣，線條寬度的誤差范圍很大地取決于保護(hù)層膜厚度的設(shè)定點(diǎn)(保護(hù)層膜厚度差異的中心數(shù)值)。例如，假設(shè)保護(hù)層膜的厚度用t3表示，則膜的厚度變化范圍為△t，相應(yīng)地，顯影圖形變化范圍為△l3。然而，假如保護(hù)層的厚度設(shè)置到相應(yīng)于曲線3的最小值的t2，則盡管保護(hù)層膜的厚度變化在同樣的范圍△t，而顯影圖形變化范圍為△l2，該值縮小到△l3的五分之一左右。即便保護(hù)層膜的厚度設(shè)置到相應(yīng)于曲線3上的最大值1的t1，顯影尺寸變化范圍為△l1，該值縮小到范圍△l3的五分之一左右。這里，一般地說△l3范圍的值為0.3μm。這個(gè)數(shù)值是不允許的，因?yàn)槿Ｗo(hù)層的尺寸接近1μm。
這里，設(shè)想用于生產(chǎn)半導(dǎo)體元件的光刻工藝，相對于設(shè)計(jì)尺寸ld，顯影尺寸的所允許的差異變化值是±△l?，F(xiàn)假設(shè)保護(hù)層膜的厚度的設(shè)定值錯(cuò)誤地設(shè)置到圖1中的t3，則顯影圖形的尺寸會增大，而相對于顯影圖形的半導(dǎo)體元件數(shù)目由分布曲線11所代表。這時(shí)許多在允許圖形ld±△l之外的元件(12，13所表注的那些)是有缺陷的。然而，當(dāng)保護(hù)層膜的厚度的設(shè)定點(diǎn)設(shè)置在圖1中的t1或t2時(shí)，由曲線14所表示的顯影圖形中的差異就變小，有缺陷元件的比例降低到少于10%，正如15和16所表示的分布情況那樣。
前邊已提到的相對于保護(hù)層膜的厚度的保護(hù)層顯影圖形的脈動及隨之而產(chǎn)生的差異。而當(dāng)保護(hù)層膜的厚度不能直接測量時(shí)，保護(hù)層的顯影圖形可通過與旋涂機(jī)(旋轉(zhuǎn)-涂層裝置)相對應(yīng)的轉(zhuǎn)數(shù)來測量，該裝置加的保護(hù)層的厚度為1μm。保護(hù)層膜厚度的脈動情況在圖5中用曲線17來表示。當(dāng)旋涂機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)的變化用N1N2和N3表示時(shí)，即使保護(hù)層膜的厚度如圖1那樣以相同的范圍△t變化，則當(dāng)相應(yīng)于極值17、18的轉(zhuǎn)數(shù)為N1N2時(shí)，顯影圖形變化都很小，即△l1和△l2，然而，轉(zhuǎn)數(shù)N3與極值不相一致，顯影圖形可增大到△l3的范圍。因此，通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定旋涂機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)，顯影圖形的差異可以縮小。
權(quán)利要求
1.施加光刻保護(hù)層的方法包括為襯底施涂保護(hù)層的工藝過程，其特征在于上述施加光刻保護(hù)層的方法包括將掩膜圖形轉(zhuǎn)移到已涂了保護(hù)層的膜上，而后進(jìn)行曝光的工藝，和當(dāng)圖形被曝光后在襯底上形成圖形的顯影過程，其中當(dāng)上述的保護(hù)層的顯影圖形隨著上述加保護(hù)層工藝中參數(shù)的增加或減少而脈動變化時(shí)，上述的參數(shù)值被設(shè)置到某一個(gè)值，該值與上述的脈動的極值相對應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的加保護(hù)層的方法，其特征為，在上述加保護(hù)層的工藝中的參數(shù)被用來確定所加的上述保護(hù)層的厚度t。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1的加保護(hù)層的方法，其特征為，用該參數(shù)確定在加上述保護(hù)層時(shí)的轉(zhuǎn)數(shù)N。
4.在襯底上形成光刻保護(hù)層的方法包括在上述襯底上進(jìn)行旋涂的步驟，其特征進(jìn)一步包括如下步驟(a)測量具有各種厚度的光刻保護(hù)層顯影圖形的寬度以找出相應(yīng)于厚度的測量寬度曲線的極值;(b)用得到的參數(shù)在襯底上形成光刻保護(hù)層以對應(yīng)上述光刻保護(hù)層的厚度，上述參數(shù)設(shè)置到基本上與上述極值之一相應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4，形成光刻保護(hù)層的方法，其特征為上述參數(shù)是給上述襯底加光刻保護(hù)層時(shí)的旋轉(zhuǎn)數(shù)目。
專利摘要
光刻工藝包括在襯底上旋涂保護(hù)層并將掩膜圖形轉(zhuǎn)移到保護(hù)層上而后進(jìn)行曝光，及在圖形被曝光后在襯底上形成該圖形。當(dāng)保護(hù)層顯影圖形因加保護(hù)層工藝中的參數(shù)的增加或減少而脈動變化時(shí)，將參數(shù)的值設(shè)置到與脈動的極值相符。
文檔編號B05D1/32GK86103644SQ86103644
公開日1987年4月29日 申請日期1986年6月11日
發(fā)明者伊藤鐵男, 田沼正也, 中込義之, 門田和也, 小林一成 申請人:株式會社日立制作所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan