减少掩模曝光热效应形变的方法与流程

本发明涉及半导体制造，特别是涉及一种减少掩模曝光热效应形变的方法。

背景技术：

1、曝光图形与参考图形的对准偏差主要来自于光刻机、掩模、晶圆和环境。随着技术节点的降低，曝光强度的提升，掩模的光热效应形变和比例失调导致的套刻误差变得不可忽视。改善掩模热效应形变，减小因掩模产生的套刻误差，扩大工艺窗口，对于先进制程工艺以及提高生产效率来说是亟需解决的关键问题。

2、掩模的光致热效应形变源于曝光时的强光被基板上的金属cr等遮光层吸收并转化为热能，能量自下而上逐渐由遮光层扩散入石英玻璃，进而通过对流等方式从掩模上端逸散。随着曝光次数的叠加，掩模温度也在不均匀的累积(一盒25片晶圆将产生3k的温差)，这种温度变化导致的微小形变足以引起每一层图形2～10nm的套刻误差。

3、如今用来减少掩模热形变引起套刻误差的方法有四种：1)试曝光令掩模提前达到热平衡；2)增大晶圆换片时间，充分冷却掩模；3)增加前后曝光区域间的时间间隔，充分冷却掩模；

4、4)asml在机台端利用top-rc功能直接修正因掩模热形变引起的套刻误差。

5、然而，掩模的热扩散与cr的图形分布相关，cr越密集的地方，光吸收越强，热形变就越大。前三种方法均不能特异性的解决温度分布不均导致的形变以及套刻误差；第四种方法需要精密的模拟和计算，目前并不能准确地进行补偿；而且，后三种方法对产能均有一定的影响。可见，已有的策略均不能解决掩模经过多次热形变累积的内应力，增加了掩模产生缺陷的概率，缩短了掩模使用寿命。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种减少掩模曝光热效应形变的方法，用于解决现有的因掩模温度变化导致产生的套刻误差较大的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种减少掩模曝光热效应形变的方法，所述方法包括：

3、提供一批次晶圆，并将其置于光刻机台内；

4、利用掩模对各晶圆进行曝光，且在对当前晶圆进行曝光的过程中，通过置于光刻机台内的温度传感器获取所述掩模的温度特征图谱；

5、于所述掩模的四周设置激光制冷装置，且利用所述激光制冷装置实时获取所述温度特征图谱所包含的相关数据，并根据接收的相关数据对所述掩模进行温度矫正，以利用矫正后的所述掩模对下一晶圆进行曝光。

6、可选地，所述温度特征图谱所包含的相关数据包括掩模温度、采样区域、曝光区域、曝光晶圆数量、曝光能量、掩模编号、掩模透光率及是否有保护层。

7、可选地，所述掩模温度包括实时温度、自然冷却温度及曝光后上升的温度。

8、可选地，所述激光制冷装置对掩模进行温度矫正的方法包括：产生制冷激光并进行照射。

9、可选地，所述制冷激光与光刻机台产生的曝光光线保持同时同步，或延迟于所述曝光光线。

10、可选地，当所述制冷激光延迟于所述曝光光线时，所述制冷激光比所述曝光光线延迟的时长包括0.001ms～600s。

11、可选地，所述激光制冷装置包括基于多普勒效应制备的制冷装置或基于反斯托克斯荧光制备的制冷装置。

12、可选地，根据接收的相关数据对所述掩模进行温度矫正时，通过调节所述激光制冷器的参数实现，且所述激光制冷器的可调参数包括光强、光照频率、相位、光斑大小、光照时长、间隔或速度。

13、可选地，通过对一批次晶圆中单个晶圆的单个曝光区域进行曝光能够得到所述掩模的温度特征图谱。

14、可选地，所述激光制冷器的数目为多个。

15、可选地，适用的技术节点小于等于55nm。

16、如上所述，本发明的减少掩模曝光热效应形变的方法，通过掩模温度传感器获取晶圆曝光过程中，掩模的温度特征图谱，根据温度特征图谱利用激光制冷装置对掩模进行温度矫正。在技术上，可以利用扫描激光制冷技术快速精准地(检测限可到10-9k)控制掩模在曝光过程中的温度变化，减少由于掩模热效应产生的2～10nm套刻误差，扩大后续工艺窗口，为先进制程工艺提供技术保障；在经济上，减少材料因热应力反复形变引起的折损，延长掩模使用寿命，减少掩模缺陷产生概率，提高工艺稳定性，提高光刻机曝光效率，减少机台补偿掩模热效应套刻误差所需机时，提高生产效率。

技术特征：

1.一种减少掩模曝光热效应形变的方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的减少掩模曝光热效应形变的方法，其特征在于，所述温度特征图谱所包含的相关数据包括掩模温度、采样区域、曝光区域、曝光晶圆数量、曝光能量、掩模编号、掩模透光率及是否有保护层。

3.根据权利要求2所述的减少掩模曝光热效应形变的方法，其特征在于，所述掩模温度包括实时温度、自然冷却温度及曝光后上升的温度。

4.根据权利要求1所述的减少掩模曝光热效应形变的方法，其特征在于，所述激光制冷装置对掩模进行温度矫正的方法包括：产生制冷激光并进行照射。

5.根据权利要求4所述的减少掩模曝光热效应形变的方法，其特征在于，所述制冷激光与光刻机台产生的曝光光线保持同时同步，或延迟于所述曝光光线。

6.根据权利要求5所述的减少掩模曝光热效应形变的方法，其特征在于，当所述制冷激光延迟于所述曝光光线时，所述制冷激光比所述曝光光线延迟的时长包括0.001ms～600s。

7.根据权利要求1所述的减少掩模曝光热效应形变的方法，其特征在于，所述激光制冷装置包括基于多普勒效应制备的制冷装置或基于反斯托克斯荧光制备的制冷装置。

8.根据权利要求1所述的减少掩模曝光热效应形变的方法，其特征在于，根据接收的相关数据对所述掩模进行温度矫正时，通过调节所述激光制冷器的参数实现，且所述激光制冷器的可调参数包括光强、光照频率、相位、光斑大小、光照时长、间隔或速度。

9.根据权利要求1所述的减少掩模曝光热效应形变的方法，其特征在于，通过对一批次晶圆中单个晶圆的单个曝光区域进行曝光能够得到所述掩模的温度特征图谱。

10.根据权利要求1所述的减少掩模曝光热效应形变的方法，其特征在于，所述激光制冷器的数目为多个。

11.根据权利要求1所述的减少掩模曝光热效应形变的方法，其特征在于，适用的技术节点小于等于55nm。

技术总结本发明提供一种减少掩模曝光热效应形变的方法，所述方法包括：提供一批次晶圆，并将其置于光刻机台内；利用掩模对各晶圆进行曝光，且在对当前晶圆进行曝光的过程中，通过置于光刻机台内的温度传感器获取所述掩模的温度特征图谱；于所述掩模的四周设置激光制冷装置，且利用所述激光制冷装置实时获取所述温度特征图谱所包含的相关数据，并根据接收的相关数据对所述掩模进行温度矫正，以利用矫正后的所述掩模对下一晶圆进行曝光。通过本发明解决了现有的因掩模温度变化导致产生的套刻误差较大的问题。技术研发人员：王福顺,秦凌雁受保护的技术使用者：上海华力集成电路制造有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13