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摘要

隨著晶片尺寸越來越大，線寬越來越小于100納米，挑戰(zhàn)之一是將抗蝕劑厚度和均勻性控制在嚴(yán)格的公差范圍內(nèi)，以最小化臨界尺寸上的薄膜干涉效應(yīng)。在本文中，我們提出了一種通過軟烘烤工藝來改善抗蝕劑厚度控制和均勻性的新方法。使用厚度傳感器陣列、多區(qū)域烤盤和先進(jìn)的控制策略，實(shí)時(shí)控制烤盤的溫度分布，以減少抗蝕劑厚度不均勻性。烘烤溫度也受到限制，以防止抗蝕劑中光活性化合物的分解。

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介紹

wITH縮小特征尺寸，保持足夠和負(fù)擔(dān)得起的工藝范圍的挑戰(zhàn)變得越來越困難。為了實(shí)現(xiàn)小于10納米的柵極臨界尺寸(CD)控制，尤其是對(duì)于130納米及以下的技術(shù)節(jié)點(diǎn)，工藝控制和計(jì)量方面的進(jìn)步將是必要的。除了更小的工藝窗口，出于經(jīng)濟(jì)原因，該行業(yè)也在向300毫米晶圓邁進(jìn)。

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實(shí)驗(yàn)裝置

? ? ? ?用于控制抗蝕劑厚度的實(shí)驗(yàn)裝置由三個(gè)主要部分組成:多區(qū)域烤盤、厚度傳感器和計(jì)算單元。

圖1多區(qū)域烤盤的橫截面。它由獨(dú)立控制的電阻加熱元件陣列和嵌入式電阻溫度檢測(cè)器(RTDs)組成。

? ? ? 厚度傳感器的設(shè)置包括一個(gè)寬帶光源(LS-1)、一個(gè)能夠同時(shí)監(jiān)測(cè)三個(gè)地點(diǎn)反射光強(qiáng)度的光譜儀(SQ2000)和一個(gè)來自OceanOptics的分叉光纖反射探頭(R200)。

? ? ? 晶片上不同位置的抗蝕劑厚度由厚度傳感器陣列監(jiān)控。反射信號(hào)通過a/d轉(zhuǎn)換器獲得，計(jì)算單元在Labview環(huán)境中使用厚度估計(jì)算法將其轉(zhuǎn)換為厚度測(cè)量值。利用厚度測(cè)量的可用性，GPC算法計(jì)算最小化抗蝕劑厚度不均勻性所需的加熱器功率分布。

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抗蝕劑厚度估計(jì)??略

? ? ?圖 略

圖2 鑒定實(shí)驗(yàn)：?(a)抗蝕劑厚度，(b)溫度，(c)厚度變化，其中y /=y，(d)溫度變化，其中T = T，以及(e)功率變化，u，相對(duì)于時(shí)間的曲線圖。(c)和(d)中的實(shí)線表示實(shí)驗(yàn)值，虛線表示一階模型的最小二乘估計(jì)。

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廣義預(yù)測(cè)控制

當(dāng)厚度測(cè)量可用時(shí)，GPC算法可用于計(jì)算烤盤的加熱器功率分布。參考軌跡和估計(jì)的抗蝕劑厚度是控制算法的輸入，而計(jì)算的加熱器功率分布是輸出。直接控制烘烤盤的加熱器功率，以影響抗蝕劑厚度。

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結(jié)論

使用現(xiàn)場(chǎng)厚度傳感器陣列和預(yù)測(cè)控制策略實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)厚度控制。已經(jīng)證明，通過控制功率分布來保持不均勻的溫度分布，從晶片到晶片以及跨單個(gè)晶片，抗蝕劑厚度不均勻性平均提高了10x。已經(jīng)獲得了在給定目標(biāo)厚度下小于1納米的抗蝕劑厚度不均勻性的可重復(fù)減少。一般控制策略也可以擴(kuò)展到要求嚴(yán)格膜厚均勻性的類似應(yīng)用。

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