專利名稱：一種新型柵極圖形尺寸收縮方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造領(lǐng)域，特別涉及ー種新型柵極圖形尺寸收縮方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的迅猛發(fā)展，集成電路器件設(shè)計(jì)的尺寸也持續(xù)的向小型化的方向發(fā)展?；谑袌?chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和產(chǎn)業(yè)需求，不斷提高產(chǎn)品的性能/性價(jià)比是微電子技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力。 特征尺寸即線寬(critical dimension,⑶)是指集成電路芯片エ藝可達(dá)到的最小導(dǎo)線寬度，是一條エ藝線中能加工的最小尺寸，其是集成電路芯片先進(jìn)水平的主要指標(biāo)。線寬越小，集成度越高，在同一面積上可集成更多的芯片?？s小特征尺寸從而提高成績(jī)度是提高產(chǎn)品性能/性價(jià)比最有效手段之一。只有特征尺寸縮小，在同等集成度的條件下，芯片面積才可以更小，同等直徑的硅片產(chǎn)出量才能夠提高。特別在高密度存儲(chǔ)裝置中，例如動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器DRAM以及與非型閃存(NAND Flash)，特征尺寸小型化具有更加重要的意義。隨著CMOS半導(dǎo)體器件エ藝的發(fā)展以及按比例尺寸縮小，對(duì)光刻エ藝的要求不斷提高，而光刻的分辨率具有一定的極限，這就造成圖形化的關(guān)鍵尺寸的不斷縮小會(huì)達(dá)到或超過光刻エ藝的極限。與此同時(shí)，為達(dá)到高的光刻分辨率，要求顯影光的波長(zhǎng)不斷縮小，這也使顯影時(shí)聚焦深度(D0F:cbpth of focus)減小，供干法刻蝕作為阻擋層的光阻的厚度不斷減薄，對(duì)干法刻蝕中襯底層對(duì)光阻的選擇比提出了更高的要求。另外，圖形尺寸的縮小， 使線寬粗糙度所占圖形尺寸的比例擴(kuò)大，對(duì)線寬粗糙度的要求不斷提高?，F(xiàn)行的エ藝方法是為了縮小柵極光阻圖形尺寸，増加?xùn)艠O光阻圖形化工藝的エ藝界限(process window),采用在柵極干法刻蝕エ藝中増加一步等離子體消減(trimming) 的步驟，來縮小柵極圖形的尺寸，從而使刻蝕出的圖形尺寸更小。這一等離子體消減的步驟可以針對(duì)光阻進(jìn)行，也可以在底部抗反射層(BARC:Bottom Anti-Reflective Coating)刻蝕后進(jìn)行，或者在硬掩膜(hardmask)刻蝕完成后進(jìn)行，這ーエ藝方法的問題是等離子體消減的エ藝步驟的特殊エ藝參數(shù)設(shè)定是ー種趨向各項(xiàng)同性的刻蝕步驟，容易在晶圓表面產(chǎn)生缺陷(defect)為減小對(duì)襯底的刻蝕和增大對(duì)被消減物兩側(cè)的消減，這一エ藝步驟采用含鹵素氣體(氟、氯或者溴化氫)加氧氣，并沒有射頻偏壓能量(RF bias power)，使得反應(yīng)腔側(cè)壁附著的聚合物(polymer)被富氧離子轟擊掉落，使晶圓表面形成缺陷，而且等離子體的轟擊也會(huì)惡化圖形的線寬粗糙度(LWR)。傳統(tǒng)柵極圖形尺寸收縮エ藝包括等離子體刻蝕法和離子注入法。中國(guó)專利 CN200810205372提供一種等離子體刻蝕電介質(zhì)層的方法，使用含硫的等離子體刻蝕電介質(zhì)層，可以很好地保證在電介質(zhì)層上刻蝕出的等離子體符合預(yù)期。另外，該發(fā)明先還利用不含硫的第二等離子體刻蝕硬膜層，再利用含硫的第一等離子體刻蝕電介質(zhì)層，既能利用含硫的等離子體刻蝕電介質(zhì)層從而保持良好的刻蝕形狀，又能防止硫與有機(jī)掩膜層形成阻隔層，從而避免難以去除有機(jī)掩膜層的缺陷。中國(guó)專利CN200810109206提供ー種控制特征尺寸收縮的蝕刻ェ藝。多層掩模包括形成在待刻蝕的襯底層上平版印刷圖形化的光致抗蝕劑和未圖形化的有機(jī)抗反射涂層 (BARC)。使用有效的負(fù)性蝕刻偏置蝕刻該BARC層以減小在該多層掩模中的開ロ的特征尺寸至在該光致抗蝕劑中的平版印刷所確定的尺寸之下。該BARC蝕刻的有效的負(fù)性蝕刻偏置而后被應(yīng)用到在襯底層中蝕刻具有減小的特征尺寸的開ロ。使用有效的負(fù)性蝕刻偏置在BARC中等離子體蝕刻開ロ，使用例如CHF3進(jìn)行聚合化學(xué)反應(yīng)。在另ー個(gè)實(shí)施例中，該聚合化學(xué)反應(yīng)提供使用高頻耦合電源在相對(duì)低的功率在低壓激發(fā)。中國(guó)專利CN200810203804使用離子注入處理方法來實(shí)現(xiàn)線形圖形尺寸收縮エ 藝。其提出一種收縮線型圖形特征尺寸的方法，包括對(duì)作為掩膜的光阻圖形進(jìn)行離子注入，使得所述光阻圖形的特征尺寸收縮。本發(fā)明提出的收縮線型圖形特征尺寸的方法，其能夠有效收縮光阻的特征尺寸，使得光阻線性邊緣的粗糙度變得更加平滑，并保證整個(gè)晶圓的特征尺寸的均勻性，離子注入處理后的光阻在后續(xù)的蝕刻過程中抗蝕刻能力大大加強(qiáng)， 而且有效降低密集圖形與稀疏圖形在特征尺寸縮減量上的差異即微負(fù)載效應(yīng)。但這種方法在實(shí)現(xiàn)對(duì)光阻圖形尺寸的收縮和固化的同吋，也會(huì)對(duì)光阻的底層抗反射層進(jìn)行離子注入， 使之變性而改變其刻蝕特性而難以被刻蝕去除，所以有潛在的エ藝問題。傳統(tǒng)柵極圖形尺寸收縮エ藝包括等離子體刻蝕法和離子注入法都有其不足之處。 等離子體刻蝕法，因?yàn)槠浜醯母黜?xiàng)同性刻蝕有潛在的刻蝕缺陷風(fēng)險(xiǎn)，而且會(huì)惡化圖形的線寬粗糙度。離子注入法會(huì)對(duì)光阻的底層抗反射層進(jìn)行離子注入，使之變性而改變其刻蝕特性而難以被刻蝕去除，具有潛在的エ藝問題。本發(fā)明提出一種通過紫外光照射和熱烘烤同時(shí)進(jìn)行的新エ藝方法，達(dá)到對(duì)柵極光阻圖形關(guān)鍵尺寸進(jìn)行收縮和改善刻蝕エ藝條件的目的。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供ー種新型柵極圖形尺寸收縮方法，通過ー 種紫外光照射和熱烘烤同時(shí)進(jìn)行的新エ藝方法，達(dá)到對(duì)柵極光阻圖形關(guān)鍵尺寸進(jìn)行收縮和改善刻蝕エ藝條件的目的，非常適于實(shí)用。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明提供ー種新型柵極圖形尺寸收縮方法，其步驟如下
1)將晶圓置于加熱板上，上方設(shè)有紫外光源；
2)使用紫外光對(duì)晶圓進(jìn)行均勻照射；
3)至光阻表面交聯(lián)固化完成吋，加熱板進(jìn)行加熱；
4)反應(yīng)完成后，去掉紫外光，并進(jìn)行常溫冷卻；
5)進(jìn)行光阻特征尺寸的量測(cè)。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)ー步實(shí)現(xiàn) 所述步驟(2)中使用的紫外光波長(zhǎng)范圍為lOOnmlOOnm。所述步驟(2)中使用的紫外光光強(qiáng)l(Tl00mW/cm2。所述步驟(3)中加熱板加熱的溫度范圍為40 110°C。上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。


參考所附附圖，以更加充分的描述本發(fā)明的實(shí)施例。然而，所附附圖僅用于說明和闡述，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明范圍的限制。圖1繪示本發(fā)明涉及的新型柵極圖形尺寸收縮エ藝示意圖。
具體實(shí)施例方式為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的一種光刻機(jī)之間的エ藝匹配方法，詳細(xì)說明如下。本發(fā)明的不同實(shí)施例將詳述如下，以實(shí)施本發(fā)明的不同的技術(shù)特征，可理解的是， 以下所述的特定實(shí)施例的単元和配置用以簡(jiǎn)化本發(fā)明，其僅為范例而不限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例一
將晶圓置于加熱板上，上方設(shè)有紫外光源；在大氣條件下，使用波長(zhǎng)為173nm，光強(qiáng) 40mW/cm2的紫外光對(duì)晶圓進(jìn)行均勻照射，照射時(shí)間為10秒，至光阻表面交聯(lián)固化完成吋，底部加熱板加熱，保持溫度60度，加熱時(shí)間為20秒，同時(shí)頂部紫外線照射保持。反應(yīng)完成后， 關(guān)閉紫外光，并進(jìn)行常溫冷卻，光阻特征尺寸的量測(cè)，特征尺寸縮小8nm。實(shí)施例ニ
將晶圓置于加熱板上，上方設(shè)有紫外光源；在大氣條件下，使用波長(zhǎng)為lOOnm，光強(qiáng) 100mff/cm2的紫外光對(duì)晶圓進(jìn)行均勻照射，照射時(shí)間為15秒，至光阻表面交聯(lián)固化完成吋， 底部加熱板加熱，保持溫度110度，加熱時(shí)間為30秒，同時(shí)頂部紫外線照射保持。反應(yīng)完成后，關(guān)閉紫外光，并進(jìn)行常溫冷卻，光阻特征尺寸的量測(cè)，特征尺寸縮小25nm。實(shí)施例三
將晶圓置于加熱板上，上方設(shè)有紫外光源；在大氣條件下，使用波長(zhǎng)為400nm，光強(qiáng) 50mW/cm2的紫外光對(duì)晶圓進(jìn)行均勻照射，照射時(shí)間為20秒，至光阻表面交聯(lián)固化完成吋，底部加熱板加熱，保持溫度40度，加熱時(shí)間為15秒，同時(shí)頂部紫外線照射保持。反應(yīng)完成后， 關(guān)閉紫外光，并進(jìn)行常溫冷卻，光阻特征尺寸的量測(cè)，特征尺寸縮小5nm。實(shí)施例四
將晶圓置于加熱板上，上方設(shè)有紫外光源；在大氣條件下，使用波長(zhǎng)為300nm，光強(qiáng) 80mW/cm2的紫外光對(duì)晶圓進(jìn)行均勻照射，照射時(shí)間為25秒，至光阻表面交聯(lián)固化完成吋，底部加熱板加熱，保持溫度80度，加熱時(shí)間為25秒，同時(shí)頂部紫外線照射保持。反應(yīng)完成后， 關(guān)閉紫外光，并進(jìn)行常溫冷卻，光阻特征尺寸的量測(cè)，特征尺寸縮小15nm。本發(fā)明涉及的新型柵極圖形尺寸收縮エ藝為紫外光照射加熱法。紫外光照射， 通過使用特定波長(zhǎng)和光強(qiáng)的紫外光對(duì)光阻圖形進(jìn)行均勻照射，從而改變光阻內(nèi)分子間的交聯(lián)，使之固化收縮，同時(shí)抗刻蝕特性也得到增強(qiáng)。底板熱烘烤，為光阻內(nèi)分子間的交聯(lián)改變提供能量，使這種反應(yīng)能由外及內(nèi)的進(jìn)行下去，同時(shí)使光阻中的多余溶劑進(jìn)ー步揮發(fā)，達(dá)到固化收縮的目的。本發(fā)明的辦法也適用于線型圖形特征尺寸的收縮。通過說明和附圖，給出了具體實(shí)施方式
的特定結(jié)構(gòu)的典型實(shí)施例。盡管上述發(fā)明提出了現(xiàn)有的較佳實(shí)施例，然而，這些內(nèi)容并不作為局限。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，閱讀上述說明后，各種變化和修正無疑將顯而易見。因此，所附的權(quán)利要求書應(yīng)看作是涵蓋本發(fā)明的真實(shí)意圖和范圍的全部變化和修正。在權(quán)利要求書范圍內(nèi)任何和所有等價(jià)的范圍與內(nèi)容，都應(yīng)認(rèn)為仍屬本發(fā)明的意圖和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種新型柵極圖形尺寸收縮方法，其特征在于其具有以下步驟1)將晶圓置于加熱板上，上方設(shè)有紫外光源；2)使用紫外光對(duì)晶圓進(jìn)行均勻照射；3)至光阻表面交聯(lián)固化完成吋，加熱板進(jìn)行加熱；4)反應(yīng)完成后，去掉紫外光，并進(jìn)行常溫冷卻；5)進(jìn)行光阻特征尺寸的量測(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的ー種新型柵極圖形尺寸收縮方法，其特征在于所述步驟(2)中使用的紫外光波長(zhǎng)范圍為lOOnmlOOnm。
3.如權(quán)利要求1所述的ー種新型柵極圖形尺寸收縮方法，其特征在于所述步驟(2)中使用的紫外光光強(qiáng)l(Tl00mW/cm2。
4.如權(quán)利要求1所述的ー種新型柵極圖形尺寸收縮方法，其特征在于所述步驟(3)中加熱板加熱的溫度范圍為40 110°C。
全文摘要
本發(fā)明提供一種新型柵極圖形尺寸收縮方法，其步驟如下1)將晶圓置于加熱板上，上方設(shè)有紫外光源；2)使用紫外光對(duì)晶圓進(jìn)行均勻照射；3)至光阻表面交聯(lián)固化完成時(shí)，加熱板進(jìn)行加熱；4)反應(yīng)完成后，去掉紫外光，并進(jìn)行常溫冷卻；5)進(jìn)行光阻特征尺寸的量測(cè)。通過一種紫外光照射和熱烘烤同時(shí)進(jìn)行的新工藝方法，達(dá)到對(duì)柵極光阻圖形關(guān)鍵尺寸進(jìn)行收縮和改善刻蝕工藝條件的目的，非常適于實(shí)用。本發(fā)明的辦法也適用于線型圖形特征尺寸的收縮。
文檔編號(hào)G03F7/40GK102543712SQ201210014989
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月18日
發(fā)明者李程, 楊渝書, 陳玉文 申請(qǐng)人:上海華力微電子有限公司