用于自對(duì)準(zhǔn)雙構(gòu)圖技術(shù)的關(guān)鍵尺寸補(bǔ)償方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種用于自對(duì)準(zhǔn)雙構(gòu)圖技術(shù)的關(guān)鍵尺寸補(bǔ)償方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的尺寸越來(lái)越小。在制作過(guò)程中，由于制作設(shè)備(例如光刻機(jī))和制作方法(例如光刻)的精度限制，可能會(huì)使實(shí)際形成的圖案的關(guān)鍵尺寸與期望形成的圖案的目標(biāo)尺寸存在一定差值，而這個(gè)差值會(huì)對(duì)半導(dǎo)體器件的性能帶來(lái)不利的影響。而且，隨著半導(dǎo)體器件尺寸的不斷減小，這個(gè)差值越來(lái)越明顯。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，例如在自對(duì)準(zhǔn)雙構(gòu)圖技術(shù)(SADPT )的光刻過(guò)程中，對(duì)于實(shí)際形成的圖案的關(guān)鍵尺寸與期望形成的圖案的目標(biāo)尺寸的差值，工程師一般通過(guò)實(shí)際形成的圖案的關(guān)鍵尺寸進(jìn)行測(cè)量，并與期望形成的圖案的目標(biāo)尺寸進(jìn)行比較，并在此基礎(chǔ)上，對(duì)掩膜板中圖案的尺寸進(jìn)行調(diào)整，已獲得所期望的圖案。而在這個(gè)過(guò)程中，需要通過(guò)反復(fù)制作實(shí)際圖案，并需要反復(fù)與期望形成的圖案進(jìn)行比較以及反復(fù)調(diào)整掩膜板中的圖案尺寸，因此需要耗費(fèi)大量的人力物力，降低了生產(chǎn)效率。特別是有些差值是不可修復(fù)的，因而會(huì)導(dǎo)致掩膜板的直接報(bào)廢。
[0004]因此，有必要提出一種用于自對(duì)準(zhǔn)雙構(gòu)圖技術(shù)的關(guān)鍵尺寸補(bǔ)償方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種用于自對(duì)準(zhǔn)雙構(gòu)圖技術(shù)的關(guān)鍵尺寸補(bǔ)償方法。所述方法包括:提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有待刻蝕材料層，所述待刻蝕材料層上形成有核心；獲取所述核心的關(guān)鍵尺寸，并獲得所述關(guān)鍵尺寸與目標(biāo)尺寸的差值；在所述待刻蝕材料層和所述核心上形成側(cè)墻材料層；對(duì)所述側(cè)墻材料層進(jìn)行刻蝕，以在所述核心的兩側(cè)形成側(cè)墻，其中所述刻蝕使得相鄰的所述核心的相鄰的側(cè)墻之間的間距與所述關(guān)鍵尺寸相等；去除所述核心；以及根據(jù)所述差值對(duì)所述側(cè)墻的寬度進(jìn)行補(bǔ)償，以使相鄰的所述側(cè)墻之間的間距等于所述目標(biāo)尺寸。
[0006]優(yōu)選地，當(dāng)所述關(guān)鍵尺寸大于所述目標(biāo)尺寸時(shí)，所述補(bǔ)償包括:在所述側(cè)墻上兩側(cè)的側(cè)壁上形成補(bǔ)償層，以使補(bǔ)償后的側(cè)墻之間的間距等于所述目標(biāo)尺寸。
[0007]優(yōu)選地，所述補(bǔ)償層為原位沉積形成的聚合物層。
[0008]優(yōu)選地，所述聚合物層通過(guò)甲烷沉積法形成。優(yōu)選地，所述甲烷沉積法在電感耦合等離子體刻蝕機(jī)臺(tái)中進(jìn)行的，其中，反應(yīng)腔室的壓強(qiáng)為2mTorr-100mTorr，甲烷的氣體流量為 2SCCM ?400SCCM。
[0009]優(yōu)選地，當(dāng)所述關(guān)鍵尺寸小于所述目標(biāo)尺寸時(shí)，所述補(bǔ)償包括:刻蝕所述側(cè)墻，以使補(bǔ)償后的側(cè)墻之間的間距等于所述目標(biāo)尺寸。
[0010]優(yōu)選地，所述關(guān)鍵尺寸是通過(guò)掃描電鏡在線監(jiān)控而獲取的。
[0011]優(yōu)選地，所述側(cè)墻材料層通過(guò)原子層沉積的方法形成。
[0012]優(yōu)選地，所述方法還包括以補(bǔ)償后的所述側(cè)墻為掩膜，對(duì)所述待刻蝕材料層進(jìn)行刻蝕。
[0013]優(yōu)選地，所述待刻蝕材料層包括超低K介電層、位于所述超低K介電層上的過(guò)渡層以及位于所述過(guò)渡層上的硬掩膜層。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的用于自對(duì)準(zhǔn)雙構(gòu)圖技術(shù)的關(guān)鍵尺寸補(bǔ)償方法通過(guò)監(jiān)控核心的關(guān)鍵尺寸并對(duì)側(cè)墻的寬度進(jìn)行補(bǔ)償，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)核心的偏離目標(biāo)尺寸的關(guān)鍵尺寸進(jìn)行補(bǔ)償，使得以該側(cè)墻為掩膜刻蝕得到的半導(dǎo)體器件具有目標(biāo)關(guān)鍵尺寸和目標(biāo)關(guān)鍵尺寸均勻度，進(jìn)而避免目前工藝精度不夠?qū)χ谱鞯陌雽?dǎo)體器件帶來(lái)不利影響。
[0015]在
【發(fā)明內(nèi)容】
中引入了一系列簡(jiǎn)化形式的概念，這將在【具體實(shí)施方式】部分中進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本
【發(fā)明內(nèi)容】
部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
[0016]以下結(jié)合附圖，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征。
【附圖說(shuō)明】
[0017]本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施方式及其描述，用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。在附圖中，
[0018]圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于自對(duì)準(zhǔn)雙構(gòu)圖技術(shù)的關(guān)鍵尺寸補(bǔ)償方法的流程圖；
[0019]圖2A-圖2H為根據(jù)圖1的流程圖所形成的根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0020]圖3為根據(jù)圖1的流程圖所形成的根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]接下來(lái)，將結(jié)合附圖更加完整地描述本發(fā)明，附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例。但是，本發(fā)明能夠以不同形式實(shí)施，而不應(yīng)當(dāng)解釋為局限于這里提出的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例將使公開(kāi)徹底和完全，并且將本發(fā)明的范圍完全地傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在附圖中，為了清楚，層和區(qū)的尺寸以及相對(duì)尺寸可能被夸大。自始至終相同附圖標(biāo)記表示相同的元件。
[0022]應(yīng)當(dāng)明白，當(dāng)元件或?qū)颖环Q為“在...上”、“與...相鄰”、“連接到”或“耦合到”其他元件或?qū)訒r(shí)，其可以直接地在其他元件或?qū)由稀⑴c之相鄰、連接或耦合到其他元件或?qū)?，或者可以存在居間的元件或?qū)?。相反，?dāng)元件被稱為“直接在...上”、“與...直接相鄰”、“直接連接到”或“直接耦合到”其他元件或?qū)訒r(shí)，則不存在居間的元件或?qū)?。在附圖中，為了清楚起見(jiàn)，層和區(qū)的尺寸以及相對(duì)尺寸可能被夸大。并且使用相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于自對(duì)準(zhǔn)雙構(gòu)圖技術(shù)的關(guān)鍵尺寸補(bǔ)償方法(以下簡(jiǎn)稱“方法”)。下面將結(jié)合圖1所示的流程圖以及圖2A-圖2H和圖3所示的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)示意圖對(duì)該方法進(jìn)行描述。
[0024]執(zhí)行步驟SllO:提供半導(dǎo)體襯底，該半導(dǎo)體襯底上形成有待刻蝕材料層，該待刻蝕材料層上形成有核心。
[0025]如圖2A所示，提供半導(dǎo)體襯底210。該半導(dǎo)體襯底210可以是以下所提到的材料中的至少一種:硅、絕緣體上硅(SOI)、絕緣體上層疊硅(SS0I)、絕緣體上層疊鍺化硅(S-SiGeOI )、絕緣體上鍺化硅(SiGeOI)以及絕緣體上鍺(GeOI)。該半導(dǎo)體襯底210上形成有待刻蝕材料層220。例如，在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該待刻蝕材料層220可以包括超低K介電層221。此外，該待刻蝕材料層220還可以包括位于超低K介電層221之上的過(guò)渡層222以及位于過(guò)渡層222之上的硬掩膜層223。其中，硬掩膜層223可以在刻蝕的過(guò)程中使得形成的圖案更準(zhǔn)確，而過(guò)渡層222可以作為上層硬掩膜層223刻蝕的刻蝕停止層。當(dāng)然，待刻蝕材料層不限于本實(shí)施例中的層疊結(jié)構(gòu)，其可以具有其他的結(jié)構(gòu)。
[0026]待刻蝕材料層220上形成有核心230。核心230可以通過(guò)已知的多種方法形成，例如光刻。具體地，可以在待刻蝕材料層220上形成核心材料層，然后在核心材料層上形成具有圖案的光刻膠層，最后以光刻膠層為掩膜對(duì)核心材料層進(jìn)行刻蝕以形成核心230。該核心230的材料可以為現(xiàn)有技術(shù)中各種適宜作為核心材料層的材料，優(yōu)選的，核心材料層203選用無(wú)定形碳或旋涂的含碳材料(spin on carbon, SoC);進(jìn)一步的,該旋涂的含碳材料(SoC)可以為不含氟的含碳材料(NFC)、底部抗反射層(BARC)材料等。執(zhí)行步驟S120:獲取核心的關(guān)鍵尺寸，并獲得關(guān)鍵尺寸與目標(biāo)尺寸的差值。
[0027]在制作過(guò)程中，由于制作設(shè)備的精度限制，實(shí)際制作的核心230的關(guān)鍵尺寸CD(critical dimens1n)與期望的目標(biāo)尺寸TD (target dimens1n)之間可能會(huì)存在偏差。例如，核心230的關(guān)鍵尺寸CD大于或小于目標(biāo)尺寸TD。而這個(gè)偏差可能會(huì)對(duì)最終形成的半導(dǎo)體器件產(chǎn)生不利的影響。例如在使用自對(duì)準(zhǔn)雙構(gòu)圖技術(shù)來(lái)制作具有高結(jié)構(gòu)密度的NAND閃存時(shí)，獲得目標(biāo)的關(guān)鍵尺寸均勻度(⑶U)是至關(guān)重要的。核心230的關(guān)鍵尺寸⑶偏離目標(biāo)尺寸TD會(huì)導(dǎo)致最終形成的器件發(fā)生第奇數(shù)個(gè)和第偶數(shù)個(gè)間隙不均勻的現(xiàn)象，即產(chǎn)生嚴(yán)重的奇偶分布問(wèn)題(even-odd distribut1n issue)。
[0028]本發(fā)明提供的方法在制作完核心230之后，需要獲取如圖2A所示的核心230的關(guān)鍵尺寸⑶，并獲得關(guān)鍵尺寸⑶與目標(biāo)尺寸TD的差值。優(yōu)選地，在制作過(guò)程中，可以通過(guò)掃描電鏡(⑶-SEM)在線監(jiān)控核心230的關(guān)鍵尺寸⑶，以使關(guān)鍵尺寸⑶與目標(biāo)尺寸TD之間的差值在可調(diào)整范圍之內(nèi)。同時(shí)，利用該掃描電鏡在線監(jiān)控技術(shù)還能夠及時(shí)準(zhǔn)確地獲取制作完成的核心230的關(guān)鍵尺寸⑶，從而獲得關(guān)鍵尺寸⑶與目標(biāo)尺寸TD的差值。通過(guò)利用具有較高分辨率的掃描電鏡進(jìn)行在線監(jiān)控可以準(zhǔn)確地獲取的核心230的關(guān)鍵尺寸CD。
[0029]執(zhí)行步驟S130:在待刻蝕材料層和核心上形成側(cè)墻材料層。
[0030]如圖2B所示，在待刻蝕材料層220和核心230上形成側(cè)墻材料層240。該側(cè)墻材料層240例如可以是氧化硅、氮化硅、氮氧化硅及其組合物。需要說(shuō)明的是，本發(fā)明無(wú)意欲對(duì)該側(cè)墻材料層240的材料進(jìn)行限制。側(cè)墻材料層240的形成方法也可以有多種，化學(xué)氣相沉積法(CVD)、物理氣相沉積法(PVD)、原子層沉積法(ALD)等。其中，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，側(cè)墻材料層240通過(guò)原子層沉積(ALD)的方法形成。原子層沉積能夠使沉積形成的側(cè)墻材料層240厚度均勻、精確度高。其中，ALD的工藝溫度控制在小于100°C。由于原子層沉積法具有更好的填充性能，可以保證形成的側(cè)墻材料層240良好地覆蓋圖形化的核心230的側(cè)壁區(qū)域，進(jìn)而保證后續(xù)形成的側(cè)墻的品質(zhì)。此外，原子層沉積法還具有較高的控制精度，能夠使沉積形成的側(cè)墻材料層240厚度均勻、精確度高。
[0031]執(zhí)行步驟S140:對(duì)側(cè)墻材料層進(jìn)行刻蝕，以在核心的兩側(cè)形成側(cè)墻，其中該刻蝕使得相鄰的核心的相鄰的側(cè)墻之間的間距與關(guān)鍵尺寸相等。
[0032]對(duì)圖2B中形成的側(cè)墻材料層240進(jìn)行刻蝕，以在核心230的兩側(cè)形成如圖2C所示的側(cè)墻250。例如，可以通過(guò)等離子體對(duì)側(cè)墻材料層240進(jìn)行刻蝕。作為示例，可以采用CF4XHF3和/或N2作為刻蝕氣體刻蝕去除側(cè)墻材料層240位于核心230的側(cè)壁位置以外的部分。
[0033]在對(duì)側(cè)墻材料層240刻蝕的過(guò)程中，控制刻蝕過(guò)程中的一個(gè)或多個(gè)工藝參數(shù)，使得刻蝕后的側(cè)墻250均勻地分布在待刻蝕材料層220上。優(yōu)選地，可以通過(guò)控制刻蝕時(shí)間使側(cè)墻250的寬度滿足上述要求。具體地說(shuō)，可以控制刻蝕過(guò)程中的工藝參數(shù)(例如刻蝕時(shí)間)使得相鄰的核心230的側(cè)墻250之間的間距dl (如圖2C所示)和關(guān)鍵尺寸⑶相等。這樣，在隨后對(duì)側(cè)墻250的寬度進(jìn)行補(bǔ)償后，相鄰的側(cè)墻250之間的間