刻蝕映射關(guān)系模型和控制淺槽隔離刻蝕關(guān)鍵尺寸的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，涉及一種淺槽隔離刻蝕線寬刻蝕的方法，尤其涉及一種引入光學(xué)線寬測(cè)量?jī)x以改進(jìn)淺槽隔離刻蝕線寬的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚，完整的電路是由分離的器件通過(guò)特定的電學(xué)通路連接起來(lái)的，因此在集成電路制造中必須能夠把器件隔離開(kāi)來(lái)，這些器件隨后還要能夠互連以形成所需要的特定的電路結(jié)構(gòu)。隨著半導(dǎo)體器件尺寸的減小，淺溝槽隔離的關(guān)鍵尺寸對(duì)器件的電性影響和最終的良率越來(lái)越敏感。隔離不好會(huì)造成漏電、擊穿低、閂鎖效應(yīng)等。因此，隔離技術(shù)是集成電路制造中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。
[0003]在65nm及以下的工藝技術(shù)中，為提高電路性能，獲得更高的器件密度，使用和發(fā)展了淺溝槽隔離技術(shù)，溝槽的關(guān)鍵尺寸對(duì)器件電學(xué)性能和合格率有著極其重要的影響:
[0004]第一、隨著半導(dǎo)體器件關(guān)鍵尺寸的減小，淺槽隔離尺寸的精準(zhǔn)性對(duì)器件的電性影響越來(lái)越敏感，而且在有些區(qū)域，當(dāng)尺寸發(fā)生很小變化時(shí)，電性可能會(huì)產(chǎn)生突變；如圖1所不O
[0005]第二、溝槽的尺寸對(duì)產(chǎn)品的良率或最終的穩(wěn)定性也有巨大影響:當(dāng)淺溝槽尺寸在某極限區(qū)間變化時(shí)，會(huì)導(dǎo)致器件合格率的急劇下降甚至到零，甚至導(dǎo)致器件產(chǎn)品的直接報(bào)廢，如圖2所示。
[0006]并且，在淺溝槽隔離工藝技術(shù)日趨成熟的同時(shí)，通常在執(zhí)行淺溝槽隔離工藝時(shí)存在著以下的一些問(wèn)題:
[0007]①、在不同涂膠轉(zhuǎn)速的工藝條件下，傳統(tǒng)量測(cè)方法只能量測(cè)光刻膠頂部的線寬，不能量測(cè)光刻膠抗反射涂層的厚度，無(wú)法得到光刻膠抗反射涂層厚度和淺溝槽關(guān)鍵尺寸間的關(guān)系，從而導(dǎo)致工藝過(guò)程中或工藝結(jié)束后淺溝槽關(guān)鍵尺寸較難滿足工藝的預(yù)期效果；
[0008]②、在產(chǎn)品曝光時(shí)，由于曝光機(jī)臺(tái)本身偏移等原因，也會(huì)使光刻膠的線寬和涂層厚度發(fā)生偏移；
[0009]③、在產(chǎn)品刻蝕的過(guò)程中，由于刻蝕腔體的氛圍，參數(shù)的漂移等不確定因素的改變，也容易造成溝槽頂部的關(guān)鍵尺寸遠(yuǎn)離設(shè)定的規(guī)格；
[0010]④、特別是在光刻機(jī)和刻蝕機(jī)臺(tái)同時(shí)變化的情況下，會(huì)導(dǎo)致在線無(wú)法判斷淺溝槽的尺寸變化根源，在線產(chǎn)品無(wú)法順利流通和監(jiān)控，這無(wú)疑會(huì)給生產(chǎn)帶來(lái)巨大的損失。
[0011]為解決上述問(wèn)題，目前業(yè)界通常采用掃描電子顯微鏡(scanning electronmicroscope，簡(jiǎn)稱CDSEM)來(lái)測(cè)量淺槽隔離刻蝕線寬；然而，掃描電子顯微鏡是應(yīng)用電子束在樣品表面掃描激發(fā)二次電子成像的電子顯微鏡。
[0012]然而，在實(shí)用過(guò)程中，上述監(jiān)控測(cè)量技術(shù)存在如下弊端:
[0013]①、只能一個(gè)時(shí)期量測(cè)一條線寬，存在效率偏低的問(wèn)題；
[0014]②、由于無(wú)法測(cè)量光刻膠厚度，就無(wú)法準(zhǔn)確反饋光刻膠形貌的實(shí)際信息，更沒(méi)有辦法根據(jù)反饋信息調(diào)整工藝條件，達(dá)到淺槽隔離刻蝕線寬尺寸得到精確控制的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]為了克服以上問(wèn)題，本發(fā)明旨在提供一種建立刻蝕前后線寬差與光刻膠抗反射涂層厚度對(duì)應(yīng)的映射關(guān)系模型的方法，以及采用該映射模型進(jìn)行控制淺槽隔離刻蝕關(guān)鍵尺寸的方法；其引入光學(xué)線寬測(cè)量?jī)x(Optical Critical Dimens1n，簡(jiǎn)稱OCD)檢測(cè)量化光刻膠抗反射涂層的厚度，以改進(jìn)淺槽隔離刻蝕線寬，并調(diào)整淺溝槽隔離刻蝕時(shí)間，從而精確控制淺溝槽隔離的關(guān)鍵尺寸。
[0016]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:本發(fā)明提供一種控制淺槽隔離刻蝕關(guān)鍵尺寸的方法，包括如下兩個(gè)步驟:
[0017]步驟S1:在進(jìn)行工藝前，建立刻蝕前后線寬差與光刻膠抗反射涂層厚度對(duì)應(yīng)的映射關(guān)系模型；具體包括:
[0018]步驟Sll:通過(guò)調(diào)整工作區(qū)對(duì)晶圓產(chǎn)品進(jìn)行光刻膠抗反射涂層噴涂工藝時(shí)的轉(zhuǎn)速速率，獲得與所述轉(zhuǎn)速速率相應(yīng)的具有不同厚度的光刻膠抗反射涂層；
[0019]步驟S12:量測(cè)不同轉(zhuǎn)速下得到的不同光刻膠抗反射涂層的厚度；
[0020]步驟S13:對(duì)具有不同抗反射涂層的厚度的晶圓產(chǎn)品使用同一支工藝菜單進(jìn)行刻蝕，并收集所有晶圓刻蝕后的關(guān)鍵尺寸；
[0021]步驟S14:建立刻蝕前后線寬差與光刻膠抗反射涂層厚度對(duì)應(yīng)的關(guān)系模型；
[0022]步驟S2:在進(jìn)行光刻膠抗反射涂層工藝時(shí)，實(shí)時(shí)量測(cè)所述光刻膠抗反射涂層的厚度，并根據(jù)量測(cè)反饋的所述光刻膠抗反射涂層厚度及步驟S14得到映射關(guān)系模型，實(shí)時(shí)選擇和調(diào)整合適的工藝時(shí)間，以使得在線晶圓產(chǎn)品在不同光刻膠抗反射涂層厚度下得到相同淺溝槽刻蝕關(guān)鍵尺寸。
[0023]優(yōu)選地，所述關(guān)鍵尺寸為淺槽隔離刻蝕線寬。
[0024]優(yōu)選地，所述實(shí)時(shí)量測(cè)是采用光學(xué)線寬測(cè)量?jī)x檢測(cè)量化光刻膠抗反射涂層的厚度。
[0025]優(yōu)選地，所述步驟S2具體包括:
[0026]步驟S21:預(yù)先建立不同的抗反射涂層的厚度和不同刻蝕時(shí)間得到相同淺溝槽線寬的關(guān)系式；
[0027]步驟S22:在進(jìn)行光刻膠抗反射涂層工藝時(shí)，先量測(cè)所述光刻膠抗反射涂層的厚度；
[0028]步驟S23:根據(jù)量測(cè)反饋的所述光刻膠抗反射涂層厚度、映射關(guān)系模型和工藝轉(zhuǎn)速的速率，實(shí)時(shí)選擇和調(diào)整合適的噴涂工藝時(shí)間；
[0029]步驟S24:在所述工藝轉(zhuǎn)速的速率下，根據(jù)所選擇的所述噴涂工藝時(shí)間進(jìn)行刻蝕工藝，以使在線晶圓產(chǎn)品在不同光刻膠抗反射涂層厚度下得到相同淺溝槽刻蝕關(guān)鍵尺寸。
[0030]優(yōu)選地，所述映射關(guān)系模型為:
[0031]CDlbias — CD Iae1-CDadi
[0032]其中:CD1AEI為膜厚THKl刻蝕后的關(guān)鍵尺寸，⑶ADI為刻蝕前的關(guān)鍵尺寸，⑶―為膜厚THKl刻蝕前后的關(guān)鍵尺寸差；
[0033]CD2bias — CD 2aei_CDadi
[0034]其中:CD2AEI為膜厚THK2刻蝕后的關(guān)鍵尺寸，⑶ADI為刻蝕前的關(guān)鍵尺寸，⑶2bia$膜厚THK2刻蝕前后的關(guān)鍵尺寸差；
[0035]CDlbias= 2*THK1/Ctg (angle)
[0036]CD2bias= 2*THK2/Ctg (angle)
[0037]其中，THKl和 THK2 為不同的抗反射涂層(Bottom Anti Reflective Coating)的厚度；Ctg(angle)為抗反射涂層厚度的余切函數(shù)。
[0038]優(yōu)選地，所述步驟S2中根據(jù)不同的底部抗反射涂層的厚度和選擇的刻蝕時(shí)間的關(guān)系為:
[0039]CDaei —CD ^j+CD^jjjg+d^tj
[0040]= CDADI+CD2bias+d*t2
[0041]其中，CDaei為刻蝕前預(yù)定的關(guān)鍵尺寸，t 12為對(duì)應(yīng)膜厚THKl和THK2的工藝整理時(shí)間，d為工藝整理轉(zhuǎn)速的速率。
[0042]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種建立刻蝕前后線寬差與光刻膠抗反射涂層厚度對(duì)應(yīng)的映射關(guān)系模型的方法，所述步驟包括:
[0043]步驟Sll:通過(guò)調(diào)整工作區(qū)對(duì)晶圓產(chǎn)品進(jìn)行光刻膠抗反射涂層噴涂工藝時(shí)的轉(zhuǎn)速，獲得與所述轉(zhuǎn)速相應(yīng)的具有不同厚度的光刻膠抗反射涂層；
[0044]步驟S12:量測(cè)不同轉(zhuǎn)速下得到的不同光刻膠抗反射涂層的厚度；
[0045]步驟S13:對(duì)具有不同抗反射涂層的厚度的晶圓產(chǎn)品使用同一支工藝菜單進(jìn)行刻蝕，并收集所有晶圓刻蝕后的關(guān)鍵尺寸；
[0046]步驟S14:建立刻蝕前后線寬差與光刻膠抗反射涂層厚度對(duì)應(yīng)的關(guān)系模型。
[0047]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明通過(guò)利用光學(xué)線寬測(cè)量?jī)x檢測(cè)量化工作區(qū)光刻膠抗反射涂層的厚度，建立厚度和淺溝槽線寬之間的關(guān)系，并通過(guò)調(diào)整淺槽隔離刻蝕線寬控制步驟的刻蝕時(shí)間，及時(shí)有效判斷并反饋調(diào)整淺溝槽隔離刻蝕的關(guān)鍵線寬，從而精確控制淺溝槽頂部線寬，改變以往只能根據(jù)光刻膠的線寬來(lái)調(diào)控淺溝槽隔離線寬的缺點(diǎn)，降低受到量測(cè)干擾而帶來(lái)的判斷誤差，大大提高淺溝槽隔離開(kāi)發(fā)效率和產(chǎn)品良率的方法。
【附圖說(shuō)明】
[0048]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中不同線寬對(duì)應(yīng)器件飽和電流影響的示意圖
[0049]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中不同線寬對(duì)應(yīng)器件合格率影響的示意圖
[0050]圖3為本發(fā)明引入光學(xué)線寬測(cè)量?jī)x以改進(jìn)淺槽隔離刻蝕線寬的方法較佳實(shí)施例的流程示意圖
[0051]圖4為本發(fā)明引入的光學(xué)線寬測(cè)量?jī)x工作原理示意圖
[0052]圖5為采用光學(xué)線寬測(cè)量?jī)x(OCD)測(cè)量線寬和采用掃描電子顯微鏡(CDSEM)兩種不同測(cè)量方式得到測(cè)量結(jié)果的比較示意圖
[0053]圖6為本發(fā)明在不同光刻膠抗反射涂層(BARC)厚度下得到相同淺溝槽線寬示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0054]體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施例將在后段的說(shuō)明中詳細(xì)敘述。應(yīng)理解的是本發(fā)明能夠在不同的示例上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說(shuō)明及圖示在本質(zhì)上當(dāng)作說(shuō)明之用，而非用以限制本發(fā)明。
[0055]以下結(jié)合附圖3-6，通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的控制淺槽隔離刻蝕關(guān)鍵尺寸的方法進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。需說(shuō)明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式、使用非精準(zhǔn)的比例，且僅用以方便、明晰地達(dá)到輔助說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的目的。
[0056]請(qǐng)參閱圖3，圖3為本發(fā)明引入光學(xué)線寬測(cè)量?jī)x以改進(jìn)淺槽隔離刻蝕線寬的方法較佳實(shí)施例的流程示意圖。如圖所示，本發(fā)明提供一種控制淺槽隔離刻蝕關(guān)鍵尺寸的方法，包括如下兩個(gè)步驟(步驟SI和步驟S2):
[0057]步驟S1:在進(jìn)行工藝前，建立刻蝕前后線寬差與光刻膠抗反射涂層厚度對(duì)應(yīng)的映射關(guān)系t吳型；
[0058]步驟S2:在進(jìn)行光刻膠抗反射涂層工藝時(shí)，實(shí)時(shí)量測(cè)所述光刻膠抗反射涂層的厚度，并根據(jù)量測(cè)反饋的所述光刻膠抗反射涂層厚度及步驟S14得到映射關(guān)系模型，實(shí)時(shí)選擇和調(diào)整合適的工藝時(shí)間，以使得在線晶圓產(chǎn)品在不同光刻膠抗反射涂層厚度下得到相同淺溝槽刻蝕關(guān)鍵尺寸。
[0059]也就是說(shuō)，本發(fā)明是先在進(jìn)行工藝前建立刻蝕前后線寬差與光刻膠抗反射涂層厚度對(duì)應(yīng)的映射關(guān)系模型，并且通過(guò)利用光學(xué)線寬測(cè)量?jī)x檢測(cè)量化光刻膠抗反射涂層的厚度，調(diào)整淺溝槽隔離刻蝕的時(shí)間，從而精確控制淺溝槽隔離的關(guān)鍵尺寸，改變以往只能粗略根據(jù)光刻膠線寬來(lái)調(diào)整淺溝槽線寬的缺點(diǎn)，做到在光刻膠抗反射涂層的厚度和線寬同時(shí)變化的情況下精確控制淺溝槽的關(guān)鍵尺寸，大大提尚淺槽隔尚開(kāi)發(fā)效率和廣品良率的方法。
[0060]具體地，在進(jìn)行工藝前，需先建立刻蝕前后線寬差與光刻膠抗反射涂層厚度對(duì)應(yīng)的映射關(guān)系模型的步驟S1:可以具體包括:
[0061]步驟Sll:通過(guò)調(diào)整工作區(qū)對(duì)晶圓產(chǎn)品進(jìn)行光刻膠抗反射涂層噴涂工藝時(shí)的轉(zhuǎn)速速率，獲得與轉(zhuǎn)速速率相應(yīng)的具有不同厚度的光