[发明专利]刻蚀映射关系模型和控制浅槽隔离刻蚀关键尺寸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，涉及一种浅槽隔离刻蚀线宽刻蚀的方法，尤其涉及一种引入光学线宽测量仪以改进浅槽隔离刻蚀线宽的方法。

背景技术

本领域技术人员清楚，完整的电路是由分离的器件通过特定的电学通路连接起来的，因此在集成电路制造中必须能够把器件隔离开来，这些器件随后还要能够互连以形成所需要的特定的电路结构。随着半导体器件尺寸的减小，浅沟槽隔离的关键尺寸对器件的电性影响和最终的良率越来越敏感。隔离不好会造成漏电、击穿低、闩锁效应等。因此，隔离技术是集成电路制造中的一项关键技术。

在65nm及以下的工艺技术中，为提高电路性能，获得更高的器件密度，使用和发展了浅沟槽隔离技术，沟槽的关键尺寸对器件电学性能和合格率有着极其重要的影响：

第一、随着半导体器件关键尺寸的减小，浅槽隔离尺寸的精准性对器件的电性影响越来越敏感，而且在有些区域，当尺寸发生很小变化时，电性可能会产生突变；如图1所示。

第二、沟槽的尺寸对产品的良率或最终的稳定性也有巨大影响：当浅沟槽尺寸在某极限区间变化时，会导致器件合格率的急剧下降甚至到零，甚至导致器件产品的直接报废，如图2所示。

并且，在浅沟槽隔离工艺技术日趋成熟的同时，通常在执行浅沟槽隔离工艺时存在着以下的一些问题：

①、在不同涂胶转速的工艺条件下，传统量测方法只能量测光刻胶顶部的线宽，不能量测光刻胶抗反射涂层的厚度，无法得到光刻胶抗反射涂层厚度和浅沟槽关键尺寸间的关系，从而导致工艺过程中或工艺结束后浅沟槽关键尺寸较难满足工艺的预期效果；

②、在产品曝光时，由于曝光机台本身偏移等原因，也会使光刻胶的线宽和涂层厚度发生偏移；

③、在产品刻蚀的过程中，由于刻蚀腔体的氛围，参数的漂移等不确定因素的改变，也容易造成沟槽顶部的关键尺寸远离设定的规格；

④、特别是在光刻机和刻蚀机台同时变化的情况下，会导致在线无法判断浅沟槽的尺寸变化根源，在线产品无法顺利流通和监控，这无疑会给生产带来巨大的损失。

为解决上述问题，目前业界通常采用扫描电子显微镜(scanning electron microscope，简称CDSEM)来测量浅槽隔离刻蚀线宽；然而，扫描电子显微镜是应用电子束在样品表面扫描激发二次电子成像的电子显微镜。

然而，在实用过程中，上述监控测量技术存在如下弊端：

①、只能一个时期量测一条线宽，存在效率偏低的问题；

②、由于无法测量光刻胶厚度，就无法准确反馈光刻胶形貌的实际信息，更没有办法根据反馈信息调整工艺条件，达到浅槽隔离刻蚀线宽尺寸得到精确控制的效果。

发明内容

为了克服以上问题，本发明旨在提供一种建立刻蚀前后线宽差与光刻胶抗反射涂层厚度对应的映射关系模型的方法，以及采用该映射模型进行控制浅槽隔离刻蚀关键尺寸的方法；其引入光学线宽测量仪(Optical Critical Dimension，简称OCD)检测量化光刻胶抗反射涂层的厚度，以改进浅槽隔离刻蚀线宽，并调整浅沟槽隔离刻蚀时间，从而精确控制浅沟槽隔离的关键尺寸。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：本发明提供一种控制浅槽隔离刻蚀关键尺寸的方法，包括如下两个步骤：

步骤S1：在进行工艺前，建立刻蚀前后线宽差与光刻胶抗反射涂层厚度对应的映射关系模型；具体包括：

步骤S11：通过调整工作区对晶圆产品进行光刻胶抗反射涂层喷涂工艺时的转速速率，获得与所述转速速率相应的具有不同厚度的光刻胶抗反射涂层；

步骤S12：量测不同转速下得到的不同光刻胶抗反射涂层的厚度；

步骤S13：对具有不同抗反射涂层的厚度的晶圆产品使用同一支工艺菜单进行刻蚀，并收集所有晶圆刻蚀后的关键尺寸；

步骤S14：建立刻蚀前后线宽差与光刻胶抗反射涂层厚度对应的关系模型；

步骤S2：在进行光刻胶抗反射涂层工艺时，实时量测所述光刻胶抗反射涂层的厚度，并根据量测反馈的所述光刻胶抗反射涂层厚度及步骤S14得到映射关系模型，实时选择和调整合适的工艺时间，以使得在线晶圆产品在不同光刻胶抗反射涂层厚度下得到相同浅沟槽刻蚀关键尺寸。

优选地，所述关键尺寸为浅槽隔离刻蚀线宽。

优选地，所述实时量测是采用光学线宽测量仪检测量化光刻胶抗反射涂层的厚度。

优选地，所述步骤S2具体包括：

步骤S21：预先建立不同的抗反射涂层的厚度和不同刻蚀时间得到相同浅沟槽线宽的关系式；