刻蝕映射關系模型和控制淺槽隔離刻蝕關鍵尺寸的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體制造領域，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線寬測量儀以改進淺槽隔離刻蝕線寬的方法。
【背景技術】
[0002]本領域技術人員清楚，完整的電路是由分離的器件通過特定的電學通路連接起來的，因此在集成電路制造中必須能夠把器件隔離開來，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構。隨著半導體器件尺寸的減小，淺溝槽隔離的關鍵尺寸對器件的電性影響和最終的良率越來越敏感。隔離不好會造成漏電、擊穿低、閂鎖效應等。因此，隔離技術是集成電路制造中的一項關鍵技術。
[0003]在65nm及以下的工藝技術中，為提高電路性能，獲得更高的器件密度，使用和發展了淺溝槽隔離技術，溝槽的關鍵尺寸對器件電學性能和合格率有著極其重要的影響:
[0004]第一、隨著半導體器件關鍵尺寸的減小，淺槽隔離尺寸的精準性對器件的電性影響越來越敏感，而且在有些區域，當尺寸發生很小變化時，電性可能會產生突變；如圖1所不O
[0005]第二、溝槽的尺寸對產品的良率或最終的穩定性也有巨大影響:當淺溝槽尺寸在某極限區間變化時，會導致器件合格率的急劇下降甚至到零，甚至導致器件產品的直接報廢，如圖2所示。
[0006]并且，在淺溝槽隔離工藝技術日趨成熟的同時，通常在執行淺溝槽隔離工藝時存在著以下的一些問題:
[0007]①、在不同涂膠轉速的工藝條件下，傳統量測方法只能量測光刻膠頂部的線寬，不能量測光刻膠抗反射涂層的厚度，無法得到光刻膠抗反射涂層厚度和淺溝槽關鍵尺寸間的關系，從而導致工藝過程中或工藝結束后淺溝槽關鍵尺寸較難滿足工藝的預期效果；
[0008]②、在產品曝光時，由于曝光機臺本身偏移等原因，也會使光刻膠的線寬和涂層厚度發生偏移；
[0009]③、在產品刻蝕的過程中，由于刻蝕腔體的氛圍，參數的漂移等不確定因素的改變，也容易造成溝槽頂部的關鍵尺寸遠離設定的規格；
[0010]④、特別是在光刻機和刻蝕機臺同時變化的情況下，會導致在線無法判斷淺溝槽的尺寸變化根源，在線產品無法順利流通和監控，這無疑會給生產帶來巨大的損失。
[0011]為解決上述問題，目前業界通常采用掃描電子顯微鏡(scanning electronmicroscope，簡稱CDSEM)來測量淺槽隔離刻蝕線寬；然而，掃描電子顯微鏡是應用電子束在樣品表面掃描激發二次電子成像的電子顯微鏡。
[0012]然而，在實用過程中，上述監控測量技術存在如下弊端:
[0013]①、只能一個時期量測一條線寬，存在效率偏低的問題；
[0014]②、由于無法測量光刻膠厚度，就無法準確反饋光刻膠形貌的實際信息，更沒有辦法根據反饋信息調整工藝條件，達到淺槽隔離刻蝕線寬尺寸得到精確控制的效果。
【發明內容】
[0015]為了克服以上問題，本發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應的映射關系模型的方法，以及采用該映射模型進行控制淺槽隔離刻蝕關鍵尺寸的方法；其引入光學線寬測量儀(Optical Critical Dimens1n，簡稱OCD)檢測量化光刻膠抗反射涂層的厚度，以改進淺槽隔離刻蝕線寬，并調整淺溝槽隔離刻蝕時間，從而精確控制淺溝槽隔離的關鍵尺寸。
[0016]為實現上述目的，本發明的技術方案如下:本發明提供一種控制淺槽隔離刻蝕關鍵尺寸的方法，包括如下兩個步驟:
[0017]步驟S1:在進行工藝前，建立刻蝕前后線寬差與光刻膠抗反射涂層厚度對應的映射關系模型；具體包括:
[0018]步驟Sll:通過調整工作區對晶圓產品進行光刻膠抗反射涂層噴涂工藝時的轉速速率，獲得與所述轉速速率相應的具有不同厚度的光刻膠抗反射涂層；
[0019]步驟S12:量測不同轉速下得到的不同光刻膠抗反射涂層的厚度；
[0020]步驟S13:對具有不同抗反射涂層的厚度的晶圓產品使用同一支工藝菜單進行刻蝕，并收集所有晶圓刻蝕后的關鍵尺寸；
[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應的關系模型；
[0022]步驟S2:在進行光刻膠抗反射涂層工藝時，實時量測所述光刻膠抗反射涂層的厚度，并根據量測反饋的所述光刻膠抗反射涂層厚度及步驟S14得到映射關系模型，實時選擇和調整合適的工藝時間，以使得在線晶圓產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鍵尺寸。
[0023]優選地，所述關鍵尺寸為淺槽隔離刻蝕線寬。
[0024]優選地，所述實時量測是采用光學線寬測量儀檢測量化光刻膠抗反射涂層的厚度。
[0025]優選地，所述步驟S2具體包括:
[0026]步驟S21:預先建立不同的抗反射涂層的厚度和不同刻蝕時間得到相同淺溝槽線寬的關系式；
[0027]步驟S22:在進行光刻膠抗反射涂層工藝時，先量測所述光刻膠抗反射涂層的厚度；
[0028]步驟S23:根據量測反饋的所述光刻膠抗反射涂層厚度、映射關系模型和工藝轉速的速率，實時選擇和調整合適的噴涂工藝時間；
[0029]步驟S24:在所述工藝轉速的速率下，根據所選擇的所述噴涂工藝時間進行刻蝕工藝，以使在線晶圓產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鍵尺寸。
[0030]優選地，所述映射關系模型為:
[0031]CDlbias — CD Iae1-CDadi
[0032]其中:CD1AEI為膜厚THKl刻蝕后的關鍵尺寸，⑶ADI為刻蝕前的關鍵尺寸，⑶―為膜厚THKl刻蝕前后的關鍵尺寸差；
[0033]CD2bias — CD 2aei_CDadi
[0034]其中:CD2AEI為膜厚THK2刻蝕后的關鍵尺寸，⑶ADI為刻蝕前的關鍵尺寸，⑶2bia$膜厚THK2刻蝕前后的關鍵尺寸差；
[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。
[0038]優選地，所述步驟S2中根據不同的底部抗反射涂層的厚度和選擇的刻蝕時間的關系為:
[0039]CDaei —CD ^j+CD^jjjg+d^tj
[0040]= CDADI+CD2bias+d*t2
[0041]其中，CDaei為刻蝕前預定的關鍵尺寸，t 12為對應膜厚THKl和THK2的工藝整理時間，d為工藝整理轉速的速率。
[0042]為實現上述目的，本發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應的映射關系模型的方法，所述步驟包括:
[0043]步驟Sll:通過調整工作區對晶圓產品進行光刻膠抗反射涂層噴涂工藝時的轉速，獲得與所述轉速相應的具有不同厚度的光刻膠抗反射涂層；
[0044]步驟S12:量測不同轉速下得到的不同光刻膠抗反射涂層的厚度；
[0045]步驟S13:對具有不同抗反射涂層的厚度的晶圓產品使用同一支工藝菜單進行刻蝕，并收集所有晶圓刻蝕后的關鍵尺寸；
[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應的關系模型。
[0047]從上述技術方案可以看出，本發明通過利用光學線寬測量儀檢測量化工作區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系，并通過調整淺槽隔離刻蝕線寬控制步驟的刻蝕時間，及時有效判斷并反饋調整淺溝槽隔離刻蝕的關鍵線寬，從而精確控制淺溝槽頂部線寬，改變以往只能根據光刻膠的線寬來調控淺溝槽隔離線寬的缺點，降低受到量測干擾而帶來的判斷誤差，大大提高淺溝槽隔離開發效率和產品良率的方法。
【附圖說明】
[0048]圖1為現有技術中不同線寬對應器件飽和電流影響的示意圖
[0049]圖2為現有技術中不同線寬對應器件合格率影響的示意圖
[0050]圖3為本發明引入光學線寬測量儀以改進淺槽隔離刻蝕線寬的方法較佳實施例的流程示意圖
[0051]圖4為本發明引入的光學線寬測量儀工作原理示意圖
[0052]圖5為采用光學線寬測量儀(OCD)測量線寬和采用掃描電子顯微鏡(CDSEM)兩種不同測量方式得到測量結果的比較示意圖
[0053]圖6為本發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
【具體實施方式】
[0054]體現本發明特征與優點的實施例將在后段的說明中詳細敘述。應理解的是本發明能夠在不同的示例上具有各種的變化，其皆不脫離本發明的范圍，且其中的說明及圖示在本質上當作說明之用，而非用以限制本發明。
[0055]以下結合附圖3-6，通過具體實施例對本發明的控制淺槽隔離刻蝕關鍵尺寸的方法進一步詳細說明。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式、使用非精準的比例，且僅用以方便、明晰地達到輔助說明本發明實施例的目的。
[0056]請參閱圖3，圖3為本發明引入光學線寬測量儀以改進淺槽隔離刻蝕線寬的方法較佳實施例的流程示意圖。如圖所示，本發明提供一種控制淺槽隔離刻蝕關鍵尺寸的方法，包括如下兩個步驟(步驟SI和步驟S2):
[0057]步驟S1:在進行工藝前，建立刻蝕前后線寬差與光刻膠抗反射涂層厚度對應的映射關系t吳型；
[0058]步驟S2:在進行光刻膠抗反射涂層工藝時，實時量測所述光刻膠抗反射涂層的厚度，并根據量測反饋的所述光刻膠抗反射涂層厚度及步驟S14得到映射關系模型，實時選擇和調整合適的工藝時間，以使得在線晶圓產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鍵尺寸。
[0059]也就是說，本發明是先在進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應的映射關系模型，并且通過利用光學線寬測量儀檢測量化光刻膠抗反射涂層的厚度，調整淺溝槽隔離刻蝕的時間，從而精確控制淺溝槽隔離的關鍵尺寸，改變以往只能粗略根據光刻膠線寬來調整淺溝槽線寬的缺點，做到在光刻膠抗反射涂層的厚度和線寬同時變化的情況下精確控制淺溝槽的關鍵尺寸，大大提尚淺槽隔尚開發效率和廣品良率的方法。
[0060]具體地，在進行工藝前，需先建立刻蝕前后線寬差與光刻膠抗反射涂層厚度對應的映射關系模型的步驟S1:可以具體包括:
[0061]步驟Sll:通過調整工作區對晶圓產品進行光刻膠抗反射涂層噴涂工藝時的轉速速率，獲得與轉速速率相應的具有不同厚度的光