改善關鍵尺寸均勻性的方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于半導體制造領域，涉及一種改善關鍵尺寸均勻性的方法。
【背景技術】
[0002] 半導體技術在摩爾定律的驅動下持續地朝更小的工藝節點邁進。隨著半導體技術 的不斷進步，器件的功能不斷強大，但是半導體制造難度也與日俱增。而光刻技術是半導體 制造工藝中最為關鍵的生產技術。在光刻圖形的形成過程中，對光刻定義的線條線寬的控 制是一個很大的挑戰，因為線條的線寬將會影響最終的關鍵尺寸。關鍵尺寸方面的非均勻 性使得器件良率降低。隨著關鍵尺寸的減小，對于關鍵尺寸均勻性的控制更為重要。
[0003] 在生產線后道工序（back end of the line, BE0L)的金屬互連通孔制作中，晶圓 邊緣的通孔關鍵尺寸小于晶圓中間的通孔關鍵尺寸，導致最終的晶圓驗收測試（WAT)中通 孔的RC參數異常。通過物理失效分析（PFA)發現，原因是因為形成光刻圖形時，晶圓邊緣 的通孔圖案關鍵尺寸較小，在后續刻蝕過程中，有些通孔并未打開，從而導致器件出現邏輯 錯誤。
[0004] 造成關鍵尺寸不均勻的原因，目前主要有以下幾個方面：1、在CMP(化學機械平坦 化）工藝中，晶片中心區域和邊緣區域不平整，有一定的高度差，會造成曝光后中心區域與 邊緣區域關鍵尺寸不均勻。2、曝光系統的鏡域彎曲和鏡像差，E-chuck(晶片承載臺）磨損 等曝光系統的問題造成中心區域與邊緣區域關鍵尺寸的不均勻。3、現有刻蝕設備和工藝本 身的局限性，造成晶片的中心區域和邊緣區域刻蝕行為不同，進而造成關鍵尺寸的不均勻。
[0005] 現有技術中，內部通孔關鍵尺寸（Inter-Via⑶）的控制是通過調節底部抗反射涂 層（Bottom photo resist, BPR)蝕刻步驟中的氣體比例實現的。在BPR蝕刻前，需要先通 過一個電漿預處理（Descum)的步驟去除顯影后開口底部的光阻殘留物。由于電漿預處理 步驟會帶走部分光阻，且由于工藝條件的限制，電漿預處理過程中對于晶圓邊緣光阻的刻 蝕速率會小于對于晶圓中間光阻的刻蝕速率，同樣也會影響后續形成的通孔的關鍵尺寸均 勻性。
[0006] 因此，提供一種改善關鍵尺寸均勻性的方法以提高器件良率、降低生產成本實屬 必要。
【發明內容】
[0007] 鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種改善關鍵尺寸均勻性 的方法，用于解決現有技術中晶圓邊緣部位結構的關鍵尺寸小于晶圓中間部位結構的關鍵 尺寸，導致產品良率降低的問題。
[0008] 為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種改善關鍵尺寸均勻性的方法， 至少包括以下步驟：
[0009] Sl :提供一表面形成有光阻層的晶圓，進行曝光及顯影以在所述光阻層中形成若 干開口；
[0010] S2 :對所述晶圓進行電漿預處理以去除所述開口底部殘留的光阻；
[0011] S3 :對所述晶圓進行Ar/02電漿處理以進一步對所述光阻層進行刻蝕，并調節Ar 與O2的流量比例，使得晶圓邊緣部位的光阻刻蝕速率大于晶圓中間部位的光阻刻蝕速率；
[0012] S4 :以Ar/02電漿處理后的光阻層為掩模對所述晶圓進行刻蝕。
[0013] 可選地,于所述步驟S3中，所述O2的流量范圍是1~IOsccm,所述Ar的流量范圍 是 400 ~1500sccm。
[0014] 可選地，于所述步驟S3中，通過調節Ar與O2的比例，使得流經所述晶圓邊緣部位 的O2流量大于流經所述晶圓中間部位的〇2流量。
[0015] 可選地，將O2氣路至少分為兩路，其中一路接近所述晶圓中間部位，另外一路接近 所述晶圓邊緣部位。
[0016] 可選地，流經所述晶圓邊緣部位的O2流量與流經所述晶圓中間部位的02流量的比 例范圍是6:4~8:2。
[0017] 可選地，于所述步驟S3中，所述Ar/02電漿處理的時間為5~15s。
[0018] 可選地，于所述步驟S2中，所述電漿預處理采用N2與H2混合氣源。
[0019] 可選地，所述N2的流量范圍是10~IOOsccm,所述H2的流量范圍是100~ 200sccm〇
[0020] 可選地，于所述步驟S2中，所述電漿預處理時間為5~15s。
[0021] 可選地，于所述步驟S4中，以所述光阻層為掩模對所述晶圓進行刻蝕得到若干用 于導電互連的通孔，所述通孔的關鍵尺寸小于60nm。
[0022] 如上所述，本發明的一種改善關鍵尺寸均勻性的方法，具有以下有益效果：本發明 在晶圓光刻顯影后，首先經過一步電漿預處理步驟，去除開口底部殘留的光阻，其中，該步 電漿預處理時間略小于常規電漿預處理時間，然后再經過一步Ar/02電漿處理以進一步對 所述光阻層進行刻蝕，并調節Ar與O2的流量比例，使得晶圓邊緣部位的光阻刻蝕速率大于 晶圓中間部位的光阻刻蝕速率，從而調節晶圓邊緣部位及晶圓中間部位的光阻開口尺寸， 改善刻蝕后通孔關鍵尺寸的均勻性，減少WAT測試中出現RC參數異常次數，提高產品良率。
【附圖說明】
[0023] 圖1顯示為本發明的改善關鍵尺寸均勻性的方法的工藝流程圖。
[0024] 圖2顯示為本發明進行曝光及顯影在光阻層中形成若干開口的示意圖。
[0025] 圖3顯示為本發明在Ar/02電楽處理時調整流經晶圓邊緣部位與晶圓中間部位氣 體流量比例的示意圖。
[0026] 圖4顯示為本發明對晶圓進行Ar/02電漿處理后得到的結構示意圖。
[0027] 圖5顯示為本發明進行電漿預處理時晶圓各部位的光阻刻蝕速率。
[0028] 圖6顯示為本發明進行Ar/02電漿處理時晶圓各部位的光阻刻蝕速率。
[0029] 圖7顯示為本發明進行電漿預處理后晶圓各部位的開口關鍵尺寸。
[0030] 圖8顯示為本發明進行Ar/02電漿處理后晶圓各部位的開口關鍵尺寸。
[0031] 元件標號說明
[0032] Sl ~S4 步驟
[0033] 1 晶圓
[0034] 2 光阻層
[0035] 3 開口
[0036] 4 氣路
【具體實施方式】
[0037] 以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書 所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的具體實 施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離 本發明的精神下進行各種修飾或改變。
[0038] 請參閱圖1至圖8。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明 本發明的基本構想，遂圖式中僅顯示與本發明中有關的組件而非按照實際實施時的組件數 目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變，且其 組件布局型態也可能更為復雜。
[0039] 本發明提供一種改善關鍵尺寸均勻性的方法，請參閱圖1，顯示為該方法的工藝流 程圖，至少包括以下步驟：
[0040] 步驟Sl :提供一表面形成有光阻層的晶圓，進行曝光及顯影以在所述光阻層中形 成若干開口；
[0041] 步驟S2 :對所述晶圓進行電漿預處理以去除所述開口底部殘留的光阻；
[0042] 步驟S3 :對所述晶圓進行Ar/02電漿處理以進一步對所述光阻層進行刻蝕，并調 節Ar與O2的流量比例，使得晶圓邊緣部位的光阻刻蝕速率大于晶圓中間部位的光阻刻蝕 速率；
[0043] 步驟S4 :以Ar/02電漿處理后的光阻層為掩模對所述晶圓進行刻蝕。
[0044] 首先執行步驟Sl :提供一表面形成有光阻層2的晶圓1，進行曝光及顯影以在所述 光阻層2中形成若干開口 3。
[0045] 具體的，光阻亦稱光刻膠（photoresist),是指通過紫外光、深紫外光、電子束、離 子束、X射線等光照或輻射，其溶解度發生變化的耐蝕刻薄膜材料，是光刻工藝中的關鍵材 料，主要應用于集成電路和半導體分立器件的細微圖形加工。所述光阻層2下方還可以包 括底部抗反射涂層。本發明中，首先通過曝光及顯影將掩膜版轉移至所述光阻層2,在所述 光阻層2中形成若干開口 3。其中，曝光過程可以分步進行。由于晶圓平整度、曝光系統的 鏡域彎曲和鏡像差、晶片承載臺等客觀因素的影響，顯影后，晶圓邊緣部位的光阻層開口的 關鍵尺寸通常小于晶圓中間部位的開口尺寸，如圖2所示。
[0046] 然后執行步驟S2 :對所述晶圓進行電漿預處理以去除所述開口底部殘留的光阻。
[0047] 電漿預處理（Descum)是曝光顯影后的一個常規步驟，其利用電漿（亦稱等離子， Plasma)方式將芯片表面的因顯影、預烤等制程所造成的光阻毛邊及開口底部殘留的光阻 去除，以使圖形不失真。其原理是利用O2等離子產生的基團與光阻（高分子有機物）反應 生成揮發性氣體，然后經過泵浦抽走，從而去除殘留光阻。由于工藝的限制，電漿預處理過 程中晶圓邊緣部位的光阻刻蝕速率大于晶圓中間部位