CN101290475B - 用于改善特征线宽均匀性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于改善特征线宽均匀性的方法，涉及半导体器件制造工艺。现有的0.15微米以下的刻蚀制程存在特征线宽均匀度较低的问题，影响了产品的良率。本发明的方法包括：采用一组光刻参数对一批测试晶圆进行光刻并执行显影和刻蚀工序；在各片测试晶圆上选取若干个点，通过测量每个点刻蚀前后的特征线宽得到一组特征线宽的偏移量；根据特征线宽偏移量在一片晶圆上的分布情况计算光刻参数的补偿值；采用补偿后的光刻参数对后续的晶圆进行光刻，并执行显影和刻蚀工序。本发明的方法通过计算光刻参数的补偿值，能对后续刻蚀中可能产生的偏差进行预修正，从而得到特征线宽均匀性较好的晶圆，提高产品的良率。

Description

用于改善特征线宽均匀性的方法
技术领域
本发明涉及半导体器件制造工艺，尤其涉及一种用于改善特征线宽均匀性的方法。
背景技术
特征线宽(Critical Dimension，CD)均匀性是半导体器件制造工艺中需要考察的重要指标。随着工艺的不断进步，特征线宽已减小到纳米级别，而特征线宽均匀性的问题也随之变得越来越突出。
通常，在半导体器件制造工艺中，会根据线宽要求事先确定一个显影后特征线宽目标值ADIt和一个刻蚀后特征线宽目标值AEIt，然后根据前者设定一组光刻参数，并执行光刻和显影工序，以获得与目标值ADIt相接近的显影后特征线宽，再经过刻蚀以达到与目标值AEIt相接近的刻蚀后特征线宽。
然而，对于特征线宽小于0.15微米的制程，由于工艺本身存在的精度问题，使得一片晶圆在经过光刻、显影和刻蚀工序后，往往无法获得理想的刻蚀后特征线宽值。位于晶圆中央区域和边缘区域的多晶硅闸极截面尺寸会有较大的不同，且与刻蚀后特征线宽目标值AEIt也有一定差距，使得晶圆的特征线宽均匀性达不到规定的要求，影响了产品的良率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于改善特征线宽均匀性的方法，以有效改善同一片晶圆上的特征线宽均匀性，从而提高产品的良率。
为了达到上述的目的，本发明提供一种用于改善特征线宽均匀性的方法，包括下列步骤：a.采用一组对应于显影后特征线宽目标值的光刻参数对一批测试晶圆进行光刻，并执行显影和刻蚀工序；b.在刻蚀后的各片测试晶圆上均匀 选取至少30个点，通过测量每个点刻蚀前后的特征线宽值得到一组特征线宽的偏移量；c.根据所述的特征线宽偏移量的统计分布情况计算对应于各个点的显影后特征线宽目标值的补偿值，从而获得相应的修正后的光刻参数的补偿值，所述光刻参数的补偿值等于刻蚀后特征线宽的目标值减去特征线宽偏移量减去显影后特征线宽的目标值；d.采用补偿后的光刻参数对后续的晶圆进行光刻，并执行显影和刻蚀工序。
在上述的用于改善特征线宽均匀性的方法中，步骤a对应测试晶圆上每一个芯片单元选取一个测量点。
在上述的用于改善特征线宽均匀性的方法中，特征线宽偏移量等于刻蚀后的特征线宽减去显影后的特征线宽。
在上述的用于改善特征线宽均匀性的方法中，步骤c和步骤d之间还包括根据特征线宽偏移量的分布，在光刻工艺的可行性范围内对光刻参数的补偿值进行修正的步骤。
本发明是用于改善特征线宽均匀性的方法，通过对刻蚀前后的测试晶圆的特征线宽进行检测，并选取测试晶圆上均匀分布的若干个点，以获取特征线宽偏移量的值，利用这些值计算出光刻参数的补偿值，从而在对下一批晶圆进行光刻时，能对后续刻蚀制程中可能产生的偏差进行预修正，以获得均匀的特征线宽，有效解决了线宽均匀性的问题，提高了产品的良率。
具体实施方式
下面将对本发明的用于改善特征线宽均匀性的方法作进一步的详细描述。
首先，采用对应于显影后特征线宽目标值ADIt的一组光刻参数对一批测试晶圆进行光刻，并执行显影和刻蚀工序。
接着，在刻蚀后的各片测试晶圆上选取若干个测量点，以测量每个点的特征线宽偏移量bias。通常，根据晶圆上芯片单元(die)的分布情况在晶圆的中央和边缘的各个位置上选取至少30个测量点，较佳地，可对应每一个芯片单元选取一个测量点，这样可以得到较为全面的测量结果。特征线宽偏移量bias的值等于刻蚀后的特征线宽AEIr减去显影后的特征线宽ADIr，可分别通过刻蚀后检测(After Etch Inspection，AEI)和显影后检测(After Development Inspection， ADI)获取相关的值。
然后，根据测得的特征线宽偏移量bias的统计分布情况，计算光刻参数的补偿值offset，该补偿值用于修正因刻蚀工艺造成的特征线宽的偏差，其等于刻蚀后特征线宽的目标值减去特征线宽偏移量减去显影后特征线宽的目标值，即：offset＝AEIt-bias-ADIt。然而，由于光刻工艺可行性范围的限制，计算出的补偿值offset还需要根据偏移量bias的分布进行修正，才能叠加到光刻参数上进行实际应用。
最后，采用补偿后的光刻参数对后续的晶圆进行光刻，并执行显影和刻蚀工序。由于在光刻工序中对晶圆的特征线宽进行了预修正，因此，当完成刻蚀工序后，可以获得均匀的特征线宽。
于本发明的具体实施例中，先采用对应显影后特征线宽目标值ADIt＝0.15μm的光刻参数对100片测试晶圆进行光刻、显影和刻蚀，并在每片刻蚀后的测试晶圆上均匀选取38个测量点，每个点对应一个芯片单元。接着，获取这些测量点所对应的特征线宽偏移量bias，并通过统计方法生成如表1所示的特征线宽偏移量在一片晶圆上的分布情况，根据表1中的数据可计算出光刻参数的补偿值offset。
然而，根据光刻工艺的可行性，需要对所计算出的补偿值进行修正，最后得到如表2所示的数据，其中，“0”表示不需要对该区域的光刻参数进行补偿，非“0”值表示需要对该区域的光刻参数进行补偿。例如：“0.84”表示需要在显影后特征线宽目标值ADIt＝0.15μm上补偿0.84nm，得到修正后的显影后特征线宽目标值ADIt’＝0.15084μm。
当执行下一批晶圆的光刻工序时，只需按照表2所示的补偿量对机台上的光刻参数进行相应调整，即可在执行完光刻、显影、刻蚀工序后，获得特征线宽较为均匀的晶圆。
实验数据表明，采用了本发明的方法所获得的晶圆，其刻蚀后的特征线宽均匀性U％(U％＝(线宽最大值-线宽最小值)/2倍平均值)从原来的7.36％下降到4.70％，有效改善了特征线宽的均匀性，从而也提高了产品的良率。
表1
Figure S07139786820070518D000041
表2

Claims (6)

1.一种用于改善特征线宽均匀性的方法，其特征在于，包括下列步骤：
a.采用一组对应于显影后特征线宽目标值的光刻参数对一批测试晶圆进行光刻，并执行显影和刻蚀工序；
b.在刻蚀后的各片测试晶圆上均匀选取至少30个点，通过测量每个点刻蚀前后的特征线宽值得到一组特征线宽的偏移量；
c.根据所述的特征线宽偏移量的统计分布情况计算对应于各个点的显影后特征线宽目标值的补偿值，从而获得相应的修正后的光刻参数的补偿值，所述光刻参数的补偿值等于刻蚀后特征线宽的目标值减去特征线宽偏移量减去显影后特征线宽的目标值；
d.采用补偿后的光刻参数对后续的晶圆进行光刻，并执行显影和刻蚀工序。
2.如权利要求1所述的用于改善特征线宽均匀性的方法，其特征在于：步骤a中，对应测试晶圆上每一个芯片单元选取一个测量点。
3.如权利要求1所述的用于改善特征线宽均匀性的方法，其特征在于：特征线宽偏移量等于刻蚀后的特征线宽值减去显影后的特征线宽值。
4.如权利要求3所述的用于改善特征线宽均匀性的方法，其特征在于：刻蚀后的特征线宽通过刻蚀后检测获取。
5.如权利要求3所述的用于改善特征线宽均匀性的方法，其特征在于：显影后的特征线宽通过显影后检测获取。
6.如权利要求1所述的用于改善特征线宽均匀性的方法，其特征在于：步骤c和步骤d之间还包括根据特征线宽偏移量的分布，在光刻工艺的可行性范围内对光刻参数的补偿值进行修正的步骤。
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