CN102005408A - 金属线形成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种金属线形成方法，预先建立蚀刻偏差与掩膜版图案密度之间的幂指数关系，该方法包括：A、检测当前的掩膜版图案密度，并根据所建立的蚀刻偏差与掩膜版图案密度之间的幂指数关系计算当前的蚀刻偏差；B、如果当前的蚀刻偏差小于预先设置的阈值范围的下限值，则在掩膜版图案上增加辅助图案；如果当前的蚀刻偏差大于预先设置的阈值范围的上限值，则缩小掩膜版图案的线宽；C、在介质层表面旋涂光刻胶，并将掩膜版覆盖在光刻胶之上，经曝光、显影之后，在介质层表面形成光刻胶图案；按照所形成的光刻胶图案，采用蚀刻工艺形成沟槽；在所形成的沟槽中填充金属，形成金属线。采用该方法能够提高所形成的金属线的精度。

Description

金属线形成方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种金属线形成方法。
背景技术
随着电子设备的广泛应用，半导体的制造工艺得到了飞速的发展，在半导体的制造流程中，涉及金属线形成方法，现有技术中的金属线形成方法具体为：步骤一，在晶圆的介质层上形成用于填充金属的沟槽；步骤二，在所形成的沟槽中填充金属，例如铜或铝，从而形成金属线。其中，在步骤一中，沟槽的形成又分为如下几个步骤：第一，按照预先设计的沟槽图案制作掩膜版；第二，在介质层表面旋涂光刻胶，并将掩膜版覆盖在光刻胶之上，经曝光、显影之后，在介质层表面形成光刻胶图案；第三，按照所形成的光刻胶图案，采用蚀刻工艺形成沟槽。
在蚀刻的过程中，如果光刻胶图案的边缘与介质层表面不垂直，则所形成的沟槽的宽度与光刻胶图案中用于形成沟槽的线宽不相等，这就会导致经蚀刻形成的沟槽图案与预先设计的沟槽图案存在差异，我们将蚀刻后检查(AEI)关键尺寸(CD)与显影后检查(ADI)CD的差值称为蚀刻偏差，图1为蚀刻偏差的产生示意图。在实际应用中，蚀刻偏差应在预先设置的阈值范围内，如果蚀刻偏差难以被控制在预先设置的阈值范围内，则会降低最终形成的金属线的精度。
然而，在现有技术中，还没有相应的解决方案。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种金属线形成方法，能够提高所形成的金属线的精度。
为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：
一种金属线形成方法，预先建立蚀刻偏差与掩膜版图案密度之间的幂指数关系，该方法包括：
A、检测当前的掩膜版图案密度，并根据所建立的蚀刻偏差与掩膜版图案密度之间的幂指数关系计算当前的蚀刻偏差；
B、如果当前的蚀刻偏差小于预先设置的阈值范围的下限值，则在掩膜版图案上增加辅助图案，然后执行步骤A；如果当前的蚀刻偏差大于预先设置的阈值范围的上限值，则缩小掩膜版图案的线宽，然后执行步骤A；如果当前的蚀刻偏差在预先设置的阈值范围内，则执行步骤C；
C、在介质层表面旋涂光刻胶，并将掩膜版覆盖在光刻胶之上，经曝光、显影之后，在介质层表面形成光刻胶图案；
按照所形成的光刻胶图案，采用蚀刻工艺形成沟槽；
在所形成的沟槽中填充金属，形成金属线。
所述预先建立蚀刻偏差与掩膜版图案密度之间的幂指数关系的方法为：
检测多个掩膜版图案密度，并分别计算与每个掩膜版图案密度对应的蚀刻偏差，其中，蚀刻偏差的值等于蚀刻后检查AEI关键尺寸CD与显影后检查ADI CD的差值；
根据所获取的多个掩膜版图案密度和每个掩膜版图案密度对应的蚀刻偏差进行曲线拟合；
根据所拟合的曲线建立蚀刻偏差与掩膜版图案密度之间的幂指数关系：Y＝3×10-7X29329，其中，X坐标为掩膜版图案密度，Y坐标为蚀刻偏差。
所述阈值范围为0.025微米至0.035微米。
可见，在本发明所提供的金属线形成方法中，预先建立蚀刻偏差与掩膜版图案密度之间的幂指数关系，然后检测当前的掩膜版图案密度，并根据预先建立的蚀刻偏差与掩膜版图案密度之间的幂指数关系计算当前的蚀刻偏差，如果当前的蚀刻偏差在预先设置的阈值范围内，则进入后续的流程；如果当前的蚀刻偏差小于预先设置的阈值范围的下限值，则在掩膜版图案上增加辅助图案，以增大掩膜版图案密度；如果当前的蚀刻偏差大于预先设置的阈值范围的上限值，则缩小掩膜版图案的线宽，以减小掩膜版图案密度，采用该方法可对掩膜版图案进行修正，从而将蚀刻偏差控制在阈值范围内，提高了所形成的金属线的精度。
附图说明
图1为蚀刻偏差的产生示意图。
图2为本发明所提供的金属线形成方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。
本发明的核心思想为：预先建立蚀刻偏差与掩膜版图案密度之间的幂指数关系，然后检测当前的掩膜版图案密度，并根据预先建立的蚀刻偏差与掩膜版图案密度之间的幂指数关系计算当前的蚀刻偏差，如果当前的蚀刻偏差在预先设置的阈值范围内，则进入后续的流程；如果当前的蚀刻偏差小于预先设置的阈值范围的下限值，则在掩膜版图案上增加辅助图案，以增大掩膜版图案密度；如果当前的蚀刻偏差大于预先设置的阈值范围的上限值，则缩小掩膜版图案的线宽，以减小掩膜版图案密度，采用该方法可对掩膜版图案进行修正，以将蚀刻偏差控制在阈值范围内，从而提高了所形成的金属线的精度。
图2为本发明所提供的金属线形成方法的流程图，该方法包括以下步骤：
步骤201，预先建立蚀刻偏差与掩膜版图案密度之间的幂指数关系。
经实验可知，蚀刻偏差与掩膜版图案密度之间存在幂指数关系，幂指数关系的建立方法为：分别检测多个掩膜版图案密度，并分别计算与每个掩膜版图案密度对应的蚀刻偏差，其中，掩膜版图案密度的检测为现有技术的内容，蚀刻偏差的值等于AEI CD与ADI CD的差值，其中，AEI CD与ADI CD的测量也为现有技术，然后根据所获取的多组(掩膜版图案密度，蚀刻偏差)进行曲线拟合，从而建立蚀刻偏差与掩膜版图案密度之间的幂指数关系：Y＝3×10-7X2.9329，其中，X坐标为掩膜版图案密度，X坐标的单位为％，Y坐标为蚀刻偏差，Y坐标的单位为微米。
需要说明的是，如果蚀刻偏差与掩膜版图案密度之间的幂指数关系预先已被建立，则在每次形成金属线时，无需再次建立蚀刻偏差与掩膜版图案密度之间的幂指数关系，而可直接执行步骤202。
步骤202，检测当前的掩膜版图案密度，并根据所建立的蚀刻偏差与掩膜版图案密度之间的幂指数关系计算当前的蚀刻偏差。
步骤203，如果当前的蚀刻偏差小于预先设置的阈值范围的下限值，则在掩膜版图案上增加辅助图案，然后执行步骤202；如果当前的蚀刻偏差大于预先设置的阈值范围的上限值，则缩小掩膜版图案的线宽，然后执行步骤202；如果当前的蚀刻偏差在预先设置的阈值范围内，则执行步骤204。
在实际应用中，蚀刻偏差并不可能被完全克服，因此，如果当前的蚀刻偏差在预先设置的阈值范围内，可按照当前的掩膜版图案进行后续的光刻、蚀刻工艺，一般将阈值范围设置为0.025微米至0.035微米。
在实际应用中，蚀刻偏差是一定会存在的，如果当前的蚀刻偏差小于预先设置的阈值范围的下限值，这也是一种非正常的情况，在这种情况下，则需要在掩膜版图案上增加辅助图案，以增大掩膜版图案的密度，从而达到增大蚀刻偏差的目的，一般在掩膜版的局部图案密度比较小的区域增加辅助图案，在现有技术中，可检测出掩膜版图案中每一区域的图案密度，一般在图案密度小于40％的区域增加辅助图案，在实际应用中，辅助图案一般由若干个方块或十字形图案组成，辅助图案中每个方块或十字图案的大小和相邻方块或十字图形的间距都有具体的规则，所述规则为现有技术的内容，在掩膜版形成之前，当进行掩膜版上的图案设计时，在所设计的掩膜版图案上增加辅助图案，这样就可在最终形成的掩膜版上形成预先设计的辅助图案，其中，在掩膜版上形成预先设计的辅助图案的方法与在掩膜版上形成沟槽图案的方法相同。
另外，还需要说明的是，辅助图案的增加不影响后续的工艺流程，当在辅助图案对应的沟槽中填充金属并形成金属图案后，形成的金属图案并不与上下层金属相连，也就是说，在辅助图案所对应的区域不做金属互连。
如果当前的蚀刻偏差大于预先设置的阈值范围的上限值，则需要降低掩膜版图案的密度，从而达到减小蚀刻偏差的目的，一般通过缩小掩膜版图案的线宽的方法来降低掩膜版图案的密度，需要说明的是，掩膜版图案的线宽对应着最终形成的沟槽的宽度，在实际应用中，在掩膜版形成之前，当进行掩膜版上的图案设计时，就可缩小掩膜版图案的线宽，这样，在最终形成的掩膜版上的掩膜版图案的线宽也是被缩小的。
至此，通过对掩膜版图案进行修正，可将蚀刻偏差控制在阈值范围内，从而提高了所形成的金属线的精度。
步骤204，在介质层表面旋涂光刻胶，并将掩膜版覆盖在光刻胶之上，经曝光、显影之后，在介质层表面形成光刻胶图案。
步骤105，按照所形成的光刻胶图案，采用蚀刻工艺形成沟槽。
步骤106，在所形成的沟槽中填充金属，从而形成金属线。
上述步骤104至106为现有技术的内容，在此不予赘述。
至此，本流程结束，可进入后续的工艺流程。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种金属线形成方法，预先建立蚀刻偏差与掩膜版图案密度之间的幂指数关系，该方法包括：
A、检测当前的掩膜版图案密度，并根据所建立的蚀刻偏差与掩膜版图案密度之间的幂指数关系计算当前的蚀刻偏差；
B、如果当前的蚀刻偏差小于预先设置的阈值范围的下限值，则在掩膜版图案上增加辅助图案，然后执行步骤A；如果当前的蚀刻偏差大于预先设置的阈值范围的上限值，则缩小掩膜版图案的线宽，然后执行步骤A；如果当前的蚀刻偏差在预先设置的阈值范围内，则执行步骤C；
C、在介质层表面旋涂光刻胶，并将掩膜版覆盖在光刻胶之上，经曝光、显影之后，在介质层表面形成光刻胶图案；
按照所形成的光刻胶图案，采用蚀刻工艺形成沟槽；
在所形成的沟槽中填充金属，形成金属线。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预先建立蚀刻偏差与掩膜版图案密度之间的幂指数关系的方法为：
检测多个掩膜版图案密度，并分别计算与每个掩膜版图案密度对应的蚀刻偏差，其中，蚀刻偏差的值等于蚀刻后检查AEI关键尺寸CD与显影后检查ADI CD的差值；
根据所获取的多个掩膜版图案密度和每个掩膜版图案密度对应的蚀刻偏差进行曲线拟合；
根据所拟合的曲线建立蚀刻偏差与掩膜版图案密度之间的幂指数关系：Y＝3×10-7X2.9329，其中，X坐标为掩膜版图案密度，Y坐标为蚀刻偏差。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阈值范围为0.025微米至0.035微米。
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