CN109037029B - 一种蓝宝石等离子刻蚀负载效应的图形修饰方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及半导体制造技术领域，提供一种蓝宝石等离子刻蚀负载效应的图形修饰方法及系统，方法包括：对选取的常规形状的掩膜进行ICP刻蚀，建立ICP掩膜图形工艺调整规则；根据建立的ICP掩膜图形工艺调整规则以及目标图形掩膜的参数要求，计算常规形状的掩膜与所述目标图形掩膜之间的补偿参数；根据计算得到的所述补偿参数，以选取的常规形状的掩膜为基础，设计生成符合目标图形的掩膜，从而实现对掩膜刻蚀后，掩膜的形状符合预先设置的目标图形形状，提高散射效果，进一步提高蓝宝石的发光度，提升产品品质。

Description

一种蓝宝石等离子刻蚀负载效应的图形修饰方法及系统
技术领域
本发明属于半导体制造技术领域，尤其涉及一种蓝宝石等离子刻蚀负载效应的图形修饰方法及系统。
背景技术
等离子体刻蚀在半导体制造工艺中应用较为成熟，由于等离子体刻蚀对薄膜有非常良好的非等向蚀刻性(Anisotropic Etch)以及选择比(Selectivity)使得干法刻蚀在小线宽的制程完全替代了原有的湿法刻蚀(Wet Etching)。随着工艺尺寸的逐渐缩小，不同的薄膜材质和结构使得干法刻蚀的制程的复杂性和工艺难度大大提高。对于等离子体刻蚀的制程的非等向蚀刻性(Anisotropic Etch)，刻蚀率(Etching Rate)、选择比(Selectivity)和负载效应(Loading effect)的研究在纳米级的微电子工艺显得越来越重要。一般蚀刻技术可分为等向性(Isotropic)与非等向性(Anisotropic)两种。等向性蚀刻表示横向和纵向之蚀刻率相同，非等向性蚀刻则为横向性蚀刻率很慢或0，因此，非等向性蚀刻可较完美调控蚀刻截面轮廓(Etch Profile)和线宽(CD Control)。蚀刻率与均匀性是蚀刻性能优异与否的依据之一，蚀刻率愈快，表示产量愈大。但是，蚀刻率愈快并不代表快就是好，适当的蚀刻速率只是制程能力表现的其中一项指针。均匀性指的是芯片不同位置的相对表现差异。
使用等离子干法刻蚀的刻蚀率随着蚀刻表面的面积大小的变化而产生不同的特性被称之为负载效应。负载效应其实就是等离子体浓度(Plasma Density)和刻蚀率的相关性。刻蚀剂的浓度和刻蚀率成正比，和所需刻蚀的薄膜表面面积大小成反比。当所需刻蚀的薄膜表面面积增大，致使刻蚀剂的浓度在局部表面被摊薄导致刻蚀率下降。这是干法刻蚀的刻蚀化学性蚀刻(Chemical reaction)导致的。在蓝宝石的等离子体刻蚀，蓝宝石体现在非等向性刻蚀，但其横向刻蚀速率约是纵向刻蚀的一半。同时使用常规光刻胶作为掩模，选择比在0.6-1.0左右。随着刻蚀时间增加，掩模形貌不断缩小。其中，在刻蚀过程中，不管选择的掩膜行状为何种形状，刻蚀完成后，掩膜的形状均为底部为圆形的柱体，相对来说，圆形柱体相比多边形的柱体来说，其散射效果较差，导致蓝宝石的发光亮度较弱。
发明内容
本发明的目的在于提供一种蓝宝石等离子刻蚀负载效应的图形修饰方法，旨在解决现有技术中刻蚀完成后，掩膜的形状均为底部为圆形的柱体，导致蓝宝石散射效果较差，发光亮度较弱的问题。
本发明是这样实现的，一种蓝宝石等离子刻蚀负载效应的图形修饰方法，所述方法包括下述步骤：
对选取的常规形状的掩膜进行ICP刻蚀，建立ICP掩膜图形工艺调整规则；
根据建立的ICP掩膜图形工艺调整规则以及目标图形掩膜的参数要求，计算常规形状的掩膜与所述目标图形掩膜之间的补偿参数，所述掩膜补偿参数包括补偿量、补偿位置和补偿形状；
根据计算得到的所述补偿参数，以选取的常规形状的掩膜为基础，设计生成符合目标图形的掩膜。
作为一种改进的方案，所述对选取的常规图形的掩膜进行ICP刻蚀，建立ICP掩膜图形工艺调整规则的步骤具体包括下述步骤：
控制按照常规的圆形掩膜和方形掩膜制作光刻蚀图形掩膜；
对制作的光刻蚀掩膜图形进行光刻蚀操作，计算掩膜在第一周期和第一周长的情形下的光刻蚀速率和选择比；
依据计算得到的光刻蚀速率和选择比，计算不同掩膜周期和不同掩膜周长的掩膜对所述光刻蚀速率和选择比的影响，获取得到不同掩膜周期、不同掩膜周长所对应的光刻蚀速率和选择比；
对获取得到的不同掩膜周期、不同掩膜周长所对应的光刻蚀速率和选择比进行汇总形成ICP掩膜图形工艺调整规则。
作为一种改进的方案，所述控制按照常规的圆形掩膜和方形掩膜制作光刻蚀图形掩膜的步骤具体包括下述步骤：
控制选择基本材料，所述基本材料包括蓝宝石、玻璃、石英和碳化硅；
控制对选择的基本材料进行清洗；
控制在所述蓝宝石上涂覆固定厚度的光刻胶，制作常规的圆形掩膜和方形掩膜。
作为一种改进的方案，所述依据计算得到的光刻蚀速率和选择比，计算不同掩膜周期和不同掩膜周长的掩膜对所述光刻蚀速率和选择比的影响，获取得到不同掩膜周期、不同掩膜周长所对应的光刻蚀速率和选择比的步骤具体包括下述步骤：
依据计算得到的光刻蚀速率和选择比，计算在第二周期第一周长情形下的掩膜刻蚀所对应的光刻蚀速率和选择比；
依据计算得到的光刻蚀速率和选择比，计算在第一周期第二周长情形下的掩膜刻蚀所对应的光刻蚀速率和选择比。
作为一种改进的方案，所述根据计算得到的所述补偿参数，以选取的常规形状的掩膜为基础，设计生成符合目标图形的掩膜的步骤之后还包括下述步骤：
以设计生成符合目标图形的掩膜为选取的掩膜，返回执行所述建立ICP掩膜图形工艺调整规则以及后续的步骤。
本发明的另一目的在于提供一种蓝宝石等离子刻蚀负载效应的图形修饰系统，所述系统包括：
ICP掩膜图形工艺调整规则建立模块，用于对选取的常规形状的掩膜进行ICP刻蚀，建立ICP掩膜图形工艺调整规则；
补偿参数计算模块，用于根据建立的ICP掩膜图形工艺调整规则以及目标图形掩膜的参数要求，计算常规形状的掩膜与所述目标图形掩膜之间的补偿参数，所述掩膜补偿参数包括补偿量、补偿位置和补偿形状；
目标图形掩膜设计生成模块，用于根据计算得到的所述补偿参数，以选取的常规形状的掩膜为基础，设计生成符合目标图形的掩膜。
作为一种改进的方案，所述ICP掩膜图形工艺调整规则建立模块具体包括：
图形掩膜制作模块，用于控制按照常规的圆形掩膜和方形掩膜制作光刻蚀图形掩膜；
第一计算模块，用于对制作的光刻蚀掩膜图形进行光刻蚀操作，计算掩膜在第一周期和第一周长的情形下的光刻蚀速率和选择比；
第二计算模块，用于依据计算得到的光刻蚀速率和选择比，计算不同掩膜周期和不同掩膜周长的掩膜对所述光刻蚀速率和选择比的影响，获取得到不同掩膜周期、不同掩膜周长所对应的光刻蚀速率和选择比；
规则汇总生成模块，用于对获取得到的不同掩膜周期、不同掩膜周长所对应的光刻蚀速率和选择比进行汇总形成ICP掩膜图形工艺调整规则。
作为一种改进的方案，所述图形掩膜制作模块具体包括：
材料选择控制模块，用于控制选择基本材料，所述基本材料包括蓝宝石、玻璃、石英和碳化硅；
清洗控制模块，用于控制对选择的基本材料进行清洗；
制作控制模块，用于控制在所述蓝宝石上涂覆固定厚度的光刻胶，制作常规的圆形掩膜和方形掩膜。
作为一种改进的方案，所述第二计算模块具体包括：
变周期计算模块，用于依据计算得到的光刻蚀速率和选择比，计算在第二周期第一周长情形下的掩膜刻蚀所对应的光刻蚀速率和选择比；
变周长计算模块，用于依据计算得到的光刻蚀速率和选择比，计算在第一周期第二周长情形下的掩膜刻蚀所对应的光刻蚀速率和选择比。
作为一种改进的方案，所述系统还包括：
返回控制模块，用于以设计生成符合目标图形的掩膜为选取的掩膜，返回执行所述建立ICP掩膜图形工艺调整规则以及后续的步骤。
在本发明实施例中，对选取的常规形状的掩膜进行ICP刻蚀，建立ICP掩膜图形工艺调整规则；根据建立的ICP掩膜图形工艺调整规则以及目标图形掩膜的参数要求，计算常规形状的掩膜与所述目标图形掩膜之间的补偿参数；根据计算得到的所述补偿参数，以选取的常规形状的掩膜为基础，设计生成符合目标图形的掩膜，从而实现对掩膜刻蚀后，掩膜的形状符合预先设置的目标图形形状，提高散射效果，进一步提高蓝宝石的发光度，提升产品品质。
附图说明
图1是本发明提供的蓝宝石等离子刻蚀负载效应的图形修饰方法的实现流程图；
图2是本发明提供的对选取的常规图形的掩膜进行ICP刻蚀，建立ICP掩膜图形工艺调整规则的流程图；
图3是本发明提供的控制按照常规的圆形掩膜和方形掩膜制作光刻蚀图形掩膜的实现流程图；
图4是本发明提供的蓝宝石等离子刻蚀负载效应的图形修饰系统的结构框图；
图5是本发明提供的ICP掩膜图形工艺调整规则建立模块的结构框图；
图6是本发明提供的图形掩膜制作模块的结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1示出了本发明提供的蓝宝石等离子刻蚀负载效应的图形修饰方法的实现流程图，其具体包括下述步骤：
在步骤S101中，对选取的常规形状的掩膜进行ICP刻蚀，建立ICP掩膜图形工艺调整规则。
在步骤S102中，根据建立的ICP掩膜图形工艺调整规则以及目标图形掩膜的参数要求，计算常规形状的掩膜与所述目标图形掩膜之间的补偿参数，所述掩膜补偿参数包括补偿量、补偿位置和补偿形状。
在步骤S103中，根据计算得到的所述补偿参数，以选取的常规形状的掩膜为基础，设计生成符合目标图形的掩膜。
其中，该掩膜的常规形状为圆形或方形，而预先设计的目标图形掩膜中的目标图形为六边形，在掩膜刻蚀完成后，掩膜最终形成的形状为六棱锥时，其散射效果较好，众所周知，在蓝宝石等离子刻蚀过程中，占空比越大，掩膜的散射效果越好，而相对于圆形和方形，六边形所对应的占空比较大，其效果较好，因此，可以将掩膜的目标形状设置为六边形。
在该步骤中，使用补偿参数，对原先选择的掩膜进行重设计，进行响应的图形、位置和形状的补偿，使其光刻蚀后，达到目标图形的效果。
如图2所示，对选取的常规图形的掩膜进行ICP刻蚀，建立ICP掩膜图形工艺调整规则的步骤具体包括下述步骤：
在步骤S201中，控制按照常规的圆形掩膜和方形掩膜制作光刻蚀图形掩膜。
在步骤S202中，对制作的光刻蚀掩膜图形进行光刻蚀操作，计算掩膜在第一周期和第一周长的情形下的光刻蚀速率和选择比。
在该步骤中，光刻蚀速率和选择比是影响掩膜形状变化关键因素，同时，在不同周期和步骤长下，光刻蚀速率和选择是不同的。
在步骤S203中，依据计算得到的光刻蚀速率和选择比，计算不同掩膜周期和不同掩膜周长的掩膜对所述光刻蚀速率和选择比的影响，获取得到不同掩膜周期、不同掩膜周长所对应的光刻蚀速率和选择比。
在该步骤中，依据选择的第一周期和第一周长，计算不同周期和不同周长情形下的光刻蚀速率和选择比，并以此建立规则，作为后续制作目标图形掩膜的依据。
在步骤S204中，对获取得到的不同掩膜周期、不同掩膜周长所对应的光刻蚀速率和选择比进行汇总形成ICP掩膜图形工艺调整规则。
如图3所示，控制按照常规的圆形掩膜和方形掩膜制作光刻蚀图形掩膜的步骤具体包括下述步骤：
在步骤S301中，控制选择基本材料，所述基本材料包括蓝宝石、玻璃、石英和碳化硅。
在步骤S302中，控制对选择的基本材料进行清洗。
在步骤S303中，控制在所述蓝宝石上涂覆固定厚度的光刻胶，制作常规的圆形掩膜和方形掩膜。
在本发明实施例中，依据计算得到的光刻蚀速率和选择比，计算不同掩膜周期和不同掩膜周长的掩膜对所述光刻蚀速率和选择比的影响，获取得到不同掩膜周期、不同掩膜周长所对应的光刻蚀速率和选择比的步骤具体包括下述步骤：
(1)依据计算得到的光刻蚀速率和选择比，计算在第二周期第一周长情形下的掩膜刻蚀所对应的光刻蚀速率和选择比；
(2)依据计算得到的光刻蚀速率和选择比，计算在第一周期第二周长情形下的掩膜刻蚀所对应的光刻蚀速率和选择比。
在该实施例中，上述给出一种具体的实施例，当然也可以采用选取多个周期和周长的情形，在此不再赘述。
在本发明实施例中，为了提高目标图形掩膜制作的成功率，可以多次执行参数计算，即通过大数据的分析和计算得出更为合理的补偿参数，具体为：
以设计生成符合目标图形的掩膜为选取的掩膜，返回执行所述建立ICP掩膜图形工艺调整规则以及后续的步骤。
图4示出了本发明提供的蓝宝石等离子刻蚀负载效应的图形修饰系统的结构框图，为了便于说明，图中仅给出了与本发明实施例相关的部分。
蓝宝石等离子刻蚀负载效应的图形修饰系统包括：
ICP掩膜图形工艺调整规则建立模块11，用于对选取的常规形状的掩膜进行ICP刻蚀，建立ICP掩膜图形工艺调整规则；
补偿参数计算模块12，用于根据建立的ICP掩膜图形工艺调整规则以及目标图形掩膜的参数要求，计算常规形状的掩膜与所述目标图形掩膜之间的补偿参数，所述掩膜补偿参数包括补偿量、补偿位置和补偿形状；
目标图形掩膜设计生成模块13，用于根据计算得到的所述补偿参数，以选取的常规形状的掩膜为基础，设计生成符合目标图形的掩膜。
其中，如图5所示，ICP掩膜图形工艺调整规则建立模块11具体包括：
图形掩膜制作模块14，用于控制按照常规的圆形掩膜和方形掩膜制作光刻蚀图形掩膜；
第一计算模块15，用于对制作的光刻蚀掩膜图形进行光刻蚀操作，计算掩膜在第一周期和第一周长的情形下的光刻蚀速率和选择比；
第二计算模块16，用于依据计算得到的光刻蚀速率和选择比，计算不同掩膜周期和不同掩膜周长的掩膜对所述光刻蚀速率和选择比的影响，获取得到不同掩膜周期、不同掩膜周长所对应的光刻蚀速率和选择比；
规则汇总生成模块17，用于对获取得到的不同掩膜周期、不同掩膜周长所对应的光刻蚀速率和选择比进行汇总形成ICP掩膜图形工艺调整规则。
在本发明实施例中，如图6所示，图形掩膜制作模块14具体包括：
材料选择控制模块18，用于控制选择基本材料，所述基本材料包括蓝宝石、玻璃、石英和碳化硅；
清洗控制模块19，用于控制对选择的基本材料进行清洗；
制作控制模块20，用于控制在所述蓝宝石上涂覆固定厚度的光刻胶，制作常规的圆形掩膜和方形掩膜。
结合图5所示，第二计算模块16具体包括：
变周期计算模块21，用于依据计算得到的光刻蚀速率和选择比，计算在第二周期第一周长情形下的掩膜刻蚀所对应的光刻蚀速率和选择比；
变周长计算模块22，用于依据计算得到的光刻蚀速率和选择比，计算在第一周期第二周长情形下的掩膜刻蚀所对应的光刻蚀速率和选择比。
如图4所示，蓝宝石等离子刻蚀负载效应的图形修饰系统还包括：
返回控制模块23，用于以设计生成符合目标图形的掩膜为选取的掩膜，返回执行所述建立ICP掩膜图形工艺调整规则以及后续的步骤。
上述各个模块的功能如上述方法实施例所记载，在此不再赘述。
在本发明实施例中，对选取的常规形状的掩膜进行ICP刻蚀，建立ICP掩膜图形工艺调整规则；根据建立的ICP掩膜图形工艺调整规则以及目标图形掩膜的参数要求，计算常规形状的掩膜与所述目标图形掩膜之间的补偿参数；根据计算得到的所述补偿参数，以选取的常规形状的掩膜为基础，设计生成符合目标图形的掩膜，从而实现对掩膜刻蚀后，掩膜的形状符合预先设置的目标图形形状，提高散射效果，进一步提高蓝宝石的发光度，提升产品品质。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种蓝宝石等离子刻蚀负载效应的图形修饰方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
对选取的常规形状的掩膜进行ICP刻蚀，建立ICP掩膜图形工艺调整规则；
根据建立的ICP掩膜图形工艺调整规则以及目标图形掩膜的参数要求，计算常规形状的掩膜与所述目标图形掩膜之间的补偿参数，所述掩膜补偿参数包括补偿量、补偿位置和补偿形状；
根据计算得到的所述补偿参数，以选取的常规形状的掩膜为基础，设计生成符合目标图形的掩膜；
所述对选取的常规图形的掩膜进行ICP刻蚀，建立ICP掩膜图形工艺调整规则的步骤具体包括下述步骤：
控制按照常规的圆形掩膜和方形掩膜制作光刻蚀图形掩膜；
对制作的光刻蚀掩膜图形进行光刻蚀操作，计算掩膜在第一周期和第一周长的情形下的光刻蚀速率和选择比；
依据计算得到的光刻蚀速率和选择比，计算不同掩膜周期和不同掩膜周长的掩膜对所述光刻蚀速率和选择比的影响，获取得到不同掩膜周期、不同掩膜周长所对应的光刻蚀速率和选择比；
对获取得到的不同掩膜周期、不同掩膜周长所对应的光刻蚀速率和选择比进行汇总形成ICP掩膜图形工艺调整规则。
2.根据权利要求1所述的蓝宝石等离子刻蚀负载效应的图形修饰方法，其特征在于，所述控制按照常规的圆形掩膜和方形掩膜制作光刻蚀图形掩膜的步骤具体包括下述步骤：
控制选择基本材料，所述基本材料包括蓝宝石、玻璃、石英和碳化硅；
控制对选择的基本材料进行清洗；
控制在所述蓝宝石上涂覆固定厚度的光刻胶，制作常规的圆形掩膜和方形掩膜。
3.根据权利要求2所述的蓝宝石等离子刻蚀负载效应的图形修饰方法，其特征在于，所述依据计算得到的光刻蚀速率和选择比，计算不同掩膜周期和不同掩膜周长的掩膜对所述光刻蚀速率和选择比的影响，获取得到不同掩膜周期、不同掩膜周长所对应的光刻蚀速率和选择比的步骤具体包括下述步骤：
依据计算得到的光刻蚀速率和选择比，计算在第二周期第一周长情形下的掩膜刻蚀所对应的光刻蚀速率和选择比；
依据计算得到的光刻蚀速率和选择比，计算在第一周期第二周长情形下的掩膜刻蚀所对应的光刻蚀速率和选择比。
4.根据权利要求3所述的蓝宝石等离子刻蚀负载效应的图形修饰方法，其特征在于，所述根据计算得到的所述补偿参数，以选取的常规形状的掩膜为基础，设计生成符合目标图形的掩膜的步骤之后还包括下述步骤：
以设计生成符合目标图形的掩膜为选取的掩膜，返回执行所述建立ICP掩膜图形工艺调整规则以及后续的步骤。
5.一种蓝宝石等离子刻蚀负载效应的图形修饰系统，其特征在于，所述系统包括：
ICP掩膜图形工艺调整规则建立模块，用于对选取的常规形状的掩膜进行ICP刻蚀，建立ICP掩膜图形工艺调整规则；
补偿参数计算模块，用于根据建立的ICP掩膜图形工艺调整规则以及目标图形掩膜的参数要求，计算常规形状的掩膜与所述目标图形掩膜之间的补偿参数，所述掩膜补偿参数包括补偿量、补偿位置和补偿形状；
目标图形掩膜设计生成模块，用于根据计算得到的所述补偿参数，以选取的常规形状的掩膜为基础，设计生成符合目标图形的掩膜；
所述ICP掩膜图形工艺调整规则建立模块具体包括：
图形掩膜制作模块，用于控制按照常规的圆形掩膜和方形掩膜制作光刻蚀图形掩膜；
第一计算模块，用于对制作的光刻蚀掩膜图形进行光刻蚀操作，计算掩膜在第一周期和第一周长的情形下的光刻蚀速率和选择比；
第二计算模块，用于依据计算得到的光刻蚀速率和选择比，计算不同掩膜周期和不同掩膜周长的掩膜对所述光刻蚀速率和选择比的影响，获取得到不同掩膜周期、不同掩膜周长所对应的光刻蚀速率和选择比；
规则汇总生成模块，用于对获取得到的不同掩膜周期、不同掩膜周长所对应的光刻蚀速率和选择比进行汇总形成ICP掩膜图形工艺调整规则。
6.根据权利要求5所述的蓝宝石等离子刻蚀负载效应的图形修饰系统，其特征在于，所述图形掩膜制作模块具体包括：
材料选择控制模块，用于控制选择基本材料，所述基本材料包括蓝宝石、玻璃、石英和碳化硅；
清洗控制模块，用于控制对选择的基本材料进行清洗；
制作控制模块，用于控制在所述蓝宝石上涂覆固定厚度的光刻胶，制作常规的圆形掩膜和方形掩膜。
7.根据权利要求6所述的蓝宝石等离子刻蚀负载效应的图形修饰系统，其特征在于，所述第二计算模块具体包括：
变周期计算模块，用于依据计算得到的光刻蚀速率和选择比，计算在第二周期第一周长情形下的掩膜刻蚀所对应的光刻蚀速率和选择比；
变周长计算模块，用于依据计算得到的光刻蚀速率和选择比，计算在第一周期第二周长情形下的掩膜刻蚀所对应的光刻蚀速率和选择比。
8.根据权利要求7所述的蓝宝石等离子刻蚀负载效应的图形修饰系统，其特征在于，所述系统还包括：
返回控制模块，用于以设计生成符合目标图形的掩膜为选取的掩膜，返回执行所述建立ICP掩膜图形工艺调整规则以及后续的步骤。
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