CD控制方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201410014551.3

申请日:

2014.01.13

公开号:

CN104779177A

公开日:

2015.07.15

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情:

实质审查的生效IPC(主分类):H01L 21/66申请日:20140113|||公开

IPC分类号:

H01L21/66; G03F7/20

主分类号:

H01L21/66

申请人:

中芯国际集成电路制造(上海)有限公司

发明人:

易旭东

地址:

201203上海市浦东新区张江路18号

优先权:

专利代理机构:

上海思微知识产权代理事务所(普通合伙)31237

代理人:

屈蘅; 李时云

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内容摘要

本发明揭示了一种CD控制方法,包括:获得所述氧化层厚度与CD的关系曲线;测量实际的氧化层沟槽的深度是否等于设定值,如果不相等则根据公式Energy(Split)=Energy(BL)+[CD(split)-CD(BL)]*slope计算实际的曝光能量,按照所述实际的曝光能量进行光刻工艺;其中Energy(Split)表示实际的曝光能量,Energy(BL)表示设定的曝光能量,CD(split)是氧化层厚度与CD的关系曲线中实际的氧化层厚度所对应的关键尺寸,CD(BL)是氧化层厚度与CD的关系曲线中氧化层厚度设定值所对应的关键尺寸,Slope为固定常数。采用可变的曝光能量进行光刻,能够灵活有效的针对不同的情况获得合适的CD,从而形成较佳的沟槽,提高了产品的质量,降低了报废几率。

权利要求书

1.  一种CD控制方法,用于制作半导体器件的氧化层沟槽,所述半导体器 件包括衬底,所述衬底中形成有STI,形成于所述衬底上的氧化层,其特征在于, 所述CD控制方法包括:
获得所述氧化层厚度与CD的关系曲线;
测量实际的氧化层沟槽的深度是否等于设定值,如果不相等则根据公式 Energy(Split)=Energy(BL)+[CD(split)-CD(BL)]*slope计算实际的曝光能量,按照 所述实际的曝光能量进行光刻工艺;其中Energy(Split)表示实际的曝光能量, Energy(BL)表示设定的曝光能量,CD(split)是氧化层厚度与CD的关系曲线中实 际的氧化层厚度所对应的关键尺寸,CD(BL)是氧化层厚度与CD的关系曲线中 氧化层厚度设定值所对应的关键尺寸,Slope为固定常数。

2.
  如权利要求1所述的CD控制方法,其特征在于,如果实际的氧化层沟 槽的深度等于设定值,则按照设定的曝光能量进行光刻工艺。

3.
  如权利要求1或2所述的CD控制方法,其特征在于,通过曝光能量和 氧化层厚度模拟出所述氧化层厚度与CD的关系曲线。

4.
  如权利要求3所述的CD控制方法,其特征在于,所述氧化层厚度

5.
  如权利要求3所述的CD控制方法,其特征在于,所述CD的范围是 0.3~0.6μm。

6.
  如权利要求1或2所述的CD控制方法,其特征在于,所述进行光刻工 艺包括:
在所述氧化层上涂敷光刻胶;
对所述光刻胶进行曝光显影,去除位于所述STI上方的光刻胶,暴露出部 分氧化层。

7.
  如权利要求6所述的CD控制方法,其特征在于,所述CD控制方法还 包括:在进行光刻工艺后,进行刻蚀工艺,去除所述暴露的氧化层,暴露出所 述STI。

8.
  如权利要求1所述的CD控制方法,其特征在于,所述Slope的值为 50~1000。

说明书

CD控制方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域,特别是涉及一种在制作半导体器件时氧化层 沟槽的过程中的CD(关键尺寸)控制方法。
背景技术
光刻工艺是通过一系列生产步骤将晶圆表面薄膜的特定部分除去的工艺。 在此之后,晶圆表面会留下带有微图形结构的薄膜。
在晶圆的制造过程中,晶体三极管、二极管、电容、电阻和金属层等的各 种物理部件在晶圆表面或表层内构成。这些部件是每次在一个掩膜层上生成的, 并且结合生成薄膜及通过光刻工艺过程去除特定部分,最终在晶圆上保留特征 图形的部分。光刻工艺的目标是根据电路设计的要求,在晶圆表面的正确位置 生成尺寸精确且与其它部件正确关联的特征图形。
光刻是所有半导体制造基本工艺中最关键的工艺步骤。光刻决定了器件制 造工艺中所有工艺步骤所能形成的最小尺寸,即关键尺寸(CD),例如图1所示 的半导体器件,包括在衬底1上形成的浅沟槽隔离结构(STI)2,覆盖在衬底1 上的氧化层(tunnel oxide)3,所述氧化层3需要形成沟槽4,以便暴露出STI2。 然而在现有技术中,随着CD的变小,形成的CD(即沟槽4的宽度)就不能够 保证稳定,直观上表现在产品的CD图表(chart)有着很大的波动(variation), 甚至常有OOS的情况发生,这严重的影响着产品的质量。
目前,在已知的现有技术中,还不存在一种方法来改善上述过程中CD的质 量。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种CD控制方法,改善在一些光刻工艺过程中 CD不可控的问题。
为解决上述技术问题,本发明提供一种CD控制方法,用于制作存储器件的 氧化层沟槽,所述存储器件包括衬底,所述衬底中形成有STI,形成于所述衬底 上的氧化层,所述CD控制方法包括:
获得所述氧化层厚度与CD的关系曲线;
测量实际的氧化层沟槽的深度是否等于设定值,如果不相等则根据公式 Energy(Split)=Energy(BL)+[CD(split)-CD(BL)]*slope计算实际的曝光能量,按照 所述实际的曝光能量进行光刻工艺;其中Energy(Split)表示实际的曝光能量, Energy(BL)表示设定的曝光能量,CD(split)是氧化层厚度与CD的关系曲线中实 际的氧化层厚度所对应的关键尺寸,CD(BL)是氧化层厚度与CD的关系曲线中 氧化层厚度设定值所对应的关键尺寸,Slope为固定常数。
可选的,对于所述的CD控制方法,如果实际的氧化层沟槽的深度等于设定 值,则按照设定的曝光能量进行光刻工艺。
可选的,对于所述的CD控制方法,通过曝光能量和氧化层厚度模拟出所述 氧化层厚度与CD的关系曲线。
可选的,对于所述的CD控制方法,所述氧化层厚度
可选的,对于所述的CD控制方法,所述CD的范围是0.3~0.6μm。
可选的,对于所述的CD控制方法,所述进行光刻工艺包括:
在所述氧化层上涂敷光刻胶;
对所述光刻胶进行曝光显影,去除位于所述STI上方的光刻胶,暴露出部 分氧化层。
可选的,对于所述的CD控制方法,所述CD控制方法还包括:在进行光刻 工艺后,进行刻蚀工艺,去除所述暴露的氧化层,暴露出所述STI。
可选的,对于所述的CD控制方法,所述Slope的值为50~1000。
与现有技术相比,本发明提供的CD控制方法中,首先获得所述氧化层厚度 与CD的关系曲线;然后测量实际的氧化层沟槽的深度是否等于设定值,如果不 相等则根据公式Energy(Split)=Energy(BL)+[CD(split)-CD(BL)]*slope计算实际 的曝光能量。相比现有技术的采用不变的曝光能量进行光刻,能够灵活有效的 针对不同的情况获得合适的CD,从而形成较佳的沟槽,提高了产品的质量,降 低了报废几率。
附图说明
图1为一种现有技术中制造的半导体器件的结构示意图;
图2为本发明CD控制方法的流程图;
图3为本发明一实施例中CD控制方法中的前端结构的示意图;
图4为本发明一实施例中曝光能量关系示意图;
图5为本发明一实施例中氧化层厚度与CD的关系曲线图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的CD控制方法进行更详细的描述,其中表示了 本发明的优选实施例,应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明, 而仍然实现本发明的有利效果。因此,下列描述应当被理解为对于本领域技术 人员的广泛知道,而并不作为对本发明的限制。
为了清楚,不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中,不详细描述公 知的功能和结构,因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在 任何实际实施例的开发中,必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标, 例如按照有关系统或有关商业的限制,由一个实施例改变为另一个实施例。另 外,应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的,但是对于本领域技术人 员来说仅仅是常规工作。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和 权利要求书,本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简 化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例 的目的。
本发明的核心思想在于,提供一种CD控制方法,用于制作半导体器件的氧 化层沟槽,所述半导体器件包括衬底,所述衬底中形成有STI,形成于所述衬底 上的氧化层,所述CD控制方法包括:
获得所述氧化层厚度与CD的关系曲线;
测量实际的氧化层沟槽的深度是否等于设定值,如果不相等则根据公式 Energy(Split)=Energy(BL)+[CD(split)-CD(BL)]*slope计算实际的曝光能量,按照 所述实际的曝光能量进行光刻工艺;其中Energy(Split)表示实际的曝光能量, Energy(BL)表示设定的曝光能量,CD(split)是氧化层厚度与CD的关系曲线中实 际的氧化层厚度所对应的关键尺寸,CD(BL)是氧化层厚度与CD的关系曲线中 氧化层厚度设定值所对应的关键尺寸,Slope为固定常数,其范围是50~1000, 具体数值视光刻胶的变动而不同。
以下列举所述CD控制方法的较优实施例,以清楚说明本发明的内容,应当 明确的是,本发明的内容并不限制于以下实施例,其他通过本领域普通技术人 员的常规技术手段的改进亦在本发明的思想范围之内。
基于上述思想,下面提供CD控制方法的较优实施例,请参考图1及图2, 图1为本发明中CD控制方法的流程图。本实施例的CD控制方法包括:
步骤S11:获得所述氧化层厚度与CD的关系曲线。具体的,首先提供前端 结构,如图3所示,所述前端结构至少包括衬底10,形成于所述衬底10中的 STI11,所述氧化层(tunnel oxide)12覆盖所述衬底10,所述氧化层12与衬底 10之间还形成有器件层(AA)等必要的层,此为本领域的常规选择,本发明对 此不做赘述。对于所述的前端结构,所述氧化层12中需要形成沟槽,如背景技 术中所述,按照现有技术形成的沟槽的尺寸是不可控的,在本发明中,发明人 研究发现,如图4所示,在涂敷光刻胶PR后,曝光的能量主要是主入射光A 以及在氧化层12表面和底部产生的反射光A’和B’叠加后的能量。当曝光条件 以及光刻胶厚度不变的情况下,主入射光A和反射光A’的叠加光能量是不变的, 因此主要影响曝光能量的因素是因氧化层的厚度变化引起的反射光B’的能量。 介于此,获得氧化层厚度与CD的关系曲线是十分必要的,在本实施例中,通过 曝光能量和氧化层厚度模拟出所述氧化层厚度与CD的关系曲线。例如,所述氧 化层厚度在通常对应的CD的范围是0.3~0.6μm之间,以采用 I-line光刻机为例,通过split(例如若干次的有效实验)模拟出理想状况下的氧 化层厚度与CD的关系曲线,图5为本实施例中获得的关系曲线图,其中虚线11、 12、13分别表示在使用I-line光刻机时,氧化层厚度分别为对应CD可由左边纵坐标示出,当然这三组数据仅为示例,获得图5 的图形还需更多的参数,本发明在此不一一列举,且需要说明的是,图5示出 的曲线仅是一部分,完整曲线具有周期性,其周期为曝光波长的一半。
接着,进行步骤S12:测量实际的氧化层沟槽的深度是否等于设定值(即氧 化层的厚度是否等于设定的厚度),如果不相等则根据公式
Energy(Split)=Energy(BL)+[CD(split)-CD(BL)]*slope
计算实际的曝光能量,按照所述实际的曝光能量进行光刻工艺;其中Energy(Split) 表示实际的曝光能量,Energy(BL)表示设定的曝光能量,CD(split)是氧化层厚度 与CD的关系曲线中实际的氧化层厚度所对应的关键尺寸,CD(BL)是氧化层厚 度与CD的关系曲线中氧化层厚度设定值所对应的关键尺寸,Slope为固定常数, 其范围是50~1000,具体数值视光刻胶的变动而不同。如果实际的氧化层沟槽的 深度等于设定值,则按照设定的曝光能量进行光刻工艺。
具体的,所述进行光刻工艺包括:在所述氧化层上涂敷光刻胶;对所述光 刻胶按照所需的曝光能量进行曝光显影,去除位于所述STI11上方的光刻胶, 暴露出部分氧化层。然后进行刻蚀工艺,去除所述暴露的氧化层,暴露出所述 STI。
本发明的较优实施例中给出了如何控制CD的方法,通过比较氧化层的厚度 与设定的厚度的关系,灵活的变动曝光能量,从而获得较佳的光刻胶图案,进 而形成有效的刻蚀,获得高质量的CD。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发 明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及 其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

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本发明揭示了一种CD控制方法,包括:获得所述氧化层厚度与CD的关系曲线;测量实际的氧化层沟槽的深度是否等于设定值,如果不相等则根据公式Energy(Split)Energy(BL)+CD(split)-CD(BL)*slope计算实际的曝光能量,按照所述实际的曝光能量进行光刻工艺;其中Energy(Split)表示实际的曝光能量,Energy(BL)表示设定的曝光能量,CD(split)是氧化层厚。

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