[發明專利]改善關鍵尺寸均勻性的方法

在審

• 申請號: 201410222757.5
• 申請日: 2014-05-23
• 公開（公告）號: CN105097454A
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發明（設計）人: 孫超;李斌生;張英男;丁超;鐘鑫生
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/027
• 分類號: H01L21/027;H01L21/768
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 李儀萍

技術領域

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

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。

在生產線后道工序(backendoftheline，BEOL)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。

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。

現有技術中，內部通孔關鍵尺寸(Inter-ViaCD)的控制是通過調節底部抗反射涂層(Bottomphotoresist，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。

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

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。

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：

S1：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；

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；

S3：對所述晶圓進行Ar/O₂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；

S4：以Ar/O₂電漿處理后的光阻層為掩模對所述晶圓進行刻蝕。

可選地，于所述步驟S3中，所述O₂的流量范圍是1～10sccm，所述Ar的流量范圍是400～1500sccm。

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O₂流量。

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。

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O₂流量的比例范圍是6:4～8:2。

可選地，于所述步驟S3中，所述Ar/O₂電漿處理的時間為5～15s。

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。

可選地，所述N₂的流量范圍是10～100sccm，所述H₂的流量范圍是100～200sccm。

可選地，于所述步驟S2中，所述電漿預處理時間為5～15s。

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。