[发明专利]用以改善线宽稳定性的SiON表面处理方法有效
申请号: | 201210458254.9 | 申请日: | 2012-11-15 |
公开(公告)号: | CN103811311B | 公开(公告)日: | 2016-10-26 |
发明(设计)人: | 虞颖;刘改花;郭振华;王雷;刘鹏 | 申请(专利权)人: | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 |
主分类号: | H01L21/027 | 分类号: | H01L21/027;H01L21/033 |
代理公司: | 上海浦一知识产权代理有限公司 31211 | 代理人: | 刘昌荣 |
地址: | 201203 上海市浦东*** | 国省代码: | 上海;31 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 用以 改善 稳定性 sion 表面 处理 方法 | ||
技术领域
本发明涉及半导体集成电路制造领域,特别是涉及一种用以改善线宽稳定性的SiON表面处理方法。
背景技术
在半导体制造工艺中,稳定的ADI/AEI CD(光刻/干刻后关键尺寸)对于半导体产品的良率及可靠性的提升具有非常重要的作用。但是,随着CD(Critical Dimension,关键尺寸)的越来越小,光刻后关键尺寸的稳定性很容易受到前层薄膜或者rework process(返工工艺)等因素的影响而变差。尤其是在0.13μm制程中,第一金属层的光刻后关键尺寸需要控制在0.135μm左右,此时,光刻后关键尺寸的稳定性更容易变差。
为了提高CD的稳定性,可以在工艺中增加SiON(氮氧化硅)抗反射层,即在晶圆表面的金属薄膜的上面再沉积一层SiON薄膜,然后再进行光刻工艺,如图1所示。但是,即使增加了SiON抗反射层,CD的稳定性仍不够好。如表1和图2所示,在经过了一次Photo rework(光刻返工工艺)之后,CD(一般用Hitachi CD-SEM CD量测机台量测)变小了5nm左右,这对于0.13μm制程来讲是绝对不允许的,因此,需要找出一种方法来提高CD的稳定性。
表1 Photo返工工艺对CD稳定性的影响
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用以改善线宽稳定性的SiON表面处理方法,它可以提高线宽的稳定性。
为解决上述技术问题,本发明的用以改善线宽稳定性的SiON表面处理方法,是在SiON薄膜沉积后,进行光刻工艺前,用水汽、氧气和氮气的混合气体的等离子体对SiON薄膜进行前处理。
本发明通过对SiON抗反射层的表面进行特殊的前处理,有效地提高了0.13μm制程的光刻过程及重新光刻过程中线宽的稳定性。
附图说明
图1是常规的光刻工艺流程示意图。
图2是光刻返工工艺对线宽稳定性的影响图,图中数据采用表1的数据。
图3是本发明实施例增加了SiON前处理步骤的光刻工艺流程示意图。
图4是用不同配比的混合气体对晶圆表面SiON薄膜进行前处理得到的CD稳定性结果。
图5是光刻返工工艺对线宽稳定性的影响图,图中数据采用表3的数据。
具体实施方式
为对本发明的技术内容、特点与功效有更具体的了解,现结合图示的实施方式,详述如下:
本实施例在SiON薄膜沉积后,进行光刻工艺之前,对SiON薄膜进行了特殊的前处理,具体方法如下(参见图3):
首先,用常规工艺完成SiON抗反射层的沉积,得到表面是SiON薄膜的晶圆,如图3(a)所示。晶圆表面从上往下依次为:SiON薄膜,金属(铝)薄膜。
然后,将上述制备的晶圆置入反应腔中,通入H2O(水汽)、O2(氧气)和N2(氮气)三种气体的混合气体,用微波电源产生等离子体(条件:射频功率为0~1500瓦,腔体压力为1~3托),等离子体与晶圆表面的SiON薄膜发生反应,如图3(b)所示。
上述混合气体中,H2O的流量为500~1000sccm,O2的流量为1000~5000sccm,N2的流量为100~300sccm。
对SiON薄膜的上述前处理完成后,进行正常的光刻工艺,如图3(c)所示。
用不同配比的气体(见表2)的等离子体,对晶圆表面的SiON薄膜进行前处理,并对反应后的晶圆进行外观形貌和关键尺寸大小确认,得到如表2和图4所示的结果。可以看出,在使用本实施例的方法对SiON抗反射层进行前处理后,晶圆的光刻后关键尺寸的稳定性明显变好,其中,以晶圆4(W4)的关键尺寸的稳定性为最好。
表2 不同配比的气体对SiON薄膜在不同实验条件下的结果
采用表2中晶圆4的气体配比条件对多片晶圆表面的SiON薄膜进行前处理,然后进行Photo rework实验,得到如表3和图5所示的结果。从表3的数据可以看出,第一次光刻和两次rework间的关键尺寸的差异都在2nm以内,显示了很好的关键尺寸稳定性。
表3 Photo返工工艺对关键尺寸稳定性的影响
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H01L 半导体器件;其他类目中不包括的电固体器件
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H01L21-02 .半导体器件或其部件的制造或处理
H01L21-64 .非专门适用于包含在H01L 31/00至H01L 51/00各组的单个器件所使用的除半导体器件之外的固体器件或其部件的制造或处理
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