[发明专利]离子注入层光刻胶膜厚的优化方法

说明书

本发明公开了一种离子注入层光刻胶膜厚的优化方法，包括：提供一测试晶圆；在所述测试晶圆上形成光刻胶，光刻胶膜厚在所述测试晶圆上呈连续梯度分布；测量测试晶圆上不同位置处的光刻胶膜厚；将涂覆有光刻胶的测试晶圆划分为曝光显影区和离子注入测试区，对曝光显影区进行曝光显影并制作关键尺寸摇摆曲线；将预定能量的离子注入到离子注入测试区，并确定符合离子注入阻挡要求的光刻胶膜厚范围；根据离子注入阻挡要求的光刻胶膜厚范围和关键尺寸摇摆曲线中的极点，确定离子注入层光刻胶的最佳膜厚。本发明降低了测量晶圆的使用量，减少了工艺步骤，降低了测试晶圆的制作成本，同时找到最合适的光刻胶厚度点。

技术领域

本发明涉及集成电路制造领域，特别涉及一种离子注入层光刻胶膜厚的优化方法。

背景技术

在半导体工艺中，光刻工艺是通过一系列生产步骤将掩模版图案转移到晶圆上的工艺。一般的光刻工艺要经历在晶圆表面涂底胶、旋涂光刻胶、软烘、对准、曝光、后烘、显影、硬烘、检测等工序。

光刻胶的厚度不同，曝光时光刻胶的反射率也就不同，从而影响到光刻分辨率，最终影响半导体器件制作工艺所能实现的关键尺寸。关键尺寸与光刻胶厚度之间的关系曲线称为关键尺寸摇摆曲线。通常在工艺过程中选择关键尺寸摇摆曲线的极小点或极大点(统称为极点)，在选择极点时，即使光刻工艺中光刻胶的厚度有轻微改变，关键尺寸的改变也不会太大，从而提高器件电学特性的均匀性。现有技术中，通常采用5片至10片晶圆旋涂不同厚度的光刻胶，测量不同厚度光刻胶所对应的关键尺寸，得到关键尺寸摇摆曲线，根据曲线上的极小点或极大点决定光刻工艺中光刻胶的膜厚。

离子注入层光刻工艺主要用于提供离子注入的掩蔽层，即：使用光刻胶作为离子注入层的掩蔽物，晶圆上不需要离子注入的区域使用光刻胶进行覆盖掩蔽，需要离子注入的区域上的光刻胶则显影去除掉。跨入高技术节点后，离子注入层光刻图形线宽关键尺寸的缩小，要求实际工艺中采用更薄的光刻胶。然而，光刻胶层的厚度不同，对离子注入的阻挡能力是不同的，如果光刻胶层太薄，则很容易被离子击穿，无法达到掩蔽的目的。如果光刻胶层太厚，对所述光刻胶进行曝光显影时，很难控制关键尺寸。因此，选择合适的光刻胶层厚度对注入的离子进行阻挡，控制半导体器件关键尺寸显得尤为重要。

现有技术中，选择能够对注入的离子进行阻挡且具有合适厚度的光刻胶层的方法，包括以下步骤：首先在多片测试晶圆上涂布不同厚度的光刻胶层；接着，测量每个测试晶圆上光刻胶层的厚度；将确定能量的离子注入涂布有不同厚度光刻胶层的测试晶圆上；再对每个测试晶圆进行测试，得到各测试晶圆上含有的离子量；将测试得到的离子量与目标离子量进行比较，当某一测试晶圆上离子量在目标离子量允许范围内时，则可确定该测试晶圆上所涂布的光刻胶层的厚度是合适的。所述合适厚度为既能对离子注入具有阻挡能力，又能保证在进行曝光显影时，能很好的控制半导体器件的关键尺寸。

由此可知，通过关键尺寸摇摆曲线确定光刻工艺中光刻胶的膜厚的方法和能够对注入的离子进行阻挡且具有合适厚度的光刻胶层的方法，都需要耗费大量的测试晶圆，且两道工艺需分开进行，增加了工艺和测量的时间，从而使得成本大大增加。

发明内容

本发明提供一种离子注入层光刻胶膜厚的优化方法，能够同时满足光刻工艺对光刻胶膜厚的要求和对离子注入阻挡的要求，降低测试晶圆的制作成本的同时找到最合适的光刻胶膜厚。

为解决上述技术问题，本发明提供一种离子注入层光刻胶膜厚的优化方法，包括：步骤1：提供一测试晶圆；步骤2：在所述测试晶圆上形成光刻胶，光刻胶膜厚在所述测试晶圆上呈连续梯度分布；步骤3：测量测试晶圆上不同位置处的光刻胶膜厚；步骤4：将涂覆有光刻胶的测试晶圆划分为曝光显影区和离子注入测试区，对曝光显影区进行曝光显影并制作关键尺寸摇摆曲线；将预定能量的离子注入到离子注入测试区，并确定符合离子注入阻挡要求的光刻胶膜厚范围；步骤5：根据离子注入阻挡要求的光刻胶膜厚范围和关键尺寸摇摆曲线中的极点，确定离子注入层光刻胶的最佳膜厚。