离子注入层图形线宽尺寸的优化方法
【专利摘要】本发明公开了一种离子注入层图形线宽尺寸的优化方法，其包括制作一具有n组不同空间间距的线宽图案的掩模版；将线宽图案转移到晶圆上；量取关键尺寸A1-An；将晶圆进行离子注入；量取关键尺寸SA1-SAn；将A1-An与SA1-SAn分别相减，得到该离子注入条件下，不同空间间距需要补偿的线宽尺寸ΔSA1-ΔSAn。本发明根据确定不同离子注入对光刻图形线宽的影响，确定针对性的补偿值，进而对光刻图形线宽关键尺寸进行补偿，减少离子注入使光刻图形线宽缩小而对工艺和器件性能所带来的影响。
【专利说明】离子注入层图形线宽尺寸的优化方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造【技术领域】，尤其涉及一种离子注入层图形线宽尺寸的优化方法。
【背景技术】
[0002]在半导体应用中，离子注入就是将原子或分子电离，加速到一定的能量后，再注入到芯片中进行掺杂，从而改变半导体元件的电学性能。因而离子注入工艺在形成半导体器件的过程中起着重要作用，对于器件的性能、可靠性等有决定性的影响。离子注入的主要应用包括金属氧化物半导体CMOS阱的形成、阈值调整注入、场注入、源漏注入、隔离注入、材料改性注入、SOI埋层注入等。随着器件尺寸微缩，需要更精确地控制各个器件的性能，对离子注入的工艺要求逐渐增加，离子注入的步骤随之增多，超浅结注入和同层多次离子注入成为当前的主要趋势与挑战。
[0003]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光刻胶则显影去除掉，如图1所示。跨入高技术节点后，一方面离子注入层光刻图形线宽关键尺寸越来越小；另一方面随着图形线宽尺寸的缩小，对图形迭对的精度要求更高。
[0004]在目前的光刻工艺中根据衬底图形的影响，普遍引入光学临近效应修正工艺对图形进行光学临近效应修正。现有方法考虑了衬底图形的影响，但实际上离子注入工艺过程中高能离子对掩蔽层光刻胶的轰击也会引起光刻胶的收缩(尤其是As+离子)，即影响到掩蔽光刻胶图形线宽，如图2所示，从而影响到离子注入工艺，最终影响到半导体器件的性能。特别地，当在同一离子注入层进行两次或多次离子注入时，第一次离子注入引起的掩蔽光刻胶图形线宽收缩，会影响其后离子注入工艺。
[0005]因此，如何解决离子注入层光刻工艺中离子注入引起的光刻图形线宽缩小带来的影响，是本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。
【发明内容】
[0006]为了实现本发明的发明目的，本发明提供一种离子注入层图形线宽尺寸的优化方法，用于减少离子注入使光刻图形线宽缩小对工艺和器件性能所带来的影响。
[0007]本发明提供的离子注入层图形线宽尺寸的优化方法包括以下步骤:
[0008]步骤S01，制作一掩模版，该掩模版具有η组不同空间间距的线宽图案；
[0009]步骤S02，通过对晶圆上涂布光刻胶、曝光、显影步骤，将该η组线宽图案转移到晶圆上；
[0010]步骤S03，量取该η组线宽图案显影后的关键尺寸Al-An ；
[0011]步骤S04，将该晶圆进行离子注入；
[0012]步骤S05，量取该η组线宽图案离子注入后的关键尺寸SAl-SAn ；
[0013]步骤S06，将显影后的关键尺寸Al-An与离子注入后的关键尺寸SAl-SAn分别相减，得到该离子注入条件下，不同空间间距需要补偿的线宽尺寸ASAl-ASAn。
[0014]进一步地，该每组线宽图案包括至少一条线状或沟道状图案。
[0015]进一步地，步骤S02中选用I线光刻机、KrF光刻机、ArF光刻机或EUV光刻机台。
[0016]进一步地，步骤S03和S05中关键尺寸通过线宽测量扫描电镜(⑶SEM)量取，该关键尺寸为未被去除光刻胶的宽度。
[0017]进一步地，步骤S04 中注入的离子选自 As+、P+、B+、BF2+、F+、C+、N+、Si+、Ge+或 In+。
[0018]进一步地，该优化方法还包括步骤S07，根据不同空间间距下需要补偿的线宽尺寸，调整曝光机台的曝光能量或调整掩模版中线宽的尺寸。
[0019]本发明的离子注入层图形线宽尺寸的优化方法，通过建立一个定量的量测体系，确定不同离子注入对光刻图形线宽的影响；根据确定不同离子注入对光刻图形线宽的影响，以及对不同空间间距图形线宽的影响，确定针对性的补偿值，进而对光刻图形线宽关键尺寸进行补偿，减少离子注入使光刻图形线宽缩小而对工艺和器件性能所带来的影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]为能更清楚理解本发明的目的、特点和优点，以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细描述，其中:
[0021]图1是现有技术中离子注入层的结构示意图；
[0022]图2是现有技术中Ge离子注入前后图形线宽尺寸的对比示意图；
[0023]图3是本发明一实施例的掩模版结构示意图；
[0024]图4是本发明一实施例的优化方法流程示意图；
[0025]图5是本发明一实施例中基于不同离子的离子注入层图形线宽补偿值。
【具体实施方式】
[0026]请参阅图4，本实施例的离子注入层图形线宽尺寸的优化方法包括以下步骤:
[0027]步骤S01，制作一掩模版，该掩模版具有4组不同空间间距的线宽图案N1、N2、N3和N4，每组线宽图案分别包括5、5、3和I条线状图案，如图3所示。
[0028]步骤S02，通过对晶圆上涂布光刻胶、曝光、显影等现有工艺，将该掩模版的这4组线宽图案转移到晶圆上。
[0029]步骤S03，通过线宽测量扫描电镜量取这4组线宽图案显影后的关键尺寸Al、Al、A3和A4，该关键尺寸是晶圆上未被显影去除的光刻胶宽度。
[0030]步骤S04，用As+对该晶圆进行离子注入，离子注入工艺可采用现有通用技术。
[0031]步骤S05，通过线宽测量扫描电镜量取这4组线宽图案离子注入后的关键尺寸SA1、SA2、SA3和SA4，该关键尺寸是晶圆上未被去除的残留光刻胶的宽度。
[0032]步骤S06，将显影后的关键尺寸Al、Al、A3和A4分别与离子注入后的关键尺寸SAU SA2、SA3和SA4相减，得到该离子注入条件下，不同空间间距需要补偿的线宽尺寸ASAU ASA2、ASA3 和 ASA4。
[0033]本实施例中，线宽图案采用线状图案，在实际应用中，还可以采用沟道状等同样能测量关键尺寸的图案形状。本实施例选用I线光刻机，在实际应用中，还可以选用KrF光刻机、ArF光刻机或EUV光刻机台。本实施例注入的离子为As+，在其他实施例中，还可以选用其他容易造成光刻图案线宽缩小的离子，如P+、B+、BF2+、F+、C+、N+、Si+、Ge+或In+。
[0034]将得到的不同空间间距需要补偿的线宽尺寸Λ SAU Δ SA2、Δ SA3和Λ SA4进行应用时，该优化方法还包括步骤S07，根据不同空间间距下需要补偿的线宽尺寸，调整曝光机台的曝光能量。在实际应用中，还可以通过其他方式应用这种补偿值，如调整掩模版中线宽的尺寸，但这种方法成本较高。
[0035]请接着参阅图5，不同离子(Α、B和N)的离子注入层图形线宽补偿值ASA、ASB和Δ SN,随着其空间间距的增加(空间间距NI < N2 < N3 < N4 < N5 < N6 < Nn)，补偿值也随之增加，分别由NI空间间距下的10nm、12nm、15nm提高至N6空间间距下的23nm、25nm、28nm。
[0036]本发明的离子注入层图形线宽尺寸的优化方法，通过建立一个定量的量测体系，确定不同离子注入对光刻图形线宽的影响；根据确定不同离子注入对光刻图形线宽的影响，以及对不同空间间距图形线宽的影响，确定针对性的补偿值，进而对光刻图形线宽关键尺寸进行补偿，减少离子注入使光刻图形线宽缩小而对工艺和器件性能所带来的影响。
[0037]通过说明和附图，给出了【具体实施方式】的典型实施例，基于本发明精神，还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。
[0038]对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。
【权利要求】
1.一种离子注入层图形线宽尺寸的优化方法，其特征在于，其包括以下步骤: 步骤S01，制作一掩模版，该掩模版具有η组不同空间间距的线宽图案； 步骤S02，通过对晶圆上涂布光刻胶、曝光、显影步骤，将该η组线宽图案转移到晶圆上； 步骤S03，量取该η组线宽图案显影后的关键尺寸Al-An ； 步骤S04，将该晶圆进行离子注入； 步骤S05，量取该η组线宽图案离子注入后的关键尺寸SAl-SAn ； 步骤S06，将显影后的关键尺寸Al-An与离子注入后的关键尺寸SAl-SAn分别相减，得到该离子注入条件下，不同空间间距需要补偿的线宽尺寸ASAl-ASAn。
2.根据权利要求1所述的离子注入层图形线宽尺寸的优化方法，其特征在于:该每组线宽图案包括至少一条线状或沟道状图案。
3.根据权利要求1所述的离子注入层图形线宽尺寸的优化方法，其特征在于:步骤S02中选用I线光刻机、KrF光刻机、ArF光刻机或EUV光刻机台。
4.根据权利要求1所述的离子注入层图形线宽尺寸的优化方法，其特征在于:步骤S03和S05中关键尺寸通过线宽测量扫描电镜量取，该关键尺寸为未被去除光刻胶的宽度。
5.根据权利要求1至4任一项所述的离子注入层图形线宽尺寸的优化方法，其特征在于:步骤 S04 中注入的离子选自 As+、P+、B+、BF2+、F+、C+、N+、Si+、Ge+ 或 In+。
6.根据权利要求5所述的离子注入层图形线宽尺寸的优化方法，其特征在于:该优化方法还包括步骤S07，根据不同空间间距下需要补偿的线宽尺寸，调整曝光机台的曝光能量或调整掩模版中线宽的尺寸。
【文档编号】H01L21/266GK104037072SQ201410260767
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月12日 优先权日:2014年6月12日
【发明者】甘志锋, 毛智彪, 王艳云 申请人:上海华力微电子有限公司