专利名称：改善栅极特征线宽均匀性的方法
技术领域：
本发明涉及半导体器件制造工艺，特别涉及一种改善栅极特征线宽均勻性的方法。
背景技术：
目前，特征线宽均勻性(Critical Dimension Uniform，CDU)是半导体器件制造工 艺中需要考察的重要指标。随着工艺的不断进步，特征线宽已减小到纳米级别，而特征线宽 均勻性的问题也随之变得越来越突出。通常，在半导体制造工艺中，刻蚀偏移量(etch bias)等于显影后检测(After Development Inspection,ADI)的特征尺寸减去亥Ij蚀后检测(AfterEtch Inspection,ΑΕΙ) 的特征尺寸。在晶圆中存在若干个芯片单元(Die)，每个芯片单元中存在若干个单线(Iso) 和密线(Dense)。从单线处到密线处，栅极与栅极之间的间距是逐渐减小的。ADI的特征 尺寸是指量测曝光显影后栅极上光阻胶(PR)的中间位置尺寸，由于前一材料层和曝光等 因素的影响，往往栅极上I3R的形状呈正梯形，侧壁有一定的角度，而且角度大小在Iso和 Dense处也有所不同，所以ADI的特征尺寸也就会随角度的不同而不同，AEI的特征尺寸是 指量测刻蚀后的栅极的底部位置尺寸。Iso和Dense的刻蚀偏移量越接近，则说明其特征线 宽均勻性越高，也表现为Iso和Dense栅极尺寸平均值越接近。Iso或者Dense的刻蚀后 的特征线宽均勻性指越低，则同样说明特征线宽均勻性越高。是指(刻蚀后线宽 最大值(ΑΕΙ max)-刻蚀后线宽最小值(ΑΕΙ min))/2倍平均值。即栅极特征线宽均勻性包 括两方面一方面为Iso和Dense的刻蚀偏移量，或者说Iso和Dense栅极尺寸平均值的差 异，另一方面为Iso或者Dense的刻蚀后的特征线宽均勻性指标。现有技术中，在对I3R进行曝光显影后，要进行后烘(Post ApplicationBaken, PAB)的步骤。PAB即为光阻胶曝光显影后的烘焙步骤。通常选用115摄氏度的PAB温度， 115摄氏度是一直以来在PAB烘干处理步骤中的经验值选择，所以一直沿用此温度值。图1 中纵坐标为etch bias，横坐标为从Dense到Iso的栅极之间的间距，图1中的曲线1为温 度为115摄氏度时，etch bias的变化范围。从图1中可以看出，从Dense到Iso的栅极间 距范围内，Iso和Dense的etch bias的差异很大，在16纳米至8纳米的8纳米左右的范 围内波动。这说明其特征线宽均勻性较差。因此，在65纳米技术时代，以及更高的45纳米技术时代，提高栅极特征线宽均勻 性越来越成为提高器件性能的关键问题。现有技术中，为了提高Iso或者Dense的刻蚀后的特征线宽均勻性，采用曝光 时对Die中的能量进行补偿(Dosemapper)，对每个Die的能量进行调整，因此可以对ADI进 行调整，如果刻蚀后晶圆周边AEI小，晶圆中间AEI大，就可以在ADI时把晶圆周边ADI做 大，从而使最终的AEI在晶圆周边和中间差距变小，取得良好的AEI均勻性，即提高了刻蚀 后的特征线宽均勻性U%。通过量测每个Die的曝光能量，确定下批晶圆曝光时的曝光能量的调整值。例如，现有技术的实施例中，量测出晶圆中的一个Die的不同点，在下批曝光时应该调整的能 量，分别为1.78毫焦、1.28毫焦、0. 79毫焦、0. 29毫焦、-0. 20毫焦、-0. 69毫焦、-1. 19毫 焦、-1. 68毫焦、-2. 17毫焦、-2. 67毫焦、-3. 16毫焦。其中正值为下批曝光时应该增加的 能量值，负值为下批曝光时应该减少的能量值。这样，依次将整个晶圆的曝光能量都在下批 曝光时进行调整。从而使Iso或者Dense的刻蚀后的特征线宽均勻性得到提高。这种 方法虽然使得到提高，但是会使Iso和Dense的栅极尺寸平均值的差异恶化。图2和图3分别为没有采用Dosemapper方法提高栅极特征线宽均勻性之前的晶 圆示意图，以及采用了 Dosemapper方法提高栅极特征线宽均勻性的晶圆示意图。图2中，左 图为Iso，左图中的各个数值为Iso的栅极尺寸，右图为Dense，右图中的各个数值为Dense 的栅极尺寸，经计算得出，Iso和Dense的栅极尺寸平均值是相同的，都为63. 3纳米，
值分别为4. 2%和3. 7%。图3中，在经过Dosemapper方法后，Iso和Dense的值都有 了明显的下降，分别为3. 5%和2. 6%，说明Dosemapper方法提高了 Iso或者Dense的刻蚀 后的特征线宽均勻性。但是从图3中也可以看出，Iso和Dense的栅极尺寸平均值差异变 大，平均值分别为63. 4纳米和60. 9纳米，平均值差异为2. 5纳米。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种改善栅极特征线宽均勻性的方法，该 方法能够改善栅极特征线宽均勻性。为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的本发明公开了一种改善栅极特征线宽均勻性的方法，对栅极上的光阻胶曝光显影 之后，对所述光阻胶进行后烘，所述后烘的温度在100摄氏度至110摄氏度之间。当栅极膜的生长温度在500摄氏度至650摄氏度之间，光阻胶厚度在1500埃至 2000埃之间时，所述后烘的温度为100摄氏度。所述后烘的时间为60秒。所述曝光包括对晶圆中的每个芯片单元栅极上的光阻胶进行曝光能量的调整。由上述的技术方案可见，本发明在进行后烘步骤时，不再沿用现有技术中的后烘 温度值，而是通过选用合适的PAB温度，用来调整ADI和AEI的特征尺寸，最终提高栅极特 征线宽均勻性。
图1为现有技术中，PAB温度为115摄氏度时刻蚀偏移量的变化曲线图。图2为不采用Dosemapper方法得到Iso和Dense栅极尺寸的晶圆示意图。图3为采用Dosemapper方法得到Iso和Dense栅极尺寸的晶圆示意图。图4为PAB温度分别为115摄氏度和优选温度100摄氏度时，刻蚀偏移量的变化 曲线图。图5为本发明中采用优选PAB温度，改善现有技术中Dosemapper方法所带来的 Iso和Dense的栅极尺寸平均值的差异的流程示意图。图6为采用Dosemapper方法后，并且采用优选PAB温度时，得到Iso和Dense栅 极尺寸的晶圆示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例， 对本发明进一步详细说明。本发明在进行后烘步骤时，不再沿用现有技术中的后烘温度值，而是通过选择合 适的后烘温度，来提高栅极特征线宽均勻性，并改善现有技术中Dosemapper方法所带来的 Iso和Dense的栅极尺寸平均值的差异。由于越到Iso的地方，栅极光阻胶侧壁角度越小，而且Iso和Dense对温度的敏感 度不同，所以随着温度的不同，ADI和AEI的特征尺寸会发生变化，本发明的实施例中，通过 选择合适的PAB温度，调整ADI和AEI的特征尺寸，使Iso和Dense的etch bias的差异减 小，在12纳米至8纳米的4纳米的范围内波动。如图4中的曲线2所示。图4中曲线1和 曲线2分别为现有技术中采用115摄氏度的后烘温度和本发明中采用优选的100摄氏度的 后烘温度的刻蚀偏移量的变化曲线图。本实施例中，优选的PAB温度为100摄氏度，时间为 60sec。从图4中可以看出，本发明中刻蚀偏移量8纳米的变化范围，较之现有技术中刻蚀偏 移量8纳米的变化范围，栅极特征线宽均勻性明显提高。优选的PAB温度会根据栅极膜的 生长温度、光阻胶厚度等等因素的影响而有所不同。本实施例中，栅极膜的生长温度在500 摄氏度至650摄氏度之间，光阻胶厚度在1500埃至2000埃之间。所以根据不同的要求，会 出现不同的优选PAB温度，大约在100摄氏度至110摄氏度之间。etch bias的差异减小，即说明Iso和Dense之间的特征线宽均勻性得到提高，也 表现为Iso和Dense的栅极尺寸平均值差异变小。图5为本发明中采用合适的PAB温度，改善现有技术中Dosemapper方法所带来的 Iso和Dense的栅极尺寸平均值的差异的流程示意图，其包括以下步骤步骤51、对光阻胶进行曝光显影，并在曝光时量测每个Die的曝光能量，确定下批 晶圆曝光时的曝光能量的调整值；步骤52、选用合适的后烘温度，对下批进行了曝光能量补偿后的光阻胶进行后烘。本实施例中，栅极膜的生长温度在500摄氏度至650摄氏度之间，光阻胶厚度在 1500埃至2000埃之间。通过选择合适的PAB温度，即本实施例中为100摄氏度，Iso和 Dense的栅极尺寸平均值差异变小的示意图，如图6所示，图6中，采用了 Dosemapper方法 进行曝光时的能量补偿，并选用100摄氏度的PAB温度，此时，Iso和Dense的栅极尺寸平 均值分别为61.8纳米和61. 3纳米，平均值差异仅为0. 5纳米，而且此时的Iso和Dense的 。％值分别为3. 4%和2. 5%，仍然保持着较好的刻蚀后的特征线宽均勻性。本领域的技术人员应该理解，本发明中所列举的栅极尺寸，并不限于上述实施例 中所示的具体数值，采用合适的PAB温度改善栅极特征线宽均勻性，也不限于上述实施例 中的具体情形，可以根据不同的工艺条件进行调整，本领域技术人员显然可以在不脱离本 发明的精神或范围内进行适当的修改和变化。
权利要求
一种改善栅极特征线宽均匀性的方法，对栅极上的光阻胶曝光显影之后，对所述光阻胶进行后烘，其特征在于，所述后烘的温度在100摄氏度至110摄氏度之间。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当栅极膜的生长温度在500摄氏度至650摄 氏度之间，光阻胶厚度在1500埃至2000埃之间时，所述后烘的温度为100摄氏度。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述后烘的时间为60秒。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述曝光包括对晶圆中的每个芯片单元栅 极上的光阻胶进行曝光能量的调整。
全文摘要
本发明公开了一种改善栅极特征线宽均匀性的方法，对栅极上的光阻胶曝光显影之后，对所述光阻胶进行后烘，所述后烘的温度在100摄氏度至110摄氏度之间。采用该方法大大提高了栅极特征线宽均匀性。
文档编号H01L21/027GK101826456SQ200910046889
公开日2010年9月8日 申请日期2009年3月2日 优先权日2009年3月2日
发明者孙武, 张海洋, 王新鹏 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司