一種改善晶圓內圖案臨界尺寸均勻度的蝕刻方法和系統技術方案

本發明專利技術公開了一種改善晶圓內圖案臨界尺寸均勻度的蝕刻方法，以第一蝕刻氣體對未被光刻膠圖案覆蓋的底部抗反射涂層進行蝕刻，當第一蝕刻氣體接觸到襯底時停止蝕刻，以第二蝕刻氣體對殘余的未被光刻膠圖案覆蓋的底部抗反射涂層繼續蝕刻，同時第二蝕刻氣體對光刻膠圖案發生各向同性的側向反應，直至未被光刻膠圖案覆蓋的底部抗反射涂層被全部蝕刻。本發明專利技術還提供了一種改善晶圓內圖案臨界尺寸均勻度的蝕刻系統。本發明專利技術可改善晶圓曝光區域內圖案臨界尺寸的均勻度，避免下線新掩膜版而支付高昂費用，節省工序周期時間。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及半導體制程
，尤其涉及一種改善晶圓內圖案臨界尺寸均勻度的蝕刻方法和系統。
技術介紹
在小于O. ISum的小線寬半導體制程中，為了避免駐波效應導致的粗糙光刻曝光形貌，底部抗反射涂層(Bottom Anti-Reflect Coating, BARC)被廣泛應用于半導體制程來消除駐波效應。但是晶圓面內存在高低落差效應，底部抗反射涂層在不同高度區域厚度不均勻，導致曝光后圖案內臨界尺寸(Critical Dimension,⑶)差異變大進而導致蝕刻后的臨界尺寸差異較大。 在光刻膠(Photo Resist, PR)以及底部抗反射涂層的涂覆過程中，由于進料的晶圓面內存在高低落差效應，同一曝光區域內光刻膠及底部抗反射涂層厚度涂覆不均，這會導致該曝光區域內圖案曝光后臨界尺寸隨著襯底高度的變動而變動，進而會影響蝕刻后該曝光區域內圖案的臨界尺寸均勻度。以0. 13umFlash CG layer Cell區圖案為例，如圖I所示，該曝光區域的邊緣圖案的臨界尺寸較寬。目前針對此種情況，會根據臨界尺寸變化的趨勢，修改光學近似修正(OpticalProximity Correction, OPC)的模式對該曝光區域內圖案的臨界尺寸進行補償,確保蝕刻后該曝光區域內的臨界尺寸的均勻度。現有技術解決晶圓曝光區域內圖案臨界尺寸變異較大的問題時，需要修改OPC模式并下線新的掩膜版，也需要支付高昂的費用，并且消耗更長的工序周期時間。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提出一種改善晶圓內圖案臨界尺寸均勻度的蝕刻方法和系統，可改善晶圓曝光區域內圖案臨界尺寸的均勻度。為達此目的，本專利技術采用以下技術方案一種改善晶圓內圖案臨界尺寸均勻度的蝕刻方法，該方法包括提供一襯底，于所述襯底上形成一底部抗反射涂層，于所述底部抗反射涂層上形成一光刻膠圖案；以第一蝕刻氣體對未被所述光刻膠圖案覆蓋的底部抗反射涂層進行蝕刻，直至所述第一蝕刻氣體接觸到所述襯底；以第二蝕刻氣體對殘余的未被光刻膠圖案覆蓋的底部抗反射涂層繼續蝕刻，同時所述第二蝕刻氣體對所述光刻膠圖案發生各向同性的側向反應，直至所述未被光刻膠圖案覆蓋的底部抗反射涂層被全部蝕刻。優選地，所述第一蝕刻氣體包括全取代氟烷氣體。優選地，所述第二蝕刻氣體包括全取代氟烷氣體和部分取代氟烷氣體。優選地,所述全取代氟燒氣體包括CF4或者C2F6或者C3F8。優選地，所述部分取代氟烷氣體包括CHF3或者CH2F2或者CH3F。優選地，所述第二蝕刻氣體對底部抗反射涂層的蝕刻速率大于對光刻膠的蝕刻速率，對光刻膠的蝕刻速率大于對襯底的蝕刻速率。優選地，所述襯底材料為多晶硅。一種改善晶圓內圖案臨界尺寸均勻度的蝕刻系統，包括一室，該室能容納一襯底，所述襯底上形成一底部抗反射涂層，所述底部抗反射涂層上形成一光刻膠圖案；一氣體輸入機構，該氣體輸入機構連接第一蝕刻氣體源和第二蝕刻氣體源；所述第一蝕刻氣體包括全取代氟烷氣體，所述第二蝕刻氣體包括全取代氟烷氣體和部分取代氟烷氣體； 設置于所述室中的至少一個電極；以及一射頻發生器，與所述至少一個電極電連接，用于將所述第一蝕刻氣體或者第二蝕刻氣體形成等離子體，對未被所述光刻膠圖案覆蓋的底部抗反射涂層進行蝕刻，所述第二蝕刻氣體對所述光刻膠圖案發生各向同性的側向反應，直至所述未被光刻膠圖案覆蓋的底部抗反射涂層被全部蝕刻。優選地，所述第二蝕刻氣體對底部抗反射涂層的蝕刻速率大于對光刻膠的蝕刻速率，對光刻膠的蝕刻速率大于對襯底的蝕刻速率。優選地，由計算機控制所述氣體輸入機構的第一蝕刻氣體源和第二蝕刻氣體源的氣體輸入比例。采用本專利技術的技術方案，可對不同底部抗反射涂層厚度部位的光刻膠圖案臨界尺寸進行補償，改善晶圓曝光區域內圖案臨界尺寸的均勻度，避免下線新掩膜版而支付高昂費用，節省工序周期時間。附圖說明圖I是現有O. 13um制程顯影后檢測時的圖案臨界尺寸分布圖；圖2是本專利技術實施例提供的改善晶圓內圖案臨界尺寸均勻度的蝕刻方法的流程圖；圖3 (a)是本專利技術實施例中待蝕刻晶圓的結構示意圖；圖3(b)是本專利技術實施例中以第一蝕刻氣體對未被光刻膠圖案覆蓋的底部抗反射涂層進行蝕刻后的結構示意圖；圖3(c)是本專利技術實施例中以第二蝕刻氣體對殘余的未被光刻膠圖案覆蓋的底部抗反射涂層繼續蝕刻后的結構示意圖；圖4 Ca)是現有O. IIum制程顯影后檢測中的圖案以及蝕刻后檢測中的圖案在曝光區域中的尺寸分布；圖4 (b)是采用本專利技術實施例蝕刻方法的O. Ilum制程顯影后檢測中的圖案以及蝕刻后檢測中的圖案在曝光區域中的尺寸分布；圖5是本專利技術實施例提供的改善晶圓內圖案臨界尺寸均勻度的蝕刻系統的結構示意圖。具體實施例方式下面結合附圖并通過具體實施方式來進一步說明本專利技術的技術方案。圖2是本專利技術實施例提供的改善晶圓內圖案臨界尺寸均勻度的蝕刻方法的流程圖，該方法包括S201、提供一襯底，于所述襯底上形成一底部抗反射涂層，于所述底部抗反射涂層上形成一光刻膠圖案。如圖3 (a)所示，首先提供一襯底33，所述襯底33，例如是多晶硅襯底。在所述襯底33上形成一底部抗反射涂層32，所述底部抗反射涂層32的材質，例如是聚酰亞胺，形成的方法例如是旋轉涂布法(Spin Coating)。然后于所述底部抗反射涂層上形成一光刻膠圖案31，所述光刻膠圖案具有開口，暴露部分底部抗反射涂層32。 S202、以第一蝕刻氣體對未被所述光刻膠圖案覆蓋的底部抗反射涂層進行蝕刻，當所述第一蝕刻氣體接觸到襯底時停止蝕刻。進入蝕刻工藝，以移除所述未被光刻膠圖案覆蓋的、暴露的底部抗反射涂層32。首先使用的等離子體蝕刻氣體為第一蝕刻氣體，進行蝕刻工藝的第一步。所述第一蝕刻氣體包括全取代氟烷氣體，例如CF4或者C2F6或者C3F8。全取代氟烷氣體對所述底部抗反射涂層32的具有較快的刻蝕速率，通過抓取蝕刻終點的方式蝕刻掉大部分底部抗反射涂層32，將厚度較薄的底部抗反射涂層蝕刻完并接觸到襯底33時，蝕刻停止，如圖3(b)中所示，暴露的底部抗反射涂層32厚度較薄的部分完全被蝕刻。所述抓取蝕刻終點，例如是通過蝕刻終點偵測器(End Point Detector,EF1D),根據蝕刻的材料選取合適的EF1D譜線。S203、以第二蝕刻氣體對殘余的未被光刻膠圖案覆蓋的底部抗反射涂層繼續蝕亥IJ，同時所述第二蝕刻氣體對所述光刻膠圖案發生各向同性的側向反應，直至所述未被光刻膠圖案覆蓋的底部抗反射涂層被全部蝕刻。進入蝕刻工藝的第二步，使用第二蝕刻氣體對殘余的未被光刻膠圖案31覆蓋的底部抗反射涂層32繼續進行蝕刻。所述第二蝕刻氣體包括全取代氟烷氣體和部分取代氟烷氣體；其中全取代氟烷氣體包括CF4或者C2F6或者C3F8 ;部分取代氟烷氣體包括CHF3或者CH2F2 或者 CH3F。如圖3(c)所示，此步驟中全取代氟烷氣體和部分取代氟烷氣體組成的混合氣體，對底部抗反射涂層32的蝕刻速率比全取代氟烷氣體相對較慢。蝕刻過程中，殘余的未被光刻膠圖案31覆蓋的底部抗反射涂層32，由于等離子體反應垂直方向的方向性，第二蝕刻氣體優先和殘余的底部抗反射涂層32發生反應，殘余的未被光刻膠圖案31覆蓋的底部抗反射涂層32被不斷消耗直至全部蝕刻。由于所述第二蝕刻氣體對底部抗反射涂層的蝕刻速率大于對光刻膠的蝕刻速率本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種改善晶圓內圖案臨界尺寸均勻度的蝕刻方法，其特征在于，該方法包括：提供一襯底，于所述襯底上形成一底部抗反射涂層，于所述底部抗反射涂層上形成一光刻膠圖案；以第一蝕刻氣體對未被所述光刻膠圖案覆蓋的底部抗反射涂層進行蝕刻，直至所述第一蝕刻氣體接觸到所述襯底；以第二蝕刻氣體對殘余的未被光刻膠圖案覆蓋的底部抗反射涂層繼續蝕刻，同時所述第二蝕刻氣體對所述光刻膠圖案發生各向同性的側向反應，直至所述未被光刻膠圖案覆蓋的底部抗反射涂層被全部蝕刻。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：周耀輝，
申請(專利權)人：無錫華潤上華科技有限公司，
類型：發明
國別省市：