[发明专利]改善关键尺寸均匀性的方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体制造领域，涉及一种改善关键尺寸均匀性的方法。

背景技术

半导体技术在摩尔定律的驱动下持续地朝更小的工艺节点迈进。随着半导体技术的不断进步，器件的功能不断强大，但是半导体制造难度也与日俱增。而光刻技术是半导体制造工艺中最为关键的生产技术。在光刻图形的形成过程中，对光刻定义的线条线宽的控制是一个很大的挑战，因为线条的线宽将会影响最终的关键尺寸。关键尺寸方面的非均匀性使得器件良率降低。随着关键尺寸的减小，对于关键尺寸均匀性的控制更为重要。

在生产线后道工序(backendoftheline，BEOL)的金属互连通孔制作中，晶圆边缘的通孔关键尺寸小于晶圆中间的通孔关键尺寸，导致最终的晶圆验收测试(WAT)中通孔的RC参数异常。通过物理失效分析(PFA)发现，原因是因为形成光刻图形时，晶圆边缘的通孔图案关键尺寸较小，在后续刻蚀过程中，有些通孔并未打开，从而导致器件出现逻辑错误。

造成关键尺寸不均匀的原因，目前主要有以下几个方面：1、在CMP(化学机械平坦化)工艺中，晶片中心区域和边缘区域不平整，有一定的高度差，会造成曝光后中心区域与边缘区域关键尺寸不均匀。2、曝光系统的镜域弯曲和镜像差，E-chuck(晶片承载台)磨损等曝光系统的问题造成中心区域与边缘区域关键尺寸的不均匀。3、现有刻蚀设备和工艺本身的局限性，造成晶片的中心区域和边缘区域刻蚀行为不同，进而造成关键尺寸的不均匀。

现有技术中，内部通孔关键尺寸(Inter-ViaCD)的控制是通过调节底部抗反射涂层(Bottomphotoresist，BPR)蚀刻步骤中的气体比例实现的。在BPR蚀刻前，需要先通过一个电浆预处理(Descum)的步骤去除显影后开口底部的光阻残留物。由于电浆预处理步骤会带走部分光阻，且由于工艺条件的限制，电浆预处理过程中对于晶圆边缘光阻的刻蚀速率会小于对于晶圆中间光阻的刻蚀速率，同样也会影响后续形成的通孔的关键尺寸均匀性。

因此，提供一种改善关键尺寸均匀性的方法以提高器件良率、降低生产成本实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种改善关键尺寸均匀性的方法，用于解决现有技术中晶圆边缘部位结构的关键尺寸小于晶圆中间部位结构的关键尺寸，导致产品良率降低的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种改善关键尺寸均匀性的方法，至少包括以下步骤：

S1：提供一表面形成有光阻层的晶圆，进行曝光及显影以在所述光阻层中形成若干开口；

S2：对所述晶圆进行电浆预处理以去除所述开口底部残留的光阻；

S3：对所述晶圆进行Ar/O₂电浆处理以进一步对所述光阻层进行刻蚀，并调节Ar与O₂的流量比例，使得晶圆边缘部位的光阻刻蚀速率大于晶圆中间部位的光阻刻蚀速率；

S4：以Ar/O₂电浆处理后的光阻层为掩模对所述晶圆进行刻蚀。

可选地，于所述步骤S3中，所述O₂的流量范围是1～10sccm，所述Ar的流量范围是400～1500sccm。

可选地，于所述步骤S3中，通过调节Ar与O₂的比例，使得流经所述晶圆边缘部位的O₂流量大于流经所述晶圆中间部位的O₂流量。

可选地，将O₂气路至少分为两路，其中一路接近所述晶圆中间部位，另外一路接近所述晶圆边缘部位。

可选地，流经所述晶圆边缘部位的O₂流量与流经所述晶圆中间部位的O₂流量的比例范围是6:4～8:2。

可选地，于所述步骤S3中，所述Ar/O₂电浆处理的时间为5～15s。

可选地，于所述步骤S2中，所述电浆预处理采用N₂与H₂混合气源。

可选地，所述N₂的流量范围是10～100sccm，所述H₂的流量范围是100～200sccm。

可选地，于所述步骤S2中，所述电浆预处理时间为5～15s。

可选地，于所述步骤S4中，以所述光阻层为掩模对所述晶圆进行刻蚀得到若干用于导电互连的通孔，所述通孔的关键尺寸小于60nm。