确定半导体制造过程的独立式结构的线宽的系统和方法技术方案

用于测定半导体（Ｓ／Ｃ）制造过程所建立的独立式结构的最小线宽的装置和方法。在半导体器件中建立独立式结构并使其经历相对于独立式结构的临界线宽被调整和找准的喷雾过程。响应亚临界线宽的独立式结构的破坏，调整此Ｓ／Ｃ制造过程。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造过程，尤其是用于检查独立式结构的喷雾过程。
技术介绍
随最小的半导体设计元件的尺寸从90nm下降到65nm甚至到40nm时，结构如传统光刻法所制造的结构在机械上变得越来越不稳定。不稳定的结构会引起导致电路断开或短路的缺陷，阻止电路正常工作。新的超短波长光刻法/抗蚀剂系统的使用使对横跨芯片的线宽变化(ACLV)的控制困难，如位于芯片内的线路或这些线路的一部分，容易比平均尺寸小10％。对掩模修正(on-mask corrections)的需要进一步加重了该问题，因为不完善的光学近似修正(OPC)实际上可能使本地线路的变化更坏，该光学近似修正补充了本地环境带来的光刻图像变化的设计。工业上主要依赖通过扫描电镜(SEM)测量电路尺寸和临界尺寸来确定横跨晶片或芯片的平均线宽。实际上，对位于巢状的、半巢状的和隔离的本地环境中的结构进行测量，这种测量模拟产品芯片以期得到对产品芯片的线宽的相当好的认识。理想地，应当测量产品芯片或晶片上的所有本地环境以确保准确获知线宽。由于这种做法不可行，产品中线宽变化和/或损坏可能存在并会最终通过电路特征和随后的失效分析被监测到。但是，这种过程是一种昂贵、耗时且资金密集的解决方式。这样在本领域存在这样一种需要，即一种用于识别在晶片或芯片上、其中特定线宽的独立式结构不能保持结构完整性的特定区域的改进方法，这些特定线宽的独立式结构如多晶硅栅、刻蚀剂沟槽或低K材料如SiLK的沟槽。
技术实现思路
通过在半导体器件中创建独立式结构，本专利技术提供了一种用于确定半导体(S/C)制造过程中建立的独立式结构的最小线宽的系统和方法；调整和找准(对准)与独立式结构的临界线宽有关的喷雾过程；使该器件经历此喷雾过程；和响应于亚临界线宽的独立式结构的破坏，选择性地调整S/C制造过程。从下面对本专利技术目前的优选实施例的详述并结合附图本专利技术的其它特点和优点会变得明显。附图说明图1是用在本专利技术的优选实施例中的示例性的喷雾过程设备的图示。图2A-2G是常见的半导体制造过程的流程图和图示。图3A-3B是用于测定最小线宽的本专利技术优选实施例的操作过程的流程图。图4是独立式结构(FSS)的扫描电镜(SEM)的图示。图5是半导体芯片的过程限制产品率(PLY)图的图示，该芯片经历了本专利技术优选实施例的喷雾净化/观测过程。图6是显示四个示例性独立式结构的产品率的条形图和折线图。具体实施例方式根据本专利技术的优选实施例，提供一种可调整的喷雾系统和方法，用于识别其中独立式结构未能保持结构完整性的晶片或芯片特定区域。在这些结构上由于喷雾净化过程会出现某种类型的物理扰动，这种物理扰动可能与线宽相关。在此喷雾过程中，晶片或芯片上的问题区域的“层原位”(“at-level”)知识可以被追溯到检测问题所用的急剧减少的平均时间。此喷雾过程可以用在制造晶片或芯片的关键操作步骤后，当结合过程限制成品率(PLY)检查和/或电路检测时，该关键步骤会有助于识别该问题区域，尤其是关于独立式结构的线宽问题。此关键过程步骤包括光刻显影、PC掩模断开、PC刻蚀、电介质刻蚀和类似过程。在下面的例子中，独立式多晶硅线淀积到晶片上后进行喷雾过程。参照图1，其显示了有关净化硅晶片的氩气/氮气低温喷雾工具的简单的方块图。喷雾过程以氩50和氮气52开始。各种气体的体积通过质量流量控制器单独控制，在进入低温冷却器56前在混合器54中混合。冷却器56是冷却混合气到低温的液氮换热器。此冷却的混合气流进喷嘴或膨胀室58，然后通过一列喷嘴孔48注入净化室60。气体膨胀进入被控制在100-300托的部分真空下的真空室58，因此气体进一步冷却。随着气体温度下降到84K以下，氩气的三态点，这导致形成凝固晶体。气体混合气中的氮气允许更高的膨胀比率，起到稀释氩气的作用，这样提供了控制氩气颗粒尺寸和动能的手段。晶片40从喷嘴下方经过，被喷溅以包括Ar/N2混合气和Ar冰晶的喷雾，其撞击独立式结构42。可以调整喷射器喷嘴的入射角46以优化高形状比元件的净化。喷雾的强度、能量和冰晶的尺寸受到总气流量、氩气与氮气的比率、气体温度和室60的压力的控制。喷雾过程，如喷雾净化过程，是简单的动量转移过程。(“P”是动量的科学记录符号)。通过将冷冻气体颗粒的动量转移给独立式结构能完成该独立式结构。施加到喷嘴后方气体的压力会改变冷冻气体颗粒的动量。压力是一个“旋纽”，调整其可以改变动量。其它允许保持该过程、可以被调整的“旋纽”是气体种类和喷嘴到晶片的距离。参照图2A到图2G，其显示了带有各种独立式结构42的典型的半导体制造过程，可以使用在此过程不同阶段存在的、本专利技术优选实施例的喷雾净化过程监测该独立式结构。在步骤200中，提供NMOS过程的起始材料，包括P型轻掺杂、抛光的硅晶片70。在步骤202中，通过热氧化形成SiO2层74。在步骤204中，通过例如在晶片上滴几滴正性光致抗蚀剂(如ShipleyS1818)的方法，随后其被旋转以均匀地分散开，施加光致抗蚀剂。旋涂后，预曝光焙烧所述晶片以从PR膜74中去除溶剂和提高对基底70的附着力。在步骤206中通过光刻术形成漏极和源极75。未覆盖掩模的PR层74在UV光下经历化学变化并通过以显影溶液喷涂晶片而被除去。残留的PR74是掩模图案的拷贝。清洗晶片并且旋干，然后再次焙烧以便PR74能抵抗用于刻蚀曝光的氧化物层的强酸。在步骤208中，使用氢氟酸(HF)刻蚀掉光致抗蚀剂74的开口76中的氧化物，并且终止于硅70的表面。在步骤210中，通过溶剂或等离子氧化法剥除光致抗蚀剂74，留下与掩模上的不透明图像相同的绝缘体图案72。在步骤212中，采用两步扩散过程来形成漏极和源极78，其中首先预淀积磷，随后驱动(drive-in)扩散，并除去晶片上的一薄层磷硅玻璃。在步骤214中，热氧化过程进一步使氧化物层72生长。在此炉子操作中通过扩散使磷78扩展。在步骤216、218和220中，完成第二光刻过程以除去氧化物72来形成栅区84。如前面一样，通过光致抗蚀剂80滴落、旋转、预焙烧、掩模找准、UV曝光、PR显影、清洗和干燥、后焙烧、和氧化物72刻蚀完成此过程。在步骤222中，剥除光致抗蚀剂80。在步骤222中，通过热氧化生长非常薄的栅氧化物层86。在步骤226、228和230中，完成第三光刻过程以除去氧化物72来形成接触孔92。随后是相同的步骤PR88滴落、旋转、预焙烧、掩模找准、UV曝光、PR88显影、清洗和干燥、后焙烧、和氧化物72刻蚀。在步骤232中，除去PR88。在步骤234中，在整个基底表面上蒸发如铝94的金属以便随后形成电接触。在步骤236、238和240中，完成最后的光刻过程以除去铝层94，形成接触图案。随后是相同的步骤PR88滴落、旋转、预焙烧、掩模找准、UV曝光、PR显影、清洗和干燥、后焙烧、铝刻蚀。在步骤242中，剥除PR96，完成所有的NMOS制造步骤。在NMOS制造过程中的几个阶段，如在其它类似的制造过程中，建造独立式结构42，其能经受用于检测结构和电路完整性(线宽长度和连续性)、本专利技术的喷雾净化过程。这包括，例如，步骤206的PR74、步骤210的氧化物72、步骤228和230的PR88、步骤232的氧化物86、步骤234的铝94、步骤238本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测定半导体制造过程中建立的独立式结构的最小线宽的方法，包括：在半导体器件中创建独立式结构；针对所述独立式结构的临界线宽调整和找准喷雾过程；使所述的器件经历所述的喷雾过程；和响应于亚临界线宽的独立式结构 的破坏，选择性地调整所述半导体制造过程。

【技术特征摘要】
US 2004-11-5 10/904,3501.一种用于测定半导体制造过程中建立的独立式结构的最小线宽的方法，包括在半导体器件中创建独立式结构；针对所述独立式结构的临界线宽调整和找准喷雾过程；使所述的器件经历所述的喷雾过程；和响应于亚临界线宽的独立式结构的破坏，选择性地调整所述半导体制造过程。2.如权利要求1所述的方法，其中进一步包括在所述的半导体制造过程中在多个步骤中创建和检测所述独立式结构。3.如权利要求1所述的方法，其中所述的半导体制造过程包括处理和光刻步骤。4.一种用于评估半导体制造过程的方法，包括使用所述的半导体过程创建独立式结构；使第一独立式结构经受喷雾过程；响应于亚临界线宽的独立式结构的破坏，调整所述的喷雾过程以提高喷雾压力；响应于大于临界线宽的独立式结构的破坏，调整所述的喷雾过程以降低喷雾压力；和找准所述针对临界线宽的喷雾过程。5.如权利要求4所述的方法，所述的喷雾包括氩气和氮...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬M鲁卡里尼，卡尔W巴斯，斯蒂芬K洛，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]