光刻胶的形成方法

摘要

一种光刻胶的形成方法，包括：提供形成有底部抗反射层的衬底；去除所述底部抗反射层内的偏碱性分子；在去除偏碱性的分子的底部抗反射层表面形成光刻胶层。本发明降低形成在光刻层的缺陷，提高了后续形成光刻胶图形的良率。

权利要求

1.一种光刻胶的形成方法，其特征在于，包括：

提供形成有底部抗反射层的衬底；

去除所述底部抗反射层内的偏碱性分子；去除所述底部抗反射层内的偏碱性分子包括：将所述形成有底部抗反射层的衬底放置于旋胶设备内；旋胶设备初始化；清洗并旋转去偏碱性的分子；甩干；所述清洗并旋转去偏碱性的分子具体工艺参数为：旋转时间为3秒至5秒，旋胶设备旋转速度为每分钟80转至每分钟120转，清洗剂流量为每分钟30毫升至每分钟80毫升；所述清洗剂为去离子水、双氧水、丙二醇单甲醚或者丙二醇单甲醚乙酯；

在去除偏碱性的分子的底部抗反射层表面形成光刻胶层。

2.如权利要求1所述的光刻胶的形成方法，其特征在于，所述去除所述底部抗反射层内的偏碱性分子步骤和所述在去除偏碱性的分子的底部抗反射层表面形成光刻胶层步骤在同一旋胶设备中完成。

3.如权利要求1所述的光刻胶的形成方法，其特征在于，所述旋胶设备初始化具体工艺参数为：旋转时间为1秒至2秒，旋转速度为每分钟1500转至每分钟2500转。

4.如权利要求1所述的光刻胶的形成方法，其特征在于，所述甩干的具体工艺参数为：旋转时间为3秒至9秒，旋胶设备转速为每分钟800转至每分钟2500转。

5.如权利要求1所述的光刻胶的形成方法，其特征在于，所述形成光刻胶层的具体工艺参数为：旋转时间为1秒至2秒，旋胶设备转速为每分钟3400转至每分钟4000转，光刻胶流量为每分钟1.5毫升至每分钟2毫升。

说明书

光刻胶的形成方法

技术领域

[0001] 本发明涉及半导体制造领域，特别涉及光刻胶的形成方法。

背景技术

[0002] 随着半导体器件的集成度提高，半导体器件的线宽越来越小，关键尺寸的控制也越来越重要，对光刻工艺的要求也越来越高。为了满足光刻的要求，除了在光刻设备方面的升级换代以外，抗反射层(Anti-Reflective Coating，ARC)技术也被应用于光刻中来提高光刻的精度。抗反射层的作用主要为：防止光线通过光刻胶后在晶圆界面发生反射。而反射的光线会与入射光发生干涉，导致光刻胶不能均匀曝光。在公开号为US005174856A和公开号为US006136211A的美国专利文件中还可以发现更多与上述技术方案相关的信息。抗反射层经过了顶部抗反射层(Top Anti-Reflective Coating，TARC)和底部抗反射层(Bottom Anti-Reflective Coating，BARC)两个阶段。目前，主要使用的是底部抗反射层。

[0003] 现有的光刻工艺通常包括：在衬底上形成底部抗反射层；在底部抗反射层上形成光刻胶层；对所述光刻胶层曝光、显影，形成光刻胶图形。但现有形成光刻胶图形通常有很多缺陷，导致形成光刻胶图形工艺的良率低下。

发明内容

[0004] 本发明解决的技术问题是降低形成在光刻胶图形内的缺陷。

[0005] 为解决上述问题，本发明提供了一种光刻胶的形成方法，包括：提供形成有底部抗反射层的衬底；去除所述底部抗反射层内的偏碱性分子；在去除偏碱性的分子的底部抗反射层表面形成光刻胶层。

[0006] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明通过对所述底部抗反射层进行去偏碱性的分子步骤；在所述去偏碱性的分子的底部抗反射层表面形成光刻胶层，降低了形成在光刻层的缺陷，提高了后续形成光刻胶图形的良率。

附图说明

[0007] 通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

[0008] 图1是本发明提供的光刻胶的形成方法的流程图；

[0009] 图2至图4是本发明提供的光刻胶的形成方法过程图。

具体实施方式

[0010] 由背景技术可知，底部抗反射层被应用于光刻中来提高光刻的精度，现有技术形成光刻胶图形通常会在衬底表面形成底部抗反射层，在所述底部抗反射层表面形成光刻胶层，对所述光刻胶层曝光、显影，形成光刻胶图形，但是现有技术形成的光刻胶图形通常会有大量的缺陷。

[0011] 本发明的发明人经过研究后发现，所述缺陷形成的原因具体为：底部抗反射层通常是有机物，形成在衬底表面的底部抗反射层通常为偏酸性；虽然半导体工艺通常会是在超净的环境下进行，但是所述超净的环境也不会是真空环境，通常超净的环境内会存在偏-碱性的分子，例如带有OH 离子团的分子等。形成有底部抗反射层的衬底在存在偏碱性的分子的环境中，很容易就吸附偏碱性的分子在底部抗反射层表面，在后续工艺中，在所述形成有吸附偏碱性的分子的底部抗反射层表面形成光刻胶，所述吸附偏碱性的分子的位置就会出现缺陷。

[0012] 为此，本发明的人发明人提出一种光刻胶的形成方法，具体步骤包括：

[0013] 提供形成有底部抗反射层的衬底；

[0014] 去除所述底部抗反射层内的偏碱性分子；

[0015] 在去除偏碱性的分子的底部抗反射层表面形成光刻胶层。

[0016] 可选的，所述去除所述底部抗反射层内的偏碱性分子步骤和所述在去除偏碱性的分子的底部抗反射层表面形成光刻胶层步骤在同一旋胶设备中完成。

[0017] 可选的，去除所述底部抗反射层内的偏碱性分子包括：将所述形成有底部抗反射层的衬底放置于所述旋胶设备内；旋胶设备初始化；清洗并旋转去偏碱性的分子；甩干。

[0018] 可选的，所述旋胶设备初始化具体工艺参数为：旋转时间为1秒至2秒，旋转速度为为每分钟1500转(RPM)至每分钟2500转。

[0019] 可选的，所述清洗并旋转去偏碱性的分子具体工艺参数为：旋转时间为3秒至5秒，旋胶设备旋转速度为每分钟80转至每分钟120转，清洗剂流量为每分钟30毫升至每分钟80毫升。

[0020] 可选的，所述清洗剂可以为高分子有机溶剂、去离子水或者双氧水。

[0021] 可选的，所述甩干的具体工艺参数为：旋转时间为3秒至9秒，所述旋胶设备转速为每分钟800转至每分钟2500转。

[0022] 可选的，所述形成光刻胶的具体工艺参数为：旋转时间为1秒至2秒，旋胶设备转速为每分钟3400转至每分钟4000转，光刻胶流量为每分钟1.5毫升至每分钟2毫升。

[0023] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

[0024] 其次，本发明利用示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是实例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

[0025] 图1为本发明的光刻胶的形成方法的流程图，下面参考图1进行说明。

[0026] 如图1所示，本发明的光刻胶的形成方法包括下列步骤：

[0027] 步骤S101，提供形成有底部抗反射层的衬底。

[0028] 参考图2，提供衬底100。

[0029] 所述衬底100可以为多层基片(例如，具有覆盖电介质和金属膜的硅衬底)、分级基片、绝缘体上硅基片(SOI)、外延硅基片、部分处理的基片(包括集成电路及其他元件的一部分)、图案化或未被图案化的基片。

[0030] 所述衬底100还可以是具有介质层的衬底，所述介质层用于对衬底上的导线与导线之间的隔离，具体所述介质层可以是金属前介质层(Pre-MetalDielectric，PMD)，也可以是层间介质层(Inter-Metal Dielectric，ILD)。

[0031] 金属前介质层是沉积在具有MOS器件的衬底上，利用沉积工艺形成，在金属前介质层中会在后续工艺形成沟槽，用金属填充沟槽形成连接孔，所述连接孔用于连接MOS器件的电极和上层互连层中的金属导线。

[0032] 层间介质层是后道工艺在金属互连层之间的介电层，层间介质层中会在后续工艺中形成沟槽，用金属填充沟槽形成连接孔，所述连接孔用于连接相邻金属互连层中的导线。

[0033] 所述介质层的材料通常选自SiO2或者掺杂的SiO2，例如USG(UndopedSilicon Glass，没有掺杂的硅玻璃)、BPSG(Borophosphosilicate Glass，掺杂硼磷的硅玻璃)、BSG(Borosilicate Glass，掺杂硼的硅玻璃)、PSG(Phosphosilitcate Glass，掺杂磷的硅玻璃)等。

[0034] 所述介质层在130纳米及以下的工艺节点一般选用低介电常数的介电材料，所述介质层的材料具体选自氟硅玻璃(FSG)、碳掺杂的氧化硅(BlackDiamond)以及氮掺杂的碳化硅(BLOK)。

[0035] 所述介质层的形成工艺可以是任何常规真空镀膜技术，例如原子沉积(ALD)、物理气相淀积(PVD)、化学气相淀积(CVD)、等离子体增强型化学气相淀积(PECVD)等等，在这里不做赘述。

[0036] 参考图3，在所述衬底100表面形成底部抗反射层110。

[0037] 所述底部抗反射层110用于防止光线通过后续形成的光刻胶后在晶圆界面发生反射，使得光刻胶均匀曝光，提高曝光的精度。

[0038] 所述底部抗反射层110材料为C-H-O的化合物，形成底部抗反射层130的工艺可以为旋涂工艺。

[0039] 现有的工艺会在形成底部抗反射层110后，在所述底部抗反射层110表面形成光刻胶层，由于现有的工艺形成的底部抗反射层110材料通常为C-H-O的化合物的有机物，形成的底部抗反射层110通常是偏酸性的，所述形成在衬底100的底部抗反射层110很容易吸附偏碱性的分子，在后续的形成光刻胶工艺中，在所述形成有吸附偏碱性的分子的底部抗反射层表面形成的光刻胶，所述吸附偏碱性的分子的位置就会出现缺陷。

[0040] 为此，本发明的发明人提出一种先进的光刻胶层形成工艺，如步骤S102和步骤S103所述，去除所述底部抗反射层110内的偏碱性分子；在去除偏碱性的分子的底部抗反射层110表面形成光刻胶层。

[0041] 需要特别指出的是，去除所述底部抗反射层110内的偏碱性分子步骤和在去除偏碱性的分子的底部抗反射层110表面形成光刻胶层步骤可以在同一设备中完成，并可以集成在同一工艺处方中，节约了工艺步骤时间。

[0042] 去除所述底部抗反射层110内的偏碱性分子步骤可以在旋胶设备中完成，所述去偏碱性的分子步骤具体包括：将所述形成有底部抗反射层110的衬底100放置于所述旋胶设备内；旋胶设备初始化；清洗并旋转去偏碱性的分子；甩干。

[0043] 所述旋胶设备初始化具体参数为：旋转时间为1秒至2秒，旋转速度为为每分钟1500转(RPM)至每分钟2500转。

[0044] 所述清洗并旋转去偏碱性的分子具体参数为：旋转时间为3秒至5秒，旋胶设备旋转速度为每分钟80转至每分钟120转，清洗剂流量为每分钟30毫升至每分钟80毫升，所述清洗剂可以为高分子有机溶剂、去离子水或者双氧水。

[0045] 需要特别指出的是，本发明的发明人经过大量的实验，发现所述清洗剂选用丙二醇甲单醚(分子式：CH3OCH2CH(OH)CH3)或者选用丙二醇单甲醚乙酯(分子式：CH3CH(OCOCH3)CH2OCH3)时，去除偏碱性的分子的效果更佳。

[0046] 所述甩干步骤具体参数为：旋转时间为3秒至9秒，所述旋胶设备转速为每分钟800转至每分钟2500转。

[0047] 采用上述的参数的去偏碱性的分子步骤能够有效的去除附着在底部抗反射层表面的偏碱性的分子，而不会损伤底部抗反射层110。

[0048] 参考图4，在去除偏碱性的分子的底部抗反射层110表面形成光刻胶层120[0049] 所述形成光刻胶层120工艺可以选用旋胶设备，本发明的发明人经过大量创造性劳动，获得较优的光刻胶形成工艺参数：选用旋胶设备，旋转时间为1秒至2秒，旋胶设备转速为0，高分子有机溶剂流速为每分钟30毫升至每分钟80毫升；该步骤用于清除底部抗反射层表面的其他杂质。

[0050] 旋转时间为1秒至2秒，旋胶设备转速为0，高分子有机溶剂流速为0；该步骤用于清除高分子有机溶剂。

[0051] 旋转时间为0.1秒至0.22秒，旋胶设备转速为每分钟800转至每分钟1000转；该步骤用于去除底部抗反射层110表面吸附的水分子。

[0052] 旋转时间为1秒至2秒，旋胶设备转速为每分钟3400转至每分钟4000转，光刻胶流量为每分钟1.5毫升至每分钟2毫升；该步骤用于在底部抗反射层110表面形成所述光刻胶层120，并且控制所述光刻胶层120厚度，使得所述光刻胶层120在后续的曝光、显影、形成光刻胶图形工艺中符合工艺要求。

[0053] 旋转时间为5秒至25秒，旋胶设备转速为每分钟1000转至每分钟1500转；该步骤用于去除形成在光刻胶表面的水分子。

[0054] 旋转时间为2秒至8秒，旋胶设备转速为每分钟1000转至每分钟2000转，清洁剂流量为每分钟30毫升至每分钟80毫升；该步骤用于去除形成在衬底边缘和衬底底部的光刻胶。

[0055] 旋转时间为2秒至6秒，旋胶设备转速为每分钟1500转至每分钟2500转；该步骤用于甩干所述光刻胶层120。

[0056] 本发明通过对所述底部抗反射层进行去偏碱性的分子步骤；在所述去偏碱性的分子的底部抗反射层表面形成光刻胶层，降低了形成在光刻层的缺陷，提高了后续形成光刻胶图形的良率。