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改善光刻缺陷的方法

阅读：183发布：2021-02-24

IPRDB可以提供改善光刻缺陷的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供了一种改善光刻缺陷的方法，在涂覆光刻胶之前，在半导体衬底上涂覆稀释剂，所述稀释剂溶解掉半导体衬底上的杂质，尤其是有机物，通过旋转所述半导体衬底，使溶解杂质的稀释剂离开所述半导体衬底的表面，从而达到去除半导体衬底表面杂质的目的，然后涂覆光刻胶，可以避免杂质影响光刻胶与半导体衬底的粘附性，减少光刻胶空洞或光刻胶残留，提供光刻工艺的质量，从而提高半导体器件的成品率及可靠性，提高半导体器件的性能。，下面是改善光刻缺陷的方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种改善光刻缺陷的方法，其特征在于，包括以下步骤：提供一半导体衬底；

在所述半导体衬底上涂覆稀释剂并旋转所述半导体衬底，至所述稀释剂离开所述半导体衬底表面；

在所述半导体衬底上涂覆光刻胶。

2.如权利要求1所述的改善光刻缺陷的方法，其特征在于，在所述半导体衬底上涂覆稀释剂并旋转所述半导体衬底，至所述稀释剂离开所述半导体衬底表面，具体包括：在所述半导体衬底上涂覆稀释剂；

旋转所述半导体衬底使所述稀释剂覆盖所述半导体衬底表面；

增加旋转的速度使所述稀释剂离开所述半导体衬底表面。

3.如权利要求2所述的改善光刻缺陷的方法，其特征在于，在所述半导体衬底上滴落稀释剂。

4.如权利要求2所述的改善光刻缺陷的方法，其特征在于，在所述半导体衬底上喷射稀释剂。

5.如权利要求2所述的改善光刻缺陷的方法，其特征在于，在所述稀释剂覆盖所述半导体衬底之后，放置一时间段，至所述稀释剂溶解掉所述半导体衬底上的杂质。

6.如权利要求5所述的改善光刻缺陷的方法，其特征在于，所述杂质包括有机物。

7.如权利要求1所述的改善光刻缺陷的方法，其特征在于，在涂覆稀释剂之前在所述半导体衬底上涂覆光刻胶粘结层。

8.如权利要求7所述的改善光刻缺陷的方法，其特征在于，所述半导体衬底旋转的速度由所述光刻胶粘结层与所述半导体衬底的粘附性决定。

9.如权利要求1所述的改善光刻缺陷的方法，其特征在于，所述半导体衬底上形成有金属互连线，在所述金属互连线上形成有抗反射涂层。

10.如权利要求1～9任一项所述的改善光刻缺陷的方法，其特征在于，采用旋涂的方法在所述半导体衬底上形成光刻胶，然后对所述光刻胶进行曝光与显影，形成图形化的光刻胶。

说明书全文

改善光刻缺陷的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种改善光刻缺陷的方法。

背景技术

[0002] 光刻工艺是制作半导体器件和集成电路等图形结构的关键性工艺，其工艺质量直接影响器件的成品率、可靠性、器件性能以及使用寿命等参数指标的稳定和提高。

[0003] 而影响这些性能参数的最直接、最重要的因素之一就是在整个光刻工艺中引入的各种缺陷。随着微电子加工工艺技术的不断发展，工艺设备的更新和工艺环境的改善，已经使现有的光刻工艺体质有了质的飞跃。但是由于其工艺过程和内容的特殊性，同时器件的掩模板图形越来越复杂，图形面积越来越大，线条要求越来越细，器件性能和精度要求越来越高，就目前的工艺条件来说，整个光刻工艺流程并不能摆脱或者完全摆脱人工的参与，同时还有工艺设备的稳定性、工艺原材料的影响等因素依然存在。

[0004] 例如，光刻过程中形成的光刻胶的空洞(void)或残留(residue)，小尺寸的空洞不会影响导线的连接，但是大尺寸的空洞将会导致连接出现问题，小尺寸的残留可能会对半导体器件的信赖性有影响，但是大尺寸的残留则会直接回影响出货或者良率。

[0005] 因此，避免和消除工艺过程中造成的各种缺陷，进一步提高器件成品率和可靠性等性能参数，仍然是光刻工艺质量控制的工作重点。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种改善光刻缺陷的方法，能够减少光刻胶上的空洞或残留，提高器件的成品率及可靠性。

[0007] 为实现上述目的，本发明提供一种改善光刻缺陷的方法，包括以下步骤：

[0008] 提供一半导体衬底；

[0009] 在所述半导体衬底上涂覆稀释剂并旋转所述半导体衬底，至所述稀释剂离开所述半导体衬底表面；

[0010] 在所述半导体衬底上涂覆光刻胶。

[0011] 可选的，在所述半导体衬底上涂覆稀释剂并旋转所述半导体衬底，至所述稀释剂离开所述半导体衬底表面，具体包括：

[0012] 在所述半导体衬底上涂覆稀释剂；

[0013] 旋转所述半导体衬底使所述稀释剂覆盖所述半导体衬底表面；

[0014] 增加旋转的速度使所述稀释剂离开所述半导体衬底表面。

[0015] 可选的，在所述半导体衬底上滴落稀释剂。

[0016] 可选的，在所述半导体衬底上喷射稀释剂。

[0017] 可选的，在所述稀释剂覆盖所述半导体衬底之后，放置一时间段，至所述稀释剂溶解掉所述半导体衬底上的杂质。

[0018] 可选的，所述杂质包括有机物。

[0019] 可选的，在涂覆稀释剂之前在所述半导体衬底上涂覆光刻胶粘结层。

[0020] 可选的，所述半导体衬底旋转的速度由所述光刻胶粘结层与所述半导体衬底的粘附性决定。

[0021] 可选的，所述半导体衬底上形成有金属互连线，在所述金属互连线上形成有抗反射涂层。

[0022] 可选的，采用旋涂的方法在所述半导体衬底上形成光刻胶，然后对所述光刻胶进行曝光与显影，形成图形化的光刻胶。

[0023] 与现有技术相比，本发明提供的改善光刻缺陷的方法，在涂覆光刻胶之前，在半导体衬底上涂覆稀释剂，所述稀释剂溶解掉半导体衬底上的杂质，尤其是有机物，通过旋转所述半导体衬底，使溶解杂质的稀释剂离开所述半导体衬底的表面，从而达到去除半导体衬底表面杂质的目的，然后涂覆光刻胶，可以避免杂质影响光刻胶与半导体衬底的粘附性，减少光刻胶空洞或光刻胶残留，提供光刻工艺的质量，从而提高半导体器件的成品率及可靠性，提高半导体器件的性能。

附图说明

[0024] 图1a～1c为发明人所熟知的光刻方法的各步骤所形成的半导体结构示意图。

[0025] 图2为本发明一实施例所提供的改善光刻缺陷的方法的流程图。

[0026] 图3a～3e为本发明一实施例中改善光刻缺陷的方法的各步骤结构示意图。

具体实施方式

[0027] 在半导体工艺中，后端金属层上常覆盖一层抗反射涂层(anti-reflective coating，ARC)，例如二氧化硅，来抑制驻波效应，在形成ARC薄膜之后会将半导体衬底放入转换室(load lock chamber)暂放，方便进行后续的工艺，发明人发现，在转换室内的连接轴上设置有润滑油等润滑剂，因此在转换室中不可避免的会存在少量的润滑油气体或有机物等杂质，半导体衬底放入其中时，杂质粒子会被吸附到半导体衬底的表面，之后在半导体衬底上形成光刻胶时，杂质被覆盖在光刻胶之下，最终影响光刻胶与半导体衬底的粘附性。

[0028] 请参考图1a～1c所示，其为发明人所熟知的光刻方法各步骤所形成的半导体结构示意图。如图1所示，在半导体衬底10上形成金属层11，在金属层11上形成抗反射涂层12。然后将完成操作的半导体衬底放入转换室，进行下一步骤时直接从所述转换室内取出半导体衬底，由于转换室内存在的杂质，在半导体衬底上形成杂质13，在所述抗反射涂层12上涂布光刻胶层14时，杂质13被覆盖在所述光刻胶层14之下，影响所述光刻胶层14与抗反射涂层12之间的粘附性，如图1b所示。之后进行软烘烤、曝光、曝光后烘烤、显影及去水烘烤等步骤，在高温过程中，粘附性不好的的地方可能会形成气泡，最终形成光刻胶空洞或残留，如图1c所示。

[0029] 经过进一步研究，发明人提出了一种改善光刻缺陷的方法，能够减少光刻胶上的空洞或残留，提高器件的成品率及可靠性。

[0030] 为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容做进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。

[0031] 其次，本发明利用示意图进行了详细的表述，在详述本发明实例时，为了便于说明，示意图不依照一般比例局部放大，不应对此作为本发明的限定。

[0032] 本发明的核心思想是：在涂覆光刻胶之前，在半导体衬底上涂覆稀释剂，所述稀释剂溶解掉半导体衬底上的杂质，尤其是有机物，通过旋转所述半导体衬底，使溶解杂质的稀释剂离开所述半导体衬底的表面，从而达到去除半导体衬底表面杂质的目的，然后涂覆光刻胶，可以避免杂质影响光刻胶与半导体衬底的粘附性，减少光刻胶空洞或光刻胶残留，提供光刻工艺的质量，从而提高半导体器件的成品率及可靠性，提高半导体器件的性能。

[0033] 请参考图2，其为本发明一实施例所提供的改善光刻缺陷的方法的流程图。如图2所示，本发明提出一种改善光刻缺陷的方法，包括以下步骤：

[0034] 步骤S01：提供一半导体衬底；

[0035] 步骤S02：在所述半导体衬底上涂覆稀释剂并旋转所述半导体衬底，至所述稀释剂离开所述半导体衬底表面；

[0036] 步骤S03：在所述半导体衬底上涂覆光刻胶。

[0037] 图3a～3e为本发明一实施例中改善光刻缺陷的方法的结构示意图，请参考图2所示，并结合图3a～图3e，详细说明本发明提出所述改善光刻缺陷的方法：

[0038] 在步骤S01中，提供半导体衬底100，如图3a所示。

[0039] 所述半导体衬底100可以是硅衬底、锗硅衬底或绝缘体上硅(SOI)，或本领域技术人员公知的其他半导体衬底。在本实施例中，在所述半导体衬底100上形成有半导体器件以及金属互连线，在图1中仅示出了顶层金属层101。

[0040] 由于要在金属层101上涂覆光刻胶进行曝光与显影，而金属层101具有较高的反射系数，使得曝光光源容易在金属层101表面发生发射，造成光刻胶图形的变形或尺寸偏差，导致掩模板图形的不正确转移，因此，在金属层101的表面形成一层抗反射涂层102。所述抗反射涂层102可以为有机抗反射涂层、介电抗反射涂层或无氮介电抗反射涂层，或本领域技术人员已知的其他的抗反射材料。

[0041] 在步骤S02中，在所述半导体衬底100上涂覆稀释剂104并旋转所述半导体衬底，至所述稀释剂104离开所述半导体衬底表面。

[0042] 首先，在所述抗反射涂层102上涂覆光刻胶粘结层103(HMDS，Hexamethyldisilazane，六甲基二矽烷)，用于提高后续形成的光刻胶与所述抗反射涂层的粘接，如图3b所示。所述光刻胶粘结层103在后续经过显影去胶等一系列步骤之后将被去除，不会对半导体器件造成影响。

[0043] 然后，在所述光刻胶粘结层103上涂覆稀释剂104。可以采用滴下的方式在所述光刻胶粘结层103上滴落稀释剂104，例如在所述光刻胶粘结层103的中心滴落一定量的稀释剂104，所述一定量的稀释剂104可以保证所述稀释剂104可以覆盖所有的光刻胶粘结层103，也可以滴落在所述光刻胶粘结层103上固定的位置，例如将所述光刻胶粘结层103上平均分为多个区域，在每个区域的中心滴落一定量的稀释剂104，每个区域滴落的稀释剂104能够覆盖该区域所有的光刻胶粘结层103。也可以采用喷射的方式在所述光刻胶粘结层103上喷射所述稀释剂104，或者也可以采用本领域技术人员已知的其余的方式在所述光刻胶粘结层103上涂覆所述稀释剂104。

[0044] 需要说明的是，本发明所述稀释剂(Thinner溶剂)，又称香蕉水或天拿水，主要成分是二甲苯，微溶于水，能溶于各种有机溶剂，挥发性仅次于汽油，能够溶解所述半导体衬底上的有机物等杂质。例如可以是由乙酸乙酯、乙酸丁酯、苯、甲苯、丙酮、乙醇、丁醇等按一定重量百分比组合配制成的混合溶剂，但是并不局限于该成分。

[0045] 然后，旋转所述半导体衬底100使所述稀释剂104覆盖所述半导体衬底101表面，如图3c所示。旋转所述半导体衬底100，使所述稀释剂104扩散至整个所述光刻胶粘结层103的表面。

[0046] 最后，增加旋转的速度使所述稀释剂104离开所述半导体衬底表面101，如图3d所示。在所述稀释剂104覆盖所述光刻胶粘结层103之后，可以放置一时间段，至所述稀释剂104溶解掉所述半导体衬底上的杂质为止，或者可以减缓上一步骤中旋转的速度，使得所述稀释剂104在扩散的过程中溶解有机物等杂质。

[0047] 在该过程中，所述稀释剂104不仅溶解有机物等杂质，还溶解所述光刻胶粘结层103，但是所述光刻胶粘结层103与所述抗反射涂层102具有很好的粘附性，有机物等杂质与所述抗反射涂层102的粘附性并没有所述光刻胶粘结层103的粘附性高，因此通过增加所述半导体衬底100的旋转速度，使溶解在所述稀释剂104内的杂质随所述稀释剂104离开所述半导体衬底100的表面，而所述光刻胶粘结层103仍旧粘附与所述抗反射涂层102上，所述半导体衬底旋转的速度由所述光刻胶粘结层与所述半导体衬底的粘附性决定，通过旋转施加到所述光刻胶粘结层103上的作用力应小于所述光刻胶粘结层103与所述抗反射涂层102的粘附力，避免所述光刻胶粘结层103离开所述半导体衬底100。

[0048] 由于在形成所述光刻胶粘结层103之后再涂覆稀释剂104，最后涂覆光刻胶105，涂覆稀释剂104与涂覆光刻胶105可以采用相同的设备，无需再将所述半导体衬底100移除设备及移入设备，节约了操作时间，提高了效率。但是，也可以在形成所述光刻胶粘结层103之前涂覆稀释剂104，可以避免稀释剂104对所述光刻胶粘结层103的影响，但同时也增加了操作时间，可以根据实际工艺条件及实际需求进行选择。

[0049] 所述稀释剂涂覆于所述光刻胶粘结层103上或者涂覆于所述抗反射涂层102上，主要用于去除所述所述抗反射涂层102上形成的有机物等杂质，可以保证后续形成的光刻胶与半导体衬底的粘附性。

[0050] 在步骤S03中，在所述半导体衬底100上涂覆光刻胶105，如图3e所示。

[0051] 采用旋涂的方法在所述光刻胶粘结层103上形成光刻胶105，然后对所述光刻胶105进行曝光与显影，形成图形化的光刻胶，并进行后续的刻蚀等工艺流程。由于在所述抗反射涂层102上的杂质已经被去除，可以避免所述光刻胶105中形成空洞或残留，保证光刻的工艺质量，提高了半导体器件的性能。

[0052] 综上所述，本发明提供的改善光刻缺陷的方法，在涂覆光刻胶之前，在半导体衬底上涂覆稀释剂，所述稀释剂溶解掉半导体衬底上的杂质，尤其是有机物，通过旋转所述半导体衬底，使溶解杂质的稀释剂离开所述半导体衬底的表面，从而达到去除半导体衬底表面杂质的目的，然后涂覆光刻胶，可以避免杂质影响光刻胶与半导体衬底的粘附性，减少光刻胶空洞或光刻胶残留，提供光刻工艺的质量，从而提高半导体器件的成品率及可靠性，提高半导体器件的性能。

[0053] 上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

标题	发布/更新时间	阅读量
缺陷平面化-专利编号CN107408494A	2020-05-13	321
缺陷知识库-专利编号CN1392954A	2020-05-12	630
缺陷预测-专利编号CN110869854A	2020-05-11	85
出生缺陷细胞库及其构建方法-专利编号CN101942413A	2020-05-11	279
缺陷检测机-专利编号CN105203553A	2020-05-13	701
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