[發(fā)明專利]光刻方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810208069.8
• 申請(qǐng)日: 2008-12-25
• 公開（公告）號(hào): CN101764053A
• 公開（公告）日: 2010-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 安輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/027
• 分類號(hào): H01L21/027;H01L21/3105;H01L21/28;H01L21/308;G03F7/028;G03F7/38
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 李麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種光刻方法。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體器件的制造中，在進(jìn)行光刻工藝中，通常在將硅片經(jīng)過預(yù)處理之后，進(jìn)行涂覆光刻膠，然后進(jìn)行曝光前的烘焙使光刻膠具有一定的硬度并且均勻的附著在硅片上，之后將掩膜板上的掩模圖形投影到涂覆了光刻膠層的硅片上，經(jīng)過光源的曝光，使光刻膠層的曝光位置發(fā)生了光化學(xué)變化，

因?yàn)楣鈴?qiáng)隨著波長減小越來越弱，曝光光源波長在248nm以下的制造工藝中，光強(qiáng)的減小使得曝光區(qū)域的邊緣的光刻膠不能充分的發(fā)生反應(yīng)，因此通常使用的光刻膠具有光酸放大作用，也就是在曝光后光刻膠中的光酸會(huì)釋放出來使光刻膠變的容易溶解，因?yàn)樵谄毓鈺r(shí)光源照在光刻膠上的光強(qiáng)分布通常是曝光區(qū)域的中央位置較強(qiáng)，然后向邊緣遞減，因此在曝光后曝光區(qū)域的光刻膠釋放出的光酸從中間向邊緣遞減，這樣在曝光區(qū)域邊緣部分的光刻膠因?yàn)楣鈴?qiáng)較弱因此不足以發(fā)生化學(xué)變化。然后進(jìn)行曝光后的烘焙，因?yàn)楣饪棠z具有光酸放大作用，在烘焙的時(shí)候光刻膠中的光酸會(huì)從曝光區(qū)域的中央逐漸向邊緣擴(kuò)散，在曝光后烘焙時(shí)間和溫度的控制下，光酸會(huì)擴(kuò)散達(dá)到曝光區(qū)域的邊緣。因?yàn)橛写罅抗馑釘U(kuò)散到了曝光區(qū)域邊緣，因此在光酸擴(kuò)散到的位置的光刻膠都會(huì)發(fā)生化學(xué)變化，變得可以溶解于顯影液。因此在顯影之后就得到了具有特定CD開口圖形的掩膜圖形。同時(shí)在烘焙的過程中，沒有經(jīng)過曝光的光刻膠會(huì)變硬定型。

從而經(jīng)過顯影在光刻膠層中形成了掩模圖形的映像，也就是刻蝕阻擋圖形。再通過后續(xù)工藝，如刻蝕工藝，就把掩膜板上的掩模圖形轉(zhuǎn)移到硅片表面制成永久的圖形，例如形成柵極圖形。

在光刻工藝中，曝光后的烘焙對(duì)光刻膠層中形成的圖形線寬和邊界的影響很大，例如在專利號(hào)為：6235439，名稱為：利用加熱設(shè)備對(duì)曝光后的晶片加熱進(jìn)行堅(jiān)膜來控制集成電路圖形尺寸的方法的美國專利中，公開了測(cè)量堅(jiān)膜(曝光后烘焙)的溫度和圖形線寬的關(guān)系，然后反饋到堅(jiān)膜(曝光后烘焙)的過程中，從而利用堅(jiān)膜(曝光后烘焙)的加熱溫度在晶片上形成目標(biāo)線寬的圖形。

但是傳統(tǒng)方法在曝光后烘焙的時(shí)候會(huì)采用一步烘焙，經(jīng)過測(cè)試發(fā)現(xiàn)烘焙后的掩膜圖形的開口邊界處非常粗糙。圖1是現(xiàn)有技術(shù)中曝光后采用一步烘焙形成的光刻膠掩膜圖形，如圖1所示，這樣會(huì)造成在后續(xù)刻蝕的過程形成的圖形的邊界粗糙，從而半導(dǎo)體器件的電學(xué)特性較差。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種光刻方法，改善了光刻形成的開口圖形邊界粗糙的問題。

本發(fā)明提供了一種光刻方法，包括步驟：

提供一半導(dǎo)體基板，所述半導(dǎo)體基板具有待刻蝕層；

在所述待刻蝕層上涂覆光酸放大型光刻膠層；

對(duì)所述光刻膠層的部分區(qū)域進(jìn)行曝光；

對(duì)曝光后的光刻膠層進(jìn)行烘焙，所述烘焙至少包括兩步，并且后一步烘焙的溫度相比前一步烘焙的溫度依次遞減；

用顯影液清洗，在光刻膠層的曝光區(qū)域形成開口圖形，形成開口圖形的邊界垂直于半導(dǎo)體基板。

可選的，所述烘焙包括第一步烘焙和第二步烘焙。

可選的，所述第一步烘焙的時(shí)間為t1；所述第二步烘焙的時(shí)間為t2，其中第二步烘焙的時(shí)間t2大于第一步烘焙的時(shí)間t1。

可選的，第二步烘焙溫度T2和第一步烘焙溫度T1的比值大于或等于3/7。

可選的，第二步烘焙的時(shí)間t2和第一步烘焙的時(shí)間t1的比值小于或等于4。

可選的，第二步烘焙溫度T2和第一步烘焙溫度T1的比值為9/11，第二步烘焙的時(shí)間t2和第一步烘焙的時(shí)間t1的比值為2。

可選的，所述光刻膠材料為包括乙酸丙二醇單甲醚酯、聚羥基苯乙烯、光酸產(chǎn)生劑、界面活性劑的混合物，第一步烘焙溫度T1為100℃-115℃，第二步烘焙溫度T2為85℃-100℃。

可選的，所述第一步烘焙溫度T1為110℃，烘焙時(shí)間為30s，第二步烘焙溫度T2為90℃，第二步烘焙的時(shí)間t2為60s。

可選的，所述光刻膠為248nm波長曝光光源所對(duì)應(yīng)的光刻膠。

上述技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)是：

將現(xiàn)有技術(shù)中的曝光后的一步烘焙改為至少兩步烘焙，并且后一步烘焙的溫度相比前一步烘焙的溫度依次遞減，這樣在前面相對(duì)較高溫度的烘焙步驟中中使光酸快速擴(kuò)散，在后面相對(duì)較低溫度的烘焙步驟中使光酸擴(kuò)散到曝光區(qū)域邊緣時(shí)較慢的均勻擴(kuò)散，從而在曝光區(qū)域邊緣光酸充分反應(yīng)，因此在顯影之后形成的開口圖形邊界平滑。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中采用曝光后一步烘焙形成的光刻膠掩膜圖形；

圖2為本發(fā)明的光刻方法一實(shí)施例的流程圖；

圖3-圖8為本發(fā)明的光刻方法一實(shí)施例的示意圖。

具體實(shí)施方式