[發明專利]避免光刻膠層圖形損傷的方法

有效

• 申請號: 200910055937.8
• 申請日: 2009-08-05
• 公開（公告）號: CN101989045A
• 公開（公告）日: 2011-03-23
• 發明（設計）人: 陳明
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號: G03F7/00
• 分類號: G03F7/00;G03F7/16;G03F7/30
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 牛崢;王麗琴

技術領域

本發明涉及半導體制造技術，特別涉及一種避免光刻膠層圖形損傷的方法。

背景技術

在半導體器件的制程中，有一個步驟為光刻。光刻的本質就是將電路結構復制到以后要進行刻蝕步驟及離子注入步驟的晶圓襯底上。電路結構首先以圖形形式制作在名為掩膜的石英膜版上，光線通過該掩膜將圖形轉移到晶圓襯底的光刻膠層上，進行顯影后，用后續的刻蝕步驟將圖形成像在晶圓襯底上，或者用后續的離子注入步驟完成晶圓襯底的圖形區域可選擇的摻雜。轉移到晶圓襯底的光刻膠層的各種各樣圖形確定了最終制成的半導體器件的眾多特征，比如：通孔、各層間必要的互連線及硅摻雜區。

圖1為現有技術提供的光刻方法流程圖，其具體步驟為：

步驟101、對晶圓襯底進行旋轉涂膠，在晶圓襯底上形成光刻膠層；

該步驟就是為了在晶圓襯底上均勻地涂敷光刻膠層；

光刻膠層至少由三種成分組成：樹脂，用于將光刻膠層中的不同材料聚在一起的粘合劑；感光劑，用于和光能發生光化學反應，在曝光時起作用；溶劑，使光刻膠保持液體狀態，直到其被涂敷在晶圓襯底上；

步驟102、在光刻膠層上旋涂頂層抗反射層(TARC，Top?anti-reflectivity?coating)；

在本步驟中，由于光刻膠層在進行曝光過程中會產生光反射，所以需要TARC對反射的光進行吸收，以使得曝光在光刻膠層上的圖形和預計的圖形相同；

TARC由酸性的聚合物構成，比如由氟代丙烯酸聚合物和陰離子表面活化劑構成，用于在曝光過程中吸收光線；

步驟103、對具有光刻膠層和TARC的晶圓襯底進行對準及曝光；

在該步驟中，紫外光通過掩膜將要構造的圖形轉移到晶圓襯底的光刻膠層上；

步驟104、對具有光刻膠層和TARC的晶圓襯底進行顯影；

該步驟是在晶圓襯底的光刻膠層上產生圖形的關鍵步驟，在該步驟中，光刻膠層的可溶區域，即感光劑化學反應產生的羧酸被化學顯影劑溶解；光刻膠層的不可溶區域，即未發生化學反應的感光劑則不能被化學顯影劑溶解；這樣，就將曝光的圖形留在了晶圓襯底的光刻膠層上；

在該步驟，TARC由于由酸性的聚合物構成，所以在顯影步驟中會被化學顯影劑溶解。

最后，還可以對晶圓進行顯影后檢查，以確定在晶圓襯底上的光刻膠層圖形的質量。

雖然采用圖1的這種方式就可以在晶圓襯底的光刻膠層制作光刻膠層圖形，但是，制作的光刻膠層圖形和在掩膜上構造的圖形并不一致。這是因為，TARC直接和光刻膠層接觸，且TARC由酸性的聚合物構成，所以TARC的酸性陽離子(在圖2中采用H⁺表示酸性陽離子)就會從TARC擴散到光刻膠層中，如圖2所示。這樣，對于正光刻膠在晶圓襯底形成光刻膠層圖形，光刻膠層中由于酸性氧離子的存在，在進行曝光后顯影過程中，被化學顯影劑溶解的光刻膠層的可溶區域就會比曝光的掩膜圖形大，造成了光刻膠層圖形的損傷，特別在光刻膠層圖形的邊緣，這個損傷問題就會變得很嚴重。

綜上所述，目前的制造光刻膠層圖形的方法會造成光刻膠層圖形的損傷，從而影響后續的刻蝕步驟將圖形成像在晶圓襯底上，或者用后續的離子注入步驟完成晶圓襯底的圖形區域可選擇的摻雜的質量，影響最終得到的半導體器件特征尺寸和成品率。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種避免光刻膠層圖形損傷的方法，該方法能夠避免光刻膠層圖形的損傷。

為達到上述目的，本發明實施例的技術方案具體是這樣實現的：

一種避免光刻膠層圖形損傷的方法，該方法包括：

在晶圓襯底上旋涂光刻膠層后，旋涂阻止頂部抗反射層中的酸性陽離子擴散到光刻膠層的獨立層；

在獨立層旋涂頂部抗反射層；

以掩膜圖形對晶圓襯底上的光刻膠層進行曝光；

進行顯影過程中，頂部抗反射層、獨立層及光刻膠層的掩膜圖形區域被去除，在晶圓的光刻膠層上形成光刻膠層圖形。

所述獨立層為400埃～700埃厚。

所述獨立層為四甲基二戊醇。

由上述技術方案可見，本發明在晶圓襯底上的光刻膠層和TARC之間增加一層獨立層，用于阻止TARC的酸性陽離子擴散到光刻膠層，這樣，在對光刻膠層曝光后進行顯影時，被化學顯影劑溶解的光刻膠層的可溶區域和曝光的掩膜圖形相同。因此，本發明提供的方法避免了光刻膠層圖形的損傷。

附圖說明

圖1為現有技術提供的光刻方法流程圖；

圖2為現有技術具有TARC和光刻膠層的晶圓襯底剖面示意圖；