[發明專利]光刻膠層的形成方法

無效

• 申請號: 201110025603.3
• 申請日: 2011-01-24
• 公開（公告）號: CN102610498A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 唐蓉;錢志浩
• 申請（專利權）人: 無錫華潤上華半導體有限公司;無錫華潤上華科技有限公司
• 主分類號: H01L21/027
• 分類號: H01L21/027;G03F7/00;G03F7/38;G03F7/40
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本發明涉及半導體工藝領域，尤其涉及光刻膠層的形成方法。

背景技術

光刻工藝是芯片制造技術中用得最頻繁、最關鍵的技術之一，凡是半導體器件、光電器件等，都需要用光刻工藝將所需器件的基本組成單元和線路的光掩模圖形轉移到半導體襯底表面的光刻膠圖形上。通常光刻的基本工藝包括涂膠、曝光和顯影等三大步驟；具體以正光刻膠為例，先于晶圓上涂覆光刻膠層；然后，對光刻膠層進行曝光，將曝光后的光刻膠高溫烘烤，以使曝光部分的高分子為主的物質產生裂解；接著將裂解的高分子光刻膠移到顯影槽，因曝光的高分子可溶于顯影液，所以可借此去除曝光的高分子物質；如此，可在晶圓的頂層表面得到圖案化的光刻膠層。在申請號01122126.7的中國專利申請文獻中提供了一種對光刻膠進行處理形成器件圖形工藝。

目前的光刻技術的主流為紫外線光源的曝光技術，而采用的光刻膠有紫外線光刻膠、i-line(i線)光刻膠。

現有光刻膠層在經過烘烤及固膠后，由于溫度的影響，導致光刻膠邊緣產生收縮(如圖1所示)。尤其在厚膠工藝中，所采用的光刻膠相對黏度系數均大于普通的光刻膠，且厚膠的張力大；對于大面積的厚光刻膠溶劑揮發的均勻性較差，導致厚光刻膠兩邊和中間的線寬會有較大差異，縮膠的現象越明顯。縮膠現象的產生造成顯影后圖形失真，得到的器件關鍵尺寸(CD)與目標尺寸發生差異，使半導體器件尺寸無法滿足要求。

發明內容

本發明解決的問題是一種改善光刻膠層縮膠的方法，防止光刻膠層發生縮膠現象。

為解決上述問題，本發明提供一種光刻膠層的形成方法，包括下列步驟：在晶圓上涂覆光刻膠層；對光刻膠層進行軟烘烤，優化軟烘烤溫度和時間；對光刻膠層進行固膠處理，優化固膠溫度和時間，使軟烘烤及固膠后光刻膠層的縮膠量最小。

優選的，所述優化后的烘烤溫度為118℃～122℃，烘烤時間為85s～95s。

優選的，所述優化后的烘烤溫度為120℃，烘烤時間為90s。

優選的，所述固膠分為第一階段和第二階段，優化固膠第二階段的溫度和時間。

優選的，所述優化后固膠第二階段的溫度是135℃～145℃，烘烤時間為65s～75s。

優選的，所述優化后固膠第二階段的溫度是140℃，烘烤時間為70s。

優選的，所述固膠第一階段的溫度是100℃～110℃，烘烤時間為25s～35s。

優選的，所述固膠第一階段的溫度是105℃，烘烤時間為30s。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：對光刻膠層的軟烘烤及固膠的參數進行調節，分別找出最佳的參數進行光刻膠層制作，兩個步驟結合優化，使縮膠量達到最小，進而使后續形成的半導體器件關鍵尺寸與目標尺寸接近一致，防止了降低半導體器件可靠性及電性能的缺陷。另外，無需增加額外的成本，不會使生產效率降低，而結果是最大化的滿足了工藝要求。

進一步，當軟烘烤溫度為118℃～122℃，烘烤時間為85s～95s時，光刻膠層收縮無明顯的改變，經過顯影后光刻膠的收縮量同樣也沒有明顯的改變。當固膠第二階段的溫度135℃～145℃，烘烤時間為65s～75s時，光刻膠的收縮量最小，使后續形成的半導體器件關鍵尺寸與目標尺寸接近一致，防止了降低半導體器件可靠性及電性能的缺陷。

附圖說明

圖1是現有技術形成光刻膠層時產生縮膠的效果圖；

圖2是本發明形成光刻膠層的具體實施方式流程圖；

圖3是本發明形成光刻膠層時軟烘烤參數的設置與縮膠量的關系圖；

圖4是本發明形成光刻膠層時在不同曝光條件下軟烘烤參數與縮膠量的關系圖；

圖5是本發明形成光刻膠層時固膠第一階段凝固參數與縮膠量的關系圖；

圖6是本發明形成光刻膠層時固膠第二階段凝固參數與縮膠量的關系圖；

圖7是采用現有軟烘烤和固膠參數與本發明軟烘烤和固膠的優化參數形成不同厚度光刻膠層的縮膠量比較圖。

具體實施方式