[發(fā)明專利]一種光刻方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110316103.5
• 申請日: 2011-10-18
• 公開（公告）號: CN103065946A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈滿華
• 申請（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: H01L21/027
• 分類號: H01L21/027;G03F7/00;G03F7/20
• 代理公司: 北京德琦知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11018
• 代理人: 牛崢;王麗琴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體制造方法，特別涉及光刻方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的進(jìn)步，半導(dǎo)體器件尺寸不斷縮小的同時，要求半導(dǎo)體器件的特征尺寸(CD)也越來越小。眾所周知，半導(dǎo)體制造技術(shù)的工藝流程中，包括兩個很重要的步驟：光刻和刻蝕；其中，刻蝕步驟往往以光刻步驟中形成的光刻圖案為掩膜，將光刻圖案轉(zhuǎn)移到晶片上，對CD控制起到重要作用的光刻工藝受到了前所未有的挑戰(zhàn)。光刻后形成光刻圖案的邊緣之間的距離稱為線寬(Line?Width)，衡量線寬的一個重要指標(biāo)就線寬粗糙(Line?Edge?Roughness，LER或Line?Width?Roughness，LWR)，LWR一定程度上決定CD的線寬，所以LWR控制的重要性日益顯露。許多研究顯示，在逐漸縮小線寬的過程中，LWR造成的問題將超過半導(dǎo)體制造中的CD具備的容許誤差，從而影響半導(dǎo)體器件的性能，降低半導(dǎo)體器件的良率。如圖1所示現(xiàn)有技術(shù)中光刻后形成光刻圖案的剖面示意圖，包括：介質(zhì)層101和介質(zhì)層101上形成的光刻圖案102，光刻圖案102側(cè)壁LWR現(xiàn)象嚴(yán)重。

研究表明，光刻的分辨率(Resolution)，LWR，和光刻膠的敏感度(resist?Sensitivity)三者之間是是彼此關(guān)聯(lián)互相依賴的，如公式RLS?Constant*：(Resolution)3*(LWR)2*Sensitivity所示，分辨率的三次方、LWR的平方和敏感度三者的乘積是一個定值，該定值稱為RLS常數(shù)。

在半導(dǎo)體制造中，分辨率和敏感度也是光刻步驟中的重要參數(shù)，一方面希望提高光刻的分辨率，另一方面也需要避免光刻膠的敏感度的下降，而從RLS常數(shù)的計算公式所表示的分辨率、LWR和敏感度三者之間的關(guān)系可知，想要改善LWR，必然要求降低光刻過程中的分辨率和/或敏感度，因此，改善LWR與保持光刻膠分辨率和敏感度之間的矛盾一直未能解決。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：改善LWR與保持光刻膠分辨率和敏感度之間的矛盾。

為解決上述問題，本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種光刻方法，提供具有光刻圖案的晶片，其特征在于，該方法包括：

所述光刻圖案進(jìn)行離子摻雜；

離子摻雜后的光刻圖案進(jìn)行等離子體處理或者紫外線加工，在所述光刻圖案表面形成平滑層。

所述離子摻雜的元素是碳、氟、硼或氬元素。

所述離子摻雜是淺注入，所述淺注入劑量范圍是E10～E15原子每平方厘米；注入能量范圍是1～10電子伏特。

所述等離子體處理在微波灰化反應(yīng)腔中進(jìn)行；所述微波灰化反應(yīng)腔中的壓強(qiáng)范圍是300毫托到2000毫托。

所述等離子體處理的等離子體反應(yīng)的時間范圍是20到100秒；所述等離子體處理的等離子體反應(yīng)功率范圍是500瓦到3000瓦；所述等離子體處理的等離子體反應(yīng)溫度范圍是200攝氏度到300攝氏度。

所述等離子體處理中通入氧氣的流量范圍是2000標(biāo)況毫升每分鐘到8000標(biāo)況毫升每分鐘；通入氮?dú)饣蛘邭錃獾牧髁糠秶牵?00標(biāo)況毫升每分鐘到1000標(biāo)況毫升每分鐘。

所述紫外線加工采用的紫外線的波長是400納米。

所述紫外線加工分為兩步：第一步、所述紫外線加工所用的紫外線發(fā)射管旋轉(zhuǎn)照射所述離子摻雜后的光刻圖案，所述紫外線發(fā)射管在0到180度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，所述紫外線發(fā)射管的旋轉(zhuǎn)速率范圍是：6轉(zhuǎn)每秒到10轉(zhuǎn)每秒，第一次照射時間范圍是60秒到120秒，所述紫外線發(fā)射管的功率范圍是：50瓦到200瓦；

第二步、所述紫外線發(fā)射管在90到270度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，所述紫外線發(fā)射管的旋轉(zhuǎn)速率范圍是：6轉(zhuǎn)每秒到10轉(zhuǎn)每秒，第一次照射時間范圍是60秒到120秒，所述紫外線發(fā)射管的功率范圍是：50瓦到200瓦。

所述平滑層的厚度范圍是1到10納米。

由上述的技術(shù)方案可見，本發(fā)明提供了一種光刻方法，該方法在沉積的介質(zhì)層上進(jìn)行光刻形成光刻圖案后，采用對光刻圖案摻雜后再進(jìn)行等離子體處理或超紫外線加工的方法，在光刻圖案表面形成平滑層，從而在不降低光刻膠分辨率和敏感度的前提下，改善光刻圖案的線寬粗糙現(xiàn)象，從而控制以具有所述平滑層的光刻圖案為掩膜刻蝕所述介質(zhì)層形成的半導(dǎo)體器件的特征尺寸。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中光刻后形成光刻圖案的剖面示意圖；

圖2為本發(fā)明光刻和刻蝕方法步驟流程圖；

圖3～7為本發(fā)明提出的光刻和刻蝕方法的結(jié)構(gòu)簡化剖面示意圖。

具體實(shí)施方式