專利名稱：光刻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)，特別涉及一種光刻方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，在進(jìn)行離子注入等工藝之前，需要先利用光刻工藝在硅片表面形成 所需圖形，然后再根據(jù)形成的圖形進(jìn)行離子注入等。圖1為現(xiàn)有光刻工藝的實(shí)現(xiàn)過程示意 圖。如圖1所示，包括以下步驟步驟101 對硅片表面進(jìn)行清洗、脫水和成膜處理。清洗包括濕法清洗和去離子水沖洗，以去除硅片表面的污染物，如顆粒、有機(jī)物以 及工藝殘余等；脫水致干烘培在一個封閉腔內(nèi)完成，以去除硅片表面的大部分水汽；脫水 后立即用六甲基二硅胺烷(HMDS)等進(jìn)行成膜處理，以增強(qiáng)硅片表面的黏附性。步驟102 在處理后的硅片表面旋涂一層光刻膠。通常，還需要對旋涂到硅片表面的光刻膠進(jìn)行軟烘處理，以去除光刻膠中的溶劑， 從而提高光刻膠對硅片表面的黏附性以及光刻膠的均勻性。步驟103 在光刻膠表面旋涂一層頂部抗反射層(TARC)膜。由于后續(xù)需要對光刻膠進(jìn)行曝光處理，為了保證后續(xù)曝光質(zhì)量，即盡量避免光的 反射，消除駐波效應(yīng)，本步驟中，需要在光刻膠上旋涂一層TARC膜。下面結(jié)合附圖，對TARC膜的旋涂過程作進(jìn)一步說明圖2為現(xiàn)有TARC膜的旋涂過程示意圖。其中，圖2(A)為未旋涂TARC膜之前的硅 片示意圖，圖2(B)為正在進(jìn)行TARC膜旋涂時的示意圖，圖2(C)為TARC膜旋涂完畢后的示 意圖。如圖2(A) 2(C)所示，硅片通過某種方式固定在機(jī)臺上，機(jī)臺上方的噴嘴噴出TARC 溶液，同時，機(jī)臺在電機(jī)(未圖示)的驅(qū)動下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，比如轉(zhuǎn)速為IK 3K轉(zhuǎn)/分鐘，進(jìn)而 驅(qū)動硅片旋轉(zhuǎn)，從而將TARC溶液均勻旋涂到硅片表面的光刻膠上，形成一層TARC膜。步驟104 對涂有TARC膜的光刻膠依次進(jìn)行對準(zhǔn)、曝光和顯影。將掩膜版與硅片表面的正確位置對準(zhǔn)，對準(zhǔn)之后，將掩膜版和硅片曝光，把掩膜版 圖形以亮暗的特征轉(zhuǎn)移到涂有光刻膠的硅片上。顯影是在光刻工藝中的一種重要處理方式，可利用顯影劑將光刻膠上的可溶解區(qū) 域溶解，將可見的圖形留在硅片表面。后續(xù)，還需要進(jìn)行堅(jiān)膜烘培，即顯影后的熱烘處理，以去除光刻膠中殘留的溶劑， 進(jìn)一步提高光刻膠對硅片表面的黏附性。由于在半導(dǎo)體制造工藝中，很多情況下會需要進(jìn)行離子注入等工藝，而在每次離 子注入等工藝前的光刻過程中，都需要利用TARC溶液來進(jìn)行TARC膜的旋涂，這就導(dǎo)致TARC 溶液的用量需求非常大，所以，希望能夠找到一種方法來降低TARC溶液的用量，進(jìn)而降低 光刻工藝的實(shí)現(xiàn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種光刻方法，能夠減少TARC溶液的用量。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種光刻方法，該方法包括對硅片表面進(jìn)行清洗、脫水和成膜處理；在處理后的硅片表面旋涂一層光刻膠； 在光刻膠表面旋涂一層水膜；在涂有水膜的光刻膠表面旋涂一層頂部抗反射層TARC膜；對 涂有TARC膜的光刻膠依次進(jìn)行對準(zhǔn)、曝光和顯影。較佳地，所述水膜的成分為去離子水；所述去離子水的用量為3 8毫升。較佳地，所述旋涂TARC膜所用TARC溶液的用量為2. 8 3. 2毫升?？梢?，采用本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，在硅片表面旋涂光刻膠之后，首先在光刻膠 上旋涂一層水膜，然后再利用TARC溶液進(jìn)行TARC膜的旋涂。由于TARC溶液具有易溶于水 的特性，即能夠很容易地在水中均勻擴(kuò)散開，因此，與現(xiàn)有技術(shù)中需要使用較多的TARC溶 液才能在光刻膠表面生成一層均勻的TARC膜相比，本發(fā)明所述方案只需使用較少的TARC 溶液，即可得到均勻的TARC膜，進(jìn)而降低了光刻工藝的實(shí)現(xiàn)成本。


圖1為現(xiàn)有光刻工藝的實(shí)現(xiàn)過程示意圖。圖2為現(xiàn)有TARC膜的旋涂過程示意圖；其中，圖2(A)為未旋涂TARC膜之前的硅 片示意圖；圖2(B)為正在進(jìn)行TARC膜旋涂時的示意圖；圖2 (C)為TARC膜旋涂完畢后的示意圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例中光刻工藝的實(shí)現(xiàn)過程示意圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例中水膜的旋涂過程示意圖；其中，圖4(A)為未旋涂水膜之前 的硅片示意圖；圖4(B)為正在進(jìn)行水膜旋涂時的示意圖；圖4(C)為水膜旋涂完畢后的示 意圖；圖4(D)為正在進(jìn)行TARC膜旋涂時的示意圖。圖5為當(dāng)TARC溶液的用量在2. 8 3. 2cc時，在顯微鏡下觀察到的TARC膜旋涂 情況示意圖。圖6為當(dāng)TARC溶液的用量為2. 6cc時，在顯微鏡下觀察到的TARC膜旋涂情況示意圖。圖7為按照現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行TARC膜的旋涂后，不同采樣點(diǎn)上的TARC膜的厚度示意圖。圖8為按照本發(fā)明所述方案進(jìn)行TARC膜旋涂后，不同采樣點(diǎn)上的TARC膜的厚度 示意圖。
具體實(shí)施例方式針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明中提出一種改進(jìn)的光刻方法，即在硅片表面 旋涂光刻膠之后，首先在光刻膠表面旋涂一層水膜，然后再進(jìn)行TARC膜的旋涂。由于TARC 溶液主要由感光劑和添加劑等材料構(gòu)成，具有易溶于水的特性，即能夠很容易地在水中均 勻擴(kuò)散開，因此，與現(xiàn)有技術(shù)中需要使用較多的TARC溶液才能在光刻膠表面生成一層均勻 的TARC膜相比，本發(fā)明所述方案只需使用較少的TARC溶液，即可得到均勻的TARC膜。為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明。圖3為本發(fā)明實(shí)施例中光刻工藝的實(shí)現(xiàn)過程示意圖。如圖3所示，包括以下步驟步驟301 對硅片表面進(jìn)行清洗、脫水和成膜處理。步驟302 在處理后的硅片表面旋涂一層光刻膠。步驟301 302的具體實(shí)現(xiàn)與步驟101 102相同，不再贅述。步驟303 在光刻膠表面旋涂一層水膜。由于TARC溶液具有易溶于水的特性，因此本發(fā)明所述方案在進(jìn)行TARC膜的旋涂 之前，首先在光刻膠表面旋涂一層水膜。圖4為本發(fā)明實(shí)施例中水膜的旋涂過程示意圖。其中，圖4(A)為未旋涂水膜之前 的硅片示意圖；圖4(B)為正在進(jìn)行水膜旋涂時的示意圖；圖4(C)為水膜旋涂完畢后的示 意圖；圖4(D)為正在進(jìn)行TARC膜旋涂時的示意圖?？梢钥闯?，圖4(A)和圖4(D)的具體實(shí) 現(xiàn)與圖2(A)和圖2(B)相同。本發(fā)明中所述水膜的成份通常是指去離子水(DIW)。如圖4(B)所示，位于機(jī)臺上方的噴嘴噴出去離子水，在噴嘴噴出去離子水的同 時，機(jī)臺在電機(jī)的驅(qū)動下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，從而將噴嘴中噴出的去離子水均勻旋涂到光刻膠表面， 形成一層水膜。在實(shí)際應(yīng)用中，機(jī)臺可以以每分鐘IK 3K轉(zhuǎn)的速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并在旋轉(zhuǎn)1 3秒 后停止旋轉(zhuǎn)，同時，噴嘴停止噴出去離子水，從而在光刻膠表面形成一層均勻的水膜。水膜 旋涂過程中，去離子水的用量總共為3 8毫升(cc)左右。步驟304 在涂有水膜的光刻膠表面旋涂一層TARC膜。步驟305 對涂有TARC膜的光刻膠依次進(jìn)行對準(zhǔn)、曝光和顯影。步驟304 305的具體實(shí)現(xiàn)與步驟103 104相同，不再贅述。總之，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，在硅片表面旋涂光刻膠之后，首先在光刻膠上旋涂 一層水膜，然后再進(jìn)行TARC膜的旋涂。由于TARC溶液具有易溶于水的特性，即能夠很容易 地在水中均勻擴(kuò)散開，因此，只需使用較少的TARC溶液，即可得到均勻的TARC膜。試驗(yàn)表 明，本發(fā)明所述方案能夠?qū)ARC溶液的用量從現(xiàn)有的5cc減少到2. 8 3. 2cc。圖5為當(dāng) TARC溶液的用量在2. 8 3. 2cc時，在顯微鏡下觀察到的TARC膜旋涂情況示意圖；圖6為 當(dāng)TARC溶液的用量為2. 6cc時，在顯微鏡下觀察到的TARC膜旋涂情況示意圖?？梢钥闯觯?圖5所示旋涂情況中，TARC膜的主要區(qū)域的分布都比較均勻，其中出現(xiàn)的紋理為TARC膜的 邊緣部分，可不用考慮，而圖6所示旋涂情況中，出現(xiàn)了指向左下方的箭頭狀紋理，說明該 區(qū)域的TARC膜較厚，即不同區(qū)域的TARC膜分布不均勻。另外，圖7為按照現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行TARC膜的旋涂后，不同采樣點(diǎn)上的TARC膜的厚度 示意圖；圖8為按照本發(fā)明所述方案進(jìn)行TARC膜旋涂后，不同采樣點(diǎn)上的TARC膜厚度示意 圖。其中的橫軸表示不同采樣點(diǎn)，縱軸表示TARC膜的厚度，單位為納米(nm)。如圖7和8 所示，兩條厚度曲線的形狀基本一致。另外，通過計(jì)算可以得出，圖7中各采樣點(diǎn)的厚度的 平均值(Mean)為446.8nm，均方差(Std)為4. 77nm，取值最大和最小的點(diǎn)的差值(Range) 為26. 82nm ；而圖8中各采樣點(diǎn)的厚度的平均值為452. 3nm，均方差為4. 97nm，取值最大和 最小的點(diǎn)的差值為25. 55nm，可以看出，各個參數(shù)均比較接近，也就是說，采用本發(fā)明所述方 案后，對TARC膜的性能本身并沒有影響。綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的 保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種光刻方法，該方法包括對硅片表面進(jìn)行清洗、脫水和成膜處理；在處理后的硅片表面旋涂一層光刻膠；在光刻膠表面旋涂一層水膜；在涂有水膜的光刻膠表面旋涂一層頂部抗反射層TARC膜；對涂有TARC膜的光刻膠依次進(jìn)行對準(zhǔn)、曝光和顯影。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述水膜的成分為去離子水。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述去離子水的用量為3 8毫升。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述旋涂TARC膜所用TARC溶液的 用量為2. 8 3. 2毫升。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光刻方法，包括對硅片表面進(jìn)行清洗、脫水和成膜處理；在處理后的硅片表面旋涂一層光刻膠；在光刻膠表面旋涂一層水膜；在涂有水膜的光刻膠表面旋涂一層頂部抗反射層(TARC)膜；對涂有TARC膜的光刻膠依次進(jìn)行對準(zhǔn)、曝光和顯影。應(yīng)用本發(fā)明所述的方案，能夠減少TARC溶液的用量，進(jìn)而降低光刻工藝的實(shí)現(xiàn)成本。
文檔編號G03F7/16GK101995765SQ20091005625
公開日2011年3月30日 申請日期2009年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月11日
發(fā)明者安輝, 覃柳莎 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司