一種減少光刻膠中毒的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種減少光刻膠中毒的方法，包括在晶圓基底上旋涂抗反射涂層材料，并采用高于標(biāo)準(zhǔn)烘焙溫度的第一烘焙溫度烘干，形成第一抗反射涂層；對涂布有第一抗反射涂層的晶圓基底進(jìn)行浸潤、清洗和干燥；在第一抗反射涂層上再次旋涂抗反射涂層材料，并采用等于標(biāo)準(zhǔn)烘焙溫度的第二烘焙溫度烘干，形成第二抗反射涂層；在第二抗反射涂層上形成光刻膠層，并通過掩膜版對光刻膠層進(jìn)行曝光、顯影，以及蝕刻形成所需的圖案；可有效地減少光刻膠在形成圖形過程中的中毒現(xiàn)象，提高產(chǎn)品良率，同時還可節(jié)省工藝成本。
【專利說明】
一種減少光刻膠中毒的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體微電子制造技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種減少光刻膠中毒的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在集成電路(IC)的制造中，在基板上以選擇的順序沉積各種金屬層和絕緣層來形成集成電路在本領(lǐng)域中是已知的技術(shù)。對于先進(jìn)的后段銅制程，采用氮化鈦(TIN)作為金屬硬掩模材料來傳遞圖形已成為共識；同時，其底部的介電阻擋層通常會選擇摻氮碳化硅(NDC)材料，底部的介電阻擋層既作為刻蝕阻擋層，也作為銅擴(kuò)散阻擋層。對于雙大馬士革的溝槽雙層(Dual Damascene)制造工藝，使用氮化鈦金屬硬掩模和摻氮碳化娃刻蝕阻擋層，容易出現(xiàn)光刻膠中毒現(xiàn)象。
[0003]請參閱圖1，圖1是現(xiàn)有的一種雙大馬士革溝槽雙層制造工藝中的各薄膜層示意圖。如圖1所示，在雙大馬士革溝槽雙層制造工藝中，首先需要在器件襯底I上依次沉積NDC介電阻擋層2、low K介電阻擋層3、氮氧化硅層4、TIN金屬硬掩模層5、氮氧化硅層6、抗反射涂層(BARC) 7和光刻膠層8。隨著工藝要求的關(guān)鍵尺寸變小，光刻工藝要求光刻膠越來越薄，刻蝕工藝隨之要求底部抗反射涂層(BARC)變薄。但薄的底部抗反射涂層無法完全阻擋TIN和NDC中的氮擴(kuò)散到光刻膠中，從而影響到光刻膠底部的光酸反應(yīng)，顯影過程中會有光刻膠殘留，即“光刻膠中毒”。
[0004]光刻膠中毒將引起光刻膠層的曝光圖案區(qū)具有帶非均勻側(cè)壁的光刻膠輪廓或結(jié)構(gòu)。在使用正性光刻膠時，光刻膠中毒常常導(dǎo)致形成光刻膠底座(footing)，或恰好在基板上的光刻膠線寬化。在使用負(fù)性光刻膠時，可能導(dǎo)致光刻膠收聚(pinching)，這是由于在光刻曝光并顯影后，在下面的基板上形成光刻膠輪廓的非均勻性側(cè)壁。蝕刻后，這種光刻膠底座或光刻膠收聚問題將導(dǎo)致光刻膠圖案向下面的層的不完整轉(zhuǎn)移。這種現(xiàn)象對于互聯(lián)制造的優(yōu)選方法，特別是雙大馬士革工藝，容易造成金屬連線斷路的缺陷，影響良率。因而抗反射涂層既用來作為光刻膠抗反射的涂層，同時也作為防止光刻膠中毒的阻擋層。
[0005]傳統(tǒng)防止光刻膠中毒的方法，是通過沉積覆蓋介電材料的附加層或者通過改性介電材料對等離子體或化學(xué)處理暴露的表面，在介電材料上形成改性的表面層。其中，可作為附加層的保護(hù)材料包括CVD氧化物、CVD氮化物、CVD氫氧化物、CVD SiC、旋壓玻璃、有機(jī)聚合物、防反射涂層材料、氮氧化硅、氫倍半硅氧烷、甲基倍半硅氧烷、金屬及其組合等。采用這類方法的前提是不會影響到從光刻到蝕刻的圖形傳遞，但隨著工藝要求的光刻膠膜厚的日益變薄以及由此帶來的對蝕刻工藝的限制，使得這類方法正變?yōu)椴豢尚小?br>[0006]因此，提供一種通過優(yōu)化抗反射涂層涂布工藝來減少光刻膠中毒的方法，就顯得尤為必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種減少光刻膠中毒的方法。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0009]—種減少光刻膠中毒的方法，包括以下步驟:
[0010]步驟SO1:提供一晶圓基底，在所述晶圓基底上旋涂抗反射涂層材料，并采用高于標(biāo)準(zhǔn)烘焙溫度的第一烘焙溫度烘干，形成第一抗反射涂層；
[0011 ]步驟S02:對涂布有第一抗反射涂層的晶圓基底進(jìn)行浸潤、清洗和干燥；
[0012]步驟S03:在第一抗反射涂層上再次旋涂抗反射涂層材料，并采用等于標(biāo)準(zhǔn)烘焙溫度的第二烘焙溫度烘干，形成第二抗反射涂層；
[0013]步驟S04:在第二抗反射涂層上形成光刻膠層，并通過掩膜版對光刻膠層進(jìn)行曝光、顯影，以及蝕刻形成所需的圖案。
[0014]優(yōu)選地，所述第一抗反射涂層和第二抗反射涂層的厚度之和等于工藝所需的抗反射涂層標(biāo)準(zhǔn)厚度。
[0015]優(yōu)選地，所述第一烘焙溫度高于標(biāo)準(zhǔn)烘焙溫度10-100K。
[0016]優(yōu)選地，所述第一烘焙溫度高于標(biāo)準(zhǔn)烘焙溫度30-50K。
[0017]優(yōu)選地，所述第一抗反射涂層和第二抗反射涂層材料的旋涂轉(zhuǎn)速高于標(biāo)準(zhǔn)旋涂轉(zhuǎn)速100-1000r/min。
[0018]優(yōu)選地，所述第一抗反射涂層和第二抗反射涂層材料的旋涂轉(zhuǎn)速高于標(biāo)準(zhǔn)旋涂轉(zhuǎn)速100-500r/min。
[0019]優(yōu)選地，步驟S02中，采用去離子水對涂布有第一抗反射涂層的晶圓基底進(jìn)行浸潤、清洗，并干燥。
[0020]優(yōu)選地，浸潤時間為10_30min，清洗時間為10_30min。
[0021 ] 優(yōu)選地，浸潤時間為15-20min，清洗時間為15-20min。
[0022 ] 優(yōu)選地，所述光刻膠的類型包括I線光刻膠、KrF光刻膠和ArF光刻膠。
[0023]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明通過以高于標(biāo)準(zhǔn)烘焙溫度的較高烘焙溫度形成第一抗反射涂層，可以使基底材料中含氮的成分在烘焙過程中向上蒸發(fā)富集在第一抗反射涂層表面，并采用浸潤、清洗的步驟，使第一抗反射涂層表面的大部分堿性污染化學(xué)物質(zhì)得以清除，同時利用高溫形成更為致密的第一抗反射涂層作為阻擋層，后續(xù)再通過涂布第二抗反射涂層，形成雙層抗反射涂層結(jié)構(gòu)，從而可有效地減少光刻膠在形成圖形過程中的中毒現(xiàn)象，提高產(chǎn)品良率，同時還可節(jié)省工藝成本。
【附圖說明】
[0024]圖1是現(xiàn)有的一種雙大馬士革溝槽雙層制造工藝中的各薄膜層示意圖；
[0025]圖2是本發(fā)明一種減少光刻膠中毒的方法流程圖；
[0026]圖3是本發(fā)明一較佳實(shí)施例中根據(jù)圖2的方法形成的兩層抗反射涂層結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0028]需要說明的是，在下述的【具體實(shí)施方式】中，在詳述本發(fā)明的實(shí)施方式時，為了清楚地表示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)以便于說明，特對附圖中的結(jié)構(gòu)不依照一般比例繪圖，并進(jìn)行了局部放大、變形及簡化處理，因此，應(yīng)避免以此作為對本發(fā)明的限定來加以理解。
[0029]在以下本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中，請參閱圖2，圖2是本發(fā)明一種減少光刻膠中毒的方法流程圖；同時，請參閱圖3，圖3是本發(fā)明一較佳實(shí)施例中根據(jù)圖2的方法形成的兩層抗反射涂層結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，本發(fā)明的一種減少光刻膠中毒的方法，包括以下步驟:
[0030]步驟SO1:提供一晶圓基底，在所述晶圓基底上旋涂抗反射涂層材料，并采用高于標(biāo)準(zhǔn)烘焙溫度的第一烘焙溫度烘干，形成第一抗反射涂層。
[0031]請參閱圖3。所采用的晶圓基底適用于進(jìn)行例如雙大馬士革的溝槽雙層制造工藝。當(dāng)應(yīng)用于進(jìn)行雙大馬士革的溝槽雙層制造工藝時，在晶圓基底(器件襯底)1上可形成有若干介質(zhì)層，依次可包括沉積NDC介電阻擋層2、low K介電阻擋層3、第一氮氧化硅層4、TIN金屬硬掩模層5、第二氮氧化硅層6等。
[0032]接著，可將晶圓基底送入涂膠顯影機(jī)臺中，在晶圓基底上運(yùn)用高于標(biāo)準(zhǔn)旋涂轉(zhuǎn)速的旋涂轉(zhuǎn)速涂布一層抗反射涂層材料，以獲得較薄的涂層;然后，再采用高于標(biāo)準(zhǔn)烘焙溫度的第一烘焙溫度對抗反射涂層材料進(jìn)行烘干，形成第一抗反射涂層7A。
[0033]作為一優(yōu)選的實(shí)施方式，第一抗反射涂層材料的旋涂轉(zhuǎn)速可高于通常進(jìn)行雙大馬士革的溝槽雙層制造工藝時的標(biāo)準(zhǔn)旋涂轉(zhuǎn)速100-1000r/min;較佳地，第一抗反射涂層材料的旋涂轉(zhuǎn)速可高于標(biāo)準(zhǔn)旋涂轉(zhuǎn)速100-500r/min。所述第一烘焙溫度可高于通常進(jìn)行雙大馬士革的溝槽雙層制造工藝時的標(biāo)準(zhǔn)烘焙溫度10-100K;較佳地，第一烘焙溫度可高于標(biāo)準(zhǔn)烘焙溫度30-50K。
[0034]步驟S02:對涂布有第一抗反射涂層的晶圓基底進(jìn)行浸潤、清洗和干燥。
[0035]接著，可將晶圓基底送入在晶圓清洗機(jī)臺中，運(yùn)用例如去離子水對涂布有第一抗反射涂層的晶圓基底進(jìn)行浸潤，然后進(jìn)行清洗，最后通過甩干去除晶圓基底表面的去離子水，使晶圓基底得以干燥。也可以采用其他適用的清洗介質(zhì)進(jìn)行浸潤和清洗，本發(fā)明不限于此。
[0036]作為一優(yōu)選的實(shí)施方式，對晶圓基底進(jìn)行浸潤的時間可為10_30min，進(jìn)行清洗的時間可為10_30min。較佳地，浸潤時間可為15_20min，例如15min;清洗時間可為15_20min，例如20min。
[0037]步驟S03:在第一抗反射涂層上再次旋涂抗反射涂層材料，并采用等于標(biāo)準(zhǔn)烘焙溫度的第二烘焙溫度烘干，形成第二抗反射涂層。
[0038]請參閱圖3。再次將晶圓基底送入涂膠顯影機(jī)臺中，在晶圓基底上運(yùn)用高于標(biāo)準(zhǔn)旋涂轉(zhuǎn)速的旋涂轉(zhuǎn)速繼續(xù)涂布一層抗反射涂層材料，以獲得較薄的涂層;然后，采用與標(biāo)準(zhǔn)烘焙溫度相同的第二烘焙溫度對抗反射涂層材料進(jìn)行烘干，形成第二抗反射涂層7B。
[0039]作為一優(yōu)選的實(shí)施方式，第二抗反射涂層材料的旋涂轉(zhuǎn)速可高于通常進(jìn)行雙大馬士革的溝槽雙層制造工藝時的標(biāo)準(zhǔn)旋涂轉(zhuǎn)速100-1000r/min;較佳地，第二抗反射涂層材料的旋涂轉(zhuǎn)速可高于標(biāo)準(zhǔn)旋涂轉(zhuǎn)速100-500r/min。
[0040]并且，可采用第一抗反射涂層和第二抗反射涂層的厚度之和等于工藝所需的正?？狗瓷渫繉訕?biāo)準(zhǔn)厚度來形成本發(fā)明的雙層抗反射涂層結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，第一抗反射涂層和第二抗反射涂層的厚度之和也可以采用與工藝所需的正?？狗瓷渫繉訕?biāo)準(zhǔn)厚度接近的厚度來形成。
[0041]在現(xiàn)有的雙大馬士革溝槽雙層制造工藝中，具有單層的抗反射涂層。在涂布抗反射涂層時，基底材料(NDC介電阻擋層、TIN金屬硬掩模層等)中含氮的成分在烘焙過程中會向上蒸發(fā)，并富集在抗反射涂層中，抗反射涂層表面的含氮成分與空氣中的水分結(jié)合，形成堿性化學(xué)物質(zhì)，將中和掉部分光刻膠光酸反應(yīng)過程中生成的光酸成分，造成隨后顯影工藝過程中，與抗反射涂層接觸的光刻膠不易顯影去掉，最終對圖形的傳遞造成影響。
[0042]本發(fā)明通過以高于標(biāo)準(zhǔn)烘焙溫度的較高烘焙溫度，先形成小于標(biāo)準(zhǔn)厚度的較薄第一抗反射涂層，可以使基底材料中含氮的成分在烘焙過程中充分向上蒸發(fā)并富集在第一抗反射涂層表面;然后，再采用例如去離子水對晶圓基底進(jìn)行浸潤、清洗和干燥，可以將第一抗反射涂層表面富集的大部分堿性污染化學(xué)物質(zhì)清除掉；同時，還可通過采用高于標(biāo)準(zhǔn)烘焙溫度的高溫烘焙，來形成更為致密的第一抗反射涂層作為阻擋層;在此基礎(chǔ)上，再通過后續(xù)涂布第二抗反射涂層的工藝，形成總厚度等于標(biāo)準(zhǔn)厚度的第一、第二抗反射涂層雙層結(jié)構(gòu)，即可有效地減少光刻膠在形成圖形過程中的中毒現(xiàn)象。
[0043]作為其他可選的實(shí)施方式，根據(jù)需要，上述步驟SOl和/或步驟S03可以重復(fù)執(zhí)行，以形成若干第一抗反射涂層和/或第二抗反射涂層，但其總厚度應(yīng)與工藝要求的標(biāo)準(zhǔn)厚度相當(dāng)，以免增加器件高度。
[0044]步驟S04:在第二抗反射涂層上形成光刻膠層，并通過掩膜版對光刻膠層進(jìn)行曝光、顯影，以及蝕刻形成所需的圖案。
[0045]請參閱圖3。最后，在第二抗反射涂層上涂布光刻膠，形成光刻膠層8，并可通過掩膜版對光刻膠層進(jìn)行曝光、顯影，以及蝕刻形成所需的雙大馬士革溝槽結(jié)構(gòu)圖案(圖略)。
[0046]本發(fā)明的上述方法，可用于改善I線光刻膠、KrF光刻膠和ArF光刻膠等類型光刻膠的中毒現(xiàn)象。
[0047]綜上所述，本發(fā)明通過以高于標(biāo)準(zhǔn)烘焙溫度的較高烘焙溫度形成第一抗反射涂層，可以使基底材料中含氮的成分在烘焙過程中向上蒸發(fā)富集在第一抗反射涂層表面，并采用浸潤、清洗的步驟，使第一抗反射涂層表面的大部分堿性污染化學(xué)物質(zhì)得以清除，同時利用高溫形成更為致密的第一抗反射涂層作為阻擋層，后續(xù)再通過涂布第二抗反射涂層，形成雙層抗反射涂層結(jié)構(gòu)，從而可有效地減少光刻膠在形成圖形過程中的中毒現(xiàn)象，提高產(chǎn)品良率，同時還可節(jié)省工藝成本。
[0048]以上所述的僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，因此凡是運(yùn)用本發(fā)明的說明書及附圖內(nèi)容所作的等同結(jié)構(gòu)變化，同理均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種減少光刻膠中毒的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟SOl:提供一晶圓基底，在所述晶圓基底上旋涂抗反射涂層材料，并采用高于標(biāo)準(zhǔn)烘焙溫度的第一烘焙溫度烘干，形成第一抗反射涂層； 步驟S02:對涂布有第一抗反射涂層的晶圓基底進(jìn)行浸潤、清洗和干燥； 步驟S03:在第一抗反射涂層上再次旋涂抗反射涂層材料，并采用等于標(biāo)準(zhǔn)烘焙溫度的第二烘焙溫度烘干，形成第二抗反射涂層； 步驟S04:在第二抗反射涂層上形成光刻膠層，并通過掩膜版對光刻膠層進(jìn)行曝光、顯影，以及蝕刻形成所需的圖案。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減少光刻膠中毒的方法，其特征在于，所述第一抗反射涂層和第二抗反射涂層的厚度之和等于工藝所需的抗反射涂層標(biāo)準(zhǔn)厚度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減少光刻膠中毒的方法，其特征在于，所述第一烘焙溫度高于標(biāo)準(zhǔn)烘焙溫度10-1OOK。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的減少光刻膠中毒的方法，其特征在于，所述第一烘焙溫度高于標(biāo)準(zhǔn)烘焙溫度30-50K。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減少光刻膠中毒的方法，其特征在于，所述第一抗反射涂層和第二抗反射涂層材料的旋涂轉(zhuǎn)速高于標(biāo)準(zhǔn)旋涂轉(zhuǎn)速100-1000r/min。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的減少光刻膠中毒的方法，其特征在于，所述第一抗反射涂層和第二抗反射涂層材料的旋涂轉(zhuǎn)速高于標(biāo)準(zhǔn)旋涂轉(zhuǎn)速100-500r/min。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減少光刻膠中毒的方法，其特征在于，步驟S02中，采用去離子水對涂布有第一抗反射涂層的晶圓基底進(jìn)行浸潤、清洗，并干燥。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的減少光刻膠中毒的方法，其特征在于，浸潤時間為10-30min，清洗時間為10_30min。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的減少光刻膠中毒的方法，其特征在于，浸潤時間為15-20min，清洗時間為15_20min。10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任意一項(xiàng)所述的減少光刻膠中毒的方法，其特征在于，所述光刻膠的類型包括I線光刻膠、KrF光刻膠和ArF光刻膠。
【文檔編號】H01L21/3213GK106019816SQ201610323439
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月16日
【發(fā)明人】甘志鋒, 毛智彪
【申請人】上海華力微電子有限公司