CN101246309B - 光致抗蚀剂掩膜形成方法 - Google Patents
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Abstract
一种光致抗蚀剂掩膜形成方法，包括：提供基底；以酸性清洗溶液清洗所述基底；在所述清洗后的基底上涂覆光致抗蚀剂层；图形化所述光致抗蚀剂层；检测所述图形化的光致抗蚀剂层；确定所述图形化的光致抗蚀剂层满足产品要求时，将图形化的所述光致抗蚀剂层作为光致抗蚀剂掩膜；确定所述图形化的光致抗蚀剂层不满足产品要求时，执行返工操作，直至确定所述光致抗蚀剂层满足产品要求；所述返工操作包括去除所述光致抗蚀剂层、以酸性清洗溶液清洗去除所述光致抗蚀剂层后的基底、以及光致抗蚀剂层的涂覆、图形化和检测的步骤。可保证经历返工过程后光致抗蚀剂掩膜的线宽尺寸的改变量减小。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路制造技术领域，特别涉及一种光致抗蚀剂掩膜形成方法。
背景技术
图形化的光致抗蚀剂层作为集成电路制造过程中的基本掩膜，其图形化的精度对集成电路产品的精度及性能都将产生重要影响。
在实际生产过程中，图形化此光致抗蚀剂层后需进行线宽检测，只有检测合格的此图形化后的光致抗蚀剂层方可作为后续刻蚀工艺的掩膜层。若检测不合格，即由于曝光不足或曝光过量造成显影不足或显影过量，进而可能造成刻蚀尺寸偏差时，需要进行返工。此返工过程为去除此图形化的光致抗蚀剂层后，重新进行光致抗蚀剂层的涂覆、图形化和检测过程。
图1为说明现有技术中形成光致抗蚀剂掩膜的流程示意图，如图1所示，应用现有工艺形成光致抗蚀剂掩膜的步骤包括：提供基底；以酸性清洗溶液清洗此基底；在此清洗后的基底上涂覆光致抗蚀剂层；图形化此光致抗蚀剂层；检测此图形化的光致抗蚀剂层；确定此图形化的光致抗蚀剂层满足产品要求时，形成光致抗蚀剂掩膜；确定此图形化的光致抗蚀剂层需要返工时，去除此图形化的光致抗蚀剂层，以碱性清洗溶液清洗基底，并重复执行光致抗蚀剂层的涂覆、图形化和检测的步骤，直至确定此光致抗蚀剂层满足产品要求后，形成光致抗蚀剂掩膜。
将由于光致抗蚀剂层图形化效果不佳而进行的第一次图形返工过程简称为第一返工过程。显然，经历第一返工过程后，图形化的光致抗蚀剂层的线宽检测仍可能不合格，顺序进行的重复图形返工过程称为第二返工过程、第三返工过程等。
具体的返工操作包括但不限于根据专利号为“US 7125741C”的美国专利中提供的光致抗蚀剂层的返工方法进行。
图2和图3分别为说明现有技术中无需经历返工过程与经历返工过程后光致抗蚀剂掩膜的线宽尺寸的示意图，如图2和图3所示，实际生产发现，与未经历图形返工过程而直接形成的光致抗蚀剂掩膜20相比，经历第一返工过程后在基底10表面形成的光致抗蚀剂掩膜20的线宽尺寸30变小。对于65纳米工艺节点，此线宽尺寸减小量31约为5～7纳米；此外，经历第二返工过程、第三返工过程等后，此线宽尺寸会进一步缩小，如：对于65纳米工艺节点，经历第二返工过程后，此线宽尺寸减小量约为2～3纳米。
分析表明，此线宽尺寸的缩小是由于未经历返工过程与经历返工过程后基底表面酸碱性不一致造成的。具体为：未经历返工过程时选用的基底清洗溶液为酸性溶液，导致形成光致抗蚀剂掩膜以前基底表面呈酸性；而返工过程中选用的基底清洗溶液为碱性溶液，导致返工后重新形成光致抗蚀剂掩膜以前基底表面呈碱性，即在去除检测不合格的光致抗蚀剂掩膜后重新涂覆光致抗蚀剂层时，此光致抗蚀剂层位于碱性基底表面，而曝光后的光致抗蚀剂层具有酸性成分，致使在曝光后，部分曝光后光致抗蚀剂层中的酸性成分将被返工后基底表面具有的碱性成分中和，相比于位于未经历返工过程时呈酸性的基底表面，光致抗蚀剂层的曝光图形将发生改变，继而造成返工后线宽尺寸的改变。如何减小返工后线宽尺寸的改变成为本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明提供了一种光致抗蚀剂掩膜形成方法，可减小返工后线宽尺寸的改变。
本发明提供的一种光致抗蚀剂掩膜形成方法，包括：
提供基底；
以酸性清洗溶液清洗所述基底；
在所述清洗后的基底上涂覆光致抗蚀剂层；
图形化所述光致抗蚀剂层；
检测所述图形化的光致抗蚀剂层；所述检测包括：预先确定图形检测基准，判断所述图形化的光致抗蚀剂层是否满足所述图形检测基准；利用所述图形检测基准对图形化的光致抗蚀剂层进行检测包括线宽检测；
当检测结果满足所述图形检测基准时，将图形化的所述光致抗蚀剂层作为光致抗蚀剂掩膜；
当检测结果超出所述图形检测基准范围时，执行返工操作，直至确定所述光致抗蚀剂层满足所述图形检测基准；所述返工操作包括去除所述光致抗蚀剂层、以酸性清洗溶液清洗去除所述光致抗蚀剂层后的基底、以及光致抗蚀剂层的涂覆、图形化和检测的步骤。
可选地，在图形化所述光致抗蚀剂层以前，对所述涂覆后的光致抗蚀剂层进行基层检测；所述基层检测包括膜厚检测及成膜均匀性检测；所述图形化的光致抗蚀剂层的基层检测结果满足产品要求；
所述基层检测的步骤为：
确定基层检测基准；
确定基层检测结果是否满足所述基层检测基准；
当基层检测结果满足所述基层检测基准时，确定所述光致抗蚀剂层满足产品要求；
当基层检测结果超出所述基层检测基准范围时，确定所述光致抗蚀剂层不满足产品要求，执行基层返工操作，直至确定所述光致抗蚀剂层满足产品要求；所述基层返工操作包括去除所述光致抗蚀剂层、以酸性清洗溶液清洗去除所述光致抗蚀剂层后的基底、以及光致抗蚀剂层的涂覆和基层检测的步骤。
可选地，所述酸性清洗溶液为硫酸双氧水混合溶液；可选地，第一次清洗所述基底时选用的酸性清洗溶液为氢氟酸。
本发明提供的一种光致抗蚀剂掩膜形成方法，包括：
提供基底；
以碱性清洗溶液清洗所述基底；
在所述清洗后的基底上涂覆光致抗蚀剂层；
图形化所述光致抗蚀剂层；
检测所述图形化的光致抗蚀剂层；所述检测包括：预先确定图形检测基准，判断所述图形化的光致抗蚀剂层是否满足所述图形检测基准；利用所述图形检测基准对图形化的光致抗蚀剂层进行检测包括线宽检测；
当检测结果满足所述图形检测基准时，将图形化的所述光致抗蚀剂层作为光致抗蚀剂掩膜；
当检测结果超出所述图形检测基准范围时，执行返工操作，直至确定所述光致抗蚀剂层满足所述图形检测基准；所述返工操作包括去除所述光致抗蚀剂层、以碱性清洗溶液清洗去除所述光致抗蚀剂层后的基底、以及光致抗蚀剂层的涂覆、图形化和检测的步骤。
可选地，在图形化所述光致抗蚀剂层以前，对所述涂覆后的光致抗蚀剂层进行基层检测；所述基层检测包括膜厚检测及成膜均匀性检测；所述图形化的光致抗蚀剂层的基层检测结果满足产品要求；
所述基层检测的步骤为：
确定基层检测基准；
确定基层检测结果是否满足所述基层检测基准；
当基层检测结果满足所述基层检测基准时，确定所述光致抗蚀剂层满足产品要求；
当基层检测结果超出所述基层检测基准范围时，确定所述光致抗蚀剂层不满足产品要求，执行基层返工操作，直至确定所述光致抗蚀剂层满足产品要求；所述基层返工操作包括去除所述光致抗蚀剂层、以碱性清洗溶液清洗去除所述光致抗蚀剂层后的基底、以及光致抗蚀剂层的涂覆和基层检测的步骤。
可选地，在以碱性清洗溶液清洗基底之前，预先以酸性清洗溶液清洗所述基底；可选地，所述酸性清洗溶液为硫酸双氧水混合溶液；可选地，第一次清洗所述基底时选用的酸性清洗溶液为氢氟酸；可选地，所述碱性清洗溶液包括氨水双氧水混合溶液。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：通过将未经历返工过程时选用的清洗溶液和返工过程中去除图形化的光致抗蚀剂层后的清洗溶液的酸性或碱性保持一致，以使承载光致抗蚀剂层的基底表面的酸性或碱性保持一致，可保证经历返工过程后光致抗蚀剂层的曝光图形的改变量减小，即保证经历返工过程后光致抗蚀剂掩膜的线宽尺寸的改变量减小。
附图说明
图1为说明现有技术中形成光致抗蚀剂掩膜的流程示意图；
图2为说明现有技术中无需经历返工过程的光致抗蚀剂掩膜的线宽尺寸示意图；
图3为说明现有技术中经历返工过程后光致抗蚀剂掩膜的线宽尺寸示意图；
图4为说明本发明实施例的形成光致抗蚀剂掩膜的流程示意图。
具体实施方式
尽管下面将参照附图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应当理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列的描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛教导，而并不作为对本发明的限制。
为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于具有本发明优势的本领域技术人员来说仅仅是常 规工作。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下列说明和权利要求书本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
为减小现有技术中经历返工过程后线宽尺寸的改变，对现有返工过程进行分析后发现，若在未经历返工过程时选用酸性溶液清洗基底表面，而在返工过程中选用碱性溶液清洗基底表面，将导致未经历返工过程而形成光致抗蚀剂掩膜以前基底表面呈酸性，而经历返工过程后重新形成光致抗蚀剂掩膜以前基底表面呈碱性，即在去除检测不合格的光致抗蚀剂掩膜后重新涂覆光致抗蚀剂层时，所述光致抗蚀剂层位于碱性基底表面，而曝光后的光致抗蚀剂层具有酸性成分，致使在曝光后，部分曝光后光致抗蚀剂层中的酸性成分将被返工后基底表面具有的碱性成分中和，相比于位于未经历返工过程时呈酸性的基底表面，光致抗蚀剂层的曝光图形将发生改变，继而造成返工后线宽尺寸的改变。换言之，生产过程中发现的光致抗蚀剂层掩膜经历返工过程后线宽尺寸的改变是由于未经历返工过程和经历返工过程时，承载光致抗蚀剂层的基底表面的酸性或碱性不一致造成的。由此，若将未经历返工过程时选用的清洗溶液和返工过程中去除图形化的光致抗蚀剂层后的清洗溶液的酸性或碱性保持一致，以使承载光致抗蚀剂层的基底表面的酸性或碱性保持一致，将可保证经历返工过程后光致抗蚀剂层的曝光图形的改变量减小，继而保证经历返工过程后光致抗蚀剂掩膜的线宽尺寸的改变量减小。
应用本发明方法形成光致抗蚀剂掩膜的步骤包括：提供基底；以酸性或碱性清洗溶液清洗所述基底；在所述清洗后的基底上涂覆光致抗蚀剂层；图形化所述光致抗蚀剂层；检测所述图形化的光致抗蚀剂层；确定所述图形化的光致抗蚀剂层满足产品要求时，将图形化的所述光致抗 蚀剂层作为光致抗蚀剂掩膜；确定所述图形化的光致抗蚀剂层不满足产品要求时，执行返工操作，直至确定所述光致抗蚀剂层满足产品要求；所述返工操作包括去除所述光致抗蚀剂层、以同酸性或同碱性清洗溶液清洗去除所述光致抗蚀剂层后的基底、以及光致抗蚀剂层的涂覆、图形化和检测的步骤。
图4为说明本发明实施例的形成光致抗蚀剂掩膜的流程示意图，如图4所示，作为本发明的实施例，应用本发明方法形成光致抗蚀剂掩膜的具体步骤包括：
首先，提供基底。
所述基底包含处于集成电路制造过程中任意阶段的在制品，所述在制品需形成光致抗蚀剂掩膜。
随后，以酸性清洗溶液清洗所述基底。
所述酸性清洗溶液为硫酸双氧水混合溶液(H2SO4、H2O2)，其中，硫酸与双氧水的质量比范围为10∶1～20∶1，优选为15∶1。
特别地，在第一次涂覆所述光致抗蚀剂层以前清洗所述基底时选用的酸性清洗溶液包括但不限于氢氟酸(HF，Hydrofluoric acid)，所述清洗溶液百分比浓度小于或等于2％，优选为H2O∶HF＝50∶1；反应温度范围为：22～24摄氏度，优选为23摄氏度。
然后，在所述清洗后的基底上涂覆光致抗蚀剂层。
所述涂覆光致抗蚀剂层的方法可选用旋涂法。所述光致抗蚀剂层的厚度根据工艺条件及产品要求确定。所述涂覆光致抗蚀剂层的步骤包含所述光致抗蚀剂层的烘干、固化等步骤。
随后，图形化所述光致抗蚀剂层。
所述图形化所述光致抗蚀剂层的方法可采用干法或湿法等任何传统工艺，在此不再赘述。
再后，检测所述图形化的光致抗蚀剂层。
图形化所述光致抗蚀剂层后，还需进行检测。只有检测合格的所述图形化后的光致抗蚀剂层方可作为后续刻蚀工艺的掩膜层。若检测不合格，即由于曝光不足或曝光过量等因素造成显影不足或显影过量，进而可能造成刻蚀尺寸偏差时，则需要进行返工。所述返工过程为去除所述图形化的光致抗蚀剂层后，重新进行光致抗蚀剂层的涂覆、图形化及检测过程。其中，去除所述图形化的光致抗蚀剂层后，需要清洗去除所述图形化的光致抗蚀剂层后暴露的基底，以彻底去除所述光致抗蚀剂层，获得洁净的基底表面。
对所述光致抗蚀剂层的检测包括线宽检测。
对所述光致抗蚀剂层进行检测的步骤包含预先确定图形检测基准的步骤。继而，利用所述图形检测基准判断所述图形化的光致抗蚀剂层是否满足产品要求。当检测结果满足所述图形检测基准时，确定所述光致抗蚀剂层满足产品要求；当检测结果超出所述图形检测基准范围时，确定所述光致抗蚀剂层不满足产品要求。
最后，确定所述光致抗蚀剂层满足产品要求时，将图形化的所述光致抗蚀剂层作为光致抗蚀剂掩膜；确定所述图形化的光致抗蚀剂层不满足产品要求时，执行返工操作，直至确定所述光致抗蚀剂层满足产品要求；所述返工操作包括去除所述光致抗蚀剂层、以酸性清洗溶液清洗去除所述光致抗蚀剂层后的基底、以及光致抗蚀剂层的涂覆、图形化和检测的步骤。
当返工过程进行之前选用的清洗溶液为酸性溶液时，所述返工清洗溶液选用硫酸双氧水混合溶液(H2SO4、H2O2)，其中，硫酸与双氧水的质量比范围为10∶1～20∶1，优选为15∶1。
需说明的是，在形成图形化的光致抗蚀剂层之前，还需对所述光致抗蚀剂层进行基层检测，所述基层检测包括膜厚检测及成膜均匀性检测。
基层检测合格后，方可对此光致抗蚀剂层进行图形化处理；如果基层检测不合格，则需进行基层返工，所述基层返工过程包括去除此光致抗蚀剂层后，重新进行光致抗蚀剂层的涂覆及基层检测过程，直至基层检测合格。
对所述光致抗蚀剂层进行基层检测的步骤包含预先确定基层检测基准的步骤。继而，利用所述基层检测基准判断所述光致抗蚀剂层是否满足产品要求。当检测结果满足所述基层检测基准时，确定所述光致抗蚀剂层满足产品要求；当检测结果超出所述基层检测基准范围时，确定所述光致抗蚀剂层不满足产品要求。
所述涂覆光致抗蚀剂层及对所述光致抗蚀剂层进行检测的方法可采用任何传统的方法，涉及的技术方案在任何情况下均未被视作本发明的组成部分，在此不再赘述。
随后，确定所述光致抗蚀剂层满足产品要求时，方可进行图形化所述光致抗蚀剂层；确定所述光致抗蚀剂层不满足产品要求时，执行基层返工操作，所述基层返工操作包括去除所述光致抗蚀剂层，重复执行以酸性清洗溶液清洗所述基底以及光致抗蚀剂层的涂覆及检测步骤，直至确定所述光致抗蚀剂层满足产品要求。
去除所述光致抗蚀剂层的方法可选用氧气灰化法。在利用氧气灰化处理所述光致抗蚀剂层后，再利用酸性清洗溶液清洗所述基底，用以彻底去除所述光致抗蚀剂层，获得洁净的基底表面。需强调的是，本文件内所述检测过程包含但不限于对生产线内在制品进行抽样检测。
此外，将上述酸性清洗过程变更为碱性清洗过程，或者，在上述酸性清洗过程后，均增加一碱性清洗过程，仍可保证经历返工过程后光致抗蚀剂层的曝光图形的改变量减小，继而保证经历返工过程后光致抗蚀剂掩膜的线宽尺寸的改变量减小，仍可作为本发明方法的实施例。具体地，在所述碱性清洗过程中，所述碱性清洗溶液包括：氨水双氧水混合 溶液(NH4OH、H2O2)，其中，氨水与双氧水的质量比范围为1∶1.5～1∶2.5，优选为1∶2；氨水与水的质量比范围为1∶20～1∶30。
应用本发明提供的方法形成光致抗蚀剂掩膜，通过将未经历返工过程时选用的清洗溶液和返工过程中去除图形化的光致抗蚀剂层后的清洗溶液的酸性或碱性保持一致，以使承载光致抗蚀剂层的基底表面的酸性或碱性保持一致，可保证经历返工过程后光致抗蚀剂层的曝光图形的改变量减小，即保证经历返工过程后光致抗蚀剂掩膜的线宽尺寸的改变量减小。
尽管通过在此的实施例描述说明了本发明，和尽管已经足够详细地描述了实施例，申请人不希望以任何方式将权利要求书的范围限制在这种细节上。对于本领域技术人员来说另外的优势和改进是显而易见的。因此，在较宽范围的本发明不限于表示和描述的特定细节、表达的设备和方法和说明性例子。因此，可以偏离这些细节而不脱离申请人总的发明概念的精神和范围。
Claims (10)
1.一种光致抗蚀剂掩膜形成方法，包括：
提供基底；
以酸性清洗溶液清洗所述基底；
在所述清洗后的基底上涂覆光致抗蚀剂层；
图形化所述光致抗蚀剂层；
检测所述图形化的光致抗蚀剂层；所述检测包括：预先确定图形检测基准，判断所述图形化的光致抗蚀剂层是否满足所述图形检测基准；利用所述图形检测基准对图形化的光致抗蚀剂层进行检测包括线宽检测；
当检测结果满足所述图形检测基准时，将图形化的所述光致抗蚀剂层作为光致抗蚀剂掩膜；
当检测结果超出所述图形检测基准范围时，执行返工操作，直至确定所述光致抗蚀剂层满足所述图形检测基准；所述返工操作包括去除所述光致抗蚀剂层、以酸性清洗溶液清洗去除所述光致抗蚀剂层后的基底、以及光致抗蚀剂层的涂覆、图形化和检测的步骤。
2.根据权利要求1所述的光致抗蚀剂掩膜形成方法，其特征在于：在图形化所述光致抗蚀剂层以前，对所述涂覆后的光致抗蚀剂层进行基层检测；所述基层检测包括膜厚检测及成膜均匀性检测；所述图形化的光致抗蚀剂层的基层检测结果满足产品要求；
所述基层检测的步骤为：
确定基层检测基准；
确定基层检测结果是否满足所述基层检测基准；
当基层检测结果满足所述基层检测基准时，确定所述光致抗蚀剂层满足产品要求；当基层检测结果超出所述基层检测基准范围时，确定所述光致抗蚀剂层不满足产品要求，执行基层返工操作，直至确定所述光致抗蚀剂层满足产品要求；所述基层返工操作包括去除所述光致抗蚀剂层、以酸性清洗溶液清洗去除所述光致抗蚀剂层后的基底、以及光致抗蚀剂层的涂覆和基层检测的步骤。
3.根据权利要求1或2所述的光致抗蚀剂掩膜形成方法，其特征在于：所述酸性清洗溶液为硫酸双氧水混合溶液。
4.根据权利要求1或2所述的光致抗蚀剂掩膜形成方法，其特征在于：第一次清洗所述基底时选用的酸性清洗溶液为氢氟酸。
5.一种光致抗蚀剂掩膜形成方法，包括：
提供基底；
以碱性清洗溶液清洗所述基底；
在所述清洗后的基底上涂覆光致抗蚀剂层；
图形化所述光致抗蚀剂层；
检测所述图形化的光致抗蚀剂层；所述检测包括：预先确定图形检测基准，判断所述图形化的光致抗蚀剂层是否满足所述图形检测基准；利用所述图形检测基准对图形化的光致抗蚀剂层进行检测包括线宽检测；
当检测结果满足所述图形检测基准时，将图形化的所述光致抗蚀剂层作为光致抗蚀剂掩膜；
当检测结果超出所述图形检测基准范围时，执行返工操作，直至确定所述光致抗蚀剂层满足所述图形检测基准；所述返工操作包括去除所述光致抗蚀剂层、以碱性清洗溶液清洗去除所述光致抗蚀剂层后的基底、以及光致抗蚀剂层的涂覆、图形化和检测的步骤。
6.根据权利要求5所述的光致抗蚀剂掩膜形成方法，其特征在于：在图形化所述光致抗蚀剂层以前，对所述涂覆后的光致抗蚀剂层进行基层检测；所述基层检测包括膜厚检测及成膜均匀性检测；所述图形化的光致抗蚀剂层的基层检测结果满足产品要求；
所述基层检测的步骤为：
确定基层检测基准；
确定基层检测结果是否满足所述基层检测基准；
当基层检测结果满足所述基层检测基准时，确定所述光致抗蚀剂层满足产品要求；
当基层检测结果超出所述基层检测基准范围时，确定所述光致抗蚀剂层不满足产品要求，执行基层返工操作，直至确定所述光致抗蚀剂层满足产品要求；所述基层返工操作包括去除所述光致抗蚀剂层、以碱性清洗溶液清洗去除所述光致抗蚀剂层后的基底、以及光致抗蚀剂层的涂覆和基层检测的步骤。
7.根据权利要求5或6所述的光致抗蚀剂掩膜形成方法，其特征在于：在以碱性清洗溶液清洗基底之前，预先以酸性清洗溶液清洗所述基底。
8.根据权利要求7所述的光致抗蚀剂掩膜形成方法，其特征在于：所述酸性清洗溶液为硫酸双氧水混合溶液。
9.根据权利要求7所述的光致抗蚀剂掩膜形成方法，其特征在于：第一次清洗所述基底时选用的酸性清洗溶液为氢氟酸。
10.根据权利要求5或6所述的光致抗蚀剂掩膜形成方法，其特征在于：所述碱性清洗溶液包括氨水双氧水混合溶液。
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