CN101995765A

CN101995765A - 光刻方法

Info

Publication number: CN101995765A
Application number: CN2009100562544A
Authority: CN
Inventors: 覃柳莎; 安辉
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Priority date: 2009-08-11
Filing date: 2009-08-11
Publication date: 2011-03-30

Abstract

本发明公开了一种光刻方法，包括：对硅片表面进行清洗、脱水和成膜处理；在处理后的硅片表面旋涂一层光刻胶；在光刻胶表面旋涂一层水膜；在涂有水膜的光刻胶表面旋涂一层顶部抗反射层(TARC)膜；对涂有TARC膜的光刻胶依次进行对准、曝光和显影。应用本发明所述的方案，能够减少TARC溶液的用量，进而降低光刻工艺的实现成本。

Description

光刻方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术，特别涉及一种光刻方法。

背景技术

现有技术中，在进行离子注入等工艺之前，需要先利用光刻工艺在硅片表面形成所需图形，然后再根据形成的图形进行离子注入等。图1为现有光刻工艺的实现过程示意图。如图1所示，包括以下步骤：

步骤101：对硅片表面进行清洗、脱水和成膜处理。

清洗包括湿法清洗和去离子水冲洗，以去除硅片表面的污染物，如颗粒、有机物以及工艺残余等；脱水致干烘培在一个封闭腔内完成，以去除硅片表面的大部分水汽；脱水后立即用六甲基二硅胺烷(HMDS)等进行成膜处理，以增强硅片表面的黏附性。

步骤102：在处理后的硅片表面旋涂一层光刻胶。

通常，还需要对旋涂到硅片表面的光刻胶进行软烘处理，以去除光刻胶中的溶剂，从而提高光刻胶对硅片表面的黏附性以及光刻胶的均匀性。

步骤103：在光刻胶表面旋涂一层顶部抗反射层(TARC)膜。

由于后续需要对光刻胶进行曝光处理，为了保证后续曝光质量，即尽量避免光的反射，消除驻波效应，本步骤中，需要在光刻胶上旋涂一层TARC膜。

下面结合附图，对TARC膜的旋涂过程作进一步说明：

图2为现有TARC膜的旋涂过程示意图。其中，图2(A)为未旋涂TARC膜之前的硅片示意图，图2(B)为正在进行TARC膜旋涂时的示意图，图2(C)为TARC膜旋涂完毕后的示意图。如图2(A)～2(C)所示，硅片通过某种方式固定在机台上，机台上方的喷嘴喷出TARC溶液，同时，机台在电机(未图示)的驱动下进行旋转，比如转速为1K～3K转/分钟，进而驱动硅片旋转，从而将TARC溶液均匀旋涂到硅片表面的光刻胶上，形成一层TARC膜。

步骤104：对涂有TARC膜的光刻胶依次进行对准、曝光和显影。

将掩膜版与硅片表面的正确位置对准，对准之后，将掩膜版和硅片曝光，把掩膜版图形以亮暗的特征转移到涂有光刻胶的硅片上。

显影是在光刻工艺中的一种重要处理方式，可利用显影剂将光刻胶上的可溶解区域溶解，将可见的图形留在硅片表面。

后续，还需要进行坚膜烘培，即显影后的热烘处理，以去除光刻胶中残留的溶剂，进一步提高光刻胶对硅片表面的黏附性。

由于在半导体制造工艺中，很多情况下会需要进行离子注入等工艺，而在每次离子注入等工艺前的光刻过程中，都需要利用TARC溶液来进行TARC膜的旋涂，这就导致TARC溶液的用量需求非常大，所以，希望能够找到一种方法来降低TARC溶液的用量，进而降低光刻工艺的实现成本。

发明内容

本发明提供了一种光刻方法，能够减少TARC溶液的用量。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种光刻方法，该方法包括：

对硅片表面进行清洗、脱水和成膜处理；在处理后的硅片表面旋涂一层光刻胶；在光刻胶表面旋涂一层水膜；在涂有水膜的光刻胶表面旋涂一层顶部抗反射层TARC膜；对涂有TARC膜的光刻胶依次进行对准、曝光和显影。

较佳地，所述水膜的成分为去离子水；所述去离子水的用量为3～8毫升。

较佳地，所述旋涂TARC膜所用TARC溶液的用量为2.8～3.2毫升。

可见，采用本发明实施例的技术方案，在硅片表面旋涂光刻胶之后，首先在光刻胶上旋涂一层水膜，然后再利用TARC溶液进行TARC膜的旋涂。由于TARC溶液具有易溶于水的特性，即能够很容易地在水中均匀扩散开，因此，与现有技术中需要使用较多的TARC溶液才能在光刻胶表面生成一层均匀的TARC膜相比，本发明所述方案只需使用较少的TARC溶液，即可得到均匀的TARC膜，进而降低了光刻工艺的实现成本。

附图说明

图1为现有光刻工艺的实现过程示意图。

图2为现有TARC膜的旋涂过程示意图；其中，图2(A)为未旋涂TARC膜之前的硅片示意图；图2(B)为正在进行TARC膜旋涂时的示意图；图2(C)为TARC膜旋涂完毕后的示意图。

图3为本发明实施例中光刻工艺的实现过程示意图。

图4为本发明实施例中水膜的旋涂过程示意图；其中，图4(A)为未旋涂水膜之前的硅片示意图；图4(B)为正在进行水膜旋涂时的示意图；图4(C)为水膜旋涂完毕后的示意图；图4(D)为正在进行TARC膜旋涂时的示意图。

图5为当TARC溶液的用量在2.8～3.2cc时，在显微镜下观察到的TARC膜旋涂情况示意图。

图6为当TARC溶液的用量为2.6cc时，在显微镜下观察到的TARC膜旋涂情况示意图。

图7为按照现有技术进行TARC膜的旋涂后，不同采样点上的TARC膜的厚度示意图。

图8为按照本发明所述方案进行TARC膜旋涂后，不同采样点上的TARC膜的厚度示意图。

具体实施方式

针对现有技术中存在的问题，本发明中提出一种改进的光刻方法，即在硅片表面旋涂光刻胶之后，首先在光刻胶表面旋涂一层水膜，然后再进行TARC膜的旋涂。由于TARC溶液主要由感光剂和添加剂等材料构成，具有易溶于水的特性，即能够很容易地在水中均匀扩散开，因此，与现有技术中需要使用较多的TARC溶液才能在光刻胶表面生成一层均匀的TARC膜相比，本发明所述方案只需使用较少的TARC溶液，即可得到均匀的TARC膜。

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步地详细说明。

图3为本发明实施例中光刻工艺的实现过程示意图。如图3所示，包括以下步骤：

步骤301：对硅片表面进行清洗、脱水和成膜处理。

步骤302：在处理后的硅片表面旋涂一层光刻胶。

步骤301～302的具体实现与步骤101～102相同，不再赘述。

步骤303：在光刻胶表面旋涂一层水膜。

由于TARC溶液具有易溶于水的特性，因此本发明所述方案在进行TARC膜的旋涂之前，首先在光刻胶表面旋涂一层水膜。

图4为本发明实施例中水膜的旋涂过程示意图。其中，图4(A)为未旋涂水膜之前的硅片示意图；图4(B)为正在进行水膜旋涂时的示意图；图4(C)为水膜旋涂完毕后的示意图；图4(D)为正在进行TARC膜旋涂时的示意图。可以看出，图4(A)和图4(D)的具体实现与图2(A)和图2(B)相同。本发明中所述水膜的成份通常是指去离子水(DIW)。

如图4(B)所示，位于机台上方的喷嘴喷出去离子水，在喷嘴喷出去离子水的同时，机台在电机的驱动下进行旋转，从而将喷嘴中喷出的去离子水均匀旋涂到光刻胶表面，形成一层水膜。

在实际应用中，机台可以以每分钟1K～3K转的速度进行旋转，并在旋转1～3秒后停止旋转，同时，喷嘴停止喷出去离子水，从而在光刻胶表面形成一层均匀的水膜。水膜旋涂过程中，去离子水的用量总共为3～8毫升(cc)左右。

步骤304：在涂有水膜的光刻胶表面旋涂一层TARC膜。

步骤305：对涂有TARC膜的光刻胶依次进行对准、曝光和显影。

步骤304～305的具体实现与步骤103～104相同，不再赘述。

总之，采用本发明的技术方案，在硅片表面旋涂光刻胶之后，首先在光刻胶上旋涂一层水膜，然后再进行TARC膜的旋涂。由于TARC溶液具有易溶于水的特性，即能够很容易地在水中均匀扩散开，因此，只需使用较少的TARC溶液，即可得到均匀的TARC膜。试验表明，本发明所述方案能够将TARC溶液的用量从现有的5cc减少到2.8～3.2cc。图5为当TARC溶液的用量在2.8～3.2cc时，在显微镜下观察到的TARC膜旋涂情况示意图；图6为当TARC溶液的用量为2.6cc时，在显微镜下观察到的TARC膜旋涂情况示意图。可以看出，图5所示旋涂情况中，TARC膜的主要区域的分布都比较均匀，其中出现的纹理为TARC膜的边缘部分，可不用考虑，而图6所示旋涂情况中，出现了指向左下方的箭头状纹理，说明该区域的TARC膜较厚，即不同区域的TARC膜分布不均匀。

另外，图7为按照现有技术进行TARC膜的旋涂后，不同采样点上的TARC膜的厚度示意图；图8为按照本发明所述方案进行TARC膜旋涂后，不同采样点上的TARC膜厚度示意图。其中的横轴表示不同采样点，纵轴表示TARC膜的厚度，单位为纳米(nm)。如图7和8所示，两条厚度曲线的形状基本一致。另外，通过计算可以得出，图7中各采样点的厚度的平均值(Mean)为446.8nm，均方差(Std)为4.77nm，取值最大和最小的点的差值(Range)为26.82nm；而图8中各采样点的厚度的平均值为452.3nm，均方差为4.97nm，取值最大和最小的点的差值为25.55nm，可以看出，各个参数均比较接近，也就是说，采用本发明所述方案后，对TARC膜的性能本身并没有影响。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种光刻方法，该方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水膜的成分为去离子水。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述去离子水的用量为3～8毫升。

4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述旋涂TARC膜所用TARC溶液的用量为2.8～3.2毫升。