CN103021839A - 提高无氮介质抗反射层薄膜与光刻胶粘附力的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高无氮介质抗反射层薄膜与光刻胶粘附力的方法，该方法首先制备无氮介质抗反射层薄膜，之后对所制备的无氮介质抗反射层薄膜进行等离子氮气处理，从而极大地提高了制得的无氮介质抗反射层薄膜与光刻胶的粘附力，有效避免光刻胶的倒塌，因而降低了光刻胶重新加工的次数，节约了工艺成本，提高了工艺生产效率，并且，该氮气处理过程对所制备无氮介质抗反射层薄膜的n/k值均一性没有影响，从而不影响光刻的工艺窗口。

Description

提高无氮介质抗反射层薄膜与光刻胶粘附力的方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种提高无氮介质抗反射层薄膜与光刻胶粘附力的方法。
背景技术
随着半导体元件集成度提高，半导体元件的线宽要求越来越小，关键尺寸(CD，Critical Dimension)的控制也越来越重要。在光刻制程中，由于晶圆表面已存在外型的高低落差，因此在光阻覆盖于晶圆表面时，会随着光阻的平坦化特性，造成光阻厚度不一。因而当曝光光线在光阻中行进时，在晶圆表面会存在一定的衍射、反射和散射现象，从而降低了随着曝光加工特征尺寸的缩小，并且入射光的反射和散射对提高图形分辨率的影响也越来越大。
为了提高曝光系统分辨率的性能，通常采用的一种方式是在形成曝光光刻胶之前，先在晶圆的表面覆盖一层介质抗反射层(DARC，DielectricAnti-Reflection Coating)，如氮氧化硅(SiON)。这是因为DARC层受到晶圆表面的布局起伏的影响较小。并且该方法特别适用于深紫外光刻技术(例如193nm光刻技术)。该方法的主要特点是可以通过调节DARC层的材料(Si、O、N或C)比例或改变CVD的制程参数(如气体流量、压力等)来调整DARC层的反射指数(refractive index)n与吸收系数(extinction coefficient)k值，从而实现良好的相位偏移，改善曝光光线在光阻中行进时在晶圆表面存在的衍射、反射和散射现象。
然而，由于传统的介质抗反射层SiON中含有氮，如果光刻胶直接与SiON接触的话，会造成光刻胶的中毒(Photoresist poisoning)现象，直接导致光刻胶不可用。
为了避免光刻胶的中毒现象，提出了采用无氮介质抗反射层来代替含氮介质抗反射层，但是无氮介质抗反射层材料与光刻胶之间的附着力不是太好，在线的特征尺寸较小的情况下，会发生光刻胶倒塌现象，从而必须对光刻胶重新加工，情况严重时无法完成光刻工艺，严重影响工艺生产效率。
因此，何如调整工艺，以提高无氮介质抗反射层与光刻胶粘附力成为目前业界亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高无氮介质抗反射层薄膜与光刻胶粘附力的方法，以实现在不影响工艺窗口的情况下防止光刻胶倒塌。
为解决上述问题，本发明提出一种提高无氮介质抗反射层薄膜与光刻胶粘附力的方法，该方法包括如下步骤：
制备无氮介质抗反射层薄膜；
对所制备的所述无氮介质抗反射层薄膜进行等离子氮气处理。
可选的，所述无氮介质抗反射层薄膜采用化学气相沉积工艺制备。
可选的，制备所述无氮介质抗反射层薄膜使用的主要气体为硅烷、二氧化碳和氦气。
可选的，所述无氮介质抗反射层薄膜的厚度为
Figure BDA00002485255100021
可选的，所述等离子氮气处理的工艺条件如下：
处理温度为：300～600℃；
处理时间为：3～12秒；
处理能量为：50～600瓦。
可选的，所述等离子氮气处理工艺与化学气相沉积工艺在同一机台内进行。
可选的，所述等离子氮气处理工艺与化学气相沉积工艺在不同机台内进行。
可选的，其特征在于，所述化学气相沉积工艺采用的机台为诺发公司生产的vector机台，或者应用材料公司(AMAT)生产的producer机台。
与现有技术相比，本发明通过先制备无氮介质抗反射层薄膜，之后对所制备的无氮介质抗反射层薄膜进行等离子氮气处理，从而极大地提高了制得的无氮介质抗反射层薄膜与光刻胶的粘附力，有效避免光刻胶的倒塌，并且，该氮气处理过程对所制备无氮介质抗反射层薄膜的n/k值均一性没有影响，从而不影响光刻的工艺窗口。
附图说明
图1为本发明实施例提供的提高无氮介质抗反射层薄膜与光刻胶粘附力的方法的流程图；
图2为在现有工艺条件下，光刻胶在CD小于大约44nm时与无氮介质抗反射层薄膜之间的粘附力的情况；
图3为在对无氮介质抗反射层薄膜进行氮气处理之后，光刻胶在CD小于大约44nm时与无氮介质抗反射层薄膜之间的粘附力的情况。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明提出的提高无氮介质抗反射层薄膜与光刻胶粘附力的方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。
本发明的核心思想在于，提供一种提高无氮介质抗反射层薄膜与光刻胶粘附力的方法，该方法首先制备无氮介质抗反射层薄膜，之后对所制备的所述无氮介质抗反射层薄膜进行等离子氮气处理，从而极大地提高了制得的无氮介质抗反射层薄膜与光刻胶的粘附力，有效避免了光刻胶的倒塌。
请参考图1，图1为本发明实施例提供的提高无氮介质抗反射层薄膜与光刻胶粘附力的方法的流程图，如图1所示，本发明实施例提供的提高无氮介质抗反射层薄膜与光刻胶粘附力的方法包括如下步骤：
S1、制备无氮介质抗反射层薄膜；其中，所述无氮介质抗反射层薄膜采用化学气相沉积工艺制备；制备所述无氮介质抗反射层薄膜使用的主要气体为硅烷、二氧化碳和氦气，并且制备得到的所述无氮介质抗反射层薄膜的厚度为
Figure BDA00002485255100031
Figure BDA00002485255100032
其中，化学气相沉积工艺采用的机台可以是诺发公司生产的vector机台，也可以是应用材料公司(AMAT)生产的producer机台。
S2、对所制备的所述无氮介质抗反射层薄膜进行等离子氮气处理；具体地，所述等离子氮气处理的工艺条件如下：
处理温度为：300～600℃；
处理时间为：3～12秒；
处理能量为：50～600瓦。
并且，所述等离子氮气处理工艺与化学气相沉积工艺可以在同一机台内进行，也可以在不同机台内进行。
关于采用本发明实施例提供的方法对光刻胶与无氮介质抗反射层薄膜之间的粘附力带来的影响请参考图2及图3，其中，图2为在现有工艺条件下，即对无氮介质抗反射层薄膜不进行氮气处理的条件下，光刻胶在CD小于大约44nm时与无氮介质抗反射层薄膜之间的粘附力的情况，图3为在对无氮介质抗反射层薄膜进行氮气处理之后，光刻胶在CD小于大约44nm时与无氮介质抗反射层薄膜之间的粘附力的情况；由图2可知，在现有工艺条件下，光刻胶与无氮介质抗反射层薄膜之间的粘附力较差，并且光刻胶已发生严重的倒胶现象(如图2中红色线框所示)。而图3中并没有发生倒胶现象，由此可知，采用本发明实施例提供的提高无氮介质抗反射层薄膜与光刻胶粘附力的方法确实极大地提高了制得的无氮介质抗反射层薄膜与光刻胶的粘附力；因而降低了光刻胶重新加工的次数，节约了工艺成本，提高了工艺生产效率。
并且，经验证，氮气处理也并不会影响无氮介质抗反射层薄膜的n/k值的均一性，从而不影响光刻的工艺窗口。综上所述，本发明提供了一种提高无氮介质抗反射层薄膜与光刻胶粘附力的方法，该方法首先制备无氮介质抗反射层薄膜，之后对所制备的无氮介质抗反射层薄膜进行等离子氮气处理，从而极大地提高了制得的无氮介质抗反射层薄膜与光刻胶的粘附力，有效避免光刻胶的倒塌，并且，该氮气处理过程对所制备无氮介质抗反射层薄膜的n/k值均一性没有影响，从而不影响光刻的工艺窗口。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种提高无氮介质抗反射层薄膜与光刻胶粘附力的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
制备无氮介质抗反射层薄膜；
对所制备的所述无氮介质抗反射层薄膜进行等离子氮气处理。
2.如权利要求1所述的提高无氮介质抗反射层薄膜与光刻胶粘附力的方法，其特征在于，所述无氮介质抗反射层薄膜采用化学气相沉积工艺制备。
3.如权利要求2所述的提高无氮介质抗反射层薄膜与光刻胶粘附力的方法，其特征在于，制备所述无氮介质抗反射层薄膜使用的主要气体为硅烷、二氧化碳和氦气。
4.如权利要求3所述的提高无氮介质抗反射层薄膜与光刻胶粘附力的方法，其特征在于，所述无氮介质抗反射层薄膜的厚度为
Figure FDA00002485255000011
5.如权利要求1所述的提高无氮介质抗反射层薄膜与光刻胶粘附力的方法，其特征在于，所述等离子氮气处理的工艺条件如下：
处理温度为：300～600℃；
处理时间为：3～12秒；
处理能量为：50～600瓦。
6.如权利要求5所述的提高无氮介质抗反射层薄膜与光刻胶粘附力的方法，其特征在于，所述等离子氮气处理工艺与化学气相沉积工艺在同一机台内进行。
7.如权利要求5所述的提高无氮介质抗反射层薄膜与光刻胶粘附力的方法，其特征在于，所述等离子氮气处理工艺与化学气相沉积工艺在不同机台内进行。
8.如权利要求1至7任一项所述的提高无氮介质抗反射层薄膜与光刻胶粘附力的方法，其特征在于，所述化学气相沉积工艺采用的机台为诺发公司生产的vector机台，或者应用材料公司(AMAT)生产的producer机台。
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