CN103345130B - 光刻返工刻蚀工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种光刻返工刻蚀工艺。本发明公开了一种光刻返工刻蚀工艺，通过在一个刻蚀工艺制程中，依次去除需要返工的光刻胶和非氮底部抗反射层后，再次沉积新的非氮底部抗反射层，并继续涂覆光刻胶进行后续的光刻工艺，以完成光刻返工工艺，这样就在进行光刻工艺时就不用为了防止后续光刻返工时影响非氮底部抗反射层的光学参数或其表面性质，而在非氮底部抗反射层上制备保护层，进而简化了整个光刻工艺的流程；同时，采用本方法使得经过光刻返工的制品在后的光刻过程中精度保持不变，进而提高了产品的性能和良率。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种光刻返工刻蚀工艺。
背景技术
在传统的集成电路制程工艺中，其用到的底部抗反射层（DARCLayer）的材质为SiON，但是由于含N的SiON会直接导致后续涂覆的光刻胶（PR）中毒，即出现所谓的基脚效应（PRfooting），进而影响光刻工艺的精度；为了消除上述的基脚效应，一般是在材质为SiON的底部抗反射层的表面上生长一层氧化物覆盖薄膜（oxidecaplayer），以降低N对光刻胶的影响。
目前，随着集成电路工艺技术的发展，在45nm及其以下的技术节点上，光刻工艺都会涉及到先进图膜（advancedpatterningfilm，简称APF）；图1是传统的具有先进图膜的图形薄膜堆叠结构的结构示意图；如图1所示，在进行光刻工艺的图形薄膜堆叠结构（patterningfilmstack）包括基底11，在基底11的表面覆盖有先进图膜12，非氮底部抗反射层（N-freeDARC）13覆盖该先进图膜的表面，光刻胶（PR）14位于非氮底部抗反射层13的表面；上述的非氮底部抗反射层13是采用SiH4和CO2在PECVD设备中反应生成，所以不会含有引起PRfooting问题的N元素，进而避免基脚效应的产生。
图2是传统的在非氮底部抗反射层上覆盖有保护层的图形薄膜堆叠结构的结构示意图；如图2所示，在实际的光刻工艺过程中，经常会进行光刻返工（PRrework），甚至会反复进行几次PRrework，在光刻返工时会采用干法去胶或者湿法去胶工艺去除不符合工艺需求的光刻胶，而在此过程中会影响非氮底部抗反射层13的光学参数或其表面性质，相应的为了避免去除光刻胶时对非氮底部抗反射层13的影响，传统的工艺是在非氮底部抗反射层13的表面沉积一层氧化物覆盖薄膜（oxidecaplayer）15作为其保护层（参见图2）。但是，该氧化物覆盖薄膜15虽然能够很好的抵挡湿法去胶或干法去胶中对于非氮底部抗反射薄膜的侵害，却其与开发非氮底部抗反射层（N-FreeDARC）的初衷相悖，而且还增加了工艺的复杂性。
发明内容
本发明公开了一种光刻返工刻蚀工艺，应用于需要进行光刻返工的半导体堆叠结构上，所述半导体堆叠结构包括衬底、先进图膜、非氮底部抗反射层和光刻胶，所述先进图膜覆盖所述衬底的表面，所述非氮底部抗反射层覆盖所述先进图膜的表面，所述光刻胶位于所述非氮底部抗反射层的表面，其中，所述刻蚀工艺包括以下步骤：
在一个刻蚀工艺制程中，依次去除所述光刻胶和所述非氮底部抗反射层；
沉积新的底部抗反射层覆盖所述先进图膜的表面；
涂覆光刻胶覆盖所述新的底部抗反射层；
继续后续的光刻工艺。
上述的光刻返工刻蚀工艺，其中，所述衬底包括硅基底、氧化物层和SiN层；
所述氧化物层覆盖所述硅基底的表面；
所述SiN层覆盖所述氧化物层的表面；
所述先进图膜覆盖所述SiN层的表面。
上述的光刻返工刻蚀工艺，其中，所述先进图膜为非晶碳薄膜。
上述的光刻返工刻蚀工艺，其中，采用干法去胶工艺去除所述光刻胶。
上述的光刻返工刻蚀工艺，其中，所述干法去胶工艺为灰化工艺。
上述的光刻返工刻蚀工艺，其中，采用主要气体为氧气的混合气体进行所述灰化工艺。
上述的光刻返工刻蚀工艺，其中，采用主要气体为CF4或NF3的混合气体，在等离子体的氛围下，去除所述非氮底部抗反射层。
上述的光刻返工刻蚀工艺，其中，采用与制备所述非氮底部抗反射层相同的工艺制备所述新的非氮底部抗反射层。
上述的光刻返工刻蚀工艺，其中，所述非氮底部抗反射层与所述新的非氮底部抗反射层的厚度均为20nm-60nm。
上述的光刻返工刻蚀工艺，其中，所述先进图膜的厚度为60nm-800nm。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明提出一种光刻返工刻蚀工艺，通过在一个刻蚀工艺制程中，依次去除需要返工的光刻胶和非氮底部抗反射层后，再次沉积新的非氮底部抗反射层，并继续涂覆光刻胶进行后续的光刻工艺，以完成光刻返工工艺，这样就在进行光刻工艺时就不用为了防止后续光刻返工时影响非氮底部抗反射层的光学参数或其表面性质，而在非氮底部抗反射层上制备保护层，进而简化了整个光刻工艺的流程；同时，采用本方法使得经过光刻返工的制品在后的光刻过程中精度保持不变，进而提高了产品的性能和良率。
附图说明
图1是传统的具有先进图膜的图形薄膜堆叠结构的结构示意图；
图2是传统的在非氮底部抗反射层上覆盖有保护层的图形薄膜堆叠结构的结构示意图；
图3-6为本发明光刻返工刻蚀工艺中一实施例的结构流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：
图3-6为本发明光刻返工刻蚀工艺中一实施例的结构流程示意图；如图3-6所示，应用于需要进行光刻返工的半导体堆叠结构上，该半导体堆叠结构为进行过光刻工艺后，不符合工艺需求需要光刻返工，再次进行光刻工艺的结构；如图3所示，该半导体堆叠结构包括硅基底（Si）1、氧化物层（Oxide）2、SiN层3、先进图膜（APF）4、非氮底部抗反射层（N-freeDARC）5和具有图案的光刻胶（PR）6，且硅基底1、氧化物层2和SiN层3构成本发明光刻返工刻蚀工艺的衬底结构。
其中，氧化物层2覆盖硅基底1的表面，SiN层3覆盖氧化物层2的表面，先进图膜4覆盖SiN层3的表面，非氮底部抗反射层5覆盖先进图膜4的表面，且光刻胶6位于非氮底部抗反射层5的表面上。
由于，光刻胶6的图案结构不符合工艺需求，需要将其去除，同时为了后续光刻工艺能够顺利进行，就要求重新制备的进行光刻的结构及其特性要与前一次进行光刻工艺之前的结构完全一致。
所以，本实施例光刻返工刻蚀工艺就在同一个刻蚀工艺制程的前提下，先采用干法去胶工艺去除该光刻胶6，即在等离子体的氛围下，采用主要气体为氧气（O2）的混合气体，对该光刻胶6进行灰化工艺（ashingstepforPRstrip），以将该光刻胶6完全去除。
然后，在与上述灰化工艺同一个刻蚀工艺制程中，继续在等离子体的氛围里，采用主要气体为CF4或NF3的混合气体，完全去除非氮底部抗反射层（N-freeDARC）5；由于位于非氮底部抗反射层5下方的先进图膜4为非晶碳薄膜（α-C），其相比非氮底部抗反射层5对刻蚀气体有很低的刻蚀速率，所以该步骤中的刻蚀工艺不会对先进图膜4造成损伤。
之后，在将非氮底部抗反射层5完全除去后，采用与制备非氮底部抗反射层5完全相同的工艺步骤及其工艺参数，制备新的非氮底部抗反射层7覆盖先进图膜4的表面，并继续涂覆新的光刻胶，采用与之前相同的光罩对新的光刻胶7进行曝光、显影工艺，去除多余的光刻胶后，形成新的具有图案的光阻。
最后，检测该光阻的图案是否符合工艺需求（如关键尺寸、缺陷等），若满足工艺需求，则继续后续工艺；若不满足工艺需求，则重复上述工艺步骤，继续将光阻及其底部抗反射涂层去除，直至最后得到产品满足工艺需求。
由于在同一个刻蚀工艺制程中依次去除需要返工光刻胶及位于其下方的非氮底部抗反射层进行光刻返工刻蚀工艺，所以在对一个产品进行光刻工艺时，就不需要在非氮底部抗反射层的表面涂覆保护层，进而简化工艺流程。
优选的，非氮底部抗反射层5与新的非氮底部抗反射层7的厚度均为20nm-60nm（如20nm、30nm、40nm、50nm或60nm等）。
进一步的，先进图膜4的厚度为60nm-800nm（如60nm、100nm、300nm、500nm或800nm等）。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明提出一种光刻返工刻蚀工艺，通过在一个刻蚀工艺制程中，依次去除需要返工的光刻胶和非氮底部抗反射层后，再次沉积新的非氮底部抗反射层，并继续涂覆光刻胶进行后续的光刻工艺，以完成光刻返工工艺，这样就在进行光刻工艺时就不用为了防止后续光刻返工时影响非氮底部抗反射层的光学参数或其表面性质，而在非氮底部抗反射层上制备保护层，进而简化了整个光刻工艺的流程；同时，采用本方法使得经过光刻返工的制品在后的光刻过程中精度保持不变，进而提高了产品的性能和良率。
通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本发明精神，还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。
对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。
Claims (10)
1.一种光刻返工刻蚀工艺，应用于需要进行光刻返工的半导体堆叠结构上，所述半导体堆叠结构包括衬底、先进图膜、非氮底部抗反射层和光刻胶，所述先进图膜覆盖所述衬底的表面，所述非氮底部抗反射层覆盖所述先进图膜的表面，所述光刻胶位于所述非氮底部抗反射层的表面，其特征在于，所述刻蚀工艺包括以下步骤：
在一个刻蚀工艺制程中，依次去除所述光刻胶和所述非氮底部抗反射层；
沉积新的非氮底部抗反射层覆盖所述先进图膜的表面；
涂覆光刻胶覆盖所述新的非氮底部抗反射层；
继续后续的光刻工艺。
2.如权利要求1所述的光刻返工刻蚀工艺，其特征在于，所述衬底包括硅基底、氧化物层和SiN层；
所述氧化物层覆盖所述硅基底的表面；
所述SiN层覆盖所述氧化物层的表面；
所述先进图膜覆盖所述SiN层的表面。
3.如权利要求1所述的光刻返工刻蚀工艺，其特征在于，所述先进图膜为非晶碳薄膜。
4.如权利要求1所述的光刻返工刻蚀工艺，其特征在于，采用干法去胶工艺去除所述光刻胶。
5.如权利要求4所述的光刻返工刻蚀工艺，其特征在于，所述干法去胶工艺为灰化工艺。
6.如权利要求5所述的光刻返工刻蚀工艺，其特征在于，采用主要气体为氧气的混合气体进行所述灰化工艺。
7.如权利要求1所述的光刻返工刻蚀工艺，其特征在于，采用主要气体为CF4或NF3的混合气体，在等离子体的氛围下，去除所述非氮底部抗反射层。
8.如权利要求1所述的光刻返工刻蚀工艺，其特征在于，采用与制备所述非氮底部抗反射层相同的工艺制备所述新的非氮底部抗反射层。
9.如权利要求1或8所述的光刻返工刻蚀工艺，其特征在于，所述非氮底部抗反射层与所述新的非氮底部抗反射层的厚度均为20nm-60nm。
10.如权利要求1所述的光刻返工刻蚀工艺，其特征在于，所述先进图膜的厚度为60nm-800nm。
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