CN104407503A - 曝光方法和半导体器件的制造方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种曝光方法和半导体器件的制造方法，所述曝光方法包括：在设置于基材表面的光刻胶表面沉积介质层；将光刻板置于所述介质层表面，向所述光刻板照射光，以对所述光刻胶曝光，其中，所述介质层对照射到所述光刻板的光透明。根据本申请的实施例，在光刻胶表面沉积介质层，能够防止在曝光过程中光刻板与光刻胶接触，避免光刻胶对光刻板的粘污，使得清洗光刻板所需的时间和成本减少。

Description

曝光方法和半导体器件的制造方法

技术领域

本申请涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种曝光方法和半导体器件的制造方法。

背景技术

接触式(Contact type)曝光是一种广泛应用在半导体集成电路制造过程中的曝光技术。在接触式曝光时，光刻板与光刻胶的距离非常近，甚至相接触，由此，能够达到较高的曝光分辨率，并能使显影后的光刻胶获得良好的图形侧壁，进而在后续的微加工过程中得到高质量的微结构。因此，在微机电系统和超大规模集成电路的制造工艺中，接触式曝光已经成为一种主要的曝光模式。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

申请内容

在现有的接触式曝光工艺中，光刻板不可避免的接触到晶圆表面的光刻胶，光刻板因而被粘上残胶。随着曝光片数的增加，残胶现象越来越严重，特别是在光刻胶较厚的情况下，只对几片晶圆进行曝光，就会在光刻版留下大量残胶。这些残胶形成了光刻板上的颗粒源，阻碍光线通过，导致显影后的图形产生大量的缺陷而无法被接受。为解决这种问题，现有技术的做法是在曝光一定片数后，清洗光刻板。但是，清洗光刻板需要专业的机台，或者由专业的光刻板清洗公司来清洗，由此，使整个半导体制造工艺的时间和成本增加。

本申请提供一种曝光方法和半导体器件的制造方法，在光刻胶表面沉积介质层，防止在曝光过程中光刻板与光刻胶接触，从而避免光刻胶对光刻板的粘污，使得清洗光刻板所需的时间和成本减少。

根据本申请实施例的一个方面，提供一种曝光方法，所述方法包括：

在设置于基材表面的光刻胶表面沉积介质层；

将光刻板置于所述介质层表面，向所述光刻板照射光，以对所述光刻胶曝光，

其中，所述介质层对照射到所述光刻板的光透明。

根据本申请实施例的另一个方面，其中，

使用原子层沉积(atomic layer deposition,ALD)法，在所述光刻胶表面沉积所述介质层。

根据本申请实施例的另一个方面，其中，

所述介质层是氧化铝层。

根据本申请实施例的另一个方面，其中，

所述介质层能够被使所述光刻胶显影的显影液所腐蚀。

根据本申请实施例的另一个方面，其中，

所述介质层的厚度为1-100埃。

根据本申请实施例的另一个方面，其中，

在对所述光刻胶曝光时，所述光刻板与所述介质层接触。

根据本申请实施例的另一个方面，其中，

所述介质层覆盖所述光刻胶的表面的全部或一部分。

根据本申请实施例的再一个方面，提供一种半导体器件的制造方法，所述方法包括：

在半导体基材表面覆盖光刻胶；

在所述光刻胶表面沉积介质层；

将光刻板置于所述介质层表面，向所述光刻板照射光，以对所述光刻胶曝光；

对经过曝光的光刻胶显影，以使所述光刻胶被图案化；

以图案化的光刻胶为掩模，对所述半导体基材进行处理，以形成半导体器件，

其中，所述介质层对照射到所述光刻板的光透明。

本申请的有益效果在于：在光刻胶表面沉积介质层，能够防止在曝光过程中光刻板与光刻胶接触，避免光刻胶对光刻板的粘污，使得清洗光刻板所需的时间和成本减少。

参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是本申请实施例中曝光方法的一个流程示意图；

图2是本申请实施例的曝光方法的工艺流程示意图

图3是本申请实施例中半导体器件的制造方法的一个流程示意图。

具体实施方式

参照附图，通过下面的说明书，本申请的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本申请的特定实施方式，其表明了其中可以采用本申请的原则的部分实施方式，应了解的是，本申请不限于所描述的实施方式，相反，本申请包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。

实施例1

本申请实施例1提供一种曝光方法，用于对基材表面的光刻胶进行曝光。

图1是本申请实施例中曝光方法的一个流程示意图，如图1所示，该曝光方法包括：

S101，在设置于基材表面的光刻胶表面沉积介质层；

S102，将光刻板置于所述介质层表面，向所述光刻板照射光，以对所述光刻胶曝光，其中，所述介质层对照射到所述光刻板的光透明。

在本申请实施例中，通过在光刻胶表面沉积介质层，防止在曝光过程中光刻板与光刻胶接触，避免光刻胶对光刻板的粘污，使得清洗光刻板所需的时间和成本减少；并且，介质层对照射到光刻板的光透明，因此，不会使光刻胶的曝光效果受到影响。

在本实施例中，该基材可以是半导体制造领域中常用的基体材料，例如硅晶圆、绝缘体上的硅(Silicon-On-Insulator，SOI)晶圆、锗硅晶圆、或氮化镓(Gallium Nitride，GaN)晶圆等；并且，该晶圆可以是没有进行过半导体工艺处理的晶圆，也可以是已经进行过处理的晶圆，例如进行过离子注入、蚀刻和/或扩散等工艺处理过的晶圆，本实施例对此并不限制。

在本实施例中，基材表面的光刻胶可以是正性光刻胶，也可以是负性光刻胶，本实施例对此并不限制。在经过曝光后，受到光照的光刻胶与没有受到光照的光刻胶能够表现出不同的特性，通过显影液的显影处理，受到光照的光刻胶或者被溶解、或者保留，由此，在基材表面形成与光刻板的图形对应的光刻胶图形。

在本实施例中，该介质层对于曝光过程中照射到光刻板的光可以是透明的，因此，光刻胶表面的介质层不会影响光刻胶的曝光效果。例如，在半导体制造工艺中，用于接触式曝光的光波长可以是350nm-450nm，所以，介质层可以对该波长的光透明；此外，如果曝光过程中采用其它波长的光，则该介质层可以对该其它波长的光透明。

在本实施例中，该介质层可以被使该光刻胶显影的显影液所腐蚀，由此，在进行显影的过程中，就可以方便地去除该介质层，不会影响该介质层下方的光刻胶被显影，也能避免该介质层对后续工艺造成影响，所以，无需专门的设备和步骤就可以将该介质层去除，降低了工艺成本。

在本实施例中，该介质层的厚度可以是1-100埃(A)，例如，该厚度可以是10埃，或者是30-50埃。如果该介质层太薄，例如小于1埃，那么该介质层可能无法有效地阻挡光刻胶对光刻板的粘污；如果该介质层太厚，例如大于100埃，那么会使曝光过程中可能由光刻胶产生的气体无法顺利排出，从而在介质层和光刻胶之间形成气泡，影响曝光效果。因此，在本实施例中，将介质层的厚度控制在1-100埃，能够使曝光过程中可能由光刻胶产生的气体顺利地排出，并且，能有效阻挡光刻胶对光刻板的粘污。

在本实施例中，该介质层可以覆盖光刻胶的表面的全部，例如，可以直接将表面设置有光刻胶的基材放置在沉积设备中沉积该介质层，从而使沉积得到的该介质层可以覆盖该光刻胶的表面的全部。由此，能以简单的方式沉积该介质层。

此外，本实施例并不限于此，该介质层也可以仅覆盖光刻胶的表面的一部分，例如，在沉积形成该介质层时，可以在该光刻胶的表面设置掩模板，从而使沉积得到的介质层在光刻胶的表面形成与掩模板的图案对应的图案，例如，该介质层可以仅形成于该光刻胶的外周区域，由此，使曝光过程中可能由光刻胶产生的气体更顺利地排出，并且，在显影时，能够更方便地去除该介质层。

在本实施例中，在步骤S101中，可以使用低温沉积的方法来沉积该介质层，由此，在沉积过程中，不会使光刻胶的性质劣化，例如，可以使用原子层沉积(atomic layer deposition,ALD)法在该光刻胶表面沉积该介质层，原子层沉积法可以在30摄氏度-200摄氏度的范围内进行材料的沉积，因此，可以在不使光刻胶的性质劣化的较低温度下沉积该介质层。需要说明的是，本实施例并不限于原子层沉积法，还可以采用本领域的其它低温沉积法来沉积该介质层。

在本实施例中，该介质层的材料可以是粘污特性比光刻胶小的材料，由此，能减少对光刻板的粘污。例如，该介质层的材料可以是氧化铝，氧化铝结构致密，且抗压性强，不容易粘污光刻板；此外，氧化铝对可见光透明，也对光刻中所使用的波长为350-450nm的光透明，因此，不影响对光刻胶的曝光；此外，氧化铝既容易被碱性显影液腐蚀，也容易被酸性显影液腐蚀，因此，在显影过程中容易被去除，不会影响光刻胶的显影。需要说明的是，本实施例的介质层的材料并不限于氧化铝，还可以是其它材料，例如氮化铝等，或者，该介质层也可以是多种材料的复合层。

在本实施例中，在对该光刻胶曝光时，该光刻板可以与该介质层接触，也可以不与该介质层接触，本申请实施例并不限于此，也就是说，本申请实施例所涉及的曝光方法既可以被应用于接触式曝光，也可以被应用于非接触式曝光，其中，在被应用于非接触式曝光的情况下，该介质层同样可以防止由于光刻胶与光刻板的偶然接触对光刻板造成的粘污。

通过本实施例，在光刻胶表面沉积介质层，能够防止在曝光过程中光刻板与光刻胶接触，避免光刻胶对光刻板的粘污，使得清洗光刻板所需的时间和成本减少；并且，介质层对照射到光刻板的光透明，因此，不会使光刻胶的曝光效果受到影响；此外，该介质层可以被使该光刻胶显影的显影液所腐蚀，由此，该介质层在显影过程中容易被去除，不会影响光刻胶的显影；此外，该介质层的材料可以是粘污特性比光刻胶小的材料，由此，能减少对光刻板的粘污；此外，该介质层具有特定的厚度，由此，能够使曝光过程中可能由光刻胶产生的气体顺利地排出，并且，能有效阻挡光刻胶对光刻板的粘污；此外，可以使用低温沉积的方法来沉积该介质层，由此，在沉积过程中，不会使光刻胶的性质劣化；此外，该介质层的材料可以是粘污特性比光刻胶小的材料，由此，能减少对光刻板的粘污。

下面，结合具体实例，说明本实施例的曝光方法。

图2是本申请实施例的曝光方法的工艺流程图示意图。

如图2(A)所示，在设置于硅晶圆201表面的光刻胶202的表面上，沉积形成介质层203。

其中，在沉积该介质层203之前，可以对光刻胶202进行烘烤，以去除光刻胶中的水分，利于后续步骤的进行；并且，在烘烤后，可以将表面设置有光刻胶202的硅晶圆201放置于原子层沉积设备中，以AL(CH₃)₃和O₂作为源气体，在小于110摄氏度的温度下，沉积形成厚度为10埃左右的氧化铝层，作为介质层203。

如图2(B)所示，经过接触式曝光后，在光刻胶202中形成有曝光区202A。由氧化铝介质层203的存在，防止了接触式曝光中光刻板受光刻胶粘污的问题，使得光刻板的清洗周期从一般的处理10-100片硅晶圆的时间提高到处理3000片以上硅晶圆的时间，由此，在接触式曝光的情况下，对光刻板的清洁的周期和方法与非接触式曝光的情况无差异，从而大大减少了半导体制造工艺的时间和成本。

此外，如果将图2(B)所示的结构置于碱性显影液中进行显影处理，则由于氧化铝介质层203容易被碱性显影液所腐蚀，因此并不会影响到光刻胶的显影结果；所以，从图2(C)所示的显影结果可以看到，氧化铝介质层203被腐蚀，并且曝光区202A也被显影液溶解，留下的光刻胶202构成了与掩模板的图案对应的光刻胶图案，即，光刻胶被图案化。

实施例2

本申请实施例2提供一种半导体器件的制造方法，具有实施例1所述的曝光方法。

图3是本申请实施例中半导体器件的制造方法的一个流程示意图，如图3所示，该制造方法包括：

S301，在半导体基材表面覆盖光刻胶；

S302，在该光刻胶表面沉积介质层；

S303，将光刻板置于该介质层表面，向该光刻板照射光，以对该光刻胶曝光，其中，所述介质层对照射到所述光刻板的光透明；

S304，对经过曝光的光刻胶显影，以使该光刻胶被图案化；

S305，以图案化的光刻胶为掩模，对所述半导体基材进行处理，以形成半导体器件。

在本实施例中，步骤S302和S303分别与实施例1中的步骤S101和S102对应，本实施例不再重复说明。

在本实施例中，步骤S301例如可以包括涂胶、匀胶和烘烤等步骤，步骤304例如可以包括显影、冲洗和甩干等步骤，步骤304例如可以包括刻蚀、离子注入和/或扩散等步骤。关于步骤S301、S304和S305的实施方式，可以参考现有的半导体制造工艺，本申请实施例不再赘述。

根据本实施例，在光刻胶表面沉积介质层，并进行曝光，能够防止在曝光过程中光刻板与光刻胶接触，避免光刻胶对光刻板的粘污，使得清洗光刻板所需的时间和成本减少，进而使得半导体器件的制造过程中的时间和成本降低。

以上结合具体的实施方式对本申请进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本申请保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本申请的精神和原理对本申请做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本申请的范围内。

Claims (10)

1.一种曝光方法，所述方法包括：

在设置于基材表面的光刻胶表面沉积介质层；

将光刻板置于所述介质层表面，向所述光刻板照射光，以对所述光刻胶曝光，

其中，所述介质层对照射到所述光刻板的光透明。

2.如权利要求1所述的曝光方法，其中，

使用原子层沉积(atomic layer deposition,ALD)法，在所述光刻胶表面沉积所述介质层。

3.如权利要求1所述的曝光方法，其中，

所述介质层是氧化铝层或氮化铝层。

4.如权利要求1所述的曝光方法，其中，

所述介质层能够被使所述光刻胶显影的显影液所腐蚀。

5.如权利要求1所述的曝光方法，其中，

所述介质层的厚度为1-100埃。

6.如权利要求1所述的曝光方法，其中，

在对所述光刻胶曝光时，所述光刻板与所述介质层接触。

7.如权利要求1所述的曝光方法，其中，

所述介质层覆盖所述光刻胶的表面的全部或一部分。

8.一种半导体器件的制造方法，所述方法包括：

在半导体基材表面覆盖光刻胶；

在所述光刻胶表面沉积介质层；

将光刻板置于所述介质层表面，向所述光刻板照射光，以对所述光刻胶曝光；

对经过曝光的光刻胶显影，以使所述光刻胶被图案化；

以图案化的光刻胶为掩模，对所述半导体基材进行处理，以形成半导体器件，

其中，所述介质层对照射到所述光刻板的光透明。

9.如权利要求8所述的制造方法，其中，

使用原子层沉积(atomic layer deposition,ALD)法，在所述光刻胶表面沉积所述介质层。

10.如权利要求8所述的制造方法，其中，

所述介质层是氧化铝层或氮化铝层。