CN104733290A

CN104733290A - 底部抗反射涂层的涂覆方法

Info

Publication number: CN104733290A
Application number: CN201310705829.7A
Authority: CN
Inventors: 王辉
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Priority date: 2013-12-19
Filing date: 2013-12-19
Publication date: 2015-06-24
Anticipated expiration: 2033-12-19
Also published as: CN104733290B

Abstract

本发明提供一种底部抗反射涂层的涂覆方法，至少包括以下步骤：S1：提供一表面形成有氮化物层的基板，将所述基板放置于一旋转的载物台上；S2：在所述氮化物层表面涂布或喷淋碳酸水溶液；所述碳酸水溶液与所述氮化物层表面释放的物质反应并被所述载物台甩掉；S3：在所述氮化物层上表面形成一底部抗反射涂层。本发明通过首先在氮化物层表面涂布碳酸水溶液，碳酸水溶液中的碳酸与氮化层释放出来的基本成分反应，从而保护后续形成底部抗反射涂层不被这些释放的物质污染，即使经过长时间的排队，产生的缺陷数目也大大减少，有利于提高产品的良率。

Description

底部抗反射涂层的涂覆方法

技术领域

本发明属于半导体制造领域，涉及一种底部抗反射涂层的涂覆方法。

背景技术

在半导体制造中，光刻工艺是其中非常重要的一个工艺步骤。光刻的本质是把临时电路结构复制到以后要进行刻蚀和离子注入的硅片上。这些结构首先以图形形式制作在名为掩膜板的石英模板上。紫外光透过掩膜板把图形转移到硅片表面的光敏薄膜上。光刻通常包括8个步骤：1）气相成底膜，即对晶圆进行清洗、脱水和晶圆表面成底膜处理，以增强晶圆和光刻胶之间的粘附性；2）涂覆光刻胶，即在晶圆上涂覆光刻胶材料；3）软烘，即在光刻胶涂到晶圆表面后用于去除光刻胶中的溶剂；4）对准和曝光，用以将掩膜板图形转移到涂胶的晶圆上；5）曝光后烘焙(PEB)，即在100度到110度的热板上进行曝光后的烘焙；6）显影，即用化学显影剂将光刻胶的可溶解区域溶解，而将图形留在晶圆表面；7）坚膜烘焙，即显影后的热烘；8）显影检查。

抗反射涂层（Bottom Anti Reflective Coating，BARC）用于光刻工艺以改善光刻胶轮廓并降低散射和反射光造成的线宽变化，通常包括底部抗反射涂层和顶部抗反射涂层。其中，底部抗反射涂层采用旋涂式有机聚合物配方，专门用于特定的光刻波长工艺，包括i-线、248nm、193nm和193nm浸没，它们先于光刻胶涂敷在晶圆上，且必须与光刻胶在性能方面兼容；顶部抗反射涂层为水溶性聚合物，用在光刻胶上方作为复合层以在曝光期间降低光反射，从而实现更佳的线宽控制，也可用作降低抗光阻侵蚀/气体挥发/缺陷的保护层。

抗反射涂层的质量将会影响到光刻性能、刻蚀稳定性及良率，因此对其质量的控制非常重要，通常会有一个BARC涂覆后延迟测试（After BARC coat delay test）：检查缺陷数量随着BARC涂覆时间延长的增长度，其中BARC涂覆后延迟导致的缺陷只能在有源区刻蚀后（After AA etch，AA ASI）看出来。表1显示了两种BARC涂覆后0.16微米DRAM的AA层中ASI缺陷数据。

表1

从上表中可看出，两种BARC涂覆后，随着时间的延长，ASI观察到的不同尺寸的缺陷数目都急剧增加。大部分缺陷都是氮化物残留（通常出现在开放区域），这些氮化物残留是由于BARC涂覆在氮化物层表面，经长时间的排队后造成BARC层毒化引起的。这些缺陷将导致产品良率降低。

因此，提供一种新的BARC层涂覆方法以避免延迟缺陷的出现实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种底部抗反射涂层的涂覆方法，用于解决现有技术中底部抗反射涂层在排队过程中被毒化导致大量缺陷的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种底部抗反射涂层的涂覆方法，至少包括以下步骤：

S1：提供一表面形成有氮化物层的基板，将所述基板放置于一旋转的载物台上；

S2：在所述氮化物层表面涂布或喷淋碳酸水溶液；所述碳酸水溶液与所述氮化物层表面释放的物质反应并被所述载物台甩掉；

S3：接着在所述氮化物层上表面形成一底部抗反射涂层。

可选地，所述碳酸水溶液的PH值范围是3～6。

可选地，所述碳酸水溶液通过将二氧化碳通入去离子水中获得。

可选地，所述碳酸水溶液的温度范围是20～100℃。

可选地，在所述氮化物层表面涂布或喷淋碳酸水溶液的时间范围是5～120秒。

可选地，所述氮化物层的材料包括SiN、GaN或SiON。

可选地，所述基板为的材料为硅、硅锗或III-V族化合物。

如上所述，本发明的底部抗反射涂层的涂覆方法，具有以下有益效果：通过首先在氮化物层表面涂布或喷淋碳酸水溶液，碳酸水溶液中的碳酸与氮化层释放出来的基本成分反应，从而保护后续形成底部抗反射涂层不被这些释放的物质污染，即使经过长时间的排队，产生的缺陷数目也大大减少，有利于提高产品的良率。

附图说明

图1显示为本发明的底部抗反射涂层的涂覆方法的工艺流程图。

图2显示为本发明的底部抗反射涂层的涂覆方法中表面形成有氮化物层的基板放置于旋转的载物台上时的剖面结构示意图。

图3显示为本发明的底部抗反射涂层的涂覆方法中在氮化物层表面涂布碳酸水溶液的示意图。

图4显示为本发明的底部抗反射涂层的涂覆方法中在氮化物层表面形成底部抗反射涂层的示意图。

图5显示为本发明的底部抗反射涂层的涂覆方法中形成的底部抗反射涂层未被毒化的示意图。

元件标号说明

S1～S3 步骤

1 氮化物层

2 基板

3 载物台

4 碳酸水溶液

5 第一注入口

6 底部抗反射涂层

7 底部抗反射涂料

8 第二注入口

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图5。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本发明提供一种底部抗反射涂层的涂覆方法，请参阅图1，显示为本发明的底部抗反射涂层的涂覆方法的工艺流程图，包括以下步骤：

步骤S1：提供一表面形成有氮化物层的基板，将所述基板放置于一旋转的载物台上；

步骤S2：在所述氮化物层表面涂布或喷淋碳酸水溶液；所述碳酸水溶液与所述氮化物层表面释放的物质反应并被所述载物台甩掉；

步骤S3：在所述氮化物层上表面形成一底部抗反射涂层。

图2至图5为本发明一个实施例的底部抗反射涂层的涂覆方法的示意图，所述示意图只是实例，在此不应过度限制本发明保护的范围。

请参阅图2，执行步骤S1：提供一表面形成有氮化物层1的基板2，将所述基板2放置于一旋转的载物台3上。

具体的，所述基板2可以是单晶、多晶、或非晶结构的硅或硅锗，也可以是其它材料，例如砷化镓等III-V族化合物等。所述氮化物层1的材料包括SiN、GaN、SiON或其它含氮化合物。

在半导体器件制造过程中，经常需要对各种氮化物层进行刻蚀。本实施例中，所述氮化物层1以SiN为例进行说明。SiN可应用为层间介质层、浮栅及控制栅之间的部分材料、阻挡层、保护层等，在光刻过程中，若直接在其上涂布底部抗反射涂层，SiN层表面释放的活性物质与底部抗反射涂层反应，生成不溶物（氮化物残留物），不容易在显影过程中去除，从而影响后续的刻蚀效果，导致缺陷的出现，降低良率。对于为其它材料的氮化物层1，同样会产生如此后果。因此需要避免此问题。

请参阅图3，执行步骤S2：在所述氮化物层1表面涂布或喷淋碳酸水溶液4；所述碳酸水溶液4与所述氮化物层1表面释放的物质反应并被所述载物台3甩掉。

碳酸（H₂CO₃)是一种二元弱酸，所述碳酸水溶液4可通过将二氧化碳通入去离子水中获得，所述碳酸水溶液的PH值范围是3～6。具体的，如图3所示，所述碳酸水溶液4可通过第一注入口5以滴注或喷洒等方式到达所述氮化物层1的表面，并在所述载物台3的旋转作用下在所述氮化物层1表面均匀分布。所述碳酸水溶液4的温度范围是20～100℃，其与所述氮化物层1表面释放的物质反应（类似于酸碱反应），并最终在所述载物台3的旋转作用下被甩掉。在所述氮化物层表面涂布或喷淋碳酸水溶液的时间范围是5～120秒。时间越长，反应越彻底，但是时间不是越长越好，应该同时考虑生产效率及成本问题。

请参阅图4，执行步骤S3：接着在所述氮化物层1上表面形成一底部抗反射涂层6。

具体的，底部抗反射涂料7通过第二注入口8以滴注或喷洒等方式到达所述氮化物层1表面，并在所述载物台3的旋转作用下，在所述氮化物层1上形成所述底部抗反射涂层6。底部抗反射涂层可采用有机聚合物等配方，可以改善光刻胶轮廓并降低散射和反射光造成的线宽变化。由于在上一步骤中碳酸水溶液4已经将所述氮化物层1表面释放的物质反应掉，因此，即使在底部抗反射涂层6形成后经过长时间的排队，所述底部抗反射涂层6仍然不会被毒化。

请参阅图5，显示为本发明的底部抗反射涂层的涂覆方法中形成的底部抗反射涂层未被毒化的示意图，其中并未有反应生成的不溶物。而若反应生成不溶物，该不溶物在后续的显影过程中仍将停留在所述氮化物层上，影响后续的刻蚀效果。

本实施例中采用了两种底部抗反射涂层（BARC1及BARC2）来检验本发明的底部抗反射涂层的涂覆方法在降低延迟缺陷方面的效果。

表2

表2显示了两种BARC涂覆后有源区中ASI缺陷数据。可看出，经过碳酸水溶液的处理，两种底部抗反射涂层延迟导致的有源区刻蚀后显现的缺陷数目都大大减少，即使经过长达96小时的延迟，缺陷数目依然很少。可见，本发明的部抗反射涂层的涂覆方法可以大大减少延迟导致的缺陷，提高产品良率。

综上所述，本发明的底部抗反射涂层的涂覆方法通过首先在氮化物层表面涂布碳酸水溶液，碳酸水溶液中的碳酸与氮化层释放出来的基本成分反应，从而保护后续形成底部抗反射涂层不被这些释放的物质污染，即使经过长时间的排队，产生的缺陷数目也大大减少，有利于提高产品的良率。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种底部抗反射涂层的涂覆方法，其特征在于，至少包括以下步骤：

S3：接着在所述氮化物层上表面形成一底部抗反射涂层。

2.根据权利要求1所述的底部抗反射涂层的涂覆方法，其特征在于：所述碳酸水溶液的PH值范围是3～6。

3.根据权利要求1所述的底部抗反射涂层的涂覆方法，其特征在于：所述碳酸水溶液通过将二氧化碳通入去离子水中获得。

4.根据权利要求1所述的底部抗反射涂层的涂覆方法，其特征在于：所述碳酸水溶液的温度范围是20～100℃。

5.根据权利要求1所述的底部抗反射涂层的涂覆方法，其特征在于：在所述氮化物层表面涂布或喷淋碳酸水溶液的时间范围是5～120秒。

6.根据权利要求1所述的底部抗反射涂层的涂覆方法，其特征在于：所述氮化物层的材料包括SiN、GaN或SiON。

7.根据权利要求1所述的底部抗反射涂层的涂覆方法，其特征在于：所述基板为的材料为硅、硅锗或III-V族化合物。