CN108682621A - 光刻胶层重做的方法以及栅极的形成方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光刻胶层重做的方法以及栅极的形成方法。该光刻胶层重做的方法包括：提供一半导体衬底，半导体衬底上形成有至少一层初始硬掩模层，在初始硬掩模层上形成有初始光刻胶层；清除初始光刻胶层以及初始硬掩模层；以及在半导体衬底上形成至少一层返工硬掩模层，并在返工硬掩模层上形成图形化的返工光刻胶层。本发明通过在清除初始光刻胶层的同时清除初始硬掩模层，再形成返工光刻胶层和至少一层返工硬掩模层，以提高重做后光刻胶层与硬掩模层之间的粘附性，避免了图形化的光刻胶层在重做后出现的光刻线条倾斜或剥落的问题，从而提高产品的良率。

Description

光刻胶层重做的方法以及栅极的形成方法

技术领域

本发明涉及半导体集成电路领域，特别是涉及一种光刻胶层重做的方法以及栅极的形成方法。

背景技术

随着集成电路工艺的持续发展，器件特征线宽的越来越小，使得光刻胶层在图形化处理之后，两两相邻图形之间孤立的光刻胶的宽度也越来越窄。在现有的印刷(Litho)工艺中，由于各种客观条件(例如，环境条件的变化等)或者主观条件(例如，操作失误等)的影响，在光刻胶层图形化处理的过程中有可能会出现一些异常情况，导致光刻胶层上形成有一些不需要的或非正常的光刻胶图形；或者，在对光刻胶层的图形处理后，来自环境的颗粒物跌落在光刻胶层的图形上或图形之间的光刻胶线条上，使得部分光刻胶图形被颗粒物遮挡，从而对后续的操作容易造成不良的影响。

因此，如果光刻胶层上述出现异常，则需要将光刻胶清除掉，并形成一新的图形化的光刻胶层。但是，由于在形成的图形化的光刻胶层的过程中，光刻胶材料与晶圆之间的粘附性变差，特别是在光刻胶的厚度较厚时，那些宽度较窄、孤立的光刻胶线条在重力以及外力的作用下很容易出现倾斜甚至剥落的问题。

由此可知，如何避免图形化的光刻胶层在重做后出现的光刻线条倾斜或剥落的问题，从而提高产品的良率，是本领域中一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光刻胶层重做的方法，以避免图形化的光刻胶层在重做后出现的光刻胶线条倾斜或剥落的问题，从而提高产品的良率。

为了实现上述目的，本发明提供了一种光刻胶层重做的方法，包括以下步骤：

提供一半导体衬底，所述半导体衬底上形成有至少一层初始硬掩模层，在所述初始硬掩模层上形成有初始光刻胶层；清除所述初始光刻胶层以及所述初始硬掩模层；以及在所述半导体衬底上形成至少一层返工硬掩模层，并在所述返工硬掩模层上形成图形化的返工光刻胶层。

可选的，所述半导体衬底上形成有一层所述初始硬掩模层。

可选的，所述初始硬掩模层的材料为氮化物。

可选的，采用干法刻蚀清除所述初始硬掩模层。

可选的，图形化的所述返工光刻胶层中具有多条光刻胶线条，且部分所述光刻胶线条的宽度小于100nm，所述返工光刻胶层的厚度大于

可选的，采用氧气灰化的方式清除所述初始光刻胶层。

本发明还提供了一种栅极的形成方法，包括以下步骤：

提供一半导体衬底，所述半导体衬底由下至上依次形成有栅极膜层以及至少一层初始硬掩模层，在所述初始硬掩模层上形成有需要重做的初始光刻胶层；清除所述初始光刻胶层以及所述初始硬掩模层；在所述栅极膜层上形成至少一层返工硬掩模层，并在所述返工硬掩模层上形成图形化的返工光刻胶层；以及以图形化的所述返工光刻胶层为掩模刻蚀所述返工硬掩模层，并以所述返工硬掩模层为掩模刻蚀所述栅极膜层，以形成栅极。

可选的，所述半导体衬底上形成有3层所述初始硬掩模层，其由下至上依次包括初始无定型碳层、初始介电抗反射层以及初始氧化层。

可选的，通过氧气灰化的方式清除所述初始光刻胶层，采用干法刻蚀清除所述初始氧化层，采用干法刻蚀清除所述初始介电抗反射层，采用氧气灰化的方式清除所述初始无定型碳层。

可选的，所述半导体衬底上形成有3层所述返工硬掩模层，其由下至上依次包括返工无定型碳层、返工介电抗反射层以及返工氧化层。

可选的，图形化的所述返工光刻胶层中具有多条光刻胶线条，且部分所述光刻胶线条的宽度小于100nm。

本发明的有益效果如下：

本发明提供的一种光刻胶层重做的方法，在清除初始光刻胶层的同时清除初始硬掩模层，再形成返工光刻胶层和至少一层返工硬掩模层，以提高重做后光刻胶层与硬掩模层之间的粘附性，避免了图形化的光刻胶层在重做后出现的光刻线条倾斜或剥落的问题，从而提高产品的良率。

另外，本发明还提供一种栅极的形成方法，在光刻胶层需要重做时，通过清除所述初始光刻胶层以及所述初始硬掩模层，以提高重做后光刻胶层与硬掩模层之间的粘附性，避免了光刻胶重做后出现的光刻线条倾斜或剥落的问题以及光刻胶重做引起的相关问题，从而提高栅极的制程良率。

附图说明

图1为现有技术中光刻胶层重做的方法的流程示意图；

图2a-2c为现有技术光刻胶层重做的方法各步骤的示意图；

图3为本发明一实施例提供的光刻胶层重做的方法的流程示意图；

图4a-4c为本发明一实施例提供的光刻胶层重做的方法的结构示意图；

图5为本发明一实施例提供的栅极的形成方法的流程示意图；

图6a-6c为本发明一实施例提供的栅极的形成方法的结构示意图。

附图标记说明：

10-半导体衬底；

20-硬掩模层；

30-初始光刻胶层；31-光刻胶线条；30’-返工光刻胶层；

100-半导体衬底；

200-初始硬掩模层；210-初始无定型碳层；220-初始介电抗反射层； 230-初始氧化层；

300-初始光刻胶层；310-光刻胶线条；

200’-返工硬掩模层；210’-返工无定型碳层；220’-返工介电抗反射层； 230’-返工氧化层；

300’-返工光刻胶层；400-栅极膜层。

具体实施方式

下面结合图1以及图2a～2c介绍一种光刻胶层重做的方法。

如图2a所示，首先执行步骤S11，提供一半导体衬底10，所述半导体衬底10上形成有硬掩模层20，在所述硬掩模层20上形成有图形化的初始光刻胶层30，所述半导体衬底10上形成有1层所述硬掩模层20。

其中，所述初始光刻胶层30的厚度较厚，例如是大于图形化的所述初始光刻胶层30具有若干光刻胶线条31，所述硬掩模层20例如是氮化层。

在本步骤中，所述初始光刻胶层30存在异常，具体的例如是在所述初始光刻胶层30中相邻两个图形之间的宽度较窄区域中宽度小于100nm的所述光刻胶线条31或者光刻胶图形上存在异常，该异常例如是在所述光刻胶线条31上跌落有来自环境的颗粒物，该颗粒物影响到后续的刻蚀工艺，使得产品产生不良。

如图2b所示，接着执行步骤S12，清除所述初始光刻胶层30。

其中，所述初始光刻胶例如是采用氧气灰化的方式被清除掉。

如图2c所示，接着执行步骤S13，在所述硬掩模层20上形成图形化的返工光刻胶层30’。所述返工光刻胶层30’的厚度与所述初始光刻胶层30 的厚度相同，例如是大于

基于上述工艺步骤，发明人研究发现，由于在上述光刻胶层重做的方法中，在图形化的光刻胶形成之后所暴露出来的氧化性表面上，光刻胶材料的粘附性一般都比较差，从而在形成图形化的光刻胶层的过程中很容易出现光刻胶线条倾斜，甚至光刻胶线条剥离的问题，使得后续的刻蚀无法正常进行，进而影响所生产的产品的良率。

基于上述研究，本发明提供的一种光刻胶层重做的方法，通过清除初始光刻胶层的同时清除初始硬掩模层，再形成返工硬掩模层和返工光刻胶层，以提高重做后图形化的光刻胶层与硬掩模层之间的粘附性，避免了图形化的光刻胶层在重做后出现的光刻线条倾斜或剥落的问题，从而提高产品的良率。

以下结合附图和具体实施例对本发明的一种光刻胶层重做的方法以及栅极的形成方法作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本实施例所提供的一种光刻胶层重做的方法。图3为本实施例提供的光刻胶层重做的方法的流程示意图。如图3所示，该方法包括如下步骤：

步骤S21：提供一半导体衬底，所述半导体衬底上形成有至少一层初始硬掩模层，在所述初始硬掩模层上形成有初始光刻胶层；

步骤S22：清除所述初始光刻胶层以及所述初始硬掩模层；以及

步骤S23：在所述半导体衬底上形成至少一层返工硬掩模层，并在所述返工硬掩模层上形成图形化的返工光刻胶层。

下面结合图3以及图4a～4c对本发明实施例所提供的一种光刻胶层重做的方法进行详细介绍。

图4a为本实施例中形成图形化的初始光刻胶层后的结构示意图。如图 4a所示，首先执行步骤S21，提供一半导体衬底100，所述半导体衬底100 上形成有至少一层初始硬掩模层200，在所述初始硬掩模层200上形成有初始光刻胶层300。

在本实施例中，所述半导体衬底100上形成有一层所述初始硬掩模层 200，且该一层所述初始硬掩模层200例如是氮化层。

在其他实施例中，所述初始硬掩模层200可以是多层，且每层所述初始硬掩模层的材质可以不同，且具体材质可以根据需求进行变换。

在所述初始硬掩模层200上形成有初始光刻胶层300的具体步骤为：

首先，通过旋涂的方法在所述初始硬掩模层200上均匀地涂覆一定厚度的光刻胶，所述初始光刻胶层300的厚度较厚，例如是大于

接着，对所述初始光刻胶层300依次执行曝光、显影以及清洗工艺，形成图形化的初始光刻胶层。图形化的所述初始光刻胶层300中具有两两相邻图形之间较窄的光刻胶线条310，且部分所述光刻胶线条310的宽度 (即两两相邻图形之间的距离)例如是小于100nm。所述初始光刻胶层300 的图形用于后续的刻蚀掩模图形以形成金属层、互连线、栅极等各种结构。

在本步骤中，在所述初始光刻胶层300的涂覆时，由于厚度异常、均匀性异常，或者，在形成图形化的初始光刻胶层后，该图形化的初始光刻胶层存在异常情况，这些异常都会影响后续的工艺，使得产品产生不良，因此，需要对出现异常的光刻胶层进行返工。

图4b为本实施例中在清除初始光刻胶层以及初始硬掩模层后的结构示意图。如图4b所示，接着执行步骤S22，清除所述初始光刻胶层300以及所述初始硬掩模层200。在本实施例中，通过清除所述初始光刻胶层300 以及所述初始硬掩模层200替代现有的只清除所述初始光刻胶层300，提高了重做后光刻胶层与硬掩模层之间的粘附性，避免了图形化的光刻胶层在重做后出现的光刻线条倾斜或剥落的问题，从而提高产品的良率。

在本步骤中，通过氧气灰化的方式清除图形化的所述初始光刻胶层 300，通过干法刻蚀清除所述初始硬掩模层200(即氮化层)。

优选的，本步骤较佳地是针对图形化的光刻胶300，且图形化的光刻胶300具有宽度小于100nm的光刻胶线条310。在该图形化的光刻胶层300 上存在异常状况需要重做的情况下进行的。当然，在光刻胶线条310的宽度均大于等于100nm时的图形化的光刻胶层需要重做时，或者光刻胶涂敷时，也可以使用本步骤来清除光刻胶层。

在其他实施例中，当初始硬掩模层包括多层时，也可以根据需求只清除部分层的初始硬掩模层。

图4c为本实施例中形成图形化的光刻胶层的结构示意图。如图4c所示，再执行步骤S23，在所述半导体衬底100上形成至少一层返工硬掩模层200’，并在所述返工硬掩模层200’上形成图形化的返工光刻胶层300’。

具体的是：首先，在所述半导体衬底100沉积至少一层所述返工硬掩模层200’，本实施例中，在所述半导体衬底100沉积一层所述返工硬掩模层200’，所述返工硬掩模层200’的材质与所述初始硬掩模层200的材质相同，例如均是氮化层，其厚度与所述初始硬掩模层200的厚度也相同，即，所述返工硬掩模层200’与所述初始硬掩模层200是相同的。

接着，再通过旋涂的方法在所述返工硬掩模层200’上均匀地涂覆一定厚度的光刻胶形成返工光刻胶层300’，所述返工光刻胶层300’的厚度与所述初始光刻胶层300的厚度相同，例如是大于

最后，对所述返工光刻胶层300’依次执行曝光、显影以及清洗工艺，形成图形化的光刻胶层300’。

由上可知，本实施例在初始光刻胶层进行重做时，通过清除所述初始光刻胶层以及所述初始硬掩模层，再通过在所述半导体衬底上形成返工硬掩模层，并在所述返工硬掩模层上形成图形化的返工光刻胶层。在上述的整个光刻胶重做的过程中，与现有技术相比，提高了重做后图形化的光刻胶层与掩模层之间的粘附性，避免了图形化的光刻胶层在重做后出现的光刻线条倾斜或剥落的问题，从而提高产品的良率。

本实施例还所提供的一种栅极的形成方法。图5为本实施例提供的栅极的形成方法的流程示意图。如图5所示，该方法包括如下步骤：

步骤S31：提供一半导体衬底，所述半导体衬底由下至上依次形成有栅极膜层以及至少一层初始硬掩模层，在所述初始硬掩模层上形成有需要重做的初始光刻胶层；

步骤S32：清除所述初始光刻胶层以及所述初始硬掩模层；

步骤S33：在所述栅极膜层上形成至少一层返工硬掩模层，并在所述返工硬掩模层上形成图形化的返工光刻胶层；以及

步骤S34：以图形化的所述返工光刻胶层为掩模刻蚀所述返工硬掩模层，并以所述返工硬掩模层为掩模刻蚀所述栅极膜层，以形成栅极。

下面结合图5以及图6a～6c对本发明实施例所提供的一种栅极的形成方法进行详细介绍。

图6a为本实施例中形成图形化的初始光刻胶层后的结构示意图。如图 6a所示，首先执行步骤S31，提供一半导体衬底100，所述半导体衬底100 由下至上依次形成有栅极膜层400以及至少一层初始硬掩模层200，在所述初始硬掩模层200上形成有需要重做的初始光刻胶层300。

具体的，提供一半导体衬底100，所述半导体衬底100由下至上依次形成有栅极膜层400(例如是多晶硅栅极膜层)、初始无定型碳层210、初始介电抗反射层220以及初始氧化层230，在所述初始氧化层230上形成有需要返工的初始光刻胶层300。

其中，需要返工的初始光刻胶层300包括光刻胶涂覆时出现异常的初始光刻胶层300以及图形化后出现异常的初始光刻胶层300。

在本实施例中需要返工的初始光刻胶层300较佳地为图形化后出现异常的初始光刻胶层300，在图形化的所述初始光刻胶层300中具有光刻胶线条310，且部分所述光刻胶线条310的宽度小于100nm。

图6b为本实施例中在清除初始光刻胶层以及初始硬掩模层后的结构示意图。如图6b所示，接着执行步骤S32，清除所述初始光刻胶层300以及所述初始硬掩模层200，即，清除所述初始光刻胶层300、初始无定型碳层210、初始介电抗反射层220以及初始氧化层230。

在本步骤中，通过氧气灰化的方式清除所述初始光刻胶层300，采用干法刻蚀清除所述氧化层230，采用干法刻蚀清除所述介电抗反射层220，采用氧气灰化清除所述无定型碳层210。

在本实施例中，通过清除所述初始光刻胶层300以及所述初始硬掩模层200(即所述初始光刻胶层300、初始无定型碳层210、初始介电抗反射层220以及初始氧化层230)替代现有的只清除所述初始光刻胶层300，与现有技术相比，提高了重做后光刻胶层与返工氧化层230’之间的粘附性，同时，由于在通过氧气灰化的方式清除所述初始光刻胶层300时，氧气与位于半导体衬底周边位置且暴露出来的所述初始无定型碳层210发生反应，使得所述初始无定型碳层210出现剥落的问题，因此，避免了无定型碳剥离的问题以及光刻胶重做后出现的光刻线条倾斜或剥落的问题，从而提高栅极的制程良率。

图6c为本实施例中形成图形化的光刻胶层的结构示意图。如图6c所示，接着执行步骤S33，在所述栅极膜层400上形成至少一层返工硬掩模层200’，并在所述返工硬掩模层200’上形成图形化的返工光刻胶层300’。

具体的，在所述栅极膜层400上由下至上依次形成返工无定型碳层 210’、返工介电抗反射层220’以及返工氧化层230’，再通过涂覆、曝光、显影以及清洗工艺在所述返工氧化层230’上形成图形化的返工光刻胶层300’。所述返工无定型碳层210’与所述初始无定型碳层210的材质和厚度相同；所述返工介电抗反射层220’与初始介电抗反射层220的材质和厚度相同；所述返工氧化层230’与所述初始氧化层230的材质和厚度相同。

请继续参阅图6c，接着执行步骤S34，以图形化的所述返工光刻胶层 300’为掩模刻蚀所述返工硬掩模层200’，以返工硬掩模层200’为掩模刻蚀所述栅极膜层400，以形成栅极。

此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“初始”、“第一”、“第二”、“第三”的描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (12)

1.一种光刻胶层重做的方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供一半导体衬底，所述半导体衬底上形成有至少一层初始硬掩模层，在所述初始硬掩模层上形成有初始光刻胶层；

清除所述初始光刻胶层以及所述初始硬掩模层；以及

在所述半导体衬底上形成至少一层返工硬掩模层，并在所述返工硬掩模层上形成图形化的返工光刻胶层。

2.如权利要求1所述的光刻胶层重做的方法，其特征在于，所述半导体衬底上形成有一层所述初始硬掩模层。

3.如权利要求2所述的光刻胶层重做的方法，其特征在于，所述初始硬掩模层的材料为氮化物。

4.如权利要求3所述的光刻胶层重做的方法，其特征在于，采用干法刻蚀清除所述初始硬掩模层。

5.如权利要求1所述的光刻胶层重做的方法，其特征在于，图形化的所述返工光刻胶层中具有多条光刻胶线条，且部分所述光刻胶线条的宽度小于100nm。

6.如权利要求1所述的光刻胶层重做的方法，其特征在于，所述返工光刻胶层的厚度大于

7.如权利要求1所述的光刻胶层重做的方法，其特征在于，采用氧气灰化的方式清除所述初始光刻胶层。

8.一种栅极的形成方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供一半导体衬底，所述半导体衬底由下至上依次形成有栅极膜层以及至少一层初始硬掩模层，在所述初始硬掩模层上形成有需要重做的初始光刻胶层；

清除所述初始光刻胶层以及所述初始硬掩模层；

在所述栅极膜层上形成至少一层返工硬掩模层，并在所述返工硬掩模层上形成图形化的返工光刻胶层；以及

以图形化的所述返工光刻胶层为掩模刻蚀所述返工硬掩模层，并以所述返工硬掩模层为掩模刻蚀所述栅极膜层，以形成栅极。

9.如权利要求8所述的栅极的形成方法，其特征在于，所述半导体衬底上形成有3层所述初始硬掩模层，其由下至上依次包括初始无定型碳层、初始介电抗反射层以及初始氧化层。

10.如权利要求9所述的栅极的形成方法，其特征在于，通过氧气灰化的方式清除所述初始光刻胶层，采用干法刻蚀清除所述初始氧化层，采用干法刻蚀清除所述初始介电抗反射层，采用氧气灰化的方式清除所述初始无定型碳层。

11.如权利要求8所述的栅极的形成方法，其特征在于，所述半导体衬底上形成有3层所述返工硬掩模层，其由下至上依次包括返工无定型碳层、返工介电抗反射层以及返工氧化层。

12.如权利要求8所述的栅极的形成方法，其特征在于，图形化的所述返工光刻胶层中具有多条光刻胶线条，且部分所述光刻胶线条的宽度小于100nm。