CN110095942A - 半导体的光刻方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的半导体的光刻方法，包括：在半导体基材上涂布光致抗蚀剂层；在不使用光掩模下，对所述半导体基材进行预曝光；使用光掩模对所述半导体基材上的所述光致抗蚀剂层进行主曝光；以及对所述光致抗蚀剂层进行显影。本发明能降低主曝光的使用剂量，在不影响图案轮廓的前提下延长曝光光源的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及半导体的光刻方法，尤其涉及一种二次曝光的半导体的光刻方法。
背景技术
光刻技术在半导体的制造中扮演重要的角色，不断发展的微电子制造技术需要其制造加工水平越来越精密。在传统的光学光刻制造工艺中，首先以光敏材料涂布于硅晶片上且使之干燥。而后，通过曝光，使光源经由图案化的光掩模在晶片上曝光。于曝光后，再显影此晶片以将光掩模的图案转移至光敏材料。如此，图案化的光敏材料用于后续工艺。传统的工艺是通过缩短用于曝光的光线波长来细化图案，但装置中的图案缩小太快，因此仅减少曝照光线的波长已难以跟上图案微缩的速度。
目前为了降低成本，在极端光刻工艺可有效率使用于量产阶段前，业界急需能够延长深紫外光(DUV，Deep Ultraviolet)光刻装置(例如KrF或ArF)的使用寿命的方法，特别是延长昂贵的准分子激光曝光机光源的使用寿命的方法。
因此亟待提供一种改进的半导体的光刻方法以克服以上缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种半导体的光刻方法，其能降低主曝光的使用剂量，在不影响图案轮廓的前提下延长曝光光源的使用寿命。
为实现上述目的，本发明的半导体的光刻方法，包括以下步骤：
在半导体基材上涂布光致抗蚀剂层；
在不使用光掩模下，对所述半导体基材进行预曝光；
使用光掩模对所述半导体基材上的所述光致抗蚀剂层进行主曝光；以及
对所述光致抗蚀剂层进行显影。
与传统的一次性曝光的光刻方法相比，本发明在对光致抗蚀剂层进行主曝光之前，对半导体基材进行预曝光，主曝光的光源剂量较低，在不影响临界尺度以及图案轮廓的前提下，曝光光源的使用寿命得以延长。
较佳地，在涂布所述光致抗蚀剂层之后、进行所述预曝光之前还包括：将所述半导体基材进行烘烤；以及对所述半导体基材的外围环状区域进行晶边曝光。
较佳地，使用KrF准分子激光对所述半导体基材进行所述预曝光，剂量为1.0-2.5mJ/cm2，波长为248nm。
较佳地，使用ArF准分子激光对所述光致抗蚀剂层进行主曝光。
较佳地，进行所述预曝光和所述主曝光使用的光源包括：紫外光、深紫外光、极端紫外光和/或电子束。
较佳地，在进行所述主曝光之后、进行所述显影之前还包括：将所述基材进行烘烤。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的半导体的光刻方法作进一步说明，但不因此限制本发明。本发明的半导体的光刻方法，其能降低主曝光的使用剂量，在不影响图案轮廓的前提下延长曝光光源的使用寿命。
在本发明的半导体的光刻方法的一个实施例中，该方法包括以下步骤：
光敏材料涂布：在半导体基材上涂布光致抗蚀剂层；
预曝光：在不使用光掩模下，对所述半导体基材进行预曝光；
主曝光：使用光掩模对所述半导体基材上的所述光致抗蚀剂层进行主曝光；以及
显影：对所述光致抗蚀剂层进行显影。
具体地，在半导体基材的主要表面上涂布光敏材料，如正型光致抗蚀剂或负型光致抗蚀剂。光致抗蚀剂层可由传统的旋转涂布方式涂布于基材上。
较佳地，在形成光致抗蚀剂层后，可选择性地对该半导体基材进行斜边清除工艺，以清洗半导体基材的外围边缘部分的光致抗蚀剂层。
较佳地，为了保证后续显影速率和光敏材料显影的均匀性，在进行预曝光之前，该光刻方法还包括以下步骤：
将涂布有光致抗蚀剂的半导体基材进行烘烤，例如加热到120℃，以使光致抗蚀剂层干燥；以及
对半导体基材的外围环状区域进行晶边曝光：例如使用紫外光、深紫外光或极端紫外光进行晶边曝光。
接着进行预曝光操作：在不使用光掩模的前提下，对半导体基材进行全面曝光。例如，可采用紫外光、深紫外光、极端紫外光和/或电子束作为光源。较佳地，采用KrF准分子激光，剂量为1.0-2.5mJ/cm2，波长为248nm。
接着进行主曝光操作：使用光掩模对半导体基材上的光致抗蚀剂层进行主曝光，以在光致抗蚀剂层上产生预定图案。采用的光源可为紫外光、深紫外光、极端紫外光和/或电子束，在本实施例中，采用波长为193nm的ArF准分子激光为优。由于在主曝光之前进行了预曝光，因此，主曝光的光源剂量较传统的一次性曝光的光源剂量要低，在不影响临界尺度以及图案轮廓的前提下，光源的使用寿命得以延长。
在一个优选实施例中，在使用光掩模进行主曝光之后，还包括将半导体基材连同其上的光致抗蚀剂层进行烘烤，例如被加热至120℃进行。烘烤后，进行显影操作。具体地，将显影液喷洒于光致抗蚀剂层上，以显影光致抗蚀剂层。在本实施例中，显影工艺参数为：显影液、纯水流量为15-20毫升/秒；硅片的旋转速度为150000-180000转/分钟，显影液、纯水喷嘴的移动速度为100-150毫米/秒；显影液、纯水喷涂时间为20-30秒，显影时间为400-500秒；纯水冲洗时间为5-10分钟。至此，该半导体的光刻工艺完成。
与传统的一次性曝光的光刻方法相比，本发明在对光致抗蚀剂层进行主曝光之前，对半导体基材进行预曝光，主曝光的光源剂量较低，在不影响临界尺度以及图案轮廓的前提下，曝光光源的使用寿命得以延长。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (6)
1.一种半导体的光刻方法，其特征在于，包括以下步骤：
在半导体基材上涂布光致抗蚀剂层；
在不使用光掩模下，对所述半导体基材进行预曝光；
使用光掩模对所述半导体基材上的所述光致抗蚀剂层进行主曝光；以及
对所述光致抗蚀剂层进行显影。
2.如权利要求1所述的半导体的光刻方法，其特征在于：在涂布所述光致抗蚀剂层之后、进行所述预曝光之前还包括：将所述半导体基材进行烘烤；以及对所述半导体基材的外围环状区域进行晶边曝光。
3.如权利要求1所述的半导体的光刻方法，其特征在于：使用KrF准分子激光对所述半导体基材进行所述预曝光，剂量为1.0-2.5mJ/cm2，波长为248nm。
4.如权利要求1所述的半导体的光刻方法，其特征在于：使用ArF准分子激光对所述光致抗蚀剂层进行主曝光。
5.如权利要求1所述的半导体的光刻方法，其特征在于：进行所述预曝光和所述主曝光使用的光源包括：紫外光、深紫外光、极端紫外光和/或电子束。
6.如权利要求1所述的半导体的光刻方法，其特征在于：在进行所述主曝光之后、进行所述显影之前还包括：将所述基材进行烘烤。
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