CN118151494A - 一种光刻胶涂布方法及半导体前段制作工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光刻胶涂布方法及半导体前段制作工艺，适用于28纳米及以上的半导体工艺节点，应用于双图案化工艺在晶圆上形成的稠密图形。该方法包括：在晶圆表面喷涂预设量的溶剂，并使晶圆按照第一转速旋转第一预设时间段；使晶圆按照第二转速旋转第二预设时间段；喷涂预设剂量的光刻胶；旋转均匀所述晶圆上的光刻胶至预设厚度；使晶圆按照第三转速旋转第三预设时间段，进一步去除涂有光刻胶的晶圆上的所述溶剂；去除晶圆边缘部分的光刻胶；烘烤所述晶圆上的光刻胶，固化所述光刻胶；相较于现有技术的光刻胶涂布方法，本发明的技术方案能缓解在双图案化工艺中光刻胶涂布后的负载效应，提高后续刻蚀得到的图形的尺寸均匀性。

Description

一种光刻胶涂布方法及半导体前段制作工艺

技术领域

本发明涉及半导体工艺技术领域，具体涉及一种光刻胶涂布方法及前段制作工艺。

背景技术

光刻是半导体生产过程中的关键工艺步骤，光刻机所能做到的最小线宽将直接决定芯片的性能和成本。在过去的半个世纪里，业界一直在遵照摩尔定律不断缩小线宽。在光刻工程师的努力下，业界所能做到的最小线宽已经远超过光学物理极限。到了先进工艺节点，尤其是到了28nm及以下的先进工艺节点，为了超过光刻机单次曝光分辨率的极限，通常会用到就是双图案化工艺(Double Pattern)。在更为先进的工艺中，还会用到反向双图案化工艺(Reverse Double Pattern)。

此外，在半导体光刻工艺过程中，有时候需要在底部有疏密不一的图形的上方旋涂光刻胶或抗反射材料；这时候经常会产生稀疏图形(ISO)和稠密图形(Dense)上方的光刻图胶(或抗反射材料)的厚度不一的现象(即光刻胶涂布不均匀)，该现象一般称为负载效应(即Loading效应)，如图1所示，稀疏图形上方的光刻胶的厚度比稠密图形上方的光刻胶的厚度更厚。

对于28nm及以下的先进工艺节点的双图案化工艺而言，负载效应带来的影响不容忽视，会直接影响最终刻蚀得到的图形的尺寸均匀性。

因而，如何缓解双图案化工艺在涂布光刻胶的过程中存在的负载效应，已成为业界亟需解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种光刻胶涂布方法及半导体前段制作工艺，以缓解在双图案化工艺中光刻胶涂布后光刻胶存在的负载效应，从而提高后续刻蚀得到的图形的尺寸均匀性。

本发明的技术方案提供了一种光刻胶涂布方法，适用于28纳米及以上的半导体工艺节点，应用于双图案化工艺在晶圆上形成的稠密图形，该方法包括：

步骤S11：在晶圆表面喷涂预设量的溶剂，并使晶圆按照第一转速旋转第一预设时间段，使得溶剂能均匀分布于晶圆上；

步骤S12：使晶圆按照第二转速旋转第二预设时间段，以减少所述晶圆上稠密图形区的溶剂量；

步骤S21：喷涂预设剂量的光刻胶；

步骤S22：旋转均匀所述晶圆上的光刻胶的厚度；

步骤S31：使晶圆按照第三转速旋转第三预设时间段，进一步去除涂有光刻胶的晶圆上的所述溶剂；

步骤S32：去除晶圆边缘部分的光刻胶；

步骤S33：烘烤所述晶圆上的光刻胶，固化所述光刻胶；

其中，所述第二转速高于所述第一转速，所述第二预设时间段长于所述第一预设时间段。

可选的，所述第一时间段小于3S；所述第一转速在1000转/分钟以内。

可选的，所述第二时间段为5S～15S；所述第二转速为1000转/分钟～3000转/分钟。

可选的，所述步骤S22具体包括：

步骤S221：使晶圆按照第四转速旋转第四预设时间段，使得晶圆边缘的光刻胶回流；

步骤S222：使晶圆按照第五转速旋转第五预设时间段，使得在晶圆表面形成厚度均匀的光刻胶；

其中，第五转速高于所述第四转速，所述第五预设时间段长于所述第四预设时间段。

可选的，所述第三转速低于所述第五转速。

可选的，所述第四转速为100转/分钟，所述第四预设时间段约为1秒。

可选的，所述步骤S32为向所述晶圆部分喷涂溶剂而去除所述晶圆边缘部分的光刻胶。

可选的，所述光刻胶涂布方法为所述双图案化工艺中，第二次光刻胶的涂布方法。

相应的，本发明的技术方案还提供了一种半导体前段制作工艺，包括使用上述任一项实施方案提供的光刻胶涂布方法进行光刻胶涂布。

与现有技术相比，本发明实施例提供的技术方案具有以下有益效果：

在本发明提供的光刻胶涂布方法中，通过在晶圆表面喷涂溶剂和在晶圆表面喷涂光刻胶之间，额外增加了使晶圆按照第二转速旋转第二预设时间段的步骤，可降低在双图案化工艺中在光刻胶涂布后的负载效应，从而提高后续刻蚀得到的图形的尺寸均匀性。

进一步地，所述第二预设时间段为5S～15S及所述第二转速为1000转/分钟～3000转/分钟是对晶圆进行长时间和高转速的旋转。对晶圆进行旋转的时间，需要具体搭配晶圆的旋转转速进行搭配，也需要依据第二次图案疏密程度的差异化及稠密图形的具体尺寸进行适应性调整。这样便于实现不同先进制程中的双图案工艺，降低第二次光刻工艺中使用不同厚度的光刻胶的负载效应，以提高双图案工艺最终获得的图形的尺寸均匀性。

此外，在本发明提供的半导体前段制作工艺中得到的半导体芯片，由于采用了前述的光刻胶涂布方法，因此大大提高了刻蚀得到的图形的尺寸均匀性，进而提高了此半导体芯片的良率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是双图案化工艺中产生负载效应时对应的剖面结构示意图。

图2-图11是一种反向双图案化工艺过程的实施例在各工艺步骤对应的简略剖面示意图；

图12为本发明实施例提供的光刻胶涂布方法的流程图；

图13为旋转均匀晶圆上的光刻胶的厚度的流程图；

图14至图17本发明提供的光刻胶涂布方法在双图案化工艺的第二次涂胶过程中各工艺步骤对应的简略剖面示意图；

图18至图21是反向双图案化工艺的第二次涂胶过程中各工艺步骤对应的简略剖面示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。“表面”、“上”只是方位描述，并不意味结构和结构之间的直接接触。

如背景技术所述，现有的双图案化工艺在光刻胶涂布过程中的负载效应，进而影响后续刻蚀得到的图形的尺寸均匀性。

但是，与负载效应有关的因素众多，比如光刻胶涂布过程中所使用到的各种材料的影响；例如，溶剂材料、溶剂配比、光刻材料、显影液材料等；还有材料使用量的影响；例如，光刻材料涂布的厚度等；及各个步骤花费时间的影响；例如，曝光的时间、光刻的时间等。

以不同的影响因素为出发点进行研究，得到的解决方案各不相同。为了确定真正影响负载效应的因素，以切实缓解双图案化工艺在光刻胶涂布过程中的负载效应，本申请的发明人对双图案化工艺中更为先进的反向双图案化工艺进行了深入的研究和分析。

以下以反向双图案化工艺(Reverse Double Pattern)为例对双图案工艺做简要说明。

请参考图2至图11，图2至图11是一种反向双图案化工艺各施例在各工艺步骤对应的简略剖面示意图。按照目前现有的工艺，其步骤如下：

请参考图2，提供一晶圆100。

请参考图3，在晶圆100表面依次沉积硬掩膜层101和抗反射层102。

请参考图4，在抗反射层102表面旋涂光刻胶，并通过图形化的掩膜结构对光刻胶进行曝光及显影，在抗反射层102表面形成图形化的光刻胶层103。

其中，该图形化的光刻胶层103包括稠密图形1和稀疏图形2。在此实施例中对稠密图形和稀疏图形进行简要的示意举例说明。例如，稠密图形1由多个相邻排布的阻挡区和窗口区构成，且每个阻挡区的宽度均相同且每个窗口区的宽度均相同，图形相对比较密集。在此示例中，稀疏图形2只有阻挡区，当然在其他实施例中稀疏图形可以有大尺寸的阻挡区图案以及大尺寸的窗口区，在此并不做限制。

请参考图5，以光刻胶层103为掩膜对位于窗口区的所述抗反射层102和所述硬掩膜层101依次进行干法刻蚀，刻蚀终点停留在所述晶圆100的表面，并去除多余光刻胶；其中图5为去除光刻胶之后的结构示意图。

请参考图6，去除多余的抗反射层102，在晶圆100的表面仅保留刻蚀后的硬掩膜层101。刻蚀后的硬掩膜层101与之前的图形化的光刻胶层具有相类似的稠密图形和稀疏图形。此步骤结束后，以获得第一次图案化的图形。

请参考图7并结合图6，在晶圆100上沉积氧化层104，以在刻蚀后的硬掩膜层101的各图形的表面形成氧化侧墙，且在相邻氧化侧墙之间形成沟槽。在此实施例中，形成的氧化侧墙的厚度相对来说不是特别厚的情况下，此时晶圆表面的图案仍旧和第一次图案化的形状大体接近。

然后进行第二次图案化工艺，请参考图8。在晶圆100上旋涂光刻胶.。其中，该光刻胶，例如可以为一般有机光刻胶、碳硬掩膜(SOC-Spin On Carbon)、旋涂玻璃(SOG-Spin OnGlass)等。在此第二次图案化工艺中，该光刻胶为碳硬掩膜105为例进行说明。

请参考图9，对旋涂的碳硬掩膜105进行回刻，以清除部分高度的碳硬掩膜105。由于在图8中，所涂的碳硬掩模105因第一次图案化后，稠密图形和稀疏图形的差异，导致所涂的碳硬掩模105存在负载效应。在稠密图形上的碳硬掩模105的厚度会偏低，因此在碳硬掩模105回刻后，会导致图9所剩下的碳硬掩模层的高度低于稀疏图形的硬掩模层的高度。

去除晶圆表面的氧化层104和氧化侧墙后，如图10所示。其中，可以看出，由于碳硬掩模105的高度和原来的硬掩模101的高度存在差异，导致稠密图形本来需要形成线宽尺寸一样的图案，线宽尺寸的均一性变差。

请参考图11，以稠密图形1中的硬掩膜和碳硬掩膜105作为掩膜对晶圆100进行刻蚀，以获得第二次图案化的图形。

由上可知，双图形化工艺可使得稠密区的图案的尺寸能做到更小，因此相对来说，双图形化工艺广泛应用于先进工艺平台，例如28纳米及以下的先进工艺。对于28纳米以上的工艺，例如55纳米，此表面光刻胶的不平整对于尺寸较大的光刻工艺带来的影响可能不是很大。

从以上实施例中图11对应的简略示意图也可看出，由于第二次涂光刻胶的负载效应而导致第二图案化后的稠密区内图案的尺寸的均一性变差。

本申请的发明人提出了一种新的光刻胶涂布方法，该方法尤其适用于28nm及以下工艺节点的双图案化工艺。该方法主要针对双图案化工艺中完成第一次图案化后的第二次光刻胶的涂布工艺进行改进。

请参考图12，图12是本发明提供的光刻胶涂布方法的流程图，本发明提供的光刻胶涂布方法包括：

步骤S11：在晶圆表面喷涂预设量的溶剂，并使晶圆按照第一转速旋转第一预设时间段，使得溶剂能均匀分布于晶圆上；

步骤S12：使晶圆按照第二转速旋转第二预设时间段，以减少所述晶圆上稠密图形区的溶剂；

步骤S21：喷涂预设剂量的光刻胶；

步骤S22：旋转均匀所述晶圆上的光刻胶的厚度；

步骤S31：使晶圆按照第三转速旋转第三预设时间段，进一步去除涂有光刻胶的晶圆上的所述溶剂；

步骤S32：去除晶圆边缘部分的光刻胶；

步骤S33：烘烤所述晶圆上的光刻胶，固化所述光刻胶；

其中，所述第二转速高于所述第一转速，所述第二预设时间段长于所述第一预设时间段。

本发明提供的以上光刻胶的涂布方法，可以有效改善在双图案化工艺中，在第一次图案化的晶圆上进行第二次光阻的涂布时，因第一次图案化形成晶圆表面图形的疏密而导致的第二次光阻涂布时的负载效应，从而提高二次图案化后，最终获得的图案的均匀性。

需要说明的是：双图案化工艺中，在第一次图案化的表面再进行第二次图案化时，易导致在第一次图案化的表面进行第二次光刻工艺时所涂的光刻胶因负载效应而导致表面的高低不平。其中导致负载效应产生的核心因素是本申请的发明人经大量研究和实验发现的。导致该问题产生的可能的核心因素的确认是本申请方案得以研究成功的前提；因而该核心因素的确认本身即是本领域的一个创新，其与本申请的技术方案之间密不可分，作为一个整体而言，是本领域的一个重大的技术突破，具有显著的创造性和价值。

本发明的光刻胶的涂布方法相对晶圆表面平整时光刻胶的涂布方法，额外增加了步骤S12，步骤S12使晶圆按照第二转速旋转第二预设时间段，以减少完成步骤S11后稠密图形对应的晶圆表面和在稀疏图形对应的晶圆表面的溶剂差量，从而减小完成步骤S33后稠密图形上方的光刻胶和稀疏图形上方的光刻胶的厚度差，即减小了因第一次图案化导致的负载效应，使得光阻的表面的平整度提高，进而可提高第二次图形化后得到的图案的尺寸均匀性。因此，本申请的发明人确定的在第一次图案化的表面进行第二次光刻工艺时导致负载效应的核心因素就是：在涂胶之前的步骤，不同图形对应的残留溶剂的差量易导致后续涂胶后的光刻胶出现负载效应。

图14至图17是本发明提供的光刻胶涂布方法在双图案化工艺的第二次涂胶过程中各工艺步骤对应的简略剖面示意图。以下将结合图14至图17对本发明提供的光刻胶涂布方法应用在双图案化工艺的第二次涂胶过程进行详细说明。

请结合参考图12和图14，执行步骤S11：在晶圆200表面喷涂预设量的溶剂201，并使晶圆200按照第一转速旋转第一预设时间段，使得溶剂201能均匀分布于晶圆200上。

在本实施例中，晶圆200的表面在第一次图案化后形成有硬掩膜的稠密图形I和稀疏图形II，稠密图形I包括沿第一方向依次间隔排布的第一硬掩膜结构。所述稀疏图形II包括沿所述第一方向依次间隔排布的第二硬掩膜结构。在此实施例中，稀疏图形II直接由一块完整的第二硬掩膜结构进行示意。若所述稀疏图形II包括沿所述第一方向依次间隔排布的第二硬掩膜结构，则第一硬掩膜结构中图形的密集程度大于第二硬掩膜结构中各图形的密集程度。当然，在晶圆200表面进行第一次图案化后得到的实际图形相对图示会更为复杂，因此本实施例中提供的硬掩膜的稠密图形I和稀疏图形II仅作参考，并不以此为限。

在本实施例中，喷涂的溶剂201具体用于使晶圆200表面被充分润湿，以利于后续旋涂的光刻胶在晶圆200的表面流动，达到减少光刻胶使用量、改善光刻胶厚度均匀性以及避免部分图形缺陷的功能。喷涂的溶剂201的预设量可以根据后续喷涂的光刻胶的剂量以及最后光刻胶的涂布厚度进行设置，在此不做限定。溶剂具体为稀释剂，例如可以包括丙二醇甲醚(PGME)或丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)。

在本实施例中，使晶圆200按照第一转速旋转第一预设时间段，以使溶剂201能均匀分布在晶圆200表面，形成一层溶剂201的薄膜，使晶圆200表面能被充分润湿，以利于后续光刻胶在晶圆200表面流动。设置所述第一转速为1000转/分钟以内，并设置所述第一预设时间段在3S以内，以通过短时间且快速的旋转来提高溶剂201分布在晶圆200的表面的均匀性。当然，本实施例提供的所述第一转速和所述第一预设时间段只是一种具体实施方式，所述第一转速和所述第一预设时间段的具体数据还可以根据实际需求进行适应性调整，在此不做限定。

为缓解负载效应，请结合参考图12和图15，在使晶圆200按照第一转速旋转第一预设时间段之后，执行步骤S12：使晶圆200按照第二转速旋转第二预设时间段，以减少所述晶圆200上稠密图形I区的溶剂量。图15为晶圆200按照第二转速旋转第二预设时间段后的结构示意图。

在本实施例中，使晶圆200按照第二转速旋转第二预设时间段，以使晶圆200表面的溶剂201能尽可能地被甩干。设置所述第二转速为1000转/分钟～3000转/分钟，并设置所述第二预设时间段在5S～15S以内，以通过高转速且长时间的旋转来进一步缩小稠密图形I对应的晶圆200表面的溶剂和稀疏图形II对应晶圆200表面的溶剂量的差距。进而后续旋涂的光刻胶在完成烘烤后，稠密图形I上方的光刻胶的膜厚和稀疏图形II上方的光刻胶的膜厚之间的差距也能尽可能缩小，从而大大降低了负载效应。而负载的效应的降低，将直接提高最终刻蚀得到的图案的尺寸均匀性。上述提供的所述第二转速和所述第二预设时间段只是一种具体实施方式，所述第二转速的具体数值和所述第二预设时间段的具体数值可以根据第二次所涂光刻胶材料不同或第二次涂光刻胶工艺的不同而进行适应性调整，在此不做限定。需要说明的是，步骤S12中，对晶圆200进行旋转的时间，需要具体搭配晶圆200的旋转转速进行搭配，也需要依据第二次图案疏密程度的差异化及稠密区的具体尺寸进行适应性调整。

请结合参考图12和图16，使晶圆200按照第二转速旋转第二预设时间段之后，执行步骤S21：喷涂预设剂量的光刻胶202。图16为喷涂完光刻胶后的结构示意图。

在本实施例中，喷胶的时间通常在1S至5S之间。具体的喷胶时间可以根据光刻制程中需要光刻胶的厚度进行调整，在此不做限定。

在喷涂完光刻胶202后，执行步骤S22：旋转均匀所述晶圆200上的光刻胶202的厚度。

请参考图13，图13是旋转均匀晶圆200上的光刻胶202的厚度流程图，具体包括：

步骤S221：使晶圆按照第四转速旋转第四预设时间段，使得晶圆200边缘的光刻胶202回流；

步骤S222：使晶圆按照第五转速旋转第五预设时间段，使得在晶圆200表面形成厚度均匀的光刻胶202。

以下对旋转均匀晶圆200上的光刻胶202的厚度进行详细说明。

请参考图13，在喷涂完预设剂量的光刻胶202后，执行步骤S221：使晶圆按照第四转速旋转第四预设时间段，使得晶圆200边缘的光刻胶202回流。

在本实施例中，设置所述第四转速为100转/分钟，所述第四预设时间段约为1秒，以使光刻胶202在晶圆200旋转的过程中，因张力的作用而向晶圆200内部回流，避免晶圆200边缘光阻膜厚过低。当然，所述第四预设时间段和所述第四转速的具体数据可以根据实际光刻胶的厚度、材料以及光刻胶喷涂之前预处理的等工艺步骤中参数进行调整，在此不做限定。

请参考图13，在按照第四转速旋转第四预设时间段后，执行步骤S222：使晶圆按照第五转速旋转第五预设时间段，使得在晶圆200表面形成厚度均匀的光刻胶202。

在本实施例中，设置所述第五转速高于所述第四转速，所述第五预设时间段长于所述第四预设时间段。具体地，例如可设置所述第五预设时间段至少为15S。当然，所述第五预设时间段的具体数据可以根据实际光刻胶的厚度、材料以及光刻胶喷涂之前预处理的等工艺步骤中参数进行调整，在此不做限定。

以上为关于步骤S22的说明，在执行完步骤S22后，继续进行光刻胶涂布的后续过程。

请参考图12，在完成步骤S22后执行步骤S31：使晶圆按照第三转速旋转第三预设时间段，进一步去除涂有光刻胶202的晶圆200上的溶剂201。

在本实施例中，设置所述第三转速低于所述第五转速。此步骤可以发挥部分涂有光刻胶202晶圆表面的溶剂201。此处的溶剂201与上述介绍的溶剂相同，在此不再赘述。

请参考图12，执行步骤S32：去除晶圆200边缘部分的光刻胶202。

本实施例中，通过向所述晶圆200的边缘部分喷涂溶剂201，以去除所述晶圆200边缘部分的光刻胶202，进而避免所述晶圆200边缘的光刻胶202污染后续的机台腔体。

请结合图12和图17，在去除晶圆200边缘部分的光刻胶202之后，执行步骤S33：烘烤所述晶圆200上的光刻胶202，固化所述光刻胶202。至此，光刻胶的涂布工艺完成。图17为完成光刻胶202烘烤后的结构示意图。图17仅为示意图，图17完成的光刻胶表面的高度差异并非代表实际的光刻胶表面的高度差异，仅为示意而展示本实施例中，涂布完之后的光刻胶的负载效应相对显著的缩小了。

综上，本发明实施例提供的光刻胶涂布方法，通过步骤S12使晶圆按照第二转速旋转第二预设时间段来减少完成步骤S11后稠密图形对应的晶圆表面和在稀疏图形对应的晶圆表面的溶剂差量。进一步的，通过设置所述第二转速为1000转/分钟～3000转/分钟，并设置所述第二预设时间段在5S～15S以内，以通过高转速且长时间的旋转来进一步缩小稠密图形对应的晶圆表面的溶剂和稀疏图形对应晶圆表面的溶剂量的差距。进而后续光刻胶完成烘烤后，稠密图形上方的光刻胶的膜厚和稀疏图形上方的光刻胶的膜厚之间的差距也能尽可能缩小，从而大大降低了负载效应。而负载的效应的降低，将大大提高最终刻蚀得到的图形的尺寸均匀性。

进一步地，本发明的实施例提供的光刻胶涂布方法还通过步骤S31使晶圆按照第三转速旋转第三预设时间段，进一步去除涂有光刻胶的晶圆上的所述溶剂。进一步的，通过设置所述第三转速低于所述第五转速，以去除涂有光刻胶的晶圆上的溶剂，均匀所涂光刻胶的厚度，有助于提高最终刻蚀得到的图形的尺寸均匀性。

当然，本发明提供的光刻胶涂布方法以上述双图案化工艺的第二次涂胶进行了举例说明。反向双图案化工艺是以上所举例的双图案化工艺中的一种。以下以反向双图案化工艺中第二次涂胶为例，对本发明的光刻胶涂布方法做进一步具体的说明。

图18至图21是反向双图案化工艺的第二次涂胶过程中各工艺步骤对应的简略剖面示意图。以下将结合图18至图21对本发明提供的光刻胶涂布方法应用在反向双图案化工艺的第二次涂胶过程进行详细说明。

请参考图12和图18，执行步骤S11：在晶圆300表面喷涂预设量的溶剂301，并使晶圆300按照第一转速旋转第一预设时间段，使得溶剂301能均匀分布于晶圆300上。图18是反向双图案化工艺的第二光刻胶涂布中，执行步骤S11后的简略剖面示意图。

在本实施例中，晶圆300的表面在第一次图案化后形成有硬掩膜的稠密图形III和稀疏图形IV，稠密图形III包括沿第一方向依次间隔排布的第一硬掩膜结构。所述稀疏图形IV包括沿所述第一方向依次间隔排布的第二硬掩膜结构。在此实施例中，稀疏图形IV直接由一块完整的第二硬掩膜结构进行示意。若所述稀疏图形IV包括沿所述第一方向依次间隔排布的第二硬掩膜结构，则第一硬掩膜结构中图形的密集程度大于第二硬掩膜结构中各图形的密集程度。当然，在晶圆300表面进行第一次图案化后得到的实际图形相对图示会更为复杂，因此本实施例中提供的硬掩膜的稠密图形III和稀疏图形IV仅作参考，并不以此为限。晶圆300和硬掩膜的表面覆盖有氧化层302。稠密图形中，在相邻硬掩膜之间由氧化层302形成的沟槽内残留有较多的溶剂。本实施例中，溶剂301的作用和具体材料与上述实施例相同，在此不再赘述。

为缓解负载效应，请参考图12和图19，在使晶圆300按照第一转速旋转第一预设时间段之后，执行步骤S12：使晶圆300按照第二转速旋转第二预设时间段，以减少所述晶圆300上稠密图形III区的溶剂量。图19是反向双图案化工艺的第二光刻胶涂布中，执行步骤S12后的简略剖面示意图。

在本实施例中，使晶圆300按照第二转速旋转第二预设时间段，以使稠密图形III对应氧化层302沟槽表面的溶剂301尽可能地被甩干。设置所述第二转速为1000转/分钟～3000转/分钟，并设置所述第二预设时间段在5S～15S以内，以通过高转速且长时间的旋转来进一步缩小稠密图形III对应氧化层302沟槽的表面的溶剂301和稀疏图形IV对应氧化层302的表面的溶剂量的差距。进而后续旋涂的光刻胶在完成烘烤后，稠密图形III上方的光刻胶的膜厚和稀疏图形IV上方的光刻胶的膜厚之间的差距也能尽可能缩小，从而大大降低了负载效应。而负载的效应的降低，将直接提高最终刻蚀得到的图案的尺寸均匀性。上述提供的所述第二转速和所述第二预设时间段只是一种具体实施方式，所述第二转速的具体数值和所述第二预设时间段的具体数值可以根据第二次所涂光刻胶材料不同或第二次涂光刻胶工艺的不同而进行适应性调整，在此不做限定。需要说明的是，步骤S12中，对晶圆300进行旋转的时间，需要具体搭配晶圆300的旋转转速进行搭配，也需要依据第二次图案疏密程度的差异化及稠密区的具体尺寸进行适应性调整。

请结合参考图12和图20，使晶圆300按照第二转速旋转第二预设时间段之后，执行步骤S21：喷涂预设剂量的碳硬掩膜303。图20是反向双图案化工艺的第二光刻胶涂布中，执行步骤S21后的简略剖面示意图。

在本实施例中喷涂的并不是有机光刻胶，而是一种特殊的光刻材料，具体包括碳硬掩膜303(SOC-Spin On Carbon)。本实施例中，具体的喷胶时间与上述实施例相同，在此不再赘述。

请参考图12，在喷涂完碳硬掩膜后，执行步骤S22：旋转均匀所述晶圆300上的碳硬掩膜303的厚度。

请参考图13，图13是旋转均匀晶圆300上的碳硬掩膜303的厚度流程图，具体包括：

步骤S221：使晶圆按照第四转速旋转第四预设时间段，使得晶圆300边缘的碳硬掩膜303回流；

步骤S222：使晶圆按照第五转速旋转第五预设时间段，使得在晶圆300表面形成厚度均匀的碳硬掩膜303。

本实施例中，关于步骤S221和步骤S222各自的具体细节与上述实施例相同，在此不再赘述。

请参考图12，在旋转均匀所述晶圆300上的碳硬掩膜303的厚度后，执行步骤S31：使晶圆按照第三转速旋转第三预设时间段，进一步去除涂有碳硬掩膜303的晶圆300上的溶剂301。

本实施例中，关于步骤S31的具体细节与上述实施例相同，在此不再赘述。

请参考图12，执行步骤S32：去除晶圆300边缘部分的碳硬掩膜303。

本实施例中，关于步骤S32的具体细节与上述实施例相同，在此不再赘述。

请参考图12和图21，在去除晶圆300边缘部分的碳硬掩膜303之后，执行步骤S33：烘烤所述晶圆300上的碳硬掩膜303，固化所述碳硬掩膜303。至此，光刻胶的涂布工艺完成。图21是反向双图案化工艺的第二光刻胶涂布中，执行步骤S33后的简略剖面示意图。图21仅为示意图，并非为真实的第二次光刻胶涂布完之后的形貌。图21与图8进行对比，可反应本实施例中硬碳掩模材料的光刻胶在涂布完之后，负载效应获得较大幅度得改善。

本实施例中，在完成碳硬掩膜的烘烤后，稠密图形III上方的碳硬掩膜厚度只比稀疏图形IV上方的碳硬掩膜厚度略小，大大减小了因第一次图案化后稠密图形III和稀疏图形IV之间的疏密差异化而导致的负载效应，使得光阻的表面的平整度提高，进而可提高第二次图形化后得到的图案的尺寸均匀性。

此外，需要进一步说明的是，如前所述，导致双图案化工艺中的光刻胶的涂布存在负载效应的原因众多，使得本领域技术人员在确定关键因素存在极大的困难。并且，常规而言，本领域的技术人员在解决光刻胶涂布带来的各种问题中，通常都会考虑从引入新的溶剂、改变现有溶剂的配比、引入新的光刻材料、显影液材料、曝光时间等角度去解决光刻胶涂布带来的问题；本领域从未有人提出过通过光刻胶涂布的步骤来解决相应的问题。因此，本申请对引起光刻胶涂布不均的核心因素的确定以及为解决光刻胶涂布不均而采用的新的思路和方法均属于本领域的重大创新。

本发明的技术方案还提供了一种半导体前段制作工艺，其特征在于，包括使用上述任一项实施方案提供的光刻胶涂布方法进行光刻胶涂布。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种光刻胶涂布方法，其特征在于，适用于28纳米及以下的半导体工艺节点，应用于双图案化工艺在晶圆上形成的稠密图形，该方法包括：

步骤S11：在晶圆表面喷涂预设量的溶剂，并使晶圆按照第一转速旋转第一预设时间段，使得溶剂能均匀分布于晶圆上；

步骤S12：使晶圆按照第二转速旋转第二预设时间段，以减少所述晶圆上稠密图形区的溶剂量；

步骤S21：喷涂预设剂量的光刻胶；

步骤S22：旋转均匀所述晶圆上的光刻胶的厚度；

步骤S31：使晶圆按照第三转速旋转第三预设时间段，进一步去除涂有光刻胶的晶圆上的所述溶剂；

步骤S32：去除晶圆边缘部分的光刻胶；

步骤S33：烘烤所述晶圆上的光刻胶，固化所述光刻胶；

其中，所述第二转速高于所述第一转速，所述第二预设时间段长于所述第一预设时间段。

2.根据权利要求1所述的光刻胶涂布方法，其特征在于，所述第一预设时间段小于3S；所述第一转速在1000转/分钟以内。

3.根据权利要求2所述的光刻胶涂布方法，其特征在于，所述第二预设时间段为5S～15S；所述第二转速为1000转/分钟～3000转/分钟。

4.根据权利要求1所述的光刻胶涂布方法，其特征在于，所述步骤S22具体包括：

步骤S221：使晶圆按照第四转速旋转第四预设时间段，使得晶圆边缘的光刻胶回流；

步骤S222：使晶圆按照第五转速旋转第五预设时间段，使得在晶圆表面形成厚度均匀的光刻胶；

其中，第五转速高于所述第四转速，所述第五预设时间段长于所述第四预设时间段。

5.根据权利要求4所述的光刻胶涂布方法，其特征在于，所述第三转速低于所述第五转速。

6.根据权利要求4所述的光刻胶涂布方法，其特征在于，所述第四转速为100转/分钟，所述第四预设时间段约为1秒。

7.根据权利要求1所述的光刻胶涂布方法，其特征在于，所述步骤S32为向所述晶圆部分喷涂溶剂而去除所述晶圆边缘部分的光刻胶。

8.根据权利要求1所述的光刻胶涂布方法，其特征在于，所述光刻胶涂布方法为所述双图案化工艺中，第二次光刻胶的涂布方法。

9.一种半导体前段制作工艺，其特征在于，包括使用权利要求1至8任一项所述的光刻胶涂布方法进行光刻胶涂布。