CN1331486A - 形成半导体器件微图样的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了形成半导体基底的微图样的方法,更具体说是涉及一种防止光致抗蚀图样中产生缺陷(如基蚀或基脚)的方法,该缺陷是由于有机抗反射涂层与光致抗蚀剂之间相互混合而产生的,通过对有机抗反射涂层进行固化处理,如离子注入或电子束固化,使该有机抗反射涂层表面形成碳化层来防止相互混合,从而防止缺陷的产生。

Description

形成半导体器件微图样的方法
                         技术领域
本发明涉及一种形成半导体器件微图样的方法，更具体说，涉及防止光致抗蚀图样中出现缺陷的方法，例如在使用有机抗反射涂层时出现的基脚(footing)或基蚀。
                        背景技术
随着半导体器件集成密度的增加，平板印刷技术正在变成实现高集成内存器件的关键。特别是，在半导体器件的生产中，形成光致抗蚀图样的过程是非常重要的过程。
通常，光致抗蚀图样用曝光方法形成。而在曝光过程中，光致抗蚀图样受到底面半导体基底的反射光很强的作用。为了解决这个问题，在形成光致抗蚀图样之前，另外形成一个抗反射层。
作为众所周知的抗反射层的无机的SiON层是在用KrF线的平板印刷技术中通常使用的底面抗反射层(BARL)。
然而，在蚀刻过程中出现的问题是无机SiON层对半导体基底的蚀刻选择性问题。如果在蚀刻过程后，不必要的无机SiON层保留在半导体基底上，那么它将影响该器件的性能，因此需要把它完全除去。
另外，在复杂阶梯部分的透明氧化硅层形成在底面半导体基底上的情况下，形成的无机SiON层的厚度在其所有部分上都不均匀，这样，底面半导体基底上的反射光密度也不均匀。
而且，由于无机SiON层对空气中的氧敏感，在一段时间后形成一个不均匀的薄氧化层，在无机SiON层上部形成的化学增强抗蚀剂(CAR)中就会产生缺陷，因而不便于通过氧等离子体去除该氧化层。
另一方面，在90年代后期由于化学增强抗蚀剂得到了高传输性，克服了分辨率的限制，产生光致抗蚀图样在高反射基底上退化的问题。在这样的情况下，导致只使用无机SiON层作为抗反射层的限制。
为此人们已经开发了能够用作无机SiON层或代替它的抗反射涂层材料。结果，这种有机反射涂层材料，虽然在90年代中期已开发出来，但由于需求很少而极少使用，最近才又开始使用它。
这些有机反射涂层由于使用甲基丙烯酸酯树脂而不是使用现有技术中的含苯基的树脂，因而显著增加了蚀刻速度。已经研制出的该技术使甲基丙烯酸酯树脂即使小于1000埃的厚度也能作为抗反射涂层。而且，具有小厚度的有机抗反射涂层内部可用热酸生成剂(TAG)化合物彼此交联，使该涂层的表面硬化。现已可研制出用于调整该介面与形成在有机抗反射涂层上部的光致抗蚀剂之间兼容性的技术。
然而，在使用上述有机抗反射涂层的情况下，存在与某些部分光致抗蚀剂匹配的问题。换句话说，在生产上经常出现有机抗反射层与光致抗蚀剂的相互混合，由此造成光致抗蚀图样中的缺陷，如(a)基脚、(b)基蚀，如图1的(a)和图2的(b)所示。
                          发明内容
本发明公开一种防止光致抗蚀图样中产生缺陷的方法，该缺陷如基蚀或基脚是由于有机抗反射涂层与光致抗蚀剂之间相互混合而产生的，通过对有机抗反射涂层进行固化处理，如离子注入或电子束固化，使该有机抗反射涂层表面形成碳化层来防止相互混合，从而防止缺陷的产生。
本发明公开了形成半导体器件微图样的方法，包括：在半导体基底的顶部形成有机抗反射涂层，并进行烘硬处理；在有机抗反射涂层上进行固化处理而在其上形成碳化层；在碳化层的顶部涂光致抗蚀剂并进行烘软处理；在涂有光致抗蚀剂的基底上进行曝光与显影，形成光致抗蚀图样；以及清洗成品材料。
                          附图说明
下面结合附图作具体描述，由此将使本发明的目的、特点和优点变得更加明显，其中：
图1说明了在常规技术形成的微图样中，由于抗反射涂层与光致抗蚀剂之间的相互混合而发生的基脚现象；
图2说明了在常规技术形成的微图样中，由于抗反射涂层与光致抗蚀剂之间的相互混合而发生的基蚀现象；
图3到6是剖视图，说明了本发明公开的方法所形成的半导体器件的微图样；以及
图7说明了本发明公开的形成半导体器件微图样的方法所形成的无缺陷光致抗蚀图样。
具体实施方式
现参照附图说明本发明的方法。本实施方案只用于说明本发明，而不是以任何方式限制本发明的范围。
图3到6是剖视图，说明本发明形成半导体器件微图样的方法。
图7表示本发明形成半导体器件微图样的方法所形成的无缺陷的光致抗蚀图样。
首先，如图3所说明的，有机抗反射涂层120在大约10到大约100nm的厚度范围内，薄薄地形成在半导体基底100的顶部，在其上进行平板印刷。这时，半导体基底100的表面先用HMDS(六甲基二硅烷基胺)处理，以增加它与有机抗反射涂层120的粘合性。
接着，有机抗反射涂层120上进行烘硬处理，将该有机抗反射涂层上的所有溶剂蒸发掉。这时，在大约150到大约250℃范围的温度下，烘硬过程进行大约10到大约300秒时间。
然后，如图4所说明的，在有机抗反射涂层120的表面上进行固化处理，以形成碳化层120′。
这时，该固化是用离子注入或电子束的固化方法。
离子注入是使用氩、氢、氖和砷的任何一种离子源，离子加速电压在大约20到大约60keV范围。在电子束固化方法中，使用了大约500到大约4000uC/cm2范围的剂量。
形成的碳化层120′用于防止有机抗反射涂层120与光致抗蚀剂140之间的相互混合。这样，在形成光致抗蚀图样的过程中可以防止发生(a)基蚀或(b)基脚现象。
下面，如图5所说明的，此后，在大约90到大约130℃范围的温度下，对光致抗蚀剂140进行大约60到大约50秒时间烘软处理，使光致抗蚀剂140中的溶剂蒸发。
接着，如图6所说明的，光致抗蚀剂140的顶部覆盖有掩模(未画出)，该掩模具有所需的图样。然后，通过使用适于光致抗蚀剂140的g-线、KrF和ArF的任何一种曝光手段在覆盖有光致抗蚀剂的半导体基底100上进行曝光，曝光后，在其上进行烘烤。然后，在所得的材料上用TMAH(浓度范围从大约0.1到大约10％的四甲基羟铵)进行显影，形成光致抗蚀图样140′。
最后，用去离子水清洗所得的材料。
通过上面的处理，在形成光致抗蚀图样的过程中，由于在有机抗反射涂层120与光致抗蚀剂140之间形成碳化层，防止了有机抗反射涂层与光致抗蚀剂之间的出现相互混合，如图7所示，从而得到无缺陷的光致抗蚀图样。
如上所述，本发明的方法通过固化处理，在有机抗反射涂层的表面上形成碳化层，防止了有机抗反射涂层与光致抗蚀剂之间的相互混合，从而防止半导体基底光致抗蚀图样中出现缺陷，如发生基蚀或基脚现象。
另外，本发明的方法可以增加128M到256M、1G、和4G的高集成半导体器件的产率。
上面已用优选的实施方案表明和描述了本发明，本领域的专业人员将会明白，只要不背离本发明所附权利要求书的构思和范围，可以在形式与细节上进行各种改变。

Claims (10)

1.一种形成半导体器件的微图样的方法，包括：在半导体基底的顶部形成有机抗反射涂层，并进行烘硬处理；在有机抗反射涂层上进行固化处理，在其上形成碳化层；在碳化层上涂光致抗蚀层，并进行烘软处理；
在光致抗蚀层上进行曝光和显影处理，而在其上形成光致抗蚀图样，从而形成成品材料；以及
清洗该成品材料。
2.权利要求1的方法，其中有机抗反射涂层具有大约10到大约100nm范围的厚度。
3.权利要求1的方法，其中烘硬处理温度大约在150到大约250℃范围，烘硬处理时间大约10到大约300秒范围。
4.权利要求1的方法，其中固化处理包括离子注入或电子束固化。
5.权利要求4的方法，其中固化处理是离子注入，使用氩、氢、氖和砷中的任何一种离子源，离子注入的加速电压在大约20到大约60keV范围。
6.权利要求4的方法，其中固化过程是电子束固化，剂量在大约500到大约4000uC/cm2范围。
7.权利要求1的方法，其中光致抗蚀剂是g-线、KrF和ArF中任一种光致抗蚀剂，其所形成的厚度在大约100到1000nm范围。
8.权利要求1的方法，其中烘软温度在大约90到大约130℃范围，烘软时间大约60到大约50秒范围。
9.权利要求1的方法，其中曝光处理是使用适于光致抗蚀剂的g-线、KrF和ArF中任何一种手段进行的。
10.权利要求1的方法，其中显影处理中使用TMAH，在大约0.1到大约10％范围的浓度下进行。
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