专利名称：避免光刻胶层图形损伤的方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造技术，特别涉及一种避免光刻胶层图形损伤的方法。
背景技术：
在半导体器件的制程中，有一个步骤为光刻。光刻的本质就是将电路结构复制到 以后要进行刻蚀步骤及离子注入步骤的晶圆衬底上。电路结构首先以图形形式制作在名为 掩膜的石英膜版上，光线通过该掩膜将图形转移到晶圆衬底的光刻胶层上，进行显影后，用 后续的刻蚀步骤将图形成像在晶圆衬底上，或者用后续的离子注入步骤完成晶圆衬底的图 形区域可选择的掺杂。转移到晶圆衬底的光刻胶层的各种各样图形确定了最终制成的半导 体器件的众多特征，比如通孔、各层间必要的互连线及硅掺杂区。图1为现有技术提供的光刻方法流程图，其具体步骤为步骤101、对晶圆衬底进行旋转涂胶，在晶圆衬底上形成光刻胶层；该步骤就是为了在晶圆衬底上均勻地涂敷光刻胶层；光刻胶层至少由三种成分组成树脂，用于将光刻胶层中的不同材料聚在一起的 粘合剂；感光剂，用于和光能发生光化学反应，在曝光时起作用；溶剂，使光刻胶保持液体 状态，直到其被涂敷在晶圆衬底上；步骤102、在光刻胶层上旋涂顶层抗反射层(TARC，Top anti-reflectivity coating)；在本步骤中，由于光刻胶层在进行曝光过程中会产生光反射，所以需要TARC对反 射的光进行吸收，以使得曝光在光刻胶层上的图形和预计的图形相同；TARC由酸性的聚合物构成，比如由氟代丙烯酸聚合物和阴离子表面活化剂构成， 用于在曝光过程中吸收光线；步骤103、对具有光刻胶层和TARC的晶圆衬底进行对准及曝光；在该步骤中，紫外光通过掩膜将要构造的图形转移到晶圆衬底的光刻胶层上；步骤104、对具有光刻胶层和TARC的晶圆衬底进行显影；该步骤是在晶圆衬底的光刻胶层上产生图形的关键步骤，在该步骤中，光刻胶层 的可溶区域，即感光剂化学反应产生的羧酸被化学显影剂溶解；光刻胶层的不可溶区域，即 未发生化学反应的感光剂则不能被化学显影剂溶解；这样，就将曝光的图形留在了晶圆衬 底的光刻胶层上；在该步骤，TARC由于由酸性的聚合物构成，所以在显影步骤中会被化学显影剂溶解。最后，还可以对晶圆进行显影后检查，以确定在晶圆衬底上的光刻胶层图形的质量。虽然采用图1的这种方式就可以在晶圆衬底的光刻胶层制作光刻胶层图形，但 是，制作的光刻胶层图形和在掩膜上构造的图形并不一致。这是因为，TARC直接和光刻胶 层接触，且TARC由酸性的聚合物构成，所以TARC的酸性阳离子(在图2中采用H+表示酸性阳离子)就会从TARC扩散到光刻胶层中，如图2所示。这样，对于正光刻胶在晶圆衬底形 成光刻胶层图形，光刻胶层中由于酸性氧离子的存在，在进行曝光后显影过程中，被化学显 影剂溶解的光刻胶层的可溶区域就会比曝光的掩膜图形大，造成了光刻胶层图形的损伤， 特别在光刻胶层图形的边缘，这个损伤问题就会变得很严重。综上所述，目前的制造光刻胶层图形的方法会造成光刻胶层图形的损伤，从而影 响后续的刻蚀步骤将图形成像在晶圆衬底上，或者用后续的离子注入步骤完成晶圆衬底的 图形区域可选择的掺杂的质量，影响最终得到的半导体器件特征尺寸和成品率。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种避免光刻胶层图形损伤的方法，该方法能够避免光刻 胶层图形的损伤。为达到上述目的，本发明实施例的技术方案具体是这样实现的一种避免光刻胶层图形损伤的方法，该方法包括在晶圆衬底上旋涂光刻胶层后，旋涂阻止顶部抗反射层中的酸性阳离子扩散到光 刻胶层的独立层；在独立层旋涂顶部抗反射层；以掩膜图形对晶圆衬底上的光刻胶层进行曝光；进行显影过程中，顶部抗反射层、独立层及光刻胶层的掩膜图形区域被去除，在晶 圆的光刻胶层上形成光刻胶层图形。所述独立层为400埃 700埃厚。所述独立层为四甲基二戊醇。由上述技术方案可见，本发明在晶圆衬底上的光刻胶层和TARC之间增加一层独 立层，用于阻止TARC的酸性阳离子扩散到光刻胶层，这样，在对光刻胶层曝光后进行显影 时，被化学显影剂溶解的光刻胶层的可溶区域和曝光的掩膜图形相同。因此，本发明提供的 方法避免了光刻胶层图形的损伤。
图1为现有技术提供的光刻方法流程图；图2为现有技术具有TARC和光刻胶层的晶圆衬底剖面示意图；图3为本发明提供的光刻方法流程图；图4为本发明提供的晶圆衬底剖面示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对 本发明作进一步详细说明。在背景技术中，由于TARC和光刻胶层直接接触而导致TARC中的酸性阳离子扩散 到光刻胶层中，当采用掩膜图形对晶圆衬底的光刻胶层曝光后进行显影时，不仅光刻胶层 中的感光剂在曝光过程中的化学反应产生的羧酸被化学显影剂溶解，而且光刻胶层中扩散 的酸性阳离子也会被化学显影剂溶解，这样，就使得被化学显影剂溶解的光刻胶层的可溶区域就会比曝光的掩膜图形大，造成了光刻胶层图形的损伤，特别是在光刻胶层图形的边缘，光刻胶层图形的损伤会更严重。可以看出，造成光刻胶层图形损伤的根本原因是由于TARC和光刻胶层直接接触 而导致TARC中的酸性阳离子扩散到光刻胶层，因此，本发明提供的方法就是在晶圆衬底上 的光刻胶层和TARC之间增加一层薄薄的独立层，用于阻止TARC的酸性阳离子扩散到光刻胶层。在本发明中，该独立层必须具有以下特性1)不能在曝光过程中和TARC以及光刻 胶层发生化学反应；2)不能溶于光刻胶层；3)不能溶于TARC ；4)在显影过程中易于被去 除；5)不影响光刻胶层的光学特性。在具体实现上，本发明的独立层可以采用400埃 700埃厚的四甲基二戊醇，该 独立层的材料在经过曝光后进行化学反应得到酸性聚合物，可以在显影时被化学显影剂溶 解；该独立层的厚度可以防止TARC的酸性阳离子扩散到光刻胶层，且该独立层在曝光前不 是酸性聚合物，不会和光刻胶层以及TARC产生反应。图3为本发明提供的光刻方法流程图，其具体步骤为步骤301、对晶圆衬底进行旋转涂胶，在晶圆衬底上形成光刻胶层；该步骤和背景技术的步骤101相同；步骤302、在光刻胶层上旋涂独立层；在本步骤中，独立层的厚度为400埃 700埃；独立层的材料可以为四甲基二戊醇；步骤303、在独立层上旋涂TARC ；这个步骤和背景技术的步骤102相同；步骤304、对具有光刻胶层、独立层和TARC的晶圆衬底进行对准及曝光；在该步骤中，紫外光通过掩膜将要构造的图形转移到晶圆衬底的光刻胶层上；步骤305、对具有光刻胶层、独立层和TARC的晶圆衬底进行显影；该步骤是在晶圆衬底的光刻胶层上产生图形的关键步骤，在该步骤中，光刻胶层 的可溶区域，即感光剂化学反应产生的羧酸被化学显影剂溶解；光刻胶层的不可溶区域，即 未发生化学反应的感光剂则不能被化学显影剂溶解；这样，就将曝光的图形留在了晶圆衬 底的光刻胶层上；在该步骤，TARC由于由酸性的聚合物构成，所以在显影步骤中会被化学显影剂溶 解；在该步骤中，独立层的材料在经过曝光后进行化学反应得到酸性聚合物，可以在 显影时被化学显影剂溶解。最后，还可以对晶圆进行显影后检查，以确定在晶圆衬底上的光刻胶层图形的质量。这样，参见图4，经过了独立层的阻止，TARC中的酸性阳离子(采用H+表示酸性阳 离子)就不会扩散到光刻胶层了，就可以在晶圆衬底上得到和掩膜图形相同的光刻胶层图 形。从而不造成光刻胶层图形的损伤，从而不会影响后续的刻蚀步骤将图形成像在晶圆衬 底上，或者用后续的离子注入步骤完成晶圆衬底的图形区域可选择的掺杂的质量，不会影 响最终得到的半导体器件特征尺寸和成品率
以上举较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所 应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的 精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种避免光刻胶层图形损伤的方法，该方法包括在晶圆衬底上旋涂光刻胶层后，旋涂阻止顶部抗反射层中的酸性阳离子扩散到光刻胶层的独立层；在独立层旋涂顶部抗反射层；以掩膜图形对晶圆衬底上的光刻胶层进行曝光；进行显影过程中，顶部抗反射层、独立层及光刻胶层的掩膜图形区域被去除，在晶圆的光刻胶层上形成光刻胶层图形。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述独立层为400埃 700埃厚。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述独立层为四甲基二戊醇。
全文摘要
本发明公开了一种避免光刻胶层图形损伤的方法，该方法包括在晶圆衬底上旋涂光刻胶层后，旋涂阻止顶部抗反射层中的酸性阳离子扩散到光刻胶层的独立层；在独立层旋涂顶部抗反射层；以掩膜图形对晶圆衬底上的光刻胶层进行曝光；进行显影过程中，顶部抗反射层、独立层及光刻胶层的掩膜图形区域被去除，在晶圆的光刻胶层上形成光刻胶层图形。本发明提供的该方法避免了光刻胶层图形的损伤。
文档编号G03F7/00GK101989045SQ20091005593
公开日2011年3月23日 申请日期2009年8月5日 优先权日2009年8月5日
发明者陈明 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司