光刻薄膜层的形成方法与流程

1.本技术涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种光刻薄膜层的形成方法。


背景技术：

2.在半导体集成电路制造业中，光刻工艺是最为重要的工序之一。在先进制程(40纳米及以下的工艺节点)的光刻工艺中，光阻的厚度较小，仅仅覆盖光阻无法满足刻蚀阻挡的要求。
3.鉴于此，相关技术中提供了一种光刻方法，其包括：在衬底表面形成平坦化底层抗反射层(又称为“旋涂的碳”层，spin-on-carbon，soc层)；在soc层上形成硬掩模层；在硬掩模层上覆盖光阻；进行曝光、显影。其中，在光刻过程中形成soc层的目的主要是使高低不平的衬底平坦化，或者填充衬底中形成的沟槽或通孔，且其具有一定的消除衬底反射的作用，形成的soc层是否平坦对后续的光刻和刻蚀都会产生影响。
4.然后，相关技术中提供的光刻方法，在形成soc层后，会有较高的几率在衬底的沟槽或通孔中产生空隙或气泡，且会造成soc层和槽壁或孔壁脱离，从而影响到后续的刻蚀工艺，进而降低了器件的可靠性和良率。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种光刻薄膜层的形成方法，可以解决相关技术中提供的光刻工艺中填充soc会有较高的几率产生空隙和气泡，造成脱胶从而降低了器件的可靠性和良率的问题。
6.本技术实施例提供了一种光刻薄膜层的形成方法，所述方法应用于光刻工艺中，所述方法包括：
7.在衬底上形成线形氧化层，所述衬底中形成有沟槽和/或通孔；
8.在所述线性氧化层上形成hmds层；
9.在所述hmds层上进行第一次soc填充，形成第一soc层；
10.进行烘烤；
11.在所述第一soc层上进行第二次soc填充，形成第二soc层。
12.可选的，所述在所述线性氧化层上形成hmds层后，所述衬底的表面接触角大于70度。
13.可选的，所述在所述线性氧化层上形成hmds层，包括：
14.通过至少两次旋转喷涂hmds，在所述线性氧化层上形成所述hmds层。
15.可选的，所述第一次soc填充，包括：
16.在转速为0的状态下持续时间t0；
17.在第一转速下进行旋转喷涂soc，持续时间t1；
18.在第二转速下进行旋转喷涂soc，持续时间t2，所述第二转速大于所述第一转速；
19.在第三转速下进行旋转喷涂soc，持续时间t3，所述第三转速小于所述第二转速。
20.可选的，在进行所述烘烤的过程中，从第一温度升高至第二温度，所述第二温度大于所述第一温度。
21.可选的，在进行所述烘烤的过程中，温度升高的速度小于15摄氏度每秒。
22.可选的，所述进行第二次soc填充，包括：
23.在转速为0的状态下持续时间t0；
24.在所述第一转速下进行旋转喷涂soc，持续时间t1；
25.在所述第二转速下进行旋转喷涂soc，持续时间t2；
26.从第四转速分阶段加速至第五转速旋转喷涂soc，持续时间t4，所述第四转速小于所述第五转速，所述第五转速小于所述第二转速。
27.可选的，所述从第四转速分阶段加速至第五转速旋转喷涂soc，包括：
28.从所述第四转速分至少三个阶段加速至所述第五转速旋转喷涂soc。
29.本技术技术方案，至少包括如下优点：
30.通过在光刻工艺的涂胶工序之前，通过形成线性氧化层，在线形氧化层上形成hdms层以改善衬底、沟槽和通孔表面的疏水性，从而降低soc脱胶的几率，通过在形成第一soc层后进行烘烤以排除第一soc层中的气泡，进而降低了形成的soc层在沟槽和/或通孔表面产生空隙或气泡，以及产生脱胶现象的几率，提高了器件产品的可靠性和良率。
附图说明
31.为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1是本技术一个示例性实施例提供的光刻薄膜层的形成方法的流程图；
33.图2至图6是本技术一个示例性实施例提供的光刻薄膜层的形成示意图。
具体实施方式
34.下面将结合附图，对本技术中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
35.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
36.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人
员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
37.此外，下面所描述的本技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
38.参考图1，其示出了本技术一个示例性实施例提供的光刻薄膜层的形成方法的流程图，该方法应用于光刻工艺中，其可以是涂布光阻前执行的方法，其包括：
39.步骤s1，在衬底上形成线形氧化层(linear oxide)，衬底中形成有沟槽和/或通孔。
40.参考图2，其示出了在衬底上形成线性氧化层的剖面示意图。示例性的，如图2所示，衬底210中形成有沟槽300(实际中衬底中可形成有沟槽和/或通孔，图2中以沟槽300做示例性说明)，可通过化学气相沉积(chemical vapor deposition，cvd)工艺沉积形成线性氧化层310，线性氧化层310覆盖衬底210和沟槽300的表面，形成的线形氧化层310的厚度为50埃至200埃。
41.步骤s2，在线性氧化层上形成六甲基二硅氮烷(hexamethyldisilazane，hmds)层。
42.参考图3，其示出了在线性氧化层上旋转喷涂(如箭头所示进行喷涂)hmds的剖面示意图。在线性氧化层310上形成hmds层(图3中未示出)后，衬底210的表面接触角大于70度。示例性的，可通过至少两次旋转喷涂hmds，在线性氧化层310上形成hmds层。hmds层可以改善衬底210表面的疏水性，使衬底210的表面接触角大于70度，从而在后续的工艺步骤中，改善soc的脱胶现象。
43.步骤s3，在hmds层上进行第一次soc填充，形成第一soc层。
44.参考图4，其示出了进行第一次填充后形成第一soc层的剖面示意图。示例性的，如图4所示，可通过多阶段的旋转喷涂，形成第一soc层331，形成的第一soc层331的底部形成有部分空洞(由气体构成)。例如，步骤s3包括但不限于：在转速为0的状态下持续时间t0；在第一转速下进行旋转喷涂soc，持续时间t1；在第二转速下进行旋转喷涂soc，持续时间；在第三转速下进行旋转喷涂soc，持续时间t3。
45.其中，t0＜t2＜t1＜t3。0.1秒(s)≤t0＜2秒，例如，其可以是1秒；3秒≤t1＜8秒，例如，其可以是5秒；1秒≤t2＜3秒，例如，其可以是2秒；10秒≤t3＜50秒，例如，其可以是30秒。
46.其中，第二转速大于第一转速，第三转速小于第二转速；可选的，第三转速大于第一转速。第一转速的取值范围为[100转每分钟，500转每分钟]，例如，其可以是200转每分钟；第二转速的取值范围为[1700转每分钟，3000转每分钟]，例如，其可以是1950转每分钟；第三转速的取值范围为[600转每分钟，1600转每分钟]，例如，其可以是1450转每分钟。
[0047]
可选的，在进行第一次soc填充的过程中，每一个旋转喷涂阶段的加速度相同。示例性的，该加速度的取值范围为[5000转每分钟，15000转每分钟]，例如，其可以是10000转每分钟。
[0048]
步骤s4，进行烘烤。
[0049]
参考图5，其示出了烘烤过程的剖面示意图。如图5所示，在烘烤过程中，第一soc层331中的空洞被烘烤至其表面，扩散到空气中，从而减少了光刻过程中由于填充soc所造成的空洞。在进行烘烤的过程中，温度升高的速度小于15摄氏度(℃)每秒。
[0050]
可选的，在进行烘烤的过程中，从第一温度升高至第二温度，第二温度大于第一温
度。示例性的，第一温度的取值范围为[15摄氏度，40摄氏度]，例如，其可以是25摄氏度；第二温度的取值范围为[200摄氏度，300摄氏度]，例如，其可以是240摄氏度。
[0051]
示例性的，在进行烘烤的过程中，可通过至少三阶段的升温，从第一温度升高至第二温度。例如，在第一阶段，从第一温度升高至第三温度，持续时间t5；在第二阶段，从第三温度升高至第四温度，持续时间t6；在第三阶段，从第四温度升高至第二温度，持续时间t7。其中，第一温度＜第三温度＜第四温度＜第二温度；t5＜t6，t7＜t6。1秒≤t5＜10秒，例如，其可以是5秒；30秒≤t6＜60秒；1秒≤t7＜10秒，例如，其可以是5秒。
[0052]
通过缓慢升温(温度升高的速度小于15摄氏度每秒)，使得内部溶剂缓慢充分挥发，能够提高烘烤效果，使得空洞去除的效果更好。
[0053]
步骤s5，在第一soc层上进行第二次soc填充，形成第二soc层。
[0054]
参考图6，其示出了形成第二soc层的剖面示意图。示例性的，如图6所示，步骤s5和步骤s3的区别在于，在最后一个步骤，从第四转速分阶段加速至第五转速旋转喷涂soc，持续时间t4，第四转速小于第五转速，第五转速小于第二转速，生成得到的第二soc层332。其中，可从第四转速分至少三个阶段加速至第五转速旋转喷涂soc。
[0055]
即，步骤s5包括但不限于：在转速为0的状态下持续时间t0；在第一转速下进行旋转喷涂soc，持续时间t1；在第二转速下进行旋转喷涂soc，持续时间t2；从第四转速分阶段加速至第五转速旋转喷涂soc，持续时间t4，第四转速小于第五转速，第五转速小于第二转速。通过在最后一个步骤分阶段加速旋转喷涂soc，能够提高旋涂的均匀性。
[0056]
例如，在最后一个步骤，在第四转速下进行旋转喷涂soc，持续时间t8；在第六转速下进行旋转喷涂soc，持续时间t9；在第五转速下进行旋转喷涂soc，持续时间t10。其中，第四转速＜第六转速＜第五转速，t8+t9+t10＝t4，t4＜t3。t9＜t8，t10＜t8。2秒≤t8＜5秒，例如，其可以是2秒；0.1秒≤t9＜2秒，例如，其可以是1秒；0.1秒≤t10＜2秒，例如，其可以是1秒。
[0057]
可选的，在进行第二次soc填充的过程中，每一个旋转喷涂阶段的加速度相同。示例性的，该加速度的取值范围为[5000转每分钟，15000转每分钟]，例如，其可以是10000转每分钟。
[0058]
综上所述，本技术实施例中，通过在光刻工艺的涂胶工序之前，通过形成线性氧化层，在线形氧化层上形成hdms层以改善衬底、沟槽和通孔表面的疏水性，从而降低soc脱胶的几率，通过在形成第一soc层后进行烘烤以排除第一soc层中的气泡，进而降低了形成的soc层在沟槽和/或通孔表面产生空隙或气泡，以及产生脱胶现象的几率，提高了器件产品的可靠性和良率。
[0059]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本技术创造的保护范围之中。