[发明专利]一种防止新鲜高温氧化表面光致抗蚀剂翘曲的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种集成电路制造中防止光致抗蚀剂(photo resist)在新 鲜高温氧化表面(high-temperature oxidation，HTO)发生翘曲的前处理 方法。

背景技术

集成电路制造中利用光学-化学反应原理和化学、物理刻蚀方法，将 电路图形传递到单晶表面或介质层上，形成有效图形窗口或功能图形的工 艺技术。随着半导体技术的发展，光刻技术传递图形的尺寸限度缩小了2～ 3个数量级(从毫米级到亚微米级)，已从常规光学技术发展到应用电子束、 X射线、微离子束、激光等新技术；使用波长已从4000埃扩展到0.1埃数 量级范围。光刻技术成为一种精密的微细加工技术。

在本领域熟知的光刻工艺中，大多数光刻胶是疏水的，而经高温氧化 过的晶圆表面的羟基和水分子是亲水的，这造成光刻胶和硅片的粘和性较 差，而六甲基二硅胺(HMDS)经烘箱加温可反应生成以硅氧烷为主体的化合 物，这实际上是一种硅表面活性剂，它成功的将硅片表面由亲水变成疏水， 其疏水基可很好的与光刻胶结合，起着偶联剂的作用，见图1a。

发明内容

实际生产过程中，从炉管出来的晶圆表面有很多边缘断裂键，见图1b， 不可能有可以与六甲基二硅胺(HMDS)良好结合的羟基(-OH)，只有在空 气中静置一段时间才能吸收空气中的水蒸气，并与水中电离的羟基结合才 能慢慢形成亲水的状态。而实际生产中，从炉管出来的晶圆马上就会进入 下一个工序，晶元没有时间吸收足够的水蒸气形成表面的羟基。但是六甲 基二硅胺(HMDS)不能与没有亲水的羟基(-OH)的SiO₂表面反应形成硅氧 烷的表面活性剂去与光刻胶(特别是DUV光刻胶)很好的结合，因此会频 繁发现光刻胶从晶园表面翘曲的现象。

本发明解决的问题就是防止由于甲基二硅胺(HMDS)与新鲜的高温氧 化层(HTO)表面不能充分结合而导致的光刻胶翘曲。

为了解决上述问题，本发明提供一种光刻前对晶圆表面进行处理的方 法，其包括如下步骤：提供待加工晶圆；晶圆在炉管中高温反应形成高温 氧化表面(HTO)；将晶圆在水中进行浸泡；烘干晶圆；使用甲基二硅胺(HMDS) 对晶圆表面进行处理；涂布光致抗蚀剂。

与现有技术相比，使用本方法对晶圆表面进行处理后，可以使晶圆表 面更容易与甲基二硅胺(HMDS)发生反应，形成良好的疏水表面，更容易 与光刻胶结合，从而有效地解决光刻胶翘曲的问题。

附图说明

通过以下对本发明一实施例结合其附图的描述，可以进一步理解其发 明的目的，具体步骤以及优点，其中附图为：

图1a为现有技术中对晶圆SiO₂表面进行甲基二硅胺(HMDS)处理的原 理图；

图1b为经高温加热后晶圆SiO₂表面结构示意图；

图2为本发明对晶圆SiO₂表面进行前处理的流程图；

图3为本发明对加热后晶圆SiO₂表面进行水处理的原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明公开的光刻前对晶圆表面进行处理的方法进行 进一步详细描述。

请参阅图2，本发明的光刻前处理方法包括如下步骤：

提供待加工晶圆；

将晶圆放置于炉管中，通入反应气体(SiH₂Cl₂和N₂O)加热，温度为 800度左右，晶圆表面形成高温氧化表面(HTO)；

在酸槽(wet bench)机台中充入水，使晶圆在水中进行60秒的浸泡；

将晶圆烘干；

晶圆进入甲基二硅胺(HMDS)涂布反应腔中，使反应腔保持在温度110 度左右进行甲基二硅胺(HMDS)气体的蒸镀，时间约为36秒；

前处理完成，涂布光刻胶。

如图3所示，采用本发明的方法对晶圆表面进行光刻前处理，可以使 新鲜高温氧化表面上的氧断裂键结合羟基(-OH)形成亲水表面，以更容易 与甲基二硅胺(HMDS)发生反应，使晶圆表面更好的与光刻胶结合，从而 有效地解决光刻胶翘曲的问题，达到更好的光刻效果。