[发明专利]避免光刻胶层图形损伤的方法

说明书

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，紫外光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、对晶圆衬底进行气相成底膜处理；

该步骤的目的是增强晶圆衬底和光刻胶层之间的粘附性，一般采用六甲基二硅胺烷(HMDS)进行成膜处理，HMDS起到粘附促进剂的作用；

步骤102、对经过了气相成底膜处理的晶圆衬底进行旋转涂胶；

该步骤就是为了在晶圆衬底上均匀地涂敷光刻胶层；

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；

在该步骤中，一般采用I线光刻胶作为光刻胶层材料，当然也可以采用G线光刻胶或H线光刻胶作为光刻胶层材料；

光刻胶中的感光剂为光敏化合物(PAC)，最常见的为重氮萘醌(DNQ)，这种光刻胶被称为DNQ线性酚醛树脂，溶于溶剂中；

步骤103、对涂敷了光刻胶层的晶圆衬底进行软烘；

该步骤的目的就是去除光刻胶中的溶剂，提高晶圆衬底和光刻胶层之间的粘附性剂及提高光刻胶层的均匀性；

步骤104、对软烘后的具有光刻胶层的晶圆衬底进行对准和曝光；

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；

在进行该步骤前，感光剂，即DNQ为作为一种强力的溶解抑制剂，不溶于显影液；当经过曝光后，感光剂，即DNQ发生化学反应产生羧酸和氮气，氮气挥发，羧酸在后续显影步骤中溶于显影液中，这样就构造出在光刻胶层上得到了图形；

步骤105、对曝光后的具有光刻胶层的晶圆衬底进行曝光后烘焙；

该步骤的目的就是为了促进光刻胶层的化学反应，减少曝光过程中的驻波缺陷；

步骤106、对经过了曝光后烘焙的具有光刻胶层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；

步骤107、显影后，对在光刻胶层上形成了图形的晶圆衬底进行坚膜烘焙；

该步骤实际上就是热烘，在热烘过程中，挥发掉存留的光刻胶层中的溶剂，提高形成了图形的光刻胶层对晶圆衬底的粘附性，这一步骤是稳固形成了图形的光刻胶层步骤，对后续的刻蚀步骤及离子注入步骤都非常关键。

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。

图1所述的这种方式是采用正光刻胶在晶圆衬底形成光刻胶层图形，相同的原理，也可以采用负光刻胶在晶圆衬底形成光刻胶层图形，不同的是，负光刻胶层的树脂为溶于化学显影液的惰性异戊二烯化合物，感光剂为一种经过紫外光曝光后释放出氮气的光敏剂，将树脂和感光剂都溶于如二甲苯的溶剂中。在曝光后，负光胶层中的感光剂释放出氮气，氮气产生的自由基和树脂，即惰性异戊二烯化合物反应，不溶于显影液。这样，在负光刻胶层形成的光刻胶层图形为掩膜所构造图形相反。