[发明专利]一种光刻方法

说明书

本发明技术方案公开了一种光刻方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有介质层，所述介质层的表面附有碱性基团；对所述半导体衬底上的介质层进行表面处理工艺，所述表面处理工艺采用的反应源包括具有强氧化性的物质；在所述表面处理工艺后，在所述介质层上涂布光阻材料，进行光刻工艺。本发明技术方案可以改善光刻效果，并且降低工艺复杂度。

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺领域，尤其涉及一种光刻方法。

背景技术

在集成电路半导体制造工艺中，关键尺寸(CD，Critical Dimension)的大小可通过光刻工艺来实现。随着器件尺寸的缩小，光刻需要波长更短的紫外光及与之相兼容的光阻(PR，Photoresist)。在例如248nm或193nm光刻工艺中，PR经曝光后会产生氢离子(H⁺)，促进反应的进行，但介质层中若存在碱性基团，如氮氧化硅(SiON)层、氮化硅(SiN)层中存在氨基(-NH₂)，就会与H⁺中和阻碍反应的进行，使曝光区域的PR不能完全反应，显影后形成光阻底膜残留(footing)的缺陷(defect)，影响CD。

当前的工艺是在介质层上先制备一层底部抗反射涂层(BARC，Bottom Anti-Reflective Coating)来提高抗反射效果或涂布一层增黏剂(六甲基二硅氮烷HMDS，Hexamethyldisilazane)来增加PR的黏附性。但该方法不仅会增加一道涂布工艺，而且曝光后也需要通过刻蚀将BARC或HMDS除去，增加了工艺的复杂度。因此，发展一种简单的方法来改善介质表面性质，有利于提高光刻效果。

发明内容

本发明技术方案要解决的技术问题是如何改善光刻效果，且降低工艺复杂度。

为解决上述技术问题，本发明技术方案提供一种光刻方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有介质层，所述介质层的表面附有碱性基团；对所述半导体衬底上的介质层进行表面处理工艺，所述表面处理工艺采用的反应源包括具有强氧化性的物质；在所述表面处理工艺后，在所述介质层上涂布光阻材料，进行光刻工艺。

可选的，所述反应源包括臭氧、氧气、氯气或过氧化氢。

可选的，所述反应源为臭氧和氧气的混合气体。

可选的，所述反应源中的臭氧通过静电放电、电解或紫外线照射产生，反应原料为氧气。

可选的，所述光刻方法还包括：控制反应源流量、反应源的臭氧浓度和/或反应源的通入压力，以使臭氧量与所述介质层表面的碱性基团数量相适应。

可选的，所述反应源流量范围为100sccm～30000sccm；所述反应源的臭氧浓度范围为5wt％～25wt％；所述反应源的通入压力范围为100mTorr～760Torr。

可选的，还包括：控制反应时间，以使表面处理反应完全。

可选的，所述反应时间范围为5s～60s。

可选的，还包括：在表面处理反应过程中，对形成有介质层的所述半导体衬底进行加热。

可选的，所述加热的温度范围为100℃～440℃。

与现有技术相比，本发明技术方案具有以下有益效果：

通过表面处理工艺改变介质层材料表面的物理化学性质，利用反应源的具有强氧化性的物质和介质表面的具有还原性的碱性基团的氧化还原反应，以降低介质层表面的碱性基团浓度，使后续光阻经曝光后产生的氢离子不会被碱性基团中和，促进了曝光反应的进行，抑制光刻后的光阻形貌缺陷，由此改善了光刻效果。

介质层表面的有机污染物也可以被氧化性的物质(例如臭氧)氧化成可挥发性物质除去，由此可以对衬底表面起到清洁的作用，进一步改善光刻效果。