專利名稱：減少光刻膠掩膜倒塌或移位的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造的光刻技術(shù)領(lǐng)域,涉及減少光刻膠(Photoresist, PR)掩膜倒塌或移位的方法。
背景技術(shù)：
光刻技術(shù)在集成電路(IC)制造中被廣泛使用，光刻過程中，掩膜版中的圖案可以被轉(zhuǎn)移至涂覆在半導(dǎo)體襯底表面的光刻膠涂層上，從而形成光刻膠掩膜，通過該光刻膠掩膜可以實(shí)現(xiàn)對半導(dǎo)體襯底表面層進(jìn)行構(gòu)圖。一般地，光刻過程在半導(dǎo)體制程中多次重復(fù)使用，例如，在前道工序中，很多時候需要對硅襯底表面進(jìn)行光刻。、
隨著集成電路的特征尺寸的不斷減小，光刻技術(shù)也不斷發(fā)展，其所形成的光刻膠掩膜圖案也越來越精細(xì)化，可能會在某一區(qū)域中，光刻膠與表面(例如硅襯底表面)的接觸面積非常小(通常可能是關(guān)鍵圖案區(qū)域)。因此，光刻膠掩膜常會在局部出現(xiàn)倒塌或者移位的情形。出現(xiàn)倒塌或者移位的外因較多，例如，由于光刻膠在曝光、顯影(例如浸入式顯影)之后，等離子水清洗時的輕微沖擊力導(dǎo)致。然而，光刻膠掩膜中的這種倒塌或者移位情形會導(dǎo)致光刻工藝不合格，如果重新光刻，必然會大大增加成本；如果繼續(xù)進(jìn)行下一步驟工藝，必然會導(dǎo)致產(chǎn)品良率下降。并且，如果存在倒塌或者移位，需要對光刻膠掩膜進(jìn)行檢測工序(例如顯微鏡下觀察)，這也增加了光刻成本。有鑒于此，有必要提出一種方法來減少光刻膠掩膜的倒塌或者移位等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是減少光刻膠掩膜的倒塌或者移位。為達(dá)到以上目的或者其它目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案
本發(fā)明提供一種減少光刻膠掩膜的倒塌或者移位的方法，光刻膠掩膜用于對硅襯底進(jìn)行構(gòu)圖，該方法包括形成粘附氧化層的步驟；
其中，所述光刻輔助氧化層形成于所述硅襯底表面、并用于增加所述光刻膠掩膜相對于所述硅襯底的粘附力。較佳地，所述粘附氧化層的厚度范圍基本為5埃至15埃。較佳地，粘附氧化層為無定形(amorphous)的氧化娃層。按照本發(fā)明一實(shí)施例提供的方法，其中，所述粘附氧化層是通過含氧氣體或者含氧等離子體對所述硅襯底表面氧化處理形成。優(yōu)選地，采用灰化去除光刻膠的設(shè)備來氧化處理所述硅襯底表面。具體地，在所述氧化處理之前，還包括步驟
采用氫氟酸溶液去除所述硅襯底表面的原始氧化層。按照本發(fā)明又一實(shí)施例提供的方法，其中，所述粘附氧化層是通過減薄所述硅襯底之上的殘留氧化層形成，所述殘留氧化層在所述硅襯底被離子注入摻雜時用作保護(hù)層。
其中，所述殘留氧化層的厚度范圍基本為70埃至90埃。優(yōu)選地，采用氫氟酸溶液減薄所述殘留氧化層以控制所述殘留氧化層的殘余厚度。具體地，在所述減薄步驟之前，還包括步驟
采用磷酸溶液去除刻蝕終止層以暴露所述硅襯底表面的殘留氧化層。本發(fā)明的技術(shù)效果是，通過在硅襯底表面形成粘附氧化層，可以有效增強(qiáng)光刻膠掩膜相對硅襯底的粘附力，從而大大減少光刻膠掩膜的倒塌、移位等現(xiàn)象，該方法簡單、成本地，使用該方法的光刻方法成功率高、制備形成的集成電路的良率高。


圖I是按照本發(fā)明一實(shí)施例提供的減少光刻膠掩膜的倒塌或者移位的方法流程 示意圖。圖2是對應(yīng)圖I所示方法流程的結(jié)構(gòu)變化示意圖。圖3是硅表面氧化處理形成粘附氧化層過程的示意圖。圖4是按照本發(fā)明又一實(shí)施例提供的減少光刻膠掩膜的倒塌或者移位的方法流程不意圖。圖5是對應(yīng)圖4所示方法流程的結(jié)構(gòu)變化示意圖。
具體實(shí)施例方式下面介紹的是本發(fā)明的多個可能實(shí)施例中的一些，旨在提供對本發(fā)明的基本了解，并不旨在確認(rèn)本發(fā)明的關(guān)鍵或決定性的要素或限定所要保護(hù)的范圍。容易理解，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，在不變更本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神下，本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可以提出可相互替換的其它實(shí)現(xiàn)方式。因此，以下具體實(shí)施方式
以及附圖僅是對本發(fā)明的技術(shù)方案的示例性說明，而不應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明的全部或者視為對本發(fā)明技術(shù)方案的限定或限制。在附圖中，為了清楚起見，夸大了層和區(qū)域的厚度，并且，由于刻蝕引起的圓潤等形狀特征未在附圖中示意。另外，相同的標(biāo)號指代相同的元件或部件，因此將省略對它們的描述。圖I所示為按照本發(fā)明一實(shí)施例提供的減少光刻膠掩膜的倒塌或者移位的方法流程示意圖，圖2所示為對應(yīng)圖I所示方法流程的結(jié)構(gòu)變化示意圖。如背景技術(shù)中所描述，光刻膠掩膜的倒塌或者移位容易發(fā)生，經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)倒塌或者移位現(xiàn)象易于發(fā)生在圖形細(xì)微區(qū)域，例如，細(xì)柱狀的光刻膠掩膜、細(xì)條狀的光刻膠掩膜。這是由于曝光顯影后的光刻膠與襯底硅表面的粘附力不夠，容易在外力等作用下發(fā)生倒塌或移位。以下結(jié)合圖I和圖2描述該實(shí)施例的光刻方法，其中主要描述光刻方法中減少光刻膠掩膜的倒塌或者移位的方法。首先，步驟S210，提供表面帶原始氧化層的硅襯底。如圖2 (a)所示，硅襯底100可以用于形成各種集成電路，例如存儲器器件或者邏輯器件。硅襯底100的具體種類不是限制性的。通常地，在其硅襯底100的表面形成有原始氧化層(native oxide) 110。進(jìn)一步，步驟S230，HF溶液去除硅襯底表面原始氧化層。
如圖2 (b)所示，將硅片浸入一定濃度的HF酸溶液中，一定時間后，硅襯底100上的原始氧化層110與HF反應(yīng)而被去除。進(jìn)一步，步驟S250，采用氧等離子體對Si表面氧化以生成粘附氧化層；
如圖2(c)所示，在該實(shí)例中，由于光刻膠也可以采用氧等離子體刻蝕，從而可以采用灰化(Asher)去除光刻膠的設(shè)備來氧化娃表面,例如，反應(yīng)離子刻蝕(Reactive Ion Etching,RIE)設(shè)備。在氧化時，硅襯底100置于RIE的腔體中，通入氧氣、氬氣等氣體，形成等離子體，通過設(shè)置功率等參數(shù)，以使氧等離子體轟擊硅表面，從而氧化生成粘附氧化層130。圖3所示為硅表面氧化處理形成粘附氧化層過程的示意圖。通過圖3示出，Si原子在富氧環(huán)境下(例如氧等離子體的轟擊下)，Si-Si鍵不斷被打破，同時形成Si-O鍵合，從而形成無定形(amorphous)的氧化娃層，該無定形的氧化娃層也即粘附氧化層130,其具有相對粗糙的表面(相對于Si襯底表面)，因此，涂覆于其上的光刻膠更容易與粘附氧化層130結(jié)合，光刻膠掩膜也不容易發(fā)生倒塌、移位等現(xiàn)象。 需要說明的是，Si表面氧化的方法并不限于以上實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解到，氧化生成粘附氧化層130的方法還包括含氧氣體對硅表面進(jìn)行氧化處理(諸如熱氧化)等其它方法。由于氧化的過程中需要消耗表面硅層，為使粘附氧化層130的形成盡量不影響硅襯底，粘附氧化層130較佳地基本控制在5埃至15埃的范圍。進(jìn)一步，步驟S270，涂覆光刻膠，光刻形成光刻膠掩膜。如圖2 (d)所示，涂覆光刻膠，通過曝光、顯影等過程之后，掩膜版的圖案被轉(zhuǎn)移至光刻膠上，從而形成光刻膠掩膜150。圖2 (d)中所不意的光刻膠掩膜150僅是不意性的。由于粘附氧化層130的存在，粘附氧化層130增加了光刻膠掩膜150與硅襯底100的粘附力。至此，光刻過程基本完成，該光刻方法過程中，通過形成粘附氧化層130來減少光刻膠掩膜的倒塌或者移位。圖4所示為按照本發(fā)明又一實(shí)施例提供的減少光刻膠掩膜的倒塌或者移位的方法流程示意圖，圖5所示為對應(yīng)圖4所示方法流程的結(jié)構(gòu)變化示意圖。首先，步驟S410,提供制備 STI (Shallow Trench Insulator,淺溝槽隔離)時 CMP(化學(xué)機(jī)械研磨)結(jié)束后的Si襯底。如圖5 (a)所示，在該實(shí)例中，所提供的Si襯底500為制備CMOS器件時STI形成后的結(jié)構(gòu)，STI 590構(gòu)圖形成于Si襯底500中，Si襯底500用于形成器件(例如CMOS器件)的有源區(qū)，STI 590用于實(shí)現(xiàn)有源區(qū)之間的隔離，殘留氧化層510形成于Si襯底500的表面，其在有源區(qū)的離子注入摻雜過程中用作保護(hù)層(其用于消除離子注入產(chǎn)生的遂穿效應(yīng))，通常地，殘留氧化層510的厚度范圍為80埃至100埃。由于在離子注入過程中，殘留氧化層510承受各種離子的轟擊，因此，殘留氧化層510在離子注入后通常為無定形的，例如，為無定形的的氧化硅。殘留氧化層510之上形成有刻蝕終止層570，通常地，刻蝕終止層570為SiN，其厚度不受本發(fā)明限制。其中，CMP結(jié)束后的刻蝕終止層570上殘留氧化層，是通過HF溶液去除。進(jìn)一步，步驟S430，采用磷酸溶液去除表面的刻蝕終止層以暴露Si襯底表面的殘
留氧化層。
如圖5 (b)所示，在該實(shí)例中采用磷酸溶液去除刻蝕終止層570，殘留氧化層510
被暴露。進(jìn)一步，步驟S450，HF溶液腐蝕去除部分殘留氧化層并控制殘留氧化層的厚度，該殘留氧化層用作粘附氧化層。如圖5 (c)所示，由于殘留氧化層510的厚度用作粘附氧化層時可能太厚，因此，采用溶解減薄殘留氧化層510的厚度的方式，形成粘附氧化層530。粘附氧化層530因此也是為無定形的氧化硅，其具有相對粗糙的表面(相對于S i襯底表面)，其厚度范圍優(yōu)選地在5埃至15埃。HF溶液的具體濃度不是限制性的，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，可以根據(jù)HF溶液的濃度、腐蝕殘留氧化層510的速率來控制殘留氧化層的厚度。進(jìn)一步，步驟S410，涂覆光刻膠，光刻形成光刻膠掩膜。如圖5 (d)所示，涂覆光刻膠，通過曝光、顯影等過程之后，掩膜版的圖案被轉(zhuǎn)移至光刻膠上，從而形成光刻膠掩膜450。圖5 Cd)中所不意的光刻膠掩膜550僅是不意性的。由于粘附氧化層530的存在，粘附氧化層530增加了光刻膠掩膜550與硅襯底500的粘附力。至此，光刻過程基本完成，該光刻方法過程中，通過形成粘附氧化層530來減少光刻膠掩膜的倒塌或者移位。該實(shí)施例中，通過減薄殘留氧化層510來形成粘附氧化層530，與現(xiàn)有工藝集成性好，并且方法簡單成本低。以上例子主要說明了本發(fā)明的各種減少光刻膠掩膜的倒塌或者移位的方法實(shí)施例。盡管只對其中一些本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，本發(fā)明可以在不偏離其主旨與范圍內(nèi)以許多其他的形式實(shí)施。因此，所展示的例子與實(shí)施方式被視為示意性的而非限制性的，在不脫離如所附各權(quán)利要求所定義的本發(fā)明精神及范圍的情況下，本發(fā)明可能涵蓋各種的修改與替換。
權(quán)利要求
1.一種減少光刻膠掩膜的倒塌或者移位的方法，光刻膠掩膜用于對硅襯底進(jìn)行構(gòu)圖，其特征在于，該方法包括形成粘附氧化層的步驟； 其中，所述光刻輔助氧化層形成于所述硅襯底表面、并用于增加所述光刻膠掩膜相對于所述硅襯底的粘附力。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述粘附氧化層的厚度范圍基本為5埃至15埃。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，粘附氧化層為無定形的氧化硅層。
4.如權(quán)利要求I或2或3所述的方法，其特征在于，所述粘附氧化層是通過含氧氣體或者含氧等離子體對所述硅襯底表面氧化處理形成。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，采用灰化去除光刻膠的設(shè)備來氧化處理所述硅襯底表面。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在所述氧化處理之前，還包括步驟 采用氫氟酸溶液去除所述硅襯底表面的原始氧化層。
7.如權(quán)利要求I或2或3所述的方法，其特征在于，所述粘附氧化層是通過減薄所述硅襯底之上的殘留氧化層形成，所述殘留氧化層在所述硅襯底被離子注入摻雜時用作保護(hù)層。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述殘留氧化層的厚度范圍基本為70埃至90埃。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，采用氫氟酸溶液減薄所述殘留氧化層以控制所述殘留氧化層的殘余厚度。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在所述減薄步驟之前，還包括步驟 采用磷酸溶液去除刻蝕終止層以暴露所述硅襯底表面的殘留氧化層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種減少光刻膠掩膜倒塌或移位的方法，屬于半導(dǎo)體制造的光刻技術(shù)領(lǐng)域。該方法中，光刻膠掩膜用于對硅襯底進(jìn)行構(gòu)圖，其包括形成粘附氧化層的步驟；其中，所述光刻輔助氧化層形成于所述硅襯底表面、并用于增加所述光刻膠掩膜相對于所述硅襯底的粘附力。該方法能大大減少光刻膠掩膜的倒塌、移位等現(xiàn)象，方法簡單且成本低，使用該方法的光刻方法成功率高、制備形成的集成電路的良率高。
文檔編號H01L21/033GK102737961SQ20111008303
公開日2012年10月17日 申請日期2011年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月2日
發(fā)明者簡志宏, 陳亞威 申請人:無錫華潤上華半導(dǎo)體有限公司, 無錫華潤上華科技有限公司