光刻图形的形成方法技术

一种光刻图形的形成方法，包括：提供基底，所述基底上形成有负光刻胶层；对部分所述负光刻胶层进行曝光，形成曝光区，所述负光刻胶层未曝光的区域为非曝光区；采用水基显影液进行第一显影，去除部分厚度的曝光区，暴露出非曝光区的顶部和部分侧壁表面；第一显影后，采用有机显影液进行第二显影，去除非曝光区，形成光刻图形。本发明专利技术的方法提高了形成的光刻图形的尺寸均匀性并使光刻图形保持良好侧壁形貌。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制作领域，特别涉及一种光刻图形的形成方法。
技术介绍
半导体集成电路制造中，光刻工艺和刻蚀工艺常反复进行以在待处理基底上形成半导体图形。通常的光刻是这样进行的：首先在硅片上旋转涂覆光刻胶，即光阻层(PR)；然后将涂布有光刻胶的硅片曝露于某种光源下，如紫外光、电子束或者X-射线，对光阻层(PR)进行选择性曝光；接着经过显影工艺，仍保留在硅片上光阻层(PR)就形成了光刻图形，保护着其所覆盖的区域。由于正光刻胶很难通过一次曝光解析出尺寸较小的孔洞图形，负光刻胶被开始被光刻制成采用，负光刻胶层的特性与正光刻胶层是不一样的，在进行曝光时，负光刻胶层被曝光的区域会发生光固化反应或交联反应，对应形成曝光区(未被曝光的区域对应为非曝光区)，曝光区在进行显影时不溶于显影液。随着集成电路工艺中的关键尺寸的缩小，采用负光刻胶形成的光刻图形在形貌和尺寸上容易产生缺陷。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是如何防止负光刻胶层中形成的光刻图形产生形貌缺陷。为解决上述问题，本专利技术提供一种光刻图形的形成方法，包括：提供基底，所述基底上形成有负光刻胶层；对部分所述负光刻胶层进行曝光，形成曝光区，所述负光刻胶层未曝光的区域为非曝光区；采用水基显影液进行第一显影，去除部分厚度的曝光区，，暴露出非曝光区的顶部和部分侧壁表面；第一显影后，采用有机显影液进行第二显影，去除非曝光区，形成光刻图形。可选的，所述水基显影液为TMAH的水溶液。可选的，所述TMAH水溶液的体积百分比浓度为0.1％～3％。可选的，所述第一显影的时间为1～100秒，TMAH的水溶液的温度为22～23摄氏度。可选的，所述负光刻胶层的厚度为40-1000nm。。可选的，所述曝光区的被去除厚度为20～150埃。可选的，所述有机显影液为正丁醇溶液。可选的，正丁醇溶液的体积百分比浓度为0.5-10％。可选的，还包括：在进行曝光后，进行曝光后热处理。可选的，曝光后热处理的温度为100～250摄氏度，时间为50～120秒。可选的，还包括：曝光后热处理后进行冷却处理。可选的，还包括：所述冷却处理的温度为22～24摄氏度，时间为30～150秒。可选的，在进行第一显影后，进行第二显影前，进行第一冲洗。可选的，进行第二显影后，进行第二冲洗。可选的，进行第二冲洗后，进行显影后热处理。可选的，所述光刻图形为通孔或凹槽。可选的，所述基底和负光刻胶层之间还形成有抗反射涂层。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术的光刻图形的形成方法，包括：提供基底，所述基底上形成有负光刻胶层；对部分所述负光刻胶层进行曝光，形成曝光区，所述负光刻胶层未曝光的区域为非曝光区；采用水基显影液进行第一显影，去除部分厚度的曝光区；第一显影后，采用有机显影液进行第二显影，去除非曝光区，形成光刻图形。在曝光时，形成的非曝光区的顶部和部分侧壁表面可能会被光固化反应或交联反应后形成的材料(与曝光区的材料相同)覆盖，在曝光后，进行第一显影，去除部分厚度的曝光区，暴露出非曝光区的顶部和部分侧壁表面，同时去除了非曝光区的顶部和部分侧壁表面覆盖的光固化反应或交联反应后形成的材料，使得在进行第二显影去除非曝光区时的工艺过程不会受到影响，从而提高形成的光刻图形的尺寸均匀性并保质较好的侧壁形貌。进一步，所述曝光区被去除的厚度为20～150埃，在干净的去除未曝光区的顶部侧壁边缘表面和顶部表面不溶于有机显影液的材料的同时，保证剩余的负光刻胶层的掩膜效果。进一步，所述TMAH水溶液的体积百分比浓度为0.1％～3％，所述第一显影的时间为1～100秒，TMAH的水溶液的温度为22～23摄氏度，在干净的去除未曝光区的顶部侧壁边缘表面和顶部表面不溶于有机显影液的材料的同时，使得曝光区被去除的厚度满足工艺要求，并且对未曝光区的影响较小。附图说明图1～图5为本专利技术实施例光刻图形形成过程的结构示意图。具体实施方式如
技术介绍
所言，现有技术采用负光刻胶形成的光刻图形容易在形貌和尺寸上容易产生缺陷，比如通过光刻工艺在光刻胶层中形成若干通孔图形时，部分位置的通孔的尺寸会偏小或者该形成通孔位置没有形成通孔。研究发现，当采用负光刻胶形成尺寸较小(小于100nm)的光刻图形(比如通孔)时，负光刻胶层中需要被光照的区域定义为曝光区，负光刻胶层中不需要被光照的区域定义为非曝光区，在进行曝光时，由于负光刻胶层表面的接收的光强会相对较强，曝光区域表面部分光酸(参与光固化反应或交联反应的物质)会向未曝光区的表面扩散，使得未曝光区表面的部分光刻胶材料也会发生光固化反应或交联反应，在未曝光区的表面会形成不溶于显影液的光刻胶材料，在采用显影液对曝光后的光刻胶层进行显影时，由于未曝光区的表面被部分不溶于显影液的光刻胶材料(或者光固化反应或交联反应后形成的材料)覆盖，加上未曝光区的尺寸很小，使得未曝光区的光刻胶材料不能被显影液去除或者不能完全去除，从而造成形成的光刻图形的尺寸变化或者该形成光刻图形的位置没有形成光刻图形，不利于后续工艺的进行。为此，本专利技术提供了一种光刻图形的形成方法，提供基底，所述基底上形成有负光刻胶层；对部分所述负光刻胶层进行曝光，形成曝光区，所述负光刻胶层未曝光的区域为非曝光区；采用水基显影液进行第一显影，去除部分厚度的曝光区；第一显影后，采用有机显影液进行第二显影，去除非曝光区，形成光刻图形。在曝光时，形成的非曝光区的顶部和部分侧壁表面可能会被光固化反应或交联反应后形成的材料(与曝光区的材料相同)覆盖，在曝光后，进行第一显影，去除部分厚度的曝光区，暴露出非曝光区的顶部和部分侧壁表面，同时去除了非曝光区的顶部和部分侧壁表面覆盖的光固化反应或交联反应后形成的材料，使得在进行第二显影去除非曝光区时的工艺过程不会受到影响，从而提高形成的光刻图形的尺寸均匀性并保质较好的侧壁形貌。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。在详述本专利技术实施例时，为便于说明，示意图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本专利技术的保护范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。图1～图5为本专利技术实施例光刻图形形成过程的结构示意图。参考图1，提供基底201，所述基底201上形成有负光刻胶层202。所述基底201作为待注入材料或待刻蚀材料。在一实施例中，所述基底201的材料为半导体材料，所述半导体材料可以为硅(Si)、锗(Ge)、或硅锗(GeSi)、碳化硅(SiC)；也可以是绝缘体上硅(SOI)，绝缘体上锗(GOI)；或者还可以为其它的半导体材料，例如砷化镓等Ⅲ-Ⅴ族化合物。在其他实施例中，所述基底201的材料可以为介质层材料、金属材料或金属化合物材料，所述介质层材料可以为二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氮碳化硅或其他合适的介质材料，所述金属材料可以为W、Al、Cu、Ti、Ag、Au、Pt、Ni或其他合适的金属材料，所述金属化合物材料可以为TiN、TaN、TaC、TaSiN、WN、Wsi或其他合适的金属化合物材料。所述负光刻胶层202中后续形成光刻图形，并作为对基底201进行注入或刻蚀时的掩膜。所述负光刻胶层202的材料中包括感光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光刻图形的形成方法，其特征在于，包括：提供基底，所述基底上形成有负光刻胶层；对部分所述负光刻胶层进行曝光，形成曝光区，所述负光刻胶层未曝光的区域为非曝光区；采用水基显影液进行第一显影，去除部分厚度的曝光区，暴露出非曝光区的顶部和部分侧壁表面；第一显影后，采用有机显影液进行第二显影，去除非曝光区，形成光刻图形。

【技术特征摘要】
1.一种光刻图形的形成方法，其特征在于，包括：提供基底，所述基底上形成有负光刻胶层；对部分所述负光刻胶层进行曝光，形成曝光区，所述负光刻胶层未曝光的区域为非曝光区；采用水基显影液进行第一显影，去除部分厚度的曝光区，暴露出非曝光区的顶部和部分侧壁表面；第一显影后，采用有机显影液进行第二显影，去除非曝光区，形成光刻图形。2.如权利要求1所述的光刻图形的形成方法，其特征在于，所述水基显影液为TMAH的水溶液。3.如权利要求2所述的光刻图形的形成方法，其特征在于，所述TMAH水溶液的体积百分比浓度为0.1%～3%。4.如权利要求3所述的光刻图形的形成方法，其特征在于，所述第一显影的时间为1～100秒，TMAH的水溶液的温度为22～23摄氏度。5.如权利要求1所述的光刻图形的形成方法，其特征在于，所述负光刻胶层的厚度为40-1000nm。6.如权利要求1所述的光刻图形的形成方法，其特征在于，所述曝光区的被去除厚度为20～150埃。7.如权利要求1所述的光刻图形的形成方法，其特征在于，所述有机显影液为正丁醇溶液。8.如权利要求7所述的光刻图形的形成方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王辉，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31