多层掩膜层的形成方法和涂布方法技术

本发明专利技术公开了一种多层掩膜层的形成方法，包括步骤：提供衬底，所述衬底表面已形成前一掩膜层；向所述衬底表面喷洒湿润剂，保持所述衬底静止；向所述衬底表面喷洒后一掩膜材料；旋转所述衬底，在所述衬底表面上形成后一掩膜层。本发明专利技术还公开了相应的多层掩膜层的涂布方法，采用本发明专利技术的多层掩膜层的形成方法和涂布方法，可以提高前一掩膜层表面的湿润度，进而改善了后一掩膜层在前一掩膜层上的涂布质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造
，特别涉及一种多层掩膜层的形成 方法和》余布方法。
技术介绍
在现有的半导体制造中，常需要利用涂布的方法在衬底上形成各种 掩膜层，如光刻胶、抗反射层等等。该种由涂布方法形成的掩膜层对后 续工艺的影响很大，其中的关键参数为掩膜层的厚度及厚度的均匀性。随着集成电路的发展，电路的集成度及复杂性均有所提高，在同一 衬底上常会形成器件密集度不同的区域，同时，由于器件尺寸的不断缩 小，对半导体制作工艺的要求进一步提高，相应地，对衬底表面的平坦 度的要求也更为严格。此时在器件密集度不同的区域之间，仅进行一次 掩膜材料的涂布往往难以达到衬底的平坦度要求。常需要进行多次掩膜材料的涂布，形成多层掩膜层。如，多层光刻胶、多层抗反射层(ARC， Anti-reflective coating)或者由抗反射层和光刻胶层混和组成的多层混和 掩膜层的涂布等。但在进行多层掩膜层的涂布时，常会出现一些采用单 层掩膜层时不会出现的问题。图l为现有的双层光刻胶的形成方法的流程图，如图l所示，先利用 蒸气法令增黏剂均匀分布于衬底上(SIOI)，该增黏剂可以是六曱基二硅 亚胺(HMDS ， hexamethyldisilazane )等，其可以改善衬底表面的亲水性， 提高光刻胶在衬底上的分布均匀性。然后，将衬底放置于涂布机内，在 衬底上方喷洒一种湿润剂——RRC (Reduction Resist Consumption)溶剂， 其可以提高衬底表面的湿润度，在保证光刻胶涂布质量的同时显著减少 光刻胶的用量(S102)。接着，通过旋转衬底令该湿润剂均匀分布于村底 上(S103);再接着，在衬底上方喷洒第一光刻胶(S104)，再次旋转衬 底令该第 一光刻胶沿着湿润剂均勻分布于衬底上，形成第 一光刻胶层(S105)。然后，可以对村底进行烘烤，去除第一光刻胶层中的大部分溶剂，使其基本定型(S106);至此完成第一层光刻胶层的涂布。形成第一层光刻胶层后，再次将衬底放置于涂布机中，在衬底上方 喷洒湿润剂(S107);旋转衬底令该湿润剂均匀分布于衬底上(S108)。 然后，再在衬底上方喷洒第二光刻胶(S109);再次旋转衬底令该第二光 刻胶均勾分布于衬底上，形成第二光刻胶层(S110);接着，对衬底进行 烘烤，去除第二光刻胶层中的大部分溶剂(Slll);完成第二光刻胶层的 涂布。然后再进行曝光、显影、坚膜等其他步骤。图2为现有的光刻胶涂布示意图，如图2所示，将衬底吸附于涂布机 内的样品台上，再利用其上方的喷嘴210由衬底201的上方喷洒一定量的 湿润剂或光刻胶202 (前者用于S102或S107步骤中，后者用于S104或S109 步骤中)，再通过样品台旋转衬底201,令该湿润剂或光刻胶202均匀分布 于衬底201的表面上。图3为现有的涂布光刻胶层时的衬底转速示意图，现有技术中，两层 光刻胶的涂布均是按图3中所示的转速曲线进行控制的，如图3所示，图3 中的横坐标为时间轴，纵坐标为衬底转速轴，箭头301代表了喷洒湿润剂 的时刻，311代表了喷洒光刻胶的时刻，曲线300代表了在喷洒湿润剂后， 衬底的转速随时间的变化情况(湿润剂转速曲线)，曲线310代表了在喷 洒光刻胶后，衬底的转速随时间的变化情况(光刻胶转速曲线)。可以看 到，在湿润剂转速曲线之后，喷洒光刻胶之前，为了确保衬底表面处于 较好的状态，还对衬底进行了一段持续约l秒左右的高速旋转，称之为预 旋转。图4为按照现有的图3中转速情况形成第二光刻胶层后的衬底表面示 意图，如图4所示，在衬底401 (该衬底上已覆盖了第一光刻胶层，其的 分布情况较为均匀)上涂布了第二光刻胶层402,但结果该第二光刻胶层 402在衬底上的分布并不理想，其厚度均匀性较差，甚至在衬底的边缘处 形成了如图4中403所示的缺口图形，这对后续工艺的进行极为不利。上述第二光刻胶层分布不均匀的问题，在多层掩膜层中第二层以后 的掩膜层的形成过程中普遍存在，为此，需要对第二层以后的掩膜层的 涂布方法进4于改进。除了满足平坦化要求外，多层掩膜层还可以有其他的应用，如2005 年5月25日授权的公告号为CN1203523C的中国专利公开了 一种采用双层 光刻胶的另一种情形，其是为了解决曝光光源波长小于193nm时光刻质量 有所下降的问题而采用了双层光刻胶的方法，并针对采用双层光刻胶后 显影时残留物较多的问题提出了改进的方案。但该专利中并未对第二光 刻胶层的涂布质量问题提出改进。
技术实现思路
本专利技术提供一种，以提高现有的 多层掩膜层的涂布过程中第二层以后的掩膜层的形成质量。本专利技术提供的一种多层掩膜层的形成方法，包括步骤提供衬底，所述衬底表面已形成前一掩膜层；向所述衬底表面喷洒湿润剂，保持所述衬底静止；向所述村底表面喷洒后 一掩膜材料；旋转所述衬底，在所述衬底表面上形成后一掩膜层。其中，所述前一掩膜层至少包括光刻胶层和抗反射层中的 一种。其中，所述后一掩膜层至少包括光刻胶层和抗反射层中的一种。其中，所述湿润剂为用于减少掩膜材料用量的溶剂。其中，所述静止的时间在1至10秒之间。其中，喷洒后一掩膜材料之前，还可以包括步骤衬底旋转50至 500毫秒。另外，在旋转所述衬底后，还包括步骤烘烤所述衬底。 本专利技术还提供了一种具有相同或相应技术特征的多层掩膜层的涂布方法，包括步骤提供衬底，所述衬底表面已形成前一掩膜层； 将所述衬底吸附于涂布机的样品台上； 利用所述涂布机的喷嘴向所述衬底表面喷洒湿润剂； 保持所述涂布机的样品台静止；利用所述涂布机的喷嘴向所述衬底表面喷洒后 一掩膜材料； 旋转所述涂布机的样品台，在所述衬底表面上形成后一掩膜层。 其中，所述前一掩膜层至少包括光刻胶层和抗反射层中的一种。 其中，所述后一掩膜层至少包括光刻胶层和抗反射层中的一种。 其中，所述湿润剂为用于减少掩膜材料用量的溶剂。 其中，所述静止的时间在1至IO秒之间。其中，喷洒后一掩膜材料之前，还可以包括步骤衬底旋转50至 500毫秒。其中，在旋转所述衬底后，还包括步骤烘烤所述衬底。 与现有技术相比，本专利技术具有以下优点本专利技术的，在涂布第二层以后的 后一掩膜材料时，虽然仍会在前一掩膜层上喷洒湿润剂，但在喷洒该后 一掩膜材料前会令衬底保持静止(且显著缩短其预旋转时间)，这样可 以在前一掩膜层上保留较多的湿润剂，提高了该前一掩膜层表面的湿润 度，改善了后一掩膜层在前一掩膜层上的涂布质量(如厚度的均匀性 等)。 附图说明图1为现有的双层光刻月交的形成方法的流程图；图2为现有的光刻胶涂布示意图3为现有的涂布第二光刻胶层时的衬底转速示意图4为按照现有的图3中转速情况形成第二光刻胶层后的衬底表面 示意图5为本专利技术第一实施例中未形成掩膜层前的衬底剖面示意图； 图6为本专利技术第 一 实施例中形成第 一掩膜层后的衬底剖面示意图； 图7为本专利技术第一实施例中形成第二掩膜层后的衬底剖面示意图； 图8为本专利技术第一实施例中双层掩膜层的形成方法的流程图； 图9为本专利技术第一实施例中涂布第二掩膜材料时的衬底转速示意图10为本专利技术第二实施例中多层掩膜层的形成方法的流程图。 具体实施例方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合 附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。多适当的材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多层掩膜层的形成方法，其特征在于，包括步骤：　提供衬底，所述衬底表面已形成前一掩膜层；　向所述衬底表面喷洒湿润剂，保持所述衬底静止；　向所述衬底表面喷洒后一掩膜材料；　旋转所述衬底，在所述衬底表面上形成后一掩膜层。

【技术特征摘要】
1、一种多层掩膜层的形成方法，其特征在于，包括步骤提供衬底，所述衬底表面已形成前一掩膜层；向所述衬底表面喷洒湿润剂，保持所述衬底静止；向所述衬底表面喷洒后一掩膜材料；旋转所述衬底，在所述衬底表面上形成后一掩膜层。2、 如权利要求1所述的形成方法，其特征在于所述前一掩膜层 至少包括光刻胶层和抗反射层中的一种。3、 如权利要求1或2所述的形成方法，其特征在于所述后一掩 膜层至少包括光刻胶层和抗反射层中的 一种。4、 如权利要求1所述的形成方法，其特征在于所述湿润剂为用 于减少掩膜材料用量的溶剂。5、 如权利要求1所述的形成方法，其特征在于所述静止的时间 在1至IO秒之间。6、 如权利要求1所述的形成方法，其特征在于喷洒后一掩膜材 料之前，还包括步骤衬底旋转50至500毫秒。7、 如权利要求1所述的形成方法，其特征在于旋转所述衬底后， 还包括步骤烘烤所述衬底。8、 一种多层掩膜层的涂布方法，其特征在于，包括步骤 提供衬...

【专利技术属性】
技术研发人员：安辉，张迎春，
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：31[中国|上海]