光刻返工方法技术

本发明专利技术提供一种光刻返工方法，包括步骤：提供待返工的半导体衬底，所述半导体衬底上形成有器件结构和位于器件结构上的光刻材料层，所述光刻材料层包括填充物材料层；先用有机溶剂对所述半导体衬底进行清洗，之后用SF6和O2的刻蚀气体依次进行等离子体刻蚀，最后采用单片式湿法清洗方法进行清洗，以去除所述光刻材料层。本发明专利技术提供的光刻返工方法可以适用于多种结构的光刻材料层的返工处理，即便是在处理仅含有填充物层的晶圆时，也能起到很好的返工效果而不会导致图形变形，适用性大大提高；也不会引入新的缺陷，有助于提高返工品质。有助于提高返工品质。有助于提高返工品质。

【技术实现步骤摘要】
光刻返工方法


[0001]本专利技术涉及半导体制造
，特别是涉及一种光刻返工方法。

技术介绍

[0002]光刻(photolithography，简称PHOTO)工艺是半导体器件制造工艺中的一个重要步骤，该步骤利用曝光和显影在光刻材料层上刻画几何图形结构，然后通过刻蚀工艺将光掩模上的图形转移到所在衬底上。光刻工艺是半导体制造过程中为数不多的几个可以进行返工(rework)的工艺之一。当形成的光刻图形不满足工艺要求时，可将原有的光刻材料层去除，之后重新涂布光刻材料层并进行曝光显影。返工作业过程中，不仅要确保将原有的光刻材料层完全去除，而且不能造成衬底材料上的既有器件结构的损伤。
[0003]现有的28nm及以下节点的多晶硅栅极切割三层薄膜堆栈光刻材料，自上而下为光刻胶层(PR)/富硅减反射材料层(Si
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BARC)/填充物层(SOC)，其返工工艺一般采用干法刻蚀(O2
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CF4
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O2)+批次型湿法清洗(batch wet strip)的组合方式。但O2
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CF4
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O2干法刻蚀只适用于完整的三层薄膜堆栈光刻材料层，即同时包含前述的光刻胶层、富硅减反射材料层和填充物层，不适用于仅含有填充物层的情况。仅含有填充物层的晶圆经过现有的干法刻蚀(O2
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CF4
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O2)+批次型湿法清洗(batch wet strip)处理后，晶圆上既有的器件结构，例如栅极图形会发生严重异常，栅极图形将从图1所示的结构变形为图2所示的结构。另外，批次型湿法清洗对聚合物(polymer)、颗粒物(particle)、残留物(residue)的去除能力相对单片式处理比较差，导致返工品质下降。

技术实现思路

[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种光刻返工方法，用于解决现有技术中的光刻返工方法采用干法刻蚀(O2
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CF4
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O2)+批次型湿法清洗(batch wet strip)的组合方式进行返工处理，在处理仅含有填充物层的晶圆时，会导致晶圆上已有的器件结构受到损伤，导致器件变形，且批次型湿法清洗的清洁能力有限，导致返工品质下降等问题。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种光刻返工方法，包括步骤：
[0006]提供待返工的半导体衬底，所述半导体衬底上形成有器件结构和位于器件结构上的光刻材料层，所述光刻材料层包括填充物材料层；
[0007]先用有机溶剂对所述半导体衬底进行清洗，之后用SF6和O2的刻蚀气体依次进行等离子体刻蚀，最后采用单片式湿法清洗方法进行清洗，以去除所述光刻材料层。
[0008]在一可选方案中，所述光刻材料层自上而下由光刻胶层、富硅减反射材料层及所述填充物材料层构成。
[0009]在另一可选方案中，所述光刻材料层自上而下由富硅减反射材料层及所述填充物材料层构成。
[0010]更可选地，所述光刻胶层的厚度为500A～2000A。
[0011]可选地，所述富硅减反射材料层的厚度为100A～1000A。
[0012]在又一可选方案中，所述光刻材料层由所述填充物材料层构成。
[0013]可选地，所述填充物材料层的厚度为500A～4000A。
[0014]可选地，所述半导体衬底的器件结构自上而下包括刻蚀阻挡层、多晶硅栅极、栅介质层和有源区。
[0015]更可选地，所述刻蚀阻挡层的上层为100A～500A的二氧化硅层，下层为100A～500A的氮化硅层，所述多晶硅栅极的高度为200A～1000A，所述栅介质层包括二氧化硅层和/或高k介质材料层。
[0016]可选地，所述单片式湿法清洗方法中使用的药液包括H2SO4:H2O2配比为6:1～4:1且温度为110℃～140℃的混合溶液，以及NH4OH:H2O2:H2O配比为1:1.5:50且温度为30℃～70℃的混合溶液。
[0017]如上所述，本专利技术的光刻返工方法，具有以下有益效果：本专利技术提供的光刻返工方法可以适用于多种结构的光刻材料层的返工处理，即便是在处理仅含有填充物层的晶圆时，也能起到很好的返工效果而不会导致图形变形，也不会引入新的缺陷，有助于提高返工品质。
附图说明
[0018]图1显示为正常的栅极图形的电子扫描隧道显微镜俯视图。
[0019]图2显示为采用现有技术的光刻返工方法处理后的栅极图形的电子扫描隧道显微镜俯视图。
[0020]图3显示为半导体衬底表面的光刻材料层由光刻胶层、富硅减反射材料层及填充物材料层构成的示意图。
[0021]图4显示为半导体衬底表面的光刻材料层仅有富硅减反射材料层及填充物材料层的示意图。
[0022]图5显示为半导体衬底表面的光刻材料层仅有填充物材料层的示意图。
[0023]图6显示为光刻材料层完全去除后的半导体衬底的示意图。
[0024]图7显示为采用现有技术及本专利技术的光刻返工方法处理后的硬掩膜图形的尺寸变化对比图。
[0025]图8显示为采用本专利技术提供的光刻返工方法进行不同次返工作业后缺陷数量的统计柱状图。
[0026]元件标号说明
[0027]11
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半导体衬底
[0028]12
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光刻胶层
[0029]13
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富硅减反射材料层
[0030]14
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填充物材料层
具体实施方式
[0031]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实
施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。如在详述本专利技术实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面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保护的范围。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。
[0032]为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。
[0033]在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征“之上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光刻返工方法，其特征在于，包括步骤：提供待返工的半导体衬底，所述半导体衬底上形成有器件结构和位于器件结构上的光刻材料层，所述光刻材料层包括填充物材料层；先用有机溶剂对所述半导体衬底进行清洗，之后用SF6和O2的刻蚀气体依次进行等离子体刻蚀，最后采用单片式湿法清洗方法进行清洗，以去除所述光刻材料层。2.根据权利要求1所述的光刻返工方法，其特征在于，所述光刻材料层自上而下由光刻胶层、富硅减反射材料层及所述填充物材料层构成。3.根据权利要求1所述的光刻返工方法，其特征在于，所述光刻材料层自上而下由富硅减反射材料层及所述填充物材料层构成。4.根据权利要求2所述的光刻返工方法，其特征在于，所述光刻胶层的厚度为500A～2000A。5.根据权利要求2或3任一项所述的光刻返工方法，其特征在于，所述富硅减反射材料层的厚度为100A～1000A。6.根据权利要求1所述的光刻返工方...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐大朋，
申请(专利权)人：季优科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：