光刻胶层的形成方法技术

一种光刻胶层的形成方法，其特征在于，包括下列步骤：在晶圆上涂覆光刻胶层；对光刻胶层进行软烘烤，优化软烘烤温度和时间；对光刻胶层进行固胶处理，优化固胶温度和时间，使软烘烤及固胶后光刻胶层的缩胶量最小。本发明专利技术使缩胶量达到最小，进而使后续形成的半导体器件关键尺寸与目标尺寸接近一致，防止了降低半导体器件可靠性及电性能的缺陷。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体工艺领域，尤其涉及。
技术介绍
光刻工艺是芯片制造技术中用得最频繁、最关键的技术之一，凡是半导体器件、光电器件等，都需要用光刻工艺将所需器件的基本组成单元和线路的光掩模图形转移到半导体衬底表面的光刻胶图形上。通常光刻的基本工艺包括涂胶、曝光和显影等三大步骤；具体以正光刻胶为例，先于晶圆上涂覆光刻胶层；然后，对光刻胶层进行曝光，将曝光后的光刻胶高温烘烤，以使曝光部分的高分子为主的物质产生裂解；接着将裂解的高分子光刻胶移到显影槽，因曝光的高分子可溶于显影液，所以可借此去除曝光的高分子物质；如此，可在晶圆的顶层表面得到图案化的光刻胶层。在申请号01122126. 7的中国专利申请文献中提供了一种对光刻胶进行处理形成器件图形工艺。目前的光刻技术的主流为紫外线光源的曝光技术，而采用的光刻胶有紫外线光刻胶、i-line(i线)光刻胶。现有光刻胶层在经过烘烤及固胶后，由于温度的影响，导致光刻胶边缘产生收缩 (如图I所示)。尤其在厚胶工艺中，所采用的光刻胶相对黏度系数均大于普通的光刻胶， 且厚胶的张力大；对于大面积的厚光刻胶溶剂挥发的均匀性较差，导致厚光刻胶两边和中间的线宽会有较大差异，缩胶的现象越明显。缩胶现象的产生造成显影后图形失真，得到的器件关键尺寸(CD)与目标尺寸发生差异，使半导体器件尺寸无法满足要求。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是一种改善光刻胶层缩胶的方法，防止光刻胶层发生缩胶现象。为解决上述问题，本专利技术提供一种，包括下列步骤在晶圆上涂覆光刻胶层；对光刻胶层进行软烘烤，优化软烘烤温度和时间；对光刻胶层进行固胶处理，优化固胶温度和时间，使软烘烤及固胶后光刻胶层的缩胶量最小。优选的，所述优化后的烘烤温度为118°C 122°C，烘烤时间为85s 95s。优选的，所述优化后的烘烤温度为120°C，烘烤时间为90s。优选的，所述固胶分为第一阶段和第二阶段，优化固胶第二阶段的温度和时间。优选的，所述优化后固胶第二阶段的温度是135°C 145°C，烘烤时间为65s 75s0优选的，所述优化后固胶第二阶段的温度是140°C，烘烤时间为70s。优选的，所述固胶第一阶段的温度是100°C 110°C，烘烤时间为25s 35s。优选的，所述固胶第一阶段的温度是105°C，烘烤时间为30s。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点对光刻胶层的软烘烤及固胶的参数进行调节，分别找出最佳的参数进行光刻胶层制作，两个步骤结合优化，使缩胶量达到最小，进而使后续形成的半导体器件关键尺寸与目标尺寸接近一致，防止了降低半导体器件可靠性及电性能的缺陷。另外，无需增加额外的成本，不会使生产效率降低，而结果是最大化的满足了工艺要求。进一步，当软烘烤温度为118°C 122°C，烘烤时间为85s 95s时，光刻胶层收缩无明显的改变，经过显影后光刻胶的收缩量同样也没有明显的改变。当固胶第二阶段的温度135°C 145°C，烘烤时间为65s 75s时，光刻胶的收缩量最小，使后续形成的半导体器件关键尺寸与目标尺寸接近一致，防止了降低半导体器件可靠性及电性能的缺陷。附图说明图I是现有技术形成光刻胶层时产生缩胶的效果图；图2是本专利技术形成光刻胶层的具体实施方式流程图；图3是本专利技术形成光刻胶层时软烘烤参数的设置与缩胶量的关系图；图4是本专利技术形成光刻胶层时在不同曝光条件下软烘烤参数与缩胶量的关系图；图5是本专利技术形成光刻胶层时固胶第一阶段凝固参数与缩胶量的关系图；图6是本专利技术形成光刻胶层时固胶第二阶段凝固参数与缩胶量的关系图；图7是采用现有软烘烤和固胶参数与本专利技术软烘烤和固胶的优化参数形成不同厚度光刻胶层的缩胶量比较图。具体实施例方式专利技术人在现有光刻胶层涂胶过程中发现由于光刻胶是一种光敏材料，它受到光照后特性会发生改变，如经过曝光后光刻胶层会发生剧烈铰链反应，使后续光刻胶经过烘烤及固胶后，在温度的进一步影响下，导致光刻胶边缘产生收缩(如图I所示)，尤其在厚胶工艺中，所采用的光刻胶相对黏度系数均大于普通的光刻胶，且厚胶的张力大；对于大面积的厚光刻胶溶剂挥发的均匀性较差，导致厚光刻胶两边和中间的线宽会有较大差异，缩胶的现象越明显。缩胶现象的产生造成显影后图形失真，得到的器件关键尺寸(⑶)与目标尺寸发生差异，使半导体器件尺寸无法满足要求。缩胶使半导体器件关键尺寸小于目标尺寸，进而会出现诸如制作焊盘时出现焊盘不能将导电插塞包裹住，导致漏电，图形或器件无法很好的套准；制作栅极时，栅极关键尺寸小于目标尺寸，这于特征尺寸达到32纳米及以下的工艺中，会造成栅极关键尺寸过小，导致短沟道效应的发生，产生漏电现象；而在制作深宽比大的通孔时，会使通孔的深宽比进一步加大，导致通孔不能被刻蚀完全，产生短路的情况。为解决现有技术的问题，专利技术人经过仔细研究，通过对光刻胶层的软烘烤及固胶的参数都进行调节，分别找出最佳的参数进行光刻胶层制作，两个步骤结合优化，使缩胶量达到最小，进而使后续形成的半导体器件关键尺寸与目标尺寸接近一致，防止了降低半导体器件可靠性及电性能的缺陷。另外，无需增加额外的成本，不会使生产效率降低，而结果是最大化的满足了工艺要求。专利技术人提出的形成光刻胶层的具体流程如图2所示，执行步骤S11，在晶圆上涂覆光刻胶层；采用旋涂的方式在晶圆上形成光刻胶层。执行步骤S12，对光刻胶层进行软烘烤，优化软烘烤温度和时间；在对光刻胶层进行曝光显影之前，需要对光刻胶层进行烘烤，去除光刻胶中的水汽及其他溶剂，增强光刻胶层的粘附性。本实施方式中，所述优化后的软烘烤温度为118°C 122 °C，烘烤时间为85s 95s。如图3所示，经过多次调节软烘烤的温度及烘烤时间，并测量在相应参数下的缩胶量。在测试过程中发现在温度为90°C，烘烤时间为90s时，光刻胶层的收缩量最大为O. 43 μ m;而在温度为90°C，烘烤时间为120s时，光刻胶层的收缩量为O. 27 μ m;温度为90°C，烘烤时间为60s时，光刻胶层的收缩量为O. 24 μ m ;温度为110°C，烘烤时间为90s 时，光刻胶层的收缩量为O. 13 μ m;温度为110°C，烘烤时间为120s时，光刻胶层的收缩量为O. 15μπι;温度为110°C，烘烤时间为60s时，光刻胶层的收缩量为O. 14μπι;温度为 120°C，烘烤时间为90s时，光刻胶层的收缩量为O. 04 μ m;温度为120°C，烘烤时间为120s 时，光刻胶层的收缩量为O. Ilym;温度为120°C，烘烤时间为60s时，光刻胶层的收缩量为O.09 μ m;温度为130°C，烘烤时间为90s时，光刻胶层的收缩量为O. 05 μ m ;温度为130°C， 烘烤时间为120s时，光刻胶层的收缩量为O. 05 μ m ;温度为130°C，烘烤时间为60s时，光刻胶层的收缩量为0.07 μ m。从中可以看出在软烘烤温度为120°C，烘烤时间为90s时，光刻胶层的收缩量最小。 因此，作为一个优选实施例，软烘烤温度为120°C，烘烤时间为90s可作为在光刻胶层形成工艺中最佳软烘烤的参数。另外，如图4所示，采用温度为120°C，烘烤时间为90s的软烘烤参数进行烘烤形成的厚度为24000埃光刻胶层，随着焦距的变化，核心区域的形成半导体器件时光刻胶层的缩胶量受影本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐蓉，钱志浩，
申请(专利权)人：无锡华润上华半导体有限公司，无锡华润上华科技有限公司，
类型：发明
国别省市：