光致抗蝕劑掩膜形成方法

2023-06-11 22:48:51

專利名稱：光致抗蝕劑掩膜形成方法
技術領域：
本發明涉及集成電路製造技術領域，特別涉及一種光致抗蝕劑掩膜 形成方法。
背景技術：
圖形化的光致抗蝕劑層作為集成電路製造過程中的基本掩膜，其圖 形化的精度對集成電路產品的精度及性能都將產生重要影響。在實際生產過程中，圖形化此光致抗蝕劑層後需進行線寬檢測，只 有檢測合格的此圖形化後的光致抗蝕劑層方可作為後續刻蝕工藝的掩 膜層。若檢測不合格，即由於曝光不足或曝光過量造成顯影不足或顯影 過量，進而可能造成刻蝕尺寸偏差時，需要進行返工。此返工過程為去 除此圖形化的光致抗蝕劑層後，重新進行光致抗蝕劑層的塗覆、圖形化 和檢測過程。圖1為說明現有技術中形成光致抗蝕劑掩膜的流程示意圖，如圖1所示，應用現有工藝形成光致抗蝕劑掩膜的步驟包括提供基底；以酸 性清洗溶液清洗此基底；在此清洗後的基底上塗覆光致抗蝕劑層；圖形 化此光致抗蝕劑層；；險測此圖形化的光致抗蝕劑層；確定此圖形化的光 致抗蝕劑層滿足產品要求時，形成光致抗蝕劑掩膜；確定此圖形化的光 致抗蝕劑層需要返工時，去除此圖形化的光致抗蝕劑層，以鹼性清洗溶 液清洗基底，並重複執行光致抗蝕劑層的塗覆、圖形化和檢測的步驟， 直至確定此光致抗蝕劑層滿足產品要求後，形成光致抗蝕劑掩膜。將由於光致抗蝕劑層圖形化效果不佳而進行的第 一次圖形返工過程 簡稱為第一返工過程。顯然，經歷第一返工過程後，圖形化的光致抗蝕 劑層的線寬檢測仍可能不合格，順序進行的重複圖形返工過程稱為第二 返工過程、第三返工過程等。具體的返工操作包括但不限於根據專利號為"US 7125741C"的美國 專利中提供的光致抗蝕劑層的返工方法進行。圖2和圖3分別為說明現有技術中無需經歷返工過程與經歷返工過程 後光致抗蝕劑掩膜的線寬尺寸的示意圖，如圖2和圖3所示，實際生產發 現，與未經歷圖形返工過程而直接形成的光致抗蝕劑掩膜20相比，經歷 第一返工過程後在基底10表面形成的光致抗蝕劑掩膜20的線寬尺寸30變 小。對於65納米工藝節點，此線寬尺寸減小量31約為5 7納米；此外， 經歷第二返工過程、第三返工過程等後，此線寬尺寸會進一步縮小，如 對於65納米工藝節點，經歷第二返工過程後，此線寬尺寸減小量約為2 3納米。分析表明，此線寬尺寸的縮小是由於未經歷返工過程與經歷返工過 程後基底表面酸鹼性不一致造成的。具體為未經歷返工過程時選用的 基底清洗溶液為酸性溶液，導致形成光致抗蝕劑掩膜以前基底表面呈酸 性；而返工過程中選用的基底清洗溶液為鹼性溶液，導致返工後重新形 成光致抗蝕劑掩膜以前基底表面呈鹼性，即在去除4全測不合格的光致抗 蝕劑掩膜後重新塗覆光致抗蝕劑層時，此光致抗蝕劑層位於鹼性基底表 面，而曝光後的光致抗蝕劑層具有酸性成分，致使在曝光後，部分曝光和，相比於位於未經歷返工過程時呈酸性的基底表面，光致抗蝕劑層的 曝光圖形將發生改變，繼而造成返工後線寬尺寸的改變。如何減小返工 後線寬尺寸的改變成為本領域技術人員亟待解決的問題。 發明內容本發明提供了一種光致抗蝕劑掩膜形成方法，可減小返工後線寬尺 寸的改變。本發明提供的一種光致抗蝕劑掩膜形成方法，包括 提供基底；以酸性清洗溶液清洗所述基底；在所述清洗後的基底上塗覆光致抗蝕劑層；圖形化所述光致抗蝕劑層；檢測所述圖形化的光致抗蝕劑層；確定所述圖形化的光致抗蝕劑層滿足產品要求時，將圖形化的所述 光致抗蝕劑層作為光致抗蝕劑掩膜；確定所述圖形化的光致抗蝕劑層不滿足產品要求時，執行返工操 作，直至確定所述光致抗蝕劑層滿足產品要求；所述返工操作包括去除 所述光致抗蝕劑層、以酸性清洗溶液清洗去除所述光致抗蝕劑層後的基 底、以及光致抗蝕劑層的塗覆、圖形化和檢測的步驟。可選地，在圖形化所述光致抗蝕劑層以前，對所述塗覆後的光致抗 蝕劑層進行基層4企測；所述圖形化的光致抗蝕劑層的基層檢測結果滿足 產品要求；所述基層檢測的步驟為確定基層檢測基準；確定基層檢測結果是否滿足所述基層檢測基準； 當基層檢測結果滿足所述基層檢測基準時，確定所述光致抗蝕劑層 滿足產品要求；當基層檢測結果超出所述基層檢測基準範圍時，確定所述光致抗蝕 劑層不滿足產品要求，執行基層返工操作，直至確定所述光致抗蝕劑層 滿足產品要求；所述基層返工操作包括去除所述光致抗蝕劑層、以酸性 清洗溶液清洗去除所述光致抗蝕劑層後的基底、以及光致抗蝕劑層的塗 覆和基層檢測的步驟。可選地，所述酸性清洗溶液為碌u酸雙氧水混合溶液；可選地，第一 次清洗所述基底時選用的酸性清洗溶液為氫氟酸。本發明提供的一種光致抗蝕劑掩膜形成方法，包括提供基底；以鹼性清洗溶液清洗所述基底； 在所述清洗後的基底上塗覆光致抗蝕劑層； 圖形化所述光致抗蝕劑層； 檢測所述圖形化的光致抗蝕劑層；確定所述圖形化的光致抗蝕劑層滿足產品要求時，將圖形化的所述 光致抗蝕劑層作為光致抗蝕劑掩膜；確定所述圖形化的光致抗蝕劑層不滿足產品要求時，執行返工操 作，直至確定所述光致抗蝕劑層滿足產品要求；所述返工操作包括去除 所述光致抗蝕劑層、以鹼性清洗溶液清洗去除所述光致抗蝕劑層後的基 底、以及光致抗蝕劑層的塗覆、圖形化和檢測的步驟。可選地，在圖形化所述光致抗蝕劑層以前，對所述塗覆後的光致抗 蝕劑層進行基層檢測；所述圖形化的光致抗蝕劑層的基層檢測結果滿足 產品要求；所述基層檢測的步驟為確定基層4企測基準；確定基層檢測結果是否滿足所述基層檢測基準；當基層檢測結果滿足所述基層檢測基準時，確定所述光致抗蝕劑層 滿足產品要求；當基層檢測結果超出所述基層檢測基準範圍時，確定所述光致抗蝕 劑層不滿足產品要求，執行基層返工操作，直至確定所述光致抗蝕劑層 滿足產品要求；所述基層返工操作包括去除所述光致抗蝕劑層、以鹼性 清洗溶液清洗去除所述光致抗蝕劑層後的基底、以及光致抗蝕劑層的塗 覆和基層檢測的步驟。可選地，在以鹼性清洗溶液清洗基底之前，預先以酸性清洗溶液清 洗所述基底；可選地，所述酸性清洗溶液為^e克酸雙氧水混合溶液；可選地，第一次清洗所述基底時選用的酸性清洗溶液為氬氟酸；可選地，所 述鹼性清洗溶液包括氨水雙氧水混合溶液。與現有4支術相比，本發明具有以下優點通過將未經歷返工過程時 選用的清洗溶液和返工過程中去除圖形化的光致抗蝕劑層後的清洗溶 液的酸性或鹼性保持一致，以使承載光致抗蝕劑層的基底表面的酸性或 鹼性保持一致，可保證經歷返工過程後光致抗蝕劑層的啄光圖形的改變 量減小，即保證經歷返工過程後光致抗蝕劑掩膜的線寬尺寸的改變量減 小。


圖1為說明現有技術中形成光致抗蝕劑掩膜的流程示意圖； 圖2為說明現有技術中無需經歷返工過程的光致抗蝕劑掩膜的線寬 尺寸示意圖；圖3為說明現有技術中經歷返工過程後光致抗蝕劑掩膜的線寬尺寸 示意圖；圖4為說明本發明實施例的形成光致抗蝕劑掩膜的流程示意圖。
具體實施方式
儘管下面將參照附圖對本發明進行更詳細的描述，其中表示了本發 明的優選實施例，應當理解本領域技術人員可以修改在此描述的本發明 而仍然實現本發明的有利效果。因此，下列的描述應當被理解為對於本 領域技術人員的廣泛教導，而並不作為對本發明的限制。為了清楚，不描述實際實施例的全部特徵。在下列描述中，不詳細 描述公知的功能和結構，因為它們會使本發明由於不必要的細節而混 亂。應當認為在任何實際實施例的開發中，必須做出大量實施細節以實 現開發者的特定目標，例如按照有關系統或有關商業的限制，由一個實 施例改變為另一個實施例。另外，應當認為這種開發工作可能是複雜和 耗費時間的，但是對於具有本發明優勢的本領域技術人員來說僅僅是常規工作。在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發明。根據下列 說明和權利要求書本發明的優點和特徵將更清楚。需說明的是，附圖均 採用非常簡化的形式且均使用非精準的比率，僅用以方便、明晰地輔助 說明本發明實施例的目的。為減小現有技術中經歷返工過程後線寬尺寸的改變，對現有返工過 程進行分析後發現，若在未經歷返工過程時選用酸性溶液清洗基底表 面，而在返工過程中選用鹼性溶液清洗基底表面，將導致未經歷返工過 程而形成光致抗蝕劑掩膜以前基底表面呈酸性，而經歷返工過程後重新 形成光致抗蝕劑掩膜以前基底表面呈鹼性，即在去除檢測不合格的光致 抗蝕劑掩膜後重新塗覆光致抗蝕劑層時，所述光致抗蝕劑層位於鹼性基 底表面，而曝光後的光致抗蝕劑層具有酸性成分，致使在曝光後，部分分中和，相比於位於未經歷返工過程時呈酸性的基底表面，光致抗蝕劑 層的曝光圖形將發生改變，繼而造成返工後線寬尺寸的改變。換言之， 生產過程中發現的光致抗蝕劑層掩膜經歷返工過程後線寬尺寸的改變 是由於未經歷返工過程和經歷返工過程時，承載光致抗蝕劑層的基底表 面的酸性或鹼性不一致造成的。由此，若將未經歷返工過程時選用的清 洗溶液和返工過程中去除圖形化的光致抗蝕劑層後的清洗溶液的酸性 或鹼性保持一致，以使承栽光致抗蝕劑層的基底表面的酸性或鹼性保持 一致，將可保證經歷返工過程後光致抗蝕劑層的曝光圖形的改變量減 小，繼而保證經歷返工過程後光致抗蝕劑掩膜的線寬尺寸的改變量減 小。應用本發明方法形成光致抗蝕劑掩膜的步驟包括提供基底；以酸 性或鹼性清洗溶液清洗所述基底；在所述清洗後的基底上塗覆光致抗蝕劑層；圖形化所述光致抗蝕劑層；檢測所述圖形化的光致抗蝕劑層；確 定所述圖形化的光致抗蝕劑層滿足產品要求時，將圖形化的所述光致抗蝕劑層作為光致抗蝕劑掩膜；確定所述圖形化的光致抗蝕劑層不滿足產 品要求時，執行返工操作，直至確定所述光致抗蝕劑層滿足產品要求； 所述返工操作包^"去除所述光致抗蝕劑層、以同酸性或同石威性清洗溶液清洗去除所述光致抗蝕劑層後的基底、以及光致抗蝕劑層的塗覆、圖形 化和檢測的步驟。圖4為說明本發明實施例的形成光致抗蝕劑掩膜的流程示意圖，如圖 4所示，作為本發明的實施例，應用本發明方法形成光致抗蝕劑掩膜的具 體步驟包括首先，提供基底。所述基底包含處於集成電路製造過程中任意階段的在制品，所述在 製品需形成光致抗蝕劑掩膜。隨後，以酸性清洗溶液清洗所述基底。所述酸性清洗溶液為硫酸雙氧水混合溶液(H2S04、 HA)，其中，硫 酸與雙氧水的質量比範圍為10: 1~20: 1,優選為15: 1。特別地，在第一次塗覆所述光致抗蝕劑層以前清洗所述基底時選用 的酸性清洗溶液包括但不限於氫氟酸(HF, Hydrofluoric acid)，所 述清洗溶液百分比濃度小於或等於2%，優選為&0 : HF = 50 : 1 ;反應 溫度範圍為22~24攝氏度，優選為23攝氏度。然後，在所述清洗後的基底上塗覆光致抗蝕劑層。所述塗覆光致抗蝕劑層的方法可選用旋塗法。所述光致抗蝕劑層的 厚度根據工藝條件及產品要求確定。所述塗覆光致抗蝕劑層的步驟包含 所述光致抗蝕劑層的烘乾、固化等步驟。隨後，圖形化所述光致抗蝕劑層。所述圖形化所述光致抗蝕劑層的方法可採用幹法或溼法等任何傳統 工藝，在此不再贅述。再後，檢測所述圖形化的光致抗蝕劑層。圖形化所述光致抗蝕劑層後，還需進行檢測。只有檢測合格的所述 圖形化後的光致抗蝕劑層方可作為後續刻蝕工藝的掩膜層。若檢測不合 格，即由於曝光不足或曝光過量等因素造成顯影不足或顯影過量，進而 可能造成刻蝕尺寸偏差時，則需要進行返工。所述返工過程為去除所述 圖形化的光致抗蝕劑層後，重新進行光致抗蝕劑層的塗覆、圖形化及檢 測過程。其中，去除所述圖形化的光致抗蝕劑層後，需要清洗去除所述 圖形化的光致抗蝕劑層後暴露的基底，以徹底去除所述光致抗蝕劑層， 獲得潔淨的基底表面。對所述光致抗蝕劑層的檢測包括線寬檢測。對所述光致抗蝕劑層進行檢測的步驟包含預先確定圖形檢測基準的 步驟。繼而，利用所述圖形檢測基準判斷所述圖形化的光致抗蝕劑層是 否滿足產品要求。當檢測結果滿足所述圖形檢測基準時，確定所述光致抗蝕劑層滿足產品要求；當檢測結果超出所述圖形檢測基準範圍時，確 定所述光致抗蝕劑層不滿足產品要求。最後，確定所述光致抗蝕劑層滿足產品要求時，將圖形化的所述光 致抗蝕劑層作為光致抗蝕劑掩膜；確定所述圖形化的光致抗蝕劑層不滿 足產品要求時，執行返工操作，直至確定所述光致抗蝕劑層滿足產品要 求；所述返工操作包括去除所述光致抗蝕劑層、以酸性清洗溶液清洗去 除所述光致抗蝕劑層後的基底、以及光致抗蝕劑層的塗覆、圖形化和檢 測的步驟。當返工過程進行之前選用的清洗溶液為酸性溶液時，所述返工清洗 溶液選用碌u酸雙氧水混合溶液(H2S04、 H202 ),其中，闢u酸與雙氧水的質 量比範圍為10: 1~20: 1，優選為15: 1。需說明的是，在形成圖形化的光致抗蝕劑層之前，還需對所述光致 抗蝕劑層進行基層檢測，所述基層檢測包括膜厚檢測及成膜均勻性檢測。基層檢測合格後，方可對此光致抗蝕劑層進行圖形化處理；如果基 層檢測不合格，則需進行基層返工，所述基層返工過程包括去除此光致 抗蝕劑層後，重新進行光致抗蝕劑層的塗覆及基層4企測過程，直至基層 檢測合格。對所述光致抗蝕劑層進行基層檢測的步驟包含預先確定基層檢測基 準的步驟。繼而，利用所述基層檢測基準判斷所述光致抗蝕劑層是否滿 足產品要求。當檢測結果滿足所述基層檢測基準時，確定所述光致抗蝕 劑層滿足產品要求；當檢測結果超出所述基層檢測基準範圍時，確定所 述光致抗蝕劑層不滿足產品要求。所述塗覆光致抗蝕劑層及對所述光致抗蝕劑層進行檢測的方法可採 用任何傳統的方法，涉及的技術方案在任何情況下均未被視作本發明的 組成部分，在此不再贅述。隨後，確定所述光致抗蝕劑層滿足產品要求時，方可進行圖形化所 述光致抗蝕劑層；確定所述光致抗蝕劑層不滿足產品要求時，執行基層 返工操作，所述基層返工操作包括去除所述光致抗蝕劑層，重複執行以 酸性清洗溶液清洗所述基底以及光致抗蝕劑層的塗覆及檢測步驟，直至 確定所述光致抗蝕劑層滿足產品要求。去除所述光致抗蝕劑層的方法可選用氧氣灰化法。在利用氧氣灰化 處理所述光致抗蝕劑層後，再利用酸性清洗溶液清洗所述基底，用以徹 底去除所述光致抗蝕劑層，獲得潔淨的基底表面。需強調的是，本文件 內所述檢測過程包含但不限於對生產線內在制品進行抽樣檢測。此外，將上述酸性清洗過程變更為鹼性清洗過程，或者，在上述酸 性清洗過程後，均增加一鹼性清洗過程，仍可保證經歷返工過程後光致 抗蝕劑層的曝光圖形的改變量減小，繼而保證經歷返工過程後光致抗蝕 劑掩膜的線寬尺寸的改變量減小，仍可作為本發明方法的實施例。具體 地，在所述鹼性清洗過程中，所述鹼性清洗溶液包括氨水雙氧水混合溶液(NH,OH、 H202 )，其中，氨水與雙氧水的質量比範圍為l: 1.5~1: 2.5，優選為l: 2;氨水與水的質量比範圍為l: 20~1: 30。
應用本發明提供的方法形成光致抗蝕劑掩膜，通過將未經歷返工過 程時選用的清洗溶液和返工過程中去除圖形化的光致抗蝕劑層後的清洗 溶液的酸性或鹼性保持一致，以使承栽光致抗蝕劑層的基底表面的酸性 或鹼性保持一致，可保證經歷返工過程後光致抗蝕劑層的曝光圖形的改 變量減小，即保證經歷返工過程後光致抗蝕劑掩膜的線寬尺寸的改變量 減小。
儘管通過在此的實施例描述說明了本發明，和儘管已經足夠詳細地 描述了實施例，申請人不希望以任何方式將權利要求書的範圍限制在這 種細節上。對於本領域技術人員來說另外的優勢和改進是顯而易見的。 因此，在較寬範圍的本發明不限於表示和描述的特定細節、表達的設備 和方法和說明性例子。因此，可以偏離這些細節而不脫離申請人總的發 明概念的精神和範圍。
權利要求
1. 一種光致抗蝕劑掩膜形成方法，包括提供基底；以酸性清洗溶液清洗所述基底；在所述清洗後的基底上塗覆光致抗蝕劑層；圖形化所述光致抗蝕劑層；檢測所述圖形化的光致抗蝕劑層；確定所述圖形化的光致抗蝕劑層滿足產品要求時，將圖形化的所述光致抗蝕劑層作為光致抗蝕劑掩膜；確定所述圖形化的光致抗蝕劑層不滿足產品要求時，執行返工操作，直至確定所述光致抗蝕劑層滿足產品要求；所述返工操作包括去除所述光致抗蝕劑層、以酸性清洗溶液清洗去除所述光致抗蝕劑層後的基底、以及光致抗蝕劑層的塗覆、圖形化和檢測的步驟。
2. 根據權利要求1所述的光致抗蝕劑掩膜形成方法，其特徵在於 在圖形化所述光致抗蝕劑層以前，對所述塗覆後的光致抗蝕劑層進行基 層檢測；所述圖形化的光致抗蝕劑層的基層檢測結果滿足產品要求；所述基層檢測的步驟為確定基層4企測基準；確定基層檢測結果是否滿足所述基層檢測基準；當基層檢測結果滿足所述基層檢測基準時，確定所述光致抗蝕劑層 滿足產品要求；當基層檢測結果超出所述基層檢測基準範圍時，確定所述光致抗蝕 劑層不滿足產品要求，執行基層返工操作，直至確定所述光致抗蝕劑層 滿足產品要求；所述基層返工操作包括去除所述光致抗蝕劑層、以酸性 清洗溶液清洗去除所述光致抗蝕劑層後的基底、以及光致抗蝕劑層的塗 覆和基層檢測的步驟。
3. 根據權利要求1或2所述的光致抗蝕劑掩膜形成方法，其特徵在 於所述酸性清洗溶液為^L酸雙氧水混合溶液。
4. 根據權利要求1或2所述的光致抗蝕劑掩膜形成方法，其特徵在 於第一次清洗所述基底時選用的酸性清洗溶液為氫氟酸。
5. —種光致抗蝕劑掩膜形成方法，包括 提供基底；以鹼性清洗溶液清洗所述基底；在所述清洗後的基底上塗覆光致抗蝕劑層；圖形化所述光致抗蝕劑層；檢測所述圖形化的光致抗蝕劑層；確定所述圖形化的光致抗蝕劑層滿足產品要求時，將圖形化的所述 光致抗蝕劑層作為光致抗蝕劑掩膜；確定所述圖形化的光致抗蝕劑層不滿足產品要求時，執行返工操 作，直至確定所述光致抗蝕劑層滿足產品要求；所述返工操作包括去除 所述光致抗蝕劑層、以鹼性清洗溶液清洗去除所述光致抗蝕劑層後的基 底、以及光致抗蝕劑層的塗覆、圖形化和檢測的步驟。
6. 根據權利要求5所述的光致抗蝕劑掩膜形成方法，其特徵在於 在圖形化所述光致抗蝕劑層以前，對所述塗覆後的光致抗蝕劑層進行基 層檢測；所述圖形化的光致抗蝕劑層的基層檢測結果滿足產品要求；所述基層檢測的步驟為確定基層檢測基準；確定基層檢測結果是否滿足所述基層檢測基準； 當基層檢測結果滿足所述基層檢測基準時，確定所述光致抗蝕劑層 滿足產品要求；當基層檢測結果超出所述基層檢測基準範圍時，確定所述光致抗蝕劑層不滿足產品要求，執行基層返工操作，直至確定所述光致抗蝕劑層滿足產品要求；所述基層返工操作包括去除所述光致抗蝕劑層、以鹼性 清洗溶液清洗去除所述光致抗蝕劑層後的基底、以及光致抗蝕劑層的塗 覆和基層檢測的步驟。
7. 根據權利要求5或6所述的光致抗蝕劑掩膜形成方法，其特徵在 於在以鹼性清洗溶液清洗基底之前，預先以酸性清洗溶液清洗所述基 底。
8. 根據權利要求7所述的光致抗蝕劑掩膜形成方法，其特徵在於 所述酸性清洗溶液為-克酸雙氧水混合溶液。
9. 根據權利要求7所述的光致抗蝕劑掩膜形成方法，其特徵在於 第一次清洗所述基底時選用的酸性清洗溶液為氫氟酸。
10. 根據權利要求5或6所述的光致抗蝕劑掩膜形成方法，其特徵 在於所述鹼性清洗溶液包括氨水雙氧水混合溶液。
全文摘要
一種光致抗蝕劑掩膜形成方法，包括提供基底；以酸性清洗溶液清洗所述基底；在所述清洗後的基底上塗覆光致抗蝕劑層；圖形化所述光致抗蝕劑層；檢測所述圖形化的光致抗蝕劑層；確定所述圖形化的光致抗蝕劑層滿足產品要求時，將圖形化的所述光致抗蝕劑層作為光致抗蝕劑掩膜；確定所述圖形化的光致抗蝕劑層不滿足產品要求時，執行返工操作，直至確定所述光致抗蝕劑層滿足產品要求；所述返工操作包括去除所述光致抗蝕劑層、以酸性清洗溶液清洗去除所述光致抗蝕劑層後的基底、以及光致抗蝕劑層的塗覆、圖形化和檢測的步驟。可保證經歷返工過程後光致抗蝕劑掩膜的線寬尺寸的改變量減小。
文檔編號H01L21/027GK101246309SQ20071003768
公開日2008年8月20日 申請日期2007年2月13日 優先權日2007年2月13日
發明者吳永玉, 孟兆祥 申請人:中芯國際集成電路製造(上海)有限公司