專利名稱：光掩膜圖形的形成方法及光掩膜層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種光掩膜圖形的形成方法及光掩膜層。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體器件制造技術(shù)中，通常利用光刻工藝將掩膜版上的掩膜圖形轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體 結(jié)構(gòu)表面的光刻膠層中。通常光刻的基本工藝包括涂膠、曝光和顯影等步驟。涂膠的目的 是在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表面建立薄而均勻的光掩膜層。曝光的目的是利用曝光光源將掩膜圖形轉(zhuǎn) 移到光刻膠層中。顯影是圖案化光刻膠層，將光刻膠層進行曝光或者未曝光的區(qū)域去除，從 而在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表面形成圖案化的光刻膠層。之后在圖案化的光刻膠層的掩蔽下對半導(dǎo)體 結(jié)構(gòu)進行刻蝕，就將掩膜圖形轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，從而在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中形成電路圖形。在 刻蝕之后還需要將光刻膠層去除。劃分光刻膠的一個基本的類別是它的極性。光刻膠在曝光之后，被浸入顯影溶液 中。在曝光過程中，正性膠通過感光化學(xué)反應(yīng)，切斷樹脂聚合體主鏈和從鏈之間的聯(lián)系，達 到削弱聚合體的目的，所以曝光后的光刻膠在隨后顯影處理中溶解度升高。在顯影過程中， 正性光刻膠曝過光的區(qū)域溶解得要快得多，曝光后的光刻膠溶解速度幾乎是未曝光的光刻 膠溶解速度的10倍。理想情況下，未曝光的區(qū)域保持不變。負性光刻膠正好相反，在顯影 劑中未曝光的區(qū)域?qū)⑷芙?，而曝光的區(qū)域被保留。正性膠的分辨力往往是最好的，因此在IC 制造中的應(yīng)用更為普及。對于正性光刻膠而言，在顯影后，曝光部分的光刻膠往往沒有完全被去除，從而存 在殘余。該殘余會給后續(xù)的工藝帶來很大影響，例如在0. 13um節(jié)點以下的工藝流程中，我 們通常要在柵極之后增加多道淺摻雜的離子注入工藝來提高電性。淺摻雜離子注入層次的 設(shè)計規(guī)則比較小，從而光刻膠殘余會阻擋淺摻雜的離子注入使得電性失敗。通常地，可以通過延長曝光時間或者顯影時間來解決上述問題，但是延長顯影時 間控制不當(dāng)容易造成過顯影，從而容易造成光刻膠倒塌或者其他缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種光掩膜圖形的形成方法和光掩膜層，從而減小 顯影后，曝光位置存在光刻膠殘余的問題。為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種光掩膜圖形的形成方法，包括步驟提供半導(dǎo) 體基底；在半導(dǎo)體基底上形成光刻膠層；在所述光刻膠層上形成親水層，所述親水層和光 刻膠層構(gòu)成光掩膜層；透光掩膜板對所述光掩膜層曝光；對曝光后的光掩膜層顯影，去除 被曝光的光掩膜層，形成光掩膜層圖形。優(yōu)選的，所述親水層的材料為CH3COCH3。優(yōu)選的，還包括在所述親水層和光刻膠層之間形成頂部抗反射層。優(yōu)選的，頂部抗反射層的分子式是C8F17S03。
優(yōu)選的，還包括在所述半導(dǎo)體基底和所述光刻膠層之間形成底部抗反射層。相應(yīng)的本發(fā)明還提供了一種光掩膜層，包括半導(dǎo)體基底；在半導(dǎo)體基底上具有 光刻膠層；在所述光刻膠層上具有親水層，所述親水層和光刻膠層構(gòu)成光掩膜層。優(yōu)選的，所述親水層的材料為CH3C0CH3。優(yōu)選的，還包括位于所述親水層和光刻膠層之間的頂部抗反射層。優(yōu)選的，頂部抗反射層的分子式是C8F17S03。優(yōu)選的，還包括位于所述半導(dǎo)體基底和所述光刻膠層之間的底部抗反射層。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明主要具有以下優(yōu)點本發(fā)明通過在光刻膠層上形成一層親水層，從而使得被曝光后的光刻膠層可以被 顯影液到達，從而被顯影液清洗。因此也就避免也因為需要去除的光刻膠沒有被去除而對 后續(xù)工藝帶來的影響。


通過附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實施例的更具體說明，本發(fā)明的上述及其它目 的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按 實際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點在于示出本發(fā)明的主旨。圖1為本發(fā)明的光掩膜圖形的形成方法流程圖；圖2至圖5為本發(fā)明的光掩膜圖形的形成方法示意圖。
具體實施例方式經(jīng)過大量的實驗發(fā)現(xiàn)，正性光刻膠容易受到環(huán)境的影響從而使得光刻膠表面呈弱 堿性，使得光刻膠呈像的表面具有不親水性，從而使得在曝光后的顯影中，顯影液不易進入 被環(huán)境污染呈弱堿性的區(qū)域，從而使得被曝光的區(qū)域中，受環(huán)境污染呈弱堿性的區(qū)域無法 被顯影液清洗，從而使得部分區(qū)域顯影失敗，這樣在顯影完成后，應(yīng)該去除光刻膠的部分區(qū) 域，可能就無法去除光刻膠，從而給后續(xù)的刻蝕步驟帶來影響。本發(fā)明提供一種光掩膜圖形的形成方法，包括步驟提供半導(dǎo)體基底；在半導(dǎo)體 基底上形成光刻膠層；在所述光刻膠層上形成親水層，所述親水層和光刻膠層構(gòu)成光掩膜 層；透光掩膜板對所述光掩膜層曝光；對曝光后的光掩膜層顯影，去除被曝光的光掩膜層， 形成光掩膜層圖形。優(yōu)選的，所述親水層的材料為CH3COCH3。優(yōu)選的，還包括在所述親水層和光刻膠層之間形成頂部抗反射層。優(yōu)選的，頂部抗反射層的分子式是C8F17S03。優(yōu)選的，還包括在所述半導(dǎo)體基底和所述光刻膠層之間形成底部抗反射層。相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種光掩膜層，包括半導(dǎo)體基底；在半導(dǎo)體基底上具有光 刻膠層；在所述光刻膠層上具有親水層，所述親水層和光刻膠層構(gòu)成光掩膜層。優(yōu)選的，所述親水層的材料為CH3C0CH3。優(yōu)選的，還包括位于所述親水層和光刻膠層之間的頂部抗反射層。優(yōu)選的，頂部抗反射層的分子式是C8F17S03。優(yōu)選的，還包括位于所述半導(dǎo)體基底和所述光刻膠層之間的底部抗反射層。4
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明 的具體實施方式
做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā) 明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不 違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施的限制。其次，本發(fā)明利用示意圖進行詳細描述，在詳述本發(fā)明實施例時，為便于說明，表 示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是實例，其在此不應(yīng) 限制本發(fā)明保護的范圍。此外，在實際制作中應(yīng)包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。圖1為本發(fā)明的光掩膜圖形的形成方法流程圖，圖2至圖5為本發(fā)明的光掩膜圖 形的形成方法示意圖，如圖1所示，本發(fā)明的光掩膜圖形的形成方法包括步驟SlO 提供半導(dǎo)體基底。如圖2所示，半導(dǎo)體基底100可以為單晶、多晶或非晶結(jié)構(gòu)的硅或硅鍺(SiGe)，也 可以是絕 緣體上硅(SOI)，還可以包括其它的材料，例如銻化銦、碲化鉛、砷化銦、磷化銦、砷 化鎵或銻化鎵。另外還可以為多層基片(例如，具有覆蓋電介質(zhì)和金屬膜的硅襯底)、分 級基片、絕緣體上硅基片、外延硅基片、部分處理的基片(包括集成電路及其他元件的一部 分)、圖案化或未被圖案化的基片。S20 在半導(dǎo)體基底100上形成光刻膠層。如圖3所示，在半導(dǎo)體基底100上可以利用旋涂(spin on)工藝涂布光刻膠層 110，例如先滴注光刻膠到半導(dǎo)體基底100上，再旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體基底100所在的晶片，從而使光 刻膠均勻分布到半導(dǎo)體基底100上。所述光刻膠為波長為248nm的紫外線曝光光刻膠，厚 度可以為1500 A 2000 A。優(yōu)選的，還可以在形成光刻膠層110之前，在半導(dǎo)體基底100上形成底部抗反射 BARC(Bottom Anti-Reflective Coating, BARC)層 105，厚度可以為 500 入 4000 Α。所述 底部抗反射層105的作用主要為防止光線通過光刻膠后在晶圓界面發(fā)生反射，避免反射 的光線會與入射光發(fā)生干涉，使得光刻膠能均勻曝光。具體的可以采用旋涂工藝涂布。S30 在所述光刻膠層110上形成親水層，所述親水層和光刻膠層110構(gòu)成光掩膜 層。如圖3所示，在所述光刻膠層110上可以利用旋涂(spin on)工藝涂布親水層 120。親水層120的材料可以為CH3COCH3，另外還可以為含氫氧基的物質(zhì)或者為Ti02。所述 親水層120、光刻膠層110還可以包括底部抗反射層105 —起構(gòu)成光掩膜層130。在現(xiàn)有技術(shù)中，尤其在MSnm UV光源曝光的光刻膠層上，通常不涂覆涂層，但是這 樣光刻膠層和環(huán)境中的物質(zhì)反應(yīng)后，會生成弱堿性物質(zhì)，這樣會使得光刻膠層呈不親水性， 從而在曝光之后顯影的時候被去離子水?dāng)y帶的顯影液不容易到達不親水的光刻膠層位置， 從而使得曝光后的光刻膠無法被顯影去除，從而給后續(xù)的工藝帶來不好的影響。在本發(fā)明中利用在光刻膠層表面涂覆親水層，從而使得光刻膠層具有親水性，并 且親水層為透明物質(zhì)，這樣親水層既不會影響曝光的光源照射在光刻膠層，又使得在顯影 的時候使得顯影液用容易到達曝光后的光刻膠位置，從而使得被曝光位置的光刻膠層容易 被顯影后去除。優(yōu)選的，在親水層和光刻膠層之間可以涂覆頂部抗反射(Top Anti-Reflective Coating, TARC)層115，從而使得既可以使光刻膠層具有親水作用，又可以防止光線通過光刻膠后在晶圓界面發(fā)生反射，避免反射的光線會與入射光發(fā)生干涉，使得光刻膠能均勻曝 光。優(yōu)選的，TARC的分子式是C8F17S03。通常M8nm UV光源曝光的光刻膠層上，不涂覆涂層，因此在本發(fā)明中優(yōu)選的，本發(fā) 明親水層也可以為親水性的頂部抗反射層，也就是在光刻膠層110上僅涂布具有親水性的 頂部抗反射層115，這樣既可以使光刻膠層具有親水作用，又可以防止光線通過光刻膠后在 晶圓界面發(fā)生反射，避免反射的光線會與入射光發(fā)生干涉，使得光刻膠能均勻曝光。優(yōu)選 的，親水性的TARC的分子式是C8F17SO3。S40 透過掩膜板對所述光掩膜層曝光。如圖4所示，透過掩膜板對所述光掩膜層曝光，在光掩膜板上具有透光的圖形，所 述光源從所述透光的圖形中透過，從而對光掩膜層的特定位置曝光。S50 對曝光后的光掩膜層130顯影，去除被曝光的光掩膜層，形成光掩膜層圖形。如圖5所示，利用顯影液，例如TMAH、Na0H、K0H，對曝光后的光掩膜層130顯影，從 而去除被曝光的部分，因為在光刻膠層Iio涂覆有親水層120，因此容易被顯影達到，并被 顯影液去除。相應(yīng)的本發(fā)明還提供了一種光掩膜層，包括半導(dǎo)體基底；在半導(dǎo)體基底上具有光刻膠層；在所述光刻膠層上具有親水層，所述親水層和光刻膠層構(gòu)成光掩膜層。優(yōu)選的，所述親水層的材料為CH3C0CH3。優(yōu)選的，還包括在所述親水層和光刻膠層之間的頂部抗反射層。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。任 何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方 法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實 施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做 的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護的范圍內(nèi)。權(quán)利要求
1.一種光掩膜圖形的形成方法，其特征在于，包括步驟 提供半導(dǎo)體基底；在半導(dǎo)體基底上形成光刻膠層；在所述光刻膠層上形成親水層，所述親水層和光刻膠層構(gòu)成光掩膜層； 透光掩膜板對所述光掩膜層曝光；對曝光后的光掩膜層顯影，去除被曝光的光掩膜層，形成光掩膜層圖形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光掩膜圖形的形成方法，其特征在于，所述親水層的材料為 CH3COCH3 ο
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光掩膜圖形的形成方法，其特征在于，還包括在所述親水層 和光刻膠層之間形成頂部抗反射層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光掩膜圖形的形成方法，其特征在于，頂部抗反射層的分子式是 C8F17SO30
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光掩膜圖形的形成方法，其特征在于，還包括在所述半導(dǎo)體 基底和所述光刻膠層之間形成底部抗反射層。
6.一種光掩膜層，其特征在于，包括 位于半導(dǎo)體基底上的光刻膠層； 位于光刻膠層上的親水層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光掩膜層，其特征在于，所述親水層的材料為CH3C0CH3。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光掩膜層，其特征在于，還包括位于所述親水層和光刻膠層 之間的頂部抗反射層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光掩膜層，其特征在于，頂部抗反射層的分子式是C8F17S03。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光掩膜層，其特征在于，還包括位于所述半導(dǎo)體基底和所述 光刻膠層之間的底部抗反射層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光掩膜圖形的形成方法，包括步驟提供半導(dǎo)體基底；在半導(dǎo)體基底上形成光刻膠層；在所述光刻膠層上形成親水層，所述親水層和光刻膠層構(gòu)成光掩膜層；透光掩膜板對所述光掩膜層曝光；對曝光后的光掩膜層顯影，去除被曝光的光掩膜層，形成光掩膜層圖形。一種光掩膜層，包括半導(dǎo)體基底；在半導(dǎo)體基底上具有光刻膠層；在所述光刻膠層上具有親水層，所述親水層和光刻膠層構(gòu)成光掩膜層。從而減少了顯影后曝光部分光刻膠殘留的現(xiàn)象。
文檔編號G03F1/38GK102043327SQ20091020419
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月19日
發(fā)明者黃旭鑫 申請人:無錫華潤上華半導(dǎo)體有限公司, 無錫華潤上華科技有限公司