本發(fā)明涉及集成電路技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光刻方法。

背景技術(shù)：

隨著半導(dǎo)體器件的集成度的不斷提高，集成電路制造工藝中的線寬尺寸原來(lái)越小，也即光刻工藝的分辨率越來(lái)越小，為了實(shí)現(xiàn)不斷變小的分辨率，光刻工藝中的光刻膠厚度也要求隨之變薄，但是光刻膠厚度變薄又會(huì)產(chǎn)生另外一個(gè)副作用，即在后續(xù)薄膜刻蝕工藝中，由于光刻膠太薄而引起的抗刻蝕能力下降的問題。為了解決分辨率和抗刻蝕能力之間的這個(gè)矛盾，在40納米節(jié)點(diǎn)以下產(chǎn)品的光刻工藝中，通常都會(huì)引入一種三層光刻膠工藝(Tri-layer photoresist process)，請(qǐng)參閱圖1，三層光刻膠工藝一般包括以下步驟：

(1)在已完成薄膜材料200生長(zhǎng)的襯底100上涂布底層材料層300，并烘烤；

(2)中間層抗反射材料400的涂布及烘烤；

(3)頂層光刻膠500的涂布、烘烤、曝光及顯影。

上述三層光刻膠工藝的特點(diǎn)就是光刻膠500對(duì)底層材料層300的刻蝕選擇比要比光刻膠500對(duì)薄膜材料200的刻蝕選擇比要高，利用這個(gè)特點(diǎn)，可以以較薄的光刻膠500的圖案為掩膜，先刻蝕出底層材料層300的圖案，然后再以底層材料層300的圖案為掩膜，刻蝕薄膜材料200從而形成所需的圖案。從而解決傳統(tǒng)兩層光刻膠(底部抗反射材料400和光刻膠500)工藝中分辨率和抗刻蝕能力之間的這個(gè)矛盾。

但是，在傳統(tǒng)的三層光刻膠工藝中，在進(jìn)行步驟(1)的底層材料300的烘烤時(shí)，底層材料層300內(nèi)部的一些微氣泡由于烘烤的作用會(huì)向上聚集于底層材料層300的表面，但由于通常底層材料層300的厚度都較厚，有一些微氣泡在向上聚集的過程中來(lái)不及從底層材料層300的表面溢出，從而會(huì)在底層材料300的表面形成聚集一些微氣泡610(micro-bubble)或微孔620(micro-hole)，如圖2所示，而在后續(xù)步驟(2)中，中間層抗反射材料400的烘烤溫度又比較高，在高溫情況下，底層材料層300表面的微氣泡610非常容易脹大甚至破裂泡，進(jìn)而產(chǎn)生如圖2的氣泡缺陷(bubble defect)，而底層材料層300表面的微孔620在經(jīng)過中間層抗反射材料400的涂布之后，會(huì)被中間層抗反射材料400的液體填滿，在經(jīng)過后續(xù)的高溫烘烤后，由于液體的受熱揮發(fā)也會(huì)產(chǎn)生如圖3A所示的大氣泡缺陷，請(qǐng)參閱圖3B，為氣泡缺陷在襯底上的分布圖，該氣泡缺陷會(huì)嚴(yán)重影響后續(xù)的刻蝕工藝進(jìn)而影響產(chǎn)品良率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服以上問題，本發(fā)明旨在提供一種光刻方法，從而避免三層光刻膠工藝中底層材料表面的微氣泡和/或微孔、以及后續(xù)工藝中成為大氣泡的缺陷。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種光刻方法，包括：

步驟01：提供一襯底；

步驟02：在襯底上涂覆底層材料層，并且對(duì)底層材料層進(jìn)行烘烤；其中，在底層材料層表面形成微氣泡和/或微孔；

步驟03：對(duì)底層材料層進(jìn)行表面處理工藝來(lái)消除底層材料層表面的微氣泡和/或微孔；

步驟04：在經(jīng)表面處理的底層材料層上形成中間層；

步驟05：在中間層上形成頂層光刻膠，然后進(jìn)行曝光工藝。

優(yōu)選地，所述步驟03中，所述表面處理工藝包括：在底層材料層表面施加化學(xué)溶劑或者采用含氧等離子體刻蝕來(lái)去除底層材料層表面的含有微氣泡和/或微孔的薄層。

優(yōu)選地，在底層材料層表面施加化學(xué)溶劑的方法具體包括：

步驟031：以第一速率旋轉(zhuǎn)所述襯底，在第一時(shí)間內(nèi)將所述化學(xué)溶劑形成于所述底層材料層表面；

步驟032：以第二速率旋轉(zhuǎn)所述襯底，從而甩掉所述底層材料層表面的所述化學(xué)溶劑，使所述底層材料表面干燥；其中，在步驟031的第一時(shí)間結(jié)束后，所述化學(xué)溶劑將底層材料層表面的含有微氣泡和/或微孔的薄層溶解掉，所述步驟032甩掉的所述化學(xué)溶劑包含被溶解掉的所述薄層。

優(yōu)選地，所述第二速率大于所述第一速率。

優(yōu)選地，所述步驟031之后且在所述步驟032之間，還包括：將所述襯底靜置第二時(shí)間。

優(yōu)選地，所述采用含氧等離子體刻蝕來(lái)去除底層材料層表面的含有微氣泡和/或微孔的薄層，所采用的刻蝕時(shí)間為5～150秒。

優(yōu)選地，所述采用含氧等離子體刻蝕來(lái)去除底層材料層表面的含有微氣泡和/或微孔的薄層，采用100～5000sccm流量的氧氣，采用的氣體壓強(qiáng)為50-5000mTorr。

優(yōu)選地，所述步驟02具體包括：在襯底上涂覆底層材料層，并且對(duì)底層材料層進(jìn)行烘烤；然后重復(fù)該過程多次。

優(yōu)選地，所述底層材料層的材料為填充性材料或硬掩膜材料。

本發(fā)明通過對(duì)底層材料層表面進(jìn)行溶劑或含氧等離子體的表面處理，利用化學(xué)溶劑的溶解作用或含氧等離子體的物理轟擊以及化學(xué)作用，能消除底層材料層表面固有的微氣泡和/或微孔，解決了微氣泡和/或微孔在后續(xù)工藝過程中由于高溫烘烤的作用而脹大形成大氣泡的問題，從而降低了光刻膠的缺陷，提高光刻工藝質(zhì)量和產(chǎn)品良率。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有的三層光刻膠工藝所形成的襯底的截面結(jié)構(gòu)示意圖

圖2為現(xiàn)有的三層光刻膠工藝中底層材料層經(jīng)烘烤后的截面結(jié)構(gòu)示意圖

圖3A為現(xiàn)有的底層材料層上涂布抗反射材料之后形成的大氣泡缺陷圖

圖3B為現(xiàn)有的襯底上氣泡缺陷分布圖

圖4為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的光刻方法的流程示意圖

圖5-9為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的光刻方法的各步驟示意圖

圖10為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的圖案化目標(biāo)圖案層之后的結(jié)構(gòu)示意圖

圖11為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的襯底上氣泡缺陷分布示意圖

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步說明。當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實(shí)施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

以下結(jié)合附圖4-11和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。需說明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式、使用非精準(zhǔn)的比例，且僅用以方便、清晰地達(dá)到輔助說明本實(shí)施例的目的。

請(qǐng)參閱圖4，本實(shí)施例的光刻方法包括：

步驟01：提供一襯底；

具體的，請(qǐng)參閱圖5，這里的襯底0可以但不限于為硅襯底。襯底0的表面還具有一層薄膜1，該薄膜1作為目標(biāo)圖案層。也可以直接用襯底0作為目標(biāo)圖案層。

步驟02：在襯底上涂覆底層材料層，并且對(duì)底層材料層進(jìn)行烘烤；其中，在底層材料層表面形成微氣泡和/或微孔；

具體的，請(qǐng)參閱圖6，底層材料層2的材料可以為填充性材料或硬掩膜材料；底層材料層2可以對(duì)位于底層材料層底部的目標(biāo)圖案層(薄膜1)進(jìn)行平坦化，這是因?yàn)槟繕?biāo)圖案層(薄膜1)上可能具有臺(tái)階或凹陷等，利用底層材料層2形成于目標(biāo)圖案層(薄膜1)上來(lái)對(duì)臺(tái)階或凹陷進(jìn)行填充以達(dá)到平坦化目的，有利于增加后續(xù)光刻的工藝窗口，底層材料層2還作為后續(xù)刻蝕目標(biāo)圖案層(薄膜1)的掩膜層。這里底層材料層2經(jīng)烘烤后的厚度為100-500nm。在底層材料層2的烘烤過程中，其內(nèi)部的一些微氣泡由于烘烤的作用會(huì)向上聚集于底層材料層2的表面，但由于通常底層材料層2的厚度都較厚，有一些微氣泡在向上聚集的過程中來(lái)不及從底層材料層2的表面溢出，從而會(huì)在底層材料層的表面聚集一些微氣泡K1(micro-bubble)或微孔K2。

較佳的，為了減少底層材料層2的表面聚集的微氣泡K1或微孔K2，也可以：首先在襯底0上(本實(shí)施例中在襯底0的薄膜1上)涂覆底層材料層2，并且對(duì)底層材料層2進(jìn)行烘烤；然后重復(fù)該過程多次的方法，這樣每次涂布的底層材料層2的厚度可以相對(duì)減小一些，更有利于微氣泡K1或微孔K2的溢出。所述底層材料層涂布烘烤后的最終厚度為100-500nm。

步驟03：對(duì)底層材料層進(jìn)行表面處理工藝來(lái)消除底層材料層表面的微氣泡和/或微孔；

具體的，請(qǐng)參閱圖7，表面處理工藝包括：在底層材料層2表面施加化學(xué)溶劑或者采用含氧等離子體刻蝕來(lái)去除如圖6中的底層材料層2表面的含有微氣泡K1和/或微孔K2的薄層。

本實(shí)施例中，在底層材料層2表面施加化學(xué)溶劑的方法具體包括：

步驟031：以第一速率旋轉(zhuǎn)襯底0，在第一時(shí)間內(nèi)將化學(xué)溶劑形成于底層材料層2表面；這里，當(dāng)襯底0保持靜止(第一速率為零)或低轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，在底層材料層2的表面噴涂化學(xué)溶劑，使化學(xué)溶劑鋪滿底層材料層2的整個(gè)表面，第一時(shí)間可以為1-100秒，第一時(shí)間結(jié)束后，停止噴涂。

步驟032：以第二速率旋轉(zhuǎn)襯底0，從而甩掉底層材料層2表面的化學(xué)溶劑，使底層材料層2表面干燥；其中，在步驟031的第一時(shí)間結(jié)束后，化學(xué)溶劑將如圖6所示的底層材料層2表面的含有微氣泡K1和/或微孔K2的薄層溶解掉，步驟032甩掉的化學(xué)溶劑包含被溶解掉的上述含有微氣泡K1和/或微孔K2的薄層。這里，第二速率大于第一速率；步驟031之后且在步驟032之間，還可以包括：將襯底0靜置第二時(shí)間。第二時(shí)間可以為1～200秒；在用溶劑對(duì)底層材料層2進(jìn)行表面處理過程中，利用化學(xué)溶劑對(duì)底層材料層2的微弱的溶解能力，將底層材料層2表面含有微氣泡K1和/或微孔K2的薄層溶解去除。

本實(shí)施例中，還可以采用含氧等離子體刻蝕來(lái)去除底層材料層2表面的含有微氣泡K1和/或微孔K2的薄層；其中，采用100～5000sccm流量的氧氣，采用的氣體壓強(qiáng)為50-5000mTorr，射頻功率為50～1500W，刻蝕時(shí)間為5～150秒，在用含氧等離子體對(duì)底層材料層2進(jìn)行表面處理過程中，利用含氧等離子體對(duì)底層材料層2表面的物理轟擊以及化學(xué)作用，將底層材料層2表面的含有微氣泡K1和/或微孔K2的薄層刻蝕去除。

步驟04：在經(jīng)表面處理的底層材料層上形成中間層；

具體的，請(qǐng)參閱圖8，中間層3的材料可以為抗反射材料。中間層3的烘烤溫度大于200℃，烘烤時(shí)間大于30秒。由于在步驟03就已經(jīng)將底層材料層2表面的微氣泡K1和/或微孔K2通過表面處理去除掉了，所以在中間層3的烘烤過程中，因此就不會(huì)發(fā)生傳統(tǒng)三層光刻膠工藝中微氣泡和/或微孔由于高溫烘烤的作用而脹大形成大氣泡的問題。如圖11所示，圖11為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的襯底上氣泡缺陷分布示意圖，由此可知，采用本實(shí)施例的方法之后，沒有發(fā)生傳統(tǒng)方法中的如圖3B所示的環(huán)狀分布的缺陷，在掃描式電子顯微鏡下也沒有看到如圖3A所示的氣泡缺陷。

步驟05：在中間層上形成頂層光刻膠，然后進(jìn)行曝光工藝。

具體的，請(qǐng)參閱圖9，頂層光刻膠4的涂布、烘烤、曝光及顯影，經(jīng)過此步驟05之后，請(qǐng)參閱圖10，再以頂層光刻膠4的曝光圖案為掩膜層，分別刻蝕中間層3和底層材料層2，然后再以底層材料層2中所形成的圖案為掩膜來(lái)刻蝕目標(biāo)圖案層(薄膜1)，從而在目標(biāo)圖案層(薄膜1)中形成所需圖案。在刻蝕目標(biāo)圖案層之后，頂層光刻膠4和中間層3也可能會(huì)被消耗掉。

雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然實(shí)施例僅為了便于說明而舉例而已，并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下可作若干的更動(dòng)與潤(rùn)飾，本發(fā)明所主張的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。