專利名稱：防止晶圓表面不平及曝光中失焦的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種防止晶圓表面不平及曝光中失焦 的方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體制造工藝中，光刻和刻蝕工藝得到廣泛的應(yīng)用，光刻的過(guò)程主要包括形成 光刻膠層；使用光刻機(jī)對(duì)光刻膠層進(jìn)行圖案化；以所述圖案化之后的光刻膠層為掩膜進(jìn)行 刻蝕；刻蝕之后將剩余的光刻膠去除。隨著工藝水平的不斷提高，器件的特征尺寸(CD， critical dimension)在不斷減小，特別是進(jìn)入90nm工藝以后，光刻膠層圖案化過(guò)程中的 聚焦問(wèn)題越來(lái)越重要，聚焦不準(zhǔn)或者失焦(defocus)現(xiàn)象將會(huì)嚴(yán)重降低制造過(guò)程的良率 (yield)。在專利號(hào)為5780204的美國(guó)專利中公開了一種改善光刻工藝的方法，用來(lái)避免光 刻工藝中的失焦問(wèn)題，該方法在光刻前對(duì)晶圓背面進(jìn)行清洗拋光，提高晶圓背面的平整性， 消除先前工藝在晶圓背面形成的缺陷，諸如劃傷(scratch)或是殘留的微粒(particle) 等，防止了光刻過(guò)程中的失焦問(wèn)題。現(xiàn)有技術(shù)還公開了一種防止曝光中失焦的方法，具體為在光刻工藝前，使用酸性 清洗液對(duì)晶圓背面進(jìn)行清洗，所述清洗液為氫氟酸(HF)與硝酸(HNO3)的混合溶液，比例為 50 1，以此來(lái)消除光刻之前的工藝步驟對(duì)晶圓背面造成的污染和缺陷，恢復(fù)晶圓背面的 平整性，這些污染和缺陷包括劃傷或是殘留的微粒等?，F(xiàn)有技術(shù)對(duì)晶圓背面清洗過(guò)程中，清洗液會(huì)對(duì)晶圓背面的硅材料形成侵蝕，使得 晶圓的厚度略微減小。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，晶圓周邊區(qū)域受侵蝕的程度要高于晶圓中心區(qū)域。由 于半導(dǎo)體制造過(guò)程中涉及到多次光刻工藝，在經(jīng)過(guò)多次清洗拋光之后，會(huì)造成晶圓中心區(qū) 域的厚度大于周邊區(qū)域的厚度，如圖1所示，晶圓100中心區(qū)域的厚度明顯大于周邊區(qū)域的 厚度。晶圓厚度不一致會(huì)導(dǎo)致光刻過(guò)程中晶圓發(fā)生輕微的晃動(dòng)，造成光刻工藝中的聚焦不 準(zhǔn)和失焦問(wèn)題。特別是在65nm或者更高工藝水平下，由于通孔的直徑非常小，進(jìn)行光刻工 藝中的曝光時(shí)，失焦現(xiàn)象尤其嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的良率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種防止晶圓表面不平及曝光中失焦的方法，避免清洗 過(guò)程造成的晶圓厚度不均勻現(xiàn)象，防止由晶圓厚度不均勻造成的曝光過(guò)程中的失焦問(wèn)題。本發(fā)明提供了一種防止晶圓表面不平的方法，包括如下步驟提供基底，所述基底具有第一面和第二面，所述第一面與第二面相對(duì)，所述第一面 上形成有半導(dǎo)體器件層；在所述基底的第二面形成保護(hù)層。可選的，所述保護(hù)層的材料為抗酸性溶液侵蝕的材料?？蛇x的，所述保護(hù)層的材料為NDC(siliCOn carbon nitride，摻氮碳化硅)。
可選的，所述保護(hù)層的厚度為500埃至1500埃?？蛇x的，所述保護(hù)層的形成方法為等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)。本發(fā)明還提供了一種防止曝光中失焦的方法，包括如下步驟提供基底，所述基底具有第一面和第二面，所述第一面與第二面相對(duì)，所述第一面 上形成有半導(dǎo)體器件層；在所述基底的第二面形成保護(hù)層；在所述半導(dǎo)體器件層上形成光刻膠層；對(duì)所述光刻膠層進(jìn)行曝光?？蛇x的，所述保護(hù)層的材料為抗酸性溶液侵蝕的材料?？蛇x的，所述保護(hù)層材料為NDC(siliCOn carbon nitride，摻氮碳化硅)?？蛇x的，所述保護(hù)層的厚度為500埃至1500埃。可選的，所述保護(hù)層的形成方法為等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述公開的技術(shù)方案有如下優(yōu)點(diǎn)上述公開的防止晶圓表面不平的方法中，在晶圓背面形成一層抗酸性溶液侵蝕的 保護(hù)層，避免了清洗過(guò)程造成的晶圓厚度不均勻現(xiàn)象。上述公開的防止曝光中失焦的方法，在晶圓的背面形成一層抗酸性溶液侵蝕的保 護(hù)層，防止了由于晶圓被酸性溶液侵蝕導(dǎo)致表面不平以及由此造成的曝光過(guò)程中的失焦問(wèn) 題。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)下經(jīng)過(guò)多次清洗后的晶圓剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的第一實(shí)施例的流程示意圖；圖3至圖7是本發(fā)明的第一實(shí)施例的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖8至圖11是本發(fā)明的第二實(shí)施例的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種防止晶圓表面不平及曝光中失焦的方法，在晶圓背面形成一層 保護(hù)層，避免了清洗拋光過(guò)程造成的晶圓厚度不均勻現(xiàn)象，防止了光刻曝光過(guò)程中的失焦 問(wèn)題。為使本發(fā)明的方法、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具 體實(shí)施方式做詳細(xì)的說(shuō)明。本發(fā)明提供了一種防止晶圓表面不平的方法，包括提供基底，所述基底具有第一 面和第二面，所述第一面與第二面相對(duì)，所述第一面上形成有半導(dǎo)體器件層；在所述基底的 第二面形成保護(hù)層。下面以刻蝕晶圓表面的介質(zhì)層為例，對(duì)上述方案的具體實(shí)施方式
進(jìn)行 詳細(xì)說(shuō)明。圖2給出了本發(fā)明的第一實(shí)施例的流程示意圖。如圖2所示，執(zhí)行步驟Si，提供基 底，具有第一面和第二面，所述第一面與第二面相對(duì)，所述第一面上形成有半導(dǎo)體器件層； 執(zhí)行步驟S2，在所述基底的第二面形成保護(hù)層；執(zhí)行步驟S3，在所述基底的第一面形成介 質(zhì)層；執(zhí)行步驟S4，在所述介質(zhì)層上旋涂光刻膠，形成光刻膠層；執(zhí)行步驟S5，對(duì)所述基底的第二面進(jìn)行清洗；執(zhí)行步驟S6，對(duì)所述光刻膠層進(jìn)行圖案化，以所述光刻膠層為掩膜進(jìn) 行刻蝕，對(duì)所述介質(zhì)層進(jìn)行圖案化。圖3至圖7給出了本發(fā)明的第一實(shí)施例的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，提供基底200，所述基底200具有第一面200a和第二面200b，所述第 一面200a與第二面200b相對(duì)，在所述基底200的第一面200a上形成有半導(dǎo)體器件。所述基底200的材質(zhì)可以是單晶硅、多晶硅、非晶硅中的一種，所述基底200的材 質(zhì)也可以是鍺硅化合物，所述基底200還可以是絕緣體上硅(S0I，Silicon On Insulator) 結(jié)構(gòu)或者硅上外延層結(jié)構(gòu)。在所述基底200中形成有半導(dǎo)體器件(未示出)，例如具有柵 極、源極和漏極的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管等。如圖4所示，在所述基底200的第二面200b上形成保護(hù)層201。所述保護(hù)層201的材料為抗酸性溶液侵蝕的材料，本實(shí)施例中優(yōu)選為 NDC(silicon carbon nitride，摻氮碳化硅)。選用NDC作保護(hù)層有兩方面作用，一方面是 NDC和所述基底200背面的硅材料相比，對(duì)所用的清洗液(HF HNO3 = 50 1)有較高的 選擇比，在清洗過(guò)程中受到的侵蝕較小，從而避免了侵蝕造成的所述基底200厚度不均勻 的問(wèn)題；另一方面，NDC與硅材料之間有著良好的粘附性，較容易在所述基底200的第二面 表面覆蓋形成保護(hù)層。所述保護(hù)層201的厚度是500埃至1500埃，本實(shí)施例中優(yōu)選的厚度為1000埃。所述保護(hù)層203的形成方法是等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)，將所述晶圓放 入等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積反應(yīng)腔中，通入反應(yīng)物氣體，主要是四甲基硅烷和氨氣，反應(yīng)后 形成摻氮碳化硅，沉積在所述基底200背面，形成保護(hù)層201。所述等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積的反應(yīng)氣氛為氦氣(He)；所述等離子增強(qiáng)化學(xué)氣 相沉積的壓強(qiáng)為3mtorr至^itorr，本實(shí)施例中優(yōu)選的壓強(qiáng)為3. 5mtorr ；所述等離子增強(qiáng) 化學(xué)氣相沉積的功率為600瓦至900瓦，本實(shí)施例中優(yōu)選的功率為800瓦；所述等離子增強(qiáng) 化學(xué)氣相沉積的反應(yīng)時(shí)間為20秒至M秒，本實(shí)施例中優(yōu)選的反應(yīng)時(shí)間為22秒；所述等離 子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積中四甲基硅烷(TMS)的流量為300sCCm至400sCCm，本實(shí)施例中優(yōu)選 的四甲基硅烷的流量為350sCCm ；所述等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積中所述反應(yīng)物氨氣的流量 為llOOsccm至1300sCCm，本實(shí)施例中優(yōu)選的氨氣的流量為1200sCCm ；所述等離子增強(qiáng)化 學(xué)氣相沉積中所述氦氣的流量為llOOsccm至1300sCCm，本實(shí)施例中優(yōu)選的氦氣的流量為 1200sccmo如圖5所示，在所述基底200的第一面200a上形成介質(zhì)層202。所述介質(zhì)層201可以是氧化硅、硼硅玻璃、磷硅玻璃、硼磷硅玻璃等中的一種，介 質(zhì)層的形成方法可以是化學(xué)氣相沉積(CVD)。本實(shí)施例中優(yōu)選的介質(zhì)層材料為氧化硅。如圖6所示，在所述介質(zhì)層202上旋涂光刻膠，形成光刻膠層203。在形成光刻膠層203之前，為了保證所述基底200的第二面的清潔和平整，對(duì)所述 基底200的第二面200b進(jìn)行清洗，本實(shí)施例中選用的清洗液為氫氟酸與硝酸的混合溶液， 比例為50 1。如圖7所示，對(duì)所述光刻膠層203進(jìn)行圖案化，以所述光刻膠層203為掩膜進(jìn)行刻 蝕，對(duì)所述介質(zhì)層202進(jìn)行圖案化。由于之前已經(jīng)形成了保護(hù)層201，避免了清洗過(guò)程對(duì)所述基底200造成侵蝕導(dǎo)致所述第二面200b平整度降低，在對(duì)所述光刻膠203曝光圖案化的過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)失焦現(xiàn)象。本發(fā)明還提供了一種防止曝光中失焦的方法，包括提供基底，所述基底具有第一 面和第二面，所述第一面與第二面相對(duì)，所述第一面上形成有半導(dǎo)體器件層；在所述基底的 第二面形成保護(hù)層；在所述半導(dǎo)體器件層上形成光刻膠層；對(duì)所述光刻膠層進(jìn)行曝光。下 面以刻蝕晶圓表面的金屬層為例，對(duì)上述方案的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖8至圖11給出了本發(fā)明的第二實(shí)施例的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖8所示，提供基底300，所述基底300具有第一面300a和第二面300b，所述第 一面300a和第二面300b相對(duì)，所述基底300的第一面300a形成有介質(zhì)層301和金屬層 302。所述基底300的材料及其形成方法參照第一實(shí)施例。所述介質(zhì)層301的材料參照第一實(shí)施例中介質(zhì)層201的材料。所述介質(zhì)層301中 具有接觸孔和栓塞(plug)(未示出)，栓塞的材料為金屬鎢。所述金屬層302可以是鋁或者銅，本實(shí)施例中為銅。銅的形成方法為化學(xué)電鍍，首 先在所述介質(zhì)層301上沉積形成阻擋層和銅籽晶層(seed layer)(未示出)，然后使用化學(xué) 電鍍，形成金屬層302，本實(shí)施例中所述金屬層302為第一層金屬互連層。如圖9所示，在所述基底300的第二面300b上形成保護(hù)層303。所述保護(hù)層303的材料參照第一實(shí)施例。如圖10所示，在所述金屬層302上形成光刻膠層304。在所述金屬層302上形成光刻膠層304之前，還包括對(duì)所述金屬層302進(jìn)行化學(xué) 機(jī)械拋光以保證其平整度。由于形成了保護(hù)層303，使得所述基底300的厚度比較均勻，在 化學(xué)機(jī)械拋光的過(guò)程中不會(huì)發(fā)生輕微的晃動(dòng)，提高了化學(xué)機(jī)械拋光的拋光質(zhì)量。在化學(xué)機(jī) 械拋光之后形成光刻膠層304之前，還包括對(duì)所述基底300的第二面300b進(jìn)行清洗，以保 證其清潔和平整。如圖11所示，經(jīng)過(guò)光刻和刻蝕工藝，對(duì)所述金屬層302進(jìn)行圖案化。由于形成了保護(hù)層303，清洗過(guò)程不會(huì)對(duì)所述基底300的第二面300b造成侵蝕，防 止了基底300厚度不一致造成的曝光失焦問(wèn)題。實(shí)際上，所述保護(hù)層的形成次序可以調(diào)整，比如在對(duì)第一層金屬層進(jìn)行刻蝕之前 或之后，甚至可以在所述基底300的第二面300b仍然平整的情況下，即清洗過(guò)程尚未造成 基底表面不平之前形成保護(hù)層303，以防止之后的清洗過(guò)程對(duì)基底300造成侵蝕，避免由此 造成的光刻曝光過(guò)程中的失焦問(wèn)題，本技術(shù)領(lǐng)域人員可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，在此不 應(yīng)過(guò)分限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。另外，本發(fā)明的保護(hù)層一般不用多次形成，在半導(dǎo)體基底的 第二面形成保護(hù)層后，由于保護(hù)層不受清洗液的侵蝕，在清洗過(guò)程中消耗不大，因此無(wú)需在 每次曝光之前進(jìn)行形成保護(hù)層的步驟。同時(shí)，由于形成保護(hù)層的步驟一般僅需一次，對(duì)于半 導(dǎo)體工藝的復(fù)雜度影響不大。作為對(duì)比，發(fā)明人進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，取晶圓A和晶圓B，晶圓A背面沒有形成保護(hù) 層，而晶圓B的背面則形成保護(hù)層，對(duì)晶圓A和晶圓B的背面各進(jìn)行30次清洗過(guò)程，清洗液 為氫氟酸和硝酸的混合液，比例為50 1。所述晶圓A在30次清洗過(guò)程中共損失的厚度 約為1500埃，這里厚度的定義是指晶圓外圍邊緣區(qū)域的厚度。而增加了 NDC保護(hù)層的晶圓B，在經(jīng)過(guò)30次清洗之后，NDC保護(hù)層受侵蝕損失的厚度總計(jì)為5埃。因此，保護(hù)層有效的 保護(hù)了晶圓，可以防止由清洗過(guò)程造成的厚度不均勻現(xiàn)象，從而避免由此造成的光刻曝光 過(guò)程中的失焦問(wèn)題。綜上，本發(fā)明提供了一種防止晶圓表面不平及曝光中失焦的方法。與現(xiàn)有技術(shù)相 比，本發(fā)明在晶圓的背面形成了一層保護(hù)層，避免了在清洗過(guò)程造成的晶圓厚度不均勻現(xiàn) 象，防止了光刻曝光過(guò)程中的失焦問(wèn)題。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù) 人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng) 當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種防止晶圓表面不平的方法，其特征在于，包括提供基底，所述基底具有第一面和第二面，所述第一面與第二面相對(duì)，所述第一面上形 成有半導(dǎo)體器件層；在所述基底的第二面形成保護(hù)層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止晶圓表面不平的方法，其特征在于 為抗酸性溶液侵蝕的材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的防止晶圓表面不平的方法，其特征在于 為摻氮碳化硅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止晶圓表面不平的方法，其特征在于 為500埃至1500埃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止晶圓表面不平的方法，其特征在于 方法是等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止晶圓表面不平的方法，其特征在于 步驟在第一層金屬互連層形成之后。
7.一種防止曝光中失焦的方法，其特征在于，包括提供基底，所述基底具有第一面和第二面，所述第一面與第二面相對(duì)，所述第一面上形成有半導(dǎo)體器件層；在所述基底的第二面形成保護(hù)層；在所述半導(dǎo)體器件層上形成光刻膠層；對(duì)所述光刻膠層進(jìn)行曝光。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的防止曝光中失焦的方法，其特征在于所述保護(hù)層的材料為 摻氮碳化硅。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的防止曝光中失焦的方法，其特征在于所述保護(hù)層的厚度為 500埃至1500埃。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的防止曝光中失焦的方法，其特征在于所述保護(hù)層的形成步 驟在所述基底的第一面上形成第一層金屬互連層形成之后。所述保護(hù)層的材料 所述保護(hù)層的材料 所述保護(hù)層的厚度 所述保護(hù)層的形成 所述保護(hù)層的形成
全文摘要
一種防止晶圓表面不平的方法，包括提供基底，所述基底具有第一面和第二面，所述第一面與第二面相對(duì)，所述第一面上形成有半導(dǎo)體器件層；在所述基底的第二面形成保護(hù)層。一種防止曝光中失焦的方法，包括提供基底，所述基底具有第一面和第二面，所述第一面與第二面相對(duì)，所述第一面上形成有半導(dǎo)體器件層；在所述基底的第二面形成保護(hù)層；在所述半導(dǎo)體器件層上形成光刻膠層；對(duì)所述光刻膠層進(jìn)行曝光。本發(fā)明避免了清洗過(guò)程造成的晶圓厚度不均勻現(xiàn)象，防止了光刻曝光中的失焦問(wèn)題。
文檔編號(hào)H01L21/314GK102044432SQ20091019708
公開日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2009年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月13日
發(fā)明者劉煥新, 周鳴 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司