專利名稱：在半導(dǎo)體晶片上形成光刻膠圖形的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及形成精細(xì)光刻膠圖形的方法，特別涉及用遠(yuǎn)紫外輻射在半導(dǎo)體晶片上形成光刻膠圖形的更有效的方法。
近來隨著半導(dǎo)體器件集成度的增加，需要選擇性更好的刻蝕技術(shù)，以在深臺階上得到精細(xì)微小的接觸。此時(shí)，由于刻蝕腔的溫度很高，會(huì)產(chǎn)生光刻膠經(jīng)常燒毀的嚴(yán)重問題。而且，在刻蝕工藝中，還有刻蝕選擇性降低的問題，或者刻蝕腔的工藝條件受到嚴(yán)重的限制的問題。
因此，為了解決這些問題，提出多層光刻膠形成技術(shù)，其中包括在約300℃烘烤底層光刻膠；在比烘烤溫度低的溫度下于底層光刻膠上淀積內(nèi)部氧化層，在內(nèi)部氧化層上形成光刻膠圖形，隨后用光刻膠層作掩?？涛g內(nèi)部氧化層和底層光刻膠層。而且，這種多層光刻膠形成技術(shù)需要在隨后將刻蝕的層上額外地形成掩模層、在掩模層上形成圖形、有選擇性地去除掩模層以形成掩模、灰化并剝離光刻膠圖形、用掩模層刻蝕下面層。由于這種技術(shù)很復(fù)雜，從而降低了半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)率。
另一方面，為了防止在掩模版圖上殘留寬的光刻膠圖形，應(yīng)該在正膠工藝中用光束曝光寬光刻膠圖形。這樣，在半導(dǎo)體器件上形成部分臺階。這又會(huì)產(chǎn)生新問題，即在形成光刻膠圖形時(shí)DOF(聚焦深度)的范圍減小。還有，由于置于晶片上器件區(qū)域外面的光刻膠層沒有曝光，所以需要對該光刻膠層進(jìn)行附加的曝光工藝。這同樣會(huì)降低半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)率。
本發(fā)明旨在解決上述問題，目的是在沒有附加工藝的情況下，提供能在遠(yuǎn)紫外輻射和烘烤中防止其燒壞的光刻膠圖形的形成方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，在半導(dǎo)體晶片上形成光刻膠圖形的方法包括用遠(yuǎn)紫外輻射充分曝光光刻膠圖形，以控制光刻膠熱流動(dòng)量；在較高溫度下烘烤光刻膠圖形，以固化光刻膠圖形。
在該實(shí)施例中，光刻膠圖形由含遠(yuǎn)紫外吸收劑的光刻膠層構(gòu)成。遠(yuǎn)紫外輻射具有約248nm的波長。在約165℃下進(jìn)行光刻膠圖形的烘烤。
參照下面附圖，本發(fā)明領(lǐng)域的技術(shù)人員能更明白本發(fā)明及其目的；
圖1A到圖1E是用順序的剖面圖表示新型光刻膠圖形形成方法的工藝步驟的流程圖；圖2A到2D是顯示未進(jìn)行或進(jìn)行了遠(yuǎn)紫外輻射的光刻膠圖形剖面的掃描電鏡圖，以此來說明光刻膠圖形的熱流動(dòng)量隨遠(yuǎn)紫外輻射強(qiáng)度的變化；圖3A到3D是展示未進(jìn)行或進(jìn)行了遠(yuǎn)紫外輻射的光刻膠圖形頂視圖的掃描電鏡圖，以此來說明光刻膠圖形在烘烤工藝中的燒毀或正常形成。
下面根據(jù)示于附圖中的實(shí)施例具體說明本發(fā)明。
圖1D和1E中，根據(jù)本發(fā)明的形成光刻膠圖形的新方法包括在半導(dǎo)體襯底上形成精細(xì)光刻膠圖形后，將光刻膠圖形在遠(yuǎn)紫外輻射中充分曝光，以控制光刻膠的熱流動(dòng)量，并防止光刻膠圖形在如刻蝕等的隨后工藝中燒毀。即使用光刻膠圖形作掩模的刻蝕工藝在非常高的溫度下進(jìn)行，通過在烘烤前用遠(yuǎn)紫外充分曝光，光刻膠圖形也不會(huì)燒壞。而且，因?yàn)楦鶕?jù)遠(yuǎn)紫外輻射強(qiáng)度可以控制光刻膠的熱流動(dòng)量，所以可以得到精確的精細(xì)光刻膠圖形。
下面，參照


本發(fā)明實(shí)施例的形成光刻膠圖形的工藝步驟。
參照圖1A到1C，在半導(dǎo)體襯底10上淀積光刻膠層12，并用已知的光刻技術(shù)將它有選擇性地曝光于光束14。由此，精細(xì)圖形就復(fù)制或轉(zhuǎn)移到光刻膠層12上。為了得到精確的精細(xì)圖形，應(yīng)該用G線或I線進(jìn)行高清晰度曝光。準(zhǔn)分子激光光刻、相移技術(shù)等可以用于對需要更精細(xì)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件形成精細(xì)圖形。接著，如圖1C所示，將半導(dǎo)體襯底10進(jìn)行顯影工藝，由此形成顯影的光刻膠圖形12。
在該實(shí)施例中，光刻膠圖形由含遠(yuǎn)紫外吸收劑的光刻膠層構(gòu)成，如遠(yuǎn)紫外正膠(Positive tone resist)。
隨后如圖1D所示，將光刻膠圖形12用遠(yuǎn)紫外輻射16充分曝光，以控制其熱流動(dòng)量。該遠(yuǎn)紫外輻射16有約248nm的波長。
最后如圖1E所示，將具有光刻膠圖形12的半導(dǎo)體襯底10在約165溫度下烘烤，以固化光刻膠圖形12。該半導(dǎo)體襯底10可以直接進(jìn)行高溫工藝步驟，如高溫退火、干法刻蝕等。這是因?yàn)楣饪棠z層12用遠(yuǎn)紫外輻射16進(jìn)行了充分的曝光，并在高溫烘烤了的緣故。
另一方面，如圖2A所示，如果將沒有進(jìn)行遠(yuǎn)紫外輻射曝光的帶有顯影光刻膠圖形的半導(dǎo)體襯底直接進(jìn)行高溫烘烤工藝，則由于顯影的光刻膠圖形的熱穩(wěn)定性很差，則在高溫烘烤工藝中，熱流動(dòng)量會(huì)導(dǎo)致圖形圖像變形。因此很難形成高精度的光刻膠圖形。
因此，為了解決本實(shí)施例中圖像變形的問題，進(jìn)行遠(yuǎn)紫外輻射處理，在高溫烘烤工藝前，用遠(yuǎn)紫外輻射曝光半導(dǎo)體襯底上的光刻膠圖形，由此可以控制熱流動(dòng)量。而且，由于遠(yuǎn)紫外輻射，可以防止在隨后的如干法刻蝕工藝等高溫工藝步驟中光刻膠圖形的燒毀。
圖2A到2D是展示光刻膠圖形12剖面圖的掃描電鏡圖。從圖2A中可以看出，在未對光刻膠圖形進(jìn)行遠(yuǎn)紫外輻射曝光時(shí)，光刻膠圖形的熱流動(dòng)量很大。但從圖2B到2D可以看出，根據(jù)遠(yuǎn)紫外輻射的強(qiáng)度，光刻膠圖形的熱流動(dòng)量減小。如圖2B所示，在應(yīng)用于光刻膠圖形的遠(yuǎn)紫外輻射約為20mJ時(shí)，與圖2A的圖形相比，光刻膠圖形的熱流動(dòng)量有一點(diǎn)減小。當(dāng)所應(yīng)用的遠(yuǎn)紫外輻射約為60mJ時(shí)，與圖2A的圖形相比，光刻膠圖形的熱流動(dòng)量顯著減小。因此，隨著應(yīng)用于光刻膠圖形的遠(yuǎn)紫外輻射強(qiáng)度的逐漸增加，光刻膠圖形的熱流動(dòng)量逐漸減小，因此用高強(qiáng)度的遠(yuǎn)紫外輻射可以得到更高精度的光刻膠圖形。
圖3A到3D是展示在未進(jìn)行或進(jìn)行了遠(yuǎn)紫外輻射工藝后刻蝕得到的光刻膠圖形頂視圖的掃描電鏡圖。
從圖3A可以看出，在刻蝕工藝前沒有對光刻膠圖形應(yīng)用遠(yuǎn)紫外輻射的情況下，在刻蝕工藝中產(chǎn)生了嚴(yán)重的光刻膠圖形燒毀。但從圖3B可以看出，在刻蝕工藝前對光刻膠圖形應(yīng)用了遠(yuǎn)紫外輻射曝光的情況下，在刻蝕工藝中只產(chǎn)生輕微的光刻膠圖形燒毀。
如圖3C所示，當(dāng)應(yīng)用于光刻膠圖形的遠(yuǎn)紫外輻射為約300mJ時(shí)，圖形沒有燒毀。另外，如圖3D所示，當(dāng)應(yīng)用于光刻膠圖形的遠(yuǎn)紫外輻射為約300mJ并進(jìn)行高溫烘烤工藝時(shí)，光刻膠圖形沒有燒毀。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的新方法，即使在對光刻膠圖形進(jìn)行遠(yuǎn)紫外輻射后、或者在遠(yuǎn)紫外輻射和光刻膠圖形烘烤后進(jìn)行高溫刻蝕工藝，由于在刻蝕工藝前對光刻膠圖形進(jìn)行了充分的遠(yuǎn)紫外輻射曝光，因此可以防止光刻膠圖形的燒毀。
權(quán)利要求
1.在半導(dǎo)體晶片上形成光刻膠圖形的方法，包括以下步驟用遠(yuǎn)紫外輻射對光刻膠圖形進(jìn)行充分的曝光，以控制光刻膠的熱流動(dòng)量；以及在較高溫度下烘烤光刻膠圖形，以固化光刻膠圖形。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述遠(yuǎn)紫外輻射在約20到300mJ的范圍內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述光刻膠圖形由含遠(yuǎn)紫外吸收劑的光刻膠層構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述遠(yuǎn)紫外輻射有約248nm的波長，且在約165℃溫度下烘烤光刻膠圖形。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述光刻膠圖形的烘烤步驟在約300℃下進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明公開了用遠(yuǎn)紫外輻射在半導(dǎo)體晶片上形成光刻膠圖形、以防止光刻膠圖形在構(gòu)圖過程中燒毀的更有效的方法,該方法包括以下步驟:用遠(yuǎn)紫外輻射對光刻膠圖形進(jìn)行充分的曝光,以控制光刻膠的熱流動(dòng)量;在較高溫度下烘烤光刻膠圖形,以固化光刻膠圖形。即使隨后在很高的溫度下用光刻膠圖形作掩模進(jìn)行刻蝕工藝,但由于在烘烤前用遠(yuǎn)紫外輻射對光刻膠圖形進(jìn)行了充分曝光,所以可以防止光刻膠圖形的燒毀。
文檔編號H01L21/31GK1175788SQ9711928
公開日1998年3月11日 申請日期1997年8月23日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月23日
發(fā)明者呂起成, 南廷林 申請人:三星電子株式會(huì)社