光刻方法

文档序号:1951652 发布日期:2021-12-10 浏览:19次 >En<

阅读说明:本技术 光刻方法 (Photoetching method ) 是由 韩建伟 吴长明 姚振海 陈骆 王绪根 朱联合 于 2021-08-05 设计创作,主要内容包括:本申请涉及半导体集成电路制造技术领域,具体涉及一种光刻方法。光刻方法包括以下步骤:提供待涂胶的基片;在基片的表面喷涂增黏剂,形成增黏层;在增黏层上涂覆疏水光刻胶,形成具有特定厚度的疏水光刻胶层;对疏水光刻胶层进行曝光操作,使得疏水光刻胶层上形成感光区和非感光区;通过显影液,对曝光操作后的疏水光刻胶层进行显影操作,使得感光区中疏水光刻胶的分子量减小,分子量减小的疏水光刻胶至少部分溶解在显影液中;向显影操作后的疏水光刻胶层上,喷淋表面活性溶液,使得感光区中分子量减小的残留疏水光刻胶与表面活性溶液的疏水基结合,在亲水基的亲水作用下使得分子量减小的残留疏水光刻胶,剥离感光区位置处的基片表面。(The present application relates to the field of semiconductor integrated circuit manufacturing technology, and more particularly, to a photolithography method. The photoetching method comprises the following steps: providing a substrate to be glued; spraying a tackifier on the surface of the substrate to form a tackifying layer; coating hydrophobic photoresist on the adhesion promoting layer to form a hydrophobic photoresist layer with a specific thickness; exposing the hydrophobic photoresist layer to form a photosensitive area and a non-photosensitive area on the hydrophobic photoresist layer; carrying out development operation on the hydrophobic photoresist layer after the exposure operation through a developing solution, so that the molecular weight of the hydrophobic photoresist in the photosensitive area is reduced, and the hydrophobic photoresist with the reduced molecular weight is at least partially dissolved in the developing solution; and spraying a surface active solution on the hydrophobic photoresist layer after the development operation to combine the residual hydrophobic photoresist with the reduced molecular weight in the photosensitive area with the hydrophobic group of the surface active solution, and stripping the surface of the substrate at the position of the photosensitive area by the residual hydrophobic photoresist with the reduced molecular weight under the hydrophilic action of the hydrophilic group.)

光刻方法

技术领域

本申请涉及半导体集成电路制造技术领域,具体涉及一种光刻方法。

背景技术

在半导体集成电路生产中,光刻工艺作为制作集成电路图形制作过程中的关键一步,对产品的质量、良率和成本有着重要的影响。

通常,光刻工艺通过涂胶、曝光和显影三大步骤,将掩模板上的图形,转移到涂覆在晶圆表面的光刻胶上。

但是,由于芯片加工过程中产品数量或者光刻层数众多,且不同产品需求的光刻胶种类、属性不同。不同的光刻胶在晶圆上的黏附性有所差异,即有些种类的光刻胶在晶圆上形成的图形会出现倒塌问题,或者有些种类的光刻胶在曝光显影后会出现光刻胶残留的问题,对晶圆集成电路图形的制作产生严重的不利影响。

相关技术中通常采用例如六甲基二硅氮烷等增黏剂,即在涂覆光刻胶前预先在晶圆表面涂覆一层增黏剂,提高光刻胶和晶圆表面的黏附性,以防止光刻图形倒塌问题。但在增黏后,显影打开区域会增大光刻胶残留的问题。

发明内容

本申请提供了一种光刻方法,可以解决相关技术中光刻图形倒塌和疏水光刻胶残留的问题。

为了解决背景技术中所述的技术问题,本申请提供一种光刻方法,所述光刻方法包括以下步骤:

提供待涂胶的基片;

在所述基片的表面喷涂增黏剂,形成增黏层;

在所述增黏层上涂覆疏水光刻胶,形成具有特定厚度的疏水光刻胶层;

依照特定的光刻掩模图形,对所述疏水光刻胶层进行曝光操作,使得所述疏水光刻胶层上形成感光区和非感光区;

通过显影液,对曝光操作后的疏水光刻胶层进行显影操作,使得所述感光区中疏水光刻胶的分子量减小,分子量减小的疏水光刻胶至少部分溶解在所述显影液中;

向显影操作后的所述疏水光刻胶层上,喷淋包括亲水基和疏水基的表面活性溶液,使得所述感光区中,分子量减小的残留疏水光刻胶与所述表面活性溶液的疏水基结合,在所述亲水基的亲水作用下使得分子量减小的残留疏水光刻胶,剥离所述感光区位置处的基片表面。

可选地,所述在所述待涂胶基片的表面喷涂增黏剂,形成增黏层的步骤,包括:

使得所述基片加热至100℃至180℃之间的任意温度;

使得增黏剂以气体形式,喷洒0.03ml至0.05ml的剂量,使得持续20s到50s的时间流向所述基片的周围;

保持所述基片周围环境处于100℃至180℃之间的任意温度,保持20s到50s时间,使得增黏剂气体与基片表面充分反应,形成疏水增黏层。

可选地,所述在所述增黏层上涂覆疏水光刻胶,形成疏水光刻胶层的步骤,包括:

使得形成有增黏层的基片以800RPM到2000RPM的转速旋转;

向所述增黏层的上表面喷入剂量为0.5ml至6ml的疏水光刻胶;

在离心力的作用下,使得所述疏水光刻胶铺满所述增黏层的上表面,烘烤后形成具有特定厚度的疏水光刻胶层。

可选地,所述向显影操作后的所述疏水光刻胶层上,喷淋包括亲水基和疏水基的表面活性溶液,使得所述感光区中,分子量减小的残留疏水光刻胶与所述表面活性溶液的疏水基结合,在所述亲水基的亲水作用下使得所述残留疏水光刻胶,脱离所述感光区位置处的基片表面的步骤,包括:

确定所述疏水光刻胶层的实际厚度;

基于预存的疏水光刻胶厚度与表面活性溶液的喷淋剂量、喷淋时间的对应关系,确定与所述疏水光刻胶层实际厚度对应的表面活性溶液的需求喷淋剂量与需求喷淋时间;

根据所述需求喷淋剂量与需求喷淋时间,向显影操作后的所述疏水光刻胶层上,喷淋包括亲水基和疏水基的表面活性溶液,使得所述感光区中,分子量减小的残留疏水光刻胶与所述表面活性溶液的疏水基结合,在所述亲水基的亲水作用下使得所述残留疏水光刻胶,脱离所述感光区位置处的基片表面。

可选地,所述向显影操作后的所述疏水光刻胶层上,喷淋包括亲水基和疏水基的表面活性溶液,使得所述感光区中,分子量减小的残留疏水光刻胶与所述表面活性溶液的疏水基结合,在所述亲水基的亲水作用下使得所述残留疏水光刻胶,脱离所述感光区位置处的基片表面的步骤完成后,还进行:

向所述基片表面喷淋去离子水,使得所述去离子水的流动性带走已剥离的残留疏水光刻胶。

可选地,所述表面活性溶液包括表面活性溶质和水溶剂,所述表面活性溶质溶于所述水溶剂中;

所述表面活性溶质的分子结构包括:分别位于所述分子结构相对两端的亲水基和疏水基。

可选地,所述增黏层包括疏水基,所述疏水光刻胶层具有疏水性;

所述增黏层作为所述疏水光刻胶层与所述基片表面的偶联剂。

可选地,所述感光区在显影液中的溶解度远大于所述非感光区在显影液中的溶解度。

本申请技术方案,至少包括如下优点:本申请通过增黏剂,在涂胶前对待涂胶的基片表面进行预处理,一方面减少该基片表面的水分,另一方面增黏剂与该基片表面的羟基反应,消除基片表面的氢键作用,使得基片表面由亲水性变为疏水性,增黏层的疏水基能够与疏水光刻胶结合,提高疏水光刻胶与基片之间的黏附性。

利用显影后的感光区光刻胶分子量显著减小,通过向显影操作后的所述疏水光刻胶层上,喷淋包括亲水基和疏水基的表面活性溶液,使得感光区中分子量减小的残留疏水光刻胶与表面活性溶液的疏水基结合,在亲水基的亲水作用下使得残留疏水光刻胶,脱离感光区位置处的基片表面,避免因感光区光刻胶与基片之间的黏附性增大而出现光刻胶残留问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请

具体实施方式

或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本申请的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本申请一实施例提供的光刻方法流程图;

图2示出了光刻胶图形倒塌形貌结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图,对本申请中的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例是本申请的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例,都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电气连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,还可以是两个元件内部的连通,可以是无线连接,也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外,下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

图1示出了本申请一实施例提供的光刻方法流程图,参照图1,该光刻方法包括依次进行的步骤S1至步骤S7:

步骤S1:提供待涂胶基片。

步骤S2:在所述待涂胶基片的表面喷涂增黏剂,形成增黏层。

为了使得增黏剂与基片表面充分反应,提高基片与疏水光刻胶的黏附性,该步骤S2:在所述待涂胶基片的表面喷涂增黏剂,形成增黏层,可以包括依次进行的以下步骤S21至步骤S23,其中:

步骤S21:使得基片加热至100℃至180℃之间的任意温度。使得基片充分、均匀加热,以减少基片表面水分。

步骤S22:使得增黏剂以气体形式,高温喷洒0.03ml至0.05ml的剂量,使得持续20s到50s的时间流向所述基片的周围。

步骤S23:保持所述基片周围环境处于100℃至180℃之间的任意温度保持时间20s到50s,使得增黏剂气体与基片表面充分反应,形成疏水增黏层。

可选的,本实施例中的增黏剂可采用三甲基硅烷基,所形成的增黏层包括疏水基。

相关技术中,由于疏水光刻胶具有疏水性,而待涂胶的基片表面的羟基和残留的水分子是亲水的,从而造成疏水光刻胶与基片之间的黏合性较差,涂胶光刻后容易出现倒塌的问题形成图2所示的光刻胶图形倒塌形貌结构示意图,从图2中可以看出在基片210上形成的、能够限定光刻图形的光刻胶220出现倒塌问题。

而通过增黏剂,在涂胶前对待涂胶的基片表面进行预处理,一方面减少该基片表面的水分,另一方面增黏剂与该基片表面的羟基反应,消除基片表面的氢键作用,使得基片表面由亲水性变为疏水性,增黏层的疏水基能够与疏水光刻胶结合,提高疏水光刻胶与基片之间的黏附性。

步骤S3:在所述增黏层上涂覆疏水光刻胶,形成具有特定厚度的疏水光刻胶层。

为了使得在增黏层上形成的疏水光刻胶层更为均匀,该步骤S3:在所述增黏层上涂覆疏水光刻胶,形成具有特定厚度的疏水光刻胶,可以包括依次进行的步骤S31至步骤S33,其中:

步骤S31:使得步骤S2完成后,形成有增黏层的基片以800RPM到2000RPM的转速旋转。

步骤S32:向所述增黏层的上表面喷入剂量为0.5ml至6ml的疏水光刻胶。

在实施过程中,可以根据光刻工艺和光刻胶种类设定。

步骤S33:在离心力的作用下,使得所述疏水光刻胶铺满所述增黏层的上表面,烘烤后形成具有特定厚度的疏水光刻胶层。

步骤S4:依照特定的光刻掩模图形,对所述疏水光刻胶层进行曝光操作,使得所述疏水光刻胶层上形成感光区和非感光区。

其中该光刻掩模图形根据需求,通过掩模版确定。

通常,疏水光刻胶中包括:感光化合物、基体材料和溶剂。对于正性疏水光刻胶,在没有溶解抑制剂存在时,基体材料能溶解在显影液中,感光化合物通常作为一种强烈的溶解抑制剂,降低该基体材料的溶解速度。在特定的光的辐照下,感光化合物与光发生化学反应,形成溶解度增强剂,能够大幅度提高显影液中的溶解度因子从而使得基体材料在显影液中的溶解度增大。利用掩模版,对基片的疏水光刻胶层进行部分遮光,该掩模版上预先设有图案。疏水光刻胶层被掩模版遮挡的区域为非感光区,疏水光刻胶层未被掩模版遮光而进行曝光的区域为感光区。

其中,所述感光区在后续显影液中的溶解度远大于所述非感光区在显影液中的溶解度。

步骤S5:通过显影液,对曝光操作后的疏水光刻胶层进行显影操作,使得所述感光区中疏水光刻胶的分子量减小,分子量减小的疏水光刻胶至少部分溶解在所述显影液中。

由于步骤S4完成后使得感光区中的疏水光刻胶在显影液中的溶解度提高,从而使得在用显影液对曝光操作后的疏水光刻胶层进行显影操作后,感光区中的疏水光刻胶能够与显影液反应,使得分子量减小,从而能够至少部分溶解在所述显影液中。但对于非感光区,其中的疏水光刻胶层在显影液中的溶解度未变,依然较小,因此显影液无法与非感光区位置处的疏水光刻胶层反应,无法使得非感光区位置处的疏水光刻胶分子量减小。

但是感光区中,分子量减小的疏水光刻胶受到黏附性的影响,会出现未完全溶解在显影液中的现象,即感光区出现疏水光刻胶残留问题。

为了解决该疏水光刻胶残留问题,在步骤S5之后还进行:

步骤S6:向显影操作后的所述疏水光刻胶层上,喷淋包括亲水基和疏水基的表面活性溶液,使得所述感光区中,分子量减小的残留疏水光刻胶与所述表面活性溶液的疏水基结合,在所述亲水基的亲水作用下使得所述残留疏水光刻胶,脱离所述感光区位置处的基片表面。

需要解释的是,所述表面活性溶液包括表面活性溶质和水溶剂,该表面活性溶质溶于该水溶剂中,该表面活性溶质的分子结构包括分别位于所述分子结构相对两端的亲水基和疏水基。包括亲水基和疏水基的表面活性溶液,其疏水基与疏水光刻胶结合,而该表面活性溶液的亲水基具有亲水作用,且由于在显影操作完成后,感光区位置处的疏水光刻胶分子量显著减小,因此在该亲水基的亲水作用下,表面活性溶液使得分子量减小的残留疏水光刻胶,脱离所述感光区位置处的基片表面,进入表面活性溶液的水中,并随着该表面活性溶液的流动性从而带走剥离的残留疏水光刻胶。

本实施例中,该步骤S6可以包括以下依次进行的步骤S61至步骤S63:

步骤S61:确定所形成的疏水光刻胶层的实际厚度。

步骤S62:基于预存的的疏水光刻胶厚度与表面活性溶液的喷淋剂量、喷淋时间的对应关系,确定与所述疏水光刻胶层厚度A对应的表面活性溶液的需求喷淋剂量与需求喷淋时间。

步骤S63:根据所述需求喷淋剂量与需求喷淋时间,向显影操作后的所述疏水光刻胶层上,喷淋包括亲水基和疏水基的表面活性溶液,使得所述感光区中,分子量减小的残留疏水光刻胶与所述表面活性溶液的疏水基结合,在所述亲水基的亲水作用下使得所述残留疏水光刻胶,脱离所述感光区位置处的基片表面。

为了更完全地清楚已剥离的残留疏水光刻胶,本实施例在步骤S6完成后还进行:

步骤S7:向所述基片表面喷淋去离子水,使得所述去离子水的流动性带走已剥离的残留疏水光刻胶。

本实施例中,可以在向所述基片表面喷淋去离子水的同时使得该基片转动,以提高去离子水的流动性。

显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请创造的保护范围之中。

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