CN100444025C - 光刻胶修整方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光刻胶修整方法。由以下步骤构成：以氟碳类气体为处理气体，气流方向垂直于晶圆表面，在光刻胶表面形成C-F链高聚物层；以氧气和H2N2混合气体对光刻胶线条进行修整。本发明在对光刻胶线条修整的同时，对线条上部进行适当的保护，从而获得陡直的光刻胶线条。

Description

光刻胶修整方法
技术领域
本发明涉及光刻胶的后处理方法，具体地说，是一种对光刻胶进行修整方法。
背景技术
目前，随着集成电路制造向着深亚微米继续发展，原有的光刻工具已经越来越不能满足更微小的CD(Critical Dimension，临界尺寸)分辨率。如图1所示，一个具有孤立线条1和密集线条2的晶圆，顶层为利用现有光刻设备形成的光刻胶线条(包括1和2)，下层为硬掩模层3(hardmask)，再下为栅极结构或其他介质层。对于深亚微米工艺，由于高宽比(aspect ratio)的越来越大，因此工艺时反应气体会由于微负载效应(microloading)而难以深入到线条底部，从而出现梯形甚至锥形线条，影响以后的刻蚀，如图2、图3所示。
发明内容
因此，本方法着重于在光刻胶线条修整的同时对线条上部进行适当的保护，从而获得陡直的光刻胶线条。
本发明的目的是提供一种光刻胶修整方法。
为实现上述目的，本发明由步骤A和B构成(本发明的气体组分，均采用体积百分比)：
A.以氟碳类气体为处理气体，气流方向垂直于晶圆表面，在光刻胶表面形成C-F链高聚物层；
B.以氧气和H2N2混合气体对光刻胶线条进行修整，气流方向垂直于晶圆表面。
所述的氟碳类气体，优选采用C4F8。
所述的氧气和H2N2混合气体，其体积比分别为90～95vt％和5-10vt％。
在步骤B中，气体流量为500-1000sccm，优选采用800sccm。
在步骤A和B中，下电极功率为40～80W，优选采用60W。
如图2所示，从上到下，第一层为光刻好的光刻胶；光刻胶的下面是硬掩模层，主要成份是SixOyNz；硬掩模层的下面是介质层或衬底。
由于光刻胶的主要成分是含碳有机物，因此垫积在光刻胶上的保护层也应该是有机聚合物，这样才能在去胶过程中一并除去，不影响后续工艺。如图4所示气流及垫积保护层的示意图。
能够形成较多聚合物的主要是氟碳类气体，主要有C4F8、C2F6、CHF4等。在等离子体的作用下可以形成C-F链高聚物4(如图4中所示)，形成保护。另一方面，由于F和硬掩模层(主要成份SiON)能够进行较为激烈的反应，因此气体组分中F的含量要少，且下电极功率不宜过大，一般功率在40-80W。因此优选采用的气体为C4F8，它可以形成较多的氟碳聚合物垫积在光刻胶线条顶部，含F比例较小，对下层介质的损伤较小。
对光刻胶线条进行修整的气体主要为大流量(500-1000sccm)的氧气，含量为90～95vt％；另外加入5-10vt％的H2N2气体，有助于线条的轮廓控制。
本方法采用的气流方向垂直于晶圆表面，这样有利于形成陡直的线条轮廓。从图4可以看出，由于微负载效应的影响，形成保护膜的气体和修整气体都难以到达密集线条底部，所以可以保持在线条的上部有较快的垫积速率和修整速率，相对的，底部有较慢的垫积速率和修整速率，这样保持了一个动态的平衡，从而使得线条轮廓能够得以控制。同时单纯的垂直气流有利于工艺设备的实现，减少了气流方向交叉产生的气体扰动对整个工艺的影响。
下电极功率根据线条高宽比(aspect ratio)对气流的影响和等离子体对下层介质的损伤两个因素来考虑，一般为40～80W。
在进行修整工艺的同时加入生成保护膜的气体，不仅有利于形成陡直的侧壁轮廓，另外还能保证光刻胶线条的厚度，否则进行下一步工艺时会导致光刻胶留膜厚度不足而造成的下层介质过早暴露，从而使器件报废。
附图说明
图1为现有光刻胶的结构示意图。
图2为现有光刻胶修整前的结构示意图。
图3为现有光刻胶修整后的结构示意图。
图4为本发明的气流及垫积保护层的示意图。
图5为实施例1处理光刻胶后得到的光刻胶线条。
图6为对比例1处理光刻胶后得到的光刻胶线条。
具体实施方式
下面提供的实施例用于进一步阐述本发明，而不构成对本发明范围的限制。
1.材料
实施例所用C4F8及其他气体由香港特气公司提供，纯度均大于99.999％。
2.设备
使用RAINBOW4420多晶硅刻蚀机进行修整。
实施例1
A.以C4F8为处理气体，气流方向垂直于晶圆表面，并在等离子体的作用下，在光刻胶表面形成C-F链高聚物层；
B.以93vt％的氧气和7vt％的H2N2气体的混合气体对光刻胶线条进行修整，气流方向垂直于晶圆表面，气体流量为800sccm。
在步骤A和B中，下电极功率均为60W。
修整后效果如图5所示。
对比例1
A.以C4F8为处理气体，气流方向与晶圆表面成45度，并在等离子体的作用下，在光刻胶表面形成C-F链高聚物层；
B.以93vt％的氧气和7vt％的H2N2气体的混合气体对光刻胶线条进行修整，气流方向与晶圆表面成45度，气体流量为750sccm。
修整后效果如图6所示。
在步骤A和B中，下电极功率均为60W。
对比图5和图6可知，实施例1的修整效果要明显好于对比例1。
实施例2
A.以C4F8为处理气体，气流方向垂直于晶圆表面，并在等离子体的作用下，在光刻胶表面形成C-F链高聚物层；
B.以90vt％的氧气和10vt％的H2N2气体的混合气体对光刻胶线条进行修整，气流方向垂直于晶圆表面，气体流量为500sccm。
在步骤A和B中，下电极功率均为40W。
实施例3
A.以C4F8为处理气体，气流方向垂直于晶圆表面，并在等离子体的作用下，在光刻胶表面形成C-F链高聚物层；
B.以95vt％的氧气和5vt％的H2N2气体的混合气体对光刻胶线条进行修整，气流方向垂直于晶圆表面，气体流量为1000sccm。
在步骤A和B中，下电极功率均为80W。

Claims (9)

1.一种光刻胶修整方法，其特征在于，由步骤A和B构成：
A.以氟碳类气体为处理气体，气流方向垂直于晶圆表面，在光刻胶表面形成C-F链高聚物层；
B.以氧气和H2N2混合气体对光刻胶线条进行修整，气流方向垂直于晶圆表面。
2.根据权利要求1所述的光刻胶修整方法，其特征在于：所述的氟碳类气体为C4F8。
3.根据权利要求1所述的光刻胶修整方法，其特征在于：所述的步骤B中的氧气和H2N2混合气体，其体积比分别为90～95vt％和5-10vt％。
4.根据权利要求1所述的光刻胶修整方法，其特征在于：所述的步骤B中，气体流量为500-1000sccm。
5.根据权利要求4所述的光刻胶修整方法，其特征在于：所述的步骤B中，气体流量为800sccm。
6.根据权利要求1所述的光刻胶修整方法，其特征在于：所述的步骤A中，下电极功率为40～80W。
7.根据权利要求6所述的光刻胶修整方法，其特征在于：所述的步骤A中，下电极功率为60W。
8.根据权利要求1所述的光刻胶修整方法，其特征在于：所述的步骤B中，下电极功率为40～80W。
9.根据权利要求8所述的光刻胶修整方法，其特征在于：所述的步骤B中，下电极功率为60W。
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MEMS器件制造工艺中的高深宽比硅干法刻蚀技术. 温梁，汪家友，刘道广，杨银堂.微纳电子技术，第6期. 2004
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