CN1090817C - 在半导体器件上形成微细图形的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在半导体器件上形成微细图形而不发生塌倒的方法，它包含：把光敏膜覆盖在大圆晶片上；用光掩膜在光敏膜上光刻成形，随后显影形成光敏膜图形；通过自旋在大圆晶片上散布第一洗液，使第一洗液停留在包括光敏膜图形在内的大圆晶片上；在大圆晶片上散布第二洗液，使之停留在其上，同时自旋大圆晶片，从以除去其上的第一洗液；自旋大圆晶片，使第二洗液干化。

Description

在半导体器件上形成微细图形的方法
本发明涉及一种形成微细图形的方法，它把具有低表面张力的液体或低冻点的液体用作冲洗溶液，以防止图形倒塌，它对于实现高集成度的半导体器件是有用的。
在半导体器件上形成微细图形时，通常采用干式而非湿式显影以防止由于去离子水的高表面张力而发生的图形塌倒。
这种先前技术的一个主要缺点是图形受到等离子体的损害。另外，使用等离子体也提高了产品的成本，因为其设备非常昂贵。最糟的是难以在大批量生产中应用干式显影，这主要由于较长的工艺时间导致其较低的产量。
为了更好地理解本发明的背景技术，下面将结合一些附图描述在半导体器件上形成微细图形的常规方法。
参见图1，图1中说明形成微细图形的逐步工艺剖面图。
首先，如图1所示，根据该工艺，在大圆晶片衬底1上涂以光敏膜2，然后，进行软烘焙。
图1B是在光敏膜2的表面覆盖上光掩模3后的剖面图，然后，把光掩模2暴露在光源4之下。
图1C是用显影液除去光敏膜2的曝光区域，以形成图形5后的剖面图。
图1D是在把洗液覆盖在光敏膜图形和大圆晶片衬底1的曝光区域后的剖面图。
此后，如图1E所示，将大圆晶片衬底1高速自旋，使洗液6蒸发掉。
在完成洗液蒸发期间，光敏膜图形5，如图1F所示呈倒塌状。这是因为把表面张力较大的去离子水用作为洗液所造成的。
更详细地说，如图1D所示，当去离子水完全覆盖了图形及其相邻的图形时，去离子水成为填充物，所以图形可能并不会倒塌。然而，如图1E所示，当去离子水开始蒸发时，图形就好象由于填充物被取出的作用而倒塌掉。
当洗液具有较大表面张力以及图形的纵横比即高宽比增加时，这种倒塌将变得更为严重。虽然根据衬底类型有所不同，但当纵横比为5或更大时，一般将发生图形塌倒。例如，对于图形宽为0.25μm的256M DRAM，图形将在其厚度(或高度)约为1.25μm时发生塌倒。
另外，金属化工艺要求光敏膜的厚度约为1.6μm或者更大，加剧了这种图形的倒塌。
如上所述，形成微细图形的常规方法并不适应高集成度的半导体器件。
因此，本发明的目的在于克服以前技术中存在的问题，以提供一种在半导体器件上形成微细图形而不发生图形塌倒的方法，这种方法对获得高集成度的半导体是有用的。
经本发明人透彻而深入的研究，可通过提供如下方法来实现上述目的，这种在半导体器件上形成微细图形的方法包括下列步骤：一种在半导体器件上形成微细图形的方法，包含下列步骤：把光敏膜覆盖在大圆晶片上；用光掩膜在光敏膜上光刻成形，随后显影形成光敏膜图形；通过自旋在大圆晶片上散布去离子水，使去离子水停留在包括光敏膜图形在内的大圆晶片上；在大圆晶片上散布第二洗液，使之停留在其上，同时自旋大圆晶片，以除去其上的去离子水；以及自旋大圆晶片，使第二洗液干化，其中所述第二洗液是表面张力比去离子水低的液体或冻点低于去离子水的液体。
依据本发明的一个方面，表面张力较低的所述液体包含异丙醇。
依据本发明的另一个方面，低冻点的所述液体包含甲基丙醇。
依据本发明的再一个方面，干化步骤是在真空中进行的。
依据本发明的又一个方面，所述光敏膜为正型。
本发明的其它目的和方面将通过以下实施例的描述结合参照附图而变得明显起来：
图1A到1F是说明在半导体器件上形成微细图形的常规方法的剖面图；
图2A到2F是说明根据本发明的实施例在半导体器件上形成微细图形的方法的剖面图；
图3A到3F是说明根据本发明的另一个实施例在半导体器件上形成微细图形的方法的剖面图。
参照附图，能最好地理解本发明的较佳实施例的应用，其中相同的参照号分别用于相同或相应的部件。
图2A到2F图示说明根据本发明的第一个实施例，用正型光敏膜图形在半导体器件上形成微细图形的每步工艺。
首先，如图2A所示，在大圆晶片衬底11上涂以光敏膜12，然后进行软烘焙。
图2B是在光敏膜12的表面上覆盖上光掩模13后的剖面图，随后，把光敏膜12暴露于光14之下。
图2C是在用显影液除去光敏膜12的曝光区域，以形成图形15后的剖面图。
图2D是在大圆晶片衬底11经自旋以散布除去余下的显影液，同时在光敏膜图形15和大圆晶片衬底的曝光区域上散布去离子水洗液后的剖面图。
此后，进行与图2D相似的工艺。即，自旋大圆晶片11，使第一洗液16散布出衬底，同时，提供第二洗液17，使它停留在光敏膜图形15和大圆晶片11的曝光区域，如图2E所示。
根据本发明，去离子水和表面张力小于去离子水的液体的混合液，例如酒精溶液，可以用作第二洗液。把异丙醇作为低表面张力的液体是可行的。另一方面，也可以用冻点低于去离子水的液体，例如，2-甲基-2-丙醇来替代。由于甲基丙醇的冻点(25.6℃)稍高于室温，它在大圆晶片11上刚被散布后即开始逐步冻结。
图2F是在第二洗液干化，只留下光敏膜图形15后的剖面图。为了快速地凝固，这个工艺最好在真空下进行。
因为凝固的甲基丙醇在维持其原状下蒸发掉，所以它不会引起弹性变化，因此光敏膜图形15可以保持其原来的状态。
参见图3A至3F，它们图示说明根据本发明的第二个实施例，用负型光敏膜图形在半导体器件上形成微细图形的每步工艺。
首先，如图3A所示，在大圆晶片衬底21上涂以负型光敏膜22，然后进行软烘焙。
图3B是在负型光敏膜22的表面上覆盖上光掩模23后的剖面图，随后，把负型光敏膜22暴露于光24之下。
图3C是在用显影液除去负型光敏膜22的未曝光区域以形成负型光敏膜图形25后的剖面图。
图3D是在大圆晶片衬底21经自旋，以散布除去余下的显影液，同时在负型光敏膜图形和大圆晶片衬底21的曝光区域上散布上第一去离子水洗液26后的剖面图。
此后，进行与图3D相似的工艺。即，自旋大圆晶片21，使第一洗液26散布出基片，同时，提供第二洗液27，使它停留在负型光敏膜图形25和大圆晶片21的曝光区域，如图3E所示。在此之后，通过诸如紫外光或X射线一类光28照在第二洗液27上使负型光敏膜图形25进行交联。
图3F是在得到的大圆晶片21经自旋使第二洗液27干化后的剖面图。
根据本发明，第二洗液27与第一洗液一样为去离子水，但温度比第一洗液高。较佳的第二洗液温度为室温到100℃的数量级。
较高的洗液温度允许负型光敏膜更快地交联，导致大圆晶片21和负型光敏膜图形25之间更强的键合，从而防止它们塌倒。负型光敏膜图形的交联也可以通过紫外光照射来获得。也即，可以或用热水或用紫外光来防止负型光敏膜图形的塌倒。
如前所述，微细图形的塌倒可以通过在形成抗蚀图形后对大圆晶片进行冲洗和干化工艺期间降低洗液的表面张力以及加强图形与大圆晶片基片之间的键合度来加以防止。
因此，根据本发明，可用以有效防止微细图形倒塌的方法，对于在尤其要求微细图形的半导体器件内实现高集成度是有用的。
普通熟练的技术人员在阅读了上述公开内容之后将容易地理解此处所揭示本发明的其它一些特征、优点和实施例。因此，虽然，详细地描述了本发明的具体实施例，但可以对这些实施例进行变更和改进而不偏离如本发明所描述的和权利要求的精神和范围。

Claims (6)

1.一种在半导体器件上形成微细图形的方法，包含下列步骤：
把光敏膜覆盖在大圆晶片上；
用光掩膜在光敏膜上光刻成形，随后显影形成光敏膜图形；
通过自旋在大圆晶片上散布去离子水，使去离子水停留在包括光敏膜图形在内的大圆晶片上；
在大圆晶片上散布第二洗液，使之停留在其上，同时自旋大圆晶片，以除去其上的去离子水；以及
自旋大圆晶片，使第二洗液干化，
其特征在于所述第二洗液是表面张力比去离子水低的液体或冻点低于去离子水的液体。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，表面张力较低的所述液体包含异丙醇。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，低冻点的所述液体包含甲基丙醇。
4.如以上权利要求1、2和3中任一项所述的方法，其特征在于，所述干化步骤是在真空中进行的。
5.如以上权利要求1、2和3中任一所述的方法，其特征在于，所述光敏膜图形为正型。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述光敏膜图形为正型。
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