[发明专利]一种光刻方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体制造方法，特别涉及光刻方法。

背景技术

随着半导体制造技术的进步，半导体器件尺寸不断缩小的同时，要求半导体器件的特征尺寸(CD)也越来越小。众所周知，半导体制造技术的工艺流程中，包括两个很重要的步骤：光刻和刻蚀；其中，刻蚀步骤往往以光刻步骤中形成的光刻图案为掩膜，将光刻图案转移到晶片上，对CD控制起到重要作用的光刻工艺受到了前所未有的挑战。光刻后形成光刻图案的边缘之间的距离称为线宽(Line Width)，衡量线宽的一个重要指标就线宽粗糙(Line Edge Roughness，LER或Line Width Roughness，LWR)，LWR一定程度上决定CD的线宽，所以LWR控制的重要性日益显露。许多研究显示，在逐渐缩小线宽的过程中，LWR造成的问题将超过半导体制造中的CD具备的容许误差，从而影响半导体器件的性能，降低半导体器件的良率。如图1所示现有技术中光刻后形成光刻图案的剖面示意图，包括：介质层101和介质层101上形成的光刻图案102，光刻图案102侧壁LWR现象严重。

研究表明，光刻的分辨率(Resolution)，LWR，和光刻胶的敏感度(resist Sensitivity)三者之间是是彼此关联互相依赖的，如公式RLS Constant*：(Resolution)3*(LWR)2*Sensitivity所示，分辨率的三次方、LWR的平方和敏感度三者的乘积是一个定值，该定值称为RLS常数。

在半导体制造中，分辨率和敏感度也是光刻步骤中的重要参数，一方面希望提高光刻的分辨率，另一方面也需要避免光刻胶的敏感度的下降，而从RLS常数的计算公式所表示的分辨率、LWR和敏感度三者之间的关系可知，想要改善LWR，必然要求降低光刻过程中的分辨率和/或敏感度，因此，改善LWR与保持光刻胶分辨率和敏感度之间的矛盾一直未能解决。

发明内容

有鉴于此，本发明解决的技术问题是：改善LWR与保持光刻胶分辨率和敏感度之间的矛盾。

为解决上述问题，本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种光刻方法，提供具有光刻图案的晶片，其特征在于，该方法包括：

所述光刻图案进行离子掺杂；

离子掺杂后的光刻图案进行等离子体处理或者紫外线加工，在所述光刻图案表面形成平滑层。

所述离子掺杂的元素是碳、氟、硼或氩元素。

所述离子掺杂是浅注入，所述浅注入剂量范围是E10～E15原子每平方厘米；注入能量范围是1～10电子伏特。

所述等离子体处理在微波灰化反应腔中进行；所述微波灰化反应腔中的压强范围是300毫托到2000毫托。

所述等离子体处理的等离子体反应的时间范围是20到100秒；所述等离子体处理的等离子体反应功率范围是500瓦到3000瓦；所述等离子体处理的等离子体反应温度范围是200摄氏度到300摄氏度。

所述等离子体处理中通入氧气的流量范围是2000标况毫升每分钟到8000标况毫升每分钟；通入氮气或者氢气的流量范围是：500标况毫升每分钟到1000标况毫升每分钟。

所述紫外线加工采用的紫外线的波长是400纳米。

所述紫外线加工分为两步：第一步、所述紫外线加工所用的紫外线发射管旋转照射所述离子掺杂后的光刻图案，所述紫外线发射管在0到180度范围内旋转，所述紫外线发射管的旋转速率范围是：6转每秒到10转每秒，第一次照射时间范围是60秒到120秒，所述紫外线发射管的功率范围是：50瓦到200瓦；

第二步、所述紫外线发射管在90到270度范围内旋转，所述紫外线发射管的旋转速率范围是：6转每秒到10转每秒，第一次照射时间范围是60秒到120秒，所述紫外线发射管的功率范围是：50瓦到200瓦。

所述平滑层的厚度范围是1到10纳米。

由上述的技术方案可见，本发明提供了一种光刻方法，该方法在沉积的介质层上进行光刻形成光刻图案后，采用对光刻图案掺杂后再进行等离子体处理或超紫外线加工的方法，在光刻图案表面形成平滑层，从而在不降低光刻胶分辨率和敏感度的前提下，改善光刻图案的线宽粗糙现象，从而控制以具有所述平滑层的光刻图案为掩膜刻蚀所述介质层形成的半导体器件的特征尺寸。

附图说明

图1为现有技术中光刻后形成光刻图案的剖面示意图；

图2为本发明光刻和刻蚀方法步骤流程图；

图3～7为本发明提出的光刻和刻蚀方法的结构简化剖面示意图。

具体实施方式