本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种改善光刻胶线条边缘粗糙度的方法。
背景技术：
光刻技术是集成电路的关键技术之一，它是将设计在掩膜版的图形转移到光刻胶上的过程，后续的刻蚀工艺或者注入工艺等工艺以光刻图形化后的光刻胶作为掩膜而进行加工。因此，光刻工艺后的图形质量对工艺起到至关重要的影响。
随着集成电路的关键尺寸的不断微缩，光刻后光刻胶线条边缘粗糙度(lineedgeroughness，ler)对器件的影响越来越大，因为粗糙起伏的尺寸占整个特征尺寸的比例增大。在纳米尺度的特征尺寸的器件制造中，在光刻胶线条边缘粗糙度较大的情况下，将影响晶体管的性能，无法按照预设的程序进行晶体管的开与关控制。因此，如何改善光刻胶线条边缘粗糙度成为一个提高器件性能的重要命题。
现有改善光刻胶线条边缘粗糙度的技术主要有四类：
1)通过提高光刻胶的抗刻蚀性
在专利文献1和专利文献2中记载了通过改善光刻胶的抗蚀剂成份，提高光刻胶的抗蚀性来改善边缘粗糙度的方法。在专利文献3中，通过对光刻胶进行离子注入，从而提高光刻胶的抗蚀性来改善边缘粗糙度。
2)通过增加掩膜层的方式
在专利文献4中记载了通过增加非晶硅硬掩膜的方式来改善边缘粗糙度。在专利文献5中记载了通过在光刻胶和被刻蚀材料间增加辐射敏感层(radiationsensitivemasklayer)来改善边缘粗糙度方法。辐射敏感层的图形通过光刻实现，然后用cf基等离子对辐射敏感层进行平滑，最后将图形转移到被刻蚀材料上。
3)通过沉积薄膜与增加硬掩膜的方式
在专利文献6中记载了通过沉积薄膜来改善边缘粗糙度的方法，首先在光刻胶下与被刻蚀膜层间沉积薄膜作为硬掩膜层，通过刻蚀将图形转移到硬掩膜层上，然后修整(trim)硬掩膜层来减少关键尺寸的偏差。
4)通过沉积薄膜和各向异性刻蚀的方式
在专利文献7中记载了通过各向同性沉积薄膜，沉积的膜层为teos，sio2等，然后各向异性刻蚀掉薄膜仅留下侧壁上的薄膜结构的方法。
上述方法中，第一类方法通过提高光刻胶的抗蚀性改善边缘粗糙度，但是改善光刻工艺所产生的边缘粗糙度效果有限。第二、三类方法需要增加额外的硬掩膜层来改善边缘粗糙度，增加了工序，进一步增加了生产成本。第四类方法因为薄膜材质及各向异性刻蚀的特点，决定了其改善粗糙度的效果受限制，并且需要增加专门的修整步骤(trim)来弥补各向异性刻蚀留下侧壁所导致的关键尺寸偏差。
专利文献1cn102681338b；
专利文献2cn102540710a；
专利文献3cn102136415a；
专利文献4cn103777466a；
专利文献5us7846645b2；
专利文献6us7459363；
专利文献7us7273815。
技术实现要素：
为了解决上述问题，一种改善光刻胶线条边缘粗糙度的方法，包括以下步骤：沉积步骤，在图形化后的光刻胶结构的表面均匀沉积一定厚度的有机薄膜；刻蚀步骤，对所述有机薄膜进行各向同性刻蚀；以及判断步骤，判断所述光刻胶的线条边缘粗糙度是否达到预设值，如果判断为否，则返回沉积步骤，重复从沉积步骤到刻蚀步骤的循环，如果判断为是，则结束。
本发明的改善光刻胶线条边缘粗糙度的方法，优选为，所述有机薄膜与所述光刻胶的被刻蚀性质类似。
本发明的改善光刻胶线条边缘粗糙度的方法，优选为，根据所述光刻胶的线条边缘粗糙度对所述有机薄膜的沉积厚度进行设定，所述光刻胶的线条边缘粗糙度越大则所述有机薄膜沉积厚度越大。
本发明的改善光刻胶线条边缘粗糙度的方法，优选为，所述有机薄膜的沉积厚度与所述光刻胶的线条边缘粗糙度值相同。
本发明的改善光刻胶线条边缘粗糙度的方法，优选为，所述有机薄膜的沉积气体采用碳氢基气体或碳氟基气体，沉积温度低于150℃。
本发明的改善光刻胶线条边缘粗糙度的方法，优选为，所述沉积气体为c2h2，ch4，ch3f，ch2f2，c4f6，c4f8气体中的一种或某几种的组合。
本发明的改善光刻胶线条边缘粗糙度的方法，优选为，采用等离子增强化学气象沉积法形成所述有机薄膜。
本发明的改善光刻胶线条边缘粗糙度的方法，优选为，在所述刻蚀步骤中，采用o2，co，n2，cf4，hbr，h2，he气体中的一种或某几种的组合对所述有机薄膜进行刻蚀。
本发明的改善光刻胶线条边缘粗糙度的方法，优选为，所述刻蚀步骤中，根据关键尺寸和光刻胶的线条边缘粗糙度对刻蚀厚度进行设定，使刻蚀后的光刻胶的线条边缘粗糙度达到预设值并且不影响关键尺寸。
本发明的改善光刻胶线条边缘粗糙度的方法，优选为，所述刻蚀步骤中采用感应耦合等离子刻蚀或电容耦合等离子刻蚀。
本发明的改善光刻胶线条边缘粗糙度的方法不需要额外增加硬掩蔽层，不需要额外的处理步骤(trim)，而且能够有效避免关键尺寸偏离设计尺寸。
附图说明
图1是改善光刻胶线条边缘粗糙度的方法的流程图。
图2是光刻后的光刻胶结构的示意图。
图3是执行沉积步骤后的光刻胶结构的示意图。
图4是光刻胶线条边缘粗糙度平滑化过程中的光刻胶结构示意图。
图5是完成光刻胶线条边缘粗糙度平滑后的光刻胶结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。除非在下文中特别指出，半导体器件中的各个部分可以由本领域的技术人员公知的材料构成，或者可以采用将来开发的具有类似功能的材料。
图1是改善光刻胶线条边缘粗糙度的方法的流程图。如图1所示，本发明的改善光刻胶线条边缘粗糙度的方法包括沉积步骤s1、刻蚀步骤s2和判断步骤s3。
在沉积步骤s1中，在图形化后的光刻胶结构11的表面均匀沉积一定厚度的有机薄膜12。有机薄膜的沉积厚度根据光刻胶的线条边缘粗糙度进行设定，线条边缘粗糙度越大则有机薄膜沉积也厚度越大，通常为几纳米到几十纳米。进一步优选地，有机薄膜的沉积厚度与光刻胶的线条边缘粗糙度值相同。有机薄膜具有与光刻胶相似的被刻蚀性质。所谓的被刻蚀性质类似，即选取一种刻蚀气体或气体组合,在干法刻蚀刻蚀条件下，能够获得刻蚀有机薄膜与刻蚀光刻胶相近(速率差小于5％)或等同的刻蚀速率。有机薄膜的沉积气体选用碳氢或碳氟基气体，例如c2h2，ch4，ch3f，ch2f2，c4f6，c4f8等气体中的一种或多种组合，沉积温度低于光刻胶的耐热温度，优选低于150℃。所形成的有机薄膜在常温下为固体，表示为cxhyfz，其中，各成分间的关系满足y+z＝4x。图2是光刻后的光刻胶结构的示意图。图3是执行沉积步骤后的光刻胶结构的示意图。
在刻蚀步骤s2中，对有机薄膜12进行各向同性刻蚀。优选采用o2，co，n2，cf4，hbr，h2，he气体中的一种或某几种的组合对所述有机薄膜进行刻蚀。刻蚀厚度根据关键尺寸和光刻胶线条边缘粗糙度进行设定，使刻蚀后的光刻胶结构的线条边缘粗糙度达到预设值并且不影响关键尺寸。通常来说刻蚀厚度在几纳米到几十纳米之间。
接下来，在判断步骤s3中，判断光刻胶的线条边缘粗糙度是否达到预设值，如果判断为否，即光刻胶的线条边缘粗糙度未达到预设值，则返回到沉积步骤，重复执行沉积步骤和刻蚀步骤，如果判断为是，即光刻胶的线条边缘粗糙度达到预设值，满足设计要求，则结束。图4是光刻胶线条边缘粗糙度平滑化过程中的光刻胶结构示意图。图5是完成光刻胶线条边缘粗糙度平滑后的光刻胶结构示意图。
本发明的改善光刻胶的线条边缘粗糙度的方法，有别于现有技术，既能改善光刻胶本身的线条边缘粗糙度，又不需要额外增加硬掩膜层。同时，由于沉积的有机薄膜的被刻蚀性质与光刻胶类似，并且采用各向同性刻蚀或近似各向同性的刻蚀，即暴露的侧壁与顶部有几乎相等的刻蚀速率，因此，关键尺寸与设计偏差很小，不需要额外的修整步骤(trim)。
为了进一步阐述本发明的改善光刻胶的线条边缘粗糙度的方法，以下以两个实施例进行说明。
实施例一
本发明实施例一中，光刻胶的现有线条边缘粗糙度为8nm，要达到的预设线条边缘粗糙度为1nm。
在沉积步骤s1中，采用等离子增强化学气相沉积设备(pecvd)进行有机薄膜沉积。腔体压力为5mtorr～80mtorr，上射频功率在100w～1000w之间，下射频功率为10w～100w，沉积气体采用c4f8，流量为20sccm～1000sccm，时间为3s～10s。
在刻蚀步骤s2中，采用电感耦合等离子体刻蚀机(icp)对有机薄膜进行各向同性刻蚀。其中，腔体压力5mtorr～80mtorr，上射频功率在100w～1000w之间，下射频功率在10w～100w之间，刻蚀气体采用o2、cf4和hbr，其中，o2的流量为20sccm～1000sccm，cf4的流量为20sccm～1000sccm，hbr的流量为20sccm～1000sccm，通入时间为3s～10s。
在判断步骤s3中，检测光刻胶的线条边缘粗糙度，并与预设线条边缘粗糙度值进行比较。执行上述沉积步骤和刻蚀步骤一次后，光刻胶的线条边缘粗糙度由8nm降低到4nm，未达到预设线条边缘粗糙度值，判断为否；继续执行沉积步骤和刻蚀步骤，线条边缘粗糙度降低到2nm，仍未达到预设线条边缘粗糙度值，判断为否；继续执行沉积步骤到刻蚀步骤的循环，并测量线条边缘粗糙度是否小于1nm，若判断为是，则结束。
实施例二
光刻胶的现有线条边缘粗糙度为8nm，要达到的预设线条边缘粗糙度为1nm。
在沉积步骤s1中，采用等离子增强化学气相沉积设备(pecvd)进行有机薄膜沉积。腔体压力为10～500mtorr，高射频(27mhz)功率为100w～1000w，低射频(2mhz)功率10w～100w，沉积气体采用c4f8，流量为20sccm～1000sccm，时间3s～10s。
在刻蚀步骤s2中，采用电容耦合等离子体刻蚀机(ccp)对有机薄膜进行各向同性刻蚀。其中，腔体压力10～500mtorr，高射频(27mhz)功率为100w～1000w，低射频(2mhz)功率为10w～100w，刻蚀气体采用o2、cf4和hbr，其中，o2的流量为20sccm～1000sccm，cf4的流量为20sccm～1000sccm，hbr的流量为20sccm～1000sccm，通入时间3s～10s。
在判断步骤s3中，检测光刻胶的线条边缘粗糙度，并与预设线条边缘粗糙度值进行比较。执行上述沉积步骤和刻蚀步骤一次后，光刻胶的线条边缘粗糙度由8nm降低到6nm，未达到预设线条边缘粗糙度值，判断为否；继续执行沉积步骤和刻蚀步骤，线条边缘粗糙度降低到4nm，仍未达到预设线条边缘粗糙度值，判断为否；继续执行沉积步骤和刻蚀步骤，测量线条边缘粗糙度降低到2nm，仍未达到预设线条边缘粗糙度值，判断为否；继续执行沉积步骤和刻蚀步骤，测量线条边缘粗糙度小于1nm，判断为是，则结束。
从上述实施例可以看到，本发明的改善光刻胶的线条边缘粗糙度的方法易于实现且效果显著。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。