[發明專利]雙重光刻膠結構及其處理方法

有效

• 申請號: 201210101490.5
• 申請日: 2012-04-09
• 公開（公告）號: CN103365094A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 胡華勇;伍強
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: G03F7/11
• 分類號: G03F7/11;G03F7/00;G03F7/038;G03F7/039
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，尤其涉及一種雙重光刻膠結構及其處理方法。

背景技術

一般而言，例如動態隨機存取存儲器(DRAM)等半導體器件包括大量精細的圖案，這些圖案是通過光刻、刻蝕工序將掩膜板圖案轉移至半導體層上形成的。光刻的工序一般為：將光刻膠(PR)涂覆在需圖案化的目標層上，然后，執行曝光工序改變部分區域的光刻膠的溶解度，之后執行顯影工序形成暴露出目標層的光刻膠圖案，上述工序完成了將掩膜板圖案轉移至光刻膠上。以該光刻膠圖案為掩膜進行刻蝕工序以將光刻膠圖案轉移至半導體層上。

在實際的半導體制作過程中，無論是使用正性光刻膠還是負性光刻膠，最終形成的兩個相鄰半導體圖形之間的最小間距(pitch)是由曝光系統的分辨率決定的。現有曝光系統的曝光光源，1.已由波長λ為436nm的g-線汞燈源發展到波長λ為193nm的準分子激光光源，并進一步發展到深紫外線(DUV)和極紫外線(EUV)光源；2.采用了分辨率增強技術(Resolution?Enhancement?Technology，RET)以減小光刻常數k₁，包括光學鄰近修正(Optical?Proximity?Corrected，OPC)、相移掩模板(Phase?Shifting?Mask，PSM)和偏軸照明(Off?Axis?Illumination，OAI)等技術，通過采用分辨率增強技術(Resolution?Enhancement?Technology，RET)可以將光刻常數k₁從0.8減小到0.25；3.通過改進曝光系統的光學單元的光學設計、制造技術以及測量技術已增大曝光系統的光學單元的數值孔徑NA，另外一種增加曝光系統的數值孔徑的方法為采用浸沒式曝光技術，在浸沒式曝光技術中光學單元的終端透鏡和基底之間填充滿具有高折射系數的液體，曝光系統的光通過液體對基底進行曝光。然后，無論采用上述EUV光刻技術或是分辨率增強技術(RET)抑或是浸沒式曝光技術都將極大的增加曝光設備的制作成本和復雜度，并且上述改善曝光系統分辨率的技術將一直面臨半導體器件的最小尺寸的設計節點不斷減小的挑戰。

為了得到更小的分辨率，行業內出現了雙半導體圖形(double?pattern)制作工藝，例如：兩次光刻和兩次刻蝕工藝(Litho?Etch?Litho?Etch，LELE)工藝或者雙重顯影工藝(Dual-tone?Development，DDT)例如在LELE工藝中，第一光刻膠掩膜圖案(帶有第一組線路圖案)使用第一掩膜曝光，第二光刻膠掩膜圖案(帶有第二組線路圖案)使用第二掩膜曝光。該第一組和第二組線路圖案組合起來形成完整的線路圖案。傳統的LELE工藝使用兩層硬掩膜，即：通過第一光刻膠掩膜圖案刻蝕該第一硬掩膜，第二光刻膠掩膜圖案刻蝕該第二硬掩膜。然而，這樣的工藝需要分開制作掩膜板，具有至少兩次轉移掩膜板圖案過程，實現起來成本較大。此外，兩次圖案如何做到曝光過程中出現不重疊也具有一定挑戰性。

針對上述問題，目前行業內提出了使用雙重光刻膠(Dual?tone?photoresist)，該雙重光刻膠一般由正性光刻膠與負性光刻膠層疊形成，只需對該雙重光刻膠進行一次曝光工藝分別在雙重光刻膠中形成不同的感光區，對上層光刻膠進行第一次顯影并通過蝕刻將所形成圖案轉移到下層光刻膠中，去除上層光刻膠，之后對下層光刻膠顯影，即經過一次曝光后顯影蝕刻顯影工藝就可完成圖案的制作。然而，該工藝過程在上層圖形通過蝕刻轉移到下層光刻膠的步驟中，圖案轉移的保真度并不是很好。

針對上述問題，本發明提出一種新的雙重光刻膠結構及該雙重光刻膠結構的處理方法，達到在上層圖形通過蝕刻轉移到下層光刻膠的步驟中，提高圖案轉移的保真度。

發明內容

本發明實現的目的是提出一種新的雙重光刻膠結構及該雙重光刻膠結構的處理方法，達到在上層圖形通過蝕刻轉移到下層光刻膠的步驟中，提高圖案轉移的保真度。

為實現上述目的，本發明提供一種雙重光刻膠結構，包括依次形成在目標層上的第一光刻膠層和第二光刻膠層，所述第一光刻膠層和第二光刻膠層反性，所述第一光刻膠層和第二光刻膠層之間形成有中間層，所述中間層用于防止正性光刻膠與負性光刻膠中的堿及在曝光后形成的光酸的相互擴散。

可選地，所述第一光刻膠層為負性光刻膠，所述第二光刻膠層為正性光刻膠。

可選地，所述中間層包含聚氟化物、氟化含硅聚合物或氧化硅。

可選地，所述中間層的厚度為5nm-50nm。