[發(fā)明專利]降低線條粗糙度的光刻方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210395430.9
• 申請日: 2012-10-17
• 公開（公告）號: CN103777466A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孟令款;賀曉彬;李春龍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院微電子研究所
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G03F1/80;H01L21/027;H01L21/033
• 代理公司: 北京藍(lán)智輝煌知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11345
• 代理人: 陳紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造領(lǐng)域，更具體地，涉及一種采用電子束過曝光技術(shù)來降低線條粗糙度的光刻方法。

背景技術(shù)

隨著超大規(guī)模集成電路特征尺寸逐漸縮小，在半導(dǎo)體器件的制造方法中，進入22nm技術(shù)代后，普通的光學(xué)曝光的技術(shù)極限也已經(jīng)到來。目前，45nm工藝節(jié)點之后，普遍采用i193nm浸入式光刻技術(shù)結(jié)合雙曝光雙刻蝕技術(shù)以制備更小的線條。22nm以下節(jié)點的精細(xì)圖形通常需要采用電子束或EUV進行曝光和光刻。

關(guān)于EUV光刻技術(shù)，目前還處于研發(fā)階段，尚有若干關(guān)鍵技術(shù)需要攻克及改進，還無法應(yīng)用于大規(guī)模集成電路制造當(dāng)中。相比之下，電子束曝光技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展，比較成熟，并且電子束曝光具有很高的精度，分辨率可以達(dá)到幾個納米，寫出超精細(xì)圖形的線條來，但效率較低，因而掃描精度和掃描效率的矛盾成為電子束光刻的主要矛盾。解決這個問題的關(guān)鍵技術(shù)就是解決電子束光刻系統(tǒng)和目前生產(chǎn)效率較高的光學(xué)光刻系統(tǒng)的匹配和混合光刻技術(shù)問題。一種可行的辦法是大部分工藝由投影光刻機曝光或接觸式曝光，超精細(xì)圖形和套刻精度要求特別高的圖形層采用電子束直寫曝光。

另一方面，進入32nm節(jié)點工藝之后，線條粗糙度成為必須考慮的關(guān)鍵問題，具體包括線條邊緣粗糙度(LER)與線條寬度粗糙度(LWR)。對于EUV或者電子束技術(shù)而言，都會遇到線條粗糙度的問題。特別地，當(dāng)采用電子束曝光技術(shù)，對光刻膠(抗蝕劑)的要求更高，往往在線條分辨率與光刻膠厚度之間存在矛盾。越薄的光刻膠越能曝光出越小的線條，然而，這樣薄的光刻膠由于刻蝕工藝不夠高的選擇性，往往在刻蝕過程中會早早損失掉，進而無法獲得所需的線條，并且存在較嚴(yán)重的線條粗糙度問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于通過改善電子束曝光條件來改善硬掩膜刻蝕后的線條粗糙度的問題。在電子束直寫過程中，引入了過曝光技術(shù)，使得線條粗糙度大大降低。

實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，是通過提供一種降低線條粗糙度的光刻方法，包括：在襯底上形成結(jié)構(gòu)材料層和硬掩模層；在硬掩模層上形成電子束光刻膠，執(zhí)行電子束過曝光形成電子束光刻膠圖形，其中增大曝光劑量以改善粗糙度；以電子束光刻膠圖形為掩模，刻蝕形成硬掩模圖形；以硬掩模圖形為掩模，刻蝕結(jié)構(gòu)材料層，形成所需要的精細(xì)線條。

其中，硬掩模層包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅及其組合。

其中，硬掩模層為氧化硅-氮化硅-氧化硅的疊層結(jié)構(gòu)。

其中，電子束過曝光劑量為正常劑量的100％～200％。

其中，硬掩模層和/或結(jié)構(gòu)材料層的刻蝕采用等離子體干法刻蝕技術(shù)。

其中，等離子體干法刻蝕采用CCP或ICP或TCP設(shè)備。

其中，刻蝕硬掩模和/或結(jié)構(gòu)材料層之后還包括干法去膠和/或濕法腐蝕清洗。

其中，結(jié)構(gòu)材料層為假柵電極層、金屬柵電極層、局部互連層中的一種。

依照本發(fā)明的方法，采用材質(zhì)不同的多層硬掩模層并且合理調(diào)整光刻條件，防止了電子束光刻膠側(cè)壁粗糙度傳遞到下層的結(jié)構(gòu)材料層，有效降低了線條的粗糙度，提高了工藝的穩(wěn)定性，降低了器件性能的波動變化。

附圖說明

以下參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案，其中：

圖1為電子束光刻版圖的示意圖；

圖2至圖5為依照本發(fā)明的方法各步驟的剖面示意圖；

圖6A和圖6B分別為現(xiàn)有技術(shù)曝光以及依照本發(fā)明的過曝光之后刻蝕硬掩模得到的線條圖形的SEM示意圖；以及

圖7為依照本發(fā)明的方法的流程圖。

具體實施方式

以下參照附圖并結(jié)合示意性的實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明技術(shù)方案的特征及其技術(shù)效果。需要指出的是，類似的附圖標(biāo)記表示類似的結(jié)構(gòu)，本申請中所用的術(shù)語“第一”、“第二”、“上”、“下”、“厚”、“薄”等等可用于修飾各種器件結(jié)構(gòu)。這些修飾除非特別說明并非暗示所修飾器件結(jié)構(gòu)的空間、次序或?qū)蛹夑P(guān)系。

參考附圖1，顯示了電子束光刻版圖的示意圖，用于小線寬圖形，如柵電極層、局部互連層等。在本發(fā)明中，精細(xì)圖形FP被定義為超出了普通光學(xué)曝光的能力范圍，需要采用電子束曝光的圖形，可以制備圖形尺寸小于22nm以下節(jié)點的線條。