[發(fā)明專利]一種增強(qiáng)密集圖形光刻分辨率的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010638023.0
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號(hào): CN111856888B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許箭;秦龍;耿文練;花雷
• 申請（專利權(quán)）人: 儒芯微電子材料（上海）有限公司
• 主分類號(hào): G03F7/20
• 分類號(hào): G03F7/20
• 代理公司: 上海劍秋知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31382
• 代理人: 楊飛

本發(fā)明提供了一種增強(qiáng)密集圖形光刻分辨率的方法，包括執(zhí)行膠圖案化工藝，從而形成第一掩模圖案；執(zhí)行膠層處理工藝；再次執(zhí)行膠圖案化工藝，從而形成第二掩模圖案，第二掩模圖案中的圖形與第一掩模圖案中的圖形間隔設(shè)置；其中，膠圖案化工藝包括：在襯底上依次形成第一膠層和第二膠層；通過光刻曝光工藝在第一膠層上形成曝光區(qū)和非曝光區(qū)；采用第一溶劑去除曝光區(qū)和第二膠層的部分區(qū)域，或者先采用第二溶劑去除曝光區(qū)，再采用第三溶劑去除第二膠層的部分區(qū)域，從而在第一膠層形成第一圖案，在第二膠層形成第二圖案，第二圖案是在第一圖案基礎(chǔ)上縮進(jìn)后的圖案；采用第四溶劑去除非曝光區(qū)；膠層處理工藝用于使第一膠層耐第一溶劑或第三溶劑溶解。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微電子光刻工藝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種增強(qiáng)密集圖形光刻分辨率的方法。

背景技術(shù)

在集成電路制造過程中光刻工藝是將光刻掩模上的圖形精確復(fù)制到襯底(單晶硅、多晶硅、二氧化硅、氮化鎵、砷化鎵、氧化鋁、碳化硅、磷化銦或金屬襯底等)表面的光刻膠上。然后在光刻膠的保護(hù)作用下，經(jīng)過刻蝕、離子注入或薄膜沉積等工藝過程，實(shí)現(xiàn)襯底表面選擇性的圖形化、離子摻雜或生長薄膜等功能。

一直以來，半導(dǎo)體工業(yè)中光刻技術(shù)都在追求更高的分辨率以便可以達(dá)到更小的電子器件尺寸，從而獲得更優(yōu)異的產(chǎn)品性能。如以下公式(1)所示，Rayleigh方程給出了光刻分辨率(R)與波長(λ)和數(shù)值孔徑(NA)之間的關(guān)系：

式中k1是光刻過程中的工藝參數(shù)，與光刻膠材料及光刻工藝過程有關(guān)，一般為0.3-0.8；λ為曝光光源的波長；NA為鏡頭的數(shù)值孔徑；n為光源與光刻膠之間介質(zhì)的折射率(通常是空氣)；θ為鏡頭的半角孔徑。

根據(jù)公式(1)可知，想要得到更小的圖形尺寸，可以通過減小k1值、降低曝光波長或者增加數(shù)值孔徑等方法。在工業(yè)中，最主要是通過開發(fā)更短波長的曝光光源和增加NA值以及通過照明條件優(yōu)化等分辨率增強(qiáng)手段來不斷提高光刻工藝的分辨率。但對于特定波長光刻機(jī)設(shè)備來說，很難通過以上方法突破由于衍射極限造成的分辨率極限。

對于大多數(shù)芯片制造企業(yè)來說，購買更先進(jìn)的光刻機(jī)滿足分辨率的需求所需要的資金成本往往是巨大的。尤其是對于4寸或6寸晶圓廠來說，采用先進(jìn)的光刻機(jī)(如ArF光刻機(jī))是非常不經(jīng)濟(jì)的。因此對于有些需要突破分辨率極限的制造需求，就需要通過特殊的光刻工藝來增強(qiáng)圖形分辨率。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供了一種增強(qiáng)密集圖形光刻分辨率的方法，其包括：

執(zhí)行膠圖案化工藝，從而形成第一掩模圖案；

執(zhí)行膠層處理工藝；

再次執(zhí)行所述膠圖案化工藝，從而形成第二掩模圖案，所述第二掩模圖案中的圖形與所述第一掩模圖案中的圖形間隔設(shè)置；

其中，

所述膠圖案化工藝包括：

在襯底上依次形成第一膠層和第二膠層；

通過光刻曝光工藝在所述第一膠層上形成曝光區(qū)和非曝光區(qū)；

采用第一溶劑去除所述曝光區(qū)和所述第二膠層的部分區(qū)域，或者先采用第二溶劑去除所述曝光區(qū)，再采用第三溶劑去除所述第二膠層的部分區(qū)域，從而在所述第一膠層形成第一圖案，在所述第二膠層形成第二圖案，所述第二圖案是在所述第一圖案基礎(chǔ)上縮進(jìn)后的圖案；

采用第四溶劑去除所述非曝光區(qū)；

所述膠層處理工藝用于使所述第一膠層耐所述第一溶劑或所述第三溶劑溶解。

進(jìn)一步地，兩次膠圖案化工藝分別使用不同的掩模版。