光刻方法 【技术领域】
本发明涉及半导体制造领域, 特别涉及一种光刻方法。背景技术 随着半导体制造工艺的发展, 半导体芯片的面积越来越小, 因此半导体工艺的精 度也变得更加重要。 在半导体制造工艺中, 其中一个重要的工艺就是光刻, 光刻是将掩膜版 图案转移为晶圆上的光刻图案的工艺过程, 因此光刻的质量会直接影响到最终形成的芯片 的性能。
随着半导体芯片尺寸的缩小, 传统的单次光刻工艺已经不能满足半导体工艺的需 求, 在这种情况下, 双光刻工艺应运而生。下面对现有技术中的双光刻方法进行介绍, 现有 技术中的双光刻方法包括以下步骤 :
步骤 101, 图 1a 为现有技术中双光刻方法的步骤 101 的示意图, 如图 1a 所示, 在待 蚀刻薄膜上沉积一层硬掩膜 (HM)。
待蚀刻薄膜的材料视具体情况而定, 例如, 若欲形成金属线, 则待蚀刻薄膜为金 属层 ; 若欲形成接触孔, 则待蚀刻薄膜为介质层 ; 若欲形成栅极, 则待蚀刻薄膜为多晶硅栅 层。
HM 的材料可为二氧化硅、 氮化硅或金属硅化物。
步骤 102, 图 1b 为现有技术中双光刻方法的步骤 102 的示意图, 如图 1b 所示, 在 HM 之上依次沉积第一底部抗反射涂层 (BARC) 和第一光刻胶 (PR)。
需要说明的是, BARC 也可用顶部抗反射涂层 (TARC) 来替代, 在实际应用中, 也可 省略涂覆 BARC 或 TARC 的步骤, 视具体情况而定。
步骤 103, 图 1c 为现有技术中双光刻方法的步骤 103 的示意图, 如图 1c 所示, 在第 一 PR 上施加第一掩膜版 ( 图未示出 ), 并进行曝光和显影, 从而形成第一光刻图案, 其中, 第 一光刻图案中 PR 的实际关键尺寸 (CD) 为理想 CD, 在本发明中, PR 的 CD 是指光刻后 PR 的 线宽。
至此, 完成了一次光刻的过程。
步骤 104, 图 1d 为现有技术中双光刻方法的步骤 104 的示意图, 如图 1d 所示, 以第 一光刻图案作为掩膜, 对第一 BARC 和 HM 进行蚀刻。
当仅对 BARC 和 HM 进行蚀刻时, 蚀刻停止于待蚀刻薄膜的表面。
步骤 105, 图 1e 为现有技术中双光刻方法的步骤 105 的示意图, 如图 1e 所示, 将待 蚀刻薄膜表面的第一光刻图案和第一 BARC 依次剥离。
步骤 106, 图 1f 为现有技术中双光刻方法的步骤 106 的示意图, 如图 1f 所示, 在蚀 刻后的 HM 的表面依次沉积第二 BARC 和第二 PR。
该步骤与步骤 102 相同, 此处不再赘述。
步骤 107, 图 1g 为现有技术中双光刻方法的步骤 107 的示意图, 如图 1g 所示, 在第 二 PR 上施加第二掩膜版 ( 图未示出 ), 并进行曝光和显影, 从而形成第二光刻图案, 其中, 第
二光刻图案中 PR 的实际 CD 为理想 CD。
此步骤与步骤 103 相同。
至此, 完成了两次光刻的过程。
以上内容为现有技术中的双光刻方法, 接下来, 按照双光刻后的光刻图案进行蚀 刻, 下面对双光刻后的蚀刻步骤也进行简单说明。
步骤 201, 图 1h 为现有技术中双光刻方法后的蚀刻方法的步骤 201 的示意图, 如图 1h 所示, 以第二光刻图案作为掩膜, 对第二 BARC 进行蚀刻。
在本步骤中, 经蚀刻的第二 BARC 为覆盖在 HM 表面的 BARC 和非光刻胶保护区域的 BARC。
步骤 202, 图 1i 为现有技术中双光刻方法后的蚀刻方法的步骤 202 的示意图, 如图 1i 所示, 以 HM 和第二光刻图案作为掩膜, 对待蚀刻薄膜进行蚀刻。
步骤 203, 图 1j 为现有技术中双光刻方法后的蚀刻方法的步骤 203 的示意图, 如图 1j 所示, 依次剥离蚀刻后薄膜表面的 HM、 第二 BARC 和第二光刻图案。
至此, 本流程结束。
可见, 现有技术中的双光刻工艺对精度有着更高的要求, 主要体现在两个方面, 第 一, 在两次光刻的过程中, 若任意一次光刻后的图案的 CD 与理想图案的 CD 相比出现较大的 偏差, 则最终形成的光刻图案都会被视为不合格, 第二, 由于涉及两次光刻, 这就存在两次 光刻图案的对准问题, 若其中任意一次光刻后的图案的位置与理想图案的位置出现较大的 偏差, 则导致两次光刻后的图案不能精确地进行对准, 因此最终形成的光刻图案还是会被 视为不合格, 综上可知, 现有技术中的光刻工艺对精度有着更高的要求, 但是, 上述现有技 术中的光刻工艺的精度并不高。 发明内容
有鉴于此, 本发明提供一种光刻方法, 能够提高光刻工艺的精度。
为达到上述目的, 本发明的技术方案具体是这样实现的 :
一种光刻方法, 沉积光刻胶 PR 之后, 该方法包括 :
进行曝光和显影, 并生成光刻图案, 其中, 光刻图案中 PR 的实际关键尺寸 CD 大于 理想 CD ;
获取光刻图案中 PR 的实际 CD 与理想 CD 的偏移量 ;
采用氩离子、 锗离子、 硅离子、 砷离子、 锑离子或铟离子分别对偏移量大于等于预 设精度的 PR 的一侧进行离子注入。
该方法应用于双光刻工艺中, 所述 PR 为第一 PR, 所述光刻图案为第一光刻图案, 所述离子注入为第一离子注入, 该方法进一步包括 :
沉积第一 PR 之前, 在待蚀刻薄膜上沉积一层硬掩膜 HM, 所述第一 PR 沉积在 HM 之 上;
采用氩离子、 锗离子、 硅离子、 砷离子、 锑离子或铟离子分别对偏移量大于等于预 设精度的第一 PR 的一侧进行第一离子注入之后, 以第一光刻图案作为掩膜, 对 HM 进行蚀 刻;
将待蚀刻薄膜表面的第一光刻图案剥离 ;在蚀刻后的 HM 的表面沉积第二 PR ;
进行曝光和显影, 并形成第二光刻图案。
第一光刻图案中 PR 的实际 CD 为理想 CD 的 105%至 125%。
当进行第一离子注入时, 离子束与垂直方向的夹角为 0 度至 25 度, 离子注入的能 14 量为 10000 电子伏特 eV 至 100000 电子伏特 eV, 离子注入的剂量为 1×10 个原子 /cm2 至 8×1015 个原子 /cm2。
该方法应用于双光刻工艺中, 所述 PR 为第二 PR, 所述光刻图案为第二光刻图案, 所述离子注入为第二离子注入, 该方法进一步包括 :
沉积第二 PR 之前, 在待蚀刻薄膜上沉积一层 HM, 在 HM 之上沉积第一 PR ;
进行曝光和显影, 并形成第一光刻图案 ;
以第一光刻图案作为掩膜, 对 HM 进行蚀刻 ;
将待蚀刻薄膜表面的第一光刻图案剥离 ;
所述第二 PR 沉积在蚀刻后的 HM 表面。
第二光刻图案中 PR 的实际 CD 为理想 CD 的 105%至 125%。
当进行第二离子注入时, 离子束与垂直方向的夹角为 0 度至 25 度, 离子注入的能 14 量为 10000 电子伏特 eV 至 100000 电子伏特 eV, 离子注入的剂量为 1×10 个原子 /cm2 至 8×1015 个原子 /cm2。
该方法应用于双光刻工艺中, 所述 PR 为第一 PR 或第二 PR, 所述光刻图案为第一光 刻图案或第二光刻图案, 所述离子注入为第一离子注入或第二离子注入 ;
当所述 PR 为第一 PR, 所述光刻图案为第一光刻图案, 所述离子注入为第一离子注 入时, 该方法进一步包括 :
沉积第一 PR 之前, 在待蚀刻薄膜上沉积一层 HM, 所述第一 PR 依次沉积在 HM 之上 ;
采用氩离子、 锗离子、 硅离子、 砷离子、 锑离子或铟离子分别对偏移量大于等于预 设精度的第一 PR 的一侧进行第一离子注入之后, 以第一光刻图案作为掩膜, 对 HM 进行蚀 刻;
将待蚀刻薄膜表面的第一光刻图案剥离 ;
在蚀刻后的 HM 的表面沉积第二 PR ;
进行曝光和显影, 并形成第二光刻图案, 其中, 第二光刻图案中的 PR 的实际 CD 大 于理想 CD ;
获取第二光刻图案中 PR 的实际 CD 与理想 CD 的偏移量 ;
并采用氩离子、 锗离子、 硅离子、 砷离子、 锑离子或铟离子分别对偏移量大于等于 预设精度的 PR 的一侧进行第二离子注入 ;
当所述 PR 为第二 PR, 所述光刻图案为第二光刻图案, 所述离子注入为第二离子注 入时, 该方法进一步包括 :
沉积第二 PR 之前, 在待蚀刻薄膜上沉积一层 HM, 在 HM 之上沉积第一 PR ;
进行曝光和显影, 并形成第一光刻图案 ;
获取第一光刻图案中 PR 的实际 CD 与理想 CD 的偏移量 ;
采用氩离子、 锗离子、 硅离子、 砷离子、 锑离子或铟离子分别对偏移量大于等于预 设精度的 PR 的一侧进行第一离子注入 ;以第一光刻图案作为掩膜, 对 HM 进行蚀刻 ;
将待蚀刻薄膜表面的第一光刻图案剥离 ;
所述第二 PR 沉积在蚀刻后的 HM 表面。
第一光刻图案中 PR 的实际 CD 为理想 CD 的 105%至 125% ;
第二光刻图案中 PR 的实际 CD 为理想 CD 的 105%至 125%。
当进行第一离子注入时, 离子束与垂直方向的夹角为 0 度至 25 度, 离子注入的能 14 量为 10000 电子伏特 eV 至 100000 电子伏特 eV, 离子注入的剂量为 1×10 个原子 /cm2 至 8×1015 个原子 /cm2 ;
当进行第二离子注入时, 离子束与垂直方向的夹角为 0 度至 25 度, 离子注入的能 14 量为 10000 电子伏特 eV 至 100000 电子伏特 eV, 离子注入的剂量为 1×10 个原子 /cm2 至 8×1015 个原子 /cm2。
可见, 在本发明所提供的一种光刻方法中, 获取光刻图案中 PR 的实际 CD 与理想 CD 的偏移量, 采用氩离子、 锗离子、 硅离子、 砷离子、 锑离子或铟离子分别对偏移量大于等于预 设精度的 PR 的一侧进行离子注入, 这样就将 PR 的实际 CD 修正至预设精度的范围内, 能够 提高光刻工艺的精度。 附图说明
图 1a ~图 1g 为现有技术中双光刻方法的步骤 101 ~步骤 107 的示意图。 图 1h ~图 1j 为现有技术中双光刻方法后的蚀刻方法的步骤 201 ~步骤 203 的示意图。 图 2 为本发明所提供的一种光刻方法的流程图。
图 3a ~图 3i 为本发明所提供的一种光刻方法的实施例中步骤 301 ~步骤 309 的 示意图。
图 3j ~图 3l 为本发明所提供的一种光刻方法的实施例后的蚀刻方法的步骤 401 ~步骤 403 的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、 技术方案及优点更加清楚明白, 以下参照附图并举实施例, 对 本发明进一步详细说明。
本发明的核心思想为 : 光刻图案中 PR 的实际 CD 大于理想 CD, 然后采用采用氩离 子、 锗离子、 硅离子、 砷离子、 锑离子或铟离子分别对偏移量大于等于预设精度的 PR 的一侧 进行离子注入, 从而将 PR 的实际 CD 修正至预设精度的范围内, 能够提高光刻工艺的精度
图 2 为本发明所提供的一种光刻方法的流程图, 如图 2 所示, 该方法包括 :
步骤 201, 沉积 PR。
步骤 202, 进行曝光和显影, 并形成光刻图案, 其中, 光刻图案中 PR 的实际关键尺 寸 CD 大于理想 CD。
步骤 203, 获取光刻图案中 PR 的实际 CD 与理想 CD 的偏移量。
步骤 204, 采用氩离子、 锗离子、 硅离子、 砷离子、 锑离子或铟离子分别对偏移量大 于等于预设精度的 PR 的一侧进行离子注入。至此, 本流程结束。
需要说明的是, 在本发明中, BARC 也可用 TARC 来替代, 也可省略涂覆 BARC 或 TARC 的步骤, 以下实施例仅以包括涂覆 BARC 的步骤进行说明, 但不仅限于所述实施方式。
下面通过一个实施例对本发明所提供的一种光刻方法进行详细介绍, 该方法包 括:
步骤 301, 图 3a 为本发明所提供的一种光刻方法的实施例中步骤 301 的示意图, 如 图 3a 所示, 在待蚀刻薄膜上沉积一层硬掩膜 HM。
步骤 302, 图 3b 为本发明所提供的一种光刻方法的实施例中步骤 302 的示意图, 如 图 3b 所示, 在 HM 之上依次沉积第一 BARC 和第一 PR。
以上步骤与现有技术相同, 此处不再赘述。
步骤 303, 图 3c 为本发明所提供的一种光刻方法的实施例中步骤 303 的示意图, 如 图 3c 所示, 在第一 PR 上施加第一掩膜版 ( 图未示出 ), 并进行曝光和显影, 从而形成第一光 刻图案, 其中, 第一光刻图案中 PR 的实际 CD 大于理想 CD, 在本发明中, PR 的 CD 是指光刻后 PR 的线宽。
当进行第一掩膜版的设计和制作时, 将第一光刻图案中 PR 的实际 CD 设置为理 想 CD 的 105%至 125%, 如图 3c 所示, 图中所示的第一光刻图案为第一光刻图案中 PR 的 线宽, 两条虚线之间的距离 a 为理想 CD, 两条直线之间的距离 b 为实际 CD, 且 a*105%< b < a*125%。 图中所示 X1 和 X2 是相等的, 但是, 在实际应用中, 并没有这样的限定, 当然, X1 和 X2 相等是最优的情况, 有利于在后续步骤中对光刻图案中 PR 的位置或宽度进行调整。
步骤 304, 图 3d 为本发明所提供的一种光刻方法的实施例中步骤 304 的示意图, 如 图 3d 所示, 获取第一光刻图案中 PR 的实际 CD 与理想 CD 的偏移量, 并采用氩离子分别对偏 移量大于等于预设精度的 PR 的一侧进行第一离子注入。
采用激光量测机台来量测第一光刻图案中 PR 的实际 CD、 第一光刻图案中 PR 的实 际位置, 然后, 分别与第一光刻图案中 PR 的理想 CD、 光刻图案中 PR 的理想位置进行对比, 从 而可获取第一光刻图案中 PR 的实际 CD 与理想 CD 的偏移量, 这些内容均可通过现有技术来 实现, 此处不再赘述。
实验表明, 采用氩离子对 PR 进行离子注入时, PR 中受到离子注入的一侧会发生收 缩现象, 因此, 在本步骤中, 采用氩离子分别对 PR 中发生偏移的一侧进行离子注入, 其中, 离子注入的角度 θ 为 0 度至 25 度, 在此, 离子注入的夹角 θ 是指离子束与垂直方向的夹 角, 0 度至 25 度不包括与 0 度和 25 度, 另外, 本发明所提供的数值范围均不包括上限值本身 和下限值本身, 离子注入的能量为 10000 电子伏特 (eV) 至 100000 电子伏特 (eV), 离子注入 14 2 15 2 的剂量为 1×10 个原子 /cm 至 8×10 个原子 /cm 。
上述数据仅提供了离子注入的角度、 能量和剂量的一般范围, 但是由于 PR 的种类 很多, 因此不同种类的 PR 受到离子注入后收缩的强度也不尽相同, 因此, 无法定量地根据 光刻图案中 PR 的实际 CD 与理想 CD 的偏移量、 光刻图案中 PR 的实际位置与理想位置的偏 移量来确定离子注入的具体角度、 能量和剂量, 但是, 在实际应用中, 可针对每种特定的 PR 进行实验, 从而获取离子注入的具体角度、 能量和剂量的经验值。
需要说明的是, 其他种类的离子也会使 PR 产生收缩现象, 例如, 锗离子、 硅离子、
砷离子、 锑离子或铟离子, 特别需要说明的是, 重元素 (heavierelement) 具有使得 PR 更致 密的特性, 因此, 重元素例如锗离子、 砷离子、 锑离子等均可应用于本发明中, 本发明所提供 的实施例仅以氩离子为例进行说明, 但所述离子注入的类型并不仅限于氩离子。
至此, 完成了一次光刻的过程。
步骤 305, 图 3e 为本发明所提供的一种光刻方法的实施例中步骤 305 的示意图, 如 图 3e 所示, 以第一光刻图案作为掩膜, 对第一 BARC 和 HM 进行蚀刻。
步骤 306, 图 3f 为本发明所提供的一种光刻方法的实施例中步骤 306 的示意图, 如 图 3f 所示, 将待蚀刻薄膜表面的第一光刻图案和第一 BARC 依次剥离。
步骤 307, 图 3g 为本发明所提供的一种光刻方法的实施例中步骤 307 的示意图, 如 图 3g 所示, 在蚀刻后的 HM 的表面依次沉积第二 BARC 和第二 PR。
上述步骤 305、 306 和 307 与现有技术相同, 此处不再赘述。
步骤 308, 图 3h 为本发明所提供的一种光刻方法的实施例中步骤 308 的示意图, 如 图 3h 所示, 在第二 PR 上施加第二掩膜版 ( 图未示出 ), 并进行曝光和显影, 从而形成第二光 刻图案, 其中, 第二光刻图案中的 PR 的实际 CD 大于理想 CD, 在本发明中, PR 的 CD 是指光刻 后 PR 的宽度。
如图 3h 所示, 图中所示的第二光刻图案为第二光刻图案中 PR 的线宽, 两条虚线之 间的距离 c 为理想 CD, 两条直线之间的距离 d 为实际 CD, 且 c*105%< d < c*125%。
此步骤与步骤 303 相同。
步骤 309, 图 3i 为本发明所提供的一种光刻方法的实施例中步骤 309 的示意图, 如 图 3i 所示, 获取第二光刻图案中 PR 的实际 CD 与理想 CD 的偏移量, 并采用氩离子分别对偏 移量大于等于预设精度的 PR 的一侧进行第二离子注入。
同理, 此处也不仅限于氩离子, 其他种类的离子, 例如, 锗离子、 硅离子、 砷离子、 锑 离子或铟离子也适用。
此步骤与步骤 304 相同。
至此, 完成了两次光刻的过程。
以上内容为本发明中的双光刻方法, 接下来, 对双光刻后的蚀刻步骤也进行简单 说明。
步骤 401, 图 3j 为本发明所提供的一种光刻方法的实施例后的蚀刻方法的步骤 401 的示意图, 如图 3j 所示, 以第二光刻图案作为掩膜, 对第二 BARC 进行蚀刻
步骤 402, 图 3k 为本发明所提供的一种光刻方法的实施例后的蚀刻方法的步骤 402 的示意图, 如图 3k 所示, 以 HM 和第二光刻图案作为掩膜, 对待蚀刻薄膜进行蚀刻。
步骤 403, 图 3l 为本发明所提供的一种光刻方法的实施例后的蚀刻方法的步骤 403 的示意图, 如图 3l 所示, 依次剥离蚀刻后薄膜表面的 HM、 第二 BARC 和第二光刻图案。
上述步骤 401、 402 和 403 与现有技术相同, 此处不再赘述。
至此, 本流程结束。
需要说明的是, 在双光刻工艺中, 上述实施例提供的是一种较佳实施例, 即对第一 光刻图案和第二光刻图案均进行校正, 在实际应用中, 也可仅对第一光刻图案进行校正, 或 仅对第二光刻图案进行校正。
同时, 本发明所提供的光刻方法不仅限于双光刻工艺, 对于单次光刻工艺来说, 本发明所提供的方法也适用, 具体为 : 在 PR 上施加掩膜版, 并进行曝光和显影, 从而形成光刻 图案, 其中, 光刻图案中 PR 的实际 CD 大于理想 CD ; 获取光刻图案中 PR 的实际 CD 与理想 CD 的偏移量, 并采用氩离子、 锗离子、 硅离子、 砷离子、 锑离子或铟离子分别对偏移量大于等于 预设精度的 PR 的一侧进行离子注入, 从而可将 PR 的 CD 修正至预设精度的范围内, 提高了 单次光刻工艺的精度。
可见, 在本发明所提供的一种光刻方法中, 获取光刻图案中 PR 的实际 CD 与理想 CD 的偏移量, 采用氩离子、 锗离子、 硅离子、 砷离子、 锑离子或铟离子分别对偏移量大于等于预 设精度的 PR 的一侧进行离子注入, 这样就将 PR 的实际 CD 修正至预设精度的范围内, 能够 提高光刻工艺的精度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已, 并非用于限定本发明的保护范围。凡在 本发明的精神和原则之内, 所作的任何修改、 等同替换以及改进等, 均应包含在本发明的保 护范围之内。