專利名稱：相移光掩模制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及半導體制造領域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種相移光掩模制作方法。
背景技術(shù)：
光刻工藝是制作大規(guī)模集成電路的關(guān)鍵工藝之一。光刻工藝是將光掩模板上的版形轉(zhuǎn)移到光刻膠薄膜中，含有版形的光刻膠膜被用于后續(xù)離子注入或刻蝕制程的掩模。光掩模在光刻工藝中承擔了重要的角色。隨著半導體芯片的集成度不斷提高，晶體管的特征尺寸不斷縮小，對光刻工藝的要求越來越高，相移光掩模逐漸成為高端光刻工藝的主流光掩模。如圖IA所不,相移光掩模是通過對相移光掩?；宓墓饪桃豢涛g一光刻一刻蝕過程來制作。相移光掩?；逵墒⒒琁、部分透光的硅化鉬薄膜2、不透光的鉻薄膜3、第一光刻膠4構(gòu)成。圖1B-1D展不了主流的相移光掩模制作工藝流程。通過第一光刻和刻 蝕在硅化鉬薄膜2和鉻薄膜3中形成第一版形5結(jié)構(gòu)，如圖IB所示。在第一版形5結(jié)構(gòu)上涂布第二光刻膠6，如圖IC所示，通過第二光刻和刻蝕在硅化鉬薄膜2中第一版形5結(jié)構(gòu)上形成第二版形7結(jié)構(gòu)，如圖ID所示，完成相移光掩模制作。在器件尺寸微縮進入到32納米技術(shù)節(jié)點后，單次光刻曝光無法滿足制作密集線陣列圖形所需的分辨率。雙重圖形(double patterning)成形技術(shù)作為解決這個技術(shù)難題的主要方法被大量研究并被廣泛應用于制作32納米以下技術(shù)節(jié)點的密集線陣列圖形。圖2A-2E圖示了雙重圖形成形技術(shù)制作密集線陣列圖形的過程。在需要制作密集線陣列圖形的襯底硅片20上，沉積襯底膜21和硬掩膜22，然后涂布第一光刻膠23 (圖2A)，曝光、顯影、刻蝕后，在硬掩膜22中形成第一光刻圖形24(圖2B)，其線條和溝槽的特征尺寸比例為1:3。在此硅片上涂布第二光刻膠25 (圖2C)，曝光和顯影后在第二光刻膠25膜中形成第二光刻圖形26 (圖2D)，其線條和溝槽的特征尺寸比例也是1:3，但其位置與第一光刻圖形24交錯。繼續(xù)刻蝕在襯底硅片上形成與第一光刻圖形24交錯的第二光刻圖形26 (圖2E)。第一光刻圖形24與第二光刻圖形26的組合組成了目標線條和溝槽特征尺寸比例為I: I的密集線陣列圖形。雙重圖形成形技術(shù)需要兩次光刻和刻蝕，即光刻一刻蝕一光刻一刻蝕。其成本遠遠大于傳統(tǒng)的單次曝光成形技術(shù)。降低雙重圖形成形技術(shù)的成本成為新技術(shù)開發(fā)的方向之一。美國專利US20110081618報道了在第一光刻圖形24顯影之后，在同一顯影機臺內(nèi)，使用硅烷化材料固化第一光刻膠23中第一光刻圖形24的方法。采用此方法后的雙重圖形成形工藝過程為光刻(顯影固化)一光刻一刻蝕。省略了原工藝中的第一刻蝕步驟，從而有效地降低了雙重圖形成形技術(shù)的成本。這種方法也稱作雙重曝光技術(shù)。相移光掩模制作過程包括光刻-刻蝕-光刻-刻蝕等步驟。將兩次刻蝕合并成一步刻蝕，替代原工藝中兩步獨立工藝，可以有效地降低相移光掩模制作的成本，并且可以提高生產(chǎn)產(chǎn)出量。但是，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的相移光掩模制作過程的步驟仍不夠簡化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在上述缺陷，提供一種能夠有效減少相移光掩模的制作工藝中的刻蝕步驟，從而有效地提高產(chǎn)能和減少制作成本的相移光掩模制作方法。為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種相移光掩模制作，其包括第一步驟在含有可成形硬膜的第一光刻膠的相移光掩模基板上，通過第一光刻在第一光刻膠中形成第一版形結(jié)構(gòu)；第二步驟通過硅烷化材料固化固化第一光刻膠中第一版形的結(jié)構(gòu)，加熱使娃燒化材料與第一光刻膠表面反應以形成不溶于第二光刻膠的隔離膜，通過加熱蒸發(fā)去除多余的硅烷化材料；第三步驟在固化后的第一光刻膠上涂布第二光刻膠；第四步驟進行第二光刻從而在第二光刻膠膜中形成第二版形的結(jié)構(gòu)；第五步驟通過刻蝕將光刻膠中的第一版形和第二版形分別轉(zhuǎn)移到部分透光的硅化鉬薄膜和不透光的鉻薄膜中，完成相移光掩模制作。優(yōu)選地,第一光刻包括第一次曝光和顯影。 優(yōu)選地，第二光刻包括第二次曝光和顯影。優(yōu)選地，第一光刻膠是含硅烷基、硅烷氧基和籠形硅氧烷的光刻膠。優(yōu)選地，第一光刻膠和第二光刻膠的抗刻蝕能力比大于等于I. 5: I。優(yōu)選地，硅烷化材料為六甲基二硅胺、三甲基氯硅烷、或六甲基二硅氮烷。優(yōu)選地，第一光刻膠固化加熱溫度的范圍為90°C至300°C。優(yōu)選地，第一光刻膠固化加熱溫度的范圍為100°C至200°C。優(yōu)選地，在第二步驟中，在第一光刻膠上涂布硅烷化材料以固化第一光刻膠中第一版形的結(jié)構(gòu)，加熱使娃燒化材料與第一光刻膠表面反應以形成不溶于第二光刻膠的隔離膜，通過加熱蒸發(fā)去除多余的硅烷化材料。優(yōu)選地，在第二步驟中，將在第一光刻膠膜中有第一版形結(jié)構(gòu)的相移光掩?；宸胖糜诔錆M硅烷化材料氣體的腔體中以固化第一光刻膠中第一版形結(jié)構(gòu)，加熱使娃燒化材料與第一光刻膠表面反應形成不溶于第二光刻膠的隔離膜。根據(jù)本發(fā)明，利用雙重曝光技術(shù)和可成形硬膜光刻膠，減少了相移光掩模制作工藝中的刻蝕步驟，可以有效地提高產(chǎn)能和減少制作成本。


結(jié)合附圖，并通過參考下面的詳細描述，將會更容易地對本發(fā)明有更完整的理解并且更容易地理解其伴隨的優(yōu)點和特征，其中圖IA示意性地示出了相移光掩模的結(jié)構(gòu)。圖1B-1D示意性地示出了現(xiàn)有技術(shù)的相移光掩模制作工藝流程。圖2A - 2E示意性地示出了雙重圖形成形技術(shù)制作密集線陣列圖形的過程。圖3A - 3E示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的相移光掩模制作方法的各個步驟。需要說明的是，附圖用于說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。注意，表示結(jié)構(gòu)的附圖可能并非按比例繪制。并且，附圖中，相同或者類似的元件標有相同或者類似的標號。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚和易懂，下面結(jié)合具體實施例和附圖對本發(fā)明的內(nèi)容進行詳細描述。本發(fā)明提出一種利用雙重曝光技術(shù)和可成形硬膜光刻膠制作相移光掩模的工藝。具體地說，圖3A-3E示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的相移光掩模制作方法的各個步驟。如圖3A-3E所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的相移光掩模制作方法包括第一步驟在含有可成形硬膜第一光刻膠4的相移光掩模基板上(如IA所示)，通過第一光刻(具體地說，第一次曝光和顯影)在第一光刻膠4中形成第一版形5結(jié)構(gòu)，如圖3A所示。 第二步驟通過硅烷化材料固化第一光刻膠4中第一版形5結(jié)構(gòu)，加熱使硅烷化材料與第一光刻膠4表面反應形成不溶于第二光刻膠6的隔離膜8 ；具體地說，例如，在第二步驟中，可將在第一光刻膠4膜中有第一版形5結(jié)構(gòu)的相移光掩模基板放置于充滿硅烷化材料氣體的腔體中以固化第一光刻膠4中第一版形5結(jié)構(gòu),加熱使娃燒化材料與第一光刻膠4表面反應形成不溶于第二光刻膠6的隔離膜8，如圖3B所示?？商鎿Q地，例如，在第二步驟中，在第一光刻膠4上涂布硅烷化材料液體以固化第一光刻膠4中第一版形5的結(jié)構(gòu),加熱使娃燒化材料與第一光刻膠4表面反應以形成不溶于第二光刻膠6的隔離膜8，通過加熱蒸發(fā)去除多余的硅烷化材料，如圖3B所示。第三步驟在固化后的第一光刻膠4上涂布第二光刻膠6，如圖3C所示。第四步驟進行第二光刻(具體地說，第二次曝光和顯影)從而在第二光刻膠6膜中形成第二版形7結(jié)構(gòu)，如圖3D所示。第五步驟通過刻蝕將光刻膠中的第一版形5和第二版形7分別轉(zhuǎn)移到部分透光的硅化鉬薄膜2和不透光的鉻薄膜3中，完成相移光掩模制作，如圖3E所示。本工藝減少了制作相移光掩模工藝中的刻蝕步驟，可以有效地提高產(chǎn)能和減少制作成本。優(yōu)選地，第一光刻膠4可選用可形成硬膜的光刻膠，進一步優(yōu)選的，第一光刻膠4是含娃燒基(silyl)、娃燒氧基(siloxyl)和籠形娃氧燒(silsesquioxane)的光刻膠。優(yōu)選地,第一光刻膠4和第二光刻膠6的抗刻蝕能力比大于等于1.5:1。優(yōu)選地，娃燒化材料為含燒氧基的聞分子材料。優(yōu)選的，娃燒化材料為TK甲基_■娃胺(HMDS, hexamethyldisilazine)、三甲基氯娃燒(TMCS, trimethylchlorosilane)、六甲基二娃氮燒(HMDSZ, hexamethyIdisiIazane)、或其他適用的娃燒化材料。優(yōu)選地，第一光刻膠4固化加熱溫度的范圍為90°C至300°C;進一步優(yōu)選的，100°C至 200。。。此外，需要說明的是，說明書中的術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等描述僅僅用于區(qū)分說明書中的各個組件、元素、步驟等，而不是用于表示各個組件、元素、步驟之間的邏輯關(guān)系或者順序關(guān)系等?？梢岳斫獾氖牵m然本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，然而上述實施例并非用以限定本發(fā)明。對于任何熟悉本領域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等 同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種相移光掩模制作方法,其特征在于包括 第一步驟在含有可成形硬膜的第一光刻膠的相移光掩?；迳希ㄟ^第一光刻在第一光刻膠中形成第一版形結(jié)構(gòu)； 第二步驟通過硅烷化材料固化第一光刻膠中第一版形結(jié)構(gòu)，加熱使硅烷化材料與第一光刻膠表面反應形成不溶于第二光刻膠的隔離膜； 第三步驟在固化后的第一光刻膠上涂布第二光刻膠； 第四步驟進行第二光刻從而在第二光刻膠膜中形成第二版形的結(jié)構(gòu)； 第五步驟通過刻蝕將光刻膠中的第一版形和第二版形分別轉(zhuǎn)移到部分透光的硅化鉬薄膜和不透光的鉻薄膜中，完成相移光掩模制作。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的相移光掩模制作方法，其特征在于，第一光刻包括第一次曝光和顯影。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的相移光掩模制作方法,其特征在于,第二光刻包括第二次曝光和顯影。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的相移光掩模制作方法,其特征在于,第一光刻膠是含娃燒基、硅烷氧基和籠形硅氧烷的光刻膠。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的相移光掩模制作方法,其特征在于,第一光刻膠和第二光刻膠的抗刻蝕能力比大于等于I. 5: I。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的相移光掩模制作方法,其特征在于,娃燒化材料為六甲基二硅胺、三甲基氯硅烷、或六甲基二硅氮烷。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的相移光掩模制作方法,其特征在于,第一光刻膠固化加熱溫度的范圍為90°C至300°C硅烷化材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的相移光掩模制作方法,其特征在于,第一光刻膠固化加熱溫度的范圍為100°C至200°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的相移光掩模制作方法，其特征在于，在第二步驟中，在第一光刻膠上涂布硅烷化材料以固化第一光刻膠中第一版形的結(jié)構(gòu)，加熱使硅烷化材料與第一光刻膠表面反應以形成不溶于第二光刻膠的隔離膜，通過加熱蒸發(fā)去除多余的硅烷化材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的相移光掩模制作方法，其特征在于，在第二步驟中，將在第一光刻膠膜中有第一版形結(jié)構(gòu)的相移光掩?；宸胖糜诔錆M硅烷化材料氣體的腔體中以固化第一光刻膠中第一版形結(jié)構(gòu)，加熱使硅烷化材料與第一光刻膠表面反應形成不溶于第二光刻膠的隔離膜。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種相移光掩模制作方法。在含有可成形硬膜的第一光刻膠的相移光掩?；迳希ㄟ^第一光刻在第一光刻膠中形成第一版形結(jié)構(gòu)；在第一光刻膠上涂布硅烷化材料以固化第一光刻膠中第一版形的結(jié)構(gòu)，加熱使硅烷化材料與第一光刻膠表面反應以形成不溶于第二光刻膠的隔離膜，通過加熱蒸發(fā)去除多余的硅烷化材料；在固化后的第一光刻膠上涂布第二光刻膠；進行第二光刻從而在第二光刻膠膜中形成第二版形的結(jié)構(gòu)；通過刻蝕將光刻膠中的第一版形和第二版形分別轉(zhuǎn)移到部分透光的硅化鉬薄膜和不透光的鉻薄膜中,完成相移光掩模制作。
文檔編號G03F7/40GK102866574SQ20121038894
公開日2013年1月9日 申請日期2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月12日
發(fā)明者毛智彪 申請人:上海華力微電子有限公司