專利名稱：形成超微細(xì)圖案的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般是涉及一種形成超微細(xì)圖案的方法，具體說來，是利用光刻膠薄膜經(jīng)不同能量的光曝光后剩下厚度的差別，形成一種比光刻法所得的更為微細(xì)圖案的方法。
隨著半導(dǎo)體器件集成度的提高，其制造就需要更為微細(xì)的圖案。人們知道，是可以形成比一般光刻法所得更為微細(xì)的圖案的，例如，可以采用在底層上面的超微細(xì)光刻膠薄膜圖形的側(cè)壁上形成的絕緣隔離物(spacers)作為掩模的辦法。
雖然絕緣隔離物的寬度可以做到比光刻膠薄膜圖形的寬度還要小，但迄今還不可能將絕緣隔離物之間的距離做得比光刻膠圖形的寬度更小。
因此，本發(fā)明的一個目的就是要克服現(xiàn)有技術(shù)中遇到的上述問題，提供一種形成超微細(xì)圖形的方法，這個方法可以將圖形之間的距離減到比光刻法所獲得的更小。
提供一種形成半導(dǎo)體器件超微細(xì)圖案的方法，即可達(dá)到上述的目的，該方法的步驟是在要制作圖案的底層上面涂覆一層光刻膠的薄膜；通過一個具有鉻圖案的掩模令該光刻膠薄膜先接受第一次曝光，所曝光的能量小于對應(yīng)于光刻膠薄膜厚度的閾能；在將所述掩模位移一預(yù)定距離之后，再令該光刻膠薄膜接受小于該閾能的第二次曝光；將經(jīng)曝光的光刻膠薄膜進(jìn)行顯影處理，以完全除去第一次曝光區(qū)與第二次曝光區(qū)相重疊的薄膜區(qū)域以及半除去僅一次曝光的薄膜區(qū)域，這樣就形成了光刻膠薄膜圖案，其線條具有四面?zhèn)缺?；在生成的整個圖案結(jié)構(gòu)上沉積上一種絕緣層；對此絕緣層進(jìn)行各向異性腐蝕，結(jié)果在光刻膠薄膜圖案的線條的側(cè)壁上剩下了絕緣隔離物；然后以這些絕緣隔離物作為掩膜對光刻膠薄膜圖案和底層進(jìn)行干腐蝕，這樣就形成了具有超微細(xì)寬度和超微細(xì)間距的底層圖案。
結(jié)合所附的圖，詳述本發(fā)明的一些優(yōu)選實施方案，本發(fā)明的上述目的和其它優(yōu)點將更為清楚。


圖1表明，涂覆在基底上的光刻膠薄膜在曝光之后，經(jīng)濕顯影處理留下的薄膜厚度是隨光的能量而異的。
圖2至圖8是一些示意截面圖，它們依序表示本發(fā)明形成超微細(xì)圖案的各工藝步驟。
參照所附的一些圖，可以很好地理解本發(fā)明優(yōu)選實施方案的應(yīng)用情況，在圖中，凡相同和對應(yīng)的部分均以相同數(shù)字標(biāo)示。
圖1表明，涂覆在基底上的光刻膠薄膜在曝光之后，經(jīng)濕顯影處理留下的薄膜厚度視光的能量而異。在此圖上，能夠完全除去一定厚度光刻膠薄膜的最小曝光能量用閾能Eth表示。這就是說，該光刻膠薄膜若接受了光能量等于或大于閾能的曝光，則薄膜在濕顯影后會完全去除。而若該光刻膠薄膜所受曝光的能量小于該閾能，則薄膜在濕顯影處理后會留下一部分。在此情況下，使光刻膠薄膜厚度留下一半所對應(yīng)的光能量表示為1/2Eth。
本發(fā)明正是利用了光刻膠薄膜受不同能量的光曝光后所留下薄膜的厚度不同，以便在所得光刻膠薄膜圖形的側(cè)壁上生成一些絕緣隔離物。即在本發(fā)明中，若一光刻膠薄膜在一掩模裝置之下先受到了能量為1/2Eth的曝光，然后在經(jīng)位移的該掩模裝置之下再次受到相同能量的曝光，則在受到兩次曝光的區(qū)域，光刻膠薄膜的剩余厚度與僅受到一次曝光區(qū)域的剩余厚度是不同的。
下面將結(jié)合圖2至圖8詳述本發(fā)明的一種實施方案。
首先，參見圖2。在基底1上形成一要在其上制作圖形的底層2，再覆以一預(yù)定厚度的正光刻膠薄膜3，通過一鉻圖案掩模5第一次接受光6的曝光，這樣就生成了第一次曝光區(qū)4。第一次曝光的光能量為Eth的一半，Eth是能完全除去光刻膠薄膜所需的光能量。這時，曝光區(qū)的寬度W1與未曝光區(qū)的寬度W2都由掩模5的鉻圖案所決定，這兩種度寬可以做得很微細(xì)，達(dá)到光刻法所能獲得的最為超微細(xì)的程度。
將所用的掩模5向左或向右位移W1一半的距離后，再通過該掩模對光刻膠薄膜進(jìn)行1/2Eth能量的曝光。截面圖如圖3所示。結(jié)果生成了第二次曝光區(qū)4′，這第二次曝光區(qū)中有一段寬為1/2W1的區(qū)域與第一次曝光區(qū)4是重疊的。上述的掩模位移可藉掩模本身或基底的移動來實現(xiàn)。
圖4是具有第一次曝光區(qū)4和第二次曝光區(qū)4′的光刻膠薄膜3經(jīng)過濕顯影處理后的截面圖，結(jié)果生成了光刻膠薄膜圖案3′，它分為上半層和下半層。第一次曝光區(qū)4與第二次曝光區(qū)4′重疊的區(qū)域7等于是經(jīng)過了能量為Eth的曝光，所以經(jīng)濕顯影后被完全除去。而在第一次和第二次曝光區(qū)4和4′的未重疊區(qū)域，則除去了光刻膠薄膜3的一半厚度。
圖5是在上述所得結(jié)構(gòu)上面完全沉積上一層絕緣隔離層(其材料如氧化硅或SOG)后的截面圖。
圖6是該絕緣層受了各向異性腐蝕處理后的截面圖，結(jié)果在光刻膠圖案3′的上半部和下半部的側(cè)壁上留下形成了隔離物8′。當(dāng)采取氧化硅為絕緣層時，氧化硅對光刻膠的腐蝕選擇性之比值至少應(yīng)為20∶1。
圖7是光刻膠薄膜在隔離物8′用作掩模的條件下經(jīng)受了干腐蝕后的截面圖，結(jié)果形成了位于隔離物8′下面的光刻膠薄膜圖案3″。
然后在隔離物8′用作掩模的條件下對底層2進(jìn)行腐蝕，形成了底層圖案2′，繼以除去隔離物8′和超微細(xì)光刻膠薄膜圖案3″，經(jīng)這兩個處理后的截面圖如圖8所示。這個圖所示的底層圖案2′的線條是很狹的，其間的距離也達(dá)到最小。
如前所述，本發(fā)明是基于認(rèn)識到對應(yīng)于一定厚度的涂覆光刻膠薄膜，有一閾能存在。在對光刻膠薄膜通過一掩模進(jìn)行第一次能量為1/2Eth的曝光后，掩模向左或向右位移一預(yù)定距離，再對薄膜作同能量的曝光。光刻膠薄膜經(jīng)顯影后的厚度，在僅一次曝光區(qū)和兩次曝光區(qū)，是不同的。結(jié)果形成的光刻膠薄膜圖案有上半部和下半部。在其上半部和下半部的側(cè)壁上形成一些隔離物，將它們用作干腐蝕處理時的掩模，從而形成了超微細(xì)圖案。結(jié)果按本發(fā)明這樣獲得的底層圖案，其線條間距可以比一般光刻法所得的小得多。
對掌握通常技術(shù)的人來說，閱讀了上述的揭示內(nèi)容之后，就不難明白本發(fā)明其它的特點、優(yōu)點和實施方案了。雖然對本發(fā)明的一些特定實施方案作了較詳敘述，但可不偏離所敘述的并提出權(quán)利要求的本發(fā)明的精神和范圍，對其實施方案進(jìn)行一些變動和修改。
權(quán)利要求
1.一種形成半導(dǎo)體器件超微細(xì)圖案的方法，其步驟為在要制作圖案的底層上面涂覆一層光刻膠薄膜；通過一個具有鉻圖案的掩模讓該光刻膠薄膜先接受一次曝光，所曝光的能量小于對應(yīng)于光刻膠薄膜厚度的閾能；在將所述掩模位移一預(yù)定距離之后，再令該光刻膠薄膜接受小于該閾能的第二次曝光；將經(jīng)曝光的光刻膠薄膜進(jìn)行顯影處理，以完全除去第一次曝光區(qū)與第二次曝光區(qū)相重疊的薄膜區(qū)域以及半除去僅一次曝光的薄膜區(qū)域，形成了光刻膠薄膜圖案，其線條具有四面?zhèn)缺?；在生成的整個圖案結(jié)構(gòu)上沉積上一種絕緣層；對此絕緣層進(jìn)行各向異性腐蝕，結(jié)果在光刻膠薄膜圖案的線條的側(cè)壁上剩下絕緣隔離物；以這些隔離物作為掩模對光刻膠薄膜圖案和底層進(jìn)行干腐蝕，這樣就形成了具有超微細(xì)寬度和超微細(xì)間距的底層圖案。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，第一次和第二次曝光的光能量都是對應(yīng)于光刻膠薄膜厚度的閾能的一半。
3.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，光刻膠薄膜的第一次曝光和第二次曝光重疊的區(qū)域被完全除去，而僅受一次曝光的薄膜區(qū)域僅除去其一半厚度。
4.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該光刻膠薄膜是一種正光刻膠薄膜。
5.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，是將基底上的光刻膠薄膜相對應(yīng)于掩模進(jìn)行位移的。
6.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，用于絕緣隔離的材料與光刻膠薄膜材料的腐蝕選擇性之比至少為20∶1。
7.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，掩模位移的距離為鉻圖案線條寬度的一半。
全文摘要
一種形成半導(dǎo)體器件超微細(xì)圖案的方法，其步驟為在底層上涂覆光刻膠薄膜；通過掩模先接受一次曝光，光能量小于薄膜厚度的閾能；掩模位移預(yù)定距離后，再接受小于閾能的第二次曝光；顯影完全除去兩次曝光重疊區(qū)域及半除去一次曝光區(qū)域，形成光刻膠薄膜圖案，再沉積上隔離層；對隔離層進(jìn)行各向異性腐蝕，在光刻膠圖案線條側(cè)壁上剩下隔離物；再對光刻膠薄膜圖案和底層進(jìn)行干腐蝕，形成具有超微細(xì)寬度和超微細(xì)間距的底層圖案。
文檔編號H01L21/033GK1118936SQ9510756
公開日1996年3月20日 申請日期1995年7月14日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月14日
發(fā)明者金炯秀 申請人:現(xiàn)代電子產(chǎn)業(yè)株式會社