CN102081300B - 圆孔图案的光刻方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种圆孔图案的光刻方法，该方法包括：在待刻蚀薄膜上涂覆第一光阻，并对第一光阻进行曝光、显影，形成第一光刻图案，其中，第一光刻图案为在水平方向或垂直方向上等间距排列的N个长条状第一光阻，N为大于1的正整数；沉积低温化学气相沉积CVD氧化硅或低温等离子辅助化学气相沉积PECVD氧化硅，使之于覆盖第一光阻的表面和侧面；涂覆第二光阻，并对第二光阻进行曝光、显影，形成第二光刻图案，其中，第二光刻图案为在与第一光阻的排列方向垂直的方向上等间距排列的M个长条状第二光阻，M为大于1的正整数。采用该方法能够避免圆孔图案发生变形。

Description

圆孔图案的光刻方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种圆孔图案的光刻方法。
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。
在半导体的制造工艺中，会涉及圆孔图案的光刻步骤，例如，在接触孔的形成过程中，需要预先采用光刻工艺定义出圆孔图案，然后按照光刻后的圆孔图案进行刻蚀，就可形成接触孔。
下面对现有技术中的圆孔图案的光刻方法进行介绍，现有技术中的圆孔图案的光刻方法包括以下步骤：
步骤101，图1a为现有技术中圆孔图案的光刻方法的步骤101的示意图，如图1a所示，在待刻蚀薄膜上涂覆第一光阻(PR)，并对第一PR进行曝光、显影，从而形成第一光刻图案，其中，第一光刻图案为在水平方向上等间距排列的N个长条状第一PR，N为大于1的正整数。
待刻蚀薄膜的材料视具体情况而定，例如，若欲形成接触孔，则待刻蚀薄膜为介质层。
另外，在本步骤中，若第一光刻图案为在垂直方向上等间距排列的N个长条状第一PR，则在后续步骤102中，第二光刻图案为在水平方向上等间距排列的M个长条状第二PR。
步骤102，图1b为现有技术中圆孔图案的光刻方法的步骤102的示意图，如图1b所示，在第一光刻图案上涂覆第二PR，并对第二PR进行曝光、显影，从而形成第二光刻图案，其中，第二光刻图案为在垂直方向上等间距排列的M个长条状第二PR，且第二光刻图案中相邻长条状第二PR的间距与第一光刻图案中相邻长条状第一PR的间距相等，M为大于1的正整数。
需要说明的是，在理论上，由第一PR和第二PR而隔离开的为若干个正方形图案，但是，在实际应用中，在进行曝光时，由于PR的边缘会在一定程度上遮挡光束，而且，光束在PR边缘会发生散射和反射现象，因此在PR的边缘会形成阴影区域，从而无法对PR的边缘进行充分曝光，在实际应用中，最终由第一PR和第二PR而隔离开的图案为圆孔图案。
以上内容为现有技术中的圆孔图案的光刻方法，接下来，按照光刻后的第一光刻图案和第二光刻图案共同构成的光刻图案进行刻蚀，下面对光刻后的刻蚀步骤也进行简单说明。
步骤201，图1c为现有技术中圆孔图案的光刻方法后的刻蚀方法的步骤201的示意图，如图1c所示，以第一光刻图案和第二光刻图案作为掩膜，对待刻蚀薄膜进行刻蚀，并将第一光刻图案和第二光刻图案剥离。
在非光刻胶保护区域，形成由第一PR和第二PR隔离开的若干个圆孔图案，按照圆孔图案进行刻蚀。
具体来说，主要采用两种方法去除PR，第一，采用氧气(O2)进行干法刻蚀，氧气与PR发生化学反应，可将PR去除；第二，还可采用湿法去胶法，例如，采用硫酸和双氧水的混合溶液可将PR去除。
至此，本流程结束。
然而，在上述步骤101和步骤102中，当形成第一光刻图案后，在第一光刻图案上涂覆第二PR，并进行曝光、显影，从而形成第二光刻图案，由于第二光刻图案覆盖在第一光刻图案之上，因此，在第一光刻图案和第二光刻图案的重叠处，即光刻后的第一PR和第二PR的交汇处，PR的厚度超越了其他区域的PR的厚度，由于PR是一种胶状物质，其物理形态容易受到外力影响，因此，第一光刻图案和第二光刻图案由于受力不均匀会发生变形，由光刻后的第一PR和第二PR而隔离开的图案并非对称的圆孔图案，即圆孔图案会发生变形。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种圆孔图案的光刻方法，能够避免圆孔图案发生变形。
为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：
一种圆孔图案的光刻方法，该方法包括：
在待刻蚀薄膜上涂覆第一光阻PR，并对第一PR进行曝光、显影，形成第一光刻图案，其中，第一光刻图案为在水平方向或垂直方向上等间距排列的N个长条状第一PR，N为大于1的正整数；
沉积低温化学气相沉积CVD氧化硅或低温等离子辅助化学气相沉积PECVD氧化硅，使之于覆盖第一PR的表面和侧面；
涂覆第二PR，并对第二PR进行曝光、显影，形成第二光刻图案，其中，第二光刻图案为在与第一PR的排列方向垂直的方向上等间距排列的M个长条状第二PR，M为大于1的正整数。
所述第二光刻图案中第二PR的宽度与表面、侧面保留有低温CVD氧化硅或低温PECVD氧化硅的相邻第一PR的间距相等。
形成第二光刻图案之后，该方法进一步包括：涂覆含硅溶胶涂层或沉积低温CVD氧化或沉积低温PECVD氧化硅，并刻蚀至与表面保留有低温CVD氧化硅或低温PECVD氧化硅的第一PR相同的高度；将第二光刻图案剥离。
所述沉积低温CVD氧化硅的方法为：在25℃至230℃的温度下，采用CVD工艺沉积氧化硅；
所述沉积低温PECVD氧化硅的方法为：在25℃至230℃的温度下，采用PECVD工艺沉积氧化硅；
所述刻蚀低温CVD氧化硅的方法为：采用四氟化碳CF4气体对低温CVD氧化硅进行干法刻蚀；
所述刻蚀低温PECVD氧化硅的方法为：采用四氟化碳CF4气体对低温PECVD氧化硅进行干法刻蚀；
所述刻蚀含硅溶胶涂层的方法为：采用CF4气体对含硅溶胶涂层进行干法刻蚀。
第一PR表面、侧面保留的低温CVD氧化硅或低温PECVD氧化硅的厚度为1纳米至5纳米。
所述第二光刻图案中相邻第二PR的间距与表面、侧面保留有低温CVD氧化硅或低温PECVD氧化硅的相邻第一PR的间距相等。
所述沉积低温CVD氧化硅的方法为：在25℃至230℃的温度下，采用CVD工艺沉积氧化硅；
所述沉积低温PECVD氧化硅的方法为：在25℃至230℃的温度下，采用PECVD工艺沉积氧化硅。
第一PR表面、侧面保留的低温CVD氧化硅或低温PECVD氧化硅的厚度为1纳米至5纳米可见，在本发明所提供的一种圆孔图案的光刻方法中，在待刻蚀薄膜上涂覆第一PR，并对第一PR进行曝光、显影，形成第一光刻图案，其中，第一光刻图案为在水平方向或垂直方向上等间距排列的N个长条状第一PR；然后沉积低温化学气相沉积CVD氧化硅或低温等离子辅助化学气相沉积PECVD氧化硅，使之于覆盖第一PR的表面和侧面；最后涂覆第二PR，并对第二PR进行曝光、显影，形成第二光刻图案，其中，第二光刻图案为在与第一PR的排列方向垂直的方向上等间距排列的M个长条状第二PR，这样就避免了第一光刻图案和第二光刻图案由于受力不均匀发生变形，同时也能够避免圆孔图案发生变形。
附图说明
图1a～图1b为现有技术中圆孔图案的光刻方法的步骤101～步骤102的示意图。
图1c为现有技术中圆孔图案的光刻方法后的刻蚀方法的步骤201的示意图。
图2为本发明所提供的一种圆孔图案的光刻方法的流程图。
图3a～图3e为本发明所提供的一种圆孔图案的光刻方法的第一实施例中步骤301～步骤305的示意图。
图4a～图4c为本发明所提供的一种圆孔图案的光刻方法的第二实施例中步骤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：形成第一光刻图案，其中，第一光刻图案为在水平方向上或垂直方向上等间距排列的N个长条状第一PR，然后沉积低温化学气相沉积CVD氧化硅或低温PECVD氧化硅，使之覆盖于第一PR的表面和侧面，最后涂覆第二PR，并对第二PR进行曝光、显影，形成第二光刻图案，其中，第二光刻图案为在与第一PR的排列方向垂直的方向上等间距排列的M个长条状第二PR，这样就避免了第一光刻图案和第二光刻图案由于受力不均匀发生变形，避免了圆孔图案发生变形。
图2为本发明所提供的一种圆孔图案的光刻方法的流程图，如图2所示，该方法包括：
步骤21，在待刻蚀薄膜上涂覆第一PR，并对第一PR进行曝光、显影，形成第一光刻图案，其中，第一光刻图案为在水平方向或垂直方向上等间距排列的N个长条状第一PR，N为大于1的正整数。
步骤22，沉积低温CVD氧化硅或低温PECVD氧化硅，使之覆盖第一PR表面和侧面。
步骤23，涂覆第二PR，并对第二PR进行曝光、显影，形成第二光刻图案，其中，第二光刻图案为在与第一PR的排列方向垂直的方向上等间距排列的M个长条状第二PR，M为大于1的正整数。
至此，本流程结束。
下面通过二个实施例对本发明所提供的一种圆孔图案的光刻方法进行详细介绍。
第一实施例
本发明所提供的一种圆孔图案的光刻方法的第一实施例包括以下步骤：
步骤301，图3a为本发明所提供的一种圆孔图案的光刻方法的第一实施例中步骤301的示意图，如图3a所示，在待刻蚀薄膜上涂覆第一PR，并对第一PR进行曝光、显影，从而形成第一光刻图案，其中，第一光刻图案为在水平方向上等间距排列的N个长条状第一PR，N为大于1的正整数。
步骤302，图3b为本发明所提供的一种圆孔图案的光刻方法的第一实施例中步骤302的示意图，如图3b所示，在第一光刻图案之上沉积低温化学气相沉积(CVD)氧化硅，使之覆盖于第一PR的表面和侧面，从而形成第三图案，其中，第三图案为在垂直方向上等间距排列的N个表面和侧面保留有低温CVD氧化硅的第一PR。
具体地说，沉积低温CVD氧化硅的方法为，在25℃至230℃的温度下，采用CVD工艺沉积氧化硅。
第一PR表面保留的低温CVD氧化硅的厚度为1纳米至5纳米。
另外，在本步骤中，也可沉积低温等离子辅助化学气相沉积(PECVD)氧化硅，具体地说，沉积低温PECVD氧化硅的方法为：在25℃至230℃的温度下，采用PECVD工艺沉积氧化硅。
步骤303，图3c为本发明所提供的一种圆孔图案的光刻方法的第一实施例中步骤303的示意图，如图3c所示，涂覆第二PR，并对第二PR进行曝光、显影，从而形成第二光刻图案，其中，第二光刻图案为在垂直方向上等间距排列的M个长条状第二PR，且第二光刻图案中第二PR的宽度与第三图案中表面和侧面保留有低温CVD氧化硅的相邻第一PR的间距相等，M为大于1的正整数。
为了在后续步骤中形成圆孔图案，在本步骤中，要求第二光刻图案中相邻第二PR的宽度a与表面和侧面保留有低温CVD氧化硅的相邻第一PR的间距b相等
步骤304，图3d为本发明所提供的一种圆孔图案的光刻方法的第一实施例中步骤304的示意图，如图3d所示，涂覆含硅溶胶涂层，并刻蚀至与表面和侧面保留有低温CVD氧化硅的第一PR相同的高度。
刻蚀的方法为：采用四氟化碳(CF4)气体对含硅溶胶涂层进行干法刻蚀。
另外，在本步骤中，也可采用低温CVD氧化硅或低温PECVD氧化硅代替含硅溶胶涂层，刻蚀低温CVD氧化硅或低温PECVD氧化硅的方法与刻蚀含硅溶胶涂层的方法相同。
步骤305，图3e为本发明所提供的一种圆孔图案的光刻方法的第一实施例中步骤305的示意图，如图3e所示，将第二光刻图案剥离。
具体来说，主要采用两种方法去除PR，第一，采用O2进行干法刻蚀，氧气与PR发生化学反应，可将PR去除；第二，还可采用湿法去胶法，例如，采用硫酸和双氧水的混合溶液可将PR去除。
至此，本流程结束。
可见，在第一实施例中，在第一PR的表面和侧面保留有一定厚度的低温CVD氧化硅，低温CVD氧化硅具有比较坚硬的物理特性，不易受到外力的影响，因此，第三图案的不易发生变形，此外，含硅溶胶涂层被刻蚀至与表面保留有低温CVD氧化硅的第一PR相同的高度，保证了刻蚀后的含硅溶胶涂层与保留有低温CVD氧化硅的第一PR的高度相同，这也保证了表面保留有低温CVD氧化硅的第一PR和刻蚀后的含硅溶胶涂层的受力都是均匀的，因此，表面保留有低温CVD氧化硅的第一PR和刻蚀后的含硅溶胶涂层均不会发生变形，圆孔图案也不会发生变形。
另外，在第一实施例中，当步骤305结束后，则形成了圆孔图案后，接下来按照圆孔图案进行刻蚀，当按照圆孔图案刻蚀完毕后，需要将含硅溶胶涂层以及表面、侧面保留有低温CVD氧化硅的第一PR剥离，其中，剥离含硅溶胶涂层和低温CVD的方法可参见步骤304中的相关描述，剥离第一PR的方法可参见步骤305中的相关描述。
第二实施例
本发明所提供的一种圆孔图案的光刻方法的第二实施例包括以下步骤：
步骤401，图4a为本发明所提供的一种圆孔图案的光刻方法的第二实施例中步骤401的示意图，如图4a所示，在待刻蚀薄膜上涂覆第一PR，并对第一PR进行曝光、显影，从而形成第一光刻图案，其中，第一光刻图案为在水平方向上等间距排列的N个长条状第一PR，N为大于1的正整数。
步骤402，图4b为本发明所提供的一种圆孔图案的光刻方法的第二实施例中步骤402的示意图，如图4b所示，在第一光刻图案之上沉积低温化学气相沉积(CVD)氧化硅，使之覆盖第一PR的表面和侧面，从而形成第三图案，其中，第三图案为在垂直方向上等间距排列的N个表面和侧面保留有低温CVD氧化硅的第一PR。
以上步骤与第一实施例相同，在此不予赘述。
步骤403，图4c为本发明所提供的一种圆孔图案的光刻方法的第二实施例中步骤403的示意图，如图4c所示，涂覆第二PR，并对第二PR进行曝光、显影，从而形成第二光刻图案，其中，第二光刻图案为在垂直方向上等间距排列的M个长条状第二PR，且第二光刻图案中相邻第二PR的间距与第三图案中相邻保留有低温CVD氧化硅的第一PR的间距相等，M为大于1的正整数。
为了形成圆孔图案，在本步骤中，第二光刻图案中相邻第二PR的间距c与第三图案中相邻涂覆有低温CVD氧化硅的第一PR的间距b相等。
至此，本流程结束。
可见，在第二实施例中，在第一PR的表面覆盖有低温CVD氧化硅，因此，第三图案的不易发生变形，在一定程度上可抑制圆孔图案发生变形，也可实现发明目的。
在本发明所提供的一种圆孔图案的光刻方法中，在待刻蚀薄膜上涂覆第一PR，并对第一PR进行曝光、显影，形成第一光刻图案，其中，第一光刻图案为在水平方向或垂直方向上等间距排列的N个长条状第一PR；然后沉积低温化学气相沉积CVD氧化硅或低温PECVD氧化硅，使之覆盖第一PR的表面和侧面；最后涂覆第二PR，并对第二PR进行曝光、显影，形成第二光刻图案，其中，第二光刻图案为在与第一PR的排列方向垂直的方向上等间距排列的M个长条状第二PR，这样就避免了第一光刻图案和第二光刻图案由于受力不均匀发生变形，同时也能够避免圆孔图案发生变形。
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。

Claims (6)

1.一种圆孔图案的光刻方法，该方法包括：
在待刻蚀薄膜上涂覆第一光阻，并对第一光阻进行曝光、显影，形成第一光刻图案，其中，第一光刻图案为在水平方向或垂直方向上等间距排列的N个长条状第一光阻，N为大于1的正整数；
沉积低温CVD氧化硅或低温PECVD氧化硅，使之于覆盖第一光阻的表面和侧面；
涂覆第二光阻，并对第二光阻进行曝光、显影，形成第二光刻图案，其中，第二光刻图案为在与第一光阻的排列方向垂直的方向上等间距排列的M个长条状第二光阻，M为大于1的正整数；
所述第二光刻图案中第二光阻的宽度与表面、侧面保留有低温CVD氧化硅或低温PECVD氧化硅的相邻第一光阻的间距相等；
涂覆含硅溶胶涂层或沉积低温CVD氧化或沉积低温PECVD氧化硅，并刻蚀至与表面保留有低温CVD氧化硅或低温PECVD氧化硅的第一光阻相同的高度；将第二光刻图案剥离。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述沉积低温CVD氧化硅的方法为：在25℃至230℃的温度下，采用CVD工艺沉积氧化硅；
所述沉积低温PECVD氧化硅的方法为：在25℃至230℃的温度下，采用PECVD工艺沉积氧化硅；
所述刻蚀低温CVD氧化硅的方法为：采用四氟化碳CF4气体对低温CVD氧化硅进行干法刻蚀；
所述刻蚀低温PECVD氧化硅的方法为：采用四氟化碳CF4气体对低温PECVD氧化硅进行干法刻蚀；
所述刻蚀含硅溶胶涂层的方法为：采用CF4气体对含硅溶胶涂层进行干法刻蚀。 
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，第一光阻表面、侧面保留的低温CVD氧化硅或低温PECVD氧化硅的厚度为1纳米至5纳米。
4.一种圆孔图案的光刻方法，该方法包括：
在待刻蚀薄膜上涂覆第一光阻，并对第一光阻进行曝光、显影，形成第一光刻图案，其中，第一光刻图案为在水平方向或垂直方向上等间距排列的N个长条状第一光阻，N为大于1的正整数；
沉积低温CVD氧化硅或低温PECVD氧化硅，使之于覆盖第一光阻的表面和侧面；
涂覆第二光阻，并对第二光阻进行曝光、显影，形成第二光刻图案，其中，第二光刻图案为在与第一光阻的排列方向垂直的方向上等间距排列的M个长条状第二光阻，M为大于1的正整数；
所述第二光刻图案中相邻第二光阻的间距与表面、侧面保留有低温CVD氧化硅或低温PECVD氧化硅的相邻第一光阻的间距相等。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
所述沉积低温CVD氧化硅的方法为：在25℃至230℃的温度下，采用CVD工艺沉积氧化硅；
所述沉积低温PECVD氧化硅的方法为：在25℃至230℃的温度下，采用PECVD工艺沉积氧化硅。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，第一光阻表面、侧面保留的低温CVD氧化硅或低温PECVD氧化硅的厚度为1纳米至5纳米。 
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