CN102096312A

CN102096312A - 光刻方法

Info

Publication number: CN102096312A
Application number: CN2009102012002A
Authority: CN
Inventors: 李承赫
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp; Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Priority date: 2009-12-15
Filing date: 2009-12-15
Publication date: 2011-06-15

Abstract

一种光刻方法，包括：采用至少包括多个第一图案的第一掩模版对硅片进行曝光显影，获得与所述第一图案相对应的第一光刻图案，其中，所述第一图案之间保持第一设定间隔；采用至少包括多个第二图案的第二掩模版对所述第一光刻图案再次进行曝光显影，其中，基于与第二图案相对应的第二光刻图案与所述第一光刻图案之间呈垂直分布，并根据所述第二光刻图案与所述第一光刻图案形成刻蚀图案；基于所述刻蚀图案，对所述硅片进行刻蚀。本发明通过设置具有呈垂直分布的条状图案或条状图案与块状图案的组合的第一掩模版和第二掩模版，并且依次对其进行曝光显影，以获得呈密集或离散分布的、具有很小面积的目标图案，有效地避免了旁瓣图案的产生。

Description

光刻方法

技术领域

本发明涉及刻蚀技术，尤其是光刻方法。

背景技术

随着工艺技术的演进，目前市场上常用的几种存储器技术，例如，动态随机存取存储器(DRAM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、随机存储器(SRAM)都已经接近其基本物理极限，基于此，新的存储技术越来越受到人们的关注。

相变存储技术因其具有非易失性、循环寿命长、功耗低、可多级存储、高速读取、抗干扰等优点，特别是其可实现进一步地纳米化，从而成为了人们广泛关注的一种新的存储技术。申请号为200710097453、名称为“垂直的氮化镓基发光二极管及其制造方法”以及申请号为200910020174、名称为“制备垂直结构相变存储器的方法”的中国专利申请中，分别公开了两种相变存储装置及其制造方法，其中，所述相变存储装置至少具有多个达到纳米尺寸的电极。然而，在制作相变存储装置的过程中，尤其在形成相变存储装置中多个电极的刻蚀工艺中，随着分辨尺寸的不断缩小，刻蚀后电极自身的厚度尺寸与水平尺寸之间的差异越来越接近。

此外，由于光刻胶自身的厚度限制，随着电极自身尺寸越来越趋向于纳米化，形成相变存储装置的多个电极的刻蚀工艺面临着很多问题。参考图1至图3，图1至图3分别是电极间距为90nm、70nm和50nm时，采用现有的刻蚀方法进行曝光所获得的电镜图及对应的电极结构剖面图。当电极间距为90nm时，曝光后的图像符合设计要求；然而，由于受到光刻胶自身厚度限制，当电极间距减小至70nm时，曝光后的图像中出现了在设计图形中本不存在的旁瓣图案，例如旁瓣图案101，旁瓣图案102；而当电极间距继续减小，减小至50nm时，由于各电极之间的间距减小，各电极宽度和深度的尺寸更加接近，光学效应表现得越来越明显，在曝光后的图像中，出现了更多旁瓣图案，例如旁瓣图案103，旁瓣图案104等。可见，在相变存储装置中多个电极的制作过程中。采用现有的刻蚀方法进行曝光刻蚀，将会产生旁瓣图案，而影响产品良率。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种光刻方法，适于获得面积很小的目标图案，并且避免旁瓣图案的产生。

为解决上述问题，本发明提供了一种光刻方法，其中包括：采用至少包括多个第一图案的第一掩模版对硅片进行曝光显影，获得与所述第一图案相对应的第一光刻图案，其中，所述第一图案之间保持第一设定间隔；采用至少包括多个第二图案的第二掩模版对所述第一光刻图案再次进行曝光显影，其中，基于与第二图案相对应的第二光刻图案与所述第一光刻图案之间呈垂直分布，并根据所述第二光刻图案与所述第一光刻图案形成刻蚀图案；基于所述刻蚀图案，对所述硅片进行刻蚀。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：通过在第一掩模版和第二掩模版中，设置呈垂直分布的条状图案或设置条状图案与块状图案的组合，并且应用所述第一掩模版和所述第二掩模版依次进行曝光显影，从而获得呈密集分布或离散分布的、具有很小面积的目标图案，有效地避免了旁瓣图案的产生，提高了产品良率。

附图说明

图1至图3是当电极间距为90nm、70nm和50nm时，采用现有的刻蚀方法进行曝光所获得的电镜图及对应的电极结构剖面图；

图4是本发明光刻方法实施方式的流程示意图；

图5是本发明光刻方法一种具体实施方式中第一掩模版和第二掩模版的结构示意图；

图6是应用图5所示第一掩模版和第二掩模版，本发明光刻方法具体实施方式的流程示意图；

图7是本发明光刻方法一种具体的实施例中，第一掩模版和第二掩模版的结构示意图；

图8至图11是应用图7所示第一掩模版和第二掩模版，本发明光刻方法流程的剖面示意图；

图12是本发明光刻方法另一种具体实施方式中第一掩模版和第二掩模版的结构示意图；

图13是应用图12所示第一掩模版和第二掩模版，本发明光刻方法具体实施方式的流程示意图；

图14是本发明光刻方法另一种具体的实施例中，第一掩模版和第二掩模版的结构示意图；

图15至图18是应用图14所示第一掩模版和第二掩模版，本发明光刻方法流程的剖面示意图。

具体实施方式

参考图4，本发明实施方式提供了一种光刻方法，包括：步骤S1，采用至少包括多个第一图案的第一掩模版对硅片进行曝光显影，获得与所述第一图案相对应的第一光刻图案，其中，所述第一图案之间保持第一设定间隔；步骤S2，采用至少包括多个第二图案的第二掩模版对所述第一光刻图案再次进行曝光显影，其中，基于与第二图案相对应的第二光刻图案与所述第一光刻图案之间呈垂直分布，并根据所述第二光刻图案与所述第一光刻图案形成刻蚀图案；步骤S3，基于所述刻蚀图案，对所述硅片进行刻蚀。

在一种具体实施方式中，参考图5，所述第一图案和所述第二图案可分别为条状图案，例如，所述第一掩模版A中至少包括多个保持第一设定间隔D100的横形条纹110且所述第二掩模版B中至少包括多个保持第二设定间隔D200的竖形条纹120，或者所述第一掩模版C中至少包括多个保持第一设定间隔D100的竖形条纹130且所述第二掩模版D中至少包括多个保持第二设定间隔D200的横形条纹140。

参考图6，基于此，本发明光刻方法具体实施方式可包括：步骤S11，采用第一掩模版对硅片进行曝光显影，获得与所述第一掩模版的横形条纹或竖形条纹相对应的第一光刻图案；步骤S12，采用第二掩模版对所述第一光刻图案再次进行曝光显影，获得与所述第二掩模版的竖形条纹或横形条纹相对应的第二光刻图案；步骤S13，所述第二光刻图案中的每两个相邻的竖形条纹或横形条纹将所述第一光刻图案中的横形条纹或竖形条纹围成的区域构成目标图案，多个目标图案构成刻蚀图案；步骤S14，基于所述刻蚀图案，对所述硅片进行刻蚀。

具体来说，所述第二图案中每两个相邻的竖形条纹或横形条纹的设定间隔为所述目标图案的长度或宽度。

在本发明光刻方法一种具体的实施例中，其中，参考图7，第一掩模版210包括多个间距为D1的横条211，第二掩模版220包括多个间距为D2的竖条221。

首先，参考图8，在硅片200上涂覆光刻胶，形成光刻胶层201。

接着，参考图9，以第一掩模版210为掩模版，对光刻胶层201进行曝光和显影，在光刻胶层201上形成与第一掩模版210的图案相对应的第一光刻图案230。其中，对应于多个间距为D1的横条211，第一光刻图案230也包括多个条状图案231。

接着，参考图10，以第二掩模版220为掩模版，对具有第一光刻图案230的光刻胶层201进行曝光和显影，在第一光刻图案230的基础上形成与第二掩模版220的图案相对应的第二光刻图案。具体来说，由于第二掩模版220包括多个间距为D2的竖条221，于是，在第一光刻图案230的基础上，基于多个竖条221所形成的第二光刻图案分别对多个条状图案231进行切割，从而在光刻胶层201上形成了包括多个方块241的光刻图案。其中，方块241为两个相邻的竖条之间的横条区域，方块241的长度为两个相邻竖条之间的间距，即间距D2。

最后，参考图11，在光刻胶层201上获得光刻图案之后，基于光刻胶层201，刻蚀硅片200，获得多个电极242。

在本发明光刻方法的其它实施方式中，所述第一图案还可为横形条纹和竖形条纹的组合，相对应的，所述第二图案为竖形条纹和横形条纹的组合，其中，所述第一图案的横形条纹与所述第二图案的竖形条纹相对应，所述第一图案的竖形条纹与所述第二图案的横形条纹相对应。

本发明上述实施方式中，每个目标图案的尺寸可通过第一掩模版中第一图案的宽度和第二掩模版中每两个相邻第二图案之间的间距所决定，也就是说，可根据所需要的目标图案的尺寸，对第一掩模版中第一图案以及第二掩模版中第二图案的排布进行设置，并通过上述步骤，获得具有多个目标图案的刻蚀图案。

此外，本发明上述实施方式中，采用了分步曝光显影，并通过分步曝光显影中所分别采用的第一掩模版和第二掩模版，具体来说，借助于第二光刻图案中相邻的条状图案对第一光刻图案中相邻的条状图案进行切割，形成了多个具有极小面积的目标图案，并且形成光刻图案。本发明上述实施方式避免了采用具有直接与每个目标图案相对应的图案的掩模版，从而避免了在每次的曝光显影过程中，由于掩模版图案过小而导致旁瓣图案的产生，进而有效地提高了产品良率，尤其适用于刻蚀图案包括多个排布密集的目标图案的情况。

在另一种实施方式中，参考图12，所述第一图案为条状图案，所述第二图案为块状图案，例如，所述第一掩模版E中至少包括多个具有设定宽度的竖形条纹150且所述第二掩模版F中至少包括多个保持设定间隔的块状图案160，或者所述第一掩模版G中至少包括多个具有设定宽度的横形条纹170且所述第二掩模版H中至少包括多个保持设定间隔的块状图案180。

参考图13，基于此，本发明光刻方法具体实施方式可包括：步骤S21，采用第一掩模版对硅片进行曝光显影，获得与所述第一掩模版条状图案相对应的第一光刻图案；步骤S22，采用第二掩模版对所述第一光刻图案再次进行曝光显影，获得与所述第二掩模版的块状图案相对应的第二光刻图案；步骤S23，每两个相邻的块状图案将条状图案所截的区域构成目标图案，多个目标图案构成刻蚀图案；步骤S24，基于所述刻蚀图案，对所述硅片进行刻蚀。

具体来说，所述块状图案的设定间隔为所述目标图案的长度，所述条状图案的宽度为所述目标图案的宽度；或者，所述块状图案的设定间隔为所述目标图案的宽度，此时，所述条状图案的宽度为所述目标图案的长度。

在本发明光刻方法一种具体的实施例中，其中，参考图14，第一掩模版310包括多个宽度为D3的横条311，第二掩模版320包括多个间距为D4的块状图案321。

首先，参考图15，在硅片300上涂覆光刻胶，形成光刻胶层201。

接着，参考图16，以第一掩模版310为掩模版，对光刻胶层301进行曝光和显影，在光刻胶层301上形成与第一掩模版310的图案相对应的第一光刻图案330。其中，对应于多个宽度为D3的横条311，第一光刻图案330也包括多个宽度为D3的条状图案331。

接着，参考图17，以第二掩模版320为掩模版，对具有第一光刻图案330的光刻胶层301进行曝光和显影，在第一光刻图案330的基础上形成与第二掩模版320的图案相对应的第二光刻图案。具体来说，由于第二掩模版320包括多个间距为D4的块状图案321，于是，在第一光刻图案330的基础上，基于多个块状图案321所形成的第二光刻图案分别对多个条状图案331进行切割，从而在光刻胶层301上形成了包括多个方块341的光刻图案。其中，方块341由两个相邻的块状图案对条状图案进行切割而形成，方块341的宽度为条状图案331的宽度D3，长度为块状图案321的间距D4。

最后，参考图18，在光刻胶层301上获得光刻图案之后，基于光刻胶层301，刻蚀硅片300，获得离散的多个电极342。

本发明上述实施方式中借助于第二光刻图案中相邻的块状图案对第一光刻图案中具有一定宽度的条状图案进行切割，形成了多个具有极小面积的目标图案，且各目标图案之间可呈离散分布；通过对第一掩模版和第二掩模版中块状图案和条状图案的分布进行设置，能够获得符合设计要求的目标图案。

本发明上述实施方式避免了采用具有直接与每个目标图案相对应的图案的掩模版，从而避免了在每次的曝光显影过程中，由于掩模版图案过小而导致旁瓣图案的产生，进而有效地提高了产品良率，尤其适用于包括多个排布离散的目标图案的刻蚀图案。

在其它的实施方式中，所述第一图案为条状图案，所述第二图案中还可包括条状图案和块状图案的集合，例如，所述第二图案中可包括与所述第一图案中的条状图案呈垂直分布的条状图案，或者也可包括用于与所述条状图案相对应的块状图案。其中，所述相互对应的条状图案和块状图案是指，所述块状图案的曝光图案适于对所述条状图案的曝光图案进行切割，以获得目标图案。

相较于现有的光刻方法，上述本发明光刻方法各实施方式中，根据不同的刻蚀图案的图案分布特征，采用不同的掩模版及图案组合，具体来说，分别在第一掩模版和第二掩模版中，设置呈垂直分布的条状图案或设置条状图案与块状图案的组合，从而通过分布应用不同的掩模版进行曝光显影，以获得呈密集分布或离散分布的、具有很小面积的目标图案，有效地避免了旁瓣图案的产生，提高了生产效率和产品良率，节约了生产成本。

虽然本发明已通过较佳实施例说明如上，但这些较佳实施例并非用以限定本发明。本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应有能力对该较佳实施例做出各种改正和补充，因此，本发明的保护范围以权利要求书的范围为准。

Claims

1.一种光刻方法，其特征在于，包括：

采用至少包括多个第一图案的第一掩模版对硅片进行曝光显影，获得与所述第一图案相对应的第一光刻图案，其中，所述第一图案之间保持第一设定间隔；

采用至少包括多个第二图案的第二掩模版对所述第一光刻图案再次进行曝光显影，其中，基于与第二图案相对应的第二光刻图案与所述第一光刻图案之间呈垂直分布，并根据所述第二光刻图案与所述第一光刻图案形成刻蚀图案；

基于所述刻蚀图案，对所述硅片进行刻蚀。

2.如权利要求1所述的光刻方法，其特征在于，所述第一图案和所述第二图案分别为条状图案。

3.如权利要求2所述的光刻方法，其特征在于，所述第一掩模版包括多个保持第一设定间隔的横形条纹；所述第二掩模版包括多个保持第二设定间隔的竖形条纹。

4.如权利要求2所述的光刻方法，其特征在于，所述第一掩模版包括多个保持第一设定间隔的竖形条纹；所述第二掩模版包括多个保持第二设定间隔的横形条纹。

5.如权利要求3或4所述的光刻方法，其特征在于，所述根据第二光刻图案与第一光刻图案形成刻蚀图案，包括：

所述第二光刻图案中每两个相邻的竖形条纹将所述第一光刻图案中的横形条纹围成的区域构成目标图案，或每两个相邻的横形条纹或将所述第一光刻图案中的竖形条纹围成的区域构成目标图案；

多个目标图案构成刻蚀图案。

6.如权利要求5所述的光刻方法，其特征在于，所述第二图案中每两个相邻的竖形条纹或横形条纹的设定间隔为所述目标图案的长度或宽度。

7.如权利要求1所述的光刻方法，其特征在于，所述第一图案为条状图案，所述第二图案为块状图案。

8.如权利要求7所述的光刻方法，其特征在于，所述第一掩模版包括多个具有设定宽度的条状图案，所述第二掩模版包括多个保持设定间隔的块状图案。

9.如权利要求8所述的光刻方法，其特征在于，所述根据第二光刻图案与第一光刻图案形成刻蚀图案，包括：每两个相邻的块状图案将条状图案所截的区域构成目标图案，多个目标图案构成刻蚀图案。

10.如权利要求9所述的光刻方法，其特征在于，所述块状图案的设定间隔为所述目标图案的长度，所述条状图案的宽度为所述目标图案的宽度；或所述块状图案的设定间隔为所述目标图案的宽度，此时，所述条状图案的宽度为所述目标图案的长度。

11.如权利要求1所述的光刻方法，其特征在于，所述第一图案为条状图案，所述第二图案包括块状图案与条状图案的集合。

12.如权利要求11所述的光刻方法，其特征在于，所述第一图案包括条状图案，所述第二图案中包括与所述第一图案中的条状图案呈垂直分布的条状图案，或者包括用于与所述第一图案中的条状图案相对应的块状图案。