CN103050383B - 一种消除旁瓣图形的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种消除旁瓣图形的方法，包括：提供一个衬底，在衬底上依次形成目标材料层、硬掩膜层、第一底部抗反射层和第一光刻胶；经曝光和光刻，用第一掩膜版图形在硬掩膜层上定义出旁瓣图形区域；在硬掩膜层上依次涂布第二底部抗反射层和第二光刻胶；经曝光，用第二掩膜版图形在第二光刻胶中形成目标图形和旁瓣图案；经刻蚀，用第二光刻胶中的目标图形定义出目标材料层的图形，而第二光刻胶中的旁瓣图案被硬掩膜层的旁瓣图形区域阻挡住；去除硬掩膜层。本发明的方法，将旁瓣图形有效阻挡在硬掩膜层，在目标材料层的图形中消除了旁瓣图形，确保了图形化工艺的准确性，避免了旁瓣图形引起的电路失效，从而进一步提高产出良率。

Description

一种消除旁瓣图形的方法
技术领域
本发明涉及集成电路制造技术领域，特别涉及一种消除旁瓣图形的方法。
背景技术
随着半导体产业向深亚微米技术的不断迈进，由于光刻焦深的不断减小，光刻投影系统设计的难度以及制造的复杂度等因素，现有光刻技术已经达到最大分辨率极限，从而导致一系列的光刻分辨率增强技术应运而生。
相移掩膜是一种已被广为采用的分辨率增强技术，相比于传统的二进制掩膜，相移掩膜使得光刻曝光容许度和图形分辨率都得以提高。衰减型相移掩膜用部分透光的材料取代二进制掩膜的不透光部分，光线透过部分透光材料后相位转移180度，而穿过透明部分掩膜的光线相位保持不变，由此，通过部分衍射光线的相消干涉，衰减型相移掩膜技术提高了光刻的分辨率。然而，衰减型相移掩膜的一个最大的问题在于光刻后会产生旁瓣图形，如图1所示，图1a为沟槽附近产生的旁瓣图形的SEM图，图1b为空洞附近产生的旁瓣图形的SEM图, 这种图形来源于相邻衍射光之间的相长干涉。旁瓣图形对于图形间距和光照条件尤为敏感，通常在某一间距范围内出现。尤其对于193nm光刻，由于目前的光敏材料缺乏足够的表面抑制剂来阻止旁瓣图形的产生。旁瓣图形会引起电路失效，大大影响半导体生产良率。
因此，急需寻找消除旁瓣图形的方法，从而提高半导体生产良率。
发明内容
为了克服上述问题，本发明的目的在于提出一种消除光刻旁瓣图形的方法，从而确保图形化工艺的正确性，避免因旁瓣图形导致的电路失效。
本发明提供一种消除旁瓣图形的方法，包括：
步骤S01：提供一个衬底，在衬底上依次形成目标材料层、硬掩膜层、第一底部抗反射层和第一光刻胶；
步骤S02：经曝光和光刻，用第一掩膜版图形在所述硬掩膜层上定义出旁瓣图形区域；
步骤S03：在所述硬掩膜层上依次涂布第二底部抗反射层和第二光刻胶；
步骤S04：经曝光，用第二掩膜版图形在所述第二光刻胶中形成目标图形和旁瓣图形；
步骤S05：经刻蚀，用所述第二光刻胶中的目标图形定义出所述目标材料层的图形，而所述第二光刻胶中的旁瓣图形被所述硬掩膜层的旁瓣图形区域阻挡住；
步骤S06：去除所述硬掩膜层。
优选地，所述第一掩膜版图形包含旁瓣图形区域的图案。
优选地，步骤S02中，所述旁瓣图形区域可以利用光学仿真方法进行辅助确认。
优选地，所述目标材料层与所述硬掩膜层之间的刻蚀选择比为大于10。
优选地，所述第二光刻胶的材料为248nm化学光放大光刻胶或193nm化学光放大光刻胶。
优选地，所述硬掩膜层材料为氮化钛。
优选地，所述第二掩膜版图形包含目标图形和旁瓣图形。
优选地，所述第一掩膜版为二进制掩膜版。
优选地，所述第一掩膜版为暗场掩膜版。
优选地，所述第二掩膜版为相移掩膜版。
优选地，所述第二掩膜版为暗场掩膜版。
本发明的一种消除旁瓣图形的方法，利用硬掩膜层材料与第二光刻胶的较高刻蚀选择比，将旁瓣图形有效阻挡在硬掩膜层，从而在目标材料层的图形中消除了旁瓣图形，确保了图形化工艺的准确性，避免了旁瓣图形引起的电路失效，从而进一步提高产出良率。
附图说明
图1为旁瓣图形的SEM图片，其中，a为沟槽附近产生的旁瓣图形SEM图；b为孔洞附近产生的旁瓣图形SEM图；
图2是本发明的一种消除旁瓣图形的方法的一个较佳实施例的制备流程示意图；
图3-10是本发明的上述较佳实施例的消除旁瓣图形的方法的各个制备步骤示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提供的一种消除旁瓣图形的方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
现结合附图2-10，通过一个具体实施例对本发明的一种消除旁瓣图形的方法进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
图2为本发明的一种消除旁瓣图形的方法的一个较佳实施例的制备流程示意图。图3-10是本发明的上述较佳实施例的消除旁边图形的方法的各个制备步骤示意图。
请参阅图2，本发明的一种消除旁瓣图形的方法，包括如下步骤：
步骤S01：请参阅图3，提供一个衬底301，采用但不限于是化学气相沉积法在衬底301上依次形成目标材料层302、硬掩膜层303、第一底部抗反射层304和第一光刻胶305；本发明中，衬底301可以但不限于是多层基片（比如依次覆盖有金属膜和电介质的硅衬底）、分级基片、绝缘体上硅基片、外延硅基片和部分处理的基片（集成电路元件或其他元件的一部分），本发明对此不作任何限制。目标材料层302的材料可以但不限于是金属材料或绝缘材料；硬掩膜层303的材料可以但不限于是无机或有机材料，本实施例中，硬掩膜层303的材料为氮化钛。
步骤S02：请参阅图4， 利用第一掩膜版300对第一光刻胶305进行曝光显影，形成第一光刻胶图形306。第一掩膜版300图形包含旁瓣图形区域的图案，第一光刻胶图形306用来在硬掩膜层303上定义旁瓣图形区域；旁瓣图形区域可以利用光学仿真的方法进行辅助确认，本实施例中，利用但不限于是Prolith软件确认旁瓣图形区域，第一掩膜版300可以但不限于为二进制暗场掩膜板，且第一掩膜版300的图形区域的透光率为100%；第一光刻胶305可以但不限于是负性光刻胶。
然后，请参阅图5，采用但不限于是干法等离子体刻蚀工艺，将第一光刻胶图形306定义到硬掩膜层303上，形成旁瓣图形区域307，然后采用但不限于是湿法刻蚀工艺去除第一光刻胶305和第一底部抗反射层304，采用但不限于是湿法清洗工艺对硬掩膜层303表面进行清洗。
步骤S03：请参阅图6，在硬掩膜层303上依次涂布第二底部抗反射层308和第二光刻胶309；本发明中，第二光刻胶309的材料可以但不限于是正性光刻胶，可以但不限于为248nm化学光放大光刻胶或193nm化学光放大光刻胶，本实施例中，第二光刻胶309为正性光刻胶且为248nm化学光放大光刻胶。为确保后续曝光后第二光刻胶图形的完整性，第二底部抗反射层308的厚度至少大于硬掩膜层303的厚度，使得涂布后的第二底部抗反射层308的表面平整。
步骤S04：请参阅图7，经曝光，用第二掩膜版312的图形在第二光刻胶309中形成目标图形310和旁瓣图形311；本发明中，第二掩膜版图形包含目标图形和旁瓣图形，第二掩膜版312可以但不限于为相移掩膜版，可以但不限于为暗场掩膜版；本实施例中，第二掩膜版312为相移掩膜版，且为暗场掩膜版，其图形区域的透光率可以但不限于为100%。
步骤S05：请参阅图8，采用但不限于是干法等离子体刻蚀，用第二光刻胶309中的目标图形310定义出目标材料层302的图形；由于目标材料层302与硬掩膜层303之间具有很高的刻蚀选择比，该选择比大于10，本实施例中，该选择比为10，这不用于限制本发明的范围。第二光刻胶309中的旁瓣图形311被硬掩膜层303的旁瓣图形区域307阻挡住不能继续向下刻蚀进入目标材料层302，从而在目标材料层302中消除了旁瓣图形311。
然后，请参阅图9，采用但不限于是湿法工艺去除第二光刻胶309和第二底部抗反射层308。
步骤S06：请参阅图10，采用但不限于湿法刻蚀去除硬掩膜层303。
本发明提供了一种消除旁瓣图形的方法。该方法利用目标材料层302与硬掩膜层303之间具有较高的刻蚀选择比，从而保证了第二光刻胶309中的旁瓣图形311被硬掩膜层303阻挡住不能够继续向下刻蚀进入目标材料层302，从而在目标材料层302中消除了旁瓣图形311，确保了图形化工艺的准确性，避免了因旁瓣图形311传递至目标材料层302后引起的电路失效，从而提高半导体的产出良率。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种消除旁瓣图形的方法，其特征在于，包括：
步骤S01：提供一个衬底，在所述衬底上依次形成目标材料层、硬掩膜层、第一底部抗反射层和第一光刻胶；
步骤S02：经曝光和光刻，用第一掩膜版图形在所述硬掩膜层上定义出旁瓣图形区域；
步骤S03：在所述硬掩膜层上依次涂布第二底部抗反射层和第二光刻胶；
步骤S04：经曝光，用第二掩膜版图形在所述第二光刻胶中形成目标图形和旁瓣图案；
步骤S05：经刻蚀，用所述第二光刻胶中的目标图形定义出所述目标材料层的图形，而所述第二光刻胶中的旁瓣图案被所述硬掩膜层的旁瓣图形区域阻挡住；其中，所述目标材料层与所述硬掩膜层的刻蚀选择比大于10；
步骤S06：去除所述硬掩膜层。
2.根据权利要求1所述的一种消除旁瓣图形的方法，其特征在于，所述第一掩膜版图形包含旁瓣图形区域的图案。
3.根据权利要求1所述的一种消除旁瓣图形的方法，其特征在于，步骤S02中，所述旁瓣图形区域可以利用光学仿真方法进行辅助确认。
4.根据权利要求1所述的一种消除旁瓣图形的方法，其特征在于，所述第二光刻胶的材料为248nm化学光放大光刻胶或193nm化学光放大光刻胶。
5.根据权利要求1所述的一种消除旁瓣图形的方法，其特征在于，所述硬掩膜层材料为氮化钛。
6.根据权利要求1所述的一种消除旁瓣图形的方法，其特征在于，所述第二掩膜版图形包含目标图形和旁瓣图形。
7.根据权利要求1所述的一种消除旁瓣图形的方法，其特征在于，所述第一掩膜版为二进制掩膜版。
8.根据权利要求7所述的一种消除旁瓣图形的方法，其特征在于，所述第一掩膜版为暗场掩膜版。
9.根据权利要求1所述的一种消除旁瓣图形的方法，其特征在于，所述第二掩膜版为相移掩膜版。
10.根据权利要求9所述的一种消除旁瓣图形的方法，其特征在于，所述第二掩膜版为暗场掩膜版。
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