CN110955110B - 光罩组件以及光刻方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种光罩组件和光刻方法，包括：至少一个目标图案，所述目标图案限定出所述光罩组件的目标透光区域，所述目标图案的图形用于被复制至一光刻胶层中；与所述目标图案紧邻设置的至少一个辅助图案，所述辅助图案限定出所述光罩组件的辅助透光区域，所述辅助图案用于在曝光时光束通过所述辅助透光区域照射至对应于所述目标透光区域的光刻胶层中。利用本发明的光罩组件执行光刻方法时，可以在基底中精确形成高深宽比的通孔或岛状结构。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种光罩组件以及光刻方法。
背景技术
半导体领域中，为了形成高深宽比的通孔或岛状结构，在执行光刻工艺时，通常会在基板表面涂覆厚度较厚的光刻胶层，并利用一光罩对该光刻胶层执行二次曝光以将光罩上的图案复制到光刻胶层，再执行显影步骤，以在所述光刻胶层中形成开口或岛状结构，之后，以前述形成的光刻胶结构为基础进行离子注入。
然而，相关技术，在对光刻胶层执行二次曝光时，由于光刻胶层的厚度较厚，则通常会增大光束的能量以提高曝光强度，来对该厚度较厚的光刻胶层进行曝光。此时，较高能量的光束会使得最终形成在该光刻胶层的顶部被过度曝光，则使得后续执行显影步骤时，无法在光刻胶中形成预期形状的开口或岛状结构；同时，基于该光刻胶层的厚度较厚，该光刻胶层的底部不易被曝光，则导致后续执行完显影步骤后，光刻胶层无法暴露出基板。这会导致离子注入过程中过度植入或离子注入不够，从而影响最终制得的半导体器件的性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光罩组件以及光刻方法，以解决现有的光罩组件和光刻方法易导致光刻胶顶部过曝光，以及使得光刻胶底部不易被曝光，而无法准确形成高深宽比的通孔或岛状结构的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种光罩组件，包括：
至少一个目标图案，所述目标图案限定出所述光罩组件的目标透光区域，所述目标图案的图形用于被复制至一光刻胶层中；
与所述目标图案紧邻设置的至少一个辅助图案，所述辅助图案限定出所述光罩组件的辅助透光区域，所述辅助图案用于在曝光时光束通过所述辅助透光区域照射至对应于所述目标透光区域的光刻胶层中。
可选的，所述目标图案具备至少一条边，以及所述至少一个辅助图案与所述目标图案的至少一条边紧邻设置。
可选的，所述辅助图案在垂直于所述辅助图案所紧邻的边的方向上的最大宽度尺寸为所述目标图案的最小宽度尺寸的1/5～1/3。
可选的，所述辅助图案在垂直于所述辅助图案所紧邻的边的方向上的最大宽度尺寸小于等于12nm。
可选的，所述辅助图案围绕在所述目标图案外周。
可选的，所述目标图案和紧邻于所述目标图案的辅助图案之间的距离小于等于100nm。
可选的，所述辅助图案的形状和所述目标图形的外围轮廓相匹配。
此外，本发明还提供了一种光刻方法，所述方法包括：
提供一基板，所述基板上涂覆有光刻胶层；
提供如上所述的光罩组件，并利用所述光罩组件对所述光刻胶层执行曝光工艺，在执行曝光工艺的过程中光束穿过所述光罩组件的目标透光区域以抵达至所述光刻胶层中对应于所述目标透光区域的目标位置，同时，光束还通过所述辅助透光区域照射至光刻胶层的所述目标位置；以及，
对所述光刻胶层执行显影工艺，以在所述光刻胶层的所述目标位置处形成开口或岛状结构。
可选的，利用所述光罩组件对所述光刻胶层执行曝光过程包括：利用所述光罩组件对所述光刻胶层进行至少二次曝光。
可选的，光刻胶层的厚度介于2～100um之间。
综上所述，本发明提供的光罩组件以及光刻方法中，所述光罩组件包括至少一个目标图案和紧邻于所述目标图案的至少一个辅助图案。其中，所述目标图案限定出所述光罩组件的目标透光区域，且所述目标图案用于被复制至一光刻胶层中；所述辅助图案限定出所述光罩组件的辅助透光区域，以及，所述辅助图案用于在曝光时光束通过所述辅助透光区域照射至对应于所述目标透光区域的光刻胶层中。
基于此，当利用所述光罩组件执行曝光操作时，光束会同时穿过所述目标透光区域和辅助透光区域而照射至光刻胶层上，则使得穿过所述光罩组件的光束通量较大，进而使得曝光工艺的曝光强度较大。则当利用所述光罩组件曝光厚度较厚的光刻胶层时，在不提高光束能量以增强曝光强度的情况下，同样可以对厚度较厚的光刻胶层进行图形化，如此，可以防止过高能量的光束导致光刻胶层被过度曝光的情况发生，则确保了后续显影时光刻胶层能够正确的形成开口。以及，由于透过所述光罩组件的光束通量较大，从而可以使得所述光刻胶底部被顺利曝光，则同样可以确保后续显影时光刻胶层能够正确的形成高深宽比的开口或岛状结构，进而确保了最终制得的半导体器件的性能。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种光罩组件的结构示意图；
图2为本实施例提供的一种辅助图案环绕目标图案的外周的结构示意图；
图3为本实施例提供的一种辅助图案围绕目标图案的一条边设置的结构示意图；
图4为本实施例提供的一种辅助图案围绕目标图案的两条边设置的结构示意图；
图5为本实施例提供的一种辅助图案围绕目标图案的三条边设置的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种四个辅助图案分别紧邻于目标图案的四条边的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的一种两个辅助图案分别紧邻于目标图案的两条边的结构示意图；
图8为本实施例提供的一种光刻方法的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的光罩组件以及光刻方法作进一步详细说明。根据下面说明书，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。
图1为本发明实施例提供的一种光罩组件的结构示意图，如图1所述，所述光罩组件可以包括至少一个目标图案A和至少一个辅助图案B。
其中，所述辅助图案B与所述目标图案A紧邻设置，并且，所述目标图案A可以限定出所述光罩组件的目标透光区域(例如图中的浅色阴影部分为所述光罩组件的目标透光区域)，所述辅助图案B可以限定出所述光罩组件的辅助透光区域(例如图中的深色阴影部分为所述光罩组件的辅助透光区域)。此时，当利用该光罩组件执行曝光操作时，光束可以同时通过所述目标透光区域和所述辅助透光区域，使得穿过所述光罩组件的光束通量较大，进而使得曝光操作的曝光强度较大，以便后续在基板中基于所述目标图案A形成高深宽比的通孔或岛状结构。
进一步地，需要说明的是，在本实施例中，所述目标图案A具备至少一条边，以及所述至少一个辅助图案B与所述目标图案A的至少一条边紧邻设置。并且，所述辅助图案B和紧邻于所述辅助图案B的目标图案A之间的距离应较小，例如，所述辅助图案B和该辅助图案B所紧邻的边之间的距离可以小于等于100nm。同时，本实施例中，所述辅助图案B在垂直于所述辅助图案B所紧邻的边的方向上的最大宽度尺寸也应较小，其中，所述辅助图案B在垂直于所述辅助图案B所紧邻的边的方向上的最大宽度尺寸可以为所述目标图案A的最小宽度尺寸的1/5～1/3，具体而言，其可以小于等于12nm(例如可以为10nm)，以确保后续在基板中形成的通孔或岛状结构的形状不受所述辅助图案B的影响。
具体而言，由于所述辅助图案B在垂直于所述辅助图案B所紧邻的边的方向上的最大宽度尺寸较小，且所述辅助图案B与所述目标图案A的距离较近，则可以认为穿过所述辅助透光区域的光束与穿过所述目标透光区域的光束会抵至相同的区域，也即是，穿过所述辅助透光区域的光束也会照射至对应于所述目标透光区域的光刻胶层中。如此，后续在利用所述光罩组件执行曝光和显影工艺后，可以确保形成在光刻胶层中的通孔或岛状结构的形状与所述目标图案A的形状一致，而不受所述辅助图案B影响。
此外，在本实施例中，所述辅助图案B具体可以环绕设置或者部分围绕设置在所述目标图案A的外周，也即是，所述辅助图案B的形状与所述目标图案A的外围轮廓相匹配。
具体而言，所述目标图案A可以为圆形也可以为矩形等。其中，若所述目标图案A为圆形，则所述辅助图案B环绕设置在所述目标图案A外周时，所述辅助图案B的形状为圆环状；而所述辅助图案B部分围绕设置在所述目标图案A的外周时，所述辅助图案B的形状为圆弧状。以及，若所述目标图案A为矩形，则所述辅助图案B环绕设置在所述目标图案A的外周时，所述辅助图案B的形状为矩形环状，其中，图2为本实施例提供的一种目标图案A为矩形时，辅助图案B环绕目标图案A的外周的结构示意图，如图2所示，所述辅助图案B的形状为矩形环状，且环绕在目标图案A的外周。此外，所述辅助图案B也可以部分环绕矩形形状的目标图案A，也即是，所述辅助图案B可以围绕所述目标图案A的一条边或两条边或三条边，示例的，图3为本实施例提供的一种目标图案A为矩形时，辅助图案B围绕目标图案A的一条边设置的结构示意图，图4为本实施例提供的一种目标图案A为矩形时，辅助图案B围绕目标图案A的两条边设置的结构示意图，图5为本实施例提供的一种目标图案A为矩形时，辅助图案B围绕目标图案A的三条边设置的结构示意图，其中，参考图3所示，所述辅助图案B为条状，其紧邻于目标图案AB的一条边；参考图4所示，所述辅助图案B为L形状，其紧邻于目标图案AB的两条边；以及，参考图5所示，所述辅助图案B为C形状，其紧邻于目标图案AB的三条边。
以及，本实施例中，所述辅助图案B的形状也可以不与目标图形的外围轮廓匹配，而可以将所述辅助图案B的形状设置为长条形，此时，所述至少一个辅助图案B可以分别紧邻于所述目标图案A的至少一条边。示例的，图6为本发明实施例提供的一种目标图案A为矩形时，四个辅助图案B分别紧邻于目标图案A的四条边的结构示意图；图7为本发明实施例提供的一种目标图案A为矩形时，两个辅助图案B分别紧邻于目标图案A的两条边的结构示意图。
此外，还需要强调的是，在本实施例中，所述辅助图案B应不与所述目标图案A相互重合。
综上所述，本发明提供的光罩组件中，所述光罩组件包括至少一个目标图案A和紧邻于所述目标图案A的至少一个辅助图案B。其中，所述目标图案A限定出所述光罩组件的目标透光区域，且所述目标图案A用于被复制至一光刻胶层中；所述辅助图案B限定出所述光罩组件的辅助透光区域，以及，所述辅助图案B用于在曝光时光束通过所述辅助透光区域照射至对应于所述目标透光区域的光刻胶层中。
基于此，当利用所述光罩组件执行曝光操作时，光束会同时穿过所述目标透光区域和辅助透光区域而照射至光刻胶层上，则使得穿过所述光罩组件的光束通量较大，进而使得曝光工艺的曝光强度较大。则当利用所述光罩组件曝光厚度较厚的光刻胶层时，在不提高光束能量以增强曝光强度的情况下，同样可以对厚度较厚的光刻胶层进行图形化，如此，可以防止过高能量的光束导致光刻胶层被过度曝光的情况发生，则确保了后续显影时光刻胶层能够正确的形成开口。以及，由于透过所述光罩组件的光束通量较大，从而可以使得所述光刻胶底部被顺利曝光，则同样可以确保后续显影时光刻胶层能够正确的形成高深宽比的开口或岛状结构，进而确保了最终制得的半导体器件的性能。
进一步地，本发明还提供了一种光刻方法，图8为本实施例提供的一种光刻方法的流程示意图，如图8所示，所述方法包括：
步骤100、提供一基板，所述基板上涂覆有光刻胶层。
其中，所述光刻胶层的厚度较厚以便后续可以制造出高深宽比的通孔或岛状结构，以及，所述光刻胶层的厚度可以介于2～100um之间。
步骤200、提供图1至7任一所示的光罩组件，并利用所述光罩组件对所述光刻胶层执行曝光工艺。
其中，在本实施例中，可以通过一光源发出光束，并使得所述光束穿过所述光罩组件的目标透光区域以抵达至所述光刻胶层中对应于所述目标透光区域的目标位置，对所述目标位置进行曝光，同时，光束还会通过所述辅助透光区域也照射至光刻胶层的所述目标位置上，同样对所述目标位置进行曝光，如此，所述目标位置会被穿过所述目标透光区域和所述辅助透光区域的光束曝光，则使得用于曝光所述目标位置的光束的量较大，从而使得所述曝光强度较大。
步骤300、对所述光刻胶层执行显影过程，以在所述光刻胶层的所述目标位置中形成开口或岛状结构。其中，所述开口或所述岛状结构的形状均与所述目标图案的图形一致。
以及，在本实施例中，基于所述光刻胶层的厚度较厚，可以利用所述光罩组件对所述光刻胶层进行至少二次曝光。
步骤400、以光刻胶层为掩模刻蚀所述基板，以在所述基板上形成与所述目标图案对应的通孔或岛状结构。
本实施例中，最终所形成的通孔或岛状结构的宽度可以介于0.1～0.3μm之间，且其高度可介于2～100um之间。
此外，在本实施例中，所述步骤400还可以为“以所述光刻胶层为掩膜对基板执行离子注入工艺”。以及，本实施例中仅以上述步骤400举例说明，并不是对上述步骤400进行限定。并且，应当认识到，在对光刻胶层执行完显影步骤之后，所紧邻执行的全部操作均可在本实施例的步骤400中执行。
步骤500、去除所述光刻胶层，并清洗所述基板。
综上所述，本发明提供的光罩组件以及光刻方法中，所述光罩组件包括至少一个目标图案和紧邻于所述目标图案的至少一个辅助图案。其中，所述目标图案限定出所述光罩组件的目标透光区域，且所述目标图案用于被复制至一光刻胶层中；所述辅助图案限定出所述光罩组件的辅助透光区域，以及，所述辅助图案用于在曝光时光束通过所述辅助透光区域照射至对应于所述目标透光区域的光刻胶层中。
基于此，当利用所述光罩组件执行曝光操作时，光束会同时穿过所述目标透光区域和辅助透光区域而照射至光刻胶层上，则使得穿过所述光罩组件的光束通量较大，进而使得曝光工艺的曝光强度较大。则当利用所述光罩组件曝光厚度较厚的光刻胶层时，在不提高光束能量以增强曝光强度的情况下，同样可以对厚度较厚的光刻胶层进行图形化，如此，可以防止过高能量的光束导致光刻胶层被过度曝光的情况发生，则确保了后续显影时光刻胶层能够正确的形成开口。以及，由于透过所述光罩组件的光束通量较大，从而可以使得所述光刻胶底部被顺利曝光，则同样可以确保后续显影时光刻胶层能够正确的形成高深宽比的开口或岛状结构，进而确保了最终制得的半导体器件的性能。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
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 (8)
1.一种光罩组件，其特征在于，包括：
至少一个目标图案，所述目标图案限定出所述光罩组件的目标透光区域，所述目标图案的图形用于被复制至一光刻胶层中；
与所述目标图案紧邻设置的至少一个辅助图案，其中，所述目标图案和紧邻于所述目标图案的辅助图案之间的距离小于等于100nm；
所述辅助图案限定出所述光罩组件的辅助透光区域，所述辅助图案用于在曝光时光束通过所述辅助透光区域照射至对应于所述目标透光区域的光刻胶层中，所述辅助图案在垂直于所述辅助图案所紧邻的边的方向上的最大宽度尺寸为所述目标图案的最小宽度尺寸的1/5～1/3。
2.如权利要求1所述的光罩组件，其特征在于，所述目标图案具备至少一条边，以及所述至少一个辅助图案与所述目标图案的至少一条边紧邻设置。
3.如权利要求2所述的光罩组件，其特征在于，所述辅助图案在垂直于所述辅助图案所紧邻的边的方向上的最大宽度尺寸小于等于12nm。
4.如权利要求1所述的光罩组件，其特征在于，所述辅助图案围绕在所述目标图案外周。
5.如权利要求1所述的光罩组件，其特征在于，所述辅助图案的形状和所述目标图案的外围轮廓相匹配。
6.一种光刻方法，其特征在于，所述方法包括：
提供一基板，所述基板上涂覆有光刻胶层；
提供如权利要求1至5任一所述的光罩组件，并利用所述光罩组件对所述光刻胶层执行曝光工艺，在执行曝光工艺的过程中光束穿过所述光罩组件的目标透光区域以抵达至所述光刻胶层中对应于所述目标透光区域的目标位置，同时，光束还通过所述辅助透光区域照射至光刻胶层的所述目标位置；以及，
对所述光刻胶层执行显影工艺，以在所述光刻胶层的所述目标位置处形成开口或岛状结构。
7.如权利要求6所述的光刻方法，其特征在于，利用所述光罩组件对所述光刻胶层执行曝光过程包括：利用所述光罩组件对所述光刻胶层进行至少二次曝光。
8.如权利要求6所述的光刻方法，其特征在于，所述光刻胶层的厚度介于2～100um之间。
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