[发明专利]双重光刻胶及其处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种双重光刻胶及其处理方法。

背景技术

一般而言，例如动态随机存取存储器(DRAM)等半导体器件包括大量精细的图案，这些图案是通过光刻、刻蚀工序将掩膜板图案转移至半导体层上形成的。光刻的工序一般为：将光刻胶(PR)涂覆在需图案化的目标层上，然后，执行曝光工序改变部分区域的光刻胶的溶解度，之后执行显影工序形成暴露出目标层的光刻胶图案，上述工序完成了将掩膜板图案转移至光刻胶上。以该光刻胶图案为掩膜进行刻蚀工序以将光刻胶图案转移至半导体层上。

在实际的半导体制作过程中，无论是使用正光刻胶还是负光刻胶，最终形成的两个相邻半导体图形之间的最小间距(pitch)是由曝光系统的分辨率决定的。现有曝光系统的曝光光源的已由波长λ为436nm的g-线汞灯源发展到波长λ为193nm的准分子激光光源，并进一步发展到深紫外线(DUV)和极紫外线(EUV)光源；2.采用了分辨率增强技术(Resolution Enhancement Technology，RET)以减小光刻常数k₁，包括光学邻近修正(Optical Proximity Corrected，OPC)、相移掩模板(Phase Shifting Mask，PSM)和偏轴照明(Off Axis Illumination，OAI)等技术，通过采用分辨率增强技术(Resolution Enhancement Technology，RET)可以将光刻常数k₁从0.8减小到0.25；3.通过改进曝光系统的光学单元的光学设计、制造技术以及测量技术已增大曝光系统的光学单元的数值孔径NA，另外一种增加曝光系统的数值孔径的方法为采用浸没式曝光技术，在浸没式曝光技术中光学单元的终端透镜和基底之间填充满具有高折射系数的液体，曝光系统的光通过液体对基底进行曝光。然后，无论采用上述EUV光刻技术或是分辨率增强技术(RET)抑或是浸没式曝光技术都将极大的增加曝光设备的制作成本和复杂度，并且上述改善曝光系统分辨率的技术将一直面临半导体器件的最小尺寸的设计节点不断减小的挑战。

为了得到更小的分辨率，行业内出现了双半导体图形(double pattern)制作工艺，例如：两次光刻和两次刻蚀工艺(Litho Etch Litho Etch，LELE)工艺或者双重显影工艺(Dual-tone Development，DDT)例如在LELE工艺中，第一光刻胶掩膜图案(带有第一组线路图案)使用第一掩膜曝光，第二光刻胶掩膜图案(带有第二组线路图案)使用第二掩膜曝光。该第一组和第二组线路图案组合起来形成完整的线路图案。传统的LELE工艺使用两层硬掩膜，即：通过第一光刻胶掩膜图案刻蚀该第一硬掩膜，第二光刻胶掩膜图案刻蚀该第二硬掩膜。然而，这样的工艺需要分开制作掩膜板，具有至少两次转移掩膜板图案过程，实现起来成本较大。此外，两次图案如何做到曝光过程中出现不重叠也具有一定挑战性。

针对上述问题，目前行业内提出了使用双重光刻胶(Dual tone photoresist)，该双重光刻胶一般由正光刻胶与负光刻胶层叠形成，只需对该双重光刻胶进行一次曝光工艺分别在双重光刻胶中形成不同的感光区，对上层光刻胶进行第一次显影并通过蚀刻将所形成图案转移到下层光刻胶中，去除上层光刻胶，之后对下层光刻胶显影，即经过一次曝光后显影蚀刻显影工艺就可完成图案的制作。然而，该工艺过程在上层图形通过蚀刻转移到下层光刻胶的步骤中，图案转移的保真度并不是很好，其中一个很重要的原因就是一般使用的正负光刻胶均以碳原子为主要成分的物质，蚀刻的选择比较低，从而导致了由蚀刻带来的图形尺寸及侧面垂直度的问题。

有鉴于此，实有必要提出一种新的双重光刻胶及该双重光刻胶的处理方法，以减小上层图形通过蚀刻转移到下层光刻胶的步骤中图案转移的保真度的损失。

发明内容

本发明解决的问题是提出一种新的双重光刻胶及该双重光刻胶的显影方法，以减小上层图形通过蚀刻转移到下层光刻胶的步骤中图案转移的保真度的损失。

为解决上述问题，本发明提供一种双重光刻胶，包括依次形成在目标层上的第一光刻胶层、第二光刻胶层，所述第一光刻胶层为正光刻胶层或负光刻胶层，所述第二光刻胶层与第一光刻胶层反性，所述第一光刻胶层与所述第二光刻胶层在同一曝光过程中曝光，所述正光刻胶为含硅的水溶性正光刻胶。

可选的，所述含硅的水溶性正光刻胶中具有含硅聚合物，所述含硅聚合物为经过修饰的硅氧聚合物，含硅的丙烯酸类聚合物，含硅的甲基丙烯酸类聚合物，硅烷类聚合物。