[发明专利]相移光掩模制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，更具体地说，本发明涉及一种相移光掩模制作方法。

背景技术

光刻工艺是制作大规模集成电路的关键工艺之一。光刻工艺是将光掩模板上的版图图形转移到光刻胶薄膜中，含有版图图形的光刻胶膜被用于后续离子注入或刻蚀制程的掩模。光掩模在光刻工艺中承担了重要的角色。随着半导体芯片的集成度不断提高，晶体管的特征尺寸不断缩小，对光刻工艺的要求越来越高，相移光掩模逐渐成为高端光刻工艺的主流光掩模。

如图1A所示，相移光掩模是通过对相移光掩模基板的光刻—刻蚀—光刻—刻蚀过程来制作。相移光掩模基板由石英基片1、部分透光的硅化鉬薄膜2、不透光的铬薄膜3、第一光刻胶4构成。图1B-1D展示了主流的相移光掩模制作工艺流程。通过第一光刻和刻蚀在硅化鉬薄膜2和铬薄膜3中形成第一版图图形5结构，如图1B所示。在第一版图图形5结构上涂布第二光刻胶6，如图1C所示，通过第二光刻和刻蚀在硅化鉬薄膜2中第一版图图形5结构上形成第二版图图形7结构，如图1D所示，完成相移光掩模制作。

在器件尺寸微缩进入到32纳米技术节点后，单次光刻曝光无法满足制作密集线阵列图形所需的分辨率。双重图形(double patterning)成形技术作为解决这个技术难题的主要方法被大量研究并被广泛应用于制作32纳米以下技术节点的密集线阵列图形。图2A-2E图示了双重图形成形技术制作密集线阵列图形的过程。在需要制作密集线阵列图形的衬底硅片20上，沉积衬底膜21和硬掩膜22，然后涂布第一光刻胶23(图2A)，曝光、显影、刻蚀后，在硬掩膜22中形成第一光刻图形24(图2B)，其线条和沟槽的特征尺寸比例为1:3。在此硅片上涂布第二光刻胶25(图2C)，曝光和显影后在第二光刻胶25膜中形成第二光刻图形26(图2D)，其线条和沟槽的特征尺寸比例也是1:3，但其位置与第一光刻图形24交错。继续刻蚀在衬底硅片上形成与第一光刻图形24交错的第二光刻图形26(图2E)。第一光刻图形24与第二光刻图形26的组合组成了目标线条和沟槽特征尺寸比例为1:1的密集线阵列图形。

双重图形成形技术需要两次光刻和刻蚀，即光刻—刻蚀—光刻—刻蚀。其成本远远大于传统的单次曝光成形技术。降低双重图形成形技术的成本成为新技术开发的方向之一。美国专利US20110081618报道了在第一光刻图形24显影之后，在同一显影机台内，使用硅烷化材料固化第一光刻胶23中第一光刻图形24的方法。采用此方法后的双重图形成形工艺过程为光刻(显影固化)—光刻—刻蚀。省略了原工艺中的第一刻蚀步骤，从而有效地降低了双重图形成形技术的成本。这种方法也称作双重曝光技术。

相移光掩模制作过程包括光刻-刻蚀-光刻-刻蚀等步骤。将两次刻蚀合并成一步刻蚀，替代原工艺中两步独立工艺，可以有效地降低相移光掩模制作的成本，并且可以提高生产产出量。

但是，根据现有技术的相移光掩模制作过程的步骤仍不够简化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够有效减少相移光掩模的制作工艺中的刻蚀步骤，从而有效地提高产能和减少制作成本的相移光掩模制作方法。

为了实现上述技术目的，根据本发明，提供了一种相移光掩模制作，其包括：第一步骤：在含有可成形硬膜的第一光刻胶的相移光掩模基板上，通过第一光刻在第一光刻胶中形成第一版图图形结构；第二步骤：通过硅烷化材料固化固化第一光刻胶中第一版图图形的结构，加热使硅烷化材料与第一光刻胶表面反应以形成不溶于第二光刻胶的隔离膜，通过加热蒸发去除多余的硅烷化材料；第三步骤：在固化后的第一光刻胶上涂布第二光刻胶；第四步骤：进行第二光刻从而在第二光刻胶膜中形成第二版图图形的结构；第五步骤：通过刻蚀将光刻胶中的第一版图图形和第二版图图形分别转移到部分透光的硅化鉬薄膜和不透光的铬薄膜中,完成相移光掩模制作。

优选地，第一光刻包括第一次曝光和显影。

优选地，第二光刻包括第二次曝光和显影。

优选地，第一光刻胶是含硅烷基、硅烷氧基和笼形硅氧烷的光刻胶。

优选地，第一光刻胶和第二光刻胶的抗刻蚀能力比大于等于1.5:1。

优选地，硅烷化材料为六甲基二硅胺、三甲基氯硅烷、或六甲基二硅氮烷。

优选地，第一光刻胶固化加热温度的范围为90℃至300℃。

优选地，第一光刻胶固化加热温度的范围为100℃至200℃。