[发明专利]形成间隔物图案掩模的方法有效

申请号：	201310183224.6	申请日：	2013-05-17
公开（公告）号：	CN104167348B	公开（公告）日：	2017-02-22
发明（设计）人：	王新鹏;张海洋	申请（专利权）人：	中芯国际集成电路制造（上海）有限公司
主分类号：	H01L21/00	分类号：	H01L21/00;H01L21/027
代理公司：	中国国际贸易促进委员会专利商标事务所11038	代理人：	王莉莉
地址：	201203 ***	国省代码：	上海;31
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摘要：
搜索关键词：	形成间隔图案方法
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【说明书】：

技术领域

本发明涉及半导体器件的制造方法，特别涉及形成间隔物图案掩模的方法。

背景技术

随着半导体工艺往更小节点技术发展，光刻技术已称为制约发展的瓶颈。双图案化技术将可能是IC结构继续减小尺寸大规模生产的最终解决方案。

当前，主要有三种典型的双图案化技术：光刻-刻蚀-光刻-刻蚀（LELE）如图1中（a）所示；光刻-冻结-光刻-刻蚀（LFLE），如图1中（b）所示；和间隔物自对准双图案法（SADP），如图1中（c）所示。

LELE是在一个光刻步骤之后接着一个蚀刻步骤，然后再接着一个光刻步骤和一个蚀刻步骤。以上的两个光刻步骤都是关键光刻步骤，也就是会产生迭对，换句话说，一个光刻步骤所曝光的图案与另一个光刻步骤图案的相对位置非常重要。

LFLE是将某个光阻图案冻结，并减少一个蚀刻步骤；但仍然会有两个需要对好图案位置的关键光刻步骤。

SADP只有一个关键光刻步骤，避免了两次光刻方法的套刻挑战。并且，SADP所形成的掩膜图案包括多次刻蚀步骤，降低了每次单独刻蚀中关键尺寸（CD）均匀性要求。

然而，当前采用的SADP工艺中，间隔物沉积和刻蚀工艺会导致较差的线宽粗糙度（LWR）现象，例如图2所示的线宽和间隔不均匀，这将对器件的性能带来不利的影响。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种优化的形成间隔物图案掩模的方法，以解决现有技术的问题，消除LWR现象，从而提高器件的性能。

根据本发明的第一方面，提供了一种形成间隔物图案掩模的方法，包括：提供衬底并在衬底上依次沉积界面层、芯膜和第一硬掩模；对芯膜和第一硬掩模进行图案化以形成中间图案，在该中间图案中芯膜和第一硬掩模的条宽根据最终的间隔物图案掩模之间的间隔来确定；沉积间隔物图案掩模，以覆盖中间图案中的芯膜和第一硬掩模；以中间图案中的第一硬掩模为停止层对间隔物图案掩模进行平坦化；对平坦化后的间隔物图案掩模进行回刻蚀，回刻蚀的量根据最终的间隔物图案掩模的宽度来确定；沉积第二硬掩模；对第二硬掩模进行干法刻蚀，以露出回刻蚀后的间隔物图案掩模，剩下的第二硬掩模之间的间隔根据最终的间隔物图案掩模之间的间隔来确定；对露出的间隔物图案掩模进行干法刻蚀，以形成间隔物图案；去除剩下的第一硬掩模和第二硬掩模；以及去除中间图案中的芯膜，从而得到最终的间隔物图案掩模。

优选地，通过CVD或者炉管工艺沉积包括氧化硅的界面层，界面层的厚度为

优选地，芯膜包括硅膜或无定形碳，通过CVD沉积包括无定形碳的芯膜。

优选地，通过炉管工艺沉积第一硬掩模，通过ALD或CVD沉积第二硬掩模，沉积的第二硬掩模和第一硬掩模的材料和厚度均相同，所述材料包括氮化硅。

优选地，中间图案中的芯膜和第一硬掩模的节距为最终的间隔物图案掩模的节距的两倍或者中间图案中的芯膜和第一硬掩模的间隔等于最终的间隔物图案掩模的间隔。

优选地，通过ALD或CVD沉积包括氧化硅的间隔物图案掩模，沉积的间隔物图案掩模的厚度大于中间图案中的芯膜与第一硬掩模的厚度之和。

优选地，采用CMP进行平坦化。

优选地，使用湿法剥离技术对间隔物图案掩模进行回刻蚀，使得回刻蚀后的间隔物图案掩模低于中间图案中的第一硬掩模的底部或与中间图案中的第一硬掩模的底部齐平。

优选地，对第二硬掩模进行干法刻蚀，使得剩下的第二硬掩模之间的间隔等于最终的间隔物图案掩模之间的间隔。

优选地，利用湿法刻蚀去除剩下的第一硬掩模和第二硬掩模。

优选地，利用干法剥离去除包括无定形碳的芯膜，而利用湿法化学剥离工艺去除包括硅膜的芯膜，干法剥离包括采用N₂/H₂/SO₂/CO/CO₂/O₂且无F的气氛进行灰化处理。

优选地，在回刻蚀期间，中间图案中的芯膜和第一硬掩模不被刻蚀。

优选地，在对第二硬掩模进行干法刻蚀期间，回刻蚀后的间隔物图案掩模和中间图案中的第一硬掩膜不被刻蚀。