專利名稱：相移光掩模制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體制造領域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種相移光掩模制作方法。
背景技術：
光刻エ藝是制作大規(guī)模集成電路的關鍵エ藝之一。光刻エ藝是將光掩模板上的版形轉移到光刻膠薄膜中，含有版形的光刻膠膜被用于后續(xù)離子注入或刻蝕制程的掩模。光掩模在光刻エ藝中承擔了重要的角色。隨著半導體芯片的集成度不斷提高，晶體管的特征尺寸不斷縮小，對光刻エ藝的要求越來越高，相移光掩模逐漸成為高端光刻エ藝的主流光掩模。如圖IA所不,相移光掩模是通過對相移光掩模基板的光刻一刻蝕一光刻一刻蝕過程來制作。相移光掩?；逵墒⒒琁、部分透光的硅化鉬薄膜2、不透光的鉻薄膜3、 第一光刻膠4構成。圖1B-1D展不了主流的相移光掩模制作エ藝流程。通過第一光刻和刻蝕在硅化鉬薄膜2和鉻薄膜3中形成第一版形5結構，如圖IB所示。在第一版形5結構上涂布第二光刻膠6，如圖IC所示，通過第二光刻和刻蝕在硅化鉬薄膜2中第一版形5結構上形成第二版形7結構，如圖ID所示，完成相移光掩模制作。在器件尺寸微縮進入到32納米技術節(jié)點后，單次光刻曝光無法滿足制作密集線陣列圖形所需的分辨率。雙重圖形(double patterning)成形技術作為解決這個技術難題的主要方法被大量研究并被廣泛應用于制作32納米以下技術節(jié)點的密集線陣列圖形。圖2A-2E圖示了雙重圖形成形技術制作密集線陣列圖形的過程。在需要制作密集線陣列圖形的襯底硅片20上，沉積襯底膜21和硬掩膜22，然后涂布第一光刻膠23 (圖2A)，曝光、顯影、刻蝕后，在硬掩膜22中形成第一光刻圖形24(圖2B)，其線條和溝槽的特征尺寸比例為1:3。在此硅片上涂布第二光刻膠25 (圖2C)，曝光和顯影后在第二光刻膠25膜中形成第ニ光刻圖形26 (圖2D)，其線條和溝槽的特征尺寸比例也是1:3，但其位置與第一光刻圖形24交錯。繼續(xù)刻蝕在襯底硅片上形成與第一光刻圖形24交錯的第二光刻圖形26 (圖2E)。第一光刻圖形24與第二光刻圖形26的組合組成了目標線條和溝槽特征尺寸比例為I: I的密集線陣列圖形。雙重圖形成形技術需要兩次光刻和刻蝕，即光刻一刻蝕一光刻一刻蝕。其成本遠遠大于傳統(tǒng)的單次曝光成形技木。降低雙重圖形成形技術的成本成為新技術開發(fā)的方向之一。美國專利US20100190104報道了在第一光刻圖形24顯影之后，在同一顯影機臺內，在第一光刻膠23上涂布含燒氧基的高分子凝固材料固化第一光刻膠23中第一光刻圖形24的方法。采用此方法后的雙重圖形成形エ藝過程為光刻(顯影固化)一光刻一刻蝕。省略了原エ藝中的第一刻蝕步驟，從而有效地降低了雙重圖形成形技術的成本。這種方法也稱作雙重曝光技木。相移光掩模制作過程包括光刻一刻蝕一光刻一刻蝕等步驟。將兩次刻蝕合并成一步刻蝕，替代原エ藝中兩步獨立エ藝，可以有效地降低相移光掩模制作的成本，并且可以提
高生產產出量。
但是，根據現有技術的相移光掩模制作過程的步驟仍不夠簡化。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在上述缺陷，提供ー種能夠有效減少相移光掩模的制作エ藝中的刻蝕步驟，從而有效地提高產能和減少制作成本的相移光掩模制作方法。為了實現上述技術目的，根據本發(fā)明，提供了一種相移光掩模制作，其包括第一步驟在含有可成形硬膜第一光刻膠的相移光掩?；迳希ㄟ^第一光刻在第一光刻膠中形成第一版形的結構；第二步驟在第一光刻膠上涂布化學微縮材料以固化第一光刻膠中第一版形的結構，加熱使化學微縮材料與第一光刻膠表面反應以形成不溶于第二光刻膠的隔離膜，用去離子水或表面活性劑的去離子水溶液去除多余的化學微縮材料；第三步驟在固化后的第一光刻膠上涂布第二光刻膠；第四步驟進行第二光刻從而在第二光刻膠膜中形成第二版形的結構；第五步驟通過刻蝕將光刻膠中的第一版形和第二版形分別轉移到部分透光的硅化鉬薄膜和不透光的鉻薄膜中，完成相移光掩模制作。 優(yōu)選地,第一光刻包括第一次曝光和顯影。優(yōu)選地，第二光刻包括第二次曝光和顯影。優(yōu)選地，第一光刻膠是含硅烷基、硅烷氧基和籠形硅氧烷的光刻膠。優(yōu)選地，第一光刻膠和第二光刻膠的抗刻蝕能力比大于等于L 5: I。優(yōu)選地，為含烷基氨基的水溶性高分子材料。優(yōu)選地，為含烷基氨基的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯高分子材料。優(yōu)選地，第一光刻膠固化加熱溫度的圍為80°C至180°C。優(yōu)選地，第一光刻膠固化加熱溫度的圍為90°C至170°C。根據本發(fā)明，利用雙重曝光技術和可成形硬膜光刻膠，減少了相移光掩模制作エ藝中的刻蝕步驟，可以有效地提高產能和減少制作成本。


結合附圖，并通過參考下面的詳細描述，將會更容易地對本發(fā)明有更完整的理解并且更容易地理解其伴隨的優(yōu)點和特征，其中圖IA示意性地示出了相移光掩模的結構。圖1B-1D示意性地示出了現有技術的相移光掩模制作エ藝流程。圖2A2E示意性地示出了雙重圖形成形技術制作密集線陣列圖形的過程。圖3A-3E示意性地示出了根據本發(fā)明實施例的相移光掩模制作方法的各個步驟。需要說明的是，附圖用于說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。注意，表示結構的附圖可能并非按比例繪制。并且，附圖中，相同或者類似的元件標有相同或者類似的標號。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的內容更加清楚和易懂，下面結合具體實施例和附圖對本發(fā)明的內容進行詳細描述。
本發(fā)明提出ー種利用雙重曝光技術和可成形硬膜光刻膠制作相移光掩模的エ藝。具體地說，圖3A - 3E示意性地示出了根據本發(fā)明實施例的相移光掩模制作方法的各個步驟。如圖3A - 3E所示，根據本發(fā)明實施例的相移光掩模制作方法包括第一步驟在含有可成形硬膜第一光刻膠4的相移光掩?；迳?如IA所示)，通過第一光刻(具體地說，第一次曝光和顯影)在第一光刻膠4中形成第一版形5結構，如圖3A所示。第二步驟在第一光刻膠4上涂布化學微縮材料RELACS以固化第一光刻膠4中第一版形5的結構,加熱使化學微縮材料RELACS與第一光刻膠4表面反應以形成不溶于第二光刻膠6的隔離膜8，可用去離子水或表面活性劑的去離子水溶液去除多余的化學微縮材料RELACS，如圖3B所示。 第三步驟在固化后的第一光刻膠4上涂布第二光刻膠6，如圖3C所示。第四步驟進行第二光刻(具體地說，第二次曝光和顯影)從而在第二光刻膠6膜中形成第二版形7結構，如圖3D所示。第五步驟通過刻蝕將光刻膠中的第一版形5和第二版形7分別轉移到部分透光的硅化鉬薄膜2和不透光的鉻薄膜3中，完成相移光掩模制作，如圖3E所示。本エ藝減少了制作相移光掩模エ藝中的刻蝕步驟，可以有效地提高產能和減少制作成本。其中，化學微縮材料RELACS (分辨率增強光刻輔助化學收縮)是ー種化學收縮技術；化學微縮材料RELACS主要是由水溶性的高分子與交鏈劑所組成?；瘜W微縮材料RELACS是ー種已知材料，因此在此不再贅述。優(yōu)選地，第一光刻膠4可選用可形成硬膜的光刻膠，進ー步優(yōu)選的，第一光刻膠4是含娃燒基(silyl)、娃燒氧基(siloxyl)和籠形娃氧燒(silsesquioxane)的光刻膠。優(yōu)選地,第一光刻膠4和第二光刻膠6的抗刻蝕能力比大于等于1.5:1。優(yōu)選地，化學微縮材料RELACS為含烷基氨基的水溶性高分子材料。優(yōu)選的，化學微縮材料RELACS為含烷基氨基的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯高分子材料(參見美國專利7745077)。優(yōu)選地，第一光刻膠4固化加熱溫度的圍為80°C至180°C ;進一步優(yōu)選的，90°C至170°C。此外，需要說明的是，說明書中的術語“第一”、“第二”、“第三”等描述僅僅用于區(qū)分說明書中的各個組件、元素、步驟等，而不是用于表示各個組件、元素、步驟之間的邏輯關系或者順序關系等?？梢岳斫獾氖牵m然本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，然而上述實施例并非用以限定本發(fā)明。對于任何熟悉本領域的技術人員而言，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍情況下，都可利用上述掲示的技術內容對本發(fā)明技術方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內容，依據本發(fā)明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案保護的范圍內。
權利要求
1.一種相移光掩模制作方法,其特征在于包括 第一步驟在含有可成形硬膜第一光刻膠的相移光掩模基板上，通過第一光刻在第一光刻膠中形成第一版形的結構； 第二步驟在第一光刻膠上涂布化學微縮材料以固化第一光刻膠中第一版形的結構，加熱使化學微縮材料與第一光刻膠表面反應以形成不溶于第二光刻膠的隔離膜，用去離子水或表面活性劑的去離子水溶液去除多余的化學微縮材料； 第三步驟在固化后的第一光刻膠上涂布第二光刻膠； 第四步驟進行第二光刻從而在第二光刻膠膜中形成第二版形的結構； 第五步驟通過刻蝕將光刻膠中的第一版形和第二版形分別轉移到部分透光的硅化鉬薄膜和不透光的鉻薄膜中，完成相移光掩模制作。
2.根據權利要求I所述的相移光掩模制作方法，其特征在于，第一光刻包括第一次曝光和顯影。
3.根據權利要求I或2所述的相移光掩模制作方法,其特征在于,第二光刻包括第二次曝光和顯影。
4.根據權利要求I或2所述的相移光掩模制作方法,其特征在于,第一光刻膠是含娃燒基、硅烷氧基和籠形硅氧烷的光刻膠。
5.根據權利要求I或2所述的相移光掩模制作方法,其特征在于,第一光刻膠和第二光刻膠的抗刻蝕能力比大于等于I. 5: I。
6.根據權利要求I或2所述的相移光掩模制作方法，其特征在干，為含烷基氨基的水溶性高分子材料。
7.根據權利要求I或2所述的相移光掩模制作方法，其特征在干，為含烷基氨基的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯高分子材料。
8.根據權利要求I或2所述的相移光掩模制作方法,其特征在于,第一光刻膠固化加熱溫度的圍為80°C至180°C。
9.根據權利要求I或2所述的相移光掩模制作方法,其特征在于,第一光刻膠固化加熱溫度的圍為90°C至170°C。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種相移光掩模制作方法。在含有可成形硬膜第一光刻膠的相移光掩?；迳?，通過第一光刻在第一光刻膠中形成第一版形的結構;在第一光刻膠上涂布化學微縮材料以固化第一光刻膠中第一版形的結構，加熱使化學微縮材料與第一光刻膠表面反應以形成不溶于第二光刻膠的隔離膜，用去離子水或表面活性劑的去離子水溶液去除多余的化學微縮材料;在固化后的第一光刻膠上涂布第二光刻膠;進行第二光刻從而在第二光刻膠膜中形成第二版形的結構;通過刻蝕將光刻膠中的第一版形和第二版形分別轉移到部分透光的硅化鉬薄膜和不透光的鉻薄膜中,完成相移光掩模制作。
文檔編號G03F1/32GK102841499SQ201210349850
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月19日 優(yōu)先權日2012年9月19日
發(fā)明者毛智彪 申請人:上海華力微電子有限公司