相移光掩模制作方法技術

本發明專利技術提供了一種相移光掩模制作方法。在含有可成形硬膜的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圖圖形結構；在第一光刻膠上涂布多胺化合物以固化第一光刻膠中第一版圖圖形的結構，加熱使多胺化合物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，去除多余的多胺化合物；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圖圖形的結構；通過刻蝕將光刻膠中的第一版圖圖形和第二版圖圖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。本工藝減少了制作相移光掩模工藝中的刻蝕步驟，可以有效地提高產能和減少制作成本。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及半導體制造領域，更具體地說，本專利技術涉及一種相移光掩模制作方法。
技術介紹
光刻工藝是制作大規模集成電路的關鍵工藝之一。光刻工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離子注入或刻蝕制程的掩模。光掩模在光刻工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，對光刻工藝的要求越來越高，相移光掩模逐漸成為高端光刻工藝的主流光掩模。如圖IA所不,相移光掩模是通過對相移光掩模基板的光刻-刻蝕-光刻-刻蝕過程來制作。相移光掩模基板由石英基片I、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展示了主流的相移光掩模制作工藝流程。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(doub I e pa t t ern ing)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膜中形成第二光刻圖形26(圖2D)，其線條和溝槽的特征尺寸比例也是I : 3，但其位置與第一光刻圖形24交錯。繼續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-刻蝕-光刻-刻蝕。其成本遠遠大于傳統的單次曝光成形技術。降低雙重圖形成形技術的成本成為新技術開發的方向之一。美國專利US20080199814報道了在第一光刻圖形(參見該專利申請說明書中參考標記11)顯影之后，在同一顯影機臺內，在第一光刻膠上涂布多胺化合物固化固化第一光刻膠中第一光刻圖形的方法。采用此方法后的雙重圖形成形工藝過程為光刻(顯影固化)_光刻-刻蝕。省略了原工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術。相移光掩模制作過程包括光刻-刻蝕-光刻-刻蝕等步驟。將兩次刻蝕合并成一步刻蝕，替代原工藝中兩步獨立工藝，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。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是針對現有技術中存在上述缺陷，提供一種能夠有效減少相移光掩模的制作工藝中的刻蝕步驟，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，根據本專利技術，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的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結構；第二步驟在第一光刻膠上涂布多胺化合物以固化第一光刻膠中第一版形的結構，加熱使多胺化合物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，用酸性溶液處理后再用去離子水去除多余的多胺化合物；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。 優選地,第一光刻包括第一次曝光和顯影。優選地，第二光刻包括第二次曝光和顯影。優選地，第一光刻膠是含硅烷基、硅烷氧基和籠形硅氧烷的光刻膠。優選地，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。優選地，酸性溶液中的酸性化合物，可以是聚丙烯酸、聚異丁烯酸、聚乙烯基磺酸、烷基羧酸、芳基羧酸、烷基磺酸、或者芳基磺酸。優選地，用酸性溶液處理后再用去離子水去除多余的多胺化合物。根據本專利技術，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工藝中的刻蝕步驟，可以有效地提高產能和減少制作成本。附圖說明結合附圖，并通過參考下面的詳細描述，將會更容易地對本專利技術有更完整的理解并且更容易地理解其伴隨的優點和特征，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工藝流程。圖2A-2E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專利技術實施例的相移光掩模制作方法的各個步驟。需要說明的是，附圖用于說明本專利技術，而非限制本專利技術。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專利技術的內容更加清楚和易懂，下面結合具體實施例和附圖對本專利技術的內容進行詳細描述。本專利技術提出一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工藝。具體地說，圖3A-3E示意性地示出了根據本專利技術實施例的相移光掩模制作方法的各個步驟。如圖3A-3E所示，根據本專利技術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的相移光掩模基板上(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上涂布多胺化合物固化第一光刻膠4中第一版形5的結構，加熱使多胺化合物與第一光刻膠4表面反應以形成不溶于第二光刻膠6的隔離膜8，可用酸性溶液處理后再用去離子水去除多余的多胺化合物，如圖3B所示。本專利技術實施例所采用的多胺化合物例如可以是美國專利申請US20080199814所公開的多胺化合物。優選地，酸性溶液中的酸性化合物，可以是聚丙烯酸、聚異丁烯酸、聚乙烯基磺酸、烷基羧酸、芳基羧酸、烷基磺酸、或者芳基磺酸，但不限于這些化合物。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。本工藝減少了制作相移光掩模工藝中的刻蝕步驟，可以有效地提高產能和減少制作成本。優選地，第一光刻膠4可選用可形成硬膜的光刻膠，進一步優選的，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L 5 : I。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。可以理解的是，雖然本專利技術已以較佳實施例披露如上，然而上述實本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種相移光掩模制作方法，其特征在于包括：第一步驟：在含有可成形硬膜的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圖圖形結構；第二步驟：在第一光刻膠上涂布多胺化合物以固化第一光刻膠中第一版圖圖形的結構，加熱使多胺化合物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，去除多余的多胺化合物；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圖圖形的結構；第五步驟：通過刻蝕將光刻膠中的第一版圖圖形和第二版圖圖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。

【技術特征摘要】
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的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結構； 第二步驟在第一光刻膠上涂布多胺化合物以固化第一光刻膠中第一版形的結構，加熱使多胺化合物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，去除多余的多胺化合物； 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...

【專利技術屬性】
技術研發人員：毛智彪，
申請(專利權)人：上海華力微電子有限公司，
類型：發明
國別省市：