專利名稱：半導(dǎo)體光刻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體光刻方法。
背景技術(shù)：
光刻技術(shù)在集成電路(IC)制造中一直扮演著舉足輕重的角色，隨著集成電路產(chǎn)品技術(shù)需求的提升，光刻技術(shù)也需不斷地提高分辨率以制作更微小的特征尺寸。光刻工藝是半導(dǎo)體制造過(guò)程中經(jīng)常采用的工藝。通過(guò)光刻工藝過(guò)程，最終在晶圓上形成特征圖案。 光刻工藝的目標(biāo)是根據(jù)電路設(shè)計(jì)的要求，通過(guò)圖案轉(zhuǎn)移而在晶圓上生成尺寸精確的特征圖案。光刻工藝經(jīng)常采用分步投影光刻機(jī)(St印per)。分步投影光刻機(jī)是利用光學(xué)投影成像的原理將集成電路圖案以分步重復(fù)曝光的形式成像在涂膠硅片上，實(shí)現(xiàn)高分辨力圖形轉(zhuǎn)印的光學(xué)曝光設(shè)備。傳統(tǒng)上，分步投影光刻機(jī)在曝光過(guò)程中一般采用MUV(Mid UV,即中紫外光，波長(zhǎng)大約為365nm)，可將此類采用中紫外光MUV的分步投影光刻機(jī)稱為MUV分步投影光刻機(jī)。但是，當(dāng)集成電路裝置的關(guān)鍵尺寸要求0. 35um以下時(shí)，需要采用以DUV(DEEP UV,即深紫外光)作為刻蝕光源的DUV分步投影光刻機(jī)來(lái)進(jìn)行刻蝕，才能滿足工藝要求，例如光刻關(guān)鍵尺寸值以及晶圓總體的均勻性要求。其中，深紫外光DUV的波長(zhǎng)大約為248nm;由于波長(zhǎng)較短， 因此曝光完成后的圖形分辨率較好，可用于較為重要的制程中。但是，隨著激光波長(zhǎng)的縮減以及聚焦能力的提高，掩模對(duì)能量的吸收也相應(yīng)增加而可能遭到破壞，因此掩模的制作難度將與日俱增。因此，采用深紫外光DUV來(lái)代替中紫外光MUV會(huì)給掩模的制作帶來(lái)困難。所以，系統(tǒng)能夠提出一種通過(guò)現(xiàn)有的MUV分步投影光刻機(jī)，利用現(xiàn)有的針對(duì)中紫外光MUV的MUV掩膜，實(shí)現(xiàn)較小的關(guān)鍵尺寸的技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠通過(guò)現(xiàn)有的MUV分步投影光刻機(jī)，利用現(xiàn)有的針對(duì)中紫外光MUV的MUV掩膜，實(shí)現(xiàn)較小的關(guān)鍵尺寸的半導(dǎo)體光刻方法。本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體光刻方法，其包括第一硬掩膜層涂覆步驟，用于在硅片上涂覆硬掩膜層；光致抗蝕劑層涂覆步驟，用于在硬掩膜層上涂覆光致抗蝕劑層；光致抗蝕劑層刻蝕步驟，用于對(duì)光致抗蝕劑層進(jìn)行刻蝕；硬掩膜層刻蝕步驟，用于利用光致抗蝕劑層刻蝕步驟刻蝕后的光致抗蝕劑層來(lái)對(duì)硬掩膜層進(jìn)行刻蝕；第二硬掩膜層涂覆步驟，用于在硬掩膜層刻蝕步驟刻蝕后的圖案上涂覆第二硬掩膜層；間隙刻蝕步驟，用于對(duì)涂覆有第二硬掩膜層的圖案間隙進(jìn)行刻蝕；以及硅片刻蝕步驟，利用間隙刻蝕步驟刻蝕后的第二硬掩膜層來(lái)對(duì)硅片進(jìn)行刻蝕。優(yōu)選地，在上述半導(dǎo)體光刻方法中，所述第一硬掩膜層由正硅酸乙酯層和氮化硅層組成。
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優(yōu)選地，在上述半導(dǎo)體光刻方法中，所述氮化硅層層疊在所述正硅酸乙酯層上。
優(yōu)選地，在上述半導(dǎo)體光刻方法中，氮化硅層是通過(guò)低壓生長(zhǎng)形成的。優(yōu)選地，在上述半導(dǎo)體光刻方法中，正硅酸乙酯層的厚度介于2000A至3000A之間。優(yōu)選地，在上述半導(dǎo)體光刻方法中，所述氮化硅層的厚度為1000A。優(yōu)選地，在上述半導(dǎo)體光刻方法中，第二硬掩膜層包括正硅酸乙酯層。優(yōu)選地，在上述半導(dǎo)體光刻方法中，第二硬掩膜層的厚度介于250A-2000A之間。優(yōu)選地，在上述半導(dǎo)體光刻方法還包括去除步驟，用于在硅片刻蝕步驟之后去除殘余的第一硬掩膜層和第二硬掩膜層。優(yōu)選地，在上述半導(dǎo)體光刻方法還包括圓角刻蝕步驟。通過(guò)采用根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體光刻方法，能夠利用現(xiàn)有的針對(duì)中紫外光MUV的 MUV掩膜，實(shí)現(xiàn)較小的關(guān)鍵尺寸，而無(wú)需為了采用深紫外光DUV而設(shè)計(jì)及制作新的掩膜；因此，本發(fā)明能夠利用現(xiàn)有的MUV分步投影光刻機(jī)和MUV掩膜來(lái)實(shí)現(xiàn)原本只能通過(guò)深紫外光 DUV掩膜和DUV分步投影光刻機(jī)才能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵尺寸，由此簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，并降低制造成本。


結(jié)合附圖，并通過(guò)參考下面的詳細(xì)描述，將會(huì)更容易地對(duì)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(diǎn)和特征，其中圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體光刻方法的流程圖。圖2示意性地示出了根據(jù)圖1所示的半導(dǎo)體光刻方法的TEOS層涂覆步驟Sl之后得到的器件結(jié)構(gòu)示圖。圖3示意性地示出了根據(jù)圖1所示的半導(dǎo)體光刻方法的氮化硅層涂覆步驟S2之后得到的器件結(jié)構(gòu)示圖。圖4示意性地示出了根據(jù)圖1所示的半導(dǎo)體光刻方法的光致抗蝕劑層刻蝕步驟S4 之后得到的器件結(jié)構(gòu)示圖。圖5示意性地示出了根據(jù)圖1所示的半導(dǎo)體光刻方法的硬掩膜刻蝕步驟S5之后得到的器件結(jié)構(gòu)示圖。圖6示意性地示出了根據(jù)圖1所示的半導(dǎo)體光刻方法的第二 TEOS層涂覆步驟S6 之后得到的器件結(jié)構(gòu)示圖。圖7示意性地示出了根據(jù)圖1所示的半導(dǎo)體光刻方法的間隙刻蝕步驟S7之后得到的器件結(jié)構(gòu)示圖。圖8示意性地示出了根據(jù)圖1所示的半導(dǎo)體光刻方法的硅片刻蝕步驟S8之后得到的器件結(jié)構(gòu)示圖。圖9示意性地示出了根據(jù)圖1所示的半導(dǎo)體光刻方法的去除步驟S9之后得到的器件結(jié)構(gòu)示圖。需要說(shuō)明的是，附圖用于說(shuō)明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。注意，表示結(jié)構(gòu)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(biāo)有相同或者類似的標(biāo)號(hào)。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚和易懂，下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)描述。圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體光刻方法的流程圖。如圖1所示， 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體光刻方法可包括如下步驟TEOS (正硅酸乙酯)層涂覆步驟Si，用于在硅片S上涂覆正硅酸乙酯層TE0S，該正硅酸乙酯層TEOS的厚度優(yōu)選地為2000A至3000A，如圖2所示。氮化硅層涂覆步驟S2，用于在正硅酸乙酯層TEOS上涂覆氮化硅層LPS IN，該氮化硅層LPSIN優(yōu)選地通過(guò)低壓生長(zhǎng)的方式形成，并且優(yōu)選地厚度為1000A，如圖3所示。并且，TEOS層涂覆步驟Sl中涂覆的TEOS層和氮化硅層涂覆步驟S2中涂覆的氮化硅層形成一個(gè)硬掩膜層(第一硬掩膜層)，該硬掩膜層是一種現(xiàn)有的針對(duì)中紫外光MUV的 MUV掩膜。光致抗蝕劑層涂覆步驟S3，用于在涂覆了正硅酸乙酯層TEOS和氮化硅層LPSIN的硅片上涂覆光致抗蝕劑層PR。光致抗蝕劑層刻蝕步驟S4，用于對(duì)光致抗蝕劑層進(jìn)行刻蝕，刻蝕后的光刻關(guān)鍵尺寸大小可達(dá)到0. 35um，如圖4所示。硬掩膜刻蝕步驟S5，用于利用光致抗蝕劑層刻蝕步驟S3刻蝕后的光致抗蝕劑層來(lái)對(duì)第一硬掩膜層進(jìn)行刻蝕，從而在第一硬掩膜層中形成相應(yīng)的圖案，如圖5所示。隨后進(jìn)行去膠，即去除光致抗蝕劑層(該步驟未具體示出)。第二 TEOS層涂覆步驟S6，用于在硬掩膜層刻蝕步驟刻蝕后的圖案上涂覆第二硬掩膜層TE0S2，第二硬掩膜層TE0S2具體地說(shuō)可以是一個(gè)正硅酸乙酯層；由此，涂覆了第二硬掩膜層TE0S2之后的圖案間隙的寬度大小變?yōu)槔?. 25um，如圖6所示。間隙刻蝕步驟S7，用于對(duì)涂覆有第二硬掩膜層TE0S2的圖案間隙進(jìn)行刻蝕(刻蝕邊墻)，從而使得刻蝕后的圖案的關(guān)鍵尺寸到達(dá)例如0. 3um，如圖7所示。硅片刻蝕步驟S8，利用間隙刻蝕步驟刻蝕后的第二硬掩膜層來(lái)對(duì)硅片進(jìn)行刻蝕， 從而硅片中刻蝕出來(lái)的凹槽的關(guān)鍵尺寸可以達(dá)到與間隙刻蝕步驟S7之后得到的圖案的關(guān)鍵尺寸相一致的大小，即0. 3um，如圖8所示。去除步驟S9，去除用作硬掩膜(第一硬掩膜層和第二硬掩膜層)的正硅酸乙酯和氮化硅，如圖9所示。優(yōu)選地，進(jìn)一步執(zhí)行圓角刻蝕步驟S10，以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)期望的器件結(jié)構(gòu)。通過(guò)采用圖1至圖9所示的半導(dǎo)體光刻方法，能夠利用現(xiàn)有的針對(duì)中紫外光MUV 的MUV掩膜，實(shí)現(xiàn)較小的關(guān)鍵尺寸，而無(wú)需為了采用深紫外光DUV而設(shè)計(jì)及制作新的掩膜； 因此，本發(fā)明能夠利用現(xiàn)有的MUV分步投影光刻機(jī)和MUV掩膜來(lái)實(shí)現(xiàn)原本只能通過(guò)深紫外光DUV掩膜和DUV分步投影光刻機(jī)才能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵尺寸，由此簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，并降低制造成本。需要說(shuō)明的是，在圖1至圖9所示的刻蝕方法中，TEOS的厚度還可以是500A ；更優(yōu)選地，在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該TEOS的厚度可以增加至(大約)2000A，所得到的結(jié)果是最終刻蝕出來(lái)的溝槽的關(guān)鍵尺寸可以比0. 3um更小，可能減小到0. 2um?？梢岳斫獾氖牵m然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然而上述實(shí)施例并非用以限定本發(fā)明。對(duì)于任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下， 都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體光刻方法，其特征在于包括第一硬掩膜層涂覆步驟，用于在硅片上涂覆硬掩膜層； 光致抗蝕劑層涂覆步驟，用于在硬掩膜層上涂覆光致抗蝕劑層； 光致抗蝕劑層刻蝕步驟，用于對(duì)光致抗蝕劑層進(jìn)行刻蝕；硬掩膜層刻蝕步驟，用于利用光致抗蝕劑層刻蝕步驟刻蝕后的光致抗蝕劑層來(lái)對(duì)硬掩膜層進(jìn)行刻蝕；第二硬掩膜層涂覆步驟，用于在硬掩膜層刻蝕步驟刻蝕后的圖案上涂覆第二硬掩膜層；間隙刻蝕步驟，用于對(duì)涂覆有第二硬掩膜層的圖案間隙進(jìn)行刻蝕；以及硅片刻蝕步驟，利用間隙刻蝕步驟刻蝕后的第二硬掩膜層來(lái)對(duì)硅片進(jìn)行刻蝕。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體光刻方法，其特征在于，其中所述第一硬掩膜層由正硅酸乙酯層和氮化硅層組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體光刻方法，其特征在于，其中所述氮化硅層層疊在所述正硅酸乙酯層上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的半導(dǎo)體光刻方法，其特征在于，其中氮化硅層是通過(guò)低壓生長(zhǎng)形成的。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的半導(dǎo)體光刻方法，其特征在于，所述正硅酸乙酯層的厚度介于2000A至3000A之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的半導(dǎo)體光刻方法，其特征在于，其中所述氮化硅層的厚度為 IOOOAo
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體光刻方法，其特征在于，其中第二硬掩膜層包括正硅酸乙酯層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體光刻方法，其特征在于，其中第二硬掩膜層的厚度介于250A-2000A之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體光刻方法，其特征在于，還包括去除步驟，用于在硅片刻蝕步驟之后去除殘余的第一硬掩膜層和第二硬掩膜層。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體光刻方法，其特征在于，還包括圓角刻蝕步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體光刻方法。根據(jù)本發(fā)明的一種半導(dǎo)體光刻方法包括第一硬掩膜層涂覆步驟，用于在硅片上涂覆硬掩膜層；光致抗蝕劑層涂覆步驟，用于在硬掩膜層上涂覆光致抗蝕劑層；光致抗蝕劑層刻蝕步驟，用于對(duì)光致抗蝕劑層進(jìn)行刻蝕；硬掩膜層刻蝕步驟，用于利用光致抗蝕劑層刻蝕步驟刻蝕后的光致抗蝕劑層來(lái)對(duì)硬掩膜層進(jìn)行刻蝕；第二硬掩膜層涂覆步驟，用于在硬掩膜層刻蝕步驟刻蝕后的圖案上涂覆第二硬掩膜層；間隙刻蝕步驟，用于對(duì)涂覆有第二硬掩膜層的圖案間隙進(jìn)行刻蝕；以及硅片刻蝕步驟，利用間隙刻蝕步驟刻蝕后的第二硬掩膜層來(lái)對(duì)硅片進(jìn)行刻蝕。
文檔編號(hào)H01L21/308GK102290348SQ20111022524
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月8日
發(fā)明者樓穎穎 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司