一种通过光刻和蚀刻产生特征图案的方法技术

本发明专利技术涉及一种通过光刻和蚀刻在基板上产生特征图案的方法。在涂覆到基板的抗蚀剂层(2、11)上执行两个曝光步骤，然后执行单个蚀刻步骤。在两次曝光中，使用包括相同的掩模特征(4、12、18)图案的掩模，可能因应用于特征的尺寸的比例因子而不同，而在第二次曝光中应用的图案相对于第一次曝光中的图案的位置偏移。偏移、光刻参数和/或比例因子使得对应于掩模图案并在第二次曝光中产生的多个抗蚀剂区域(5’、19)与对应于掩模图案并在第一次曝光中产生的一个或多个抗蚀剂区域(5、19)重叠。当掩模特征图案是规则的二维阵列时，该方法使得仅需要一个蚀刻步骤就能够生产比原始阵列更密集的孔或柱(10)的阵列。当使用其他掩模图案时，可产生不同形状的蚀刻结构，诸如之字形图案(20)。

A Method of Generating Characteristic Patterns by Lithography and Etching

【技术实现步骤摘要】
一种通过光刻和蚀刻产生特征图案的方法专利
本专利技术涉及应用于对半导体设备的生产中产生的层进行图案化的光刻工艺。特别地，本专利技术涉及一种用于产生柱或孔的密集阵列的方法，并涉及特定图案形状的形成。当前技术通过光刻和蚀刻形成孔或柱的密集阵列对于例如在存储器芯片中的触点阵列的生产是非常重要的。EUV(极紫外)光刻技术是目前生产此类阵列的主要技术。随着触点大小的缩小和因此阵列密度的增加，由于工具分辨能力(即最大数值孔径)和光刻胶(photoresist)性能的限制，通过单次曝光EUV光刻来生产阵列变得困难或不可能。形成密集孔或柱的阵列的替换方法是将阵列的最终布局分解为两层。在此情况下，这两个经分解的层通过应用光刻-蚀刻-光刻-蚀刻(LELE)方式在晶片上产生最终的图案。然而，LELE是一种昂贵的技术，并且其在可获得的阵列密度方面也受到限制。专利技术概述本专利技术旨在提供一种解决上述问题的方法。在所附权利要求书中公开了本专利技术的方法。本专利技术涉及一种通过光刻和蚀刻在基板上产生特征图案的方法。在涂覆到基板的抗蚀剂层上执行两个曝光步骤，然后执行单个蚀刻步骤。在两次曝光中，使用包括相同的掩模特征图案的掩模，可能因应用于特征的尺寸的比例因子而不同，而在第二次曝光中应用的图案相对于第一次曝光中的图案的位置偏移。偏移、光刻参数和/或比例因子使得对应于掩模图案并在第二次曝光中产生的多个抗蚀剂区域与对应于掩模图案并在第一次曝光中产生的一个或多个抗蚀剂区域重叠。当掩模特征图案是规则的二维阵列时，该方法使得仅需要一个蚀刻步骤就能够生产比原始阵列更密集的孔或柱的阵列。当使用其他掩模图案时，可产生不同形状的蚀刻结构，诸如之字形图案。更具体而言，本专利技术涉及一种通过光刻和蚀刻在基板上产生特征图案的方法，该方法包括两个曝光步骤以及在曝光步骤之后不超过一个的蚀刻步骤，其中在两个曝光步骤中使用包括相同的掩模特征图案的光刻掩模，相对于在第一次曝光步骤中使用的掩模中的特征的尺寸而言，应用于在第二次曝光步骤中使用的掩模中的特征的尺寸的可能是同一比例因子(该比例因子在不改变掩模特征的相对位置的情况下被应用)，以由此将所述掩模特征图案再现为涂覆于基板的光刻胶层的各区域中的第一和第二图案，以及其中：·在第二次曝光步骤中，掩模特征图案相对于在第一次曝光步骤中的掩模特征图案的位置偏移，·以下一者或多者：○该偏移，○在第一次曝光步骤和/或第二次曝光步骤中应用的光刻参数，以及○如果合适，则该比例因子，被配置成使得第二抗蚀剂阵列区域的多个区域与第一抗蚀剂阵列区域的一个或多个区域重叠，从而在第二次曝光步骤后的光刻胶显影(development)之后，产生由所述重叠区域形成或形成在所述重叠区域之间的一个或多个抗蚀剂特征图案或开放区域。根据一个实施例，掩模特征图案是以行和列布置的规则的掩模特征阵列，其中以如下方式应用偏移：在第二次曝光步骤中，多个掩模特征各自位于在第一次曝光步骤中应用的四个掩模特征之间，并且其中对应于所述多个掩模特征的每个抗蚀剂区域与对应于所述四个掩模特征的四个抗蚀剂区域重叠，使得由重叠区域形成或在重叠区域之间形成的图案是比所述规则的掩模特征阵列(分别定义孔或柱的图案)更密集的特征阵列。在稍后的实施例中，掩模之一可包括在整个基板表面上的所述规则的掩模特征阵列，而其他掩模包括在基板表面的一部分上的所述规则的掩模特征阵列，因此，在基板的第一部分上，对应于规则的掩模特征阵列形成孔或柱的图案，而在基板的第二部分上，分别形成具有比规则的掩模特征阵列更高密度的柱或孔的图案。根据一实施例，掩模特征图案是单个行或列的掩模特征，其中偏移以如下方式在垂直于行或列的方向上发生：在第二次曝光步骤中，多个掩模特征位于在第一次曝光步骤中应用的两个掩模特征之间，使得由重叠区域形成的一个或多个抗蚀剂特征或开放区域的图案是之字形图案。根据一实施例，暗场掩模在第一次曝光步骤和第二次曝光步骤中被涂覆，并且:·在第一次曝光步骤之前，负性抗蚀剂层或正性抗蚀剂层被涂覆到基板上，·在第一次曝光步骤和第二次曝光步骤之间不显影抗蚀剂层。在第一次曝光步骤中被涂覆的暗场掩模的掩模特征可具有与在第二次曝光步骤中被涂覆的暗场掩模的掩模特征相同的尺寸，其中被应用在第一次曝光步骤和第二次曝光步骤中的光刻参数被配置成使得第二抗蚀剂阵列区域的区域与第一抗蚀剂阵列区域的区域重叠。在稍后的实施例中，相同的物理掩模可在第二次曝光步骤中相对于在一次曝光步骤中的掩模的位置偏移。根据一实施例，明场掩模被用于第一次曝光步骤和第二次曝光步骤中，并且：·在第一次曝光步骤之前，正性抗蚀剂层被涂覆到基板上，·在第一次曝光步骤之后第一抗蚀剂层被显影，随后是在执行第二次曝光步骤之前第二正性抗蚀剂层的涂覆，以及·在第一次曝光步骤中涂覆的掩模的掩模特征的尺寸不同于在第二次曝光步骤中涂覆的掩模的掩模特征的尺寸。根据一实施例，不同的掩模类型和/或不同的抗蚀剂类型被应用于第一次曝光步骤和第二次曝光步骤中。曝光步骤可在EUV光刻工具中被执行。两个曝光步骤和蚀刻步骤可在相同的光刻工具中被执行，同时基板被保持在固定位置处。附图简述图1a至1e例示了根据一个实施例的本专利技术的方法，其中暗场掩模和负性抗蚀剂用于在基板中产生孔的密集阵列。图2a至2e例示了根据一个实施例的本专利技术的方法，其中明场掩模和正性抗蚀剂用于在基板中产生孔的密集阵列。图3a至3d例示了根据一个实施例的本专利技术的方法，其中暗场掩模和负性抗蚀剂用于产生之字形图案。本专利技术的优选实施例的详细描述根据本专利技术方法的一个实施例，通过让其表面上包括光刻胶层的基板经历在光刻工具中进行两个连续的曝光步骤，然后经历蚀刻基板的单个步骤，来通过光刻和刻蚀产生二维特征阵列。在两个曝光步骤中应用的掩模图案表示相互一致的掩模特征的相同规则阵列，以(优选垂直的)行和列布置，但是在第二次曝光步骤中的图案相对于在第一次曝光步骤中的图案的位置偏移。在第二步骤中的掩模特征的尺寸可相对于在第一步骤中应用的掩模特征的尺寸以某比例因子而不同。单个蚀刻步骤接在经历第二次曝光步骤的抗蚀剂层的显影之后。在由掩模类型和所用的抗蚀剂类型定义的特定情况下，此抗蚀剂层可以是初始抗蚀剂层，或者它也可以是在第一次曝光步骤之后在初始抗蚀剂层显影之后涂覆的第二抗蚀剂层。术语“对抗蚀剂进行显影”被定义为：移除已曝光的抗蚀剂部分(在正性抗蚀剂的情况下)或未曝光的抗蚀剂部分(在负性抗蚀剂的情况下)。根据优选实施例，掩模图案以如下方式偏移，使得在第二次曝光中的掩模特征阵列的多个特征被居中地放置于在第一次曝光中的四个掩模特征的位置中间。掩模图案的偏移、相对于在第一次曝光中应用的掩模特征的在第二次曝光中应用的掩模特征的尺寸和/或定义在第一次曝光和第二次曝光中应用的曝光剂量的曝光参数使得分别受被居中地放置在四个初始掩模特征位置中间的第二次曝光步骤中的多个掩模特征影响的多个抗蚀剂区域与受第一次曝光步骤中的四个掩模特征影响的四个抗蚀剂区域重叠，从而创建由重叠区域形成或在重叠区域之间形成的抗蚀剂特征阵列或开放区域。此后一阵列比在第一次和第二次曝光步骤中应用的原始掩模特征阵列更密集。对掩模类型(暗场或明场)和抗蚀剂类型(负性或正性成像)的选择决定了所得的抗蚀剂结构是否是孔或柱的阵列以及是否需本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过光刻和蚀刻在基板(1)上产生特征图案的方法，所述方法包括两个曝光步骤以及在所述曝光步骤之后不超过一个的蚀刻步骤，其中在所述两个曝光步骤中使用包括相同的掩模特征(4、12、18)图案的光刻掩模，相对于在第一次曝光步骤中使用的所述掩模中的所述特征(12)的尺寸而言，应用于在第二次曝光步骤中使用的所述掩模中的所述特征(18)的尺寸的可能是同一比例因子，以由此将所述掩模特征图案再现为涂覆于所述基板(1)的光刻胶层(2；11、16)的各区域中的第一和第二图案(5、5’；15、19)，以及其中：●在所述第二次曝光步骤中，所述掩模特征图案(4、18)相对于在所述第一次曝光步骤中的所述掩模特征图案(4、12)的位置偏移，●以下一者或多者：○所述偏移，○在所述第一次曝光步骤和/或第二次曝光步骤中应用的所述光刻参数，以及○如果合适，则所述比例因子，被配置成使得第二抗蚀剂阵列区域的多个区域(5’、19)与第一抗蚀剂阵列区域的一个或多个区域(5、15)重叠，从而在所述第二次曝光步骤后的所述光刻胶显影之后，产生由所述重叠区域形成或形成在所述重叠区域之间的一个或多个抗蚀剂特征图案(10、20)或开放区域。...

【技术特征摘要】
2017.12.14 EP 17207209.21.一种通过光刻和蚀刻在基板(1)上产生特征图案的方法，所述方法包括两个曝光步骤以及在所述曝光步骤之后不超过一个的蚀刻步骤，其中在所述两个曝光步骤中使用包括相同的掩模特征(4、12、18)图案的光刻掩模，相对于在第一次曝光步骤中使用的所述掩模中的所述特征(12)的尺寸而言，应用于在第二次曝光步骤中使用的所述掩模中的所述特征(18)的尺寸的可能是同一比例因子，以由此将所述掩模特征图案再现为涂覆于所述基板(1)的光刻胶层(2；11、16)的各区域中的第一和第二图案(5、5’；15、19)，以及其中：●在所述第二次曝光步骤中，所述掩模特征图案(4、18)相对于在所述第一次曝光步骤中的所述掩模特征图案(4、12)的位置偏移，●以下一者或多者：○所述偏移，○在所述第一次曝光步骤和/或第二次曝光步骤中应用的所述光刻参数，以及○如果合适，则所述比例因子，被配置成使得第二抗蚀剂阵列区域的多个区域(5’、19)与第一抗蚀剂阵列区域的一个或多个区域(5、15)重叠，从而在所述第二次曝光步骤后的所述光刻胶显影之后，产生由所述重叠区域形成或形成在所述重叠区域之间的一个或多个抗蚀剂特征图案(10、20)或开放区域。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述掩模特征图案是以行和列布置的规则的掩模特征(4、12、18)阵列，并且其中偏移以如下方式被应用：在所述第二次曝光步骤中，多个掩模特征(4、18)各自位于在所述第一次曝光步骤中应用的四个掩模特征(4、12)之间，并且其中对应于所述多个掩模特征的每个所述抗蚀剂区域(5’、19)与对应于所述四个掩模特征的四个抗蚀剂区域(5、15)重叠，使得由所述重叠区域(5、5’；15、19)形成或在所述重叠区域之间形成的图案是比分别定义孔或柱的图案的所述规则的掩模特征阵列更密集的特征阵列(10)。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述掩模之一包括在整个所述基板表面上的所述规则的掩模特征(4、12、18)阵列，而其他掩模包括在所述基板表面的一部分上的所述规则的掩模特征阵列，因此，在所述基板(1)的第一部分上，对应于所述规则的掩模特征阵列形成孔或柱的图案，而在所述基板的第二部分上，形成分别具有比所述规则的掩模特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟健，D·德西蒙尼，S·霍尔德，F·拉扎里诺，
申请(专利权)人：IMEC非营利协会，
类型：发明
国别省市：比利时,BE