專利名稱：半導體器件的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半導體器件的制造方法，特別地，涉及一種電子束曝光與普通光學曝光相結合的混合曝光方法。
背景技術：
隨著半導體器件特征尺寸的不斷縮小，在半導體器件的制造方法中，普通的光學曝光的技術極限也已逐漸到來。目前，普遍采用的普通光學曝光技術中，I線光源365nm可以對350nm及以上尺寸的線條進行曝光，準分子激光光源M8nm/193nm，包括浸沒式193nm， 可用于制作特征尺寸在20nm及以上半導體器件器件，而用傳統(tǒng)的普通光學曝光技術很難實現(xiàn)對20nm以下精細圖形的曝光。20nm以下的精細圖形通常需要采用電子束或EUV進行曝光和光刻。關于EUV曝光，目前仍有若干關鍵技術需要攻克，并不成熟，相對而言，電子束曝光技術就比較成熟。電子束曝光不需要掩膜版，但電子束曝光的時間較長，這會導致產能低下。總體來說，普通光學曝光的優(yōu)勢在于曝光大線條的產能高，劣勢在于無法曝光精細圖形，而電子束曝光的優(yōu)勢在于可以進行精細圖形的曝光，但是曝光時間長、產能低。因此，需要開發(fā)出一種新的工藝，既能對精細圖形進行曝光，又不會大幅增加曝光時間、從而
影響產能。

發(fā)明內容
本發(fā)明采用電子束曝光和普通光學曝光相結合的混合曝光方法，將同一層次圖形按線條大小進行拆分，大線條采用普通光學曝光，精細線條采用電子束曝光，在不影響圖形曝光質量的前提下，大幅縮減曝光時間，提高產能。本發(fā)明提供一種半導體器件的制造方法，包括提供襯底，以及位于所述襯底上的構圖層；采用普通光學曝光和電子束曝光相結合的混合曝光方法，對所述構圖層進行圖案化，其中根據(jù)所述普通光學曝光采用的曝光設備的曝光能力范圍，對所述構圖層所要形成的圖形進行分析，拆分出第一圖形和第二圖形，其中，所述第一圖形被定義為在所述普通光學曝光采用的曝光設備的曝光能力范圍內的圖形，所述第二圖形被定義為超出了所述普通光學曝光采用的曝光設備的曝光能力范圍而需要采用電子束曝光的圖形；在所述構圖層上涂覆第一光刻膠，采用普通光學曝光對所述第一光刻膠進行曝光，通過顯影和固膠工藝，將所述第一光刻膠圖案化，圖案化的所述第一光刻膠對應于所述第一圖形；在所述構圖層上涂覆第二光刻膠，采用電子束曝光對所述第二光刻膠進行曝光， 通過顯影和固膠工藝，將所述第二光刻膠圖案化，圖案化的所述第二光刻膠對應于所述第二圖形；
以圖案化的第一光刻膠和圖案化的第二光刻膠為掩模，對所述構圖層進行刻蝕， 完成對所述構圖層的圖案化。在本發(fā)明的方法中，所述構圖層是半導體器件制造過程中的構圖層，所述構圖層同時包括所述第一圖形和所述第二圖形；所述構圖層是硅柵極層、金屬柵極層、互連層中的一種；在本發(fā)明的方法中，所述普通光學曝光為I線365nm曝光，所述第一圖形的尺寸大于350nm，所述第二圖形的尺寸小于350nm ；在本發(fā)明的方法中，所述普通光學曝光為DUVMSnm曝光，所述第一圖形的尺寸大于130nm，所述第二圖形的尺寸小于130nm ；在本發(fā)明的方法中，所述普通光學曝光為非浸入式準分子激光光源193nm曝光， 所述第一圖形的尺寸大于65nm，所述第二圖形的尺寸小于65nm ；在本發(fā)明的方法中，所述普通光學曝光為浸入式準分子激光光源193nm曝光，所述第一圖形的尺寸大于20nm，所述第二圖形的尺寸小于20nm ；本發(fā)明的優(yōu)點在于在半導體器件的制造工藝中，采用普通光學曝光和電子束曝光相結合的混合曝光方法，對包括大線條和精細線條的同一圖層進行圖案化，其中，采用普通光學曝光對大線條進行曝光，采用電子束曝光對精細線條進行曝光，這樣，在確保精細線條的形成質量同時，減少了曝光時間，提高了產能。


圖1構圖層中包括第一圖形和第二圖形；圖2拆分出構圖層中的第一圖形；圖3拆分出構圖層中的第二圖形；圖4襯底以及位于其上的柵氧化層和多晶硅柵極層；圖5涂覆第一光刻膠；圖6圖案化第一光刻膠；圖7涂覆第二光刻膠；圖8圖案化第二光刻膠；圖9圖案化多晶硅柵極層；
具體實施例方式以下參照附圖并結合示意性的實施例來詳細說明本發(fā)明技術方案的特征及其技術效果。首先，參見附圖1，本發(fā)明所要進行圖案化的構圖層包括第一圖形11和第二圖形 12。構圖層可以是半導體器件制造工藝過程中的任意一個構圖層，這些構圖層既包括可以用普通光學曝光的大線條圖形又有必須用電子束曝光的精細線條圖形，如硅柵極層、金屬柵極層、互連層等。本發(fā)明中所稱的普通光學曝光，指的是業(yè)界目前普遍采用的以光線引起光刻膠性質改變的圖形轉移手段。普通光學曝光的能力范圍根據(jù)其所采用的設備而有所不同，例如1線365nm曝光極限為350nm，DUV248nm曝光極限為130nm，非浸入式準分子激光光源193nm曝光極限為65nm，浸入式準分子激光光源193nm曝光極限為20nm。從目前的技術水平來看，普通光學曝光所能曝光的最細線條尺寸為20nm。在本領域，大線條是指普通光學曝光設備可以曝光的線條，精細線條是指普通光學曝光設備曝光能力之外的必須用電子束曝光的線條，以上兩種線條的具體線寬取決于所使用的普通光學曝光設備的曝光能力。 一般來說，普通光學曝光的優(yōu)勢在于曝光大線條的產能高，但由于波長限制，無法曝光精細圖形，而電子束曝光的優(yōu)勢在于可以對精細圖形進行曝光，并且電子束曝光不需要掩膜版， 但電子束曝光的時間較長，這會導致產能低下。在本發(fā)明中，第一圖形11被定義為在普通光學曝光的能力范圍內的圖形，也即通常意義上的大線條圖形；第二圖形12被定義為超出了普通光學曝光的能力范圍而需要采用電子束曝光的圖形，也即精細線條圖形。在圖案化工藝進行之前，根據(jù)所采用普通光學曝光設備的曝光能力，對構圖層進行分析，拆分出普通光學曝光能力范圍內的第一圖形11，并制成相應的光刻版用以普通光學曝光，參見附圖2。同時，將拆分剩余的圖形文件，也即超出了普通光學曝光的能力范圍而需要采用電子束曝光的第二圖形12，用以電子束曝光，參見附圖3。接下來，以多晶硅柵極層為構圖層作為示例，具體描述普通光學曝光和電子束曝光的混合曝光工藝。參見附圖4，提供襯底1，以及位于襯底1上的柵極氧化層2和多晶硅柵極層3，而多晶硅柵極層3為所要進行圖案化的構圖層。將多晶硅柵極層3所要形成的圖形進行分析，提取出普通光學曝光可以曝光的第一圖形11，并制成相應的光刻版?？梢圆捎?I線365nm曝光、DUV248nm曝光、非浸入式準分子激光光源193nm曝光、浸入式準分子激光光源193nm曝光等普通光學曝光，而依普通光學曝光設備的曝光能力不同，需要提取的圖形尺寸也不同，例如，采用DUVMSnm曝光時，第一圖形11的尺寸為130nm以上，而采用浸入式準分子激光光源193nm曝光時，第一圖形11的尺寸為20nm以上。將多晶硅柵極層3剩余的必須用電子束曝光的第二圖形12的圖形文件準備好，用以電子束曝光。由于第二圖形 12的線條都是精細線條，例如小于130nm (采用DUVMSnm普通光學曝光)或小于20nm (采用浸入式準分子激光光源193nm普通光學曝光)，這時，普通光學曝光已經(jīng)無法滿足。在多晶硅柵極層3上涂覆第一光刻膠4，參見附圖5。第一光刻膠4為適用于普通光學曝光的光刻膠。采用普通光學曝光和對應于第一圖形11的光刻版對第一光刻膠4進行曝光，然后通過顯影和固膠工藝，將第一光刻膠4圖案化，這樣，圖案化的第一光刻膠4對應于第一圖形11，也即圖案化的第一光刻膠4僅覆蓋在所要形成的第一圖形11的上方，參見附圖6。接著，在形成圖案化的第一光刻膠4之后，在多晶硅柵極層3上再涂覆第二光刻膠 5，參見附圖7。第二光刻膠5為適用于電子束曝光的光刻膠。在電子束曝光機上，采用電子束曝光，對第二光刻膠5進行曝光，接著通過顯影和固膠工藝，使圖案化的第二光刻膠5對應于第二圖形12，也即圖案化的第二光刻膠5僅覆蓋在所要形成的第二圖形12的上方，參見附圖8。然后，以圖案化的第一光刻膠4和圖案化的第二光刻膠5為掩模，對多晶硅柵極層 3進行刻蝕，形成多晶硅柵極層3中的第一圖形11和第二圖形12，參見附圖9，從而完成對于多晶硅柵極層3的圖案化工藝。在本發(fā)明所提供的混合曝光方法中，電子束曝光和普通光學曝光都只制作本身特長的圖形，在不影響精細線條質量的前提下，大幅縮減曝光時間。本方法適用于既包括普通光學曝光的大線條圖形，又包括必須用電子束曝光的精細線條圖形的所有構圖層，而并不僅限于在上面實施例中提到的多晶硅柵極層。
權利要求
1.一種半導體器件制造方法，包括提供襯底，以及位于所述襯底上的構圖層；采用普通光學曝光和電子束曝光相結合的混合曝光方法，對所述構圖層進行圖案化， 其特征在于根據(jù)所述普通光學曝光采用的曝光設備的曝光能力范圍，對所述構圖層所要形成的圖形進行分析，拆分出第一圖形和第二圖形，其中，所述第一圖形被定義為在所述普通光學曝光采用的曝光設備的曝光能力范圍內的圖形，所述第二圖形被定義為超出了所述普通光學曝光采用的曝光設備的曝光能力范圍而需要采用電子束曝光的圖形；在所述構圖層上涂覆第一光刻膠，采用普通光學曝光對所述第一光刻膠進行曝光，通過顯影和固膠工藝，將所述第一光刻膠圖案化，圖案化的所述第一光刻膠對應于所述第一圖形；在所述構圖層上涂覆第二光刻膠，采用電子束曝光對所述第二光刻膠進行曝光，通過顯影和固膠工藝，將所述第二光刻膠圖案化，圖案化的所述第二光刻膠對應于所述第二圖形；以圖案化的第一光刻膠和圖案化的第二光刻膠為掩模，對所述構圖層進行刻蝕，完成對所述構圖層的圖案化。
2.如權利要求1所述的半導體器件制造方法，其特征在于，所述構圖層是半導體器件制造過程中的構圖層，所述構圖層同時包括所述第一圖形和所述第二圖形。
3.如權利要求2所述的半導體器件制造方法，其特征在于，所述構圖層是硅柵極層、金屬柵極層、互連層中的一種。
4.如權利要求1所述的半導體器件制造方法，其特征在于，所述普通光學曝光為I線 365nm曝光，所述第一圖形的尺寸大于350nm，所述第二圖形的尺寸小于350nm。
5.如權利要求1所述的半導體器件制造方法，其特征在于，所述普通光學曝光為 DUV248nm曝光，所述第一圖形的尺寸大于130nm，所述第二圖形的尺寸小于130nm。
6.如權利要求1所述的半導體器件制造方法，其特征在于，所述普通光學曝光為非浸入式準分子激光光源193nm曝光，所述第一圖形的尺寸大于65nm，所述第二圖形的尺寸小于 65nm。
7.如權利要求1所述的半導體器件制造方法，其特征在于，所述普通光學曝光為浸入式準分子激光光源193nm曝光，所述第一圖形的尺寸大于20nm，所述第二圖形的尺寸小于 20nmo
全文摘要
一種半導體器件制造方法，采用普通光學曝光和電子束曝光相結合的混合曝光方法，對包括大線條和精細線條的同一圖層進行圖案化，其中，采用普通光學曝光對大線條進行曝光，采用電子束曝光對精細線條進行曝光，這樣，在確保精細線條的形成質量同時，減少了曝光時間，提高了產能。
文檔編號G03F7/00GK102543748SQ201010620578
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權日2010年12月31日
發(fā)明者唐波, 閆江 申請人:中國科學院微電子研究所