專利名稱：雙重圖形化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)，尤其涉及一種雙重圖形化方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體技術(shù)在摩爾定律的驅(qū)動(dòng)下持續(xù)地朝更小的工藝節(jié)點(diǎn)邁進(jìn)。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷進(jìn)步，器件的功能不斷強(qiáng)大，但是半導(dǎo)體制造難度也與日俱增。而光刻技術(shù)是半導(dǎo)體制造工藝中最為關(guān)鍵的生產(chǎn)技術(shù)，隨著半導(dǎo)體工藝節(jié)點(diǎn)進(jìn)入到65納米、45納米，甚至更低的32納米，現(xiàn)有的193nm的ArF光源光刻技術(shù)已經(jīng)無法滿足半導(dǎo)體制造的需要，超紫外光光刻技術(shù)(EUV)、多波束無掩膜技術(shù)和納米壓印技術(shù)成為下一代光刻候選技術(shù)的研究熱點(diǎn)。 但是上述的下一代光刻候選技術(shù)仍然存在有不便與缺陷，亟待加以進(jìn)一步的改進(jìn)。當(dāng)摩爾定律繼續(xù)向前延伸的腳步不可逆轉(zhuǎn)的時(shí)候，雙重圖形化技術(shù)無疑成為了業(yè)界的最佳選擇，雙重圖形化技術(shù)只需要對(duì)現(xiàn)有的光刻基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行很小的改動(dòng)，就可以有效地填補(bǔ)45納米到32納米甚至更小節(jié)點(diǎn)的光刻技術(shù)空白。雙重圖形化技術(shù)的原理是將一套高密度的電路圖形分解成兩套分立的、密度低一些的圖形，然后將它們制備到晶圓上。圖1至圖4為現(xiàn)有技術(shù)中一種雙重圖形化方法的中間結(jié)構(gòu)的剖面圖。參考圖1，提供基底10，在所述基底10上形成介質(zhì)層11，在介質(zhì)層11上形成硬掩膜層12。在硬掩膜層12上形成第一光刻膠層，并對(duì)第一光刻膠層進(jìn)行圖形化，定義出第一圖形13。參考圖2，以圖形化的第一光刻膠層為掩膜，刻蝕硬掩膜層12，相應(yīng)的第一圖形13 也轉(zhuǎn)移到硬掩膜層12。參考圖3，形成第二光刻膠層，覆蓋所述第一圖形以及介質(zhì)層11，對(duì)第二光刻膠層進(jìn)行圖形化，定義出第二圖形14。參考圖4，以第一圖形13和第二圖形14為掩膜，刻蝕介質(zhì)層11，將第一圖形13和第二圖形14定義的圖形轉(zhuǎn)移到介質(zhì)層11。上述雙重圖形化方法中，將刻蝕圖形轉(zhuǎn)化為相互獨(dú)立的、密度較低的第一圖形13 和第二圖形14，然后將其轉(zhuǎn)移至介質(zhì)層11上，使得每一次光刻膠的曝光圖形的密度較小。 但是，上述雙重圖形化方法的精度仍然無法滿足進(jìn)一步的工藝需求，由于曝光過程中光源波長(zhǎng)的限制，使得每次曝光圖形的線寬較大，影響器件的集成度。關(guān)于雙重圖形化方法的更多詳細(xì)內(nèi)容，請(qǐng)參考專利號(hào)為6042998的美國(guó)專利。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是圖形化精度較低的問題，以減小圖形的線寬，提高器件的集成度。為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種雙重圖形化方法，包括分別提供基底、第一壓印模具和第二壓印模具，所述基底上形成有硬掩膜層，所述第一壓印模具具有第一圖形，所述第二壓印模具具有第二圖形；
3
使用所述第一壓印模具對(duì)所述硬掩膜層進(jìn)行壓印，將所述第一圖形轉(zhuǎn)移至所述硬掩膜層；形成光刻膠層，覆蓋所述壓印后的硬掩膜層；使用所述第二壓印模具對(duì)所述光刻膠層進(jìn)行壓印，將所述第二圖形轉(zhuǎn)移至所述光刻膠層；以所述光刻膠層為掩膜對(duì)所述硬掩膜層進(jìn)行刻蝕，將所述第二圖形轉(zhuǎn)移至所述硬
掩膜層?？蛇x的，所述使用所述第一壓印模具對(duì)所述硬掩膜層進(jìn)行壓印包括對(duì)所述硬掩膜層進(jìn)行軟化；使用所述第一壓印模具對(duì)所述硬掩膜層進(jìn)行沖壓；對(duì)所述硬掩膜層進(jìn)行凍結(jié)；移除所述第一壓印模具?？蛇x的，所述軟化包括對(duì)所述硬掩膜層進(jìn)行加熱?？蛇x的，所述凍結(jié)包括對(duì)所述硬掩膜層進(jìn)行冷卻?？蛇x的，所述使用所述第二壓印模具對(duì)所述光刻膠層進(jìn)行壓印包括使用所述第二壓印模具對(duì)所述光刻膠層進(jìn)行沖壓；移除所述第二壓印模具；對(duì)所述光刻膠層進(jìn)行凍結(jié)?？蛇x的，所述凍結(jié)包括對(duì)所述光刻膠層進(jìn)行曝光和/或烘焙?？蛇x的，所述硬掩膜層的材料為多晶硅、氧化硅、氮化硅、碳化硅或金屬?？蛇x的，所述雙重圖形化方法還包括去除所述光刻膠層；以所述硬掩膜層為掩膜，對(duì)所述基底進(jìn)行刻蝕。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本技術(shù)方案首先使用第一壓印模具對(duì)硬掩膜層進(jìn)行壓印，將第一圖形轉(zhuǎn)移至所述硬掩膜層上，之后再在硬掩膜層上形成光刻膠層，并使用第二壓印模具對(duì)所述光刻膠層進(jìn)行壓印，將第二圖形轉(zhuǎn)移至所述光刻膠層，再之后以所述光刻膠層為掩膜對(duì)所述硬掩膜層進(jìn)行刻蝕，將所述第二圖形轉(zhuǎn)移至硬掩膜層上，從而擺脫了光刻時(shí)曝光工藝的限制，有利于提高圖形化的精度，減小圖形線寬，提高集成度。


圖1至圖4是現(xiàn)有技術(shù)雙重圖形化方法的中間結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例的雙重圖形化方法的流程示意圖；圖6至圖14是本發(fā)明實(shí)施例的雙重圖形化方法的中間結(jié)構(gòu)的剖面圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)有技術(shù)的雙重圖形化方法將曝光圖形分拆為密度較低的兩個(gè)獨(dú)立的圖形后，分別進(jìn)行曝光，受到曝光工藝的限制，其圖形化精度仍然較低，無法滿足進(jìn)一步的工藝需要。本技術(shù)方案首先使用第一壓印模具對(duì)硬掩膜層進(jìn)行壓印，將第一圖形轉(zhuǎn)移至所述硬掩膜層上，之后再在硬掩膜層上形成光刻膠層，并使用第二壓印模具對(duì)所述光刻膠層進(jìn)行壓印，將第二圖形轉(zhuǎn)移至所述光刻膠層，再之后以所述光刻膠層為掩膜對(duì)所述硬掩膜層進(jìn)行刻蝕，將所述第二圖形轉(zhuǎn)移至硬掩膜層上，從而擺脫了光刻時(shí)曝光工藝的限制，有利于提高圖形化的精度，減小圖形線寬，提高集成度。
4
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。在以下描述中闡述了具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以多種不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣。因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施方式
的限制。圖5示出了本發(fā)明實(shí)施例的雙重圖形化方法的流程示意圖，包括步驟S21，分別提供基底、第一壓印模具和第二壓印模具，所述基底上形成有硬掩膜層，所述第一壓印模具具有第一圖形，所述第二壓印模具具有第二圖形；步驟S22，使用所述第一壓印模具對(duì)所述硬掩膜層進(jìn)行壓印，將所述第一圖形轉(zhuǎn)移至所述硬掩膜層；步驟S23，形成光刻膠層，覆蓋所述壓印后的硬掩膜層；步驟S24，使用所述第二壓印模具對(duì)所述光刻膠層進(jìn)行壓印，將所述第二圖形轉(zhuǎn)移至所述光刻膠層；步驟S25，以所述光刻膠層為掩膜對(duì)所述硬掩膜層進(jìn)行刻蝕，將所述第二圖形轉(zhuǎn)移至所述硬掩膜層。圖6至圖14示出了本發(fā)明實(shí)施例的雙重圖形化方法的中間結(jié)構(gòu)的剖面圖，下面結(jié)合圖5和圖6至圖14對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。結(jié)合圖5和圖6，執(zhí)行步驟S21，分別提供基底、第一壓印模具和第二壓印模具，所述基底上形成有硬掩膜層，所述第一壓印模具具有第一圖形，所述第二壓印模具具有第二圖形。具體的，提供基底20，所述基底20上形成有硬掩膜層21，提供第一壓印模具30，所述第一壓印模具30具有第一圖形，提供第二壓印模具40，所述第二壓印模具40具有第二圖形。所述基底20為半導(dǎo)體材料，可以是單晶硅，也可以是硅鍺化合物，還可以是絕緣體上硅(S0I，Silicon On Insulator)結(jié)構(gòu)或硅上外延層結(jié)構(gòu)，其中還可以形成有MOS晶體管等半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件上可以覆蓋有介質(zhì)層。所述硬掩膜層21的材料可以是多晶硅、氧化硅、氮化硅、碳化硅或金屬。所述第一壓印模具30具有第一圖形，具體的，所述第一壓印模具30上形成有凸起 30a，所述凸起30a分布形成所述第一圖形。所述第二壓印模具40具有第二圖形，具體的，所述第二壓印模具40上形成有凸起 40a，所述凸起40a分布形成所述第二圖形。結(jié)合圖5、圖7和圖8，執(zhí)行步驟S22，使用所述第一壓印模具對(duì)所述硬掩膜層進(jìn)行壓印，將所述第一圖形轉(zhuǎn)移至所述硬掩膜層。首先參考圖7，使用所述第一壓印模具30對(duì)所述硬掩膜層21進(jìn)行壓印，具體的，首先對(duì)所述硬掩膜層21進(jìn)行軟化，本實(shí)施例中所述軟化過程主要包括對(duì)硬掩膜層21進(jìn)行加熱，加熱的溫度和時(shí)間可以根據(jù)所述硬掩膜層21的材料以及厚度來確定，使得所述硬掩膜層21軟化成半熔融狀態(tài)；之后使用所述第一壓印模具30對(duì)所述軟化后的硬掩膜層21進(jìn)行沖壓，使得所述第一壓印模具30的凸起30a嵌入所述硬掩膜層21中，需注意的是，壓印過程中所述凸起30a需與所述基底20的表面接觸；再之后對(duì)所述硬掩膜層21進(jìn)行凍結(jié)，使其定形，所述凍結(jié)過程可以是對(duì)所述硬掩膜層21進(jìn)行冷卻，使其凝固定性，從而將所述第一圖形轉(zhuǎn)移至所述硬掩膜層21上。之后參考圖8，在所述凍結(jié)過程之后，移除所述第一壓印模具，形成壓印后的硬掩膜層21。由于所述第一壓印模具上的第一圖形可以采用機(jī)械加工等方法形成，其線寬可以制作的很小，通過壓印的方法對(duì)硬掩膜層進(jìn)行圖形化，避免了現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)的曝光工藝的限制，提高了圖形化的精度。此外，壓印后形成的硬掩膜層較常規(guī)的光刻工藝具有更好的形貌，有利于改善后續(xù)刻蝕工藝過程形成的圖形的形貌。結(jié)合圖5和圖9，執(zhí)行步驟S23，形成光刻膠層，覆蓋所述壓印后的硬掩膜層。具體的，形成光刻膠層22，覆蓋所述壓印后的硬掩膜層21，所述光刻膠層22的形成方法可以是旋涂、噴涂等方法，所述光刻膠層22填充硬掩膜層21經(jīng)壓印后形成的凹槽，并覆蓋所述壓印后的硬掩膜層21。結(jié)合圖5、圖10和圖11，執(zhí)行步驟S24，使用所述第二壓印模具對(duì)所述光刻膠層進(jìn)行壓印，將所述第二圖形轉(zhuǎn)移至所述光刻膠層。具體的，使用所述第二壓印模具40對(duì)所述光刻膠層22進(jìn)行壓印，具體的，由于光刻膠本身為膠狀物，因此不需對(duì)其進(jìn)行軟化即可使用所述第二壓印模具40對(duì)其進(jìn)行沖壓，使得所述第二壓印模具40的凸起40a嵌入所述光刻膠層22中，需要注意的是，壓印沖壓過程中，所述第二壓印模具40的凸起40a需與所述硬掩膜層21的表面接觸，從而將所述第二圖形轉(zhuǎn)移至所述光刻膠層22上。與第一壓印模具類似的，所述第二壓印模具上的第二圖形的線寬也可以制作的很小，同樣利于圖形化精度的提高以及光刻膠層22的形貌的改善。本實(shí)施例中，在硬掩膜層21上形成光刻膠層22，并對(duì)光刻膠層22進(jìn)行壓印，而沒有采用第二壓印模具40直接對(duì)所述硬掩膜層21進(jìn)行壓印。由于壓印過程需要對(duì)硬掩膜層 21進(jìn)行軟化，因此對(duì)光刻膠層22進(jìn)行壓印避免了軟化過程對(duì)硬掩膜層21上已經(jīng)形成的第一圖形的破壞。參考圖11，在使用第二壓印模具對(duì)光刻膠層22進(jìn)行沖壓之后，將所述第二壓印模具移除，并對(duì)所述光刻膠層22進(jìn)行凍結(jié)。所述凍結(jié)的過程可以是對(duì)所述光刻膠層22進(jìn)行曝光和/或烘焙。所述曝光可以采用紫外線曝光，并根據(jù)光刻膠層22的具體材料和成分確定烘焙的溫度、持續(xù)時(shí)間等，從而將所述第二圖形轉(zhuǎn)移至光刻膠層22上，形成壓印后的光刻膠層22。參考圖12，執(zhí)行步驟S25，以所述光刻膠層為掩膜對(duì)所述硬掩膜層進(jìn)行刻蝕，將所述第二圖形轉(zhuǎn)移至所述硬掩膜層。具體的，以所述壓印凍結(jié)后的光刻膠層22為掩膜，對(duì)所述硬掩膜層21進(jìn)行刻蝕，將所述第二圖形轉(zhuǎn)移至所述硬掩膜層21上，所述第一圖形和第二圖形相互穿插，共同構(gòu)成了實(shí)際待形成的圖形。所述刻蝕過程可以是干法刻蝕、濕法刻蝕寸。參考圖13，去除所述光刻膠層，暴露出所述硬掩膜層21。所述光刻膠層的去除方法可以是灰化法(ashing)或本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其他方法。參考圖14，以所述硬掩膜層21為掩膜，對(duì)所述基底20進(jìn)行刻蝕，將所述第一圖形和第二圖形轉(zhuǎn)移至所述基底20上。所述刻蝕方法可以是干法刻蝕或濕法刻蝕。上述實(shí)施例中，采用兩步壓印，將第一圖形和第二圖形轉(zhuǎn)移至硬掩膜層上，有利于改善圖形化精度，減小線寬，提高集成度。而且第二圖形是通過壓印形成在光刻膠層上的，無需進(jìn)行加熱軟化，避免了軟化過程對(duì)之前形成在硬掩膜層上的第一圖形的破壞。綜上，本技術(shù)方案首先使用第一壓印模具對(duì)硬掩膜層進(jìn)行壓印，將第一圖形轉(zhuǎn)移至所述硬掩膜層上，之后再在硬掩膜層上形成光刻膠層，并使用第二壓印模具對(duì)所述光刻膠層進(jìn)行壓印，將第二圖形轉(zhuǎn)移至所述光刻膠層，再之后以所述光刻膠層為掩膜對(duì)所述硬掩膜層進(jìn)行刻蝕，將所述第二圖形轉(zhuǎn)移至硬掩膜層上，從而擺脫了光刻時(shí)曝光工藝的限制， 有利于提高圖形化的精度，減小圖形線寬，提高集成度。本發(fā)明雖然已以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動(dòng)和修改，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)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種雙重圖形化方法，其特征在于，包括分別提供基底、第一壓印模具和第二壓印模具，所述基底上形成有硬掩膜層，所述第一壓印模具具有第一圖形，所述第二壓印模具具有第二圖形；使用所述第一壓印模具對(duì)所述硬掩膜層進(jìn)行壓印，將所述第一圖形轉(zhuǎn)移至所述硬掩膜層；形成光刻膠層，覆蓋所述壓印后的硬掩膜層；使用所述第二壓印模具對(duì)所述光刻膠層進(jìn)行壓印，將所述第二圖形轉(zhuǎn)移至所述光刻膠層；以所述光刻膠層為掩膜對(duì)所述硬掩膜層進(jìn)行刻蝕，將所述第二圖形轉(zhuǎn)移至所述硬掩膜層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙重圖形化方法，其特征在于，所述使用所述第一壓印模具對(duì)所述硬掩膜層進(jìn)行壓印包括對(duì)所述硬掩膜層進(jìn)行軟化；使用所述第一壓印模具對(duì)所述硬掩膜層進(jìn)行沖壓；對(duì)所述硬掩膜層進(jìn)行凍結(jié)；移除所述第一壓印模具。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙重圖形化方法，其特征在于，所述軟化包括對(duì)所述硬掩膜層進(jìn)行加熱。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙重圖形化方法，其特征在于，所述凍結(jié)包括對(duì)所述硬掩膜層進(jìn)行冷卻。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙重圖形化方法，其特征在于，所述使用所述第二壓印模具對(duì)所述光刻膠層進(jìn)行壓印包括使用所述第二壓印模具對(duì)所述光刻膠層進(jìn)行沖壓；移除所述第二壓印模具；對(duì)所述光刻膠層進(jìn)行凍結(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙重圖形化方法，其特征在于，所述凍結(jié)包括對(duì)所述光刻膠層進(jìn)行曝光和/或烘焙。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙重圖形化方法，其特征在于，所述硬掩膜層的材料為多晶硅、氧化硅、氮化硅、碳化硅或金屬。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙重圖形化方法，其特征在于，還包括去除所述光刻膠層； 以所述硬掩膜層為掩膜，對(duì)所述基底進(jìn)行刻蝕。
全文摘要
一種雙重圖形化方法，包括分別提供基底、第一壓印模具和第二壓印模具，所述基底上形成有硬掩膜層，所述第一壓印模具具有第一圖形，所述第二壓印模具具有第二圖形；使用所述第一壓印模具對(duì)所述硬掩膜層進(jìn)行壓印，將所述第一圖形轉(zhuǎn)移至所述硬掩膜層；形成光刻膠層，覆蓋所述壓印后的硬掩膜層；使用所述第二壓印模具對(duì)所述光刻膠層進(jìn)行壓印，將所述第二圖形轉(zhuǎn)移至所述光刻膠層；以所述光刻膠層為掩膜對(duì)所述硬掩膜層進(jìn)行刻蝕，將所述第二圖形轉(zhuǎn)移至所述硬掩膜層。本發(fā)明有利于改善圖形化精度，減小圖形的線寬，提高器件集成度。
文檔編號(hào)H01L21/308GK102468136SQ201010552528
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月19日
發(fā)明者孫武, 張海洋 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司