用于定义光刻图形侧壁形貌的光刻工艺方法与流程

本发明涉及一种半导体集成电路制造方法，特别是涉及一种用于定义光刻图形侧壁形貌的光刻工艺方法。

背景技术：

光刻图形的定义是一种图形复印即曝光和化学腐蚀即显影相结合的精密表面加工技术。通常情况下，刻蚀制程或者掺杂制程要求光刻定义出的光刻胶形貌倾斜角度即光刻图形的侧壁的侧面倾角接近90度。但少数特殊器件制程要求获得倾斜一定角度的光刻图形形貌，进而得到一定倾斜度的刻蚀形貌。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于定义光刻图形侧壁形貌的光刻工艺方法，能定义光刻图形侧壁形貌，方便形成侧面倾斜的光刻图形侧壁。

为解决上述技术问题，本发明提供的用于定义光刻图形侧壁形貌的光刻工艺方法包括如下步骤：

步骤一、进行掩模版设计，在所述掩模版上形成有掩模版图形，所述掩模版图形用于定义光刻图形。

所述光刻图形具有侧壁，在所述掩模版图形上设置有定义所述光刻图形的侧壁形貌的掩模版侧面图形结构，所述掩模版侧面图形结构具有使曝光光强逐渐变化的结构，曝光光强越大的区域所述光刻图形的侧壁的高度越低以及曝光光强越小的区域所述光刻图形的侧壁的高度高。

步骤二、在需要曝光的基底上涂布光刻胶。

步骤三、采用所述掩模版对所述光刻胶进行曝光，之后对所述光刻胶进行显影形成所述光刻图形，在曝光过程中，所述掩模版侧面图形结构通过使曝光光强逐渐变化来定义所述光刻图形的侧壁形貌。

步骤四、对所述光刻胶进行后烘。

进一步的改进是，所述光刻图形包括间隔图形和线条图形。

进一步的改进是，当所述光刻图形为间隔图形时，所述光刻图形具有内侧面，所述掩模版图形具有内侧面，所述掩模版侧面图形结构位于所述掩模版图形的内侧面上，所述掩模版侧面图形结构中曝光光强越大的区域越靠近所述掩模版图形的内侧面的内侧，使所述光刻图形的侧壁具有倾角小于90度的内侧面形貌。

进一步的改进是，对于一个所述间隔图形，所述间隔图形的宽度方向为x方向，所述间隔图形的长度方向为y方向，在所述x方向或者所述y方向上的至少一个内侧面上具有倾角小于90度的内侧面形貌，各所述间隔图形的内侧面形貌相同或不同。

进一步的改进是，所述掩模版侧面图形结构具有多个俯视面呈孔或缝隙形状的空心结构，所述空心结构之间为实心结构，通过对所述空心结构的大小和排列的设置来形成使曝光光强逐渐变化的结构，所述空心结构的尺寸越大曝光光强越大。

进一步的改进是，所述空心结构的俯视面结构为方形或者为圆形；所述空心结构的尺寸包括多种，所述空心结构按照尺寸的大小从所述掩模版图形的内侧面由外往内排列，越靠近内侧的所述空心结构的尺寸越大。

尺寸相同的所述空心结构排列成一行且所述空心结构排列成的行和所述掩模版图形的内侧面的底边平行；所述空心结构排列成的行数大于1。

进一步的改进是，通过设置各行中的所述空心结构的第一间距以及不同行的所述空心结构之间的第二间距设置所述空心结构的排列密度，所述空心结构的排列密度越大曝光光强越大；同一行中各所述空心结构的第一间距相同，不同行的各所述空心结构的第一间距相同或不同，各所述第一间距和所述第二间距相同或不相同。

不同行的所述空心结构错开排放，相邻两行的所述空心结构错开的宽度大于尺寸较大的所述空心结构的尺寸的1/5。

进一步的改进是，当所述光刻图形为线条图形时，所述光刻图形具有外侧面，所述掩模版图形具有外侧面，所述掩模版侧面图形结构位于所述掩模版图形的外侧面上，所述掩模版侧面图形结构中曝光光强越大的区域越靠近所述掩模版图形的外侧面的外侧，使所述光刻图形的侧壁具有倾角小于90度的外侧面形貌。

进一步的改进是，对于一个所述线条图形，所述线条图形的宽度方向为x方向，所述线条图形的长度方向为y方向，在所述x方向或者所述y方向上的至少一个外侧面上具有倾角小于90度的外侧面形貌，各所述线条图形的外侧面形貌相同或不同。

进一步的改进是，所述掩模版侧面图形结构具有多个俯视面呈孔或缝隙形状的实心结构，所述实心结构之间为空心结构，通过对所述实心结构的大小和排列的设置来形成使曝光光强逐渐变化的结构，所述实心结构的尺寸越大曝光光强越小。

进一步的改进是，所述实心结构的俯视面结构为方形或者为圆形；所述实心结构的尺寸包括多种，所述实心结构按照尺寸的大小从所述掩模版图形的外侧面由内往外排列，越靠近内侧的所述实心结构的尺寸越大。

尺寸相同的所述实心结构排列成一行且所述实心结构排列成的行和所述掩模版图形的外侧面的底边平行。

所述实心结构排列成的行数大于1。

进一步的改进是，通过设置各行中的所述实心结构的第一间距以及不同行的所述实心结构之间的第二间距设置所述实心结构的排列密度，所述实心结构的排列密度越大曝光光强越小；同一行中各所述实心结构的第一间距相同，不同行的各所述实心结构的第一间距相同或不同，各所述第一间距和所述第二间距相同或不相同。

不同行的所述实心结构错开排放，相邻两行的所述实心结构错开的宽度大于尺寸较大的所述实心结构的尺寸的1/5。

进一步的改进是，步骤二中所述基底为由半导体衬底组成的晶圆。

进一步的改进是，步骤二中在涂布所述光刻胶之前，还包括在所述晶圆表面旋涂一层底部抗反射层的步骤。

进一步的改进是，步骤四中所述后烘的温度大于120度，时间小于120秒。

本发明方法通过对掩模版进行设计，在掩模版的掩模版图形上设置了掩模版侧面图形结构，形成灰度掩模版(grayscalemask)，掩模版侧面图形结构具有使曝光光强逐渐变化的结构，在曝光时能在掩模版图形侧面形成渐变的曝光光强，通过曝光光强的变化能使光刻图形的形貌产生变化，故能定义光刻图形的侧壁形貌，通过曝光、显影和后烘等工艺能方便形成侧面倾斜的光刻图形侧壁。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明实施例用于定义光刻图形侧壁形貌的光刻工艺方法的流程图；

图2是本发明实施例方法设计的掩模版的结构图；

图3是图2中掩模版侧面图形结构的局部放大图；

图4是采用图3所示的掩模版进行曝光后的曝光光强分布图；

图5a是采用图2所示的掩模版形成的光刻胶图形的3d形貌仿真图；

图5b是采用图2所示的掩模版形成的光刻胶图形的剖面结构的形貌仿真图。

具体实施方式

如图1所示，是本发明实施例用于定义光刻图形203侧壁204形貌的光刻工艺方法的流程图；如图2所示，是本发明实施例方法设计的掩模版的结构图；如图3所示，是图2中掩模版侧面图形结构2的局部放大图；如图4所示，是采用图3所示的掩模版进行曝光后的曝光光强分布图；如图5a所示，是采用图2所示的掩模版形成的光刻胶图形的3d形貌仿真图；如图5b所示，是采用图2所示的掩模版形成的光刻胶图形的剖面结构的形貌仿真图；本发明实施例用于定义光刻图形203侧壁204形貌的光刻工艺方法包括如下步骤：

步骤一、进行掩模版设计，在所述掩模版上形成有掩模版图形1，所述掩模版图形1用于定义光刻图形203。

所述光刻图形203具有侧壁204，在所述掩模版图形1上设置有定义所述光刻图形203的侧壁204形貌的掩模版侧面图形结构2，所述掩模版侧面图形结构2具有使曝光光强逐渐变化的结构，曝光光强越大的区域所述光刻图形203的侧壁204的高度越低以及曝光光强越小的区域所述光刻图形203的侧壁204的高度高。

步骤二、在需要曝光的基底201上涂布光刻胶。

所述基底201为由半导体衬底组成的晶圆。

在涂布所述光刻胶之前，还包括在所述晶圆表面旋涂一层底部抗反射层202的步骤。

步骤三、采用所述掩模版对所述光刻胶进行曝光，之后对所述光刻胶进行显影形成所述光刻图形203，在曝光过程中，所述掩模版侧面图形结构2通过使曝光光强逐渐变化来定义所述光刻图形203的侧壁204形貌。

步骤四、对所述光刻胶进行后烘。所述后烘的温度大于120度，时间小于120秒。

步骤一中，图2所示的所述光刻图形203为间隔图形。当所述光刻图形203为间隔图形时，所述光刻图形203具有内侧面205，所述掩模版图形1具有内侧面，所述掩模版侧面图形结构2位于所述掩模版图形1的内侧面上，所述掩模版侧面图形结构2中曝光光强越大的区域越靠近所述掩模版图形1的内侧面的内侧，使所述光刻图形203的侧壁204具有倾角小于90度的内侧面形貌。

所述间隔图形的宽度方向为x方向，所述间隔图形的长度方向为y方向，在所述x方向或者所述y方向上的至少一个内侧面上具有倾角小于90度的内侧面形貌，各所述间隔图形的内侧面形貌相同或不同。图2中，显示在沿y方向的两个内侧面上都需要形成具有倾角小于90度的内侧面形貌，在所述掩模版图形1中则在沿y方向的两个内侧面形成有所述掩模版侧面图形结构2。

所述掩模版侧面图形结构2具有多个俯视面呈孔或缝隙形状的空心结构3，所述空心结构3之间为实心结构，通过对所述空心结构3的大小和排列的设置来形成使曝光光强逐渐变化的结构，所述空心结构3的尺寸越大曝光光强越大。

所述空心结构3的俯视面结构为方形即方向孔，在其他实施例中也能为：所述空心结构3的俯视面结构为圆形。所述空心结构3的尺寸包括多种，所述空心结构3按照尺寸的大小从所述掩模版图形1的内侧面由外往内排列，越靠近内侧的所述空心结构3的尺寸越大。

尺寸相同的所述空心结构3排列成一行且所述空心结构3排列成的行和所述掩模版图形1的内侧面的底边平行；所述空心结构3排列成的行数大于1。如图2所示，显示了所述空心结构3排列成的行数为5。各行的所述空心结构分别用标记3a、3b、3c、3d和3e标出，其中，从所述掩模版图形1的内侧面由外往内的方向对应于从所述空心结构3e到3a的方向，可以看出，所述空心结构3的尺寸逐渐变大。

通过设置各行中的所述空心结构3的第一间距即线条3f的宽度以及不同行的所述空心结构3之间的第二间距即线条3g的宽度设置所述空心结构3的排列密度，所述空心结构3的排列密度越大曝光光强越大；同一行中各所述空心结构3的第一间距相同，不同行的各所述空心结构3的第一间距相同或不同，各所述第一间距和所述第二间距相同或不相同。

不同行的所述空心结构3错开排放，相邻两行的所述空心结构3错开的宽度大于尺寸较大的所述空心结构3的尺寸的1/5。

如图3所示，虚线框101所示区域为所述掩模版侧面图形结构2对应的曝光区域，标记102对应的区域为所述空心结构3对应的曝光区域，可以看出，本发明第一实施例通过所述掩模版侧面图形结构2的设置能很好的设置曝光区域且使曝光区域的曝光光强逐渐变化并从而能形成侧面倾斜的光刻图形203的侧墙204。

或者，步骤一中，所述光刻图形203为线条图形，所述光刻图形203具有外侧面，所述掩模版图形1具有外侧面，所述掩模版侧面图形结构2位于所述掩模版图形1的外侧面上，所述掩模版侧面图形结构2中曝光光强越大的区域越靠近所述掩模版图形1的外侧面的外侧，使所述光刻图形203的侧壁204具有倾角小于90度的外侧面形貌。

对于一个所述线条图形，所述线条图形的宽度方向为x方向，所述线条图形的长度方向为y方向，在所述x方向或者所述y方向上的至少一个外侧面上具有倾角小于90度的外侧面形貌，各所述线条图形的外侧面形貌相同或不同。

所述掩模版侧面图形结构2具有多个俯视面呈孔或缝隙形状的实心结构，所述实心结构之间为空心结构，通过对所述实心结构的大小和排列的设置来形成使曝光光强逐渐变化的结构，所述实心结构的尺寸越大曝光光强越小。

所述实心结构的俯视面结构为方形或者为圆形；所述实心结构的尺寸包括多种，所述实心结构按照尺寸的大小从所述掩模版图形1的外侧面由内往外排列，越靠近内侧的所述实心结构的尺寸越大。

尺寸相同的所述实心结构排列成一行且所述实心结构排列成的行和所述掩模版图形1的外侧面的底边平行。

所述实心结构排列成的行数大于1。

通过设置各行中的所述实心结构的第一间距以及不同行的所述实心结构之间的第二间距设置所述实心结构的排列密度，所述实心结构的排列密度越大曝光光强越小；同一行中各所述实心结构的第一间距相同，不同行的各所述实心结构的第一间距相同或不同，各所述第一间距和所述第二间距相同或不相同。

不同行的所述实心结构错开排放，相邻两行的所述实心结构错开的宽度大于尺寸较大的所述实心结构的尺寸的1/5。

本发明实施例方法通过对掩模版进行设计，在掩模版的掩模版图形1上设置了掩模版侧面图形结构2，形成灰度掩模版，掩模版侧面图形结构2具有使曝光光强逐渐变化的结构，在曝光时能在掩模版图形1侧面形成渐变的曝光光强，通过曝光光强的变化能使光刻图形203的形貌产生变化，故能定义光刻图形203的侧壁204形貌，通过曝光、显影和后烘等工艺能方便形成侧面倾斜的光刻图形203侧壁204。

以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。