专利名称：光刻方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种光刻方法。
背景技术：
随着半导体制造工艺的发展，半导体芯片的面积越来越小，因此半导体工艺的精 度也变得更加重要。在半导体制造工艺中，其中一个重要的工艺就是光刻，光刻是将掩膜版 图案转移为晶圆上的光刻图案的工艺过程，因此光刻的质量会直接影响到最终形成的芯片 的性能。随着半导体芯片尺寸的缩小，传统的单次光刻工艺已经不能满足半导体工艺的需 求，在这种情况下，双光刻工艺应运而生。下面对现有技术中的双光刻方法进行介绍，现有 技术中的双光刻方法包括以下步骤步骤101，图Ia为现有技术中双光刻方法的步骤101的示意图，如图Ia所示，在待 蚀刻薄膜上沉积一层硬掩膜(HM)。待蚀刻薄膜的材料视具体情况而定，例如，若欲形成金属线，则待蚀刻薄膜为金 属层；若欲形成接触孔，则待蚀刻薄膜为介质层；若欲形成栅极，则待蚀刻薄膜为多晶硅栅层。HM的材料可为二氧化硅、氮化硅或金属硅化物。步骤102，图Ib为现有技术中双光刻方法的步骤102的示意图，如图Ib所示，在 HM之上依次沉积第一底部抗反射涂层(BARC)和第一光刻胶(PR)。需要说明的是，BARC也可用顶部抗反射涂层(TARC)来替代，在实际应用中，也可 省略涂覆BARC或TARC的步骤，视具体情况而定。步骤103，图Ic为现有技术中双光刻方法的步骤103的示意图，如图Ic所示，在第 一I3R上施加第一掩膜版(图未示出)，并进行曝光和显影，从而形成第一光刻图案，其中，第 一光刻图案中I3R的实际关键尺寸(CD)为理想CD，在本发明中，PR的CD是指光刻后I3R的线宽。至此，完成了 一次光刻的过程。步骤104，图Id为现有技术中双光刻方法的步骤104的示意图，如图Id所示，以第 一光刻图案作为掩膜，对第一 BARC和HM进行蚀刻。当仅对BARC和HM进行蚀刻时，蚀刻停止于待蚀刻薄膜的表面。步骤105，图Ie为现有技术中双光刻方法的步骤105的示意图，如图Ie所示，将待 蚀刻薄膜表面的第一光刻图案和第一 BARC依次剥离。步骤106，图If为现有技术中双光刻方法的步骤106的示意图，如图If所示，在蚀 刻后的HM的表面依次沉积第二 BARC和第二冊。该步骤与步骤102相同，此处不再赘述。步骤107，图Ig为现有技术中双光刻方法的步骤107的示意图，如图Ig所示，在第 二I3R上施加第二掩膜版(图未示出)，并进行曝光和显影，从而形成第二光刻图案，其中，第4二光刻图案中I3R的实际⑶为理想⑶。此步骤与步骤103相同。至此，完成了两次光刻的过程。以上内容为现有技术中的双光刻方法，接下来，按照双光刻后的光刻图案进行蚀 刻，下面对双光刻后的蚀刻步骤也进行简单说明。步骤201，图Ih为现有技术中双光刻方法后的蚀刻方法的步骤201的示意图，如图 Ih所示，以第二光刻图案作为掩膜，对第二 BARC进行蚀刻。在本步骤中，经蚀刻的第二 BARC为覆盖在HM表面的BARC和非光刻胶保护区域的 BARC0步骤202，图Ii为现有技术中双光刻方法后的蚀刻方法的步骤202的示意图，如图 Ii所示，以HM和第二光刻图案作为掩膜，对待蚀刻薄膜进行蚀刻。步骤203，图Ij为现有技术中双光刻方法后的蚀刻方法的步骤203的示意图，如图 Ij所示，依次剥离蚀刻后薄膜表面的HM、第二 BARC和第二光刻图案。至此，本流程结束。可见，现有技术中的双光刻工艺对精度有着更高的要求，主要体现在两个方面，第 一，在两次光刻的过程中，若任意一次光刻后的图案的CD与理想图案的CD相比出现较大的 偏差，则最终形成的光刻图案都会被视为不合格，第二，由于涉及两次光刻，这就存在两次 光刻图案的对准问题，若其中任意一次光刻后的图案的位置与理想图案的位置出现较大的 偏差，则导致两次光刻后的图案不能精确地进行对准，因此最终形成的光刻图案还是会被 视为不合格，综上可知，现有技术中的光刻工艺对精度有着更高的要求，但是，上述现有技 术中的光刻工艺的精度并不高。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种光刻方法，能够提高光刻工艺的精度。为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的一种光刻方法，沉积光刻胶PR之后，该方法包括进行曝光和显影，并生成光刻图案，其中，光刻图案中ra的实际关键尺寸CD大于 理想CD ；获取光刻图案中ra的实际⑶与理想⑶的偏移量；采用氩离子、锗离子、硅离子、砷离子、锑离子或铟离子分别对偏移量大于等于预 设精度的PR的一侧进行离子注入。该方法应用于双光刻工艺中，所述ra为第一 ra，所述光刻图案为第一光刻图案， 所述离子注入为第一离子注入，该方法进一步包括沉积第一 ra之前，在待蚀刻薄膜上沉积一层硬掩膜HM，所述第一 I3R沉积在HM之 上；采用氩离子、锗离子、硅离子、砷离子、锑离子或铟离子分别对偏移量大于等于预 设精度的第一 I3R的一侧进行第一离子注入之后，以第一光刻图案作为掩膜，对HM进行蚀 刻；将待蚀刻薄膜表面的第一光刻图案剥离；
在蚀刻后的HM的表面沉积第二 I3R ；进行曝光和显影，并形成第二光刻图案。第一光刻图案中I3R的实际⑶为理想⑶的105%至125%。当进行第一离子注入时，离子束与垂直方向的夹角为0度至25度，离子注入的能 量为10000电子伏特eV至100000电子伏特eV，离子注入的剂量为1 X IO14个原子/cm2至 8X IO15 个原子/cm2。该方法应用于双光刻工艺中，所述ra为第二 ra，所述光刻图案为第二光刻图案， 所述离子注入为第二离子注入，该方法进一步包括
沉积第二 ra之前，在待蚀刻薄膜上沉积一层HM，在HM之上沉积第一 ra ；进行曝光和显影，并形成第一光刻图案；以第一光刻图案作为掩膜，对HM进行蚀刻；将待蚀刻薄膜表面的第一光刻图案剥离；所述第二 I3R沉积在蚀刻后的HM表面。第二光刻图案中I3R的实际⑶为理想⑶的105%至125%。当进行第二离子注入时，离子束与垂直方向的夹角为0度至25度，离子注入的能 量为10000电子伏特eV至100000电子伏特eV，离子注入的剂量为1 X IO14个原子/cm2至 8X IO15 个原子/cm2。该方法应用于双光刻工艺中，所述ra为第一 ra或第二 PR，所述光刻图案为第一光 刻图案或第二光刻图案，所述离子注入为第一离子注入或第二离子注入；当所述ra为第一 ra，所述光刻图案为第一光刻图案，所述离子注入为第一离子注 入时，该方法进一步包括沉积第一 ra之前，在待蚀刻薄膜上沉积一层HM，所述第一 I3R依次沉积在HM之上；采用氩离子、锗离子、硅离子、砷离子、锑离子或铟离子分别对偏移量大于等于预 设精度的第一 I3R的一侧进行第一离子注入之后，以第一光刻图案作为掩膜，对HM进行蚀 刻；将待蚀刻薄膜表面的第一光刻图案剥离；在蚀刻后的HM的表面沉积第二 I3R ；进行曝光和显影，并形成第二光刻图案，其中，第二光刻图案中的ra的实际CD大 于理想⑶；获取第二光刻图案中ra的实际⑶与理想⑶的偏移量；并采用氩离子、锗离子、硅离子、砷离子、锑离子或铟离子分别对偏移量大于等于 预设精度的PR的一侧进行第二离子注入；当所述ra为第二 ra，所述光刻图案为第二光刻图案，所述离子注入为第二离子注 入时，该方法进一步包括沉积第二 ra之前，在待蚀刻薄膜上沉积一层HM，在HM之上沉积第一 I3R ；进行曝光和显影，并形成第一光刻图案；获取第一光刻图案中I3R的实际⑶与理想⑶的偏移量；采用氩离子、锗离子、硅离子、砷离子、锑离子或铟离子分别对偏移量大于等于预 设精度的PR的一侧进行第一离子注入；
以第一光刻图案作为掩膜，对HM进行蚀刻；将待蚀刻薄膜表面的第一光刻图案剥离；所述第二 I3R沉积在蚀刻后的HM表面。第一光刻图案中I3R的实际⑶为理想⑶的105%至125% ；第二光刻图案中I3R的实际⑶为理想⑶的105%至125%。当进行第一离子注入时，离子束与垂直方向的夹角为0度至25度，离子注入的能 量为10000电子伏特eV至100000电子伏特eV，离子注入的剂量为1 X IO14个原子/cm2至 8 X IO15 个原子/cm2 ；当进行第二离子注入时，离子束与垂直方向的夹角为0度至25度，离子注入的能 量为10000电子伏特eV至100000电子伏特eV，离子注入的剂量为1 X IO14个原子/cm2至 8X IO15 个原子/cm2。可见，在本发明所提供的一种光刻方法中，获取光刻图案中ra的实际CD与理想CD 的偏移量，采用氩离子、锗离子、硅离子、砷离子、锑离子或铟离子分别对偏移量大于等于预 设精度的冊的一侧进行离子注入，这样就将I3R的实际CD修正至预设精度的范围内，能够 提高光刻工艺的精度。
图Ia 图Ig为现有技术中双光刻方法的步骤101 步骤107的示意图。图Ih 图Ij为现有技术中双光刻方法后的蚀刻方法的步骤201 步骤203的示意图。图2为本发明所提供的一种光刻方法的流程图。图3a 图3i为本发明所提供的一种光刻方法的实施例中步骤301 步骤309的 示意图。图3j 图31为本发明所提供的一种光刻方法的实施例后的蚀刻方法的步骤 401 步骤403的示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对 本发明进一步详细说明。本发明的核心思想为光刻图案中ra的实际CD大于理想CD，然后采用采用氩离 子、锗离子、硅离子、砷离子、锑离子或铟离子分别对偏移量大于等于预设精度的I3R的一侧 进行离子注入，从而将PR的实际CD修正至预设精度的范围内，能够提高光刻工艺的精度图2为本发明所提供的一种光刻方法的流程图，如图2所示，该方法包括步骤201，沉积 PR。步骤202，进行曝光和显影，并形成光刻图案，其中，光刻图案中冊的实际关键尺 寸⑶大于理想⑶。步骤203，获取光刻图案中I3R的实际⑶与理想⑶的偏移量。步骤204，采用氩离子、锗离子、硅离子、砷离子、锑离子或铟离子分别对偏移量大 于等于预设精度的PR的一侧进行离子注入。7
至此，本流程结束。需要说明的是，在本发明中，BARC也可用TARC来替代，也可省略涂覆BARC或TARC 的步骤，以下实施例仅以包括涂覆BARC的步骤进行说明，但不仅限于所述实施方式。下面通过一个实施例对本发明所提供的一种光刻方法进行详细介绍，该方法包 括步骤301，图3a为本发明所提供的一种光刻方法的实施例中步骤301的示意图，如 图3a所示，在待蚀刻薄膜上沉积一层硬掩膜HM。步骤302，图北为本发明所提供的一种光刻方法的实施例中步骤302的示意图，如 图北所示，在HM之上依次沉积第一 BARC和第一冊。以上步骤与现有技术相同，此处不再赘述。步骤303，图3c为本发明所提供的一种光刻方法的实施例中步骤303的示意图，如 图3c所示，在第一ra上施加第一掩膜版(图未示出)，并进行曝光和显影，从而形成第一光 刻图案，其中，第一光刻图案中I3R的实际CD大于理想CD，在本发明中，ra的CD是指光刻后 I3R的线宽。当进行第一掩膜版的设计和制作时，将第一光刻图案中ra的实际CD设置为理 想⑶的105%至125%，如图3c所示，图中所示的第一光刻图案为第一光刻图案中I3R的 线宽，两条虚线之间的距离a为理想⑶，两条直线之间的距离b为实际⑶，且a*105%< b < a*125%。图中所示Xl和X2是相等的，但是，在实际应用中，并没有这样的限定，当然，Xl和 X2相等是最优的情况，有利于在后续步骤中对光刻图案中ra的位置或宽度进行调整。步骤304，图3d为本发明所提供的一种光刻方法的实施例中步骤304的示意图，如 图3d所示，获取第一光刻图案中ra的实际CD与理想CD的偏移量，并采用氩离子分别对偏 移量大于等于预设精度的PR的一侧进行第一离子注入。采用激光量测机台来量测第一光刻图案中ra的实际CD、第一光刻图案中ra的实 际位置，然后，分别与第一光刻图案中ra的理想cd、光刻图案中ra的理想位置进行对比，从 而可获取第一光刻图案中ra的实际⑶与理想⑶的偏移量，这些内容均可通过现有技术来 实现，此处不再赘述。实验表明，采用氩离子对ra进行离子注入时，PR中受到离子注入的一侧会发生收 缩现象，因此，在本步骤中，采用氩离子分别对ra中发生偏移的一侧进行离子注入，其中， 离子注入的角度θ为0度至25度，在此，离子注入的夹角θ是指离子束与垂直方向的夹 角，0度至25度不包括与0度和25度，另外，本发明所提供的数值范围均不包括上限值本身 和下限值本身，离子注入的能量为10000电子伏特(eV)至100000电子伏特(eV)，离子注入 的剂量为1 X IO14个原子/cm2至8 X IO15个原子/cm2。上述数据仅提供了离子注入的角度、能量和剂量的一般范围，但是由于ra的种类 很多，因此不同种类的ra受到离子注入后收缩的强度也不尽相同，因此，无法定量地根据 光刻图案中I3R的实际CD与理想CD的偏移量、光刻图案中ra的实际位置与理想位置的偏 移量来确定离子注入的具体角度、能量和剂量，但是，在实际应用中，可针对每种特定的ra 进行实验，从而获取离子注入的具体角度、能量和剂量的经验值。需要说明的是，其他种类的离子也会使ra产生收缩现象，例如，锗离子、硅离子、砷离子、锑离子或铟离子，特别需要说明的是，重元素(heavierelement)具有使得I3R更致 密的特性，因此，重元素例如锗离子、砷离子、锑离子等均可应用于本发明中，本发明所提供 的实施例仅以氩离子为例进行说明，但所述离子注入的类型并不仅限于氩离子。至此，完成了一次光刻的过程。步骤305，图!Be为本发明所提供的一种光刻方法的实施例中步骤305的示意图，如 图3e所示，以第一光刻图案作为掩膜，对第一 BARC和HM进行蚀刻。步骤306，图3f为本发明所提供的一种光刻方法的实施例中步骤306的示意图，如 图3f所示，将待蚀刻薄膜表面的第一光刻图案和第一 BARC依次剥离。步骤307，图3g为本发明所提供的一种光刻方法的实施例中步骤307的示意图，如 图3g所示，在蚀刻后的HM的表面依次沉积第二 BARC和第二 HL上述步骤305、306和307与现有技术相同，此处不再赘述。步骤308，图池为本发明所提供的一种光刻方法的实施例中步骤308的示意图，如 图池所示，在第二 I3R上施加第二掩膜版(图未示出)，并进行曝光和显影，从而形成第二光 刻图案，其中，第二光刻图案中的I3R的实际CD大于理想CD，在本发明中，ra的CD是指光刻 后I3R的宽度。如图池所示，图中所示的第二光刻图案为第二光刻图案中ra的线宽，两条虚线之 间的距离c为理想⑶，两条直线之间的距离d为实际⑶，且c*105%< d < c*125%。此步骤与步骤303相同。步骤309，图3i为本发明所提供的一种光刻方法的实施例中步骤309的示意图，如 图3i所示，获取第二光刻图案中ra的实际CD与理想CD的偏移量，并采用氩离子分别对偏 移量大于等于预设精度的PR的一侧进行第二离子注入。同理，此处也不仅限于氩离子，其他种类的离子，例如，锗离子、硅离子、砷离子、锑 离子或铟离子也适用。此步骤与步骤304相同。至此，完成了两次光刻的过程。以上内容为本发明中的双光刻方法，接下来，对双光刻后的蚀刻步骤也进行简单 说明。步骤401，图3j为本发明所提供的一种光刻方法的实施例后的蚀刻方法的步骤 401的示意图，如图3j所示，以第二光刻图案作为掩膜，对第二 BARC进行蚀刻步骤402，图3k为本发明所提供的一种光刻方法的实施例后的蚀刻方法的步骤 402的示意图，如图3k所示，以HM和第二光刻图案作为掩膜，对待蚀刻薄膜进行蚀刻。步骤403，图31为本发明所提供的一种光刻方法的实施例后的蚀刻方法的步骤 403的示意图，如图31所示，依次剥离蚀刻后薄膜表面的HM、第二 BARC和第二光刻图案。上述步骤401、402和403与现有技术相同，此处不再赘述。至此，本流程结束。需要说明的是，在双光刻工艺中，上述实施例提供的是一种较佳实施例，即对第一 光刻图案和第二光刻图案均进行校正，在实际应用中，也可仅对第一光刻图案进行校正，或 仅对第二光刻图案进行校正。同时，本发明所提供的光刻方法不仅限于双光刻工艺，对于单次光刻工艺来说，本发明所提供的方法也适用，具体为在PR上施加掩膜版，并进行曝光和显影，从而形成光刻 图案，其中，光刻图案中I3R的实际CD大于理想CD ；获取光刻图案中I3R的实际CD与理想CD 的偏移量，并采用氩离子、锗离子、硅离子、砷离子、锑离子或铟离子分别对偏移量大于等于 预设精度的I3R的一侧进行离子注入，从而可将I3R的CD修正至预设精度的范围内，提高了 单次光刻工艺的精度。可见，在本发明所提供的一种光刻方法中，获取光刻图案中ra的实际CD与理想CD 的偏移量，采用氩离子、锗离子、硅离子、砷离子、锑离子或铟离子分别对偏移量大于等于预 设精度的冊的一侧进行离子注入，这样就将I3R的实际CD修正至预设精度的范围内，能够 提高光刻工艺的精度。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在 本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保 护范围之内。
权利要求
1.一种光刻方法，沉积光刻胶I3R之后，其特征在于，该方法包括进行曝光和显影，并生成光刻图案，其中，光刻图案中I3R的实际关键尺寸CD大于理想CD ；获取光刻图案中I3R的实际CD与理想CD的偏移量；采用氩离子、锗离子、硅离子、砷离子、锑离子或铟离子分别对偏移量大于等于预设精 度的I3R的一侧进行离子注入。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法应用于双光刻工艺中，所述I3R为第一PR，所述光刻图案为第一光刻图案，所述离子注入为第一离子注入，该方法进一步包括沉积第一 I3R之前，在待蚀刻薄膜上沉积一层硬掩膜HM，所述第一 I3R沉积在HM之上； 采用氩离子、锗离子、硅离子、砷离子、锑离子或铟离子分别对偏移量大于等于预设精 度的第一 PR的一侧进行第一离子注入之后，以第一光刻图案作为掩膜，对HM进行蚀刻； 将待蚀刻薄膜表面的第一光刻图案剥离； 在蚀刻后的HM的表面沉积第二 I3R ； 进行曝光和显影，并形成第二光刻图案。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，第一光刻图案中ra的实际CD为理想CD 的 105% 至 125%。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当进行第一离子注入时，离子束与垂直方 向的夹角为0度至25度，离子注入的能量为10000电子伏特eV至100000电子伏特eV，离 子注入的剂量为1 X IO14个原子/cm2至8X IO15个原子/cm2。
5.根据权利要求ι所述的方法，其特征在于，该方法应用于双光刻工艺中，所述ra为第二PR，所述光刻图案为第二光刻图案，所述离子注入为第二离子注入，该方法进一步包括沉积第二 I3R之前，在待蚀刻薄膜上沉积一层HM，在HM之上沉积第一 I3R ； 进行曝光和显影，并形成第一光刻图案； 以第一光刻图案作为掩膜，对HM进行蚀刻； 将待蚀刻薄膜表面的第一光刻图案剥离； 所述第二 I3R沉积在蚀刻后的HM表面。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，第二光刻图案中I3R的实际CD为理想CD 的 105% 至 125%。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当进行第二离子注入时，离子束与垂直方 向的夹角为0度至25度，离子注入的能量为10000电子伏特eV至100000电子伏特eV，离 子注入的剂量为1 X IO14个原子/cm2至8X IO15个原子/cm2。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法应用于双光刻工艺中，所述ra为第 一 I^R或第二 PR，所述光刻图案为第一光刻图案或第二光刻图案，所述离子注入为第一离子 注入或第二离子注入；当所述I3R为第一 PR，所述光刻图案为第一光刻图案，所述离子注入为第一离子注入 时，该方法进一步包括沉积第一 I3R之前，在待蚀刻薄膜上沉积一层HM，所述第一 I3R依次沉积在HM之上； 采用氩离子、锗离子、硅离子、砷离子、锑离子或铟离子分别对偏移量大于等于预设精 度的第一 PR的一侧进行第一离子注入之后，以第一光刻图案作为掩膜，对HM进行蚀刻；将待蚀刻薄膜表面的第一光刻图案剥离； 在蚀刻后的HM的表面沉积第二 ra ；进行曝光和显影，并形成第二光刻图案，其中，第二光刻图案中的ra的实际CD大于理 想CD ；获取第二光刻图案中I3R的实际CD与理想CD的偏移量；并采用氩离子、锗离子、硅离子、砷离子、锑离子或铟离子分别对偏移量大于等于预设 精度的PR的一侧进行第二离子注入；当所述I3R为第二 PR，所述光刻图案为第二光刻图案，所述离子注入为第二离子注入 时，该方法进一步包括沉积第二 I3R之前，在待蚀刻薄膜上沉积一层HM，在HM之上沉积第一 I3R ；进行曝光和显影，并形成第一光刻图案；获取第一光刻图案中I3R的实际CD与理想CD的偏移量；采用氩离子、锗离子、硅离子、砷离子、锑离子或铟离子分别对偏移量大于等于预设精 度的PR的一侧进行第一离子注入；以第一光刻图案作为掩膜，对HM进行蚀刻； 将待蚀刻薄膜表面的第一光刻图案剥离； 所述第二 I3R沉积在蚀刻后的HM表面。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，第一光刻图案中ra的实际CD为理想CD 的 105%至 125% ；第二光刻图案中I3R的实际⑶为理想⑶的105%至125%。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，当进行第一离子注入时，离子束与垂直 方向的夹角为0度至25度，离子注入的能量为10000电子伏特eV至100000电子伏特eV， 离子注入的剂量为1 X IO14个原子/cm2至8 X IO15个原子/cm2 ；当进行第二离子注入时，离子束与垂直方向的夹角为0度至25度，离子注入的能量为 10000电子伏特eV至100000电子伏特eV，离子注入的剂量为1 X IO14个原子/cm2至8 X IO15 个原子/cm2。
全文摘要
本发明公开了一种光刻方法，沉积光刻胶PR之后，该方法包括进行曝光和显影，并生成光刻图案，其中，光刻图案中PR的实际关键尺寸CD大于理想CD；获取光刻图案中PR的实际CD与理想CD的偏移量；采用氩离子、锗离子、硅离子、砷离子、锑离子或铟离子分别对偏移量大于等于预设精度的PR的一侧进行离子注入。采用该方法能够提高光刻工艺的精度。
文档编号G03F1/14GK102053485SQ200910198459
公开日2011年5月11日 申请日期2009年11月3日 优先权日2009年11月3日
发明者宁先捷 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司