基于刻蚀与双重光刻的超分辨率图案实现方法及装置与流程

本发明涉及半导体制造，尤其涉及一种基于刻蚀与双重光刻的超分辨率图案实现方法及装置。

背景技术：

1、目前，半导体制造工艺中光刻机的分辨率都有相应的极限，例如200nm，当工艺需要的图形是低于200nm的线宽或者孔时，光刻机便不能很好的将图形曝光出来，这时候用的较多的是双重曝光。然而现有自对准双重曝光工艺步骤有光刻-沉积-刻蚀等工艺步骤，相对繁琐且对设备要求较高，例如申请号为202110728156.1的发明专利申请《一种改善自对准双重曝光工艺侧墙倾斜的制作方法及装置》，申请号为201610596339.1的发明专利《自对准双重曝光显影工艺的方法以及半导体器件》，这两篇专利文献就是针对自对准双重曝光工艺制作超分辨率线宽或者孔图案的一些问题进行改进和创新，但工艺仍比较繁琐。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提出一种基于刻蚀与双重光刻的超分辨率图案实现方法及装置，使用刻蚀与双重光刻等工艺，可简单快速实现超过光刻机分辨率的图案。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种基于刻蚀与双重光刻的超分辨率图案实现方法，包括以下步骤：

4、第一次光刻：在衬底上涂覆正性光刻胶或负性光刻胶，基于第一光学掩膜版对所述衬底进行曝光，再进行显影形成第一图案；

5、刻蚀：对所述第一图案的光刻胶进行刻蚀，使所述第一图案中的线宽细化；

6、第二次光刻：在所述刻蚀后的所述衬底上涂覆非光敏性光刻胶或负性光刻胶，直接对所述衬底进行曝光，或使用第二光学掩膜版对所述衬底进行曝光，所述第二光学掩膜版包括部分露出或全部露出所述第一次光刻形成的图案的光学掩膜版；再对所述衬底进行显影并热烘焙固化，得到最终的超分辨率图案。

7、进一步地，对所述第一图案的光刻胶进行刻蚀的方式包括干法刻蚀和湿法刻蚀。

8、进一步地，对所述衬底进行干法刻蚀时，使用的气体包括混合气体，所述混合气体包括氧气或氢气。

9、进一步地，对所述衬底进行湿法刻蚀时，使用的药液包括tmah即四甲基氢氧化铵。

10、进一步地，所述第二次光刻中，若在所述第一次光刻后的所述衬底上涂覆负性光刻胶，则能够使用第三光学掩膜版对所述衬底进行曝光，所述第三光学掩膜版包括部分露出或全部露出所述第一次光刻形成的第一图案且在其他区域形成第二图案的光学掩膜版。

11、进一步地，所述第二次光刻中，在所述第一次光刻后的所述衬底上涂覆的非光敏性光刻胶或负性光刻胶的厚度，不超过所述第一次刻蚀后光刻胶的厚度。

12、进一步地，所述非光敏性光刻胶不受光刻和显影液的影响。

13、进一步地，所述非光敏性光刻胶包括arc材料，所述arc材料即抗反射涂层。

14、一种基于刻蚀与双重光刻的超分辨率图案实现装置，包括：

15、第一光刻模块，被配置为在衬底上涂覆正性光刻胶或负性光刻胶，基于第一光学掩膜版对所述衬底进行曝光，再进行显影形成第一图案；

16、刻蚀模块，被配置为对所述第一图案的光刻胶进行刻蚀，使所述第一图案中的线宽细化；

17、第二光刻模块，被配置为在所述刻蚀模块刻蚀后的所述衬底上涂覆非光敏性光刻胶或负性光刻胶，直接对所述衬底进行曝光，或使用第二光学掩膜版对所述衬底进行曝光，所述第二光学掩膜版包括部分露出或全部露出所述第一光刻模块光刻形成的第一图案的光学掩膜版；再对所述衬底进行显影并热烘焙固化，得到最终的超分辨率图案。

18、进一步地，所述非光敏性光刻胶包括arc材料，所述arc材料即抗反射涂层。

19、本发明的有益效果在于：

20、本发明利用材料特性等，提出基于刻蚀与双重光刻的超分辨率图案实现方法及装置，可简单快速实现超过光刻机分辨率的图案。相对于传统的多步自对准双重曝光工艺，本发明在工艺实现上更简单，对设备要求更低，更利于生产和良率的提升。

技术特征：

1.一种基于刻蚀与双重光刻的超分辨率图案实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于刻蚀与双重光刻的超分辨率图案实现方法，其特征在于，对所述第一图案的光刻胶进行刻蚀的方式包括干法刻蚀和湿法刻蚀。

3.根据权利要求2所述的基于刻蚀与双重光刻的超分辨率图案实现方法，其特征在于，对所述衬底进行干法刻蚀时，使用的气体包括混合气体，所述混合气体包括氧气或氢气。

4.根据权利要求2所述的基于刻蚀与双重光刻的超分辨率图案实现方法，其特征在于，对所述衬底进行湿法刻蚀时，使用的药液包括tmah即四甲基氢氧化铵。

5.根据权利要求1所述的基于刻蚀与双重光刻的超分辨率图案实现方法，其特征在于，所述第二次光刻中，若在所述第一次光刻后的所述衬底上涂覆负性光刻胶，则能够使用第三光学掩膜版对所述衬底进行曝光，所述第三光学掩膜版包括部分露出或全部露出所述第一次光刻形成的第一图案且在其他区域形成第二图案的光学掩膜版。

6.根据权利要求1所述的基于刻蚀与双重光刻的超分辨率图案实现方法，其特征在于，所述第二次光刻中，在所述第一次光刻后的所述衬底上涂覆的非光敏性光刻胶或负性光刻胶的厚度，不超过所述第一次刻蚀后光刻胶的厚度。

7.根据权利要求1所述的基于刻蚀与双重光刻的超分辨率图案实现方法，其特征在于，所述非光敏性光刻胶不受光刻和显影液的影响。

8.根据权利要求1所述的基于刻蚀与双重光刻的超分辨率图案实现方法，其特征在于，所述非光敏性光刻胶包括arc材料，所述arc材料即抗反射涂层。

9.一种基于刻蚀与双重光刻的超分辨率图案实现装置，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的基于刻蚀与双重光刻的超分辨率图案实现装置，其特征在于，所述非光敏性光刻胶包括arc材料，所述arc材料即抗反射涂层。

技术总结
本发明公开了一种基于刻蚀与双重光刻的超分辨率图案实现方法及装置，其中方法包括：第一次光刻：在衬底上涂覆正性光刻胶或负性光刻胶，基于第一光学掩膜版对所述衬底进行曝光，再进行显影形成第一图案；刻蚀：对所述第一图案的光刻胶进行刻蚀，使所述第一图案中的线宽细化；第二次光刻：在所述刻蚀后的所述衬底上涂覆非光敏性光刻胶或负性光刻胶，直接对所述衬底进行曝光，或使用第二光学掩膜版对所述衬底进行曝光，所述第二光学掩膜版包括部分露出或全部露出所述第一次光刻形成的图案的光学掩膜版；再对所述衬底进行显影并热烘焙固化，得到最终的超分辨率图案。本发明可简单快速实现超过光刻机分辨率的图案。

技术研发人员：余巨峰,王百钱,杨荣,余明斌
受保护的技术使用者：上海铭锟半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12