一种光刻方法

本申请涉及刻蚀领域，特别涉及一种光刻方法。

背景技术：

1、光刻是指先利用曝光和显影得到具有几何结构的光刻胶层，再通过刻蚀工艺将光刻胶层的几何结构复制到目标衬底上的一种方法，光刻在半导体器件制备领域有广泛的应用。

2、随着科技的飞速发展，半导体器件的面积越来越小，线宽也越来越小，对光刻的分辨率的要求也越来越高。相关技术中光刻主要包括直接光刻和超衍射光刻，具体来说，直接光刻是指利用较小波长的光来将掩模图形直接复制到光刻胶层上的一种光刻方法，包括深紫外光刻、极紫外光刻、电子束光刻等，但是由于存在衍射极限，直接光刻无法将较小的掩模图形直接复制到光刻胶层，例如，当采用193nm波长时，深紫外光刻的极限分辨率只能做到半周期38nm，约为波长的20％，分辨率较低；超衍射光刻是利用光在金属表面横向传输所形成的横向激发行为来进行光刻的一种方法，可以突破衍射极限，提高分辨率，在相关技术中，只有针尖形状的光刻方式实现了线宽压缩的效果，极限成像周期为波长的33.3％，该极限成像周期还是无法满足具有更小面积的半导体器件的制备需求。鉴于此，如何得到一种具有更高极限成像周期的光刻方法是目前亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供了一种光刻方法，能够得到具有更高分辨率的规则的周期性成像效果，从而可以实现超高分辨率的光刻。其具体方案如下：

2、第一方面，本申请提供了一种光刻方法，所述方法包括：

3、获取待刻蚀结构，所述待刻蚀结构之上具有光刻涂层，所述光刻涂层包括交互堆叠的第一介质层和具有目标厚度的光刻胶层，且所述光刻涂层中所述第一介质层的数量比所述光刻胶层多一层，所述第一介质层的折射率小于所述光刻胶层的折射率；

4、根据预设波长的光和具有目标尺寸数据的掩模版，对所述光刻涂层进行曝光，所述掩模版和所述待刻蚀结构之间的距离为目标间距，所述目标厚度、所述目标尺寸数据和所述目标间距用于使所述预设波长的光在所述光刻胶层中周期性成像；

5、去除所述光刻胶层之上的第一介质层，并对所述光刻胶层进行显影，得到具有周期性结构的目标光刻胶层，所述目标光刻胶层用于对所述待刻蚀结构进行刻蚀。

6、可选的，所述目标厚度、所述目标尺寸数据和所述目标间距通过以下方式确定：

7、获取所述掩模版、所述第一介质层、所述光刻胶层和所述待刻蚀结构分别在所述预设波长下的光学参数，所述光学参数包括折射率和吸收系数；

8、根据所述光学参数和尺寸参数，构建对应的光刻仿真模型，所述尺寸参数包括所述光刻胶层的厚度、所述掩膜版的尺寸数据和所述掩膜版和所述待刻蚀结构之间的距离；

9、将所述尺寸参数中的多种分别作为第一尺寸数据、第二尺寸数据和第三尺寸数据，设置所述第一尺寸数据为第一预设尺寸，所述第二尺寸数据为第二预设尺寸，通过所述光刻仿真模型确定所述光刻胶层中周期性成像时的第三尺寸数据为第三目标尺寸数据；

10、在所述第三尺寸数据为所述第三目标尺寸数据，且所述第一尺寸数据为所述第一预设尺寸时，通过所述光刻仿真模型确定所述光刻胶层中周期性成像时的第二尺寸数据为第二目标尺寸数据；

11、在所述第三尺寸数据为所述第三目标尺寸数据，且所述第二尺寸数据为所述第二目标尺寸数据时，通过所述光刻仿真模型确定所述光刻胶层中周期性成像时的第一尺寸数据为第一目标尺寸数据；

12、根据所述第一目标尺寸数据、所述第二目标尺寸数据和所述第三目标尺寸数据确定所述目标厚度、所述目标尺寸数据和所述目标间距。

13、可选的，所述光刻涂层包括多个所述光刻胶层，所述光刻涂层的最外层均为所述第一介质层。

14、可选的，所述光刻涂层中的多个第一介质层为同种材料。

15、可选的，所述第一介质层包括：金属材料或在所述预设波长下折射率小于1的超材料。

16、可选的，所述待刻蚀结构中包括衬底、所述衬底之上的待引出结构和覆盖所述待引出结构的第二介质层，所述目标光刻胶层用于对所述第二介质层进行刻蚀。

17、可选的，所述掩模版和所述待引出结构的周期差异小于预设周期差异值，且所述掩模版的透光层与所述待引出结构相对设置。

18、可选的，所述光刻胶层的数量为1，所述方法还包括：

19、以所述目标光刻胶层为掩蔽，对所述光刻胶层之下的所述第一介质层进行刻蚀，得到具有周期性结构的目标第一介质层；

20、根据所述目标第一介质层，对所述第二介质层进行刻蚀，得到具有周期性结构的目标第二介质层，所述目标第二介质层暴露所述待引出结构的至少部分表面。

21、可选的，所述待引出结构包括栅极结构、源极结构和漏极结构中的一种或多种。

22、可选的，所述衬底和所述待引出结构之间还包括堆叠层和贯穿堆叠层的沟道结构，或所述衬底和所述待引出结构之间还包括第三介质层或掺杂层。

23、综上所述，本申请实施例提供了一种光刻方法，该方法包括：获取待刻蚀结构，待刻蚀结构之上具有光刻涂层，光刻涂层包括交互堆叠的第一介质层和具有目标厚度的光刻胶层，且光刻涂层中第一介质层的数量比光刻胶层多一层，第一介质层的折射率小于光刻胶层的折射率；根据预设波长的光和具有目标尺寸数据的掩模版，对光刻涂层进行曝光，掩模版和待刻蚀结构之间的距离为目标间距，目标厚度、目标尺寸数据和目标间距用于使预设波长的光在光刻胶层中周期性成像；去除光刻胶层之上的第一介质层，并对光刻胶层进行显影，得到具有周期性结构的目标光刻胶层，目标光刻胶层用于对待刻蚀结构进行刻蚀。上述方法中的光刻涂层可以形成法布里-珀罗谐振腔，在光刻胶层的目标厚度、掩模版的目标尺寸数据以及掩模版和待刻蚀结构之间的目标间距这些合适参数下，预设波长的光在光刻胶层中实现了超高分辨率的规则的周期性成像效果，从而可以实现超高分辨率的光刻。

技术特征：

1.一种光刻方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标厚度、所述目标尺寸数据和所述目标间距通过以下方式确定：

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述光刻涂层包括多个所述光刻胶层，所述光刻涂层的最外层均为所述第一介质层。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述光刻涂层中的多个第一介质层为同种材料。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一介质层包括：金属材料或在所述预设波长下折射率小于1的超材料。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述待刻蚀结构中包括衬底、所述衬底之上的待引出结构和覆盖所述待引出结构的第二介质层，所述目标光刻胶层用于对所述第二介质层进行刻蚀。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述掩模版和所述待引出结构的周期差异小于预设周期差异值，且所述掩模版的透光层与所述待引出结构相对设置。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述光刻胶层的数量为1，所述方法还包括：

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述待引出结构包括栅极结构、源极结构和漏极结构中的一种或多种。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述衬底和所述待引出结构之间还包括堆叠层和贯穿堆叠层的沟道结构，或所述衬底和所述待引出结构之间还包括第三介质层或掺杂层。

技术总结
本申请提供了一种光刻方法，该方法包括：获取待刻蚀结构，待刻蚀结构之上具有光刻涂层，光刻涂层包括交互堆叠的第一介质层和具有目标厚度的光刻胶层，且光刻涂层中第一介质层的数量比光刻胶层多一层，第一介质层的折射率小于光刻胶层的折射率；根据预设波长的光和具有目标尺寸数据的掩模版，对光刻涂层进行曝光；去除光刻胶层之上的第一介质层，并对光刻胶层进行显影，得到具有周期性结构的目标光刻胶层，目标光刻胶层用于对待刻蚀结构进行刻蚀。通过上述方法，能够让预设波长的光在光刻胶层中实现了超高分辨率的规则的周期性成像效果，从而可以实现超高分辨率的光刻。

技术研发人员：宋桢,韦亚一,张利斌
受保护的技术使用者：中国科学院微电子研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12