[发明专利]双曝光方法及刻蚀方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及双曝光方法及刻蚀方法。

背景技术

随着半导体器件尺寸的逐渐减小，图案特征尺寸也越来越趋近于光刻处理方法的极限，作为32nm节点的光刻工艺的强大补充，在一个或多个掩模板上分配布图图案并进行多次曝光和刻蚀的方法得到越来越多的应用。

申请日为2006年10月8日，申请号为200610160503.0，公开号为CN1945444A)的中国专利申请“对光刻衬底上的正色调抗蚀剂层进行构图的方法”公开了一种两次曝光两次刻蚀形成图案的方法。图1-5为该方法处理过程中半导体器件的结构示意图。首先，如图1所示在衬底11和目标层12(TL)上形成一层硬掩膜13(HM)，并在硬掩膜层13上涂布第一层光刻胶14(RL1)。如图2所示，通过曝光显影后，形成第一光刻胶图案层15(RM1)，根据该RM1对HM进行刻蚀，得到层结构。然后，如图3所示，去除RM1，在刻蚀后的HM上涂布第二层光刻胶16(RL2)。如图4所示，对RL2进行曝光显影后，形成第二光刻胶图案层17(RM2)，根据该RM2对HM再次进行刻蚀，形成如图所示的层结构。然后，如图5所示，根据HM形成的图案对目标层进行刻蚀，刻蚀后将HM、RM2去除，最终得到具有RM1、RM2图案的层结构。但是，该方法在每一次曝光后都需要进行一次刻蚀才可以形成最终的图案，过程繁琐，而且每次刻蚀都增加了对衬底损坏的几率。

针对上述问题，现有技术中采用双次曝光单次刻蚀的方法来减少刻蚀的次数，简化生成工序，增加产品良率。结合图2、6、7所示，该方法与前述“对光刻衬底上的正色调抗蚀剂层进行构图的方法”的区别在于，在第一次曝光显影得到如图2所示的第一光刻胶图案层15(RM1)后，如图6所示，对该在先形成的RM1进行物理或化学处理，然后直接涂布第二层光刻胶21(RL2)，然后，如图7所示，对RL2进行曝光显影，形成层结构，该层结构表面即具有了第二光刻胶图案层22(RM3)，然后根据该RM1和RM3对硬掩膜层(HM)和目标层(TL)进行刻蚀，刻蚀后将HM、RM1、RM3去除，最终得到具有RM1、RM2图案的层结构。

其中，由于在涂布RL2以及对RL2进行曝光显影形成RM3的过程中，分别需要进行高温烘焙和利用有机溶剂进行冲洗，该过程会直接导致在先形成的RM1熔融受损，因此在涂布第二层光刻胶之前，需要对在先形成的RM1进行处理以防受损。常用的处理方法如：

1)采用波长为193nm的光进行整体曝光，然后在210℃下热处理60s，从而使在先形成的RM1材料内部结构交联。

2)采用有机冷冻材料使在先形成的RM1充分冻结，从而改变RM1中光刻胶的性能。

然而，以上对第一光刻胶图案层的热处理、化学处理方式会导致在先形成的第一光刻胶图案层的形变等，都不可避免的会影响在先形成的第一光刻胶图案层的质量，侵蚀图案。

发明内容

本发明实施例提供一种双曝光方法及刻蚀方法，能够防止第二光刻胶图案层形成过程中对在先形成的第一光刻胶图案层的侵蚀。

为了解决上述技术问题，本发明实施例的技术方案如下：

一种双曝光方法，包括：

在中间膜层上形成第一光刻胶图案层；

在在先形成的所述第一光刻胶图案层上形成无机化合物薄膜；

在所述无机化合物薄膜上涂布光刻胶层；

对所述光刻胶层进行曝光显影，形成第二光刻胶图案层。

优选的，在不大于220℃的温度下在所述在先形成的第一光刻胶图案层上沉积无机化合物薄膜。

优选的，采用等离子体化学气相淀积或者原子层沉积的方法沉积所述无机化合物薄膜。

优选的，所述无机化合物薄膜的材料为氮化硅或氧化硅或氮氧化硅。

优选的，采用SiH₄和N₂O进行等离子体化学气相沉积生成所述无机化合物薄膜。

优选的，采用SiH₄、H₂和NH₃沉积生成所述无机化合物薄膜。

优选的，所述无机化合物薄膜的厚度为1-10nm。

优选的，所述无机化合物薄膜的厚度为3-5nm。

优选的，在所述无机化合物薄膜上涂布光刻胶层之前，还包括：

在所述无机化合物薄膜上覆盖底部抗反射涂层。

优选的，在所述利用掩模板对所述光刻胶层进行曝光显影之前，还包括：

在所述光刻胶层上覆盖顶部抗反射涂层。

一种刻蚀方法，包括：

在中间膜层上形成第一光刻胶图案层；