[发明专利]光刻方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件制造技术领域，尤其涉及一种光刻方法。

背景技术

半导体制造工艺中的缺陷是影响半导体器件的良率以及器件性能的一个主要因素。在制作小尺寸半导体器件时，工艺上对于光刻以及刻蚀工艺要求尤为严格。

在光刻工艺中，尤其是在制作小尺寸形状时，由于光学衍射效应和刻蚀本身不能做到百分百各向异性，使得会出现刻蚀后难以达到预期形状的问题。如在光刻形成矩形细条时，由于光刻工艺的限制，并不能形成规则的矩形立方结构的光刻胶；即便是能够形成规则的矩形立方结构，在后续的刻蚀过程中，由于刻蚀并不能做到完全各向异性，即在向下刻蚀显影出来的部分的同时，也会侧向刻蚀，这样在光刻胶的矩形的边角处，就会受到多个方向的侧向刻蚀，逐步失去规则的矩形边角，在刻蚀过程中这种不规则的图案会进一步地传递到最终的刻蚀层。即在最终刻蚀层的矩形细条形状的长宽拐角处会出现形状上的坍缩。一般将这种现象称之为线边缘短化(LES，Line edge shortening)。如在使用光刻-冻结-光刻-刻蚀工艺(LFLE，Litho-Freeze-Litho-Etch)制作细条状矩形多晶栅时，如图1a-1d所示，在多晶栅层1上形成第一条纹光刻胶2后进行冻结(图1a)，并在第一条纹光刻胶2上形成与第一条纹光刻胶2正交的第二条纹光刻胶3(图1b)，然后通过刻蚀和去除光刻胶后形成矩形光刻胶2’(图1c)，以形成的矩形光刻胶2’为掩膜最后刻蚀多晶栅层1，刻蚀得到的半导体形状由于LES效应会出现如图1d所示的形状。

光刻胶回流工艺通常用来制作球形曲面的微结构零件，如用来制作显微透镜列阵。光刻胶回流工艺的过程是，对基板上形成的光刻胶加热，升温到光刻胶的玻璃转化温度以上，由于光刻胶表面张力作用以及分子动能的增加，将光刻胶形成球面的形状。

发明内容

为了解决现有技术中在形成细条矩形半导体形状时出现LES的问题，本发明提供了一种光刻方法，该方法包括：在待刻蚀半导体层上形成条纹状第一光刻胶层；对所述第一条纹光刻胶层进行冻结处理；在所述第一条纹光刻胶层上形成与其正交的第二条纹光刻胶层；对所述第一条纹光刻胶层进行过刻蚀处理；对所述第二条纹光刻胶层进行过去除处理，形成矩形光刻胶；通过光刻胶回流，在所述矩形光刻胶的一端或两端形成椭圆光刻胶，以形成类骨状图案化的光刻胶以补偿刻蚀过程中的图案变形，最后以回流过的光刻胶作为掩膜对待刻蚀半导体层进行刻蚀。

进一步，所述第二光刻胶层厚度大于第一光刻胶层厚度。

进一步，所述待刻蚀半导体层为多晶栅层。

通过上述的技术方案，针对LES的影响，本发明通过光刻胶回流工艺，在细条状矩形光刻胶一端或两端形成椭圆光刻胶以类骨状光刻胶图案，在会出现LES效应的对应部位进行一定补偿，以便在使用此类型光刻胶图案作为掩膜进行相关操作时避免在刻蚀后的半导体层如多晶栅层达不到预期矩形形状，进而影响半导体器件性能的问题。

附图说明

图1a～图1d为现有技术中LFLE工艺示意图；

图2a～图2i为本发明一种实施例的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图2a所示，在待刻蚀的半导体层21上(如多晶栅层)上通过旋涂光刻或丝网印刷等方式先形成第一条形光刻胶层22，并对第一条形光刻胶层22进行冻结处理(图2b)；然后在第一条纹光刻胶层22上形成第二条纹光刻胶层23，第二条纹光刻胶层23的条纹与第一条纹光刻胶层22的条纹正交，如图2c所示，且第二条纹光刻胶层23的厚度大于第一条纹光刻胶层22的厚度，图2d为图2c沿A-A方向的横向截面图；对冻结的第一条纹光刻胶层22进行过刻蚀处理，以完全去掉第一条纹光刻胶层22的暴露部分22a，且保留第二条纹光刻胶的整体形状，如图2e所示，图2f为图2e在B-B方向的截面图；接着对剩余的第二条纹光刻胶层23’进行过去除，以完全去除剩余的第二条纹光刻胶层23’，且保留过刻蚀后剩余的第一条纹光刻胶层22’的矩形形状，如图2g所示；利用光刻胶回流工艺，在剩余的第一条纹光刻胶层22’的矩形一端或两端形成椭圆形光刻胶24，以形成类骨状图案化的光刻胶，如图2h所示，其中剩余的矩形形状的光刻胶若一端位于半导体表面边缘，则对处于非边缘的一端进行光刻胶回流形成椭圆形光刻胶，若剩余的矩形形状的光刻胶整体位于半导体表面边缘内，则对矩形光刻胶的两端光刻胶回流形成椭圆形光刻胶；最后以类骨状图案化的光刻胶为掩膜对待刻蚀的半导体层21进行刻蚀，如图2i所示。