專利名稱：圖形轉(zhuǎn)移方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造工藝，尤其涉及圖形轉(zhuǎn)移方法。
背景技術(shù)：
為了提高集成度，降低制造成本，半導(dǎo)體器件的關(guān)鍵尺寸不斷變小，芯 片單位面積內(nèi)的半導(dǎo)體器件數(shù)量不斷增加。在半導(dǎo)體器件關(guān)鍵尺寸減小的同 時，半導(dǎo)體器件圖形也不斷地細微化。然而，細微圖形和細微節(jié)距的形成越 發(fā)困難起來，為了形成細微圖形，引入了在膜層上將光掩膜版上圖形進行雙 重曝光工藝。
《半導(dǎo)體制造》2007年8月刊文章"疊加圖形浸沒式光刻技術(shù)應(yīng)用于32nm 半節(jié)距的前景展望"公開了現(xiàn)有用雙重曝光工藝制作半導(dǎo)體器件的方法。參 考圖1至圖5，在圖l中，在包含驅(qū)動電路等結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體基底101上形成第一 掩膜層102,其中，第一掩膜層102的材料可以為多晶硅或氮氧化硅等，作用 為在后續(xù)刻蝕過程中保護半導(dǎo)體基底101免受刻蝕氣體的影響；形成第一掩膜 層102的方法為化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法等。然后，在第一掩膜層102 上用化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法等方法形成第二掩膜層103，第二掩膜 層103的材料可以是氮化硅等，作用為用以后續(xù)刻蝕過程中保護第 一掩膜層 102的完整。在第二掩膜層103上形成第一抗反射層104,用以后續(xù)曝光工藝中 保護下面的膜層免受光的影響，形成第一抗反射層104的方法可以是旋涂法。 并在第 一抗反射層104上旋涂第 一光刻膠層105 。
如圖2所示，將光掩模版10及帶有各膜層的半導(dǎo)體基底100放入光刻裝置 中，將光掩模版10上的掩模版圖形12通過光刻技術(shù)轉(zhuǎn)移至第一光刻膠層105 上，形成圖形與半導(dǎo)體器件圖形12相對應(yīng)的圖形化第一光刻膠層105a。以圖形化第 一光刻膠層105a為掩膜，用濕法刻蝕第 一抗反射層104和第二掩膜層 103至露出第一掩膜層102,形成與圖形化第一光刻膠層105a相對應(yīng)的圖形化 第二掩膜層103a及圖形化第 一抗反射層104a。
如圖3所示，用灰化法去除圖形化第一光刻膠層105a;在圖形化第一抗反 射層104a和第 一掩膜層102上形成第二抗反射層107,所述形成方法包括旋涂 法；用旋涂法在第二抗反射層107上形成第二光刻膠層(圖未示)，且將第二 光刻膠層填充滿圖形化第二掩膜層103a上的開口106,經(jīng)過甩干后，第二光刻 膠層表面平整；將帶有各膜層的半導(dǎo)體基底100相對于光掩模版10進行移動， 移動的距離為使圖形化第二掩膜層103a上的第一半導(dǎo)體器件圖形與后續(xù)在第 一掩膜層102上形成的第二半導(dǎo)體器件圖形之間的節(jié)距為目標(biāo)節(jié)距所需的尺 寸；將光掩模版10上的掩模版圖形12通過光刻技術(shù)轉(zhuǎn)移至第二光刻膠層上， 形成具有第二半導(dǎo)體器件圖形的第二光刻膠層108a。
如圖4所示，以具有第二半導(dǎo)體器件圖形的第二光刻膠層108a為掩膜，用 濕法刻蝕法，刻蝕第二抗反射層107至露出第一掩膜層102和具有第一半導(dǎo)體 器件圖形的第 一抗反射層104a,形成目標(biāo)半導(dǎo)體器件圖形。
以具有第二半導(dǎo)體器件圖形的第二光刻膠層108a和具有第一半導(dǎo)體器件 圖形的第 一抗反射層104a為掩膜，用濕法刻蝕第 一掩膜102層至露出半導(dǎo)體基 底IOI，形成具有目標(biāo)半導(dǎo)體器件圖形的第一掩膜層102a,并去除具有第二半 導(dǎo)體器件圖形的第二光刻膠層108a和具有第 一半導(dǎo)體器件圖形的第 一抗反射 層104a,刻蝕后的半導(dǎo)體基底101和具有目標(biāo)半導(dǎo)體器件圖形的第一掩膜層 102a的截面結(jié)構(gòu)如圖5所示。
上述現(xiàn)有技術(shù)在具有第 一半導(dǎo)體器件圖形的第 一抗反射層104a和第 一掩 膜層102上旋涂形成第二抗反射層107時，由于具有第一半導(dǎo)體器件圖形的第 一抗反射層104a覆蓋有具有第 一半導(dǎo)體器件圖形的第二掩膜層103a,導(dǎo)致在涂
5布第二抗反射層107時，第二抗反射層107在具有第一半導(dǎo)體器件圖形的第二 掩膜層103a的溝槽106內(nèi)不能均勻平整地涂布，所以，在對第二光刻膠層進行 曝光時，由于第二抗反射層107的不均勾導(dǎo)致光刻膠接受的光能量不一致，容 易使光刻膠形成的圖形結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，發(fā)生坍塌。
另外，第二抗反射層107容易在曝光時產(chǎn)生駐波效應(yīng)，使得曝光后形成的 光刻膠圖形結(jié)構(gòu)側(cè)壁陵度較差，不利于刻蝕的進行。
此外，現(xiàn)有技術(shù)使用濕法刻蝕，由于第一掩膜層102和第二掩膜層103的 各向異性，濕法刻蝕導(dǎo)致在第一掩膜層和第二掩膜層上形成的線條截面出現(xiàn)T 形、倒T形、三角形、倒三角形、梯形、倒梯形、半圓頂或無頂?shù)默F(xiàn)象，或是 形成的線條側(cè)壁與半導(dǎo)體基底表面不垂直。濕法刻蝕也容易導(dǎo)致在第一掩膜 層和第二掩膜層上形成的線條出現(xiàn)坍塌。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種圖形轉(zhuǎn)移方法，不需要在被刻蝕的掩 膜層表面涂覆抗反射層，避免現(xiàn)有技術(shù)中抗反射層涂布不平整、不均勻，進 而導(dǎo)致光刻膠接受的光能量不一致，從而使光刻膠層形成的圖形線條結(jié)構(gòu)不 穩(wěn)定，容易發(fā)生坍塌。
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種圖形轉(zhuǎn)移方法，包括步驟提供具有 至少一個掩膜層的半導(dǎo)體基底，離半導(dǎo)體基底最遠且未被圖形化的掩膜層上 具有光刻膠層，所述光刻膠層含有感光成酸劑和對烷基苯氧基曱酸樹酯；通 過曝光形成圖形化光刻膠層，且圖形化光刻膠層上的圖形深度小于光刻膠層 厚度；使用硅烷化劑對圖形化光刻膠層表面進行硅烷化處理，使圖形化光刻 膠層上被曝光部分轉(zhuǎn)變?yōu)閳D形化抗等離子刻蝕層；以圖形化抗等離子刻蝕層 為掩膜，對圖形化光刻膠層進行等離子刻蝕至暴露掩膜層；以圖形化抗等離 子刻蝕層或圖形化光刻膠層為掩膜，刻蝕掩膜層?？蛇x地，所述曝光的強度是20mj/cm2至50mj/cm2。
可選地，所述圖形化光刻膠層上的圖形深度為光刻膠層厚度的5%至 10%。
可選地，所述通過曝光形成圖形化光刻膠層的步驟之前，還可以包括對 光刻膠層進行預(yù)烘培的步驟。
可選地，所述預(yù)烘培的溫度是IO(TC至120°C。
可選地，所述預(yù)烘培的時間是50秒至70秒。
可選地，所述硅烷化處理后，還可以包括對光刻膠層進行烘烤的步驟， 使抗等離子刻蝕層產(chǎn)生交聯(lián)。
可選地，所述對烷基苯氧基曱酸樹酯為對-仲丁基-苯氧基曱酸叔丁酯、對 -仲丁基-苯氧基曱酸仲丁酯、對-仲丁基-苯氧基曱酸異丙酯、對-異丙基-苯氧 基曱S吏一又丁酯、對-異丙基-苯氧基甲酸仲丁酯或者對-異丙基-苯氧基甲酸異丙酯。
可選地，所述感光成酸劑包括石克鑰離子六氟銻酸鹽或石克鐵離子六氟石粦酸
鹽
可選地，所述硫鎗離子六氟銻酸鹽包括三苯基硫鐵六氟銻酸鹽、(4-苯硫 基-苯基)二苯基硫鐯六氟銻酸鹽或雙—[(4-二苯硫鑰)苯基]硫醚-雙-六氟銻酸鹽。
可選地，所述硫鑰離子六氟磷酸鹽包括三苯基硫鑰六氟磷酸鹽、(4-苯硫 基-苯基)二苯基硫鑰六氟磷酸鹽或雙-[(4-二苯硫鎗)苯基]硫醚-雙-六氟磷酸鹽。
可選地，所述硅烷化劑包括六曱基二硅氮烷、四曱基二硅氮烷、雙(二 曱氨基)曱基硅烷、雙(二曱氨基)二曱基硅烷、二曱硅基二曱胺、二甲硅 基二乙胺、三曱硅基二曱胺、三甲硅基二乙胺或(二曱氨基)五甲基乙硅烷。
可選地，進行等離子刻蝕氣體包括02、 Ar、 CF4、 CH2F2或C4F8。與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案在圖形化光刻膠層上形成圖形化抗等離 子刻蝕層，即在圖形化光刻膠層上原位形成一層用于刻蝕光刻膠的掩膜層， 并以此來刻蝕圖形化光刻膠層，因而不需要在被刻蝕的掩膜層表面涂覆抗反 射層，避免抗反射層涂布不平整不均勻，進而防止光刻膠接受的光能量不一 致，從而避免光刻膠層形成的圖形線條結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，并減少了制作半導(dǎo)體器 件的工藝步驟。
另外，采用等離子刻蝕可以使光刻膠層上形成的線條側(cè)壁與下一掩膜層
或半導(dǎo)體基底表面垂直或接近垂直，可以避免所述線條截面出現(xiàn)T形、倒T 形、三角形、倒三角形、梯形、倒梯形、半圓頂或無頂?shù)默F(xiàn)象，還可以防止 所述線條出現(xiàn)坍塌。
圖1至圖5是現(xiàn)有技術(shù)半導(dǎo)體基底截面示意圖； 圖6是本發(fā)明圖形轉(zhuǎn)移方法實施例1刻蝕第二掩膜層的流程圖； 圖7是本發(fā)明圖形轉(zhuǎn)移方法實施例1刻蝕第一掩膜層的流程圖； 圖8至圖13是實施例1中半導(dǎo)體基底截面示意圖； 圖14是本發(fā)明圖形轉(zhuǎn)移方法實施例2流程圖； 圖15是本發(fā)明圖形轉(zhuǎn)移方法實施例3流程圖。
具體實施例方式
具體實施方式
中，提供一種圖形轉(zhuǎn)移方法，在圖形化光刻膠層上形成圖 形化抗等離子刻蝕層，即在圖形化光刻膠層上原位形成一層掩膜層，并以此 掩膜層來刻蝕圖形化光刻膠層。
為此，提供提供一種圖形轉(zhuǎn)移方法，包括步驟提供具有至少一個掩膜 層的半導(dǎo)體基底，離半導(dǎo)體基底最遠且未被圖形化的掩膜層上具有光刻膠層，所述光刻膠層含有感光成酸劑和對烷基苯氧基曱酸樹酯；通過曝光形成圖形 化光刻膠層，且圖形化光刻膠層上的圖形深度小于光刻膠層厚度；使用硅烷 化劑對圖形化光刻膠層表面進行硅烷化處理，使圖形化光刻膠層上被曝光部 分轉(zhuǎn)變?yōu)閳D形化抗等離子刻蝕層；以圖形化抗等離子刻蝕層為掩膜，對圖形 化光刻膠層進行等離子刻蝕至暴露掩膜層；以圖形化抗等離子刻蝕層或圖形 化光刻膠層為掩膜，刻蝕掩膜層。可選地，所述曝光的強度是20mj/cm2至 50mj/cm2?？蛇x地，所述圖形化光刻膠層上的圖形深度為光刻膠層厚度的5% 至10%。可選地，所述通過曝光形成圖形化光刻膠層的步驟之前，還可以包 括對光刻膠層進行預(yù)烘培的步驟?？蛇x地，所述預(yù)烘培的溫度是10(TC至120 'C?？蛇x地，所述預(yù)烘培的時間是50秒至70秒?？蛇x地，所述硅烷化處理 后，還可以包括對光刻膠層進行烘烤的步驟，使抗等離子刻蝕層產(chǎn)生交聯(lián)。 可選地，所述對烷基苯氧基曱酸樹酯為對-仲丁基-苯氧基曱酸叔丁酯、對-仲 丁基-苯氧基曱酸仲丁酯、對-仲丁基-苯氧基曱酸異丙酯、對-異丙基-苯氧基曱 酸叔丁酯、對-異丙基-苯氧基曱酸仲丁酯或者對-異丙基-苯氧基曱酸異丙酯。 可選地，所述感光成酸劑包括硫錄離子六氟銻酸鹽或硫鐵離子六氟磷酸鹽。 可選地，所述硫鐵離子六氟銻酸鹽包括三苯基硫鎗六氟銻酸鹽、(4-苯硫基-苯 基)二苯基硫鑰六氟銻酸鹽或雙-[(4-二苯石克鎗)苯基]辟u醚-雙-六氟銻酸鹽?？蛇x 地，所述硫鐵離子六氟磷酸鹽包括三苯基硫鐵六氟磷酸鹽、(4-苯硫基-苯基) 二苯基硫鎿六氟磷酸鹽或雙-[(4-二苯硫鎗)苯基]硫醚-雙-六氟磷酸鹽。可選地， 所述硅烷化劑包括六甲基二硅氮烷、四曱基二硅氮烷、雙(二曱氨基)甲基 硅烷、雙(二曱氨基)二曱基硅烷、二曱硅基二曱胺、二甲硅基二乙胺、三 甲硅基二甲胺、三甲硅基二乙胺或(二曱氨基)五甲基乙硅烷?？蛇x地，進 行等離子刻蝕氣體包括02、 Ar、 CF4、 CH2F2或C4F8。
下面結(jié)合附圖通過實施例進行具體說明。
實施例1本實施例不需要在被刻蝕的掩膜層表面涂覆抗反射層，避免現(xiàn)有技術(shù)中 抗反射層涂布不平整不均勻，進而導(dǎo)致光刻膠接受的光能量不一致，從而使 光刻膠層形成的圖形線條結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，容易發(fā)生坍塌。下面結(jié)合附圖對本發(fā) 明的具體實施方式
做詳細的說明。
如圖6所示，本實施例光刻方法包括
步驟Slll,提供可有兩層疊加掩膜層的半導(dǎo)體基底，遠離半導(dǎo)體基底的 第 一掩膜層被刻蝕形成圖形化第 一掩膜層，并暴露出圖形化第 一掩膜層下的 第二掩膜層；
步驟S112，在第二掩膜層和圖形化第一掩膜層上形成含有感光成酸劑和 對烷基苯氧基曱酸樹酯的第二光刻膠層；
步驟S113，利用淺層曝光(ShallowExposure)將光掩模版圖形轉(zhuǎn)移至第 二光刻膠層上，形成圖形化第二光刻膠層，其圖形對應(yīng)于第二掩膜層被圖形 化第 一掩膜層暴露的位置，且第二光刻膠層上圖形的深度小于第二光刻膠層 的厚度；
步驟S114,對圖形化第二光刻膠層表面被淺層曝光的部分進行硅烷化處 理(Silylation),在圖形化第二光刻膠層上形成圖形化抗等離子刻蝕層；
步驟S115，以圖形化抗等離子刻蝕層為掩膜，對第二光刻膠層進行等離 子刻蝕至暴露圖形化第 一掩膜層和第二掩膜層；
步驟S116,以圖形化抗等離子刻蝕層為掩膜，刻蝕第二掩膜層至暴露半 導(dǎo)體基底，形成圖形化第二掩膜層，再去除圖形化第一掩膜層、圖形化抗等 離子刻蝕層和圖形化第二光刻膠層。
在步驟S116中，可以先行除去圖形化抗等離子刻蝕層，再以圖形化第一 掩膜層和圖形化第二光刻膠層為掩膜，刻蝕第二掩膜層至暴露半導(dǎo)體基底， 再去除圖形化第 一掩膜層和圖形化第二光刻膠層。上述方法中，形成步驟Slll所述的半導(dǎo)體基底的方法可以是本領(lǐng)域技術(shù)
人員慣常使用的光刻方法，如圖7所示，具體步驟可以包括
步驟S101,提供半導(dǎo)體基底，所述半導(dǎo)體基底上依次具有第二掩膜層、 第一掩膜層、抗反射層和第一光刻膠層；
步驟S102,將第一光掩模版上的第一半導(dǎo)體器件圖形轉(zhuǎn)移至第一光刻膠 層上，形成圖形化第一光刻膠層；
步驟S103，以圖形化第一光刻膠層為掩膜，蝕刻抗反射層和第一掩膜層 至暴露第二掩膜層，形成圖形化第一掩膜層；
步驟S104,除去圖形化第一光刻膠層和抗反射層。
將步驟Slll至步驟S116結(jié)合在步驟S101至步驟S104之后，形成了完 整的刻蝕具有兩層掩膜層的半導(dǎo)體基底的方法。圖8至圖13為該方法的示意圖。
如圖8所示，提供半導(dǎo)體基底201，所述半導(dǎo)體基底201上依次具有第二 掩膜層202、第一掩膜層203、抗反射層204和第一光刻膠層205。
第二掩膜層202和第一掩膜層203的材料可以根據(jù)半導(dǎo)體基底的材料來 確定，使得第二掩膜層202和第一掩膜層203達到一定的蝕刻比要求。當(dāng)半 導(dǎo)體基底是常見的單晶硅時，第二掩膜層202的材料可以是氧化硅、氮化硅 或多晶硅，第二掩膜層202的厚度可以是10nm至200nm，具體可以是10nm、 20nm、 30nm、 40nm、 50nm、 60nm、 70腿、80nm、 90腦、IOO腦、150謹(jǐn) 或者200nm，當(dāng)使用多晶硅時，第二掩膜層202的厚度為50nm。第一掩膜層 203的材料可以是氧化硅、氮化硅或多晶硅，第二掩膜層202的厚度可以是 10nm至200nm，具體可以是10nm、 20nm、 30nm、 40nm、 50nm、 60nm、 70nm、 80nm、 90nm、 100nm、 150nm或者200nm,當(dāng)使用多晶硅時，第一掩膜層203 的厚度為50nm。
11抗放射層204的厚度可以是30nm至150nm,具體可以是30nm、 40nm、 50nm、 60nm、 70nm、 80nm、 90nm、 100nm、 110nm、 120nm、 130nm、 140nm 或150nm。
第一光刻膠層205的厚度可以是150nm至400nm,具體可以是150nm、 160nm、 170nm、 180nm、湧nm、 200nm、 210腦、220nm、 230nm、 240腦、 250nm、 260nm、 270nm、 280nm、 290固、300nm、 310nm、 320nm、 330亂 340nm、 350nm、 360nm、 370nm、 380歸、390nm或400腦。
如圖9所示。通過執(zhí)行步驟S102，將第一光掩模版20上的第一半導(dǎo)體器 件圖形22轉(zhuǎn)移至第一光刻膠層上，形成圖形化第一光刻膠層205a。
再執(zhí)行步驟S103，以圖形化第一光刻膠層205a為掩膜，刻蝕抗反射層 204和第一掩膜層203至暴露第二掩膜層202，形成如圖10所示的圖形化第 一掩膜層203a和圖形化抗反射層204a。
執(zhí)行步驟S104,除去圖形化第一光刻膠層205a和圖形化抗反射層204a。 在執(zhí)行完步驟S104之后，形成了這樣一種具有兩層掩膜層的半導(dǎo)體基底，即 遠離半導(dǎo)體基底的第 一掩膜層被刻蝕出溝槽，溝槽底部暴露出第二掩膜層， 也即形成了步驟Slll所要提供的半導(dǎo)體基底。
如圖ll所示，再執(zhí)行步驟S112,在第二掩膜層202和圖形化第一掩膜層 203a上涂布含有感光成酸劑(又稱為光敏產(chǎn)酸物，Photoacid Generator)和對 烷基苯氧基曱酸樹酯的第二光刻膠層206。光刻膠可以是JSR公司生產(chǎn)的牌號 為JSR1532的光刻膠。第二光刻膠層206的涂布厚度為150nrn至250nm,具 體例3d 150nm、 160nm、 170nm、 180nm、 190nm、 200nm、 210nm、 220腦、 230nm、 240nm或250nm。所述感光成酸劑可以是硫鐵離子六氟銻酸鹽或硫鐵 離子六氟磷酸鹽，具體例如三苯基硫錄六氟銻酸鹽、三苯基硫鎗六氟磷酸鹽、 (4-苯硫基-苯基)二苯基硫鐘六氟銻酸鹽、(4-苯硫基-苯基)二苯基硫鎿六氟磷酸鹽、雙-[(4-二苯硫総)苯基]硫醚-雙-六氟銻酸鹽或者雙-[(4-二苯硫鑰)苯 基]硫醚-雙-六氟磷酸鹽。第二光刻膠層206中還含有的對烷基苯氧基曱酸樹 酯，具體例如對-仲丁基-苯氧基曱酸叔丁酯、對-仲丁基-苯氧基曱酸仲丁酯、 對-仲丁基-苯氧基曱酸異丙酯、對-異丙基-笨氧基甲酸叔丁酯、對-異丙基-苯 氧基甲酸仲丁酯或者對-異丙基-苯氧基曱酸異丙酯。
再執(zhí)行步驟S113,將第二光掩模版21上的第二半導(dǎo)體器件圖形23相對 于圖形化第一掩膜層203a上形成的第一半導(dǎo)體器件圖形進行移動，使第二半 導(dǎo)體器件圖形23在第二掩膜層202上的投影位于圖形化第一掩膜層203a的 溝槽內(nèi)。再以第二光掩模版21為掩膜對第二光刻膠層206進行淺層曝光，將 第二光掩模版21上的第二半導(dǎo)體器件圖形23轉(zhuǎn)移至第二光刻膠層206上， 使得第二光刻膠層206上的圖形207的深度占第二光刻膠層206厚度的5%至 10%。淺層曝光的光源可以是KrF、 ArF、 F2或極紫外光(Extreme ultraviolet, EUV)光源。而曝光強度為20mj/cm2至50mj/cm2,具體例如20mj/cm2、 25 mj/cm2 、 30 mj/cm2 、 35 mj/cm2 、 40 mj/cm2 、 45 mj/cm2或50 mj/cm2。 第二光 掩模版21可以是二進制明暗度掩模版(Binary Intensity Mask)、相移式掩模版 (Phase Shift Mask)或者單元投影式掩模版(Cell Projection Mask)。第二光掩才莫版 21與第一光掩模版20上的半導(dǎo)體器件圖形可以相同也可以不同，即可以用第 一光掩模版20替代第二光掩模版21 。
淺層曝光前還可以包括對第二光刻膠層進行預(yù)洪培的步驟，預(yù)烘培的溫 度為IO(TC至120°C，具體例如100。C、 105°C、 ll(TC、 115。C或120。C，預(yù)烘 培的時間為50秒至70秒，具體例如50秒、55秒、60秒、65秒或70秒。
再執(zhí)行步驟S114，對第二光刻膠層206的表面被淺層曝光的圖形207進 行硅烷化處理，在第二光刻膠層206上形成圖形化抗等離子刻蝕層207a。用 于進行硅烷化處理的硅烷化劑可以是含氮的硅烷，具體例如六曱基二硅氮烷 (hexamethyldisilazane, C6H19NSi2 )、四曱基二石圭氮烷(tetramethyldisilazane,C4H15NSi2)、雙(二曱氨基)曱基硅烷(bis(dimethylamino)methylsilane, C5H16N2Si)、雙(二甲氨基)二甲基珪烷(bis(dimethylamino)dimethylsilane, C6H18N2Si)、 二甲石圭基二曱胺(dimethylsilyldimethylamine, C4H13NSi)、 二 曱硅基二乙胺(dimethylsilyldiethylamine, C6H17NSi )、三曱珪基二曱胺 (trimethylsilyldimethylamine, C5H15NSi)、 三甲石圭基二 乙胺 (trimethylsilyldiethylamine, C7H19NSi )或(二甲氨基)五曱基乙珪烷 (dimethylaminopentamethyldisilane, C7H21NSi2 )。硅烷化處理的過程是在低 壓氮氣、氦氣、氬氣、氖氣、氧氣或空氣等不參與反應(yīng)的氣體保護下，提供 硅烷化劑流過第二光刻膠層206的表面，使硅烷化劑與經(jīng)過曝光的圖形207 發(fā)生反應(yīng)，生成非交聯(lián)的抗等離子刻蝕層。反應(yīng)的溫度介于90。C和150。C之 間，具體例如卯。C、 95°C、 IO(TC、 105°C、 ll(TC、 115°C、 120°C、 125°C、 130°C、 135°C、 140°C、 145°C、 150°C。反應(yīng)的壓力介于10"5腿Hg和10"麵Hg 之間，具體例如10" 5mmHg、 10" 4mmHg、 10" 3mmHg、 10" 2mmHg、 10"〃mmHg、 10"mmHg。珪烷化劑流過第二光刻膠層206表面的時間介于80秒和200秒之 間，具體例如80秒、卯秒、100秒、110秒、120秒、130秒、140秒、150 秒、160秒、170秒、180秒、190秒、200秒。
硅烷化劑在第二光刻膠層206表面反應(yīng)結(jié)束后，還可以對涂布有第二光 刻膠層206的半導(dǎo)體基底200進行烘烤，使非交聯(lián)的抗等離子刻蝕層產(chǎn)生交 聯(lián)，生成抗等離子刻蝕能力更強的交聯(lián)的圖形化抗等離子刻蝕層207a。
步驟S113和S114中主要的化學(xué)反應(yīng)過程包括四個反應(yīng)感光成酸劑經(jīng) 過光照后釋放出氫粒子(反應(yīng)1)，使被淺層曝光的第二光刻膠層處于酸性環(huán) 境中；第二光刻膠層中的對烷基苯氧基曱酸樹酯在酸性條件下會生成對烷基 苯酚(反應(yīng)2 );對烷基苯酚與含氮硅烷反應(yīng)生成對烷基苯氧基硅烷(反應(yīng)3 ); 對烷基苯氧基硅烷在加熱至60。C和80。C之間的條件下生成交聯(lián)的對烷基苯氧 基硅烷(反應(yīng)4 )。SbF6
光照
H SbF6-+ A，
H
加熱
0v、
o
R，
FR5 Si—M FR6
OH
加熱
O-Si
反應(yīng)1
R2 OH
C02 + R4
R2
O-Si R
反應(yīng)2
反應(yīng)4
如圖12所示，執(zhí)行步驟S115，以圖形化抗等離子刻蝕層207a為掩膜， 對第二光刻膠層(圖未示)進行等離子干法刻蝕至暴露圖形化第一掩膜層203a 和第二掩膜層202，形成圖形化第二光刻膠層206a。所采用的等離子刻蝕氣 體為02、 Ar、 CF4、 CH2F2或C4F8，優(yōu)選的等離子刻蝕氣體為02。采用等離 子干法刻蝕可以使第二光刻膠層206a上形成的線條側(cè)壁與半導(dǎo)體基底表面垂 直或接近垂直，可以避免所述線條截面出現(xiàn)T形、倒T形、三角形、倒三角
15形、梯形、倒梯形、半圓頂或無頂?shù)默F(xiàn)象。等離子干法刻蝕還可以防止所述 線條出現(xiàn)坍塌。
以圖形化第一掩膜層203a和圖形化抗等離子刻蝕層207a為掩膜，刻蝕第 二掩膜層202至暴露半導(dǎo)體基底，再除去圖形化第一掩膜層203a、圖形化抗 等離子刻蝕層207a和圖形化第二光刻膠層206a,形成如圖13所示的結(jié)構(gòu)。 當(dāng)然，也可以先去除圖形化抗等離子刻蝕層207a，再以圖形化第一掩膜層203a 和圖形化第二光刻膠層206a為掩膜，刻蝕第二掩膜層202至暴露半導(dǎo)體基底， 再除去圖形化第一掩膜層203a和圖形化第二光刻膠層206a。
實施例2
實施例1是在遠離半導(dǎo)體基底的第一掩膜層已經(jīng)用常規(guī)方法刻蝕之后， 在第二掩膜層上形成具有第二半導(dǎo)體器件圖形的第二光刻膠層時，采用淺層 曝光-硅烷化-等離子刻蝕聯(lián)合的方法，但本發(fā)明不限于此，在第一掩膜層上形 成具有第 一半導(dǎo)體器件圖形的第一光刻膠層時也可以采用淺層曝光-硅烷化-
等離子刻蝕聯(lián)合的方法，如圖14所示，本方法包括
步驟S201，提供具有兩層掩膜層的半導(dǎo)體基底，其中第二掩膜層位于第 一掩膜層和半導(dǎo)體基底之間；
步驟S202，在第一掩膜層上形成含有感光成酸劑和對烷基苯氧基曱酸樹 酯的第一光刻膠層；
步驟S203，用淺層曝光形成圖形化第一光刻膠層，且圖形化第一光刻膠 層上的圖形深度小于圖形化第 一光刻膠層的厚度；
步驟S204，對圖形化第一光刻膠層表面被淺層曝光的部分進行硅烷化處 理，在圖形化第 一光刻膠層上形成圖形化抗等離子刻蝕層；
步驟S205,以圖形化抗等離子刻蝕層為掩膜，對第一光刻膠層進行等離 子干法刻蝕至暴露第 一掩膜層，形成圖形化第 一光刻膠層；步驟S206，以圖形化抗等離子刻蝕層為掩膜，刻蝕第一掩膜層至暴露第 二掩膜層，并去除圖形化第一光刻膠層和圖形化抗等離子刻蝕層；
步驟S207，刻蝕第二掩膜層。
在步驟S206中，也可以先去除抗等離子刻蝕層，以圖形化第一光刻膠層 為掩膜，刻蝕第一掩膜層至暴露第二掩膜層，并去除第一光刻膠層。
刻蝕第二掩膜層的步驟S207可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員所知道的刻蝕方法， 也可以是實施例1中步驟Slll至步驟S116所述的方法。
本實施例中步驟S202至步驟S206與實施例1中步驟S112至S116相同， 具體工藝可以參照實施例1中所述的工藝條件。
由于本實施例所述方法用于刻蝕遠離半導(dǎo)體基底的第一掩膜層，而實施 例1所述方法是用于在刻蝕第一掩膜層之后刻蝕第二掩膜層，這兩者的差別 即本實施例中步驟S201與實施例1中步驟Slll的差別，即實施例1中步驟 Slll所提供的具有兩層掩膜層半導(dǎo)體基底上，遠離半導(dǎo)體基底的第一掩膜層 上已經(jīng)被刻蝕出具有半導(dǎo)體器件圖形的溝槽，且第二掩膜層未被刻蝕，而本 實施例中步驟S201所提供的具有兩層掩膜層半導(dǎo)體基底上，第一掩膜層還未 被刻蝕。
實施例3
當(dāng)半導(dǎo)體基底上只具有一層掩膜層時，在掩膜層上形成半導(dǎo)體器件圖形 時也可以采用淺層曝光-硅烷化-等離子刻蝕聯(lián)合的方法。如圖15所示，本方 法包括
步驟S301，提供具有一層掩膜層的半導(dǎo)體基底；
步驟S302,在掩膜層上形成含有感光成酸劑和對烷基苯氧基曱酸樹酯的 光刻膠層；
17步驟S303,用淺層曝光形成圖形化光刻膠層，且光刻膠層上圖形的深度 小于第一光刻膠層的厚度；
步驟S304,對光刻膠層表面被淺層曝光的部分進行硅烷化處理，在光刻 膠層上形成圖形化抗等離子刻蝕層；
步驟S305，以光刻膠層上的圖形化抗等離子刻蝕層為掩膜，對光刻膠層 進行等離子刻蝕至暴露掩膜層，形成圖形化光刻膠層；
步驟S306,以圖形化抗等離子刻蝕層為掩膜，刻蝕掩膜層至暴露半導(dǎo)體 基底，并去除圖形化第一光刻膠層和圖形化抗等離子刻蝕層。
在步驟S306中，也可以先去除圖形化抗等離子刻蝕層，以圖形化光刻膠 層為掩膜，刻蝕掩膜層至暴露半導(dǎo)體基底，并去除圖形化光刻膠層。
本實施例中步驟S302至步驟S306與實施例1中步驟S112至S116相似， 具體工藝可以參照實施例1中所述的工藝條件。
以此類推，實施例1、實施例2和實施例3所釆用的淺層曝光-硅烷化-等 離子刻蝕聯(lián)合的方法可以用于對具有若干掩膜層的半導(dǎo)體基底中，離半導(dǎo)體 基底最遠且未被刻蝕的任一層掩膜層的刻蝕。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本 領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改， 因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種圖形轉(zhuǎn)移方法，其特征在于，包括以下步驟提供具有至少一個掩膜層的半導(dǎo)體基底，離半導(dǎo)體基底最遠且未被圖形化的掩膜層上具有光刻膠層，所述光刻膠層含有感光成酸劑和對烷基苯氧基甲酸樹酯；通過曝光形成圖形化光刻膠層，且圖形化光刻膠層上的圖形深度小于光刻膠層厚度；使用硅烷化劑對圖形化光刻膠層表面進行硅烷化處理，使圖形化光刻膠層上被曝光部分轉(zhuǎn)變?yōu)閳D形化抗等離子刻蝕層；以圖形化抗等離子刻蝕層為掩膜，對圖形化光刻膠層進行等離子刻蝕至暴露掩膜層；以圖形化抗等離子刻蝕層或圖形化光刻膠層為掩膜，刻蝕掩膜層。
2. 如權(quán)利要求1所述的光刻方法，其特征在于所述曝光的強度是20mj/cm2 至50mj/cm2。
3. 如權(quán)利要求1所述的光刻方法，其特征在于所述圖形化光刻膠層上的圖 形深度為光刻膠層厚度的5%至10%。
4. 如權(quán)利要求1所述的光刻方法，其特征在于所述通過曝光形成圖形化光 刻膠層的步驟之前，還可以包括對光刻膠層進行預(yù)烘培的步驟。
5. 如權(quán)利要求4所述的光刻方法，其特征在于所述預(yù)烘培的溫度是IOO'C 至120 。C。
6. 如權(quán)利要求4所述的光刻方法，其特征在于所述預(yù)烘培的時間是50秒 至70秒。
7. 如權(quán)利要求1所述的光刻方法，其特征在于所述硅烷化處理后，還可以 包括對光刻膠層進行烘烤的步驟，使抗等離子刻蝕層產(chǎn)生交聯(lián)。
8. 如權(quán)利要求1所述的光刻方法，其特征在于所述對烷基苯氧基曱酸樹酯為對-仲丁基-苯氧基曱酸叔丁酯、對-仲丁基-苯氧基甲酸仲丁酯、對-仲丁基-苯氧基甲酸異丙酯、對-異丙基-苯氧基曱酸叔丁酯、對-異丙基-苯氧基曱酸仲 丁 >酯或者對-異丙基-苯氧基曱酸異丙酯。
9. 如權(quán)利要求1所述的光刻方法，其特征在于，所述感光成酸劑包括硫鎿離 子六氟銻酸鹽或硫鐵離子六氟磷酸鹽。
10. 如權(quán)利要求9所述的光刻方法，其特征在于，所述硫鎗離子六氟銻酸鹽包 括三苯基硫鏺六氟銻酸鹽、(4-苯硫基-苯基)二苯基硫鎿六氟銻酸鹽或雙-[(4-二苯硫総)苯基]硫醚-雙-六氟銻酸鹽。
11. 如權(quán)利要求9所述的光刻方法，其特征在于，所述硫総離子六氟磷酸鹽包 括三苯基硫総六氟磷酸鹽、(4-苯硫基-苯基)二苯基硫鐵六氟磷酸鹽或雙-[(4-二笨硫鎿)苯基]硫醚-雙-六氟磷酸鹽。
12. 如權(quán)利要求1所述的光刻方法，其特征在于，所述硅烷化劑包括六曱基二 硅氮烷、四甲基二硅氮烷、雙(二甲氨基)曱基硅烷、雙(二曱氨基)二曱 基硅烷、二曱硅基二曱胺、二甲硅基二乙胺、三曱硅基二曱胺、三曱硅基二 乙胺或(二曱氨基)五曱基乙硅烷。
13. 如權(quán)利要求1所述的光刻方法，其特征在于，進行等離子刻蝕氣體包括 02、 Ar、 CF4、 CH2F^C4F8。
全文摘要
本發(fā)明提供一種圖形轉(zhuǎn)移方法，包括步驟提供具有若干掩膜層的半導(dǎo)體基底，離半導(dǎo)體基底最遠且未被刻蝕的掩膜層上具有光刻膠層，所述光刻膠含有感光成酸劑和對烷基苯氧基甲酸樹酯；將目標(biāo)圖形曝光至光刻膠層，形成具有半導(dǎo)體器件圖形的光刻膠層，且光刻膠層上半導(dǎo)體器件圖形的深度小于光刻膠層的厚度；用硅烷化劑對具有目標(biāo)圖形的光刻膠層表面進行硅烷化處理，在光刻膠層上形成具有目標(biāo)圖形形狀的抗等離子刻蝕層；以光刻膠層上的抗等離子刻蝕層為掩膜，對光刻膠層進行等離子刻蝕至暴露掩膜層；以抗等離子刻蝕層或光刻膠層為掩膜，刻蝕掩膜層。本發(fā)明不需要在被刻蝕的表面涂覆抗反射層，避免抗反射層涂布不平整，從而避免光刻膠層形成的圖形線條結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。
文檔編號G03F7/20GK101587304SQ20081011251
公開日2009年11月25日 申請日期2008年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月23日
發(fā)明者暢 劉, 崔彰日 申請人:中芯國際集成電路制造(北京)有限公司