[发明专利]双重曝光方法

说明书

技术领域

本发明属集成电路工艺技术领域，具体涉及到一种双重曝光方法。

背景技术

随着半导体技术的不断进步，器件的功能不断强大，随之而来的是半导体制造难度的与日俱增。下一代光刻技术中，EUV(极紫外光)技术由于种种原因不能如期而至；水浸没式光刻技术也不足以支持32nm半节距的量产，而高折射率浸没光刻技术采用高折射率浸入液、光刻胶和镜头，能够将透镜系统的数值孔径提高到1.35以上，使光刻机的有效分辨率得到提升，然而由此会产生的高昂的费用。

另一种解决方案正逐渐被看好，它只需对现有光刻基础设施进行很小的改动，就可以有效地填补45nm到32nm甚至更小节点的光刻技术空白，这就是作为生产导向型设计之一的双重图形和双重曝光技术，这种方案能够使本已很难再降低的k1因子继续减小到0.25以下。

双重图形曝光的原理是将一套高密度的电路图形分解成两套分立的、密度低一些的图形，然后将它们印制到目标晶圆上。双重图形曝光有多种不同的实现方法，不过基本步骤都是先印制一半的图形，显影，刻蚀；然后重新旋涂一层光刻胶，再印制另一半的图形，最后利用硬掩膜或选择性刻蚀来完成整个光刻过程。

和双重图形技术相比，双重曝光技术的优点是减少了刻蚀工艺以及多层硬掩膜材料，因此在一定程度上降低了生产成本，但是该技术中，第二次曝光时的光强不可避免地会对第一次曝光的光刻胶图形产生影响，所以对光刻胶的选择尤为重要，要求光刻胶具有非线性的特性。

因此，希望能够提供一种能够避免第二次曝光对第一次曝光产生的光刻胶图形的影响的双重曝光技术。

发明内容

本发明的一个目的就是提供一种双重曝光技术，其通过引入阻挡层材料，以降低现有的双重曝光技术中光刻胶在两次曝光之间的记忆，从而减少第二次曝光对第一次曝光光刻胶材料的影响。

根据本发明，提供了一种双重曝光方法，其包括步骤：提供半导体衬底；

在所述半导体衬底上涂布光刻胶材料；在所述光刻胶材料上涂布阻挡层材料；以及在涂布阻挡层材料之后执行双重曝光。

根据本发明的作为生产导向型设计之一的双重曝光技术，通过在光刻胶上引入阻挡层材料，减少了双重曝光方法中光刻胶的记忆效应，从而降低了双重曝光对两次光刻胶成像的相互影响。并且，本发明尤其适用于深亚微米/微米集成电路工艺技术。

优选地，在上述双重曝光方法中，所述在涂布阻挡层材料之后执行双重曝光的步骤包括：利用第一张掩膜版对所述阻挡层材料进行曝光，使阻挡层材料的第一部分区域发生漂白反应；利用第一张掩膜版对所述光刻胶进行曝光，以在所述光刻胶材料中形成第一潜像；利用第二张掩膜版对所述阻挡层材料进行曝光，使阻挡层材料的第二部分区域发生漂白反应；以及利用第二张掩膜版对所述光刻胶进行曝光，以在所述光刻胶材料中形成第二潜像。

优选地，在上述双重曝光方法中，所述双重曝光方法还包括：在所述执行双重曝光的步骤之后，对所述半导体衬底进行显影，从而在所述光刻胶上留下双重曝光的图形。

优选地，在上述双重曝光方法中，所述光刻胶材料为KrF光刻胶和/或ArF光刻胶。

优选地，在上述双重曝光方法中，在执行在所述光刻胶材料上涂布阻挡层材料的步骤之前、和/或在执行利用第一张掩膜版对所述阻挡层材料进行曝光的步骤之前，对所述半导体衬底进行烘烤。

优选地，在上述双重曝光方法中，所述阻挡层材料包含聚合物成分，且聚合物成分中含有吸收部分，该吸收部分可在光照下发生漂白反应。

优选地，在上述双重曝光方法中，所述聚合物成分中的吸收部分发生漂白反应的光照波长和所述光刻胶的光学成像波长相同，并且光照后发生漂白反应的部分的光吸收小于未漂白部分的光吸收。

优选地，在上述双重曝光方法中，所述聚合物成分中还含有酸性成分，使得光照后所述阻挡层材料可溶解于碱性溶液。

优选地，在上述双重曝光方法中，所述阻挡层材料的吸光系数大于所述光刻胶的吸光系数。

优选地，在上述双重曝光方法中，在利用所述第一张掩膜版分别对所述阻挡层材料和所述光刻胶进行曝光时，阻挡层材料的曝光能量小于光刻胶的曝光能量；和/或在利用所述第二张掩膜版分别对所述阻挡层材料和所述光刻胶进行曝光时，阻挡层材料的曝光能量小于光刻胶的曝光能量。

优选地，在上述双重曝光方法中，所述阻挡层材料的厚度小于所述光刻胶的厚度。