圖形化方法

2023-05-15 12:48:26 1

圖形化方法
【專利摘要】一種圖形化方法，包括：提供基底；在所述基底上由下至上依次形成待刻蝕層、硬質掩膜層；在硬質掩膜層上形成掩膜層，所述掩膜層內具有窗口圖形，且所述掩膜層包括至少兩個圖案區，各個圖案區掩膜層內的窗口圖形尺寸不同，與各個圖案區對應的硬質掩膜層的厚度由該圖案區中的窗口圖形尺寸決定，窗口圖形尺寸越大，硬質掩膜層厚度越厚；以所述掩膜層為掩膜，沿窗口圖形對所述硬質掩膜層、待刻蝕層進行刻蝕，在所述待刻蝕層中形成關鍵尺寸均一的開口。本方法可以實現對所述待刻蝕層的精確刻蝕，得到精確關鍵尺寸，有效解決了現有技術中由於單一圖案區和密集圖案區帶來的關鍵尺寸偏差問題。
【專利說明】圖形化方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及半導體製造領域，特別是涉及一種圖形化方法。

【背景技術】
[0002] 隨著半導體技術的不斷發展，半導體器件的尺寸在不斷地縮小，半導體製造技 術面臨著在製作過程中如何有效控制關鍵尺寸的新挑戰。在半導體的製造過程中，光刻 (Photolithography)對關鍵尺寸的影響非常大。
[0003] 光刻工藝中，通常在同一個光罩上會有單一（Isolation)圖案區和密集（Dense) 圖案區，在將光罩上的單一圖案區和密集圖案區中的圖案通過曝光轉移至光刻膠，在光刻 膠上對應得到單一圖案和密集圖案的過程中，由於會產生散光效應（Flare Effect)而使得 光刻膠上對應得到的密集圖案與單一圖案的關鍵尺寸產生偏差。
[0004] 如圖1所示，為示意方便，在光罩1上有密集圖案區2和單一圖案區3,除密集圖案 區2中的七條不透光區域和單一圖案區3中的三條不透光區域外，光罩1的其他部分都是 透光區。使用該光罩1進行曝光操作時，由於單一圖案區3四周為空曠的透光區，會導致單 一圖案區3中的散光效應比密集圖案區2的散光效應嚴重，因此將單一圖案區3和密集圖 案區2中的圖案通過曝光轉移至光刻膠上後，單一圖案區3對應光刻膠上的圖案關鍵尺寸 與密集圖案區2對應光刻膠上的圖案關鍵尺寸存在偏差。
[0005] 參照圖2,以使用亮場光罩、正性光刻膠為例，在基底10上形成待刻蝕層11，待刻 蝕層上形成圖形化的正性光刻膠12。光罩1中密集圖案區2對應的正性光刻膠12上形成 的圖案線寬為dl，光罩1中單一圖案區3對應的正性光刻膠12上形成的圖案線寬為d2。
[0006] 單一圖案區3四周為空曠的透光區，該透光區大於密集圖案區2四周空腔的透光 區，由於散光效應，致使單一圖案區3的曝光區域比密集圖案區2的曝光區域大，對應圖形 化的正性光刻膠12中dl〈d2。使用暗場光罩或負性光刻膠，原理相同，不再累述。
[0007] 現有技術中，常採用光學鄰近效應修正法（Optical Proximity Correction, 0PC) 來解決光刻過程中散光效應帶來的關鍵尺寸偏差問題，其具體方法是先在欲轉移的原始圖 案上減小或增大原始圖案的線寬來修正散光效應帶來的關鍵尺寸偏差，從而使由密集圖案 區與單一圖案區得到的圖案線寬相同。但使用該方法時，對原始圖案線寬的修正值必須隨 曝光機及圖案密度的不同而相應變動，很難在光刻膠上得到關鍵尺寸均一的圖案。相應的， 以經曝光後的光刻膠為掩膜對待刻蝕層進行刻蝕時，就很難在待刻蝕層中形成關鍵尺寸均 一的開口。


【發明內容】

[0008] 本發明解決的問題是利用現有技術的光刻工藝，很難在待刻蝕層中形成關鍵尺寸 均一的開口。
[0009] 為解決上述問題，本發明提供一種圖形化方法，包括：提供基底；在所述基底上由 下至上依次形成待刻蝕層、硬質掩膜層；在硬質掩膜層上形成掩膜層，所述掩膜層內具有窗 口圖形，且所述掩膜層包括至少兩個圖案區，各個圖案區掩膜層內的窗口圖形尺寸不同，與 各個圖案區對應的硬質掩膜層的厚度由該圖案區中的窗口圖形尺寸決定，窗口圖形尺寸越 大，硬質掩膜層厚度越厚；以所述掩膜層為掩膜，沿窗口圖形對所述硬質掩膜層、待刻蝕層 進行刻蝕，在所述待刻蝕層中形成關鍵尺寸均一的開口。
[0010] 可選地，所述硬質掩膜層的形成方法為：在所述待刻蝕層上形成第一硬質掩膜層； 在所述第一硬質掩膜層上形成圖形化的掩膜層；以所述圖形化的掩膜層為掩膜刻蝕第一硬 質掩膜層，形成圖形化的第一硬質掩膜層；去除所述圖形化的掩膜層；重複所述形成第一 硬質掩膜層、形成圖形化的第一硬質掩膜層、去除圖形化的掩膜層的步驟，直至得到所需厚 度分布的硬質掩膜層。
[0011] 可選地，以所述掩膜層為掩膜，沿窗口圖形對所述硬質掩膜層、待刻蝕層進行刻蝕 的方法為：通過掩膜層中的窗口圖形，刻蝕所述硬質掩膜層，在所述硬質掩膜層中形成刻蝕 溝槽；刻蝕完所述硬質掩膜層後，沿所述刻蝕溝槽對所述待刻蝕層進行刻蝕，刻蝕至待刻蝕 層底部。
[0012] 可選地，所述硬質掩膜層的材料為Si3N4、TiN、Ti、Ta和TaN中的一種或幾種。
[0013] 可選地，使用含氟等離子體刻蝕所述硬質掩膜層。
[0014] 可選地，所述第一硬質掩膜層的厚度為1-300 A。
[0015] 可選地，所述硬質掩膜層與所述待刻蝕層具有大於10的刻蝕選擇比。
[0016] 可選地，在所述待刻蝕層與所述硬質掩膜層之間形成有第一刻蝕停止層。
[0017] 可選地，所述第一刻蝕停止層的材料為氧化矽。
[0018] 可選地，所述硬質掩膜層與所述第一刻蝕停止層具有大於10的刻蝕選擇比。
[0019] 可選地，在所述硬質掩膜層與掩膜層之間形成有底部抗反射層。
[0020] 可選地，所述底部抗反射層上表面平坦。
[0021] 可選地，在所述基底與所述待刻蝕層之間形成有第二刻蝕停止層。
[0022] 可選地，所述第二刻蝕停止層的材料為氧化矽。
[0023] 可選地，所述待刻蝕層與所述第二刻蝕停止層具有大於10的刻蝕選擇比。
[0024] 可選地，所述待刻蝕層的材料為多晶矽、介電材料或金屬。
[0025] 可選地，所述掩膜層的材料為光刻膠。
[0026] 與現有技術相比，本發明具有以下優點：
[0027] 根據掩膜層形成窗口圖形的大小來調節位於其下方硬質掩膜層的厚度大小，掩膜 層中的窗口圖形的尺寸越大，位於其下方對應硬質掩膜層的厚度越大。通過所述掩膜層中 的窗口圖形刻蝕硬質掩膜層形成刻蝕溝槽時，會產生非揮發性物質，這些非揮發性物質會 沉積進入刻蝕溝槽側壁和底部。越靠近刻蝕溝槽底部，側壁沉積的非揮發性物質越多，底部 沉積的非揮發性物質會在刻蝕中被刻蝕去除，使所述刻蝕溝槽由刻蝕溝槽頂部至底部逐漸 變窄。若硬質掩膜層厚度越大，刻蝕硬質掩膜層後，刻蝕溝槽底部與頂部之間的尺寸差就越 大。由於散光效應使掩膜層形成的窗口圖形尺寸不一，在尺寸較大窗口圖形下形成較厚的 硬質掩膜層，在尺寸較小窗口圖形下形成較薄的硬質掩膜層，刻蝕完硬質掩膜層後，由於尺 寸較大窗口圖形對應的硬質掩膜層中形成的刻蝕溝槽底部尺寸較原尺寸變窄程度較大，尺 寸較小窗口圖形對應硬質掩膜層中形成刻蝕溝槽底部尺寸較原尺寸變窄程度較小，這樣在 硬質掩膜層中形成的刻蝕溝槽底部關鍵尺寸基本相同、具有良好的均勻度。當利用硬質掩 膜層為掩膜繼續刻蝕待刻蝕層時，就可以在待刻蝕層中形成關鍵尺寸均一的開口。本發明 中，可以通過精確控制硬質掩膜層的厚度、刻蝕所述硬質掩膜層的刻蝕劑成分以及刻蝕功 率，以實現對所述待刻蝕層的精確刻蝕，在待刻蝕層中得到精確關鍵尺寸均一的開口，有效 解決了現有技術中由於單一圖案區中的圖案和密集圖案區中的圖案轉移至待刻蝕層時，由 於散光效應的影響而產生的待刻蝕層中的圖形關鍵尺寸具有偏差的問題。
[0028] 進一步，若所述硬質掩膜層與位於其下方的待刻蝕層沒有較高的刻蝕選擇比，容 易導致較薄的硬質掩膜層先刻蝕完，並繼續刻蝕待刻蝕層，刻蝕硬質掩膜層產生的非揮發 性物質沉積進入刻蝕待刻蝕層形成的開口側壁，且較薄硬質掩膜層刻蝕溝槽側壁原先沉積 的非揮發性物質會被刻蝕去除，這樣會導致較薄硬質掩膜層中產生的刻蝕溝槽尺寸逐漸變 得和掩膜層中對應的窗口圖形尺寸一致，減弱了較薄硬質掩膜層調節關鍵尺寸大小的能 力。採用的硬質掩膜層和待刻蝕層的刻蝕選擇比大於10 ;或者在所述待刻蝕層與所述硬質 掩膜層之間形成第一刻蝕停止層，所述硬質掩膜層與所述第一刻蝕停止層具有大於10的 刻蝕選擇比，可以使刻蝕停止在硬質掩膜層底部或第一刻蝕停止層中，防止刻蝕較薄硬質 掩膜層時產生的刻蝕溝槽無法有效調節關鍵尺寸的困難。其中第一刻蝕停止層還能改善待 刻蝕層與硬質掩膜層之間的界面特性，降低界面處的應力。
[0029] 進一步，在所述硬質掩膜層與掩膜層之間形成有底部抗反射層，所述底部抗反射 層上表面平坦。底部抗反射層可以消除或緩解曝光反射問題，實現光罩中精細圖形的精確 轉移。而且，由於硬質掩膜層的厚度隨所述掩膜層中的窗口圖形尺寸大小變動，窗口圖形尺 寸越大處，其下方硬質掩膜層的厚度越大，所以硬質掩膜層的上表面不平坦，底部抗反射層 還起到平坦的作用。在所述基底與所述待刻蝕層之間形成有第二刻蝕停止層，所述待刻蝕 層與所述第二刻蝕停止層具有大於10的刻蝕選擇比，刻蝕完待刻蝕層之後，使刻蝕停止在 第二刻蝕停止層中，防止了過刻蝕對基底產生損傷。其中第二刻蝕停止層還能改善待刻蝕 層與基底之間的界面特性，降低界面處的應力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030] 圖1是現有技術中含有單一圖案區和密集圖案區的光罩示意圖；
[0031] 圖2是現有技術中使用圖1所示的光罩進行光刻過程的剖面結構示意圖；
[0032] 圖3是本發明具體實施例圖形化方法的流程示意圖；
[0033] 圖4至圖12是本發明具體實施例中圖形化方法的剖面結構示意圖。

【具體實施方式】
[0034] 為使本發明的上述目的、特點和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明 的【具體實施方式】做詳細的說明。
[0035] 在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本發明，但是本發明還可以 採用其他不同於在此描述的其他方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的 情況下做類似推廣，因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。
[0036] 其次本發明結合示意圖進行詳細描述，在詳述本發明實施例時，為便於說明，表示 器件結構的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應限 制本發明保護的範圍。
[0037] 圖3為本發明圖形化方法的流程示意圖，圖4至圖12是本發明具體實施例的圖形 化方法的剖面結構示意圖，下面將圖4至圖12與圖3結合起來對本發明的技術方案進行詳 細說明。
[0038] 首先參考圖4,執行圖3中的步驟S1，提供基底101。
[0039] 在具體實施例中，所述基底101材質可以是單晶矽、多晶矽、非晶矽中的一種，也 可以是絕緣體上矽或本領域所熟知的其他材料。在所述基底101中形成有半導體器件(未 示出），例如具有柵極、源極和漏極的金屬氧化物半導體器件。所述基底101還可以形成有 金屬互連結構(未示出），如銅的互連線或插塞。
[0040] 繼續參考圖4,執行圖3中的步驟S2和步驟S3,在所述基底101上由下至上依次 形成待刻蝕層103、硬質掩膜層105,在硬質掩膜層105上形成掩膜層107。
[0041] 所述掩膜層107內具有窗口圖形，且所述掩膜層107包括至少兩個圖案區，各個圖 案區掩膜層內的窗口圖形尺寸不同，與各個圖案區對應的硬質掩膜層的厚度由該圖案區中 的窗口圖形尺寸決定，窗口圖形尺寸越大，硬質掩膜層厚度越厚。
[0042] 在具體實施例中，所述待刻蝕層103的材料為多晶矽、介電材料或金屬，圖形化後 分別形成偽柵溝槽、通孔或互連金屬。
[0043] 繼續參照圖4,在具體實施例中，掩膜層107僅包括兩個圖案區，分別為密集圖案 區1071和單一圖案區1072,密集圖案區1071的窗口圖形尺寸dl比單一圖案區1072中的 窗口圖形尺寸d3小。位於密集圖案區1071下方的硬質掩膜層的厚度b比位於單一圖案區 1072下方的硬質掩膜層的厚度a小。在其他實施例中，所述掩膜層107可以包括三個或三 個以上不同圖案密度的圖案區，不同圖案區中形成的窗口圖形尺寸大小不一，所述窗口圖 形尺寸越大處，位於該窗口圖形下方的硬質掩膜層的厚度越大。
[0044] 在具體實施例中，採用明場光罩、正性光刻膠掩膜層，得到的密集圖案區1071中 窗口圖形比單一圖案區1072中窗口圖形小。在具體實施例中，當單一圖案區1072中窗口圖 形的尺寸d3與圖形之間的間隔距離（未標出）的尺寸之和大於lOOOnm，且密集圖案區1071 中窗口圖形的尺寸dl與圖形之間的間隔距離d2的尺寸之和d小於600nm時，位於單一圖 案區1072窗口圖形下方的硬質掩膜層的厚度a為位於密集圖案區1071窗口圖形下方的硬 質掩膜層的厚度b的三倍。在具體實施例中，在待刻蝕層103中形成的開口的關鍵尺寸為 30?60nm，若密集圖案區1071中窗口圖形的間隔距離d2為30?60nm時，位於密集圖案 區1071窗口圖形下方的硬質掩膜層的厚度b為100 A?200 A，較佳的為150 A ;單一圖 案區1072中窗口圖形的間隔距離為6000nm?7000nm時，位於單一圖案區1072窗口圖形 下方的硬質掩膜層的厚度a為300 A?600 A，較佳的為450 A。
[0045] 在其他實施例中，使用暗場光罩或負性光刻膠掩膜層可以得到密集圖案區1071 中窗口圖形比單一圖案區1072中窗口圖形大，這裡僅以密集圖案區1071中窗口圖形比單 一圖案區1072中窗口圖形小為例。
[0046] 在具體實施例中，掩膜層107可以為光刻膠，在其他實施例中也可以為本領域所 熟知的其他材料。所述硬質掩膜層105的材料為Si 3N4、TiN、Ti、Ta和TaN中的一種或幾種， 在其他實施例中也可以為本領域所熟知的其他材料。
[0047] 由於硬質掩膜層105的厚度隨所述掩膜層107中的窗口圖形尺寸大小變動，窗口 圖形越大處，位於該窗口圖形下方硬質掩膜層的厚度越大，所以硬質掩膜層105的上表面 不平坦。參照圖4,密集圖案區1071下方的硬質掩膜層厚度b較單一圖案區1072下方的 硬質掩膜層厚a度小，硬質掩膜層105形成了臺階狀的上表面。在其他實施例中，若掩膜層 107包括三個以及三個以上的圖案區時，硬質掩膜層105的上表面會變得更加不平坦。在具 體實施例中，所述硬質掩膜層105與掩膜層107之間形成底部抗反射層106,所述底部抗反 射層106的上表面平坦。底部抗反射層106可以消除或緩解曝光反射問題，實現光罩中精 細圖形向掩膜層上的精確轉移，還起到平坦的作用。
[0048] 在具體實施例中，採用的硬質掩膜層105和待刻蝕層103具有較高的刻蝕選擇比， 在具體實施例中，所述硬質掩膜層105與所述待刻蝕層103具有大於10的刻蝕選擇比。或 者在所述待刻蝕層103與所述硬質掩膜層105之間形成第一刻蝕停止層104,所述硬質掩膜 層105與所述第一刻蝕停止層104有較高的刻蝕選擇比，可以使刻蝕停止在硬質掩膜層105 底部或第一刻蝕停止層104中，防止刻蝕較薄硬質掩膜層時產生的刻蝕溝槽無法有效調節 關鍵尺寸的困難，在具體實施例中，硬質掩膜層105與第一刻蝕停止層104具有大於10的 刻蝕選擇比，所述第一刻蝕停止層104的材料為氧化矽，在其他實施例中也可以為本領域 所熟知的、滿足性能要求的其他材料。其中第一刻蝕停止層104還能改善待刻蝕層103與 硬質掩膜層105之間的界面特性，降低界面處的應力。
[0049] 在具體實施例中，在所述基底101與所述待刻蝕層103之間形成有第二刻蝕停止 層102,所述待刻蝕層103與所述第二刻蝕停止層102具有較大的刻蝕選擇比。刻蝕時，刻 蝕完待刻蝕層103之後，使刻蝕停止在第二刻蝕停止層103中，防止了過刻蝕對基底101產 生損傷。在具體實施例中，所述待刻蝕層103與所述第二刻蝕停止層102具有大於10的刻 蝕選擇比。在具體實施例中，所述第二刻蝕停止層102的材料為氧化矽，在其他實施例中也 可以為本領域所熟知的、滿足性能要求的其他材料。其中第二刻蝕停止層102還能改善待 刻蝕層103與基底101之間的界面特性，降低界面處的應力。
[0050] 在具體實施例中，所述硬質掩膜層105的形成方法為：
[0051] 參照圖5,在基底101上由下至上依次形成第二刻蝕停止層102、待刻蝕層103、第 一刻蝕停止層104後，在所述第一刻蝕停止層104上形成第一硬質掩膜層1051。在具體實 施例中，所述第一硬質掩膜層1〇51的厚度為1-300人，材料為3"隊、11隊1^ &或1&1其 形成方法可以為物理氣相沉積法或化學氣相沉積法，也可以為本領域所熟知的其他方法。 在其他實施例中，可以不包含第一刻蝕停止層104,也可以不包含第二刻蝕停止層102。當 不包含第一刻蝕停止層104時，所述第一硬質掩膜層1051與所述待刻蝕層103具有較高的 刻蝕選擇比。當不包含第二刻蝕停止層102時，所述待刻蝕層103與基底101具有較高的 刻蝕選擇比。
[0052] 參照圖6,在所述第一硬質掩膜層1051上形成圖形化的第一掩膜層108。
[0053] 參照圖6和圖7,去除未被圖形化的第一掩膜層108保護的第一硬質掩膜層，形成 圖形化的第一硬質掩膜層1052,之後去除圖形化的第一掩膜層108。若圖形化的第一硬質 掩膜層1052已滿足要求，圖形化的第一硬質掩膜層1052即為硬質掩膜層105。之後，在圖 形化的第一硬質掩膜層1052上形成掩膜層107 (結合參考圖4)，此時，無硬質掩膜層位於 密集圖案區1071的下方，位於單一圖案區1072下方的硬質掩膜層為圖形化的第一硬質掩 膜層1052。但本發明圖4顯示的具體實施例中，此時圖形化的第一硬質掩膜層1052不滿足 要求。本發明中"關於與各個圖案區對應的硬質掩膜層的厚度由該圖案區中的窗口圖形尺 寸決定，窗口圖形尺寸越大，硬質掩膜層厚度越厚"的描述中包括圖案區下方沒有硬質掩膜 層的情形，即其下方的硬質掩膜層厚度為0。
[0054] 在具體實施例中，參照圖8,在圖形化的第一硬質掩膜層1052上形成第二硬質掩 膜層1053。實際圖形化的第一硬質掩膜層1052與第二硬質掩膜層1053之間無明顯界線， 為了闡述方便，圖8中在圖形化的第一硬質掩膜層1052與第二硬質掩膜層1053之間用不 同填充予以區分。在具體實施例中，第二硬質掩膜層1053的材料可以與第一硬質掩膜層 1051的材料相同，也可以不同。在具體實施例中，若形成第二硬質掩膜層1053後已滿足要 求，圖形化的第一硬質掩膜層1052和第二硬質掩膜層1053即為硬質掩膜層105。本發明圖 4顯示的具體實施例中，硬質掩膜層105即為圖形化的第一硬質掩膜層1052和第二硬質掩 膜層1053。
[0055] 在其他實施例中，若掩膜層中具有三個不同密度的圖案區，相應的每一個圖案區 中的窗口圖形的尺寸不同，在該情況下，硬質掩膜層的形成方法可參照圖9,在第二硬質掩 膜層1053上形成第二掩膜層109。
[0056] 參照圖9和圖10,去除未被第二掩膜層109保護的第二硬質掩膜層1053,形成圖 形化的第二硬質掩膜層1054,並去除第二掩膜層109。在具體實施例中，若形成圖形化的第 二硬質掩膜層1054後已滿足要求，圖形化的第一硬質掩膜層1052和圖形化的第二硬質掩 膜層1054即為硬質掩膜層105。
[0057] 若還未得到所述厚度分布的硬質掩膜層105,可重複上述步驟，直至得到所需厚度 分布的硬質掩膜層。
[0058] 參照圖11和圖12,執行圖3中的步驟S4,以所述掩膜層107為掩膜，沿窗口圖形 對所述硬質掩膜層105、待刻蝕層103進行刻蝕，在所述待刻蝕層103中形成關鍵尺寸均一 的開口 111。
[0059] 在具體實施例中，以所述掩膜層107為掩膜，沿窗口圖形對所述硬質掩膜層105、 待刻蝕層103進行刻蝕的方法為：參考圖11，通過掩膜層107中的窗口圖形，刻蝕所述硬質 掩膜層105,在所述硬質掩膜層105中形成刻蝕溝槽110 ;參考圖12,刻蝕完所述硬質掩膜 層105後，沿所述刻蝕溝槽110對所述待刻蝕層103進行刻蝕，刻蝕至待刻蝕層103底部， 在所述待刻蝕層103中形成尺寸均一的開口 111。繼續參考圖12,在具體實施例中，在待刻 蝕層和硬質掩膜層之間還形成有第一刻蝕停止層104,基底101和待刻蝕層103之間還形成 有第二刻蝕停止層102,因此刻蝕完硬質掩膜層後，先刻蝕第一刻蝕停止層104,再刻蝕待 刻蝕層103,之後刻蝕第二刻蝕停止層，接著去除掩膜層107、底部抗反射層106、硬質掩膜 層105和第一刻蝕停止層104。
[0060] 參考圖11，通過所述掩膜層107中的窗口圖形刻蝕硬質掩膜層105形成刻蝕溝槽 110時，會產生非揮發性物質，這些非揮發性物質會沉積進入刻蝕溝槽側壁和底部。越靠近 刻蝕溝槽底部，側壁沉積的非揮發性物質越多，底部沉積的非揮發性物質會在刻蝕中被刻 蝕去除，使所述刻蝕溝槽由刻蝕溝槽頂部至底部逐漸變窄。若硬質掩膜層厚度越大，刻蝕硬 質掩膜層後，刻蝕溝槽底部與頂部之間的尺寸差就越大。由於散光效應使掩膜層107形成 的窗口圖形尺寸不一，在尺寸較大窗口圖形下形成較厚的硬質掩膜層，在尺寸較小窗口圖 形下形成較薄的硬質掩膜層，刻蝕完硬質掩膜層105後，由於尺寸較大窗口圖形對應的硬 質掩膜層刻中形成的蝕溝槽底部尺寸較原尺寸變窄程度較大，尺寸較小窗口圖形對應的硬 質掩膜層中形成的刻蝕溝槽底部尺寸較原尺寸變窄程度較小，這樣在硬質掩膜層105中形 成的刻蝕溝槽底部關鍵尺寸基本相同、具有良好的均勻度。當利用硬質掩膜層105為掩膜 繼續刻蝕待刻蝕層103時，就可以在待刻蝕層103中形成關鍵尺寸均一的開口。本發明中， 可以通過精確控制硬質掩膜層105的厚度、刻蝕所述硬質掩膜層105的刻蝕劑成分以及刻 蝕功率，以實現對所述待刻蝕層103的精確刻蝕，在待刻蝕層103中得到精確關鍵尺寸均一 的開口，有效解決了現有技術中由於單一圖案區中的圖案和密集圖案區中的圖案轉移至待 刻蝕層103時，由於散光效應的影響而產生的待刻蝕層103中的圖形關鍵尺寸具有偏差的 問題。
[0061] 在具體實施例中，所述硬質掩膜層105的材料為Si3N4、TiN、Ti、Ta和TaN中的一 種或幾種，使用含氟等離子體刻蝕所述硬質掩膜層105。若所述硬質掩膜層105與位於其 下方的待刻蝕層103沒有較高的刻蝕選擇比，則容易導致較薄硬質掩膜層處的硬質掩膜層 先刻蝕完，並繼續刻蝕待刻蝕層103,刻蝕硬質掩膜層105產生的非揮發性物質沉積進入刻 蝕待刻蝕層103形成的開口側壁和底部，且較薄硬質掩膜層刻蝕溝槽側壁和底部原先沉積 的非揮發性物質會被刻蝕去除，這樣會導致較薄硬質掩膜層中產生的刻蝕溝槽尺寸逐漸變 得和掩膜層中對應的窗口圖形尺寸一致，減弱了較薄硬質掩膜層處調節關鍵尺寸大小的能 力。
[0062] 為了防止較薄硬質掩膜層處先刻蝕完而繼續刻蝕待刻蝕層103,可選用相對於待 刻蝕層103具有高刻蝕選擇比的硬質掩膜層105,或在所述硬質掩膜層105與所述待刻蝕 層103之間形成第一刻蝕停止層104。圖11所示為在所述硬質掩膜層105與所述待刻蝕層 103之間形成第一刻蝕停止層104的方案。由於較薄硬質掩膜層先刻蝕完，待較厚硬質掩膜 層刻蝕完時，所述硬質掩膜層105較薄處已刻蝕至第一刻蝕停止層104中。圖11所示為較 厚硬質掩膜層刻蝕完，而硬質掩膜層105較薄處已刻蝕至第一刻蝕停止層104中的情形。 [0063] 本發明雖然已以較佳實施例公開如上，但其並不是用來限定本發明，任何本領域 技術人員在不脫離本發明的精神和範圍內，都可以利用上述揭示的方法和技術內容對本發 明技術方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明 的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬於本發明技術方案 的保護範圍。
【權利要求】
1. 一種圖形化方法，其特徵在於，包括： 提供基底； 在所述基底上由下至上依次形成待刻蝕層、硬質掩膜層； 在硬質掩膜層上形成掩膜層，所述掩膜層內具有窗口圖形，且所述掩膜層包括至少兩 個圖案區，各個圖案區掩膜層內的窗口圖形尺寸不同，與各個圖案區對應的硬質掩膜層的 厚度由該圖案區中的窗口圖形尺寸決定，窗口圖形尺寸越大，硬質掩膜層厚度越厚； 以所述掩膜層為掩膜，沿窗口圖形對所述硬質掩膜層、待刻蝕層進行刻蝕，在所述待刻 蝕層中形成關鍵尺寸均一的開口。
2. 如權利要求1所述的圖形化方法，其特徵在於，所述硬質掩膜層的形成方法為： 在所述待刻蝕層上形成第一硬質掩膜層； 在所述第一硬質掩膜層上形成圖形化的掩膜層； 以所述圖形化的掩膜層為掩膜刻蝕第一硬質掩膜層，形成圖形化的第一硬質掩膜層； 去除所述圖形化的掩膜層； 重複所述形成第一硬質掩膜層、形成圖形化的第一硬質掩膜層、去除圖形化的掩膜層 的步驟，直至得到所需厚度分布的硬質掩膜層。
3. 如權利要求1所述的圖形化方法，其特徵在於，以所述掩膜層為掩膜，沿窗口圖形對 所述硬質掩膜層、待刻蝕層進行刻蝕的方法為： 通過掩膜層中的窗口圖形，刻蝕所述硬質掩膜層，在所述硬質掩膜層中形成刻蝕溝 槽； 刻蝕完所述硬質掩膜層後，沿所述刻蝕溝槽對所述待刻蝕層進行刻蝕，刻蝕至待刻蝕 層底部。
4. 如權利要求1所述的圖形化方法，其特徵在於，所述硬質掩膜層的材料為Si3N4、TiN、 Ti、Ta和TaN中的一種或幾種。
5. 如權利要求4所述的圖形化方法，其特徵在於，使用含氟等離子體刻蝕所述硬質掩 膜層。
6. 如權利要求2所述的圖形化方法，其特徵在於，所述第一硬質掩膜層的厚度為 1-300 A。
7. 如權利要求1所述的圖形化方法，其特徵在於，所述硬質掩膜層與所述待刻蝕層具 有大於10的刻蝕選擇比。
8. 如權利要求1所述的圖形化方法，其特徵在於，在所述待刻蝕層與所述硬質掩膜層 之間形成有第一刻蝕停止層。
9. 如權利要求8所述的圖形化方法，其特徵在於，所述第一刻蝕停止層的材料為氧化 矽。
10. 如權利要求8或9所述的圖形化方法，其特徵在於，所述硬質掩膜層與所述第一刻 蝕停止層具有大於10的刻蝕選擇比。
11. 如權利要求1所述的圖形化方法，其特徵在於，在所述硬質掩膜層與掩膜層之間形 成有底部抗反射層。
12. 如權利要求11所述的圖形化方法，其特徵在於，所述底部抗反射層上表面平坦。
13. 如權利要求1所述的圖形化方法，其特徵在於，在所述基底與所述待刻蝕層之間形 成有第二刻蝕停止層。
14. 如權利要求13所述的圖形化方法，其特徵在於，所述第二刻蝕停止層的材料為氧 化矽。
15. 如權利要求13或14所述的圖形化方法，其特徵在於，所述待刻蝕層與所述第二刻 蝕停止層具有大於10的刻蝕選擇比。
16. 如權利要求1所述的圖形化方法，其特徵在於，所述待刻蝕層的材料為多晶矽、介 電材料或金屬。
17. 如權利要求1所述的圖形化方法，其特徵在於，所述掩膜層的材料為光刻膠。
【文檔編號】H01L21/033GK104124138SQ201310157874
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2013年4月28日 優先權日:2013年4月28日
【發明者】王新鵬 申請人:中芯國際集成電路製造(上海)有限公司