电子束光刻方法

【专利摘要】本发明公开了一种电子束光刻方法，包括：在结构材料层上形成硬掩模层；在硬掩模层上形成电子束光刻胶；采用电子束曝光系统，对电子束光刻胶进行曝光，其中通过增加曝光剂量来提高电子束光刻胶的抗刻蚀性；采用显影液对曝光后的电子束光刻胶显影，形成电子束光刻胶图形；以电子束光刻胶图形为掩模，各向异性刻蚀硬掩模层和结构材料层，形成所需的精细线条。依照本发明的电子束光刻方法，在保证高宽比不变的情况下通过改变工艺条件来提高电子束胶的抗刻蚀性能，防止电子束胶被完全损失，由此提高了线条的精度、改进了最终器件的性能。
【专利说明】 电子束光刻方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体集成电路制造领域，更具体地，涉及一种能有效改善线宽粗糙度的电子束光刻方法。
【背景技术】
[0002]随着集成电路对集成度的要求越来越高，集成电路器件的关键尺寸越来越小。而目前光学光刻能直接写出的最小线条在45nm左右，为了得到更小的线条，电子束曝光成为一个较好的途径。虽然由于电子束曝光耗时过长，无法用于大规模生产，但在实验室是完全可以使用电子束来制备20nm以下线条来提前进行刻蚀工艺开发。
[0003]使用电子束曝光来写出电子束线条，通常包括以下步骤:在衬底上形成硬掩模层，在硬掩模层上涂布电子束光刻胶，采用电子束曝光系统按照版图设计对光刻胶局部曝光也即用电子束扫描需要曝光的区域使其交联变性，采用显影液化学处理光刻胶以去除部分光刻胶形成光刻胶掩模图形，并且使用干法刻蚀将光刻胶掩模图形转移至下方的硬掩膜层。
[0004]想要得到40nm以下的线条就需要保证线条的高宽比小于3: 1，因为根据光刻经验当线条的高宽比大于3: I时，线条容易出现侧倒的现象，因此电子束胶的厚度就需要小于lOOnm。但厚度小于IOOnm刻蚀就面临另一个问题，就是电子束胶是否能够保证硬掩膜的刻蚀。在硬掩膜刻蚀过程中也会有一定的胶的损失，当线宽大于90nm时，胶的厚度在270nm左右，因此在硬掩膜刻蚀中光刻胶不会完全损失；但现在只有IOOnm的胶厚时，就需要考虑胶是否能够抗住硬掩膜的刻蚀。
[0005]附图1A是电子束曝光后线条的SEM图像，附图1B是硬掩模刻蚀后的线条的SEM图像。通过SEM图片可以发现在硬掩膜刻蚀后，线宽的粗糙度变得很差。这主要是由于电子束胶太薄，导致有些地方的胶在硬掩膜刻蚀过程中已经被完全损失，因此有些地方硬掩膜线条会被刻蚀出缺口。