形成刻蝕掩膜的方法
2023-06-09 16:50:21
專利名稱：形成刻蝕掩膜的方法
形成刻蝕掩膜的方法技術領域
本發明與集成電路的製作方法有關。更特定言的，本發明關於一種在半導體集成電路的製作期間使用單層阻材來形成刻蝕掩膜的方法。
背景技術：
在半導體晶圓的工藝期間，半導體組件的特徵是以圖形化的刻蝕掩膜來加以定義。現今半導體集成電路裝置的製作流程中廣泛地使用多層阻材來作為上述的刻蝕掩膜。 一個多層阻材一般會含有一圖形化的阻質層(如光阻)、一中間層(如矽質層及/或一氮氧化矽層)、以及一底阻質層(如非晶矽碳薄膜)。
前述的光阻會根據光學掩膜或光罩上的所欲圖形來定義其光學圖形，然後再加以顯影來移除未受暴照的光阻(在正微影作法中)或受暴照的光阻(在負微影作法中)。而後所述圖形化的光阻會在進一步的刻蝕步驟中作為掩膜的用，以刻蝕裸露出的中間層或底部的阻質層，將圖形從所述圖形化光阻轉移到下層的所述中間層或底阻質層上。其後，所述圖形化光阻會被移除。然後再進行一非等向性的乾式刻蝕工藝來刻蝕那些未為所述圖形化的底阻質層所覆蓋的材料層，藉以形成電路特徵。
然而,上述先前技術的缺點在於線路特徵的線寬(critical dimension, CD)控制不易，其於光學微影工藝與/或乾式刻蝕工藝期間可能會引起工藝變異與線寬差異。因此， 目前業界對於如何提供一種無前述缺點的集成電路製作改良方法仍有強烈的需求。
儘管本發明的動機在於解決前述問題，然其絕未限定於此。本發明僅會由其隨附的權利要求項來作字面上的界定，並符合均等性原理，其並未與說明書有任何釋義性或其它限定性上的關連。發明內容
本發明的目的的一即在於提出一種在半導體集成電路的製作期間使用單層阻材來形成刻蝕掩膜的改良方法，以解決前述先前技術的問題。
本發明的另一目的在於提出一種製作集成電路的改良方法，其能夠解決光學微影工藝及/或乾式刻蝕工藝期間引起的工藝變異或線寬差異等問題。
根據本發明一實施例，其揭露了一種形成刻蝕掩膜的方法，包含提供一基材，其上具有一待刻蝕的材料層；於所述材料層上形成一硬掩膜層，所述硬掩膜層包含有一對輻射敏感的單層阻材；將所述硬掩膜層暴照在一光化能下，以改變所述硬掩膜層受暴區域的溶劑可溶性；以及對所述硬掩膜層進行一水洗處理以去除所述硬掩膜層的受暴區域，藉以形成一由所述硬掩膜層的未受暴區域構成的掩膜圖形。
無疑地，本發明的這類目的與其它目的在閱者讀過下文以多種圖示與繪圖來描述的具體實施方式
細節說明後將變得更為顯見。
本說明書含有附圖並於文中構成了本說明書的一部分，使閱者對本發明實施例有進一步的了解。所述些圖示描繪了本發明一些實施例並連同本文描述一起說明了其原理。在所述些圖示中圖1至圖4為截面示意圖，其描繪出根據本發明一實施例不使用光阻來形成刻蝕掩膜的方法範例。圖5至圖8為截面示意圖，其描繪出根據本發明另一實施例涉及光阻的使用的形成刻蝕掩膜的方法範例。
須注意本說明書中的所有圖示皆為圖例性質。為了清楚與方便圖標說明的故，圖標中的各部件在尺寸與比例上可能會被誇大或縮小地呈現。圖中相同的參考符號一般而言會用來標示修改後或不同實施例中對應或類似的特徵。其中，附圖標記說明如下10 基材12材料層14硬掩膜層14a未受暴區域14b受暴區域20光罩(掩膜)114 開口120光化能140掩膜圖形210圖形化光阻(層)
具體實施例方式在下文的細節描述中，組件符號會被用來標示在隨附的圖示中成為其中的一部份，並且以可實行所述實施例的特例描述方式來表示。這類實施例會說明足夠的細節俾使所述領域的一般技藝人士得以具以實施。須了解到本發明中亦可實行其它的實施例，或是在不悖離文中所述實施例的前提下作出任何結構性、邏輯性、及電性上的改變。因此，下文的細節描述將不欲被視為是一種限定，反的，其中所包含的實施例將由隨附的權利要求項來加以界定。現在請參照圖1至圖4，其描繪出根據本發明實施例形成刻蝕掩膜的方法範例的截面示意圖。如圖1所示，方法中提供了一基材10，其上具有所欲刻蝕的材料層12。所述基材10可為一半導體基材,其包含但未限定為一娃基材、一絕緣層上覆娃基材(silicon-on-1nsulator, SOI)、或任何含有半導體材質的基材。在另一實施例中,基材10指的可以是任何的支承結構，其包含但未限定為上述的半導體基材。材料層12可為基材10本身的一部分，在某些例子中，其亦可能沈積在基材10的主表面上。舉例言的，材料層12可為一多晶娃層，而基材10可為一娃基材。復參照圖1，材料層12上會形成有一硬掩膜層14，其中含有對輻射敏感的單層阻材。根據本發明實施例，所述硬掩膜層14可受處理來改變其在某些溶劑中(如純水或去離子水等)的溶解度。根據本發明實施例，硬掩膜層14可能包含具有至少一官能基的化學物質，所述些官能基系從羥基與羧基中選出的。舉例來說，硬掩膜層14可包含具有一或多個羥基、羧基、或含有所述羥基與羧基的有機質的醇類。如圖2所示，其進行了一暴光工藝。上述的硬掩膜層14有部分會經由掩膜或光罩20中的開口而暴照在光化能120下，從而改變了受暴區域14b在溶劑中的溶解度。就此點而言，根據本發明實施例，未受暴區域14a實質上並不會溶於水。前述的光化能120可包含但未限定於電子束或雷射，其能夠在所述硬掩膜層14的受暴區域14b中產生光化學反應，以使所述些區域可溶於水。如圖3所示，在圖2的暴光工藝後，受暴區域14b會被移除以裸露出所欲刻蝕的材料層12部分。根據本發明實施例，經過光化能(如電子束或雷射)處理的硬掩膜層14會再受到一水洗處理。由於受暴區域14b可溶於水，故其可透過將晶圓浸入水中及旋乾等方式輕易地去除，因而在未受暴區域14a間形成開口 114。去除受暴區域14b後，要刻蝕的材料層12上會形成一層由未受暴區域14a構成的掩膜圖形140。舉例來說，掩膜圖形140可能為重複均等的線/間隔圖形，其線寬LI介於約IOnm至數百nm間，而間隔寬度SI亦介於約 IOnm至數百nm間。上述線寬LI (或間隔寬度SI)可等於或小於暴光機臺的解析度極限。如圖4所示，在圖3的水洗處理後會進行一乾式刻蝕工藝，其經由開口 114刻蝕裸露的材料層12部位，因而形成重複均等的線/間隔等圖形特徵12a，其線寬L2可介於約IOnm至數百nm間，而間隔寬度S2亦介於約IOnm至數百nm間。同樣地，所述線寬L2 (或間隔寬度S2)可能等於或小於暴光機臺的解析度極限。上述每一特徵12a的深寬比可為L2/H0現在請參照圖5至圖8，其描繪出根據本發明實施例形成刻蝕掩膜的方法範例的截面示意圖。如圖5所示，方法中提供了一基材10，其上具有所欲刻蝕的材料層12。基材10可為一半導體基材，其包含但未限定為一娃基材、一絕緣層上覆娃基材(SOI)、或任何含有半導體材質的基材。在另一實施例中，基材10指的可以是任何的支承結構，其包含但未限定為上述的半導體基材。材料層12可為基材10本身的一部分，而在某些例子中，其亦可能沈積在基材10的主表面上。舉例言的，材料層12可為一多晶娃層,而基材10可為一娃基材。材料層12上會形成有一硬掩膜層14，其中含有對輻射敏感的單層阻材。根據本發明實施例，硬掩膜層14可受處理來改變其在某些溶劑中(如純水或去離子水等)的溶解度。根據本發明實施例，硬掩膜層14可能包含具有至少一官能基的化學物質，所述些官能基系從羥基與羧基中選出的。舉例來說，硬掩膜層14可包含具有一或多個羥基、羧基、或含有所述羥基與羧基的有機質的醇類。如圖6所示，而後硬掩膜層14上會形成一層圖形化光阻210。形成圖形化光阻210的方法為領域中已習知者，因而文中將省略其細節步驟。接著，方法中會進行一暴光工藝。未為圖形化光阻層210遮蓋的硬掩膜層14部分會經由圖形化光阻層210中的開口暴照在光化能下，因而改變了受暴區域14b在溶劑中的溶解度。就此點而言，根據本發明實施例，未受暴區域14a實質上並不溶於水中。前述的光化能120可包含但未限定於電子束或雷射，其能夠使硬掩膜層14的受暴區域14b中產生光化學反應，以使所述些區域可溶於水。其後，所述圖形化光阻層210會使用領域中習知的方法(如灰化)來去除。如圖7所示，在暴光工藝後，上述受暴區域14b會被去除以裸露出所欲刻蝕的材料層12部分。根據本發明實施例，經過光化能(如電子束或雷射)處理的硬掩膜層14會再受到一水洗處理。由於受暴區域14b可溶於水，故其可透過將晶圓浸入水中及旋乾等方式輕易地去除，因而在未受暴區域14a間形成開口 114。去除受暴區域14b後，要刻蝕的材料層12上會形成一層由所述未受暴區域14a構成的掩膜圖形140。舉例言的，掩膜圖形140 可能為重複均等的線/間隔圖形，其線寬LI介於約IOnm至數百nm間，而間隔寬度SI亦介於約IOnm至數百nm間。上述線寬LI (或間隔寬度SI)可等於或小於暴光機臺的解析度極限。
如圖8所示，在圖7的水洗處理後會進行一乾式刻蝕工藝，其經由開口 114刻蝕裸露的材料層12部位，因而形成重複均等的線/間隔等圖形特徵12a，其線寬L2可介於約 IOnm至數百nm間，而間隔寬度S2亦介於約IOnm至數百nm間。同樣地，所述線寬L2 (或間隔寬度S2)可能等於或小於暴光機臺的解析度極限。
本領域的技藝人 士將可輕易了解到在維持本發明教示的前提下，本發明的組件與方法可加以修改或變形成多種態樣。以上所述僅為本發明的優選實施例，凡依本發明權利要求所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。
權利要求
1.一種形成刻蝕掩膜的方法，其特徵在於，包含有提供一基材，其上具有一待刻蝕的材料層；於所述材料層上形成一硬掩膜層，所述硬掩膜層包含有一對輻射敏感的單層阻材；將所述硬掩膜層暴照在一光化能下，以改變所述硬掩膜層受暴區域的溶劑可溶性；以及對所述硬掩膜層進行一水洗處理，以去除所述硬掩膜層的受暴區域，藉以形成一由所述硬掩膜層的未受暴區域構成的掩膜圖形。
2.如權利要求1所述的形成刻蝕掩膜的方法，其特徵在於，所述硬掩膜層包含有一化學成分，其具有至少一官能基，選自以下的群組羥基及羧基。
3.如權利要求1所述的形成刻蝕掩膜的方法，其特徵在於，在將所述硬掩膜層暴照在光化能下的前，另包含有於所述硬掩膜層上形成一圖形化光阻層。
4.如權利要求3所述的形成刻蝕掩膜的方法，其特徵在於，在將所述硬掩膜層暴照在光化能下後，另包含有去除所述圖形化光阻層。
5.如權利要求1所述的形成刻蝕掩膜的方法，其特徵在於，所述光化能包含電子束或雷射。
6.如權利要求本身的一部份。
7.如權利要求材的一主表面上。
8.如權利要求可溶於水。
9.如權利要求1所述的形成刻蝕掩膜的方法，其特徵在於，所述材料層係為所述基材 I所述的形成刻蝕掩膜的方法，其特徵在於，所述材料層沈積於所述基 I所述的形成刻蝕掩膜的方法，其特徵在於，所述硬掩膜層的受暴區域 I所述的形成刻蝕掩膜的方法，其特徵在於，所述水為純水。
全文摘要
本發明公開了一種形成刻蝕掩膜的方法，其包含提供一基材，其上具有一待刻蝕的材料層；於所述材料層上形成一硬掩膜層，所述硬掩膜層包含有一對輻射敏感的單層阻材；將所述硬掩膜層暴照在一光化能下，以改變所述硬掩膜層受暴區域的溶劑可溶性；以及對所述硬掩膜層進行一水洗處理以去除所述硬掩膜層的受暴區域，藉以形成一由所述硬掩膜層的未受暴區域構成的掩膜圖形。
文檔編號H01L21/027GK103000497SQ201110340010
公開日2013年3月27日 申請日期2011年11月1日 優先權日2011年9月15日
發明者黃則堯, 陳逸男, 劉獻文 申請人:南亞科技股份有限公司