TW511151B - Dry development having bilayer resist - Google Patents

Description

ιοί

發明領域： 本發明係有關於一種微影製程技術，特別是一種具有 ，層阻劑之乾式顯影A，可有效提昇冑影製程之解析度， 並解決光阻圖案邊緣粗糙的問題。 相關技術說明： 在現今積體電路的製程技術中，元件尺寸微細化係 賴於微影製程技術發展而定。就目前光阻製程技術的研發 而言，單層光阻的微影技術已不能滿足未來製程的需要， 因，此發展出雙層光阻的微影技術。舉例而言，將雙層光阻 技術並運用193奈米（nm )之曝光機台，線寬可提升到 〇· 1〇 //m。為進一步說明本發明之背景，以下配合第ι &到 1 d圖說明習知具有雙層阻劑之乾式顯影製程。 。首先，請參照第la圖，在半導體基底1〇上，例如一矽 晶圓，接著在基底1 〇上依序形成一絕緣層2、第一阻劑層4 及第二阻劑層6。其中，第二阻劑層6係一含矽光阻且厚度 =於第P且劑層4，p遺即經曝光、濕式顯影將曝光部分的 各=光阻6加以去除後，即可得到第二阻劑圖案，如第 lb圖所示。此時，以氧電漿進行反應性離子蝕刻 :二“…叫，RIE) ’由於含矽光阻圖案6a 而保護下方的第一阻劑層4不被蝕刻， =其未被保護的部分將被電漿蝕刻分解而形成第一阻劑圖 f二Ϊ第1C圖所示，此步驟即所謂的”乾式顯影”。此項 製程的優點係在第一阻劑層4上有二氧化矽保護，故在後 五、發明說明（2) f的蝕刻製程中將能得到高深寬比（aspect ratio)的圖 = 由於含石夕光阻6塗覆的厚度較薄， %八·= 斤又此提歼。然而，氧電梁的側向蝕刻性較 圖案邊緣輪廟（pr〇fUeB佳的情 樣如第1 c圖所不。

且J U參照第ld圖，在去除第二阻劑圖案6a之後， 、盖描Λ /圖案4a作為餘刻單幕來姓刻絕緣層2而形成 上於广阻劑圖-輪廊不佳，所以造成溝t 鍵圖形尺寸（Critical — CD 座 藉由在低溫下進行氧電漿㈣來改盖 侧向餘刻效應’但是製程較為繁複且生產成本高。 為蝕2庫ϊί!知方法使用二氧化硫（s〇2)及氧氣作 不易控制而造成製程；而反應室的狀態 點，並且經過乾式顯佳乂f:;現性不高的缺 常粗链。由於雙Π的以絲圖案，其邊緣輪廊非 、θ先阻製程極可能是未來積體電路最主要 的先阻技術’因此實有必要針對上述問題加以改I。要 有鑑於此，本發明的主要目的就是提供一種且 阻劑之乾式顯影法，藉由利用氮氣（Ν2)、氧？:、〇有雙層 並解決阻㈣案邊緣_的問題。 冑仏升解析度 發明概述： 本毛月之目的在於提供一種具有雙層阻劑之乾式顯影

511151 程中獲得較佳的解析度 (process window )及 dimension, CD ) 〇 一目的在於提供一種具 光阻圖案邊緣粗韃的問 目的，本發明提供一種 於一半導體基底，包括 緣層、一第一阻劑層及 劑層，以形成一第二阻 以及電漿蝕刻露出之第 圖案並露出絕緣層之表 反應氣體’藉以完成圖 之後，更包括一反應室 態0 五、發明說明（3) 法’以在微影製 微影製程容忍度 尺寸（cr i t ical 本發明之另 顯影法，以解決 根據上述之 式顯影法，適用 基底上形成一絕 圖案化第二阻 阻劑層之表面； 形成一第一阻劑 氧氣及氬氣作為 在完成圖案轉移 反應室之初始狀

，進而具有較佳的 易於控制關鍵圖J 有雙層阻劑之乾式 題。 、 具有雙層阻劑之乾 下列步驟··依序在 一第二阻劑層； 劑圖案並露出第一 一阻劑層表面，以 面’其中以氮氣、 案之轉移。再者， 清理步驟，以恢復 圖式之簡單說明： 為讓本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂， 下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細説明如 下： 第1 a到1 d圖係繪示出習知之具有雙層阻劑之乾式顯影 方法； 第2 a到2 e圖係繪示出根據本發明第一實施例之具有雙 層阻劑之乾式顯影方法； 第3 a到3 e圖係繪示出根據本發明第二實施例之具有雙

0503-6589IW;TSMC2001-0543;spin.ptd 第 6 頁 五、發明說明（4) 層阻劑之乾式顯影方法。 [符號說明] 2、 1 0 2、2 0 2〜絕緣層； 3、 1 0 3〜溝槽； 4、 1 0 4、2 0 4〜第一阻劑層； 4a、104a、204a〜第一阻劑圖案； 6、106、206〜第二阻劑層； 6a、206、206a〜第二阻劑圖案； 10、100、200〜半導體基底；

2 0 1〜終止層； 2 0 3〜介層洞； 203a〜接觸窗。 較佳實施例之詳細說明： 以下參照第2a到2e圖，說明本發明第一實施例之具有 雙層阻劑之乾式顯影方法，且應用於後續蝕刻製程以形成 一溝槽。 首先’明參照第2 a圖’提供一半導體基底1 q 〇，例如 一石夕晶圓’接著依序在基底1〇〇上形成一絕緣層1〇2、一第 阻劑層1 0 4及一第二阻劑層1 〇 β。在本實施例中，第一阻 劑層104係一不含矽之有機光阻，其厚度在1〇〇〇到5〇〇〇埃 (A )的範圍；第二阻劑層1〇6係—含矽之有機光阻，且 適用於193奈米（nm)波長之曝光光源。其厚度在5〇〇到

511151 五、發明說明（5) 3000埃（A)的範圍而薄於第一阻劑層1Q4。 接下來，請參照第2b圖，藉由氟化氬（ArF ) 1 93 nm 之深紫外光（DUV )來做曝光，並利用濕式顯影法形成第 二阻劑圖案106a而露出第一阻劑1〇4表面。接著，乾式顯 影所露出的第一阻劑1 〇 4表面，以形成第一阻劑圖案1 〇 4 a 並露出絕緣層1 02表面。此處係藉由感應耦合電漿法 (inductively coupled plasma， ICP)及互感器耦合電 漿法（transformer coupled plasma，TCP)之其中一種

來實施。亦即，藉由雙射頻（dual RF )功率蝕刻機來電 漿鍅刻露出的第一阻劑1 〇 4表面。其中，一射頻功率用以 產生電漿，另一射頻功率用以控制離子轟擊（丨〇n bombardment )。在本實施例中，上述乾式顯影製程係以 氮氣（N2)、氧氣（〇2)或是再加入氬氣（Ar)作為餘刻 反應氣體，其中氮氣的流量在1〇到1 000 sccm的範圍；氧 氣的流量在10到50 seem的範圍。另外，加入的氬氣係作 為載氣（carrier gas )，用以增加電漿解離能力及離子 轟擊作用。其中’氬氣的流量在1〇〇到1〇〇〇 %⑽的範圍。 如此，第二阻劑圖案1 〇6a可順利轉移至第一阻劑層丨〇4， 如第2c圖所示，且改善了習知方法（亦即，僅使^氧氣作 為乾式顯影之反應氣體）需在低溫製程下進行的缺點且仍 保有乾式顯影之優點，亦即具有較佳的解析度。 在元成本發明之乾式顯影之後’接著請參照第2 ^及2 e 圖。在去除第二阻劑圖案l〇6a之後，接著利用第一阻劑圖 案l〇4a作為蝕刻罩幕來蝕刻絕緣層1〇2表面以形成一溝槽

511151 五、發明說明（6) 103。由於使用氧氣、氮氣及氬氣作為反應氣 二效解最^去圖上邊卿 103。最後，去除第一阻劑圖案1〇4a以完成圖案 :外成圖案之轉移之後，可接著進行反應室 2:: - = ’ π即藉由製程中的電聚去除沉積於反應 至内J之巧乐源，例如製程中所形成的有機聚合物等，以 之初始潔淨狀態’進而維持製程的穩定性及產 品的再現性。 以下參照第3a到3e圖，說明本發明第二實施例之具有 又層阻刎之乾式顯影方法，且應用於後續蝕刻以 一接觸窗。 首先，明參照第3 a圖，提供一半導體基底2 〇 Q，例如 一矽晶圓，其上形成有半導體元件（未繪示），接著依序 在基底200上形成一終止層2〇1、一絕緣層2〇2、一第一阻 劑層204及-第二阻劑層2G6。在第二實施例中，第一阻劑 層204及第二阻劑層2〇6的材質與厚度均以第一實施例相 同，此處不加以贅述。 ^ 、接下來，請參照第3b圖，同樣以第一實施例之方法來 形成第一阻劑圖案2〇63並露出第一阻劑表面。接著， 藉由感f耦合電漿法（ICP)及互感器耦合電聚法（TCP) 之其中種來乾式顯影所露出的第一阻劑2 〇 4表面，以形 成第一阻劑,圖案204a並露出絕緣層2〇2表面。本實施例 中，乾式顯影製程同樣係以氮氣（N2 )、氧氣（〇2 )或再 加入作為載氣的氬氣（Ar )作為蝕刻反應氣體，如第一實

;亂_號901刪RR 五、發好W 年4月，I日 施例所述:其中’氮氣的流量在1〇到1〇〇〇 sCCin的範圍； 氧氣的流ϊ在10到50 sccm的範圍；氬氣的流量在丨〇〇到 1〇〇〇 SCC\的範圍。如此，可得到第一實施例之優點，如 第3 c圖所不。 同樣地，在完成本發明之乾式顯影之後，接著請參照 第3d圖。在去除第二阻劑圖案2〇6a之後，接著利用第一阻 劑圖案204a作為敍刻罩幕來敍刻絕緣層1〇2纟面以形成一 "層洞2 G 3並路出終止層2 Q }表面。如此 輪廓的介層洞203。 1 工=照第36圖，在去除第一阻劑圖案1〇粍之 ί而e: i ^ t露出的終止層2°1表面並露出基底200表 面而元成接觸_203a之製作。 ，青理如!^持i H ’完成圖案轉移之後，可進行反應室 ，月理’以維持製程的穩定性及產品的再現性。 解柄$ = i:ί ’根據本發明之乾式顯影*，可有效提昇 (CD Γ的二點，ί的製程容忍度及易於控制關鍵圖形尺寸 較佳輪廓：溝槽及：2:光=案邊緣粗糙的問題而得到 積體電路的微影製：：；淺=隔匕用二具高積集度之 本st"製程與鑲 = 離二^ 限定本；明：任= 露：上’然其並非用以 當視後附之申請專以；Π者=本發明之保護範圍

Claims (1)

1. 511151 六 申請專利範圍 1 · 一種具有雙層阻劑之乾式顯 基底，包括下列步驟·· 〜凌，適用於一半導體 3 ΐ在5亥基底上形成一絕緣層、- m 二阻劑層； 第一阻劑層及一第 •阻劑圖案並露出 圖案化該第二阻劑層，以形 該第一阻劑層之表面；以及 第 電漿蝕刻該露出之第一阻劑居 劑圖案並露出該絕緣層之表面，上:面二以形成一第一阻 應氣體，藉以完成圖案之轉移。一以氮氣及氧氣作為反 2·如申請專利範圍第丨項所述之 去除該第一阻劑圖案之後更包括一 式·，、、員影法，其中在 復該反應室之初始狀態。 應室清理步驟，以恢 3·如申請專利範圍第丨項所述之 、 第一阻劑層係一不含矽之有機光阻。工-員影法，其中該 4·如申請專利範圍第丨項所述之 第二阻劑層係一含矽之有機光阻。 工颂影法，其中該 5 ·如申請專利範圍第1項所述之乾 w 漿蝕刻該第一阻劑層係使用感應耦合電^…影法，其中電 電漿法之其中一種。 法及互感器耦合 6·如申請專利範圍第丨項所述之乾式 氮氣之流量在1 0到1 〇 〇 〇 s c c m的範圍。 & / 其中該 7·如申請專利範圍第1項所述之乾式、 一 氧氣之流量在10到50 seem的範圍。 〃、衫法’其中該 8 ·如申請專利範圍第1項所述之乾式 P μ衫法，其中更 1 0503-6589TW;TSMC2001-0543;spin.ptd 第11頁 511151

   六、申請專利範圍 通入一氬氣作為該反應氣體。 9 ·如申請專利範圍第3項所述之乾式顯影法，f ▲ 第一阻劑層之厚度在1 000到5000埃的棘圍。 Μ 10·如申請專利範圍第4項所述之乾式顯影法，其 第二阻劑層之厚度在5〇〇到3000埃的範圍。 ’、^ 11 ·如申請專利範圍第8項所述之乾式顯影法，其中士 氩氣之流量在100到1〇〇〇 seem的範圍。

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