TWI581329B - 圖案形成方法 - Google Patents
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Description
本申請案係基於2015年4月23日申請之日本專利申請案第2015-088519號並主張其優先權，該案之全部內容係以引用之方式併入本文中。
本文所述之實施例大體上係關於一種圖案形成方法。
雙鑲嵌方法係一種其中於作為加工對象膜處理之層間絕緣膜中形成包含接觸孔及溝槽圖案的雙鑲嵌圖案及將佈線材料(如銅)全部一次性地包埋於該雙鑲嵌圖案中之方法。一般而言，該接觸孔係於第一循環(round)中藉由微影術步驟及乾蝕刻步驟形成於該加工對象膜中，及該溝槽圖案係於第二循環中藉由微影術步驟及乾蝕刻步驟形成於該加工對象膜中。另外，近年來，為縮減加工步驟及降低成本，亦已知一種其中梯狀(stepped)結構係藉由兩個微影術步驟形成於抗蝕劑圖案中，及雙鑲嵌圖案係藉由一次乾蝕刻形成之方法。
然而，伴隨縮放比例之增加，抗蝕劑膜之厚度已變得較小而難以防止缺陷(如圖案縱移(pattern fall))。因此，該抗蝕劑膜之厚度可係不足以轉移至加工對象膜之上。假若該抗蝕劑膜之厚度不充足，則該加工對象膜於某些情況下可無法加工至完成。特定言之，存在溝槽圖案之形成無法完成，且因此產生佈線表面缺陷(wiring open defect)的
情形。
一般而言，實施例中之實施例提供一種改良圖案轉移至待加工之膜之表現的圖案形成方法。
根據一個實施例，首先，於加工對象膜上形成由第一輻射敏感組合物製成之第一抗蝕劑膜。接著，針對該第一抗蝕劑膜進行曝光及顯影以形成第一抗蝕劑圖案。其後，進行使得該第一抗蝕劑圖案不溶解於第二輻射敏感組合物之溶劑之不溶解化過程。接著，於該第一抗蝕劑圖案之上形成由該第二輻射敏感組合物製成之第二抗蝕劑膜。隨後，針對該第二抗蝕劑膜進行曝光及顯影以形成第二抗蝕劑圖案。該第一輻射敏感組合物及該第二輻射敏感組合物中至少一者係由抗於電漿蝕刻時存在之氧之聚合物化合物製成。
因此，可於加工對象膜中以高產率方式形成孔圖案及與其相連之溝槽圖案。另外，該方法包括厚度足以蝕刻該加工對象膜之抗蝕劑圖案。因此，亦可於層間絕緣膜中形成該溝槽圖案，同時防止佈線表面缺陷之產生。
10‧‧‧佈線層
11‧‧‧層間絕緣膜
12‧‧‧佈線圖案
21‧‧‧層間絕緣膜
21a‧‧‧孔圖案/接觸孔
21b‧‧‧溝槽圖案/溝槽
22‧‧‧第一遮蔽膜
22a‧‧‧孔圖案
22b‧‧‧溝槽圖案
23‧‧‧第二遮蔽膜
23a‧‧‧孔圖案
23b‧‧‧溝槽圖案
24‧‧‧第一抗蝕劑圖案
24a‧‧‧孔圖案
24b‧‧‧溝槽圖案
25‧‧‧第二抗蝕劑圖案
25a‧‧‧溝槽圖案
31‧‧‧接觸點
32‧‧‧佈線圖案
51‧‧‧抗反射膜
51a‧‧‧孔圖案
51b‧‧‧溝槽圖案
52‧‧‧第一抗蝕劑圖案
52a‧‧‧孔圖案
52b‧‧‧溝槽圖案
53‧‧‧第二抗蝕劑圖案
53a‧‧‧溝槽圖案
53b‧‧‧溝槽圖案
241‧‧‧第一抗蝕劑圖案
521‧‧‧第一抗蝕劑圖案
圖1A至1J為示意性地顯示根據第一實施例之圖案形成方法之順序的實例之截面視圖；及圖2A至2G為示意性地顯示根據第二實施例之圖案形成方法之順序的實例之截面視圖。
下文將參考附圖詳細闡述圖案形成方法之示例性實施例。本發明不限於以下實施例。用於以下實施例中之半導體裝置之截面視圖為示意性，且因此每一層之厚度與寬度間之關係及/或各別層間厚度比可與實際狀況不同。另外，於下文中說明之膜厚度僅為實例，且其不具限制性。
(第一實施例)
圖1A至1J為示意性地顯示根據第一實施例之圖案形成方法之順序的實例之截面視圖。此圖案形成方法將根據藉由使用雙鑲嵌方法於半導體裝置中形成接觸點及與該接觸點連接之接線之方法來闡述。
首先，如圖1A中所示，層間絕緣膜21、第一遮蔽膜22及第二遮蔽膜23係形成於佈線層10之上。例如，佈線層10係由層間絕緣膜11及形成於其中之佈線圖案12組成，且於基板上提供(未顯示)。
層間絕緣膜21係作為加工對象膜處理，其中將包埋連接至佈線圖案12之接觸點及連接至此接觸點之佈線圖案。例如，四乙氧基矽烷(TEOS)膜或SiO2膜係作為層間絕緣膜21使用。例如，此膜之厚度可設定為200nm。
第一遮蔽膜22將藉由蝕刻作為加工層間絕緣膜21之遮蔽使用。例如，有機膜如SoC(旋塗碳)膜係作為第一遮蔽膜22使用。例如，此膜之厚度可設定為200nm。
第二遮蔽膜23將藉由蝕刻作為加工第一遮蔽膜22及層間絕緣膜21之遮蔽使用。例如，無機膜如SoG(旋塗玻璃)膜係作為第二遮蔽膜23使用。例如，此膜之厚度可設定為50nm。
接著，如圖1B中所示，第一抗蝕劑膜係形成於第二遮蔽膜23之上。例如，可藉由使用塗覆法或類似者施加第一輻射敏感組合物形成該第一抗蝕劑膜。例如，此膜之厚度可設定為200nm。該第一輻射敏感組合物可係由用於一般微影術步驟中之負型抗蝕劑製成。另外，該第一輻射敏感組合物為一種針對其在顯影時使用有機溶劑作為顯影液之組合物。此外，該第一輻射敏感組合物較佳具有於固化時不溶解於隨後描述之第二輻射敏感組合物之溶劑之組成。
其後，該第一抗蝕劑膜係藉由使用曝光技術及顯影技術圖案化，以形成第一抗蝕劑圖案24。於此實例中，形成接觸孔圖案(其將
稱為孔圖案)24a。更具體而言，藉由曝光技術於該第一抗蝕劑膜中形成潛影。例如，此曝光可使用放射線，如波長於可見光範圍內之電磁波。接著，使用有機溶劑進行顯影過程，形成由已經放射線照射之剩餘部分構成之圖案。例如，用於此用途之顯影液可由醚類(如二乙醚、四氫呋喃、或苯甲醚)、酮類(如丙酮、甲基異丁基酮、2-庚酮、或環己酮)、或酯類(如乙酸丁酯或乙酸異戊酯)製成。另外，該顯影液可係由複數種上述不同種類之有機溶劑之混合物而成，其係藉由針對所使用之抗蝕劑選擇最佳有機溶劑製備。顯影係藉由將該第一抗蝕劑膜浸入該顯影液中達一段預定時間進行。因此，形成包含具有預定直徑之孔圖案24a的第一抗蝕劑圖案24。
接著，如圖1C所示，第一抗蝕劑圖案24不溶解於第二輻射敏感組合物之溶劑，且由此形成第一抗蝕劑圖案241。此不溶解化過程可係藉由加熱過程或能量射線照射過程說明。該加熱過程可係藉由於200℃加熱包含第一抗蝕劑圖案24之基板達預定時間說明。另外，可藉由使用能量射線(如電子束或紫外線)照射之過程說明該能量射線照射過程。因而，獲得呈固化狀態之第一抗蝕劑圖案241。已固化之第一抗蝕劑圖案241對隨後描述之第二輻射敏感組合物顯出不溶性。
其後，如圖1D中所示，第二抗蝕劑膜係形成於不溶性第一抗蝕劑圖案241之上。可藉由使用塗覆法或類似者施加第二輻射敏感組合物形成該第二抗蝕劑膜。例如，該第二輻射敏感組合物係負型抗蝕劑，其中抗於電漿蝕刻時存在之氧之輻射敏感聚合物化合物係作為溶質溶解於至少一種選自由下列組成之群之溶劑：環己酮、PGMEA(丙二醇單甲醚醋酸酯)、及PGME(丙二醇單甲醚)。抗於電漿蝕刻時存在之氧之輻射敏感聚合物化合物於聚合物主鏈中含有Si或金屬。該金屬較佳係不影響或幾乎不影響半導體裝置之操作之元素，即使其擴散至該半導體裝置之中亦然。此金屬之實例可係：Ti、W、Al、Ta、Hf、
Zr或Mo。該第二輻射敏感組合物較佳係一種針對其在顯影時使用有機溶劑作為顯影液之組合物。例如，該第二抗蝕劑膜之厚度可設定為200nm。在此，因第一抗蝕劑圖案241不溶解於第二輻射敏感組合物之溶劑，故於第二抗蝕劑膜形成時，第一抗蝕劑圖案241不會被該第二輻射敏感組合物之溶劑溶解。
接著，該第二抗蝕劑膜藉由使用曝光技術及顯影技術而圖案化，且就此形成第二抗蝕劑圖案25。於本實例中，形成用於包埋佈線圖案之溝槽圖案25a。形成溝槽圖案25a，以使其連接至形成於第一抗蝕劑圖案241中之孔圖案24a。溝槽圖案25a可係孤立圖案或可係線與空間圖案之一部分。在溝槽圖案25a作為線與空間圖案之一部分形成之情況下，溝槽圖案25a在預定方向上延伸，且在與其延伸方向交叉之方向上以預定間隔配置。在此，溝槽圖案25a以線與空間形式形成時，其等不限於直線圖案。可視作線與空間圖案之形式為一種其中複數個非直線線路(如引出線路、路由線路、或U型線路)係在與其等延伸方向交叉之方向上配置之類型。另外，即使平行延伸的線圖案係藉由連接圖案而彼此相連，連接圖案除外之部分亦可視作線圖案。
更具體而言，藉由曝光技術於該第二抗蝕劑膜中形成潛影。例如，此曝光可使用放射線，如波長於可見光範圍內之電磁波。接著，進行使用有機溶劑之顯影過程，從而形成由已經放射線照射之剩餘部分構成之圖案。例如，用於此用途之顯影液可由醚類(如二乙醚、四氫呋喃、或苯甲醚)、酮類(如丙酮、甲基異丁基酮、2-庚酮、或環己酮)、或酯類(如乙酸丁酯或乙酸異戊酯)製成。另外，該顯影液可係由複數種上述不同種類之有機溶劑之混合物製成，其係藉由針對所使用之抗蝕劑選擇最佳有機溶劑製備。顯影係藉由將該第二抗蝕劑膜浸入該顯影液中達一段預定時間進行。因此，形成包含溝槽圖案25a之第二抗蝕劑圖案25。
由於以上所述之過程，於第二遮蔽膜23上形成抗蝕劑圖案，以使該抗蝕劑圖案具有梯狀結構，該梯狀結構係由形成有孔圖案24a之第一抗蝕劑圖案241、及包含配置於孔圖案24a之上之溝槽圖案25a的第二抗蝕劑圖案25組成。此後，藉由使用乾蝕刻，穿過有此梯狀結構且作為遮蔽之抗蝕劑圖案加工該加工對象膜。接下來，將詳細闡述後續步驟。
如圖1E所示，進行使用含有氟碳化合物基氣體作為主要成分之氣體之電漿蝕刻，穿過作為遮蔽之第一抗蝕劑圖案241，從而加工第二遮蔽膜23。此電漿蝕刻之實例可係RIE(反應性離子蝕刻)方法或類似者。因此，第一抗蝕劑圖案241之孔圖案24a轉移至第二遮蔽膜23之上。在此，雖然孔圖案23a係藉由轉移至第二遮蔽膜23之上形成，但第二抗蝕劑圖案25之溝槽圖案25a幾乎不被轉移至第一抗蝕劑圖案241之上。此係歸因於第一抗蝕劑圖案241與第二抗蝕劑圖案25間之組成差異，因此於使用氟碳化合物基氣體之蝕刻期間，第一抗蝕劑圖案241不如第二抗蝕劑圖案25易蝕刻。
接著，如圖1F所示，進行使用含有氧氣作為主要成分之氣體之電漿蝕刻，穿過作為遮蔽之第二遮蔽膜23，從而藉由轉移至第一遮蔽膜22之上形成孔圖案22a。此時，因為第二抗蝕劑圖案25於聚合物主鏈內含有Si或金屬，所以對於含有氧氣作為主要成分之氣體而言，其蝕刻抗性較高。相應地，曝露在第二抗蝕劑圖案25之溝槽底部之第一抗蝕劑圖案241的一部分較第二抗蝕劑圖案25更快地加工，且就此被移除。換言之，穿過作為遮蔽之第二抗蝕劑圖案25進行電漿蝕刻，從而藉由轉移至第一抗蝕劑圖案241之上形成溝槽圖案24b。結果，得到使得包含孔圖案23a之第二遮蔽膜23、以及分別包含溝槽圖案24b及25a之第一抗蝕劑圖案241及第二抗蝕劑圖案25配置於包含孔圖案22a之第一遮蔽膜22之上之結構。
此後，如圖1G所示，進行使用含有氟碳化合物基氣體作為主要成分之氣體之電漿蝕刻，穿過分別包含溝槽圖案24b及25a且作為遮蔽之第一抗蝕劑圖案241及第二抗蝕劑圖案25，從而藉由轉移至第二遮蔽膜23之上形成溝槽圖案23b。結果，得到使得形成有溝槽圖案23b之第二遮蔽膜23及包含溝槽圖案24b之第一抗蝕劑圖案241配置於包含孔圖案22a之第一遮蔽膜22之上之結構。另外，藉由轉移至第二遮蔽膜23之上形成溝槽圖案23b時，穿過作為遮蔽之第一遮蔽膜22蝕刻作為加工對象膜處理之層間絕緣膜21。因此，孔圖案21a亦係藉由轉移至層間絕緣膜21之上而形成。然而，此轉移僅於加工第二遮蔽膜23之期間內進行，且因此其變為僅向下蝕刻層間絕緣膜21至其厚度之中部之半蝕刻。
接著，如圖1H所示，進行使用含有氧氣作為主要成分之氣體之電漿蝕刻，穿過包含溝槽圖案23b且作為遮蔽之第二遮蔽膜23，從而藉由轉移至第一遮蔽膜22之上形成溝槽圖案22b。此時，第一抗蝕劑圖案241及第二抗蝕劑圖案25被移除，而第一遮蔽膜22正在加工。結果，獲得使得分別形成有溝槽圖案22b及23b之第一遮蔽膜22及第二遮蔽膜23配置於包含藉由半蝕刻形成之孔圖案21a之層間絕緣膜21之上之結構。
此後，如圖1I中所示，進行使用含有氟碳化合物基氣體作為主要成分之氣體之電漿蝕刻，穿過分別包含溝槽圖案22b及23b且作為遮蔽之第一遮蔽膜22及第二遮蔽膜23，從而藉由轉移至層間絕緣膜21之上形成溝槽圖案21b。此時，預先形成之孔圖案21a係伴隨溝槽圖案21b之形成同時加工，因而其較溝槽圖案21b更早到達層間絕緣膜21之下表面。該電漿蝕刻於孔圖案21a到達基板之時間點完成，從而孔圖案21a變成接觸孔且溝槽圖案21b變成溝槽。
接著，如圖1J所示，藉由使用PVD(物理氣相沉積)方法或CVD(化
學氣相沉積)方法，將由導電材料(如Cu)製成之晶種膜(未顯示)以保形狀態形成於層間絕緣膜21之上。此後，藉由使用電鍍法將導電材料(如Cu)形成於晶種膜之上。其後，藉由使用CMP(化學機械抛光)方法移除層間絕緣膜21之上表面上存在的一部分導電材料膜。因此，由包埋於接觸孔21a內之導電材料形成接觸點31，且由包埋於溝槽21b內之導電材料形成佈線圖案32。
於此實例中，圖1G中所示之蝕刻僅於加工第二遮蔽膜23期間內進行，且因此藉由僅將層間絕緣膜21向下蝕刻至其厚度之中部之半蝕刻形成孔圖案21a。然而，可進行此蝕刻，以於厚度方向上完全穿透層間絕緣膜21。
根據第一實施例，有機第一遮蔽膜22及無機第二遮蔽膜23係形成於加工對象膜之上，且包含孔圖案24a之第一抗蝕劑圖案24係形成於第二遮蔽膜23之上。第一抗蝕劑圖案24具有不溶性，且其後包含溝槽圖案25a之第二抗蝕劑圖案25係形成於不溶性第一抗蝕劑圖案241之上。第二抗蝕劑圖案25係由於聚合物主鏈內含有Si或金屬之聚合物化合物製成。接著，使用含有氟碳化合物基氣體作為主要成分之氣體之電漿蝕刻及使用含有氧氣作為主要成分之氣體之電漿蝕刻係交替進行。因此，可以高產率方式於該加工對象膜中形成孔圖案21a及連接至孔圖案21a之溝槽圖案21b。另外，根據第一實施例之方法包含厚度足以蝕刻該加工對象膜之第二抗蝕劑圖案25。因此，亦可於層間絕緣膜21中形成溝槽圖案，同時防止佈線表面缺陷之產生。
(第二實施例)
於第一實施例中，第一抗蝕劑圖案及第二抗蝕劑圖案係堆疊於遮蔽膜之上以進行圖案形成。另外，第一抗蝕劑圖案係由於聚合物主鏈內既不含有Si亦不含有金屬之第一輻射敏感組合物製成，且第二抗蝕劑圖案係由於聚合物主鏈內含有Si或金屬之第二輻射敏感組合物製
成。在第二實施例中，將會解釋如下情況，其中第一抗蝕劑圖案係由於聚合物主鏈內含有Si或金屬之第二輻射敏感組合物製成，且第二抗蝕劑圖案係由於聚合物主鏈內既不含有Si亦不含有金屬之第一輻射敏感組合物製成。
圖2A至2G為示意性地顯示根據第二實施例之圖案形成方法之順序的實例之截面視圖。此圖案形成方法將根據藉由使用雙鑲嵌方法，於半導體裝置內形成接觸點及連接至該接觸點之接線之方法來闡述。
首先，如圖2A中所示，層間絕緣膜21及抗反射膜51係形成於佈線層10之上。佈線層10及層間絕緣膜21係與彼等在第一實施例中所描述者相同。例如，層間絕緣膜21之厚度可設定為200nm。抗反射膜51係由含有吸光性物質及輻射敏感聚合物化合物之材料製成，且其亦將作為加工層間絕緣膜21之遮蔽。例如，抗反射膜51之厚度可設定為90nm。
接著，第一抗蝕劑膜係形成於抗反射膜51之上。可藉由使用塗覆法或類似者施加第一實施例中所描述之第二輻射敏感組合物形成該第一抗蝕劑膜。該第二輻射敏感組合物係負型抗蝕劑，其含有抗於電漿蝕刻時存在之氧之輻射敏感聚合物化合物。抗於電漿蝕刻時存在之氧之該輻射敏感聚合物化合物於聚合物主鏈中含有Si或金屬。該金屬之實例可係：Ti、W、Al、Ta、Hf、Zr或Mo。該第二輻射敏感組合物較佳係一種針對其在顯影時使用有機溶劑之組合物。該第一抗蝕劑膜之厚度可設定為200nm。
其後，該第一抗蝕劑膜係藉由使用曝光技術及顯影技術而圖案化，從而形成第一抗蝕劑圖案52。於此實例中，形成孔圖案52a。更具體而言，藉由曝光技術於該第一抗蝕劑膜中形成潛影。例如，此曝光可使用放射線，如波長於可見光範圍內之電磁波。接著，使用有機溶劑進行顯影過程，從而形成由已經放射線照射之剩餘部分構成之圖
案。例如，用於此用途之顯影液可由醚類(如二乙醚、四氫呋喃、或苯甲醚)、酮類(如丙酮、甲基異丁基酮、2-庚酮、或環己酮)、或酯類(如乙酸丁酯或乙酸異戊酯)製成。另外，該顯影液可係由複數種上述不同種類之有機溶劑之混合物製成，其係藉由針對所使用之抗蝕劑選擇最佳有機溶劑來製備。顯影係藉由將該第一抗蝕劑膜浸入該顯影液中達一段預定時間進行。因此，形成包括具有預定直徑之孔圖案52a之第一抗蝕劑圖案52。
接著，如圖2B中所示，第一抗蝕劑圖案52係不溶解於第一輻射敏感組合物之溶劑，且第一抗蝕劑圖案521就此形成。此不溶解化過程可係藉由加熱過程或能量射線照射過程說明，如第一實施例。
其後，如圖2C中所示，第二抗蝕劑膜係形成於不溶性第一抗蝕劑圖案521之上。可藉由使用塗覆法或類似者施加第一實施例中所述之第一輻射敏感組合物形成該第二抗蝕劑膜。例如，該第一輻射敏感組合物係負型抗蝕劑，其中一種輻射敏感聚合物化合物係作為溶質溶解於至少一種選自由下列組成之群之溶劑：環己酮、PGMEA、及PGME。該第一輻射敏感組合物較佳亦係一種針對其在顯影時使用有機溶劑之組合物。該第二抗蝕劑膜之厚度可設定為200nm。
其後，該第二抗蝕劑膜係藉由使用曝光技術及顯影技術而圖案化，從而形成第二抗蝕劑圖案53。於此實例中，形成用於包埋佈線圖案之溝槽圖案53a。形成溝槽圖案53a，以使其連接至形成於第一抗蝕劑圖案521內之孔圖案52a。溝槽圖案53a可係孤立圖案或可係線與空間圖案之一部分。
由於以上所述之過程，於抗反射膜51上形成抗蝕劑圖案，以使該抗蝕劑圖案具有梯狀結構，該梯狀結構係由形成有孔圖案52a之第一抗蝕劑圖案521、及包含配置於孔圖案52a上之溝槽圖案53a之第二抗蝕劑圖案53組成。此後，藉由使用乾蝕刻，穿過有此梯狀結構且作
為遮蔽之抗蝕劑圖案，加工該加工對象膜。接下來，將詳細闡述後續步驟。
其後，如圖2D中所示，進行使用含有氧氣作為主要成分之氣體之電漿蝕刻，穿過作為遮蔽之第一抗蝕劑圖案521，從而藉由轉移至抗反射膜51之上形成孔圖案51a。在此，曝露於第二抗蝕劑圖案53之溝槽底部之第一抗蝕劑圖案521的一部分被移除。
接著，如圖2E中所示，進行使用包含氟碳化合物基氣體作為主要成分之氣體之電漿蝕刻，穿過形成有孔圖案51a且作為遮蔽之抗反射膜51，從而藉由轉移至作為加工對象膜處理之層間絕緣膜21之上形成孔圖案21a。此時，因為第一抗蝕劑圖案521於聚合物主鏈內含有Si或金屬，所以相較於第二抗蝕劑圖案53，其對包含氟碳化合物基氣體作為主要成分之氣體之抗性更低。相應地，曝露於第二抗蝕劑圖案53之溝槽底部之第一抗蝕劑圖案521的一部分較第二抗蝕劑圖案53更快地加工，且就此被移除。因此，藉由轉移至第一抗蝕劑圖案521上形成孔圖案52b。在此，曝露於第二抗蝕劑圖案53之溝槽底部之第一抗蝕劑圖案521的一部分移除之時，蝕刻終止，因而針對層間絕緣膜21之蝕刻止於半蝕刻。結果，得到使得包含孔圖案51a之抗反射膜51、以及分別包含溝槽圖案52b及53b之第一抗蝕劑圖案521及第二抗蝕劑圖案53配置於包含藉由轉移而形成之孔圖案21a之層間絕緣膜21上之結構。
此後，如圖2F中所示，進行使用含有氧氣為主要成分之氣體之電漿蝕刻，穿過分別包含溝槽圖案52b及53b且作為遮蔽之第一抗蝕劑圖案521及第二抗蝕劑圖案53，從而藉由轉移至抗反射膜51上形成溝槽圖案51b。結果，得到使得形成有溝槽圖案51b之抗反射膜51、及形成有溝槽圖案52b之第一抗蝕劑圖案521配置於包含藉由半蝕刻形成之孔圖案21a的層間絕緣膜21上之結構。此時，因於抗反射膜51內形成
孔圖案51a及溝槽圖案51b之轉移過程，第二抗蝕劑圖案53已經消耗且就此消失。
其後，如圖2G中所示，進行使用包含氟碳化合物基氣體作為主要成分之氣體之電漿蝕刻，穿過包含溝槽圖案52b之第一抗蝕劑圖案521及包含溝槽圖案51b且作為遮蔽之抗反射膜51，從而藉由轉移至層間絕緣膜21上形成溝槽圖案21b。此時，預先形成之孔圖案21a係與溝槽圖案21b之形成同時加工，因而其較溝槽圖案21b更早到達層間絕緣膜21之下表面。電漿蝕刻係完成於孔圖案21a到達基板之時，從而孔圖案21a變成接觸孔且溝槽圖案21b變成溝槽。在此，因為第一抗蝕劑圖案521於其聚合物主鏈內含有Si或金屬，所以其對於氟碳化合物基氣體之蝕刻抗性較低。因而，加工層間絕緣膜21之時，此圖案得以移除。
此後，將抗反射膜51曝露於使用含有氧氣為主要成分之氣體之電漿中，從而移除抗反射膜51。接著，進行第一實施例之圖1J中所示之過程，從而由包埋於接觸孔21a內之導電材料形成接觸點31，及由包埋於溝槽21b內之導電材料形成佈線圖案32。
第二實施例提供與第一實施例所提供之效果相同的效果。
在上述實施例中，已解釋如下情況，其中第一抗蝕劑圖案24或52及第二抗蝕劑圖案25或53中之一者係由於聚合物主鏈內既不含有Si亦不含有金屬之第一輻射敏感組合物製成，且另一者係由於聚合物主鏈內含有Si或金屬之第一輻射敏感組合物製成。然而，第一抗蝕劑圖案24或52及第二抗蝕劑圖案25或53兩者皆可係由於其聚合物主鏈內含有Si或金屬之輻射敏感組合物製成。於此種情況下，第一抗蝕劑圖案24或52及第二抗蝕劑圖案25或53之Si或金屬濃度(含量)可設定為彼此不同。若第二抗蝕劑圖案25或53之Si或金屬濃度係設定為高於第一抗蝕劑圖案24或52，則可應用與第一實施例相同之圖案形成方法。另
外，若第一抗蝕劑圖案24或52之Si或金屬濃度係設定為高於第二抗蝕劑圖案25或53，則可應用與第二實施例相同之圖案形成方法。
另外，以上所述之圖案形成方法可用於在非揮發性半導體記憶裝置(如NAND型快閃記憶體)或非揮發性記憶體裝置(如ReRAM)中形成接觸點或孔及接線。
雖然已描述特定實施例，但此等實施例僅以實例方式呈現，且無意限制本發明之範圍。實際上，文中所述之新穎實施例可以各種其他形式體現；另外，在不脫離本發明精神之情況下，可對文中所述實施例之形式進行各種省略、替代及改變。隨附申請專利範圍及其等效物意欲涵蓋此等將落於本發明之範圍及精神內之形式或修飾。
10‧‧‧佈線層
11‧‧‧層間絕緣膜
12‧‧‧佈線圖案
21‧‧‧層間絕緣膜
21a‧‧‧孔圖案/接觸孔
21b‧‧‧溝槽圖案/溝槽
22‧‧‧第一遮蔽膜
22a‧‧‧孔圖案
22b‧‧‧溝槽圖案
23‧‧‧第二遮蔽膜
23a‧‧‧孔圖案
23b‧‧‧溝槽圖案
24‧‧‧第一抗蝕劑圖案
24a‧‧‧孔圖案
24b‧‧‧溝槽圖案
25‧‧‧第二抗蝕劑圖案
25a‧‧‧溝槽圖案
31‧‧‧接觸點
32‧‧‧佈線圖案
241‧‧‧第一抗蝕劑圖案
Claims (20)
- 一種圖案形成方法，其包括：於加工對象膜上形成由第一輻射敏感組合物製成之第一抗蝕劑膜；對該第一抗蝕劑膜進行曝光及顯影，以形成第一抗蝕劑圖案；進行使得該第一抗蝕劑圖案不溶解於第二輻射敏感組合物之溶劑之不溶解化過程；於該第一抗蝕劑圖案上形成由該第二輻射敏感組合物製成之第二抗蝕劑膜；及對該第二抗蝕劑膜進行曝光及顯影，以於該第一抗蝕劑圖案上形成第二抗蝕劑圖案，其中該第一輻射敏感組合物及該第二輻射敏感組合物中至少一者係由抗於電漿蝕刻時存在之氧之聚合物化合物製成。
- 如請求項1之圖案形成方法，其中該抗於電漿蝕刻時存在之氧之聚合物化合物於聚合物主鏈中含有Si或金屬。
- 如請求項2之圖案形成方法，其中該金屬係至少一種選自由下列組成之群之元素：Ti、W、Al、Ta、Hf、Zr及Mo。
- 如請求項1之圖案形成方法，其中該第一抗蝕劑膜及該第二抗蝕劑膜進行顯影時，該第一抗蝕劑膜之顯影及該第二抗蝕劑膜之顯影係藉由使用有機溶劑進行。
- 如請求項4之圖案形成方法，其中該有機溶劑包含二乙醚、四氫呋喃、苯甲醚、丙酮、甲基異丁基酮、2-庚酮、環己酮、乙酸丁酯、及乙酸異戊酯中之至少一者。
- 如請求項1之圖案形成方法，其中該不溶解化過程係加熱該第一 抗蝕劑圖案之過程或用能量射線照射該第一抗蝕劑圖案之過程。
- 如請求項6之圖案形成方法，其中該能量射線為電子束或紫外線。
- 如請求項1之圖案形成方法，其中該第二輻射敏感組合物之該溶劑係至少一種選自由下列組成之群之溶劑：環己酮、PGMEA、及PGME。
- 如請求項1之圖案形成方法，其中該第一抗蝕劑膜及該第二抗蝕劑膜係由負型抗蝕劑製成。
- 如請求項1之圖案形成方法，其中該第一抗蝕劑圖案係由該具有孔圖案之第一抗蝕劑膜形成，及該第二抗蝕劑圖案係由具有連接至該孔圖案之溝槽圖案之第二抗蝕劑膜形成。
- 如請求項1之圖案形成方法，其進一步包括：形成該第一抗蝕劑膜之前，於該加工對象膜上形成有機第一遮蔽膜及無機第二遮蔽膜；及形成該第二抗蝕劑圖案之後，藉由電漿蝕刻於該加工對象膜中形成孔圖案及連接至該孔圖案的溝槽圖案，其中，於形成該孔圖案及該溝槽圖案之過程中，使用含有氟碳化合物基氣體作為主要成分之氣體之電漿蝕刻及使用含有氧氣作為主要成分之氣體之電漿蝕刻係交替進行。
- 如請求項11之圖案形成方法，其中該第二輻射敏感組合物係由抗於電漿蝕刻時存在之氧之聚合物化合物製成，或該第二輻射敏感組合物相較於該第一輻射敏感組合物對電漿蝕刻時存在之氧之抗性更高。
- 如請求項11之圖案形成方法，其中該孔圖案及該溝槽圖案之形成 包括藉由進行該使用含有氟碳化合物基氣體作為主要成分之氣體之電漿蝕刻，穿過作為遮蔽之該第一抗蝕劑圖案，將該孔圖案轉移至該第二遮蔽膜之上，藉由進行該使用含有氧氣作為主要成分之氣體之電漿蝕刻，穿過作為遮蔽之該第二遮蔽膜將該孔圖案轉移至該第一遮蔽膜之上，及穿過作為遮蔽之該第二抗蝕劑圖案，將該溝槽圖案轉移至該第一抗蝕劑圖案之上，藉由進行該使用含有氟碳化合物基氣體作為主要成分之氣體之電漿蝕刻，穿過作為遮蔽之該第一抗蝕劑圖案，將該溝槽圖案轉移至該第二遮蔽膜之上，及穿過作為遮蔽之該第一遮蔽膜將該孔圖案轉移至該加工對象膜之上，藉由進行該使用含有氧氣作為主要成分之氣體之電漿蝕刻，穿過均作為遮蔽之該第二遮蔽膜及該第一抗蝕劑圖案將該溝槽圖案轉移至該第一遮蔽膜之上，及藉由進行該使用含有氟碳化合物基氣體作為主要成分之氣體之電漿蝕刻，穿過作為遮蔽之該第一遮蔽膜，將該溝槽圖案轉移至該加工對象膜之上。
- 如請求項13之圖案形成方法，其中，於將該孔圖案轉移至該加工對象膜之上之過程中，該使用含有氟碳化合物基氣體作為主要成分之氣體之電漿蝕刻係於完成將該溝槽圖案轉移至該第二遮蔽膜上之時間點完成。
- 如請求項13之圖案形成方法，其中，於將該孔圖案轉移至該加工對象膜之上之過程中，該使用含有氟碳化合物基氣體作為主要成分之氣體之電漿蝕刻係於該孔圖案到達該加工對象膜之下表面之時間點完成。
- 如請求項14之圖案形成方法，其中，於將該溝槽圖案轉移至該加工對象膜之上之過程中，該使用含有氟碳化合物基氣體作為主要成分之氣體之電漿蝕刻係於該孔圖案到達該加工對象膜之下表面之時間點完成。
- 如請求項1之圖案形成方法，其進一步包括：形成該第一抗蝕劑膜之前，於該加工對象膜上形成有機遮蔽膜；及形成該第二抗蝕劑圖案之後，藉由電漿蝕刻於該加工對象膜中形成孔圖案及連接至該孔圖案之溝槽圖案，其中，於形成該孔圖案及該溝槽圖案之過程中，使用含有氟碳化合物基氣體作為主要成分之氣體之電漿蝕刻及使用含有氧氣作為主要成分之氣體之電漿蝕刻係交替進行。
- 如請求項17之圖案形成方法，其中該第一輻射敏感組合物係由抗於電漿蝕刻時存在之氧之聚合物化合物製成，或該第一輻射敏感組合物相較於該第二輻射敏感組合物對電漿蝕刻時存在之氧之抗性更高。
- 如請求項18之圖案形成方法，其中該孔圖案及該溝槽圖案之形成包括藉由進行該使用含有氧氣作為主要成分之氣體之電漿蝕刻，穿過作為遮蔽之該第一抗蝕劑圖案，將該孔圖案轉移至該遮蔽膜之上，藉由進行該使用含有氟碳化合物基氣體作為主要成分之氣體之電漿蝕刻，穿過作為遮蔽之該第二抗蝕劑圖案將該溝槽圖案轉移至該第一抗蝕劑圖案之上，及穿過作為遮蔽之該遮蔽膜將該孔圖案轉移至該加工對象膜之上，藉由進行該使用含有氧氣作為主要成分之氣體之電漿蝕刻， 穿過均作為遮蔽之該第二抗蝕劑圖案及該第一抗蝕劑圖案將該溝槽圖案轉移至該遮蔽膜之上，及藉由進行該使用含有氟碳化合物基氣體作為主要成分之氣體之電漿蝕刻，穿過均作為遮蔽之該第一抗蝕劑圖案及該遮蔽膜，將該溝槽圖案轉移至該加工對象膜之上。
- 如請求項11之圖案形成方法，其進一步包括，於形成該孔圖案及該溝槽圖案之後，將導電材料包埋入該孔圖案及該溝槽圖案之中。
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