TWI820468B - 半導體的製造方法及半導體製程系統 - Google Patents

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張鈞彥
張雅惠
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Abstract

一種半導體製程系統包含配置以轟擊在晶圓上之光阻結構的離子源。此半導體製程系統係藉由以具有不同特性之多種不同的離子轟擊步驟來轟擊光阻結構，來減少光阻結構的寬度。

Description

半導體的製造方法及半導體製程系統
本揭露是關於半導體製程的領域，特別是關於在半導體晶圓上圖案化特徵的製造方法及半導體製程系統。
目前對於增加電子裝置中的計算能力有持續的需求，電子裝置包含智慧性手機、平板、桌上型電腦、筆記型電腦及許多其他種類的電子裝置。一種用以增加積體電路中的計算能力的方法是增加電晶體的數目及其他可包含於半導體基材給定區域中的積體電路特徵。
為了持續減少積體電路中的特徵尺寸，可執行各種薄膜沉積技術、蝕刻技術及其他製程技術。許多蝕刻製程涉及沉積光阻層及藉由透過光蝕刻罩幕暴露光阻至紫外光來圖案化光阻。罩幕包含形成在光阻內的圖案。然而，隨著預設的特徵尺寸縮小，圖案化光阻成預設的狀態變得困難。
本揭露之一態樣係提供一種半導體的製造方法。方法包含沉積光阻在基材上，形成溝槽在光阻內，以及加寬溝槽，其係藉由自第一角度以離子轟擊溝槽的第一側，以及自不同於第一角度的第二角度以離子轟擊溝槽的第一側。
本揭露之另一態樣係提供一種半導體的製造方法。方法包含沉積光阻在基材上，以及藉由圖案化光阻來形成光阻結構。方法包含減少光阻結構的寬度，其係藉由以具有第一能量的離子轟擊光阻結構的第一側，以及在以具有第一能量的離子轟擊光阻結構的第一側之後，以具有不同於第一能量之第二能量的離子轟擊光阻結構的第一側。
本揭露之再一態樣係提供一種半導體製程系統。系統包含半導體製程腔室、配置以支撐晶圓在半導體製程腔室內的晶圓支座、定位以利用離子轟擊晶圓的離子源及連接離子源的控制系統。控制系統包含至少一處理器及連接前述至少一處理器的至少一記憶體，至少一記憶體具有儲存於內的指令，當由一或多個處理器執行此指令時，造成離子源在第一離子轟擊步驟中自第一角度轟擊在晶圓上之光阻結構的一側，在第二離子轟擊步驟中自第一角度轟擊在晶圓上之光阻結構的一側，以及在第三離子轟擊步驟中自不同於第一角度的第二角度轟擊在晶圓上之光阻結構的一側。
100:半導體製程系統
102:製程腔室
104:晶圓支座
106:晶圓/積體電路
108:離子源
110:半導體製程設備
112:控制系統
120:光阻結構/光阻
122:基材
124,126:側/壁
128,130:溝槽
129:離子
132:金屬線
140:處理資源
142:記憶體資源
144:通訊資源
302,304,306,308:線
800:方法
802,804,806,808:方塊
900:方法
902,904,906,909:方塊
A,H:切線
W1,W2:寬度
θ1,θ2:角度
根據以下詳細說明並配合附圖閱讀，使本揭露的態樣獲致較佳的理解。需注意的是，如同業界的標準作法，許多特徵並不是按照比例繪示的。事實上，為了進行清楚討論，許多特徵的尺寸可以經過任意縮放。
[圖1]係繪示根據一實施例之半導體製程系統的示意圖。
[圖2A]至[圖2J]係繪示根據一實施例之晶圓的剖面視圖。
[圖2K]係繪示根據一實施例之[圖2A]的上視圖。
[圖2L]係繪示根據一實施例之[圖2H]的上視圖。
[圖3]係繪示根據一實施例之各種離子轟擊特徵下光阻寬度的變化圖表。
[圖4A]至[圖4D]係繪示根據一實施例之晶圓的上視圖。
[圖5A]至[圖5D]係繪示根據一實施例之晶圓的上視圖。
[圖6]係根據一些實施例之晶圓的透視圖。
[圖7]係繪示根據一實施例之控制系統的方塊示意圖。
[圖8]係繪示根據一實施例之晶圓的製造方法的流程圖。
[圖9]係繪示根據一實施例之晶圓的製造方法的流程圖。
在以下敘述中，許多厚度及材料係用以說明在積體電路晶粒中的不同層及結構。特定的尺寸及材料係用以做為各種實施例的例示。本領域中具有通常知識者應理解，根據本揭露，在不超出本揭露之範圍下，其他尺寸及材料 可被用在許多例示中。
以下揭露提供許多不同實施例或例示，以實施所述主體的不同特徵。以下敘述之成份和排列方式的特定例示是為了簡化本揭露。這些當然僅是做為例示，其目的不在構成限制。舉例而言，第一特徵形成在第二特徵之上或上方的描述包含第一特徵和第二特徵有直接接觸的實施例，也包含有其他特徵形成在第一特徵和第二特徵之間，以致第一特徵和第二特徵沒有直接接觸的實施例。除此之外，本揭露在各種具體例中重覆參考數值及/或字母。此重覆的目的是為了使說明簡化且清晰，並不表示各種討論的實施例及/或配置之間有關係。
再者，空間相對性用語，例如「下方(beneath)」、「在…之下(below)」、「低於(lower)」、「在…之上(above)」、「高於(upper)」等，是為了易於描述圖式中所繪示的元素或特徵和其他元素或特徵的關係。空間相對性用語除了圖式中所描繪的方向外，還包含元件在使用或操作時的不同方向。裝置可以其他方式定向(旋轉90度或在其他方向)，而本文所用的空間相對性描述也可以如此解讀。
在以下敘述中，闡述特定細節係用以對本揭露之各種實施例有透徹的了解。然而，本領域中具有通常知識者可理解本揭露可在不具這些特定細節下被實施。在其他例示中，關於電子元件的已知結構及製程技術並未被詳細說明，以避免不必要地模糊本揭露實施例的說明。
除非上下文另有需求，在以下說明書及申請專利範圍中，用語「包含(comprise)」及其變化，例如「包含(comprises)」及「包含(comprising)係被解釋成開放、包含之意，亦即「包含但不限於」。
順序的使用，例如「第一」、「第二」及「第三」並非表示排名的順序意義，而僅是用以區隔各種例示的動作或結構。
參照此說明書中的「一種實施例(one embodiment)」或「一實施例(an embodiment)」代表特別的特徵、結構或特性係與包含於至少一實施例中的實施例相關。因此，用於本說明書各處中的用語「在一些實施例中(in some embodiment)」或「在一實施例中(in an embodiment)」並非全部用於指示相同的實施例。再者，特別的特徵、結構或特性可與一或多個實施例中的任何合適的態樣結合。
如用於說明書及申請專利範圍中者，單詞「一(a)」、「一(an)」及「該(the)」包含複數個參考物，除非內容中有另外明確地指示。亦應注意的是，用語「或(or)」一般使用的意義係包含「及/或(and/or)」，除非內容中有另外明確地指示。
本揭露的實施例係在光阻初始的圖案化之後，減少光阻結構的尺寸。光阻係首先被沉積在晶圓上，然後藉由透過罩幕暴露至光線而被圖案化。初始的圖案化製程形成溝槽(trenches)或隙縫(apertures)在光阻內。剩餘的光 阻分開溝槽或隙縫。在初始的圖案化之後，剩餘的光阻結構之側向尺寸可大於預設值。本揭露的實施例藉由以多步驟的方向性離子轟擊來移除剩餘光阻的部分，以減少剩餘光阻的側向部分。多步驟的方向性離子轟擊減少剩餘光阻結構的側向部分，且對應地增加溝槽或隙縫的寬度。此法具有高度效益，因為結構可被緊密地形成在一起。
圖1係根據一實施例之半導體製程系統100的簡化示意圖。半導體製程系統包含製程腔室102。晶圓支座104係定位於製程腔室102中。晶圓支座104在製程腔室102中支撐晶圓106。離子源108係定位於製程腔室102中。以下會進行更詳細的闡述，半導體製程系統100之元件可合作以透過多步驟的離子轟擊來圖案化在晶圓106上的光阻。
圖1係繪示單一製程腔室102。然而，如以下的詳細闡述，可能有一些下述的製程係在不同的製程腔室中進行。
半導體製程系統100包含半導體製程設備110。半導體製程設備110協助進行半導體製程。半導體製程設備110可包含協助光微影製程的設備。舉例而言，半導體製程設備110可包含用以沉積光阻層在晶圓106上的設備。半導體製程設備110可包含用以進行初始圖案化光阻的設備。因此，半導體製程設備110可包含光微影罩幕、紫外光產生設備及相關的光學設備，用以將紫外光指向光阻層上。
製程設備可包含用以進行薄膜沉積製程、蝕刻製程、離子佈植製程、退火製程、光微影製程及其他類型的製程的設備。一些半導體製程設備110可部分配置於製程腔室102中，而部分在製程腔室102外部。一些半導體製程設備110可完全地配置於製程腔室102外部。
半導體製程設備可包含在製程腔室102中管理流體流動的設備。製程設備可包含用以導入氣體或流體至製程腔室102的元件、用以自製程腔室移除氣體或流體的元件及用以監控及控制製程腔室102中氣體的流動、存在或組成的元件。半導體製程設備110可包含用以維持製程腔室102內部的所選壓力的設備。
半導體製程設備110可包含用以產生電場、電壓、磁場、電子訊號或其他類型之電子效應的電子元件。因此，半導體製程設備110可包含電極、電線、射頻電源(radiofrequency power sources)、發射器、接收器或可用於半導體製程中之其他類型的電子設備。
半導體製程設備110係用以沉積光阻層在晶圓106上。在光阻層已被沉積在晶圓106上之後，半導體製程設備110進行光阻的初始圖案化。根據光微影罩幕的圖案，初始的圖案化形成溝槽或隙縫在光阻內。特別地，光阻係透過罩幕暴露至光線，藉以改變暴露至光阻之光阻的結構。由於罩幕的存在而未暴露至光線之光阻的部分不會經歷結構的變化。初始的圖案化製程包含移除已暴露至光線而被改變之光阻的部分，或未暴露至光線而改變之光阻 的部分，其係取決於所使用的光阻及光微影製程的類型。在曝光之後的光阻移除造成光阻內的溝槽及隙縫之初始圖案。
由於光微影製程的限制，定義溝槽及隙縫之剩餘光阻結構之一或多個側向尺寸可能會比預設值更寬。如本文所使用，側向尺寸對應X及Y維度，其係彼此互相垂直，且與Z維度互相垂直，其中Z維度對應光阻的垂直厚度。因此，由於光微影製程的限制，一些剩蝕光阻結構的側向寬度可大於預設值。
系統100利用離子源108，以在初始圖案化之後，減少光阻剩餘部分的側向寬度。離子源108輸出包含以相對於垂直所選擇的角度指向晶圓106的離子束。離子轟擊或碰撞光阻。離子在剩餘光阻結構上的碰撞移除剩餘光阻結構的部分。此減少剩餘光阻結構的側向寬度。藉由方向性離子轟擊造成此側向光阻尺寸的減少可被稱為方向性推進。
離子源108在多步驟下以離子轟擊光阻結構。在第一離子轟擊步驟中，離子係以相對於垂直的第一角度移動，並具有一能量及一劑量等級。在後續的第二離子轟擊步驟中，一或多個態樣的離子束係自第一離子轟擊步驟改變。因此，在第二離子轟擊步驟中，離子束的一或多個移動角度、能量或劑量等級係自第一離子轟擊步驟改變。相較於若僅進行單一離子轟擊步驟或若第二離子轟擊步驟與第一離子轟擊步驟相同，具有不同特性的二個離子轟擊步 驟對剩餘光阻特徵的寬度可造成更有效的減少。
在一實施例中，在第一離子轟擊步驟中，離子係以相對於垂直的第一角度朝向晶圓106輸出。在後續的第二離子轟擊步驟中，離子係以與第一角度不同的第二角度朝向晶圓106輸出。不同的離子轟擊角度的結合減少屏蔽(shadowing)的效影並造成光阻的有效移除。屏蔽會減少離子轟擊製程的影響。關於屏蔽的進一步細節會以圖2A至圖2L做闡述。
在一實施例中，在第一離子轟擊步驟中，具有第一能量的離子係朝晶圓106輸出。在後續的第二離子轟擊步驟中，具有與第一能量不同之第二能量的離子係朝晶圓106輸出。不同離子撞擊能量的結合減少硬化，並造成有效的光阻移除。離子的能量係對應其動能。對於二種相同質量的離子，較大能量的離子比較小能量的離子具有較高的速率。在一實施例中，在第一離子轟擊步驟中，具有第一劑量的離子係自離子源108朝晶圓106輸出。在後續的第二離子轟擊步驟中，具有與第一劑量不同之第二劑量的離子係自離子源108朝晶圓106輸出。本文所述之劑量係對應在所指的離子轟擊步驟中轟擊晶圓106的離子數。較高的離子轟擊劑量對應較大量的離子轟擊晶圓106。若每秒的離子數對二個離子轟擊步驟係常數，然後較高的劑量可對應以較長的時間轟擊晶圓106。
實施時，二個離子轟擊步驟會對光阻結構的每一側進行。若把光阻結構當作是具有二個垂直側邊及一個頂表 面的垂直壁，然後在一實施例中，二個離子轟擊步驟會先在一垂直側上進行，接著在另一垂直側上進行。因此，在二個離子轟擊步驟在第一垂直側上進行之後，二個離子轟擊步驟係接著在第二垂直側上進行。為了完成目的，在第一次的二個離子轟擊步驟之後，晶圓106係在X-Y平面上旋轉180°。然後，第二次的二個離子轟擊步驟係在旋轉之後進行。
在一實施例中，首先，第一離子轟擊步驟係在光阻結構之第一垂直側上進行。接著，晶圓係在X-Y平面旋轉180°，然後第一離子轟擊步驟係在光阻結構之第二垂直側上進行。第二離子轟擊步驟係接著在光阻結構之第二垂直側上進行。然後，晶圓係在X-Y平面旋轉180°，且第二離子轟擊步驟係在光阻結構之第一垂直側上進行。
系統100包含控制系統112。控制系統112連接離子源108。控制系統112寄送指令至離子源108，以控制離子轟擊的參數。因此，控制系統112可控制離子源108，以選擇的角度、選擇的能量及選擇的劑量來輸出離子。控制系統112控制離子源108，以自第一離子轟擊步驟改變一或多個前述參數成第二離子轟擊步驟。
控制系統112亦可連接製程設備110。控制系統112可控制製程設備110的功能。控制系統112亦可連接支座104。控制系統112可控制支座104的旋轉。特別地，在第一離子轟擊步驟及第二離子轟擊步驟在光阻特徵的第一側上進行之後，控制系統112可使支座104將晶圓106 旋轉180°。控制系統112可接著使離子源108在光阻特徵的第二側上進行第一離子轟擊步驟及第二離子轟擊步驟。另外，系統100可包含機械手臂或其他機器，以在離子轟擊步驟組之間旋轉晶圓106。控制系統112可控制機械手臂或其他機器。
圖2A係繪示根據一實施例之製程中間階段之晶圓106的剖面視圖。晶圓包含基材122及在基材122上的光阻結構120。基材122可包含介電層、導電層、半導體層或其他類型的材料。在一具體例中，基材122係層間介電層，例如氧化矽、氮化矽、或其他合適的介電材料。
光阻結構120係光阻層的剩餘部分，其係已在初始圖案化製程被圖案化。初始圖案化製程可包含標準光微圖案化，例如透過罩幕暴露至紫外光，並移除曝光或未曝光的光阻。
每一個光阻結構120包含第一側124、第二側126及頂表面。光阻結構可當作是光阻壁。每一個光阻結構具有寬度W1。初始圖案化製程定義在相鄰光阻結構120之間的溝槽128。每一個在相鄰光阻結構120之間的溝槽128具有寬度W2。圖2A繪示X維度係在相鄰光阻結構120之間的側向維度。圖2A繪示Z維度係垂直維度。圖2K及圖2L的上視圖繪示Y維度係與X維度及Z維度垂直的側向維度。以圖2A視之，Y維度對應至入紙面及出紙面的維度。
在一些例示中，需要減少光阻結構120的寬度W1。 此可對應為加寬溝槽128。如前所述，標準光微影製程無法產生具有盡可能較小的側向尺寸的光阻結構120。
一種減少光阻結構120的寬度之解決方法是以離子轟擊之。為了減少側向尺寸，壁124及壁126可被離子轟擊。為了以離子轟擊壁124及壁126，離子會以相對垂直向的角度行進。然而，以一角度轟擊側壁124及側壁126有一些難度。若相對於垂直向的角度太大，則離子會被相鄰的光阻結構120阻擋而無法擊打光阻結構120之側壁124或側壁126的下部。因此，材料會僅自壁124或壁126之上部被移除。此情形即所謂屏蔽。若離子轟擊角度減少，以使離子碰撞整個壁124或壁126，則因為每個表面積有較少的離子碰撞壁，故較少的光阻材料被移除。再者，離子束可在光阻結構120之側124及側126產生硬化效應。光阻的硬化導致較少的材料被移除。
本揭露實施例藉由以二個分開的離子轟擊步驟進行離子轟擊在每一側124及126，以克服或減少硬化或屏蔽的影響。在第一步驟及第二步驟之間的離子轟擊之一或多個特性係被改變的。可被改變的一些特性包含轟擊角度、離子能量及劑量等級。圖2B至圖2H繪示在第一轟擊步驟及第二轟擊步驟之間的轟擊角度變化。然而，如以下詳細的闡述，除了轟擊角度之外，在第一轟擊步驟及第二轟擊步驟之間的其他特性可被改變。
圖2B係繪示光阻結構120之第一側124的第一離子轟擊步驟。此亦可被當作溝槽128之第一側的轟擊。 離子129係自離子源108發射(參照圖1)。離子129以相對於垂直向的角度θ1行進。如圖2B所示，離子129碰撞側124之上部部分而不碰撞側124的下部部分。這是由於前述之屏蔽效應。特別地，碰撞側124之下部部分的離子129係被相鄰的光阻結構120阻擋而無法進行前述行為。相對於垂直向的角度θ1愈大，被離子129碰撞的側124之部分愈小。儘管如此，以第一角度θ1進行第一離子轟擊步驟，以轟擊側124之上部部分是有益的。在一實施例中，離子129係氬離子。然而，在不超出本揭露之範圍下，離子129可為其他類型的離子。
在一實施例中，相對於垂直向，第一角度θ1係介於55度及65度之間。若角度θ1係在此範圍以上，則對於第一轟擊步驟，壁124被離子129所碰撞的上部部分不足。若角度θ1係在此範圍以下，則對於第一轟擊步驟，每單位面積碰撞壁124的離子數目不足。在一具體例中，角度θ1係60°。在不超出本揭露之範圍下，可使用其他角度的θ1。
圖2C係繪示光阻結構120之側124在第一離子轟擊步驟之後的晶圓106。可看到是的，光阻材料係自光阻結構120之側124的上部部分中被移除。沒有材料自光阻結構120之側124的下部部分中被移除。
圖2D係繪示光阻結構120之第一側124或溝槽128之第一側的第二離子轟擊步驟。離子源108以相對於垂直向的第二角度θ2輸出離子129。角度θ2與第一角度 θ1不同。相對於垂直向，角度θ2係小於角度θ1。角度θ2係選擇為使離子碰撞光阻結構120之側124的整體。在第二離子轟擊步驟中，沒有屏蔽效應。
在一實施例中，相對於垂直向，第二角度θ2係介於40度及50度之間。若角度θ2係在此範圍以上，則會發生屏蔽效應，且光阻材料不會自側124之下部部分中被移除。若角度θ2係在此範圍以下，則對於第二離子轟擊步驟，每單位面積碰撞壁124的離子數目不足。在一具體例中，角度θ2係45°。在不超出本揭露之範圍下，可使用其他角度的θ2。
圖2E係繪示光阻結構120之側124在第二離子轟擊步驟之後的晶圓106。可看到是的，光阻材料係自光阻結構120之側124的下部部分及上部部分兩者中被移除。在第一離子轟擊步驟中使用高入射角造成在洽在側124之下部以上的側124上的斜面。此斜面使得第二(低入射角的)離子轟擊步驟更有效，因為離子以接近垂直的角度撞擊斜面部分。因此，高入射角的第一轟擊步驟及低入射角的第二轟擊步驟的結合有效地自光阻結構120之側124移除材料。高入射角的第一轟擊步驟及低入射角的第二轟擊步驟的結合減少屏蔽效應且有效地移除光阻。
在圖2F中，晶圓106在X-Y平面上被旋轉180°。結果是光阻結構120之側126被暴露至離子源108(參照圖1)。在圖2F中，第一離子轟擊步驟係在光阻結構120之側126上進行。此對應為在溝槽128之第二側上進行第 一離子轟擊步驟。離子129係以第一角度θ1自離子源108輸出。換言之，圖2F所示之側126的第一離子轟擊步驟係與圖2B所繪示之側124的第一離子轟擊步驟實質相同。一潛在差異是側126之小較小部分被屏蔽所影響，其係由於前述之自第一側124的材料移除。側126之第一離子轟擊步驟造成自側126之上部部分的光阻材料移除，如圖2G所示。
在圖2G中，第二離子轟擊步驟係在光阻結構120之側124上進行。此對應為在溝槽128之第二側上進行第二離子轟擊步驟。離子129係以第二角度θ2自離子源108輸出。換言之，圖2G所示之側124的第二離子轟擊步驟係與圖2D所繪示之側124的第二離子轟擊步驟實質相同。側124的第二離子轟擊步驟造成自側124之上部部分及下部部分的光阻材料移除。
圖2H係繪示在光阻結構120之側124及側126上進行在第一離子轟擊步驟及第二離子轟擊步驟之後的晶圓106。顯著量的光阻材料係自每一個光阻結構120之側124及側126二者中被移除。相較於圖2A中的光阻結構120，此對應為減少光阻結構120的側向寬度。相較於圖2A的光阻結構120之寬度W1，圖2H中的光阻結構120之寬度W1係被顯著地減少。對應地，相對於圖2A中的溝槽128之寬度W2，圖2H中的溝槽128之寬度W2係顯著地增加。
寬度W1及寬度W2的變化可由圖2K及圖2L中 看到。圖2K係圖2A之製程階段的晶圓106之上視圖。圖2K的上視圖係繪示光阻結構120沿著Y維度延伸。圖2K的上視亦繪示光阻結構120之間的溝槽128。圖2L係繪示在第一離子轟擊步驟及第二離子轟擊步驟在光阻結構120之側124及側126上進行之後的圖2H之製程階段的晶圓106。如圖2K及圖2L所示，在圖2L中之光阻結構120的寬度W1在X維度上顯著地比圖2K中者小。如圖2K及圖2L所示，在圖2L中之溝槽128的寬度W2在X維度上顯著地比圖2K中者大。圖2K繪示之切線A係在圖2A所取之的剖面上。圖2L繪示之切線H係在圖2H所取之的剖面上。
在一些實施例中，當由頂部視之，溝槽128初始可為圓形的或另外可為環狀的隙縫。在離子轟擊步驟之後，圓形或另外可為環狀的隙縫可被在X及Y方向之一者或二者上延長。
回到剖面視圖，圖2I對應圖2H之視圖之後的製程階段。在圖2I中，溝槽130已在基材122中打開。溝槽130係藉由蝕刻製程而被打開。蝕刻製程蝕刻基材122被光阻結構120所暴露的部分。因此，光阻結構120係做為圖案化基材122的罩幕。蝕刻製程可基於基材122的材料來選擇。蝕刻製程可包含溼式蝕刻、乾式蝕刻或其他類型的蝕刻。
在圖2J中，金屬係被沉積在溝槽130中，藉以形成金屬線132。金屬可包含鎢、鈦、鋁、銅、金、氮化物、 氮化鉭或其他類型的金屬。光阻材料120係被移除，且化學機械平坦化製程係進行以使金屬線132之頂表面與基材122之頂表面一致。圖2I及圖2J的製程僅是製程步驟的一個具體例，其係可利用完全被圖案化的光阻結構120做為罩幕來進行。在不超出本揭露之範圍下，也可進行其他製程。
前述參照圖2A至圖2H所述之一實施例中的多步驟離子轟擊製程包含在離子轟擊步驟之間改變轟擊角度。然而，其他多步驟離子轟擊製程可根據本揭露的原則來進行。以下參閱圖2B及圖2D說明一些前述製程。然而，另一些前述製程可利用與上述不同的製程參數及順序。舉例而言，其他製程可利用不同的角度、劑量、能量或其他參數。除此之外，另一些製程可使剩蝕的光阻結構120具有不同的形狀或輪廓。參閱的圖2B及圖2D不會限制上述關於圖2B及圖2D所示的其他製程的特性。
在一實施例中，離子轟擊製程包含第一離子轟擊步驟及第二離子轟擊步驟。離子的能量會在第一離子轟擊步驟及第二離子轟擊步驟之間改變。在此具體例中，二個離子轟擊步驟係以足夠小的轟擊角度來進行，其中二步驟都沒有發生屏蔽。二個離子轟擊步驟可參照圖2D來想像，其中角度θ2係夠小以確保沒有屏蔽發生。在此實施例中的第一離子轟擊步驟與圖2D中所示之離子轟擊步驟之間的差異係沒有材料會被移除，且此實施例係在第一離子轟擊步驟之前。除了θ2的角度，在不超出本揭露之範圍下，可 在步驟之間改變離子能量的實施例中被使用。
第一側124的第一離子轟擊步驟係以第一(相對低)離子能量進行。第一側124的整體係藉由低能量離子來碰撞。低離子能量造成些微或沒有自第一側124的光阻材料移除。然而，如以下更詳細的說明，低離子能量減少硬化。
在第一側的第一離子轟擊步驟之後，第二離子轟擊步驟係在第一側124上進行。第二離子轟擊步驟係具有與第一離子轟擊步驟相同的角度。第二離子能量比第一離子能量更高。第二離子轟擊步驟的結果是自第一側124整體(上部部分及下部部分二者)的光阻材料移除。此可造成比圖2E所示之第一側更平坦的輪廓。
在一實施例中，光阻係包含高分子鏈的高分子材料。高分子材料的硬化發生在當高能量離子碰撞高分子及造成相鄰高分子鏈的熔融時。此熔融現象硬化高分子並使得移除高子更困難。然而，較低能量的離子不具有足夠的能量來熔融相鄰的高分子鏈，而是造成高分子鏈的鬆脫或斷裂。鬆脫的高分子鏈無法在被高能量離子轟擊時熔融。取而代之地，鬆脫的高分子鏈會被高能量離子所破壞及移除。因此，若低能量離子首先用以鬆脫高分子鏈，則後續藉由高能量離子的轟擊會在不硬化高分子鏈的情況下下，移除鬆脫的高分子鏈。
在第一側124上分別進行以低離子能量及高離子能量的第一離子轟擊步驟及第二離子轟擊步驟之後，晶圓 106係被旋轉180°，如參閱圖2F所述。接著，低離子能量及高離子能量的離子轟擊步驟係在第二側126上進行。
在一實施例中，第一低能量離子轟擊步驟可具有第一離子劑量，而第二高能量離子轟擊步驟可具有與第一離子劑量不同的第二離子劑量。第二離子劑量可高於第一離子劑量。在一具體例中，第一低能量劑量的離子係介於1E14及2E15個離子之間。若第一低能量劑量的離子低於前述範圍，則對光阻結構122具有微小的影響。若第一低能量劑量的離子高於前述範圍，則可能發生硬化。在一具體例中，第二劑量的離子係介於2E15及1E16個離子之間。若第二高能量劑量的離子低於前述範圍，則微量的光阻結構122被移除。若第二高能量劑量的離子高於前述範圍，則太大量的光阻材料會被移除。在不超出本揭露之範圍下，可使用其他的劑量。
在離子轟擊角度係在第一離子轟擊步驟及第二離子轟擊步驟之間變化的另一實施例中，如圖2B及圖2D所示，離子能量亦可在第一離子轟擊步驟及第二離子轟擊步驟之間變化。特別地，在第一高入射角的離子轟擊步驟中，離子可具有如上所述之低離子能量。在第二低入射角的離子轟擊步驟中，離子可具有如上所述之高離子能量。
多於二步的離子轟擊步驟可在側124及側126之每一者上進行。舉例而言，在一實施例中，三個離子轟擊步驟可在側124及側126之每一者上進行。第一離子轟擊步驟係以高入射角進行，如圖2B所示。第一離子轟擊步驟 具有低離子能量。第二離子轟擊步驟係以低入射角進行，如圖2D所示。第二離子轟擊步驟亦以低離子能量進行。第三離子轟擊步驟係以低入射角進行，如圖2D所示，且具有高離子能量。
在另一實施例中，三個離子轟擊步驟可在側124及側126之每一者上進行。第一離子轟擊步驟係以高入射角進行，如圖2B所示。第一離子轟擊步驟具有低離子能量。第二離子轟擊步驟係以高入射角進行，如圖2B所示。第二離子轟擊步驟係以高離子能量進行。第三離子轟擊步驟係以低入射角進行，如圖2D所示，且具有高離子能量。
在另一實施例中，三個或更多個離子轟擊步驟可在側124及側126之每一者上進行。三個或更多個離子轟擊步驟之每一者可具有不同的轟擊角度。在另一實施例中，三個或更多個離子轟擊步驟之每一者可具有不同的轟擊能量。
圖3係繪示相對於具有溝槽下，不同的離子轟擊製程對光阻的移除的圖表300。據此，X軸係對應如圖2A所示之溝槽的初始寬度W2。Y軸係對應在第一側124及第二側126二者上進行離子轟擊製程之後的光阻結構120之寬度W1的變化。線302係對應多步驟製程，其中第一離子轟擊步驟係高入射角離子轟擊步驟，且第二離子轟擊步驟係低入射角離子轟擊步驟。線304係對於單步驟製程，其中離子轟擊步驟僅以高入射角進行。線306係對應多步驟製程，其中第一離子轟擊步驟係低入射角離子轟擊步驟， 且第二離子轟擊步驟係高入射角離子轟擊步驟。線308係對應單步驟製程，其中離子轟擊步驟僅以低入射角進行。
群組310係識別每一條線的數據點中，初始寬度W2係最低者。此例示中的屏蔽效應係最強的，因為光阻結構120係相對地靠近。可以看到的是，相較於其他製程，線302總是造成最大量的光阻材料移除。因此，先使用高入射角再接著使用低入射角的多步驟製程(如圖2A至圖2H所示)係非常有效益的。
雖然圖未繪示，相較於其他能量及劑量的組合，製程係以包含低能量及高劑量的第一離子轟擊步驟，且包含高能量及低劑量的第二離子轟擊步驟確實提供較大量的光阻材料移除。
圖4A至圖4D係根據一些實施例之包含形成在光阻內之延長溝槽128的積體電路106的上視圖。圖4A至圖4D係繪示在各種離子轟擊能量及劑量下溝槽128在X方向上的相對寬度。在圖4A中，離子轟擊並未在溝槽128形成於光阻120內之後進行。
在圖4B中，單離子轟擊步驟係以6keV的離子能量及4E15個離子的劑量來進行。溝槽128在X方向上的寬度比圖4A之溝槽128的寬度更寬。
在圖4C中，進行二步驟離子轟擊製程。第一離子轟擊步驟具有6keV的能量及1E15的劑量。第二離子轟擊步驟具有1keV的能量及3E15的劑量。圖4C的溝槽128係比圖4B的溝槽128更寬。因此，圖4C的二步驟 離子轟擊製程比圖4B的單步驟製程造成更多的光阻移除。
在圖4D中，進行二步驟離子轟擊製程。第一離子轟擊步驟具有1keV的能量及3E15的劑量。第二離子轟擊步驟具有6keV的能量及1E15的劑量。圖4D的溝槽128係比圖4C的溝槽128更寬。因此，圖4D的二步驟離子轟擊製程(其係在第一步驟中使用低能量離子及高劑量，而在第二步驟中使用高能量離子及低劑量)比圖4C的二步驟離子轟擊製程(其係在第一步驟中使用高能量離子及低劑量，而在第二步驟中使用低能量離子及高劑量)造成更多的光阻移除。
圖5A至圖5D係根據一些實施例之包含形成在光阻內之接近環狀之溝槽128的積體電路106的上視圖。圖5A至圖5D係利用參照圖4A至圖4D所述之製程。特別地，在圖5A中，沒有進行離子轟擊製程。在圖5B中，進行與圖4B相同的離子轟擊製程。在圖5C中，進行與圖4C相同的離子轟擊製程。在圖5D中，進行與圖4D相同的離子轟擊製程。溝槽在X方向上的寬度係隨圖5A至圖5D逐漸變寬，相似於圖4A至圖4D。圖6係根據一些實施例之晶圓106的透視圖。晶圓106包含基材122。光阻120係被沉積在基材122上，且溝槽128係藉由光微影製程而被形成在光阻120內。在圖6中，進行離子轟擊步驟。離子129轟擊光阻120。離子轟擊步驟可具有上述任何離子轟擊步驟的特性或參數。離子轟擊步驟可為第一離子轟 擊步驟、第二離子轟擊步驟或在離子轟擊製程中的其他離子轟擊步驟。離子轟擊製程的結果是溝槽128被加寬。如圖6中所看到，在X方向上，溝槽128係稍微圓弧狀。圖2A至圖2K中所示的溝槽128亦可以相似的方式而為圓弧狀。
圖7係圖1之控制系統112的方塊示意圖。控制系統112包含處理資源140、記憶體資源142及通訊資源144。處理資源140可包含一或多個處理器。記憶體資源142可包含一或多個記憶體，其係包含用以控制離子源108及圖1之半導體製程系統100的其他元件的軟體指令。當處理器執行儲存在記憶體內的軟體指令時，控制系統112進行用以控制半導體製程系統的製程。製程可包含進行上述之多離子轟擊步驟及晶圓旋轉。
控制系統112亦包含通訊資源144。通訊資源可包含無線收發器、有線連接及用以透過無線收發器及/或有線連接來輸出及接收訊號的電路。因此，通訊資源144可傳達用以控制半導體製程系統100之元件的指令。
圖8係根據一實施例之進行半導體製程之方法800的流程圖。方法800可利用參照圖1至圖6所述之系統、結構、元件及製程。在方塊802中，方法800包含沉積光阻在基材上。基材的一具體例係圖2A的基材122。在方塊804中，方法800包含形成溝槽在光阻內。溝槽的一具體例係圖2A的溝槽128。在方塊806中，方法800包含藉由自第一角度以離子轟擊溝槽之第一側來加寬溝槽。 第一側的一具體例係圖2B的光阻結構120之側124。在方塊808中，方法800包含藉由自與第一角度不同的第二角度以離子轟擊溝槽之第一側來加寬溝槽。
圖9係根據一實施例之進行半導體製程之方法900的流程圖。方法900可使用參照圖1至圖5D所述之系統、結構、元件及製程。在方塊902中，方法900包含沉積光阻在基材上。基材的一具體例係圖2A的基材122。在方塊904中，方法900包含藉由圖案化光阻來形成光阻結構。光阻結構的一具體例係圖2A的光阻結構120。在方塊906中，方法900包含藉由以具有第一能量的離子轟擊光阻結構之第一側來減少光阻結構的寬度。第一側的一具體例係圖2B的光阻結構120之側124。在方塊909中，方法900包含在以具有第一能量的離子轟擊光阻結構之第一側之後，藉由以具有與第一能量不同之第二能量的離子轟擊光阻結構之第一側。
在一實施例中，方法包含沉積光阻在基材上，形成溝槽在光阻內，以及加寬溝槽，其係藉由自第一角度以離子轟擊溝槽的第一側，以及自不同於第一角度的第二角度以離子轟擊溝槽的第一側。
在上述實施例中，方法更包含自第一角度利用離子轟擊溝槽之第二側，以及自不同於第一角度的第二角度利用離子轟擊溝槽之第二側。在上述實施例中，方法更包含在轟擊第一側及第二側之間，旋轉基材180度。在上述實施例中，相對於垂直向，第一角度大於第二角度。在上述 實施例中，相對於垂直向，第一角度係介於55度及65度之間，且相對於垂直向，第二角度係介於40度及50度之間。在上述實施例中，第一角度係60度，且第二角度係45度。在上述實施例中，自第一角度以離子轟擊溝槽之第一側的步驟包含以具有第一能量之離子轟擊溝槽之第一側，自第一角度以離子轟擊溝槽之第一側的步驟包含以具有第二能量之離子轟擊溝槽之第一側，且第二能量大於第一能量。在上述實施例中，第一能量介於0.5keV及2keV之間，且第二能量介於4keV及8keV之間。在上述實施例中，自第一角度以離子轟擊溝槽之第一側的步驟包含以具有第一劑量之離子轟擊溝槽之第一側，自第一角度以離子轟擊溝槽之第一側的步驟包含以具有第二劑量之離子轟擊溝槽之第一側，且第二劑量大於第一劑量。在上述實施例中，在加寬該溝槽之後，方法更包含利用光阻做為罩幕來蝕刻基材，以及沉積金屬在基材內。在上述實施例中，離子為氬離子。
在一實施例中，方法包含沉積光阻在基材上，以及藉由圖案化光阻來形成光阻結構。方法包含減少光阻結構的寬度，其係藉由以具有第一能量的離子轟擊光阻結構的第一側，以及在以具有第一能量的離子轟擊光阻結構的第一側之後，以具有不同於第一能量之第二能量的離子轟擊光阻結構的第一側。
在上述實施例中，方法更包含減少光阻結構之寬度係藉由以具有第一能量的離子轟擊光阻結構之第二側，以 及在以具有第一能量的離子轟擊光阻結構之第二側的步驟之後，以具有第二能量的離子轟擊光阻結構之第二側。在上述實施例中，第一能量介於0.5keV及2keV之間，且第二能量介於4keV及8keV之間。在上述實施例中，以具有第一能量的離子轟擊光阻結構之第一側的步驟包含以具有第一劑量之離子轟擊光阻結構之第一側，以具有第一能量的離子轟擊光阻結構之第一側的步驟包含以具有第二劑量之離子轟擊光阻結構之第一側，且第二劑量小於第一劑量。
在一實施例中，系統包含半導體製程腔室、配置以支撐晶圓在半導體製程腔室內的晶圓支座、定位以利用離子轟擊晶圓的離子源及連接離子源的控制系統。控制系統包含至少一處理器及連接前述至少一處理器的至少一記憶體，至少一記憶體具有儲存於內的指令，當由一或多個處理器執行此指令時，造成離子源在第一離子轟擊步驟中自第一角度轟擊在晶圓上之光阻結構的一側，在第二離子轟擊步驟中自第一角度轟擊在晶圓上之光阻結構的一側，以及在第三離子轟擊步驟中自不同於第一角度的第二角度轟擊在晶圓上之光阻結構的一側。
在上述實施例中，第一離子轟擊步驟及第二離子轟擊步驟具有相同的第一能量。在上述實施例中，第三離子轟擊步驟具有第二能量，且第二能量大於第一能量。在上述實施例中，第二離子轟擊步驟及第三離子轟擊步驟具有相同的第一能量。在上述實施例中，第一離子轟擊步驟具 有第二能量，且第二能量小於第一能量。
上述各種實施例可結合以提供進一步的實施例。若有必要，實施例的態樣可被修飾，以使用各種專利、應用及出版物的內容，以提供再進一步的實施例。
可根據上述細節來進行這些及其他的變化。一般而言，在以下申請專利範圍中，所使用的用語不會將所揭露在說明書及申請專利範圍中的特定實施例解釋為限制申請專利範圍，但應解釋為包含所有與申請專利範圍所具有之同等的全範圍之可能的實施例。因此，申請專利範圍不受本揭露所限制。
800:方法
802,804,806,808:方塊

Claims (10)

  1. 一種半導體的製造方法，包含：沉積一光阻在一基材上；形成一溝槽在該光阻內；加寬該溝槽，藉由：自一第一角度利用離子轟擊該溝槽之一第一側；以及自一第二角度利用離子轟擊該溝槽之該第一側，其中該第二角度與該第一角度不同。
  2. 如請求項1所述之半導體的製造方法，更包含：自該第一角度利用離子轟擊該溝槽之一第二側；以及自該第二角度利用離子轟擊該溝槽之該第二側，其中該第二角度與該第一角度不同。
  3. 如請求項1所述之半導體的製造方法，其中相對於垂直向，該第一角度大於該第二角度。
  4. 如請求項1所述之半導體的製造方法，其中該自該第一角度以離子轟擊該溝槽之該第一側的步驟包含以具有一第一能量之離子轟擊該溝槽之該第一側，該自該第一角度以離子轟擊該溝槽之該第一側的步驟包含以具有一第二能量之離子轟擊該溝槽之該第一側，且該第二能量大於該第一能量。
  5. 一種半導體的製造方法，包含：沉積一光阻在一基材上；藉由圖案化該光阻，以形成一光阻結構；減少該光阻結構之一寬度，藉由：以具有一第一能量的離子轟擊該光阻結構之一第一側；以及在以具有該第一能量的離子轟擊該光阻結構之該第一側之後，以具有一第二能量的離子轟擊該光阻結構之該第一側，其中該第二能量與該第一能量不同。
  6. 如請求項5所述之半導體的製造方法，更包含減少該光阻結構之該寬度係藉由：以具有該第一能量的離子轟擊該光阻結構之一第二側；以及在該以具有該第一能量的離子轟擊該光阻結構之該第二側的步驟之後，以具有該第二能量的離子轟擊該光阻結構之該第二側。
  7. 如請求項5所述之半導體的製造方法，其中該以具有該第一能量的離子轟擊該光阻結構之該第一側的步驟包含以具有一第一劑量之離子轟擊該光阻結構之該第一側，該以具有該第一能量的離子轟擊該光阻結構之該第一側的步驟包含以具有一第二劑量之離子轟擊該光阻結構 之該第一側，且該第二劑量小於該第一劑量。
  8. 一種半導體製程系統，包含：一半導體製程腔室；一晶圓支座，配置以支撐一晶圓在該半導體製程腔室內；一離子源，定位以利用離子轟擊該晶圓；以及一控制系統，連接至該離子源，且包括：至少一處理器；以及至少一記憶體，連接該至少一處理器，該至少一記憶體具有儲存於內的指令，其中當由該或該些處理器執行該指令時，導致該離子源在一第一離子轟擊步驟中，自一第一角度轟擊在一晶圓上之一光阻結構之一側，在一第二離子轟擊步驟中，自該第一角度轟擊該光阻結構之該側，且在一第三離子轟擊步驟中，自一第二角度轟擊該光阻結構之該側，該第二角度不同於該第一角度。
  9. 如請求項8所述之半導體製程系統，其中該第一離子轟擊步驟及該第二離子轟擊步驟具有相同的一第一能量。
  10. 如請求項8所述之半導體製程系統，其中該第二離子轟擊步驟及該第三離子轟擊步驟具有相同的一第一能量。
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