專利名稱：減小圖案間隙或開口尺寸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種微影制作過程(Lithography Process)，且特別是有關(guān)于一種減小圖案間隙(Spacing)或開口(Opening)尺寸的方法。
本發(fā)明的減小圖案間隙或開口尺寸的方法步驟如下首先提供一基底，再于此基底上設(shè)置一層具有圖案的罩幕層。接著在此具有圖案的罩幕層上，設(shè)置一層圖案與罩幕層相似的材料層，并控制此材料層于罩幕層的上方與側(cè)壁的形成速率，以使此處的材料層具有第一厚度。然后以上述罩幕層與材料層構(gòu)成的圖案為罩幕，對此基底進(jìn)行蝕刻。
上述的第一厚度即為欲使圖案間隙或開口尺寸減少的寬度，如欲使圖案間隙或開口尺寸減少的寬度愈多，則第一厚度即須愈大。另外，基底上方的材料層的厚度須在一可接受范圍內(nèi)，且更好為0，以免防礙后續(xù)制作過程的進(jìn)行；這些后續(xù)制作過程例如是蝕刻或離子植入制作過程，其必須蝕穿或穿過基底上方的材料層，故此處的材料層的厚度須加以控制。再者，罩幕層例如是一光阻層、一硬罩幕層，或是一離子植入罩幕層，且材料層例如是一高分子材料層，其形成方法例如是化學(xué)氣相沉積法(CVD)。
如上所述，由于罩幕層圖案的側(cè)壁形成有材料層，故可達(dá)到縮小罩幕層圖案的間隙或開口尺寸的目的。再者，由于本發(fā)明可以縮減罩幕層圖案的間隙或開口尺寸，故當(dāng)此罩幕層為蝕刻罩幕層時，其所定義的待蝕刻層圖案的間隙或開口尺寸即得以縮小。舉例來說，當(dāng)此蝕刻罩幕層所定義的待蝕刻層為一導(dǎo)電層時，以此方法即可形成較寬的導(dǎo)線，其阻值(Resistance)也較低。
此外，本發(fā)明所提的減小圖案間隙或開口尺寸的方法可加以修改，以增強(qiáng)蝕刻罩幕層的抗蝕刻能力。此作法是在待蝕刻層上的蝕刻罩幕層圖案上形成較厚的材料層，而在待蝕刻層上形成較薄的材料層，其形成方法例如為選擇性沉積法，且厚度更好為0。
如上所述，由于本發(fā)明還可在蝕刻罩幕層圖案上形成較厚的材料層，所以在后續(xù)蝕刻制作過程中，當(dāng)待蝕刻層上較薄的材料層被完全蝕去，而使此待蝕刻層開始被蝕刻時，蝕刻罩幕層圖案上方還留有一層材料層。此剩余的材料層即可抵擋干蝕刻制作過程中的等離子體，等于是增加了蝕刻罩幕層的抗蝕刻能力。


圖1～2為本發(fā)明實(shí)施例的縮小光阻圖案間隙尺寸的方法；以及圖3A～3B為接續(xù)圖2，為后續(xù)蝕刻制作過程中光阻層、高分子材料層與待蝕刻層的變化。
附圖標(biāo)記說明100基底(Substrate)110待蝕刻層110a圖案化的待蝕刻層120抗反射層(Anti-reflection Coating，ARC)130光阻圖案(Photoresist Pattern)140等離子體(Plasma)150高分子材料層(Polymer Layer)160蝕刻用等離子體a光阻圖案上的高分子材料層的厚度b抗反射層上的高分子材料層的厚度請參照圖1～2，為本發(fā)明實(shí)施例的縮小光阻圖案間隙的方法。
請參照圖1，首先提供基底100，其上已形成有一待蝕刻層110、待蝕刻層110上的抗反射層120，以及作為罩幕層的光阻圖案130。其中，待蝕刻層110例如為一導(dǎo)電層，抗反射層120用來減少來自待蝕刻層110表面的反射光，且光阻圖案130例如呈條狀，此時光阻圖案130即用來定義待蝕刻層110(導(dǎo)電層)成為導(dǎo)線。
請參照圖2，接著進(jìn)行一等離子體化學(xué)氣相沉積步驟，使用等離子體140在基底上形成一層與光阻圖案130大致為共形的(conformal)高分子材料層150，即，此高分子材料層150的輪廓與光阻圖案130相似，但其厚度可視情況調(diào)整。此時由于高分子材料層150也形成在光阻圖案130的側(cè)壁，故光阻圖案130的間隙尺寸得以縮減，也即光阻圖案的寬度得以增加。例如，光阻圖案130的間隙的尺寸可以由0.22微米縮減為0.10微米。
上述等離子體140所用的反應(yīng)氣體中至少包含第一部分氟取代烴類，或可再加上另一全氟取代烴類，或是取代比例較高的第二部分氟取代烴類，其中第一部分氟取代烴類為導(dǎo)致高分子產(chǎn)生的最主要成分，而添加全氟取代烴類或第二部分氟取代烴類的目的為使光阻圖案130上的高分子材料層150的厚度大于抗反射層120上的高分子材料層150的厚度。上述第一部分氟取代烴類例如是二氟甲烷(CH2F2)，全氟取代烴類例如是八氟丁烯(C4F8)，而第二部分氟取代烴類例如是三氟甲烷(CHF3)。本實(shí)施例調(diào)整二氟甲烷與八氟丁烯(或三氟甲烷)的比例，以及此等離子體化學(xué)氣相沉積步驟中的自我偏壓(self-bias)的大小，以使光阻圖案130上的高分子材料層150的厚度a大于抗反射層120上的高分子材料層150的厚度b。
雖然本實(shí)施例中形成在光阻圖案130上的高分子材料層150的厚度較大，不過，如欲使各處的高分子材料層150的厚度皆相同，則僅以第一部分氟取代烴類(如二氟甲烷)作為反應(yīng)氣體的主成分即可。
另外，此等離子體化學(xué)氣相沉積步驟的壓力介于5mTorr至30mTorr之間，功率介于500至1800W之間，自我偏壓介于0～-400V之間，且沉積速率介于600/min至6000/min之間。此外，當(dāng)反應(yīng)氣體的主成分僅有第一部分氟取代烴類(如二氟甲烷)時，上述條件也同樣適用。
再者，此PECVD步驟的反應(yīng)氣體中還可加入氬氣(Ar)與一氧化碳(CO)，其中氬氣作為載氣，其可增加光阻圖案130上/抗反射層120上的高分子材料層150厚度的一致性；而一氧化碳可捕捉氟取代烴類所產(chǎn)生的氟自由基(fluorine radical)或氟離子(fluoride ion)，以防止其蝕刻生成的高分子，從而增加高分子材料層150的沉積速率。
再者，此PECVD步驟的反應(yīng)氣體中還可加入氧氣(O2)與氮?dú)?N2)，其中氧氣具有蝕刻高分子材料層150的功用，故可用來控制高分子材料層150的沉積速率，其功用恰與一氧化碳相反。
除此之外，此PECVD步驟的反應(yīng)氣體中還可加入全氟取代烴類—六氟乙烷(C2F6)或四氟化碳(CF4)，其在等離子體中解離后可提供多量的氟原子或氟離子以蝕刻生成的高分子，從而減緩高分子材料層150沉積的速率，其功用與上述的氧氣類似。
請參照圖3A～3B，為后續(xù)的蝕刻制作過程中高分子材料層150與光阻層130的變化，此蝕刻制作過程使用等離子體160對待蝕刻層110進(jìn)行非等向性蝕刻，以形成圖案化的待蝕刻層110a。請同時參照圖2與圖3A，由于光阻圖案130上的高分子材料層150的厚度a大于抗反射層120上的高分子材料層150的厚度b，故當(dāng)抗反射層120上的高分子材料層150被完全蝕去時，光阻圖案130上方還留有部分的高分子材料層150(厚度a-b)，其可抵擋干蝕刻制作過程中的等離子體，等于是增加了光阻層的抗蝕刻能力。
綜上所述，由于本發(fā)明實(shí)施例的縮小光阻圖案的間隙的方法是在圖案化的光阻層上形成共形的一高分子材料層，以縮減光阻圖案的間隙，故能縮小其所定義的待蝕刻層圖案的間隙。當(dāng)此光阻層所定義的待蝕刻層為導(dǎo)電層時，以此方法即可形成較寬的導(dǎo)線，進(jìn)而降低其阻值。
此外，由于本發(fā)明實(shí)施例是在光阻圖案上形成較厚的高分子材料層，故可在開始蝕刻下方待蝕刻層時抵擋干蝕刻制作過程中的等離子體，即相當(dāng)于增加光阻的抗蝕刻能力。因此，本實(shí)施例的方法可以應(yīng)用于下一代分辨率要求更高的制作過程中。
除此之外，請參照圖2，如果圖中兩個光阻圖案130間的空間為一個開口，則此開口的尺寸即得以縮小。另外，如果圖中的光阻圖案130改成其它各種材料或功用的罩幕層，且高分子材料層150改成其它各種材料的材料層，則兩個罩幕層圖案之間的間隙或開口尺寸當(dāng)?shù)靡虼瞬牧蠈佣s減，只要罩幕層與下方基底能夠耐受此材料層的形成溫度即可。再者，如圖2～3A所示，如采用的材料層的形成特性與高分子材料層150類似，即此材料層的制作過程可加以控制，使其在罩幕層上部分的厚度可大于其在待蝕刻層上部分的厚度，則在待蝕刻層上的材料層完全蝕去后，罩幕層上方剩余的材料層即可抵擋干蝕刻制作過程中的等離子體，等于是增加了蝕刻罩幕層的抗蝕刻能力。
雖然本發(fā)明已以一實(shí)施例說明如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技術(shù)的人，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種減小圖案間隙或開口尺寸的方法，其特征為包括下述步驟提供一基底；在該基底上設(shè)一具有圖案的罩幕層；在該具有圖案的罩幕層上，設(shè)一層圖案與該罩幕層相似的材料層，并控制該材料層于該罩幕層的上方與側(cè)壁，形成一預(yù)定的第一厚度，而位于該基底上的該材料層的厚度在一可接受的范圍內(nèi)；以及以該罩幕層與該材料層所構(gòu)成的圖案為罩幕，對該基底進(jìn)行蝕刻。
2.如權(quán)利要求1所述的減小圖案間隙或開口尺寸的方法，其特征為該罩幕層上的該材料層的厚度大于該基底上的該材料層的厚度。
3.如權(quán)利要求2所述的減小圖案間隙或開口尺寸的方法，其特征為形成該材料層的方法包括選擇性沉積。
4.如權(quán)利要求1所述的減小圖案間隙或開口尺寸的方法，其特征為該罩幕層包括一硬罩幕層。
5.如權(quán)利要求1所述的減小圖案間隙或開口尺寸的方法，其特征為該罩幕層包括一離子植入罩幕層。
6.如權(quán)利要求1所述的減小圖案間隙或開口尺寸的方法，其特征為該罩幕層包括一光阻層。
7.如權(quán)利要求1所述的減小圖案間隙或開口尺寸的方法，其特征為該材料層包括一高分子材料層。
8.如權(quán)利要求7所述的減小圖案間隙或開口尺寸的方法，其特征為形成該高分子材料層的方法包括一化學(xué)氣相沉積法。
9.如權(quán)利要求8所述的減小圖案間隙或開口尺寸的方法，其特征為該化學(xué)氣相沉積法包括等離子體化學(xué)氣相沉積法。
10.如權(quán)利要求9所述的減小圖案間隙或開口尺寸的方法，其特征為以等離子體化學(xué)氣相沉積法形成該高分子材料層時，所使用的一反應(yīng)氣體中至少包含一第一氟取代烴類，且該第一氟取代烴類為一部分氟取代烴類。
11.如權(quán)利要求10所述的減小圖案間隙或開口尺寸的方法，其特征為該第一氟取代烴類包括二氟甲烷(CH2F2)。
12.如權(quán)利要求10所述的減小圖案間隙或開口尺寸的方法，其特征為該反應(yīng)氣體中還包括一第二氟取代烴類，且該方法還包括調(diào)整該第一氟取代烴類與該第二氟取代烴類的比例，以及該等離子體化學(xué)氣相沉積步驟所使用的一自我偏壓的大小，以使該罩幕層上的該高分子材料層的厚度大于該基底上的該高分子材料層的厚度。
13.如權(quán)利要求12所述的減小圖案間隙或開口尺寸的方法，其特征為該第二氟取代烴類包括三氟甲烷(CHF3)。
14.如權(quán)利要求12所述的減小圖案間隙或開口尺寸的方法，其特征為該第二氟取代烴類包括八氟丁烯(C4F8)。
15.如權(quán)利要求10所述的減小圖案間隙或開口尺寸的方法，其特征為還包括在該反應(yīng)氣體中添加氬氣與一氧化碳。
16.如權(quán)利要求10所述的減小圖案間隙或開口尺寸的方法，其特征為還包括在該反應(yīng)氣體中添加氬氣(Ar)。
17.如權(quán)利要求10所述的減小圖案間隙或開口尺寸的方法，其特征為還包括在該反應(yīng)氣體中添加一氧化碳(CO)。
18.如權(quán)利要求10所述的減小圖案間隙或開口尺寸的方法，其特征為還包括在該反應(yīng)氣體中添加六氟乙烷(C2F6)與四氟化碳(CF4)。
19.如權(quán)利要求10所述的減小圖案間隙或開口尺寸的方法，其特征為還包括在該反應(yīng)氣體中添加氧氣(O2)。
20.如權(quán)利要求10所述的減小圖案間隙或開口尺寸的方法，其特征為還包括在該反應(yīng)氣體中添加氮?dú)?N2)。
21.如權(quán)利要求10所述的減小圖案間隙或開口尺寸的方法，其特征為還包括在該反應(yīng)氣體中添加六氟乙烷(C2F6)與四氟化碳(CF4)其中之一。
22.如權(quán)利要求10所述的減小圖案間隙或開口尺寸的方法，其特征為該等離子體化學(xué)氣相沉積步驟的壓力介于5mTorr至30mTorr之間。
23.如權(quán)利要求10所述的減小圖案間隙或開口尺寸的方法，其特征為該等離子體化學(xué)氣相沉積步驟所使用的功率介于500至1800W之間。
24.如權(quán)利要求10所述的減小圖案間隙或開口尺寸的方法，其特征為該等離子體化學(xué)氣相沉積步驟所使用的一自我偏壓介于0～-400V之間。
25.如權(quán)利要求10所述的減小圖案間隙或開口尺寸的方法，其特征為該高分子材料層的沉積速率介于600/min至6000/min之間。
26.一種圖案化的方法，其特征為該方法包括提供一基底，該基底上已設(shè)有一待蝕刻層，且該待蝕刻層上已設(shè)有一具有圖案的罩幕層；在該具有圖案的罩幕層上，設(shè)一層圖案與該罩幕層相似的材料層；除去位于該待蝕刻層上的該材料層；以及以該具有圖案的罩幕層與剩余的該材料層為罩幕，蝕刻暴露出的該待蝕刻層，以圖案化該待蝕刻層。
27.如權(quán)利要求26所述的圖案化的方法，其特征為該罩幕層上的該材料層的厚度大于該待蝕刻層上的該材料層的厚度。
28.如權(quán)利要求27所述的圖案化的方法，其特征為形成該材料層的方法包括選擇性沉積。
29.如權(quán)利要求26所述的圖案化的方法，其特征為該罩幕層包括一硬罩幕層。
30.如權(quán)利要求26所述的圖案化的方法，其特征為該罩幕層包括一離子植入罩幕層。
31.如權(quán)利要求26所述的圖案化的方法，其特征為該罩幕層包括一光阻層。
32.如權(quán)利要求26所述的圖案化的方法，其特征為該材料層包括一高分子材料層。
33.如權(quán)利要求32所述的圖案化的方法，其特征為形成該高分子材料層的方法包括一化學(xué)氣相沉積法。
34.如權(quán)利要求33所述的圖案化的方法，其特征為該化學(xué)氣相沉積法包括等離子體化學(xué)氣相沉積法。
35.如權(quán)利要求34所述的圖案化的方法，其特征為以等離子體化學(xué)氣相沉積法形成該高分子材料層時所使用的一反應(yīng)氣體中至少包含一第一氟取代烴類，且該第一氟取代烴類為一部分氟取代烴類。
36.如權(quán)利要求35所述的圖案化的方法，其特征為該反應(yīng)氣體中還包括一第二氟取代烴類，且該方法還包括調(diào)整該第一氟取代烴類與該第二氟取代烴類的比例，以及該等離子體化學(xué)氣相沉積步驟所使用的一自我偏壓的大小，以使該具有圖案的罩幕層上的該高分子材料層的厚度大于該待蝕刻層上的該高分子材料層的厚度。
全文摘要
一種減小圖案間隙或開口尺寸的方法，其在基底與具有圖案的罩幕層上形成一層大致共形的材料層，以減小罩幕層圖案的間隙或開口尺寸。當(dāng)此罩幕層為一蝕刻罩幕層時，其所定義的待蝕刻層圖案的間隙或開口尺寸即得以縮小。另外，蝕刻罩幕層上形成的材料層的厚度也可大于待蝕刻層上形成的材料層的厚度，以增加蝕刻罩幕層的抗蝕刻能力。
文檔編號G03F7/20GK1417643SQ01131388
公開日2003年5月14日 申請日期2001年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月29日
發(fā)明者鐘維民, 蔡信誼, 梁明中 申請人:旺宏電子股份有限公司