專利名稱：形成半導(dǎo)體器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種形成半導(dǎo)體器件的方法。更具體，本發(fā)明涉及一種形成半導(dǎo)體器件微圖形的方法。
背景技術(shù)：
高性能和大容量半導(dǎo)體器件的研制取決于使半導(dǎo)體器件的圖形小型化的技術(shù)。半導(dǎo)體器件的圖形的小型化主要取決于光刻工藝。因此，對(duì)于形成微圖形的光刻工藝的發(fā)展進(jìn)行了廣泛的研究。結(jié)果，為了形成半導(dǎo)體微圖形，研制了各種光刻工藝。例如，光源、步進(jìn)電機(jī)或掃描器和透鏡可以被用來有效地縮短光的波長(zhǎng)。此外，相對(duì)于曝光技術(shù)，相移掩模(PSM)工藝、偏軸照明(OAI)工藝和浸漬光刻工藝也被研究和研制。但是，推進(jìn)這些技術(shù)將需要巨大的研究和開發(fā)成本。由此，需要一種允許快速容易和穩(wěn)定形成微圖形的工藝。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明涉及一種形成半導(dǎo)體器件的方法，該方法基本上克服由于相關(guān)技術(shù)的限制和缺點(diǎn)的一個(gè)或多個(gè)問題。
因此本發(fā)明的實(shí)施例的特點(diǎn)是提供一種形成微圖形的方法，該方法包括在第一掩模圖形上形成中間材料層，和在該中間材料層上形成第二掩模圖形。
因此本發(fā)明的實(shí)施例的另一特點(diǎn)是提供一種形成微圖形的方法，該方法包括形成中間材料圖形至預(yù)定寬度，該預(yù)定寬度對(duì)應(yīng)于被構(gòu)圖為目標(biāo)層的特征寬度。
本發(fā)明的上述及其他特點(diǎn)的至少一個(gè)可以通過提供一種形成半導(dǎo)體器件的方法來實(shí)現(xiàn)，該方法包括在目標(biāo)層上形成第一掩模圖形，第一掩模圖形露出目標(biāo)層的第一部分，形成中間材料層，包括在第一掩模圖形的側(cè)面和目標(biāo)層的第一部分上淀積中間材料層薄膜，以及減薄中間材料層薄膜，以形成中間材料層，形成露出中間材料層的第二部分的第二掩模圖形，除去中間材料層的露出第二部分，以露出該目標(biāo)層，以及使用第一和第二掩模圖形作為構(gòu)圖掩模，構(gòu)圖該目標(biāo)層。
第一和第二掩模圖形可以是光刻膠圖形。第一和第二掩模圖形可以包括硅。中間材料層可以包括無機(jī)材料。該無機(jī)材料層可以包括氧化硅。中間材料層可以包括不定形碳。
在中間材料層上形成第二掩模圖形可以包括形成覆蓋中間材料層的上部和覆蓋中間層的掩模層，該中間層覆蓋第一部分，以及減薄該掩模層，以露出中間材料層的上部。該方法還可以包括在目標(biāo)層和第一掩模圖形之間形成抗反射層。該抗反射層可以包括有機(jī)材料。該目標(biāo)層可以包括無機(jī)硬掩模。
本發(fā)明的上述及其他特點(diǎn)的至少一個(gè)可以通過提供一種形成半導(dǎo)體器件的方法來實(shí)現(xiàn)，該方法包括在目標(biāo)層上形成第一掩模圖形，第一掩模圖形露出目標(biāo)層的第一部分，形成中間材料圖形，形成露出部分中間材料圖形的第二掩模圖形，除去中間材料圖形的露出部分，以露出該目標(biāo)層的第二部分，以及使用第一和第二掩模圖形作為構(gòu)圖掩模，構(gòu)圖該目標(biāo)層，以及其中形成該中間材料圖形包括在第一掩模圖形的側(cè)面和目標(biāo)層的第一部分上淀積中間材料層，以及減薄中間材料層，以形成中間材料圖形。
第一和第二掩模圖形可以包括光刻膠圖形。第一和第二掩模圖形可以包括硅。形成中間材料圖形可以被重復(fù)不止一個(gè)周期。形成中間材料圖形可以包括等離子體工序，以有選擇地淀積和減薄該中間材料。該中間材料可以包括CF-基聚合物。
形成第二掩模圖形可以包括形成覆蓋第一掩模圖形和中間材料圖形的上部的掩模層，和減薄該掩模層，以便中間材料圖形的上部被露出。除去中間材料圖形的露出部分可以包括等離子體工序。該方法還可以包括在目標(biāo)層和第一掩模圖形之間形成抗反射層。該目標(biāo)層可以包括無機(jī)硬掩模。


對(duì)所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，通過參考附圖對(duì)其優(yōu)選示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，將使本發(fā)明的上述及其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)變得更明顯，其中圖1A和1B分別圖示了根據(jù)本發(fā)明的第一和第二實(shí)施例形成半導(dǎo)體器件微圖形的方法的流程圖；圖2A至2G圖示了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例形成半導(dǎo)體器件微圖形的方法中的階段的剖面圖；以及圖3A至3L圖示了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例形成半導(dǎo)體器件微圖形的方法中的階段的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
在此將2006年6月8在韓國知識(shí)產(chǎn)權(quán)局申請(qǐng)的、名稱為″Method ofForming Micropattern of Semiconductor Device，″的韓國專利申請(qǐng)?zhí)?0-2006-0051383全部引入供參考。現(xiàn)在參考附圖更完全地描述本發(fā)明，其中圖示了本發(fā)明的示例性實(shí)施例。但是，本發(fā)明可以以多種不同的形式體現(xiàn)，不應(yīng)該認(rèn)為局限于在此闡述的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例是為了本公開是徹底的和完全的，并將本發(fā)明的范圍完全傳遞給所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員。
在圖中，為了圖示的清楚可以放大層和部分的尺寸。應(yīng)當(dāng)理解圖中所示的特征外形是示例性的和示意性的，以及可以根據(jù)制造技術(shù)、容差和/或余量等改變。因此，本發(fā)明的實(shí)施例不局限于所示的外形，且包括與制造工藝中的變化有關(guān)的改變和改進(jìn)。還應(yīng)該理解當(dāng)一個(gè)層或元件被稱為在另一層或襯底“上”時(shí)，它可以直接在另一層或襯底上，或可也以存在插入層。此外，應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)一個(gè)層稱為在另一層“下面”時(shí)，它可以直接在下面，和也可以存在一個(gè)或多個(gè)插入層。另外，還應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)一個(gè)層稱為在兩個(gè)層“之間”時(shí)，它可以是兩個(gè)層之間唯一的層，或也可以存在一個(gè)或多個(gè)插入層。相同的標(biāo)記始終指相同的元件。
圖1A和1B分別圖示了根據(jù)本發(fā)明的第一和第二實(shí)施例形成半導(dǎo)體器件微圖形的方法流程圖。參考圖1A，根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的方法可以包括在將被構(gòu)圖的目標(biāo)層上形成第一掩模圖形(S110)，在第一掩模圖形的表面上形成中間材料層(S120)，在中間材料層上形成第二掩模圖形(S130)，除去部分中間材料層(S140)，構(gòu)圖該目標(biāo)層(S150)以及除去第一和第二掩模圖形(160)。
詳細(xì)地，根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的方法可以包括在目標(biāo)層上，即，在將被構(gòu)圖的材料層上，形成第一掩模圖形。更具體，該目標(biāo)層可以是將使用掩模圖形構(gòu)圖的下材料層或?qū)⒈蛔詈髽?gòu)圖的層。此外，該目標(biāo)層可以是其它掩模，例如，硬掩模。該目標(biāo)層也可以是，例如，硅襯底、晶片、包括多晶硅，金屬硅化物或金屬的導(dǎo)電層、氧化硅層(SiO2)、氮化硅層(Si3N4)、氮氧化硅層(SixOyNz)或其他絕緣層等。
第一掩模圖形可以是，例如，如含硅光刻膠、有機(jī)光刻膠等的光刻膠圖形。第一掩模圖形可以通過，例如，使用涂敷、分配、層疊等在目標(biāo)層上形成光刻膠層，以及使用光刻工藝顯影光刻膠層，以形成第一掩模圖形來形成。第一掩模圖形可以有選擇地露出部分目標(biāo)層。
在第一掩模圖形的表面上和在目標(biāo)層的露出部分上可以形成中間材料層。中間材料層可以包括相對(duì)于第一掩模圖形具有刻蝕選擇率的材料。在一種實(shí)施方式中，中間材料層可以由不包含硅的各種有機(jī)或無機(jī)材料形成。在中間材料層包括有機(jī)材料的情況下，其形成可以包括，例如，涂敷、分配、層疊等。在中間材料層包括無機(jī)材料的情況下，其形成可以包括，例如，涂敷淀積等。在一種實(shí)施方式，可以形成氧化硅層或非晶碳層，以及可以使用物理淀積、化學(xué)淀積或原子層淀積來執(zhí)行該形成。
在中間材料層上可以形成第二掩模圖形，以便露出部分中間材料層。在一種實(shí)施方式中，第二掩模圖形可以由與第一掩模圖形相同的材料形成。當(dāng)形成第二掩模圖形時(shí)，可以形成第二掩模層，然后被部分地除去。例如，可以橫穿整體表面減薄整個(gè)第二掩模層，例如，在整個(gè)表面曝光之后，使用整個(gè)表面刻蝕、整個(gè)表面灰化或表面顯影等等，以露出中間材料層的上半部分。
在形成第二掩模圖形之后，可以使用例如，干法刻蝕或濕法刻蝕來執(zhí)行中間材料層的部分去除，這可以取決于中間材料層的材料。對(duì)于除去可以用于中間材料層的各種類型的材料存在眾所周知的方法，這里將不重復(fù)其細(xì)節(jié)。中間材料層的部分去除可以包括各向異性去除工藝。該各向異性去除工藝可以停止在目標(biāo)層。
一旦第一和第二掩模圖形被形成和中間材料層被部分地除去，以露出目標(biāo)層，那么可以使用目標(biāo)層上的第一掩模圖形和第二掩模圖形作為刻蝕掩模，構(gòu)圖該目標(biāo)層。然后可以除去第一和第二掩模圖形。
在一種實(shí)施方式(未示出)中，在目標(biāo)層和第一掩模圖形之間可以形成抗反射層。例如，可以有選擇地形成有機(jī)抗反射層或無機(jī)抗反射層。有機(jī)抗反射層可以由，例如，與中間材料層或光刻膠相同的有機(jī)材料形成。無機(jī)抗反射層可以由，例如，與中間材料層相同的無機(jī)材料或氮化硅層或氮氧化層形成。有機(jī)抗反射層可以使用類似于用來構(gòu)圖和除去諸如光刻膠的有機(jī)材料的方法來構(gòu)圖和除去。無機(jī)抗反射層可以使用類似于用來構(gòu)圖和除去諸如氮化硅層的無機(jī)材料的方法來構(gòu)圖和除去。由此，該方法可以根據(jù)該工序的性能來選擇。
此外，在目標(biāo)層和第一掩模圖形之間可以形成硬掩模。在形成抗反射層的情況下，在目標(biāo)層和抗反射層之間可以形成硬掩模。硬掩?？梢园?，例如，氧化硅層、氮化硅層、氮氧化硅層等。下面將結(jié)合圖2A至2F詳細(xì)描述抗反射層和硬掩模。
參考圖1B，根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的方法可以包括在目標(biāo)層上形成第一掩模圖形(S210)，在被第一掩模圖形露出的部分目標(biāo)層上形成中間材料圖形，例如，聚合物圖形(S220)，形成露出部分中間材料圖形的第二掩模圖形(S230)，除去中間層圖形(S240)，根據(jù)第一和第二掩模圖形構(gòu)圖該目標(biāo)層(S250)，以及除去第一和第二掩模圖形(S260)。目標(biāo)層和第一和第二掩模圖形可以如上面結(jié)合第一實(shí)施例所述的方法來形成、構(gòu)圖和除去。下面將結(jié)合圖3A至3L描述聚合物圖形的形成的附加細(xì)節(jié)。
圖2A至2G圖示了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例形成半導(dǎo)體器件微圖形的方法中的階段的剖面圖。
參考圖2A，在目標(biāo)層110上，即，在下材料層上可以形成硬掩模120，以及在硬掩模120上可以形成第一掩模圖形130。應(yīng)當(dāng)理解將被最后構(gòu)圖的層可以是下材料層、硬掩模層或其它層。因此，將被最后構(gòu)圖的層通常稱為目標(biāo)層，并且可以是圖中所示的下材料層、硬掩模、未示出的其它層等。在一種實(shí)施方式中，該硬掩模120可以被省略。因此，為了詳細(xì)地圖示該工序，僅僅示出了硬掩模120。
詳細(xì)地，目標(biāo)層110可以是將被構(gòu)圖的下材料層。硬掩模120可以允許更精細(xì)地構(gòu)圖目標(biāo)層110。在典型的構(gòu)圖工序中，使用刻蝕掩?？涛g目標(biāo)層，以構(gòu)圖光刻膠層，例如，有機(jī)光刻膠材料。但是，有機(jī)光刻膠相對(duì)于目標(biāo)層可能具有差的刻蝕選擇率。因此，精細(xì)地構(gòu)圖目標(biāo)層可能是困難的。此外，為了保證所希望的刻蝕選擇率，可能需要使光刻膠增厚。但是，當(dāng)光刻膠的厚度增加時(shí)，可能難以精細(xì)地構(gòu)圖目標(biāo)層。為了避免這些，可以使用相對(duì)于目標(biāo)層具有刻蝕選擇率的無機(jī)材料作為刻蝕掩模，即，刻蝕選擇率高于光刻膠的刻蝕選擇率。在此情況下，由于光刻膠的厚度可以被減小，因此可以進(jìn)行更精細(xì)的構(gòu)圖。
在硬掩模120上也可以形成抗反射層(未示出)。下面結(jié)合圖3A至3L提供這種抗反射層的細(xì)節(jié)。由此，這里將不重復(fù)這些細(xì)節(jié)。結(jié)合第一實(shí)施例，僅僅示出了，在硬掩模120上形成第一掩模圖形130和第二掩模圖形150a和中間材料層圖形140。但是，應(yīng)當(dāng)理解，在硬掩模120上可以進(jìn)一步形成抗反射層。另外，在目標(biāo)層110可以直接形成抗反射層，而硬掩模120被省略。應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)本發(fā)明的方法可以被應(yīng)用于僅僅形成抗反射層和硬掩模120之一的情況、抗反射層和硬掩模120都被形成的情況以及抗反射層和硬掩模120都被省略的情況。僅供參考，下面結(jié)合圖3A至3I描述抗反射層和硬掩模都被形成的情況。
第一掩模圖形130可以是光刻膠圖形。詳細(xì)地，在硬掩模120上可以形成光刻膠層，然后經(jīng)受光刻工序，以執(zhí)行曝光和顯影，由此形成第一掩模圖形130。第一掩模圖形130的相鄰特征之間的間隔可以比目標(biāo)層中形成的特征之間的最后間隔更寬。
傳統(tǒng)地，掩模圖形中的特征之間的間隔與被構(gòu)圖的目標(biāo)層中形成的特征之間的間隔相同。而且，目標(biāo)層中形成的特征的分辨率被掩模圖形中形成的特征的相應(yīng)分辨率限制，其又被用來形成掩模圖形的光刻工藝的約束限制。
相反，根據(jù)本發(fā)明，第一掩模圖形130中的特征之間的間隔可以比在目標(biāo)層中最終形成的相應(yīng)特征之間間隔更寬，例如，寬三倍。因此，由于與常規(guī)情況相比，第一掩模圖形130中的特征之間的間隔可以比目標(biāo)層中形成的相應(yīng)特征之間的間隔更寬，因此可以更容易地和精細(xì)地形成第一掩模圖形130，因?yàn)樵摴饪坦に嚥恍枰峁┲苯訉?duì)應(yīng)于最終形成的特征的分辨率。
第一掩模圖形130可以有選擇地露出硬掩模120的表面。在一種實(shí)施方式中，第一掩模圖形130可以是含硅的光刻膠圖形，即，第一掩模圖形130可以是由包括硅的光刻膠形成的圖形。在第一掩模圖形130包含硅的情況下，如果在后續(xù)工序過程中將形成的中間材料層140由有機(jī)材料形成，那么第一掩模圖形130相對(duì)于中間材料層140可以具有合符需要的刻蝕選擇率或灰化選擇率。因此，在一種實(shí)施方式中，第一掩模圖形130可以包含硅并且中間材料層140可以由不包含硅的有機(jī)材料形成，或反之亦然。例如，在中間材料層140由無機(jī)材料形成的情況下，第一掩模圖形130可以是無硅材料。
參考圖2B，在第一掩模圖形130的表面上和在被第一掩模圖形130露出的部分硬掩模120上可以形成中間材料層140。中間材料層140可以由有機(jī)材料或無機(jī)材料形成。如果中間材料層140由有機(jī)材料形成，那么可以使用涂敷、分配、層疊等執(zhí)行中間材料層140的形成。中間材料層140可以由含硅的光刻膠或樹脂形成。如上所述，中間材料層140可以由含硅的有機(jī)材料形成，而第一掩模圖形不可以。如果中間材料層140由無機(jī)材料形成，那么根據(jù)可以使用的各種類型材料，可以使用淀積來執(zhí)行該形成等等。在一種實(shí)施方式中，中間材料層140可以是氧化硅層或非晶碳層，盡管根據(jù)特定的制造環(huán)境，可以使用各種其他適當(dāng)?shù)臒o機(jī)材料。
對(duì)于中間材料層140，使用能在低溫工序中使用的材料是合符需要的。具體，如果第一掩模圖形130是光刻膠，以及如果執(zhí)行高溫工序，那么第一掩模圖形130可以從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎硿簯B(tài)，因此失去形狀。亦即，對(duì)于中間材料層140應(yīng)用無機(jī)材料可能是合符需要的，該無機(jī)材料適合于在低于第一掩模圖形130的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度(Tg)的溫度下使用。應(yīng)當(dāng)理解Tg將取決于第一掩模圖形130使用的材料，例如，其中的樹脂和/或添加劑，以及Tg的值對(duì)應(yīng)于各種樹脂和添加劑是眾所周知的。
第一掩模圖形130可以包含硅，以增加Tg。在中間材料層140由無機(jī)材料形成的情況下，如果第一掩模圖形130包含硅，那么第一掩模圖形130的Tg可能增加。因此，可以使用各種工序執(zhí)行中間材料層140的形成。
在形成中間材料層中，為了提高保形性，可以使用原子層淀積工藝來淀積氧化硅層。在另一種實(shí)施方式中，可以使用典型的淀積工藝來形成非晶碳層。但是，不必限制無機(jī)材料層的厚度和寬度。該厚度和寬度可以取決于，例如，將形成的目標(biāo)材料圖形的尺寸、工藝的限制等。在一種實(shí)施方式中，該寬度和厚度可以與第一掩模圖形130的寬度和厚度幾乎相同。亦即，在第一掩模圖形130的特征的左右側(cè)面上可以形成具有與第一掩模圖形130相同寬度的中間材料層140。
參考圖2C，在中間材料層圖形140的表面上可以形成掩模層150。掩模層150可以由與第一掩模圖形130相同的材料形成，例如，包含硅的光刻膠。但是，如上所述，如果中間材料層圖形140由包含硅的有機(jī)材料形成，掩模層150可以是不含硅的光刻膠。掩模層150可以使用涂敷、分配、層疊等來形成。
如圖2C所示，掩模層150可以形成為，掩模層150的上半部略微地高于中間材料層140的上半部，即，掩模層150完全掩埋中間材料層140。在另一種實(shí)施方式中，掩模層150的上半部可以顯著地高于中間材料層140的上半部，即，掩模層150可以較厚。在再一種實(shí)施方式中，掩模層150可以具有類似于中間材料層140的高度，或掩模層150的上半部可以略微地低于中間材料層140的上半部。在此情況下，掩模層150可以直接形成為具有類似于圖2D所示的圖形形狀，而沒有附加處理。
參考圖2C和2D，掩模層150的表面部分可以被部分地除去，以露出中間材料層140的上半部。掩模層150的表面部分的去除可以使用，例如，灰化工藝、刻蝕工藝和/或其他來執(zhí)行。在中間材料層140包括有機(jī)材料的情況下，灰化工藝可能是特別適合的?；一に嚳梢园ㄊ褂肙2等離子體的去除。
在中間材料層140包括無機(jī)材料的情況下，刻蝕工藝可能是特別適合的。該刻蝕工藝可以包括使用例如包括鹵族元素如F、Cl、Br等的氣體的去除。在一種實(shí)施方式中，可以使用濕法刻蝕工藝。對(duì)于光刻膠可以使用顯影液或?qū)τ跐穹涛g，可以使用蝕刻液執(zhí)行去除。用于光刻膠的顯影液或用于濕法刻蝕的蝕刻液通?？梢允且阎芤?。
如上所述，中間材料層140的上半部不可以被最初形成的掩模層150露出，在此情況下，掩模層150隨后可以被部分地除去，以形成露出中間材料層140的上半部的第二掩模圖形150a。此外，應(yīng)當(dāng)理解上述操作可以被用于中間材料層140具有類似于掩模層150的高度，或中間材料層圖形140的部分橫向側(cè)面和上半部被露出的情況。此外，盡管圖2D示出了第二掩模圖形150a的表面和中間材料層圖形140的表面在相同的水平面上，但是，第二掩模圖形150a可以高于或低于中間材料層140的表面。
在另一種實(shí)施方式(未示出)中，該方法可以包括形成不存在第二掩模圖形150a的部分。在此情況下，第二掩模圖形150a可以被用作光刻膠和可以有選擇地執(zhí)行光刻工序，以形成不存在第二掩模圖形150a的部分。詳細(xì)地，可以執(zhí)行光刻工序，以便將形成第二掩模圖形150a的部分經(jīng)受光掩蔽工序，以及不形成第二掩模圖形150a的部分不經(jīng)受光掩蔽工序，而是被露出。因此，可以形成第二掩模圖形150a被除去的部分。另外，如果在處理結(jié)構(gòu)，即，在中間材料層140的整個(gè)表面上形成第二掩模圖形150a，那么可以使用樹脂代替光刻膠。如果僅僅使用樹脂，那么與光刻膠不同，不可能保證感光性。
參考圖2E，中間材料層140的露出部分可以被除去，以露出硬掩模120的底下表面。因此，第一和第二掩模圖形130和150a保持，能夠有選擇地處理通過去除第一和第二掩模圖形130和150a之間的中間材料層140露出的硬掩模120的表面。詳細(xì)地，中間材料層140可以被各向異性地刻蝕，以有選擇地露出硬掩模120，留下其上布置第二掩模圖形150a的中間材料層圖形140a。
當(dāng)有機(jī)材料用于中間材料層140時(shí)，中間材料層140的選擇去除可以使用灰化工藝來執(zhí)行，該灰化工藝使用O2氣體。在另一種實(shí)施方式中，當(dāng)無機(jī)材料用于中間材料層140時(shí)，可以使用包括鹵族元素的等離子體刻蝕工藝。
通過利用相對(duì)于中間材料層140具有適當(dāng)?shù)目涛g或灰化選擇率的材料，形成這些圖形，可以保持第一和第二掩模圖形130和150a，以免失去原形。此外，應(yīng)當(dāng)理解，不需要絕對(duì)的選擇率，并且即使在灰化或刻蝕過程中，第一和第二掩模圖形130和150a也從原形改變，在目標(biāo)層110和/或硬掩模120的構(gòu)圖過程中，第一和第二掩模圖形130和150a可以具有用作刻蝕掩模的適當(dāng)形狀和厚度。
參考圖2F，第一和第二掩模圖形130和150a可以被用作刻蝕掩模，以構(gòu)圖硬掩模120，由此形成硬掩模圖形120a。硬掩模圖形120a可以根據(jù)層材料的類型，使用各種工藝來形成。這種工藝是公知的，因此這里將不重復(fù)其細(xì)節(jié)。
參考圖2G，第一和第二掩模圖形130和150a以及在第二掩模圖形150a之下形成的中間材料層圖形140a可以被除去，以便僅僅在目標(biāo)層110上剩余硬掩模圖形120a。在圖2G所示的步驟之后，可以使用硬掩模圖形120a附加地構(gòu)圖目標(biāo)層110，盡管，如上所述，硬掩模圖形120a本身可以是目標(biāo)層。在一種實(shí)施方式(未示出)中，如果執(zhí)行鑲嵌(damascene)工序，那么硬掩模圖形120a可能不是硬掩模，而是最后的目標(biāo)層。在另一種實(shí)施方式(未示出)中，在目標(biāo)層110被構(gòu)圖之后，第一和第二掩模圖形130和150a可以被除去。
圖3A至3L圖示了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例形成半導(dǎo)體器件微圖形的方法中的階段的剖面圖。可能與上面結(jié)合第一實(shí)施例描述的元件和工序基本上相同的元件和工序可以僅僅簡(jiǎn)要地描述，以便避免重復(fù)。
參考圖3A，在目標(biāo)層210上可以形成硬掩模220和抗反射層225，然后在其上可以形成第一掩模圖形230。目標(biāo)層210、硬掩模220和第一掩模圖形230的描述可以參考上面結(jié)合圖2A提供的描述來理解。在光刻工序過程中，可以形成抗反射層225，以防止用于曝光的光從硬掩模220的表面和/或目標(biāo)層210的表面或從其間的界面反射，這可以防止光刻膠的不希望曝光。
抗反射層225可以包括，例如，有機(jī)材料或無機(jī)材料。在使用有機(jī)材料的情況下，可以應(yīng)用與光刻膠相同或不同的樹脂，例如，通過分配、涂敷等。在使用無機(jī)材料的情況下，可以淀積氧化硅層、氮化硅層、氮氧化硅層等。抗反射層225的厚度可以取決于曝光源的波長(zhǎng)以及不必是恒定的。根據(jù)曝光源的波長(zhǎng)決定抗反射層225的厚度是公知的，以及這里將不重復(fù)該決定的細(xì)節(jié)。與第一實(shí)施例一樣，在第二實(shí)施例中，抗反射層225可以被省略，硬掩模220和抗反射層225可以被省略等。
參考圖3B-3I，在第一掩模圖形230和被第一掩模圖形230露出的部分在下層上可以形成中間材料圖形，該在下的層可以是抗反射層225、硬掩模220或目標(biāo)層210。中間材料圖形的形成可以包括淀積第一材料例如聚合物的第一部分，減薄第一材料的第一部分，以及在該減薄的第一部分上淀積第一材料的至少一個(gè)附加部分。該操作可以用于包括大量附加/減薄周期，以便增加中間材料圖形的寬度或橫向方向。
例如，在一種實(shí)施方式中，在第一掩模圖形230和抗反射層225的露出表面上可以形成具有第一寬度(w1)和第一厚度(t1)的第一聚合物部分240a。第一聚合物部分240a可以是，例如，CF-基聚合物，其可以具有通式CxFy，其中x和y是一或以上的正整數(shù)。第一聚合物部分240a不可以被化學(xué)鍵合至第一掩模圖形230和抗反射層225的露出表面，以及可以被淀積或沉淀。
在一種實(shí)施方式中，CF-基氣體，例如，包括C和F的氣體互相鍵合，如CF4、CHF3、C2F6、C3F6和C4F8，或包括C的氣體和包括F的氣體的組合如CO2和WF6可以被注入到真空室中，然后激發(fā)，以形成等離子體，由此形成第一聚合物部分240a。另外，包括C和F的氣體可以被注入到用于干法刻蝕或淀積的室中，然后被激發(fā)以形成等離子體，由此形成第一聚合物部分240a。由于CF-基氣體通常可以用來執(zhí)行使用等離子體的干法刻蝕工序，因此它可以用于干法刻蝕用的真空室中。
根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例，干法刻蝕工序的工藝條件可以被控制，以在第一掩模圖形230上淀積聚合物，以及從第一掩模圖形230部分地除去該聚合物。通常，用于干法刻蝕的工藝條件包括注入氣體的類型和流速、室中的壓力和溫度、等離子體的密度以及施加到該室的DC和AC偏壓。上述條件可以被控制，以有選擇地涂敷和部分地除去或減薄該聚合物。
詳細(xì)地，通過控制注入的O2氣體量和所處理結(jié)構(gòu)的溫度，即襯底晶片的溫度，可以部分地控制聚合物的淀積和聚合物的去除之間的差異，該所處理結(jié)構(gòu)可以是第一掩模圖形230和/或目標(biāo)層210。當(dāng)在該工序過程中注入很少O2氣體時(shí)或當(dāng)該所處理結(jié)構(gòu)的溫度被減小時(shí)，在第一掩模圖形230的表面上可以淀積聚合物。隨后，注入的O2氣量和/或所處理結(jié)構(gòu)的溫度可以被增加，以部分地除去從第一掩模圖形230的表面除去該聚合物。聚合物的淀積和去除可以被重復(fù)，以形成聚合物被淀積處的外形，其具有希望的形狀，如圖3B-3I所示。
應(yīng)當(dāng)理解，O2氣注入的精確數(shù)量可以取決于處理室和處理結(jié)構(gòu)的尺寸、工藝類型、相對(duì)于其他氣體的流速等。大致地，在聚合物的形成過程中使用的O2氣量，與聚合物的去除過程中使用的數(shù)量相比，可以在約10倍或以上的范圍內(nèi)。在一種實(shí)施方式中，該數(shù)量可以超過聚合物的去除過程中使用的數(shù)量約5倍。在另一種實(shí)施方式中，該數(shù)量可以被自由地控制。
如上所述，溫度也可以被控制，以影響聚合物的淀積和/或去除速率。所采用的特定溫度范圍可以取決于被處理的襯底、所采用的設(shè)備的性質(zhì)等。通常，較低的溫度可以產(chǎn)生較好的結(jié)果。在一種實(shí)施方式中，溫度控制的范圍可以高達(dá)約200℃或更多，例如，高達(dá)約100℃。
如圖3B和3C所示，包括C和F的氣體可以被注入和用于等離子體工序，以在第一掩模圖形230的表面上形成第一聚合物部分240a。參考圖3C，第一聚合物部分240a可以被部分地除去，以形成具有第二寬度(w2)的減薄的聚合物部分240b。亦即，聚合物的部分去除可以將第一聚合物部分240a轉(zhuǎn)變?yōu)闇p薄的聚合物部分240b。第二寬度(w2)可以小于第一寬度(w1)。減薄可以從第一掩模圖形230的上表面和抗反射層225的露出表面除去聚合物，以便橫靠第一掩模圖形230的側(cè)壁，形成減薄的聚合物部分240b。
在各向異性工序中，可以以較小的數(shù)量除去第一掩模圖形230的壁上形成的聚合物，以及可以以較大的數(shù)量除去第一掩模圖形230的上半部上和抗反射層225的露出表面上形成的聚合物。
參考圖3D，聚合物形成工序可以被重復(fù)，以在減薄的聚合物部分240b上淀積另一聚合物部分，得到具有第三寬度(w3)和第二厚度(t2)的聚合物圖形240c。詳細(xì)地，可以形成具有比第二寬度(w2)更厚的第三寬度(w3)的聚合物圖形240c。在第一掩模圖形230的上半部上和在抗反射層225的露出表面上聚合物可以形成至第二厚度(t2)。第三寬度(w3)可以大于第一寬度(w1)。第二厚度(t2)與第一厚度(t1)可能不具有預(yù)定的相關(guān)性。
在一種實(shí)施方式(未示出)中，先前的減薄操作可以被修改，以除去較少的聚合物，以便聚合物剩余在第一掩模圖形240a的上半部上和/或抗反射層225的露出表面上。因此，在第一掩模圖形230上和在抗反射層225上的先前形成的聚合物的頂上可以形成另一聚合物部分。
上述淀積和減薄操作可以被重復(fù)，以便在在下層上精確地形成中間材料圖形。如下所述，在中間材料圖形和第一掩模圖形230之間可以形成第二掩模圖形250，在除去中間材料圖形之后，第一和第二掩模圖形230和250可以用來構(gòu)圖目標(biāo)層210。因此，上述淀積和減薄操作可以用來定義第二掩模圖形230的尺寸，由此在構(gòu)圖目標(biāo)層210中能夠進(jìn)行高級(jí)別的控制和精確度。
詳細(xì)地，參考圖3E，聚合物除去工序可以被重復(fù)，以形成具有第四寬度(w4)的聚合物圖形240d。這些可以如上結(jié)合圖3C所述來執(zhí)行。詳細(xì)地，在第一掩模圖形230的上半部上和在抗反射層225的露出表面上形成的聚合物可以被除去或減薄。第四寬度(w4)可以小于第三寬度(w3)和/或第四寬度(w4)可以大于第二寬度(w2)。
參考圖3F，聚合物形成工序可以被重復(fù)，以形成具有第三厚度(w5)和第三厚度(t3)的聚合物圖形240e。這些可以如上結(jié)合圖3B和3D所述的執(zhí)行。聚合物在第一掩模圖形230的上半部上和在抗反射層225的露出表面上可以形成至第三厚度(t3)。在第一掩模圖形230的壁上，聚合物可以形成至第五寬度(w5)。第五寬度(w5)可以大于第三寬度(w3)。
參考圖3G，聚合物除去工序可以被重復(fù)，以形成具有第六寬度(w6)的聚合物圖形240f。這些可以如上結(jié)合圖3C和3E所述執(zhí)行。在第一掩模圖形230的上半部上和在抗反射層225的露出表面上形成的聚合物可以被除去或減薄。第六寬度(w6)可以小于第五寬度(w5)和/或第六寬度(w6)可以大于第四寬度(w4)。
參考圖3H，聚合物形成工序可以被重復(fù)，以形成具有第七厚度(w7)和第四厚度(t4)的聚合物圖形240g。這些可以如上結(jié)合圖3B，3D和3F所述執(zhí)行。第七寬度(w7)可以大于第五寬度(w5)。
參考圖3I，聚合物除去工序可以被重復(fù)，以形成具有第八寬度(w8)的聚合物圖形240h。這些可以如上結(jié)合圖3C，3E和3G所述執(zhí)行。第八寬度(w8)可以小于第七寬度(w7)和/或第八寬度(w8)可以大于第六寬度(w6)。假定地，第八寬度(w8)可以是最后的厚度。
在一種實(shí)施方式中，第八寬度(w8)可以類似于第一掩模圖形230的寬度和類似于第八聚合物圖形240h之間的間隔。應(yīng)當(dāng)理解，在目標(biāo)層中形成的特征之間的間隔對(duì)應(yīng)于中間材料圖形的尺寸，在此情況下，對(duì)應(yīng)于聚合物圖形。由此，可以取決于各種處理因素，如設(shè)計(jì)的類型、處理能力等選擇聚合物圖形(240h)的八個(gè)寬度(w8)。
如上所述，在一種實(shí)施方式中，聚合物的淀積和減薄可以被重復(fù)三次，以形成中間材料圖形。當(dāng)然，淀積和減薄周期不局限于三個(gè)，可以被執(zhí)行一次，重復(fù)幾次或重復(fù)數(shù)十次。此外，在其中使用RF偏壓的情況下，由于(+)周期和(-)周期可以對(duì)應(yīng)于該淀積和減薄(或反之亦然)，該重復(fù)可以被進(jìn)一步控制。在使用RF偏壓的情況下，聚合物的淀積周期和減薄周期可以被設(shè)置為基于波的持續(xù)時(shí)間，該周期被偏置到(+)周期或(-)周期。
參考圖3J，在第一掩模圖形230、抗反射層225和聚合物圖形240h的露出表面上可以形成第二掩模圖形250。在另一種實(shí)施方式中，在抗反射層225的露出表面上和在聚合物圖形240h的壁上可以有選擇地形成第二掩模圖形250。亦即，在第一掩模圖形230和聚合物圖形240h的上半部上不可能形成第二掩模圖形250。
類似于上面結(jié)合圖2C所述的操作，可以形成并構(gòu)圖掩模層，以形成第二掩模圖形250。詳細(xì)地，在形成覆蓋第一掩模圖形230、聚合物圖形240h和抗反射層225的露出表面的掩模層(未示出)之后，掩模層的整個(gè)表面可以被除去或減薄，以產(chǎn)生具有圖3J所示的外形的第二掩模圖形250。第二掩模圖形250的表面的減薄或去除，可以露出第一掩模圖形230和聚合物圖形240h的上半部。第二掩模圖形250可以是與第一掩模圖形230相同的光刻膠。第二掩模圖形可以包括硅。
參考圖3K，聚合物圖形240h可以被除去。亦即，可以從聚合物圖形240h的露出上半部向下至抗反射層225的表面，除去聚合物圖形240h，由此露出抗反射層225的表面。
用于除去聚合物圖形240h的工序可以是各向異性工序、灰化工序等。CF-基聚合物可以經(jīng)受使用O2氣體的灰化工序，由此被容易地除去。結(jié)合這些，在當(dāng)?shù)谝缓偷诙谀D形230和250是光刻膠的情況下，第一和第二掩模圖形230和250可以包括硅，以便具有CF灰化選擇率。
參考圖3L，可以使用第一掩模圖形230和第二掩模圖形250作為掩模，構(gòu)圖抗反射層225和硬掩模220。在抗反射層225由有機(jī)材料形成的情況下，可以使用灰化工序執(zhí)行該構(gòu)圖，用于除去聚合物240h，如結(jié)合圖3K所述?？梢允褂脴?gòu)圖抗反射層225的分開工序來執(zhí)行構(gòu)圖。在抗反射層225由無機(jī)材料形成的情況下，該構(gòu)圖可以使用刻蝕工序執(zhí)行。在抗反射層225由無機(jī)材料形成的情況下，構(gòu)圖抗反射層225的工序和構(gòu)圖硬掩模220的工序可以就地執(zhí)行。亦即，該工序可以被連續(xù)地執(zhí)行。上面已經(jīng)詳細(xì)地描述了構(gòu)圖抗反射層225和硬掩模220的工序，因此其描述將不被重復(fù)。
第一和第二掩模圖形230和250可以被完全除去，以留下目標(biāo)層圖形。該目標(biāo)層圖形可以是包括一個(gè)或多個(gè)抗反射層圖形225a、掩模圖形220a的圖形和目標(biāo)層210中的圖形。除去第一和第二掩模圖形230和250的工序可以如上結(jié)合圖2G所述執(zhí)行。
如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例形成半導(dǎo)體器件的微圖形的方法中，可以形成高分辨率的微圖形，而不需要下一代曝光設(shè)備。由此，可以經(jīng)濟(jì)地和迅速地研制并制造具有高性能和大容量的半導(dǎo)體器件。
在此已經(jīng)公開了本發(fā)明的示例性實(shí)施例，盡管使用了具體的術(shù)語，但它們是一般使用和解釋以及僅僅是描述性的，而不是為了限制。由此，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，在不脫離如下述權(quán)利要求所闡述的本發(fā)明的精神和范圍的條件下，可以在形式上和細(xì)節(jié)上進(jìn)行各種改變。
權(quán)利要求
1.一種形成半導(dǎo)體器件的方法，包括在目標(biāo)層上形成第一掩模圖形，該第一掩模圖形露出目標(biāo)層的第一部分；形成中間材料層，包括在第一掩模圖形的側(cè)面和目標(biāo)層的第一部分上淀積中間材料層薄膜；以及減薄該中間材料層薄膜，以形成中間材料層；形成露出該中間材料層的第二部分的第二掩模圖形；除去該中間材料層的露出的第二部分，以露出該目標(biāo)層；以及使用該第一和第二掩模圖形作為構(gòu)圖掩模，構(gòu)圖目標(biāo)層。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該第一和第二掩模圖形是光刻膠圖形。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該第一和第二掩模圖形包括硅。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該中間材料層包括無機(jī)材料。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中該無機(jī)材料層包括氧化硅。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該中間材料層包括不定形碳。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在中間材料層上形成第二掩模圖形包括形成覆蓋中間材料層的上部和覆蓋中間層的掩模層，該中間層覆蓋所述第一部分；以及減薄該掩模層，以露出中間材料層的上部。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括在目標(biāo)層和第一掩模圖形之間形成抗反射層。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中該抗反射層包括有機(jī)材料。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該目標(biāo)層包括無機(jī)硬掩模。
11.一種形成半導(dǎo)體器件的方法，包括在目標(biāo)層上形成第一掩模圖形，該第一掩模圖形露出目標(biāo)層的第一部分；形成中間材料圖形；形成露出部分中間材料圖形的第二掩模圖形；除去中間材料圖形的露出部分，以露出該目標(biāo)層的第二部分；以及使用第一和第二掩模圖形作為構(gòu)圖掩模，構(gòu)圖該目標(biāo)層；以及其中形成該中間材料圖形包括在第一掩模圖形的側(cè)面和目標(biāo)層的第一部分上淀積中間材料層，以及減薄該中間材料層，以形成中間材料圖形。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中該第一和第二掩模圖形包括光刻膠圖形。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中該第一和第二掩模圖形包括硅。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其中形成中間材料圖形被重復(fù)不止一個(gè)周期。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中形成該中間材料圖形包括有選擇地淀積和減薄中間材料的等離子體工序。
16.如權(quán)利要求11所述的方法，其中該中間材料包括CF-基聚合物。
17.如權(quán)利要求11所述的方法，其中形成第二掩模圖形包括形成覆蓋第一掩模圖形和中間材料圖形的上部的掩模層；以及減薄該掩模層，以便中間材料圖形的上部被露出。
18.如權(quán)利要求11所述的方法，其中除去該中間材料圖形的露出部分包括等離子體工序。
19.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括在目標(biāo)層和第一掩模圖形之間形成抗反射層。
20.如權(quán)利要求11所述的方法，其中該目標(biāo)層包括無機(jī)硬掩模。
全文摘要
一種形成半導(dǎo)體器件的方法，包括在目標(biāo)層上形成第一掩模圖形，該第一掩模圖形露出目標(biāo)層的第一部分；形成中間材料層，包括在第一掩模圖形的側(cè)面和目標(biāo)層的第一部分上淀積中間材料層薄膜；以及減薄中間材料層薄膜，以形成中間材料層，形成露出中間材料層的第二部分的第二掩模圖形，除去中間材料層的露出第二部分，以露出該目標(biāo)層，以及使用第一和第二掩模圖形作為構(gòu)圖掩模，構(gòu)圖該目標(biāo)層。
文檔編號(hào)G03F7/00GK101086961SQ200710104108
公開日2007年12月12日 申請(qǐng)日期2007年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月8日
發(fā)明者李斗烈, 李昔柱, 姜律, 趙漢九, 姜昌珍, 柳在玉, 樸省贊 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社