[發明專利]無需光刻膠或干蝕刻而形成圖案化硬掩膜(RFP)的工藝順序

無效

• 申請號: 200980108171.3
• 申請日: 2009-02-05
• 公開（公告）號: CN101965626A
• 公開（公告）日: 2011-02-02
• 發明（設計）人: 斯里尼瓦斯·D·內曼尼;尚卡·文卡塔拉曼;艾莉·Y·伊恩
• 申請（專利權）人: 應用材料股份有限公司
• 主分類號: H01L21/027
• 分類號: H01L21/027;G03F7/00
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國

技術領域

本公開大體上涉及光刻術，且不限于涉及其中的無光刻膠圖案化(resist?free?patterning，RFP)的光刻術。

背景技術

一般來說，光刻術是在微加工中所用的一種工藝以選擇性地除去部分薄膜。典型情況是利用光將光掩模或刻線上的幾何圖形轉移到基板上的光敏性化學光刻膠上。然后利用一系列的化學處理將曝光圖案刻進光刻膠下的材料中。在復雜的集成電路中(例如，現代CMOS)，晶片甚至能經歷高達50次的光刻術循環。

傳統的光刻術工藝可包含以下步驟：預備、施加光刻膠、曝光、顯影、蝕刻及移除。利用將晶片加熱至足以驅散任何殘存在晶片表面上的水氣的溫度，來預備好該晶片。曾經儲存過的晶片表面必須先經過化學清潔，移除表面上的任何污染物。施加液態或氣態的促粘劑(如，六甲基二硅氮烷(hexamethyl?disilazane，HMDS))，以幫助光刻膠粘附到晶片上。

接著以各種沉積技術，例如，旋涂、化學氣相沉積、原子層沉積、物理氣相沉積及其變化等，來將光刻膠覆蓋在晶片表面。接著，對該覆有光刻膠的晶片進行軟烘烤或預烘烤，以驅散過量的溶劑。預烘烤之后，將光刻膠暴露在一強光的圖案下。曝光后，正型光刻膠在在化性上會變得較不活潑，而負型光刻膠則會變得較活潑。此種化學變化使得某些光刻膠可被顯影溶液移除。在顯影前，通常會執行一次曝光后烘烤，以減少因入射光的相消干涉和相長干涉圖案所產生的駐波效應。

接著，對晶片實施硬烘烤。在某些情況下，此硬烘烤是在120℃到180℃下實施約20至30分鐘。此硬烘烤可使剩下的光刻膠硬化，以制得一在將來的離子注入、濕法化學蝕刻或等離子體蝕刻中更有耐性的保護層。在硬烘烤之后，使用例如液體(“濕法”)或等離子體化學試劑來蝕刻晶片，該化學試劑能夠移除基板上未受光刻膠保護的最上層區域。

蝕刻后，可從基板上移除光刻膠。可使用液態光刻膠剝除劑以用化學方法改變光刻膠，使其不再粘附在基板上。或者，利用灰化(以含氧等離子體將光刻膠氧化)來移除光刻膠。尚有其它技術和/或改良方式可用在光刻術系統中。

這些傳統的光刻術工藝都相當耗時且繁復，本發明實施方式則是致力于降低光刻術系統的處理繁復度與時間需求。

發明內容

依據本發明一實施方式揭示一種使用紫外光來圖案化硬掩膜的方法與系統。本發明實施方式可減輕為了制造硬掩模圖案而沉積及蝕刻光刻膠時所會產生的問題。首先，在沉積腔室中，將硬掩模層(如，二氧化硅)沉積在一基板上。在某些情況下，沉積后，對此硬掩模層實施烘烤及退火硬化。之后，以紫外光(如，小于348nm的光)將部分硬掩模層曝光。紫外光會使硬掩模材料上曝光的部分以及未曝光的部分產生圖案。曝光后，可執行蝕刻處理(如，包括HF、NH₄OH、SCl、RCA的濕蝕刻)，將硬掩模上未曝光部分移除。蝕刻后，對硬掩模施以退火、烘烤或等離子體處理。

退火處理包括蒸氣退火、熱退火、電感耦合等離子體退火、電容耦合等離子體退火、紫外光退火、電子束退火(e-束退火)、酸氣相催化退火、堿氣相催化退火、及微波退火。退火可于惰性氣體環境下實施，例如在包括N₂、Ar、O₂、H₂O、NH₃、N₂/H₂和N₂O的氣體環境下實施。此外，等離子體處理可包括電容耦合等離子體及電感耦合等離子體處理。等離子體處理可在N₂、Ar、O₂、H₂O、NH₃、N₂/H₂和N₂O存在下實施。

基板可包括硅基板、III-V族復合基板(III-V?compound?substrate)、硅/鍺基板、磊晶基板(epi-substrate)、絕緣層上覆硅基板、顯示器基板、液晶顯式器基板、等離子體顯示器基板、電致發光燈基板、發光二極管基板。此外，可使用諸如例如，旋涂、化學氣相沉積、原子層沉積及物理氣相沉積之類的工藝而在沉積腔室內進行一個或多個工藝和/或步驟。

通過以下提供的詳細說明，將可更了解本公開內容的其它應用。需知本公開說明書中的實施細節與特定實施方式，僅是為了闡述本發明，本發明范疇并不限于這些實施例中。

附圖說明

圖1示出典型的硬掩模圖案化工藝的各種步驟的結果；

圖2是依據本發明一實施方式的硬掩模圖案化工藝的各步驟的結果；