專利名稱：：形成圖樣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：.本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制作技術(shù)，且特別是涉及形成圖樣(pattern)的方法。
背景技術(shù)：
：當(dāng)今光刻技術(shù)于制作45納米的節(jié)點(diǎn)時遭遇了許多挑戰(zhàn)，其中挑戰(zhàn)之一涉及定義40微米以下構(gòu)件時所使用抗蝕劑所遭遇的如為線邊粗糙(line-edgeroughness)、日暴光噪聲(shotnoise)、酸擴(kuò)散污點(diǎn)(aciddiffiisionblur)以及抗蝕劑崩塌(resistcollapse)等不良情形。而于采用如超紫外光(extremeultravioletradiation)、X射線、離子束與電子束等離子化照射的使用則可能更遭遇如表面電荷與污染等其他不良情形。有鑒于上述不良情形，近年來便發(fā)展出了雙重圖樣化(doublepatterning)技術(shù)，藉以形成32納米的減半間距節(jié)點(diǎn)(half-pitchnode)。于上述技術(shù)中，需要使用兩道重要的光刻曝光步驟。而所使用的第二道曝光步驟需要準(zhǔn)確地對準(zhǔn)，以于先前曝光圖案間插入新構(gòu)件。因此，如此極可能成為產(chǎn)能損失的新來源，而第二道光刻步驟則額外增加了制作成本。此外，亦發(fā)展出了許多用于制造精密間距圖樣的其他方法。另一種雙重圖樣化的步驟中不需要上述的第二道精密曝光，而改采用了形成側(cè)壁間隔物以有效地達(dá)到構(gòu)件的倍增效果。上述方法已見于如Choi等人于J.Phys.Chem.B(107,3340-3343(2003))的文獻(xiàn)中所4皮露，其標(biāo)題為"FabricationofSub-10nmSiliconNanowireArraysbySizeReductionLithography"。然而，3口jt匕的方法于用上受到限制，其顯然地?zé)o法于蝕刻時避免位于上方的間隔物受到毀損。如此將形成了一拔錐狀尖端(tapertip)型態(tài)，其可能于沉積與蝕刻進(jìn)行時影響尺寸的控制。另夕卜*在發(fā)明名-爾為"Reducingpitchwithcontinuouslyadjustablelinesandspacedimensions"的美國第5,795,830號專利中，則通過氧化部分預(yù)先存在的多晶珪線，而減少構(gòu)件間的間距，并接著順應(yīng)地沉積氧化物。于回蝕刻上述順應(yīng)地形成的氧化物后移除該多晶硅線，因而縮減了構(gòu)件間的空間。然而，上述方法并不適用于形成規(guī)則構(gòu)件陣列的圖樣，且回蝕刻施行后所形成的氧化物仍具有拔錐狀型態(tài)。再者，在發(fā)明名稱為"Methodfornarrowspaceformationandself-alignedchannelimplant"的美國第5,918,132號專利中，是在預(yù)先定義形成的硬掩模上沉積間隔物材料以及硬掩模材料，接著施行平坦化程序以形成分隔此兩硬掩模材料的窄化的間隔物。接著蝕刻移除上述間隔物，進(jìn)而留下窄化溝槽以分隔了上述兩硬掩模材料。上述方法僅適用于形成單一隔離窄化溝槽而并非設(shè)計用來制造緊密排列構(gòu)件的陣列圖樣。因此，便需要一種形成超精密圖樣的方法。
發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本發(fā)明提供了一種形成圖樣的改善方法。依據(jù)一實(shí)施例，本發(fā)明提供了一種形成圖樣的方法，包括提供基板；形成多個種構(gòu)件于該基板上；形成至少一雙膜層結(jié)構(gòu)，該雙膜層結(jié)構(gòu)包括形成于該種構(gòu)件上的第一膜層以及形成于該第一膜層上的第二膜層；移除位于該種構(gòu)件上的該第一膜層與該第二膜層；以及連續(xù)地且非等向地蝕刻該第一膜層與該第二膜層至少一次以形成鄰近于該種構(gòu)件的開口。為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附圖示，作詳細(xì)說明如下圖1-8為一系列示意圖，顯示了依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的形成圖樣的方法；圖9與圖IO為一系列示意圖，顯示了依據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例的圖樣的應(yīng)用；以及圖11-17為一系列示意圖，顯示了依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的形成圖樣的方法。附圖標(biāo)記說明100基板；102、102a、102b種構(gòu)件;104第二膜層；111第一開口；130、131抗蝕劑層;101掩模層；103~第一膜層105坦覆膜層H2第二開口150、151開口；180疏離的溝槽區(qū)；H種構(gòu)件的高度；P減半間距；s2高度較低的種構(gòu)件;181縝密的溝槽區(qū)；S種構(gòu)件間的間距；sl高度較高的種構(gòu)件；W種構(gòu)件102間的寬度;Ll、L2、L3、L4雙膜層結(jié)構(gòu)。具體實(shí)施例方式圖1-8為一系列示意圖，顯示了依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的形成圖樣的方法。參照圖1，首先提供基板IOO,其上形成有掩模層IOI?；?00可包括如硅、鍺或砷化鎵的半導(dǎo)體材料。舉例來說，基板100可為硅晶片。掩模層101可包括如非晶硅、氮氧化物或氮化鈦的材料。舉例來說，掩模層101可為非晶硅層。于基板100與掩模層101之間或之內(nèi)可形成有多個膜層或如晶體管或金屬插拴的多個裝置。然而，為了簡化圖式的目的，上述裝置或膜層在此并未繪示于圖1的圖式中。接著于掩模層101上形成多個種構(gòu)件102。這些種構(gòu)件102可包括如氮化硅的氮化物。舉例來說，可于掩模層101上沉積形成一層氮化硅材料，并接著通過光刻技術(shù)圖案化此層氮化硅材料后，藉以形成如圖1所示的多個種構(gòu)件(seedfeatures)102。如圖1所示，介于兩鄰近的種構(gòu)件102間的間距繪示為"S",而各種構(gòu)件102則具有寬度"W"。接著于這些種構(gòu)件102上形成數(shù)個膜層，這些膜層的形成順序可互為調(diào)換。舉例來說，如圖2所示，在種構(gòu)件102上可沉積形成兩個雙膜層(bi-layer)結(jié)構(gòu)Ll與L2。各雙膜層結(jié)構(gòu)可包括第一膜層103以及后續(xù)形成的第二膜層104。形成于種構(gòu)件102上的雙膜層結(jié)構(gòu)Ll通過順應(yīng)地沉積一層第一材料于這些種構(gòu)件102上以形成第一膜層103,并接著順應(yīng)地沉積一層第二材料于該第一膜層103上而形成第二膜層104。這些第一膜層103包括相同的材料，例如包括二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或非晶硅等材料。而這些第二膜層104亦包括相同材料，例如包括二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或非晶硅等材料。值得注意的是，考量到后續(xù)程序中的選擇性蝕刻效果，第一膜層103的材料需不同于第二膜層104的材料。舉例來說，第一膜層可包括二氧化硅，而第二膜層可包括氮化硅。于一實(shí)施例中，當(dāng)于這些種構(gòu)件102上形成順序可對換的這些膜層后，若在最上方雙膜層結(jié)構(gòu)內(nèi)仍存在有任何凹口時，可于最上方的雙膜層結(jié)構(gòu)上接著形成坦覆膜層(未圖示)，以于最終結(jié)構(gòu)上制備出平坦頂面。上述坦覆膜層可具有相同于第一膜層或第二膜層的材料。于一實(shí)施例中，雙膜層結(jié)構(gòu)Ll與L2內(nèi)的第一材料與第二材料的沉積為順應(yīng)地沉積且可通過如等離子體增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積方式(Plasma-EnhancedChemicalVaporDeposition;PECVD)或原子層沉積方式(Atomic-LayerDeposition;ALD)等已知方式所形成。于另一實(shí)施例中，亦可采用熱氧化法方式形成雙膜層。這些可順序互換的膜層的沉積可于一腔體內(nèi)形成。參照圖3，接著施行平坦化步驟以移除高于這些種構(gòu)件102的第一膜層103以及第二膜層104，以露出這些種構(gòu)件102的頂面。上述平坦化步驟可為化學(xué)機(jī)械拋光(Chemical-MechanicalPlanarization;CMP)及/或回蝕刻(etch-back)等方式。于一實(shí)施例中，上述平坦化步驟是于相同速率下移除了第一膜層103以及第二膜層104并露出了第一膜層103以及第二膜層104的經(jīng)過平坦化的表面。參照圖4,接著施行第一蝕刻步驟(未圖示)，以各向異性地蝕刻第一膜層103。上述第一蝕刻步驟對于掩模層101、種構(gòu)件102以及第二膜層104之間存在有選擇性，因此可選擇性地蝕刻移除第一膜層103而大體不會對于第二膜層104與種構(gòu)件102造成毀損。于蝕刻第一膜層103之后，將于鄰近種構(gòu)件102處形成多個第一開口111并露出第一開口111下方的掩模層101。此外，上述第一蝕刻步驟亦形成了多個第二開口112，這些第二開口分別露出其底部的第二膜層104。參照圖5,接著施行第二蝕刻步驟(未圖示)，以各向異性地蝕刻第二膜層104。由于第二蝕刻步驟對于掩模層101及第一膜層103具有選擇性，因此可選擇性地以及各向異性地蝕刻去除第二膜層104而不會對于第一膜層103及種構(gòu)件102造成毀損。于蝕刻去除第二膜層104后，在第二開口112內(nèi)的第二膜層將被移除。而存在于第一開口lll與第二開口112之間的第二膜層104部分于第二蝕刻步驟后將具有縮減高度。于第二膜層104與種構(gòu)件102采用相同材料的實(shí)施例中，這些種構(gòu)件102的高度將于第二蝕刻步驟中隨之縮減。參照圖6，接著施行與第一蝕刻步驟相似的第三蝕刻步驟(未圖示)，以再次各向異性地蝕刻第一膜層103。于第三蝕刻步驟施行后，在第二開口112內(nèi)的第一膜層103將被移除，因而使得第二開口112內(nèi)的下方掩模層101露出。于一實(shí)施例中，上述第一蝕刻步驟、第二蝕刻步驟以及第三蝕刻步驟可于同一腔體內(nèi)施行。于第三蝕刻步驟施行后，便形成了露出了掩模層101的多個開口，其包括了形成于該種構(gòu)件102之間以及于各種構(gòu)件102的各側(cè)邊的第一開口lll與第二開口112。在此，假設(shè)各別的沉積膜層的厚度大體相同，具有減半間距P的新圖樣因而形成位于掩模層IOI上的各線圖案之間。值得注意的是，最終得到的減半間距P等同于(S+W)/2N，其中N為沉積膜層的總膜層數(shù)(由計算第一膜層103以及第二膜層104為兩個膜層但不包括坦覆膜層)。于此實(shí)施例中，種構(gòu)件的間距S加上寬度W的值S+W約為200納米，而總膜層數(shù)量N為4,因此最終減半間距P約為25納米。值得注意的是，當(dāng)S+W/N為最終的減半間距時，S+W為原始的間距。構(gòu)件密度可通過增加N值而無限地增加。圖7顯示了如圖6所示新圖樣的上視情形。其上視情形相似于洋蔥狀(onion-like)的回圈。參照圖8,通過施行另一蝕刻步驟(未示出)并通過新圖樣作為掩模，上述新圖樣可進(jìn)而轉(zhuǎn)印至其下方的掩模層101。于另一實(shí)施例中，上述洋蔥狀的回圈的新圖樣于轉(zhuǎn)印至其下方掩模層之前可進(jìn)行工藝處理以將的切斷，最簡單的方法是采用抗蝕劑以遮蔽不需要轉(zhuǎn)印到下方掩模層的區(qū)域。舉例來說，如圖9所示，可采用抗蝕劑層130以遮蔽此洋蔥狀的回圈的各端，以僅使得洋蔥狀的回圏的中間部分被轉(zhuǎn)印到下方的掩模層中?；蛘呷鐖DIO所示，可采用抗蝕劑層131遮蔽洋蔥狀的回圈的中間部，使得僅洋蔥狀的回圈的兩端經(jīng)過蝕刻并轉(zhuǎn)印至其下方的掩模層中。請再次參照圖1，這些種構(gòu)件102具有經(jīng)過設(shè)計的高度H,藉以決定定義于此洋蔥狀回圖內(nèi)位于種構(gòu)件的各側(cè)的陣列狀線圖案的數(shù)量。舉例來說，當(dāng)決定了于種構(gòu)件的各測制作最大數(shù)量為4的陣列狀線圖樣時，種構(gòu)件的高度H可能不少于雙膜層結(jié)構(gòu)厚度的4倍。而當(dāng)高度H超過雙膜層結(jié)構(gòu)厚度的4倍時，將可于種構(gòu)件的各側(cè)形成4或四個以上的陣列狀線圖樣。雖然前述的實(shí)施例中，雙膜層結(jié)構(gòu)Ll內(nèi)的第一膜層103與雙膜層結(jié)構(gòu)L2內(nèi)的第一膜層103具有相同厚度，雙膜層結(jié)構(gòu)L1內(nèi)的第二膜層104與雙膜層結(jié)構(gòu)L2內(nèi)的第二膜層104具有另一相同厚度，但其并非為必須要件。如圖4所示型態(tài)中，各第一開口111的寬度通過于最下方雙膜層結(jié)構(gòu)Ll內(nèi)的第一膜層103的厚度所定義，而第二開口的寬度是由位于第二雙膜層L2內(nèi)的第一膜層103的厚度所定義。當(dāng)雙膜層結(jié)構(gòu)Ll內(nèi)的第一膜層103的厚度與雙膜層結(jié)構(gòu)L2內(nèi)的第一膜層103的厚度不相等時，第一開口111將與第二開口112將具有相異寬度。同樣地，當(dāng)雙膜層結(jié)構(gòu)L1內(nèi)的第二膜層104的厚度相異于雙膜層結(jié)構(gòu)L2內(nèi)的第二膜層104的厚度時，介于兩鄰近開口間的距離將不相同，并視上述第二膜層104中何者居中而定。圖11-17為一系列示意圖，顯示了依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的形成圖樣的方法。于本實(shí)施例中，相似于或相同于前述實(shí)施例中的構(gòu)件將采用相同的標(biāo)號，且將省略關(guān)于這些構(gòu)件的說明。參照圖11,首先提供基板100,其上形成有掩模層101。接著于掩模層101上形成多個種構(gòu)件102a與102b，其中種構(gòu)件102a與102b具有不同的高度。舉例來說，種構(gòu)件102a可高于種構(gòu)件102b。接著于種構(gòu)件102a與102b上形成四個雙膜層結(jié)構(gòu)Ll、L2、L3與L4。各別的雙膜層結(jié)構(gòu)可包括第一膜層103以及后續(xù)形成的第二膜層104。各第一膜層103與第二膜層104皆順應(yīng)地沉積形成。于最后形成的雙膜層結(jié)構(gòu)L4上可形成有坦覆膜層(未示出)以于最終結(jié)構(gòu)中制備出平坦頂面。舉例來說，種構(gòu)件102a與102b可包括氮化硅，第一膜層103可包括二氧化硅，第二膜層104可包括氮化硅，而坦覆膜層105可包括氮化硅。參照圖12,接著施行平坦化程序以移除高于種構(gòu)件102a的各第一膜層103、各第二膜層104以及坦覆膜層105，以露出種構(gòu)件102a的頂面。此平坦化步驟可為化學(xué)機(jī)械拋光及/或回蝕刻程序。于一實(shí)施例中，平坦化步驟是于相同速率下移除了第一膜層103、第二膜層104以及坦覆膜層105。參照圖13,接著各向異性地蝕刻第一膜層103以形成開口150，開口150鄰近于種構(gòu)件102并露出了其下方的掩^^莫層101。參照圖14,接著各向異性地蝕刻第二膜層104。參照圖15,接著再次各向異性蝕刻第一膜層103，進(jìn)而形成開口151并露出下方的掩模層101。參照圖16,接著再次各向異性地蝕刻第二膜層104。參照圖17,再次各向異性地蝕刻第一膜層103以形成開口152并露出其下方的掩模層IOI。因此于掩模層101上形成了新圖樣。值得注意的是，通過采用不同高度的種構(gòu)件102a與102b，上述新圖樣具有縝密的溝槽區(qū)180以及疏離的溝槽區(qū)181。如此的新圖樣接著可通過后續(xù)的蝕刻步驟而轉(zhuǎn)印至掩模層101內(nèi)。雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實(shí)施例，坡露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(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)視后附的權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。權(quán)利要求1.一種形成圖樣的方法，包括提供基板；形成多個種構(gòu)件于該基板上；形成至少一雙膜層結(jié)構(gòu)，該雙膜層結(jié)構(gòu)包括形成于該種構(gòu)件上的第一膜層以及形成于該第一膜層上的第二膜層；移除位于該種構(gòu)件上的該第一膜層與該第二膜層；以及連續(xù)地且非等向地蝕刻該第一膜層與該第二膜層至少一次以形成鄰近于該種構(gòu)件的開口。2.如權(quán)利要求1所述的形成圖樣的方法，其中位于該種構(gòu)件上的該第一膜層與該第二膜層經(jīng)過移除以露出至少該種構(gòu)件其中之一。3.如權(quán)利要求1所述的形成圖樣的方法，其中該第一膜層包括二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或非晶硅。4.如權(quán)利要求1所述的形成圖樣的方法，其中該第二膜層包括二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或非晶硅。5.如權(quán)利要求1所述的形成圖樣的方法，其中該種構(gòu)件包括氮化物。6.如權(quán)利要求1所述的形成圖樣的方法，還包括形成掩模層于該基板與該種構(gòu)件之間。7.如權(quán)利要求6所述的形成圖樣的方法，其中該掩才莫層包括介電材料。8.如權(quán)利要求1所述的形成圖樣的方法，還包括形成坦覆膜層于最上方的該雙膜層結(jié)構(gòu)之上。9.如權(quán)利要求8所述的形成圖樣的方法，其中該坦覆膜層包括相同于該第一膜層或該第二膜層的材料。10.如權(quán)利要求1所述的形成圖樣的方法，其中該第一膜層由等離子體增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積、原子層沉積或熱氧化法所形成。11.如權(quán)利要求2所述的形成圖樣的方法，其中該第二膜層由等離子體增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積、原子層沉積或熱氧化法所形成。12.如權(quán)利要求1所述的形成圖樣的方法，其中形成該至少一雙膜層的步驟是在一腔體內(nèi)完成。13.如權(quán)利要求1所述的形成圖樣的方法，其中連續(xù)地且非等向地蝕刻該第一膜層與該第二膜層的步驟是在一腔體內(nèi)完成。14.如權(quán)利要求1所述的形成圖樣的方法，其中高于該種構(gòu)件的該第一膜層與該第二膜層通過化學(xué)機(jī)械拋光或回蝕刻的方法所移除。15.如權(quán)利要求1所述的形成圖樣的方法，其中介于兩相鄰的該種構(gòu)件間的圖案間距等同于(S+W)/N，其中S為該兩鄰近的種構(gòu)件間的間距，W為該種構(gòu)件的寬度，而N為用于圖案化的總膜層數(shù)。16.如權(quán)利要求1所述的形成圖樣的方法，其中至少該種構(gòu)件之二具有不同高度。全文摘要本發(fā)明公開了一種形成圖樣的方法，包括提供基板；形成多個種構(gòu)件于該基板上；形成至少一雙膜層結(jié)構(gòu)，該雙膜層結(jié)構(gòu)包括形成于該種構(gòu)件上的第一膜層以及形成于該第一膜層上的第二膜層；移除位于該種構(gòu)件上的該第一膜層與該第二膜層；以及連續(xù)地且非等向地蝕刻該第一膜層與該第二膜層至少一次以形成鄰近于該種構(gòu)件的開口。文檔編號H01L21/02GK101364533SQ20071018085公開日2009年2月11日申請日期2007年10月17日優(yōu)先權(quán)日2007年8月6日發(fā)明者達(dá)陳申請人:財團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院