[发明专利]无需光刻胶或干蚀刻而形成图案化硬掩膜(RFP)的工艺顺序

说明书

技术领域

本公开大体上涉及光刻术，且不限于涉及其中的无光刻胶图案化(resist free patterning，RFP)的光刻术。

背景技术

一般来说，光刻术是在微加工中所用的一种工艺以选择性地除去部分薄膜。典型情况是利用光将光掩模或刻线上的几何图形转移到基板上的光敏性化学光刻胶上。然后利用一系列的化学处理将曝光图案刻进光刻胶下的材料中。在复杂的集成电路中(例如，现代CMOS)，晶片甚至能经历高达50次的光刻术循环。

传统的光刻术工艺可包含以下步骤：预备、施加光刻胶、曝光、显影、蚀刻及移除。利用将晶片加热至足以驱散任何残存在晶片表面上的水气的温度，来预备好该晶片。曾经储存过的晶片表面必须先经过化学清洁，移除表面上的任何污染物。施加液态或气态的促粘剂(如，六甲基二硅氮烷(hexamethyl disilazane，HMDS))，以帮助光刻胶粘附到晶片上。

接着以各种沉积技术，例如，旋涂、化学气相沉积、原子层沉积、物理气相沉积及其变化等，来将光刻胶覆盖在晶片表面。接着，对该覆有光刻胶的晶片进行软烘烤或预烘烤，以驱散过量的溶剂。预烘烤之后，将光刻胶暴露在一强光的图案下。曝光后，正型光刻胶在在化性上会变得较不活泼，而负型光刻胶则会变得较活泼。此种化学变化使得某些光刻胶可被显影溶液移除。在显影前，通常会执行一次曝光后烘烤，以减少因入射光的相消干涉和相长干涉图案所产生的驻波效应。

接着，对晶片实施硬烘烤。在某些情况下，此硬烘烤是在120℃到180℃下实施约20至30分钟。此硬烘烤可使剩下的光刻胶硬化，以制得一在将来的离子注入、湿法化学蚀刻或等离子体蚀刻中更有耐性的保护层。在硬烘烤之后，使用例如液体(“湿法”)或等离子体化学试剂来蚀刻晶片，该化学试剂能够移除基板上未受光刻胶保护的最上层区域。

蚀刻后，可从基板上移除光刻胶。可使用液态光刻胶剥除剂以用化学方法改变光刻胶，使其不再粘附在基板上。或者，利用灰化(以含氧等离子体将光刻胶氧化)来移除光刻胶。尚有其它技术和/或改良方式可用在光刻术系统中。

这些传统的光刻术工艺都相当耗时且繁复，本发明实施方式则是致力于降低光刻术系统的处理繁复度与时间需求。

发明内容

依据本发明一实施方式揭示一种使用紫外光来图案化硬掩膜的方法与系统。本发明实施方式可减轻为了制造硬掩模图案而沉积及蚀刻光刻胶时所会产生的问题。首先，在沉积腔室中，将硬掩模层(如，二氧化硅)沉积在一基板上。在某些情况下，沉积后，对此硬掩模层实施烘烤及退火硬化。之后，以紫外光(如，小于348nm的光)将部分硬掩模层曝光。紫外光会使硬掩模材料上曝光的部分以及未曝光的部分产生图案。曝光后，可执行蚀刻处理(如，包括HF、NH₄OH、SCl、RCA的湿蚀刻)，将硬掩模上未曝光部分移除。蚀刻后，对硬掩模施以退火、烘烤或等离子体处理。

退火处理包括蒸气退火、热退火、电感耦合等离子体退火、电容耦合等离子体退火、紫外光退火、电子束退火(e-束退火)、酸气相催化退火、碱气相催化退火、及微波退火。退火可于惰性气体环境下实施，例如在包括N₂、Ar、O₂、H₂O、NH₃、N₂/H₂和N₂O的气体环境下实施。此外，等离子体处理可包括电容耦合等离子体及电感耦合等离子体处理。等离子体处理可在N₂、Ar、O₂、H₂O、NH₃、N₂/H₂和N₂O存在下实施。

基板可包括硅基板、III-V族复合基板(III-V compound substrate)、硅/锗基板、磊晶基板(epi-substrate)、绝缘层上覆硅基板、显示器基板、液晶显式器基板、等离子体显示器基板、电致发光灯基板、发光二极管基板。此外，可使用诸如例如，旋涂、化学气相沉积、原子层沉积及物理气相沉积之类的工艺而在沉积腔室内进行一个或多个工艺和/或步骤。

通过以下提供的详细说明，将可更了解本公开内容的其它应用。需知本公开说明书中的实施细节与特定实施方式，仅是为了阐述本发明，本发明范畴并不限于这些实施例中。

附图说明

图1示出典型的硬掩模图案化工艺的各种步骤的结果；

图2是依据本发明一实施方式的硬掩模图案化工艺的各步骤的结果；