[发明专利]修整光致抗蚀剂图案的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种修整光致抗蚀剂图案的方法，尤其是涉及一种利用特殊气体修整光致抗蚀剂图案的方法。

背景技术

光刻(photolithography)是半导体制作工艺中重要的一个步骤，其可将集成电路(integrated circuits)的布局(layout)图案顺利地转移到半导体芯片上。

随着集成电路的复杂度与集成度(integration)的不断提升，光掩模上的图案也被设计得越来越小。然而在进行图案转移时，由于曝光(exposure)制作工艺所能制作出的图案的临界尺寸(critical dimension，CD)会受限于曝光机台(optical exposure tool)的分辨率极限(resolution limit)，这个最高分辨率的限制会影响到光致抗蚀剂层所形成的图案的临界尺寸，尤其是当半导体元件的临界尺寸进入28纳米的情况之下，曝光机的分辨率已经完全不足。因此要在光致抗蚀剂层上形成一个足够小的临界尺寸，必须更换较新型曝光机，而且光致抗蚀剂层的材料及显影液等也需随之更换，将增加庞大的成本。此外，在光致抗蚀剂层显影之后，常会有未完全曝开的光致抗蚀剂层残留，使得光致抗蚀剂层上的图案变形。

因此，传统制作工艺会在光刻制作工艺和蚀刻制作工艺之间，额外地增加一道削除光致抗蚀剂(descum)制作工艺。一般来说，削除光致抗蚀剂制作工艺在图案化光致抗蚀剂之后，利用等离子体来对图案化光致抗蚀剂进行蚀刻等修整(trimming)制作工艺，若是当层为栅极图案，削除光致抗蚀剂的主要目的在于去除掉一预定厚度的图案化光致抗蚀剂，使得图案化光致抗蚀剂成为一具有较小临界尺寸的图案；若是当层的图案为接触洞图案削除光致抗蚀剂的主要目的在于去除未完全曝开的光致抗蚀剂层，通常所使用的削除光致抗蚀剂气体为氧气。虽然上述的方式不必更换曝光机及制作工艺，就可以使栅极的尺寸小于此曝光制作工艺的临界尺寸，也可以去除未完全曝开的光致抗蚀剂层。然而，对于一接触洞制作工艺来说，传统削除光致抗蚀剂制作工艺中，含氧等离子体对图案化光致抗蚀剂层的蚀刻率过高，虽然可以去除未曝开的光致抗蚀剂层，但会使得图案化光致抗蚀剂层的侧壁变的过于粗糙，而且会造成图案化光致抗蚀剂层残留的厚度不足，进而无法抵挡后续的蚀刻制作工艺，使得蚀刻之后的图案变形，并且，也会使得图案化光致抗蚀剂层的临界尺寸的一致性(uniformity)不稳定。另外，传统制作工艺更有在使用含氧等离子体进行削除光致抗蚀剂之后，后续再使用大量的沉积气体(deposition gas)，来调整最终在所欲形成的图案的临界尺寸，但如此不但增加制作工艺复杂度，而且也易造成沉积气体反应成的高分子淤积在图案化光致抗蚀剂层上，使得最后仍蚀刻出变形的图案。

发明内容

因此，本发明的主要目的在于提供一种修整图案化光致抗蚀剂的方法，以去除未完全曝开的光致抗蚀剂层，而且修整后的图案化光致抗蚀剂具有足够的厚度以使后续的蚀刻制作工艺顺利进行。

本发明提供一种于修整光致抗蚀剂图案的方法，首先提供一待蚀刻材料层覆有一图案化光致抗蚀剂层，然后进行一削除光致抗蚀剂制作工艺，以氮气修整图案化光致抗蚀剂层的边缘，最后，以修整后的图案化光致抗蚀剂层为掩模，蚀刻待蚀刻材料层。在削除光致抗蚀剂制作工艺时是利用等离子体蚀刻进行，其操作条件为等离子体反应室的压力为1至100毫托耳，使用的等离子体的激化高频功率为50至1000瓦，偏压用高频功率为20至500瓦，氮气在晶片中心上方的流量和在晶片边圆上方的流量比为30∶70，晶背气体在晶片中心处的压力和在晶片边圆处的压力比为30∶40，以上述条件操作5至12秒。

本发明的特征在于单独利用氮气进行削除光致抗蚀剂制作工艺，以蚀刻速率约为30埃/秒的速度去除光致抗蚀剂层的一预定厚度，由于氮气的蚀刻速率较氧气慢，因此在削除光致抗蚀剂之后，图案化光致抗蚀剂层可以留下足够的厚度和高度，使后续蚀刻待蚀刻材料层时，可以将正确的图案至待蚀刻材料层，避免发生图案变形的现象。

附图说明

图1至图7绘示本发明的修整光致抗蚀剂图案的方法的示意图；

图8所绘示的是现有技术以含氧气体修整光致抗蚀剂图案的方法的示意图；

图9所绘示的是现有技术不完整的接触洞轮廓。

主要元件符号说明

10  晶片              12        待蚀刻材料层

14  蚀刻停止层        16        介电层

18  硬掩模层          20        光致抗蚀剂层