[发明专利]自对准双重图案方法

说明书

本发明公开一种自对准双重图案方法，其步骤包含在一硬掩模层上形成多条芯线以及位于每一芯线两侧的间隔壁、在间隔壁之间填入保护层、移除该些芯线以裸露出硬掩模层、以及以间隔壁与保护层为蚀刻掩模进行各向异性蚀刻制作工艺来移除部分的硬掩模层，使得从间隔壁之间裸露的硬掩模层的厚度等于保护层下方的硬掩模层的厚度。

技术领域

本发明涉及一种自对准双重图案(self-aligned double patterning,SADP)方法有关，特别是涉及适用于交叉自对准双重图案(cross SADP)制作工艺中的自对准双重图案方法。

背景技术

随着半导体器件的尺寸不断缩小，光刻技术的特征尺寸逐渐接近甚至超过了光学光刻的物理极限，带给半导体制造技术尤其是光刻技术更加严峻的挑战。超紫外线(EUV)光刻技术虽然具备更小光刻分辨率，但由于种种原因尚不能实现光刻特征尺寸的缩小，仍进一步的研发。其他如分辨率增强技术(resolution enhancement technology,RET)、相移掩模(phase-shift masks,PSM)技术、各种照明技术和光学临近效应修正(opticalproximity correction,OPC)技术等也可以进一步扩展光刻技术。另外，浸没式光刻技术则通过在投影物镜和光刻胶之间填充某种液体，有效地增加了光刻系统的数值孔径(NA)，从而实现了更小的光刻特征尺寸，促进了光刻技术的发展。

在这些进展之中，双重图形(double patterning，简称DP)技术是在不改变现有光刻基础设备的前提下，作为一种有效提高光刻分辨率的技术。此技术的基本原理是将掩模图形一分为二，通过两次曝光得到单次曝光所不能获得的光刻特征尺寸极限，同时也显著地延长了现有光刻设备的使用寿命，因此在目前的半导体制作工艺中得到了广泛的应用。双重图形技术可包含LELE(Lithe-Etch-Lithe-Etch，曝光-刻蚀-曝光-刻蚀)双重图形方法、LFLE(Litho-Freeze-Litho-Etch，曝光-凝固-曝光-刻蚀)双重图形化方法及自对准双重图形(Self-Aligned Double Patterning，简称SADP)等施作方法，其中的自对准双重图形化方法是经由在预先形成的光刻图形两侧形成间隔壁(spacer)，然后刻蚀去除之前形成的光刻图形，并将间隔壁图形转印到下层材料，从而得到特征尺寸更小的图形，如此获得的图形密度是之前光刻图形密度的两倍。

自对准双重图形方法通常用来形成线图形，然而在一些制作工艺中，例如在制作存储器元件中存储节点接触垫(storage node contact pad)的制作工艺中，接触垫是接近点的图案而非线图案，只使用单次的自对准双重图形制作工艺是无法制作工艺这样微细的点图案的，故现阶段的作法之一是采用交叉自对准双重图形(cross SADP)方法，其经由两次自对准双重图形方法所产生的重叠图形来界定出点图案。

然而在交叉自对准双重图形制作工艺中，由于后面第二次的自对准双重图形制作工艺非常容易受到前面第一次自对准双重图形制作工艺的制作工艺变异影响，进而导致最终制作出来的点图案有图案损失的问题发生。举例来说，第一次自对准双重图形制作工艺中的硬掩模层会因为蚀刻制作工艺的负载(loading)效应或是不同材料层的蚀刻选择比不同而使得蚀刻后厚度不均一，进而导致以此硬掩模层为掩模蚀刻出来的图形失真，影响到最终重叠图形所界定出的图案。故此，目前业界还需要研发创新的制作工艺作法来解决此一问题。

发明内容

有鉴于前述交叉自对准双重图形制作工艺中容易发生的问题，本发明于此提出了一种新的制作工艺方法，其经由在制作工艺中形成额外的保护层来保护特定区域中的硬掩模层不受蚀刻影响，得以在后续制作工艺中维持整体硬掩模层均一的厚度。