TWI483087B - 雙重圖案化的方法 - Google Patents

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Description

雙重圖案化的方法
本發明是有關於一種積體電路製程，且特別是有關於一種雙重圖案化的方法。
隨著積體電路產業的快速發展，在要求電路積集化愈來愈高的情況下，整個電路元件尺寸也必須縮小，且對微影製程之解析度(resolution)的要求也提高。目前，為了克服微影製程中光源解析度的限制，發展了一種雙重圖案化製程，以增加元件的積集度。
在雙重圖案化製程中，藉由在罩幕層上依序進行兩次光阻塗佈、曝光以及顯影步驟，以將兩組不同的圖案轉移到罩幕層上。通常，在進行第二組光阻塗覆時，由於基板的晶胞區及周邊區上第一組光阻圖案分布密度不均，因而造成光阻塗覆不均勻的現象，進而影響後續的製程。
因此，亟需一種在雙重圖案化製程中可均勻塗覆光阻的改善方法。
本發明提供一種雙重圖案化的方法，用以增加光阻覆蓋均勻性。
本發明提出一種雙重圖案化的方法，此方法先提供包括第一區及第二區的基底。接著，在基底上形成目標層。然後，在目標層上形成第一圖案化的光阻層。第一圖案化的光阻層在第一區具有多個第一開口且具有第一厚度，而在第二區上的第一圖案化的光阻層至少有第一部分的第二厚度小於在第一區上的第一圖案化的光阻層的第一厚度。之後，在多個第一開口之中以及第一圖案化的光阻層上形成第二光阻層。
在本發明一實施例中，上述第二區上的第一圖案化的光阻層更包括緊鄰第一區的第二部分，第二部分的第三厚度大於第一部分的第二厚度，且第二部分與第一部分連續。
在本發明一實施例中，上述之第二部分的第三厚度等於在第一區上的第一圖案化的光阻層的第一厚度。
在本發明一實施例中，上述之第一圖案化的光阻層的形成方法包括下列步驟。首先，在基底上形成第一光阻層。接著，以第一光罩為罩幕，對第一光阻層進行曝光，其中第一光罩對應第二區的透光率低於對應第一區之多個第一開口的透光率。繼之，顯影第一光阻層，以形成第一圖案化的光阻層。
在本發明一實施例中，上述之第一光罩包括三調式光罩。
在本發明一實施例中，上述之三調式光罩包括透明基 板、第一半透光層及第二半透光層。透明基板包括第三區及第四區，其中第三區對應基板的第一區，且第四區對應基板的第二區。第一半透光層是位於透明基板的第三區與第四區上。第二半透光層至少位於第三區中的第一半透光層上。另外，在第三區上的第一半透光層以及第二半透光層具有多個第二開口，這些第二開口對應基底之第一區上的多個第一開口，且裸露出第三區中的透明基板。
在本發明一實施例中，上述之透明基板、第一半透光層與第二半透光層的透光率彼此不同。
在本發明一實施例中，上述之透明基板的透光率高於第一半透光層的透光率，且第一半透光層的透光率高於第二半透光層的透光率。
在本發明一實施例中，上述第一半透光層的透光率為20%至60%，而第二半透光層的透光率為30%至70%。
在本發明一實施例中，上述透明基板的材料例如是石英。
在本發明一實施例中，上述之第一半透光層及第二半透光層包括氮化矽鉬(MoSix Ny )層，其具有不同的x及y的組合。
在本發明一實施例中，上述在第二區上的第一圖案化的光阻層的至少第一部分的第二厚度是第一區上的第一圖案化的光阻層的第一厚度的30%至70%。
在本發明一實施例中，上述在第二區上的第一圖案化的光阻層的第一部分的第二厚度與第二光阻層的厚度的總和是第一 區上的第二光阻層的厚度的85%到95%。
在本發明一實施例中，上述在第二區上的第一圖案化的光阻層的第一部分的第二厚度與第二光阻層的厚度的總和與第一區上的第二光阻層的厚度差為50埃至150埃。
在本發明一實施例中，上述之雙重圖案化的方法，更包括下列步驟。首先，圖案化第二光阻層，以在第一區上的第一圖案化的光阻層的上述第一開口中形成第二圖案化的光阻層。接著，以第一圖案化的光阻層以及第二圖案化的光阻層為罩幕，圖案化目標層。
在本發明一實施例中，上述之第一區例如是晶胞區，且第二區例如是周邊區。
基於上述，本發明所提出之雙重圖案化的方法利用一道光罩製程即可在基底之第一區上及第二區上形成具不同厚度的第一圖案化的光阻層，從而使得第二光阻層可均勻地覆蓋在整個第一區上，以得到良好的曝光顯影環境及準確的轉移圖案，並降低製程複雜度。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
20、40‧‧‧光罩
100‧‧‧基底
102‧‧‧第一區
104‧‧‧第二區
106‧‧‧目標層
107‧‧‧第一光阻層
108、308‧‧‧第一圖案化的光阻層
109、309、212、412‧‧‧開口
110、310‧‧‧第二光阻層
112、312‧‧‧第二圖案化的光阻層
200、400‧‧‧透明基板
202、402‧‧‧第三區
204、404‧‧‧第四區
208、408‧‧‧第一半透光層
210、410‧‧‧第二半透光層
Da、Db、Dc、Dd、Da’、Db’、Dc’、Dd’、De’‧‧‧厚度
Dc-d、Dc’-d’‧‧‧厚度差
圖1A到圖1E為根據本發明之第一實施例所繪示的雙重圖案化的製造流程剖面圖。
圖2A到圖2C為根據本發明之第二實施例所繪示的雙重圖案 化的製造流程剖面圖。
圖1A到圖1E為根據本發明之第一實施例所繪示的雙重圖案化的製造流程剖面圖。
首先，請參照圖1A，提供基底100，其具有第一區102及第二區104。此基底100例如是矽基底。在一實施例中，第一區102例如是晶胞區，而第二區104例如是周邊區。繼之，在基底100上形成目標層106。此目標層106的材料例如是導體材料、半導體材料或介電層材料。
接著，請參照圖1B，在目標層106上形成第一光阻層107。第一光阻層107的形成方法包括旋塗法。第一光阻層107的材料例如是正型或負型的光阻材料。所使用的光阻材料種類需配合所使用的光罩形式，在此實施例中以正光阻為例進行說明，但本發明並不此為限。
然後，請參照圖1C，以光罩20為罩幕對第一光阻層107進行曝光製程，再進行顯影製程，以形成第一圖案化的光阻層108。第一圖案化的光阻層108在第一區102上具有多個開口109，且第二區104上的第一圖案化的光阻層108的厚度Db小於在第一區102上的第一圖案化的光阻層108的厚度Da。在一實施例中，第二區104上的第一圖案化的光阻層108的厚度Db約為第一區102上的第一圖案化的光阻層108厚度Da的30%至70%。應注意， 圖式僅作為說明之用，並非用以限定本發明。因此，圖1C中的厚度Db與厚度Da之間的關係可能會與實際上厚度之間的關係不同，可以視第一圖案化的光阻層108的分佈密度或其他因素而調整。此外，在圖1C中，第二區104上全部的第一圖案化的光阻層108的厚度Db大致相同且小於在第一區102上的第一圖案化的光阻層108的厚度Da。然而，本發明並不以此為限。
另外，在一實施例中，光罩20例如是三調式光罩，其包括透明基板200、第一半透光層208及第二半透光層210。透明基板200包括第三區202及第四區204，而第三區202對應基底100的第一區102及第四區204對應基底100的第二區104。
第一半透光層208是位於透明基板200的第三區202與第四區204上，且在第三區202中有圖案化，而在第四區204中沒有圖案化。第二半透光層210是位於第三區202中之經圖案化的第一半透光層208上。另外，在第三區202上的第一半透光層208以及第二半透光層210具有多個開口212，其對應基底100之第一區102上的多個開口109，且裸露出部分的下層透明基板200。
透明基板200、第一半透光層208與第二半透光層210的透光率彼此不同。在一實施例中，透明基板200的透光率高於第一半透光層208的透光率，且第一半透光層208的透光率高於第二半透光層210的透光率。舉例而言，第一半透光層208的透光率約為20%至60%，而第二半透光層210的透光率約為30%至70%。透明基板200例如是由石英或其他透明材料所組成。第一半 透光層208例如是氮化矽鉬層。第二半透光層210例如是具有不同x及y組合的氮化矽鉬層。
由於透明基板200的第四區204上配置有第一半透光層208，而其第三區202上的開口212裸露出部分的透明基板200，故光罩20的第四區204(其對應基底100的第二區104)的透光率約低於光罩20的第三區202(其對應基底100的第一區102)之多個開口212的透光率。
更詳細而言，對應光罩20之第二半透光層210的第一光阻層107僅受到輕微地曝光，故在顯影後幾乎不會被移除。對應光罩20之開口212的第一光阻層107，由於透明基板200的透光率較高而受到高度地曝光，因此在顯影後可完全地被移除，而形成開口109。對應光罩20的第四區204的第一光阻層107，由於光罩20的第四區204的透光率較低而受到相對不足地曝光，因此在顯影後可部分被移除，而得到厚度Db較薄的第一圖案化的光阻層108。
在本實施例中，雖然第一圖案化的光阻層108的形成方法是以上述方法形成，但第一圖案化的光阻層108的形成方法並不以此為限。
繼之，請參照圖1D，在第一區102之多個開口109中以及第一圖案化的光阻層108上形成第二光阻層110。第二光阻層110的形成方法包括旋轉塗佈。由於第一圖案化的光阻層108在第二區104上有至少一部分的厚度Db小於其在第一區102上的厚度 Da，使得第二光阻層110大致均勻的覆蓋在第一區102與第二區104上。在圖式中，是以在第一區102上的第一圖案化的光阻層108上的第二光阻層110的厚度Dc大於第二區104上的第一圖案化的光阻層108的厚度Db與第二光阻層110的厚度的總厚度Dd來表示。然而，本發明並不以此為限。在另一實施例中，在第一區102上的第一圖案化的光阻層108上的第二光阻層110的厚度Dc也可以小於第二區104上的第一圖案化的光阻層108的厚度Db與第二光阻層110的厚度的總厚度Dd。此外，在一實施例中，基底100之第二區104上的第一圖案化的光阻層108的厚度Db與第二光阻層110的厚度的總厚度Dd是第一區102上的第一圖案化的光阻層108上的第二光阻層110的厚度Dc的85%至95%。在另一實施例中，第一區102上的第一圖案化的光阻層108上的第二光阻層110的厚度Dc與第二區104上的第一圖案化的光阻層108的厚度Db與第二光阻層110的厚度的總厚度Dd的厚度差Dc-d為50埃至150埃。
之後，請參照圖1E，圖案化第二光阻層110，以在第一區102上的第一圖案化的光阻層108的多個開口109中形成第二圖案化的光阻層112。接著，以第一圖案化的光阻層108以及第二圖案化的光阻層112為罩幕，圖案化目標層106，以得到分佈密度高於第一圖案化的光阻層108或第二圖案化的光阻層112的雙重圖案。
基於第一實施例可知，藉由光罩20可在基底100的第一 區102上及第二區104上形成厚度(Da及Db)不同的第一圖案化的光阻層108，其中厚度Db小於厚度Da，使得後續可在整個第一區102上均勻地覆蓋第二光阻層110，因此有效地得到良好的曝光顯影環境，並降低製程複雜度。
圖2A到圖2C為根據本發明之第二實施例所繪示的雙重圖案化的製造流程剖面圖。其中，圖2A為接續圖1B之後所進行的步驟。此外，除了使用不相同的光罩外，第二實施例以與第一實施例相同的製程來進行雙重圖案化。因此，第二實施例和第一實施例中相同或相類似之構件可採用相同的材料或方法來進行，故於此不再贅述。
首先，請參照圖2A，以光罩40為罩幕，對第一光阻層107進行曝光製程，再進行顯影製程，以形成第一圖案化的光阻層308。第一圖案化的光阻層308在第一區102上具有多個開口309。在第二區104上的第一圖案化的光阻層308有第一部分的厚度Db’小於在第一區102上的第一圖案化的光阻層308的厚度Da’，且在第二區104上的第一圖案化的光阻層308有第二部分的厚度De’大於在第一區102上的第一圖案化的光阻層308的厚度Da’，其中第二部分緊鄰第一區102且與第一部分連續。在一實施例中，第二區104上的第一圖案化的光阻層308的第一部分的厚度Db’約為第一區102上的第一圖案化的光阻層308厚度Da’的30%至70%，而第二區104上的第一圖案化的光阻層308的第二部分的厚度De’與第一區102上的第一圖案化的光阻層 308厚度Da’大致相同。應注意，圖式僅作為解說之用，並非用以限定本發明。因此，圖2A中的厚度Db’與厚度Da'之間的關係可能會與實際上厚度之間的關係不同，可以視第一圖案化的光阻層308的分佈密度或其他因素而調整。
另外，在一實施例中，光罩40例如是三調式光罩，其包括透明基板400、第一半透光層408及第二半透光層410。透明基板400包括第三區402及第四區404。第三區402對應基底100的第一區102；第四區404對應基底100的第二區104。
第一半透光層408是位於透明基板400的第三區402與第四區404上，且在第三區402中有圖案化，而在第四區404中沒有圖案化。第二半透光層410主要是位於第三區402的第一半透光層408上，並有對應第二區104中第一圖案化光阻層308之厚度De’部分的一小部分位在第四區404的第一半透光層408上。另外，在第三區402上的第一半透光層408以及第二半透光層410具有裸露出部分透明基板400的多個開口412，其對應基底100的第一區102上的多個開口309。
透明基板400、第一半透光層408與第二半透光層410的透光率彼此不同。在一實施例中，透明基板400的透光率高於第一半透光層408的透光率，且第一半透光層408的透光率高於第二半透光層410的透光率。舉例而言，第一半透光層408的透光率約為20%至60%，而第二半透光層410的透光率約為30%至70%。透明基板400例如是由石英或其他透明材料所組成。第一半 透光層408例如是氮化矽鉬層。第二半透光層410例如是具有不同x及y組合的氮化矽鉬層。
由於透明基板400的第四區404上配置有第一半透光層408，而其第三區402上的開口412裸露出部分的透明基板400，故光罩40的第四區404(其對應基底100的第二區104)的透光率約低於光罩40的第三區402(其對應基底100的第一區102)之多個開口412的透光率。
更詳細而言，對應光罩40之第二半透光層410的第一光阻層107僅受到輕微地曝光，故在顯影後幾乎不會被移除。對應光罩40之開口412的第一光阻層107，由於透明基板400的透光率較高而受到高度地曝光，因此在顯影後可完全地被移除，而形成開口309。對應光罩40的第四區404的第一光阻層107，由於光罩40的第四區404及一小部分的第二半透光層410的透光率較低而受到相對不足地曝光或僅輕微地曝光，因此在顯影後可部分被移除或幾乎未被移除，而得到在第二區104中有較厚的厚度De’部分及較薄的厚度Db’部分的第一圖案化的光阻層308。
在本實施例中，雖然第一圖案化的光阻層308的形成方法是以上述方法形成，但第一圖案化的光阻層308的形成方法並不以此為限。
繼之，請參照圖2B，在第一區102之多個開口309中以及第一圖案化的光阻層308上形成第二光阻層310。由於在第二區104上大部分第一圖案化的光阻層308的厚度Db’小於其在第一 區102上的厚度Da’，使得在第二光阻層310可大致均勻地覆蓋在第一區102與第二區104上。在圖式中，是以在第一區102上的第一圖案化的光阻層308上的第二光阻層310的厚度Dc’大於第二區104上的第一圖案化的光阻層308的厚度Db’與第二光阻層310的厚度的總厚度Dd’來表示。然而，本發明並不以此為限。在另一實施例中，在第一區102上的第一圖案化的光阻層308上的第二光阻層310的厚度Dc’也可以小於第二區104上的第一圖案化的光阻層308的厚度Db’與第二光阻層310的厚度的總厚度Dd’。
在一實施例中，第二區104上的第一圖案化的光阻層308的厚度Db’與第二光阻層310的厚度的總厚度Dd’是第一區102上的第一圖案化的光阻層308上的第二光阻層310的厚度Dc’的85%到95%。在另一實施例中，第一區102上的第一圖案化的光阻層308上的第二光阻層310的厚度Dc’與第二區104上的第一圖案化的光阻層308的厚度Db’與第二光阻層310的厚度的總厚度Dd’的厚度差Dc’-d’為50埃至150埃。
之後，請參照圖2C，在形成第二光阻層310後，首先，圖案化第二光阻層310，以在第一區102上的第一圖案化的光阻層308的多個開口309中形成第二圖案化的光阻層312。接著，以第一圖案化的光阻層308以及第二圖案化的光阻層312為罩幕，圖案化目標層106，以得到分佈密度高於第一圖案化的光阻層308或第二圖案化的光阻層312的雙重圖案。
基於第二實施例可知，藉由光罩40可在基底100的第一區102上及大部分的第二區104上形成厚度(Da’及Db’)不同的第一圖案化的光阻層308，其中厚度Db’小於厚度Da’，使得後續可在整個第一區102上均勻地覆蓋第二光阻層310，因此有效地得到良好的曝光顯影環境，並降低製程複雜度。
綜上所述，上述實施例所提出之雙重圖案化的製造方法僅需要一道光罩製程即可在基底之第一區上及第二區上形成具有不同厚度的第一圖案化的光阻層，使得後續形成的第二光阻層在整個第一區上具有均勻的厚度，以得到良好的曝光顯影環境，並降低製程複雜度。
另外，藉由光罩之透光率的調配，可變化第二區上第一圖案化的光阻層的厚度及圖案，以有效地增加第一圖案化的光阻層上的覆蓋均勻性，提供高度彈性及控制性的雙重圖案化方法。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧基底
102‧‧‧第一區
104‧‧‧第二區
106‧‧‧目標層
108‧‧‧第一圖案化的光阻層
109‧‧‧開口
110‧‧‧第二光阻層
Da、Db、Dc、Dd‧‧‧厚度
Dc-d‧‧‧厚度差

Claims (16)

  1. 一種雙重圖案化的方法，包括：提供一基底，該基底包括一第一區及一第二區；在該基底上形成一目標層；在該目標層上形成一第一圖案化的光阻層，該第一圖案化的光阻層在該第一區具有多個第一開口且具有一第一厚度，而在該第二區上的該第一圖案化的光阻層至少有一第一部分的一第二厚度小於在該第一區上的該第一圖案化的光阻層的該第一厚度，且所述第二厚度大於零；以及於該些第一開口之中以及該第一圖案化的光阻層上形成一第二光阻層。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的雙重圖案化的方法，其中該第二區上的該第一圖案化的光阻層更包括緊鄰該第一區的一第二部分，該第二部分的一第三厚度大於該第一部分的該第二厚度，且該第二部分與該第一部分連續。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的雙重圖案化的方法，其中該第二部分的該第三厚度等於在該第一區上的該第一圖案化的光阻層的該第一厚度。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的雙重圖案化的方法，其中該第一圖案化的光阻層的形成方法包括：於該基底上形成一第一光阻層；以一光罩對該第一光阻層進行曝光，其中該光罩對應該第二 區的透光率低於對應該第一區之該些第一開口的透光率；以及顯影該第一光阻層，以形成該第一圖案化的光阻層。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的雙重圖案化的方法，其中該光罩包括三調式光罩。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的雙重圖案化的方法，其中該三調式光罩包括：一透明基板，包括一第三區及一第四區，其中該第三區對應該基板的該第一區，該第四區對應該基板的該第二區；一第一半透光層，位於該透明基板的該第三區與該第四區上；以及一第二半透光層，至少位於該第三區中的該第一半透光層上；其中在該第三區上的該第一半透光層以及該第二半透光層具有多個第二開口，該些第二開口對應該基底之該第一區上的該些第一開口，且裸露出該第三區中的該透明基板。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的雙重圖案化的方法，其中該透明基板、該第一半透光層與該第二半透光層的透光率彼此不同。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的雙重圖案化的方法，其中該透明基板的透光率高於該第一半透光層的透光率，且該第一半透光層的透光率高於該第二半透光層的透光率。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的雙重圖案化的方法，其中該第一半透光層的透光率為20%至60%；該第二半透光層的透光率為30%至70%。
  10. 如申請專利範圍第6項所述的雙重圖案化的方法，其中該透明基板的材料包括石英。
  11. 如申請專利範圍第6項所述的雙重圖案化的方法，其中該第一半透光層及該第二半透光層包括氮化矽鉬(MoSix Ny )層，其具有不同的x及y的組合。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的雙重圖案化的方法，其中在該第二區上的該第一圖案化的光阻層的至少該第一部分的該第二厚度是在該第一區上的該第一圖案化的光阻層的該第一厚度的30%至70%。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的雙重圖案化的方法，其中在該第二區上的該第一圖案化的光阻層的該第一部分的該第二厚度與該第二光阻層的厚度的總和是該第一區上的該第二光阻層的厚度的85%至95%。
  14. 如申請專利範圍第1項所述的雙重圖案化的方法，其中在該第二區上的該第一圖案化的光阻層的該第一部分的該第二厚度與該第二光阻層的厚度的總和與該第一區上的該第二光阻層的厚度差為50埃至150埃。
  15. 如申請專利範圍第1項所述的雙重圖案化的方法，更包括：圖案化該第二光阻層，以在該第一區上的該第一圖案化的光阻層的該些第一開口中形成一第二圖案化的光阻層；以及以該第一圖案化的光阻層以及該第二圖案化的光阻層為罩 幕，圖案化該目標層。
  16. 如申請專利範圍第1項所述的雙重圖案化的方法，其中該第一區包括晶胞區；該第二區包括周邊區。
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