一种旋涂材料层的平坦化方法，此方法提供基底，此基底中已形成有多个开口。然后，于基底上形成旋涂材料层，此旋涂材料层填满开口。接着，进行等离子体蚀刻工艺，移除部分旋涂材料层直到暴露出基底表面。其中在此等离子体蚀刻工艺中，冷却基底，使基底表面与开口内的旋涂材料层维持一蚀刻选择比，以得到一平坦化的旋涂材料层。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种半导体工艺，特别是涉及一种。
技术介绍
在要求电路集成度越来越高的情况下，整个电路元件大小的设计也被迫往尺寸不停缩小的方向前进。而整个半导体工艺中最举足轻重的可说是光刻(Photolithography)工艺，凡是与金属氧化物半导体(Metal-Oxide-Semiconductor；MOS)元件结构相关的，举例来说，各层薄膜的图案(Pattern)，及掺有杂质(Dopants)的区域，都是由光刻这个步骤来决定的。而且，整个半导体工业的元件集成度(Integration)，是否能继续更小的线宽进行，也取决于光刻工艺技术的发展。光刻的原理如下先在晶片的表面上涂布一层曝光材料，此曝光材料称为光致抗蚀剂。然后，来自光源的平行光经过光掩模上的图形后，照射在光致抗蚀剂上，使光致抗蚀剂进行选择性的曝光，于是光掩模上的图形便完整的转移至光致抗蚀剂上。上述覆盖光致抗蚀剂的步骤是半导体工艺中必要的过程之一。请参考图1，其为现有涂布光致抗蚀剂于具有不同密度的开口后产生阶梯高度差的结构剖面图。基底100可为硅基底或是具有介电层、半导体材料层、或导电层覆盖的半导体结构。此基底100上具有多个开口102，且这些开口102使基底100区分为开口密集区104与开口疏松区106。开口密集区104表示存在有两个以上的开口102，且这些开口102之间的间隔较小。开口疏松区106例如是只具有单一个开口，或者开口之间的间距相当的大。接着，利用旋转涂布的方式于基底100上形成光致抗蚀剂层108，光致抗蚀剂层108在涂布过程填入(fill-in)开口102中。由于开口密集区104与开口疏松区106的密度相差甚大，使得开口密集区104与开口疏松区106上的光致抗蚀剂层108厚度不一致因而造成阶梯高度差110(step height)。上述的阶梯高度差对各种不同的后续工艺会造成蚀刻不均匀及聚焦不正确的缺点。为了消除上述阶梯高度差，现有采用反复进行数次回蚀与光致抗蚀剂涂布的方法(如美国专利US 6,482,716号案、美国专利US 6,630,397等)。也就是，在产生阶梯高度差之后，将基底移至蚀刻机器进行回蚀。然后，基底再送至光刻机器进行光致抗蚀剂涂布。如此，反复进行多个循环，可藉以逐渐减小阶梯高度差。然而，上述方法仅能逐渐减小阶梯高度差，却不能使阶梯高度差完全消除。而且，上述方法需使基底反复在蚀刻机器与光刻机器间进行，如此不仅浪费工艺时间，且大幅提高制造成本。另一方面，此种形成阶梯高度差的现象并不限于光致抗蚀剂涂布，其它旋涂式材料如底层抗反射涂布层、旋涂式玻璃层等也会出现此种状况，因此，有必要寻求解决之道。
技术实现思路
本专利技术的一个目的为提供一种旋涂材料层的平坦化方法，可用以完全消除当涂布旋涂材料于不同密度的开口上时所产生的阶梯高度差。本专利技术的另一目的为提供一种光致抗蚀剂层的制造方法，可以简化为了消除阶梯高度差所进行的冗长工艺，因而缩短工艺时间，进而降低制造成本。本专利技术的又一目的为提供一种光致抗蚀剂层的制造方法，用于制作深沟槽式电容器或双金属镶嵌结构时，不但可简化工艺，还可以使晶片上的可用区域增加，进而降低制造成本。本专利技术提供一种旋涂材料层的平坦化方法，此方法提供基底，此基底中已形成有至少一个开口。然后，于基底上形成旋涂材料层，此旋涂材料层填满开口。接着，进行等离子体蚀刻工艺，移除部分旋涂材料层直到暴露出基底表面，其中在等离子体蚀刻工艺中，冷却基底，使基底表面与开口内的旋涂材料层维持一蚀刻选择比，以得到一平坦化的旋涂材料层。在上述的方法中，旋涂材料层的材料可为光致抗蚀剂、底层抗反射涂布材料、旋涂式玻璃、或旋涂式介电材料等。在等离子体蚀刻工艺中，冷却基底的方法可于基底的背面通入流体，使基底的温度维持在50℃以下，使基底表面与开口内的旋涂材料层蚀刻选择比大于3。开口可为双重金属镶嵌结构的金属镶嵌开口、导线间的沟槽、介层窗开口、接触窗开口、或欲形成深沟槽式电容器的深沟槽等。而且，在上述方法中，基底至少可区分为开口密集区与开口疏松区，旋涂材料层在开口密集区上的厚度小于在开口疏松区上的厚度。而等离子体蚀刻工艺侦测基底表面材料或旋涂材料层的一信号做为蚀刻终点。此信号可包括一第一信号及一第二信号，第一信号为蚀刻旋涂材料层至暴露出开口密集区的基底表面材料时的信号，第二信号为蚀刻旋涂材料层至暴露出开口疏松区的基底表面材料层时的信号。本专利技术于基底背面通入流体，以控制晶片的温度，而减缓开口内的旋涂材料层的蚀刻速率，也就是使基底表面上的旋涂材料层的蚀刻速率大于开口内的旋涂材料层的蚀刻速率，而可以达到使旋涂材料层平坦的效果。本专利技术于上述等离子体蚀刻工艺后，可进行回蚀刻工艺，移除部分开口内的旋涂材料层，使旋涂材料层的表面低于基底表面一段距离，而可应用于欲形成深沟槽式电容器的深沟槽与欲形成双金属镶嵌结构的介层窗。而且，等离子体蚀刻工艺与回蚀刻工艺可在同一个等离子体蚀刻装置中进行，不但可以简化工艺，还可以缩短工艺时间、进而降低制作成本。本专利技术的旋涂材料层的平坦化方法，在应用于制作欲形成深沟槽式电容器的深沟槽与欲形成双金属镶嵌结构的介层窗的工艺时，可以减少虚设开口的个数，甚至不需要使用虚设开口，因此晶片上的可用区域较大。本专利技术还提供一种光致抗蚀剂层的制造方法，此方法提供基底，此基底上已形成有介电层。然后，于介电层中形成多个开口，使基底上至少可区分为两个区域，此两个区域具有不同的开口密度。接着，于基底上形成填满开口的旋涂材料层后，进行等离子体蚀刻工艺，移除部分旋涂材料层直到暴露出基底表面，其中在等离子体蚀刻工艺中，冷却基底，使基底表面与开口内的旋涂材料层维持一蚀刻选择比，以得到一平坦化的旋涂材料层。之后，于基底上形成光致抗蚀剂层。在上述方法中，旋涂材料层的材料可为光致抗蚀剂、底层抗反射涂布材料、旋涂式玻璃、或旋涂式介电材料等。在等离子体蚀刻工艺中使基底的温度维持在50℃以下的方法为于基底的背面通入流体，使基底表面与开口内的旋涂材料层蚀刻选择比大于3。而且，开口可为双重金属镶嵌结构的介层窗或沟槽。本专利技术的光致抗蚀剂层的制造方法，由于密集区与疏松区上的旋涂材料层的阶梯高度差消失了，因而可以避免后续曝光工艺中产生聚焦不准确或关键尺寸产生偏差问题。附图说明为使本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合附图作详细说明。附图中图1A和1B为现有涂布光致抗蚀剂于具有不同密度的开口后产生阶梯高度差的结构剖面图。图2A至图2B为本专利技术的优选实施例的旋涂材料层的平坦化方法的工艺剖面图。图3为旋涂材料层的移除时间与信号强度关系图。图4为等离子体反应室的示意图。图5为通入的氦气压力与蚀刻速率的关系图。图6为通入的氦气压力与蚀刻选择比(Etching Selectivity)(基底表面上与开口内的光致抗蚀剂的蚀刻速率比)的关系图。图7为将本专利技术的方法应用于深沟槽式电容器或双金属镶嵌工艺剖面图。图8A与图8B为分别绘示以现有的方法与本专利技术的方法于深沟槽中填入光致抗蚀剂层的扫瞄式电子显微镜照片图。图9为将本专利技术的方法应用于双金属镶嵌工艺剖面图。简单符号说明100、200基底102、202开口104、204开口密集区106、206开口疏松区108、2本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种旋涂材料层的平坦化方法，至少包括：提供一基底，该基底中已形成有至少一个开口；于该基底上形成一旋涂材料层，该旋涂材料层填满该开口；以及进行一等离子体蚀刻工艺，移除部分该旋涂材料层直到暴露出该基底表面，其中在该等离子 体蚀刻工艺中，冷却该基底，使该基底表面与该开口内的该旋涂材料层维持一蚀刻选择比，以得到一平坦化的旋涂材料层。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：卢俊男，蔡念谕，杨淑卿，
申请(专利权)人：茂德科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]
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