半导体制造工艺中的蚀刻图案新型形成方法技术

本发明专利技术为用于在半导体制造工艺中形成蚀刻图案的方法，其在蚀刻工艺前，将通常在晶片上形成光刻胶膜/反射防止膜/SiON膜/有机硬掩膜的4层的以往方法，改变为只形成由光刻胶膜/多功能有机无机掩膜构成的2个层而体现相同的蚀刻图案的创新性方法，与以往的方法相比，绝对简化工艺，巨大地改善生产时间和费用，不再需要现有方法中使用的昂贵的涂覆及沉积装备，因而表现出能够减小SiON沉积时所需的昂贵前体或对于有机硬掩膜的费用及沉积时所需相关装备的投资或维护费用的卓越效果。装备的投资或维护费用的卓越效果。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体制造工艺中的蚀刻图案新型形成方法


[0001]本专利技术涉及一种方法，该方法在半导体制造工艺中，为了形成蚀刻图案，在蚀刻工艺前可以将通常在晶片上形成光刻胶膜/反射防止膜/SiON膜/有机硬掩膜的4层创新性地改变为只形成由光刻胶膜/多功能有机无机掩膜构成的2个层而体现相同的蚀刻图案。

技术介绍

[0002]近来，由于半导体需求增加，迫切要求与对半导体制造装备大规模投资的一起通过简化制造工艺来努力提高生产效率。
[0003]由于半导体的小型化及集成化，要求体现微细图案，在晶片上依次涂覆能够体现高分辨率的光刻胶和用于防止因该光刻胶的散射引起的图案不良的反射防止膜、用于提高蚀刻选择比的无机膜和有机硬掩膜，这在以往被认为是优化的方法，且在现在大部分的半导体制造中，是用于形成蚀刻图案的涂膜构成方法。
[0004]通常在晶片上涂覆的方法是形成光刻胶膜/反射防止膜/SiON膜/有机硬掩膜共4层，为了各涂膜的形成，由涂覆和热处理、曝光、显影等最少2个工艺至最多6个工艺构成，因而需经过共8至24个工艺才能被完成的。
[0005]在减少4个涂膜中任一个或减少形成这些涂膜的2个至6个工艺中任一个的情况下，不仅能够大幅减少生产时间及费用，而且也可以巨大地节省制造装备投资费用及维持费用。
[0006]虽然为了这种改善而一直进行着旨在将各个涂膜的物性加以部分统合的努力，但满足各个涂膜要求的物性的结果仍然处于微不足道的状态，虽然在一部分专利技术和论文中已有了开发对以反射防止膜和SiON膜为代表的无机膜质的性质进行统合的物质的结果，但由于以有机膜质构成的反射防止膜和硅无机膜质的相反性质所致的局限，大部分情形是即使发挥无机膜质作用，但却无法正常发挥反射防止膜的作用，或与之相反，即使发挥反射防止膜作用，但却无法发挥无机膜质的作用，从而只能在非常有限的情况下使用，这是目前材料技术的现状。
[0007]另外，诸如SiON膜的无机膜质与主要以碳构成的有机硬膜质的统合，由于各自的物性不同而对氧气或氟化物气体的蚀刻比不同，处于不可能的状态，虽然加厚有机硬膜质的厚度并蚀刻更深的情形是可行的，但这是又必须包括反射防止膜和无机膜质的工艺，因而无法视为改善。
[0008]最后，可以考虑加厚无机膜质，可是由于无机膜质是玻璃膜，如果加厚厚度，则在热处理时产生裂隙或形成厚度不均一的膜质，因而增加厚度至可以替代有机硬膜质的程度是不可能的。
[0009]本专利技术为了解决这种以往问题，开发了一种蚀刻前涂覆工艺技术，该技术可以利用涂覆组合物，以1个涂膜替代反射防止膜/无机膜/有机膜的3个涂膜，所述涂覆组合物能够在防止光刻胶膜的散射的同时，针对无机膜质和有机膜质的蚀刻气体具有适宜的蚀刻耐性，在具有无诸如裂隙的表面缺陷的均一涂覆性的同时确保充分厚度。

技术实现思路

[0010]技术问题
[0011]本专利技术提示一种方法，在半导体制造工艺中，为了形成蚀刻图案，在蚀刻工艺前可以将通常在晶片上形成光刻胶膜/反射防止膜/SiON膜/有机硬掩膜的4层创新性地改变为只形成由光刻胶膜/多功能有机无机掩膜构成的2个层而体现相同的蚀刻图案，因此与以往的方法相比，绝对简化工艺，巨大地改善生产时间和费用，不再需要现有方法中使用的昂贵的涂覆及沉积装备，因而不进一步发生对相关装备的投资或维护费用，且就化学沉积SiON的方法而言，不需要作为昂贵原料的前体(precurse)或装备，也不需要使用价格昂贵的有机硬掩膜，因而甚至具有也绝对节省制造成本的效果。
[0012]解决问题的方案
[0013]本专利技术涉及一种方法，该方法在半导体制造工艺中，为了形成蚀刻图案，在蚀刻工艺前可以将通常在晶片上形成光刻胶膜/反射防止膜/SiON膜/有机硬掩膜的4层创新性地改变为只形成由光刻胶膜/多功能有机无机掩膜构成的2个层而体现相同的蚀刻图案。
[0014]详细而言，对于通常的半导体制造工艺中的硅或硅化合物层的蚀刻工艺，是在蚀刻对象物上依次以适宜厚度层叠有机膜和无机膜，而首先涂覆大量含有碳的有机碳膜层，并以化学气相沉积法沉积SiON层后，在其上涂覆反射防止膜，最后涂覆光刻胶并进行图案化。利用图案化的光刻胶，用氟化物气体蚀刻SiON层后，用氧气蚀刻有机碳膜层，最后再用氟化物气体蚀刻硅或氧化硅层而形成图案。
[0015]本专利技术在通常的半导体蚀刻工艺中，在蚀刻对象物上涂覆1个有机无机混合的多功能无机掩膜涂膜层来替代有机碳膜层、SiON层、反射防止膜层的3个层，最后涂覆光刻胶并进行图案化。然后，利用图案化的光刻胶，将有机无机混合的多功能无机掩膜层，用氟化物气体或氧气或包含它们的混合气体，一次蚀刻硅或氧化硅层而形成图案。
[0016]本有机无机混合的多功能有机无机掩膜可以不使用物理或化学沉积法，而是通过旋涂和热处理便简单地形成涂膜。所述可旋涂的有机无机混合的多功能有机无机掩膜的旋涂厚度不被特别限定，但可以以至厚度涂覆，可以在150℃至400℃温度下进行1分钟至5分钟的烘烤工艺.
[0017]所述的1个有机无机混合的多功能有机无机掩膜在光刻胶曝光工艺中，需要起到反射防止膜作用的同时对蚀刻气体具有适宜的蚀刻耐性。
[0018]其中，所谓有机无机混合的多功能有机无机掩膜为能够用旋涂法在晶片上涂覆的物质，意指Si化合物含有量为20％至80％、碳含有量为20％至80％、氧和氢等其他元素含量为1至20％的膜质，所涂覆的膜在193nm波长下的n值(折射率值)可以形成1.4至1.95，k值(吸光系数值)可以形成0.25至0.85的值。
[0019]所述有机无机混合的多功能有机无机掩膜由3至50重量％含碳的Si化合物、50至97重量％的溶剂、0至10重量％的交联剂、0至5重量％的添加剂、0至3重量％的表面活性剂组成。
[0020]可选择的含碳的Si化合物作为包含羟基、醇盐基、羧基等可交联的端基的碳硅化合物，例如可以使用选自聚[二甲基硅氧烷
‑
co
‑
(2
‑
(3,4
‑
环氧环己基)乙基)甲基硅氧烷]、聚[二甲基硅氧烷
‑
co
‑2‑
(9,9
‑
双(4
‑
羟基苯基)根皮酚
‑
β
‑
D
‑
葡糖甙)甲基硅氧烷]、二缩水甘油醚封端的聚(二甲基硅氧烷)、双(羟烷基)封端的聚(二甲基硅氧烷)、二羟基封端的聚
(二甲基硅氧烷
‑
co
‑
二苯基硅氧烷)、三甲基甲硅烷基封端的聚(二甲基硅氧烷
‑
co
‑
甲基氢硅氧烷)、聚(二甲基硅氧烷)
‑
接枝
‑
聚丙烯酸酯、聚[二甲基硅氧烷
‑
co
‑
甲基(3
‑
羟丙基)硅氧烷]‑
接枝
‑
聚(乙二醇)甲基醚等的一种以上，其中“根皮酚
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种硅或硅化合物蚀刻图案形成方法，所述硅或硅化合物蚀刻图案形成方法以在作为蚀刻对象物的晶片上形成光刻胶膜/多功能有机无机掩膜的2个层的步骤来替代形成光刻胶膜/反射防止膜/SiON膜/有机硬掩膜的4个层的步骤，其特征在于，由以下步骤形成，i)在作为蚀刻对象物的晶片，将由能够进行旋涂的溶剂、硅化合物、交联剂、添加剂及表面活性剂组成的液态多功能有机无机掩膜组合物，利用旋涂机，以100至4000rpm旋转的情形下进行涂覆，在100至400℃温度下热处理20至600秒而第一次形成多功能有机无机掩膜的步骤；ii)在形成的所述多功能有机无机掩膜上第二次形成用于图案形成的光刻胶涂膜的步骤；iii)经过曝光和显影而形成光刻胶图案的步骤；iv)利用形成的所述光刻胶图案，用能够进行蚀刻的气体实施干式蚀刻而形成硅或硅化合物的图案的步骤。2.根据权利要求1所述的硅或硅化合物蚀刻图案形成方法，其特征在于，在所述i)步骤中，多功能有机无机掩膜由20至79重量％的碳、20至79重量％的硅、1至20重量％的包括氧、氢的其他元素含量构成。3.根据权利要求1所述的硅或硅化合物蚀刻图案形成方法，其特征在于，在所述iii)步骤中，用于图案形成的光源选自包括具有13.5nm、193nm、248nm、365nm波长的光源和电子束的组。4.根据权利要求1所述的硅或硅化合物蚀刻图案形成方法，其特征在于，在所述iv)步骤中，形成图案后能够在干式蚀刻中使用的气体为选自由以氩气、氮气为代表的惰性气体；由包含1个以上氟元素的分子构成的气体；或氧气组成的组的一种或两种以上的混合气体。5.根据权利要求1所述的硅或硅化合物蚀刻图案形成方法，其特征在于，所述溶剂为选自由具有对所述硅化合物的充分溶解性的丙二醇单甲醚醋酸酯、丙二醇单甲醚、3
‑
乙氧基丙酸乙酯、乳酸乙酯、环己酮或γ
‑
丁内酯组成的组的一种或两种以上的混合物。6.根据权利要求1所述的硅或硅化合物蚀刻图案形成方法，其特征在于，所述硅化合物是选自由聚[二甲基硅氧烷
‑
co
‑
(2
‑
(3,4
‑
环氧环己基)乙基)甲基硅氧烷]、聚[二甲基硅氧烷
‑
co
‑2‑
(9,9
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双(4
‑
羟基苯基)根皮酚
‑
β
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李秀珍，金起洪，李昇勋，李昇炫，
申请(专利权)人：荣昌化学制品株式会社，
类型：发明
国别省市：