專利名稱：形成半導體器件的微小圖案的方法
技術領域：
一般而言，本發明涉及制造半導體器件的方法，而更具體地涉及一種形成其中臨界尺度(CD)可被控制的半導體器件的微小圖案的方法。
背景技術：
在半導體器件的制造中，典型地使用ArF曝光設備來執行用于70nm圖案尺寸的曝光。但是，為了生產50nm或更小的圖案尺寸，已提出了一種使用雙曝光(dual exposure)蝕刻來形成微小圖案的方法。但是不可能將所述方法應用到實際工藝，因為不可控制雙曝光中最重要的覆蓋(overlay)。下面將參照圖1A和1B描述雙曝光。
參見圖1A，首先執行曝光和顯影工藝以形成光致抗蝕劑膜圖案。蝕刻使用光致抗蝕劑膜圖案作為掩模而首先曝光的待蝕刻層以形成線圖案10和間隔20。第一線圖案10的每個具有100nm的寬度，而第一間隔20的每個具有100nm的寬度。
參見圖1B，第二次執行曝光和顯影工藝以第二次形成光致抗蝕劑膜圖案蝕刻。蝕刻第二次所曝光的待蝕刻層以形成第二線圖案30和第二間隔40。第二線圖案30的每個具有50nm的寬度，而第二間隔40的每個具有150nm的寬度。
但是，在使用上述方法形成微小圖案時，在圖案被首先蝕刻后，覆蓋必須使用對準鍵(align key)來對準，以便在執行第二次曝光時所述覆蓋可精確地移動50nm，如圖1B中所示。但是，難以將曝光設備的覆蓋精度控制到10nm或更少。
也就是說，理想地，如圖2A中所示，如果未對準發生在左側上，在保證了50nm的線圖案以及150nm的間隔后，則保證了60nm的圖案寬度和240nm的間隔。換句話說，保證了50nm或更大的圖案。相比之下，在未對準發生在右側上的情形中，保證了分別具有40nm的寬度的圖案以及分別具有160nm的寬度的間隔，如圖2B中所示。有可能形成圖案，但是就工藝來說不可能控制CD。

發明內容
本發明的一個實施例提供了一種形成半導體器件的微小圖案的方法。
根據本發明的第一實施例的形成半導體器件的微小圖案的方法包括以下步驟在半導體基片上順序地形成第一氧化物膜、下抗反射膜以及第一光致抗蝕劑膜圖案，及隨后使用所述第一光致抗蝕劑膜圖案作為掩模來蝕刻所述下抗反射膜以及所述第一氧化物膜；剝除所述第一光致抗蝕劑膜圖案及所述下抗反射膜，以及隨后在整個結構上沉積氮化物膜；毯式蝕刻(blanket etching)所述氮化物膜以在所述第一氧化物膜的側壁上形成間隔物；在整個結構上沉積第二氧化物膜及隨后拋光所述第二氧化物膜；以及在整個結構上形成第二光致抗蝕劑膜圖案及隨后使用所述第二光致抗蝕劑膜圖案作為掩模來剝除所述氮化物膜，從而形成氧化物膜圖案。
根據本發明的第二實施例的形成半導體器件的微小圖案的方法包括以下步驟在半導體基片上順序地形成第一氧化物膜、下抗反射膜以及第一光致抗蝕劑膜圖案，及隨后使用所述第一光致抗蝕劑膜圖案作為掩模來蝕刻所述下抗反射膜及所述第一氧化物膜；剝除所述第一光致抗蝕劑膜圖案及所述下抗反射膜，及隨后在整個結構上沉積氮化物膜；毯式蝕刻所述氮化物膜以在所述第一氧化物膜的側壁上形成間隔物；在整個結構上沉積第二氧化物膜及隨后拋光所述第二氧化物膜；以及在整個結構上形成第二光致抗蝕劑膜圖案，及隨后使用所述第二光致抗蝕劑膜圖案作為掩模來剝除所述第一和第二氧化物膜，從而形成氧化物膜圖案。
根據本發明的第三實施例的形成半導體器件的微小圖案的方法包括以下步驟在半導體基片上順序地形成第一氧化物膜、下抗反射膜及第一光致抗蝕劑膜圖案，及隨后使用所述第一光致抗蝕劑膜圖案作為掩模來蝕刻所述下抗反射膜及所述第一氧化物膜；剝除所述第一光致抗蝕劑膜圖案及所述下抗反射膜，及隨后在整個結構上沉積氮化物膜；毯式蝕刻所述氮化物膜以在所述第一氧化物膜的側壁上形成間隔物；在整個結構上沉積第二氧化物膜及隨后拋光所述第二氧化物膜；以及在整個結構上形成第二光致抗蝕劑膜圖案，及隨后使用所述第二光致抗蝕劑膜圖案作為掩模來剝除所述氮化物膜及所述半導體基片的部分，從而形成氧化物膜圖案。
根據本發明的第四實施例的形成半導體器件的微小圖案的方法包括以下步驟在半導體基片上順序地形成第一氧化物膜、下抗反射膜及第一光致抗蝕劑膜圖案，及隨后使用所述第一光致抗蝕劑膜圖案作為掩模來蝕刻所述下抗反射膜及所述第一氧化物膜；剝除所述第一光致抗蝕劑膜圖案及所述下抗反射膜，及隨后在整個結構上沉積氮化物膜；毯式蝕刻所述氮化物膜以在所述第一氧化物膜的側壁上形成間隔物；在整個結構上沉積第二氧化物膜及隨后拋光所述第二氧化物膜；以及在整個結構上形成第二光致抗蝕劑膜圖案，及隨后使用所述第二光致抗蝕劑膜圖案作為掩模來剝除所述氮化物膜、所述第一和第二氧化物膜的部分、以及所述半導體基片的部分，從而形成氧化物膜圖案。


通過參照與附圖相結合的如下詳細描述，本發明的更完整理解及其許多附帶優點將變得清楚明顯并更好理解，在附圖中相似的參考符號指示相同或相似的部件，其中
圖1A和1B是平面圖，示出相關技術中形成半導體器件的微小圖案的方法；圖2A和2B是平面圖，示出當應用相關技術時的問題；圖3A到3F是截面圖，示出根據本發明一個實施例的形成半導體器件的微小圖案的方法；以及圖4A到4D是截面圖，示出根據第一到第四實施例的形成半導體器件的微小圖案的方法。
具體實施例方式
在以下詳細描述中，通過圖解說明僅僅示出并簡單描述了本發明的某些實施例。正如那些本領域的技術人員將認識到的一樣，所描述的實施例可以各種方式修改，所有這些并不偏離本發明的精神或范圍。因此，附圖和說明書在本質上應被視為是說明性的而不是限制性的。在整個申請中類似的參考數字指示類似的元件。
圖3A到3F是截面圖，示出根據本發明一個實施例的形成半導體器件的微小圖案的方法。
參見圖3A，第一氧化物膜302以及下抗反射膜304順序地形成在半導體基片300上。光致抗蝕劑膜形成在下抗反射膜304上。第一氧化物膜302優選地形成為100到10000的厚度。第一光致抗蝕劑膜圖案306每個優選地具有100nm的線50和200nm的間隔60，借助通過曝光和顯影來圖案化所述光致抗蝕劑膜而形成。
參見圖3B，使用第一光致抗蝕劑膜圖案306作為掩模來順序地蝕刻下抗反射膜304以及第一氧化物膜302，形成100nm的線和200nm的間隔。
參見圖3C，在第一光致抗蝕劑膜圖案306以及下抗反射膜304被剝除之后，氮化物膜308形成在整個結構上。氮化物膜308可形成為100到10000的厚度。
參見圖3D，氮化物膜308被毯式蝕刻以在第一氧化物膜302的側壁上形成間隔物310。在該情形中，每個間隔物310的CD是50nm。間隔物310可使用氧化物膜、氮化物膜、多晶硅層、鎢膜或鋁膜之任一來形成。
參見圖3E，第二氧化物膜312形成在整個結構上。第二氧化物膜312可形成為5000到30000的厚度。第二氧化物膜312可使用第二氧化物膜312之外的高密度等離子體(HDP)氧化物膜、氮化物膜、及多晶硅層的任何一個來形成。
參見圖3F，第二氧化物膜312經歷化學機械拋光(CMP)，以使其具有預定的厚度。通過所述CMP工藝，第二氧化物膜312可在厚度上保持在500到1000。如果使用第二氧化物膜312作為目標來執行所述CMP工藝，則通過CMP目標控制，可控制其中形成所述間隔物(即氮化物膜)的頂部的斜度。
因此，用于拋光所述第二氧化物膜312的CMP工藝確定將最終形成的圖案的CD。如果通過SEM照片、TEM照片等—依賴于CMP工藝目標—將CD標準化之后，準備了工藝執行基準，則可控制CD。
圖4A是截面圖，示出根據本發明第一實施例的形成半導體器件的微小圖案的方法。
參見圖4A，在光致抗蝕劑膜形成在圖3F中的整個結構上之后，執行曝光工藝和顯影工藝以形成光致抗蝕劑膜圖案(未示出)。使用所述光致抗蝕劑膜圖案作為掩模來去除間隔物310(即所述氮化物膜)，從而形成具有100nm的線和50nm的間隔的氧化物膜圖案302a、312a。在所述曝光工藝中，在整個結構上形成光致抗蝕劑膜之后，通過使用光源—諸如具有365nm波長的i射線、具有248nm波長的KrF激光、具有193nm波長的ArF激光或具有157nm波長的EUV—來執行所述曝光工藝，形成了所述光致抗蝕劑膜圖案。
圖4B是截面圖，示出根據本發明第二實施例的形成半導體器件的微小圖案的方法。
參見圖4B，在光致抗蝕劑膜形成在圖3F中的整個結構上之后，執行曝光工藝和顯影工藝以形成光致抗蝕劑膜圖案(未示出)。使用所述光致抗蝕劑膜圖案作為掩模來剝除氧化物膜302和312，從而形成具有50nm的線和100nm的間隔的氮化物膜圖案310。
圖4C是截面圖，示出根據本發明第三實施例的形成半導體器件的微小圖案的方法。
參見圖4C，在光致抗蝕劑膜形成在圖3F中的整個結構上之后，執行曝光工藝和顯影工藝以形成光致抗蝕劑膜圖案(未示出)。使用所述光致抗蝕劑膜圖案作為掩模來蝕刻間隔物310(即所述氮化物膜)以及所述半導體基片300的部分，從而形成具有100nm的線和50nm的間隔的氧化物膜302a、312a。
圖4D是截面圖，示出根據本發明第四實施例的形成半導體器件的微小圖案的方法。
參見圖4D，在光致抗蝕劑膜形成在圖3F中的整個結構上之后，執行曝光工藝和顯影工藝以形成光致抗蝕劑膜圖案(未示出)。使用所述光致抗蝕劑膜圖案作為掩模來蝕刻間隔物310(即所述氮化物膜)、氧化物膜302、312的部分以及半導體基片300的部分，從而形成具有50nm的線和100nm的間隔的氧化物膜圖案302a、312a。
如上所述，使用具有100nm的線和200nm的間隔的圖案，可容易地控制50nm的線和100nm的間隔或者100nm的線和50nm的間隔圖案的CD。也有可能保證CD的規則性。
如上所述，根據本發明，通過采用其中改進了具有100nm的線和200nm的間隔的圖案的CD規則性和工藝自由度的圖案，50nm的線和100nm的間隔、或者100nm的線和50nm的間隔圖案可形成為超過ArF曝光設備的限制。也有可能保證圖案的CD規則性。
盡管已經關于特定實施例描述了本發明，但是應當理解本發明不限于所公開的實施例，而是旨在覆蓋所附權利要求的精神和范圍內囊括的各種改型和等效設置。
權利要求
1.一種形成半導體器件的微小圖案的方法，該方法包括下列步驟在半導體基片上順序地形成第一氧化物膜、下抗反射膜以及第一光致抗蝕劑膜圖案，及隨后使用所述第一光致抗蝕劑膜圖案作為掩模來蝕刻所述下抗反射膜以及所述第一氧化物膜；剝除所述第一光致抗蝕劑膜圖案及所述下抗反射膜，及隨后在整個結構上沉積氮化物膜；毯式蝕刻所述氮化物膜以在所述第一氧化物膜的側壁上形成間隔物；在整個結構上沉積第二氧化物膜及隨后拋光所述第二氧化物膜；以及在整個結構上形成第二光致抗蝕劑膜圖案及隨后使用所述第二光致抗蝕劑膜圖案作為掩模來剝除所述氮化物膜，從而形成氧化物膜圖案。
2.如權利要求1的方法，包括將所述第一氧化物膜形成為100到10000的厚度。
3.如權利要求1的方法，包括將所述氮化物膜形成為100到10000的厚度。
4.如權利要求1的方法，包括通過干蝕刻工藝或濕蝕刻工藝來形成所述間隔物。
5.如權利要求1的方法，包括使用氧化物膜、氮化物膜、多晶硅層、鎢膜或鋁膜之任一來形成所述間隔物。
6.如權利要求1的方法，包括使用HDP氧化物膜、氮化物膜、及多晶硅層之任一來形成所述第二氧化物膜。
7.如權利要求1的方法，包括將所述第二氧化物膜形成為5000到30000的厚度。
8.如權利要求1的方法，包括將所述第二氧化物膜形成為500到1000的厚度。
9.如權利要求1的方法，其中形成所述第二光致抗蝕劑膜圖案的工藝使用從由具有365nm波長的i射線、具有248nm波長的KrF激光、具有193nm波長的ArF激光以及具有157nm波長的EUV構成的組中選擇的光源。
10.如權利要求1的方法，其中所述第二光致抗蝕劑膜圖案使用從由具有365nm波長的i射線、具有248nm波長的KrF激光、具有193nm波長的ArF激光以及具有157nm波長的EUV構成的組中選擇的光源。
11.一種形成半導體器件的微小圖案的方法，該方法包括下列步驟在半導體基片上順序地形成第一氧化物膜、下抗反射膜以及第一光致抗蝕劑膜圖案，及隨后使用所述第一光致抗蝕劑膜圖案作為掩模來蝕刻所述下抗反射膜及所述第一氧化物膜；剝除所述第一光致抗蝕劑膜圖案及所述下抗反射膜，及隨后在整個結構上沉積氮化物膜；毯式蝕刻所述氮化物膜以在所述第一氧化物膜的側壁上形成間隔物；在整個結構上沉積第二氧化物膜及隨后拋光所述第二氧化物膜；以及在整個結構上形成第二光致抗蝕劑膜圖案，及隨后使用所述第二光致抗蝕劑膜圖案作為掩模來剝除所述第一和第二氧化物膜，從而形成氧化物膜圖案。
12.如權利要求11的方法，包括將所述第一氧化物膜形成為100到10000的厚度。
13.如權利要求11的方法，包括將所述氮化物膜形成為100到10000的厚度。
14.如權利要求11的方法，包括通過干蝕刻工藝或濕蝕刻工藝來形成所述間隔物。
15.如權利要求11的方法，包括使用氧化物膜、氮化物膜、多晶硅層、鎢膜或鋁膜之任一來形成所述間隔物。
16.如權利要求11的方法，包括使用HDP氧化物膜、氮化物膜、及多晶硅層之任一來形成所述第二氧化物膜。
17.如權利要求11的方法，包括將所述第二氧化物膜形成為5000到30000的厚度。
18.如權利要求11的方法，包括將所述第二氧化物膜形成為500到1000的厚度。
19.如權利要求11的方法，其中形成所述第二光致抗蝕劑膜圖案的工藝使用從由具有365nm波長的i射線、具有248nm波長的KrF激光、具有193nm波長的ArF激光以及具有157nm波長的EUV構成的組中選擇的光源。
20.如權利要求11的方法，其中所述第二光致抗蝕劑膜圖案使用從由具有365nm波長的i射線、具有248nm波長的KrF激光、具有193nm波長的ArF激光以及具有157nm波長的EUV構成的組中選擇的光源。
21.一種形成半導體器件的微小圖案的方法，該方法包括下列步驟在半導體基片上順序地形成第一氧化物膜、下抗反射膜及第一光致抗蝕劑膜圖案，及隨后使用所述第一光致抗蝕劑膜圖案作為掩模來蝕刻所述下抗反射膜及所述第一氧化物膜；剝除所述第一光致抗蝕劑膜圖案及所述下抗反射膜，及隨后在整個結構上沉積氮化物膜；毯式蝕刻所述氮化物膜以在所述第一氧化物膜的側壁上形成間隔物；在整個結構上沉積第二氧化物膜及隨后拋光所述第二氧化物膜；以及在整個結構上形成第二光致抗蝕劑膜圖案，及隨后使用所述第二光致抗蝕劑膜圖案作為掩模來剝除所述氮化物膜及所述半導體基片的部分，從而形成氧化物膜圖案。
22.如權利要求21的方法，包括將所述第一氧化物膜形成為100到10000的厚度。
23.如權利要求21的方法，包括將所述氮化物膜形成為100到10000的厚度。
24.如權利要求21的方法，包括通過干蝕刻工藝或濕蝕刻工藝來形成所述間隔物。
25.如權利要求21的方法，包括使用氧化物膜、氮化物膜、多晶硅層、鎢膜或鋁膜之任一來形成所述間隔物。
26.如權利要求21的方法，包括使用HDP氧化物膜、氮化物膜、及多晶硅層之任一來形成所述第二氧化物膜。
27.如權利要求21的方法，包括將所述第二氧化物膜形成為5000到30000的厚度。
28.如權利要求21的方法，包括將所述第二氧化物膜形成為500到1000的厚度。
29.如權利要求21的方法，其中形成所述第二光致抗蝕劑膜圖案的工藝使用從由具有365nm波長的i射線、具有248nm波長的KrF激光、具有193nm波長的ArF激光以及具有157nm波長的EUV構成的組中選擇的光源。
30.如權利要求21的方法，其中所述第二光致抗蝕劑膜圖案使用從由具有365nm波長的i射線、具有248nm波長的KrF激光、具有193nm波長的ArF激光以及具有157nm波長的EUV構成的組中選擇的光源。
31.一種形成半導體器件的微小圖案的方法，該方法包括下列步驟在半導體基片上順序地形成第一氧化物膜、下抗反射膜及第一光致抗蝕劑膜圖案，及隨后使用所述第一光致抗蝕劑膜圖案作為掩模來蝕刻所述下抗反射膜及所述第一氧化物膜；剝除所述第一光致抗蝕劑膜圖案及所述下抗反射膜，及隨后在整個結構上沉積氮化物膜；毯式蝕刻所述氮化物膜以在所述第一氧化物膜的側壁上形成間隔物；在整個結構上沉積第二氧化物膜及隨后拋光所述第二氧化物膜；以及在整個結構上形成第二光致抗蝕劑膜圖案，及隨后使用所述第二光致抗蝕劑膜圖案作為掩模來剝除所述氮化物膜、所述第一和第二氧化物膜的部分、以及所述半導體基片的部分，從而形成氧化物膜圖案。
32.如權利要求31的方法，包括將所述第一氧化物膜形成為100到10000的厚度。
33.如權利要求31的方法，包括將所述氮化物膜形成為100到10000的厚度。
34.如權利要求31的方法，包括通過干蝕刻工藝或濕蝕刻工藝來形成所述間隔物。
35.如權利要求31的方法，包括使用氧化物膜、氮化物膜、多晶硅層、鎢膜或鋁膜之任一來形成所述間隔物。
36.如權利要求31的方法，包括使用HDP氧化物膜、氮化物膜、及多晶硅層之任一來形成所述第二氧化物膜。
37.如權利要求31的方法，包括將所述第二氧化物膜形成為5000到30000的厚度。
38.如權利要求31的方法，包括將所述第二氧化物膜形成為500到1000的厚度。
39.如權利要求31的方法，其中形成所述第二光致抗蝕劑膜圖案的工藝使用從由具有365nm波長的i射線、具有248nm波長的KrF激光、具有193nm波長的ArF激光以及具有157nm波長的EUV構成的組中選擇的光源。
40.如權利要求31的方法，其中所述第二光致抗蝕劑膜圖案使用從由具有365nm波長的i射線、具有248nm波長的KrF激光、具有193nm波長的ArF激光以及具有157nm波長的EUV構成的組中選擇的光源。
全文摘要
提供了一種形成半導體器件的微小圖案的方法。在半導體基片上順序形成第一氧化物膜、下抗反射膜以及第一光致抗蝕劑膜圖案之后，使用第一光致抗蝕劑膜圖案作為掩模蝕刻下抗反射膜以及第一氧化物膜。在氮化物膜沉積在整個結構上之后，蝕刻氮化物膜以在第一氧化物膜的側壁上形成間隔物；第二氧化物膜沉積在整個結構上并隨后被拋光。第二光致抗蝕劑膜圖案隨后形成在整個結構上。使用第二光致抗蝕劑膜圖案作為掩模去除所述氮化物膜，以形成具有100nm的線和50nm的間隔的氧化物膜圖案及多個圖案。通過采用其中改進了具有100nm的線和200nm的間隔的圖案的CD規則性和工藝自由度的圖案，50nm的線和100nm的間隔或者100nm的線和50nm的間隔圖案可形成為超過ArF曝光設備的限制。
文檔編號H01L21/316GK1892993SQ20061008368
公開日2007年1月10日 申請日期2006年6月2日 優先權日2005年6月27日
發明者金鐘勛 申請人:海力士半導體有限公司