[发明专利]光致抗蚀剂层的重工方法与图案化工艺

说明书

技术领域

本发明有关于一种半导体工艺，且特别是有关于一种光致抗蚀剂层的重工方法与图案化工艺。

背景技术

随着集成电路的集成度要求愈来愈高，整个半导体元件大小的设计也被迫往尺寸不停缩小的方向前进。一般来说，在进行蚀刻工艺之前，会先利用具有高解析度的光刻工艺来达成图案转移。也就是说，关键尺寸(criticaldimension，CD)是通过经过曝光步骤及显影步骤的图案化光致抗蚀剂层来决定。

现今技术已经发展到使用波长为193nm的ArF激光作为光刻工艺的主要曝光光源。通常决定光刻工艺成败的因素，除了控制关键尺寸之外，就属对准精确度最为重要。由于193nm光刻工艺的技术尚未完全成熟，使得利用193nm光刻工艺所形成的图案化光致抗蚀剂层常常需要进行多次的重工(rework)步骤。当晶片在进行光致抗蚀剂层重工时，必须先去除原先不正确的图案化光致抗蚀剂层。但是移除不正确的图案化光致抗蚀剂层之后，会对被广泛作为193nm光刻工艺中硬掩模层的非晶碳(amorphous carbon)材料造成损伤，而导致成品率降低或报废，增加工艺成本。

图1A至图1B为已知的一种光致抗蚀剂层重工的流程剖面示意图。首先，请参照图1A，在基底100上依序形成有介电层102、非晶碳层104、多层反射层106与图案化光致抗蚀剂层108。其中，介电层102中已形成有对准标记(overlay mark)110。

请参照图1B，当进行光致抗蚀剂层的重工时，会先利用灰化(ashing)将图案化光致抗蚀剂层108移除。之后，再进行湿式蚀刻工艺去除多层反射层106。然而，在进行上述湿式蚀刻工艺时，蚀刻液容易侵入到非晶碳层104中，而造成位于对准标记110两旁以及对准标记110角落中的非晶碳层104产生孔洞112，暴露出部分介电层102，导致后续工艺受影响。

图1C为已知的光致抗蚀剂层重工所造成的另一种损坏示意图，其中图1C是接续图1A之后进行。请参照图1C，在移除图案化光致抗蚀剂层108之后。接着，会进行干式蚀刻工艺来移除多层反射层106以及非晶碳层104。然而，由于对准标记110的宽度较大，在移除对准标记110中的多层反射层106与非晶碳层104的同时，容易于对准标记110周围的介电层102造成损伤，而破坏对准标记110的结构。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种光致抗蚀剂层的重工方法，能够避免硬掩模层与材料层受到损伤，而影响后续工艺。

本发明另提供一种图案化工艺，可以提高工艺成品率。

本发明提出一种光致抗蚀剂层的重工方法。首先，提供材料层。之后，在材料层上依序形成保护层、第一硬掩模层与第一图案化光致抗蚀剂层，其中保护层与第一硬掩模层具有不同的蚀刻选择性。接着，移除第一图案化光致抗蚀剂层。然后，移除第一硬掩模层至暴露出保护层。随之，在材料层上依序形成第二硬掩模层与第二图案化光致抗蚀剂层。

在本发明的一实施例中，上述的保护层例如是氮化硅层。

在本发明的一实施例中，上述的保护层的厚度例如是介于50至100

在本发明的一实施例中，上述的第一硬掩模层的形成方法例如是先于材料层上形成非晶碳层。之后，再于材料层上形成多层反射层。

在本发明的一实施例中，上述的多层反射层例如是由氮氧化硅/氧化硅所组成的复合层。

在本发明的一实施例中，上述的第一硬掩模层的移除方法例如是进行干式蚀刻工艺，以移除非晶碳层与多层反射层。

在本发明的一实施例中，上述的干式蚀刻工艺所使用的气体源例如是四氟化碳(CF₄)。

在本发明的一实施例中，上述的第一硬掩模层的移除方法例如是进行湿式蚀刻工艺，以移除多层反射层。

在本发明的一实施例中，还包括在第一硬掩模层形成之后及第一图案化光致抗蚀剂层形成之前，在材料层上形成抗反射层。

在本发明的一实施例中，上述的材料层包括氧化硅层。

本发明另提出一种图案化工艺。首先，提供已形成有对准标记的材料层。然后，在材料层上依序形成保护层、第一硬掩模层与第一图案化光致抗蚀剂层，其中保护层与第一硬掩模层具有不同的蚀刻选择性。之后，进行显影后检视步骤。继之，移除第一图案化光致抗蚀剂层。接着，移除第一硬掩模层至暴露出该保护层。然后，在材料层上依序形成第二硬掩模层与第二图案化光致抗蚀剂层。随之，图案化第二硬掩模层。之后，移除第二图案化光致抗蚀剂层。接着，以第二硬掩模层为掩模，移除部份材料层，以形成开口。

在本发明的一实施例中，上述的保护层与材料层例如是具有不同的蚀刻选择性。