专利名称：：形成图样的方法
技术领域：
：.本发明涉及半导体制作技术，且特别是涉及形成图样(pattern)的方法。
背景技术：
：当今光刻技术于制作45纳米的节点时遭遇了许多挑战，其中挑战之一涉及定义40微米以下构件时所使用抗蚀剂所遭遇的如为线边粗糙(line-edgeroughness)、日暴光噪声(shotnoise)、酸扩散污点(aciddiffiisionblur)以及抗蚀剂崩塌(resistcollapse)等不良情形。而于采用如超紫外光(extremeultravioletradiation)、X射线、离子束与电子束等离子化照射的使用则可能更遭遇如表面电荷与污染等其他不良情形。有鉴于上述不良情形，近年来便发展出了双重图样化(doublepatterning)技术，藉以形成32纳米的减半间距节点(half-pitchnode)。于上述技术中，需要使用两道重要的光刻曝光步骤。而所使用的第二道曝光步骤需要准确地对准，以于先前曝光图案间插入新构件。因此，如此极可能成为产能损失的新来源，而第二道光刻步骤则额外增加了制作成本。此外，亦发展出了许多用于制造精密间距图样的其他方法。另一种双重图样化的步骤中不需要上述的第二道精密曝光，而改采用了形成侧壁间隔物以有效地达到构件的倍增效果。上述方法已见于如Choi等人于J.Phys.Chem.B(107,3340-3343(2003))的文献中所4皮露，其标题为"FabricationofSub-10nmSiliconNanowireArraysbySizeReductionLithography"。然而，3口jt匕的方法于用上受到限制，其显然地无法于蚀刻时避免位于上方的间隔物受到毁损。如此将形成了一拔锥状尖端(tapertip)型态，其可能于沉积与蚀刻进行时影响尺寸的控制。另夕卜*在发明名-尔为"Reducingpitchwithcontinuouslyadjustablelinesandspacedimensions"的美国第5,795,830号专利中，则通过氧化部分预先存在的多晶珪线，而减少构件间的间距，并接着顺应地沉积氧化物。于回蚀刻上述顺应地形成的氧化物后移除该多晶硅线，因而缩减了构件间的空间。然而，上述方法并不适用于形成规则构件阵列的图样，且回蚀刻施行后所形成的氧化物仍具有拔锥状型态。再者，在发明名称为"Methodfornarrowspaceformationandself-alignedchannelimplant"的美国第5,918,132号专利中，是在预先定义形成的硬掩模上沉积间隔物材料以及硬掩模材料，接着施行平坦化程序以形成分隔此两硬掩模材料的窄化的间隔物。接着蚀刻移除上述间隔物，进而留下窄化沟槽以分隔了上述两硬掩模材料。上述方法仅适用于形成单一隔离窄化沟槽而并非设计用来制造紧密排列构件的阵列图样。因此，便需要一种形成超精密图样的方法。
发明内容有鉴于此，本发明提供了一种形成图样的改善方法。依据一实施例，本发明提供了一种形成图样的方法，包括提供基板；形成多个种构件于该基板上；形成至少一双膜层结构，该双膜层结构包括形成于该种构件上的第一膜层以及形成于该第一膜层上的第二膜层；移除位于该种构件上的该第一膜层与该第二膜层；以及连续地且非等向地蚀刻该第一膜层与该第二膜层至少一次以形成邻近于该种构件的开口。为了让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图示，作详细说明如下图1-8为一系列示意图，显示了依据本发明一实施例的形成图样的方法；图9与图IO为一系列示意图，显示了依据本发明的不同实施例的图样的应用；以及图11-17为一系列示意图，显示了依据本发明另一实施例的形成图样的方法。附图标记说明100基板；102、102a、102b种构件;104第二膜层；111第一开口；130、131抗蚀剂层;101掩模层；103~第一膜层105坦覆膜层H2第二开口150、151开口；180疏离的沟槽区；H种构件的高度；P减半间距；s2高度较低的种构件;181缜密的沟槽区；S种构件间的间距；sl高度较高的种构件；W种构件102间的宽度;Ll、L2、L3、L4双膜层结构。具体实施例方式图1-8为一系列示意图，显示了依据本发明一实施例的形成图样的方法。参照图1，首先提供基板IOO,其上形成有掩模层IOI。基板100可包括如硅、锗或砷化镓的半导体材料。举例来说，基板100可为硅晶片。掩模层101可包括如非晶硅、氮氧化物或氮化钛的材料。举例来说，掩模层101可为非晶硅层。于基板100与掩模层101之间或之内可形成有多个膜层或如晶体管或金属插拴的多个装置。然而，为了简化图式的目的，上述装置或膜层在此并未绘示于图1的图式中。接着于掩模层101上形成多个种构件102。这些种构件102可包括如氮化硅的氮化物。举例来说，可于掩模层101上沉积形成一层氮化硅材料，并接着通过光刻技术图案化此层氮化硅材料后，藉以形成如图1所示的多个种构件(seedfeatures)102。如图1所示，介于两邻近的种构件102间的间距绘示为"S",而各种构件102则具有宽度"W"。接着于这些种构件102上形成数个膜层，这些膜层的形成顺序可互为调换。举例来说，如图2所示，在种构件102上可沉积形成两个双膜层(bi-layer)结构Ll与L2。各双膜层结构可包括第一膜层103以及后续形成的第二膜层104。形成于种构件102上的双膜层结构Ll通过顺应地沉积一层第一材料于这些种构件102上以形成第一膜层103,并接着顺应地沉积一层第二材料于该第一膜层103上而形成第二膜层104。这些第一膜层103包括相同的材料，例如包括二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或非晶硅等材料。而这些第二膜层104亦包括相同材料，例如包括二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或非晶硅等材料。值得注意的是，考量到后续程序中的选择性蚀刻效果，第一膜层103的材料需不同于第二膜层104的材料。举例来说，第一膜层可包括二氧化硅，而第二膜层可包括氮化硅。于一实施例中，当于这些种构件102上形成顺序可对换的这些膜层后，若在最上方双膜层结构内仍存在有任何凹口时，可于最上方的双膜层结构上接着形成坦覆膜层(未图示)，以于最终结构上制备出平坦顶面。上述坦覆膜层可具有相同于第一膜层或第二膜层的材料。于一实施例中，双膜层结构Ll与L2内的第一材料与第二材料的沉积为顺应地沉积且可通过如等离子体增强型化学气相沉积方式(Plasma-EnhancedChemicalVaporDeposition;PECVD)或原子层沉积方式(Atomic-LayerDeposition;ALD)等已知方式所形成。于另一实施例中，亦可采用热氧化法方式形成双膜层。这些可顺序互换的膜层的沉积可于一腔体内形成。参照图3，接着施行平坦化步骤以移除高于这些种构件102的第一膜层103以及第二膜层104，以露出这些种构件102的顶面。上述平坦化步骤可为化学机械抛光(Chemical-MechanicalPlanarization;CMP)及/或回蚀刻(etch-back)等方式。于一实施例中，上述平坦化步骤是于相同速率下移除了第一膜层103以及第二膜层104并露出了第一膜层103以及第二膜层104的经过平坦化的表面。参照图4,接着施行第一蚀刻步骤(未图示)，以各向异性地蚀刻第一膜层103。上述第一蚀刻步骤对于掩模层101、种构件102以及第二膜层104之间存在有选择性，因此可选择性地蚀刻移除第一膜层103而大体不会对于第二膜层104与种构件102造成毁损。于蚀刻第一膜层103之后，将于邻近种构件102处形成多个第一开口111并露出第一开口111下方的掩模层101。此外，上述第一蚀刻步骤亦形成了多个第二开口112，这些第二开口分别露出其底部的第二膜层104。参照图5,接着施行第二蚀刻步骤(未图示)，以各向异性地蚀刻第二膜层104。由于第二蚀刻步骤对于掩模层101及第一膜层103具有选择性，因此可选择性地以及各向异性地蚀刻去除第二膜层104而不会对于第一膜层103及种构件102造成毁损。于蚀刻去除第二膜层104后，在第二开口112内的第二膜层将被移除。而存在于第一开口lll与第二开口112之间的第二膜层104部分于第二蚀刻步骤后将具有缩减高度。于第二膜层104与种构件102采用相同材料的实施例中，这些种构件102的高度将于第二蚀刻步骤中随之缩减。参照图6，接着施行与第一蚀刻步骤相似的第三蚀刻步骤(未图示)，以再次各向异性地蚀刻第一膜层103。于第三蚀刻步骤施行后，在第二开口112内的第一膜层103将被移除，因而使得第二开口112内的下方掩模层101露出。于一实施例中，上述第一蚀刻步骤、第二蚀刻步骤以及第三蚀刻步骤可于同一腔体内施行。于第三蚀刻步骤施行后，便形成了露出了掩模层101的多个开口，其包括了形成于该种构件102之间以及于各种构件102的各侧边的第一开口lll与第二开口112。在此，假设各别的沉积膜层的厚度大体相同，具有减半间距P的新图样因而形成位于掩模层IOI上的各线图案之间。值得注意的是，最终得到的减半间距P等同于(S+W)/2N，其中N为沉积膜层的总膜层数(由计算第一膜层103以及第二膜层104为两个膜层但不包括坦覆膜层)。于此实施例中，种构件的间距S加上宽度W的值S+W约为200纳米，而总膜层数量N为4,因此最终减半间距P约为25纳米。值得注意的是，当S+W/N为最终的减半间距时，S+W为原始的间距。构件密度可通过增加N值而无限地增加。图7显示了如图6所示新图样的上视情形。其上视情形相似于洋葱状(onion-like)的回圈。参照图8,通过施行另一蚀刻步骤(未示出)并通过新图样作为掩模，上述新图样可进而转印至其下方的掩模层101。于另一实施例中，上述洋葱状的回圈的新图样于转印至其下方掩模层之前可进行工艺处理以将的切断，最简单的方法是采用抗蚀剂以遮蔽不需要转印到下方掩模层的区域。举例来说，如图9所示，可采用抗蚀剂层130以遮蔽此洋葱状的回圈的各端，以仅使得洋葱状的回圏的中间部分被转印到下方的掩模层中。或者如图IO所示，可采用抗蚀剂层131遮蔽洋葱状的回圈的中间部，使得仅洋葱状的回圈的两端经过蚀刻并转印至其下方的掩模层中。请再次参照图1，这些种构件102具有经过设计的高度H,藉以决定定义于此洋葱状回图内位于种构件的各侧的阵列状线图案的数量。举例来说，当决定了于种构件的各测制作最大数量为4的阵列状线图样时，种构件的高度H可能不少于双膜层结构厚度的4倍。而当高度H超过双膜层结构厚度的4倍时，将可于种构件的各侧形成4或四个以上的阵列状线图样。虽然前述的实施例中，双膜层结构Ll内的第一膜层103与双膜层结构L2内的第一膜层103具有相同厚度，双膜层结构L1内的第二膜层104与双膜层结构L2内的第二膜层104具有另一相同厚度，但其并非为必须要件。如图4所示型态中，各第一开口111的宽度通过于最下方双膜层结构Ll内的第一膜层103的厚度所定义，而第二开口的宽度是由位于第二双膜层L2内的第一膜层103的厚度所定义。当双膜层结构Ll内的第一膜层103的厚度与双膜层结构L2内的第一膜层103的厚度不相等时，第一开口111将与第二开口112将具有相异宽度。同样地，当双膜层结构L1内的第二膜层104的厚度相异于双膜层结构L2内的第二膜层104的厚度时，介于两邻近开口间的距离将不相同，并视上述第二膜层104中何者居中而定。图11-17为一系列示意图，显示了依据本发明另一实施例的形成图样的方法。于本实施例中，相似于或相同于前述实施例中的构件将采用相同的标号，且将省略关于这些构件的说明。参照图11,首先提供基板100,其上形成有掩模层101。接着于掩模层101上形成多个种构件102a与102b，其中种构件102a与102b具有不同的高度。举例来说，种构件102a可高于种构件102b。接着于种构件102a与102b上形成四个双膜层结构Ll、L2、L3与L4。各别的双膜层结构可包括第一膜层103以及后续形成的第二膜层104。各第一膜层103与第二膜层104皆顺应地沉积形成。于最后形成的双膜层结构L4上可形成有坦覆膜层(未示出)以于最终结构中制备出平坦顶面。举例来说，种构件102a与102b可包括氮化硅，第一膜层103可包括二氧化硅，第二膜层104可包括氮化硅，而坦覆膜层105可包括氮化硅。参照图12,接着施行平坦化程序以移除高于种构件102a的各第一膜层103、各第二膜层104以及坦覆膜层105，以露出种构件102a的顶面。此平坦化步骤可为化学机械抛光及/或回蚀刻程序。于一实施例中，平坦化步骤是于相同速率下移除了第一膜层103、第二膜层104以及坦覆膜层105。参照图13,接着各向异性地蚀刻第一膜层103以形成开口150，开口150邻近于种构件102并露出了其下方的掩^^莫层101。参照图14,接着各向异性地蚀刻第二膜层104。参照图15,接着再次各向异性蚀刻第一膜层103，进而形成开口151并露出下方的掩模层101。参照图16,接着再次各向异性地蚀刻第二膜层104。参照图17,再次各向异性地蚀刻第一膜层103以形成开口152并露出其下方的掩模层IOI。因此于掩模层101上形成了新图样。值得注意的是，通过采用不同高度的种构件102a与102b，上述新图样具有缜密的沟槽区180以及疏离的沟槽区181。如此的新图样接着可通过后续的蚀刻步骤而转印至掩模层101内。虽然本发明已以优选实施例，坡露如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定的为准。权利要求1.一种形成图样的方法，包括提供基板；形成多个种构件于该基板上；形成至少一双膜层结构，该双膜层结构包括形成于该种构件上的第一膜层以及形成于该第一膜层上的第二膜层；移除位于该种构件上的该第一膜层与该第二膜层；以及连续地且非等向地蚀刻该第一膜层与该第二膜层至少一次以形成邻近于该种构件的开口。2.如权利要求1所述的形成图样的方法，其中位于该种构件上的该第一膜层与该第二膜层经过移除以露出至少该种构件其中之一。3.如权利要求1所述的形成图样的方法，其中该第一膜层包括二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或非晶硅。4.如权利要求1所述的形成图样的方法，其中该第二膜层包括二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或非晶硅。5.如权利要求1所述的形成图样的方法，其中该种构件包括氮化物。6.如权利要求1所述的形成图样的方法，还包括形成掩模层于该基板与该种构件之间。7.如权利要求6所述的形成图样的方法，其中该掩才莫层包括介电材料。8.如权利要求1所述的形成图样的方法，还包括形成坦覆膜层于最上方的该双膜层结构之上。9.如权利要求8所述的形成图样的方法，其中该坦覆膜层包括相同于该第一膜层或该第二膜层的材料。10.如权利要求1所述的形成图样的方法，其中该第一膜层由等离子体增强型化学气相沉积、原子层沉积或热氧化法所形成。11.如权利要求2所述的形成图样的方法，其中该第二膜层由等离子体增强型化学气相沉积、原子层沉积或热氧化法所形成。12.如权利要求1所述的形成图样的方法，其中形成该至少一双膜层的步骤是在一腔体内完成。13.如权利要求1所述的形成图样的方法，其中连续地且非等向地蚀刻该第一膜层与该第二膜层的步骤是在一腔体内完成。14.如权利要求1所述的形成图样的方法，其中高于该种构件的该第一膜层与该第二膜层通过化学机械抛光或回蚀刻的方法所移除。15.如权利要求1所述的形成图样的方法，其中介于两相邻的该种构件间的图案间距等同于(S+W)/N，其中S为该两邻近的种构件间的间距，W为该种构件的宽度，而N为用于图案化的总膜层数。16.如权利要求1所述的形成图样的方法，其中至少该种构件之二具有不同高度。全文摘要本发明公开了一种形成图样的方法，包括提供基板；形成多个种构件于该基板上；形成至少一双膜层结构，该双膜层结构包括形成于该种构件上的第一膜层以及形成于该第一膜层上的第二膜层；移除位于该种构件上的该第一膜层与该第二膜层；以及连续地且非等向地蚀刻该第一膜层与该第二膜层至少一次以形成邻近于该种构件的开口。文档编号H01L21/02GK101364533SQ20071018085公开日2009年2月11日申请日期2007年10月17日优先权日2007年8月6日发明者达陈申请人:财团法人工业技术研究院