专利名称：多重抗反射层及其采用此种多重抗反射层的微影制造方法
技术领域：
本发明涉及一种电学基本电气元件领域半导体器件中的抗反射层(anti-reflective coating，简称ARC)及采用此种抗反射层的微影制造方法，特别是有关一种多重抗反射层(multiple ARC)及其采用此种多重抗反射层的微影制造方法。
背景技术：
随着线宽尺寸的缩减，使得微影制造方法即微影制程的困难度增加，因为线宽缩小，容易发生对准失误的情形。尤其是在定义导体层时，因为导体层材质的反射系数(reflectivity index)通常较大，致使定义时，曝光光源容易在导体层表面发生反射，造成光阻层尺寸偏差，而导致微影图案转移不正确。为了防止上述所提的误差出现，通常会在导体层上形成设有一层抗反射层，以减少因导体层产生的反射光，在定义时对光阻曝光的精确度造成误差，进而造成组件的不良品率降低。
上述的抗反射层一般分为形成于光阻上的顶抗反射层(top ARC)与形成于光阻下的底抗反射层(bottom ARC)，其中，该抗反射层的材质包括有机材质(organic material)与无机材质(inorganic material)两种。一般来说，有机材质如聚合物(polymer)通常是在涂布光阻层之后，再形成于光阻层之上；而无机材质例如氮化钛(TiN)，则通常在涂布光阻层之前就已经形成于导体层上。
请参阅图1所示，图1是现有习知的一种采用抗反射层在微影制程中的半导体组件的剖面示意图。如图1所示，在一半导体基底100上设有一层硬罩幕层(hardmask layer)102，且在硬罩幕层102上设有一层光阻106，以及在光阻106与硬罩幕层102之间设有一层无机抗反射层104。但是，往往因为硬罩幕层102的厚度在制程中不容易控制，所以当光线直射入基底100时，会造成反射率变化极大的缺点。
针对上述问题，美国专利第6331379号又揭露了一种使用抗反射层的微影制程(如图2所示)。请参阅图2所示，是现有习知的一种采用双层抗反射层在微影制程中的半导体组件的剖面示意图，其是首先在一半导体基底200上形成设有一层硬罩幕层202，再在硬罩幕层202上形成设有一层可吸收入射光的第一抗反射层204，其中该第一抗反射层204的吸收率(absorption)必须大于1。然后，直接在第一抗反射层204上形成设有一第二抗反射层206。接着，在第二抗反射层206上形成设有一层光阻208。然而，因为上述的吸收率大于1(即k＞1)的第一抗反射层204是一种特殊的材质，所以要形成这种具有特殊特性的材质层，势必需要其它更加复杂或特别的制程。
由此可见，上述现有的抗反射层及其采用此种抗反射层的微影制造方法仍存在有诸多的缺陷，而亟待加以进一步改进。
为了解决现有的抗反射层及其采用此种抗反射层的微影制造方法的缺陷，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决的道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，此显然是相关业者急欲解决的问题。
有鉴于上述现有的抗反射层及其采用此种抗反射层的微影制造方法存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，以期创设一种新的多重抗反射层及其采用此种多重抗反射层的微影制造方法，能够改进一般现有的抗反射层及其采用此种抗反射层的微影制造方法，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的主要目的在于，克服上述现有的抗反射层及其采用此种抗反射层的微影制造方法存在的缺陷，而提供一种新的多重抗反射层及其采用此种多重抗反射层的微影制造方法，所要解决的主要技术问题是使其可以达到降低反射率的效果。
本发明的另一目的在于，提供一种多重抗反射层及其采用此种多重抗反射层的微影制造方法，所要解决的技术问题是使其可以简化制程，不需要如现有习知技术那样采用复杂制程的k＞1的氮氧化硅层。
本发明的再一目的在于，提供一种多重抗反射层及其采用此种多重抗反射层的微影制造方法，所要解决的技术问题是使其可以简化制程，不需要如现有习知技术一般严格控制硬罩幕层的厚度。
本发明的目的及解决其主要技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依据本发明提出的一种多重抗反射层，其包括至少二抗反射层，位于一基底上；以及一硬罩幕层，被夹在该至少二抗反射层之间。
本发明的目的及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。
前述的多重抗反射层，其中所述的至少二抗反射层的材质包括无机材料。
前述的多重抗反射层，其中所述的至少二抗反射层的材质包括氮氧化硅。
前述的多重抗反射层，其中所述的至少二抗反射层的材质相同。
前述的多重抗反射层，其中所述的至少二抗反射层的材质包括氮氧化硅。
前述的多重抗反射层，其中所述的硬罩幕层包括氮化物。
前述的多重抗反射层，其中所述的硬罩幕层包括氧化物。
前述的多重抗反射层，其是配置于一光阻层下方。
前述的多重抗反射层，其中所述的至少二抗反射层包括一第一抗反射层，位于该硬罩幕层与该基底之间；以及一第二抗反射层，位于该硬罩幕层上。
前述的多重抗反射层，其中所述的第一抗反射层的厚度为200埃。
前述的多重抗反射层，其中所述的第二抗反射层的厚度为550埃。
本发明的目的及解决其主要技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种采用上述技术方案所述的多重抗反射层的微影制造方法，其包括以下制程步骤在一基底上形成一多重抗反射层，该多重抗反射层是由至少二抗反射层以及夹于该二抗反射层之间的一硬罩幕层所构成；在该二抗反射层上形成一光阻层；以及进行一曝光制程与一显影制程。
本发明的目的及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。
前述的采用此种多重抗反射层的微影制造方法，其中所述的至少二抗反射层的材质包括无机材料。
前述的采用此种多重抗反射层的微影制造方法，其中所述的至少二抗反射层的材质包括氮氧化硅。
前述的采用此种多重抗反射层的微影制造方法，其中所述的至少二抗反射层的材质相同。
前述的采用此种多重抗反射层的微影制造方法，其中所述的至少二抗反射层的材质包括氮氧化硅。
前述的采用此种多重抗反射层的微影制造方法，其中所述的硬罩幕层包括氮化物。
前述的采用此种多重抗反射层的微影制造方法，其中所述的硬罩幕层包括氧化物。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，为了达到上述发明目的，本发明多重抗反射层及其采用此种多重抗反射层的微影制造方法，主要采用以下技术内容本发明提出一种多重抗反射层，是由至少两层的抗反射层与一层硬罩幕层所组成，其中反射层的材质相同；其配置是硬罩幕层被夹在两层抗反射层之间，其中硬罩幕层的厚度因为其位置是配置于两抗反射层之间，所以不会影响半导体基底的反射率。
本发明另外提出一种采用多重抗反射层的微影制程，其包括提供一基底，在基底上形成一第一抗反射层。然后，在第一抗反射层上形成一层硬罩幕层，再在硬罩幕层上形成一第二抗反射层。之后，可在第二抗反射层上形成一层光阻，用以进行后续的曝光制程。
本发明的多重抗反射层结构，是将硬罩幕层夹在两层抗反射层中，而利用该多层接口形成多次相消性干涉，以达到降低反射率的目的。而且，本发明的制程简单，不需要严格限制硬罩幕层的厚度，即可获致低反射率的抗反射结构。此外，本发明采用两层抗反射层夹住硬罩幕层的方法，不需要其它更复杂或特别的制程来制得吸收率大于1(即k＞1)的抗反射层。
借由上述技术方案，本发明至少具有以下的结构特点及优点1、本发明因为将硬罩幕层夹在两层抗反射层中，而利用该多层接口形成多次相消性干涉，而可达到降低反射率的功效。
2、本发明不需要严格限制硬罩幕层的厚度，即可利用简单的制程获致低反射率的抗反射结构，而具有产业的利用价值。
3、因为本发明采用两层抗反射层夹住硬罩幕层的方法，所以不用像现有习知方法使用吸收率大于1(即k＞1)的抗反射层那样需要其它更复杂或特别的制程。
综上所述，本发明特殊的多重抗反射层及其采用此种多重抗反射层的微影制造方法，其多重抗反射层是由至少两层的抗反射层夹着一层硬罩幕层所组成，其可以在不受硬罩幕层厚度变化的影响下，使多重抗反射层达到降低反射率的效果。本发明不仅可达到有效的降低反射率的优良效果，且可以简化制程，不需要如现有习知技术那样采用复杂制程的k＞1的氮氧化硅层，且不需要如现有习知技术一般严格控制硬罩幕层的厚度。其具有上述诸多的优点及实用价值，其在制造方法上确属创新，较现有的抗反射层及其采用此种抗反射层的微影制造方法具有增进的多项功效，且制造方法简易，适于实用，具有产业的广泛利用价值。其不论在产品结构上、制造方法上或功能上皆有较大改进，且在技术上有较大进步，并产生了好用及实用的效果，而确实具有增进的功效，从而更加适于实用，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
图1是现有习知的一种采用抗反射层在微影制程中的半导体组件的剖面示意图。
图2是现有习知的一种采用双层抗反射层在微影制程中的半导体组件的剖面示意图。
图3是本发明一较佳实施例的采用多重抗反射层在微影制程中的半导体组件的剖面示意图。
图4是图3中所示的采用多重抗反射层的微影制程的制程步骤示意图。
图5是本发明一较佳实施例的氧化物硬罩幕的厚度以及与现有习知结构的硬罩幕氧化物硬罩幕的厚度与基底反射率的关系曲线图。
100、200、300半导体基底 102、202、304硬罩幕层层104、204、206抗反射层 302、306抗反射层106、208、308光阻400在半导体基底上形成一第一抗反射层402在第一抗反射层上形成一层硬罩幕层404在硬罩幕层上形成一第二抗反射层406在基底上形成一层光阻 408曝光制程410显影制程具体实施方式
以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的多重抗反射层及其采用此种多重抗反射层的微影制造方法其具体结构、制造方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。
请参阅图3所示，是本发明一较佳实施例的采用多重抗反射层在微影制程中的半导体组件的剖面示意图。
如图3所示，在本实施例中，本发明多重抗反射层的结构是由形成于一半导体基底300上至少两层的抗反射层，譬如图中所示的第一抗反射层302、第二抗反射层306与一层硬罩幕层(hardmask layer)304所组成，其中抗反射层302、306的材质相同，例如是无机材质(inorganic material)的氮氧化硅(SiON)；其配置是硬罩幕层304被夹在两层抗反射层302与306之间；而硬罩幕层304可以是氧化物(oxide)或氮化物(nitride)。由于折射率主要是与光穿透的介质有关，所以在本实施例中位于两层抗反射层302、306之间的硬罩幕层304的厚度变化并不会影响基底300的反射率(reflectivity)。另外，在抗反射层306上还包括一层用来进行后续曝光制程的光阻308。
请参阅图4所示，是图3中所示的采用多重抗反射层的微影制程的制程步骤示意图。在步骤400中，在半导体基底上形成一第一抗反射层，其材质例如是无机材质的氮氧化硅。然后，在步骤402中，在第一抗反射层上形成一层硬罩幕层，其材质例如氧化物或氮化物，以及形成硬罩幕层的方法例如是化学气相沉积法。接着，在步骤404中，在硬罩幕层上形成一第二抗反射层，其材质需与第一抗反射层相同，如氮氧化硅。接着，可在步骤406中，在基底上形成一层光阻。随后，进行曝光制程，步骤408与显影制程，步骤410。
请参阅图5所示，是本发明一较佳实施例的氧化物硬罩幕的厚度以及与现有习知结构的硬罩幕氧化物硬罩幕的厚度与基底反射率的关系曲线图。在图5中分别有三条曲线，其中以方形点(■)以及以圆点(●)所串连起来的两条曲线分别是上述图1所示现有习知抗反射层102的厚度分别为300埃与500埃时，其氧化物硬罩幕的厚度与基底反射率的关系图。另外，以三角形(▲)串连起来的曲线则是依照本发明较佳实施例的氧化物硬罩幕的厚度与基底反射率的关系图，其中第一抗反射层302厚度为200埃以及第二抗反射层306厚度为550埃。由图5可知，现有习知技术虽然可经由增加抗氧化层的厚度来改善其基底反射率，但是改善后的反射率仍旧不够小，而且因为硬罩幕层的厚度在制程中不容易控制，所以当光线直射入基底时，会造成反射率变化极大的缺点，而无法得到稳定的结果。反之，本发明的曲线不但较现有习知产品的反射率低，而且反射率也不容易受硬罩幕层的厚度变化所影响。因此，本发明确实具备可以降低反射率及简化制程的优良效果。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种多重抗反射层，其特征在于其包括至少二抗反射层，位于一基底上；以及一硬罩幕层，被夹在该至少二抗反射层之间。
2.根据权利要求1所述的多重抗反射层，其特征在于其中所述的至少二抗反射层的材质包括无机材料。
3.根据权利要求2所述的多重抗反射层，其特征在于其中所述的至少二抗反射层的材质包括氮氧化硅。
4.根据权利要求1所述的多重抗反射层，其特征在于其中所述的至少二抗反射层的材质相同。
5.根据权利要求4所述的多重抗反射层，其特征在于其中所述的至少二抗反射层的材质包括氮氧化硅。
6.根据权利要求1所述的多重抗反射层，其特征在于其中所述的硬罩幕层包括氮化物。
7.根据权利要求1所述的多重抗反射层，其特征在于其中所述的硬罩幕层包括氧化物。
8.根据权利要求1所述的多重抗反射层，其特征在于其是配置于一光阻层下方。
9.根据权利要求1所述的多重抗反射层，其特征在于其中所述的至少二抗反射层包括一第一抗反射层，位于该硬罩幕层与该基底之间；以及一第二抗反射层，位于该硬罩幕层上。
10.根据权利要求9所述的多重抗反射层，其特征在于其中所述的第一抗反射层的厚度为200埃。
11.根据权利要求9所述的多重抗反射层，其特征在于其中所述的第二抗反射层的厚度为550埃。
12.一种采用权利要求1所述的多重抗反射层的微影制造方法，其特征在于其包括以下制程步骤在一基底上形成一多重抗反射层，该多重抗反射层是由至少二抗反射层以及夹于该二抗反射层之间的一硬罩幕层所构成；在该二抗反射层上形成一光阻层；以及进行一曝光制程与一显影制程。
13.根据权利要求12所述的采用此种多重抗反射层的微影制造方法，其特征在于其中所述的至少二抗反射层的材质包括无机材料。
14.根据权利要求13所述的采用此种多重抗反射层的微影制造方法，其特征在于其中所述的至少二抗反射层的材质包括氮氧化硅。
15.根据权利要求12所述的采用此种多重抗反射层的微影制造方法，其特征在于其中所述的至少二抗反射层的材质相同。
16.根据权利要求15所述的采用此种多重抗反射层的微影制造方法，其特征在于其中所述的至少二抗反射层的材质包括氮氧化硅。
17.根据权利要求12所述的采用此种多重抗反射层的微影制造方法，其特征在于其中所述的硬罩幕层包括氮化物。
18.根据权利要求12所述的采用此种多重抗反射层的微影制造方法，其特征在于其中所述的硬罩幕层包括氧化物。
全文摘要
本发明是关于一种多重抗反射层及其采用此种多重抗反射层的微影制造方法，其中，该多重抗反射层是由至少两层的抗反射层夹着一层硬罩幕层所组成，其可在不受硬罩幕层厚度变化的影响下，使多重抗反射层达到降低反射率的效果。该多重抗反射层的微影制造方法，包括以下制程步骤在一基底上形成一多重抗反射层，该多重抗反射层是由至少二抗反射层以及夹于该二抗反射层之间的一硬罩幕层所构成；在该二抗反射层上形成一光阻层；以及进行一曝光制程与一显影制程。本发明利用该多层接口形成多次相消性干涉，而可达到降低反射率的功效；其不需要严格限制硬罩幕层的厚度，即可利用简单制程获致低反射率的抗反射结构，而具有产业的利用价值。
文档编号G02B1/11GK1548989SQ03131458
公开日2004年11月24日 申请日期2003年5月14日 优先权日2003年5月14日
发明者曹兆玺 申请人:旺宏电子股份有限公司