半导体制造工艺中用于形成微细硅图案的新型蚀刻方法技术

本发明专利技术的目的是提供一种用于在半导体制造工艺中体现大纵横比的微细硅图案的工艺，涉及一种处理得在有机碳膜层选择地附着耐氟酸性物质后，使用含氟酸水溶液，以湿式蚀刻形成图案的新型湿式蚀刻方法，本发明专利技术的以湿式蚀刻形成图案的方法在形成CD小的图案时，不对数μm深度的蚀刻对象物的活性区域造成损伤地进行蚀刻，从而表现出提供微细图案形成方法的效果。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体制造工艺中用于形成微细硅图案的新型蚀刻方法
本专利技术涉及一种在半导体制造工艺中，为了形成微细硅或硅化合物图案，在有机碳膜图案上以选择性附着的方式涂覆耐氟酸性物质后，使用含氟酸水溶液，以湿式蚀刻形成图案的新型湿式蚀刻方法。
技术介绍
最近，随着半导体设备的小型化及集成化，要求体现微细图案，作为形成这种微细图案的方法，通过开发曝光装备或导入追加工艺的光刻胶图案的微细化是高效的。在制造半导体的工艺中，过去利用365nm波长的i-线(i-line)光源，在半导体基板形成图案，但为了形成更加微细的图案，需要更小波段的光源。实际上，以KrF(248nm)为开端，开发了利用ArF(198nm)、EUV(extremeultraviolet-极紫外，13.5nm)光源的光刻(lithography)、ArF光刻的重叠曝光(双重图案化光刻)技术，从而现在已经商用化或正在商用化当中，并利用这些技术可以体现更微细的图案。为了体现大纵横比(aspectratio)大的硅微细化图案，如果使用如同以往厚的厚度(>500nm)的光刻胶，则光刻胶的图案纵横比升高，发生图案塌陷，因而在体现具有大纵横比的硅图案方面成为障碍。与图案塌陷相关联，如果降低光刻胶的厚度，则在后续干式蚀刻(Dryetch)工艺中，无法充分发挥作为对基板(substrate)的掩膜(mask)的作用，由于这种理由，无法制作为了体现图案所需的深度程度深的图案。为了解决这种问题，使用称为无定形碳膜(ACL:amorphouscarbonlayer)或SOC(spinoncarbon，旋涂的碳)或者SOH(spinonhardmask，旋涂的掩膜)等硬掩膜(Hardmask)的有机碳膜材料来进行工艺，但该方法也在形成更深的硅图案方面表现出界限。在这种工艺中，应用如下方法，即，形成将要进行蚀刻的膜后，通过利用等离子体的选择性干式蚀刻来形成图案的方法。如果简略地考查这种工艺顺序，则在基板层上涂覆作为有机碳膜的SOC层，以化学气相沉积法沉积作为无机膜的SiON层，在其上涂覆光刻胶并进行曝光而进行图案化。利用图案化的光刻胶，以卤素等离子体蚀刻SiON层后，以氧等离子体蚀刻有机碳膜层，将最终基板层利用卤素等离子体以放大图案深度的方式进行蚀刻。如果使用卤素等离子体，则在作为无机膜的SiON层中，蚀刻速度快于作为有机膜的光刻胶，因此即使以薄的厚度的光刻胶，也可以转写希望的图案，如果使用氧等离子体，则在作为有机碳膜的SOC层中，速度快于SiON层，因而容易实现蚀刻。最终，由于基板层为Si、SiO2或SiN，因而利用相比碳膜质更容易蚀刻基板层的卤素等离子体，以放大图案的深度的方式进行转写。在为了体现微细化图案而导入硬掩膜的工艺中，随着图案微细化，图案的纵横比进一步升高，由此，在可以以干式蚀刻工艺体现的图案发生问题。为了制作微细图案，需更深地形成基板层，而如果要以干式蚀刻工艺进行，则需将光刻胶层或有机碳膜层及ACL层的厚度制作为更厚，在ArF或KrFPR情况下，由于树脂结构上的原因，在如同i-线PR提高厚度方面存在界限，如果提高有机碳膜层的厚度，则在进行干式蚀刻工艺时，图案会弯曲或折断而无法应用。另外，如果要提高ACL层的厚度，则沉积时间和费用增加而存在生产单价上升及效率下降的缺点，更重要的是可体现的厚度也是限定的，因此用具有大纵横比的现在数十或数百nm宽度的图案，无法蚀刻远比数μm深度更深的数十μm深度的硅或硅化合物层。本专利技术的专利技术人着眼于此，为了体现以现有工艺无法实现的大纵横比的微细硅或硅化合物图案，执行了对新型工艺开发的研究，研究执行结果，被评价为，相比于干式蚀刻(Dryethc)，湿式蚀刻(Wetetch)在工艺方面蚀刻速度快，具有稳定性的优秀的蚀刻，而在费用方面也被认为更经济，因而开发了一种可以使用湿式方法形成更微细图案的技术。
技术实现思路
要解决的问题本专利技术涉及一种新型湿式蚀刻方法，在半导体制造工艺中，为了形成微细硅或硅化合物图案，在有机碳膜层上以选择性附着的方式涂覆耐氟酸性物质后，使用含氟酸水溶液，以湿式蚀刻来形成图案。解决问题的方案本专利技术涉及一种为了形成希望的图案，在光刻胶图案刻蚀后剩留的有机碳膜层上以选择性附着的方式涂覆耐氟酸性物质后，使用含氟酸水溶液，以湿式蚀刻来形成图案的方法。更详细而言，在半导体制造工艺中的硅或硅化合物层的蚀刻工艺中，在蚀刻对象物以适当厚度依次层叠有机膜和无机膜，首先涂覆含有多量碳的有机碳膜层，然后以化学气相沉积法沉积SiON层后，在其上涂覆光刻胶，进行图案化。利用图案化的光刻胶，用卤素等离子体蚀刻SiON层后，用氧等离子体蚀刻有机碳膜层，只蚀刻要形成的图案深度的一部分。然后，在蚀刻对象物上，将耐氟酸性强化材料选择性地只附着于有机碳膜层并进行烘烤而形成保护膜后，利用包含氟酸的水溶液对所述基板进行第二次湿式蚀刻而形成希望的图案。其中，所谓有机碳膜，意指能够以旋涂或化学、物理沉积方法在晶片上涂覆的含碳量为30％至100％的膜质。在所述有机碳膜层中，能够进行旋涂的SOC的旋涂厚度不被特别限定，但可以以厚度来涂覆，可以在150℃至400℃温度下，进行1分钟至5分钟烘烤工艺。就能够以所述化学或物理沉积方法形成的SiON而言，可以在沉积装备中，利用等离子体，以0.01至10托的压力，以厚度来形成。耐氟酸性强化材料为聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯、聚二乙烯、聚氯乙烯、聚咪唑、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯醚、聚偏二氟乙烯，只要是具有耐氟酸性且能够选择性地涂覆于有机碳膜的物质，则均可。优选地，所述耐氟酸性强化材料的旋涂涂覆厚度以厚度来涂覆，在50℃至400℃温度下，进行1分钟至5分钟时间烘烤工艺。耐氟酸性强化材料的旋涂厚度如果以低于(薄于)的方式涂覆，则有机碳膜涂覆得不全，从而在利用氟酸溶液的湿式蚀刻过程中，有机碳膜被氟酸蚀刻，因而无法形成希望的蚀刻形态。另一方面，如果以高于(厚于)的方式涂覆，则耐氟酸性涂覆物质以物理方式填充于要蚀刻的图案大小为数十～数百nm的有机碳膜层之间，即图案与图案之间，导致无法实现利用氟酸溶液的蚀刻，因而无法应用。由于这种理由，本专利技术的专利技术人公布，耐氟酸性强化材料的旋涂厚度优选为进而，由于要蚀刻的图案的大小根据涂覆于有机碳膜的耐氟酸性强化材料的旋涂厚度而变化，因此，本专利技术的专利技术人考虑到数十～数百nm的有机碳膜层的蚀刻余量，确认了有机膜图案大小的10％以下为适当，且执行长期、持续研究的结果，公布了耐氟酸性强化材料的旋涂厚度更优选为专利技术效果根据本专利技术的以新型湿式蚀刻形成微细图案的方法，是以干式蚀刻进行刻蚀，以便在硅或硅化合物层上剩留有机碳膜层，然后在剩留的有机碳膜层选择性地附着耐氟酸性强化材料而形成图案保护膜。耐氟酸性强化材料为与有机碳膜层发生反应的物质，其保护有机碳膜表面，从而在湿式蚀刻时，加强对氟酸的耐蚀刻性。因此，在为了形成微细图案而本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形成硅或硅化合物图案的方法，在半导体制造工艺中的硅或硅化合物层的蚀刻工艺中，包括：/ni)在蚀刻对象物依次层叠有机膜和无机膜，涂覆用于形成图案的光刻胶后，经过曝光与显影而形成光刻胶图案的步骤；/nii)利用上述步骤中形成的光刻胶图案，用能进行蚀刻的气体实施干式蚀刻而剩留蚀刻对象物紧接着的上面的有机碳膜的步骤；/niii)在剩留的有机碳膜图案上涂覆耐氟酸性物质的步骤；及/niv)用含有氟酸的水溶液进行湿式蚀刻的步骤。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180123 KR 10-2018-00082631.一种形成硅或硅化合物图案的方法，在半导体制造工艺中的硅或硅化合物层的蚀刻工艺中，包括：
i)在蚀刻对象物依次层叠有机膜和无机膜，涂覆用于形成图案的光刻胶后，经过曝光与显影而形成光刻胶图案的步骤；
ii)利用上述步骤中形成的光刻胶图案，用能进行蚀刻的气体实施干式蚀刻而剩留蚀刻对象物紧接着的上面的有机碳膜的步骤；
iii)在剩留的有机碳膜图案上涂覆耐氟酸性物质的步骤；及
iv)用含有氟酸的水溶液进行湿式蚀刻的步骤。


2.根据权利要求1所述的形成硅或硅化合物图案的方法，其特征在于，
在蚀刻对象物层叠有机膜和无机膜的方法为进行涂覆或者以化学或物理方式沉积的方法。


3.根据权利要求2所述的形成硅或硅化合物图案的方法，其特征在于，
层叠于蚀刻对象物的有机碳膜的含碳量为30％至100％。


4.根据权利...

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