專利名稱：光刻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光刻方法。
背景技術(shù)：
光刻設(shè)備是一種將所需圖案應(yīng)用到襯底的目標(biāo)部分上的機(jī)器。例如，
可以將光刻設(shè)備用在集成電路(ic)的制造中。在這種情況下，可以將可
選地稱為掩模或掩模版(reticle)的圖案形成裝置用于產(chǎn)生與所述IC的單層 相對應(yīng)的電路圖案?？梢詫⒃搱D案成像到襯底(例如，硅晶片)上的目標(biāo) 部分(例如，包括一個(gè)或多個(gè)管芯的部分)上，所述襯底具有一層輻射敏 感材料(抗蝕劑)。通常，單獨(dú)的襯底將包含連續(xù)被曝光的相鄰目標(biāo)部分 的網(wǎng)絡(luò)。公知的光刻設(shè)備包括所謂步進(jìn)機(jī)，在所述步進(jìn)機(jī)中，通過將全 部圖案一次曝光到所述目標(biāo)部分上來輻射每一個(gè)目標(biāo)部分；以及所謂掃描 器，在所述掃描器中，通過沿給定方向("掃描"方向)用輻射束掃描所述 圖案、同時(shí)沿與該方向平行或反向平行的方向掃描所述襯底來輻射每一個(gè) 目標(biāo)部分。
在一些情況下，需要確保例如襯底的外側(cè)區(qū)域上的一定區(qū)段的抗蝕劑 是容易去除的。所述外側(cè)區(qū)域可以例如是襯底的外圍區(qū)域(例如邊沿區(qū) 域)。
例如當(dāng)"封裝"IC (即安裝到電路板上)時(shí)，一個(gè)這種情況出現(xiàn)。通常 采用導(dǎo)線將IC與電路板相連。然而，近年來，導(dǎo)線所粘合的位置之間的距 離己經(jīng)逐漸變小，且采用導(dǎo)線粘合更為困難。公知為倒裝芯片凸起形成的 工藝越來越多地被用于替代采用連接導(dǎo)線來連接IC與電路板。在倒裝芯片 凸起形成工藝中，焊料(或某些其他金屬)被提供在襯底上的每個(gè)IC上的
特定位置上。襯底被翻轉(zhuǎn)，并例如通過加熱焊料以使得焊料融化并在之后 使其再次冷卻而將襯底結(jié)合至電路板。
焊料(或其他金屬)可以通過光刻工藝將自身設(shè)置在特定的位置上。
在這種工藝中，可能包括多個(gè)ic的襯底設(shè)置有一層輻射敏感材料(抗蝕
劑)。光刻設(shè)備可以被用于輻射抗蝕劑，并隨后在特定的位置上選擇性地 去除抗蝕劑，在所述位置上，需要焊料的"凸起"(本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng) 當(dāng)理解，依賴于所使用的是正性抗蝕劑還是負(fù)性抗蝕劑，所述區(qū)域可以是
經(jīng)過輻射的區(qū)域或者未經(jīng)過輻射的區(qū)域)。然后，IC可以經(jīng)過電鍍步驟將 焊料應(yīng)用到IC的特定位置上。正如所理解的那樣，電鍍工藝涉及對金屬將
要沉積于其上的物品的電連接。相應(yīng)地，電鍍步驟需要襯底的無抗蝕劑區(qū) 段以進(jìn)行電連接。

發(fā)明內(nèi)容
盡管提供用于進(jìn)行這種電連接的單個(gè)無抗蝕劑點(diǎn)就足夠了 ，但是在襯 底的外側(cè)區(qū)域周圍提供無抗蝕劑的襯底的連續(xù)環(huán)是有益的。這種配置可以 使得電連接更可靠。進(jìn)而，在襯底的外側(cè)邊沿周圍的連續(xù)無抗蝕劑環(huán)允許 采用無抗蝕劑區(qū)域方便地形成電鍍槽。例如，直立的壁可以被設(shè)置在襯底 的無抗蝕劑區(qū)域上，以使得襯底形成電鍍槽的基礎(chǔ)。
例如，為了確保至襯底的良好的電連接，無抗蝕劑環(huán)應(yīng)當(dāng)是連續(xù)的、 無抗蝕劑的和不受污染的。為了幫助確保此，提供襯底的圖案化區(qū)域不顯 著地侵占或緊鄰無抗蝕劑區(qū)域(或者將隨后去除抗蝕劑的區(qū)域)相鄰是有 用的。這致使例如在襯底的圖案化區(qū)段的處理中使用的化學(xué)物質(zhì)、溶液等 不泄漏到無抗蝕劑區(qū)域上或無抗蝕劑區(qū)域中。這種泄漏可以通過在圖案化 的區(qū)域周圍形成稱為環(huán)形密封的隔離物或密封。
例如，旨在提供一種用于形成這種環(huán)形密封的新設(shè)備和方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種環(huán)形密封形成設(shè)備，包括 襯底保持架，配置用于保持至少一部分涂覆有抗蝕劑的襯底；以及 深紫外輻射出口，配置用于輻射抗蝕劑區(qū)段，在襯底保持架和深紫外
輻射出口之間能夠產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)，設(shè)置所述運(yùn)動(dòng)以使得在設(shè)備的使用中，
由深紫外輻射出口輻射的抗蝕劑的區(qū)段是環(huán)形的。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種設(shè)置有環(huán)形密封形成設(shè)備的光刻
設(shè)備，所述環(huán)形密封形成設(shè)備包括
襯底保持架，配置用于保持至少一部分涂覆有抗蝕劑的襯底；以及 深紫外輻射出口，配置用于輻射抗蝕劑區(qū)段，
其中，設(shè)置所述襯底保持架和深紫外輻射出口以使得在襯底保持架和 深紫外輻射出口之間能夠產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)，以便輻射抗蝕劑環(huán)而形成環(huán)形密 封。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種設(shè)置有環(huán)形密封的襯底，所述環(huán) 形密封通過以深紫外輻射輻射襯底上的抗蝕劑環(huán)而形成。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種在至少部分涂覆有抗蝕劑的襯底 上形成環(huán)形密封的方法，所述方法包括以深紫外輻射輻射襯底上的抗蝕劑 環(huán)的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種包括通過以深紫外輻射輻射襯底 上的抗蝕劑環(huán)來在至少部分被抗蝕劑涂覆的襯底上形成環(huán)形密封的光刻 方法。


在此僅借助示例，參照所附示意圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述，在所 附示意圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件，且其中 圖l示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光刻設(shè)備；
圖2a至圖2C示出稂據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的環(huán)形密封形成設(shè)備和襯底； 圖3a至圖3c示出本發(fā)明的實(shí)施例的操作原理；以及 圖4a和圖4b是根據(jù)可能被采用以形成環(huán)形密封的本發(fā)明實(shí)施例的工 藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖l示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例的光刻設(shè)備。所述設(shè)備包
括
照射系統(tǒng)(照射器)IL，用于調(diào)節(jié)輻射束PB (例如，紫外輻射或深 紫外輻射)；
支撐結(jié)構(gòu)(例如掩模臺)MT，用于支撐圖案形成裝置(例如掩模) MA，并與用于相對于部件PL精確地定位圖案形成裝置的第一定為裝置PM
相連；
襯底臺(例如晶片臺)WT，配置用于保持襯底(例如涂覆有抗蝕劑 的晶片)W，并與用于相對于部件PL精確地定位襯底的第二定為裝置PW 相連；以及
投影系統(tǒng)(例如折射式投影透鏡)PL，配置用于將由圖案形成裝置 MA賦予輻射束PB的圖案成像到襯底W的目標(biāo)部分C (例如包括一根或多 根管芯)上；以及
紫外輻射出口 (UVS)，配置用于輻射涂覆襯底W的抗蝕劑的所選部 分，所述UVS的重要性將在下文中進(jìn)行更詳細(xì)地描述。
如這里所示的，所述設(shè)備是透射型的(例如，采用透射式掩模)。替 代地，所述設(shè)備可以是反射型的(例如，采用可編程反射鏡陣列)。
這里所使用的術(shù)語"圖案形成裝置"應(yīng)該被廣義地理解為能夠用于將 其橫截面上的圖案賦予輻射束、以便在襯底的目標(biāo)部分上形成圖案的任何 裝置。應(yīng)當(dāng)注意，被賦予輻射束的圖案可能不與在襯底目標(biāo)部分上的所需 圖案完全相對應(yīng)。通常，被賦予輻射束的圖案將與在目標(biāo)部分上形成的器 件中的特定的功能層相對應(yīng)，例如集成電路。
圖案形成裝置可以是透射式的或反射式的。圖案形成裝置的示例包括 掩模、可編程反射鏡陣列以及可編程液晶顯示(LCD)面板。掩模在光刻 中是公知的，并且包括諸如二元掩模類型、交替相移掩模類型、衰減相移 掩模類型和各種混合掩模類型之類的掩模類型?？删幊谭瓷溏R陣列的示例 采用小反射鏡的矩陣排列，可以獨(dú)立地傾斜每一個(gè)小反射鏡，以便沿不同 方向反射入射的輻射束；以這樣的方式，所反射的輻射束被圖案化。
支撐結(jié)構(gòu)保持圖案形成裝置。其以依賴于圖案形成裝置的取向、光刻 設(shè)備的設(shè)計(jì)以及諸如圖案形成裝置是否保持在真空環(huán)境中等其他條件的 方式保持圖案形成裝置。所述支撐結(jié)構(gòu)可以采用機(jī)械夾持、真空或其他夾 持技術(shù)(例如在真空條件下的靜電夾持)。支撐結(jié)構(gòu)可以是框架或臺，例 如，其可以根據(jù)需要成為固定的或可移動(dòng)的。所述支撐結(jié)構(gòu)可以確保圖案 形成裝置位于所需的位置上(例如相對于投影系統(tǒng))。在這里使用的術(shù)語 "掩模版"或"掩模"都可以認(rèn)為與更上位的術(shù)語"圖案形成裝置"同義。
應(yīng)該將這里使用的術(shù)語"投影系統(tǒng)"廣義地解釋為包括任意類型的投
影系統(tǒng)，包括折射型光學(xué)系統(tǒng)、反射型光學(xué)系統(tǒng)和反射折射型光學(xué)系統(tǒng)， 如對于所使用的曝光輻射所適合的、或?qū)τ谥T如使用浸沒液或使用真空之 類的其他因素所適合的。這里使用的術(shù)語"投影透鏡"可以認(rèn)為是與更上位 的術(shù)語"投影系統(tǒng)"同義。
所述照射系統(tǒng)也可以包括各種類型的光學(xué)部件，例如折射型、反射型、 和反射折射型光學(xué)部件，以引導(dǎo)、成形、或控制輻射束，且這種部件在下 文中也可以合起來或單獨(dú)地稱為"透鏡"。
所述光刻設(shè)備可以是具有兩個(gè)(雙臺)或更多襯底臺(和/或兩個(gè)或 更多的支撐結(jié)構(gòu))的類型。在這種"多臺"機(jī)器中，可以并行地使用附加的 臺和/或支撐結(jié)構(gòu)，或可以在將一個(gè)或更多個(gè)其他臺或支撐結(jié)構(gòu)用于曝光 的同時(shí)，在一個(gè)或更多個(gè)臺和/或支撐結(jié)構(gòu)上執(zhí)行預(yù)備步驟。
所述光刻設(shè)備也可以是其中襯底浸沒在具有高折射率的液體(例如 水)中的類型，以便填充投影系統(tǒng)的最終元件和襯底之間的空隙。浸沒液 也可以應(yīng)用到光刻設(shè)備中的其他空隙，例如，在掩模和投影系統(tǒng)的第一元 件之間的空隙。浸沒技術(shù)用于增加投影系統(tǒng)的數(shù)值孔徑在本領(lǐng)域內(nèi)是公知 的。
所述照射器IL接收從輻射源SO發(fā)出的輻射束。該源和所述光刻設(shè) 備可以是分立的實(shí)體(例如當(dāng)該源為準(zhǔn)分子激光器時(shí))。在這種情況下， 不會(huì)認(rèn)為所述源是所述光刻設(shè)備的組成部分，并且通過包括例如合適的引 導(dǎo)鏡和/或擴(kuò)束器的束傳遞系統(tǒng)BD的幫助，將所述輻射束從所述源SO傳 到所述照射器IL。在其他情況下，所述源可以是所述光刻設(shè)備的組成部分， 例如當(dāng)所述源是汞燈時(shí)?？梢詫⑺鲈碨O和所述照射器IL、以及如果需 要時(shí)的所述束傳遞系統(tǒng)BD —起稱作輻射系統(tǒng)。
所述照射器IL可以包括用于調(diào)整所述輻射束的角強(qiáng)度分布的調(diào)整裝 置AM。通常，可以對所述照射器的光瞳平面中的強(qiáng)度分布的至少所述外
部和/或內(nèi)部徑向范圍(一般分別稱為C7-外部和CT-內(nèi)部)進(jìn)行調(diào)整。此外，
所述照射器IL通常包括各種其他部件，例如積分器IN和聚光器CO。所 述照射器提供經(jīng)過調(diào)節(jié)的輻射束PB，以在其橫截面中具有所需的均勻性 和強(qiáng)度分布。
所述輻射束PB入射到保持在支撐結(jié)構(gòu)MT上的所述圖案形成裝置
(例如，掩模)MA上。已經(jīng)穿過圖案形成裝置MA之后，所述輻射束PB 通過投影系統(tǒng)PL，所述PL將輻射束聚焦到所述襯底W的目標(biāo)部分C上。 通過第二定為裝置PW和位置傳感器IF (例如，干涉儀裝置)的幫助，可 以精確地移動(dòng)所述襯底臺WT，例如以便將不同目標(biāo)部分C定位于所述輻 射束PB的輻射路徑中。類似地，例如在來自掩模庫的機(jī)械修補(bǔ)之后，或 在掃描期間，可以將所述第一定位裝置PM和另一個(gè)位置傳感器(圖1中 未明確示出)用于將圖案形成裝置MA相對于所述輻射束PB的輻射路徑 精確地定位。通常，可以通過形成所述定位裝置PM和PW的一部分的長 行程模塊(粗定位)和短行程模塊(精定位)的幫助來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)臺MT和 WT的移動(dòng)。然而，在步進(jìn)機(jī)的情況下(與掃描器相反)，所述支撐結(jié)構(gòu) MT可以僅與短行程致動(dòng)器相連，或可以是固定的?？梢允褂脠D案形成裝 置對齊標(biāo)記M1、 M2和襯底對齊標(biāo)記P1、 P2來對齊圖案形成裝置MA和 襯底W。
可以將所述專用設(shè)備用于以下優(yōu)選模式的至少一種-
1. 在步進(jìn)模式中，在將賦予到輻射束PB的整個(gè)圖案一次投影到目 標(biāo)部分C上的同時(shí)，將支撐結(jié)構(gòu)MT和所述襯底臺WT保持為實(shí)質(zhì)靜止
(即，單一的靜態(tài)曝光)。然后將所述襯底臺WT沿X和/或Y方向移動(dòng)， 使得可以對不同目標(biāo)部分C曝光。在步進(jìn)模式中，曝光場的最大尺寸限制 了在單一的靜態(tài)曝光中成像的所述目標(biāo)部分C的尺寸。
2. 在掃描模式中，在將賦予輻射束PB的圖案投影到目標(biāo)部分C上 的同時(shí)，對支撐結(jié)構(gòu)MT和襯底臺WT同步地進(jìn)行掃描(即，單一的動(dòng)態(tài) 曝光)。襯底臺WT相對于支撐結(jié)構(gòu)MT的速度和方向可以通過所述投影 系統(tǒng)PL的(縮小)放大率和圖像反轉(zhuǎn)特征來確定。在掃描模式中，曝光 場的最大尺寸限制了單一的動(dòng)態(tài)曝光中的所述目標(biāo)部分的寬度(沿非掃描 方向)，而所述掃描運(yùn)動(dòng)的長度確定了所述目標(biāo)部分的高度(沿所述掃描 方向)。
3. 在另一個(gè)模式中，將保持可編程圖案形成裝置的支撐結(jié)構(gòu)MT保 持為實(shí)質(zhì)靜止?fàn)顟B(tài)，并且在將賦予輻射束PB的圖案投影到目標(biāo)部分C上 的同時(shí)，對所述襯底臺WT進(jìn)行移動(dòng)或掃描。在這種模式中，通常采用脈 沖輻射源，并且在所述襯底臺WT的每一次移動(dòng)之后、或在掃描期間的連 續(xù)輻射脈沖之間，根據(jù)需要更新所述可編程圖案形成裝置。這種操作模式 可易于應(yīng)用于利用可編程圖案形成裝置(例如，如上所述類型的可編程反 射鏡陣列)的無掩模光刻中。
也可以采用上述使用模式的組合和/或變體，或完全不同的使用模式。 上述光刻設(shè)備可以被用于在倒裝芯片凸起形成工藝中形成焊料凸起。
圖案形成裝置MA將設(shè)置有包括所需的焊料凸起的圖案。該圖案成像于設(shè) 置在襯底W上的抗蝕劑厚層(即，比用于傳統(tǒng)光刻中的抗蝕劑層厚)上。 然后，對抗蝕劑進(jìn)行顯影和處理，以使得在焊料凸起所需的位置上形成凹 陷。然后，焊料在抗蝕劑中的凹陷中被電鍍。然后抗蝕劑被去除，以使得 焊料凸起從襯底的最上表面向上突出。
相應(yīng)地，應(yīng)當(dāng)理解，這里所指的"襯底"將包括已經(jīng)包含多個(gè)已處理層 的襯底(例如形成IC)。
如上所述，有時(shí)防止圖案化區(qū)域嚴(yán)重地侵占或緊鄰近無抗蝕劑區(qū)域 (或隨后將成為無抗蝕劑區(qū)域的區(qū)域)可能是有益的。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)， 可以在襯底W上形成環(huán)形密封。
圖2a示出與涂覆有正性抗蝕劑R的襯底W相關(guān)的紫外輻射出口UVS。 紫外輻射出口UVS通過例如光纖或反射鏡配置與被配置用于發(fā)射波長為 250nm的輻射(即深紫外輻射(DUV))的紫外源相連，所述源從襯底附 近的紫外輻射出口UVS偏置。替代地，紫外輻射出口UVS可以本身作為紫 外輻射源。抗蝕劑R是i線(i-line)抗蝕劑，這意味著通過以i線輻射(例 如365nm/436nm)輻射該抗蝕劑，可以對所述抗蝕劑進(jìn)行圖案化。從圖 2a中可見，抗蝕劑R已經(jīng)被圖案化了，例如通過經(jīng)過圖案化的掩?；蜓谀?版輻射抗蝕劑(圖2a中未示出)實(shí)現(xiàn)。
圖2a示出抗蝕劑l的經(jīng)過輻射的部分。可以看到，這些經(jīng)過輻射的部 分l彼此分離開，且延伸橫跨抗蝕劑R。正如在本領(lǐng)域內(nèi)所知，在抗蝕劑R 中有三種基本成分樹脂(酚醛樹脂)、感光劑(感光化合物(PAC)): 重氮奈醌(DNQ))，和溶劑。當(dāng)利用紫外輻射進(jìn)行曝光時(shí)，DNQ分子激 活，且在水存在的情況下，釋放出產(chǎn)生已知為茚羧酸(indenecarboxylic acid， ICA)的化合物的氮?dú)?。ICA是極性分子，因此，ICA極易溶于基礎(chǔ) 水溶液，例如無金屬離子(MIF)顯影液和含金屬離子(MIB)顯影液。
酚醛樹脂的溶解度由于ICA的存在而極大地增強(qiáng)。因此，接受i線紫外輻射
曝光的樹脂R的部分1在正常情況下是可以采用合適的顯影液去除的。
無抗蝕劑區(qū)域2被設(shè)置在襯底W的外邊沿，以使得可以容易地實(shí)現(xiàn)與 襯底W的電連接。
在使用中，紫外輻射出口UVS相對于襯底W上的抗蝕劑R定位。紫外 輻射出口UVS可以通過移動(dòng)紫外輻射出口UVS，或移動(dòng)襯底W，或移動(dòng)紫 外輻射出口UVS和襯底W兩者而相對于抗蝕劑R的適合部分定位。
圖2b示出被從紫外輻射出口UVS發(fā)出的深紫外輻射所輻射的抗蝕劑 R的外邊沿?？梢钥吹?，紫外輻射出口UVS輻射已經(jīng)被i線紫外輻射曝光過 的抗蝕劑l的區(qū)段。紫外輻射出口UVS也輻射圍繞先前經(jīng)受轄射的區(qū)段1周 圍的抗蝕劑R部分。以深紫外輻射輻射抗蝕劑R使得層3形成。該層3是通 過其他工藝之間的交聯(lián)形成的聚合層。在抗蝕劑R中的ICA將形成具有酚 醛樹脂結(jié)構(gòu)的酯。剩余的PAC聚合物也將形成具有酚醛樹脂結(jié)構(gòu)的粘合物 (例如，將進(jìn)行硫化工藝)。聚合層3不溶于MIB顯影液或MIF顯影液。進(jìn) 而，聚合層3對紫外輻射不敏感。
由紫外輻射出口UVS輻射抗蝕劑R的區(qū)段可以在曝光后烘烤之前和 /或曝光后烘烤之后進(jìn)行。在由紫外輻射出口UVS輻射抗蝕劑R的適合區(qū) 段之后進(jìn)行的曝光后烘烤能夠增強(qiáng)聚合層3的交聯(lián)，且也增強(qiáng)了抗蝕劑R 的熱穩(wěn)定性。
圖2c示出己經(jīng)經(jīng)過顯影時(shí)的抗蝕劑R。可以看到，顯影工藝已經(jīng)去除
了被i線紫外輻射輻射的區(qū)段l的大部分。由于抗蝕劑R的顯影，所以可以 看到，如圖2a和圖2b所示的經(jīng)過輻射的抗蝕劑區(qū)段l不再存在，而由抗蝕 劑R中的間隙或缺口4替代。盡管經(jīng)過i線紫外輻射的抗蝕劑區(qū)段大部分已 經(jīng)通過顯影工藝去除，但是可以看到一個(gè)經(jīng)過i線輻射的抗蝕劑l的區(qū)段保 留下來。保留的經(jīng)過i線輻射的抗蝕劑的區(qū)段l位于聚合層3的下面。由于 聚合層3是不溶解于顯影液的，所以已經(jīng)防止了經(jīng)過i線輻射曝光的區(qū)域l 被顯影。因此，通過采用紫外輻射出口UVS以深紫外輻射曝光抗蝕劑R的 外側(cè)區(qū)域，在無抗蝕劑區(qū)域2和抗蝕劑的圖案化區(qū)域4之間形成非圖案化區(qū) 域。于是，聚合層3確保襯底W的圖案化區(qū)域不嚴(yán)重地侵占或緊鄰無抗蝕 劑區(qū)域2。這意味著例如在襯底W的圖案化區(qū)段的處理中所使用的化學(xué)物 質(zhì)、溶液等不會(huì)泄漏進(jìn)無抗蝕劑區(qū)域2中或泄漏到無抗蝕劑區(qū)域2上。因此
聚合層3形成密封。
如前所述，希望確保密封圍繞襯底W的外圍延伸，即密封是環(huán)形的。 圖3a至3c示出可以怎樣形成環(huán)形密封。
圖3a是涂覆有抗蝕劑R的襯底W的平面圖。可以看到，無抗蝕劑區(qū)域2 圍繞襯底W的外圍延伸?？刮g劑的部分l己經(jīng)被i線紫外輻射曝光，如上所 述。在圖3a中，可以看到，紫外輻射出口UVS可以相對于襯底W的中心徑 向移動(dòng)。紫外輻射出口UVS也可以或替代地圍繞襯底W的中心移動(dòng)(即成 環(huán)形)。由于紫外輻射出口UVS可以以這樣的方式移動(dòng)，所以抗蝕劑R的弧 或環(huán)可以由深紫外輻射輻射。該弧或環(huán)的厚度可以通過紫外輻射出口UVS 的合適的徑向移動(dòng)而被控制。在圖3b中，紫外輻射出口UVS的徑向移動(dòng)又 是可能的，但是紫外輻射出口UVS不可圍繞襯底W的中心移動(dòng)(雖然在實(shí) 施例中可以)。替代地，襯底是可自轉(zhuǎn)的以帶來在紫外輻射出口UVS和襯 底W之間的抗蝕劑R的不同區(qū)段。襯底W可以通過將襯底保持在適當(dāng)位置 上(未在圖2或圖3中示出)的襯底臺或保持架而被旋轉(zhuǎn)。圖3c示出在采用 圖3a或圖3b的工藝的曝光之后，形成環(huán)形的聚合層3。如上所述，可以看 到，該環(huán)形的聚合層3未被圖案化。進(jìn)而，其不溶解于顯影液，并對紫外 輻射不敏感。所述環(huán)形的聚合層3是環(huán)形密封。
由上述設(shè)備和方法形成的聚合層3可以為任意所需厚度，只要其厚度 足以防止聚合層3下面的抗蝕劑R被顯影即可。典型的抗蝕劑R層可以為 5nm至200iim厚。與之相比，聚合層3可以為例如200nm至2^im厚。聚合層3 越厚，也就越強(qiáng)固。例如更厚的聚合層3也對于顯影液具有更大的強(qiáng)固性。 然而，聚合層3越厚，將其去除也越困難(在后續(xù)步驟中這是必須的)。聚 合層3可能很厚以致不能或至少很難采用化學(xué)物質(zhì)去除。也可能聚合層3僅 可以采用等離子體去除。較薄的聚合層3可以采用合適的化學(xué)物質(zhì)被簡單 地去除。然而，薄的聚合層3不像較厚的層那樣強(qiáng)固，且也將有可能易于 溶解在顯影液中。
形成環(huán)形密封的工藝的一個(gè)示例如圖4a所示?？梢钥吹剑紫阮A(yù)備襯 底，例如清洗襯底。接著，襯底涂覆g線、h線、i線或?qū)拵Ч饷艨刮g劑。 然后通過以g線、h線、i線或?qū)拵ё贤廨椛鋵刮g劑進(jìn)行曝光來圖案化抗
蝕劑。然后，通過以深紫外輻射曝光抗蝕劑環(huán)形成聚合層來形成環(huán)形密封。 然后經(jīng)過曝光后烘烤以增強(qiáng)聚合層的交聯(lián)，且也增強(qiáng)抗蝕劑的熱穩(wěn)定性。 抗蝕劑然后被顯影。然而，因?yàn)榫酆蠈訉ψ贤廨椛洳幻舾?，所以可以翻轉(zhuǎn)
曝光工藝。例如，在原理上，在剩余的抗蝕劑R被i線輻射曝光以在抗蝕劑 R中形成所需的圖案之前，抗蝕劑R的合適的區(qū)段可以被深紫外輻射曝光 以形成例如環(huán)形密封。由于聚合層3對紫外輻射不敏感，所以其不會(huì)被i線 輻射圖案化，并因此將不包括環(huán)形密封。
形成環(huán)形密封的替代工藝如圖4b所示?？梢钥吹?，首先預(yù)備襯底，例 如清洗襯底。接著，襯底涂覆g線、h線、i線或?qū)拵Ч饷艨刮g劑。通過以 深紫外輻射曝光抗蝕劑環(huán)形成聚合層，以在襯底上形成環(huán)形密封。然后， 通過以g線、h線、i線或?qū)拵ё贤廨椛鋵刮g劑進(jìn)行曝光來圖案化抗蝕劑 (不形成環(huán)形密封)。然后經(jīng)過曝光后烘烤以增強(qiáng)聚合層的交聯(lián)，且也增 強(qiáng)抗蝕劑的熱穩(wěn)定性?？刮g劑然后被顯影。
如果在抗蝕劑被例如i線輻射圖案化之前，抗蝕劑R被深紫外竊射曝 光，那么形成聚合層3需要較低的深紫外輻射劑量。由于需要較低的輻射 劑量，聚合層3的形成可以更迅速地進(jìn)行，或者采用強(qiáng)度較弱的紫外源 UVS。然而，由于深紫外輻射的曝光會(huì)產(chǎn)生熱量，所述熱量可能使襯底W 和抗蝕劑R稍微發(fā)生扭曲，所以在己經(jīng)采用例如i線輻射對之進(jìn)行圖案化之 后需要以深紫外輻射曝光抗蝕劑。這將減少將扭曲的圖案應(yīng)用到抗蝕劑R 上的機(jī)會(huì)。
透鏡和/或反射鏡系統(tǒng)可以設(shè)置用于控制從紫外輻射出口uvs發(fā)出 的輻射。例如，透鏡和/或反射鏡系統(tǒng)可以控制從紫外輻射出口uvs發(fā)出
的輻射束的寬度或橫截面形狀。透鏡/反射鏡系統(tǒng)可以用于形成直徑在 0.5mm到3mm之間的輻射束。環(huán)形密封的寬度(即聚合層3)可以采用透 鏡和/或反射鏡系統(tǒng)進(jìn)行限定，而替代或附加于沿徑向方向相對于襯底中 心對紫外輻射出口UVS的移動(dòng)?？蛇x地，密封環(huán)的寬度可能以另一種方式 限定，例如通過將紫外輻射出口UVS移近抗蝕劑R或遠(yuǎn)離抗蝕劑R移動(dòng)， 或者通過屏蔽從紫外輻射源UVS發(fā)出的輻射的所選擇部分。
如上所述，可以進(jìn)行曝光后烘烤、以改善聚合層3的交聯(lián)。替代或附 加于曝光后烘烤，以深紫外輻射曝光的抗蝕劑R的區(qū)段也可以經(jīng)過加熱。
加熱可以在深紫外曝光之前、在深紫外曝光期間、或在深紫外曝光之后進(jìn) 行。將形成環(huán)形密封的區(qū)段的直接加熱例如可以改善交聯(lián)(聚合)層的交 聯(lián)屬性，同時(shí)增加其熱穩(wěn)定性?？刮g劑R的合適部分的加熱可以采用任何 合適的熱源進(jìn)行。例如，可以采用可移動(dòng)的加熱絲，或者紅外輻射源。紅 外輻射源可以伴隨能夠控制從所述源發(fā)出的輻射束的屬性(例如輻射束的
寬度和形狀)的簡單透鏡或反射鏡系統(tǒng)使用。類似用于紫外輻射出口uvs
的紫外輻射源，紅外輻射源可以鄰近襯底W和抗蝕劑R，或者位于經(jīng)由例 如光纖傳遞到襯底W和抗蝕劑R附近的用于紅外輻射出口的出口的輻射之 外的位置上。
在一些情況下，由于溫度的改變可能對加熱工藝附近的裝備和材料有 負(fù)面的影響，所以可能不希望使用加熱工藝。例如，加熱經(jīng)過深紫外輻射 的抗蝕劑的區(qū)段以加速交聯(lián)過程，可能會(huì)無意地造成抗蝕劑的相鄰區(qū)段的 交聯(lián)并成為不可溶的。在另一個(gè)示例中，在光刻設(shè)備內(nèi)和周圍的設(shè)備對溫 度的改變極為敏感。甚至溫度的微小改變都可以對光刻設(shè)備或其他裝備、 材料等的操作產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，在一些情況下，可能不希望采用加熱 和輻射工藝，而是替代地僅采用輻射工藝。
交聯(lián)工藝可以通過改變發(fā)生交聯(lián)化學(xué)反應(yīng)的周圍環(huán)境而被加速。例 如，將氮?dú)?或任何其他合適的氣體)引入發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的環(huán)境中(即在 輻射的區(qū)段上)可以加速交聯(lián)工藝過程就是可以的。如果交聯(lián)工藝過程得 到加速，環(huán)形密封可以更快地形成。相反，則可能需要確保確定的氣體或 化學(xué)物質(zhì)，例如OH(氫氧化物)，不存在于發(fā)生交聯(lián)化學(xué)反應(yīng)的周圍環(huán)境 中。例如，氫氧化物可能阻礙交聯(lián)工藝過程，或者甚至促使抗蝕劑采納更 易溶解(在顯影液中)的化學(xué)結(jié)構(gòu)。這種不希望的氣體和化學(xué)物質(zhì)可以通 過例如將交聯(lián)增強(qiáng)氣體或惰性氣體引入周圍環(huán)境中來進(jìn)行凈化。噴嘴可以 設(shè)置用于將所需的或凈化的氣體引導(dǎo)到合適的位置上，例如正在曝光的抗 蝕劑R的區(qū)域。排氣裝置也可以設(shè)置用于從抗蝕劑R的頂部表面排放任何 出氣組分或不需要的氣體或化學(xué)物質(zhì)。
在上面的示例中，襯底W上的抗蝕劑R已經(jīng)被描述為通過以i線紫外輻 射對其進(jìn)行輻射來進(jìn)行圖案化。然而，應(yīng)該理解，可以使用任何合適的輻 射。例如，所采用的輻射可以是i線、g線、h線或?qū)拵ё贤廨椛洹?yīng)當(dāng)理
解，用于對抗蝕劑進(jìn)行圖案化的輻射依賴于抗蝕劑自身的性質(zhì)。
在上述示例中，用于輻射抗蝕劑R和形成聚合層3的深紫外輻射已經(jīng) 被描述為250nm。然而，應(yīng)當(dāng)理解，可以采用在深紫外輻射范圍內(nèi)的任意 波長的紫外輻射?？梢圆捎镁哂?40nm至300nm波長范圍的深紫外輻射， 或者可采用具有248nm、 275nm、 193nm等波長的更為具體的深紫外輻射。 從功能上講，所有所需要的是用于形成密封的輻射能夠在不溶解于顯影 液中、并可能對通過紫外輻射的進(jìn)一步曝光進(jìn)行的圖案化不敏感的抗蝕劑 中形成聚合物層。所述輻射可以是深紫外輻射或任何其他合適的輻射。
在上述示例中，紫外輻射出口UVS描述為朝向抗蝕劑R的特定部分發(fā) 出輻射。應(yīng)當(dāng)理解，這不是必需的，可以使用輻射抗蝕劑R的合適部分的 其他方法。例如，掩模可以用于確保僅僅抗蝕劑R的確定區(qū)段被深紫外輻 射曝光。沒有被掩模遮住的抗蝕劑R部分(即被深紫外輻射曝光的部分) 通常將成為交聯(lián)的、不溶于顯影液的以及對紫外輻射的進(jìn)一步曝光不敏感 的。
在圖l-3中，紫外輻射出口UVS被描述為合并入光刻設(shè)備中的裝備的 獨(dú)立部分。然而，應(yīng)當(dāng)理解，紫外輻射出口UVS可能是獨(dú)立于光刻設(shè)備的。 在這種情況下，抗蝕劑R的深紫外輻射的曝光可以在光刻設(shè)備外部進(jìn)行， 例如，在預(yù)對齊臺或位置上，在烘烤工藝之前或之后，或者在諸如邊沿焊 縫去除設(shè)備等設(shè)備的另一個(gè)部分上。
單個(gè)輻射源(例如圖1的輻射源S0)可能對抗蝕劑R和(以不同的時(shí) 間和可能以不同的波長)抗蝕劑R的交聯(lián)區(qū)段都進(jìn)行圖案化，以使得它們 不溶解于顯影液和對紫外輻射不敏感。例如，可能改變輻射源SO的波長， 以使得以一個(gè)波長，所述源能夠?qū)刮g劑R進(jìn)行圖案化，而以另一個(gè)波長， 能夠使抗蝕劑R的部分交聯(lián)。這可以經(jīng)由使用一個(gè)或多個(gè)合適的濾光片實(shí) 現(xiàn)。
在上述實(shí)施例中，環(huán)形的聚合層3被描述為采用輻射工藝形成。然而， 應(yīng)當(dāng)理解，可以形成任何合適的圖案，例如，半圓或其他弧形圖案或矩形、 橢圓等環(huán)或形狀。
所述的設(shè)備和方法已經(jīng)結(jié)合倒裝芯片凸起形成工藝進(jìn)行了描述。然 而，應(yīng)當(dāng)理解，所述設(shè)備和方法可以針對任何所需的目的使用，而不必須
是倒裝芯片凸起的形成。所述方法和設(shè)備尤其適合于需要被加熱的抗蝕劑 的環(huán)或弧情況的應(yīng)用。
盡管在本文中可以做出特定的參考，將所述光刻設(shè)備用于制造IC， 但應(yīng)當(dāng)理解這里所述的光刻設(shè)備可以有其他的應(yīng)用，例如，集成光學(xué)系統(tǒng)、 磁疇存儲(chǔ)器的引導(dǎo)和檢測圖案、液晶顯示器、薄膜磁頭的制造等。對于普 通的技術(shù)人員，應(yīng)該理解的是，在這種替代的應(yīng)用的情況中，可以將其中 使用的任意術(shù)語"晶片"或"管芯"分別認(rèn)為是與更上位的術(shù)語"襯底"或"目 標(biāo)部分"同義。這里所指的襯底可以在曝光之前或之后進(jìn)行處理，例如在 軌道(一種典型地將抗蝕劑層涂到襯底上，并且對已曝光的抗蝕劑進(jìn)行顯 影的工具)、度量工具和/或檢驗(yàn)工具中。在可應(yīng)用的情況下，可以將所 述公開內(nèi)容應(yīng)用于這種和其他襯底處理工具中。另外，所述襯底可以處理 一次以上，例如為產(chǎn)生多層IC，使得這里使用的所述術(shù)語"襯底"也可以 表示已經(jīng)包含多個(gè)已處理層的襯底。
這里使用的術(shù)語"輻射"和"束"包含全部類型的電磁輻射，包括紫外
輻射(例如具有約365、 248、 193、 157或126 nm的波長)和極紫外輻射 (例如具有5-20nm范圍內(nèi)的波長)，以及粒子束，例如離子束或電子束。 盡管本發(fā)明的特定的實(shí)施例已經(jīng)在上文中進(jìn)行了描述，但是應(yīng)當(dāng)理解 本發(fā)明可以以與所述不同的形式實(shí)現(xiàn)。該描述并不用于限制本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種在至少部分涂覆有抗蝕劑的襯底上形成環(huán)形密封的方法，所述方法包括步驟以深紫外輻射輻射襯底上的抗蝕劑環(huán)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述抗蝕劑環(huán)被輻射以從抗蝕 劑環(huán)上去除圖案，或者防止經(jīng)過輻射的抗蝕劑環(huán)被圖案化。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述深紫外輻射的波長小于或等于193nm、 248nm、 250nm或275nm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述深紫外輻射的波長足以使 抗蝕劑環(huán)中發(fā)生交聯(lián)或聚合。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，包括輻射抗蝕劑以形成交聯(lián)或聚合層， 所述交聯(lián)或聚合層足夠厚以防止當(dāng)抗蝕劑被隨后進(jìn)行顯影時(shí)在交聯(lián)或聚 合層下的抗蝕劑發(fā)生顯影。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述交聯(lián)或聚合層至少為200nm厚。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，包括步驟相對于深紫外輻射出口旋 轉(zhuǎn)襯底，以由深紫外輻射輻射抗蝕劑環(huán)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，包括步驟在襯底周圍移動(dòng)深紫外輻 射出口，以由深紫外輻射輻射抗蝕劑環(huán)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，襯底上的抗蝕劑被輻射曝光， 以將圖案施加到抗蝕劑上。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述襯底在所述抗蝕劑環(huán)被深紫外輻射輻射以后被輻射曝光。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述襯底在所述抗蝕劑環(huán)被深紫外輻射輻射以前被輻射曝光。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述曝光輻射是i線、g線、h 線或?qū)拵ё贤廨椛洹?br> 13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述曝光輻射具有比深紫外 輻射的波長更長的波長。
14. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，還包括加熱抗蝕劑環(huán)的步驟。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括步驟在由深紫外輻射輻射抗蝕劑環(huán)之前、期間或之后加熱抗蝕劑環(huán)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，還包括步驟當(dāng)發(fā)生深紫外輻射時(shí)， 將氣體引入到抗蝕劑環(huán)附近。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述氣體是氮?dú)狻?br> 18. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，還包括烘烤涂覆有抗蝕劑的襯底的 步驟。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括在抗蝕劑被輻射曝光以后烘 烤涂覆有抗蝕劑的襯底的步驟。
20. —種包括通過以深紫外輻射輻射襯底上的抗蝕劑環(huán)來在至少部分 涂敷有抗蝕劑的襯底上形成環(huán)形密封的光刻方法。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在至少部分涂覆有抗蝕劑的襯底上形成環(huán)形密封的光刻方法，所述光刻方法包括步驟以深紫外輻射輻射襯底上的抗蝕劑環(huán)。所述抗蝕劑環(huán)被輻射以從抗蝕劑環(huán)上去除圖案，或者防止經(jīng)過輻射的抗蝕劑環(huán)被圖案化。
文檔編號G03F7/20GK101187784SQ20071018864
公開日2008年5月28日 申請日期2007年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月21日
發(fā)明者桂成群, 魯?shù)稀ふ病が旣悺づ鍌愃?申請人:Asml荷蘭有限公司