專利名稱:利用光阻流修補針孔缺陷的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及半導(dǎo)體加工，特別是關(guān)于修補圖案化光阻涂層的針孔缺陷。
高分辨率光刻法是用于達成相鄰特征圖案之間具有狹窄間隙的小特征圖案。一般而言，光刻法表示用于各種介質(zhì)之間圖案轉(zhuǎn)移的方法。光刻法用于集成電路制造的技術(shù)，其中硅切片，即晶片，均勻地涂覆輻射敏感薄膜，即光阻劑。該薄膜透過中間總體圖案模板(interventingmaster template)，即掩膜，以輻射(例如光學(xué)式光線、x-射線或電子束)選擇性地形成特定的圖案。經(jīng)由該掩膜曝光的涂層面積變得更易或更不易溶(端視該涂層類型而定)于特定溶劑顯影劑中。該易溶面積在顯影過程中被去除圖案涂層而以圖案涂層形式留下不易溶面積。
有一類可能發(fā)生于圖案化光阻涂層的缺陷是針孔缺陷；該針孔缺陷分布于可能僅系數(shù)微米厚的涂層中的針孔。針孔缺陷可能由該光阻涂層及制程過程的不均勻，用于使該光阻劑曝光的掩膜中的缺陷，或顯影過程中的不均勻造成。極薄的光阻劑涂層特別易產(chǎn)生針孔缺陷。此等缺陷可能導(dǎo)致該完成的裝置產(chǎn)生問題，例如滲漏。因此對于修補針孔缺陷的方法尚不盡滿意。
在一方面，本發(fā)明提供用以修補基材上的圖案化光阻涂層中的針孔缺陷的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含以經(jīng)控制的方式加熱該光阻劑使該光阻劑充分地流動以封閉針孔缺陷同時保持該光阻劑圖案的加熱裝置。
在另一方面，本發(fā)明提供用以修補基材上的圖案化光阻涂層中的針孔缺陷的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含以控制方式加熱該光阻劑使該光阻劑充分地流動以修補該針孔缺陷的工具。
在另一方面，本發(fā)明提供加工圖案化光阻涂層中含針孔缺陷的基材的方法，包含對該光阻劑施加足夠的熱使該光阻劑流動并藉以封閉該光阻劑涂層中的一個或多個針孔缺陷。
在另一方面，本發(fā)明提供制備圖案化光阻涂層的方法，包含使該光阻劑形成具有稍微小于所欲涂覆圖案的圖案涂層的步驟，并且對該光阻劑施加熱量使該光阻劑流動直到形成所需要的圖案為止。
在另一方面，本發(fā)明提供修補圖案化光阻涂層中的針孔缺陷的方法，包含使該光阻劑流動并且填補該針孔缺陷的步驟。
本發(fā)明可延伸至后文中詳細說明的特征及權(quán)利要求
書中特別指出的特征。以下的詳細說明及附圖將詳細說明本發(fā)明的特定的實施例。此等實施例僅系象征性的，并且僅為本發(fā)明原理能使用的各種方法當中的一部分。本發(fā)明原理可使用的其它方法及本發(fā)明的其它目的、優(yōu)點及新穎特征由本發(fā)明的詳細說明參照相關(guān)附圖將了然可見。
圖2是根據(jù)本發(fā)明一方面可用于實施各工藝的裝置的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明另一方面的方法的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明另一方面的方法的示意圖；圖5是可用于實施本發(fā)明一方面的原子力顯微鏡。
在另一方面，如
圖1b所示本發(fā)明提供用于選擇性地加熱該光阻劑102以修補針孔缺陷時檢測針孔缺陷用的系統(tǒng)110。該系統(tǒng)110會掃描該光阻劑102中的針孔缺陷并且選擇性地施加熱量以于發(fā)現(xiàn)針孔缺陷處產(chǎn)生有限的光阻劑流。該針孔缺陷檢測系統(tǒng)110及系統(tǒng)100可為一裝置或系統(tǒng)其中的一部分，如圖1b所示，或可位于單獨的裝置，如圖1c所示。
在另一方面，本發(fā)明提供將圖案化光阻加熱以引發(fā)該光阻劑流動并且填補該圖案化光阻涂層中的針孔缺陷的方法。圖1d是此方法的方塊圖。在步驟150中，首先將該光阻劑102涂覆于基材上。在步驟160中，再透過掩膜使該光阻劑102選擇性地暴露于光化輻射下，之后在步驟170中利用顯影劑先將該光阻劑較不易溶的部分移除。在步驟180中，再小心地加熱該光阻劑102使充分地流動以封閉針孔缺陷。
一般而言該基材系半導(dǎo)電性材料，例如硅。除了半導(dǎo)電性材料之外，該基材可包含各種元件及/或?qū)?；包含金屬層、障壁層、介電層、裝置結(jié)構(gòu)、有源元件及無源元件，該元件及/或?qū)又邪钖艠O、字線、源極、漏極、位線、基體射極、集電極、導(dǎo)線、導(dǎo)電栓塞等。通常，這些材料的熔點及玻璃轉(zhuǎn)化溫度高于光阻劑流的溫度。
該光阻劑實際上可為任何類型。該光阻劑可為有機的或無機的，正向作用型或負向作用型，聚合的或非聚合的。該光阻劑可是對可見光、紫外線或x-射線有感應(yīng)的光阻劑，或者該光阻劑可是電子束型光阻劑或離子束型光阻劑。該光阻劑可為化學(xué)放大型(amplified)。光阻劑在市面上可由多個來源購得，包含希普列(Shipley)公司、科達(Kodak)、赫斯特賽拉尼斯(Hoechst Celanese)公司、科萊恩(Clariant)、JSR微電子裝置、杭特(Hunt)、亞取(Arch)化學(xué)品、愛科蒙(Aquamer)及布魯爾(Brewer)。光阻劑涂層的指定實施例包含酚醛樹脂、聚第三丁氧基羰氧基苯乙烯(PBOCOS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚(烯烴砜)(POS)，及聚(甲基異苯基酮)(PMIPK)。
該光阻劑涂層可通過任何適當?shù)姆椒ㄐ纬捎谠摶谋砻?。旋涂、蘸涂或蒸氣沉積皆可使用，端視該涂覆材料而定。例如，對157納米敏感的光阻劑、對193納米敏感的光阻劑、I射線、H射線、G射線、E射線、中波長紫外線、深紫外線，或極短波長紫外線光阻劑皆可旋涂于該基材表面上。曝光之前，該光阻劑涂層通?！杠浛尽怪硫?qū)除溶劑，改善該光阻劑對該基材的黏著性以及旋涂過程中受到剪切力作用而產(chǎn)生的退火應(yīng)力。
經(jīng)制備的涂層透過掩膜選擇性地暴露于光化輻射下，使該光阻劑的曝光部分更易或更不易溶于顯影劑溶液中，端視該光阻劑的類型而定。曝光之后，但在顯影之前，該掩膜影像，或其負像，會潛藏于該光阻劑涂層中。本發(fā)明的方法可在顯影之前應(yīng)用，然而，如果該針孔缺陷系暴露出來，在顯影之后應(yīng)用將更為常用。針孔缺陷也可能由顯影方法產(chǎn)生，但并非僅在該顯影過程才會暴露出來。
該光阻劑涂層中的針孔缺陷通過加熱該光阻劑至或高于該光阻劑開始流動的溫度并且維持在該溫度至少達于一充分時間使該光阻劑產(chǎn)生流動并且實質(zhì)上封閉該針孔缺陷而修補。該光阻劑開始流動的溫度根據(jù)，理所當然地，該光阻劑的密度而定，但也視該涂層厚度及該基材表面的組成而定。大體而言該光阻劑會在溫度約100℃至約300℃的溫度時流動，如酚醛樹脂等通常使用的光阻劑的溫度會落在此范圍的下限。在一方面，本發(fā)明系加熱光阻劑至約100℃至約150℃的溫度。在另一方面，本發(fā)明系加熱光阻劑至約100℃至約120℃的溫度。
該光阻劑維持于其會流動時的溫度的時間一般是短暫的，長到足以封閉針孔缺陷，但不得實質(zhì)上改變該光阻劑圖案。在本發(fā)明的一方面中，該光阻劑系圖案化形成經(jīng)窄化的特征圖案使該針孔缺陷修補過程期間允許某程度的變寬。
該光阻劑通常系加熱少于約5秒。本發(fā)明的一方面中，該時間系少于約1秒。本發(fā)明的在另一方面，該時間系少于0.1秒。大體而言，該光阻劑升超過該光阻劑開始流動溫度的溫度越多，維持在該溫度的時間越短。
該光阻劑可一次加熱全部，一次一部分，或選擇性地加熱發(fā)現(xiàn)針孔缺陷處。經(jīng)加熱的光阻劑可通過將熱能分散至該基材未受熱的部分及環(huán)境而冷卻，或者該光阻劑可使用如冷卻板的吸熱裝置或冷卻氣體流動而冷卻。冷源可與加熱同時應(yīng)用以于加熱中斷之后快速降溫。
該光阻劑可使用任何適當?shù)墓ぞ咭淮稳考訜?。實施例包含一個或多個加熱燈，將該基材置于加熱板上，置于該光阻劑上鄰近該光阻劑表面處放置加熱面，或熱氣流。如果一次加熱整個基材，較佳使加熱保持均勻并且感應(yīng)該基材的溫度以控制該加熱過程為一般所需要的。
圖2提供用于溫度反饋加熱光阻劑210的系統(tǒng)200。該基材220系以板子230支撐。多個加熱燈管240，依網(wǎng)格圖案設(shè)置于該光阻劑上，系通過微處理器250選擇性地控制以均勻地加熱光阻劑210。由多條光纖260將輻射投射至該光阻劑210各個部分。由光源270的輻射系自該光阻劑210反射并且通過光阻劑參數(shù)測量系統(tǒng)280處理之后測量至少一個與該光阻劑210的溫度有關(guān)的參數(shù)。
測量系統(tǒng)280可包含干涉儀或分光計。由光源270發(fā)出的單色輻射，例如激光，系經(jīng)由測量系統(tǒng)280通過多條光纖260射向光阻劑210。微處理器250自該測量系統(tǒng)280接收測量數(shù)據(jù)并且測定該光阻劑210各個部分的溫度。該微處理器250系有效地接合至測量系統(tǒng)280并且經(jīng)由程控并且操作該光阻劑加熱系統(tǒng)200內(nèi)各個零件以進行針孔修補程序。該微處理器250亦系接合至驅(qū)動加熱燈管240的燈管驅(qū)動系統(tǒng)290。該燈管驅(qū)動系統(tǒng)290系通過該微處理器250控制以能選擇性地變化各個加熱燈管240的熱量輸出量。該光阻劑210各個部分皆具有相對應(yīng)的燈管240及與該燈管240相關(guān)的光纖260。該微處理器250可監(jiān)視該光阻劑各部分的溫度及經(jīng)由相對應(yīng)的加熱燈管240選擇性地調(diào)節(jié)各部分的溫度。結(jié)果，該系統(tǒng)200將以實質(zhì)上均勻的方式調(diào)節(jié)該光阻劑210的溫度并且藉以充分地促進引發(fā)流動的程序以消除針孔缺陷同時實質(zhì)上保持該光阻圖案。
一旦對該光阻劑施加充分的熱量，可通過自然對流及熱分散至該基材未受熱部分及環(huán)境使該光阻劑冷卻至光阻劑流動終止。然而，應(yīng)用冷源可促成流動程度的控制。冷源的實施例包含該基材放置的冷卻板及于該基材上對流的冷卻氣體。冷卻板可通過使冷流循環(huán)或通過Peltier元件冷卻。冷卻氣體可由貯筒提供，使該氣體通過熱交換器，或通過焦耳湯普生效應(yīng)(Joule-Tompson effect)以高壓來源排除該氣體。具體而言在使用冷卻板處，冷卻可與加熱同時進行以于加熱中斷之后快速冷卻。
具體實施例如圖2所例示，其中板子230系以冷流在其中循環(huán)的冷卻板。因為基材230系由上方加熱并且由下方冷卻，所以基材230內(nèi)會產(chǎn)生溫度梯度，藉以光阻劑210系處于高該基材230平均溫度下的溫度。在提供足夠的熱量使該光阻劑流動并且封閉針孔缺陷之后，中斷加熱，由于熱傳導(dǎo)至基材230的較冷部分而使該光阻劑快速地冷卻。由此，光阻劑210的流動遽然地終止并且光阻劑流的程度得以精確地控制。
另一方法系一次加熱圖案化光阻劑的一部分，如圖3所示的概略示意圖。例如，在步驟300中該光阻劑可區(qū)分為網(wǎng)格并且一次加熱一網(wǎng)格部分或可區(qū)分為一系列的帶狀部并且如步驟310、320及330所說明一次加熱一條帶狀部。該熱源可橫跨該光阻劑掃描，或可由一區(qū)跳躍至另一區(qū)。一次加熱該光阻劑的一區(qū)的優(yōu)點在于該光阻劑未受熱的部分及基材皆可作為散熱裝置以促使光阻劑流快速終止。
一相似于圖2所示的系統(tǒng)可用于橫跨該基材掃描一次加熱該光阻劑的一部分，該加熱燈管及溫度感應(yīng)器系放置成排并且該基材通過該等燈管及感應(yīng)器依垂直于該橫排的方向移動。該微處理器可接合至用以移動該基材的系統(tǒng)以使除了該燈管的光線強度以外，移動速率亦可獲得控制。冷卻板可配置于該基材下方并且隨著通過該加熱燈管的基材運轉(zhuǎn)。
另一方法，如圖4所示的概略示意圖，系尋找針孔缺陷處并且選擇性地加熱該缺陷附近的光阻劑。根據(jù)該缺陷的大小，缺陷可通過任何適當?shù)姆椒z測，包含光學(xué)顯微鏡、電子顯微鏡或掃描式探針顯微鏡，如原子力顯微鏡或掃描穿隧式顯微鏡。熱能可通過任何適當?shù)墓ぞ呤┘佑谠撫樋兹毕莞浇訜釤艄?、激光或在設(shè)置于該光阻劑附近的加熱面。該光阻劑的鄰近表面可，例如，通過使電流流經(jīng)阻抗性元件或通過對吸收表面(如鍍金)照射激光而加熱。用于加熱該光阻劑或吸收元件的適當激光可具有紫外線范圍至紅外線范圍的波長并且可系脈沖式或連續(xù)式。紫外線激光具有比可見光或紅外線可聚焦于更窄波長的優(yōu)點，惟紫外線具有會引起多種材料的化學(xué)分解的缺點。在步驟400中，進行有系統(tǒng)的掃描該光阻劑表面的針孔缺陷。在步驟410中，如果未發(fā)現(xiàn)缺陷，繼續(xù)掃描缺陷。在步驟410如果發(fā)現(xiàn)缺陷，對該缺陷附近施加充分的熱量使該光阻劑流動并于步驟420中封閉該缺陷。
尋找及修補針孔缺陷的系統(tǒng)實施例系由圖5說明。原子力顯微鏡500具有裝設(shè)鉑/銥絲520的頂端附件510。顯微鏡500將橫跨該基材530的表面掃描，該表面涂覆有光阻劑540。如果在光阻劑540中檢測到針孔缺陷，頂端附件510將置于該洞孔中心上方，舉離該洞孔并且稍微高于光阻劑540，使充分電流通過絲線520以加熱該洞孔周圍的光阻劑540直到光阻劑540流動并填補該洞孔為止。或者，頂端附件510可鍍金并且通過將激光聚焦于該頂端附件510的鍍覆部分而加熱。該熱量亦可直接供予該光阻劑，例如，通過將激光聚焦于該光阻劑上。該熱量亦可通過加熱獨立于顯微鏡的感應(yīng)端以外的元件而產(chǎn)生。冷氣流在受熱區(qū)域周圍吹拂可助于該光阻劑流動區(qū)域的固定。同樣地，經(jīng)控制流動可通過該基材下方的冷卻板加以協(xié)助。
上述為本發(fā)明及本發(fā)明的多個指定方面。理所當然地，無法細述所有構(gòu)件的各種組合或細述本發(fā)明所有目的的方法，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將了解本發(fā)明的其它許多可能的組合及變化。因此，本發(fā)明欲包含所有請求的權(quán)利要求
書所涵括的取代、修飾及變化。
產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用性本發(fā)明在半導(dǎo)體加工方面具有產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用性。
權(quán)利要求
1.一種用于修補針孔缺陷的系統(tǒng)(200、500)，該針孔缺陷位于基材(220)上的圖案化光阻涂層(210、540)中，包括一加熱裝置(240、520)，該裝置以經(jīng)控制的方式加熱該光阻劑(210、540)，使該光阻劑(210、540)充分地流動以封閉針孔缺陷，同時實質(zhì)上保持該光阻劑圖案。
2.如權(quán)利要求
1所述的系統(tǒng)(200、500)，還包括針孔缺陷檢測裝置(510)，其中該加熱裝置(240、520)僅會對檢測到針孔缺陷區(qū)域的光阻劑(210、540)施加熱能。
3.如權(quán)利要求
2所述的系統(tǒng)(200、500)，所述檢測裝置(510)是用于檢測及修補針孔缺陷。
4.一種用于修補針孔缺陷的系統(tǒng)(200、500)，該針孔缺陷是位于基材(220)上的圖案化光阻涂層(210、540)中，包括以經(jīng)控制的方式加熱該光阻劑(210、540)使該光阻劑(210、540)充分地流動以封閉針孔缺陷的工具(240、520)。
5.如權(quán)利要求
4所述的系統(tǒng)(200、500)，還包括用以檢測針孔缺陷的工具(510)。
6.如權(quán)利要求
5所述的系統(tǒng)(200、500)，其中該系統(tǒng)會選擇性地加熱發(fā)現(xiàn)針孔缺陷之處的光阻劑。
7.一種加工含針孔缺陷的圖案化光阻涂層(210、540)基材(220)的方法，包括對該光阻劑(210、540)施加充分的熱量使該光阻劑(210、540)流動并由此封閉該光阻劑涂層(210、540)中的一個或多個針孔缺陷。
8.如權(quán)利要求
7所述的方法，還包括，冷卻該光阻劑以限制該光阻劑流動范圍的步驟。
9.如權(quán)利要求
5所述的方法，其中，冷卻該基材(220)與對該光阻劑(210、540)施加熱量同時進行。
10.如權(quán)利要求
9所述的方法，還包括尋找該圖案化光阻涂層(210、540)中的針孔缺陷；以及僅將尋獲的針孔缺陷附近的光阻劑(210、540)加熱至或高于該光阻劑(210、540)開始流動的溫度。
11.一種用于修補針孔缺陷的系統(tǒng)(200、500)，該針孔缺陷位于基材(220)上的圖案化光阻涂層(210、540)中，包括多條光纖(260)，該光纖(260)將輻射投射在該光阻劑(210、540)各個部分；一光阻劑參數(shù)測量系統(tǒng)(280)，該測量系統(tǒng)(280)根據(jù)該光阻劑(210、540)的反輻射測量至少一與該光阻劑(210、540)的溫度有關(guān)的參數(shù)；一微處理器(250)，該微處理器(250)會選擇性地控制加熱燈管(240)，以根據(jù)該光阻劑參數(shù)測量系統(tǒng)(280)的信息加熱該光阻劑(210、540)，該微處理器(250)會驅(qū)動該加熱燈管(240)以經(jīng)控制的方式加熱該光阻劑(210、540)使該光阻劑(210、540)充分地流動以封閉針孔缺陷，同時實質(zhì)上保持該光阻劑圖案。
專利摘要
根據(jù)本發(fā)明的一方面，光阻劑涂層中的針孔缺陷是通過簡短地加熱該光阻劑使光阻劑流動并且填補針孔。該光阻劑加熱至或高于該光阻劑流動的溫度達一段長到使該光阻劑能流動并且填補針孔缺陷的時間，但不得使該光阻劑圖案走樣。該原始的光阻劑圖案可能會偏移而于該針孔修補過程期間產(chǎn)生部分流動?？梢淮渭訜嵴麄€圖案化光阻劑，或可一次加熱一部分。熱量施用可視情況需要僅限于發(fā)現(xiàn)針孔缺陷的部分。通過本發(fā)明，可獲得不含針孔缺陷的極薄圖案化光阻涂層。
文檔編號G01Q60/00GKCN1466707SQ01816179
公開日2004年1月7日 申請日期2001年9月21日
發(fā)明者M·K·坦普爾頓, M K 坦普爾頓 申請人:先進微裝置公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan