CN110824832A - 一种极紫外光掩模的缺陷修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种极紫外光掩模的缺陷修复方法，包括以下步骤：步骤10：提供一基底，在所述基底上形成图形化的极紫外光刻胶层，其中，图形化的极紫外光刻胶层具有极紫外光刻胶连桥缺陷和/或极紫外光刻胶断裂缺陷；以及步骤20：对图形化的所述极紫外光刻胶层多次执行极紫外光刻胶修复工艺，所述极紫外光刻胶修复工艺用于修复所述极紫外光刻胶连桥缺陷和/或极紫外光刻胶断裂缺陷。本发明通过对图形化的所述极紫外光刻胶层多次执行极紫外光刻胶修复工艺，以消除图形化的极紫外光刻胶层中可能出现的极紫外光刻胶连桥缺陷和/或极紫外光刻胶断裂缺陷，从而提高极紫外光掩模工艺后的产品良率。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种极紫外光掩模的缺陷修复方法。
背景技术
半导体集成电路(IC)产业经历了指数式增长。IC材料和设计的技术进步产生了一代又一代IC，其中，每一代都具有比前一代更小且更复杂的电路。在IC发展过程中，功能密度(即单位芯片面积上互连器件的数量)通常增大而几何尺寸(即，可以使用制造工艺创建的最小的元件或线)减小。该按比例缩小工艺通常通过增加生产效率和降低相关成本而提供益处。这样的按比例缩小还增加了IC处理和制造的复杂程度。为了实现这些进步，需要IC处理和制造中的类似发展。例如，实施更高分辨率的光刻工艺的需求增加。一种光刻技术是极紫外线光刻(EUV，Extreme Ultraviolet Lithography)，其他技术包括X射线光刻、离子束投影光刻、电子束投影光刻和多电子束无掩模光刻。
EUV是使用例如13.5nm的极紫外波长的下一代光刻技术，具体地，对于许多关键层级，图案化较小的技术节点的光刻图案化将需要EUV。但是，由于极紫外光刻胶的随机效应，即，照明光子数的涨落，使得EUV工艺中，沟槽线宽设计需求太小时容易出现极紫外光刻胶桥接缺陷，沟槽线宽设计需求太大时容易出现极紫外光刻胶断裂缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种极紫外光掩模的缺陷修复方法，以修复极紫外光刻胶桥接缺陷以及极紫外光刻胶断裂缺陷。
为了解决上述问题，本发明提供了一种极紫外光掩模的缺陷修复方法，包括以下步骤：
步骤10：提供一基底，在所述基底上形成图形化的极紫外光刻胶层，其中，图形化的极紫外光刻胶层具有极紫外光刻胶连桥缺陷和/或极紫外光刻胶断裂缺陷；以及
步骤20：对图形化的所述极紫外光刻胶层多次执行极紫外光刻胶修复工艺，以修复所述极紫外光刻胶连桥缺陷和/或极紫外光刻胶断裂缺陷。
可选的，步骤20具体包括以下步骤：
步骤21：在图形化的所述极紫外光刻胶层上形成聚合物层；
步骤22：对所述聚合物层执行各项异性刻蚀工艺；
步骤23：对所述聚合物层和图形化的所述极紫外光刻胶层执行表面处理工艺；以及
步骤24：多次依次循环执行步骤S21至S23。
进一步的，执行步骤S21至S23的循环次数在5次-15次之间。
进一步的，步骤21具体为：利用高聚合物反应气体在图形化的所述极紫外光刻胶层上通过聚合物沉积工艺形成聚合物层。
更进一步的，所述聚合物沉积工艺的工艺参数如下：反应腔室压力在20mtorr-60mtorr之间；射频源功率在600W-1500W之间；射频偏压功率小于等于40W；刻蚀气体采用了甲烷，所述刻蚀气体的气体流速在100sccm-400sccm之间；所述刻蚀气体的刻蚀时间在4秒-10秒之间。
进一步的，步骤22具体为：利用离子轰击反应气体对所述聚合物层执行各项异性刻蚀工艺。
更进一步的，各项异性刻蚀工艺的工艺参数如下：反应腔室压力在2mtorr-20mtorr之间；射频源功率在400W-800W之间；射频偏压功率在100W-300W之间；刻蚀气体采用了氩气离子，所述刻蚀气体的气体流速在80sccm-200sccm之间；所述刻蚀气体的刻蚀时间在4秒-10秒之间。
进一步的，步骤23具体为：利用刻蚀气体产生的等离子体对所述聚合物层和图形化的所述极紫外光刻胶层执行表面处理工艺。
更进一步的，表面处理工艺的工艺参数如下：反应腔室压力在3mtorr-10mtorr之间；射频源功率在900W-1500W之间；射频偏压功率在10W-30W之间；刻蚀气体采用了溴化氢和氦气的混合气体，溴化氢的气体流速在140sccm-280sccm之间，氦气的气体流速在30sccm-80sccm之间；所述刻蚀气体的刻蚀时间在3秒-12秒之间。
进一步的，在步骤20之后还包括：
以所述聚合物层和图形化的极紫外光刻胶层为掩模刻蚀所述基底。
与现有技术相比存在以下有益效果：
本发明提供的一种极紫外光掩模的缺陷修复方法，包括以下步骤：步骤10：提供一基底，在所述基底上形成图形化的极紫外光刻胶层，其中，图形化的极紫外光刻胶层具有极紫外光刻胶连桥缺陷和/或极紫外光刻胶断裂缺陷；以及步骤20：对图形化的所述极紫外光刻胶层多次执行极紫外光刻胶修复工艺，所述极紫外光刻胶修复工艺用于修复所述极紫外光刻胶连桥缺陷和/或极紫外光刻胶断裂缺陷。本发明通过对图形化的所述极紫外光刻胶层多次执行极紫外光刻胶修复工艺，以消除图形化的极紫外光刻胶层中可能出现的极紫外光刻胶连桥、极紫外光刻胶断裂等缺陷，从而提高极紫外光掩模工艺后的产品良率。
进一步的，本发明通过在图形化的所述极紫外光刻胶层上形成聚合物层；对所述聚合物层执行各项异性刻蚀工艺；对所述聚合物层和图形化的所述极紫外光刻胶层执行表面处理工艺；以及多次依次循环执行步骤S21至S23，消除极紫外光刻胶连桥缺陷和极紫外光刻胶断裂等缺陷的同时，还改善了图形化的极紫外光刻胶的线宽粗糙度，从而提高了后续形成的产品的品质。
附图说明
图1为本发明一实施例的一种极紫外光掩模的缺陷修复方法的流程示意图；
图2a-2d为本发明一实施例的极紫外光掩模的缺陷修复方法的各步骤中的结构示意图。
附图标记说明：
a-极紫外光刻胶连桥部分；b-极紫外光刻胶断裂部分；
100-基底；110-极紫外光刻胶层；110a-开口；
200-聚合物层。
具体实施方式
本发明提供的核心思想在于提供一种极紫外光掩模的缺陷修复方法，包括以下步骤：步骤10：提供一基底，在所述基底上形成图形化的极紫外光刻胶层，其中，图形化的极紫外光刻胶层具有极紫外光刻胶连桥缺陷和/或极紫外光刻胶断裂缺陷；以及步骤20：对图形化的所述极紫外光刻胶层多次执行极紫外光刻胶修复工艺，所述极紫外光刻胶修复工艺用于修复所述极紫外光刻胶连桥缺陷和/或极紫外光刻胶断裂缺陷。本发明通过对图形化的所述极紫外光刻胶层多次执行极紫外光刻胶修复工艺，以消除图形化的极紫外光刻胶层中可能出现的极紫外光刻胶连桥、极紫外光刻胶断裂等缺陷，从而提高极紫外光掩模工艺后的产品良率。
进一步的，本发明通过在图形化的所述极紫外光刻胶层上形成聚合物层；对所述聚合物层执行各项异性刻蚀工艺；对所述聚合物层和图形化的所述极紫外光刻胶层执行表面处理工艺；以及多次依次循环执行步骤S21至S23，消除了极紫外光刻胶连桥、极紫外光刻胶断裂等缺陷，同时还改善了图形化的极紫外光刻胶的线宽粗糙度。
以下将对本发明的一种极紫外光掩模的缺陷修复方法作进一步的详细描述。下面将参照附图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本实施例所提供的一种极紫外光掩模的缺陷修复方法。图1为本实施例的极紫外光掩模的缺陷修复方法的流程示意图。如图1所示，该形成方法包括以下步骤：
步骤S10：提供一基底，在所述基底上形成图形化的极紫外光刻胶层，其中，图形化的极紫外光刻胶层具有极紫外光刻胶连桥缺陷和/或极紫外光刻胶断裂缺陷；以及
步骤S20：对图形化的所述极紫外光刻胶层多次执行极紫外光刻胶修复工艺，所述极紫外光刻胶修复工艺用于修复所述极紫外光刻胶连桥缺陷和/或极紫外光刻胶断裂缺陷。
下面结合具体实施例和图2a-2d详细说明本发明的极紫外光掩模的缺陷修复方法。
图2a为本实施例的半导体器件在形成图形化的极紫外光刻胶层后的结构示意图。如图2a所示，首先执行步骤S10，提供一基底100，在所述基底100上形成图形化的极紫外光刻胶层110，其中，图形化的极紫外光刻胶层110具有极紫外光刻胶连桥缺陷和/或极紫外光刻胶断裂缺陷。
本步骤具体包括以下步骤：
首先，提供一基底100。在本实施例中，所述基底100为平面基底，所述基底100的材料为硅基底、硅锗基底、碳化硅基底、绝缘体上硅(SOI)基底、绝缘体上锗(GOI)基底、玻璃基底或III-V族化合物基底(例如氮化镓基底或砷化镓基底等)。所述基底100上例如是还形成有其他结构层，例如是复合有机层阻挡层等。在本实施例中，图形化的极紫外光刻胶层110具有极紫外光刻胶连桥缺陷和极紫外光刻胶断裂缺陷。
接着，经过涂覆、曝光、显影等极紫外光刻工艺在所述基底100上形成图形化的极紫外光刻胶层110。图形化的所述极紫外光刻胶层110的图形具有开口110a。如图2a所示，在形成图形化的极紫外光刻胶层110之后，在所述开口110a处可能出现了极紫外光刻胶连桥缺陷，出现极紫外光刻胶连桥缺陷的极紫外光刻胶连桥部分a的极紫外光刻胶的厚度一般在1nm-10nm之间，宽度一般在1nm-10nm之间，和/或，出现了极紫外光刻胶断裂缺陷，出现极紫外光刻胶断裂缺陷的极紫外光刻胶断裂部分b的宽度一般在1nm-10nm之间。
为了修补形成图形化的所述极紫外光刻胶层110之后可能出现的所述极紫外光刻胶连桥缺陷和/或极紫外光刻胶断裂缺陷，接着执行步骤S20，对图形化的所述极紫外光刻胶层110多次执行极紫外光刻胶修复工艺，所述极紫外光刻胶修复工艺用于修复所述极紫外光刻胶连桥缺陷和/或极紫外光刻胶断裂缺陷。该步骤在后续执行的干法刻蚀工艺的腔室中进行，其没有增加设备，避免了工艺成本的增加，还提高极紫外光掩模工艺后的产品良率。
本步骤包括以下步骤：
具体的，图2b为半导体器件在形成聚合物层后的结构示意图。如图2b所示，首先执行步骤S21，在所述基底100上形成聚合物层200。具体的，利用高聚合物反应气体(例如是CH4)，在所述基底100上通过聚合物沉积工艺形成聚合物层200，所述聚合物层200覆盖了图形化的所述极紫外光刻胶层110暴露出的基底100，本应暴露出基底100的极紫外光刻胶连桥部分a，图形化的所述极紫外光刻胶层110上，还填充了极紫外光刻胶断裂部分b，此时，由于图形化的所述极紫外光刻胶110的顶部(即开口a的底部以外覆盖了基底100的极紫外光刻胶110)电子聚集较多，使得极紫外光刻胶顶部吸引了带正电的聚合物大量聚集，进而使得极紫外光刻胶顶部沉积的聚合物较多，所述开口a底部的极紫外光刻胶连桥部分a沉积的聚合物较少。该步骤中聚合物层200还沉积在所述开口110a的侧壁上，造成了所述开口110a的关键尺寸变大。
其中，所述聚合物层200的沉积工艺的工艺参数如下：反应腔室压力在20mtorr-60mtorr之间；射频源功率在600W-1500W之间；射频偏压功率小于等于40W；刻蚀气体例如为采用了甲烷(CH4)，所述刻蚀气体的气体流速在100sccm-400sccm之间；所述刻蚀气体的刻蚀时间在4秒-10秒之间。
图2c为半导体器件在各项异性刻蚀工艺后的结构示意图。如图2c所示，接着执行步骤S22，对所述聚合物层200执行各项异性刻蚀工艺。具体的，利用离子轰击反应气体(例如是氩气离子)对所述聚合物层200执行各项异性刻蚀工艺。本步骤通过氩气离子的轰击效应，使极紫外光刻胶桥接部分a的极紫外光刻胶被部分消耗，同时极紫外光刻胶的顶部仍然受到聚合物200的保护，极紫外光刻胶的高度不受影响，而在极紫外光刻胶断裂部分b处，由于极紫外光刻胶断裂部分b已经被聚合物200所填充，因此，极紫外光刻胶断裂部分b能够抵抗氩气离子的离子刻蚀。
其中，所述各项异性刻蚀工艺的工艺参数如下：反应腔室压力在2mtorr-20mtorr之间；射频源功率在400W-800W之间；射频偏压功率在100W-300W之间；刻蚀气体例如为采用了氩气离子，所述刻蚀气体的气体流速在80sccm-200sccm之间；所述刻蚀气体的刻蚀时间在4秒-10秒之间。
接着执行步骤S23，对所述聚合物层200和图形化的极紫外光刻胶层110执行表面处理工艺。具体的，利用刻蚀气体(例如是溴化氢)产生的等离子体对所述聚合物层200和图形化的极紫外光刻胶层110执行表面处理工艺。本步骤通过HBr等离子体中紫外线(UV)光的释放，打断了极紫外光刻胶110表面的C＝O结合键，释放出酯或内酯分子团，使得极紫外光刻胶110的表面张力变平缓，从而改善开口a处线宽的粗糙度，同时还缩小了开口a的关键尺寸。
其中，所述表面处理工艺的工艺参数如下：反应腔室压力在3mtorr-10mtorr之间；射频源功率在900W-1500W之间；射频偏压功率在10W-30W之间；刻蚀气体例如为溴化氢和氦气的混合气体，溴化氢的气体流速在140sccm-280sccm之间，氦气的气体流速在30sccm-80sccm之间；刻蚀时间在3秒-12秒之间。
图2d为半导体器件在消除缺陷后的结构示意图。如图2d所示，接着执行步骤S24，多次依次循环执行步骤S21-S23，优选的，执行步骤S21-S23的循环次数在5次-15次之间。通过多次依次循环执行步骤S21-S23，达到保护了图形化的极紫外光刻胶(极紫外光掩模)的形貌，消除了极紫外光刻胶桥接缺陷或极紫外光刻胶断裂缺陷，还改善了图形化的极紫外光刻胶的线宽粗糙度，从而提高了后续形成的产品的品质。每个循环中S21-S23相应的工艺时间可以相同，也可以不同，具体根据每次循环后的工艺结果进行调整。在其他实施例中，循环次数也可以小于5次，或大于15次，其具体循环次数根据每次循环后的工艺结果进行调整。同时，步骤S21-S23中的各具体的工艺时间也可以进行调整，其具体根据每次循环后的工艺调试结果来确定。
在步骤S20中，采用多次循环处理工艺是一个短时间的处理工艺，具体的，所述聚合物层200的沉积工艺的工艺时间较短，可以避免极紫外光掩模的形貌发生改变，同时，由于极紫外光刻胶的顶部和开口a底部的聚合物200厚度差距较小，需要各项异性刻蚀工艺的工艺时间较短，而步骤S21和S22的短时间工艺，使得表面处理工艺的工艺时间也较短，以缩小极紫外光刻胶的线宽的关键尺寸，此三步间相互一平衡。因此，通过步骤S20的短时间的循环处理工艺，使得极紫外光刻胶桥接缺陷和/或极紫外光刻胶断裂缺陷(特别是极紫外光刻胶桥接缺陷)在每个循环中得到逐渐消除，从而在多次循环处理工艺后可以彻底消除。
在步骤S20之后，还包括：以所述聚合物层200和图形化的极紫外光刻胶层110为掩模刻蚀所述基底100。此时，由于极紫外光掩模得以修复，修复后的光掩模为聚合物层200和图形化的极紫外光刻胶层110的结合。
综上所述，本发明提供的一种极紫外光掩模的缺陷修复方法，包括以下步骤：步骤10：提供一基底，在所述基底上形成图形化的极紫外光刻胶层，其中，图形化的极紫外光刻胶层具有极紫外光刻胶连桥缺陷和/或极紫外光刻胶断裂缺陷；以及步骤20：对图形化的所述极紫外光刻胶层多次执行极紫外光刻胶修复工艺，所述极紫外光刻胶修复工艺用于修复所述极紫外光刻胶连桥缺陷和/或极紫外光刻胶断裂缺陷。本发明通过对图形化的所述极紫外光刻胶层多次执行极紫外光刻胶修复工艺，以消除图形化的极紫外光刻胶层中可能出现的极紫外光刻胶连桥、极紫外光刻胶断裂等缺陷，从而提高极紫外光掩模工艺后的产品良率。
进一步的，本发明通过在图形化的所述极紫外光刻胶层上形成聚合物层；对所述聚合物层执行各项异性刻蚀工艺；对所述聚合物层和图形化的所述极紫外光刻胶层执行表面处理工艺；以及多次依次循环执行步骤S21至S23，消除极紫外光刻胶连桥缺陷和极紫外光刻胶断裂等缺陷的同时，还改善了图形化的极紫外光刻胶的线宽粗糙度，从而提高了后续形成的产品的品质。
此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”等的描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，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做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (10)
1.一种极紫外光掩模的缺陷修复方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤10：提供一基底，在所述基底上形成图形化的极紫外光刻胶层，其中，图形化的所述极紫外光刻胶层具有极紫外光刻胶连桥缺陷和/或极紫外光刻胶断裂缺陷；以及
步骤20：对图形化的所述极紫外光刻胶层多次执行极紫外光刻胶修复工艺，所述极紫外光刻胶修复工艺用于修复所述极紫外光刻胶连桥缺陷和/或极紫外光刻胶断裂缺陷。
2.如权利要求1所述的极紫外光掩模的缺陷修复方法，其特征在于，步骤20具体包括以下步骤：
步骤21：在图形化的所述极紫外光刻胶层上形成聚合物层；
步骤22：对所述聚合物层执行各项异性刻蚀工艺；
步骤23：对所述聚合物层和图形化的所述极紫外光刻胶层执行表面处理工艺；以及
步骤24：多次依次循环执行步骤S21至S23。
3.如权利要求2所述的极紫外光掩模的缺陷修复方法，其特征在于，执行步骤S21至S23的循环次数在5次-15次之间。
4.如权利要求2所述的极紫外光掩模的缺陷修复方法，其特征在于，步骤21具体为：
利用高聚合物反应气体，在图形化的所述极紫外光刻胶层上通过聚合物沉积工艺形成聚合物层。
5.如权利要求4所述的极紫外光掩模的缺陷修复方法，其特征在于，所述聚合物沉积工艺的工艺参数如下：
反应腔室压力在20mtorr-60mtorr之间；射频源功率在600W-1500W之间；射频偏压功率小于等于40W；刻蚀气体采用了甲烷，所述刻蚀气体的气体流速在100sccm-400sccm之间；所述刻蚀气体的刻蚀时间在4秒-10秒之间。
6.如权利要求2所述的极紫外光掩模的缺陷修复方法，其特征在于，步骤22具体为：
利用离子轰击反应气体对所述聚合物层执行各项异性刻蚀工艺。
7.如权利要求6所述的极紫外光掩模的缺陷修复方法，其特征在于，各项异性刻蚀工艺的工艺参数如下：
反应腔室压力在2mtorr-20mtorr之间；射频源功率在400W-800W之间；射频偏压功率在100W-300W之间；刻蚀气体采用了氩气离子，所述刻蚀气体的气体流速在80sccm-200sccm之间；所述刻蚀气体的刻蚀时间在4秒-10秒之间。
8.如权利要求2所述的极紫外光掩模的缺陷修复方法，其特征在于，步骤23具体为：
利用刻蚀气体产生的等离子体对所述聚合物层和图形化的所述极紫外光刻胶层执行表面处理工艺。
9.如权利要求8所述的极紫外光掩模的缺陷修复方法，其特征在于，表面处理工艺的工艺参数如下：
反应腔室压力在3mtorr-10mtorr之间；射频源功率在900W-1500W之间；射频偏压功率在10W-30W之间；刻蚀气体采用了溴化氢和氦气的混合气体，溴化氢的气体流速在140sccm-280sccm之间，氦气的气体流速在30sccm-80sccm之间；所述刻蚀气体的刻蚀时间在3秒-12秒之间。
10.如权利要求2所述的极紫外光掩模的缺陷修复方法，其特征在于，在步骤20之后还包括：
以所述聚合物层和图形化的极紫外光刻胶层为掩模刻蚀所述基底。
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