CN1207757C - 通过沉积物与光阻产生交联反应以减少光阻粗糙度的方法 - Google Patents
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Abstract
一种通过沉积物与光阻产生交联反应以减少光阻粗糙度的方法，此方法包括对具有光阻图案的一个基底依序进行一个曝光步骤与一个曝光后烘烤步骤，使光阻图案表面活性化。接着，在光阻图案的表面覆盖一层材料层，此材料层会与光阻图案表面产生交联反应形成一层修补层，而填补光阻图案的凹凸不平区域。
Description
本发明是有关于一种减少光阻粗糙度的方法，特别是有关于一种通过沉积物与光阻产生交联反应以减少光阻粗糙度的方法。
光刻术(Photolithography)可说是整个半导体工艺中，最重要的步骤之一。凡是与MOS组件结构相关的，如各层薄膜的图案(Pattern)及掺杂(Doping)的区域，都由光刻术步骤来决定。而且在要求电路集成化越来越高的情况下，整个电路组件大小的设计也被迫不停往尺寸缩小的方向前进，是否能继续的往更小的线宽进行，也决定于光刻术工艺技术的发展。
一般光刻术工艺，包括光阻涂布(Coating)、软烤(Soft Bake)或称曝光前烘烤(Pre-Exposure Bake)、曝光(Exposure)、曝光后烘烤(PostExposure Bake)、显影(Developer)以及硬烤(Hard Bake)等步骤。其中，在进行显影工艺步骤时，利用显影液移除不需要的光阻层，而使光阻层所转移的图案显现出来，如图1所示，在基底100上形成光阻图案102。但是此光阻图案102的边缘(Line Edge)表面104会非常粗糙(Roughness)，因而影响转移图案的精确性，进而影响关键尺寸(CriticalDimension，CD)的均匀性以及工艺和产量裕度(Process Window)。因此必须减少其粗糙度，以确保后续工艺步骤的精确度。
公知的减少光阻图案边缘粗糙度(Line edge Roughness，LER)的方法，是提高软烤工艺及曝光后烘烤工艺的温度，以减少光阻中溶剂含量，达到改善光阻图案边缘粗糙度的效果。但是，以此种方法改善光阻图案边缘粗糙度的效果，会受限于光阻本身结构。因为软烤工艺及曝光后烘烤工艺的温度，通常需控制在90℃至110℃左右，如果温度提高太高反而会造成光阻表面产生粗糙或皱纹。所以，无法有效改善光阻图案边缘的粗糙度。
因此，本发明的目的是提供一种减少光阻粗糙度的方法，以减少图案边缘的粗糙度，增进关键尺寸的均匀性并改善工艺和产量裕度。
为达到上述目的，本发明提供一种通过沉积物与光阻产生交联反应，以减少光阻粗糙度的方法，此方法包括对具有光阻图案的一个基底进行加工，在光阻图案表面覆盖一材料层，上述材料层会与光阻图案表面的光酸产生交联反应而形成一修补层，填补光阻图案的凹凸不平区域。
上述加工工艺包括一个曝光工艺步骤与一个曝光后烘烤工艺步骤，使光阻图案表面活性化。
本发明为在经显影后的光阻图案上沉积可与光阻图案表面的光酸产生交联反应的材质，且光阻表面越粗糙的地方，接触可与光阻产生交联反应的材质的面积越大，反应的生成物越多，填补后可减少光阻图案边缘粗糙度。而且，显影后光阻图案本身的光酸浓度越高，可加速进行反应以及增加生成物反应量。此外，通过材料层与光阻层形成的修补层，可使得图案边缘粗糙度减少，进而可以提高光刻术工艺的精确度。
下面结合附图详细说明本发明的两个较佳实施例。
图1为公知的显影后光阻图案剖面图。
图2A至图2C为本发明第一实施例的流程示意图。
图3A至图3D为本发明第二实施例的流程示意图。
附图标记说明：
100、200、300：基底
102、202、302：光阻图案
104、204、304：表面
206、308：材料层
208、310：修补层
306：光源
第一实施例
请参照图2A，提供一个基底200。在此基底200上形成一光阻图案202，此光阻图案202具有粗糙的边缘表面204。其中形成光阻图案202的方法包括先在基底200上涂布一层光阻层(未图标)，之后经过软烤、曝光、曝光后烘烤以及显影等步骤，即可形成光阻图案202。
接着请参照图2B，在光阻图案202表面204形成一层材料层206，此材料层206的材质为容易与高极性的物质产生交联(Cross Linking)反应的材质，包括六甲基二硅氨烷(Hexamethyldisilazane，HMDS)、双(二甲基氨基)二甲基甲硅烷(Bis(dimethylamino)dimethylailane，BDMAS)、二甲基甲硅烷基二乙胺(Dimethylsilyldiethylamine，DMSEDA)等。形成材料层206的方法可以是化学气相沉积法、涂布法或喷洒法。
接着，请参照图2C。在形成材料层206时，因为材料层206的材质容易与高极性的物质产生反应，且光刻术后的光阻图案202的表面204会有光酸(H+)存在，所以材料层206的材质会与光阻图案202表面204存在的光酸(H+)产生交联反应而形成生成物。此外，光阻图案202表面204越粗糙的地方与材料层206的材质的接触面积越大，反应产生的生成物越多而形成一层修补层208，填补光阻图案202凹凸不平的表面204，达到改善光阻图案边缘粗糙度的效果。
第二实施
请参照图3A，提供一个基底300。在此基底300上形成光阻图案302，此光阻图案302具有粗糙的边缘表面304。其中形成光阻图案302的方法包括先在基底300上涂布一层光阻层(未图标)，之后经过软烤、曝光、曝光后烘烤、以及显影等步骤，即可形成光阻图案302。
接着请参照图3B，对整个基底300进行另一次曝光工艺，用以活化光阻图案302表面304，而增加光阻图案302表面304的光酸(H+)浓度。
进行曝光工艺时所使用的光源306可以是波长365毫微米(nm)的i线(i Line)、波长248毫微米(nm)的深紫外光(D-UV248)、波长193毫微米(nm)的深紫外光(D-UV193)或波长157毫微米(nm)的深紫外光(D-UV157)。其中，i线(i Line)施予光阻图案302的能量为10毫焦耳/平方公分(mJ/cm2)至500毫焦耳/平方公分(mJ/cm2)左右。D-UV248施予光阻图案302的能量为1毫焦耳/平方公分(mJ/cm2)至100毫焦耳/平方公分(mJ/cm2)左右。D-UV193施予光阻图案302的能量为1毫焦耳/平方公分(mJ/cm2)至50毫焦耳/平方公分(mJ/cm2)左右。D-UV157施予光阻图案302的能量为1毫焦耳/平方公分(mJ/cm2)至50毫焦耳/平方公分(mJ/cm2)左右。
此外，也可以在上述曝光步骤后加入一个曝光后烘烤工艺步骤，使分解的光酸(H+)浓度更高，加速反应进行而使减少光阻图案边缘粗糙度的效果更好。其中，曝光后烘烤工艺的温度为60℃至150℃左右。
接着，请参照图3C，在光阻图案302上形成一层材料层308，此材料层308的材质为容易与高极性的物质产生交联(Cross Linking)反应的材质，包括六甲基二硅氨烷(Hexamethyldisilazane，HMDS)、双(二甲基氨基)二甲基甲硅烷(Bis(dimethylamino)dimethylailane，BDMAS)、二甲基甲硅烷基二乙胺(Dimethylsilyldiethylamine，DMSEDA)等。形成材料层308的方法可以是化学气相沉积法、涂布法或喷洒法。
接着，请参照图3D，在形成材料层308时，因为材料层308的材质容易与高极性的物质产生反应，且经过活性化后，光阻图案302的表面304会存在有浓度极高的光酸(H+)，所以材料层308的材质会在光阻图案302表面304与光酸(H+)产生交联反应形成生成物。此外，光阻图案302表面304越粗糙的地方与材料层308的材质的接触面积越大，反应产生的生成物越多而形成一层修补层208，填补光阻图案302的粗糙的边缘表面304，进而减少光阻图案边缘粗糙度。
综上所述，通过实施本发明具有以下效果：(1)在显影后的光阻图案上沉积可与光阻图案表面的光酸产生交联反应的材质，用以填补光阻图案的粗糙区域，可减少光阻图案边缘粗糙度。(2)通过增加光阻图案本身的光酸浓度，可使减少光阻图案边缘粗糙度的效果更明显。(3)不需要调整软烤与曝光后烘烤的温度，因此可确保光阻的最佳效能，也不再受限于光阻本身性质。而且本发明所涉及的通过沉积物与光阻产生交联反应以减少光阻粗糙度的方法，正负光阻皆可适用。
本发明的一个较佳实施例公开如上，但是其并非用以限定本发明，任何在本发明构思范围内的改动，均落在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种通过沉积物与光阻产生交联反应以减少光阻粗糙度的方法，该方法包括：提供一个基底；在该基底上形成一个光阻图案，其特征在于：该光阻图案的表面具有光酸；在该光阻图案表面覆盖一层材料层，该材料层与该光阻图案表面的光酸产生交联反应形成一层修补层，而填补该光阻图案的凹凸不平表面。
2.根据权利要求1所述的通过沉积物与光阻产生交联反应以减少光阻粗糙度的方法，其特征是：该材料层的材质为选自六甲基二硅氨烷、双(二甲基氨基)二甲基甲硅烷与二甲基甲硅烷基二乙胺所组成的族群其中之一。
3.根据权利要求1所述的通过沉积物与光阻产生交联反应以减少光阻粗糙度的方法，其特征是：形成该材料层的方法为化学气相沉积法、涂布法和喷洒法其中的一种方法。
4.根据权利要求1所述的通过沉积物与光阻产生交联反应以减少光阻粗糙度的方法，其特征是：该光阻图案为选自正光阻与负光阻所组成的族群其中之一。
5.一种通过沉积物与光阻产生交联反应以减少光阻粗糙度的方法，该方法包括：提供已形成一光阻图案的一个基底，其特征在于：活化该光阻图案表面，以增加该光阻图案表面的光酸浓度；在该光阻图案的表面覆盖一层材料层，该材料层与该光阻图案表面的光酸产生交联反应形成一层修补层，而填补该光阻图案的凹凸不平表面。
6.根据权利要求5所述的通过沉积物与光阻产生交联反应以减少光阻粗糙度的方法，其特征是：该材料层的材质为选自六甲基二硅氨烷、双(二甲基胺氨基)二甲基甲硅烷与二甲基甲硅烷基二乙胺所组成的族群其中之一。
7.根据权利要求5所述的通过沉积物与光阻产生交联反应以减少光阻粗糙度的方法，其特征是：活化该光阻图案表面的步骤包括对该光阻图案进行一个曝光工艺步骤。
8.根据权利要求5所述的通过沉积物与光阻产生交联反应以减少光阻粗糙度的方法，其特征是：活化该光阻图案表面的步骤包括：对该光阻图案进行一个曝光工艺步骤，以及对该光阻图案进行一个曝光后烘烤工艺步骤。
9.根据权利要求5所述的通过沉积物与光阻产生交联反应以减少光阻粗糙度的方法，其特征是：该光阻图案为选自正光阻与负光阻所组成的族群其中之一。
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