TW201407302A - 基於降低圖案粗糙度及變形之目的之處理程序 - Google Patents

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Abstract

本發明敘述一種以降低之缺陷性使基板圖案化的方法。一旦使用微影技術將圖案形成於輻射敏感性材料層中，形成於基板上之圖案便受到後處理。執行後處理輻射敏感性材料層中之圖案以降低圖案之粗糙度。執行後處理之方法包含在該圖案上執行處理程序以改變該圖案之暴露表面的溶解度，其中處理程序涉及使用含有第一界面活性劑之液相化學溶液執行該圖案之第一化學處理，或暴露該圖案至不同於第一EM輻射的第二EM輻射。在處理程序之後，執行後處理之方法包含在低於輻射敏感性材料層之玻璃轉化溫度的硬烘烤溫度下硬烘烤該圖案。其後，使用氣相化學溶液執行該圖案之第二化學處理以降低粗糙度。

Description

基於降低圖案粗糙度及變形之目的之處理程序 【相關申請案之交互參照】
依據37 CFR §1.78(a)(4)，本申請案主張於2012年5月15日申請之美國臨時專利申請案第61/647,406號的權利及優先權，其整體內容係併入於此作為參考。
本發明有關於使基板上之薄膜圖案化的方法，且尤其關於基於降低圖案粗糙度之目的之方法。
在材料處理方法中，圖案蝕刻包含施加例如光阻之輻射敏感性材料層至基板的上表面、使用光微影在輻射敏感性材料層中形成圖案、及使用蝕刻處理將形成於輻射敏感性材料層中之圖案轉移至基板上的下方薄膜。輻射敏感性材料的圖案化通常涉及使用例如光微影系統將輻射敏感性材料暴露至電磁(EM)輻射之圖案，其後使用顯影溶液移除輻射敏感性材料之受照射區域(如於正色調光阻(positive tone resist)之情形中)、或未受照射區域(如於負色調光阻(negative tone resist)之情形中)。
當臨界尺寸(CD)減少且形成於輻射敏感性材料中之圖案的高寬比增加時，包含但不限於圖案崩塌、線邊粗糙度(line edge roughness,LER)、及線寬粗糙度(line width roughness,LWR)之圖案缺陷的可能性變得逐漸增加。在大部分的情況中，過度的圖案缺陷為無法接受且在一些情形中為災難性的。
本發明關於在基板之一層中製備圖案的方法及系統，且尤其 關於製備形成於基板之一層中、具有降低之圖案缺陷性的圖案之方法及系統。本發明更關於用於處理形成於基板之一層中之圖案以降低圖案崩塌及圖案變形(如線邊粗糙度(LER)及線寬粗糙度(LWR))的方法及系統。
依據一實施例，敘述一種以降低之缺陷性使基板圖案化的方法。一旦使用微影技術將圖案形成於輻射敏感性材料層中，便後處理形成於基板上之圖案。執行後處理輻射敏感性材料層中之圖案以降低圖案之粗糙度。執行後處理之方法包含在該圖案上執行處理程序以改變該圖案之暴露表面的溶解度，其中處理程序涉及使用含有第一界面活性劑之液相化學溶液執行該圖案之第一化學處理，或暴露該圖案至不同於第一EM輻射的第二EM輻射。在處理程序之後，執行後處理之方法包含在低於輻射敏感性材料層之玻璃轉化溫度的硬烘烤溫度下硬烘烤該圖案。其後，使用氣相化學溶液執行該圖案之第二化學處理以降低粗糙度。
依據另一實施例，敘述一種使基板圖案化的方法。該方法包含：設置具有輻射敏感性材料層形成於其上且圖案形成於該輻射敏感性材料層中的基板，該圖案已藉由以下方式形成：利用輻射敏感性材料層塗佈基板、依據影像圖案暴露輻射敏感性材料層至第一電磁(EM)輻射、使輻射敏感性材料層顯影以自影像圖案在該輻射敏感性材料層中形成該圖案、及沖洗該圖案；在沖洗該圖案之後，藉由使該圖案之表面暴露至含有界面活性劑之液相化學溶液來促進該圖案之至少一部分隆起，以增加該圖案之溶解度；藉由硬烘烤該圖案而使該圖案之至少一部分交聯以減少該圖案之溶解度；及藉由使該圖案暴露至氣相化學溶液，以移除或重新分配其中該圖案之溶解度已增加的該圖案之至少一部分，而將該圖案平滑化。
依據又另一實施例，敘述一種使基板圖案化的方法。該方法包含：設置具有輻射敏感性材料層形成於其上且圖案形成於該輻射敏感性材料層中的基板，該圖案已藉由以下方式形成：利用輻射敏感性材料層塗佈基板、依據影像圖案暴露輻射敏感性材料層至第一電磁(EM)輻射、使輻射敏感性材料層顯影以自影像圖案在該輻射敏感性材料層中形成該圖案、及沖洗該圖案；藉由使該圖案之表面暴露至EM輻射使該圖案之至少一部分解除保護，以增加該圖案之溶解度；藉由硬烘烤該圖案而使該圖案之至 少一部分交聯以減少該圖案之溶解度；及藉由使該圖案暴露至氣相化學溶液，以移除或重新分配其中該圖案之溶解度已增加的該圖案之至少一部分，而將該圖案平滑化。
100‧‧‧流程圖
110‧‧‧步驟
120‧‧‧步驟
122‧‧‧步驟
124‧‧‧步驟
126‧‧‧步驟
200‧‧‧處理程序
210‧‧‧步驟
220‧‧‧步驟
230‧‧‧步驟
240‧‧‧步驟
300‧‧‧處理程序
310‧‧‧步驟
320‧‧‧步驟
330‧‧‧步驟
340‧‧‧步驟
在隨附圖式中：圖1A顯示依據一實施例的基板之圖案化方法；圖1B顯示依據另一實施例的基板之圖案化方法；圖2顯示依據另一實施例的基板之圖案化方法；圖3顯示依據又另一實施例的基板之圖案化方法；及圖4至8提供使基板圖案化時降低粗糙度的示範性資料。
一種使基板圖案化的方法係揭露於不同實施例中。然而熟悉相關技術者將察知不同實施例可在不具有一或更多具體細節、或具有其他取代及/或額外方法、材料、或部件的情況下實施。在其他情形中，已為熟知之構造、材料、或操作並未詳細顯示或敘述，以避免混淆本發明之各種實施例的實施態樣。
同樣地，為了說明之目的，提出具體數字、材料、及配置以提供對本發明之透徹瞭解。然而，本發明可在不具有具體細節的情況下實施。再者，應瞭解圖中所示之各種實施例係說明性圖式且不必然按比例繪製。
遍及本說明所參照之「一實施例」或「實施例」或其變化意指與實施例相關的特定特徵、結構、材料、或特性係包含於本發明之至少一實施例中，但不表示其出現在每一實施例中。因此，遍及本說明書之不同處的例如「在一實施例中」或「在實施例中」之措辭的出現並不必然表示相同的本發明之實施例。再者，在一或更多實施例中可利用任何適合的形式結合特定特徵、結構、材料、或特性。
但是，應察知除了所說明之一般概念的發明性本質之外，內含於敘述內容中者亦為具有發明性本質之特徵。
如此處所使用之「基板」一般表示依據本發明之實施例受處 理的物件。基板可包含裝置(尤其是半導體或其他電子元件)的任何材料部份或結構，且可例如為基底基板結構，如半導體晶圓或例如薄膜的基底基板上或上方之一層。因此，不欲使基板限制在任何特定的基底結構、下方層或上方層、圖案化或非圖案化，而是考量包含任何此層或基底結構、及層及/或基底結構之任何組合。以下說明可參照特定類型的基板，但此係僅為了說明性之目的且非限制。
舉例來說，為了增加半導體製造之微影圖案化的生產率，因此敘述一種方法及系統來應付上述情況之一些或全部者。尤其，除了其他者外，重要的是：(i)產生具有降低或實質上無圖案粗糙度(例如線邊粗糙度(LER)、線寬粗糙度(LWR)、基於沈澱之缺陷、或其他圖案變形)的圖案；及(ii)預防圖案崩塌。
現參照圖式，其中在若干視圖各處，相似參考編號指示相同或對應之部份，圖1A顯示依據一實施例的基板之圖案化方法。該方法係顯示於流程圖100，且開始於步驟110中的設置其上形成有輻射敏感性材料層且該輻射敏感性材料層中形成有圖案的基板。輻射敏感性材料層可包含例如光阻之光敏感性材料。例如，輻射敏感性材料層可包含248nm(奈米)光阻、193nm光阻、157nm光阻、EUV(極紫外線，extreme ultraviolet)光阻、或電子束敏感性光阻。再者，舉例來說，輻射敏感性材料層可包含熱凝固(thermal freeze)光阻、電磁(EM)輻射凝固光阻、或化學凝固光阻。
輻射敏感性材料層可藉由塗佈(例如旋轉塗佈)該材料至基板上而形成。輻射敏感性材料層可使用軌道系統形成。例如，該軌道系統可包含商業上可自Tokyo Electron Limited(TEL)取得的Clean Track ACT®8、ACT®12、LITHIUS®、LITHIUS ProTM、或LITHIUS Pro VTM光阻塗佈及顯影系統。在基板上形成光阻膜的其他系統及方法對於熟悉旋塗光阻技術領域者已為熟知。塗佈處理之後可為一或更多施加後烘烤(post-application bake,PAB)以加熱基板、及該一或更多PABs之後的一或更多冷卻循環以冷卻基板。
形成輻射敏感性材料層之後，使該輻射敏感性材料層依據影像圖案暴露至電磁(EM)輻射。輻射曝光系統可包含乾式或溼式光微影系 統。影像圖案可使用任何適合的習知步進微影系統、或掃描微影系統而形成。例如，光微影系統可商業上自ASML Netherlands B.V.(De Run 6501,5504 DR Veldhoven,The Netherlands)、或Canon USA,Inc.,Semiconductor Equipment Division(3300 North First Street,San Jose,CA 95134)取得。替代性地，影像圖案可使用電子束微影系統而形成。
一旦已成像，便使輻射敏感性材料層顯影以自影像圖案於其中形成圖案。該圖案之特徵可為標稱臨界尺寸(CD)、標稱線邊粗糙度(LER)、及/或標稱線寬粗糙度(LWR)。該圖案可包含線圖案、或貫孔圖案、或其組合。顯影處理可包含使基板暴露至例如軌道系統之顯影系統中的顯影溶液。舉例來說，顯影溶液可包含四甲基氫氧化銨(TMAH)或四丁基氫氧化銨(TBAH)。或者，舉例來說，顯影溶液可包含其他鹼性溶液，例如氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液等。此外，舉例來說，軌道系統可包含商業上可自Tokyo Electron Limited(TEL)取得的Clean Track ACT®8、ACT®12、LITHIUS®、LITHIUS ProTM、或LITHIUS Pro VTM光阻塗佈及顯影系統。顯影處理之前可為一或更多曝光後烘烤(post-exposure bakes,PEB)以加熱基板、及該一或更多PEBs後的一或更多冷卻循環以冷卻基板。
其後，可利用沖洗溶液沖洗基板。沖洗溶液可包含例如去離子(DI)水之水、或含有溶於水中之界面活性劑的水性溶液。沖洗溶液可用來取代及/或自基板移除殘留的顯影溶液。較佳地，沖洗溶液僅含有水。當沖洗溶液僅含有水(不具有界面活性劑)時，可預防或最小化標稱CD中之變異。在顯影處理後，顯影溶液在圖案上的存在造成圖案的隆起及增加的滲透性。因此，當沖洗溶液含有界面活性劑時，沖洗溶液更自由地滲入圖案，於是造成標稱CD中之變異。換言之，在額外的化學處理之前進行僅以水沖洗基板上之圖案以水取代基板上的顯影溶液、並洗去顯影溶液，於是限制標稱CD中的變異。
在步驟120中，輻射敏感性材料層中的圖案受到後處理以降低圖案的粗糙度，例如圖案的標稱線邊粗糙度(LER)、及/或標稱線寬粗糙度(LWR)。
如圖1B所示，用以降低圖案粗糙度的輻射敏感性材料層之 後處理包含開始於步驟122中的在圖案上執行處理製程以改變圖案的暴露表面之溶解度的處理程序。
依據一實施例，用以改變圖案的暴露表面之溶解度的處理製程可包含使用液相化學溶液執行圖案之第一化學處理，其中該液相化學溶液含有第一界面活性劑。
處理製程可包含沖洗基板後的第二化學處理、或一或更多額外化學處理以降低及/或改善圖案崩塌及圖案變形，例如線邊粗糙度(LER)、及線寬粗糙度(LWR)。
第一化學處理可包含施與陰離子、非離子、陽離子、及/或兩性界面活性劑。合適的陰離子界面活性劑包含磺酸鹽、硫酸鹽、及其混合物。合適的陽離子界面活性劑可包含：如鈉或鉀之鹼金屬；如鈣或鎂之鹼土金屬；銨；或取代銨化合物，包含單-、雙-或三-乙醇銨陽離子化合物；或其組合。
舉例來說，第一化學處理可包含施與含有聚乙二醇基或乙炔二醇基界面活性劑的水性溶液，該界面活性劑具有1600或更少之分子量及10或更大的其疏水基之碳數。可期望界面活性劑之疏水基並非雙鍵結或三鍵結。
舉另一例來說，液相化學溶液可包含選自由Tokyo Electron Limited(TEL)及Clariant(Japan)KK(Bunkyo-ku,Tokyo,Japan)(瑞士製造商Clariant之子公司)共同開發之FIRMTM界面活性劑族系(例如FIRMTM-A、FIRMTM-B、FIRMTM-C、FIRMTM-D、FIRMTM Extreme 10、FIRMTM SPC400-7等)的一或更多界面活性劑溶液。
舉另一例來說，液相化學溶液可包含胺類化合物及界面活性劑之混合物。
再舉另一例來說，用於第一化學溶液的液相化學溶液可加以選擇以減少圖案崩塌。
用於降低粗糙度的含界面活性劑沖洗處理之額外細節可在名為「Multiple Chemical Treatment Process for Reducing Pattern Defect」且於2011年8月9日提出申請的美國專利申請案第13/206,441號中尋得。
依據另一實施例，用以改變圖案的暴露表面之溶解度的處理製程可包含使圖案暴露至與形成該圖案時基板對其暴露之第一EM輻射不同的第二EM輻射。
第二EM輻射可包含紫外線(UV)輻射。第二EM輻射可包含約260nm(奈米)至約350nm之範圍內之波長的UV輻射。第二EM輻射可包含基板上之輻射敏感性材料層對第二EM輻射的全面曝光(flood exposure)。
在步驟124中，於執行處理製程之後，在少於輻射敏感性材料層之玻璃轉化(glass transition)溫度的硬烘烤(hard bake)溫度硬烘烤該圖案。硬烘烤溫度可大於或等於50度C。或者，硬烘烤溫度可大於或等於150度C。舉例來說，硬烘烤溫度可為約100度C至約200度C、或約120度C至約180度C、或約140度C至約170度C、或約150度C至約160度C、或約155度C。
硬烘烤溫度、期間基板升高至硬烘烤溫度的硬烘烤時間、及其中基板升高至硬烘烤溫度的環境可加以改變。硬烘烤時間可在上達300秒(sec)的範圍內。或者，硬烘烤時間可在上達120sec的範圍內。或者，硬烘烤時間可為約60sec。
然後在步驟126中，使用氣相化學溶液執行該圖案之第二化學處理。第二化學處理之氣相化學溶液可包含N-甲基吡咯烷酮或N-甲基-2-吡咯烷酮。舉例來說，可使基板暴露至處理溶液之原子化噴霧。氣相環境與輻射敏感性材料層之暴露部份反應以造成輻射敏感性材料之「融化」或再流動，且因此使輻射敏感性材料層之暴露部份平滑。在第二化學處理之後，可使基板暴露至一或更多額外的氣相處理溶液，以進一步降低粗糙度。
此外，可在使基板上之圖案暴露至氣相化學溶液期間加熱基板以升高基板之溫度。基板之溫度可在自約20度C至約100度C之範圍內，且可較佳地在自約30度C至約50度C之範圍內。再者，可在使基板上之圖案暴露至氣相化學溶液期間利用電磁(EM)輻射照射基板。在此處理步驟中，氣相化學溶液之濃度、基板之溫度、氣相環境之壓力、及暴露時間為可加以調整俾達到粗糙度較低或控制的處理參數。
氣相化學溶液處理之額外細節可在名為「Vapor Treatment Process for Pattern Smoothing with Inline Critical Dimension Slimming」且於2012年1月3日提出申請之美國專利申請案第13/342,313號中尋得。
其後，可使該圖案可選地受到熱處理。或者，可供選擇地，可使該圖案可選地受到其他處理，包括暴露至EM輻射。
基板之圖案化方法可更包含藉由判定緊接後處理製程前估計之標稱粗糙度及判定緊接後處理製程後所估計的後處理粗糙度而使粗糙度特性化；及達到超過10%的粗糙度降低，其中粗糙度之降低係量測為標稱粗糙度與後處理粗糙度之間之差異對標稱處理粗糙度的百分位比率。更進一步地，後處理製程可達到超過30%的粗糙度之降低。又更進一步地，後處理製程可達到超過50%的粗糙度之降低。
圖4至8提供利用圖1A及1B繪示之方法使基板圖案化時降低例如LER或LWR之粗糙度的示範性資料。在圖4中，第一後處理方案(「新後處理方案1」)係執行於形成在EUV光阻中之線圖案上、並與形成在相同光阻成份中之相同線圖案上針對習知之後處理方案(「習知後處理方案」)所獲得之結果作比較。該光阻包含SEVR-139光阻(75nm膜厚度)，且線圖案具有32nm之目標CD及70nm之目標間距。
如圖2所示，第一後處理方案包含用於降低圖案粗糙度及變形的處理程序200。處理程序200可包含：在步驟210中，設置具有輻射敏感性材料層形成於其上及形成於輻射敏感性材料層中之圖案的基板，該圖案已藉由以下方式形成：以輻射敏感性材料層塗佈基板、依據影像圖案暴露該輻射敏感性材料層至第一電磁(EM)輻射、顯影該輻射敏感性材料層以於其中自該影像圖案形成圖案、及沖洗該圖案；在步驟220中，於沖洗該圖案之後，藉由使該圖案之表面暴露至包括含有界面活性劑之液相化學溶液的第一化學處理來促進該圖案之至少一部分隆起，以增加該圖案之溶解度；在步驟230中，藉由硬烘烤該圖案而使該圖案之至少一部分交聯以減少該圖案之溶解度；及在步驟240中，藉由使該圖案暴露至包含氣相化學溶液之第二化學處理，以移除或重新分配其中圖案之溶解度已增加的該圖案之至少一部分，而將該圖案平滑化。
其中，該圖案係暴露至FIRMTM基液相化學溶液(步驟220)、 在155度C硬烘烤60秒(步驟230)、及在約34度C至約38度C之基板溫度暴露至NMP蒸氣。該圖案對氣相化學溶液之暴露可加以調整俾於圖案中產生最佳結果。在新後處理方案1中，該圖案係於34度C暴露至30循環之NMP蒸氣。
習知後處理方案省略步驟220及230(例如使該圖案暴露至含界面活性劑之液相化學溶液、及硬烘烤該圖案)，且僅部份地包含步驟240(亦即藉由將該圖案暴露至氣相化學溶液而使該圖案平滑化)。該圖案對氣相化學溶液之暴露可加以調整俾於圖案中產生最佳結果。在習知後處理方案中，該圖案係於38度C暴露至30循環之NMP蒸氣。如圖4之SEM影像所示，當施加習知後處理方案時，線圖案具有32.8nm之標稱CD及5.02nm之標稱LWR。在施加習知後處理方案之後，最終CD為33.4nm且最終LWR為4.49nm，代表10.6%之LWR降低(量測為最終LWR與標稱LWR之間之差異對標稱LWR的百分位比率)。
再者，在施加新後處理方案1之後，最終CD為33.5nm且最終LWR為4.67nm，代表19.6%之LWR降低(量測為最終LWR與標稱LWR之間之差異對標稱LWR的百分位比率)。新後處理方案1改善了LWR降低達9%。
為了展示將與硬烘烤結合並在硬烘烤(步驟230)之前暴露該圖案至包含液相化學溶液之第一化學處理(步驟220)包含於內的重要性，故使用各種後處理方案伴隨形成於具有32nm之標稱CD及70nm之標稱間距之相同光阻合成物中的相同線圖案，進行一系列實驗(例如「處理-A」、「處理-B」、「處理-C」、「處理-D」、及「處理-E」)。
後處理方案包含下列者：(A)處理-A僅包含第二化學處理(使用含NMP蒸氣之氣相化學溶液)；(B)處理-B包含顯影步驟之處理最佳化及第二化學處理；(C)處理-C包含顯影步驟之處理最佳化、使圖案暴露至第一化學處理(使用含FIRMTMExtreme10(Ext10)之液相化學溶液)、及第二化學處理；(D)處理-D包含顯影步驟之處理最佳化、使圖案暴露至第一化學處理(使用含FIRMTMExtreme10(Ext10)之液相化學溶液)、硬烘烤該圖案(在150度C持續60秒)、及第二化學處理；及(E)處理-E包含顯影步驟之處理最佳化、 使圖案暴露至第一化學處理(使用含FIRMTMSPC400之液相化學溶液)、硬烘烤該圖案(在150度C持續60秒)、及第二化學處理。顯影步驟之處理最佳化可包含調整以下任何一者：顯影溶液之化學組成、顯影溶液之溫度、顯影溶液之分配性質、顯影時間、後曝光烘烤溫度、後曝光烘烤時間、曝光劑量、或曝光焦距、或其任何組合。
如圖5B之SEM影像所示，包含結合硬烘烤並在硬烘烤之前之第一化學處理的處理-D及處理-E在LWR降低方面產生最佳結果。舉例來說，處理-A自5.20nm之標稱LWR至4.66nm之最終LWR產生10.3%之LWR降低。在具有顯影處理最佳化的情況下，處理-B自5.20nm之標稱LWR至4.21nm之最終LWR產生19.1%之LWR降低。當執行第一化學處理而其後不硬烘烤該圖案時，處理-C自5.20nm之標稱LWR至4.17nm之最終LWR產生19.8%之LWR降低。然而，當執行第一化學處理而其後硬烘烤該圖案時，處理-D(使用FIRMTMExt10)自5.20nm之標稱LWR至3.90nm之最終LWR產生25%之LWR降低，且處理-E(使用FIRMTMSPC400)自5.20nm之標稱LWR至3.90nm之最終LWR產生24.9%之LWR降低。
為了進一步展示將與硬烘烤結合並在硬烘烤(步驟230)之前暴露該圖案至包含液相化學溶液之第一化學處理(步驟220)包含於內的重要性，故圖6顯示相較於包含第一化學處理之第二組SEM影像(「第一化學處理+HB+第二化學處理」)的排除第一化學處理之第一組SEM影像(「無第一化學處理+HB+第二化學處理」)。在第一組SEM影像中，5.77nm之標稱LWR降低至5.23nm之最終LWR，表示LWR降低9.3%。在第二組SEM影像中，5.82nm之標稱LWR降低至4.67nm之最終LWR，表示LWR降低19.6%。
現轉向圖7，新後處理方案1降低圖案之厚度損失。在第一SEM影像中，圖案厚度自49.0nm至51.4nm變化(無平滑化)。在使用習知後處理方案之第二SEM影像中，圖案厚度自41.9nm至45.8nm變化(有平滑化)，因此呈現5至10nm之厚度損失。並且，在使用新後處理方案1之第三SEM影像中，圖案厚度自50.0nm至51.6nm變化(有平滑化)。
在圖8中，在形成於EUV光阻中之線圖案上執行第二後處理方案(「新後處理方案2」)，並與針對形成於相同光阻合成物中之相同線 圖案上的習知之後處理方案(「習知後處理方案」)獲得的結果作比較。該光阻包含SEVR-139(75nm膜厚)，且該線圖案具有32nm之目標CD及70nm之目標間距。
如圖3所示，第二後處理方案包含用於降低圖案粗糙度及變形的處理程序300。處理程序300可包含：在步驟310中，設置具有輻射敏感性材料層形成於其上及形成於輻射敏感性材料層中之圖案的基板，該圖案已藉由以下方式形成：以輻射敏感性材料層塗佈基板、依據影像圖案暴露該輻射敏感性材料層至第一電磁(EM)輻射、顯影該輻射敏感性材料層以於其中自該影像圖案形成圖案、及沖洗該圖案；在步驟320中，藉由使該圖案之表面暴露至EM輻射使該圖案之至少一部分解除保護，以增加該圖案之溶解度；在步驟330中，藉由硬烘烤該圖案以減少該圖案之溶解度而使該圖案之至少一部分交聯；及在步驟340中，藉由使該圖案暴露至氣相化學溶液以移除或重新分配其中圖案之溶解度已增加的該圖案之至少一部分，而將該圖案平滑化。
其中，該圖案係暴露至第二EM輻射(在260nm至350nm之範圍內的波長之含UV光譜放射)(步驟320)、在155度C硬烘烤60秒(步驟330)、及在約34度C至約38度C之基板溫度暴露至NMP蒸氣。該圖案對氣相化學溶液之暴露可加以調整俾於圖案中產生最佳結果。在新後處理方案2中，該圖案係於38度C暴露至30循環之NMP蒸氣。
習知後處理方案省略步驟320及330(例如使該圖案暴露至第二EM輻射、及硬烘烤該圖案)，且僅部份地包含步驟340(亦即藉由將該圖案暴露至氣相化學溶液而使該圖案平滑化)。該圖案對氣相化學溶液之暴露可加以調整俾於圖案中產生最佳結果。在習知後處理方案中，該圖案係於38度C暴露至30循環之NMP蒸氣。如圖8之SEM影像所示，當施加習知後處理方案時，線圖案具有32.8nm之標稱CD及5.02nm之標稱LWR。在施加習知後處理方案之後，最終CD為33.4nm且最終LWR為4.49nm，代表10.6%之LWR降低(量測為最終LWR與標稱LWR之間之差異對標稱LWR的百分位比率)。
再者，在施加新後處理方案2之後，最終CD為30.8nm且 最終LWR為4.30nm，代表16.1%之LWR降低(量測為最終LWR與標稱LWR之間之差異對標稱LWR的百分位比率)。新後處理方案2改善了LWR降低達5.8%。
儘管以上僅詳述本發明之若干實施例，但熟悉本技術領域者將輕易察知，在不實質上背離本發明之新穎教示及優點的情況下，可在實施例中有許多變化。因此，欲將所有此變化包含在本發明之範疇內。
100‧‧‧流程圖
110‧‧‧步驟
120‧‧‧步驟

Claims (20)

  1. 一種使基板圖案化的方法，包含：設置具有一輻射敏感性材料層形成於其上且一圖案形成於該輻射敏感性材料層中的一基板，該圖案已藉由以下方式形成；利用該輻射敏感性材料層塗佈該基板、依據一影像圖案暴露該輻射敏感性材料層至第一電磁(EM)輻射、使該輻射敏感性材料層顯影以自該影像圖案在該輻射敏感性材料層中形成該圖案、及沖洗該圖案；及後處理該輻射敏感性材料層中之該圖案，以降低該圖案之粗糙度，該後處理包含：在該圖案上執行處理程序以改變該圖案之一暴露表面的溶解度，該處理程序包含：使用一液相化學溶液執行該圖案之一第一化學處理，該液相化學溶液含有一第一界面活性劑；或暴露該圖案至不同於該第一EM輻射的第二EM輻射；在執行該處理程序之後，在一硬烘烤溫度下硬烘烤該圖案，該硬烘烤溫度係低於該輻射敏感性材料層之玻璃轉化(glass transition)溫度；及在該硬烘烤步驟之後，使用一氣相化學溶液執行該圖案之一第二化學處理。
  2. 如申請專利範圍第1項之使基板圖案化的方法，其中該第二EM輻射包含紫外線(UV)輻射。
  3. 如申請專利範圍第1項之使基板圖案化的方法，其中該第二EM輻射包含波長在自約260nm至約350nm之範圍內的紫外線(UV)輻射。
  4. 如申請專利範圍第3項之使基板圖案化的方法，其中該第二EM輻射包含該基板上之該輻射敏感性材料層對該第二EM輻射的全面曝光(flood exposure)。
  5. 如申請專利範圍第1項之使基板圖案化的方法，其中該硬烘烤溫度係大於或等於50度C。
  6. 如申請專利範圍第1項之使基板圖案化的方法，其中該硬烘烤溫度係大於或等於150度C。
  7. 如申請專利範圍第1項之使基板圖案化的方法，其中使用該氣相化學溶液執行該圖案之該第二化學處理包含暴露該圖案至一處理蒸氣，該處理蒸氣含有N-甲基吡咯烷酮或N-甲基-2-吡咯烷酮。
  8. 如申請專利範圍第1項之使基板圖案化的方法，更包含：在該第二化學處理之後，暴露該基板至一或更多額外氣相處理溶液，以進一步降低已被降低之該粗糙度。
  9. 如申請專利範圍第1項之使基板圖案化的方法，其中使用該氣相化學溶液執行該圖案之該第二化學處理更包含：在暴露該基板上之該圖案至該處理蒸氣期間加熱該基板。
  10. 如申請專利範圍第1項之使基板圖案化的方法，其中該粗糙度包含一線寬粗糙度或一線邊粗糙度。
  11. 如申請專利範圍第1項之使基板圖案化的方法，更包含：藉由判定緊接該圖案之該後處理前所估計之一平滑化前粗糙度、及判定緊接該圖案之該後處理後所估計的一平滑化後粗糙度而使該粗糙度特性化；及達到在該粗糙度超過10%的降低，該粗糙度之該降低係量測為該平滑化前粗糙度與該平滑化後粗糙度之間之差異對該平滑化前粗糙度的百分位 比率。
  12. 如申請專利範圍第1項之使基板圖案化的方法，更包含：藉由判定緊接該圖案之該後處理前所估計之一平滑化前粗糙度、及判定緊接該圖案之該後處理後所估計的一平滑化後粗糙度而使該粗糙度特性化；及達到在該粗糙度超過20%的降低，該粗糙度之該降低係量測為該平滑化前粗糙度與該平滑化後粗糙度之間之差異對該平滑化前粗糙度的百分位比率。
  13. 如申請專利範圍第1項之使基板圖案化的方法，其中使該輻射敏感性材料層顯影之後的沖洗該圖案包含利用去離子水沖洗該圖案。
  14. 如申請專利範圍第1項之使基板圖案化的方法，其中執行該圖案之該第一化學處理更包含使用另一液相化學溶液執行一第二化學處理，該另一液相化學溶液含有一第二界面活性劑。
  15. 如申請專利範圍第14項之使基板圖案化的方法，更包含：選定該第一界面活性劑以降低線邊粗糙度(line edge roughness,LER)及/或線寬粗糙度(line width roughness,LWR)；及選定該第二界面活性劑以降低圖案崩塌。
  16. 如申請專利範圍第1項之使基板圖案化的方法，更包含：在該第二化學處理後，烘烤該圖案。
  17. 一種使基板圖案化的方法，包含：設置具有一輻射敏感性材料層形成於其上且一圖案形成於該輻射敏感性材料層中的一基板，該圖案已藉由以下方式形成：利用該輻射敏感性材料層塗佈該基板、依據一影像圖案暴露該輻射敏感性材料層至第一電磁(EM) 輻射、使該輻射敏感性材料層顯影以自該影像圖案在該輻射敏感性材料層中形成該圖案、及沖洗該圖案；於沖洗該圖案之後，藉由使該圖案之一表面暴露至含有一界面活性劑之一液相化學溶液來促進該圖案之至少一部分隆起，以增加該圖案之溶解度；藉由硬烘烤該圖案而使該圖案之至少一部分交聯以減少該圖案之溶解度；及藉由使該圖案暴露至一氣相化學溶液，以移除或重新分配其中該圖案之溶解度已增加的該圖案之至少一部分，而將該圖案平滑化。
  18. 如申請專利範圍第17項之使基板圖案化的方法，更包含：在該平滑化步驟後，烘烤該圖案。
  19. 一種使基板圖案化的方法，包含：設置具有一輻射敏感性材料層形成於其上且一圖案形成於該輻射敏感性材料層中的一基板，該圖案已藉由以下方式形成：利用該輻射敏感性材料層塗佈該基板、依據一影像圖案暴露該輻射敏感性材料層至第一電磁(EM)輻射、使該輻射敏感性材料層顯影以自該影像圖案在該輻射敏感性材料層中形成該圖案、及沖洗該圖案；於沖洗該圖案之後，藉由使該圖案之一表面暴露至EM輻射使該圖案之至少一部分解除保護，以增加該圖案之溶解度；藉由硬烘烤該圖案而使該圖案之至少一部分交聯以減少該圖案之溶解度；及藉由使該圖案暴露至一氣相化學溶液，以移除或重新分配其中該圖案之溶解度已增加的該圖案之至少一部分，而將該圖案平滑化。
  20. 如申請專利範圍第19項之使基板圖案化的方法，更包含：在該平滑化步驟後，烘烤該圖案。
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