TW202012698A - 使用雷射化學氣相沈積形成精細圖案之方法 - Google Patents

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Abstract

揭示一種形成一精細圖案之方法，其包括：一雷射化學氣相沈積(LCVD)合金線形成步驟：在供應包括複數種金屬元素之一源氣體的同時經由LCVD在一基板中形成包括該複數種金屬元素之一合金線；及一雷射退火步驟：對包括該合金線之一區域執行雷射退火。在該形成一精細圖案之方法中，在最初使用一LCVD方法形成一精細圖案之同時，使用合金沈積在一短時間內以極佳膜品質達成以一窄寬度之高厚度生長。可藉由經由後續雷射退火修復一精細圖案內之一膜品質缺陷來改良組織密度及膜品質。可改良均質性及導電穩定性。一圖案在藉由調整輻射寬度、輸出強度及一輻射方法而部分地熔融及冷卻該圖案之一過程中冷凝，且因此一精細圖案之一線寬可形成為小的，例如約2μm或更小。

Description

使用雷射化學氣相沈積形成精細圖案之方法
相關申請案之交叉參考
本申請案主張2018年9月17日在韓國智慧財產局申請之韓國專利申請案第10-2018-0111161號的權益，該申請案的全部內容以引用之方式併入本文中。
本發明之實施例係關於形成精細圖案之方法，且更特定言之，係關於藉由雷射化學氣相沈積(LCVD)形成精細圖案之方法。
形成精細圖案之習知方法可包括使用雷射形成精細圖案之雷射化學氣相沈積(LCVD)方法。
LCVD為在將雷射束輻射至基板之一對應部分的同時使用單一金屬材料直接圖案化線圖案，以使得沈積在執行CVD時集中地在該部分上執行之方法。習知方法包括將僅具有一種金屬元素之源氣體供應至將形成線圖案之部分，以便形成線圖案。
在LCVD製程中形成之線圖案的厚度、寬度、形式及膜品質可取決於真空度、源氣體壓力、雷射輸出以及雷射束在形成該線的LCVD製程中的形式、大小、輻射時間及溫度條件而不同。經由對LCVD之現有研究或實驗，此類因素為吾人所熟知。
在習知技術中，LCVD一直主要用作用於修復線圖案之有缺陷部分的手段，但已充分考慮基於高速度及多工使用直接圖案方法形成線。
在LCVD中，線圖案在相對短的時間內快速形成。因此， 存在以下問題：形成線圖案的金屬膜之膜品質不均一，裂痕或空隙常常出現，中間部分在自垂直於線形成方向的橫截面檢視時具有中空形式，且厚度生長量及生長速度取決於線寬而受到限制。
此外，前述問題使得處理在形成高度整合顯示裝置或整合式圖案之過程中難以實現，需要大量處理時間，相對於相鄰圖案造成短路問題，或使得難以保證足夠的電導率。
已作出本發明之實施例以解決或減少使用雷射化學氣相沈積(LCVD)形成精細圖案之習知方法中的問題，且本發明之目的為提供一種形成一精細圖案之方法，其可藉由在一短時間內形成具有一窄寬度之一厚金屬線圖案來保證所需電導率。
本發明之另一目的為提供一種形成一精細圖案之方法，其可藉由解除或緩解影響最初經由LCVD形成的一金屬線之膜品質內的電導率之缺陷來改良電導率。
本發明之又一目標為提供一種形成一精細圖案之方法，其可經由一後續處理過程將在使用一直接圖案方法形成一金屬線圖案時藉由沈積形成之線的寬度最終減小至2.0μm或更小。
根據本發明之一態樣，一種形成一精細圖案之方法包括以下步驟：在供應包括複數種金屬元素之一源氣體的同時經由雷射化學氣相沈積(LCVD)在一基板中形成包括該複數種金屬元素之一金屬線(在下文中可與一合金線互換使用)；及對包括該金屬線之一區域執行雷射退火。
在一個實施例中，所沈積及形成的金屬線可主要包括例如總含量為80wt%或更大的鎢(W)及鉬(Mo)。
詳言之，在所沈積金屬線中，W：Mo之一重量比可為20：80至80：20，且可較佳為50：50。
包括於該線中之金屬除了鎢(W)、鉬(Mo)之外亦可包括諸如銀(Ag)、金(Au)及鋁(Al)之具有低比電阻率之金屬。舉例而言，該線可含有3wt%至5wt%之鉑(Pt)。
在一個實施例中，在執行雷射退火之步驟中，可選擇性地或集中地加熱自該線之一表面直至1μm之一深度，且接著進行冷卻。在該退火步驟中，該加熱可在500℃至650℃之一溫度氛圍中執行。
在一個實施例中，使用LCVD對該精細圖案之形成與雷射退火可在同一地點執行，同時改變雷射特性而不移動一處理空間。
在一個實施例中，形成精細圖案之方法可進一步包括在LCVD合金線形成步驟之前修復缺陷之轟擊步驟(zapping step)。在此情況下，轟擊步驟之修復係藉由雷射束執行。修復過程可經由用於LCVD合金線形成步驟及雷射處理步驟中之雷射CVD設備以及耦接至該雷射CVD設備之光學系統及監視設備即時監視，且可藉由耦接至該雷射CVD設備之控制器自動地執行。
圖1為用於展示合金線或包括複數個金屬片段之線的組合物比之曲線圖，且圖2至圖3為在一個實施例中根據雷射退火根據形成精細圖案之方法的聚焦離子束掃描電子顯微鏡(FIB SEM)相片，其展示線之膜品質及周圍膜品質之形式、步階覆蓋及大小。
圖4為用於展示與本發明相比較之單金屬(鎢)精細圖案中的組合物比之曲線圖，且圖5至圖6為根據雷射退火之FIB SEM相片，其展示線之膜品質及覆蓋該線之周圍膜品質的形式、步階覆蓋及大小。
圖7展示在雷射退火之前的合金線及單金屬線之各別橫截面相片。
圖8展示根據本發明之一個實施例之用於在退火之前的合金線之狀態與退火之後的合金線之狀態之間進行比較的例示性相片。
圖9為用於說明對合金線之退火的評估結果之曲線圖。
圖10圖解展示對合金線之退火的評估結果。
圖11展示說明合金線在退火前後之改變的相片。
圖12a至圖12d為用於說明根據本發明之一實施例的在形成精細圖案之方法中對合金線之退火過程的參考相片。
圖13為展示根據本發明之另一實施例的可在形成精細圖案之方法中採用的合金材料之組合物比的圖。
圖14展示用於在使用圖13之合金材料形成精細圖案之方法中在退火之前的合金線之狀態與退火之後的合金線之狀態之間進行比較的例示性相片。
圖15為用於說明對圖14中所示之合金線之退火的評估結果之曲線圖。
圖16圖解展示對圖14中所示之合金線之退火的評估結果。
圖17為展示圖14中的退火之前的合金線之狀態及退火之後的合金線之狀態的相片。
圖18為展示根據本發明之又一實施例之可在形成精細圖案之方法中採用的合金材料之組合物比之圖。
圖19為展示用於與本發明之實施例進行比較的單金屬線之材料組分的曲線圖。
圖20為展示在使用圖19之單金屬線形成精細圖案之方法中，退火之前的線狀態及退火之後的線狀態之例示性相片。
圖21為用於說明對圖19中之單金屬線之退火的評估結果之曲線圖。
圖22圖解展示對圖19中之單金屬線之退火的評估結果。
圖23為包括放大電子顯微鏡相片之圖，其展示圖19之單金屬線在退火前後之改變。
圖24為展示圖19之單金屬線在退火前後之厚度改變的例示性相片。
首先，除非在本說明書中另有定義，否則本文中所使用的所有術語，包括技術術語或科學術語，具有與一般熟習本發明所屬之技術者所通常理解的含義相同的含義。諸如詞典中通常使用及定義之術語的術語應解釋為具有與在相關技術之上下文中的含義相同的含義，且不應被解釋 為具有理想或過度正式之含義，除非本說明書中另有明確定義。
在下文中，參考附圖詳細地描述本發明的實施例。
根據本發明實施例之形成精細圖案之方法包括一系列程序，包括在基板上形成精細圖案之第一步驟及使用雷射對一線執行退火之第二步驟。
具體而言，在第一步驟中，在基板上形成線寬為2.5微米(μm)或更小之精細線圖案。該精細線圖案可經形成以在基板上具有單層結構，或可經形成以經由堆疊過程而具有雙層或多層結構。在所製造之電子部件裝置中，精細線圖案覆蓋有氧化薄膜或氮化物膜之絕緣層。
該線經形成以包括85wt%或更大，例如使用鎢(W)及鉬(Mo)作為主材料。線材料可進一步包括選自銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、鉑(Pt)、鋁(Al)及其組合之一或多種材料。由該等線材料形成之精細線圖案在沈積方法中可包括碳原子或氧原子。
使用經製備以形成50：50之W：Mo wt%之源氣體作為合金線。指示為W(CO)6之六羰基鎢可用作源氣體，即鎢線之材料。
在本發明實施例中，使用LCVD來形成精細圖案。在將用於形成精細線圖案之雷射束輻射至基板之對應位置的同時，將源氣體供應至對應位置之周圍。
用作源氣體的包括鎢之氣體及包括鉬之氣體可儲存在單獨的罐中，且經由單獨管線供應，同時經由單獨的質量流量控制器(MFC)調整氣體量且接著在供應管線最末部分處之整合管內以混合流狀態供應，或可定位於一空間(諸如用於在中途混合之預留貯槽)中且以混合狀態供應。或者，可自開始即供應氣體儲存罐內之兩種源氣體之混合物。
雷射束在通過狹縫或光罩時成為具有給定形式、大小及光強度分佈之雷射束，以根據待形成於基板中的線之寬度致能束塑形，且輻射至基板之對應部分或區，同時在基板移動期間相對於基板相對移動。
在一過程中，氣體連續地供應。基板可在轉印構件上移動，基板已在該轉印構件上在x及y軸方向上置放於一平面上。
不同於在使用LCVD技術形成精細線圖案之後執行已知退火，在第二步驟中，對前述特定金屬材料執行雷射退火以實現額外效能改良。
雷射為連續(CW)雷射，且以每秒3μm之速度以兩次重複掃描基於基板輻射線寬為2μm、長度為50μm之精細圖案，由此獲得已被執行雷射退火之精細線圖案。
可執行使用不同方法之雷射退火。舉例而言，在第二步驟中使用之雷射可經輻射以在波束成形過程中形成比精細圖案之線寬大1微米之線寬。可使用脈衝方法而非連續輻射來執行雷射束之輻射。在此情況下，恰當地調整雷射束之輸出以使得自精細圖案之表面至給定深度之溫度維持恰當溫度範圍。
可執行雷射退火以在500℃至650℃之溫度範圍內自線之表面加熱1μm之深度，且接著可執行冷卻。冷卻在室溫下緩慢執行，但可執行使用冷卻介質之驟冷。
在相同位置原位執行雷射退火，而不改變執行處理之空間。在此情況下，藉由調整光路徑來使用具有不同輸出之雷射及來自LCVD中使用的雷射之輻射程式。
此外，儘管上文未具體描述，但在本發明實施例中，可在對精細線圖案執行雷射退火之前進一步包括藉由執行轟擊(即，一種雷射修復處理)來移除有問題的部分且改良精細線圖案之電導率的詳細步驟。可執行轟擊以修改合金線中之暗缺陷。可使用熱風或微波或其組合來執行改良的轟擊任務。在此類環境中，可以容易原位執行之方式執行雷射處理。
在此類轟擊中，可在以下狀態中使用在雷射退火中使用的雷射：瞬時輸出已藉由增大雷射之輸出或循環而設定為高，或單獨雷射源可用作雷射。
可經由第二步驟改良精細圖案之組織的密度、電導率及穩定性。在此情況下，線膜之效能可包括綜合效能，諸如電阻分佈減小、平均電阻減小、沈積線寬減小、內部膜均一性改良及裂痕移除。
圖1為用於展示合金線或包括複數個金屬片段之線的組合物比之曲線圖，且圖2至圖3為在一個實施例中根據雷射退火根據形成精細圖案之方法的聚焦離子束掃描電子顯微鏡(FIB SEM)相片，其展示線之膜品質及周圍膜品質之形式、步階覆蓋及大小。圖4為用於展示與本發明相比較之單金屬(鎢)精細圖案中的組合物比之曲線圖，且圖5至圖6為根據雷射退火之FIB SEM相片，其展示線之膜品質及覆蓋該線之周圍膜品質的形式、步階覆蓋及大小。
實質上在相同條件下(除源氣體不同以外)形成兩個精細圖案。自圖1可看出，合金線具有3.41質量百分比之碳、5.68質量百分比之氧、43.22質量百分比之鎢(W)、3.61質量百分比之鉑(Pt)及44.09質量百分比之鉬(Mo)作為組分。自圖4可看出，單金屬線具有1.8質量百分比之碳、1.55質量百分比之氧及96.65質量百分比之鎢(W)作為組分。
在合金線內的鎢與鉬之含量比上，在綜合考慮諸如膜品質及電阻之特性時，質量比可為5：5，且原子莫耳比可為約2：8。以實驗方式可看出，在質量比介於2：8至8：2之範圍內時，可維持線之極佳膜品質而無顯著改變。
實驗及量測展示，合金線之總體電阻等級為100歐姆，沈積厚度為1800nm至2040nm，厚度差異為大致10%，步階覆蓋狀態無裂痕，膜特性非常緻密且無空隙，且雷射退火之後的實際線寬為約2μm。
相比之下，可看出，單金屬線之總體電阻等級為100歐姆，沈積厚度為528nm至1080nm，厚度差異為大致50%，步階覆蓋狀態無裂痕，膜特性相對較不緻密且具有空隙，且雷射退火之後的實際線寬為約2.5μm。
兩個金屬線之間的最大差異為在合金線中，線寬為2μm至2.5μm，其比單金屬線之線寬小20%，且相較於單金屬線，膜特性進一步緻密且無空隙。此意謂，在用於在顯示裝置(諸如高度整合式液晶顯示器(LCD)或有機發光二極體(OLED))中形成線的線形成設備中，可形成具有穩定的電導率及膜特性且由於窄線寬而能夠進一步增大整合程度之線。
可看出，此類差異源於以下事實：在最初藉由LCVD以鎢及鉬之合金線形成線圖案時，可以較快速度以大得多的厚度及若干μm之線寬形成膜，且可形成更緻密且更佳之膜品質，此係因為發生或存在使膜均質性劣化之缺陷(諸如空隙或裂痕)的機率低，見分別定位於上側與下側上的雷射退火之前的合金線(參考頂部的圖7(a))與單金屬線(參考圖7(b))的橫截面相片之間的比較結果以及退火之後的FIB SEM相片(圖3：本發明實施例；圖6：比較實例)之間的比較結果。
舉例而言，在單金屬線中，執行LCVD。雷射退火步驟之前的線寬本身普遍地形成為約4.5μm。相比之下，厚度之生長速度慢於合金線之生長速度，但相同沈積時間內橫截面之生長小於合金線之橫截面生長，儘管線寬為寬的。結果，在此狀態下對線圖案執行雷射退火之後，線寬進一步自2μm增大0.5μm，即達到目標。此外，電阻將上升之機率增大，此係因為橫截面相較於合金線減小。在此情況下，實際量測之電阻為相同的100歐姆。其原因為單一鎢金屬之每單位面積之比電阻率或電阻小於50：50wt%之鎢及鉬合金之每單位面積之比電阻率或電阻。
此外，可自圖2及圖3以及圖5及圖6中所示的比較看出該等線之膜品質。相較於單金屬線，合金線具有更緻密的膜品質，具有較少裂痕及較少空隙。自圖2及5可看出，合金線之線膜的厚度變化均一得多，且小於單金屬線中之厚度變化。可容易地考慮到，處理可能失敗之機率減小，且成品之導電穩定性增大。因此，可預測，儘管合金線與單金屬線具有相同電阻值，但合金線之穩定性及可靠性(即，部分電特性)比單金屬線之穩定性及可靠性好得多。
在下文中，為獲得雷射退火前後的量測值或效能之間的準確比較，參考圖式更具體地展示根據根據本發明之一些其他實施例的形成精細圖案之方法的合金線與由單一金屬材料形成的鎢(W)線中之電阻、電阻分佈、橫截面狀態、線寬及退火效果。
圖8展示根據本發明之一個實施例之用於在退火之前的合金線之狀態與退火之後的合金線之狀態之間進行比較的例示性相片。圖9 為用於說明對合金線之退火的評估結果之曲線圖。圖10圖解展示對合金線之退火的評估結果。
在本發明之一實施例中，執行雷射退火以改良最初形成的精細線之效能。圖8中展示執行雷射退火前後的精細線圖案之外部外觀。在圖8中，相較於雷射退火之前的精細線圖案，雷射退火之後的精細線圖案展示極佳效能，諸如線寬之減小。
如圖9中所示，作為對形成於基板中的合金線之七個實驗之結果，在雷射退火之前(即，在轟擊之後)量測的平均電阻為約107.29Ω，但在雷射退火之後量測的平均電阻改變為約94.29Ω。最大值減小約19Ω，且最小值減小約13Ω。
此外，如圖10中所示，在大多數實驗實例中，沈積線寬自3.3μm減小至2.3μm，且減小多達1.0μm。平均電阻自約107Ω減小至約94Ω，即減小多達約13Ω。此外，電阻分佈自約6.9Ω減小至約4.9Ω，即減小多達約30%。
如上文所描述，發現根據本發明實施例，合金線在雷射退火之後的效能比合金線在雷射退火之前或在執行現有不同退火之後的效能更佳。
圖11展示說明合金線在退火前後之改變的相片。
自圖11可看出，在根據根據本發明實施例之形成精細圖案之方法使用合金材料形成線之後，合金線由於雷射加熱之退火效應而自不穩定狀態改變為穩定狀態，且因此膜品質之密度增大。
即，自圖11可看出，在不施加對合金線之退火時，U形形式之谷值出現於線之中間部分中(參考A1)，但在施加退火之後，U形形式之谷值形狀自線之中間部分消失(參考A2)。此外，可看出，在不施加對合金線之退火時，裂痕出現約50%或在精細線內出現，即，兩個實驗目標中出現一個(參考B1)，但在施加退火之後，裂痕自精細線完全移除(參考B2)。
圖12a至圖12d為用於說明根據本發明之一實施例的在形成 精細圖案之方法中對合金線之退火過程的參考相片。
參考圖12a至圖12d，根據本發明實施例之形成精細圖案之方法包括雷射退火過程。雷射退火過程可包括：將具有若干精細線圖案之特定精細線對準至雷射焦點(參考圖12a)；在預設溫度氛圍中執行預加熱(參考圖12b)；及在該預加熱操作剛結束後或在特定時間內或在預加熱溫度下降至給定溫度或更小之前在高於該預加熱之溫度的溫度氛圍下使用雷射束執行加熱(參考圖12c)。雷射束可基於特定精細線而具有圓形橫截面形式(參考圖12d)。
藉由雷射束之加熱可藉由將雷射束輻射至基板之上側或下側來執行。在本發明實施例中，將具有圓形橫截面之雷射束輻射至屬於三個精細線圖案且定位於中心處的精細線(參考圖12d)。在此情況下，作為例示性實施實例，可將用於雷射退火之雷射束輻射至線之表面。可執行雷射束以在500℃至650℃之溫度氛圍中選擇性地自線之表面輻射直至1μm之深度。
圖13為展示根據本發明之另一實施例的可在形成精細圖案之方法中採用的合金材料之組合物比的圖。
參考圖13，根據本發明實施例之合金線之材料可包括鎢(W)及鉬(Mo)。使用合金材料形成於基板中之精細線圖案可進一步包括相對較小量之碳原子(C)及氧原子(O)。
表1中展示線材料之元素含量。
Figure 107135121-A0202-12-0010-1
如在表1中，根據本發明實施例包括於合金線中之元素的含量比可為28.90wt%之鎢(W)、63.64wt%之鉬(Mo)、04.93wt%之氧(O)及02.53wt%之碳(C)。此外，在表1中，每一元素之wt%轉換為At%。用於合金線之此類合金材料可對應於鎢(W)與鉬(Mo)之含量比(基於 wt%)為約3：7之情況。若使用此類合金材料，則可藉由在精細線圖案形成於基板中之後執行雷射退火來改良線效能。
圖14展示用於在使用圖13之合金材料形成精細圖案之方法中在退火之前的合金線之狀態與退火之後的合金線之狀態之間進行比較的例示性相片。圖15為用於說明對圖14中所示之合金線之退火的評估結果之曲線圖。圖16圖解展示對圖14中所示之合金線之退火的評估結果。圖17為展示圖14中的退火之前的合金線之狀態及退火之後的合金線之狀態的相片。
根據本發明實施例之合金線之材料可含有2：8或8：2之鎢(W)及鉬(Mo)(基於wt%，按所列次序)。在本發明實施例中，執行雷射退火以改良精細線之效能。
圖14中展示執行雷射退火前後的精細線圖案之外部外觀。在圖14中，相較於雷射退火之前的精細線圖案，雷射退火之後的精細線圖案展示極佳效能，諸如線寬之減小。
此外，如圖15中所示，作為對形成於基板中的合金線之五個實驗之結果，在雷射退火之前、在轟擊之後量測的平均電阻為約108.6Ω，但在雷射退火之後量測的平均電阻改變為約99.4Ω。最大值減小約19Ω，且最小值減小約5Ω。
此外，如圖16中所示，在大多數實驗實例中，沈積線寬自3.4μm減小至2.3μm，且減小多達1.1μm。平均電阻自約109Ω減小至約99Ω，減小多達約10Ω。然而，電阻分佈自約4.9Ω增大至約5.9Ω，增大多達約20%。
如上文所描述，發現，根據本發明實施例，合金線在雷射退火之後的一些效能相較於合金線在雷射退火之前或在執行現有不同退火之後的效能部分地較佳。詳言之，自圖17可看出，雷射退火之後的膜品質相對於雷射退火之後的單一鎢(W)線的膜品質(參考圖6)相對更佳。
在本發明實施例之一經修改實例中，對鎢(W)與鉬(Mo)(基於wt%)之含量比按所列次序為7：3的情況執行實驗。結果，可看出， 合金材料具有類似於具有3：7之含量比的合金材料之線效能的線效能。此外，亦對鎢(W)與鉬(Mo)(基於wt%)之含量比為8：2的情況及鎢(W)與鉬(Mo)(基於wt%)之含量比為2：8的情況執行實驗。結果，可看出，合金材料具有類似於具有3：7之含量比的合金材料之線效能的線效能。
自前述實施例可看出，根據本發明實施例之形成精細圖案之方法在20比80wt%及80比20wt%的範圍內具有極佳的線效能，而不管鎢(W)與鉬(Mo)之含量比之所列順序如何。
在下文中，描述特定元素已添加至合金材料之實例。
圖18為展示根據本發明之又一實施例之可在形成精細圖案之方法中採用的合金材料之組合物比之圖。
參考圖18，根據本發明實施例之合金線之材料可包括鎢(W)及鉬(Mo)。此外，該線材料可進一步含有特定含量之鉑(Pt)。使用此類合金材料形成於基板中之精細線圖案可進一步包括相對較小量之碳原子(C)及氧原子(O)。
表2中展示線材料之元素含量。
Figure 107135121-A0202-12-0012-2
如在表2中，根據本發明實施例，包括於合金線中之元素之含量比可為48.27wt%之鎢(W)、34.06wt%之鉬(Mo)、10.34wt%之鉑(Pt)、03.59wt%之氧(O)及03.74wt%之碳(C)。在表2中，每一元素之wt%轉換為At%。此外，在表2中，包括於合金線材料中的元素之含量比可能已加以量測或藉由矩陣校正或ZAF校正加以計算。矩陣校正或ZAF校正可包括使用掃描電子顯微鏡(SEM)校正取決於在X射線偏振分析(能量分散光譜儀(EDS))中產生的樣本之元素而具有不同X射線量的定量結果之誤差。
此類合金線材料可對應於鎢(W)與鉬(Mo)之含量比(基於wt%)為約5：3.5且含有例如鉑(Pt)之不同金屬(約10wt%)的情況。若使用此類合金線材料，則可藉由在精細線圖案形成於基板中之後執行雷射退火來改良線之效能。
在下文描述根據比較實例之單金屬線。
圖19為展示用於與本發明之實施例進行比較的單金屬線之材料組分的曲線圖。
參考圖19，可用於精細線圖案中之單金屬線之材料可包括鎢(W)。使用單一鎢(W)材料形成於基板中之精細線圖案可進一步包括少量諸如碳(C)及氧(O)之元素。
表3中展示鎢(W)線材料之元素之含量。
Figure 107135121-A0202-12-0013-3
圖20為展示在使用圖19之單金屬線形成精細圖案之方法中，退火之前的線狀態及退火之後的線狀態之例示性相片。圖21為用於說明對圖20中之單金屬線之退火的評估結果之曲線圖。圖22圖解展示對圖20中之單金屬線之退火的評估結果。在執行雷射退火之前的精細線圖案之狀態及在精細線圖案使用單一鎢(W)材料形成於基板中之後執行雷射退火之後的精細線圖案之狀態展示於圖20中以進行比較。自圖20可看出，精細線圖案在雷射退火之後的線寬比精細線圖案在雷射退火之前的線寬更小。
此外，如圖21中所示，作為對單一鎢(W)線的七個實驗之結果，在雷射退火之前量測的給定長度之精細線圖案之電阻為62、73、63、78、82、73及75Ω，且其均值為約72.29Ω，且在雷射退火之後量測的電阻按所列次序為60、62、51、72、77、58及57(Ω)，且其均值為約62.71Ω。發現，七個實驗之結果當中，精細線圖案之電阻最大減小17Ω且最小減小2Ω，即具有極大偏差。
此外，自圖22發現，沈積線寬自4.5μm減小至2.5μm，減小多達2.0μm。發現，平均電阻自約72Ω減小至約62Ω，減小多達約10Ω。發現，電阻分佈自約7.4Ω增大至約9.0Ω，增大多達約18%。
圖23為包括放大電子顯微鏡相片之圖，其展示圖20之單金屬線在退火前後之改變。圖24為展示圖20之單金屬線在退火前後之厚度改變的例示性相片。
可藉由將根據本發明實施例之形成精細圖案之方法應用於單一鎢(W)線來獲得特定效果。自圖23可看出，在不對單一鎢(W)線施加退火時，U形形式之谷值出現於線之中間部分中(參考A1)，但在施加退火之後，U形形式在線之中間部分中的谷值形狀改變為凸形形式且消失(參考A2)。此外，可看出，在不對合金線施加退火時，裂痕出現於約17%之合金線內或出現於約6分之一之合金線中(參考B1)，但在施加退火之後，合金線內之裂痕得以移除(參考B2)。
在前述情況下，可最初藉由執行修改單一鎢(W)線之暗缺陷的轟擊任務來將平均電阻自150Ω減小至72Ω。可藉由執行雷射退火來將平均電阻額外自72Ω減小至62Ω。
如上文所描述，可看出，如在本發明之實施例中，在使用單一W材料之精細線圖案中，鎢線由於可歸因於雷射加熱之物理性質轉換效應而自不穩定狀態A1改變為穩定狀態A2、B2，且因此內部膜品質之密度增大。
此外，若將本發明之雷射退火施加至單一鎢(W)線，則線之線寬可自約4.5μm減小至約3.06μm，減小多達約2.5μm(參考圖24)。在此情況下，相較於形成合金線之情況，線寬為大的，所形成的線橫截面之大小由於在厚度方向上的沈積限制而受到限制，且膜品質中出現空隙或甚至裂痕的可能性相對較高。
前述雷射退火包括在雷射束集中於聚焦透鏡上之後使用掃描器或載物台掃描線表面之方法，但不限於此。為了改良雷射退火效率，可實施複數個精細線或線形式之精細線，以使用藉由反射鏡(基板插置於 其間)形成的反射雷射束進行退火。
若使用根據前述實施例之形成精細圖案之方法，則存在以下優點：形成於基板中之精細線之組織密度可得以改良，單位電阻可得以減小，且線寬可減小至2μm之等級。此外，存在以下優點：形成於精細圖案之中間部分中的U形形式之谷值可得以減小，線內存在之裂痕可得以消除，且線之線寬可減小2.3μm。
此外，用於實施形成精細圖案之前述方法之精細圖案形成設備可整合至經組態以控制雷射CVD設備之操作的第一控制器中，或可包括經組態以連接第一控制器與網路之第二控制器。在此情況下，第一控制器或第二控制器可包括選自程式化邏輯控制器、微型電腦及包括邏輯電路之計算裝置中的至少一者。計算裝置包括處理器以及記憶體。處理器可經組態以藉由執行或安裝儲存在記憶體中之程式或軟體模組來經由軟體模組之功能實施形成精細圖案之方法。此外，軟體模組可包括：化學氣相沈積(LCVD)合金線形成模組，其用於在供應包括複數種金屬元素之源氣體的同時經由LCVD在基板中形成包括複數種金屬元素之合金線；雷射退火模組，其用於對包括合金線之區域執行雷射退火；及轟擊管理模組，其用於在形成LCVD合金線之前控制修復線中的缺陷之轟擊過程。
可實施轟擊管理模組以基於經由雷射CVD設備以及耦接至雷射CVD設備之光學系統及監視設備對修復過程之即時監視結果來自動地執行雷射CVD設備之轟擊過程。為了控制轟擊過程，轟擊管理模組可經由控制耦接至雷射CVD設備之元件來執行源氣體之選擇、對注射量之控制、對雷射產生器之控制及對光學系統之控制。
根據根據本發明之實施例的形成精細圖案之方法，在最初形成精細圖案之後，可經由後續雷射退火消除精細圖案內之裂痕或空隙。詳言之，在使用LCVD技術形成精細圖案時，可減少U形形式之谷值出現於線寬之中間部分中的現象，可藉由增大組織密度改良膜品質，可增強均質性，且可增大電導率。
根據本發明之實施例，精細圖案在藉由在次級雷射退火步驟 中調整輻射寬度及輸出強度而部分地熔融及冷卻該精細圖案之一過程中冷凝。因此，精細圖案之線寬可為小的，即為2.3μm或更小，更佳為2.0μm或更小。此外，存在以下優點：可因為圍繞圖案之精細粒子被移除且圍繞該圖案之雜亂突起朝向線圖案折皺而防止諸如短路之電氣故障因素。
如上文所描述，儘管已描述本發明之實施例，但熟習此項技術者可理解，可以各種方式修改及改變本發明，而不背離在以下申請專利範圍中撰寫的本發明之精神及範疇。

Claims (6)

  1. 一種用於形成一精細圖案之方法，其包含：一雷射化學氣相沈積(LCVD)合金線形成步驟：在供應包含複數種金屬元素之一源氣體的同時經由LCVD在一基板中形成包含該複數種金屬元素之一合金線，及一雷射退火步驟：對包含該合金線之一區域執行雷射退火。
  2. 如請求項1之方法，其中在該合金線中，鎢(W)及鉬(Mo)之一含量總和為80wt%或更大，且W：Mo之一比率基於重量在20：80至80：20之一範圍內。
  3. 如請求項1或2之方法，其中該合金線含有屬於銀(Ag)、金(Au)、鉑(Pt)及鋁(Al)且具有3wt%至5wt%之至少一者。
  4. 如請求項1或2之方法，其中在該雷射退火步驟中，在500℃至650℃之一溫度範圍內集中地加熱自該合金線之一表面直至1μm之一深度，且進行冷卻。
  5. 如請求項1或2之方法，其在該LCVD合金線形成步驟之前進一步包含修復一缺陷之一轟擊步驟。
  6. 如請求項5之方法，其中：該轟擊步驟之該修復係藉由一雷射束執行，且一修復過程經由用於該LCVD合金線形成步驟及該雷射處理步驟中之一雷射CVD設備以及耦接至該雷射CVD設備之一光學系統及監視設備即時監視，且藉由耦接至該雷射CVD設備之一控制器自動地執行。
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