TWI407271B

TWI407271B - The method of pattern transfer of deep microns

Info

Publication number: TWI407271B
Application number: TW98100473A
Authority: TW
Original assignee: Univ Ishou
Priority date: 2009-01-08
Filing date: 2009-01-08
Publication date: 2013-09-01
Also published as: TW201027280A

Description

深次微米級之圖案轉移的方法

本發明是有關於一種圖案轉移的方法，特別是指一種深次微米級之圖案轉移的方法。

微影(photolithography)製程技術在積體電路(integrated circuit，簡稱IC)製造中一直扮演著舉足輕重的角色。為提昇IC產品的操作速度，則IC元件的密度亦需不斷地增加。在IC元件密度提昇的同時，IC元件內部的線寬則需相對地縮減。因此，微影技術便主導著次微米級之IC元件的良率。

以往每一世代的微影設備，如，365nm的I-Line與248nm的深紫外光雷射，其應用週期幾乎都約15年左右。然而，演變到193nm甚或下世代的157nm，則出現了更多的瓶頸。

參閱圖1，以現有的微影技術觀之，一般是包含以下步驟：

(A)於一底材11上形成一液態光阻(photoresist)層12；

(B)將該液態光阻層12放置於一熱墊板(hot plate)13以對其施予軟烤(soft bake)並移除其內部的溶劑(solvent)而構成一固態光阻層14；

(C)對該固態光阻層14施予曝光(exposure；hυ)；

(D)將曝光後的固態光阻層14浸泡一於顯影劑(development agent)15以使該固態光阻層14轉換成一具有預定圖案的光阻層16；及

(E)將該具有預定圖案的光阻層16放置於該熱墊板13施予硬烤(hard bake)。

參閱圖2，該步驟(E)之主要目的是在於，將呈固態之具有預定圖案的光阻層16加熱達玻璃轉化溫度(Tg)以使其軟化並形成溶融態。藉溶融態的光阻17以修補原本出現於該具有預定圖案的光阻層16之表面的缺陷，如，針孔(pin hole)18或表面不平坦處19，或修正光阻圖案的邊緣輪廓(edge profile)。

由於現階段半導體製程的要求已步入深次微米級的規格，特別是針對65nm以下的規格，其對於圖案轉換(pattern transfer)的精準度更是要求甚高。然而，上述步驟(E)所使用的熱墊板13，將使得呈固態之具有預定圖案的光阻層16於實施硬烤時整體地呈現溶融狀態，致使原本光阻層16之預定圖案內的間距(D₀ )於硬烤後自D₀ 轉變為D₁ ；因此，將嚴重地影響所欲修正的光阻圖案之邊緣輪廓的精準度。

經上述說明可知，為符合深次微米級之半導體製程的要求，解決現有圖案轉換之精準度不足的問題以延長微影設備的應用週期，是當前此技術領域者所待突破的課題。

因此，本發明之目的，即在提供一種深次微米級之圖案轉移的方法。

於是，本發明深次微米級之圖案轉移的方法，包含以下步驟：(a)於一底材上形成一液態光阻層；(b)移除該液態光阻層內的溶劑以形成一固態光阻層；(c)對該固態光阻層施予曝光；將該固態光阻層埋於一顯影劑以使其轉換成一具有預定圖案之光阻層；及(e)對該具有預定圖案之光阻層以5℃/sec~30℃/sec之間的升溫速度施予快速熱製程(rapid thermal process；簡稱RTP)以使其表面因快速地達玻璃轉化溫度而軟化，並藉由重力以使得表面軟化的光阻得以因橫向向下地拉平而達平坦化。本發明之功效在於：可符合深次微米級之半導體製程的要求，解決現有圖案轉換之精準度不足的問題以延長微影設備的應用週期。

<發明詳細說明>

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一個較佳實施例與一個具體例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

參閱圖3與圖4，本發明深次微米級之圖案轉移的方法之一較佳實施例，包含以下步驟：(a)於一底材2上形成一液態光阻層3；(b)移除該液態光阻層3內的溶劑以形成一固態光阻層4；(c)對該固態光阻層4施予曝光； (d)將該固態光阻層4埋於一顯影劑5以使其轉換成一具有預定圖案之光阻層6；及(e)對該具有預定圖案之光阻層6以5℃/sec~30℃/sec之間的升溫速度施予快速熱製程以使其表面因快速地達玻璃轉化溫度(Tg)而軟化，並藉由重力以使得表面軟化的光阻得以因橫向向下地拉平而達平坦化。

在本發明之方法中，該步驟(e)是將該具有預定圖案之光阻層6放置於一引入有N₂ 或Ar等惰性氣體的快速熱製程系統7中，以對該光阻層6施予快速熱製程。為避免該具有預定圖案之光阻層6因實施先前技術所提及的硬烤而造成光阻層整體呈現溶融態，以至於影響最終轉移後之圖案的精準度。本發明主要是採用快速熱製程來局部地使得該具有預定圖案之光阻層6的表面迅速地達Tg點，致使該具有預定圖案之光阻層6僅在其表面呈現溶融態。表面呈溶融態的光阻可藉由重力橫向地向下攤平，以修補原本出現在該光阻層6表面的針孔61與不平坦表面處之凸點62。

此處值得一提的是，當該步驟(e)的升溫速度不足時，該光阻層6的表面則無法快速地達Tg點。反之，當該步驟(e)的升溫速度過大時，則容易在不平坦表面處的凸點62形成單點的熱能累積。因此，較佳地，該步驟(e)的熱處理溫度是介於40℃~150℃之間；該步驟(e)的熱處理恆溫時間是介於0.01秒~600秒之間。更佳地，該步驟(e)的升溫速度是介於10℃/sec~30℃/sec之間；該步驟(e)的熱處理恆溫時間是介於0.01秒~10秒之間。

<具體例>

再參閱圖3，本發明深次微米級之圖案轉移的方法之一具體例，是簡單地說明於下。

首先，將Ashi公司所出產之型號為A650的光阻劑旋塗於該底材2上以形成該液態光阻層3。在本發明該具體例中，該液態光阻層3的厚度約50 nm~100 nm。

另，利用50℃的溫度對該液態光阻層3施予軟烤約0.5分鐘以形成該固態光阻層4。利用50 nm~60 nm的光源(hυ)將該固態光阻層4予以曝光；此外，將曝光後的固態光阻層4放置於該顯影劑5內顯影約0.6分鐘以使該固態光阻層4轉換成該具有預定圖案的光阻層6。在本發明該具體例中，該顯影劑5是使用Ashi所出產之型號為A651的顯影劑。

最後，將該具有預定圖案的光阻層6放置於該快速熱製程系統7內對該光阻層6施予快速熱製程。在本發明該具體例中，快速熱製程的升溫速度、熱處理溫度與恆溫時間分別是30℃/sec、50℃與0.6秒。

再參閱圖4，本發明經由實施快速熱製程以局部地使該具有預定圖案之光阻層6的表面迅速地達Tg點，致使該具有預定圖案之光阻層6僅在其表面呈現溶融態。表面呈溶融態的光阻可藉由重力橫向地向下攤平，進而修補原本出現在該光阻層6表面的針孔61與不平坦表面處之凸點62，以精準地將圖3中所顯示的光罩8之預定圖案轉移至該光阻層6。因此，深次微米級之微影技術的微影設備所面臨的技術瓶頸，透過本發明所實施的快速熱製程便可有效地延長其應用週期。

綜上所述，本發明深次微米級之圖案轉移的方法，符合深次微米級之半導體製程的要求，並提昇圖案轉換之精準度以延長微影設備的應用週期，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

2‧‧‧底材

3‧‧‧液態光阻層

4‧‧‧固態光阻層

5‧‧‧顯影劑

6‧‧‧具有預定圖案的光阻層

61‧‧‧針孔

62‧‧‧凸點處

7‧‧‧快速熱製程系統

8‧‧‧光罩

圖1是一元件製作流程示意圖，說明習知一種微影技術；圖2是圖1之局部放大示意圖，說明該微影技術之步驟(D)至步驟(E)的過程；圖3是一元件製作流程示意圖，說明本發明深次微米級之圖案轉移的方法之一較佳實施例；及圖4是圖3之局部放大示意圖，說明本發明該較佳實施例之步驟(d)至步驟(e)的過程。