專利名稱：通過沉積物與光阻產(chǎn)生交聯(lián)反應以減少光阻粗糙度的方法
技術領域：
本發(fā)明是有關于一種減少光阻粗糙度的方法，特別是有關于一種通過沉積物與光阻產(chǎn)生交聯(lián)反應以減少光阻粗糙度的方法。
光刻術(Photolithography)可說是整個半導體工藝中，最重要的步驟之一。凡是與MOS組件結(jié)構相關的，如各層薄膜的圖案(Pattern)及摻雜(Doping)的區(qū)域，都由光刻術步驟來決定。而且在要求電路集成化越來越高的情況下，整個電路組件大小的設計也被迫不停往尺寸縮小的方向前進，是否能繼續(xù)的往更小的線寬進行，也決定于光刻術工藝技術的發(fā)展。
一般光刻術工藝，包括光阻涂布(Coating)、軟烤(Soft Bake)或稱曝光前烘烤(Pre-Exposure Bake)、曝光(Exposure)、曝光后烘烤(PostExposure Bake)、顯影(Developer)以及硬烤(Hard Bake)等步驟。其中，在進行顯影工藝步驟時，利用顯影液移除不需要的光阻層，而使光阻層所轉(zhuǎn)移的圖案顯現(xiàn)出來，如

圖1所示，在基底100上形成光阻圖案102。但是此光阻圖案102的邊緣(Line Edge)表面104會非常粗糙(Roughness)，因而影響轉(zhuǎn)移圖案的精確性，進而影響關鍵尺寸(CriticalDimension，CD)的均勻性以及工藝和產(chǎn)量裕度(Process Window)。因此必須減少其粗糙度，以確保后續(xù)工藝步驟的精確度。
公知的減少光阻圖案邊緣粗糙度(Line edge Roughness，LER)的方法，是提高軟烤工藝及曝光后烘烤工藝的溫度，以減少光阻中溶劑含量，達到改善光阻圖案邊緣粗糙度的效果。但是，以此種方法改善光阻圖案邊緣粗糙度的效果，會受限于光阻本身結(jié)構。因為軟烤工藝及曝光后烘烤工藝的溫度，通常需控制在90℃至110℃左右，如果溫度提高太高反而會造成光阻表面產(chǎn)生粗糙或皺紋。所以，無法有效改善光阻圖案邊緣的粗糙度。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種減少光阻粗糙度的方法，以減少圖案邊緣的粗糙度，增進關鍵尺寸的均勻性并改善工藝和產(chǎn)量裕度。
為達到上述目的，本發(fā)明提供一種通過沉積物與光阻產(chǎn)生交聯(lián)反應，以減少光阻粗糙度的方法，此方法包括對具有光阻圖案的一個基底進行加工，在光阻圖案表面覆蓋一材料層，上述材料層會與光阻圖案表面的光酸產(chǎn)生交聯(lián)反應而形成一修補層，填補光阻圖案的凹凸不平區(qū)域。
上述加工工藝包括一個曝光工藝步驟與一個曝光后烘烤工藝步驟，使光阻圖案表面活性化。
本發(fā)明為在經(jīng)顯影后的光阻圖案上沉積可與光阻圖案表面的光酸產(chǎn)生交聯(lián)反應的材質(zhì)，且光阻表面越粗糙的地方，接觸可與光阻產(chǎn)生交聯(lián)反應的材質(zhì)的面積越大，反應的生成物越多，填補后可減少光阻圖案邊緣粗糙度。而且，顯影后光阻圖案本身的光酸濃度越高，可加速進行反應以及增加生成物反應量。此外，通過材料層與光阻層形成的修補層，可使得圖案邊緣粗糙度減少，進而可以提高光刻術工藝的精確度。
下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的兩個較佳實施例。
圖1為公知的顯影后光阻圖案剖面圖。
圖2A至圖2C為本發(fā)明第一實施例的流程示意圖。
圖3A至圖3D為本發(fā)明第二實施例的流程示意圖。
附圖標記說明100、200、300基底102、202、302光阻圖案
104、204、304表面206、308材料層208、310修補層306光源第一實施例請參照圖2A，提供一個基底200。在此基底200上形成一光阻圖案202，此光阻圖案202具有粗糙的邊緣表面204。其中形成光阻圖案202的方法包括先在基底200上涂布一層光阻層(未圖標)，之后經(jīng)過軟烤、曝光、曝光后烘烤以及顯影等步驟，即可形成光阻圖案202。
接著請參照圖2B，在光阻圖案202表面204形成一層材料層206，此材料層206的材質(zhì)為容易與高極性的物質(zhì)產(chǎn)生交聯(lián)(Cross Linking)反應的材質(zhì)，包括六甲基二硅氨烷(Hexamethyldisilazane，HMDS)、雙(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。形成材料層206的方法可以是化學氣相沉積法、涂布法或噴灑法。
接著，請參照圖2C。在形成材料層206時，因為材料層206的材質(zhì)容易與高極性的物質(zhì)產(chǎn)生反應，且光刻術后的光阻圖案202的表面204會有光酸(H+)存在，所以材料層206的材質(zhì)會與光阻圖案202表面204存在的光酸(H+)產(chǎn)生交聯(lián)反應而形成生成物。此外，光阻圖案202表面204越粗糙的地方與材料層206的材質(zhì)的接觸面積越大，反應產(chǎn)生的生成物越多而形成一層修補層208，填補光阻圖案202凹凸不平的表面204，達到改善光阻圖案邊緣粗糙度的效果。
第二實施請參照圖3A，提供一個基底300。在此基底300上形成光阻圖案302，此光阻圖案302具有粗糙的邊緣表面304。其中形成光阻圖案302的方法包括先在基底300上涂布一層光阻層(未圖標)，之后經(jīng)過軟烤、曝光、曝光后烘烤、以及顯影等步驟，即可形成光阻圖案302。
接著請參照圖3B，對整個基底300進行另一次曝光工藝，用以活化光阻圖案302表面304，而增加光阻圖案302表面304的光酸(H+)濃度。
進行曝光工藝時所使用的光源306可以是波長365毫微米(nm)的i線(i Line)、波長248毫微米(nm)的深紫外光(D-UV248)、波長193毫微米(nm)的深紫外光(D-UV193)或波長157毫微米(nm)的深紫外光(D-UV157)。其中，i線(i Line)施予光阻圖案302的能量為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施予光阻圖案302的能量為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施予光阻圖案302的能量為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施予光阻圖案302的能量為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驟后加入一個曝光后烘烤工藝步驟，使分解的光酸(H+)濃度更高，加速反應進行而使減少光阻圖案邊緣粗糙度的效果更好。其中，曝光后烘烤工藝的溫度為60℃至150℃左右。
接著，請參照圖3C，在光阻圖案302上形成一層材料層308，此材料層308的材質(zhì)為容易與高極性的物質(zhì)產(chǎn)生交聯(lián)(Cross Linking)反應的材質(zhì)，包括六甲基二硅氨烷(Hexamethyldisilazane，HMDS)、雙(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。形成材料層308的方法可以是化學氣相沉積法、涂布法或噴灑法。
接著，請參照圖3D，在形成材料層308時，因為材料層308的材質(zhì)容易與高極性的物質(zhì)產(chǎn)生反應，且經(jīng)過活性化后，光阻圖案302的表面304會存在有濃度極高的光酸(H+)，所以材料層308的材質(zhì)會在光阻圖案302表面304與光酸(H+)產(chǎn)生交聯(lián)反應形成生成物。此外，光阻圖案302表面304越粗糙的地方與材料層308的材質(zhì)的接觸面積越大，反應產(chǎn)生的生成物越多而形成一層修補層208，填補光阻圖案302的粗糙的邊緣表面304，進而減少光阻圖案邊緣粗糙度。
綜上所述，通過實施本發(fā)明具有以下效果(1)在顯影后的光阻圖案上沉積可與光阻圖案表面的光酸產(chǎn)生交聯(lián)反應的材質(zhì)，用以填補光阻圖案的粗糙區(qū)域，可減少光阻圖案邊緣粗糙度。(2)通過增加光阻圖案本身的光酸濃度，可使減少光阻圖案邊緣粗糙度的效果更明顯。(3)不需要調(diào)整軟烤與曝光后烘烤的溫度，因此可確保光阻的最佳效能，也不再受限于光阻本身性質(zhì)。而且本發(fā)明所涉及的通過沉積物與光阻產(chǎn)生交聯(lián)反應以減少光阻粗糙度的方法，正負光阻皆可適用。
本發(fā)明的一個較佳實施例公開如上，但是其并非用以限定本發(fā)明，任何在本發(fā)明構思范圍內(nèi)的改動，均落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種通過沉積物與光阻產(chǎn)生交聯(lián)反應以減少光阻粗糙度的方法，該方法包括提供一個基底；在該基底上形成一個光阻圖案，其特征在于該光阻圖案的表面具有光酸；在該光阻圖案表面覆蓋一層材料層，該材料層與該光阻圖案表面的光酸產(chǎn)生交聯(lián)反應形成一層修補層，而填補該光阻圖案的凹凸不平表面。
2.根據(jù)權利要求1所述的通過沉積物與光阻產(chǎn)生交聯(lián)反應以減少光阻粗糙度的方法，其特征是該材料層的材質(zhì)為選自六甲基二硅氨烷、雙(二甲基氨基)二甲基甲硅烷與二甲基甲硅烷基二乙胺所組成的族群其中之一。
3.根據(jù)權利要求1所述的通過沉積物與光阻產(chǎn)生交聯(lián)反應以減少光阻粗糙度的方法，其特征是形成該材料層的方法為化學氣相沉積法、涂布法和噴灑法其中的一種方法。
4.根據(jù)權利要求1所述的通過沉積物與光阻產(chǎn)生交聯(lián)反應以減少光阻粗糙度的方法，其特征是該光阻圖案為選自正光阻與負光阻所組成的族群其中之一。
5.一種通過沉積物與光阻產(chǎn)生交聯(lián)反應以減少光阻粗糙度的方法，該方法包括提供已形成一光阻圖案的一個基底，其特征在于活化該光阻圖案表面，以增加該光阻圖案表面的光酸濃度；在該光阻圖案的表面覆蓋一層材料層，該材料層與該光阻圖案表面的光酸產(chǎn)生交聯(lián)反應形成一層修補層，而填補該光阻圖案的凹凸不平表面。
6.根據(jù)權利要求5所述的通過沉積物與光阻產(chǎn)生交聯(lián)反應以減少光阻粗糙度的方法，其特征是該材料層的材質(zhì)為選自六甲基二硅氨烷、雙(二甲基胺氨基)二甲基甲硅烷與二甲基甲硅烷基二乙胺所組成的族群其中之一。
7.根據(jù)權利要求5所述的通過沉積物與光阻產(chǎn)生交聯(lián)反應以減少光阻粗糙度的方法，其特征是活化該光阻圖案表面的步驟包括對該光阻圖案進行一個曝光工藝步驟。
8.根據(jù)權利要求5所述的通過沉積物與光阻產(chǎn)生交聯(lián)反應以減少光阻粗糙度的方法，其特征是活化該光阻圖案表面的步驟包括對該光阻圖案進行一個曝光工藝步驟，以及對該光阻圖案進行一個曝光后烘烤工藝步驟。
9.根據(jù)權利要求5所述的通過沉積物與光阻產(chǎn)生交聯(lián)反應以減少光阻粗糙度的方法，其特征是該光阻圖案為選自正光阻與負光阻所組成的族群其中之一。
10.一種通過沉積物與光阻產(chǎn)生交聯(lián)反應以減少光阻粗糙度的方法，該方法包括提供已形成有一光阻圖案的一個基底，其特征在于依次對該光阻圖案進行一個曝光工藝步驟與一個曝光后烘烤工藝步驟，使該光阻圖案表面活性化；以及在于該光阻圖案的表面覆蓋一層材料層，該材料層與該光阻圖案表面的光酸產(chǎn)生交聯(lián)反應形成一層修補層，而填補該光阻圖案的之凹凸不平表面。
全文摘要
一種通過沉積物與光阻產(chǎn)生交聯(lián)反應以減少光阻粗糙度的方法，此方法包括對具有光阻圖案的一個基底依序進行一個曝光步驟與一個曝光后烘烤步驟，使光阻圖案表面活性化。接著，在光阻圖案的表面覆蓋一層材料層，此材料層會與光阻圖案表面產(chǎn)生交聯(lián)反應形成一層修補層，而填補光阻圖案的凹凸不平區(qū)域。
文檔編號G03F7/20GK1393739SQ01129600
公開日2003年1月29日 申請日期2001年6月28日 優(yōu)先權日2001年6月28日
發(fā)明者林順利, 謝季芳 申請人:旺宏電子股份有限公司