光致抗蚀剂图案的形成方法以及修整方法技术

一种形成光致抗蚀剂图案的方法，此方法是首先在衬底上形成光致抗蚀剂层，之后对光致抗蚀剂层进行一曝光工艺。接着，进行一显影工艺以使光致抗蚀剂层形成一图案化光致抗蚀剂层。然后，对此图案化光致抗蚀剂层进行多重修整步骤，其中此多重修整步骤包括进行至少一次的碱性溶液处理步骤以及／或是至少一次的中性溶液处理步骤，以改善光致抗蚀剂图案的轮廓粗糙度、特征尺寸均匀度以及特征尺寸缩小化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光刻工艺，尤其涉及一种形成光致抗蚀剂图案的方法以及修整光致抗蚀剂图案的方法。
技术介绍
在要求电路集成化越来越高的情况下，整个电路元件大小的设计也被迫往尺寸不停缩小的方向前进。而整个半导体工艺中最举足轻重的可以说是光刻(Photolithography)步骤了，凡是与金属氧化物半导体(Metal-Oxide-Semiconductor；MOS)元件结构相关的，例如各层薄膜的图案(Pattern)，及掺有掺杂剂(Dopants)的区域，都是由光刻这个步骤来决定的。而光刻的基本工艺也就是由光致抗蚀剂涂覆(Coating)、曝光(Exposure)及显影(Development)等三大步骤所构成的。整个光刻的工艺从涂覆光致抗蚀剂到显影等步骤的流程，大致由去水烘烤(Dehydration)、涂底(Priming)、光致抗蚀剂涂覆(Coating)、软烤(SoftBake)、曝光、曝光后烘烤、显影、硬烤(Hard Bake)等步骤所构成。其中，曝光的主要目的就是要使晶片表面所覆盖的光致抗蚀剂层吸收适当的能量以便进行光化转换。经过曝光及曝光后烘烤的光致抗蚀剂层，便可以进行显影，将晶片表面部分经过曝光的光致抗蚀剂层，通过化学上的中和反应加以清除，以便将光致抗蚀剂层所转移的潜在图案显现出来。请参照图1A至图1C，图1A至图1C所绘示的是现有形成光致抗蚀剂图案的方法的流程剖面示意图。首先，请参照图1A，衬底100上已形成有材料层102，之后在材料层102上形成一光致抗蚀剂层104。然后，请参照图1B，在光致抗蚀剂层上设置一掩模106，其中掩模106具有透光区106a与未透光区106b。然后对光致抗蚀剂层104进行一曝光工艺108，以于光致抗蚀剂层104中形成曝光部104a以及未曝光部104b。其中曝光部104a因受光的照射会产生光化学反应。之后，请参照图1C，对曝光后的光致抗蚀剂层104进行一显影工艺，以移除光致抗蚀剂层104中的曝光部104a，保留下未曝光部104b，而形成一图案化光致抗蚀剂层105。然而，上述形成图案化光致抗蚀剂层105的工艺具有下述问题随着元件尺寸的缩小化，光刻工艺中元件特征尺寸的精确度以及均匀度的控制将更加的困难。除此之外，当曝光工艺108在进行时，部分没有被光致抗蚀剂吸收的光，会因反射(Reflect)而与入射的光波产生干涉(Interference)。将使得光致抗蚀剂层104接受曝光的强度不均匀，所以经显影后，形成的图案化光致抗蚀剂层105的轮廓会产生不平整，或是图案粗糙的现象。另外，当光束透过掩模106上的图案投影在光致抗蚀剂层104上时，一方面由于光束会产生散射现象而使得光束被扩大。另一方面，光束也会产生干涉的现象，因此会重复曝光，而改变在光致抗蚀剂层104上实际的曝光量，因此会降低图案转移时特征尺寸(Critical Dimension，CD)的精确度，而影响特征尺寸。此外，掩模106表面因长久的使用而沾上微粒，进行曝光时，转移到光致抗蚀剂层104上的图案，其解析度会较差，而使得形成的图案化光致抗蚀剂层105轮廓产生不平整，或是图案粗糙的现象。此现象的产生将会使得特征尺寸的控制不佳，及蚀刻后监视(After Etching Inspection，AEI)偏差等问题，而无法得到正确的图案。另外，在显影工艺时，会移除光致抗蚀剂层的曝光部。而未经曝光的光致抗蚀剂层也可能会被显影液所侵蚀，而造成图案化光致抗蚀剂层的轮廓不平整，且同样也会影响特征尺寸精确度以及特征尺寸均匀度。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种形成光致抗蚀剂图案的方法，以改善图案化光致抗蚀剂层轮廓的不平整或粗糙程度，并且使光致抗蚀剂层具有较为精确的图案。本专利技术的另一目的是提供一种修整光致抗蚀剂图案的方法，能够使光致抗蚀剂图案的特征尺寸缩小化，并且提高特征尺寸均匀度(CriticalDimension Uniformity，CDU)。本专利技术提出一种形成光致抗蚀剂图案的方法，此方法是首先在衬底上形成光致抗蚀剂层，之后对光致抗蚀剂层进行一曝光工艺。接着，进行一显影工艺以使光致抗蚀剂层形成一图案化光致抗蚀剂层。然后，对此图案化光致抗蚀剂层进行一多重修整步骤，其中此多重修整步骤包括进行至少一次的碱性溶液处理步骤以及/或是至少一次的中性溶液处理步骤。本专利技术还提出一种修整光致抗蚀剂图案的方法，此方法包括对图案化光致抗蚀剂层进行一多重修整步骤，其中此多重修整步骤包括进行至少一次的碱性溶液处理步骤以及/或是至少一次的中性溶液处理步骤，以修整光致抗蚀剂图案。利用本专利技术的方法来形成光致抗蚀剂图案或是修整光致抗蚀剂图案可使光致抗蚀剂图案的轮廓较为平整，且能改善线条边缘粗糙度。另外也可较精确的控制特征尺寸，以及提高特征尺寸均匀度。为了让本专利技术的上述和其他目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。附图说明图1A至图1C所绘示的是现有形成光致抗蚀剂图案的方法的流程剖面示意图；图2A至图2D所绘示的是本专利技术优选实施例的形成光致抗蚀剂图案的方法以及修整光致抗蚀剂图案的方法的流程剖面示意图。具体实施例方式图2A至图2D所绘示的是本专利技术优选实施例的形成光致抗蚀剂图案的方法以及修整光致抗蚀剂图案的方法的流程剖面示意图。首先，请参照图2A，衬底200上已形成有材料层202，此材料层202例如是导电层或非导电层，导电层例如是金属层或多晶硅层；非导电层例如是氮化硅层、氧化硅层或其他介电材料层。之后，在材料层202上形成光致抗蚀剂层204，其中光致抗蚀剂层204的材质例如是由树脂、感光剂及溶剂所混合而成的感光材料，而形成光致抗蚀剂层204的方法例如是首先对材料层202进行旋转涂布法(spin coating)，将感光材料涂布在材料层202上，再进行一软烤的步骤，以移除感光材料中的溶剂，使原本是液态的感光材料成为固态的光致抗蚀剂层。然后，请参照图2B，在光致抗蚀剂层上设置掩模206，其中掩模206有透光区206a与未透光区206b。然后对光致抗蚀剂层204进行曝光工艺208，其中于曝光工艺208中所使用的曝光光源例如是i线、氟化氪激光、氟化氩激光、氟激光或是其他已知的曝光光源，以于光致抗蚀剂层204中形成曝光部204a以及未曝光部204b。上述的曝光部204a因受光的照射会产生光化学反应。之后，请参照图2C，进行显影工艺，其例如是使先前经曝光的光致抗蚀剂层204浸泡在显影剂中，以移除光致抗蚀剂层204中的曝光部204a，保留下未曝光部204b，而形成图案化光致抗蚀剂层205。其中，显影剂例如是碱性液体，其例如是有机碱，而有机碱可例如是四甲基氢氧化铵(TMAH)。由图2C可知，经由上述的曝光工艺以及显影工艺之后所形成的图案化光致抗蚀剂层205会有图案轮廓粗糙的现象。而且，图案化光致抗蚀剂层205的特征尺寸也不一定能精确的控制。此外，图案化光致抗蚀剂层205的特征尺寸均匀度也可能不佳。因此本专利技术于进行曝光工艺以及显影工艺之后，还包括对此图案化光致抗蚀剂层205进行一多重修整步骤，以形成光致抗蚀剂图案205a，如图2D所示。其中此多重修整步骤包括进行至少一次的碱性溶液处理步骤以及/或是至少一次的中性溶液处理步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成光致抗蚀剂图案的方法，包括：在一衬底上形成一光致抗蚀剂层；对该光致抗蚀剂层进行一曝光工艺以及一显影工艺，以形成一图案化光致抗蚀剂层；以及对该图案化光致抗蚀剂层进行一多重修整步骤，其中该多重修整步骤包括进行至少一次的碱性溶液处理步骤以及／或是至少一次的中性溶液处理步骤。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴得鸿，张圣岳，黄正惠，
申请(专利权)人：联华电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]