专利名称：返工处理方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种返工处理方法。
技术背景光致抗蚀剂层作为集成电路制造过程中的初始掩膜层，其图案化的精度 对整个集成电路产品的精度及性能将产生重要影响。在实际生产过程中，为保证工艺精度，光致抗蚀剂层图案化后需进行线 宽检测，检测合格后，方可以此图案化后的光致抗蚀剂层作为掩膜层进行后 续刻蚀工艺。若检测不合格，即由曝光不足或曝光过量造成显影不足或显影 过量，进而造成刻蚀尺寸偏差时，则需进行返工。返工过程为去除此图案化 的光致抗蚀剂层后，重新进行光致抗蚀剂层的涂覆、图案化及检测过程，直 至线宽检测合格。实际刻蚀结构包含顺序叠加的介质层及光致抗蚀剂层；图1为说明现有技 术的返工处理方法流程示意图，如图l所示，现有返工方法为确定需返工的 光致抗蚀剂层；利用氧气(02)灰化处理需返工的光致抗蚀剂层；随后，重复 光致抗蚀剂层的涂覆、烘干、图案化以及检测过程，直至获得检测合格的图 案化的光致抗蚀剂层。然而，实际生产中，为保证将光致抗蚀剂层移除完全， 通常会提供充分的灰化过程持续时间，不可避免地，在灰化过程中高能氧气 粒子会对介质层表面造成损伤。显然，实际刻蚀结构中介质层及光致抗蚀剂 层间还可包含抗反射涂层，而充足的光致抗蚀剂层间的灰化过程持续时间可 使抗反射涂层同时被移除，仍可造成灰化过程中高能氧气粒子会对介质层表 面造成损伤。介质层表面损伤可使得后续刻蚀过程中的介质层表面刻蚀率变 小；所述后续刻蚀过程包括通孔刻蚀或沟槽刻蚀；此刻蚀速率的改变使得在 与未进行光致抗蚀剂层返工时刻蚀的工艺条件相同的情况下，刻蚀进程变慢， 易造成部分区域刻蚀不充分，即易形成刻蚀开路缺陷；此带有刻蚀开路缺陷 的芯片在后续晶片可接受性测试(WAT)或芯片电性测试(CP testing)将被判 失效。可见，若能获得良好的光致抗蚀剂层返工效果，进而控制带有刻蚀开 路缺陷的芯片的产生将对提高产品良率产生重要的影响。申请号为"97108030.5"的中国专利申请中提供了一种紫外光固化树脂 返工方法，该方法通过在紫外光固化树脂表面涂覆一层专用表面处理剂，以
改善由于紫外光固化树脂表面过于光滑，不易返工的难题。即应用紫外光固化树脂专用表面处理剂增强紫外光固化树脂表面再涂/返工效果；但该方法提通过旋涂抗反射涂层填充被损伤的介质层表面不平处，进而在其上形成厚度 均匀的光致抗蚀剂层，若应用该方法，只需控制抗反射涂层及介质层的刻蚀 速率相同，即可控制返工过程后可能造成的上述刻蚀开路缺陷。然而，考虑 到抗反射涂层及介质层的材料性质差异，若控制抗反射涂层及介质层的刻蚀 速率相同，势必会对抗反射涂层及介质层设置不同的刻蚀工艺参数，但是由 于介质层表面被损伤导致的表面不平整使得在实际生产过程中难于精确控制 抗反射涂层及介质层的分界，即现有工艺难以控制抗反射涂层及介质层的刻 蚀速率相同，应用该方法仍无法控制光致抗蚀剂层返工过程后可能造成的上 述刻蚀开路缺陷。 发明内容本发明提供了一种返工处理方法，可在返工后获得性质均匀的介质层表 面，进而在后续刻蚀过程中不再产生刻蚀开路缺陷。本发明提供的一种返工处理方法，其中，所述光致抗蚀剂层位于介质层 表面；所述返工处理方法包括确定需返工的光致抗蚀剂层；灰化处理需返工的光致抗蚀剂层；进行介质层表面剥除步骤；重新涂覆并图案化光致抗蚀剂层；对光致抗蚀剂层进行检测；对检测不合格的光致抗蚀剂层重复上述步骤；获得检测合格的光致抗蚀剂层。所述光致抗蚀剂层与所述介质层之间有一抗反射涂层；所述去除所述光致抗蚀剂层步骤中包含去除所述抗反射涂层的步骤；所述涂覆光致抗蚀剂层 步骤包含涂覆所述抗反射涂层的步骤；所述介质层材料包括黑钻石、氟硅玻 璃、磷硅玻璃、硼硅玻璃、硼磷硅玻璃、氮化硅、有一几聚合物材料如聚酰亚 胺、有机硅氧烷聚合物、聚亚芳基醚、碳掺杂硅酸盐玻璃、倍半硅氧烷玻璃、 氟化或非氟化硅酸盐玻璃、金刚石状无定形碳以及芳族烃聚合物等材料中的 一种或其组合；所迷抗反射涂层材料包括氮氧化硅、碳氧化硅以及深紫外光吸 收氧化物等材料中的一种或其组合；所述刻蚀气体包括四氟化碳、三氟化氩碳 或二氟化氢碳等系列气体材料中的一种或其组合；所述刻蚀部分介质层的厚 度为1 10纳米；所述刻蚀部分介质层的过程持续时间为10 20秒；所述刻蚀 射频功率为400 500瓦。与现有技术相比，本发明具有以下优点1. 在进行光致抗蚀剂层返工时，通过在移除光致抗蚀剂层后，增加一介 质层表面剥除步骤，可在返工后获得性质均匀的介质层表面，进而保证在后 续刻蚀过程中介质层表面刻蚀速率相同，不再形成刻蚀开路缺陷，获得良好的返工效果；2. 通过控制剥除步骤中去除的介质层表面的厚度，可保证介质层表面剥 除步骤不会对最终形成的器件的性质造成影响；3. 通过引入介质层表面剥除步骤，可在光致抗蚀剂层返工后获得性质均 匀的介质层表面，进而获得良好的返工效果，不再形成刻蚀开路缺陷，提高 了产品的良率，降低了生产成本。
图1为说明现有技术的返工处理方法流程示意图； 图2为说明本发明实施例的返工处理方法流程示意图； 图3A~ 3E为说明本发明实施例的返工处理方法示意图。
具体实施方式
尽管下面将参照附图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的 优选实施例，应当理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实 现本发明的有利效果。因此，下列的描述应当被理解为对于本领域技术人员 的广泛教导，而并不作为对本发明的限制。为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述 公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认 为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定 目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实 施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于具
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下列说明 和权利要求书本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均釆用非常 简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实 施例的目的。图2为说明本发明实施例的返工处理方法流程示意图，如图2所示，应 用本发明提供的方法进行返工处理的步骤包括形成刻蚀结构，所述刻蚀结 构包含顺序叠加的介质层、抗反射涂层及光致抗蚀剂层；图案化所述光致抗 蚀剂层，并对光致抗蚀剂层的图案化效果进行检测；根据检测结果，判定所 述光致抗蚀剂层是否需要进行返工处理；如果不需要进行返工处理，进行后 续刻蚀步骤；如果需要进行返工处理，则对所述光致抗蚀剂层及抗反射涂层 进行灰化处理；随后，进行介质层表面剥除步骤；然后，重复进行涂覆抗反 射涂层及光致抗蚀剂层，图案化所述光致抗蚀剂层，并对光致抗蚀剂层的图 案化效果进行检测的步骤，直至根据光致抗蚀剂层的图案化效果检测结果判 定不需要进行返工处理；进行后续刻蚀步骤。图3A 3E为说明本发明实施例的返工处理方法示意图，如图所示，应用 本发明提供的方法进行返工处理的具体步骤为首先，如图3A所示，形成刻蚀结构，所述刻蚀结构包含顺序叠加的介质 层10、抗反射涂层20及光致抗蚀剂层30。所述介质层10包含其上形成抗反射涂层及光致抗蚀剂层的任意膜层，如 层间绝缘层及刻蚀隔离区的硬掩膜层等。所述抗反射涂层材料包括氮氧化硅(SiON)、碳氧化硅(SiOC)以及深 紫外光吸收氧化物(Deep Ultraviolet Absorbing Oxide, DUO)等材料中的 一种或其組合；所述介质层材料包括黑钻石(Black Diamond, BD)、氟硅玻 璃(FSG )、磷硅玻璃(PSG )、硼硅玻璃(BSG )、硼磷硅玻璃(BPSG )、氮 化硅(Si3N4)、有机聚合物材料如聚酰亚胺、有机硅氧烷聚合物、聚亚芳基 醚、碳掺杂硅酸盐玻璃、倍半硅氧烷玻璃、氟化或非氟化硅酸盐玻璃、金刚 石状无定形碳以及芳族烃聚合物等材料中的一种或其组合。传统的方法，涉及的技术方案在任何情况下均未被视作本发明的组成部分， 在此不再赘述。 然后，如图3B所示，图案化所迷光致抗蚀剂层30,并对光致抗蚀剂层的 图案化效果进行检测。图案化所述光致抗蚀剂层步骤包括所述光致抗蚀剂层的曝光及显影步 骤，所述对光致抗蚀剂层的图案化效果进行检测的步骤主要包括对获得的所 述光致抗蚀剂层的图形线宽进行检测。对所述光致抗蚀剂层进行曝光及显影的方法以及对所述光致抗蚀剂层的 图形线宽进行检测的方法可采用任何传统的方法，涉及的技术方案在任何情 况下均未被视作本发明的组成部分，在此不再赘述。随后，根据检测结果，判定所述光致抗蚀剂层是否需要进行返工处理。如果不需要进行返工处理，进行后续刻蚀步骤。如果需要进行返工处理，如图3C 3E所示，进行所述返工处理步骤。所述返工处理步骤包括对所述光致抗蚀剂层30及抗反射涂层20进行灰 化处理；进行介质层10表面剥除步骤；重复进行形成抗反射涂层20及光致抗 蚀剂层30,图案化所述光致抗蚀剂层30，并对光致抗蚀剂层的图案化效果进 行检测的步骤，直至根据光致抗蚀剂层的图案化效果检测结果判定不需要进 行返工处理后，进行后续刻蚀步骤。利用氧气灰化处理所述光致抗蚀剂层30及抗反射涂层20后，所述介质层 IO表面被损伤，即所述介质层表面形成一非晶表面层40,为保证后续刻蚀过 程中介质层表面刻蚀速率相同，引入介质层表面剥除步骤去除此非晶表面层 40。所述介质层表面剥除步骤用以在光致抗蚀剂层返工后获得性质均匀的介 质层表面，保证形成的抗反射涂层及光致抗蚀剂层各处厚度均匀，进而保证 在后续刻蚀过程中介质层表面刻蚀速率相同，即保证后续刻蚀过程反应充分， 进而控制返工过程后可能造成的上迷刻蚀开路缺陷。所述介质层表面剥除过程采用干法刻蚀工艺进行，所述刻蚀气体包括四 氟化碳(CF4)、三氟化氬碳(CHF3)或二氟化氩碳(CH2F2)等氟基刻蚀气体 中的一种；所述刻蚀射频功率为400 500瓦(W),如400W、 450 W或500 W; 所述介质层表面剥除过程中刻蚀所述介质层的厚度范围为1 10纳米(nm)， 如20nm、 50腦或70nm;所述介质层表面剥除过程持续时间才艮据刻蚀材料及 刻蚀速率确定；作为本发明的实施例，所述介质层表面剥除过程持续时间为 10~20秒(S),如10S、 15S或20S。
需强调的是，上述实施例中的刻蚀结构仅用于举例的目的，所述刻蚀结构仍可包括其它公知的附加层；此外，图示各层也不是都必须存在，如抗反 射涂层即可根据实际需要使用；图示各层可部分或全部用其它不同层代替。 特别地，在上述刻蚀结构中增加或去除部分膜层，不影响本发明方法的实施。介质层的平整化过程中去除介质层沉积过程中形成的表面微粒时产生的表面介质层表面划伤等，仍可应用本方法，即在进行后续步骤之前，增加一介质 层表面剥除步骤，可获得性质均匀的介质层表面，继而不影响后续生产步骤 的进行。所述介质层材料包括黑钻石(Black Diamond, BD)、氟硅玻璃(FSG)、 磷硅玻璃(PSG )、硼硅玻璃(BSG )、硼磷硅玻璃(BPSG )、氮化硅(Si3N4)、 有机聚合物材料如聚酰亚胺、有机硅氧烷聚合物、聚亚芳基醚、碳掺杂硅酸 盐玻璃、倍半硅氧烷玻璃、氟化或非氟化硅酸盐玻璃、金刚石状无定形碳以 及芳族烃聚合物等材料中的一种或其组合。所述介质层表面剥除过程采用千法刻蚀工艺进行，所述刻蚀气体包括四 氟化碳(CF4)、三氟化氢碳(CHF3)或二氟化氬碳(CH2F2)等氟基刻蚀气体 中的一种；所述刻蚀射频功率为400 500瓦(W),如400 W、 450 W或500 W;如20舰、50nm或70nm;所述介质层表面剥除过程持续时间根据刻蚀材料及 刻蚀速率确定；作为本发明的实施例，所述介质层表面剥除过程持续时间为 10~20秒(S)，如10S、 15S或20S。采用本发明提供的方法，在进行光致抗蚀剂层返工时，通过在移除光致 抗蚀剂层后，增加一介质层表面剥除步骤，可在返工后获得性质均匀的介质 层表面，进而保证在后续刻蚀过程中介质层表面刻蚀速率相同，不再形成刻 蚀开路缺陷，获得良好的返工效果；通过控制剥除步骤中去除的介质层表面 的厚度，可保证介质层表面剥除步骤不会对最终形成的器件的性质造成影响； 通过引入介质层表面剥除步骤，可在光致抗蚀剂层返工后获得性质均匀的介 质层表面，进而获得良好的返工效果，不再形成刻蚀开路缺陷，提高了产品 的良率，降低了生产成本。 尽管通过在此的实施例描述说明了本发明，和尽管已经足够详细地描述 了实施例，申请人不希望以任何方式将权利要求书的范围限制在这种细节上。 对于本领域技术人员来说另外的优势和改进是显而易见的。因此，在较宽范 围的本发明不限于表示和描述的特定细节、表达的设备和方法和说明性例子。 因此，可以偏离这些细节而不脱离申请人总的发明概念的精神和范围。
权利要求
1.一种返工处理方法，其中，所述光致抗蚀剂层位于介质层表面；所述返工处理方法包括确定需返工的光致抗蚀剂层；灰化处理需返工的光致抗蚀剂层；进行介质层表面剥除步骤；重新涂覆并图案化光致抗蚀剂层；对光致抗蚀剂层进行检测；对检测不合格的光致抗蚀剂层重复上述步骤；获得检测合格的光致抗蚀剂层。
2. 根据权利要求1所述的返工处理方法，其特征在于所述光致抗蚀剂 层与所述介质层之间存在一抗反射涂层。
3. 根据权利要求1或2所述的返工处理方法，其特征在于所述去除所 述光致抗蚀剂层步骤中包含去除所述抗反射涂层的步骤。
4. 根据权利要求1或2所述的返工处理方法，其特征在于所述涂覆光 致抗蚀剂层步骤包含预先涂覆所述抗反射涂层的步骤。
5. 根据权利要求1所述的返工处理方法，其特征在于所述介质层材料 包括黑钻石、氟硅玻璃、磷硅玻璃、硼硅玻璃、硼磷硅玻璃、氮化硅、有机 聚合物材料如聚酰亚胺、有机硅氧烷聚合物、聚亚芳基醚、碳掺杂硅酸盐玻 璃、倍半硅氧烷玻璃、氟化或非氟化硅酸盐玻璃、金刚石状无定形碳以及芳 族烃聚合物等材料中的一种或其组合。
6. 根据权利要求2所述的返工处理方法，其特征在于所述抗反射涂层 材料包括氮氧化硅、碳氧化硅以及深紫外光吸收氧化物等材料中的一种或其 组合。
7. 根据权利要求1所述的返工处理方法，其特征在于所迷刻蚀气体包 括四氟化碳、三氟化氢碳或二氟化氢碳等系列气体材料中的一种或其组合。
8. 根据权利要求1或7所述的返工处理方法，其特征在于所述刻蚀部 分介质层的厚度为1~10纟内米。
9. 根据权利要求8所述的返工处理方法，其特征在于所述刻蚀部分介质层的过程持续时间为10~20秒。
10. 根据权利要求9所述的返工处理方法，其特征在于所述刻蚀射频 功率为400 - 500瓦。
全文摘要
一种返工处理方法，其中，所述光致抗蚀剂层位于介质层表面；所述返工处理方法包括确定需返工的光致抗蚀剂层；灰化处理需返工的光致抗蚀剂层；进行介质层表面剥除步骤；重新涂覆并图案化光致抗蚀剂层；对光致抗蚀剂层进行检测；对检测不合格的光致抗蚀剂层重复上述步骤；获得检测合格的光致抗蚀剂层。通过在移除光致抗蚀剂层后，增加一介质层表层剥除步骤，可去除介质表面变质的薄层，在光致抗蚀剂层返工后获得性质均匀的介质层表面，继而保证在后续刻蚀过程中介质层表面的刻蚀速率不被改变，进而不再形成刻蚀开路缺陷，获得良好的返工效果。
文档编号G03F7/16GK101154047SQ20061011688
公开日2008年4月2日 申请日期2006年9月30日 优先权日2006年9月30日
发明者宋铭峰, 李建茹 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司