光刻方法

专利名称：光刻方法
技术领域：
本发明涉及一种光刻方法。
背景技术：
光刻设备是一种将所需图案应用到衬底的目标部分上的机器。例如，
可以将光刻设备用在集成电路(ic)的制造中。在这种情况下，可以将可
选地称为掩模或掩模版(reticle)的图案形成装置用于产生与所述IC的单层 相对应的电路图案。可以将该图案成像到衬底(例如，硅晶片)上的目标 部分(例如，包括一个或多个管芯的部分)上，所述衬底具有一层辐射敏 感材料(抗蚀剂)。通常，单独的衬底将包含连续被曝光的相邻目标部分 的网络。公知的光刻设备包括所谓步进机，在所述步进机中，通过将全 部图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分；以及所谓扫描 器，在所述扫描器中，通过沿给定方向("扫描"方向)用辐射束扫描所述 图案、同时沿与该方向平行或反向平行的方向扫描所述衬底来辐射每一个 目标部分。
在一些情况下，需要确保例如衬底的外侧区域上的一定区段的抗蚀剂 是容易去除的。所述外侧区域可以例如是衬底的外围区域(例如边沿区 域)。
例如当"封装"IC (即安装到电路板上)时，一个这种情况出现。通常 采用导线将IC与电路板相连。然而，近年来，导线所粘合的位置之间的距 离己经逐渐变小，且采用导线粘合更为困难。公知为倒装芯片凸起形成的 工艺越来越多地被用于替代采用连接导线来连接IC与电路板。在倒装芯片 凸起形成工艺中，焊料(或某些其他金属)被提供在衬底上的每个IC上的
特定位置上。衬底被翻转，并例如通过加热焊料以使得焊料融化并在之后 使其再次冷却而将衬底结合至电路板。
焊料(或其他金属)可以通过光刻工艺将自身设置在特定的位置上。
在这种工艺中，可能包括多个ic的衬底设置有一层辐射敏感材料(抗蚀
剂)。光刻设备可以被用于辐射抗蚀剂，并随后在特定的位置上选择性地 去除抗蚀剂，在所述位置上，需要焊料的"凸起"(本领域内的技术人员应 当理解，依赖于所使用的是正性抗蚀剂还是负性抗蚀剂，所述区域可以是
经过辐射的区域或者未经过辐射的区域)。然后，IC可以经过电镀步骤将 焊料应用到IC的特定位置上。正如所理解的那样，电镀工艺涉及对金属将
要沉积于其上的物品的电连接。相应地，电镀步骤需要衬底的无抗蚀剂区 段以进行电连接。

发明内容
尽管提供用于进行这种电连接的单个无抗蚀剂点就足够了 ，但是在衬 底的外侧区域周围提供无抗蚀剂的衬底的连续环是有益的。这种配置可以 使得电连接更可靠。进而，在衬底的外侧边沿周围的连续无抗蚀剂环允许 采用无抗蚀剂区域方便地形成电镀槽。例如，直立的壁可以被设置在衬底 的无抗蚀剂区域上，以使得衬底形成电镀槽的基础。
例如，为了确保至衬底的良好的电连接，无抗蚀剂环应当是连续的、 无抗蚀剂的和不受污染的。为了帮助确保此，提供衬底的图案化区域不显 著地侵占或紧邻无抗蚀剂区域(或者将随后去除抗蚀剂的区域)相邻是有 用的。这致使例如在衬底的图案化区段的处理中使用的化学物质、溶液等 不泄漏到无抗蚀剂区域上或无抗蚀剂区域中。这种泄漏可以通过在图案化 的区域周围形成称为环形密封的隔离物或密封。
例如，旨在提供一种用于形成这种环形密封的新设备和方法。
根据本发明的一个方面，提供一种环形密封形成设备，包括 衬底保持架，配置用于保持至少一部分涂覆有抗蚀剂的衬底；以及 深紫外辐射出口，配置用于辐射抗蚀剂区段，在衬底保持架和深紫外
辐射出口之间能够产生相对运动，设置所述运动以使得在设备的使用中，
由深紫外辐射出口辐射的抗蚀剂的区段是环形的。
根据本发明的另一个方面，提供一种设置有环形密封形成设备的光刻
设备，所述环形密封形成设备包括
衬底保持架，配置用于保持至少一部分涂覆有抗蚀剂的衬底；以及 深紫外辐射出口，配置用于辐射抗蚀剂区段，
其中，设置所述衬底保持架和深紫外辐射出口以使得在衬底保持架和 深紫外辐射出口之间能够产生相对运动，以便辐射抗蚀剂环而形成环形密 封。
根据本发明的另一个方面，提供一种设置有环形密封的衬底，所述环 形密封通过以深紫外辐射辐射衬底上的抗蚀剂环而形成。
根据本发明的另一个方面，提供一种在至少部分涂覆有抗蚀剂的衬底 上形成环形密封的方法，所述方法包括以深紫外辐射辐射衬底上的抗蚀剂 环的步骤。
根据本发明的另一个方面，提供一种包括通过以深紫外辐射辐射衬底 上的抗蚀剂环来在至少部分被抗蚀剂涂覆的衬底上形成环形密封的光刻 方法。


在此仅借助示例，参照所附示意图对本发明的实施例进行描述，在所 附示意图中，相同的附图标记表示相同的部件，且其中 图l示出根据本发明的实施例的光刻设备；
图2a至图2C示出稂据本发明的实施例的环形密封形成设备和衬底； 图3a至图3c示出本发明的实施例的操作原理；以及 图4a和图4b是根据可能被采用以形成环形密封的本发明实施例的工 艺流程图。
具体实施例方式
图l示意性地示出根据本发明的特定实施例的光刻设备。所述设备包
括
照射系统(照射器)IL，用于调节辐射束PB (例如，紫外辐射或深 紫外辐射)；
支撑结构(例如掩模台)MT，用于支撑图案形成装置(例如掩模) MA，并与用于相对于部件PL精确地定位图案形成装置的第一定为装置PM
相连；
衬底台(例如晶片台)WT，配置用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂 的晶片)W，并与用于相对于部件PL精确地定位衬底的第二定为装置PW 相连；以及
投影系统(例如折射式投影透镜)PL，配置用于将由图案形成装置 MA赋予辐射束PB的图案成像到衬底W的目标部分C (例如包括一根或多 根管芯)上；以及
紫外辐射出口 (UVS)，配置用于辐射涂覆衬底W的抗蚀剂的所选部 分，所述UVS的重要性将在下文中进行更详细地描述。
如这里所示的，所述设备是透射型的(例如，采用透射式掩模)。替 代地，所述设备可以是反射型的(例如，采用可编程反射镜阵列)。
这里所使用的术语"图案形成装置"应该被广义地理解为能够用于将 其横截面上的图案赋予辐射束、以便在衬底的目标部分上形成图案的任何 装置。应当注意，被赋予辐射束的图案可能不与在衬底目标部分上的所需 图案完全相对应。通常，被赋予辐射束的图案将与在目标部分上形成的器 件中的特定的功能层相对应，例如集成电路。
图案形成装置可以是透射式的或反射式的。图案形成装置的示例包括 掩模、可编程反射镜阵列以及可编程液晶显示(LCD)面板。掩模在光刻 中是公知的，并且包括诸如二元掩模类型、交替相移掩模类型、衰减相移 掩模类型和各种混合掩模类型之类的掩模类型。可编程反射镜阵列的示例 采用小反射镜的矩阵排列，可以独立地倾斜每一个小反射镜，以便沿不同 方向反射入射的辐射束；以这样的方式，所反射的辐射束被图案化。
支撑结构保持图案形成装置。其以依赖于图案形成装置的取向、光刻 设备的设计以及诸如图案形成装置是否保持在真空环境中等其他条件的 方式保持图案形成装置。所述支撑结构可以采用机械夹持、真空或其他夹 持技术(例如在真空条件下的静电夹持)。支撑结构可以是框架或台，例 如，其可以根据需要成为固定的或可移动的。所述支撑结构可以确保图案 形成装置位于所需的位置上(例如相对于投影系统)。在这里使用的术语 "掩模版"或"掩模"都可以认为与更上位的术语"图案形成装置"同义。
应该将这里使用的术语"投影系统"广义地解释为包括任意类型的投
影系统，包括折射型光学系统、反射型光学系统和反射折射型光学系统， 如对于所使用的曝光辐射所适合的、或对于诸如使用浸没液或使用真空之 类的其他因素所适合的。这里使用的术语"投影透镜"可以认为是与更上位 的术语"投影系统"同义。
所述照射系统也可以包括各种类型的光学部件，例如折射型、反射型、 和反射折射型光学部件，以引导、成形、或控制辐射束，且这种部件在下 文中也可以合起来或单独地称为"透镜"。
所述光刻设备可以是具有两个(双台)或更多衬底台(和/或两个或 更多的支撑结构)的类型。在这种"多台"机器中，可以并行地使用附加的 台和/或支撑结构，或可以在将一个或更多个其他台或支撑结构用于曝光 的同时，在一个或更多个台和/或支撑结构上执行预备步骤。
所述光刻设备也可以是其中衬底浸没在具有高折射率的液体(例如 水)中的类型，以便填充投影系统的最终元件和衬底之间的空隙。浸没液 也可以应用到光刻设备中的其他空隙，例如，在掩模和投影系统的第一元 件之间的空隙。浸没技术用于增加投影系统的数值孔径在本领域内是公知 的。
所述照射器IL接收从辐射源SO发出的辐射束。该源和所述光刻设 备可以是分立的实体(例如当该源为准分子激光器时)。在这种情况下， 不会认为所述源是所述光刻设备的组成部分，并且通过包括例如合适的引 导镜和/或扩束器的束传递系统BD的帮助，将所述辐射束从所述源SO传 到所述照射器IL。在其他情况下，所述源可以是所述光刻设备的组成部分， 例如当所述源是汞灯时。可以将所述源SO和所述照射器IL、以及如果需 要时的所述束传递系统BD —起称作辐射系统。
所述照射器IL可以包括用于调整所述辐射束的角强度分布的调整装 置AM。通常，可以对所述照射器的光瞳平面中的强度分布的至少所述外
部和/或内部径向范围(一般分别称为C7-外部和CT-内部)进行调整。此外，
所述照射器IL通常包括各种其他部件，例如积分器IN和聚光器CO。所 述照射器提供经过调节的辐射束PB，以在其横截面中具有所需的均匀性 和强度分布。
所述辐射束PB入射到保持在支撑结构MT上的所述图案形成装置
(例如，掩模)MA上。已经穿过图案形成装置MA之后，所述辐射束PB 通过投影系统PL，所述PL将辐射束聚焦到所述衬底W的目标部分C上。 通过第二定为装置PW和位置传感器IF (例如，干涉仪装置)的帮助，可 以精确地移动所述衬底台WT，例如以便将不同目标部分C定位于所述辐 射束PB的辐射路径中。类似地，例如在来自掩模库的机械修补之后，或 在扫描期间，可以将所述第一定位装置PM和另一个位置传感器(图1中 未明确示出)用于将图案形成装置MA相对于所述辐射束PB的辐射路径 精确地定位。通常，可以通过形成所述定位装置PM和PW的一部分的长 行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)的帮助来实现目标台MT和 WT的移动。然而，在步进机的情况下(与扫描器相反)，所述支撑结构 MT可以仅与短行程致动器相连，或可以是固定的。可以使用图案形成装 置对齐标记M1、 M2和衬底对齐标记P1、 P2来对齐图案形成装置MA和 衬底W。
可以将所述专用设备用于以下优选模式的至少一种-
1. 在步进模式中，在将赋予到辐射束PB的整个图案一次投影到目 标部分C上的同时，将支撑结构MT和所述衬底台WT保持为实质静止
(即，单一的静态曝光)。然后将所述衬底台WT沿X和/或Y方向移动， 使得可以对不同目标部分C曝光。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制 了在单一的静态曝光中成像的所述目标部分C的尺寸。
2. 在扫描模式中，在将赋予辐射束PB的图案投影到目标部分C上 的同时，对支撑结构MT和衬底台WT同步地进行扫描(即，单一的动态 曝光)。衬底台WT相对于支撑结构MT的速度和方向可以通过所述投影 系统PL的(縮小)放大率和图像反转特征来确定。在扫描模式中，曝光 场的最大尺寸限制了单一的动态曝光中的所述目标部分的宽度(沿非扫描 方向)，而所述扫描运动的长度确定了所述目标部分的高度(沿所述扫描 方向)。
3. 在另一个模式中，将保持可编程图案形成装置的支撑结构MT保 持为实质静止状态，并且在将赋予辐射束PB的图案投影到目标部分C上 的同时，对所述衬底台WT进行移动或扫描。在这种模式中，通常采用脉 冲辐射源，并且在所述衬底台WT的每一次移动之后、或在扫描期间的连 续辐射脉冲之间，根据需要更新所述可编程图案形成装置。这种操作模式 可易于应用于利用可编程图案形成装置(例如，如上所述类型的可编程反 射镜阵列)的无掩模光刻中。
也可以采用上述使用模式的组合和/或变体，或完全不同的使用模式。 上述光刻设备可以被用于在倒装芯片凸起形成工艺中形成焊料凸起。
图案形成装置MA将设置有包括所需的焊料凸起的图案。该图案成像于设 置在衬底W上的抗蚀剂厚层(即，比用于传统光刻中的抗蚀剂层厚)上。 然后，对抗蚀剂进行显影和处理，以使得在焊料凸起所需的位置上形成凹 陷。然后，焊料在抗蚀剂中的凹陷中被电镀。然后抗蚀剂被去除，以使得 焊料凸起从衬底的最上表面向上突出。
相应地，应当理解，这里所指的"衬底"将包括已经包含多个已处理层 的衬底(例如形成IC)。
如上所述，有时防止图案化区域严重地侵占或紧邻近无抗蚀剂区域 (或随后将成为无抗蚀剂区域的区域)可能是有益的。为了实现这一点， 可以在衬底W上形成环形密封。
图2a示出与涂覆有正性抗蚀剂R的衬底W相关的紫外辐射出口UVS。 紫外辐射出口UVS通过例如光纤或反射镜配置与被配置用于发射波长为 250nm的辐射(即深紫外辐射(DUV))的紫外源相连，所述源从衬底附 近的紫外辐射出口UVS偏置。替代地，紫外辐射出口UVS可以本身作为紫 外辐射源。抗蚀剂R是i线(i-line)抗蚀剂，这意味着通过以i线辐射(例 如365nm/436nm)辐射该抗蚀剂，可以对所述抗蚀剂进行图案化。从图 2a中可见，抗蚀剂R已经被图案化了，例如通过经过图案化的掩模或掩模 版辐射抗蚀剂(图2a中未示出)实现。
图2a示出抗蚀剂l的经过辐射的部分。可以看到，这些经过辐射的部 分l彼此分离开，且延伸横跨抗蚀剂R。正如在本领域内所知，在抗蚀剂R 中有三种基本成分树脂(酚醛树脂)、感光剂(感光化合物(PAC)): 重氮奈醌(DNQ))，和溶剂。当利用紫外辐射进行曝光时，DNQ分子激 活，且在水存在的情况下，释放出产生已知为茚羧酸(indenecarboxylic acid， ICA)的化合物的氮气。ICA是极性分子，因此，ICA极易溶于基础 水溶液，例如无金属离子(MIF)显影液和含金属离子(MIB)显影液。
酚醛树脂的溶解度由于ICA的存在而极大地增强。因此，接受i线紫外辐射
曝光的树脂R的部分1在正常情况下是可以采用合适的显影液去除的。
无抗蚀剂区域2被设置在衬底W的外边沿，以使得可以容易地实现与 衬底W的电连接。
在使用中，紫外辐射出口UVS相对于衬底W上的抗蚀剂R定位。紫外 辐射出口UVS可以通过移动紫外辐射出口UVS，或移动衬底W，或移动紫 外辐射出口UVS和衬底W两者而相对于抗蚀剂R的适合部分定位。
图2b示出被从紫外辐射出口UVS发出的深紫外辐射所辐射的抗蚀剂 R的外边沿。可以看到，紫外辐射出口UVS辐射已经被i线紫外辐射曝光过 的抗蚀剂l的区段。紫外辐射出口UVS也辐射围绕先前经受辖射的区段1周 围的抗蚀剂R部分。以深紫外辐射辐射抗蚀剂R使得层3形成。该层3是通 过其他工艺之间的交联形成的聚合层。在抗蚀剂R中的ICA将形成具有酚 醛树脂结构的酯。剩余的PAC聚合物也将形成具有酚醛树脂结构的粘合物 (例如，将进行硫化工艺)。聚合层3不溶于MIB显影液或MIF显影液。进 而，聚合层3对紫外辐射不敏感。
由紫外辐射出口UVS辐射抗蚀剂R的区段可以在曝光后烘烤之前和 /或曝光后烘烤之后进行。在由紫外辐射出口UVS辐射抗蚀剂R的适合区 段之后进行的曝光后烘烤能够增强聚合层3的交联，且也增强了抗蚀剂R 的热稳定性。
图2c示出己经经过显影时的抗蚀剂R。可以看到，显影工艺已经去除
了被i线紫外辐射辐射的区段l的大部分。由于抗蚀剂R的显影，所以可以 看到，如图2a和图2b所示的经过辐射的抗蚀剂区段l不再存在，而由抗蚀 剂R中的间隙或缺口4替代。尽管经过i线紫外辐射的抗蚀剂区段大部分已 经通过显影工艺去除，但是可以看到一个经过i线辐射的抗蚀剂l的区段保 留下来。保留的经过i线辐射的抗蚀剂的区段l位于聚合层3的下面。由于 聚合层3是不溶解于显影液的，所以已经防止了经过i线辐射曝光的区域l 被显影。因此，通过采用紫外辐射出口UVS以深紫外辐射曝光抗蚀剂R的 外侧区域，在无抗蚀剂区域2和抗蚀剂的图案化区域4之间形成非图案化区 域。于是，聚合层3确保衬底W的图案化区域不严重地侵占或紧邻无抗蚀 剂区域2。这意味着例如在衬底W的图案化区段的处理中所使用的化学物 质、溶液等不会泄漏进无抗蚀剂区域2中或泄漏到无抗蚀剂区域2上。因此
聚合层3形成密封。
如前所述，希望确保密封围绕衬底W的外围延伸，即密封是环形的。 图3a至3c示出可以怎样形成环形密封。
图3a是涂覆有抗蚀剂R的衬底W的平面图。可以看到，无抗蚀剂区域2 围绕衬底W的外围延伸。抗蚀剂的部分l己经被i线紫外辐射曝光，如上所 述。在图3a中，可以看到，紫外辐射出口UVS可以相对于衬底W的中心径 向移动。紫外辐射出口UVS也可以或替代地围绕衬底W的中心移动(即成 环形)。由于紫外辐射出口UVS可以以这样的方式移动，所以抗蚀剂R的弧 或环可以由深紫外辐射辐射。该弧或环的厚度可以通过紫外辐射出口UVS 的合适的径向移动而被控制。在图3b中，紫外辐射出口UVS的径向移动又 是可能的，但是紫外辐射出口UVS不可围绕衬底W的中心移动(虽然在实 施例中可以)。替代地，衬底是可自转的以带来在紫外辐射出口UVS和衬 底W之间的抗蚀剂R的不同区段。衬底W可以通过将衬底保持在适当位置 上(未在图2或图3中示出)的衬底台或保持架而被旋转。图3c示出在采用 图3a或图3b的工艺的曝光之后，形成环形的聚合层3。如上所述，可以看 到，该环形的聚合层3未被图案化。进而，其不溶解于显影液，并对紫外 辐射不敏感。所述环形的聚合层3是环形密封。
由上述设备和方法形成的聚合层3可以为任意所需厚度，只要其厚度 足以防止聚合层3下面的抗蚀剂R被显影即可。典型的抗蚀剂R层可以为 5nm至200iim厚。与之相比，聚合层3可以为例如200nm至2^im厚。聚合层3 越厚，也就越强固。例如更厚的聚合层3也对于显影液具有更大的强固性。 然而，聚合层3越厚，将其去除也越困难(在后续步骤中这是必须的)。聚 合层3可能很厚以致不能或至少很难采用化学物质去除。也可能聚合层3仅 可以采用等离子体去除。较薄的聚合层3可以采用合适的化学物质被简单 地去除。然而，薄的聚合层3不像较厚的层那样强固，且也将有可能易于 溶解在显影液中。
形成环形密封的工艺的一个示例如图4a所示。可以看到，首先预备衬 底，例如清洗衬底。接着，衬底涂覆g线、h线、i线或宽带光敏抗蚀剂。 然后通过以g线、h线、i线或宽带紫外辐射对抗蚀剂进行曝光来图案化抗
蚀剂。然后，通过以深紫外辐射曝光抗蚀剂环形成聚合层来形成环形密封。 然后经过曝光后烘烤以增强聚合层的交联，且也增强抗蚀剂的热稳定性。 抗蚀剂然后被显影。然而，因为聚合层对紫外辐射不敏感，所以可以翻转
曝光工艺。例如，在原理上，在剩余的抗蚀剂R被i线辐射曝光以在抗蚀剂 R中形成所需的图案之前，抗蚀剂R的合适的区段可以被深紫外辐射曝光 以形成例如环形密封。由于聚合层3对紫外辐射不敏感，所以其不会被i线 辐射图案化，并因此将不包括环形密封。
形成环形密封的替代工艺如图4b所示。可以看到，首先预备衬底，例 如清洗衬底。接着，衬底涂覆g线、h线、i线或宽带光敏抗蚀剂。通过以 深紫外辐射曝光抗蚀剂环形成聚合层，以在衬底上形成环形密封。然后， 通过以g线、h线、i线或宽带紫外辐射对抗蚀剂进行曝光来图案化抗蚀剂 (不形成环形密封)。然后经过曝光后烘烤以增强聚合层的交联，且也增 强抗蚀剂的热稳定性。抗蚀剂然后被显影。
如果在抗蚀剂被例如i线辐射图案化之前，抗蚀剂R被深紫外竊射曝 光，那么形成聚合层3需要较低的深紫外辐射剂量。由于需要较低的辐射 剂量，聚合层3的形成可以更迅速地进行，或者采用强度较弱的紫外源 UVS。然而，由于深紫外辐射的曝光会产生热量，所述热量可能使衬底W 和抗蚀剂R稍微发生扭曲，所以在己经采用例如i线辐射对之进行图案化之 后需要以深紫外辐射曝光抗蚀剂。这将减少将扭曲的图案应用到抗蚀剂R 上的机会。
透镜和/或反射镜系统可以设置用于控制从紫外辐射出口uvs发出 的辐射。例如，透镜和/或反射镜系统可以控制从紫外辐射出口uvs发出
的辐射束的宽度或横截面形状。透镜/反射镜系统可以用于形成直径在 0.5mm到3mm之间的辐射束。环形密封的宽度(即聚合层3)可以采用透 镜和/或反射镜系统进行限定，而替代或附加于沿径向方向相对于衬底中 心对紫外辐射出口UVS的移动。可选地，密封环的宽度可能以另一种方式 限定，例如通过将紫外辐射出口UVS移近抗蚀剂R或远离抗蚀剂R移动， 或者通过屏蔽从紫外辐射源UVS发出的辐射的所选择部分。
如上所述，可以进行曝光后烘烤、以改善聚合层3的交联。替代或附 加于曝光后烘烤，以深紫外辐射曝光的抗蚀剂R的区段也可以经过加热。
加热可以在深紫外曝光之前、在深紫外曝光期间、或在深紫外曝光之后进 行。将形成环形密封的区段的直接加热例如可以改善交联(聚合)层的交 联属性，同时增加其热稳定性。抗蚀剂R的合适部分的加热可以采用任何 合适的热源进行。例如，可以采用可移动的加热丝，或者红外辐射源。红 外辐射源可以伴随能够控制从所述源发出的辐射束的属性(例如辐射束的
宽度和形状)的简单透镜或反射镜系统使用。类似用于紫外辐射出口uvs
的紫外辐射源，红外辐射源可以邻近衬底W和抗蚀剂R，或者位于经由例 如光纤传递到衬底W和抗蚀剂R附近的用于红外辐射出口的出口的辐射之 外的位置上。
在一些情况下，由于温度的改变可能对加热工艺附近的装备和材料有 负面的影响，所以可能不希望使用加热工艺。例如，加热经过深紫外輻射 的抗蚀剂的区段以加速交联过程，可能会无意地造成抗蚀剂的相邻区段的 交联并成为不可溶的。在另一个示例中，在光刻设备内和周围的设备对温 度的改变极为敏感。甚至温度的微小改变都可以对光刻设备或其他装备、 材料等的操作产生负面影响。因此，在一些情况下，可能不希望采用加热 和辐射工艺，而是替代地仅采用辐射工艺。
交联工艺可以通过改变发生交联化学反应的周围环境而被加速。例 如，将氮气(或任何其他合适的气体)引入发生化学反应的环境中(即在 辐射的区段上)可以加速交联工艺过程就是可以的。如果交联工艺过程得 到加速，环形密封可以更快地形成。相反，则可能需要确保确定的气体或 化学物质，例如OH(氢氧化物)，不存在于发生交联化学反应的周围环境 中。例如，氢氧化物可能阻碍交联工艺过程，或者甚至促使抗蚀剂采纳更 易溶解(在显影液中)的化学结构。这种不希望的气体和化学物质可以通 过例如将交联增强气体或惰性气体引入周围环境中来进行净化。喷嘴可以 设置用于将所需的或净化的气体引导到合适的位置上，例如正在曝光的抗 蚀剂R的区域。排气装置也可以设置用于从抗蚀剂R的顶部表面排放任何 出气组分或不需要的气体或化学物质。
在上面的示例中，衬底W上的抗蚀剂R已经被描述为通过以i线紫外辐 射对其进行辐射来进行图案化。然而，应该理解，可以使用任何合适的辐 射。例如，所采用的辐射可以是i线、g线、h线或宽带紫外辐射。应当理
解，用于对抗蚀剂进行图案化的辐射依赖于抗蚀剂自身的性质。
在上述示例中，用于辐射抗蚀剂R和形成聚合层3的深紫外辐射已经 被描述为250nm。然而，应当理解，可以采用在深紫外辐射范围内的任意 波长的紫外辐射。可以采用具有240nm至300nm波长范围的深紫外辐射， 或者可采用具有248nm、 275nm、 193nm等波长的更为具体的深紫外辐射。 从功能上讲，所有所需要的是用于形成密封的辐射能够在不溶解于显影 液中、并可能对通过紫外辐射的进一步曝光进行的图案化不敏感的抗蚀剂 中形成聚合物层。所述辐射可以是深紫外辐射或任何其他合适的辐射。
在上述示例中，紫外辐射出口UVS描述为朝向抗蚀剂R的特定部分发 出辐射。应当理解，这不是必需的，可以使用辐射抗蚀剂R的合适部分的 其他方法。例如，掩模可以用于确保仅仅抗蚀剂R的确定区段被深紫外辐 射曝光。没有被掩模遮住的抗蚀剂R部分(即被深紫外辐射曝光的部分) 通常将成为交联的、不溶于显影液的以及对紫外辐射的进一步曝光不敏感 的。
在图l-3中，紫外辐射出口UVS被描述为合并入光刻设备中的装备的 独立部分。然而，应当理解，紫外辐射出口UVS可能是独立于光刻设备的。 在这种情况下，抗蚀剂R的深紫外辐射的曝光可以在光刻设备外部进行， 例如，在预对齐台或位置上，在烘烤工艺之前或之后，或者在诸如边沿焊 缝去除设备等设备的另一个部分上。
单个辐射源(例如图1的辐射源S0)可能对抗蚀剂R和(以不同的时 间和可能以不同的波长)抗蚀剂R的交联区段都进行图案化，以使得它们 不溶解于显影液和对紫外辐射不敏感。例如，可能改变辐射源SO的波长， 以使得以一个波长，所述源能够对抗蚀剂R进行图案化，而以另一个波长， 能够使抗蚀剂R的部分交联。这可以经由使用一个或多个合适的滤光片实 现。
在上述实施例中，环形的聚合层3被描述为采用辐射工艺形成。然而， 应当理解，可以形成任何合适的图案，例如，半圆或其他弧形图案或矩形、 椭圆等环或形状。
所述的设备和方法已经结合倒装芯片凸起形成工艺进行了描述。然 而，应当理解，所述设备和方法可以针对任何所需的目的使用，而不必须
是倒装芯片凸起的形成。所述方法和设备尤其适合于需要被加热的抗蚀剂 的环或弧情况的应用。
尽管在本文中可以做出特定的参考，将所述光刻设备用于制造IC， 但应当理解这里所述的光刻设备可以有其他的应用，例如，集成光学系统、 磁畴存储器的引导和检测图案、液晶显示器、薄膜磁头的制造等。对于普 通的技术人员，应该理解的是，在这种替代的应用的情况中，可以将其中 使用的任意术语"晶片"或"管芯"分别认为是与更上位的术语"衬底"或"目 标部分"同义。这里所指的衬底可以在曝光之前或之后进行处理，例如在 轨道(一种典型地将抗蚀剂层涂到衬底上，并且对已曝光的抗蚀剂进行显 影的工具)、度量工具和/或检验工具中。在可应用的情况下，可以将所 述公开内容应用于这种和其他衬底处理工具中。另外，所述衬底可以处理 一次以上，例如为产生多层IC，使得这里使用的所述术语"衬底"也可以 表示已经包含多个已处理层的衬底。
这里使用的术语"辐射"和"束"包含全部类型的电磁辐射，包括紫外
辐射(例如具有约365、 248、 193、 157或126 nm的波长)和极紫外辐射 (例如具有5-20nm范围内的波长)，以及粒子束，例如离子束或电子束。 尽管本发明的特定的实施例已经在上文中进行了描述，但是应当理解 本发明可以以与所述不同的形式实现。该描述并不用于限制本发明。
权利要求
1.一种在至少部分涂覆有抗蚀剂的衬底上形成环形密封的方法，所述方法包括步骤以深紫外辐射辐射衬底上的抗蚀剂环。
2. 根据权利要求l所述的方法，其中，所述抗蚀剂环被辐射以从抗蚀 剂环上去除图案，或者防止经过辐射的抗蚀剂环被图案化。
3. 根据权利要求l所述的方法，其中，所述深紫外辐射的波长小于或等于193nm、 248nm、 250nm或275nm。
4. 根据权利要求l所述的方法，其中，所述深紫外辐射的波长足以使 抗蚀剂环中发生交联或聚合。
5. 根据权利要求l所述的方法，包括辐射抗蚀剂以形成交联或聚合层， 所述交联或聚合层足够厚以防止当抗蚀剂被随后进行显影时在交联或聚 合层下的抗蚀剂发生显影。
6. 根据权利要求5所述的方法，其中，所述交联或聚合层至少为200nm厚。
7. 根据权利要求l所述的方法，包括步骤相对于深紫外辐射出口旋 转衬底，以由深紫外辐射辐射抗蚀剂环。
8. 根据权利要求l所述的方法，包括步骤在衬底周围移动深紫外辐 射出口，以由深紫外辐射辐射抗蚀剂环。
9. 根据权利要求l所述的方法，其中，衬底上的抗蚀剂被辐射曝光， 以将图案施加到抗蚀剂上。
10. 根据权利要求9所述的方法，其中，所述衬底在所述抗蚀剂环被深紫外辐射辐射以后被辐射曝光。
11. 根据权利要求9所述的方法，其中，所述衬底在所述抗蚀剂环被深紫外辐射辐射以前被辐射曝光。
12. 根据权利要求9所述的方法，其中，所述曝光辐射是i线、g线、h 线或宽带紫外辐射。
13. 根据权利要求9所述的方法，其中，所述曝光辐射具有比深紫外 辐射的波长更长的波长。
14. 根据权利要求l所述的方法，还包括加热抗蚀剂环的步骤。
15. 根据权利要求14所述的方法，还包括步骤在由深紫外辐射辐射抗蚀剂环之前、期间或之后加热抗蚀剂环。
16. 根据权利要求l所述的方法，还包括步骤当发生深紫外辐射时， 将气体引入到抗蚀剂环附近。
17. 根据权利要求16所述的方法，其中所述气体是氮气。
18. 根据权利要求l所述的方法，还包括烘烤涂覆有抗蚀剂的衬底的 步骤。
19. 根据权利要求18所述的方法，还包括在抗蚀剂被辐射曝光以后烘 烤涂覆有抗蚀剂的衬底的步骤。
20. —种包括通过以深紫外辐射辐射衬底上的抗蚀剂环来在至少部分 涂敷有抗蚀剂的衬底上形成环形密封的光刻方法。
全文摘要
本发明公开了一种在至少部分涂覆有抗蚀剂的衬底上形成环形密封的光刻方法，所述光刻方法包括步骤以深紫外辐射辐射衬底上的抗蚀剂环。所述抗蚀剂环被辐射以从抗蚀剂环上去除图案，或者防止经过辐射的抗蚀剂环被图案化。
文档编号G03F7/20GK101187784SQ20071018864
公开日2008年5月28日 申请日期2007年11月21日 优先权日2006年11月21日
发明者桂成群, 鲁迪·詹·玛丽·佩伦斯 申请人:Asml荷兰有限公司