在气态环境中激光加工光致抗蚀剂的方法_2

文档序号:9507341阅读:来源:国知局
方面是以上所述的方法,其中线图像具有在 0· 2mm彡W彡2mm范围内的宽度W,和在10mm彡L彡100mm范围内的长度L。
[0032] 本发明公开内容的另一方面是以上所述的方法,其中线图像具有在20mm/ s < vs < 5, 000mm/s范围内的扫描速度vs。
[0033] 本发明公开内容的另一方面是以上所述的方法,其中激光束具有在50W/ cm2彡P彡150W/cm2范围内的功率密度P。
[0034] 本发明公开内容的另一方面是以上所述的方法,其中从工艺腔室内部除去第一或 第二分子工艺气体包括下述中的至少一种:i)从工艺腔室内部抽空第一或第二分子工艺 气体和ii)用惰性气体吹扫工艺腔室内部。
[0035] 本发明公开内容的另一方面是加工位于工艺腔室内部的产品晶片以改进抗蚀刻 性和线-边缘粗糙度中的至少一种的方法,该产品晶片包括具有表面的图案化的光致抗蚀 剂层。所述方法包括:a)将图案化的光致抗蚀剂层的表面暴露于含分子的第一工艺气体 下,其中第一工艺气体分子是选自三甲基铝(A12(CH3)6)气体、四氯化钛(TiCl 4)气体和二乙 基锌((C2H5)2Zn)气体中的至少一种;和b)在图案化的光致抗蚀剂层的表面上扫描激光束, 以引起第一工艺气体的分子浸入到图案化的光致抗蚀剂层内,其中图案化的光致抗蚀剂层 的表面被升温到300°C至500°C,且温度的均匀度为+/_5°C。
[0036] 本发明公开内容的另一方面是以上所述的方法,进一步包括在步骤b)之后的步 骤c):从工艺腔室内部除去第一工艺气体;d)将图案化的光致抗蚀剂层暴露于含H20分子 的第二工艺气体下;和e)在图案化的光致抗蚀剂层的表面上扫描激光束,以引起H20分子 浸入到图案化的光致抗蚀剂层内。
[0037] 本发明公开内容的另一方面是以上所述的方法,其中从工艺腔室内部除去第一工 艺气体包括下述中的至少一种:i)从工艺腔室内部抽空第一分子工艺气体和ii)用惰性气 体吹扫工艺腔室内部。
[0038] 本发明公开内容的另一方面是以上所述的方法,其中扫描激光束形成停留时间τ 在lms彡τ彡l〇〇ms范围内的线图像。
[0039] 本发明公开内容的另一方面是以上所述的方法,其中线图像具有在 0· 2mm彡W彡2mm范围内的宽度W,和在10mm彡L彡100mm范围内的长度L,在20mm/ s彡vs彡5, 000mm/s范围内的扫描速度vs,和在50W/cm2彡P彡150W/cm2范围内的功率密 度P。
[0040] 本发明公开内容的另一方面是以上所述的方法,其中在30秒至120秒的晶片加工 时间内在全部产品晶片上进行步骤a)和b)。
[0041] 在随后的详细说明中列出了额外的特征和优点,和根据该书面说明,这些特征和 优点对于本领域技术人员来说部分是明显显而易见的,或者通过实践该书面说明或其权利 要求以及附图中描述的实施方案而被意识到。要理解,前述一般说明和下述的详细说明均 仅仅是例举且意欲提供理解权利要求性质与特征的综述或框架。
[0042] 附图简述
[0043] 包括附图,以提供本说明书的进一步理解并引入到本说明书中且构成本说明书的 一部分。该附图阐述了一个或多个实施方案并与详细说明一起起到解释各种实施方案的原 理和操作的作用。正因为如此,根据下述详细说明,并结合附图,公开内容将被更加充分地 理解,其中:
[0044] 图1是含涂布有光致抗蚀剂层的硅基底的实例产品晶片的截面视图;
[0045] 图2是图1的产品晶片的自上而下的视图,显示出产品晶片如何包括辐照场并利 用每一辐照场构图;
[0046] 图3是进行加工图案化的产品晶片以改进抗蚀刻性和LER中的至少一种的方法所 使用的实例激光加工系统的示意图;
[0047] 图4是在具有宽度W和长度L的光致抗蚀剂层的表面处形成线图像的实例激光束 的放大视图;
[0048] 图5是在工艺步骤之一期间经历激光扫描的构图产品晶片的光致抗蚀剂层的平 面视图;和
[0049] 图6类似于图3,显示出在微型腔室形式的工艺腔室内的备选实施方案。
[0050] 详细说明
[0051] 现详细地说明本发明公开内容的各种实施方案,其实例阐述于附图中。只要有可 能,在附图当中使用相同或类似的参考标记和符号指代相同或类似的部件。附图不一定按 比例放大,和本领域技术人员会意识到附图哪儿被简化,以阐述本发明公开内容的关键方 面。
[0052] 将以下列出的权利要求引入到本说明书的详细说明中并构成详细说明的一部分。
[0053] 本文中提及的任何出版物或专利文献的全部公开内容通过参考引入。
[0054] 为了便于参考,在一些附图中示出了一些坐标,且不打算对方向或取向进行限制。
[0055] 图1是实例广品晶片10的截面视图和图2是其自上而下的视图。广品晶片10包 括具有表面22的硅基底20。基底20的表面22用具有顶表面32和厚度TH的光致抗蚀剂层 30涂布。参考图2,产品晶片10包括辐照场的阵列("场")40,它以逐场(field by field) 或多场为基础通过光致抗蚀剂30的照相平版印刷曝光而形成。在一个实例中,辐照场40 包括确定随后的集成电路(1C)芯片44的边界的子区域(第一特写插图),该集成电路芯片 当完成产品晶片10的制造时形成。所示的产品晶片10代表在1C制造工艺过程中的半导 体晶片。
[0056] 使用照相平版印刷成像系统或"工具"(这在工业中常常被提到),在光致抗蚀剂 层30内成像的照相平版印刷掩膜版(reticle)上,光致抗蚀剂30在每一场40内记录图案 特征的图像。照相平版印刷工具的实例例如描述于美国专利No. 6879383中。因此,产品晶 片10据说被"暴露",当形成所有场40时。
[0057] 然后对暴露的产品晶片10进行显影工艺,所述显影工艺除去曝光的光致抗蚀剂 30 (在"正"光致抗蚀剂的情况下)。结果是每一场40现包括相同的三维光致抗蚀剂图案 50,如图2中的第二特写插图所示。在该工艺的这一阶段处,产品晶片10可被称为"图案化 的产品晶片"。
[0058] 在常见的下一步中,图案化的产品晶片10经受蚀刻工艺,所述蚀刻工艺蚀刻光致 抗蚀剂图案50底下的硅基底20。这通过充当蚀刻-终止结构的光致抗蚀剂图案50来实 现。
[0059] 如上所述,光致抗蚀剂30具有尤其涉及线边缘粗糙度(LER)和抗蚀刻性的性能局 限性。
[0060] 图3是与没有加工图案化的产品晶片10相比,加工图案化的产品晶片10以改进 光致抗蚀剂30的LER和抗蚀刻性中至少一种性能的实例激光加工系统100的截面示意图。
[0061] 激光加工系统100包括工艺腔室110,它具有尺寸适合于容纳图案化的产品晶片 10的内部112。该工艺腔室110具有顶壁114,所述顶壁114包括对选择波长范围Λ λ (包 括以下讨论的工艺波长λ)透明的窗口 116。在一个实例中,窗口 116由熔凝硅石制造。激 光加工系统100保留在周围环境104中。构造该工艺腔室110,以在工艺腔室110的内部 112中提供受控的环境以供加工光致抗蚀剂30,如以下描述的。
[0062] 在工艺腔室110的内部112,通过晶片台130支持图案化的产品晶片10。在一个 实例中,晶片台130在x,y和ζ方向上是可移动的,且也可视需要绕x,y和ζ轴旋转。晶片 台130可操作地连接到晶片台驱动器134上。
[0063] 激光加工系统100还包括流体连接到工艺腔室110的内部112且释放至少一种工 艺气体152A和152B的至少一种工艺气体源150A和150B。在一个实例中,至少一种工艺气 体152A和152B是分子气体。在该实例中,图3的激光加工系统100,释放第一和第二工艺 气体152A和152B的第一和第二工艺气体源150A和150B作为实例示出。在一个实例中, 第一工艺气体152A是分子气体,它选自三甲基铝(A12(CH3)6)气体、四氯化钛(TiCl 4)气体 和二乙基锌((C2H5)2Zn)气体中的至少一种。此外,在一个实例实施方案中,第二工艺气体 152B包括水蒸气,即H20气体。在一
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