CN111063610B - 光刻缺陷修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种光刻缺陷修复方法，即在图形化的光刻胶层和硬掩模层上覆盖填充材料和助溶剂，所述助溶剂对光刻缺陷中的断线缺陷和裂缝缺陷的亲水性部分、疏水性部分以及光刻胶内部的部分脱保护的缝隙缺陷均具有吸附作用，而所述填充材料可以借助所述助溶剂吸附于所述光刻缺陷处，实现对所述光刻缺陷的填补，因此，可以在后续刻蚀工艺前实现对光刻缺陷的修复。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路领域，尤其涉及一种光刻缺陷修复方法。
背景技术
由于半导体工业中不断地增加集成密度，光刻掩模必须在晶片上投射越来越小的结构。为了满足此要求，已将光刻***的曝光波长更换为越来越小的波长。光刻***将使用极紫外(EUV)波长范围中的显著较小波长。
13.5nm极紫外光刻由于吸收的光子能量为92eV，相比193nm光子的能量6.4eV要大约14倍，同样的照明剂量光子数只有相当于193nm的1/14。由于光子数的涨落，光刻中沟槽线宽太小(容易出现桥接)或者太大(容易出现断线缺陷或者裂缝缺陷)都会导致缺陷。而产生的缺陷会对后续刻蚀过程中图形的传递造成影响。
因此，如何解决光刻工艺中，尤其是极紫外光刻工艺中，出现的光刻缺陷问题是至关重要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光刻缺陷修复方法，以解决光刻工艺中出现的光刻缺陷问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种光刻缺陷修复方法，包括以下步骤：
提供一半导体结构，且所述半导体结构包括衬底、位于所述衬底上方的硬掩模层以及位于所述硬掩模层上方的图形化的光刻胶层，所述图形化的光刻胶层具有光刻缺陷；
在所述图形化的光刻胶层以及硬掩模层上覆盖填充材料和助溶剂，所述填充材料借助所述助溶剂优先吸附于所述光刻缺陷处，以形成填充层；
除去多余的填充层，以形成所述光刻缺陷被修复后的图形化的光刻胶层；
以修复后的所述图形化的光刻胶层为掩模刻蚀所述硬掩模层，以形成图形化的硬掩模层。
可选的，在所述的光刻缺陷修复方法中，所述图形化的光刻胶层的形成方法包括极紫外光刻。
可选的，在所述的光刻缺陷修复方法中，所述光刻缺陷包括桥接缺陷、断线缺陷和缝隙缺陷中的至少一种；在所述图形化的光刻胶层以及硬掩模层上覆盖填充材料和助溶剂的过程中，旋转所述衬底，以使得所述填充材料借助所述助溶剂优先吸附于所述光刻缺陷处。
可选的，在所述的光刻缺陷修复方法中，所述填充材料包括表面活性剂，且所述表面活性剂包括亲水性表面活性剂，所述亲水性的表面活性剂溶解于碱性水溶液，也溶解于带有部分极性的有机溶剂中，且其在所述有机溶剂中的溶解率大于其在所述碱性水溶液中的溶解率。
可选的，在所述的光刻缺陷修复方法中，所述填充材料还包括小分子物质，且所述光刻缺陷包括断线缺陷和/或缝隙缺陷时，所述小分子物质的直径小于所述断线缺陷和缝隙缺陷的宽度。
可选的，在所述的光刻缺陷修复方法中，所述小分子物质包括具有苯环、脂肪环和芳杂环中的至少一种结构的聚合物。
可选的，在所述的光刻缺陷修复方法中，在覆盖填充材料和助溶剂的步骤之前，还包括在表面活性剂中增加小分子结构的数量，所述小分子结构包括苯环、脂肪环和芳杂环中的至少一种，以使得所述表面活性剂在所述有机溶剂中的溶解率大于在所述碱性水溶液中的溶解率。
可选的，在所述的光刻缺陷修复方法中，当所述光刻缺陷包括桥接缺陷时，在刻蚀所述硬掩模层的步骤之前，还包括除去所述桥接缺陷，以使得所述桥接缺陷所连接的光刻胶图形相互断开。
可选的，在所述的光刻缺陷修复方法中，在除去多余的填充层的步骤之后，还包括以下步骤：
烘焙所述填充层使所述填充层中的填充材料进行交联；
除去多余的交联后的填充层。
可选的，在所述的光刻缺陷修复方法中，所述交联后的填充层的抗刻蚀能力与所述图形化的光刻胶层的抗刻蚀能力相匹配。
综上所述，本发明提供了一种光刻缺陷修复的方法，即在所述图形化的光刻胶层和硬掩模层上覆盖填充材料和助溶剂，所述助溶剂对光刻缺陷中的断线缺陷和裂缝缺陷的亲水性部分、疏水性部分以及对所述光刻胶内部的部分脱保护的缝隙缺陷均具有吸附作用，而所述填充材料可以借助所述助溶剂吸附于所述光刻缺陷处，因此，可以在后续刻蚀工艺前实现对所述光刻缺陷的填补，即实现对所述光刻缺陷的修复。
附图说明
图1为一种桥接缺陷结构示意图；
图2为一种断线缺陷结构示意图；
图3为图1中桥接缺陷的扫描图；
图4为图2中断线缺陷的扫描图；
图5为CD值与出现光刻缺陷可能性的关系示意图；
图6～图11为本发明一实施例中一种断线缺陷和/或缝隙缺陷的修复方法的各步骤的结构示意图；
图12～图17为本发明一实施例中一种桥接缺陷的修复方法的各步骤的结构示意图；
其中，图1～图5中：
01-衬底，02-图形化的光刻胶层，0201-桥接缺陷，0202-断线缺陷；
图6～图17中：
10-衬底，20-硬掩模层，201-图形化的硬掩模层，30-图形化的光刻胶层，301-光刻缺陷，40-填充材料，401-交联后的填充层，50-助溶剂。
具体实施方式
13.5nm极紫外光刻由于吸收的光子能量为92eV，相比193nm光子的能量6.4eV要大约14倍，同样的照明剂量光子数只有相当于193nm的1/14。由于光子数的涨落，光刻中沟槽线宽太小或者太大都会导致光刻缺陷，而所述光刻缺陷可以为桥接缺陷0201(参阅图1和图3)，也可以为断线缺陷0202(参阅图2和图4)或者裂缝缺陷。例如，在衬底01上形成光刻胶层，然后通过极紫外光刻工艺形成满足工艺要求的图形化的光刻胶层02。当所述图形化的光刻胶层02中的沟槽线宽小于20nm时，光刻胶容易出现桥接缺陷0201，即所述沟槽底部会残留少许光刻胶，而残留的光刻胶垂直于所述沟槽线条的断面。参阅图5，可以发现沟槽线宽越小(对应平均CD值越小，A表示平均CD值较小端，B表示平均CD值较大端)，出现桥接缺陷0201的概率越大(X表示出现桥接缺陷概率趋势线，纵坐标从下至上随机光刻缺陷概率增加)，即沟槽线宽越小越容易出现桥接缺陷0201。当所述图形化的光刻胶层02中的沟槽线宽较大时，光刻胶容易出现断线缺陷或者裂缝缺陷，即所述沟槽线条上容易出现断线缺陷或者裂缝缺陷，而所述断线缺陷以及裂缝缺陷是沿着所述沟槽线条的断面的。继续参阅图5，Y表示出现断线缺陷密度趋势线(纵坐标从下至上单位cm2的光刻缺陷密度增加)，可以发现沟槽线宽越大(对应平均CD值越大)，出现断线缺陷的可能性越大。而所述断线缺陷或者裂缝缺陷一般只有1nm～10nm的尺寸，经过硬掩模层传递，例如多晶硅，含硅的抗反射层等材料仍然能够达到约1～5nm的尺寸，形成缺陷，因此，光刻胶在光刻过程中形成的光刻缺陷会对后续刻蚀过程中图形的传递造成影响。所以，如何解决光刻工艺中，尤其是极紫外光刻工艺中出现的光刻缺陷问题是至关重要的。
为了解决上述在光刻工艺中，尤其是极紫外光刻工艺中出现的光刻缺陷问题，本发明提供了一种光刻缺陷修复方法。
所述光刻缺陷修复方法包括以下步骤：
首先，提供一半导体结构，且所述半导体结构包括衬底、位于所述衬底上方的硬掩模层以及位于所述硬掩模层上方的图形化的光刻胶层，所述图形化的光刻胶层具有光刻缺陷；
其次，在所述图形化的光刻胶层以及硬掩模层上覆盖填充材料和助溶剂，所述填充材料借助所述助溶剂优先吸附于所述光刻缺陷处，以形成填充层；
然后，除去多余的填充层，以形成所述光刻缺陷被修复后的图形化的光刻胶层；
最后，以修复后的所述图形化的光刻胶层为掩模刻蚀所述硬掩模层，以形成图形化的硬掩模层。
参阅图6，首先，提供一半导体结构，且所述半导体结构包括衬底10、位于所述衬底10上方的硬掩模层20以及位于所述硬掩模层20上方的图形化的光刻胶层30，所述图形化的光刻胶层30具有光刻缺陷301。其中，所述衬底10可以为硅衬底，可以为其他半导体材料的衬底，也可以为具有半导体结构层的衬底，在此不做限制，即可以为任意衬底。然后，在所述衬底10上形成硬掩模层20，形成所述硬掩模层20的方法包括沉积、旋涂或者溅射等等，可以为任意形成薄膜结构的方法。所述硬掩模层20的材料不同于所述衬底10即可，优选为疏水性的材料，例如为疏水性的多晶硅或者含硅的抗反射层等。在所述硬掩模层20上方形成光刻胶层，并对所述光刻胶层进行光刻形成图形化的光刻胶层30，所述光刻优选为EUV(极紫外光刻)光刻。而本发明中所述图形化的光刻胶层30上具有光刻缺陷301，且所述光刻缺陷301为所述光刻胶层在光刻过程中产生的缺陷。所述图形化的光刻胶层30中具有沟槽，且根据所述沟槽的线宽不同，形成的所述光刻缺陷301也可能会有所不同。当所述沟槽的线宽较大(>20nm)时，在所述图形化的光刻胶层30上主要出现的光刻缺陷301包括裂缝缺陷和/或断线缺陷。当所述沟槽的线宽小于20nm时，在所述图形化的光刻胶层30中的所述沟槽的底部容易残留有光刻胶，形成桥接缺陷，即主要以桥接缺陷为主。除此之外，在形成光刻胶层以及对所述光刻胶层进行光刻的过程中，还可能在光刻胶内部出现部分脱保护的微小缝隙。而所述图形化的光刻胶层30中的沟槽线宽可以根据工艺要求进行调整，所述沟槽的线宽可能相同，也可能不同，因此，上述所述的光刻缺陷301可能会单独出现，也可能会同时出现。
当所述图形化的光刻胶层30上存在断线缺陷和/或缝隙缺陷(所述缝隙缺陷包括裂缝缺陷和/或光刻胶内部的部分脱保护的缝隙缺陷)时，所述断线缺陷和/或缝隙缺陷的修复方法参见图7～图11。
参阅图7，先在所述图形化的光刻胶层30以及硬掩模层20上覆盖填充材料40和助溶剂50，所述填充材料40借助所述助溶剂50优先吸附于光刻缺陷301处，以形成填充层。在所述光刻胶层30以及硬掩模层20上覆盖填充材料40和助溶剂50的方法包括旋涂和气雾喷洒。而在覆盖所述填充材料40和助溶剂50的过程中，可以旋转所述衬底10，以使所述填充材料40借助所述助溶剂50优先吸附于所述断线缺陷和/或所述缝隙缺陷中，以形成所述填充层。而形成的所述填充层的上表面不低于所述图形化的光刻胶层30的上表面，且所述填充材料40和助溶剂50会填满所述图形化的光刻胶层30中的所述断线缺陷和/或缝隙缺陷。
所述填充材料40可以为表面活性剂，所述表面活性剂可以为液态或者气态，优选为液态。所述表面活性剂优选为亲水性的表面活性剂，且所述亲水性的表面活性剂溶解于碱性水溶液，也溶解于带有部分极性的有机溶剂中，例如丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇甲醚、乙醇或者丙醇等。优选的，所述表面活性剂在所述有机溶剂中的溶解率大于在所述碱性水溶液中的溶解率。为了使得所述表面活性剂在所述有机溶剂中的溶解率大于在所述碱性水溶液中的溶解率，可以直接选择具有苯环、脂肪环或者芳杂环中至少一种结构的表面活性剂，或者可以在覆盖填充材料40和助溶剂50的步骤之前，在表面活性剂中增加小分子结构的数量，所述小分子结构包括苯环、脂肪环和芳杂环中的至少一种。优选的，所述小分子结构的直径尺寸小于所述断线缺陷和缝隙缺陷的宽度。
而所述表面活性剂的亲水能力优选与所述断线缺陷以及裂缝缺陷的亲水性部分的亲水能力相匹配，以使所述表面活性剂尽可能的吸附到所述图形化的光刻胶层30中的断线缺陷以及裂缝缺陷中的亲水性部分。所述光刻胶为疏水性的，但是经过曝光之后，曝光的部分会变成亲水性的，所以经过水性显影液可以把曝光部分的光刻胶冲洗掉。而所述断线缺陷和裂缝缺陷所在位置的光刻胶也被部分曝光了，被曝光的部分暴露出来的光刻胶和空气的界面是亲水的，即为所述图形化的光刻胶层30中的断线缺陷以及裂缝缺陷中的亲水性部分。但是所述裂缝缺陷以及断线缺陷在越靠近光刻胶内部的位置(也可以描述为越远离光刻胶上表面的位置)越难被曝光，而未被曝光的部分暴露出的光刻胶和空气的界面呈现疏水性，因此，所述裂缝缺陷和断线缺陷包括亲水性部分和疏水性部分。亲水性的表面活性剂可以吸附到所述断线缺陷和裂缝缺陷的亲水性部分，但是却不能吸附到所述断线缺陷和裂缝缺陷的疏水性部分，造成表面活性剂对所述断线缺陷以及裂缝缺陷中暴露出的光刻胶和空气的界面(包括亲水性部分和疏水性部分)的吸附力并不大，很容易脱落。而且所述光刻胶内部的部分脱保护的缝隙缺陷也不会被曝光，因此也是疏水的，而亲水性的表面活性剂也不能吸附到所述光刻胶内部的部分脱保护的缝隙缺陷中。在本实施例中，在所述填充材料40中添加助溶剂50，所述助溶剂50可以为醇类、酚类或者酯类等，例如丙二醇甲醚醋酸酯(简称PGMEA)，且所述助溶剂50既可以吸附到所述疏水性部分，也可以吸附到所述亲水性部分，使得所述断线缺陷、裂缝缺陷以及光刻胶内部的部分脱保护的缝隙缺陷得到更好的填充，且所述助溶剂50的分子力也非常大，所述助溶剂50与所述亲水性部分和疏水性部分的吸附力很大，因此吸附到所述断线缺陷以及缝隙缺陷(包括裂缝缺陷和光刻胶内部的部分脱保护的缝隙缺陷)中的所述表面活性剂和助溶剂并不容易脱落。
所述助溶剂50会包覆所述表面活性剂的分子，当所述表面活性剂的分子直径小于所述光刻缺陷的宽度时，所述包覆表面活性剂的分子的助溶剂50会吸附到所述光刻缺陷处，即吸附到所述断线缺陷以及裂缝缺陷中，包括断线缺陷以及裂缝缺陷的亲水性部分和疏水性部分，且也会吸附到所述光刻胶内部的部分脱保护的缝隙缺陷中，也就是说所述表面活性剂的分子可以借助所述助溶剂50吸附于所述断线缺陷和/或缝隙缺陷中。且可以通过所述衬底10的旋转，所述表面活性剂可以借用所述助溶剂50优先吸附于所述断线缺陷和/或缝隙缺陷中，使得所述断线缺陷和/或缝隙缺陷得到更好的填充。同时，未被助溶剂50包覆的亲水性的表面活性剂的分子也会吸附到所述裂缝缺陷和/或断线缺陷的亲水性部分。
所述填充材料除了包括表面活性剂之外，还可以包括小分子物质，即所述表面活性剂、助溶剂50以及小分子物质一起覆盖在所述图形化的光刻胶层30以及硬掩模层20上，所述小分子物质和表面活性剂借助助溶剂可以吸附在所述图形化的光刻胶层30的光刻缺陷301处。所述小分子物质能够溶解在所述助溶剂50中，优选为具有苯环、脂肪环和芳杂环中的至少一种结构的聚合物，且所述小分子物质的直径小于所述断线缺陷和缝隙缺陷的宽度，即若所述光刻缺陷仅包括断线缺陷或者缝隙缺陷时，所述小分子物质的直径小于所述断线缺陷或者缝隙缺陷的宽度，若所述光刻缺陷同时包括断线缺陷和缝隙缺陷时，则所述小分子物质的直径既小于所述断线缺陷的宽度，也小于所述缝隙缺陷的宽度。而此时，对所述表面活性剂的分子的直径并无限制。所述表面活性剂优选为亲水性的表面活性剂，所述亲水性的表面活性剂能够吸附在所述裂缝缺陷以及断线缺陷的亲水性部分，所述助溶剂50会包覆所述小分子物质吸附在所述裂缝缺陷以及断线缺陷中(包括疏水性部分和亲水性部分)，还会吸附在所述光刻胶内部的部分脱保护的缝隙缺陷中，以此，使得裂缝缺陷、断线缺陷以及光刻胶内部的部分脱保护的缝隙缺陷得到更好的填充。
所述填充材料40还可以仅为小分子物质，即所述助溶剂50以及小分子物质一起覆盖在所述图形化的光刻胶层30以及硬掩模层20上，所述小分子物质借助助溶剂可以吸附在所述图形化的光刻胶层30的光刻缺陷301处。所述小分子物质具有亲水性，且溶于所述助溶剂中，优选为具有苯环、脂肪环和芳杂环中的至少一种结构的聚合物，且所述小分子物质的直径小于所述断线缺陷和缝隙缺陷的宽度。
本实施例中所选的填充材料，能够在适当的温度，如20℃～250℃完成自交联，或者，与光刻胶表面交联，因此在后续以修复后的所述图形化的光刻胶层为掩模刻蚀所述硬掩模层20之前，可以选用该适当的温度来烘焙形成的填充层，以增加所述光刻胶缺陷处的填充效果，以及增强光刻胶缺陷处，甚至整个光刻胶层的抗刻蚀性能。在本发明的其他实施例中，也可以选用一些自身抗刻蚀能力较强的填充材料，以省去在后续以修复后的所述图形化的光刻胶层为掩模刻蚀所述硬掩模层20之前，通过烘焙使填充层交联的操作，且能保证在以修复后的所述图形化的光刻胶层30为掩模刻蚀所述硬掩模层20的过程中，光刻胶层中的光刻缺陷301不会转移到所述硬掩模层20中。
参阅图8，在形成填充层的步骤之后，除去多余的填充层，即除去所述图形化的光刻胶层30的上表面和沟槽中的填充材料和助溶剂50。所述去除的方法包括冲洗，冲洗的试剂包括去离子水，即可以通过多次冲洗以去除多余的填充材料和助溶剂50。在冲洗并旋转甩干之后，对所述图形化的光刻胶层30进行电子显微镜观察来判断是否继续进行冲洗。当观察到所述图形化的光刻胶层30的图形不被图形化的光刻胶层30表面上以及沟槽中的填充材料40和助溶剂50影响时(此时所述图形化的光刻胶层30的表面和沟槽中仍然会残留有微量的填充材料和助溶剂)，可以固定清洗程序，如果沟槽中残留的活性剂还比较多，则继续增加清洗程序中的冲洗时间。所述冲洗的次数和时间需要根据所述图形化的光刻胶30中的沟槽尺寸进行调整，沟槽尺寸越小所需要的冲洗时间越长，冲洗次数越多。在此过程中，图形化的光刻胶层30上表面的填充材料和助溶剂保护了所述断线缺陷以及缝隙缺陷中的填充材料和助溶剂，因此，所述断线缺陷以及缝隙缺陷中的填充材料和助溶剂不受冲洗的影响。
所述去除多余的填充层的步骤中不仅包括采用冲洗的方法去除多余的填充层，还可以在冲洗并旋转甩干的步骤之后，采用去残留刻蚀的方法进一步除去填充层。当所述填充层中的填充材料40的自身抗刻蚀能力与所述图形化的光刻胶层30的抗刻蚀能力相匹配，即所述填充材料40的自身抗刻蚀能力与所述图形化的光刻胶层30的抗刻蚀能力相似(或者说相近)，则可以在冲洗并旋转甩干的步骤之后直接进行去残留刻蚀，进一步除去多余的填充层(即冲洗并旋转甩干步骤之后所述图形化的光刻胶层30的表面和沟槽中仍然残留的微量的填充材料和助溶剂)，最终只保留所述光刻缺陷301中的填充材料40和助溶剂50，形成所述光刻缺陷301被修复后的图形化的光刻胶层。因此，所述去除多余的填充层的步骤包括了冲洗并旋转甩干的步骤以及去残留刻蚀的步骤。为了提高填充层中的填充材料40的抗刻蚀能力，使得填充材料40的抗刻蚀能力与所述图形化的光刻胶层30的抗刻蚀能力相匹配，可以通过增加所述填充材料40中的小分子结构的方法，即通过控制小分子结构的种类和添加量，能够控制所述填充材料40的抗刻蚀能力，即能控制所述填充层的抗刻蚀能力。所述小分子结构包括苯环、脂肪环和芳杂环中的至少一种。例如，当所述填充材料40包括表面活性剂时，可以直接选择具有小分子结构的表面活性剂或者在所述图形化的光刻胶层30以及硬掩模层20上覆盖填充材料40和助溶剂50的步骤之前，对表面活性剂进行改造，使其能够链接小分子结构。当所述填充材料40中还包括小分子物质时，除了通过增加所述表面活性剂的抗刻蚀能力来提升所述填充层的抗刻蚀能力之外，还可以通过调整小分子物质来增加填充层的抗刻蚀能力，例如，小分子物质可以选择抗刻蚀能力比较强的材料，例如具有苯环。脂肪环或者芳杂环等。
所述的去残留刻蚀的方法优选为等离子体刻蚀。由于所述图形化的光刻胶层30上表面的填充材料和助溶剂保护了所述断线缺陷以及缝隙缺陷中的填充材料和助溶剂，所以所述断线缺陷以及缝隙缺陷中的表面活性剂和助溶剂不会被刻蚀掉。在此过程中，因为所述图形化的光刻胶层30与所述填充材料40的抗刻蚀能力相似(或者说相近)，因此，在去残留刻蚀的过程中，所述图形化的光刻胶层30也可能会被刻蚀掉稍许，最终形成修复后的图形化的光刻胶层，即所述修复后的图形化的光刻胶层包括图形化的光刻胶层30以及位于所述断线缺陷和/或缝隙缺陷中的填充层。
在本实例中，所述去除多余的填充层的步骤可以仅包括通过冲洗的方法去除多余的填充材料40和助溶剂50，但是在冲洗并旋转甩干的步骤之后还需要包括以下步骤：
首先，烘焙所述填充层，使所述填充层中的填充材料进行交联；
然后，除去多余的交联后的填充层401。
参阅图9，在采用冲洗的方法除去多余的填充层的步骤之后，烘焙所述填充层，使所述填充层中的填充材料进行交联。由于所述断线缺陷以及缝隙缺陷具有一定的尺寸，而填充材料的交联可以使得所述断线缺陷以及缝隙缺陷能被更好的填充，使其更不容易脱落。所述烘焙的温度为20℃～250℃，且交联后的填充层401的抗刻蚀能力与所述光刻胶的抗刻蚀能力相匹配，即所述交联后的填充层401的抗刻蚀能力与所述光刻胶的抗刻蚀能力相似(或者相近)，以使得交联后的填充层401在后续进行的所述硬掩模层20的刻蚀过程中不会被刻蚀掉，因此，使得所述图形化的光刻胶层30上的断线缺陷或者缝隙缺陷不会被传递到硬掩模层20上。当所述填充材料40仅包括表面活性剂时，所述表面活性剂具有可交联的结构，所述交联包括表面活性剂的自交联和/或者表面活性剂与所述图形化的光刻胶层30接触面的交联。为了提高交联后的填充层401的抗刻蚀能力，使得交联后的填充层401的抗刻蚀能力与所述图形化的光刻胶层30的抗刻蚀能力相匹配，可以直接选择具有小分子结构的表面活性剂或者在所述图形化的光刻胶层30以及硬掩模层20上覆盖填充材料40和助溶剂50的步骤之前，在表面活性剂的分子上增加小分子结构，即对表面活性剂进行改造，使其能够链接小分子结构，所述小分子结构包括苯环、脂肪环和芳杂环中的至少一种。由此，具有小分子结构的交联后的填充层401的抗刻蚀能力相对不具有小分子结构的交联后的填充层401的抗刻蚀能力增强，且通过控制小分子结构的种类和添加量，能够控制交联后的填充层401的抗刻蚀能力，有利于使得交联后的填充层401的抗刻蚀能力与所述光刻胶的抗刻蚀能力相匹配。而所述助溶剂50在烘焙的过程中会被挥发出去。
当所述助溶剂50的分子中也具有可以交联的结构时，在烘焙的过程中，部分所述助溶剂50也可以进行交联，且所述填充层中的交联至少包括：助溶剂50的自交联、所述助溶剂50与填充材料的交联、所述助溶剂50与所述图形化的光刻胶层30接触面的交联、填充材料的自交联以及填充材料与所述图形化的光刻胶层30接触面的交联。
当所述填充材料中还包括小分子物质时，则所述小分子物质和所述表面活性剂中至少有一个具有可交联的结构，即所述表面活性剂和/或小分子物质具有交联的结构。当表面活性剂和小分子同时具有可交联的结构时，所述填充层中的交联至少包括小分子物质和表面活性剂的自交联，小分子物质、表面活性剂以及所述图形化的光刻胶层30接触面相互之间的交联。
当所述填充材料仅包括小分子物质时，所述小分子物质具有可交联的结构，所述交联至少包括小分子物质的自交联以及与所述图形化的光刻胶层30接触面的交联。
参阅图10，在烘焙所述填充层，使所述填充层中的填充材料进行交联的步骤之后，除去多余的交联后的填充层401，以形成所述光刻缺陷301被修复后的图形化的光刻胶层。其中，所述除去多余的交联后的填充层401是指除去所述光刻缺陷301以外的交联后的填充层401，所述除去的方法优选为去残留刻蚀，进一步优选为等离子体干法刻蚀。由于所述图形化的光刻胶层30上表面的交联后的填充层保护了所述断线缺陷以及缝隙缺陷中的交联后的填充层，所以断线缺陷以及缝隙缺陷中交联后的填充层不会被刻蚀掉。在此过程中，因为所述图形化的光刻胶层30与所述交联后的填充层401的抗刻蚀能力相似(或者说相近)，因此，在去除多余的所述交联后的填充层401的过程中，所述图形化的光刻胶层30也可能会被刻蚀掉稍许，最终形成修复后的图形化的光刻胶层，即修复后的所述图形化的光刻胶层包括图形化的光刻胶层30以及位于所述光刻缺陷301中的交联后的填充层401。
参阅图11，在形成修复后的所述图形化的光刻胶层的步骤之后，以修复后的所述图形化的光刻胶层为掩模刻蚀所述硬掩模层20，以形成图形化的硬掩模层201，且所述图形化的硬掩模层201中没有缺陷。即通过刻蚀作用将修复后没有光刻缺陷的光刻胶图形转移到所述硬掩模上。
本实施例中，所述助溶剂既可以吸附到所述光刻缺陷中的断线缺陷和裂缝缺陷的亲水性部分，也可以吸附到所述断线缺陷和裂缝缺陷的疏水性部分，同时还能吸附到所述光刻缺陷中的光刻胶内部的部分脱保护的缝隙缺陷中，而所述填充材料可以借助所述助溶剂吸附于所述光刻缺陷处，使得所述光刻缺陷得到很好的填充，且填充的填充材料和助溶剂(填充层)不容易脱落。所以，在冲洗并旋转甩干的步骤之后可以通过烘焙使填充层中的填充材料进行交联，进一步优化所述光刻缺陷的填充效果，使光刻缺陷中的填充层更不易脱落，然后通过去除多余的交联后的填充层形成修复后的图形化的光刻胶层；在冲洗的步骤之后，也可以不进行烘焙，即不进行所述填充层的交联，直接通过去残留刻蚀，形成修复后的图形化的光刻胶层。
因此，在所述光刻胶层进行光刻显影之后覆盖填充材料和助溶剂(即在所述图形化的光刻胶层以及硬掩模层上覆盖填充材料和助溶剂)，利用填充材料和助溶剂对断线缺陷和缝隙缺陷的吸附来覆盖缺陷，且不易脱落，可以在后续刻蚀工艺前实现对断线缺陷和/或缝隙缺陷的填补，即实现对光刻缺陷的修复，解决光刻工艺中，尤其是极紫外光刻工艺中，出现的光刻缺陷问题，同时还可以增强光刻胶整体的抗刻蚀能力。
当所述图形化的光刻胶层30中的光刻缺陷301包括桥接缺陷时，即在所述沟槽的底部残留有光刻胶(参阅图12)。所述光刻缺陷301的修复过程参见图13～图17。
参阅图13，先在所述图形化的光刻胶层30以及硬掩模层20上覆盖填充材料40和助溶剂50，且通过旋转所述衬底10，使得所述填充材料40借助所述助溶剂50优先吸附于所述光刻缺陷301处，形成填充层。所述覆盖填充材料40和助溶剂50的方法包括旋涂和气雾喷洒方法。所述填充材料优选为表面活性剂，所述表面活性剂优选为亲水性的表面活性剂，且所述表面活性剂的亲水能力与光刻显影后的光刻胶表面的亲水能力相匹配，所述表面活性剂优选为液体。且所述亲水性的表面活性剂溶解于碱性水溶液，也溶解于带有部分极性的有机溶剂中，优选的，所述表面活性剂在所述有机溶剂中的溶解率大于在所述碱性水溶液中的溶解率。所述助溶剂50可以包覆所述表面活性剂的分子吸附在所述桥接缺陷上。所述填充材料40还可以包括小分子物质，所述助溶剂50也可以包覆小分子物质吸附在所述桥接缺陷上。
参阅图14，在形成填充层的步骤之后，除去多余的填充层。所述除去的方法包括冲洗，且冲洗的试剂包括去离子水，即可以通过多次冲洗以去除多余的填充材料40和助溶剂50。冲洗并旋转甩干之后，将所述图形化的光刻胶层30进行电子显微镜观察，当所述图形化的光刻胶层30表面和沟槽中的填充材料40和助溶剂50不会影响图形时，可以固定清洗程序，如果沟槽中残留的活性剂还比较多，则继续增加清洗程序中的冲洗时间。所述冲洗的次数和时间需要根据所述图形化的光刻胶30中的沟槽尺寸进行调整。
在采用冲洗的方法除去多余的填充层的步骤之后，可以直接通过去残留刻蚀进一步除去填充层，同时除去所述桥接缺陷。且所述填充层的抗刻蚀能力与所述图形化的光刻胶层30的抗刻蚀能力相匹配，在所述去残留刻蚀的过程中，所述图形化的光刻胶层30也会被刻蚀稍许。
除此之外，在采用冲洗的方法除去多余的填充层的步骤之后，还可以烘焙所述填充层，使所述填充层中的填充材料进行交联(参阅图15)，且交联后的填充层401的抗刻蚀能力与所述光刻胶的抗刻蚀能力相匹配，即所述交联后的填充层401的抗刻蚀能力与所述光刻胶的抗刻蚀能力相似(或者相近)。其中所述的烘焙的温度为20℃～250℃。当所述填充材料仅包括表面活性剂时，所述表面活性剂具有可交联的结构，所述交联包括表面活性剂的自交联和/或者表面活性剂与所述图形化的光刻胶层30接触面的交联。在烘焙的过程中，所述助溶剂会被挥发出去。若所述助溶剂也具有可交联的结构，则所述交联还包括助溶剂的自交联、助溶剂与表面活性剂以及与所述图形化的光刻胶层30接触面的交联。
当所述填充材料中还包括小分子物质时，所述小分子物质和所述表面活性剂中至少有一个具有可交联的结构，即表面活性剂和/或小分子物质具有可交联的结构。当表面活性剂和小分子同时具有可交联的结构时，所述填充层中的交联至少包括小分子物质和表面活性剂的自交联，以及小分子物质、表面活性剂和所述图形化的光刻胶层30接触面相互之间的交联。
参阅图16，在烘焙所述填充层，使所述填充层中的填充材料进行交联的步骤之后，除去多余的交联后的填充层401，除此之外，还需要除去所述桥接缺陷，以使得所述桥接缺陷与所连接的光刻胶图形相互断开，即除去所述图形化的光刻胶层30上表面和沟槽中残留的光刻胶，形成修复后的图形化的光刻胶层。所述除去交联后的填充层401和桥接缺陷的方法优选为干法刻蚀(去残留刻蚀)，进一步优选为等离子体刻蚀。由于所述交联后的填充层401的抗刻蚀能力与所述光刻胶层的抗刻蚀能力相匹配，在所述去残留刻蚀的过程中，所述图形化的光刻胶层30也会被刻蚀稍许。
参阅图17，在形成修复后的图形化的光刻胶层之后，以修复后的所述图形化的光刻胶层为掩模刻蚀所述硬掩模层20，以形成图形化的硬掩模层201，且所述图形化的硬掩模层201中不存在由桥接缺陷引起的缺陷问题。即通过刻蚀作用将修复后没有光刻缺陷的光刻胶图形转移到所述硬掩模上。
在本实施例中，通过所述光刻缺陷修复方法，即通过覆盖填充材料和助溶剂，并通过去残留刻蚀，可以消除图形化的光刻胶层中的桥接缺陷。
除此之外，当所述光刻缺陷包括桥接缺陷，同时还包括断线缺陷和/或缝隙缺陷时，所述的光刻缺陷修复方法只要同时满足上述消除桥接缺陷的条件以及填补断线缺陷和/或缝隙缺陷的条件，就可以在解决桥接缺陷的同时，也解决断线缺陷和/或缝隙缺陷的问题。
因此，本发明提供的光刻缺陷修复方法中，所述助溶剂对所述光刻缺陷中的断线缺陷和裂缝缺陷的亲水性部分、疏水性部分以及所述光刻胶内部的部分脱保护的缝隙缺陷均具有吸附作用，而所述填充材料可以借助所述助溶剂吸附于所述断线缺陷和/或缝隙缺陷中，使得所述断线缺陷和缝隙缺陷得到很好的填充，且填充的填充材料不容易脱落。所以，在冲洗的步骤之后可以通过烘焙对填充材料进行交联，进一步优化所述断线缺陷和/或缝隙缺陷的填充效果，使其更不易脱落，实现对光刻胶断线缺陷和/或缝隙缺陷的填补，同时增强光刻胶整体的抗刻蚀能力；在冲洗的步骤之后，也可以不进行烘焙，即不进行所述填充材料的交联，直接进行去残留刻蚀，实现对光刻胶断线缺陷和/或缝隙缺陷的填补。同时也可以通过去残留刻蚀作用消除图形化的光刻胶层中的桥接缺陷。因此，本发明提供的光刻缺陷修复方法，能够解决光刻工艺中，尤其是极紫外光刻工艺中，出现的光刻缺陷问题。
而且本发明提供的光刻缺陷修复方法不仅可以解决光刻胶在光刻过程中，尤其在极紫外光刻中出现的单一缺陷问题，即只存在桥接缺陷、断线缺陷或者缝隙缺陷中的一种，也可以解决光刻胶在光刻过程中出现的多元缺陷问题，例如桥接缺陷、断线缺陷或者缝隙缺陷中至少两种光刻缺陷同时存在。
最后所应说明的是，以上实施例仅为本发明较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。
Claims (8)
1.一种光刻缺陷修复方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供一半导体结构，且所述半导体结构包括衬底、位于所述衬底上方的硬掩模层以及位于所述硬掩模层上方的图形化的光刻胶层，所述图形化的光刻胶层具有光刻缺陷；
在所述图形化的光刻胶层以及硬掩模层上覆盖填充材料和助溶剂，所述助溶剂为对所述光刻缺陷中的断线缺陷和裂缝缺陷的亲水性部分、疏水性部分以及对所述图形化的光刻胶层内部的部分脱保护的缝隙缺陷均具有吸附作用的材料，所述填充材料包括表面活性剂和小分子物质，且所述光刻缺陷包括断线缺陷和/或缝隙缺陷时，所述小分子物质的直径小于所述断线缺陷和缝隙缺陷的宽度，所述填充材料借助所述助溶剂优先吸附于所述光刻缺陷处，以形成填充层，所述小分子物质包括具有苯环、脂肪环和芳杂环中的至少一种结构的聚合物，以增加所述填充层的抗刻蚀能力；
除去多余的填充层，以形成所述光刻缺陷被修复后的图形化的光刻胶层；
以修复后的所述图形化的光刻胶层为掩模刻蚀所述硬掩模层，以形成图形化的硬掩模层。
2.如权利要求1所述的光刻缺陷修复方法，其特征在于，所述图形化的光刻胶层的形成方法包括极紫外光刻。
3.如权利要求1所述的光刻缺陷修复方法，其特征在于，所述光刻缺陷包括桥接缺陷、断线缺陷和缝隙缺陷中的至少一种；在所述图形化的光刻胶层以及硬掩模层上覆盖填充材料和助溶剂的过程中，旋转所述衬底，以使得所述填充材料借助所述助溶剂优先吸附于所述光刻缺陷处。
4.如权利要求3所述的光刻缺陷修复方法，其特征在于，所述表面活性剂包括亲水性表面活性剂，所述亲水性的表面活性剂溶解于碱性水溶液，也溶解于带有部分极性的有机溶剂中，且其在所述有机溶剂中的溶解率大于其在所述碱性水溶液中的溶解率。
5.如权利要求4所述的光刻缺陷修复方法，其特征在于，在覆盖填充材料和助溶剂的步骤之前，还包括在表面活性剂中增加小分子结构的数量，所述小分子结构包括苯环、脂肪环和芳杂环中的至少一种，以使得所述表面活性剂在所述有机溶剂中的溶解率大于在所述碱性水溶液中的溶解率。
6.如权利要求3所述的光刻缺陷修复方法，其特征在于，当所述光刻缺陷包括桥接缺陷时，在刻蚀所述硬掩模层的步骤之前，还包括除去所述桥接缺陷，以使得所述桥接缺陷所连接的光刻胶图形相互断开。
7.如权利要求1所述的光刻缺陷修复方法，其特征在于，在除去多余的填充层的步骤之后，还包括以下步骤：
烘焙所述填充层使所述填充层中的填充材料进行交联；
除去多余的交联后的填充层。
8.如权利要求7所述的光刻缺陷修复方法，其特征在于，所述交联后的填充层的抗刻蚀能力与所述图形化的光刻胶层的抗刻蚀能力相匹配。
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