[0001] 本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种修复方法及修复装置。

[0002] 半导体用光掩模板（Photo Mask）包括基板以及形成于基板上的掩模材料，其是一种形成有功能性图形的树脂结构或玻璃结构，用于实现光致抗蚀剂涂层选择性曝光，广泛适用于微电子制造领域中。由于掩模板是光刻工艺的图形母版，直接影响器件的精密度，所以在制备掩模板的过程中，对其平整度及厚度的要求非常高。目前调整掩模板的平整度和厚度的工艺方法主要是化学机械抛光（Chemical mechanical polish，CMP）。化学机械抛光是利用抛光液中的碱性物质腐蚀掩模板的基板，再利用抛光液中的磨料将腐蚀后的物质与抛光垫摩擦去除，且通过反复进行这一过程从而改善基板表面的平坦度和粗糙度等。

[0003] 然而，在抛光过程中抛光液中的磨料会对基板的亚表面造成损伤。如图1所示，抛光液100中的磨料颗粒G的材质一般为具有一定硬度的氧化铝（Al2O3）、二氧化硅（SiO2）或二氧化铈（CeO2）等。这些磨料颗粒G在去除基板表面形成的反应物层200的过程中，会对基板的亚表面造成损伤。具体的，在所述磨料颗粒G的影响下，基板的表层结构内会形成具有裂纹等缺陷的缺陷层201；以及，受所述缺陷层201和残余应力等因素的影响，所述缺陷层201的下方还会出现形变层202。所述形变层202内的材料结构性差，且形变严重的区域还会出现内部断裂等问题。由此可见，虽然使用含磨料颗粒G的抛光液100能够获取表面平整的掩模板，但在抛光后，掩模板的主体层203上会形成缺陷层201和形变层202，严重影响掩模板的质量和使用寿命，进而影响光刻效果。

[0004] 因此，亟需一种抛光后的修复方法，以解决上述技术问题。

[0026] 为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。还应当理解的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。

[0027] 请参阅图1和图2，在化学机械抛光工艺中，由于抛光液100中的磨料颗粒G会对基板的亚表面造成损伤，故抛光后的所述基板的表层会形成缺陷层201和形变层202。其中，所述缺陷层201内存在较多的细小裂纹R，严重影响抛光后基板的平整度和结构紧密性。并且，在长期使用下，这些细小裂纹R会逐渐延伸至所述形变层202内，造成所述基板内的缺陷C进一步恶化，严重影响基板的质量和使用寿命，甚至导致基于所述基板的工艺产品失效，造成巨大的经济损失。

[0028] 因此，本实施例提供一种修复方法，用于修复经化学机械抛光后的基板。具体的，所述修复方法包括：采用气流束按照预设旋转轨迹朝向所述基板的待修复区域喷射；且在所述气流束靠近所述待修复区域的表面时，采用激光照射所述气流束；其中，所述气流束包括修复颗粒，且在所述激光的照射下至少部分所述修复颗粒呈气态和/或分化为微颗粒，并在所述气流束中气流的冲击下进入所述待修复区域内，以填补修复所述待修复区域。

[0029] 可以理解的是，本实施例提供的所述修复方法是本发明利用所述气流束中气流的冲击作用，向所述修复颗粒提供一定的冲击动能，并在所述修复颗粒靠近所述待修复区域的表面时，采用激光将至少部分所述修复颗粒升华为气态，和/或将其分化为尺寸更小的微颗粒，以使得气态的修复颗粒和/或微颗粒尽可能多地进入所述待修复区域的内部，且在所述待修复区域的内部遇冷凝华呈固态。基于呈气态的修复颗粒和/或微颗粒在凝华的过程中释放大量的热量，该热量使得凝华后的修复材料与其接触的裂纹两侧的结构融合成一紧密的整体结构，进而有效实现对所述待修复区域的内部的裂纹的修补。此外，所述气流束是按照预设旋转轨迹朝向所述基板的待修复区域喷射，则所述修复颗粒能够以多角度多位置朝向所述待修复区域冲击，提高所述修复颗粒进入所述待修复区域的几率，保证修复效果。以及，所述气流也是以多角度多位置朝向所述基板表面吹扫，以能够将未进入所述待修复区域内的修复颗粒被及时吹离所述基板，避免了所述修复颗粒对所述基板的平坦度和洁净度的影响。

[0030] 以下结合附图1 图6，具体说明本实施例提供的所述修复方法。~

[0031] 请继续参阅图1和图2，经所述化学机械抛光后的基板从上至下依次分为缺陷层201、形变层202和主体层203。所述缺陷层201和所述形变层202内均存在受抛光影响的缺陷C，所述主体层203为无缺陷结构。其中，本实施例不限定所述基板的具体材质。可选的，所述基板为石英玻璃或其他半导体材料。且当所述基板用于作为掩模板时，所述基板可以是由原材料石英锭切磨抛光后的基板，也可以是再利用的废弃掩模板，即，将废弃掩模板上的掩模材料去除后，再抛光后的基板。进一步的，在抛光所述基板之后，需要将所述基板清洁干净，以备对所述基板的待修复区域进行修复。优选的，采用水或其他清洁剂清洗所述基板，并在清洗后加热所述基板，以去除表面的水分并活化所述缺陷层201内的裂纹R。其中，加热温度可以在150℃ 300℃的范围内。需要说明的是，在本实施例中，所述待修复区域包括所~
述缺陷层201和所述形变层202。

[0032] 请参阅图3 图6，所述修复方法包括：~
步骤一S10：采用缺陷检测装置检测所述待修复区域的缺陷厚度，并根据所述缺陷厚度确定气流束和激光的运行参数。

[0033] 可以理解的是，所述待修复区域的缺陷厚度的大小直接影响到所述气流束需要向修复颗粒P提供多大的推送力，以备所述修复颗粒P尽可能打入裂纹R内，实现深层次的缺陷修复。以及，所述待修复区域的缺陷厚度的大小也影响所述激光的辐射强度，以使所述激光在合理的强度范围内熔融所述修复颗粒P，避免因所述激光的强度过大而造成对所述基板的二次损伤，或因所述激光的强度过小而导致所述待修复区域内的修复颗粒P无法实现熔融，影响修复效果。因此，在选定所述气流束和激光的运行参数之前，需要对所述待修复区域具体的缺陷情况进行检测。优选的，采用缺陷检测装置获取所述缺陷层201的厚度。

[0034] 步骤二S20：采用气流束按照预设旋转轨迹朝向所述基板的待修复区域喷射；且在所述气流束靠近所述待修复区域的表面时，采用激光照射所述气流束；其中，所述气流束包括修复颗粒P，且在所述激光的照射下至少部分所述修复颗粒P呈气态和/或分化为微颗粒，并在所述气流束中气流的冲击下进入所述待修复区域内，以填补修复所述待修复区域。

[0035] 具体的，请参阅图4，先将所述基板放置于反应腔内，且优选的所述反应腔为真空环境，以保证在修复过程中所述基板处于稳定洁净的环境内，避免出现二次损伤。然后，根据所述步骤一S10确定的运行参数，调节好所述气流束和所述激光的各项参数。最后，按预设的启动时间，分别启动用于喷射气流束的喷嘴302和用于发射激光的激光发射器303，以向所述待修复区域喷射气流束和扫射激光。

[0036] 需要说明的是，所述气流束包括气体和修复颗粒P。所述气体不仅能够向所述修复颗粒P提供推送力，确保所述修复颗粒P能够落入所述待修复区域的所述裂纹R内，还能够吹扫清除未进入所述裂纹R内的所述修复颗粒P和其他污染物，保证所述基板表面的洁净度和抛光平坦度。优选的，所述气体为惰性气体。所述惰性气体不易在激光的作用下与所述基板发生反应，对基板没有任何不良影响。所述修复颗粒P用于修复所述缺陷层201内的裂纹R。优选的，所述修复颗粒P的材质与所述待修复区域的材质相同，以确保修复后的基板材料之间具有较强的连接性。示例性的，所述基板的材料和所述修复颗粒P的材料均为二氧化硅。
在其他实施例中，所述修复颗粒P的材质还可以是粘附性较强的材料。

[0037] 进一步的，由于所述缺陷层201内的所述裂纹R形态各异，故为使得所述修复颗粒P能够尽可能多的打入所述裂纹R中，且保障所述修复颗粒P不影响所述基板的平坦度，所述气流束是按照预设旋转轨迹朝向所述待修复区域喷射。优选的，所述气流束是环绕垂直于所述待修复区域表面的方向进行的环形转动或螺旋形转动。可以理解的是，当所述气流束按照环形或螺旋形的旋转轨迹进行喷射时，所述气流束内的所述修复颗粒P会以不同的角度和位置朝向所述待修复区域内冲击，有效增加了所述修复颗粒P进入所述裂纹R的几率，利于提高修复效果。并且，动态的喷射方式也使得气流以不同的角度和位置吹向基板表面，以能够实现对所述基板表面的多角度吹扫，且扩大吹扫范围，避免所述修复颗粒P对所述基板的抛光平坦度的影响，以能够在确保所述基板的抛光平坦度的同时，实现有效的缺陷修复。

[0038] 进一步的，在采用气流束按照预设旋转轨迹朝向所述基板的待修复区域喷射的过程中，所述气流束的喷射方向与垂直于所述待修复区域表面的方向之间形成预设夹角α，且所述预设夹角α的范围为：6°90°。换言之，在所述气流束旋转过程中，所述气流束始终保持~以一定的倾斜角朝向所述待修复区域喷射，其目的在于所述修复颗粒P能够准确朝向所述待修复区域对应的范围内冲击，减少所述修复颗粒P散落至所述基板中无需修复的其他区域的几率，有效避免所述修复颗粒P对所述基板其他区域造成污染，利于确保所述基板的抛光平坦度。

[0039] 进一步的，夹带有所述修复颗粒P的气流束利用所述喷嘴301提供的喷射作用力，能够使得所述修复颗粒P朝向所述待修复区域冲击。因此，为保证所述修复颗粒P具有一定的冲击力，优选的，所述气流束的压强大于1Mpa。示例性的，所述气流束的压强为1 Mpa ~100Mpa，可使所述修复颗粒P在所述裂纹R中扩散1 nm  1000nm。
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[0040] 进一步的，所述缺陷层201内的所述裂纹R的尺寸是极其小的，可以为几纳米或是几十纳米，一般尺寸的所述修复颗粒P很难进入所述裂纹R内。因此，所述修复颗粒P的尺寸优选为纳米级。进一步的，为确保所述修复颗粒P能够进入所述裂纹R内，本实施例提供的所述修复方法在所述修复颗粒P靠近所述待修复区域的表面时，采用激光照射所述修复颗粒P，以使得部分所述修复颗粒P受热升华为气态，和/或，部分所述修复颗粒P受热分化为尺寸更小的纳米级微颗粒。基于此，吸收所述激光能量后的所述修复颗粒P不但物理形态会变化成为气态或更细小的微颗粒，更容易进入所述裂纹R内，而且具有较高的温度。因此，当呈气态的所述修复颗粒P和微颗粒进入所述待修复区域内时，其自身的温度较高，而所述待修复区域内的温度较低，则在温差影响下，呈气态的所述修复颗粒P会立刻凝华成固态，以及，无数的微颗粒也会受冷固化。且在呈气态的修复颗粒P和/或微颗粒在凝华固化的过程中会释放大量的热量，该热量扩散并影响所述裂纹两侧的材料结构，以使凝华后的修复材料与其接触的裂纹R两侧的材料结构融合成一个整体结构，有效实现对所述待修复区域的内部的裂纹R的修补。需要说明的是，所述激光是在所述修复颗粒P距离所述待修复区域表面几十纳米或几微米的位置处照射修复颗粒P，以便于所述修复颗粒P受热后及时进入所述待修复区域内部。优选的，所述气流束的转动速度与所述激光的扫描速度相同，且所述速度范围为：1 mm/s 1000 mm/s。~

[0041] 请参阅图4和图5，为配合所述气流束中所述修复颗粒P对所述待修复区域内的缺陷进行修复，优选的，本实施例提供的所述激光发射器303为飞秒激光发射器。所述飞秒激光发射器发射出的飞秒激光具有聚焦性能好、靶向性强、热效应小、时间分辨率高以及瞬时功率高等优势，并且物质在飞秒激光的作用下会瞬间变成等离子体，利于融合修复所述基板的抛光损伤。进一步的，所述激光的功率范围为10 W  150W，可以修复亚损伤层的厚度范~围为：0.1μm 10μm。以及，所述激光的光斑直径小于所述气流束的直径，以保证所述激光照~
射到的区域均喷射有所述气流束。优选的，所述激光的光斑直径范围为1μm 10μm，所述气流~
束的直径范围为0.1mm 10mm。
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[0042] 需要说明的是，本实施例提供的所述修复方法不仅可以实现对整个基板的同步修复，还可以对所述基板的部分区域进行单独修复。优选的，在平面度量测设备的作用下，可根据获取的所述基板的待修复区域的形貌数据，控制所述激光和所述气流束单独扫描并喷射于局部区域，以对局部区域进行修复。

[0043] 综上可知，如图5和图6所示，本实施例提供的所述修复方法利用所述气流束传送所述修复颗粒P，同时利用激光照射，以对所述修复颗粒P进行细分或升华，以使所述修复颗粒P呈气态或微颗粒进入所述裂纹R内，并在冷却凝华后，与所述缺陷层201的原始材料融合成一整体结构，实现对所述缺陷层201的修复。进一步的，基于修复后的所述缺陷层201内部结构的紧密性，所述形变层202内的形变缺陷得以缓解，从而有效改善整个所述基板的亚损伤层。此外，在所述预设旋转轨迹的设定下，所述气流束中的气流会在朝向所述基板冲击的同时以多位置多角度的方式大范围吹扫所述基板表面，以使未能进入所述待修复区域内的所述修复颗粒P及时被所述气流吹离所述基板表面，避免其对所述基板表面平坦度和洁净度的影响。

[0044] 基于同一发明构思，本实施例还提供一种修复装置，用于执行所述的修复方法。请参阅图4，所述修复装置包括：壳体300、承载台301、喷嘴302和激光发射器303。其中，所述壳体300为所述修复装置的支撑骨架，且所述壳体300具有一真空反应腔。所述承载台301、所述喷嘴302和所述激光发射器303均容置于所述真空反应腔内。所述承载台301用于承载经化学机械抛光后的基板。优选的，所述承载台301安装于所述真空反应腔的底部，且所述承载台301的承载面为水平面。所述基板位于所述承载面上，且所述基板的待修复区域位于所述基板背离所述承载面的一侧。所述喷嘴302位于所述承载台301的上方，用于按照预设旋转轨迹和预设夹角朝向所述基板的待修复区域喷射气流束。优选的，所述喷嘴302与供气管道相连通，所述供气管道用于向所述喷嘴302提供混合有所述修复颗粒P的气体。以及，所述喷嘴302还与一驱动件相接，以在所述喷嘴302喷射气流束的过程中，带动所述喷嘴302环绕垂直于所述待修复区域表面的方向按环形或螺旋形轨迹转动。示例性的，所述驱动件为发动机。所述激光发射器303用于在所述气流束靠近所述待修复区域的表面时，向所述气流束发射激光。其中，所述激光发射器303也位于所述承载台301的上方。优选的，所述激光发射器303与所述喷嘴302间隔设置，以保证在修复过程中，二者相互之间存在干扰，确保修复过程稳定进行。其中，所述气流束包括修复颗粒P，且在所述激光的照射下至少部分所述修复颗粒P呈气态和/或分化为微颗粒，并在所述气流束中气流的冲击下进入所述待修复区域内，以填补修复所述待修复区域。

[0045] 优选的，所述承载台301、所述喷嘴302和所述激光发射器303都对应设置有支撑调节结构，以实现所述承载台301、所述喷嘴302和所述激光发射器303的多自由度的位置调节，从而对应于不同基板的具体损伤情况。进一步的，为提高修复效果和修复稳定性，所述修复装置还可以设置温度调节模块、压力调节模块、检测模块以及尾气处理模块等，本实施例在此不一一赘述。

[0046] 综上所述，本实施例提供的所述修复方法及修复装置是利用所述气流束中气流的冲击作用，向所述修复颗粒P提供一定的冲击动能，并在所述修复颗粒P靠近所述待修复区域的表面时，采用激光将至少部分所述修复颗粒P升华为气态，和/或将其分化为尺寸更小的微颗粒，以使得气态的修复颗粒和/或微颗粒尽可能多地进入所述待修复区域的内部，且在所述待修复区域的内部遇冷凝华呈固态。基于呈气态的修复颗粒P和/或微颗粒在凝华的过程中释放大量的热量，该热量使得凝华后的修复材料与其接触的裂纹R两侧的结构融合成一紧密的整体结构，进而有效实现对所述待修复区域的内部的裂纹R的修补。此外，所述气流束是按照预设旋转轨迹朝向所述基板的待修复区域喷射，则所述修复颗粒P能够以多角度多位置朝向所述待修复区域冲击，提高所述修复颗粒进入所述待修复区域的几率，保证修复效果。以及，所述气流也是以多角度多位置朝向所述基板表面吹扫，以能够将未进入所述待修复区域内的修复颗粒P被及时吹离所述基板，避免了所述修复颗粒P对所述基板的平坦度和洁净度的影响。

[0047] 此外还应该认识到，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。