專利名稱：用于洗滌顯像光阻層的方法和揮發(fā)溶液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般而言系關(guān)于集成電路(IC)的工藝。更詳細(xì)而言，本發(fā)明系關(guān)于一種在半導(dǎo)體基板上顯像處理光阻層的改良系統(tǒng)與方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體工業(yè)持續(xù)地于更小的芯片區(qū)域制造愈來愈高密度的集成電路。大規(guī)模集成化(Large Scale Integration，LSI)的需求已導(dǎo)引電路尺寸與元件特征持續(xù)地減小以降低制造成本以及改善電路功能。藉由微影技術(shù)(Lithographic Technology)驅(qū)動減小結(jié)構(gòu)(如場效晶體管中的柵極長度)尺寸的能力，而光微影技術(shù)則依用于曝光光阻層的光波長而定。于現(xiàn)今的集成電路電路工藝中，曝光光阻層的光學(xué)裝置具有波長248nm(納米)。研發(fā)實驗室以光波長193nm做實驗。再者，下一代光微影技術(shù)極可能進(jìn)展至光波長157nm甚至更短的波長，如極紫外線(Extreme Ultra-Violet，EUV)微影(例如13nm)。
在習(xí)知的光微影過程中，在半導(dǎo)體晶片鍍上光阻并且以電路圖案曝光之后，施加顯像劑至光阻層以移除部分光阻。顯像劑以水洗滌而移除并且在后續(xù)的蝕刻之前以旋轉(zhuǎn)方式干燥。
更進(jìn)一步減小印刷結(jié)構(gòu)尺寸的障礙在介于光阻線之間的圖案崩毀或介于其它光阻結(jié)構(gòu)之間的圖案崩毀，該圖案崩毀是由水洗滌與干燥步驟造成。圖1及圖2圖標(biāo)說明此習(xí)知技術(shù)所導(dǎo)致的問題。在圖1中，顯示的晶片10具有光阻線12。洗滌水14圖標(biāo)于洗滌步驟之后以及干燥之前。當(dāng)水蒸發(fā)時，水的內(nèi)在凝聚力與附著力在光阻線12之間產(chǎn)生表面張力。如圖2所示，在干燥過程中表面張力向側(cè)邊拉精細(xì)的光阻線12，導(dǎo)致圖案崩毀以及破壞最終的蝕刻。
目前，藉由限制印刷結(jié)構(gòu)尺寸可避免圖案崩毀。已提出的一種解決方式是冷凍干燥洗滌液體(例如三級丁醇，Tert-butanol)。然而，這個方法費時，導(dǎo)致生產(chǎn)量減少。雖然該方法可以分批處理，但是增加處理的復(fù)雜性。另一種已提出的解決方式是使用全氟化己烷(Perfluorohexane)作為洗滌劑。但是，氟化己烷很難沉積。如果可減少或消除圖案崩毀，則可以印刷較窄的結(jié)構(gòu)，藉此能夠提高微處理器速度以及基板上較高的元件密度。
因此，需要一種顯像處理光阻層的改良系統(tǒng)與方法。再者，需要一種顯像處理光阻層的系統(tǒng)與方法以減少或消除圖案崩毀。此外，需要一種顯像處理光阻層的系統(tǒng)與方法以減少在光阻顯像過程中由洗滌水引起的表面張力。以下所揭示的技術(shù)不論它們是否實現(xiàn)一個或更多個以上所提到的需要，涵蓋所附權(quán)利要求的領(lǐng)域內(nèi)的實施方案。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)例示的實施方案，本發(fā)明提供一種顯像室于半導(dǎo)體晶片上顯像處理光阻層的方法，包含施加顯像劑至該光阻層；施加揮發(fā)溶液(Evaporating Solution)至該光阻層；以及，干燥該光阻層。
根據(jù)另一例示的實施方案，本發(fā)明提供一種在半導(dǎo)體晶片上圖案化光阻層的方法，包含曝光該光阻層；以光阻顯像劑顯像該光阻層的部分，藉此在晶片上保留光阻線，以醇(Alcohol)洗滌液洗滌該光阻層的顯像部分；以及，干燥該晶片。
根據(jù)再另一例示的實施方案，本發(fā)明提供一種在半導(dǎo)體晶片上的集成電路包括以光微影工藝制造的元件，該光微影工藝包含步驟施加光阻層至半導(dǎo)體基板；曝光該光阻層，以光阻顯像劑顯像該光阻層的部分，藉此在晶片上保留光阻線，以醇洗滌液洗滌該光阻層的顯像部分；以及，干燥該晶片。


以下藉由詳細(xì)說明并結(jié)合所附圖式將更了解本發(fā)明，其中相似的參考數(shù)字表示相似的零件
圖1為習(xí)知技術(shù)方法的具有洗滌液的半導(dǎo)體晶片的橫剖面示意圖；圖2為根據(jù)習(xí)知技術(shù)的方法的圖1中具有圖案崩毀的半導(dǎo)體晶片的橫剖面示意圖；圖3為根據(jù)例示實施方案的顯像室的示意圖；圖4為根據(jù)另一例示實施方案的具有醇洗滌液的半導(dǎo)體晶片的橫剖面示意圖；圖5為干燥后的半導(dǎo)體晶片的橫剖面示意圖；圖6為制造于根據(jù)例示實施方案的半導(dǎo)體晶片上的集成電路的橫剖面示意圖。
具體實施例方式
首先參照圖3，將說明一種用以顯像具有減少圖案崩毀的光阻層的系統(tǒng)與方法。首先使用習(xí)知光微影技術(shù)，藉由在半導(dǎo)體晶片22(例如，在晶片22上或在晶片22的上層)上施加一層光阻以在半導(dǎo)體晶片22上圖案化光阻層，接著經(jīng)由光罩曝光該光阻層。晶片22可包括硅(Silicon)、鍺(Germanium)等，而且可以是絕緣的、半導(dǎo)電的等。光源可以是準(zhǔn)分子激光，具有波長248nm、193nm、157nm或更短(例如，極紫外線(EUV)波長)。其它波長可考慮。準(zhǔn)分子激光可以是氟化氪激光(KrF Laser)、氟化氬激光(ArF Laser)、或者氟激光(F2Laser)。較佳地，本文中說明的系統(tǒng)及方法可允許使用具有波長193nm或更短的準(zhǔn)分子激光以產(chǎn)生具有長度130nm的印刷構(gòu)造。
在光阻層曝光之后，置放半導(dǎo)體晶片22于顯像室20中。于顯像步驟，自半導(dǎo)體晶片22移除光阻層的部分。該光阻層可以是正向或負(fù)向光阻層。顯像步驟可以浸泡顯像(Immersion Developing)、于成批或單一晶片模式中噴霧顯像(Spray Developing)、攪拌顯像(PuddleDeveloping)、或其它的顯像技術(shù)。攪拌顯像技術(shù)如圖3所示。
首先自顯像劑分配機(jī)24分配定量的顯像劑至半導(dǎo)體晶片22上。以計算機(jī)26控制顯像劑分配機(jī)24的量、速率、以及時間?？墒褂萌魏斡诒炯夹g(shù)領(lǐng)域或之后發(fā)展的已知的不同顯像劑，例如以水稀釋的堿性溶液、有機(jī)溶劑等。于預(yù)定時間顯像劑顯像該光阻層之后，停止顯像動作并且在清洗步驟其間移除光阻層的部分。
洗滌液分配機(jī)28于計算機(jī)26控制下施加洗滌液至半導(dǎo)體晶片22以及在半導(dǎo)體晶片22上的光阻層。優(yōu)選對半導(dǎo)體晶片上的光阻層提供揮發(fā)溶液(如醇洗滌液)?？墒褂闷渌鼡]發(fā)溶液。較佳地，揮發(fā)溶液具有低的表面張力(例如低于水的表面張力)以及不會實質(zhì)地溶解該光阻。醇洗滌液可以是任何成份的洗滌液而其包含醇。醇洗滌液可以是百分之百的醇，或包含水(例如去離子水、蒸餾水等)及醇兩者。可使用不同種類的醇，例如異丙醇(Isopropanol)、正丁醇(N-butylalcohol)、特丁醇(T-butylalcohol)、戊醇(Pentanol)、己醇(Hexanol)等。較佳地，醇洗滌液包含足夠的醇濃度以降低在顯像劑已移除光阻層的部分的后留下的光阻線之間的表面張力。
接著參照圖4，其顯示半導(dǎo)體晶片22的橫剖面圖。在顯像步驟之后留下的光阻層的部分為光阻線30。醇洗滌液32說明于干燥步驟之前。應(yīng)注意于此例示實施方案中醇洗滌液32包含足夠的醇濃度以降低光阻線30之間的表面張力。依醇的種類而定，醇的重量介于10％與70％之間。例如，可使用醇與水的混合。再者，醇洗滌液32較佳地包含足夠的水濃度(例如重量介于30％與90％之間)以避免醇洗滌液32溶解光阻線30。較佳地，于醇洗滌液32中存在足夠的水與醇的濃度以避免醇洗滌液32影響光阻的形狀及/或尺寸，而減少表面張力。此外，水較全氟化己烷容易處理。
根據(jù)另一個實施方案，首先施加純水洗滌液至半導(dǎo)體晶片22，接著施加如同上述的醇洗滌液。醇洗滌液可以包含足夠的醇以置換已施加的大部分純水洗滌液。在使用醇洗滌液之前使用純水洗滌液的實施方案中，醇洗滌液包含足夠的醇以置換在半導(dǎo)體晶片22表面上以及相鄰光阻線30之間或其它構(gòu)造之間的大部分的水。以醇替代純水以減少或消除表面張力。藉由具有低醇濃度的醇洗滌液可稍微減少表面張力，或藉由具有高醇濃度的醇洗滌液可大幅地減少表面張力。較佳地，醇洗滌液32的醇濃度為使光阻材料很少或不會溶解或變形。較佳地，選擇醇相對于水的濃度以減少表面張力而不影響光阻的形狀或尺寸(醇相對于水的重量比率大約介于10％與70％之間)。
繼之參照圖5，經(jīng)由馬達(dá)34在計算機(jī)26控制下進(jìn)行接續(xù)的干燥步驟。藉由揮發(fā)、物理移除、或這些方式的結(jié)合，計算機(jī)26驅(qū)動馬達(dá)34以旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體晶片22以移除顯像劑、已顯像的光阻材料、以及醇洗滌液32。一種或多種不同濃度或成份的水洗滌液及/或醇洗滌液可在以馬達(dá)34旋轉(zhuǎn)干燥之前、其間、或之后施加至半導(dǎo)體晶片22?？煽紤]其它的干燥方法，包括在腔室20內(nèi)施加熱或真空。根據(jù)例示實施方案，晶片22以每分鐘4000轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)干燥大約20秒。
光阻線30現(xiàn)在不再崩毀。于習(xí)知系統(tǒng)中，以存在光阻線30之間的水洗滌液干燥半導(dǎo)體晶片22導(dǎo)致圖案崩毀。根據(jù)本文中所說明的例示實施方案，藉由使用醇洗滌液可有利地減少或消除表面張力。
根據(jù)有利的實施方案，在干燥步驟之前或其間，計算機(jī)26可控制顯像室20中的環(huán)境。經(jīng)由環(huán)境分配機(jī)36，計算機(jī)26可控制在顯像室20內(nèi)的濕度與醇蒸汽的濃度?？蓪@像室20內(nèi)的濕度與醇蒸汽的濃度控制于最佳條件以減少在半導(dǎo)體晶片22上的醇洗滌液的表面張力。
再參照圖5，于本文中揭示的顯像處理改良系統(tǒng)及方法允許光阻線30的形成具有高的縱橫比(較佳地大于3)，藉此能夠相較于先前可行技術(shù)在半導(dǎo)體晶片22上蝕刻較窄的構(gòu)造。例如，該構(gòu)造可以是具有130nm或更小(較佳地60nm或更小)的印刷構(gòu)造尺寸或臨界尺寸而不會有圖案崩毀。光阻線30圖標(biāo)于圖5中的半導(dǎo)體晶片22上，但是另一選擇可以是施加在不同的絕緣層、導(dǎo)體層、通孔層、半導(dǎo)體層或其它制造在半導(dǎo)體晶片22的層。
根據(jù)另一較佳實施方式，可以印刷非常窄(較佳地小于60nm)及高縱橫比的阻線而不會有圖案崩毀。
參照圖6，在半導(dǎo)體基板44上的集成電路40包含使用本文揭示的光微影工藝制造的元件42。于此例示實施方案，元件42的結(jié)構(gòu)46具有長度130nm或更短。此結(jié)構(gòu)長度藉由光阻線30的高縱橫比而可行。元件42可以是導(dǎo)電單元，例如金屬氧化半導(dǎo)體場效晶體管(MOSFET)或其它裝置。
雖然于圖式及本文中說明的例示實施方案現(xiàn)在為較佳的，應(yīng)了解這些實施方案僅為范例。例如，于醇洗滌液32可使用不同的醇以達(dá)到較佳的結(jié)果。再者，在顯像及/或洗滌及/或干燥步驟中，可在不同時間使用醇洗滌液。因此，本發(fā)明并不局限于這些特定實施方案，而是涵蓋落在所附權(quán)利要求內(nèi)的各種變型。
權(quán)利要求
1.一種在顯像室(20)顯像處理在半導(dǎo)體晶片(22)上的光阻層(30)的方法，包括施加顯像劑至該光阻層(30)；施加揮發(fā)溶液(32)至光阻層(30)，以及干燥該光阻層。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中揮發(fā)溶液(32)包括醇和水，權(quán)利要求2的方法，其中醇選自異丙醇、正丁醇、特丁醇、戊醇、以及己醇。
3.如權(quán)利要求3所述的方法，還包括在顯像室(20)中提供醇蒸汽，其中醇蒸汽具有足以降低光阻層(30)之間的表面張力的成份。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，揮發(fā)溶液(32)具有足夠的醇濃度以減少光阻線(30)之間的表面張力。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，揮發(fā)溶液(32)具有足夠的水濃度以避免揮發(fā)溶液(32)溶解該光阻層(30)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中光阻層(30)提供長度為130nm或更短的光阻特征物。
7.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括在施加揮發(fā)溶液(32)之前施加洗滌水至該光阻層(30)，其中揮發(fā)溶液(32)包括足夠的醇以置換光阻層(30)上大部分的水。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中揮發(fā)溶液(32)包含重量介于10％與70％的醇，如權(quán)利要求11的方法，其中揮發(fā)溶液(32)包含重量介于30％與90％的水。
全文摘要
一種在顯像室(20)顯像處理在半導(dǎo)體晶片(22)上的光阻層(30)的方法，包含施加顯像劑至該光阻層(30)；施加揮發(fā)溶液(32)至該光阻層(30)；以及干燥該晶片(22)。
文檔編號G03F7/38GK1531745SQ02806405
公開日2004年9月22日 申請日期2002年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月14日
發(fā)明者C·P·巴布考克, C P 巴布考克 申請人:先進(jìn)微裝置公司