用于光刻的清洗劑、抗蝕劑圖案形成方法及半導(dǎo)體器件制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于光刻的清洗劑、抗蝕劑圖案形成方法以及半導(dǎo)體器件制造方法。特別地，提供了用于光刻的清洗劑，其包含C6-C8直鏈烷二醇和水。
【專利說明】用于光刻的清洗劑、抗蝕劑圖案形成方法及半導(dǎo)體器件制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文所討論的實(shí)施方案涉及用于光刻的清洗劑、抗蝕劑圖案形成方法以及半導(dǎo)體器件制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于集成程度的提高，所以在半導(dǎo)體器件例如大規(guī)模集成電路(LSI)中存在形成精細(xì)圖案的需求。目前,最小的圖案尺寸達(dá)到lOOnm或更小的范圍。
[0003]已通過縮短來自曝光器件之光源的光的波長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體器件中這樣的精細(xì)圖案的形成。目前，已通過液體浸潰光刻進(jìn)行精細(xì)圖案的形成，其中，使用發(fā)射波長(zhǎng)為193nm的氟化IS (ArF)準(zhǔn)分子激光的光源通過水進(jìn)行曝光。至于進(jìn)一步減小尺寸(down-sizing),已通過使用電子束進(jìn)行電子束曝光或者使用波長(zhǎng)為13.5nm的軟X-射線進(jìn)行極紫外線(EUV)曝光進(jìn)行研究來獲得尺寸為30nm或更小的圖案分辨率(pattern dissolution)。
[0004]抗蝕劑圖案的這種減小尺寸引起這樣的問題:當(dāng)在抗蝕劑圖案的顯影中清洗劑干燥時(shí)，精細(xì)圖案因表面張力而破損。當(dāng)抗蝕劑圖案的尺寸為100nm或更小并且縱橫比(其為抗蝕劑膜厚度與抗蝕劑圖案尺寸之比)大于2時(shí)，表面張力的影響變大。
[0005]此外，與尺寸為100nm或更小的這樣的精細(xì)抗蝕劑圖案相關(guān)的問題是抗蝕劑圖案寬度的不規(guī)則度(LWR:線寬粗糙度)增加，其不利地影響所得器件的性能。
[0006]為了解決這些問題，已研究了曝光器件和抗蝕劑材料的優(yōu)化，但曝光器件和抗蝕劑材料的改進(jìn)需要顯著的成本和時(shí)間。因此，尚未得到充分的結(jié)果。
[0007]因此，已針對(duì)該方法研究了許多對(duì)策。
[0008]例如，為了防止抗蝕劑圖案破損，公開了用于在顯影之后清洗的清洗劑是包含氟化合物的清洗劑，其可溶于水，或者可溶于醇基溶劑(參見，例如，日本專利申請(qǐng)公開(JP-A)N0.2005-309260)。此外，公開了使用包含特定化合物的清洗劑形成抗蝕劑圖案的方法(參見，例如，JP-A N0.2012-42531 和 2005-294354)。
[0009]為了改善LWR，公開了這樣的方法:其中將包含羧基等的酸性低分子化合物的有機(jī)涂料施加于已被顯影的抗蝕劑圖案，并剝離(peal)所得物以使抗蝕劑圖案精細(xì)化，以及改善 LWR(參見，例如，JP-A N0.2010-49247)。
[0010]但是，所公開的這些技術(shù)不能改善抗蝕劑圖案的破損和LWR 二者，這是精細(xì)抗蝕劑圖案中的問題。
[0011]因此，作為用于改善抗蝕劑圖案的破損和LWR 二者的手段，公開了用于光刻的清潔劑(清洗劑)，其由包含以下組分的水溶液形成:含氮陽離子表面活性劑或含氮兩性表面活性劑或其二者；和陰離子表面活性劑(參見，例如，JP-A N0.2007-213013)。
[0012]但是，所公開的該技術(shù)通過清洗除去抗蝕劑圖案的表面來實(shí)現(xiàn)改善LWR，因此，難以將抗蝕劑圖案的尺寸控制在預(yù)期范圍。因此，不能說該方法是足以防止前述問題的方法。
[0013]此外，本發(fā)明人公開了抗蝕劑圖案改善材料，其包含C4-C11直鏈烷二醇(alkylenediol)，并且改善抗蝕劑圖案的LWR(參見，例如，JP_A N0.2012-108445)。
[0014]此外，作為用于防止抗蝕劑圖案破損的手段，公開了清洗劑，其包含在水中的選自包含以下的組中的一種或更多種:含C1-C18烴基的單醇、含C2-C10烴基的多元醇、單醇或多元醇的環(huán)氧烷烴加合物、可具有取代基的酚類化合物的環(huán)氧烷烴加合物(前提是可具有取代基的酚化合物中碳原子的數(shù)目為6至27)、和胺的環(huán)氧烷烴加合物，其中胺是具有C1-C10烴基和伯氨基或仲氨基的一價(jià)至四價(jià)胺(參見，例如，JP-A N0.2003-107744)。
[0015]雖然列舉了幾種化合物作為含C2-C10烴基的多元醇，但是具體地確認(rèn)作為清洗劑起作用的化合物只有甘油。根本未確認(rèn)另一些含C2-C10烴基的多元醇具有作為清洗劑的作用。此外，未公開改善LWR的作用。
[0016]因此，目前需要用于光刻的清洗劑，其可在進(jìn)行顯影以形成抗蝕劑圖案之后防止清洗過程中抗蝕劑圖案的破損，并且可改善LWR而不會(huì)不必要地改變抗蝕劑圖案的尺寸，并且還需要用于形成抗蝕劑圖案的方法以及用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其可在進(jìn)行顯影以形成抗蝕劑圖案之后防止清洗過程中抗蝕劑圖案的破損，并且可改善LWR而不會(huì)不必要地改變抗蝕劑圖案的尺寸。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0017]本公開的目的是解決本領(lǐng)域中的前述多種問題，并且實(shí)現(xiàn)下述目的。S卩，目的是提供用于光刻的清洗劑，其可在進(jìn)行顯影以形成抗蝕劑圖案之后防止清洗過程中抗蝕劑圖案的破損，并且可改善LWR而不會(huì)不必要地改變抗蝕劑圖案的尺寸，和提供用于形成抗蝕劑圖案的方法以及用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其可在進(jìn)行顯影以形成抗蝕劑圖案之后防止清洗過程中抗蝕劑圖案的破損，并且可改善LWR而不會(huì)不必要地改變抗蝕劑圖案的尺寸。
[0018]所公開的用于光刻的清洗劑包含C6-C8直鏈烷二醇和水。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1A是用于解釋所公開的用于制造半導(dǎo)體器件之方法的一個(gè)實(shí)例，并且舉例說明其中層間絕緣膜形成在硅襯底上的狀態(tài)的示意圖。
[0020]圖1B是用于解釋所公開的用于制造半導(dǎo)體器件之方法的一個(gè)實(shí)例，并且舉例說明其中鈦膜形成在如圖1A所示的層間絕緣膜上的狀態(tài)的示意圖。
[0021]圖1C是用于解釋所公開的用于制造半導(dǎo)體器件之方法的一個(gè)實(shí)例，并且舉例說明其中抗蝕劑膜形成在鈦膜上并且孔圖案形成在鈦膜中的狀態(tài)的示意圖。
[0022]圖1D是用于解釋所公開的用于制造半導(dǎo)體器件之方法的一個(gè)實(shí)例，并且舉例說明其中孔圖案也形成在層間絕緣膜中的狀態(tài)的示意圖。
[0023]圖1E是用于解釋所公開的用于制造半導(dǎo)體器件之方法的一個(gè)實(shí)例，并且舉例說明其中Cu膜形成在其中已形成孔圖案的層間絕緣膜上的狀態(tài)的示意圖。
[0024]圖1F是用于解釋所公開的用于制造半導(dǎo)體器件之方法的一個(gè)實(shí)例，并且舉例說明其中沉積在層間絕緣膜的尚未形成孔圖案的區(qū)上的Cu被除去的狀態(tài)的示意圖。
[0025]圖1G是用于解釋所公開的用于制造半導(dǎo)體器件之方法的一個(gè)實(shí)例，并且舉例說明其中層間絕緣膜形成在已形成于孔圖案中的Cu塞上，以及形成在層間絕緣膜上的狀態(tài)的示意圖。[0026]圖1H是用于解釋所公開的用于制造半導(dǎo)體器件之方法的一個(gè)實(shí)例，并且舉例說明其中孔圖案形成在作為表面層的層間絕緣膜中并且形成了 Cu塞的狀態(tài)的示意圖。
[0027]圖1I是用于解釋所公開的用于制造半導(dǎo)體器件之方法的一個(gè)實(shí)例，并且舉例說明其中形成了三層結(jié)構(gòu)布線的狀態(tài)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028](用于光刻的清洗劑)
[0029]所公開的用于光刻的清洗劑(在下文中也可稱為“清洗劑”)至少包含C6-C8直鏈烷二醇和水，并且如果需要的話還可包含其它組分。
[0030]<直鏈烷二醇>
[0031]直鏈烷二醇根據(jù)預(yù)期目的適當(dāng)?shù)剡x擇而不受任何限制，前提是其為C6-C8直鏈烷二醇。該直鏈烷二醇優(yōu)選地為1，2_己二醇、1，2_庚二醇、1，2_辛二醇或1，8_辛二醇或其任意組合，這是因?yàn)槠浞乐箍刮g劑圖案破損的效果好，并且可以改善(降低)抗蝕劑圖案寬度的不規(guī)則度(LWR:線寬粗糙度)。
[0032]直鏈烷二醇可以單獨(dú)使用或組合使用。
[0033]清洗劑中直鏈烷二醇的量根據(jù)預(yù)期目的適當(dāng)?shù)剡x擇而不受任何限制，但相對(duì)于100質(zhì)量份的水，其量?jī)?yōu)選地為0.1質(zhì)量份或更大，更優(yōu)選地為0.2質(zhì)量份或更大，進(jìn)一步優(yōu)選地為0.2質(zhì)量份或更大以及等于或大于其溶于20°C的水中的量的上限(S卩，對(duì)20°C的水的溶解度)，還進(jìn)一步優(yōu)選地為0.2質(zhì)量份至1.5質(zhì)量份，并且特別優(yōu)選地為0.2質(zhì)量份至0.8質(zhì)量份。當(dāng)其量小于0.1質(zhì)量份時(shí)，可能根本不能達(dá)到防止抗蝕劑圖案破損的效果和改善LWR的效果。當(dāng)其量大于溶于20°C的水中的量的上限(溶解度)時(shí)，未溶解的直鏈烷二醇可存在于清洗劑中。在這種情況下，清洗劑變?yōu)椴痪鶆蛞后w，并且因此可能根本不能達(dá)到防止抗蝕劑圖案破損的效果和改善抗蝕劑圖案的LWR的效果。另外，在清洗之后，直鏈烷二醇可以作為殘余物沉積在抗蝕劑圖案的表面上或者抗蝕劑圖案之間。其量在前述特別優(yōu)選的范圍內(nèi)是有利的，因?yàn)檫@更有效地防止了抗蝕劑圖案的破損，并且甚至進(jìn)一步改善了 LWR。
[0034]〈水〉
[0035]水根據(jù)預(yù)期目的適當(dāng)?shù)剡x擇而不受任何限制，但該水優(yōu)選地為純水(去離子水)。
[0036]清洗劑中水的量根據(jù)預(yù)期目的適當(dāng)?shù)剡x擇而不受任何限制，但考慮到用作清洗劑的容易度，相對(duì)于100質(zhì)量份的清洗劑，其量?jī)?yōu)選地為80質(zhì)量份或更大。當(dāng)其量小于80質(zhì)量份時(shí)，清洗劑的粘度增加，其可引起清洗器件內(nèi)部污染，或者留下清洗劑的殘余物。
[0037]<其它組分>
[0038]其它組分根據(jù)預(yù)期目的適當(dāng)?shù)剡x擇而不受任何限制，前提是它們不會(huì)不利地影響所公開的效果，并且其實(shí)例包括水溶性聚合物、表面活性劑、有機(jī)溶劑和多種常規(guī)添加劑。
[0039]這些組分有效用于在使用清洗劑進(jìn)行清洗的過程中調(diào)節(jié)抗蝕劑圖案的表面張力，以及用于提聞未和力。
[0040]-水溶性聚合物-
[0041]水溶性聚合物根據(jù)預(yù)期目的適當(dāng)?shù)剡x擇而不受任何限制，并且其實(shí)例包括聚乙烯醇、聚乙烯醇縮醛、聚醋酸乙烯酯、聚丙烯酸、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯亞胺、聚環(huán)氧乙烷、苯乙烯-馬來酸共聚物、聚乙烯胺、聚烯丙基胺、含噁唑啉基的水溶性樹脂、水溶性蜜胺樹月旨、水溶性脲樹脂、醇酸樹脂、砜酰胺樹脂、纖維素、單寧、以及包含至少部分任意前述樹脂的樹脂。這些可單獨(dú)使用或組合使用。
[0042]考慮到安全性，水溶性聚合物優(yōu)選地為聚乙烯醇、聚乙烯醇縮醛、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯基吡咯烷酮或包含至少部分任意前述樹脂的樹脂、或其任意組合。
[0043]水溶性聚合物的水溶性根據(jù)預(yù)期目的適當(dāng)?shù)剡x擇而不受任何限制。例如，這樣的水溶性優(yōu)選地為0.1g或更多的水溶性聚合物溶于IOOg的25°C水中。
[0044]清洗劑中水溶性聚合物的量根據(jù)預(yù)期目的適當(dāng)?shù)剡x擇而不受任何限制，但相對(duì)于100質(zhì)量份的水，其量?jī)?yōu)選地為10質(zhì)量份或更小，更優(yōu)選地為4質(zhì)量份或更小。當(dāng)水溶性聚合物的量大于10質(zhì)量份時(shí)，膜殘余物可保留在抗蝕劑圖案上，其可在顯影和清洗之后引起抗蝕劑圖案的尺寸顯著變化。其量在前述更優(yōu)選的范圍內(nèi)是有利的，這是因?yàn)樗苄跃酆衔飳?duì)抗蝕劑圖案的尺寸的影響不顯著，防止了抗蝕劑圖案的破損，并且在預(yù)期抗蝕劑圖案尺寸范圍內(nèi)改善了抗蝕劑圖案寬度的不均一性。根據(jù)預(yù)期目的適當(dāng)?shù)剡x擇其量的下限而不受任何限制，但該下限優(yōu)選地為0.001質(zhì)量份或更大。
[0045]-表面活性劑-
[0046]表面活性劑根據(jù)預(yù)期目的適當(dāng)?shù)剡x擇而不受任何限制，并且其實(shí)例包括非離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑和兩性表面活性劑。這些可單獨(dú)使用或組合使用。其中，優(yōu)選非離子表面活性劑和陽離子表面活性劑，這是因?yàn)檫@些表面活性劑不包含金屬離子，例如鈉鹽和鉀鹽。
[0047]非離子表面活性劑根據(jù)預(yù)期目的適當(dāng)?shù)剡x擇而不受任何限制，并且其實(shí)例包括聚氧乙烯-聚氧丙烯縮合化合物、聚氧亞烷基烷基醚化合物、聚氧乙烯烷基醚化合物、聚氧乙烯衍生物化合物、山梨糖醇酐脂肪酸酯化合物、甘油脂肪酸酯化合物、伯醇乙氧基化物化合物、酚乙氧基化物化合物、壬基酚乙氧基化物基化合物、辛基酚乙氧基化物基化合物、月桂醇乙氧基化物基化合物、油醇乙氧基化物基化合物、脂肪酸酯基化合物、酰胺基化合物、和基于天然醇的化合物、乙烯二胺基化合物、以及仲醇乙氧基化物基化合物。
[0048]陽離子表面活性劑根據(jù)預(yù)期目的適當(dāng)?shù)剡x擇而不受任何限制，并且其實(shí)例包括鯨蠟基甲基氯化銨、硬脂基甲基氯化銨、鯨蠟基三甲基氯化銨、硬脂基三甲基氯化銨、二硬脂基二甲基氯化銨、硬脂基二甲基芐基氯化銨、十二烷基甲基氯化銨、十二烷基三甲基氯化銨、芐基甲基氯化銨、芐基三甲基氯化銨和苯扎氯銨。
[0049]清洗劑中表面活性劑的量根據(jù)預(yù)期目的適當(dāng)?shù)剡x擇而不受任何限制，但相對(duì)于100質(zhì)量份的水，其量?jī)?yōu)選地為0.1質(zhì)量份或更大，更優(yōu)選地為0.1質(zhì)量份至1.5質(zhì)量份。當(dāng)表面活性劑的量小于0.1質(zhì)量份時(shí)，可能根本不能達(dá)到防止抗蝕劑圖案破損的效果和改善LWR的效果。其量在前述更優(yōu)選的范圍內(nèi)是有利的，因?yàn)楦行У胤乐沽丝刮g劑圖案的破損，并且甚至進(jìn)一步改善了 LWR。
[0050]C6-C8直鏈烷二醇的量與表面活性劑的量之和根據(jù)預(yù)期目的適當(dāng)?shù)剡x擇而不受任何限制，但相對(duì)于100質(zhì)量份的水，該和優(yōu)選地為0.2質(zhì)量份或更大，更優(yōu)選地為0.2份質(zhì)量至1.5質(zhì)量份。當(dāng)該和小于0.2質(zhì)量份時(shí)，可能根本不能達(dá)到防止抗蝕劑圖案破損的效果和改善LWR的效果。該和在前述更優(yōu)選的范圍內(nèi)是有利的，因?yàn)楦行У胤乐沽丝刮g劑圖案的破損，并且甚至進(jìn)一步改善了 LWR。[0051]在C6-C8直鏈烷二醇的量與表面活性劑的量之和在前述優(yōu)選范圍或更優(yōu)選范圍內(nèi)的情況下，表面活性劑優(yōu)選地為陽離子表面活性劑，并且更優(yōu)選地為苯扎氯銨，因?yàn)楦行У胤乐沽丝刮g劑圖案的破損，并且甚至進(jìn)一步改善了 LWR。
[0052]-有機(jī)溶劑-
[0053]有機(jī)溶劑根據(jù)預(yù)期目的適當(dāng)?shù)剡x擇而不受任何限制，并且其實(shí)例包括基于醇的有機(jī)溶劑、基于直鏈酯的有機(jī)溶劑、基于環(huán)酯的有機(jī)溶劑、基于酮的有機(jī)溶劑、基于直鏈醚的有機(jī)溶劑和基于環(huán)醚的有機(jī)溶劑。
[0054]基于醇基的有機(jī)溶劑的實(shí)例包括乙醇和異丙醇?；谥辨滜サ挠袡C(jī)溶劑的實(shí)例包括2-羥基乙基醋酸酯。基于環(huán)酯的有機(jī)溶劑的實(shí)例包括Y-丁內(nèi)酯。基于酮的有機(jī)溶劑的實(shí)例包括丙酮?；谥辨溍训挠袡C(jī)溶劑的實(shí)例包括乙二醇單甲基醚和丙二醇單甲基醚?；诃h(huán)醚的有機(jī)溶劑的實(shí)例包括四氫呋喃。這些可單獨(dú)使用或組合使用。
[0055]多種添加劑的實(shí)例包括淬滅劑，例如胺淬滅劑、酰胺淬滅劑和銨淬滅劑。這些可單獨(dú)使用或組合使用。
[0056]有機(jī)溶劑或多種常規(guī)添加劑的量不做特別限制，根據(jù)C6-C8直鏈烷二醇、水和水溶性聚合物的類型或量適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行選擇。
[0057]清洗劑的形式根據(jù)預(yù)期目的適當(dāng)?shù)剡x擇而不受任何限制，并且其實(shí)例包括水溶液、膠體溶液和乳液。其中，考慮到操作的容易度，優(yōu)選水溶液。
[0058]〈使用等〉
[0059]用于光刻的清洗劑可在以下步驟之后用作清洗劑:通過將抗蝕劑材料施加于處理表面上在處理表面上形成抗蝕劑膜，在抗蝕劑膜上進(jìn)行曝光，然后使用顯影液(例如，堿性顯影液)在抗蝕劑膜上進(jìn)行顯影。
[0060]在下文中解釋了使用清洗劑的方法的一個(gè)實(shí)例。
[0061]首先，將抗蝕劑膜形成在處理表面上。然后，在所形成的抗蝕劑膜上進(jìn)行曝光。根據(jù)抗蝕劑的類型，曝光可以包括加熱。
[0062]然后，使用堿性顯影液在已對(duì)其進(jìn)行曝光的抗蝕劑膜上進(jìn)行顯影。就堿性顯影液而言，例如，使用2.38質(zhì)量％的四甲基氫氧化銨(TMAH)水溶液，并且通過旋轉(zhuǎn)(spinning)、掃描(scanning)或浸潰(dipping)來實(shí)施顯影。
[0063]接下來，在干燥施加于抗蝕劑膜的顯影液之前，即在顯影液位于抗蝕劑膜上的狀態(tài)下，使用清洗劑進(jìn)行清洗。例如，通過旋轉(zhuǎn)、掃描或浸潰使用清洗劑在其上的顯影液尚未被干燥的抗蝕劑圖案上進(jìn)行清洗。在該過程中，由于清洗劑與抗蝕劑圖案之間的親和力，所以干燥清洗劑時(shí)引起的表面張力減小，并且因此可能防止抗蝕劑圖案的破損。此外，該親和力使抗蝕劑圖案?jìng)?cè)表面的不規(guī)則度降低，并且因此可能形成其LWR改善的抗蝕劑圖案。
[0064]由于清洗劑防止了在抗蝕劑圖案的顯影過程中發(fā)生的抗蝕劑圖案的破損，所以可以形成預(yù)期的精細(xì)圖案。
[0065]此外，清洗劑的使用降低了抗蝕劑圖案?jìng)?cè)表面的不規(guī)則度，并且改善了抗蝕劑圖案的線寬的均一性。
[0066]如上所述，通過使用用于光刻的清洗劑，可以形成與常規(guī)技術(shù)相比高度精確并且高度準(zhǔn)確的抗蝕劑圖案。
[0067]-抗蝕劑圖案的材料-[0068]根據(jù)預(yù)期目的，抗蝕劑圖案(使用用于光刻的清洗劑對(duì)其進(jìn)行清洗的抗蝕劑圖案)的材料適當(dāng)?shù)剡x自常規(guī)抗蝕劑材料而不受任何限制，并且抗蝕劑圖案的材料可以是負(fù)性材料(negative material)或正性材料(positive material)?？刮g劑圖案的材料的實(shí)例包括可以通過g_線、i_線、KrF準(zhǔn)分子激光、ArF準(zhǔn)分子激光、F2準(zhǔn)分子激光、電子束等圖案化的抗蝕劑材料，例如g_線抗蝕劑、1-線抗蝕劑、KrF抗蝕劑、ArF抗蝕劑、F2抗蝕劑、EUV抗蝕劑和電子束抗蝕劑。它們可以是化學(xué)放大的或未化學(xué)放大的?？刮g劑圖案的材料的特定實(shí)例包括基于酚醛清漆的抗蝕劑、基于聚羥基苯乙烯(PHS)的抗蝕劑、基于丙烯?；目刮g劑、基于環(huán)烯烴-馬來酸酐(COMA)的抗蝕劑、基于環(huán)烯烴的抗蝕劑和雜化(脂環(huán)丙烯?；?COMA共聚物)抗蝕劑。這些可以是氟改性的。
[0069]其中，優(yōu)選包含基于丙烯酰基的樹脂的抗蝕劑和/或包含羥基苯乙烯樹脂的抗蝕齊U，因?yàn)榭梢詫?shí)現(xiàn)較精細(xì)的圖案化，并且可以提高通量。
[0070]用于形成抗蝕劑圖案的方法、抗蝕劑圖案的尺寸和抗蝕劑圖案的膜厚度根據(jù)預(yù)期目的適當(dāng)?shù)剡x擇而不受任何限制。例如，膜厚度可以根據(jù)處理表面(其經(jīng)歷處理)和蝕刻條件適當(dāng)?shù)卮_定，并且通常為約20nm至約500nm。
[0071]該清洗劑可合適地用于L/S (線和間隔)為IOOnm或更小的抗蝕劑圖案。
[0072]用于光刻的清洗劑可合適地用于防止精細(xì)圖案的破損，降低抗蝕劑圖案?jìng)?cè)表面的不規(guī)則度以改善LWR，并且形成非常精細(xì)的延長(zhǎng)曝光極限的抗蝕劑圖案。此外，用于光刻的清洗劑可特別合適地用于形成抗蝕劑圖案的方法，以及用于制造半導(dǎo)體器件的方法，在下文中將對(duì)其進(jìn)行描述。
[0073](用于形成抗蝕劑圖案的方法)
[0074]所公開的用于形成抗蝕劑圖案的方法包括顯影(顯影步驟)和清洗(清洗步驟)，優(yōu)選地還包括加熱(加熱步驟)和二次清洗(第二清洗步驟)，并且如果需要的話還可包括其它步驟。
[0075]<顯影步驟>
[0076]顯影步驟根據(jù)預(yù)期目的適當(dāng)?shù)剡x擇而不受任何限制，前提是顯影步驟是使用顯影液對(duì)已形成在處理表面上并且已經(jīng)歷曝光的抗蝕劑膜進(jìn)行顯影。
[0077]例如，可以通過將抗蝕劑圖案的材料施加于處理表面上來形成抗蝕劑膜。處理表面的實(shí)例包括半導(dǎo)體基底的表面。半導(dǎo)體基底的實(shí)例包括襯底，例如硅晶片和多種氧化物膜。施加方法的實(shí)例包括旋涂。
[0078]根據(jù)待曝光抗蝕劑圖案的材料的敏感波長(zhǎng)適當(dāng)?shù)剡x擇曝光而不受任何限制。用于曝光的活化能的特定實(shí)例包括從高壓汞燈或低壓汞燈發(fā)出的寬帶紫外光、g_線(波長(zhǎng):436nm)、i_線(波長(zhǎng):365nm)、KrF準(zhǔn)分子激光(波長(zhǎng):248nm)、ArF準(zhǔn)分子激光(波長(zhǎng):193nm)、F2準(zhǔn)分子激光(波長(zhǎng):157nm)、EUV光(波長(zhǎng):5nm至15nm的軟X-射線區(qū))、電子束和X-射線。其中，使用ArF準(zhǔn)分子激光、F2準(zhǔn)分子激光、EUV光、電子束或X-射線來曝光引起明顯的精細(xì)圖案破損或精細(xì)圖案的LWR，但所公開的用于形成抗蝕劑圖案的方法具有高的防止精細(xì)圖案破損或改善精細(xì)圖案的LWR的效果。
[0079]根據(jù)抗蝕劑圖案的材料的類型，可以在施加抗蝕劑圖案的材料之后，和/或在將抗蝕劑膜曝光之后進(jìn)行加熱。在施加或曝光之后立即例如通過烘箱或熱板進(jìn)行加熱。加熱條件根據(jù)預(yù)期目的適當(dāng)?shù)剡x擇而不受任何限制。[0080]顯影液根據(jù)預(yù)期目的適當(dāng)?shù)剡x擇而不受任何限制，并且其實(shí)例包括堿性顯影液。堿性顯影液的實(shí)例包括2.38質(zhì)量％的四甲基氫氧化銨(TMAH)水溶液。
[0081]由于顯影步驟，抗蝕劑圖案形成在已對(duì)其進(jìn)行曝光的抗蝕劑膜中。
[0082]<清洗步驟>
[0083]清洗步驟根據(jù)預(yù)期目的適當(dāng)?shù)剡x擇而不受任何限制，前提是清洗步驟在顯影步驟之后，使用用于光刻的清洗劑清洗抗蝕劑膜，并且其實(shí)例包括其中將用于光刻的清洗劑施加于抗蝕劑圖案的步驟，抗蝕劑圖案已通過旋涂、掃描或浸潰使用堿性顯影液進(jìn)行顯影。特別地，例如，通過在使用堿性顯影液進(jìn)行顯影之后，將清洗劑逐滴施加于抗蝕劑膜(抗蝕劑圖案)或者通過在干燥施加于抗蝕劑膜的堿性顯影液之前(即，在其中堿性顯影液位于抗蝕劑膜上的狀態(tài))，使用與用于使用堿性顯影液進(jìn)行顯影的器件相類似的器件進(jìn)行浸潰來進(jìn)行清洗步驟，以用清洗劑代替堿性顯影液，然后進(jìn)行干燥。
[0084]清洗步驟的條件根據(jù)預(yù)期目的適當(dāng)?shù)剡x擇而不受任何限制，但因此處理時(shí)間優(yōu)選地為I秒至10分鐘,更優(yōu)選地為I秒至180秒。
[0085]<加熱步驟>
[0086]加熱步驟根據(jù)預(yù)期目的適當(dāng)?shù)剡x擇而不受任何限制，前提是加熱步驟是在清洗步驟之后進(jìn)行加熱。加熱步驟的實(shí)例包括用于通過烘箱或熱板加熱抗蝕劑圖案的方法。通過加熱抗蝕劑圖案，用于光刻的清洗劑與抗蝕劑圖案之間的親和力提高，并且特別地改善LWR的效果增強(qiáng)。
[0087]加熱條件根據(jù)預(yù)期目的適當(dāng)?shù)剡x擇而不受任何限制，只要抗蝕劑圖案未被加熱軟化即可。例如，加熱溫度可以是恒定的，或者可以改變。在加熱溫度恒定的情況下，加熱溫度優(yōu)選地為40°C至150°C，更優(yōu)選地為60°C至120°C。此外，加熱時(shí)間優(yōu)選地為10秒至5分鐘，更優(yōu)選地為30秒至100秒。此外，在加熱步驟之后，可以使用純水實(shí)施第二清洗步驟。
[0088]<第二清洗步驟>
[0089]第二清洗步驟根據(jù)預(yù)期目的適當(dāng)?shù)剡x擇而不受任何限制，前提是第二清洗步驟是在清洗之后使用純水進(jìn)行第二清洗。
[0090]第二清洗步驟優(yōu)選地在干燥用于清洗步驟的用于光刻的清洗劑之前進(jìn)行。
[0091]在用于形成抗蝕劑圖案的方法包括加熱步驟的情況下，第二清洗步驟可以在加熱步驟之前或之后進(jìn)行。
[0092]第二清洗步驟的條件根據(jù)預(yù)期目的適當(dāng)?shù)剡x擇而不受任何限制，但第二清洗的處理時(shí)間優(yōu)選地為I秒至10分鐘，更優(yōu)選地為I秒至180秒。
[0093]在一些情況下，通過進(jìn)行第二清洗步驟，用于光刻的清洗劑沉積在處理表面(例如硅晶片的前表面或后表面)上的可能性減小，并且抗蝕劑圖案的邊緣變得清晰，從而改善 LWR。
[0094]用于形成抗蝕劑圖案的方法可用于形成多種抗蝕劑圖案，但用于形成抗蝕劑圖案的方法特別適于形成抗蝕劑圖案破損問題和LWR問題顯著的線和間隔圖案，以及分離的圖案(例如，格狀圖案)。
[0095]例如，可以使用通過用于形成抗蝕劑圖案的方法形成的抗蝕劑圖案作為掩模圖案或中間掩模圖案(reticle pattern)。
[0096]用于形成抗蝕劑圖案的方法可合適地用于制造金屬塞、多種布線、磁頭、液晶顯示器(IXD)、等離子顯示板(PDP)、功能部件例如表面聲波(SAW)過濾器、用于光學(xué)布線的連接的光學(xué)部件、精密部件例如微致動(dòng)器和半導(dǎo)體器件。此外，所公開的用于形成抗蝕劑圖案的方法合適地用于半導(dǎo)體器件的制造方法，將在下文中對(duì)其進(jìn)行解釋。
[0097](用于制造半導(dǎo)體器件的方法)
[0098]所公開的用于制造半導(dǎo)體器件的方法至少包括顯影(顯影步驟)、清洗(清洗步驟)和圖案化(圖案化步驟)，優(yōu)選地還包括加熱(加熱步驟)和二次清洗(第二清洗步驟)，并且如果需要的話還可包括其它步驟。
[0099]<顯影步驟>
[0100]顯影步驟根據(jù)預(yù)期目的適當(dāng)?shù)剡x擇而不受任何限制，前提是顯影步驟是使用顯影液對(duì)已形成在處理表面上并且已經(jīng)歷曝光的抗蝕劑膜進(jìn)行顯影，其實(shí)例包括在所公開的用于形成抗蝕劑圖案的方法中解釋的顯影步驟。
[0101]〈清洗步驟〉
[0102]清洗步驟根據(jù)預(yù)期目的適當(dāng)?shù)剡x擇而不受任何限制，前提是清洗步驟在顯影步驟之后，使用所公開的用于光刻的清洗劑清洗抗蝕劑膜，并且其實(shí)例包括在所公開的用于形成抗蝕劑圖案的方法中描述的清洗步驟。
[0103]〈圖案化步驟〉
[0104]圖案化步驟根據(jù)預(yù)期目的適當(dāng)?shù)剡x擇而不受任何限制，前提是圖案化步驟在清洗步驟之后，使用所形成的抗蝕劑圖案作為掩模對(duì)處理表面進(jìn)行蝕刻以使處理表面圖案化。
[0105]根據(jù)預(yù)期目的，蝕刻的方法適當(dāng)?shù)剡x自本領(lǐng)域中已知的方法而不受任何限制，但蝕刻方法優(yōu)選地為干法蝕刻。蝕刻條件根據(jù)預(yù)期目的適當(dāng)?shù)剡x擇而不受任何限制。
[0106]〈加熱步驟〉
[0107]加熱步驟根據(jù)預(yù)期目的適當(dāng)?shù)剡x擇而不受任何限制，前提是加熱步驟是在清洗步驟之后進(jìn)行加熱，并且加熱步驟的實(shí)例是在用于形成抗蝕劑圖案的方法中描述的加熱步驟。
[0108]加熱步驟優(yōu)選地在清洗步驟之后但在圖案化步驟之前進(jìn)行。
[0109]〈第二清洗步驟〉
[0110]第二清洗步驟根據(jù)預(yù)期目的適當(dāng)?shù)剡x擇而不受任何限制，前提是第二清洗步驟是在清洗之后使用純水進(jìn)行第二清洗，并且第二清洗步驟的實(shí)例包括在所公開的用于形成抗蝕劑圖案的方法中描述的第二清洗步驟。
[0111]第二清洗步驟優(yōu)選地在清洗步驟之后但在圖案化步驟之前進(jìn)行。
[0112]所公開的用于制造半導(dǎo)體器件的方法可有效地制造多種半導(dǎo)體器件，例如閃存、動(dòng)態(tài)隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器(DRAM)和鐵電RAM(FRAM)。
[0113]所公開的用于光刻的清洗劑可解決本領(lǐng)域中的前述多種問題，可實(shí)現(xiàn)前述目的并且可提供用于光刻的清洗劑，其可在進(jìn)行顯影以形成抗蝕劑圖案之后防止清洗過程中抗蝕劑圖案的破損，并且可改善LWR而不會(huì)不必要地改變抗蝕劑圖案的尺寸。
[0114]所公開的用于形成抗蝕劑圖案的方法可解決本領(lǐng)域中的前述多種問題，可實(shí)現(xiàn)前述目的，并且可提供用于形成抗蝕劑圖案的方法，其可在進(jìn)行顯影以形成抗蝕劑圖案之后防止清洗過程中抗蝕劑圖案的破損，并且可改善LWR而不會(huì)不必要地改變抗蝕劑圖案的尺寸。[0115]所公開的用于制造半導(dǎo)體器件的方法可解決本領(lǐng)域中的前述多種問題，可實(shí)現(xiàn)前述目的，并且可提供用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其可在進(jìn)行顯影以形成抗蝕劑圖案之后防止清洗過程中抗蝕劑圖案的破損，并且可改善LWR而不會(huì)不必要地改變抗蝕劑圖案的尺寸。
[0116]實(shí)施例
[0117]通過下文中的實(shí)施例更具體地解釋了所公開的清洗劑和所公開的用于形成抗蝕劑圖案的方法，但實(shí)施例不應(yīng)被理解為限制所公開的清洗劑和所公開的用于形成抗蝕劑圖案的方法。
[0118](實(shí)施例1)
[0119]<用于光刻的清洗劑的制備>
[0120]提供了下述㈧直鏈烷二醇、⑶添加劑、(C)水溶性聚合物和⑶溶劑。
[0121](A)直鏈烷二醇
[0122]A-1:1,2-庚二醇(由 Tokyo Chemical Industry C0.，Ltd.制造)
[0123]A-2:1,2-己二醇(由 Tokyo Chemical Industry C0.，Ltd.制造)
[0124]A-3:1,2-辛二 醇(由 Tokyo Chemical Industry C0.，Ltd.制造)
[0125]A-4:1,8-辛二醇(由 Tokyo Chemical Industry C0.，Ltd.制造)
[0126](B)添加劑
[0127]B-1:基于己基二輕甲基丙酸酯的表面活性劑(表面活性劑，由Nikko ChemicalsC0.，Ltd.制造)
[0128]B-2:基于聚氧乙烯十二烷基醚的表面活性劑(表面活性劑，由Kao Corporation制造)
[0129]B_3:N, N, N’，N’ -四甲基乙二胺(由 Kanto Chemical C0., Inc.制造)
[0130]B-4:苯扎氯銨(表面活性劑，由 Wako Pure Chemical Industries, Ltd.制造)
[0131](C)水溶性聚合物
[0132]C-1:聚乙烯基醇(PVA-205C,由 Kuraray C0.，Ltd.制造)
[0133]C-2:聚乙烯基吡咯燒酮(由Kanto Chemical C0.，Inc.制造)
[0134](D)溶劑
[0135]D-1:水
[0136]D-2:異丙醇
[0137]使用在上文中列舉的㈧至⑶來制造用于光刻的清洗劑編號(hào)I至24，各自的組成描述于表1中。
[0138]在表1中，括號(hào)中的數(shù)值代表質(zhì)量份數(shù)。
[0139]表1
[0140]
【權(quán)利要求】
1.一種用于光刻的清洗劑，其包含:C6-C8直鏈烷二醇；和水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清洗劑，其中相對(duì)于100質(zhì)量份的所述水，所包含的所述C6-C8直鏈烷二醇的量為0.2質(zhì)量份或更大。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清洗劑，其中所述C6-C8直鏈烷二醇是1，2_己二醇、1，2_庚二醇、1，2_辛二醇或1，8_辛二醇或其任意組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清洗劑，其還包含表面活性劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的清洗劑，其中所述表面活性劑是苯扎氯銨。
6.一種用于形成抗蝕劑圖案的方法，其包括:使用顯影液對(duì)已形成在處理表面上并且已經(jīng)歷曝光的抗蝕劑膜進(jìn)行顯影；和在所述顯影之后，使用用于光刻的清洗劑清洗所述抗蝕劑膜，其中所述用于光刻的清洗劑包含:C6-C8直鏈烷二醇；和水。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其還包括在所述清洗之后加熱。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其還包括在所述清洗之后使用純水進(jìn)行第二清洗。
9.一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其包括:使用顯影液對(duì)已形成在處理表面上并且已經(jīng)歷曝光的抗蝕劑膜進(jìn)行顯影；在所述顯影之后，使用用于光刻的清洗劑清洗所述抗蝕劑膜；以及在所述清洗之后，使用所形成的抗蝕劑圖案作為掩模蝕刻所述處理表面以使所述處理表面圖案化，其中所述用于光刻的清洗劑包含:C6-C8直鏈烷二醇；和水。
【文檔編號(hào)】G03F7/00GK103631102SQ201310262729
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月27日
【發(fā)明者】小澤美和, 今純一, 野崎耕司 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社