專利名稱：脫除抗蝕劑的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種脫除抗蝕劑的方法、一種脫除抗蝕劑的設(shè)備以及用這種方法制備的半導(dǎo)體元件。更具體地說，本發(fā)明涉及這樣一種脫除抗蝕劑的方法和設(shè)備，它將新型的脫除抗蝕劑的材料送到基材的抗蝕劑上。
脫除抗蝕劑過程是半導(dǎo)體元件制造中一個重要的過程。例如，在制造半導(dǎo)體元件的各種過程，例如刻蝕過程(干刻蝕或濕刻蝕)或離子移植過程以后，必需脫除在半導(dǎo)體基材上作為掩蔽物的抗蝕劑圖形。此外，如果該抗蝕劑圖形偏移，它必需從新的抗蝕劑圖形上脫除。在抗蝕劑層下面可有各種材料層存在，例如氧化物層、鋁層、多晶硅層、硅化物層或聚酰亞胺層。所以，對抗蝕劑脫除過程的一個重要的考慮因素是要盡可能迅速地完全脫除抗蝕劑層，而又不浸蝕底層。
目前廣泛使用的一種抗蝕劑脫除劑含有堿性胺(例如羥胺、二甘醇胺、乙醇胺或甲基乙醇胺)以及極性溶劑(例如水和醇)作為其主要組分。
因為這樣的傳統(tǒng)抗蝕劑脫除劑不能完全脫除聚合物，所以還需要一個預(yù)先脫除聚合物的步驟。這樣的聚合物是用抗蝕劑圖形作為掩蔽物進行等離子體刻蝕或反應(yīng)離子刻蝕(RIE)時，由構(gòu)成抗蝕劑的組分例如碳(C)、氫(H)或氧(O)與等離子體反應(yīng)生成的物質(zhì)。具體地說，當(dāng)抗蝕劑圖形下形成金屬層時，就生成有機金屬聚合物。如果這樣的聚合物或有機金屬聚合物不脫除，那么仍與空穴或通道接觸，例如可使接觸電阻增加并在半導(dǎo)體元件中產(chǎn)生缺陷。因此，在使用抗蝕劑脫除劑以前，必需在預(yù)脫除步驟中，用聚合物脫除劑例如硝酸(HNO3)溶液處理基材。
傳統(tǒng)的抗蝕劑脫除劑可能浸蝕底層。易被浸蝕的底層中一個典型例子是金屬層。上述的原因是因為抗蝕劑脫除劑主要由易于腐蝕金屬層的堿性溶劑或水組成。因此，在進行后脫除清洗步驟以前，必需為防止浸蝕進行后脫除步驟。在這一后脫除步驟中，例如使用異丙醇(IPA)。
因為通常還要進行硝酸處理步驟(預(yù)脫除步驟)和IPA處理步驟(后脫除步驟)，因此抗蝕劑脫除過程變得更加復(fù)雜，加工時間延長，從而使生產(chǎn)率下降。此外，因為還需要使用預(yù)脫除材料例如硝酸和后脫除材料例如IPA以及抗蝕劑脫除材料，因此制造費用增加。此外，因為需要用來盛裝硝酸和IPA的各種物料槽，從而使抗蝕劑脫除設(shè)備變得很大。
本發(fā)明的一個目的是要提供一種基本上解決由于相關(guān)技術(shù)的限制和缺點產(chǎn)生的一個或多個問題的抗蝕劑脫除方法。
本發(fā)明的第二個目的是要提供一種用于該方法的抗蝕劑脫除設(shè)備。
因此，為了達到本發(fā)明的上述目的以及其他目的和優(yōu)點，抗蝕劑脫除方法包括提供一種基材并在該基材上形成抗蝕劑。然后將基材與含有N鏈烷醇烷氧基烷酰胺的抗蝕劑脫除劑接觸，以便從基材上脫除抗蝕劑。
根據(jù)本發(fā)明方法的另一方面，基材與含有N鏈烷醇烷氧基烷酰胺和浸蝕抑制劑的抗蝕劑脫除組合物接觸?？蓪O性材料加到該組合物中。
根據(jù)本發(fā)明方法的另一方面，抗蝕劑脫除組合物含有鏈烷醇胺和烷基烷氧基鏈烷酸酯。優(yōu)選的是，該組合物還含有浸蝕抑制劑和極性材料。
在本發(fā)明的另一方面，從基材上脫除抗蝕劑的設(shè)備包括含有N鏈烷醇烷氧基烷酰胺的抗蝕劑脫除源。供料單元與上述源流體相通，抗蝕劑脫除劑通過它提供。與供料單元流體相通的抗蝕劑脫除單元將抗蝕劑脫除劑送去與抗蝕劑脫除單元中放置的基材接觸，從而從基材上脫除抗蝕劑。
在本發(fā)明設(shè)備的另一方面，該源為抗蝕劑脫除組合物源。該組合物可為N鏈烷醇烷氧基烷酰胺和浸蝕抑制劑，或者可為鏈烷醇胺和烷基烷氧基鏈烷酸酯?？蓪⒔g抑制劑或極性材料或它們兩者加到提供的組合物中。
本發(fā)明的抗蝕劑脫除方法可用簡單的過程、以短時間完全脫除抗蝕劑和聚合物，而又不浸蝕抗蝕劑的底層。因此所用的設(shè)備更簡單和更小。


圖1為一流程圖，其中實線表示使用本發(fā)明的抗蝕劑脫除劑或抗蝕劑脫除組合物來脫除抗蝕劑的方法，而虛線表示使用本發(fā)明后所取消的傳統(tǒng)步驟；圖2為使用本發(fā)明的抗蝕劑脫除劑或抗蝕劑脫除組合物的抗蝕劑脫除設(shè)備的方塊圖；圖3為使用本發(fā)明的抗蝕劑脫除組合物的臥式抗蝕劑脫除設(shè)備圖；圖4為使用本發(fā)明的抗蝕劑脫除組合物的立式抗蝕劑脫除設(shè)備圖；圖5為抗蝕劑脫除組合物中各組分含量的變化圖，在48小時內(nèi)每間隔8小時用氣相色譜法測量的。
下文將描述酰胺化合物、抗蝕劑脫除劑和抗蝕劑脫除組合物以及制備它們的方法。本發(fā)明涉及使用它們來脫除抗蝕劑的方法以及用于這一抗蝕劑脫除方法的抗蝕劑脫除設(shè)備，下文將詳細地進行描述。
用于本發(fā)明的新型酰胺化合物是N鏈烷醇基烷氧基烷酰胺。詳細地說，該N鏈烷醇基烷氧基烷酰胺用式(1)表示R4-O-R3-CO-N-R1R2OH(1)式中，R1為氫原子、C1-C5烴基(即有1-5個碳原子的無環(huán)烴基)、或有1-3個環(huán)的芳族烴基；R2為C1-C5烴基或有1-3個環(huán)的芳族烴基；R3和R4各自獨立為C1-C5烴基。在優(yōu)選的實施方案中，R1為氫原子，R2為-CH2CH2-，R3為-CH2CH2，R4為-CH3。
用于本發(fā)明的酰胺化合物含有能與抗蝕劑起親核反應(yīng)的羥基(-OH)，和能與羥基(-OH)起親水反應(yīng)的烷氧基(-OR4)。因此，本發(fā)明含有酰胺化合物的抗蝕劑脫除劑在脫除抗蝕劑方面是很有效的。所以，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，N鏈烷醇烷氧基烷酰胺化合物本身就構(gòu)成一種抗蝕劑脫除劑。
在另一實施方案中，抗蝕劑脫除組合物含有N鏈烷醇烷氧基烷酰胺和浸蝕抑制劑。此外，抗蝕劑脫除組合物還任選含有偶極矩為3或更大的極性材料。
例如，在抗蝕劑脫除組合物中，按組合物的總重計，N鏈烷醇烷氧基烷酰胺的含量為50-99.9％(重量)，而浸蝕抑劑劑的含量可為0.01-30％(重量)。在優(yōu)選的實施方案中，N鏈烷醇基烷氧基烷酰胺的含量為70-90％(重量)，而浸蝕抑制劑的含量為7-15％(重量)。此外，其偶極矩為3或更大的極性材料的含量可為0.01-30％(重量)，優(yōu)選為3-20％(重量)。
N鏈烷醇烷氧基烷酰胺為上述式(1)中表示的化合物。浸蝕抑制劑示于下式(2)中R6-(OH)n(2)式中，R6為C1-C5烴基、有-COOH基的C1-C5烴基、有1-3個環(huán)的芳族烴基或有1-3個環(huán)和在至少一個環(huán)中有-COOH基的芳族烴基。整數(shù)n的數(shù)值為1-4。在優(yōu)選的實施方案中，R6為苯環(huán)，而浸蝕抑制劑為鄰苯二酚，其中n為2。此外，棓酸是普遍已知的式(2)表示的浸蝕抑制劑，它可用于本發(fā)明。
對于偶極矩為3或更大的極性材料來說，可使用水、甲酸或二甲亞砜。偶極矩為3或更大的極性材料對于交聯(lián)的聚合物和抗蝕劑有高的溶解度。換句話說，這樣的極性材料可有效地脫除強鍵聯(lián)的抗蝕劑圖形的側(cè)壁和暴露的底層表面上的聚合物。此外，這樣的極性材料也使得抗蝕劑脫除本身變得容易。
用于本發(fā)明的抗蝕劑脫除組合物的另一實施方案含有鏈烷醇胺(它是一種胺化合物)和烷基烷氧基鏈烷酸酯(它是一種酯化合物)。此外，還可任選含有浸蝕抑制劑或偶極矩為3或更大的極性材料，或這兩種材料。
例如，在這一實施方案中，鏈烷醇胺的含量為抗蝕劑脫除組合物的10-70％(重量)，而烷基烷氧基鏈烷酸酯的含量為10-70％(重量)。在優(yōu)選的實施方案中，鏈烷醇胺的含量為30-40％(重量)，烷基烷氧基鏈烷酸酯的含量為30-40％(重量)。
在這一實施例中，浸蝕抑制劑的含量為抗蝕劑脫除組合物的0.01-30％(重量)。在優(yōu)選的實施方案中，浸蝕抑制劑的含量為7-15％(重量)。此外，極性材料的含量為抗蝕劑脫除組合物的0.01-30％(重量)。在優(yōu)選的實施方案中，極性材料的含量為3-20％(重量)。
適用于本發(fā)明的N鏈烷醇胺用下式(3)表示R1-NH-R2OH(3)式中，R1為氫原子、C1-C5烴基或1-3個環(huán)的芳族烴基；R2為C1-C5烴基或有1-3個環(huán)的芳族烴基。在優(yōu)選的實施方案中，R1為氫，R2為乙醇胺，即-CH2CH2-。
適用于本發(fā)明的烷基烷氧基鏈烷酸酯用下式(4)表示R4-O-R3-COO-R5(4)式中，R3、R4和R5各自獨立為C1-C5烴基。優(yōu)選的烷基烷氧基鏈烷酸酯為甲基甲氧基丙酸酯，其中R3為-CH2CH2-，R4為-CH3和R5為-CH3。
現(xiàn)在描述最后一實施方案的組合物的反應(yīng)機理。首先，如下反應(yīng)式(5)所示，通過鏈烷醇胺的親核反應(yīng)機理產(chǎn)生抗蝕劑的剝離。此外，通過鏈烷醇胺中羥基的親核反應(yīng)機理和烷基烷氧基鏈烷酸酯中的烷氧基的親水反應(yīng)機理產(chǎn)生溶解。此外，浸蝕抑制劑可有效地防止底層(具體為金屬層)受到浸蝕。此外，極性材料例如水使聚合物的脫除作用增強。
為了便于說明，反應(yīng)式(5)中所述的機理為R1為氫的情況。
為了完全生成組合物，可將組合物加熱到室溫至約120℃。在優(yōu)選的實施方案中，將組合物加熱到約80至約90℃。上述措施的原因是為了加快反應(yīng)式(5)中各組合的反應(yīng)，得到N鏈烷醇烷氧基烷酰胺。另一方面，可將反應(yīng)催化劑例如鉑加到反應(yīng)式(5)中，以便加速反應(yīng)。
用于本發(fā)明的抗蝕劑脫除組合物列入下表1。在表1中，括號中給出優(yōu)選組分的含量。
表1抗蝕劑脫除組合物
用于本發(fā)明的抗蝕劑脫除劑和抗蝕劑脫除組合物具有極好的脫除抗蝕劑和聚合物(刻蝕副產(chǎn)物)的能力。此外，它們不浸蝕抗蝕劑下面的層，例如金屬層。此外，上述材料比傳統(tǒng)抗蝕劑脫除組合物各組分更廉價。
N鏈烷醇烷氧基烷酰胺(本發(fā)明的酰胺化合物)按本發(fā)明以下的方法來制備。首先，將作為胺化合物的式(3)所示的鏈烷醇胺與作為酯化合物的式(4)所示的烷基烷氧基鏈烷酸酯混合。鏈烷醇胺和烷基烷氧基鏈烷酸酯的重量混合比為1∶1。其次，將胺和酯反應(yīng)，制得式(1)所示的N鏈烷醇烷氧基烷酰胺。為了提供足夠的反應(yīng)能量，將混合物的溫度保持在室溫至約120℃。在該法的優(yōu)選實施方案中，將混合物加熱到約80至約90℃。
表1中說明的抗蝕劑脫除組合物1或2通過將上述方法制備的N鏈烷醇烷氧基烷酰胺與浸蝕抑制劑或極性材料或兩者按適宜的比例混合來制備。
此外，可按以下方法來制備組合物1或2。首先，將10-70％(重量)鏈烷醇胺和10-70％(重量)烷基烷氧基鏈烷酸酯與0-30％(重量)浸蝕抑制劑或0-30％(重量)極性材料或兩者混合。然后，將混合物的溫度保持在室溫至約120℃。在這一方法的優(yōu)選實施方案中，將混合物加熱到約80至約90℃。反應(yīng)時間為約1至約24小時、優(yōu)選約1至12小時。加熱后，讓反應(yīng)物放置1-7小時，使化學(xué)反應(yīng)物穩(wěn)定。
因此，制得主要由N鏈烷醇烷氧基烷酰胺和浸蝕抑制劑或極性材料或兩者組成的組合物。少量的未反應(yīng)鏈烷醇胺和烷基烷氧基鏈烷酸酯可存在。
可用肉眼觀察或用氣相色譜法來證實反應(yīng)完成。在肉眼鑒定中，隨著反應(yīng)的進程，觀測到各組分之間分開的層消失。當(dāng)觀測到分開的組分層完全消失時，就認為反應(yīng)完成。當(dāng)用氣相色譜分析組合物時，N鏈烷醇烷氧基烷酰胺的面積百分?jǐn)?shù)超過80％就表明反應(yīng)完成。面積百分?jǐn)?shù)規(guī)定為氣相色譜樣中與某一組分有關(guān)的峰的面積除以所有組分的所有峰的面積和，再乘以100。
在組合物3-5的制備中，將各組分按表1所列的比例混合，然后使它們在室溫至約120℃下反應(yīng)1-24小時。通常，在用于脫除抗蝕劑以前，先制成這些組合物3-5。但是，如果有可能使組合物3-5接觸抗蝕劑的溫度設(shè)定在上述溫度，那么可省去上述分開的反應(yīng)步驟。
將參照圖1中的實線步驟描述本發(fā)明脫除抗蝕劑的方法。應(yīng)當(dāng)指出，傳統(tǒng)的方法用圖1中的實線步驟和虛線步驟來表示。制造半導(dǎo)體元件的各種過程，例如刻蝕(干法或濕式)過程或離子移植過程都使用抗蝕劑圖形作為掩蔽物來進行。隨后，將上面形成抗蝕劑圖形的基材與表1所列的抗蝕劑脫除劑或組合物接觸，以便脫除抗蝕劑或聚合物或兩者(步驟110)。通過將抗蝕劑脫除劑或抗蝕劑脫除組合物放入槽中，然后將基材浸入槽中來完成這一步。另一方面，當(dāng)基材通過噴霧器移動時，可將抗蝕劑脫除劑或抗蝕劑脫除組合物噴霧到基材上。
在脫除步驟中，可制成抗蝕劑脫除劑，將抗蝕劑脫除組合物1和2混合，然后可立即與基材接觸，以便脫除抗蝕劑。首先將表1所示的組合物3-5混合，然后也可立即與基材接觸；但是，優(yōu)選在進行脫除步驟以前，將組合物3-5反應(yīng)一定時間。該反應(yīng)在室溫至約120℃下進行1-12小時，甚至可在不加熱的條件下進行。在優(yōu)選的實施方案中，在反應(yīng)完成后甚至再經(jīng)過一段時間，例如反應(yīng)完成后再經(jīng)過1-7小時后，才使組合物與有抗蝕劑的基材接觸。
使用這些組合物，本發(fā)明的抗蝕劑脫除方法可在70℃或70℃以下的低溫下進行，具體地在45-70℃下進行。接觸時間優(yōu)選為約10至約30分鐘。
另一方面，當(dāng)基材上形成的結(jié)構(gòu)物有高的耐熱性時，可將未加熱的組合物3-5放在抗蝕劑脫除單元中與基材接觸。隨后，可將抗蝕劑脫除單元的溫度調(diào)節(jié)到胺與酯可反應(yīng)的溫度(室溫和室溫以上)，以便生成酰胺。然后，可同時出現(xiàn)由組合物生成酰胺的反應(yīng)和抗蝕劑從基材上脫除的反應(yīng)。也就是說，在這種情況下，在脫除步驟以前，可省去組合物3-5分開反應(yīng)的步驟。
抗蝕劑脫除材料即抗蝕劑脫除劑或抗蝕劑脫除組合物可用于適用于短波照射的抗蝕劑，例如ArF激發(fā)物激光(193納米)的抗蝕劑以及傳統(tǒng)的i線(365納米)源的抗蝕劑或KrF激發(fā)物激光(248納米)的抗蝕劑。
抗蝕劑完全脫除后，將殘留在基材上的抗蝕劑脫除材料和溶解的抗蝕劑清洗掉(步驟130)。用清洗溶液例如去離子水進行清洗步驟。如果需要，清洗步驟可按兩步進行。最后，空氣作為干燥劑的旋轉(zhuǎn)干燥法或用異丙醇作為干燥劑的干燥法被用來干燥基材，以便除去殘留在基材上的去離子水(步驟140)。
干燥步驟140后，將基材送往隨后的加工步驟。當(dāng)隨后的步驟中形成抗蝕劑掩蔽物時，在完成隨后的步驟后，通過圖1所示的步驟除去抗蝕劑。通過這樣的重復(fù)單元制造過程和抗蝕劑脫除步驟制成半導(dǎo)體元件。
如圖1所示，因為用于本發(fā)明的抗蝕劑脫除材料有極好的脫除抗蝕劑或聚合物的能力，所以預(yù)脫除步驟100(虛線)是不必要的，這一點與傳統(tǒng)的技術(shù)不同。此外，因為使抗蝕劑下面的層不受侵蝕，后脫除步驟120(虛線)也可省去，這也與傳統(tǒng)技術(shù)不同。因此，與傳統(tǒng)的抗蝕劑脫除過程相比，根據(jù)本發(fā)明，可用更簡單的過程完全脫除抗蝕劑。所以，可大大提高半導(dǎo)體元件的生產(chǎn)率。
此外，如上所述，因為抗蝕劑脫除過程更為簡化，本發(fā)明的抗蝕劑脫除設(shè)備可制作得更小或更緊湊。
參見圖2，本發(fā)明的抗蝕劑脫除設(shè)備200簡單包括抗蝕劑脫除單元210、清洗單元220和干燥單元230。也就是說，傳統(tǒng)的預(yù)脫除單元和后脫除單元是不必要的。因此，與傳統(tǒng)的技術(shù)相比，抗蝕劑脫除設(shè)備200所占的面積可大幅度減小。
本發(fā)明的抗蝕劑脫除單元與用于本發(fā)明方法的抗蝕劑脫除材料源是流體相通的。
在抗蝕劑脫除設(shè)備200使用酸洗法的情況下，單元210、220和230各自對應(yīng)于一獨立的槽。因此，與傳統(tǒng)的技術(shù)不同，硝酸(HNO3)預(yù)脫除處理槽和異丙醇(IPA)后脫除處理槽是不必要的，因此可去掉這兩個槽，從而大大減少了抗蝕劑脫除設(shè)備200所占的面積。
使用噴霧法的抗蝕劑脫除設(shè)備可分為臥式和立式兩種。
參見圖3，臥式抗蝕劑脫除設(shè)備300使用一種水平輸送設(shè)備340，例如一種輸送機體系，將該設(shè)備分成抗蝕劑脫除單元310、清洗單元320和干燥單元330。抗蝕劑脫除材料源360有N鏈烷醇烷氧基烷酰胺或者鏈烷醇胺和烷基烷氧基鏈烷酸酯。該源與抗蝕劑脫除單元310例如通過供料單元370流體相通。還分別有傳統(tǒng)的清洗溶液源362和干燥劑源364，也可通過供料單元370與各自的單元320和330流體相通。噴嘴312、322和332安裝在各單元，用于噴霧適用于各自單元的材料。具體地說，噴嘴312安裝在抗蝕劑脫除單元310。在操作中，當(dāng)基材放入抗蝕劑脫除單元310時，將本發(fā)明的抗蝕劑脫除材料從噴嘴312噴霧，以便除去抗蝕劑。然后，通過輸送體系340將基材連續(xù)水平輸送到清洗單元320。在清洗單元320中，通過噴嘴322將清洗溶液噴出。最后，通過輸送體系340將基材輸送到干燥單元330。用噴嘴332噴霧到基材上的干燥劑例如空氣或者干燥用化學(xué)品進行干燥。因為臥式抗蝕劑脫除設(shè)備只有三個單元，從而設(shè)備的尺寸可大大減小。
參見圖4，一種立式抗蝕劑脫除設(shè)備400使用一種可豎直移動的基材支架440。立式設(shè)備還包括本發(fā)明的抗蝕劑脫除材料源460和提供抗蝕劑脫除材料的供料單元470。在優(yōu)選實施方案中，基材支架440是可旋轉(zhuǎn)的。此外，該設(shè)備的內(nèi)部有三個床層狀結(jié)構(gòu)區(qū)域，它們彼此堅直排列，但又不是獨立的室。也就是說，這些單元由干燥區(qū)域430、清洗區(qū)域420和抗蝕劑脫除區(qū)域410按堅直順序組成。還可分別有清洗溶液源462和干燥劑源464，這些材料可通過供料單元470輸送。在這一實施方案中，單一的供料管線450可為所有三個單元提供各自的材料。
例如，當(dāng)基材放在基材支架440上時，支架440首先移動到進行抗蝕劑脫除的區(qū)域，來自抗蝕劑脫除源460的抗蝕劑脫除材料經(jīng)供料單元470，通過供料管線450噴霧。在優(yōu)選的實施方案中，抗蝕劑脫除材料通過排放管線(未示出)排放到設(shè)備外。當(dāng)抗蝕劑脫除步驟完成時，基材支架440通過下降將基材移動到清洗單元420。然后通過供料管線450將清洗溶液噴霧到清洗單元420。最后，通過基材支架豎直移動將基材帶到干燥單元430，進行干燥。
雖然圖4說明干燥單元430、清洗單元420和抗蝕劑脫除單元410按從底到頂?shù)拇涡蜇Q直排列，但這些單元也可按相反的次序豎直排列。
因為本發(fā)明的立式抗蝕劑脫除設(shè)備只有三個單元，因此與傳統(tǒng)的立式設(shè)備相比，其尺寸大大減小。
參照以下實施例進一步詳細描述本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于這些具體的實施方案。
實施例I N乙醇甲氧基丙酰胺的制備在這一實施例中，將作為鏈烷醇胺的200亳升乙醇胺和作為酯的200毫升甲基甲氧基丙酸酯混合。隨后，將混合物在90℃下加熱5小時。加熱后，將反應(yīng)物在室溫下放5小時。
用氣相色譜法分析生成的材料，確定已制得N乙醇甲氧基丙酰胺產(chǎn)品。此外，用質(zhì)子核磁共振(1H-NMR)譜分析了產(chǎn)品，各組分的相對量以ppm表示。產(chǎn)品的NMR數(shù)據(jù)如下6.8ppm(1H)、3.7ppm(4H)、3.5ppm(3H)和約2.8ppm(1H)。
實施例II N，N-叔丁基乙醇甲氧基丙酰胺的制備在這一實施中，將作為鏈烷醇胺的200毫升N，N-叔丁基乙醇胺和作為酯的200毫升甲基甲氧基丙酸酯混合。隨后，將混合物在90℃下加熱5小時。加熱后，將反應(yīng)物在室溫下放5小時。
用氣相色譜法分析生成的材料，確定已制得N，N-叔丁基乙醇甲氧基丙酰胺。
實施例III 在制備N乙醇甲氧基丙酰胺中適宜溫度的評價在這一實施例中，將作為鏈烷醇胺的200毫升乙醇胺和作為酯的200毫升甲基甲氧基丙酸酯混合。隨后，為了確定適合這種胺和酯的反應(yīng)溫度，在表2所列的不同溫度下來合成N乙醇甲氧基丙酰胺，并測量完成這一合成所耗的時間。通過氣相色譜法分析酰胺(N乙醇基甲氧基丙酰胺)的面積％超過80％所經(jīng)過的時間來確定合成完成的時間。
表2N乙醇甲氧基丙酰胺的反應(yīng)溫度和時間
從上述結(jié)果可以得出，反應(yīng)在室溫下發(fā)生，在更高的溫度下反應(yīng)時行得更迅速。但是，考慮到其他加工條件，優(yōu)選反應(yīng)溫度不超過120℃。因此，制備本發(fā)明的酰胺化合物的溫度希望在室溫至120℃之間。在該法的優(yōu)選實施方案中，反應(yīng)溫度為約80至約90℃范圍內(nèi)。
實施例IV 抗蝕劑脫除組合物的制備和對它脫除抗蝕劑的評價如表3所示，用不同含量的乙醇胺(MEA)、甲基甲氧基丙酸酯(MMP)、鄰苯二酚和水制備了7種抗蝕劑脫除組合物。隨后，將這些組合物在80℃下加熱5小時。接著，將生成的材料在室溫下放6小時，使組合物反應(yīng)完全。
表3幾種組合物的抗蝕劑脫除性能
(○良好，◎更好，⊙最好)用以下方式在7片基材每種上制備要用上述抗蝕劑脫除組合物脫除的抗蝕劑。首先，制成厚度5000埃的Boro PhosphoSilicate Glass(BPSG)層。然后，制成厚度每個為200埃的鈦層和氮化鈦層并加熱。其次，將厚度6000埃的鋁層沉積，然后到下一個工序。在鋁層上制成氮化鈦層作為封頂導(dǎo)，然后制成厚度10000埃的中間介電層。然后，將抗蝕劑涂布到中間介電層上，并進行光刻制成通道確定的抗蝕劑圖形。烘烤抗蝕劑圖形，然后用抗蝕劑圖形作為掩蔽物通過經(jīng)緩沖的氧化物刻蝕劑來刻蝕中間介電層，形成通道暴露的鋁層。
在制成通道后，將7種基材浸入裝有表3所列7種組合物的7個槽中。將槽的溫度保持在60℃。浸沒20分鐘后，用水將基材清洗5分鐘，然后干燥，再用掃描電子顯微鏡(SEM)觀測基材。在SEM觀測結(jié)果的基礎(chǔ)上，基材分級為良好、更好、最好，用符號將等級示于表3?；牡臓顩r用殘留的聚合物和光刻膠的相對數(shù)量來表征。良好的狀況是類似使用熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員已知的傳統(tǒng)抗蝕劑脫除組合物的狀況。更好的狀況為與傳統(tǒng)的情況相比有所改進；最好的狀態(tài)是與傳統(tǒng)的情況相比有顯著的改進。
實施例V 適宜加工時間的評價為了確定適宜的加工時間，使用表3中對應(yīng)于4的組合物，抗蝕劑在表4所示的不同加工時間下脫除。其他加工條件與實施例IV中的相同?？刮g劑的脫除狀況和鋁層及硅層的浸蝕狀況用SEM觀測。在表4中表示脫除狀況的符號與表3相同。在表4中，x表示底層未受侵蝕。
從表4所列結(jié)果可看出，脫除抗蝕劑的適宜反應(yīng)時間為10-30分鐘。
表4時間對抗蝕劑脫除性能的影響
(◎更好，⊙最好)實施例VI 適宜的加工溫度的詳價為了確定適宜的加工溫度，使用表3所列對應(yīng)于4的組合物，在表5所列的不同加工溫度下來脫除抗蝕劑。其他加工條件與實施例4中的相同?？刮g劑的脫除狀況和鋁層及硅層的浸蝕狀況用SEM來觀測。同樣，x表示底層未受浸蝕作用，圓圈表示底層胺浸蝕作用。
從表5所列的結(jié)果可看出，脫除抗蝕劑的適宜反應(yīng)溫度在較低的溫度范圍(約45至約70℃)，因為在這一范圍內(nèi)底層未受到明顯的浸蝕。
表5溫度對抗蝕劑脫除性能的影響
實施例VII 抗蝕劑脫除能力的比較在這一實施例中，按實施例4相同的方式，用抗蝕劑圖形制成通道，用表3所示對應(yīng)于4的組合物脫除抗蝕劑，加工時間為20分鐘，反應(yīng)溫度為60℃。用SEM觀測生成的材料，觀測結(jié)果示于圖3。
在對比例中，用傳統(tǒng)的抗蝕劑脫除組合物脫除抗蝕劑，其他條件與上述實施例相同，然后用SEM觀測生成的材料。觀測結(jié)果示于圖4。
當(dāng)比較SEM照片時，人們可以看出，當(dāng)使用本發(fā)明的抗蝕劑脫除組合物時，抗蝕劑被完全脫除；而當(dāng)使用傳統(tǒng)的抗蝕劑脫除組合物時，抗蝕劑部分保留。此外，在本發(fā)明中鋁底層未受浸蝕，而在使用傳統(tǒng)的抗蝕劑脫除組分的情況下，鋁層受到部分浸蝕。
實施例VIII 抗蝕劑脫除組合物各組分的消耗量在抗蝕劑脫除過程中，每8小時用氣相色譜法分析抗蝕劑脫除組合物各組分的數(shù)量，該組合物對應(yīng)于表3所示的組合物4。分析結(jié)果示于圖5，其中-■-為酰胺的面積％，-△-為乙醇胺的面積％，-□-為甲基甲氧基丙酸酯的面積％。從圖5所示的結(jié)果可看出，甚至經(jīng)過48小時后，酰胺的面積％在大約80％處保持不變。此外，乙醇胺的面積％也保持在3.4不變。在經(jīng)過24小時后，甲基甲氧基丙酸酯的面積％從0.9下降到0.5，在40小時后它基本上變?yōu)?。
考慮到本發(fā)明的組合物中主要的活性組分是酰胺，甚至在48小時后酰胺的含量很少變化意味著，本發(fā)明的組合物在過程中不會很快消耗掉，可長時間使用。這意味著，本發(fā)明的組合物可使生產(chǎn)率提高，可大幅度降低制造費用，它與傳統(tǒng)的抗蝕劑脫除組合物不同，后者必需每24小時更換一次。
本發(fā)明的酰胺化合物有極好的脫除抗蝕劑的能力。因此，本發(fā)明有酰胺的抗蝕劑脫除劑或抗蝕劑脫除組合物有極好的脫除抗蝕劑的能力，并可有效地脫除了聚合物和有機金屬聚合物。此外，抗蝕劑下面的層可不受浸蝕。所以，當(dāng)使用本發(fā)明的抗蝕劑脫除劑或抗蝕劑脫除組合物時，不必進行脫除聚合物的預(yù)脫除步驟以及防止底層受到浸蝕的后脫除步驟。因此，可簡化抗蝕劑脫除過程和縮短加工時間。此外，脫除抗蝕劑所需的溫度可設(shè)定到較低的溫度?？刮g劑脫除設(shè)備也可簡化并可更緊湊。
熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員很清楚，在不違背本發(fā)明的實質(zhì)或范圍的情況下，可對本發(fā)明作出各種改進和改變。因此，本發(fā)明打算包括本發(fā)明的這些改進和改變，只要它們在附后的權(quán)利要求書及其等價物的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種抗蝕劑脫除方法，該法包括提供一種基材；在該基材上制成抗蝕劑；以及將該基材與含有N鏈烷醇烷氧基烷酰胺的抗蝕劑脫除劑接觸，使抗蝕劑從基材上脫除。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在所述的接觸中，N鏈烷醇烷氧基烷酰胺為式(1)的化合物R4-O-R3-CO-N-R1R2OH(1)式中，R1為氫、C1-C5烴基或有1-3個環(huán)的芳族烴基，R2為C1-C5烴基或有1-3個環(huán)的芳族烴基，R3和R4各自獨立為C1-C5烴基。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中在所述的接觸中R1為氫，R2為-CH2CH2-，R3為-CH2CH2-，R4為-CH3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中還包括清洗基材和干燥基材。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述的接觸在約45至70℃的溫度范圍內(nèi)進行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述的接觸在約10至約30分的時間范圍內(nèi)進行。
7.一種抗蝕劑脫除方法，該法包括提供一種基材；在該基材上制成抗蝕劑；以及使基材與含有N鏈烷醇烷氧基烷酰胺和浸蝕抑制劑的抗蝕劑脫除組合物接觸，以便從基材上脫除抗蝕劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中在所述的接觸過程中，N鏈烷醇烷氧基烷酰胺為式(1)的化合物R4-O-R3-CO-N-R1R2OH (1)式中，R1為氫、C1-C5烴基或有1-3個環(huán)的芳族烴基，R2為C1-C5烴基或有1-3個環(huán)的芳族烴基，以及R3和R4各自獨立為C1-C5烴基。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中在所述的接觸過程中，浸蝕抑制劑為式(2)的化合物R6-(OH)n(2)式中，R6為C1-C5烴基、有-COOH基的C1-C5烴基、有1-3個環(huán)的芳族烴基或有1-3個環(huán)及-COOH基的芳族烴基和n為1-4中的一個整數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中在所述的接觸過程中，N鏈烷醇烷氧基烷酰胺占組合物的約50至約99.9％(重量)，而浸蝕抑制劑占抗蝕劑脫除組合物的約0.01至約30％(重量)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中還包括在完成所述的接觸以前，將偶極矩不小于約3的極性材料混合到抗蝕劑脫除組合物中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中在所述的混合過程中，極性材料占抗蝕劑脫除組合物的約0.01至約30％(重量)。
13.根據(jù)權(quán)利7方法，其中還包括清洗基材；以及干燥基材。
14.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述的接觸在約45至約70℃的溫度范圍內(nèi)進行。
15.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述的接觸在約10至約30分的時間范圍內(nèi)進行。
16.一種抗蝕劑脫除方法，該法包括提供一種基材；在該基材上制成抗蝕劑；以及將基材與含有鏈烷醇胺和烷基烷氧基烷酸酯的抗蝕劑脫除組合物接觸，以便從基材上脫除抗蝕劑。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中在所述的接觸過程中，鏈烷醇胺為式(3)的化合物R1-NH-R2OH(3)式中，R1為氫、C1-C5烴基或有1-3個環(huán)的芳族烴基，R2為C1-C5烴基或有1-3個環(huán)的芳族烴基。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中在所述的接觸過程中，烷基烷氧基烷酸酯為式(4)的化合物R4-O-R3-COO-R5(4)式中，R3，R4和R5各自獨立為C1-C5烴基。
19.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中在所述的接觸過程中，鏈烷醇胺占組合物的約10至70％(重量)，而烷基烷氧基烷酸酯占組合物的約10至約70％(重量)。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中在所述的接觸過程中，R1為氫，R2為-CH2CH2-。
21.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中在所述的接觸過程中，R3為-CH2CH2-，R4為-CH3和R5為-CH3。
22.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中還包括在完成所述的接觸以前，將浸蝕抑制劑混合到抗蝕劑脫除組合物中。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中在所述的混合過程中，浸蝕抑制劑為式(2)的化合物R6-(OH)n(2)式中，R6為C1-C5烴基、有-COOH基的C1-C5烴基、有1-3個環(huán)的芳族烴基或有1-3個環(huán)及-COOH基的芳族烴基，n為1-4中的一個整數(shù)。
24.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中在所述的混合過程中，浸蝕抑制劑占抗蝕劑脫除組合物的約0.01至約30％(重量)。
25.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中還包括在完成所述的接觸以前，將偶極矩不小于約3的極性材料混合到抗蝕劑脫除組合物中。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中在所述的混合過程中，極性材料占抗蝕劑脫除組合物的約0.01至約30％(重量)。
27.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中所述的接觸在約室溫至約120℃的溫度范圍內(nèi)進行。
28.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中所述的接觸在約10至30分的時間范圍內(nèi)進行。
29.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中還包括在所述的接觸以前，在約室溫至約120℃下加熱抗蝕劑脫除組合物。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的方法，其中所述的接觸在約45至約70℃的溫度內(nèi)進行。
31.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中還包括清洗基材；以及干燥基材。
32.一種抗蝕劑脫除方法，該法包括提供一種基材；在該基材上形成抗蝕劑；以及將基材與抗蝕劑脫除組合物接觸，以便從基材上脫除抗蝕劑，抗蝕劑脫除組合物含有占組合物約10至約70％(重量)的鏈烷醇胺，占組合物約10至約70％(重量)的烷基烷氧基烷酸酯，占組合物約0.01至約30％(重量)的浸蝕抑制劑，以及占組合物約0.01至約30％(重量)、偶極矩不小于約3的極性材料。
33.根據(jù)權(quán)利要求32的方法，其中還包括在所述的接觸以前，在約室溫至約120℃下加熱抗蝕劑脫除組合物，其中在約45至約70℃的溫度范圍內(nèi)進行接觸。
34.根據(jù)權(quán)利要求32的方法，其中在約室溫至約120℃的溫度范圍內(nèi)進行所述的接觸。
35.根據(jù)權(quán)利要求33的方法，在約10至約30分的時間范圍內(nèi)進行所述的接觸。
36.根據(jù)權(quán)利要求34的方法，在約10至約30分的時間范圍內(nèi)進行所述的接觸。
37.一種從基材上脫除抗蝕劑的設(shè)備，該設(shè)備包括含有N鏈烷醇烷氧基烷酰胺的抗蝕劑脫除劑源；與所述源流體相通的供料單元，抗蝕劑脫除劑通過它供料；以及與供料單元流體相通的抗蝕劑脫除單元，送入抗蝕劑脫除劑與在抗蝕劑脫除單元中處理的基材接觸，從而從基材上除去抗蝕劑。
38.一種從基材上脫除抗蝕劑的設(shè)備，該設(shè)備包括含有N鏈烷醇烷氧基烷酰胺和浸蝕抑制劑的抗蝕劑脫除組合物源；與該源流體相通的供料單元，通過它提供抗蝕劑脫除組合物；以及與供料單元流體相通的抗蝕劑脫除單元，用來送入抗蝕劑脫除組合物與在抗蝕劑脫除單元中放置的基材接觸，從而從基材上脫除抗蝕劑。
39.一種從基材上脫除抗蝕劑的設(shè)備，該設(shè)備包括含有鏈烷醇胺和烷基烷氧基鏈烷酸酯的抗蝕劑脫除組合物源；與該源流體相通的供料單元，抗蝕劑脫除組合物通過它提供；以及與供料單元流體相通的抗蝕劑脫除單元，用來送入抗蝕劑脫除組合物，與在抗蝕劑脫除單元中放置的基材接觸，從而從基材上脫除抗蝕劑。
40.一種從基材上脫除抗蝕劑的設(shè)備，該設(shè)備包括一種抗蝕劑脫除組合物源，它含有占組合物約10至約70％(重量)的鏈烷醇胺，占組合物約10至約70％(重量)的烷基烷氧基鏈烷酸酯，占組合物約0.01至約30％(重量)的浸蝕抑制劑，以及占組合物約0.01至約30％(重量)、偶極矩不小于約3的極性材料；與該源流體相通的供料單元，抗蝕劑脫除組合物通過它提供；以及與供料單元流體相通的抗蝕劑脫除單元，用來送入抗蝕劑脫除組合物，與在抗蝕劑脫除單元中處理的基材接觸，從而從基材上脫除抗蝕劑。
41.根據(jù)權(quán)利要求37、38、39或40的設(shè)備，其中還包括清洗溶液源；與抗蝕劑脫除單元連接的，并與清洗溶液源流體相通的清洗單元，用來在抗蝕劑脫除后用清洗溶液清洗在抗蝕劑脫除單元中放置的基材；干燥劑源；以及與清洗單元連接的，并與干燥劑源流體相通的干燥單元，用干燥劑干燥留在干燥單元中處理的基材上的清洗溶液。
42.根據(jù)權(quán)利要求41的設(shè)備，其中抗蝕劑脫除單元包括脫除槽；清洗單元包括不同于脫除槽的清洗槽；以及干燥單元包括不同于脫除槽和清洗槽的干燥槽。
43.根據(jù)權(quán)利要求41的設(shè)備，其中還包括與抗蝕劑脫除槽、清洗槽和干燥槽連接的組合輸送器，用于將基材從抗蝕劑脫除單元通過清洗單元輸送到干燥單元，其中抗蝕劑脫除單元還包括與供料單元流體相通的第一噴嘴，用于將抗蝕劑脫除劑和抗蝕劑脫除組合物噴霧到基材上，清洗單元還包括與清洗溶液源通過供料單元流體相通的第二噴嘴，用于將清洗溶液噴霧到基材上，以及干燥單元還包括與干燥劑源通過供料單元流體相通的第三噴嘴，用于將干燥劑噴霧到基材上。
44.根據(jù)權(quán)利要求41的設(shè)備，其中還包括一種豎直的基材支架，它載著基材沿抗蝕劑脫除單元、清洗單元和干燥單元豎直移動；通過供料單元與清洗溶液源、干燥劑源和抗蝕劑脫除材料源流體相通的供料管，用于向基材依次噴霧抗蝕劑脫除材料、清洗溶液和干燥劑，其中抗蝕劑脫除單元、清洗單元和干燥單元彼此豎直排列，以及其中抗蝕劑脫除材料為抗蝕劑脫除劑和抗蝕劑脫除組合物之一。
全文摘要
一種抗蝕劑脫除方法和使用這種方法的抗蝕劑脫除設(shè)備。抗蝕劑脫除方法包括提供一種基材以及在該基材上形成抗蝕劑。然后將基材與含有N鏈烷醇烷氧基烷酰胺的抗蝕劑脫除劑接觸,以便從基材上脫除抗蝕劑。另一方面,將基材與含有N鏈烷醇烷氧基烷酰胺和浸蝕抑制劑或者鏈烷醇胺和烷基烷氧基鏈烷酸酯的抗蝕劑脫除組合物接觸。因為可用簡單的方法在短時間內(nèi)脫除抗蝕劑,以及因為可減小抗蝕劑脫除設(shè)備的尺寸,所以可提高半導(dǎo)體元件制造設(shè)備的生產(chǎn)率。
文檔編號G03F7/42GK1244029SQ9812384
公開日2000年2月9日 申請日期1998年11月5日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月5日
發(fā)明者樸東鎮(zhèn), 黃震虎, 吉俊仍, 樸濟應(yīng), 全相文 申請人:三星電子株式會社