專利名稱：抗蝕膜的剝離法和再造法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及已經(jīng)在Si-C基膜上形成的抗蝕膜的剝離法和再造法。
背景技術(shù)：
最近，在形成CMOS器件時(shí)，要求制造用于蝕刻工藝的、更薄的抗反射膜和光致抗蝕膜，以實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的結(jié)構(gòu)。特別地，當(dāng)使用具有高孔徑比的曝光裝置時(shí)，制造更薄的光致抗蝕膜更為重要。
另一方面，當(dāng)光致抗蝕膜更薄時(shí)，可能變得難以精確進(jìn)行蝕刻過(guò)程。例如，當(dāng)使用光刻膠修剪(resist-trimming)技術(shù)實(shí)現(xiàn)大約晶體管門(mén)長(zhǎng)度的更精細(xì)結(jié)構(gòu)時(shí)，可能要考慮該問(wèn)題。為了解決該問(wèn)題，已經(jīng)提出在光致抗蝕膜/抗反射膜(ARC抗反射涂層)下方引入硬掩模。當(dāng)采用該方法時(shí)，改進(jìn)了蝕刻過(guò)程中的圖案-轉(zhuǎn)移/分辨率。
然而，在傳統(tǒng)ARC下方引入硬掩模的方法中，抗反射作用可能不足。此外，分辨率和/或光刻法公差(tolerance)也可能不足。例如，在最近的與65納米CMOS的圖案化過(guò)程相對(duì)應(yīng)的使用ArF(其波長(zhǎng)為193納米)的光刻法中，沒(méi)有獲得令人滿意的分辨率。
為了解決上述問(wèn)題，已經(jīng)提出使用具有抗反射功能和硬掩模功能的多層結(jié)構(gòu)的Si-C基膜(參看K.Babich等人的IEDM Tech，dig.，P669，2003(文獻(xiàn)1)，和USP 6,316,167)。當(dāng)使用Si-C基膜時(shí)，在其更寬表面上對(duì)光致抗蝕膜的反射變得幾乎為零。也就是說(shuō)，可以實(shí)現(xiàn)極高性能的抗反射功能。此外，由于Si-C基膜具有多層結(jié)構(gòu)，Si-C基膜可以具有分別與光致抗蝕膜和基膜相對(duì)應(yīng)的合適特性。此外，與在傳統(tǒng)ARC下方引入硬掩模的方法相比，可以明顯改進(jìn)分辨率和光刻法公差。
下面說(shuō)明使用多層Si-C基膜的蝕刻法。也就是說(shuō)，蝕刻法包括在已經(jīng)在基板上形成的待蝕刻的預(yù)定目標(biāo)膜(基膜)上，依次形成多層Si-C基膜和光致抗蝕膜的步驟；利用光致抗蝕膜作為掩模，蝕刻Si-C基膜的第一蝕刻步驟；和利用光致抗蝕膜和Si-C基膜作為掩模，蝕刻待蝕刻的目標(biāo)膜(基膜)的第二蝕刻步驟。
此外，當(dāng)在Si-C基膜上形成的光致抗蝕膜的圖案與所需圖案不同時(shí)，將光致抗蝕膜剝離并再形成另一光致抗蝕膜。該方法被稱作“再造法”。在再造法中的光致抗蝕膜剝離步驟中，傳統(tǒng)上通常使用硫酸和過(guò)氧化氫水溶液(參看日本專利公開(kāi)第5-21334號(hào)；和日本專利公開(kāi)第6-291091號(hào))。

發(fā)明內(nèi)容
通過(guò)各種實(shí)驗(yàn)，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了在利用硫酸和過(guò)氧化氫水溶液進(jìn)行光致抗蝕膜剝離步驟中的缺陷。具體地，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)利用硫酸和過(guò)氧化氫水溶液剝離Si-C基膜上的具有抗反射功能和硬掩模功能的光致抗蝕膜時(shí)，Si-C基膜也可能被硫酸和過(guò)氧化氫水溶液損壞，從而可能損害抗反射功能和硬掩模功能。此外，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在這種條件下在Si-C基膜上再形成(再造)另一光致抗蝕膜時(shí)，再造的光致抗蝕膜可能剝離和/或可能造成其圖案傾斜(slant)(崩塌(collapse))。
鑒于這些問(wèn)題，作出本發(fā)明，因此，本發(fā)明的目的是提供抗蝕膜的剝離法和再造法，其中可以在不損害作為基膜的Si-C基膜的情況下剝離已經(jīng)在Si-C基膜上，特別是在具有抗反射功能和硬掩模功能的Si-C基膜上形成的抗蝕膜。
本發(fā)明是在已經(jīng)在基板上形成的Si-C基膜上剝離抗蝕膜的方法，包括制備作為脫模劑的有機(jī)溶劑的制備步驟，和將有機(jī)溶劑涂敷到抗蝕膜上的涂敷步驟。
按照本發(fā)明，可以在不對(duì)Si-C基膜造成任何損害的情況下令人滿意地剝離抗蝕膜。
當(dāng)Si-C基膜是具有抗反射功能和硬掩模功能的薄膜時(shí)，優(yōu)選在不損害Si-C基膜的抗反射功能和硬掩模功能的情況下進(jìn)行涂敷步驟。
具體而言，有機(jī)溶劑可以是稀釋劑。優(yōu)選地，有機(jī)溶劑是丙酮基稀釋劑。
此外，涂敷步驟可以通過(guò)在旋轉(zhuǎn)基板的情況下將脫模劑施加到抗蝕膜上而進(jìn)行。或者，可以通過(guò)將基板浸在脫模劑中以進(jìn)行涂敷步驟。
此外，本發(fā)明是抗蝕膜的再造法，包括剝離已經(jīng)在基板上形成的Si-C基膜上的抗蝕膜的剝離步驟，和在Si-C基膜上再形成另一抗蝕膜的再造步驟，其中剝離步驟包括制備作為脫模劑的有機(jī)溶劑的制備步驟，和將有機(jī)溶劑涂敷到抗蝕膜上的涂敷步驟。
按照本發(fā)明，可以在不對(duì)Si-C基膜造成任何損害的情況下剝離抗蝕膜，并且可以有效防止再造步驟之后的抗蝕膜剝離及其圖案傾斜。
當(dāng)Si-C基膜是具有抗反射功能和硬掩模功能的薄膜時(shí)，優(yōu)選在不損害Si-C基膜的抗反射功能和硬掩模功能的情況下進(jìn)行涂敷步驟。
具體而言，有機(jī)溶劑可以是稀釋劑。優(yōu)選地，有機(jī)溶劑是丙酮基稀釋劑。
此外，涂敷步驟可以通過(guò)在旋轉(zhuǎn)基板的情況下將脫模劑施加到抗蝕膜上而進(jìn)行。或者，可以通過(guò)將基板浸在脫模劑中以進(jìn)行涂敷步驟。
此外，本發(fā)明是基板的加工方法，包括在已經(jīng)在基板上形成的待蝕刻的目標(biāo)膜上依次形成Si-C基膜和抗蝕膜的步驟；利用抗蝕膜作為掩模蝕刻Si-C基膜的第一蝕刻步驟；利用抗蝕膜和Si-C基膜作為掩模蝕刻待蝕刻的目標(biāo)膜的第二蝕刻步驟；和在所需的時(shí)機(jī)剝離抗蝕膜的剝離步驟；其中該剝離步驟包括制備作為脫模劑的有機(jī)溶劑的制備步驟，和在抗蝕膜上涂敷有機(jī)溶劑的涂敷步驟。
在剝離步驟之后，可以進(jìn)行在Si-C基膜上再形成另一抗蝕膜的再造步驟。在這種情況下，可以在第一蝕刻步驟之前進(jìn)行剝離步驟和再造步驟。
此外，本發(fā)明是用于剝離已經(jīng)在基板上形成的Si-C基膜上的抗蝕膜的剝離裝置，包括可旋轉(zhuǎn)地支撐基板的旋轉(zhuǎn)夾頭，在該基板上已經(jīng)形成了待剝離的抗蝕膜；和將作為脫模劑的有機(jī)溶劑噴向由旋轉(zhuǎn)夾頭固定的基板的噴嘴。
此外，本發(fā)明是用于剝離已經(jīng)在基板上形成的Si-C基膜上的抗蝕膜并用于涂敷下一抗蝕膜的抗蝕膜再造裝置，包括可旋轉(zhuǎn)地支撐基板的旋轉(zhuǎn)夾頭，在該基板上已經(jīng)形成了待剝離的抗蝕膜，將作為脫模劑的有機(jī)溶劑噴向由旋轉(zhuǎn)夾頭固定的基板的有機(jī)溶劑噴嘴，和將抗蝕液噴向由旋轉(zhuǎn)夾頭固定的基板的抗蝕液噴嘴。
此外，本發(fā)明是抗蝕膜的再造裝置，包括剝離裝置，其剝離已經(jīng)在基板上形成的Si-C基膜上的抗蝕膜，以及抗蝕劑涂敷裝置，其在已經(jīng)剝離了抗蝕膜的基板的Si-C基膜上涂敷下一抗蝕膜。


圖1是用于說(shuō)明使用Si-C基膜的蝕刻法的基板截面示意圖；圖2是用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的抗蝕膜的再造法的實(shí)施方式的基板截面示意圖；圖3是顯示可用于抗蝕膜剝離步驟的裝置的例子的截面示意圖；圖4是顯示抗蝕劑涂敷單元的截面示意圖；圖5是顯示包括有機(jī)溶劑涂敷單元的抗蝕劑剝離系統(tǒng)的示意圖；圖6是用于說(shuō)明圖5的抗蝕劑剝離系統(tǒng)中的冷卻單元結(jié)構(gòu)的示意圖；圖7是顯示包括有機(jī)溶劑涂敷單元的抗蝕劑涂敷/顯影系統(tǒng)的透視示意圖；圖8是與沉積有抗蝕膜的那些相比(as-depo)，在用稀釋劑或(硫酸+過(guò)氧化氫水溶液)剝離抗蝕膜后，Si-C基膜表面的組成和接觸角的圖；圖9是在as-depo情況下，在Si-C基膜的深度方向上的XPS分布圖；圖10是在用稀釋劑剝離抗蝕膜后，在Si-C基膜的深度方向上的XPS分布圖；圖11是在用(硫酸+過(guò)氧化氫水溶液)剝離抗蝕膜后，在Si-C基膜的深度方向上的XPS分布圖；和圖12是下列圖案的SEM照片在再造步驟之前的光致抗蝕圖案；在通過(guò)(硫酸+過(guò)氧化氫水溶液)進(jìn)行再造步驟之后的光致抗蝕圖案；和在通過(guò)稀釋劑進(jìn)行再造步驟后的光致抗蝕圖案。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖，具體說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1是用于說(shuō)明使用Si-C基膜的蝕刻法的基板截面示意圖。
如圖1(a)所示，在已經(jīng)在半導(dǎo)體基板(半導(dǎo)體片)1上形成的待蝕刻的目標(biāo)膜2(例如氧化膜(TEOS或熱氧化膜))上，形成Si-C基膜3。在Si-C基膜3上形成光致抗蝕膜4。
Si-C基膜3具有抗反射功能和硬掩模功能。更具體地，Si-C基膜3與上述文獻(xiàn)1中公開(kāi)的一樣，其以“TERA”的名稱獲自IBM。Si-C基膜3是通過(guò)等離子CVD法形成的多層結(jié)構(gòu)膜。根據(jù)待蝕刻的目標(biāo)膜2和光致抗蝕膜4的材料，為預(yù)定波長(zhǎng)的照射光束調(diào)節(jié)每一層的復(fù)折射率(n+ikn是折射率，k是消光系數(shù))。例如對(duì)于193納米的波長(zhǎng)，在大約1.62至大約2.26內(nèi)調(diào)節(jié)每層中n的值，并在大約0.045至大約0.75內(nèi)調(diào)節(jié)每層中k的值?？梢酝ㄟ^(guò)改變成膜條件(例如成膜溫度、壓力、氣體組成、和氣體流速)來(lái)調(diào)節(jié)這些值。例如，可以采用雙層結(jié)構(gòu)，其中與光致抗蝕膜4相鄰的層3a(頂層)是由SiCOH成分制成的，與待蝕刻的目標(biāo)膜2相鄰的層3b(底層)是由SiCH成分制成的，并且層3a和3b具有不同的n和k。
通過(guò)調(diào)節(jié)n和k和膜厚(層厚度)的值，可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的抗反射功能。也就是說(shuō)，可以在Si-C基膜3和光致抗蝕膜4之間的更寬表面上將反射率降至幾乎為零。此外，在最近的與65納米CMOS的圖案化過(guò)程相對(duì)應(yīng)的使用ArF(其波長(zhǎng)為193納米)的光刻法中，可以獲得令人滿意的分辨率。此外，即使在與小于65納米的下一代相對(duì)應(yīng)的使用F2(其波長(zhǎng)為157納米)和EUV的其它光刻法中，也可以獲得令人滿意的分辨率。
此外，由于Si-C基膜3是無(wú)機(jī)膜，可以以相對(duì)于光致抗蝕膜4的高選擇率蝕刻Si-C基膜3。另一方面，可以以相對(duì)于Si-C基膜3的高選擇率蝕刻作為待蝕刻的目標(biāo)膜2的氧化膜或類似物。也就是說(shuō)，Si-C基膜3具有優(yōu)異的硬掩模功能。
然后，如圖1(b)所示，通過(guò)光刻步驟，進(jìn)行光致抗蝕膜4的圖案化。在此，使用ArF抗蝕膜作為光致抗蝕膜4，使其暴露在波長(zhǎng)為193納米的ArF激光束下，并顯影以形成預(yù)定圖案。
此后，如圖1(c)所示，在光致抗蝕膜4起到掩模作用的同時(shí)，蝕刻Si-C基膜3。然后如圖1(d)所示，蝕刻光致抗蝕膜4和待蝕刻的目標(biāo)膜2。
接著將說(shuō)明按照本發(fā)明的抗蝕膜再造法的實(shí)施方式。
在圖1所示的任何過(guò)程(步驟)之前或之后，可以進(jìn)行剝離光致抗蝕膜4的步驟。通常，當(dāng)在如圖1(b)所示已經(jīng)形成了光致抗蝕膜4的情況下，光致抗蝕膜4的圖案不是所需圖案時(shí)，剝離光致抗蝕膜4，并可以再形成另一光致抗蝕膜4’。這種方法被稱作再造法。該方法在制造高清晰度器件中起到非常重要的作用。此外，當(dāng)在圖1(a)的情況下光致抗蝕膜4的涂敷狀態(tài)不足時(shí)，也可以進(jìn)行再造法。
在本實(shí)施方式中，使用有機(jī)溶劑作為脫模劑，并剝離Si-C基膜3上的光致抗蝕膜4。在如圖2(a)所示利用有機(jī)溶劑作為脫模劑剝離Si-C基膜3上的光致抗蝕膜4之后，如圖2(b)所示再形成另一光致抗蝕膜4’(再造步驟)。此后，如圖2(c)所示，通過(guò)光刻法進(jìn)行圖案化(圖案形成)步驟。
盡管傳統(tǒng)上通常使用(硫酸+過(guò)氧化氫水溶液)，如果在此使用(硫酸+過(guò)氧化氫水溶液)作為脫模劑，Si-C基膜3可能會(huì)因氧化受損。在這種情況下，在再造步驟之后，可能在抗蝕劑圖案中產(chǎn)生抗蝕膜的圖案傾斜和/或剝離。然而，按照本實(shí)施方式，由于使用有機(jī)溶劑作脫模劑，盡管令人滿意地去除了由有機(jī)材料制成的光致抗蝕膜4，但不會(huì)因此影響由無(wú)機(jī)材料制成的Si-C基膜3，因此不會(huì)損壞Si-C基膜3的表面。因此，在通過(guò)本實(shí)施方式的再造法形成的光致抗蝕膜4’中，在圖案形成步驟后，較不可能導(dǎo)致由基層損壞而引起的抗蝕膜的圖案傾斜和/或剝離。
用作脫模劑的有機(jī)溶劑不受限制，但是可以根據(jù)光致抗蝕膜4的材料適當(dāng)?shù)剡x擇。在有機(jī)溶劑中，稀釋劑是優(yōu)選的。特別地，丙酮基稀釋劑是優(yōu)選的。作為具體例子，列出PGME(丙二醇單甲醚)或PGMEA(丙二醇單甲醚乙酸酯)。
用脫模劑剝離光致抗蝕膜4的步驟的具體方式不受限制。例如，在使其上已經(jīng)形成了光致抗蝕膜4的半導(dǎo)體片1旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，將作為脫模劑的有機(jī)溶劑噴向光致抗蝕膜4是有效的。具體而言，如圖3所示，可以使用有機(jī)溶劑涂敷裝置10，其包括杯體11、可以在杯體11中水平吸住并固定半導(dǎo)體片1的旋轉(zhuǎn)夾頭12、使旋轉(zhuǎn)夾頭12旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)13、位于旋轉(zhuǎn)夾頭12上方并能夠?qū)⒆鳛槊撃┑挠袡C(jī)溶劑噴向半導(dǎo)體片1的大致中間部分的噴嘴14、和位于旋轉(zhuǎn)夾頭12下方并能夠?qū)⑾嗤撃﹪娤虬雽?dǎo)體片1的相反表面以漂洗該表面的反洗噴嘴15。
在這種情況下，當(dāng)剝離光致抗蝕膜4時(shí)，如圖3所示，用旋轉(zhuǎn)夾頭12吸住并支撐半導(dǎo)體片1，并在通過(guò)電動(dòng)機(jī)13使被旋轉(zhuǎn)夾頭12吸住的半導(dǎo)體片1旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，將有機(jī)溶劑5從噴嘴14噴向半導(dǎo)體片1的大致中間部分。由于離心力，在光致抗蝕膜4的整個(gè)表面上涂敷有機(jī)溶劑5，從而使光致抗蝕膜4溶解并剝離。此后，停止有機(jī)溶劑5的噴射，從而清除已經(jīng)溶有抗蝕劑的有機(jī)溶劑。隨后，從噴嘴14和反洗噴嘴15噴射有機(jī)溶劑，從而進(jìn)行半導(dǎo)體片1的漂洗步驟。
如下示例性地顯示具體方法。在用旋轉(zhuǎn)夾頭12平行吸住并固定半導(dǎo)體片1之后，使噴嘴14位于半導(dǎo)體片1上方。然后，使半導(dǎo)體片1以例如3000rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)10秒。隨后，使半導(dǎo)體片1的轉(zhuǎn)速降至例如1500rpm。然后，從噴嘴14中噴射有機(jī)溶劑(例如稀釋劑)，例如3秒。然后，在半導(dǎo)體片1的整個(gè)表面上涂敷有機(jī)溶劑。隨后，在使半導(dǎo)體片1的轉(zhuǎn)速降至例如40rpm的情況下，進(jìn)一步噴射有機(jī)溶劑，例如15秒。然后，停止有機(jī)溶劑的噴射，撤回噴嘴，使半導(dǎo)體片1的轉(zhuǎn)速降至例如20rpm，并使半導(dǎo)體片1旋轉(zhuǎn)5秒。此后，停止半導(dǎo)體片1的旋轉(zhuǎn)。然后，使噴嘴14位于半導(dǎo)體片1上方，并使半導(dǎo)體片1以例如1500rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)3秒。由此，清除有機(jī)溶劑。然后，停止半導(dǎo)體片1的旋轉(zhuǎn)。隨后，在將半導(dǎo)體片1的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)至例如1000rpm的情況下，從噴嘴14和反洗噴嘴15中噴出有機(jī)溶劑，例如5秒。然后，停止有機(jī)溶劑的噴射，使半導(dǎo)體片1的轉(zhuǎn)速升至例如2000rpm，并進(jìn)行有機(jī)溶劑的清除步驟達(dá)8秒。
有機(jī)溶劑涂敷裝置10具有與用于涂敷光致抗蝕材料的抗蝕劑涂敷裝置幾乎相同的結(jié)構(gòu)。也就是說(shuō)，作為有機(jī)溶劑涂敷裝置10，可以使用抗蝕劑涂敷裝置。如圖4中所示，抗蝕劑涂敷裝置包括杯體21、可以在杯體21中水平吸住并固定半導(dǎo)體片1的旋轉(zhuǎn)夾頭22、使旋轉(zhuǎn)夾頭22旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)23、位于旋轉(zhuǎn)夾頭22上方的噴嘴裝置24、和位于旋轉(zhuǎn)夾頭22下方的反洗噴嘴25。噴嘴裝置24帶有稀釋劑噴嘴26，其將稀釋劑噴向半導(dǎo)體片1以在涂敷抗蝕液之前預(yù)潤(rùn)濕，噴嘴裝置24還帶有抗蝕劑噴嘴27，其噴出抗蝕液。當(dāng)使用這種抗蝕劑涂布器作為用于剝離抗蝕膜的有機(jī)溶劑涂敷裝置10時(shí)，可以通過(guò)從稀釋劑噴嘴26中噴出稀釋劑來(lái)剝離光致抗蝕膜4。另一方面，在剝離光致抗蝕膜4之后，從抗蝕劑噴嘴27提供抗蝕液，從而涂敷光致抗蝕材料并完成光致抗蝕膜的再造過(guò)程。
將有機(jī)溶劑涂敷裝置10，例如如圖5所示安裝在抗蝕劑剝離系統(tǒng)30中?？刮g劑剝離系統(tǒng)30包括放置載體C的載體臺(tái)(C/S)31，在每個(gè)載體上包含半導(dǎo)體片，并且其中進(jìn)行半導(dǎo)體片的送入和送出操作；傳送單元32，其從和向載體臺(tái)(C/S)31中的載體C接收和輸送半導(dǎo)體片1并傳送半導(dǎo)體片1；傳送路徑33，傳送單元32可在其中移動(dòng)；位于傳送路徑33一側(cè)的三個(gè)冷卻單元(COL)34；和位于傳送路徑33另一側(cè)的兩個(gè)有機(jī)溶劑涂敷單元(O-COT)35。各個(gè)有機(jī)溶劑涂敷單元35都是在其中配套使用有機(jī)溶劑涂敷裝置10的單元。
如圖6所示，冷卻單元(COL)34由外罩36和位于外罩36中的冷卻板37組成，調(diào)節(jié)冷卻板37的溫度至例如23℃。當(dāng)將半導(dǎo)體片1在冷卻板37上放置預(yù)定時(shí)間(例如15秒)時(shí)，調(diào)節(jié)半導(dǎo)體片1的溫度。
在抗蝕劑剝離系統(tǒng)30中，將傳送單元32和其它組件連接到控制部件(過(guò)程控制器)40上。然后，使傳送單元32和其它組件適合用控制部件40進(jìn)行控制。此外，將用戶界面41，例如進(jìn)程管理員用于輸入指令或類似信息以操縱/控制抗蝕劑剝離系統(tǒng)30的鍵盤(pán)、和/或使系統(tǒng)30的操作狀況可視化并顯示出來(lái)的顯示器，連接到控制部件40上。此外，將存儲(chǔ)部件42連接到控制部件40上。在存儲(chǔ)部件42中，存儲(chǔ)了通過(guò)控制部件40的控制實(shí)現(xiàn)在抗蝕劑剝離系統(tǒng)30中進(jìn)行的各種過(guò)程的控制程序、和/或使等離子蝕刻裝置中的各個(gè)組件按照工藝條件進(jìn)行各種過(guò)程的程序/指示(recipe)。
指示可以存儲(chǔ)在硬盤(pán)或半導(dǎo)體存儲(chǔ)器中。或者，以使指示包含在CDROM或DVD之類的可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)中的方式，可以使指示設(shè)置在存儲(chǔ)部件42中的預(yù)定位置。此外，可以將指示從另一裝置經(jīng)由例如專用線傳遞。如果需要，根據(jù)來(lái)自用戶界面41的特定指令，從存儲(chǔ)部件42召出任選指示，并由控制部件40執(zhí)行，從而在控制部件40的控制下，在抗蝕劑剝離系統(tǒng)30中進(jìn)行所需過(guò)程。
在抗蝕劑剝離系統(tǒng)30中，通過(guò)傳送單元32將要從中剝離光致抗蝕膜的半導(dǎo)體片1從載體臺(tái)(C/S)31上的載體C中取出，并置于冷卻單元(COL)34的冷卻板37上，從而進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)控制。此后，通過(guò)傳送單元32將冷卻單元(COL)34上的半導(dǎo)體片1傳送到有機(jī)溶劑涂敷單元(O-COT)35之一中，從而進(jìn)行光致抗蝕膜的上述剝離步驟。在完成該過(guò)程(步驟)后，通過(guò)傳送單元32將加工的半導(dǎo)體片1輸送到載體C上。重復(fù)上述程序，重復(fù)次數(shù)為載體C中所含的半導(dǎo)體片1的數(shù)量。然后，將已經(jīng)從中剝離了光致抗蝕膜的半導(dǎo)體片傳送到普通抗蝕劑涂敷/顯影系統(tǒng)中，以進(jìn)行光致抗蝕劑涂敷過(guò)程，通過(guò)與抗蝕劑涂敷/顯影系統(tǒng)連接的曝光裝置進(jìn)行隨后的抗蝕劑曝光過(guò)程，并進(jìn)行隨后的顯影過(guò)程。
可以將如上所述可以剝離光致抗蝕膜的有機(jī)溶劑涂敷單元加入普通抗蝕劑涂敷/顯影系統(tǒng)中。在這種情況下，可以以嵌入(in-line)方式進(jìn)行光致抗蝕膜的再造過(guò)程?，F(xiàn)說(shuō)明包括這種有機(jī)溶劑涂敷單元(O-COT)的抗蝕劑涂敷/顯影系統(tǒng)的例子。圖7是表示這種抗蝕劑涂敷/顯影系統(tǒng)50的透視圖。抗蝕劑涂敷/顯影系統(tǒng)50包括用于接收和輸送背部載體(back carrier)C的載體臺(tái)60，每個(gè)載體都可以含有預(yù)定數(shù)量的半導(dǎo)體片1；用于對(duì)半導(dǎo)體片進(jìn)行抗蝕劑涂敷過(guò)程、曝光之后的顯影過(guò)程、和在其之前和之后的熱處理過(guò)程的工藝臺(tái)70；和相對(duì)于載體臺(tái)60，位于工藝臺(tái)70相對(duì)側(cè)并與曝光裝置90連接的界面臺(tái)80。
將抗蝕劑涂敷/顯影系統(tǒng)50的各個(gè)組件和曝光裝置90連接到控制部件(過(guò)程控制器)100上，由此適合通過(guò)控制部件100進(jìn)行控制。此外，將用戶界面101，例如進(jìn)程管理員用于輸入指令或類似信息以操縱/控制抗蝕劑涂敷/顯影系統(tǒng)50和曝光裝置90的鍵盤(pán)、和/或使抗蝕劑涂敷/顯影系統(tǒng)50和曝光裝置90的操作狀況可視化并顯示出來(lái)的顯示器，連接到控制部件100上。此外，將存儲(chǔ)部件102連接到控制部件100上。在存儲(chǔ)部件102中，存儲(chǔ)了通過(guò)控制部件100的控制實(shí)現(xiàn)在抗蝕劑涂敷/顯影系統(tǒng)50和曝光裝置90中進(jìn)行的各種過(guò)程的控制程序、和/或使等離子蝕刻裝置中的各個(gè)組件按照工藝條件進(jìn)行各種過(guò)程的程序/指示。
指示可以存儲(chǔ)在硬盤(pán)或半導(dǎo)體存儲(chǔ)器中。或者，以使指示包含在CDROM或DVD之類的可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)中的方式，可以使指示設(shè)置在存儲(chǔ)部件102中的預(yù)定位置。此外，可以將指示從另一裝置經(jīng)由例如專用線傳遞。如果需要，根據(jù)來(lái)自用戶界面101的特定指令，從存儲(chǔ)部件102召出任選指示，并由控制部件100執(zhí)行，從而在控制部件100的控制下，在抗蝕劑涂敷/顯影系統(tǒng)50和曝光裝置90中進(jìn)行所需過(guò)程。
在工藝臺(tái)70中，提供三個(gè)熱單元塔71、72、73以便將兩個(gè)主輸送單元74、75夾在中間。這三個(gè)熱單元塔71、72、73各自由多個(gè)垂直堆積的單元組成，它們各自進(jìn)行與抗蝕劑涂敷/顯影過(guò)程有關(guān)的熱處理，例如加熱或冷卻。在主輸送單元74前面，安裝涂覆單元塔76，其由堆積的抗蝕劑涂敷單元(COT)和有機(jī)溶劑涂敷單元(O-COT)組成?？刮g劑涂敷單元(COT)和有機(jī)溶劑涂敷單元(O-COT)的總數(shù)為例如5個(gè)。在主輸送單元75前面，安裝顯影單元塔77，其由堆積的顯影單元(DEV)組成。顯影單元(DEV)的數(shù)量為例如5個(gè)。使各個(gè)顯影單元在曝光后進(jìn)行顯影過(guò)程。主輸送單元74、75各自含有可以在垂直方向上移動(dòng)的傳送單元。因此，半導(dǎo)體片可以相對(duì)于三個(gè)熱單元塔71、72、73、涂敷單元塔76和顯影單元塔77中的每個(gè)傳送。
在上述抗蝕劑涂敷/顯影系統(tǒng)50中，如果半導(dǎo)體片正常，且不需要再造，則通過(guò)安裝在載體臺(tái)60中的傳送單元從載體C上取出半導(dǎo)體片。然后，將半導(dǎo)體片傳送到位于工藝臺(tái)70的熱單元塔71中的通路單元。然后，半導(dǎo)體片被主輸送單元74的傳送單元接收，再依次傳送到熱單元塔71、72的預(yù)定單元中。半導(dǎo)體片進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)過(guò)程、粘合過(guò)程、烘焙過(guò)程或類似過(guò)程，然后傳送到抗蝕劑涂敷單元(COT)中進(jìn)行光致抗蝕劑涂敷過(guò)程。然后，主輸送單元74的傳送單元從抗蝕劑涂敷單元(COT)中取出半導(dǎo)體片，并再將其傳送到熱單元塔72的預(yù)定單元中。然后，半導(dǎo)體片進(jìn)行烘焙過(guò)程和溫度調(diào)節(jié)過(guò)程，并通過(guò)主輸送單元74、75的傳送單元經(jīng)由熱單元塔72、73中的通路單元傳送到界面臺(tái)80中。在界面臺(tái)80中，設(shè)置傳送單元，并設(shè)置用于使半導(dǎo)體片備用的備用部件或類似物。通過(guò)傳送單元將半導(dǎo)體片傳送到曝光裝置中進(jìn)行曝光過(guò)程。將曝光后的半導(dǎo)體片經(jīng)由界面臺(tái)80送回工藝臺(tái)70。在工藝臺(tái)70中，再通過(guò)主輸送單元75的傳送單元將半導(dǎo)體片傳送到熱單元塔73的預(yù)定單元中，以進(jìn)行曝光后烘焙過(guò)程和溫度調(diào)節(jié)過(guò)程。然后，將半導(dǎo)體片傳送到顯影單元(DEV)之一中。在顯影單元(DEV)中，進(jìn)行半導(dǎo)體片的顯影過(guò)程。此后，再通過(guò)主輸送單元75的傳送單元將半導(dǎo)體片傳送到熱單元塔72的預(yù)定單元中，以進(jìn)行烘焙過(guò)程和溫度調(diào)節(jié)過(guò)程。然后，將加工的半導(dǎo)體片通過(guò)主輸送單元75、74的傳送單元傳送，并通過(guò)載體臺(tái)60上的傳送單元進(jìn)入到預(yù)定載體C中。
如果需要再造半導(dǎo)體片，將半導(dǎo)體片從載體臺(tái)60傳送到工藝臺(tái)70。在熱單元塔71的預(yù)定單元中，半導(dǎo)體片進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)過(guò)程。然后，將半導(dǎo)體片傳送到有機(jī)溶劑涂敷單元(O-COT)中，從而進(jìn)行光致抗蝕膜的剝離步驟。然后，連續(xù)進(jìn)行與對(duì)于普通半導(dǎo)體片相同的一系列處理。如果有機(jī)溶劑涂敷單元(O-COT)也可以涂敷抗蝕材料，光致抗蝕膜的剝離步驟和另一光致抗蝕材料的涂敷步驟可以連續(xù)進(jìn)行。此外，可以分別制備用于加工普通半導(dǎo)體片的抗蝕劑涂敷/顯影系統(tǒng)和專門(mén)用于再造的另一抗蝕劑涂敷/顯影系統(tǒng)。在這種情況下，在用于加工普通半導(dǎo)體片的抗蝕劑涂敷/顯影系統(tǒng)中，如果通過(guò)試驗(yàn)或類似方法檢測(cè)必須再造半導(dǎo)體片，則將半導(dǎo)體片儲(chǔ)存在特定載體中，并且當(dāng)這些半導(dǎo)體片的數(shù)量達(dá)到預(yù)定數(shù)量時(shí)，可以將這些半導(dǎo)體片傳送到專用于再造的抗蝕劑涂敷/顯影系統(tǒng)中以進(jìn)行再造過(guò)程。
此外，也可以將其上已經(jīng)形成了光致抗蝕膜4的半導(dǎo)體片1浸在裝有有機(jī)溶劑的容器中。
接著，解釋為確定本發(fā)明的效果而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。
在此，在已經(jīng)在半導(dǎo)體片上形成的氧化膜上形成具有雙層結(jié)構(gòu)的Si-C基膜。Si-C基膜具有由SiCOH成分的頂層(其厚度為25納米)和SiCH成分的底層(其厚度為100納米)構(gòu)成的層結(jié)構(gòu)。將ArF光致抗蝕膜涂敷到Si-C基膜上，并通過(guò)光刻法在ArF光致抗蝕膜上形成圖案。然后，按照本發(fā)明進(jìn)行光致抗蝕膜的再造法。
利用作為丙酮基稀釋劑的PGME和PGMEA(可獲自TOKYOOHKA KOGYO CO.，LTD.OK82)進(jìn)行光致抗蝕膜再造法中的光致抗蝕膜剝離步驟。具體而言，通過(guò)圖3所示的裝置，在轉(zhuǎn)速為1000至1500rpm且涂敷時(shí)間為20至30秒的條件下將有機(jī)溶劑涂敷到半導(dǎo)體片上。
作為比較，利用傳統(tǒng)上使用的(硫酸+過(guò)氧化氫水溶液)剝離光致抗蝕膜。具體而言，將其上已經(jīng)形成了光致抗蝕膜的半導(dǎo)體片在H2SO4∶H2O2＝1∶12的水溶液中于120℃浸漬10分鐘。
在已經(jīng)如上所述剝離了光致抗蝕膜之后，將組成和Si-C基膜表面的接觸角與沉積了光致抗蝕膜的狀況(as-depo)相比較。結(jié)果顯示在圖8中。
如圖8所示，當(dāng)使用(硫酸+過(guò)氧化氫水溶液)時(shí)，與“as-depo”狀況相比，O/Si比率的值提高，并且接觸角降低。因此，當(dāng)使用(硫酸+過(guò)氧化氫水溶液)時(shí)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)明顯促進(jìn)了Si-C基膜的氧化，并且Si-C基膜變成親水的。也就是說(shuō)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)Si-C基膜的表面被脫模劑溶液損壞，并且與抗蝕劑的粘合性之類的特性可能受損。
另一方面，如圖8所示，當(dāng)使用稀釋劑作為有機(jī)溶劑時(shí)，與“as-depo”狀況相比，C/Si比率、O/Si比率和接觸角幾乎不改變。也就是說(shuō)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)Si-C基膜表面很少被脫模劑溶液損壞。
接著，通過(guò)XPS(X-射線光電子光譜法)，在下列每一材料的深度方向進(jìn)行化學(xué)組成分析“as-depo”狀況下的Si-C基膜；已經(jīng)用稀釋劑剝離光致抗蝕膜之后的Si-C基膜；和已經(jīng)用(硫酸+過(guò)氧化氫水溶液)剝離了光致抗蝕膜之后的Si-C薄膜。這些結(jié)果顯示在圖9至11中。在此，實(shí)際上，Si-C基膜包括H，但是H不能通過(guò)XPS分析法檢測(cè)。由此，在圖9至11中，Si、C和O的組分比(總計(jì)100％)以每一深度下的原子密度(％)表示。
如圖10所示，當(dāng)用稀釋劑剝離光致抗蝕膜時(shí)，深度方向上的組成幾乎不變。另一方面，如圖11所示，當(dāng)用(硫酸+過(guò)氧化氫水溶液)剝離光致抗蝕膜時(shí)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在整個(gè)膜上都加劇了氧化。
接著，比較再造步驟(剝離步驟)之前的圖案狀況、在已經(jīng)用(硫酸+過(guò)氧化氫水溶液)剝離了光致抗蝕膜之后進(jìn)行再造步驟時(shí)的圖案狀況、在已經(jīng)用稀釋劑剝離了光致抗蝕膜之后進(jìn)行再造步驟時(shí)的圖案狀況。這些狀況的SEM照片顯示在圖12中。
如圖12所示，當(dāng)用(硫酸+過(guò)氧化氫水溶液)剝離了光致抗蝕膜之后進(jìn)行再造步驟時(shí)，由于基底Si-C基膜受損，特別地，iso(隔離的)圖案變得更薄。此外，發(fā)現(xiàn)了圖案傾斜和/或抗蝕膜剝離。另一方面，當(dāng)用稀釋劑剝離了光致抗蝕膜之后進(jìn)行再造步驟時(shí)，圖案狀況與再造步驟之前一樣好。
此外，本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，而是可以進(jìn)行各種變動(dòng)。例如，在上述實(shí)施方式中，已經(jīng)說(shuō)明了在具有抗反射功能和硬掩模功能的Si-C基膜上的抗蝕膜的剝離。然而，本發(fā)明不限于此，而是也可用于剝離具有其它功能的Si-C基膜上的抗蝕膜的。本發(fā)明還適用于剝離具有低介電常數(shù)的低-k膜、多孔SiOC膜、SiOF膜、多孔二氧化硅膜或多孔MSQ膜上的抗蝕膜。此外，主要說(shuō)明了在再造法中抗蝕膜的剝離步驟，但是本發(fā)明可用于為了其它用途和/或在其它時(shí)機(jī)進(jìn)行的抗蝕膜剝離步驟。此外，已經(jīng)說(shuō)明了剝離光致抗蝕膜的情況，但是本發(fā)明可用于剝離其它抗蝕膜的情況。此外，待蝕刻的目標(biāo)膜不限于氧化膜，還可以是其它膜，例如多晶硅膜。
權(quán)利要求
1.一種在已經(jīng)于基板上形成的Si-C基膜上剝離抗蝕膜的方法，包括制備作為脫模劑的有機(jī)溶劑的制備步驟，和將所述有機(jī)溶劑涂敷到抗蝕膜上的涂敷步驟。
2.按照權(quán)利要求1所述的剝離抗蝕膜的方法，其中所述Si-C基膜是具有抗反射功能和硬掩模功能的膜，且在不損害所述Si-C基膜的抗反射功能和硬掩模功能的情況下進(jìn)行所述涂敷步驟。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的剝離抗蝕膜的方法，其中所述有機(jī)溶劑是稀釋劑。
4.按照權(quán)利要求3所述的剝離抗蝕膜的方法，其中所述有機(jī)溶劑是丙酮基稀釋劑。
5.按照權(quán)利要求1至4中任何一項(xiàng)所述的剝離抗蝕膜的方法，其中在旋轉(zhuǎn)基板的情況下，通過(guò)將所述脫模劑施加到所述抗蝕膜上而進(jìn)行所述涂敷步驟。
6.按照權(quán)利要求1至4中任何一項(xiàng)所述的剝離抗蝕膜的方法，其中通過(guò)將基板浸在所述脫模劑中以進(jìn)行所述涂敷步驟。
7.一種抗蝕膜再造法，包括將已經(jīng)在基板上形成的Si-C基膜上的抗蝕膜剝離的剝離步驟，和在Si-C基膜上再形成另一抗蝕膜的再造步驟，其中所述剝離步驟包括制備作為脫模劑的有機(jī)溶劑的制備步驟，和將所述有機(jī)溶劑涂敷到抗蝕膜上的涂敷步驟。
8.按照權(quán)利要求7所述的抗蝕膜再造法，其中所述Si-C基膜是具有抗反射功能和硬掩模功能的膜，且在不損害所述Si-C基膜的抗反射功能和硬掩模功能的情況下進(jìn)行所述涂敷步驟。
9.按照權(quán)利要求7或8所述的抗蝕膜再造法，其中所述有機(jī)溶劑是稀釋劑。
10.按照權(quán)利要求9所述的抗蝕膜再造法，其中所述有機(jī)溶劑是丙酮基稀釋劑。
11.按照權(quán)利要求7至10中任何一項(xiàng)所述的抗蝕膜再造法，其中在旋轉(zhuǎn)基板的情況下，通過(guò)將所述脫模劑施加到所述抗蝕膜上而進(jìn)行所述涂敷步驟。
12.按照權(quán)利要求7至10中任何一項(xiàng)所述的抗蝕膜再造法，其中通過(guò)將基板浸在所述脫模劑中以進(jìn)行所述涂敷步驟。
13.一種基板的加工方法，包括在已經(jīng)在基板上形成的待蝕刻的目標(biāo)膜上依次形成Si-C基膜和抗蝕膜的步驟，利用所述抗蝕膜作為掩模蝕刻所述Si-C基膜的第一蝕刻步驟，利用所述抗蝕膜和所述Si-C基膜作為掩模蝕刻所述待蝕刻的目標(biāo)膜的第二蝕刻步驟，和在所需時(shí)機(jī)剝離所述抗蝕膜的剝離步驟，其中所述剝離步驟包括制備作為脫模劑的有機(jī)溶劑的制備步驟，和在所述抗蝕膜上涂敷所述有機(jī)溶劑的涂敷步驟。
14.按照權(quán)利要求13所述的基板的加工方法，其中所述Si-C基膜是具有抗反射功能和硬掩模功能的膜，且在不損害所述Si-C基膜的抗反射功能和硬掩模功能的情況下進(jìn)行所述涂敷步驟。
15.按照權(quán)利要求13或14所述的基板的加工方法，其中所述有機(jī)溶劑是稀釋劑。
16.按照權(quán)利要求15所述的基板的加工方法，其中所述有機(jī)溶劑是丙酮基稀釋劑。
17.按照權(quán)利要求13至16中任何一項(xiàng)所述的基板的加工方法，其中在旋轉(zhuǎn)基板的情況下，通過(guò)將所述脫模劑施加到所述抗蝕膜上而進(jìn)行所述涂敷步驟。
18.按照權(quán)利要求13至16中任何一項(xiàng)所述的基板的加工方法，其中通過(guò)將基板浸在所述脫模劑中以進(jìn)行所述涂敷步驟。
19.按照權(quán)利要求13至18中任何一項(xiàng)所述的基板的加工方法，其中在所述剝離步驟之后，進(jìn)行在所述Si-C基膜上再形成另一抗蝕膜的再造步驟。
20.按照權(quán)利要求19所述的基板的加工方法，其中所述剝離步驟和所述再造步驟在所述第一蝕刻步驟之前進(jìn)行。
21.一種用于將已經(jīng)在基板上形成的Si-C基膜上的抗蝕膜剝離的剝離裝置，包括可旋轉(zhuǎn)地支撐基板的旋轉(zhuǎn)夾頭，在所述基板上已經(jīng)形成了待剝離的抗蝕膜，和將作為脫模劑的有機(jī)溶劑噴向由所述旋轉(zhuǎn)夾頭固定的基板的噴嘴。
22.一種用于將已經(jīng)在基板上形成的Si-C基膜上的抗蝕膜剝離并用于涂敷下一抗蝕膜的抗蝕膜再造裝置，包括可旋轉(zhuǎn)地支撐基板的旋轉(zhuǎn)夾頭，在所述基板上已經(jīng)形成了待剝離的抗蝕膜，將作為脫模劑的有機(jī)溶劑噴向由所述旋轉(zhuǎn)夾頭固定的基板的有機(jī)溶劑噴嘴，和將抗蝕液噴向由所述旋轉(zhuǎn)夾頭固定的基板的抗蝕液噴嘴。
23.一種抗蝕膜再造裝置，包括剝離裝置，其將已經(jīng)在基板上形成的Si-C基膜上的抗蝕膜剝離，和抗蝕劑涂敷裝置，其在已經(jīng)剝離了抗蝕膜的基板的Si-C基膜上涂敷下一抗蝕膜。
全文摘要
本發(fā)明提供基板的加工方法，包括在已經(jīng)在基板上形成的待蝕刻的目標(biāo)膜上依次形成Si－C基膜和抗蝕膜的步驟；利用抗蝕膜作為掩模蝕刻Si－C基膜的第一蝕刻步驟；和利用抗蝕膜和Si－C基膜作為掩模蝕刻待蝕刻的目標(biāo)膜的第二蝕刻步驟。該加工方法進(jìn)一步包括在所需時(shí)機(jī)剝離抗蝕膜的剝離步驟。剝離步驟包括制備作為脫模劑的有機(jī)溶劑的制備步驟，和在抗蝕膜上涂敷有機(jī)溶劑的涂敷步驟。
文檔編號(hào)H01L21/00GK1926663SQ20058000651
公開(kāi)日2007年3月7日 申請(qǐng)日期2005年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月1日
發(fā)明者蘆垣繁雄, 加藤良裕, 廣田良浩, 村木雄介, 川崎哲, 志村悟 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社