專利名稱：光刻膠和光刻膠圖形的優(yōu)化方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體器件的制造領域，尤其涉及能避免金屬離子雜質影響光刻膠圖形質量的光刻膠和光刻膠圖形的優(yōu)化方法。
背景技術：
半導體光刻技術包括在半導體晶圓的頂層表面上涂布光刻膠，以正光刻膠為例， 將所述光刻膠曝光形成圖案，然后將曝光后的光刻膠高溫烘烤，以使曝光部分的高分子為主的物質產(chǎn)生裂解；接著將裂解的高分子光刻膠移到顯影槽，因曝光的高分子可溶于顯影液，所以可借此去除曝光的高分子物質；如此，可在晶圓的頂層表面得到圖案化的光刻膠層。目前的光刻技術的主流為使用248nm (使用KrF光刻膠的曝光機)與193nm (使用 ArF光刻膠的曝光機)光源的曝光技術。以KrF光刻膠來講，包括聚合物(Polymer)、光酸產(chǎn)生劑(photo-acidgenerator， PAG)、酸捕捉劑(acid quencher)、添加劑(additive)等。光酸產(chǎn)生劑用來催化聚合物發(fā)生去保護基(deprotection)的化學反應，以增加聚合物在顯影液中的溶解度；酸捕捉劑可以調整光刻膠中光酸的擴散特性；添加劑則可以提升光刻膠表層對環(huán)境中堿性物質的耐受力。對于ArF光刻膠來說，主要是將KrF光刻膠中的聚合物的芳環(huán)(aromaticring)結構改成脂環(huán)烴(alicyclic)的結構，一方面可使193nm光波穿透至光刻膠底層，另一方面可增加光刻膠的抗刻蝕力。而其他成分如光酸產(chǎn)生劑、中性添加劑與堿性添加劑等，亦需要配合ArF光刻膠的聚合物的結構來加以調整。由于在光刻工藝中，光刻膠中不可避免地會受到污染，引入一些雜質，例如水分、 氧氣、臭氧有機物、甚至是微小顆粒物和金屬離子等，這些雜質會影響后續(xù)的曝光工藝和顯影工藝。以雜質中的金屬離子為例，在制作工藝中，由于在反應腔室或輸送光刻膠的管道中可能會存在有其他工藝中的殘留金屬離子，所述金屬離子不可避免地會摻入光刻膠中，所述摻入的金屬離子會與光刻膠(以KrF光刻膠或ArF光刻膠為例)中的聚合物結合而生成聚集的凝膠(gel)，所述凝膠在后續(xù)曝光顯影工藝中不易去除，進而出現(xiàn)例如刻蝕不完全而無法形成符合產(chǎn)品規(guī)范的接觸孔(如圖1中所示的11和12)或造成相鄰布線層橋接(如圖2中所示的21)等缺陷。例如在申請?zhí)?1122126. 7的中國專利申請文獻中提供了一種用于涂敷和顯影的方法和系統(tǒng)，所述發(fā)明主要在于在形成涂層的步驟之后和在曝光處理之前將半導體基片送入密封的腔室，減小所述腔室內的壓力到預定的壓力并持續(xù)預定時間，從而去除附著在半導體基片的涂層上的分子級雜質比如水分、水蒸氣、氧氣、臭氧有機物、細小顆粒等，所以曝光處理可以在更好的條件下進行而不被這些雜質所影響，提高半導體產(chǎn)品的成品率。但在上述專利申請文件中，并沒有涉及如何去除金屬離子或消除金屬離子與光刻膠中的聚合物產(chǎn)生凝膠的技術內容。

發(fā)明內容
本發(fā)明解決的問題是提供一種光刻膠和光刻膠圖形的優(yōu)化方法，避免在顯影過程中因光刻膠中的金屬離子與光刻膠中的聚合物生成不易清除的凝膠而清除不干凈、造成半導體器件產(chǎn)生缺陷的問題。為解決上述問題，本發(fā)明一方面提供一種光刻膠，其包括有用于與金屬離子配位鍵合而生成螯合物的螯合劑?？蛇x地，所述螯合劑為乙二胺四乙酸溶劑，所述乙二胺四乙酸溶劑與所述金屬離子生成乙二胺四乙酸螯合物。可選地，所述乙二胺四乙酸螯合物呈環(huán)狀結構。可選地，所述金屬離子為鋁、鈣、銅、鐵、錳、鎂、鉀、鈉或鋅?？蛇x地，所述光刻膠還包括聚合物、光酸產(chǎn)生劑、酸捕捉劑或添加劑中的一種或多種?？蛇x地，所述光刻膠為KrF光刻膠或ArF光刻膠。本發(fā)明另一方面提供一種光刻膠圖形的優(yōu)化方法，包括提供半導體襯底；在所述半導體襯底表面涂布光刻膠，形成光刻膠層；所述光刻膠中包含有金屬離子的雜質；通過曝光顯影將掩模版上的圖案轉移至所述光刻膠層上，形成光刻膠圖形；所述光刻膠包括有用于與金屬離子配位鍵合而生成螯合物的螯合劑。可選地，所述螯合劑為乙二胺四乙酸溶劑，所述乙二胺四乙酸溶劑與所述金屬離子生成乙二胺四乙酸螯合物?？蛇x地，所述乙二胺四乙酸螯合物呈環(huán)狀結構。可選地，所述金屬離子為鋁、鈣、銅、鐵、錳、鎂、鉀、鈉或鋅?？蛇x地，所述光刻膠還包括聚合物、光酸產(chǎn)生劑、酸捕捉劑或添加劑中的一種或多種。 可選地，所述光刻膠為KrF光刻膠或ArF光刻膠。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點所述光刻膠至少包括有螯合劑，所述螯合劑能與金屬離子配位鍵合而生成具有高穩(wěn)定性的螯合物，相較于現(xiàn)有技術，所述螯合物能夠將金屬離子予以隔絕，有效避免所述金屬離子與光刻膠中的聚合物生成不易清除的凝膠以防止在顯影時清除不干凈而產(chǎn)生缺陷，從而提高半導體器件的成品率。


圖1和圖2為現(xiàn)有光刻工藝中光刻膠中的金屬離子與聚合物生成凝膠產(chǎn)生的器件缺陷的示意圖；圖3為本發(fā)明光刻膠圖形的優(yōu)化方法的具體實施方式
流程圖；圖4至圖9為利用本發(fā)明光刻膠圖像的優(yōu)化方法來制作接觸孔的實施例示意圖。
具體實施例方式現(xiàn)有光刻工藝中，光刻膠中不可避免地會摻入一些雜質(例如金屬離子)，隨著半導體制造工藝的細微化，在光刻過程中，所述金屬離子會與光刻膠中的聚合物易生成難以去除的凝膠，影響光刻工藝的效果，降低半導體產(chǎn)品的成品率。本發(fā)明通過實驗對光刻膠進行了改進，提供了一種新型的光刻膠，所述光刻膠中包括有用于與金屬離子配位鍵合而生成螯合物的螯合劑。優(yōu)選地，所述螯合劑為乙二胺四乙酸溶劑，所述乙二胺四乙酸溶劑與所述金屬離子生成呈環(huán)狀結構的乙二胺四乙酸螯合物。本發(fā)明另一方面將所述包含有螯合劑的光刻膠應用于光刻膠圖形的形成工藝中， 利用光刻膠中螯合劑能與光刻膠中摻入的金屬離子配位鍵合而生成具有高穩(wěn)定性的螯合物的特性，將金屬離子予以隔絕，避免所述金屬離子與光刻膠中的聚合物生成凝膠，防止在顯影時因清除不干凈而產(chǎn)生缺陷，從而提高半導體器件的成品率。下面結合附圖對本發(fā)明所提供光刻膠應用于光刻膠圖形的形成工藝的具體實施方式
做詳細的說明。圖3即示出了利用本發(fā)明提供的光刻膠應用于光刻膠圖形的形成工藝的流程示意圖。如圖3所示，所述光刻膠圖形的優(yōu)化方法包括如下步驟步驟S101，提供半導體襯底；步驟S103，在所述半導體襯底表面涂布光刻膠，以形成光刻膠層；所述光刻膠中包括有用于與金屬離子配位鍵合而生成螯合物的螯合劑，所述螯合劑與所述光刻膠中摻入的金屬離子配位鍵合而生成螯合物；步驟S105，通過曝光顯影將掩模版上的圖案轉移至所述光刻膠層上，形成光刻膠圖形。以下以上述光刻膠圖形的優(yōu)化方法應用于制作接觸孔為例來進行具體說明。如圖4所示，提供半導體襯底200，所述半導體襯底200已包含有晶體管、存儲器或金屬連線等結構。在半導體襯底200上形成布線層202，其中布線層202的材料可以為鋁或鋁銅合金或多晶硅，如果布線層202的材料為鋁、銅或鋁銅合金的話，則形成方法為濺鍍法或電鍍法等；如果布線層202的材料為多晶硅，則形成方法為化學氣相沉積法或等離子體增強化學氣相沉積法等。繼續(xù)參考圖4，用化學氣相沉積法或物理氣相沉積法在布線層202上形成介電層 204，介電層204的材料為氧化硅或氮氧化硅等，其作用為使接觸孔之間互相絕緣；用化學氣相沉積法或物理氣相沉積法在介電層204上形成阻擋層206，阻擋層206的材料為含碳化合物等，其作用為在刻蝕過程中作為接觸孔圖形的硬掩模；利用旋涂法在阻擋層206上形成抗反射層(BARC) 208，抗反射層208的材料為有機高分子溶劑或含硅的有機高分子溶劑， 其作用為于后續(xù)曝光工藝中保護下面的膜層免受光的影響，減少曝光過程中光在后續(xù)形成的光刻膠層的上下表面的反射，以使曝光的大部分能量都被所述光刻膠層吸收。如圖5所示，利用旋涂法在抗反射層208上旋涂光刻膠以形成光刻膠層210。特別地，在本實施例中，所述光刻膠為KrF光刻膠或ArF光刻膠，主要包括聚合物(Polymer)、光酸產(chǎn)生劑(photo-acid generator ;PAG)、酸捕捉劑(acid quencher)、添力口劑(additive) 等。特別地，在本發(fā)明的技術方案中，所述光刻膠中包括有用于與金屬離子配位鍵合而生成螯合物的螯合劑，優(yōu)選地，所述螯合劑為乙二胺四乙酸溶劑(Ethylene Diamine Tetra-acetic Acid ；EDTA)，其化學結構式表示為
權利要求
1.一種光刻膠，其特征在于，所述光刻膠包括有用于與金屬離子配位鍵合而生成螯合物的螯合劑。
2.根據(jù)權利要求1所述光刻膠，其特征在于，所述螯合劑為乙二胺四乙酸溶劑，所述乙二胺四乙酸溶劑與所述金屬離子生成乙二胺四乙酸螯合物。
3.根據(jù)權利要求2所述光刻膠，其特征在于，所述乙二胺四乙酸螯合物呈環(huán)狀結構。
4.根據(jù)權利要求1所述光刻膠，其特征在于，所述金屬離子為鋁、鈣、銅、鐵、錳、鎂、鉀、 鈉或鋅。
5.根據(jù)權利要求1所述光刻膠，其特征在于，所述光刻膠還包括聚合物、光酸產(chǎn)生劑、 酸捕捉劑或添加劑中的一種或多種。
6.根據(jù)權利要求1所述光刻膠，其特征在于，所述光刻膠為KrF光刻膠或ArF光刻膠。
7.一種光刻膠圖形的優(yōu)化方法，包括提供半導體襯底；在所述半導體襯底表面涂布光刻膠，形成光刻膠層；通過曝光顯影將掩模版上的圖案轉移至所述光刻膠層上，形成光刻膠圖形；其特征在于，所述光刻膠包括有用于與金屬離子配位鍵合而生成螯合物的螯合劑。
8.根據(jù)權利要求7所述光刻膠圖形的優(yōu)化方法，其特征在于，所述螯合劑為乙二胺四乙酸溶劑，所述乙二胺四乙酸溶劑與所述金屬離子生成乙二胺四乙酸螯合物。
9.根據(jù)權利要求8所述光刻膠圖形的優(yōu)化方法，其特征在于，所述乙二胺四乙酸螯合物呈環(huán)狀結構。
10.根據(jù)權利要求7所述光刻膠圖形的優(yōu)化方法，其特征在于，所述金屬離子為鋁、鈣、 銅、鐵、錳、鎂、鉀、鈉或鋅。
11.根據(jù)權利要求7所述光刻膠，其特征在于，所述光刻膠還包括聚合物、光酸產(chǎn)生劑、 酸捕捉劑或添加劑中的一種或多種。
12.根據(jù)權利要求7所述光刻膠圖形的優(yōu)化方法，其特征在于，所述光刻膠為KrF光刻膠或ArF光刻膠。
全文摘要
一種光刻膠和光刻膠圖形的優(yōu)化方法，所述光刻膠包括有用于與金屬離子配位鍵合而生成螯合物的螯合劑。所述優(yōu)化方法包括提供半導體襯底；在所述半導體襯底表面涂布有光刻膠層，所述光刻膠層中包含有離散的金屬離子；通過曝光顯影將掩模版上的圖案轉移至所述光刻膠層上，形成光刻膠圖形；所述光刻膠包括有用于與金屬離子配位鍵合而生成螯合物的螯合劑。相較于現(xiàn)有技術，本發(fā)明的光刻膠層中包括螯合劑，使得所述螯合劑與所述金屬離子配位鍵合而生成螯合物，能夠有效避免所述金屬離子與光刻膠中的聚合物生成不易清除的凝膠并防止在顯影時清除不干凈而產(chǎn)生缺陷，從而提高半導體器件的成品率。
文檔編號H01L21/027GK102262357SQ20101019285
公開日2011年11月30日 申請日期2010年5月27日 優(yōu)先權日2010年5月27日
發(fā)明者林益世, 黃宜斌 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司