[發(fā)明專利]適用于去除蝕刻后的光致抗蝕劑和底部抗反射涂層的組合物

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680007314.8
• 申請(qǐng)日: 2006-01-09
• 公開（公告）號(hào): CN101137939A
• 公開（公告）日: 2008-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 大衛(wèi)·W·明賽克;王威華;大衛(wèi)·D·伯恩哈德;托馬斯·H·鮑姆;梅利莎·K·拉斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 高級(jí)技術(shù)材料公司
• 主分類號(hào): G03F7/30
• 分類號(hào): G03F7/30;G03F7/32;G03F7/42
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 王海川;樊衛(wèi)民

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及適用于在微電子裝置制造中將硬化的光致抗蝕劑和/或底部抗反射涂層(BARCs)從這種層所在的基片上去除的水基組合物，以及使用這種組合物將硬化的光致抗蝕劑和/或BARC層從微電子裝置上去除的方法。

相關(guān)技術(shù)

光刻技術(shù)包括涂覆、曝光和顯影的步驟。用正性或負(fù)性光致抗蝕劑物質(zhì)涂覆晶片，在隨后的工藝中，隨即用限定了欲保留或除去的圖案的掩膜覆蓋。在將掩膜適當(dāng)定位后，以諸如紫外(UV)光或深紫外(DUV)光(λ≈250nm)的單色輻射光束定向穿過掩膜，從而使曝光的光致抗蝕劑材料或多或少地可溶于選定的漂洗溶液中。然后將可溶的光致抗蝕劑材料除去，或“顯影”，從而留下與掩膜相同的圖案。

目前，有四種用于光刻產(chǎn)業(yè)的輻射的顯影波長(zhǎng)-436nm、365nm、248nm和193nm-近期的努力集中在157nm的光刻工藝上。理論上講，隨著每個(gè)波長(zhǎng)的減少，在半導(dǎo)體芯片上產(chǎn)生的特征也更小。然而，由于半導(dǎo)體基片的反射率與光刻波長(zhǎng)成反比，因而干擾及不均勻曝光的光致抗蝕劑限制了微電子裝置臨界尺寸的一致性。

例如，在暴露于DUV輻射時(shí)，熟知的是，光致抗蝕劑的透射率與基片對(duì)DUV波長(zhǎng)的高反射率結(jié)合，導(dǎo)致DUV輻射被反射回光致抗蝕劑中，從而在光致抗蝕劑層中產(chǎn)生駐波。駐波在光致抗蝕劑中引發(fā)進(jìn)一步的光化學(xué)反應(yīng)，引起光致抗蝕劑的不均勻曝光，包括不打算暴露于輻射的掩蔽部分的曝光，這導(dǎo)致線寬、間距及其它臨界尺寸的變化。

為了解決透射率和反射率的問題，人們開發(fā)了無機(jī)和有機(jī)性質(zhì)的底部抗反射涂層(BARCs)，該底部抗反射涂層是在施加光致抗蝕劑之前施加到基片上的。例如，包括但不限于聚砜、聚脲、聚脲砜、聚丙烯酸酯和聚(乙烯基吡啶)的有機(jī)BARCs通常具有的厚度，是采用旋轉(zhuǎn)涂覆技術(shù)沉積的。一般來說，有機(jī)BARCs是平整化的層，通孔填充均勻，而且是高度交聯(lián)的。有機(jī)BARCs在吸收輻射的同時(shí)通過使BARC層與光致抗蝕劑層的反射指數(shù)相匹配而阻止光的反射，從而阻止輻射反射和駐波。

在后段工序(BEOL)的集成電路的雙嵌入處理期間，采用氣相等離子體蝕刻將已顯影的光致抗蝕劑涂層的圖案轉(zhuǎn)移到底層的介電涂層上。在圖案轉(zhuǎn)移期間，活性等離子體氣體與顯影的光致抗蝕劑進(jìn)行反應(yīng)，導(dǎo)致在光致抗蝕劑的表面上形成硬化、交聯(lián)的聚合材料，或“硬皮”。此外，活性等離子體氣體與BARC的側(cè)壁進(jìn)行反應(yīng)，特征蝕刻到了電介質(zhì)中。在前段工序(FEOL)處理期間，采用離子注入將摻雜原子加入到曝光的晶片層中。離子注入．曝光的光致抗蝕劑也是高度交聯(lián)的，類似于等離子體蝕刻的光致抗蝕劑。

硬化的光致抗蝕劑和/或BARC材料從微電子裝置晶片中的清潔去除已被證實(shí)是不易和/或昂貴的。若不去除的話，所述層可能會(huì)對(duì)隨后的硅化或觸點(diǎn)形成產(chǎn)生干擾。通常，通過氧化性或還原性的等離子體灰化或濕清潔法去除所述的層。然而，等離子體灰化由于基片被暴露于氧化性或還原性等離子體蝕刻中，可能會(huì)通過特征形狀及尺寸的改變或通過介電材料介電常數(shù)的增加導(dǎo)致對(duì)介電材料的破壞。當(dāng)諸如有機(jī)硅酸鹽玻璃(OSG)或摻碳氧化物玻璃的低-k值介電材料為底層介電材料日寸，后者的問題更為突出。因此，往往希望避免采用等離子體灰化來去除硬化的光致抗蝕劑和/或BARC層。

當(dāng)在BEOL應(yīng)用中使用清潔劑/蝕刻劑組合物處理具有鋁或銅互聯(lián)布線的表面時(shí)，重要的是組合物具有良好的金屬相容性，例如對(duì)銅、鋁、鈷等的低蝕刻速率。水性去除溶液由于處理技術(shù)更為簡(jiǎn)單因而是優(yōu)選的，然而，光致抗蝕劑“硬皮”通常極其不溶于水性清潔劑，尤其是不破壞介電材料的清潔劑。通常將充足量的共溶劑、潤(rùn)濕劑和/或表面活性劑添加到該水溶液中，從而提高溶液的清洗能力。

例如，共溶劑通過增加光致抗蝕劑材料在組合物中的溶解度和/或降低溶液表面張力(即，提高潤(rùn)濕性)可以提高去除硬化的光致抗蝕劑的能力，然而，包含共溶劑可能會(huì)增加諸如金屬和低-k電介質(zhì)的其它材料的不良腐蝕。為此目的，期望使用不含共溶劑的水溶液，優(yōu)選能夠完全和有效地從底層電介質(zhì)中去除硬化的光致抗蝕劑和/或BARC層。