[发明专利]防止抗蚀剂中图象毁坏的显影剂/漂洗液的组成

说明书

技术领域

本发明一般地涉及电子元件例如集成电路半导体的制备，尤其是涉及一种防止集成电路制备的光刻步骤中抗蚀剂图案的毁坏的方法，其中，抗蚀剂图案被形成于晶片表面上，用于后续刻蚀去除或添加材料的步骤中。

背景技术

例如薄膜集成电路的电子元件衬底与例如晶片的半导体器件上的电路制作要求使用微刻处理以确定电路图案。光刻处理确定用于后来的刻蚀去除或材料添加的衬底区域且集成的趋向是继续减小包括电路线宽的特征尺寸。

光刻是基于对光的构图曝光与后来的晶片表面上的光敏的光致抗蚀剂的显影产生一个三维的立体图象。微刻用于印制半导体工业中的超小图案但形成抗蚀剂图象的基本步骤与常规的光刻技术基本相同。

概括地说，把对辐射敏感的光致抗蚀剂涂敷在例如晶片的衬底上然后常通过掩摸使图案曝光从而转移至光致抗蚀剂上。取决于使用的光致抗蚀剂的类型，曝光将提高或降低曝光区域对于称为显影剂的合适溶剂的溶解度。正性光致抗蚀剂在曝光区域内将变得更易溶解而负性光致抗蚀剂在曝光区域内将变得更难溶解。在曝光之后，衬底区域被显影剂溶解而不再被构图的光致抗蚀剂薄膜覆盖因而接着可通过刻蚀或通过淀积材料在开口的构图区域内形成电路图案。

微刻的光致抗蚀剂处理中涉及的基本步骤包括首先清洁衬底与为了粘结光致抗蚀剂的衬底预处理。然后通常通过在晶片表面上旋转涂覆抗蚀剂从而用光致抗蚀剂覆盖晶片衬底。旋转涂覆程序一般地有三个步骤，其中为在晶片表面上散布光致抗蚀剂，把晶片加速至最终旋转速度，然后在恒定转速下旋转以散布并烘干抗蚀剂膜。在旋转步骤之后，得到一个典型约为0.1至10μm厚的较均匀对称的流体型面的涂层。旋转涂覆一般在3000至7000rpm的速度下进行20至60秒，使在直径150mm的晶片上均匀地产生达到±100°A的涂层。在旋转涂覆之后，一般温和地烘焙晶片以去除抗蚀剂中的溶剂。

然后曝光光致抗蚀剂以形成抗蚀剂中要求的图案。然后一般使用后烘焙接，着用显影剂显影抗蚀剂以去除不希望有的抗蚀剂部分以形成要求的抗蚀剂图案。显影可通过把晶片浸入显影剂或把显影剂溶液喷射到抗蚀剂表面上来完成。也可使用一种搅拌技术其中在晶片表面上搅拌或滴曝光显影剂溶液然后旋转晶片(与涂覆抗蚀剂材料相同)同时散布显影剂于晶片表面。上述显影技术被描述于chen等的美国专利No.6159662中，在此引用该专利作为参考。

停止显影处理，然后用漂洗液漂洗衬底表面上的显影剂，而一般也采用上述的浸入、喷射或搅拌方法进行。

典型地进行一个后显影烘焙步骤以去除剩余的溶剂，改善粘结并增强抗蚀剂的刻蚀抗力。然后可根据要求的结果通过刻蚀或添加材料处理晶片。

不幸的是，随着工业要求越来越小的细节尺寸，由抗蚀剂确定的线宽同样要求越来越小。然而，抗蚀剂图案的高度不能明显降低，因为图案必须有一定的高度或厚度以便保持起作用。抗蚀剂的高度对由抗蚀剂确定的标准线宽的比率称为高宽比，而当形成具有高的高宽比的巾面图案时，由于抗蚀剂图案有下落或毁坏的趋向因而发生一个严重的问题。

Tanka等在Japan J.Appl.phys.32卷(1993)第6059-6064页中的一篇标题为“Mechanism of Resist Paltern Collapse During DevelopmentProcess”的论文中讨论了细小抗蚀剂图案毁坏问题。在一种毁坏方式中，图案的顶部互相接触而图案毁坏导致抗蚀剂图案的弯曲、断裂、撕破或剥落，从而导致构图晶片不适于进一步处理。

尤其是当晶片上的特征变得更小例如高宽比大于3左右与线宽小于150nm时，图象毁坏是一个严重的问题。如本领域内技术人员的了解，随着高宽比增大与线宽减小，此问题变为更加明显，而在高宽比为6与线宽为100nm的线路中毁坏问题十分严重。