公开了一种适用于去除蚀刻后的光致抗蚀剂和底部抗反射涂层的组合物。该水基组合物包含至少一种离液序列高的溶质、至少一种碱性碱和去离子水。采用该组合物在集成电路的制造中实现了硬化的光致抗蚀剂和/或BARC材料的高效去除，而不会不利地影响基片上的金属物质、例如铜，也不会破坏在微电子装置结构中使用的低k介电材料。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】公开了一种适用于去除蚀刻后的光致抗蚀剂和底部抗反射涂层的组合物。该水基组合物包含至少一种离液序列高的溶质、至少一种碱性碱和去离子水。采用该组合物在集成电路的制造中实现了硬化的光致抗蚀剂和/或BARC材料的高效去除，而不会不利地影响基片上的金属物质、例如铜，也不会破坏在微电子装置结构中使用的低k介电材料。【专利说明】适用于去除蚀刻后的光致抗蚀剂和底部抗反射涂层的组合物本申请是申请日为2006年I月9日、申请号为200680007314.8的中国国家专利申请的分案申请。
本专利技术涉及适用于在微电子装置制造中将硬化的光致抗蚀剂和/或底部抗反射涂层(BARCs)从这种层所在的基片上去除的水基组合物，以及使用这种组合物将硬化的光致抗蚀剂和/或BARC层从微电子装置上去除的方法。
技术介绍
光刻技术包括涂覆、曝光和显影的步骤。用正性或负性光致抗蚀剂物质涂覆晶片，在随后的工艺中，随即用限定了欲保留或除去的图案的掩膜覆盖。在将掩膜适当定位后，以诸如紫外(UV)光或深紫外(DUV)光(λ?250nm)的单色辐射光束定向穿过掩膜，从而使曝光的光致抗蚀剂材料或多或少地可溶于选定的漂洗溶液中。然后将可溶的光致抗蚀剂材料除去，或“显影”，从而留下与掩膜相同的图案。 目前,有四种用于光刻产业的福射的显影波长-436nm、365nm、248nm和193nm_近期的努力集中在157nm的光刻工艺上。理论上讲，随着每个波长的减少，在半导体芯片上产生的特征也更小。然而，由于半导体基片的反射率与光刻波长成反比，因而干扰及不均匀曝光的光致抗蚀剂限制了微电子装置临界尺寸的一致性。 例如，在暴露于DUV辐射时，熟知的是，光致抗蚀剂的透射率与基片对DUV波长的高反射率结合，导致DUV辐射被反射回光致抗蚀剂中，从而在光致抗蚀剂层中产生驻波。驻波在光致抗蚀剂中引发进一步的光化学反应，引起光致抗蚀剂的不均匀曝光，包括不打算暴露于辐射的掩蔽部分的曝光，这导致线宽、间距及其它临界尺寸的变化。 为了解决透射率和反射率的问题，人们开发了无机和有机性质的底部抗反射涂层(BARCs)，该底部抗反射涂层是在施加光致抗蚀剂之前施加到基片上的。例如，包括但不限于聚讽、聚服、聚服讽、聚丙稀酸酷和聚(乙稀基卩比淀)的有机BARCs通常具有<ι()0...1 2()()Λ的厚度，是采用旋转涂覆技术沉积的。一般来说，有机BARCs是平整化的层，通孔填充均匀，而且是高度交联的。有机BARCs在吸收辐射的同时通过使BARC层与光致抗蚀剂层的反射指数相匹配而阻止光的反射，从而阻止辐射反射和驻波。 在后段工序(BEOL)的集成电路的双嵌入处理期间，采用气相等离子体蚀刻将已显影的光致抗蚀剂涂层的图案转移到底层的介电涂层上。在图案转移期间，活性等离子体气体与显影的光致抗蚀剂进行反应，导致在光致抗蚀剂的表面上形成硬化、交联的聚合材料，或“硬皮”。此外，活性等离子体气体与BARC的侧壁进行反应，特征蚀刻到了电介质中。在前段工序(FEOL)处理期间，采用离子注入将掺杂原子加入到曝光的晶片层中。离子注入-曝光的光致抗蚀剂也是高度交联的，类似于等离子体蚀刻的光致抗蚀剂。 硬化的光致抗蚀剂和/或BARC材料从微电子装置晶片中的清洁去除已被证实是不易和/或昂贵的。若不去除的话，所述层可能会对随后的硅化或触点形成产生干扰。通常，通过氧化性或还原性的等离子体灰化或湿清洁法去除所述的层。然而，等离子体灰化由于基片被暴露于氧化性或还原性等离子体蚀刻中，可能会通过特征形状及尺寸的改变或通过介电材料介电常数的增加导致对介电材料的破坏。当诸如有机硅酸盐玻璃(OSG)或掺碳氧化物玻璃的低_k值介电材料为底层介电材料时，后者的问题更为突出。因此，往往希望避免采用等离子体灰化来去除硬化的光致抗蚀剂和/或BARC层。 当在BEOL应用中使用清洁剂/蚀刻剂组合物处理具有铝或铜互联布线的表面时，重要的是组合物具有良好的金属相容性，例如对铜、铝、钴等的低蚀刻速率。水性去除溶液由于处理技术更为简单因而是优选的，然而，光致抗蚀剂“硬皮”通常极其不溶于水性清洁齐?，尤其是不破坏介电材料的清洁剂。通常将充足量的共溶剂、润湿剂和/或表面活性剂添加到该水溶液中，从而提高溶液的清洗能力。 例如，共溶剂通过增加光致抗蚀剂材料在组合物中的溶解度和/或降低溶液表面张力(即，提高润湿性)可以提高去除硬化的光致抗蚀剂的能力，然而，包含共溶剂可能会增加诸如金属和低-k电介质的其它材料的不良腐蚀。为此目的，期望使用不含共溶剂的水溶液，优选能够完全和有效地从底层电介质中去除硬化的光致抗蚀剂和/或BARC层。 本专利技术涉及包括离液序列高的(chaotropic)溶质的去除用组合物。据理论讲，离液序列高的溶质使液态水的氢键结构解构或分解，从而增加水中其它物质(例如聚合物)的溶解度。Hofmeister在1888年首次注意到离液剂作为蛋白质溶解度的函数的作用(Hofrneister, F., Arch.Exp.Pathol.Pharmako I, 24, 247-260 (1888)),并开发了一 “系列”的阴离子，所基于的是蛋白质在包含那些阴离子的溶液中的溶解度(Collins，K.D.，Washabaugh, M.ff.，Quart.Rev.B1physics, 18 (4)，323-422 (1985))。熟知的离液序列高的阴离子包括Cl \ NO3\ Br \ Γ、ClO厂和SCN'其它离液序列高的物质包括胍盐离子和非离子尿素，已证实它们可以增加烃在水溶液中的溶解度(Wetlaufer，D.B.，Malik, S.K.，Stoller, L.，Coffin, R.L.，J.Am.Chem.Soc，86，508-514 (1964))。 最近，Xu等人报导了聚(4-乙烯基苯酚)凝胶在包含离液剂的溶液中的溶胀行为(Xu, L., Yokoyama, E., Watando, H., Okuda-Fukui, R., Kawauchi, S., Satoh, M., Langmuir,20，7064-7069 (2004))。聚(4-乙烯基苯酚)是高度交联的聚合物，已经证实了其在四烷基氯化铵水溶液中的溶胀，该溶胀表明了聚合物在包含离液剂的溶液中的溶解度的增加。同样，硬化的光致抗蚀剂和BARC层也是高度交联的，因此，离液序列高的溶质理论上应该以类似的方式使交联的光致抗蚀剂和BARC层溶胀。 因此，若能提供水基的、不含共溶剂的组合物，其克服了在先技术中涉及到从微电子装置中去除硬化的光致抗蚀剂和/或BARC层的不足，这将是一个重大进展。 此外，若能提供包括离液序列高的溶质的水基组合物，从而增加硬化的光致抗蚀剂和/或BARC层在所述组合物中的溶解度，以实现将所述的层从它们所在的微电子装置表面上的去除，这将是本领域中的一个重大进展。
技术实现思路
本专利技术涉及在微电子装置制造中有用的水基组合物，用于将硬化的光致抗蚀剂和/或BARC层从它们所在的基片上去除，以及涉及使用这种组合物从微电子装置中去除硬化的光致抗蚀剂和/或BARC层的方法。 一方面，本专利技术涉及适用于将光致抗蚀剂和/或底部抗反射涂层(本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种水基去除用组合物，该组合物适用于将光致抗蚀剂和/或底部抗反射涂层(BARC)材料从其所在的微电子装置基片上去除，所述组合物包含在水性介质中的至少一种离液序列高的溶质和至少一种碱性盐，其中该去除用组合物适用于将光致抗蚀剂和/或BARC材料从其所在的微电子装置上去除。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·W·明赛克，王威华，大卫·D·伯恩哈德，托马斯·H·鲍姆，梅利莎·K·拉斯，
申请(专利权)人：高级技术材料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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