光敏抗蚀剂清除剂组合物制造技术

公开了一种用来在制造半导体器件过程中清除光敏抗蚀剂的光敏抗蚀剂清除剂组合物，它包含１０～４０％（重量）水溶性胺化合物：２０～５０％（重量）选自二甲基亚砜（ＤＭＳＯ）、Ｎ－甲基吡咯烷酮（ＮＭＰ）、二甲基乙酰胺（ＤＭＡｃ）、二甲基甲酰胺（ＤＭＦ）和二甲基咪唑啉酮（ＤＭＩ）的至少一种水溶性极性有机溶剂；１０～３０％（重量）水；０．１～１０％（重量）含两个或多个羟基的有机酚化合物；０．１～１０％（重量）三唑化合物和０．０１～１％（重量）聚硅氧烷表面活性剂。该组合物能够于低温下在短时间内容易地清除在烘干、干法蚀刻、灰化和／或离子注入过程中固化或交联的光敏抗蚀剂层，并能使下层金属图案的腐蚀最小化。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种在如集成电路(IC)、大规模集成电路(LSI)或超大规模集成电路(VLSI)的半导体器件的制造过程中用来除去光敏抗蚀剂的组合物，更具体的是涉及这样一种光敏抗蚀剂清除剂组合物，它能够于低温下在短时间内容易地清除在制备具有精细图案的集成电路的关键工艺(如用于光刻的烘干、干法蚀刻(dryetching)、灰化(ashing)和/或离子注入)中交联的光敏抗蚀剂层，以及在这些工艺过程中通过从光敏抗蚀剂层下面的金属层脱落下来的金属杂质交联的光敏抗蚀剂层，所述组合物还能够在除去光敏抗蚀剂时使下层金属图案的腐蚀最小化。在制造半导体器件时，通常是在半导体器件的导电层上形成光敏抗蚀剂图案，然后用该图案作为掩膜蚀刻除去未被该图案覆盖的那部分导电层，形成导电层图案。在形成导电层图案之后进行的清洁过程中应该用一种光敏抗蚀剂清除剂从导电层上除去用作掩膜的光敏抗蚀剂图案。然而，近年来半导体制造工艺采用了干法蚀刻来形成导电层图案，这样就难以在清洁工艺中除去光敏抗蚀剂。干法蚀刻是相对于使用酸性化学溶液的湿法蚀刻而言的，它通过等离子蚀刻气体和一种材料层(如导电层)之间的气相-固相反应来进行。干法蚀刻易于控制，能得到精细的图案，因此它是目前蚀刻方法的主流。然而在对导电层的蚀刻过程中，等离子蚀刻气体的离子和自由基与表面上的光敏抗蚀剂层反应，由此该光敏抗蚀剂层迅速固化。因此更加难以清除该光敏抗蚀剂。有许多种干法蚀刻，其中一种是反应离子蚀刻(RIE)。但是在使用RIE方法的情况下要可靠地除去光敏抗蚀剂也是很困难的。另一种使光敏抗蚀剂难以清除的方法是离子注入法。该方法是用来将磷、砷或硼离子扩散到硅晶片的特定区域内以获得导电性。这些离子只注入未覆盖光敏抗蚀剂图案的那部分硅晶片中，同时用作离子注入掩膜的光敏抗蚀剂图案由于与被加速的离子束的化学交联反应而在其表面上进行交联。因此，在离子注入之后，在清洁过程中用各种溶剂仍难以清除光敏抗蚀剂层。因此，在光敏抗蚀剂层经过了干法蚀刻或离子注入之后，用常规的光敏抗蚀剂清除剂(如酚)已不能将其除去了。此外，使用酚的清洁方法是不稳定的，因为它需要在100℃或更高的高温下浸泡一段较长的时间，这样会增加半导体器件的报废率。由于这一事实，酚类光敏抗蚀剂清除剂几乎不用于生产流水线中。而最近有人提出一种光敏抗蚀剂清除剂组合物，它由烷醇胺和二甘醇一烷基醚组成，由于其性能有效且臭味弱、毒性低而得到广泛应用。然而，该光敏抗蚀剂清除剂组合物不能令人满意地清除在干法蚀刻或离子注入法中曾经暴露于等离子蚀刻气体或离子束之下的光敏抗蚀剂层。因此，更加需要一种新型的光敏蚀刻剂清除剂，它能除去通过干法蚀刻和离子注入而发生交联的光敏抗蚀剂层。尤其是在超大规模集成电路的制造工艺中，经过用来形成源/漏区域的大剂量离子注入的光敏抗蚀剂层是相当难清除的。在离子注入过程中，由于离子束的大剂量和高能量，光敏抗蚀剂层的表面被反应产生的热量所固化。此外，在半导体晶片的灰化过程中，由于光敏抗蚀剂的爆裂(popping)现象会产生光敏抗蚀剂残渣。将该晶片加热至200℃或更高的高温以蒸去残留在光敏抗蚀剂内的溶剂。然而，光敏抗蚀剂层的表面在大剂量离子注入后发生了交联，因此难以除去残留在光敏抗蚀剂内的溶剂。随着灰化的进行，光敏抗蚀剂层的内部压力增加，由于其内部存在溶剂而发生了其表面的爆裂，这被称为爆裂现象。结果，光敏抗蚀剂表面上形成的固化层散开，难以从固化层除去由此产生的残渣。此外，在光敏抗蚀剂层的表面被热固化的情况下，固化层中的掺杂物质(即杂质)取代了光敏抗蚀剂分子结构中的分子，导致了交联反应，因此被取代的部分被O2等离子体氧化。经氧化的光敏抗蚀剂变为残渣和颗粒，起杂质的作用，从而降低了VLSI芯片生产的生产率。为了有效地清除上述经固化的光敏抗蚀剂层，人们提出了多种干法和湿法的清洁方法；其中一种是Fujimura在日本应用物理学会春季预告(1P-13，页574，1989)中揭示的两步灰化法。根据该两步灰化法，用常规方法进行第一步灰化，然后进行第二步灰化。然而，干式清洁方法非常复杂，需要规模非常大的仪器，因此工艺效率下降。同时，有人提出一种混合有机胺化合物和多种有机溶剂得到的光敏抗蚀剂清除剂组合物用作湿式清洁法的光敏抗蚀剂清除剂。具体而言是一种含有单乙醇胺(MEA)作为有机胺主组分的光敏抗蚀剂清除剂组合物，它得到了广泛应用。例如，由一种有机胺化合物，如MEA或2-(2-氨基乙氧基)乙醇(AEE)，以及一种极性溶剂，如N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基亚砜(DMSO)、乙酸卡必醇酯或甲氧基乙酰氧基丙烷组成的双组分光敏抗蚀剂清除剂组合物(揭示于美国专利No.4,617,251)；由一种有机胺化合物，如MEA、单丙醇胺或甲基戊基乙醇，以及一种酰胺溶剂，如N-甲基乙酰胺(MAc)、N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二乙基乙酰胺(DEAc)、N，N-二丙基乙酰胺(DPAc)、N，N-二甲基丙酰胺、N，N-二乙基丁酰胺、N，N-二乙基丁酰胺或N-甲基-N-乙基丙酰胺组成的双组分光敏抗蚀剂清除剂组合物(揭示于美国专利No.4,770,713中)；由一种有机胺化合物(包括烷醇胺，如MEA)和一种非质子性极性溶剂，如1，3-二甲基-2-咪唑啉酮(DMI)或1，3-二甲基-四氧嘧啶酮组成的双组分光敏抗蚀剂清除剂组合物(揭示于德国专利公开申请No.3,828,513)；由预定混合比的烷醇胺或多亚烷基多胺、四氢噻吩砜或砜化合物和乙二醇一烷基醚(如二甘醇一乙醚或二甘醇一丁醚)组成的光敏抗蚀剂清除剂组合物(揭示于日本专利公开No.昭62-49355)；由可溶性胺(如MEA或DEA)和1，3-二甲基-2-咪唑啉酮组成的光敏抗蚀剂清除剂组合物(揭示于日本专利公开No.昭63-208043)；由胺(如MEA、乙二胺、哌啶或苄胺)、极性溶剂(如DMAc、NMP或DMSO)和表面活性剂组成的正性光敏抗蚀剂清除剂组合物(揭示于日本专利公开No.昭63-231343)；由含氮有机羟基化合物(如MEA)和选自二甘醇一乙醚、二甘醇二烷基醚、γ-丁内酯和1，3-二甲基-2-咪唑啉酮中的至少一种溶剂以及DMSO组成的正性光敏抗蚀剂清除剂组合物(揭示于日本专利公开No.昭64-42653)；由一种有机胺化合物(如MEA)、一种非质子性极性溶剂(如二甘醇一烷基醚、DMAc、NMP或DMSO)和磷酸酯表面活性剂组成的正性光敏抗蚀剂清除剂组合物)(揭示于日本专利公开No.平4-124668)；包含水溶性有机胺化合物(如DMI、DMSO或MEA)的光敏抗蚀剂清除剂组合物(揭示于日本专利公开No.平4-350660)；以及由MEA、DMSO和邻苯二酚组成的光敏抗蚀剂清除剂组合物(揭示于日本专利公开No.平5-281753)。这些揭示的光敏抗蚀剂清除组合物通常在安全性、工作效率和光敏抗蚀剂清除性能方面是优良的。然而，在近年来的制造半导体器件的工艺中，加工条件变得很苛刻，例如在包括硅晶片的多种基材上的110～140℃的高温工艺，因此光敏抗蚀剂在高温下被烘干了。但是上述光敏抗蚀剂清除剂不能充分地清除本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光敏抗蚀剂清除剂组合物，它包含：１０～４０％（重量）水溶性胺化合物；２０～５０％（重量）选自二甲基亚砜（ＤＭＳＯ）、Ｎ－甲基吡咯烷酮（ＮＭＰ）、二甲基乙酰胺（ＤＭＡｃ）、二甲基甲酰胺（ＤＭＦ）和二甲基咪唑啉酮（ＤＭＩ）的至少一种 水溶性极性有机溶剂；１０～３０％（重量）水；０．１～１０％（重量）含两个或多个羟基的有机酚化合物；０．１～１０％（重量）三唑化合物；以及０．０１～１％（重量）聚硅氧烷表面活性剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】KR 1998-12-31 63166/981.一种光敏抗蚀剂清除剂组合物，它包含10～40％(重量)水溶性胺化合物；20～50％(重量)选自二甲基亚砜(DMSO)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基咪唑啉酮(DMI)的至少一种水溶性极性有机溶剂；10～30％(重量)水；0.1～10％(重量)含两个或多个羟基的有机酚化合物；0.1～10％(重量)三唑化合物；以及0.01～1％(重量)聚硅氧烷表面活性剂。2.如权利要求1所述的光敏抗蚀剂清除剂组合物，其中水溶性有机胺化合物是氨基醇化合物。3.如权利要求2所述的光敏抗蚀剂清除剂组合物，其中氨基醇化合物是选自2-氨基-1-乙醇、1-氨基-2-丙醇、2-氨基-1-丙醇、3-氨基-1-丙醇、2-氨基-1-丁醇和4-氨基-1-丁醇中的至少一种化合物。4.如权利要求1所述的光敏抗蚀剂清除剂组合物，其中含两个或多个羟基的有机酚化合物是以下化学式(1)表示的双酚化合物式中，R1各自选自C1-C4烷基或C1-C4烷氧基；R2各自选自氢、C1-C4烷基或C1-C4烷氧基；m1和m2是1-3的整数；n1和n2是0-3的整数。5.如权利要求1所述的光敏抗蚀剂清除剂组合物，其中含两个或多个羟基的有机酚化合物是以下化学式(2)表示的羟基二苯甲酮化合物式中，R1各自选自C1-C4烷基或C1-C4烷氧基；m1和m2是1-...

【专利技术属性】
技术研发人员：白志钦，吴昌一，李相大，金元来，柳终顺，
申请(专利权)人：东进化成工业株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]