專利名稱：用于除去光致抗蝕劑的組合物及利用其形成半導(dǎo)體圖案的方法
用于除去光致抗蝕劑的組合物及利用其形成半導(dǎo)體圖案的
方法
背景技術(shù)：
1.領(lǐng)域示例性實施方案涉及用于除去光致抗蝕劑的組合物及利用其形成半導(dǎo)體圖案的方法。更具體地，示例性實施方案涉及用于有效地除去金屬蝕刻殘留物和可氧化的蝕刻殘留物的用于除去光致抗蝕劑的組合物，以及利用其形成半導(dǎo)體圖案的方法2.相關(guān)領(lǐng)域描述半導(dǎo)體裝置要求具有高度集成的結(jié)構(gòu)。對于該要求的回應(yīng)，已經(jīng)開發(fā)出半導(dǎo)體裝置來降低設(shè)計規(guī)則和增加布線的集成度。特別地，在形成精密電路過程中形成光致抗蝕劑層的方法成為了決定半導(dǎo)體裝置產(chǎn)率的重要方法。光致抗蝕劑層的敏感性、顯影后的對比度、分辨率、對襯底的粘合性、殘留層性質(zhì)等直接影響進(jìn)行蝕刻方法隨后除去光致抗蝕劑層以后所形成的精密電路的質(zhì)量。通常，借助利用光致抗蝕劑組合物的光刻法的形成圖案的應(yīng)用方法如下。首先，可以在包含要形成圖案的絕緣層或?qū)щ妼拥囊r底上形成有機(jī)層，即光致抗蝕劑層。光致抗蝕劑層在堿性溶液中的溶解性可以在暴露于UV或X-射線后發(fā)生改變?？梢栽诠庵驴刮g劑層上放置具有用于選擇性暴露該光致抗蝕劑層的期望部分的圖案的掩模 (mask)，然后通過該掩?？梢允构庵驴刮g劑層選擇性地暴露于UV或X-射線。暴露以后，可以進(jìn)行顯影方法以除去在堿性溶液中具有較高溶解性的部分(正型(positive-type)光致抗蝕劑組合物的暴露部分)，同時保留具有較低溶解性的部分以形成光致抗蝕劑圖案。通過由此形成的光致抗蝕劑圖案可以將絕緣層或?qū)щ妼拥谋┞恫糠诌M(jìn)行蝕刻。完成蝕刻方法之后，可以除去保留的光致抗蝕劑圖案以獲得形成各種布線、電極等所需的絕緣圖案或?qū)щ妶D案。已經(jīng)公開了各種類型的光致抗蝕劑組合物。在美國專利3，046，118號、4，115，128 號和4，173，470號以及日本專利特許公開sho 62-28457中公開了光致抗蝕劑組合物， 其包含甲酚-甲醛酚醛清漆樹脂和被萘醌二疊氮官能團(tuán)取代的光敏材料。在美國專利 5，648，194號中公開了光致抗蝕劑組合物，其包含堿溶性樹脂、鄰萘醌二疊氮磺酸酯和乙烯基醚化合物。美國專利5，468，590號公開了光致抗蝕劑組合物，其包含通過利用醌二疊氮化合物制備的堿溶性樹脂和多酚；美國專利5，413，895號公開了光致抗蝕劑組合物，其包含酚醛清漆樹脂、醌二疊氮化合物和多酚并具有改進(jìn)的性質(zhì)。在光刻法中完成形成圖案方法(patterning process)之后，可以利用包含有機(jī)溶齊U、酸性或中性溶液、有機(jī)酸等的剝離(Stripping)組合物來除去光致抗蝕劑圖案。由于半導(dǎo)體裝置要求高度集成，所以金屬布線的厚度逐漸減小并且產(chǎn)生難以除去的聚合物。因此， 利用常規(guī)使用的剝離組合物來有效并徹底地除去光致抗蝕劑殘留物逐漸變得更加困難。光致抗蝕劑殘留物可以包括進(jìn)行蝕刻方法后留在襯底上的光致抗蝕劑、留在布線或?qū)?via hole)側(cè)壁上的聚合物、留在導(dǎo)通孔側(cè)壁和底部上的有機(jī)金屬聚合物或金屬氧化物等。
發(fā)明概述示例性實施方案提供了用于除去光致抗蝕劑的組合物，該組合物有效地除去留在襯底上的蝕刻殘留物，特別是金屬蝕刻殘留物和可氧化的蝕刻殘留物以及光致抗蝕劑，同時減少對金屬層、氧化物層等的損壞。示例性實施方案提供通過利用上述用于除去光致抗蝕劑的組合物來形成具有良好質(zhì)量的半導(dǎo)體圖案的方法。根據(jù)示例性實施方 案，基于組合物的總量，用于除去光致抗蝕劑的組合物包含約 3 %至8 %重量比的胺氧化物、約40 %至60 %重量比的醚化合物、約3 %至20 %重量比的胺化合物、約0. 至10%重量比的抗腐蝕劑和剩余量的去離子水。在示例性實施方案中，胺氧化物可以包括選自2，6_ 二甲基吡啶-N-氧化物、批啶-N-氧化物和N-甲基嗎啉N-氧化物中的至少一種。在示例性實施方案中，醚化合物可以包括選自二甘醇一甲醚、二甘醇二甲醚、二甘醇一乙醚、二甘醇二乙醚和二甘醇一丁基醚中的至少一種。在示例性實施方案中，胺化合物可以包括選自單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、甘氨酸、二甘醇胺和單異丙醇胺中的至少一種。在示例性實施方案中，基于組合物的總量，組合物還可以包含約1 %至3 %重量比的羥胺化合物。羥胺化合物可以包括選自羥胺、二乙基羥胺和乙氨基乙醇中的至少一種。在示例性實施方案中，抗腐蝕劑可以包括選自抗壞血酸、兒茶酚、苯三酚、氫醌和間苯二酚中的至少一種。在示例性實施方案中，基于組合物的總量，組合物還可以包含約0. 至0. 5%重量比的吡咯化合物。吡咯化合物可以包括選自苯并三唑、咪唑和氨基四唑中的至少一種。根據(jù)示例性實施方案，形成半導(dǎo)體圖案的方法包括以下步驟在襯底上的薄膜上形成光致抗蝕劑圖案，通過利用光致抗蝕劑圖案作為掩模來蝕刻該薄膜以形成薄膜圖案， 以及利用用于除去光致抗蝕劑的組合物來除去光致抗蝕劑圖案，該組合物包含胺氧化物、 醚化合物、胺化合物、抗腐蝕劑和去離子水。在示例性實施方案中，基于組合物的總量，用于除去光致抗蝕劑的組合物包含約 3 %至8 %重量比的胺氧化物、約40 %至60 %重量比的醚化合物、約3 %至20 %重量比的胺化合物、約0. 至10%重量比的抗腐蝕劑和剩余量的去離子水。在示例性實施方案中，薄膜可以是金屬氧化物薄膜和氮化物薄膜中的至少一種。根據(jù)用于除去光致抗蝕劑的組合物的示例性實施方案，可以減少對金屬層、氧化物層等的損壞，同時提高諸如金屬蝕刻殘留物和可氧化的蝕刻殘留物的蝕刻殘留物以及光致抗蝕劑的除去效率。附圖簡述結(jié)合附圖將從下述詳細(xì)描述更清楚地理解示例性實施方案。

圖1至5表示本文所述的非限制性示例性實施方案。圖1顯示在應(yīng)用根據(jù)實施例1制備的用于除去光致抗蝕劑的組合物之后，利用場發(fā)射掃描電子顯微鏡在包含金屬圖案的晶片(wafer)上拍攝的照片。圖2顯示在應(yīng)用根據(jù)實施例1制備的用于除去光致抗蝕劑的組合物之后，晶片的金屬接觸(contact)上的照片。
圖3和4顯示在應(yīng)用根據(jù)比較實施例2和3制備的用于除去光致抗蝕劑的組合物之后，利用場發(fā)射掃描電子顯微鏡在包含金屬圖案的晶片上拍攝的照片。圖5顯示在應(yīng)用根據(jù)比較實施例2制備的用于除去光致抗蝕劑的組合物之后，晶片的金屬接觸上的照片。示例性實施方案詳述 在下文中將更詳盡地描述各種示例性實施方案，其中示出了某些示例性實施方案。然而，示例性實施方案可以表現(xiàn)為許多不同的形式而不應(yīng)解釋為局限于本文所列舉的示例性實施方案。相反地，提供這些示例性實施方案以使本公開詳盡且完整，并且向本領(lǐng)域技術(shù)人員完全地傳達(dá)示例性實施方案的范圍。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)元件或?qū)右庵冈诹硪辉驅(qū)印吧稀?，“連接至”或“耦合至”另一元件或?qū)訒r，該元件或?qū)涌梢灾苯釉诹硪辉驅(qū)由?，直接連接至或耦合至另一元件或?qū)樱蛘呖梢源嬖谥虚g元件或?qū)?。相反地，?dāng)元件或?qū)右庵浮爸苯印痹诹硪辉驅(qū)印吧稀保爸苯舆B接至”或“直接耦合至”另一元件或?qū)訒r，則不存在中間元件或?qū)?。相同的?shù)字始終指相同的元件。本文所用的術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項目的任何和全部組合。應(yīng)當(dāng)理解，盡管術(shù)語第一、第二、第三等可以在本文中用來描述各種元件、組分、區(qū)域、層和/或部分，但這些元件、組分、區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)受這些術(shù)語的限制。這些術(shù)語僅用來區(qū)分一個元件、組分、區(qū)域、層或部分與另一區(qū)域、層或部分。因此，下述討論的第一元件、組分、區(qū)域、層或部分可以稱作第二元件、組分、區(qū)域、層或部分而沒有背離示例性實施方案的教導(dǎo)。本文可以使用空間相關(guān)術(shù)語，如“低于”、“下面”、“下部”、“上面”、“上部”等以易于描述一元件或特征與其它元件或特征的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)理解，空間相關(guān)術(shù)語旨在包括所用或所操作裝置的不同方位。例如，如果將裝置翻轉(zhuǎn)，描述為在其它元件或特征“下面”或“低于” 其它元件或特征的元件則定位于其它元件或特征的“上面”。因此，示例性術(shù)語“下面”可以包括上面和下面兩個方位。此外，可以將裝置定位(旋轉(zhuǎn)90度或朝其它方位)并用本文所用的空間相對描述符相應(yīng)地進(jìn)行說明。本文所用的術(shù)語是僅用于描述具體的示例性實施方案并不旨在限制示例性實施方案。除非上下文明確說明，本文所用的單數(shù)形式“一個(a)”、“一個(an)”和“這個(the)” 還旨在包括復(fù)數(shù)形式。還應(yīng)當(dāng)理解，術(shù)語“包含(comprise)”和/或“包含(comprising)”， 當(dāng)用在本說明書中時，指定存在指定的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組分，但不排除存在或添加一種或多種其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組分和/或其群組。示例性實施方案為理想的示例性實施方案(和中間結(jié)構(gòu))的示意例證。就此而言， 諸如制造技術(shù)和/或偏差所引起的例證的形式變化是預(yù)期的。因此，示例性實施方案不應(yīng)被理解成限于本文所示區(qū)域的具體形式，而是包括諸如制造所引起的形式偏差。除非另有定義，本文所用的所有術(shù)語(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語)與示例性實施方案所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員通常所理解的含義相同。還應(yīng)當(dāng)理解，諸如在常用字典中所定義的那些術(shù)語的術(shù)語應(yīng)當(dāng)被解釋成具有與它們在相關(guān)領(lǐng)域的上下文中的含義一致的含義，并且除非本文清楚地定義，術(shù)語不會以理想或過于形式的方式進(jìn)行解釋。下文將詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實施方案。用于除去光致抗蝕劑的組合物
根據(jù)示例性實施方案，用于除去光致抗蝕劑的組合物可以包含胺氧化物、醚化合物、胺化合物、抗腐蝕劑和剩余量的去離子水。特別地，基于組合物的總量，該組合物可以包含約3 %至8 %重量比的胺氧化物、約40 %至60 %重量比的醚化合物、約3 %至20 %重量比的胺化合物、約0. 至10%重量比的抗腐蝕劑和剩余量的去離子水。根據(jù)示例性實施方案，組合物可以包含胺氧化物。胺氧化物可以改進(jìn)除去在蝕刻方法中所產(chǎn)生的聚合物的效率而不損壞襯底上形成的薄膜結(jié)構(gòu)。胺氧化物可以包括2， 6-二甲基吡啶-N-氧化物、吡啶-N-氧化物和N-甲基嗎啉-N-氧化物等。這些化合物可單獨或組合使用。當(dāng)組合物包含少于約3%重量比的胺氧化物時，不能完全地除去聚合物。當(dāng)胺氧化物的量超過約8%重量比時，聚合物的除去效率不能有進(jìn)一步的改進(jìn)，并且可以增加組合物的粘度。因此，基于組合物的總量，包含在組合物中的胺氧化物的量可為以約3%至8%重
量比。
根據(jù)示例性實施方案，組合物可以包含醚化合物。醚化合物可以溶解膨脹的聚合物和與襯底分離的光致抗蝕劑，并且可以起作用以促進(jìn)要除去的聚合物的膨脹。此外，醚化合物可以防止分離的光致抗蝕劑和蝕刻殘留物再吸附至襯底表面。醚化合物可以包括二甘
醇一甲醚、二甘醇二甲醚、二甘醇一乙醚、二甘醇二乙醚和二甘醇一丁基醚等。這些化合物可以單獨或組合使用。當(dāng)組合物包含少于約40%重量比的醚化合物時，不能使光致抗蝕劑和蝕刻殘留物完全溶解在組合物中，或者分離的光致抗蝕劑可以被再吸附至襯底上。當(dāng)組合物中包含的醚化合物超過約60%重量比時，光致抗蝕劑的除去效率不能有進(jìn)一步的增強(qiáng)，并且不能防止其它組分的稀釋。因此，基于組合物的總量，包含在組合物中的醚化合物的量可以為約 40%至60%重量比。根據(jù)示例性實施方案，組合物可以包含胺化合物。要除去的光致抗蝕劑可以被胺化合物容易地膨脹或削弱。胺化合物可以起作用以除去在蝕刻方法中所產(chǎn)生的聚合物并且控制該聚合物的除去速率。胺化合物可以包括單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、甘氨酸、二甘醇胺和單異丙醇胺等。這些化合物可以單獨或組合使用。胺化合物還可以包括羥胺化合物。羥胺化合物可以包括羥胺、二乙基羥胺和乙氨
基乙醇等。當(dāng)組合物包含少于約3%重量比的胺化合物時，除去光致抗蝕劑所需的時間段可以變得更長或者不能除去光致抗蝕劑。當(dāng)胺化合物的量超過約20%重量比時，可以損壞襯底或圖案層。因此，基于組合物的總量，包含在組合物中的胺化合物的量可以為約3%至
20%重量比。當(dāng)組合物還包含羥胺化合物時，可以提高聚合物的除去效率。然而，當(dāng)羥胺的量少于約重量比時，除去效率可以變得微不足道，并且當(dāng)羥胺的量超過約3%重量比時，可以加速金屬的腐蝕。因此，基于組合物的總量，包含在組合物中的羥胺化合物的量可以為約
至3%重量比。根據(jù)示例性實施方案，組合物可以包含抗腐蝕劑。在除去光致抗蝕劑的過程中，抗腐蝕劑可以防止包括下層金屬布線的圖案的腐蝕?？垢g劑可以包括抗壞血酸、兒茶酚、苯三酚、氫醌和間苯二酚。這些化合物可以單獨或組合使用。
當(dāng)組合物包含少于約0. 重量比的抗腐蝕劑時，對金屬布線的抗腐蝕效果可以減弱。當(dāng)抗腐蝕劑超過約10%重量比時，可以干擾聚合物和光致抗蝕劑殘留物的除去。因此，基于組合物的總量，包含在組合物中的抗腐蝕劑的量可以為約0. 至10%重量比?？垢g劑還可以包括基于吡咯的化合物?；谶量┑幕衔锟梢园ū讲⑷颉?咪唑和氨基四唑等。這些化合物可以單獨或組合使用?；诮M合物的總量，組合物可以包含約0. 至0. 5%重量比的基于吡咯的化合物。當(dāng)基于吡咯的化合物的量少于約0. 重量比時，抗腐蝕效果可以變得微不足道，并且當(dāng)基于吡咯的化合物的量超過約0. 5%重量比時，可以降低聚合物的除去效率。因此，基于組合物的總量，包含在組合物中的基于吡咯的化合物的量可以為約0. 至0.5%重量比。 這些化合物可以單獨或組合使用。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案，可以將去離子水用作溶劑。去離子水可以溶解包含在用于除去光致抗蝕劑的組合物中的組分。用于除去光致抗蝕劑的組合物的粘度和物理性質(zhì)可根據(jù)去離子水的量而變化。因此，考慮到光致抗蝕劑的除去效率、組合物的粘度和物理性質(zhì)等，可以適當(dāng)控制去離子水的量。用于除去光致抗蝕劑的組合物可以除去用作蝕刻掩模的光致抗蝕劑圖案，所述刻蝕掩模用于在進(jìn)行制備包括DRAM、SRAM、閃存設(shè)備等的半導(dǎo)體裝置的方法的過程中形成薄膜圖案。在形成膜圖案后，組合物可以有效并完全地除去光致抗蝕劑圖案而不損壞金屬布線、精密圖案等。利用光致抗蝕劑圖案完成蝕刻方法后，包括有機(jī)材料、導(dǎo)電聚合物和可氧化的聚合物的蝕刻殘留物可以留在包含薄膜圖案的襯底的表面部分。利用本發(fā)明的用于除去光致抗蝕劑的組合物可以干凈地除去蝕刻殘留物。特別地，當(dāng)金屬布線包含鈦(Ti)時，可以有效地除去由鈦產(chǎn)生的金屬蝕刻殘留物。此外，當(dāng)使用常規(guī)使用的用于除去光致抗蝕劑的組合物時，難以除去可氧化的聚合物。然而，本發(fā)明的示例性實施方案的組合物可以容易除去可氧化的聚合物。根據(jù)示例性實施方案，在實施制造半導(dǎo)體裝置的半導(dǎo)體圖案的方法的過程中，利用光致抗蝕劑層作為蝕刻掩模形成膜圖案之后，可以使用用于除去光致抗蝕劑的組合物來除去光致抗蝕劑層。在下文中，將詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方案。用于除去光致抗蝕劑的組合物的制備實施例1基于組合物的總量，將作為胺氧化物的5%重量比的N-甲基嗎啉N-氧化物 (NMMO)、作為醚化合物的40%重量比的二甘醇一甲醚(MDG)、作為胺化合物的20%重量比的單乙醇胺(MEA)、作為抗腐蝕劑的8%重量比的兒茶酚(CAT)和27%重量比的去離子水混合來制備用于除去光致抗蝕劑的組合物。實施例2至11除了如表1所示改變所加入的組分和量外，通過進(jìn)行與實施例1所述基本相同的 步驟來制備用于除去光致抗蝕劑的組合物。實施例12至14除了如表1所示改變所加入的組分和量并另外加入2%重量比的羥胺化合物外，通過進(jìn)行與實施例1所述基本相同的步驟來制備用于除去光致抗蝕劑的組合物。實施例15至19除了如表1所示改變所加入的組分和量外，通過進(jìn)行與實施例1所述基本相同的步驟來制備用于除去光致抗蝕劑的組合物。
權(quán)利要求
1.用于除去光致抗蝕劑的組合物，基于所述組合物的總量，所述組合物包含 約3%至8%重量比的胺氧化物；約40%至60%重量比的醚化合物； 約3%至20%重量比的胺化合物； 約0. 至10%重量比的抗腐蝕劑；以及剩余量的去離子水。
2.如權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述胺氧化物包括選自2，6-二甲基吡啶-N-氧化物、吡啶-N-氧化物和N-甲基嗎啉-N-氧化物中的至少一種。
3.如權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述醚化合物包括選自二甘醇一甲醚、二甘醇二甲醚、二甘醇一乙醚、二甘醇二乙醚和二甘醇一丁基醚中的至少一種。
4.如權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述胺化合物包括選自單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、甘氨酸、二甘醇胺和單異丙醇胺中的至少一種。
5.如權(quán)利要求4所述的組合物，基于所述組合物的總量，所述組合物還包含約至 3%重量比的羥胺化合物。
6.如權(quán)利要求5所述的組合物，其中所述羥胺化合物包括選自羥胺、二乙基羥胺和乙氨基乙醇中的至少一種。
7.如權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述抗腐蝕劑包括選自抗壞血酸、兒茶酚、苯三酚、氫醌和間苯二酚中的至少一種。
8.如權(quán)利要求7所述的組合物，基于所述組合物的總量，所述組合物還包含約0.至 0.5%重量比的吡咯化合物。
9.如權(quán)利要求8所述的組合物，其中所述吡咯化合物包括選自苯并三唑、咪唑和氨基四唑中的至少一種。
10.形成半導(dǎo)體圖案的方法，包括 在襯底上的薄膜上形成光致抗蝕劑圖案，通過利用光致抗蝕劑圖案作為掩模圖案來蝕刻所述薄膜以形成薄膜圖案，以及利用用于除去光致抗蝕劑的組合物來除去所述光致抗蝕劑圖案，所述用于除去光致抗蝕劑的組合物包含胺氧化物、醚化合物、胺化合物、抗腐蝕劑和去離子水。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中基于所述組合物的總量，所述用于除去光致抗蝕劑的組合物包含約3%至8%重量比的胺氧化物； 約40%至60%重量比的醚化合物； 約3%至20%重量比的胺化合物； 約0. 至10%重量比的抗腐蝕劑；以及剩余量的去離子水。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述薄膜為金屬氧化物薄膜和氮化物薄膜中的至少一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于除去光致抗蝕劑的組合物和形成半導(dǎo)體圖案的方法。基于所述組合物的總量，所述組合物包含約3％至8％重量比的胺氧化物、約40％至60％重量比的醚化合物、約3％至20％重量比的胺化合物、約0.1％至10％重量比的抗腐蝕劑和剩余量的去離子水?？蓽p少對光致抗蝕劑下面的層的損壞，并且可有效地除去光致抗蝕劑以及金屬蝕刻殘留物和可氧化的蝕刻殘留物。
文檔編號G03F7/32GK102289159SQ201010207338
公開日2011年12月21日 申請日期2010年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月18日
發(fā)明者吉埈仍, 張湧守, 樸正濬, 李錫浩, 梁元模, 金旼永, 金裕靜 申請人:拉姆科技有限公司