CN1218277A - 制造半导体器件的方法 - Google Patents

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Abstract

一种制造半导体器件的方法,包括下列步骤:a.对半导体基片进行曝光和显影,以便选择性地去除半导体基片的指定膜上所淀积的光刻胶;b.对选择性去除光刻胶后给定膜的暴露部分进行蚀刻;c.用二甲基乙酰胺将上述选择性去除光刻胶后剩留在半导体基片上的光刻胶全部去除。

Description

制造半导体器件的方法
本发明涉及一种制造半导体器件的方法，更具体地说，本发明所涉及的制造半导体器件的方法利用二甲基乙酰胺溶液或单乙醇胺和二甲亚砜的混合溶液来去除光刻胶。
通常，半导体器件制造过程中具有光刻工序，以便根据器件的特性在半导体片上形成图形。
光刻工序中通常使用光刻胶。也就是说，在这个工序中，通过曝光、显影等之类的一系列步骤有选择地去除半导体基片上淀积的光刻胶，从而形成与器件特性对应的图形。
光刻胶分成正片型和负片型等。
或者也可以根据照射到光刻胶上的光的波长，将其分成I-线类(I-line group)、G-线类(G-line group)或深紫外线类(Deep UV group)等。
上述正片型和负片型是根据光刻过程中选择去除曝光区域还是非曝光区域来区分的。
即，正片型是选择将半导体基片上的光刻胶的曝光区域去除的那一种，而负片型是选择将半导体基片上的光刻胶的非曝光区域去除的那一种。
此外，根据半导体制造过程中作普通光源的汞弧灯光谱的波长来区分I线类、G线类或深紫外线类。
即，I线类是指光刻胶对应于365nm的波长。G线类是指光刻胶对应于436nm的波长。而深紫外线类是指光刻胶对应于248nm的波长。
在传统的半导体器件制造工艺中，通常使用I线类和正片型光刻胶。也就是说，用波长为365nm的光对光刻胶进行部分曝光，并选择性地去除曝光的部分。
然而，上述使用I线类和正片型光刻胶的光刻工艺在技术上具有局限性，即，用这种工艺在半导体基片上形成的图形尺寸为0.3μm，这不能适应近来半导体器件图形向小型化方向发展的需要。
因此，在最近的半导体制造工艺中，用深紫外线类光致抗蚀剂，以便使图形小于0.2μm。
但是，由于深紫外线类光致抗蚀剂在光照或加热的变化方面不如I线类光致抗蚀剂，因此，深紫外线类光致抗蚀剂难以应用于工艺过程中。
换句话说，构成I-线类光刻胶和深紫外线光刻胶的要素，例如聚合物、光反应物和溶解上述物质的溶剂是相互不同的。
深紫外线类光刻胶尚不能应用到半导体器件的制备过程中，这是由于在光刻之后能够用来全部去除剩余光刻胶的化学物质尚未开发出来，因而它不能直接用于制造工艺中。
因此，因去除深紫外线类光刻胶过程中所用的去除液没有开发出来，而使得传统的半导体器件制造工艺具有局限性。
本发明的目的是提供一种半导体器件制造方法，包括去除深紫外线类光刻胶步骤，该方法基本上能解决由于现有技术的局限性和不足而引起的一种或多种问题。
为了具有上述优点及其它优点，根据本发明的目的，概括地和一般地说，本发明的半导体器件制造方面的特征在于，包括去除光刻胶的步骤，通过利用二甲基乙酰胺将半导体基片上淀积的光刻胶完全去除。
光刻胶最好是正片型光刻胶，以致于以一定波长的光曝光的部分被选择性地除去。
光刻胶最好是I线类和正片型的，以致于以365nm波长的光曝光的部分被选择性地除去。
光刻胶最好是深紫外线类和正片型的，以致于以248nm波长的光曝光的部分被选择性地除去。
最好，用二甲基乙酰胺去除光刻胶的步骤进行时间少于300秒，并且保持温度为大约10°-40℃。
此外，最好将二甲基乙酰胺喷射到淀积有光刻胶的半导体基片上，由此实现光刻胶的去除过程。
一种半导体器件制造方法，包括下列步骤：
a．对半导体基片进行曝光和显影，以便选择性地去除淀积在半导体基片给定膜上的光刻胶；
b．对选择性去除光刻胶后给定膜的暴露部分进行蚀刻；以及
c．用二甲基乙酰胺将上述选择性去除光刻胶后剩留在半导体基片上的光刻胶全部除去。
该方法进一步包括一个烘烤步骤，以便在曝光之前对光刻胶进行烘烤。
烘烤步骤最好在低于200℃的温度下，在少于300秒钟的时间内完成。
最好，给定膜是绝缘膜、或金属膜、或者由绝缘膜和金属膜组成的多层膜(multi-film)。
光刻胶最好是I线类和正片型的，以致于以365nm波长的光曝光的部分被选择性地除去。
光刻胶最好是深紫外线类和正片型的，以致于以248nm波长的光曝光的部分被选择性地除去。
最好，用二甲基乙酰胺去除光刻胶的步骤进行时间少于300秒，并且保持温度为大约10°-40℃。
最好将二甲基乙酰胺喷射到淀积有光刻胶的半导体基片上，由此实现光刻胶的去除过程。
本发明的半导体器件制造方法的特征在于，包括一去除光刻胶的步骤，通过利用单乙醇胺和二甲亚砜的混合液将淀积在半导体基片上的光刻胶完全去除。
上述混合液含有20～80％(重量)的单乙醇胺和剩余百分比的二甲亚砜。
光刻胶最好是正片型的，以致于以一定波长的光曝光的部分被选择性地除去。
光刻胶最好是I线类和正片型的，以致于以365nm波长的光曝光的部分被选择性地除去。
光刻胶最好是深紫外线类和正片型的，以致于以248nm波长的光曝光的部分被选择性地除去。
光刻胶最好是负片型的，以致于以一定波长的光曝光的部分被选择性地保留。
光刻胶最好是I线类和负片型的，以致于以365nm波长的光曝光的部分被选择性地保留。
光刻胶最好是深紫外线类和负片型的，以致于以248nm波长的光曝光的部分被选择性地保留。
用单乙醇胺和二甲亚砜的混合液去除光刻胶的步骤进行时间少于300秒，并且保持温度为大约10°-40℃。
最好将单乙醇胺和二甲亚砜喷射到淀积有光刻胶的半导体基片上，由此实现光刻胶的去除过程。
最好将单乙醇胺和二甲亚砜分别喷射到淀积有光刻胶的半导体基片上，由此实现光刻胶的去除过程。
本发明的一种半导体器件制造方法，包括下列步骤：
a．对半导体基片进行曝光和显影，以便选择性地去除淀积在半导体基片给定膜上的光刻胶；
b．对选择性去除光刻胶后给定膜的暴露部分进行蚀刻；以及
c．用单乙醇胺和二甲亚砜的混合液将上述选择性去除光刻胶后剩留在半导体基片上的光刻胶全部去除。
这种制造方法进一步包括一个烘烤步骤，以便在曝光之前对光刻胶进行烘烤。
烘烤步骤中，最好烘烤温度低于200℃，烘烤时间少于300秒。
这种制造方法还进一步包括清洗本导体基片的步骤，其中通过去除光刻胶的过程而将光刻胶完全去除。
清洗步骤最好在大约10℃-40℃的温度下进行，清洗时间最好少于120秒。
清洗步骤使用去离子水或丙酮进行。
上述给定膜是绝缘膜、或金属膜、或者由绝缘膜和金属膜组成的多层膜。
光刻胶最好是I线类和正片型的，以致于以365nm波长的光曝光的部分被选择性地除去。
光刻胶最好是深紫外线类和正片型的，以致于以248nm波长的光曝光的部分被选择性地除去。
光致抗蚀层最好是I线类和负片型的，以致于以365nm波长的光曝光的部分被选择性地保留。
光刻胶最好是深紫外线类和负片型的，以致于以248nm波长的光曝光的部分被选择性地保留。
去除光刻胶的步骤中最好使用由单乙醇和二甲亚砜组成的混合显影液，温度保持为大约10℃-40℃，时间少于300秒。
最好将单乙醇胺和二甲亚砜喷射到其部分区域仍保留有光刻胶的半导体基片上，由此实现光刻胶的去除过程。
可以看出，上述一般性说明和下面的详细说明都是示范性的和解释性的，并且用来进一步解释权利要求所限定的本发明。
附图的简要说明：
图1是本发明的半导体器件制造方法的一个实施例的工艺流程图；
图2是示意图，表示一种旋转涂敷机，用来完成图1所示的光刻胶去除步骤；
图3是本发明的半导体器件制造方法的另一个实施例的工艺流程图；
图4是示意图，表示另一种旋转涂敷机，用来完成图3所示的光刻胶去除步骤；以及
图5是曲线图，表示本发明制造方法的半导体器件的生产率。
下面参照附图详细说明本发明的最佳实施例，附图示出了其中的实例。
根据本发明，半导体器件制造方法的第一实施例中采用二甲基乙酰胺来去除光刻胶，而第二实施例中采用单乙醇胺和二甲亚砜来去除光刻胶。
图1表示本发明中光刻过程的工艺流程，其中包括用二甲基乙酰胺去除光刻胶的步骤。
根据图1，它包括下列步骤：
在半导体基片上淀积光刻胶；烘烤光刻胶；用具有一定波长的光对光刻胶进行曝光；选择性地去除光刻胶；对显影后露出的预定膜进行蚀刻；以及将半导体基片上某些部分剩留的光刻胶全部去除。
本发明的光刻胶是正片型的光刻胶，以致于以一定波长的光曝光的区域被选择性地除去，并且曝光所用的光的波长为365nm或248nm。
本发明采用I线类和正片型光刻胶，其中，用365nm波长的光进行曝光，将其预定部分选择性地除去；或者本发明采用深紫外线类和正片型光刻胶，其中，用248nm波长的光进行曝光，将其预定部分选择性地除去。
以二甲基乙酰胺作为化学物质，用来在本发明的去除光刻胶的步骤中完全除去光刻胶。
本发明的第一实施例提供了一种利用深紫外线类和正片型光刻胶(产品名称：UVⅢ，制造商：SHIPLY)进行光刻的方法。
首先，在半导体基片上的给定膜上淀积深紫外线类和正片型光刻胶。
所述的给定膜是绝缘膜、或金属膜、或者由绝缘膜和金属膜组成的多层膜。
如图2所示，用喷涂型旋转涂敷机10来淀积光刻胶，其中利用喷嘴12并旋转半导体基片来实现涂敷。
然后，将淀积在半导体基片上的光刻胶中的残留溶剂除去，并且进行烘烤，以便使光刻胶具有稳定性。
本发明中，烘烤温度低于200℃，烘烤时间少于300秒。在本实施例中，选择烘烤温度为100℃，烘烤时间为120秒。
接着，进行曝光，选择性地将光刻胶在248nm波长的光下曝光。
曝光步骤可以一步一步地进行，也可以用扫描的方法等。
然后，进行显影，将光刻胶的选择性曝光的部分除去。接着进行蚀刻，将选择性去除光刻胶在暴露的给定膜蚀刻掉。
其后，清除光刻胶，将显影后剩留在半导体基片上一定区域的光刻胶全部除去。
根据本发明，用二甲基乙酰胺来去除光刻胶，其温度保持10℃-40℃，时间少于300秒。
在本实施例中，用二甲基乙酰胺，温度保持25℃，时间为180秒，由此，去除光刻胶。
此外，如图2所示，用喷涂型旋转涂敷机10来进行本发明的去除光刻胶的过程。即，在淀积光刻胶时所用的旋转涂敷机10上设置喷射二甲基乙酰胺的喷嘴12。本发明的光刻过程中使用I线类和正片型光致抗蚀剂(产品名称：THMR I3100)。
由于光致抗蚀剂是I线类的，因此，在曝光步骤中采用波长为365nm的光。在光刻之后，本发明采用二甲基乙酰胺来去除光刻胶。
因此，它既能去除深紫外线类和正片型光刻胶，又能去除I线类和正片型光刻胶。
在本发明的第一实施例中，由于用二甲基乙酰胺来作光刻胶的去除剂，因此，I线类光致抗蚀剂以及深紫外线类光致抗蚀剂都可用于半导体器件制造过程中。
可以根据图形的种类来选择光致抗蚀剂。
此外，由于本发明采用旋转涂敷机10进行喷涂的方法来去除光刻胶，并且，不需要在传统的用H2SO4去除光刻胶过程中所需的附加时间(stand-by time)。因此，节省了时间，缩短了制造过程所需时间。
二甲基乙酰胺对下一层给定膜的影响小于传统的硫酸，并且，对于光刻前的膜也表现出同样的效果。
因此，用二甲基乙酰胺来去除光刻胶的本发明的第一实施例能够使用各种各样的光致抗蚀剂，并且具有节省制造过程所用时间的优点。第二实施例
图3表示本发明中光刻过程的工艺流程，其中包括用单乙醇胺和二甲亚砜去除光刻胶的步骤。
根据图3，它包括下列步骤：
在半导体基片上淀积光刻胶；烘烤光刻胶；用一定波长的光对光刻胶进行曝光；显影，以便选择性地去除光刻胶；对显影后暴露的预定膜进行蚀刻；以及将半导体基片上某些部分剩留的光刻胶全部去除，并清洗半导体基片。
本发明的光刻胶是正片型光刻胶，以致于以一定波长的光曝光的区域被选择性地除去，或者它可以是负片型的光刻胶，以致于以一定波长的光曝光的区域被选择性地保留下来。
曝光所用的光的波长为365nm或248nm。
本发明采用I线类和正片型光刻胶，其中，用波长为365nm的光进行曝光，而将其预定部分选择性地除去，或者本发明采用深紫外线类和正片型光刻胶，其中，用波长为28nm的光进行曝光，而将其预定部分选择性地除去。
以单乙醇胺和二甲亚砜的混合液作为化学物质，用来在本发明的去除光刻胶的中完全去除光刻胶。
所述混合液中含有20～80％(重量)的单乙醇胺和剩余百分比的二甲亚砜，在本发明的第二实施例中，混合液中含有60％(重量)的单乙醇胺和剩余百分比的二甲亚砜，将这种混合液作去除剂。
在本发明中，将深紫外线类和正片型光致抗蚀剂(产品名称：UVⅢ)用于光刻过程。
在半导体基片的给定膜上淀积深紫外线类和正片型光刻胶。
所述的给定膜是绝缘膜、或金属、或者由绝缘膜和金属膜组成的多层膜。
用喷涂型旋转涂敷机10在半导体基片上淀积光刻胶，在旋转涂敷机10中，喷嘴12喷出光致抗蚀剂，半导体基片被旋转。
将淀积在半导体基片上的光刻胶中的残留溶剂除去，并且进行烘烤，以便使光刻胶具有稳定性。
本发明中，烘烤温度低于200℃，烘烤时间少于300秒。在本实施例中，选择烘烤温度为100℃，烘烤时间为120秒。
然后，选择性地将光刻胶在248nm波长的光下曝光。曝光步骤可以一步一步地进行，也可以用扫描的方法等。其后，在显影步骤中将光刻胶的选择性曝光的部分除去。
接着进行蚀刻，将显影后半导体基片上暴露的下一层、某些部分蚀刻掉。
在蚀刻步骤之后，去除光刻胶，将半导体基片上剩留的光刻胶全部除去。
用单乙醇胺和二甲亚砜组成的混合液去除剂来去除光刻胶，其温度保持大约10°-40℃，时间少于300秒。
在本实施例中，混合液保持25℃，去除光刻胶的过程所用时间为180秒。如图4所示，用喷涂型旋转涂敷机10来进行本发明的去除光刻胶的过程。即，在去除光刻胶的步骤中所用的旋转涂敷机10上设置喷嘴12来分别喷射单乙醇胺和二甲亚砜。
然后，在去除光刻胶之后进行清洗步骤，以便清洗半导体基片。
进行清洗是为了在去除光致抗支之后清除残留在半导体基片上的去除剂。
在本发明的清洗步骤中，清洗温度为10°-40℃，清洗时间少于120秒，在本实施例中，清洗温度为25℃，清洗时间为60秒。
将去离子水或丙酮用于清洗步骤中，除了去离子水和丙酮外，丙酮酸乙酯、四氢呋喃、丙二醇单乙酸乙酯、叔丁内酯、N-甲基-2-丙碘东、N-乙酸正丁酯等、或者上述化学物质的混合物也可用于清洗步骤中。
如图4所示，清洗步骤中采用带有喷嘴12的旋转涂敷机10。即，用旋转涂敷机10的喷嘴12来喷射清洗所用的化学物质。
然后，用深紫外线类和负片型光致抗蚀剂(产品名称：TDUR-N908)来进行光刻过程，该过程包括去除光刻胶的步骤，其构成方式与上面所述的相同。
由于光刻胶是负片型的，因此，在显影时其曝光的部分被选择性地保留。
此外，本发明提供了一种包括去除光刻胶的步骤在内的光刻过程，它利用I线类和正片型光致抗蚀剂(产品名称：THMR I3100，制造商：TOK)，其方式与上面所述的相同。
由于光刻胶是I线类的，因此，用波长为365nm的光进行曝光。
本发明的光刻过程中的去除光刻胶的步骤使用单乙醇胺和二甲亚砜的混合液。
因此，各种光刻胶，例如深紫外线类和正片型的、I线类和正片型的、深紫外线类和负片型的、以及I线类和负片型的，都能被全部除去。
本发明的第二实施例用单乙醇胺和二甲亚砜的混合液作去除剂来除去光刻胶，从而深紫外线类和正片型或负片型光刻胶以及I线类和正片型或负片型光刻胶都能用于半导体器的制造过程中。也就是说，可以根据图形的精细性来选择光致抗蚀剂。
由于本发明将喷涂型涂敷机用于去除光刻胶的过程，节省了传统的用硫酸去除光刻胶过程中所需的附加时间，因此，本发明是有节省时间的优点。
此外，由单乙醇胺和二甲亚砜混合而成的去除剂对给定膜的影响小于传统的硫酸，并且，对于光刻前的膜也表现出同样的效果。
因此，用上述混合去除剂来去除光刻胶的本发明的第二实施例能够使用各种光致抗蚀剂，并且具有节省制造过程所用时间的优点。
根据本发明的第一和第二实施例来制造半导体器件，其生产率的分析结果如图5的曲线所示。
也就是说，本发明中，用二甲基乙酰胺、或者单乙醇胺和二甲亚砜的混合液来去除光刻胶的生产率，相对于传统的用硫酸的方法来说，具有较大的提高。
因此，在制造过程中，如上所述，采用本发明的去除剂，便可以选用各种光致抗蚀剂。由于用深紫外线类光致抗蚀剂时能够实现光刻胶的去除过程，因此，可以形成尺寸小于0.2μm的精细图形，这是近来半导体制造过程中所期望的。
利用本发明的旋转涂敷机10(通常设有三个喷嘴)来淀积光刻胶、在去除光刻胶步骤中喷射去除剂、并且清洗半导体基片，从而在制造过程中节省了附加的时间。
进一步地，尽管已对本发明作了详细说明，但是，应该清楚，可以对本发明进行各种改变、变更和更换，而不会背离本发明的精神，也不会超出附属的权利要求所限定的本发明的范围。

Claims (38)

1．一种半导体器件制造方法，其特征在于，提供去除光刻胶的步骤，用于用二甲基乙酰胺将淀积在半导体基片上的光刻胶全部除去。
2．根据权利要求1所述的制造方法，其中，光刻胶是正片型的光刻胶。
3．根据权利要求1所述的制造方法，其中，光刻胶是I线类和正片型的光刻胶。
4．根据权利要求1所述的制造方法，其中，光刻胶是深紫外线类和正片型的光刻胶。
5．根据权利要求1所述的制造方法，其中，用二甲基乙酰胺去除光刻胶的步骤中，其温度保持为大约10°-40℃，时间少于300秒。
6．根据权利要求1所述的制造方法，其中，将二甲基乙酰胺喷射到淀积有光刻胶的半导体基片上而实现光刻胶的去除过程。
7．一种半导体器件制造方法，包括下列步骤：
a．对半导体基片进行曝光和显影，以便选择性地去除淀积在半导体基片给定膜上的光刻胶；
b．对选择性去除光刻胶后给定膜的暴露部分进行蚀刻，以及
c．用二甲基乙酰胺将上述选择性去除光刻胶后剩留在半导体基片上的光刻胶全部除去。
8．根据权利要求7所述的制造方法，进一步包括烘烤步骤，用来在曝光之前烘烤光刻胶。
9．根据权利要求8所述的制造方法，其中，烘烤步骤的温度低于200℃，时间少于300秒。
10．根据权利要求7所述的制造方法，其中，所述的给定膜是绝缘膜、或金属膜、或者由绝缘膜和金属膜组成的多层膜。
11．根据权利要求7所述的制造方法，其中，光刻胶是I线类和正片型光刻胶。
12．根据权利要求7所述的制造方法，其中，光刻胶是深紫外线类和正片型光刻胶。
13．根据权利要求7所述的制造方法，其中，用二甲基乙酰胺去除光刻胶的步骤中，其温度保持为大约10°-40℃，时间少于300秒。
14．根据权利要求7所述的制造方法，其中，将二甲基乙酰胺喷射到淀积有光刻胶的半导体基片上而实现光刻胶的去除过程。
15．一种半导体器件制造方法，其特征在于，包括去除光刻胶的步骤，其中，用单乙醇胺和二甲亚砜的混合液将淀积在半导体基片上的光刻胶全部除去。
16．根据权利要求15所述的制造方法，其中，所述的混合液含有20％～80％(重量)的单乙醇胺和剩余百分比的二甲亚砜。
17．根据权利要求15所述的制造方法，其中，光刻胶是正片型光刻胶。
18．根据权利要求15所述的制造方法，其中，光刻胶是I线类和正片型光刻胶。
19．根据权利要求15所述的制造方法，其中，光刻胶是深紫外线类和正片型光刻胶。
20．根据权利要求15所述的制造方法，其中，光刻胶是负片型光刻胶。
21．根据权利要求15所述的制造方法，其中，光刻胶是I线类和负片型光刻胶。
22．根据权利要求15所述的制造方法，其中，光刻胶是深紫外线类和负片型光刻胶。
23．根据权利要求15所述的制造方法，其中，用单乙醇胺和二甲亚砜的混合液去除光刻胶的步骤中，其温度保持为大约10°-40℃，时间少于300秒。
24．根据权利要求15所述的制造方法，其中，将单乙醇胺和二甲亚砜喷射到淀积有去致抗蚀层的半导体基片上而实现光刻胶的去除过程。
25．根据权利要求24所述的制造方法，其中，将单乙醇胺和二甲亚砜分别喷射到淀积有光刻胶的半导体基片上而实现光刻胶的去除过程。
26．一种半导体器件制造方法，包括下列步骤：
a．对半导体基片进行曝光和显影，以便选择性地去除淀积在半导体基片给定膜上的光刻胶；
b．对选择性去除光刻胶后给定膜的暴露部分进行蚀刻以及
c．用单乙醇胺和二甲亚砜的混合液将上述选择性去除光刻胶后剩留在半导体基片上的光刻胶全部去除。
27．根据权利要求26所述的制造方法，进一步包括烘烤步骤，用来在曝光之前烘烤光刻胶。
28．根据权利要求27所述的制造方法，其中，烘烤步骤中的烘烤温度低于200℃，烘烤时间少于300秒。
29．根据权利要求26所述的制造方法，进一步包括清洗半导体基片的步骤，其中，通过去除光致抗蚀的步骤，将半导体基片上的光刻胶全部除去。
30．根据权利要求29所述的制造方法，其中，清洗步骤所用时间少于120秒，清洗温度大约为10°-40℃。
31．根据权利要求29所述的制造方法，其中，用去离子水或丙酮进行清洗。
32．根据权利要求26所述的制造方法，其中，给定膜为绝缘膜、或金属膜、或者由绝缘膜和金属膜组成的多层膜。
33．根据权利要求26所述的制造方法，其中，光刻胶是I线类和正片型光刻胶。
34．根据权利要求26所述的制造方法，其中，光刻胶是深紫外线类和正片型光刻胶。
35．根据权利要求26所述的制造方法，其中，光刻胶是I线类和负片型光刻胶。
36．根据权利要求26所述的制造方法，其中，光刻胶是深紫外线类和负片型光刻胶。
37．根据权利要求26所述的制造方法，其中，用单乙醇胺和二甲亚砜的混合显影液来去除光刻胶，其温度保持为大约10°-40℃，时间少于300秒。
38．根据权利要求26所述的制造方法，其中，将单乙醇胺和二甲亚砜喷射到其某些区域仍残存有光刻胶的半导体基片上，从而实现去除光刻胶的过程。
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