CN1926663A - 抗蚀膜的剥离法和再造法 - Google Patents

抗蚀膜的剥离法和再造法 Download PDF

Info

Publication number
CN1926663A
CN1926663A CNA2005800065166A CN200580006516A CN1926663A CN 1926663 A CN1926663 A CN 1926663A CN A2005800065166 A CNA2005800065166 A CN A2005800065166A CN 200580006516 A CN200580006516 A CN 200580006516A CN 1926663 A CN1926663 A CN 1926663A
Authority
CN
China
Prior art keywords
etchant resist
substrate
organic solvent
basement membrane
resist
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2005800065166A
Other languages
English (en)
Inventor
芦垣繁雄
加藤良裕
广田良浩
村木雄介
川崎哲
志村悟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Publication of CN1926663A publication Critical patent/CN1926663A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/26—Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
    • G03F7/42—Stripping or agents therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31127—Etching organic layers
    • H01L21/31133—Etching organic layers by chemical means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31144—Etching the insulating layers by chemical or physical means using masks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67028—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like
    • H01L21/6704—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing
    • H01L21/67051—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing using mainly spraying means, e.g. nozzles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching
    • H01J2237/3342—Resist stripping

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

本发明提供基板的加工方法，包括：在已经在基板上形成的待蚀刻的目标膜上依次形成Si－C基膜和抗蚀膜的步骤；利用抗蚀膜作为掩模蚀刻Si－C基膜的第一蚀刻步骤；和利用抗蚀膜和Si－C基膜作为掩模蚀刻待蚀刻的目标膜的第二蚀刻步骤。该加工方法进一步包括在所需时机剥离抗蚀膜的剥离步骤。剥离步骤包括制备作为脱模剂的有机溶剂的制备步骤，和在抗蚀膜上涂敷有机溶剂的涂敷步骤。

Description

抗蚀膜的剥离法和再造法
技术领域
本发明涉及已经在Si-C基膜上形成的抗蚀膜的剥离法和再造法。
背景技术
最近，在形成CMOS器件时，要求制造用于蚀刻工艺的、更薄的抗反射膜和光致抗蚀膜，以实现更精细的结构。特别地，当使用具有高孔径比的曝光装置时，制造更薄的光致抗蚀膜更为重要。
另一方面，当光致抗蚀膜更薄时，可能变得难以精确进行蚀刻过程。例如，当使用光刻胶修剪(resist-trimming)技术实现大约晶体管门长度的更精细结构时，可能要考虑该问题。为了解决该问题，已经提出在光致抗蚀膜/抗反射膜(ARC：抗反射涂层)下方引入硬掩模。当采用该方法时，改进了蚀刻过程中的图案-转移/分辨率。
然而，在传统ARC下方引入硬掩模的方法中，抗反射作用可能不足。此外，分辨率和/或光刻法公差(tolerance)也可能不足。例如，在最近的与65纳米CMOS的图案化过程相对应的使用ArF(其波长为193纳米)的光刻法中，没有获得令人满意的分辨率。
为了解决上述问题，已经提出使用具有抗反射功能和硬掩模功能的多层结构的Si-C基膜(参看K.Babich等人的IEDM Tech，dig.，P669，2003(文献1)，和USP 6,316,167)。当使用Si-C基膜时，在其更宽表面上对光致抗蚀膜的反射变得几乎为零。也就是说，可以实现极高性能的抗反射功能。此外，由于Si-C基膜具有多层结构，Si-C基膜可以具有分别与光致抗蚀膜和基膜相对应的合适特性。此外，与在传统ARC下方引入硬掩模的方法相比，可以明显改进分辨率和光刻法公差。
下面说明使用多层Si-C基膜的蚀刻法。也就是说，蚀刻法包括：在已经在基板上形成的待蚀刻的预定目标膜(基膜)上，依次形成多层Si-C基膜和光致抗蚀膜的步骤；利用光致抗蚀膜作为掩模，蚀刻Si-C基膜的第一蚀刻步骤；和利用光致抗蚀膜和Si-C基膜作为掩模，蚀刻待蚀刻的目标膜(基膜)的第二蚀刻步骤。
此外，当在Si-C基膜上形成的光致抗蚀膜的图案与所需图案不同时，将光致抗蚀膜剥离并再形成另一光致抗蚀膜。该方法被称作“再造法”。在再造法中的光致抗蚀膜剥离步骤中，传统上通常使用硫酸和过氧化氢水溶液(参看日本专利公开第5-21334号；和日本专利公开第6-291091号)。
发明内容
通过各种实验，本发明人已经发现了在利用硫酸和过氧化氢水溶液进行光致抗蚀膜剥离步骤中的缺陷。具体地，本发明人已经发现，当利用硫酸和过氧化氢水溶液剥离Si-C基膜上的具有抗反射功能和硬掩模功能的光致抗蚀膜时，Si-C基膜也可能被硫酸和过氧化氢水溶液损坏，从而可能损害抗反射功能和硬掩模功能。此外，本发明人已经发现，当在这种条件下在Si-C基膜上再形成(再造)另一光致抗蚀膜时，再造的光致抗蚀膜可能剥离和/或可能造成其图案倾斜(slant)(崩塌(collapse))。
鉴于这些问题，作出本发明，因此，本发明的目的是提供抗蚀膜的剥离法和再造法，其中可以在不损害作为基膜的Si-C基膜的情况下剥离已经在Si-C基膜上，特别是在具有抗反射功能和硬掩模功能的Si-C基膜上形成的抗蚀膜。
本发明是在已经在基板上形成的Si-C基膜上剥离抗蚀膜的方法，包括：制备作为脱模剂的有机溶剂的制备步骤，和将有机溶剂涂敷到抗蚀膜上的涂敷步骤。
按照本发明，可以在不对Si-C基膜造成任何损害的情况下令人满意地剥离抗蚀膜。
当Si-C基膜是具有抗反射功能和硬掩模功能的薄膜时，优选在不损害Si-C基膜的抗反射功能和硬掩模功能的情况下进行涂敷步骤。
具体而言，有机溶剂可以是稀释剂。优选地，有机溶剂是丙酮基稀释剂。
此外，涂敷步骤可以通过在旋转基板的情况下将脱模剂施加到抗蚀膜上而进行。或者，可以通过将基板浸在脱模剂中以进行涂敷步骤。
此外，本发明是抗蚀膜的再造法，包括：剥离已经在基板上形成的Si-C基膜上的抗蚀膜的剥离步骤，和在Si-C基膜上再形成另一抗蚀膜的再造步骤，其中剥离步骤包括制备作为脱模剂的有机溶剂的制备步骤，和将有机溶剂涂敷到抗蚀膜上的涂敷步骤。
按照本发明，可以在不对Si-C基膜造成任何损害的情况下剥离抗蚀膜，并且可以有效防止再造步骤之后的抗蚀膜剥离及其图案倾斜。
当Si-C基膜是具有抗反射功能和硬掩模功能的薄膜时，优选在不损害Si-C基膜的抗反射功能和硬掩模功能的情况下进行涂敷步骤。
具体而言，有机溶剂可以是稀释剂。优选地，有机溶剂是丙酮基稀释剂。
此外，涂敷步骤可以通过在旋转基板的情况下将脱模剂施加到抗蚀膜上而进行。或者，可以通过将基板浸在脱模剂中以进行涂敷步骤。
此外，本发明是基板的加工方法，包括：在已经在基板上形成的待蚀刻的目标膜上依次形成Si-C基膜和抗蚀膜的步骤；利用抗蚀膜作为掩模蚀刻Si-C基膜的第一蚀刻步骤；利用抗蚀膜和Si-C基膜作为掩模蚀刻待蚀刻的目标膜的第二蚀刻步骤；和在所需的时机剥离抗蚀膜的剥离步骤；其中该剥离步骤包括制备作为脱模剂的有机溶剂的制备步骤，和在抗蚀膜上涂敷有机溶剂的涂敷步骤。
在剥离步骤之后，可以进行在Si-C基膜上再形成另一抗蚀膜的再造步骤。在这种情况下，可以在第一蚀刻步骤之前进行剥离步骤和再造步骤。
此外，本发明是用于剥离已经在基板上形成的Si-C基膜上的抗蚀膜的剥离装置，包括：可旋转地支撑基板的旋转夹头，在该基板上已经形成了待剥离的抗蚀膜；和将作为脱模剂的有机溶剂喷向由旋转夹头固定的基板的喷嘴。
此外，本发明是用于剥离已经在基板上形成的Si-C基膜上的抗蚀膜并用于涂敷下一抗蚀膜的抗蚀膜再造装置，包括：可旋转地支撑基板的旋转夹头，在该基板上已经形成了待剥离的抗蚀膜，将作为脱模剂的有机溶剂喷向由旋转夹头固定的基板的有机溶剂喷嘴，和将抗蚀液喷向由旋转夹头固定的基板的抗蚀液喷嘴。
此外，本发明是抗蚀膜的再造装置，包括：剥离装置，其剥离已经在基板上形成的Si-C基膜上的抗蚀膜，以及抗蚀剂涂敷装置，其在已经剥离了抗蚀膜的基板的Si-C基膜上涂敷下一抗蚀膜。
附图说明
图1是用于说明使用Si-C基膜的蚀刻法的基板截面示意图；
图2是用于说明根据本发明的抗蚀膜的再造法的实施方式的基板截面示意图；
图3是显示可用于抗蚀膜剥离步骤的装置的例子的截面示意图；
图4是显示抗蚀剂涂敷单元的截面示意图；
图5是显示包括有机溶剂涂敷单元的抗蚀剂剥离***的示意图；
图6是用于说明图5的抗蚀剂剥离***中的冷却单元结构的示意图；
图7是显示包括有机溶剂涂敷单元的抗蚀剂涂敷/显影***的透视示意图；
图8是与沉积有抗蚀膜的那些相比(as-depo)，在用稀释剂或(硫酸+过氧化氢水溶液)剥离抗蚀膜后，Si-C基膜表面的组成和接触角的图；
图9是在as-depo情况下，在Si-C基膜的深度方向上的XPS分布图；
图10是在用稀释剂剥离抗蚀膜后，在Si-C基膜的深度方向上的XPS分布图；
图11是在用(硫酸+过氧化氢水溶液)剥离抗蚀膜后，在Si-C基膜的深度方向上的XPS分布图；和
图12是下列图案的SEM照片：在再造步骤之前的光致抗蚀图案；在通过(硫酸+过氧化氢水溶液)进行再造步骤之后的光致抗蚀图案；和在通过稀释剂进行再造步骤后的光致抗蚀图案。
具体实施方式
下面，参照附图，具体说明本发明的实施方式。
图1是用于说明使用Si-C基膜的蚀刻法的基板截面示意图。
如图1(a)所示，在已经在半导体基板(半导体片)1上形成的待蚀刻的目标膜2(例如氧化膜(TEOS或热氧化膜))上，形成Si-C基膜3。在Si-C基膜3上形成光致抗蚀膜4。
Si-C基膜3具有抗反射功能和硬掩模功能。更具体地，Si-C基膜3与上述文献1中公开的一样，其以“TERA”的名称获自IBM。Si-C基膜3是通过等离子CVD法形成的多层结构膜。根据待蚀刻的目标膜2和光致抗蚀膜4的材料，为预定波长的照射光束调节每一层的复折射率(n+ik：n是折射率，k是消光系数)。例如对于193纳米的波长，在大约1.62至大约2.26内调节每层中 n的值，并在大约0.045至大约0.75内调节每层中 k的值。可以通过改变成膜条件(例如成膜温度、压力、气体组成、和气体流速)来调节这些值。例如，可以采用双层结构，其中与光致抗蚀膜4相邻的层3a(顶层)是由SiCOH成分制成的，与待蚀刻的目标膜2相邻的层3b(底层)是由SiCH成分制成的，并且层3a和3b具有不同的 n和 k。
通过调节 n和 k和膜厚(层厚度)的值，可以实现优异的抗反射功能。也就是说，可以在Si-C基膜3和光致抗蚀膜4之间的更宽表面上将反射率降至几乎为零。此外，在最近的与65纳米CMOS的图案化过程相对应的使用ArF(其波长为193纳米)的光刻法中，可以获得令人满意的分辨率。此外，即使在与小于65纳米的下一代相对应的使用F2(其波长为157纳米)和EUV的其它光刻法中，也可以获得令人满意的分辨率。
此外，由于Si-C基膜3是无机膜，可以以相对于光致抗蚀膜4的高选择率蚀刻Si-C基膜3。另一方面，可以以相对于Si-C基膜3的高选择率蚀刻作为待蚀刻的目标膜2的氧化膜或类似物。也就是说，Si-C基膜3具有优异的硬掩模功能。
然后，如图1(b)所示，通过光刻步骤，进行光致抗蚀膜4的图案化。在此，使用ArF抗蚀膜作为光致抗蚀膜4，使其暴露在波长为193纳米的ArF激光束下，并显影以形成预定图案。
此后，如图1(c)所示，在光致抗蚀膜4起到掩模作用的同时，蚀刻Si-C基膜3。然后如图1(d)所示，蚀刻光致抗蚀膜4和待蚀刻的目标膜2。
接着将说明按照本发明的抗蚀膜再造法的实施方式。
在图1所示的任何过程(步骤)之前或之后，可以进行剥离光致抗蚀膜4的步骤。通常，当在如图1(b)所示已经形成了光致抗蚀膜4的情况下，光致抗蚀膜4的图案不是所需图案时，剥离光致抗蚀膜4，并可以再形成另一光致抗蚀膜4’。这种方法被称作再造法。该方法在制造高清晰度器件中起到非常重要的作用。此外，当在图1(a)的情况下光致抗蚀膜4的涂敷状态不足时，也可以进行再造法。
在本实施方式中，使用有机溶剂作为脱模剂，并剥离Si-C基膜3上的光致抗蚀膜4。在如图2(a)所示利用有机溶剂作为脱模剂剥离Si-C基膜3上的光致抗蚀膜4之后，如图2(b)所示再形成另一光致抗蚀膜4’(再造步骤)。此后，如图2(c)所示，通过光刻法进行图案化(图案形成)步骤。
尽管传统上通常使用(硫酸+过氧化氢水溶液)，如果在此使用(硫酸+过氧化氢水溶液)作为脱模剂，Si-C基膜3可能会因氧化受损。在这种情况下，在再造步骤之后，可能在抗蚀剂图案中产生抗蚀膜的图案倾斜和/或剥离。然而，按照本实施方式，由于使用有机溶剂作脱模剂，尽管令人满意地去除了由有机材料制成的光致抗蚀膜4，但不会因此影响由无机材料制成的Si-C基膜3，因此不会损坏Si-C基膜3的表面。因此，在通过本实施方式的再造法形成的光致抗蚀膜4’中，在图案形成步骤后，较不可能导致由基层损坏而引起的抗蚀膜的图案倾斜和/或剥离。
用作脱模剂的有机溶剂不受限制，但是可以根据光致抗蚀膜4的材料适当地选择。在有机溶剂中，稀释剂是优选的。特别地，丙酮基稀释剂是优选的。作为具体例子，列出PGME(丙二醇单甲醚)或PGMEA(丙二醇单甲醚乙酸酯)。
用脱模剂剥离光致抗蚀膜4的步骤的具体方式不受限制。例如，在使其上已经形成了光致抗蚀膜4的半导体片1旋转的同时，将作为脱模剂的有机溶剂喷向光致抗蚀膜4是有效的。具体而言，如图3所示，可以使用有机溶剂涂敷装置10，其包括：杯体11、可以在杯体11中水平吸住并固定半导体片1的旋转夹头12、使旋转夹头12旋转的电动机13、位于旋转夹头12上方并能够将作为脱模剂的有机溶剂喷向半导体片1的大致中间部分的喷嘴14、和位于旋转夹头12下方并能够将相同脱模剂喷向半导体片1的相反表面以漂洗该表面的反洗喷嘴15。
在这种情况下，当剥离光致抗蚀膜4时，如图3所示，用旋转夹头12吸住并支撑半导体片1，并在通过电动机13使被旋转夹头12吸住的半导体片1旋转的同时，将有机溶剂5从喷嘴14喷向半导体片1的大致中间部分。由于离心力，在光致抗蚀膜4的整个表面上涂敷有机溶剂5，从而使光致抗蚀膜4溶解并剥离。此后，停止有机溶剂5的喷射，从而清除已经溶有抗蚀剂的有机溶剂。随后，从喷嘴14和反洗喷嘴15喷射有机溶剂，从而进行半导体片1的漂洗步骤。
如下示例性地显示具体方法。在用旋转夹头12平行吸住并固定半导体片1之后，使喷嘴14位于半导体片1上方。然后，使半导体片1以例如3000rpm的转速旋转10秒。随后，使半导体片1的转速降至例如1500rpm。然后，从喷嘴14中喷射有机溶剂(例如稀释剂)，例如3秒。然后，在半导体片1的整个表面上涂敷有机溶剂。随后，在使半导体片1的转速降至例如40rpm的情况下，进一步喷射有机溶剂，例如15秒。然后，停止有机溶剂的喷射，撤回喷嘴，使半导体片1的转速降至例如20rpm，并使半导体片1旋转5秒。此后，停止半导体片1的旋转。然后，使喷嘴14位于半导体片1上方，并使半导体片1以例如1500rpm的转速旋转3秒。由此，清除有机溶剂。然后，停止半导体片1的旋转。随后，在将半导体片1的转速调节至例如1000rpm的情况下，从喷嘴14和反洗喷嘴15中喷出有机溶剂，例如5秒。然后，停止有机溶剂的喷射，使半导体片1的转速升至例如2000rpm，并进行有机溶剂的清除步骤达8秒。
有机溶剂涂敷装置10具有与用于涂敷光致抗蚀材料的抗蚀剂涂敷装置几乎相同的结构。也就是说，作为有机溶剂涂敷装置10，可以使用抗蚀剂涂敷装置。如图4中所示，抗蚀剂涂敷装置包括：杯体21、可以在杯体21中水平吸住并固定半导体片1的旋转夹头22、使旋转夹头22旋转的电动机23、位于旋转夹头22上方的喷嘴装置24、和位于旋转夹头22下方的反洗喷嘴25。喷嘴装置24带有稀释剂喷嘴26，其将稀释剂喷向半导体片1以在涂敷抗蚀液之前预润湿，喷嘴装置24还带有抗蚀剂喷嘴27，其喷出抗蚀液。当使用这种抗蚀剂涂布器作为用于剥离抗蚀膜的有机溶剂涂敷装置10时，可以通过从稀释剂喷嘴26中喷出稀释剂来剥离光致抗蚀膜4。另一方面，在剥离光致抗蚀膜4之后，从抗蚀剂喷嘴27提供抗蚀液，从而涂敷光致抗蚀材料并完成光致抗蚀膜的再造过程。
将有机溶剂涂敷装置10，例如如图5所示安装在抗蚀剂剥离***30中。抗蚀剂剥离***30包括：放置载体C的载体台(C/S)31，在每个载体上包含半导体片，并且其中进行半导体片的送入和送出操作；传送单元32，其从和向载体台(C/S)31中的载体C接收和输送半导体片1并传送半导体片1；传送路径33，传送单元32可在其中移动；位于传送路径33一侧的三个冷却单元(COL)34；和位于传送路径33另一侧的两个有机溶剂涂敷单元(O-COT)35。各个有机溶剂涂敷单元35都是在其中配套使用有机溶剂涂敷装置10的单元。
如图6所示，冷却单元(COL)34由外罩36和位于外罩36中的冷却板37组成，调节冷却板37的温度至例如23℃。当将半导体片1在冷却板37上放置预定时间(例如15秒)时，调节半导体片1的温度。
在抗蚀剂剥离***30中，将传送单元32和其它组件连接到控制部件(过程控制器)40上。然后，使传送单元32和其它组件适合用控制部件40进行控制。此外，将用户界面41，例如进程管理员用于输入指令或类似信息以操纵/控制抗蚀剂剥离***30的键盘、和/或使***30的操作状况可视化并显示出来的显示器，连接到控制部件40上。此外，将存储部件42连接到控制部件40上。在存储部件42中，存储了通过控制部件40的控制实现在抗蚀剂剥离***30中进行的各种过程的控制程序、和/或使等离子蚀刻装置中的各个组件按照工艺条件进行各种过程的程序/指示(recipe)。
指示可以存储在硬盘或半导体存储器中。或者，以使指示包含在CDROM或DVD之类的可移动存储介质中的方式，可以使指示设置在存储部件42中的预定位置。此外，可以将指示从另一装置经由例如专用线传递。如果需要，根据来自用户界面41的特定指令，从存储部件42召出任选指示，并由控制部件40执行，从而在控制部件40的控制下，在抗蚀剂剥离***30中进行所需过程。
在抗蚀剂剥离***30中，通过传送单元32将要从中剥离光致抗蚀膜的半导体片1从载体台(C/S)31上的载体C中取出，并置于冷却单元(COL)34的冷却板37上，从而进行温度调节控制。此后，通过传送单元32将冷却单元(COL)34上的半导体片1传送到有机溶剂涂敷单元(O-COT)35之一中，从而进行光致抗蚀膜的上述剥离步骤。在完成该过程(步骤)后，通过传送单元32将加工的半导体片1输送到载体C上。重复上述程序，重复次数为载体C中所含的半导体片1的数量。然后，将已经从中剥离了光致抗蚀膜的半导体片传送到普通抗蚀剂涂敷/显影***中，以进行光致抗蚀剂涂敷过程，通过与抗蚀剂涂敷/显影***连接的曝光装置进行随后的抗蚀剂曝光过程，并进行随后的显影过程。
可以将如上所述可以剥离光致抗蚀膜的有机溶剂涂敷单元加入普通抗蚀剂涂敷/显影***中。在这种情况下，可以以嵌入(in-line)方式进行光致抗蚀膜的再造过程。现说明包括这种有机溶剂涂敷单元(O-COT)的抗蚀剂涂敷/显影***的例子。图7是表示这种抗蚀剂涂敷/显影***50的透视图。抗蚀剂涂敷/显影***50包括：用于接收和输送背部载体(back carrier)C的载体台60，每个载体都可以含有预定数量的半导体片1；用于对半导体片进行抗蚀剂涂敷过程、曝光之后的显影过程、和在其之前和之后的热处理过程的工艺台70；和相对于载体台60，位于工艺台70相对侧并与曝光装置90连接的界面台80。
将抗蚀剂涂敷/显影***50的各个组件和曝光装置90连接到控制部件(过程控制器)100上，由此适合通过控制部件100进行控制。此外，将用户界面101，例如进程管理员用于输入指令或类似信息以操纵/控制抗蚀剂涂敷/显影***50和曝光装置90的键盘、和/或使抗蚀剂涂敷/显影***50和曝光装置90的操作状况可视化并显示出来的显示器，连接到控制部件100上。此外，将存储部件102连接到控制部件100上。在存储部件102中，存储了通过控制部件100的控制实现在抗蚀剂涂敷/显影***50和曝光装置90中进行的各种过程的控制程序、和/或使等离子蚀刻装置中的各个组件按照工艺条件进行各种过程的程序/指示。
指示可以存储在硬盘或半导体存储器中。或者，以使指示包含在CDROM或DVD之类的可移动存储介质中的方式，可以使指示设置在存储部件102中的预定位置。此外，可以将指示从另一装置经由例如专用线传递。如果需要，根据来自用户界面101的特定指令，从存储部件102召出任选指示，并由控制部件100执行，从而在控制部件100的控制下，在抗蚀剂涂敷/显影***50和曝光装置90中进行所需过程。
在工艺台70中，提供三个热单元塔71、72、73以便将两个主输送单元74、75夹在中间。这三个热单元塔71、72、73各自由多个垂直堆积的单元组成，它们各自进行与抗蚀剂涂敷/显影过程有关的热处理，例如加热或冷却。在主输送单元74前面，安装涂覆单元塔76，其由堆积的抗蚀剂涂敷单元(COT)和有机溶剂涂敷单元(O-COT)组成。抗蚀剂涂敷单元(COT)和有机溶剂涂敷单元(O-COT)的总数为例如5个。在主输送单元75前面，安装显影单元塔77，其由堆积的显影单元(DEV)组成。显影单元(DEV)的数量为例如5个。使各个显影单元在曝光后进行显影过程。主输送单元74、75各自含有可以在垂直方向上移动的传送单元。因此，半导体片可以相对于三个热单元塔71、72、73、涂敷单元塔76和显影单元塔77中的每个传送。
在上述抗蚀剂涂敷/显影***50中，如果半导体片正常，且不需要再造，则通过安装在载体台60中的传送单元从载体C上取出半导体片。然后，将半导体片传送到位于工艺台70的热单元塔71中的通路单元。然后，半导体片被主输送单元74的传送单元接收，再依次传送到热单元塔71、72的预定单元中。半导体片进行温度调节过程、粘合过程、烘焙过程或类似过程，然后传送到抗蚀剂涂敷单元(COT)中进行光致抗蚀剂涂敷过程。然后，主输送单元74的传送单元从抗蚀剂涂敷单元(COT)中取出半导体片，并再将其传送到热单元塔72的预定单元中。然后，半导体片进行烘焙过程和温度调节过程，并通过主输送单元74、75的传送单元经由热单元塔72、73中的通路单元传送到界面台80中。在界面台80中，设置传送单元，并设置用于使半导体片备用的备用部件或类似物。通过传送单元将半导体片传送到曝光装置中进行曝光过程。将曝光后的半导体片经由界面台80送回工艺台70。在工艺台70中，再通过主输送单元75的传送单元将半导体片传送到热单元塔73的预定单元中，以进行曝光后烘焙过程和温度调节过程。然后，将半导体片传送到显影单元(DEV)之一中。在显影单元(DEV)中，进行半导体片的显影过程。此后，再通过主输送单元75的传送单元将半导体片传送到热单元塔72的预定单元中，以进行烘焙过程和温度调节过程。然后，将加工的半导体片通过主输送单元75、74的传送单元传送，并通过载体台60上的传送单元进入到预定载体C中。
如果需要再造半导体片，将半导体片从载体台60传送到工艺台70。在热单元塔71的预定单元中，半导体片进行温度调节过程。然后，将半导体片传送到有机溶剂涂敷单元(O-COT)中，从而进行光致抗蚀膜的剥离步骤。然后，连续进行与对于普通半导体片相同的一系列处理。如果有机溶剂涂敷单元(O-COT)也可以涂敷抗蚀材料，光致抗蚀膜的剥离步骤和另一光致抗蚀材料的涂敷步骤可以连续进行。此外，可以分别制备用于加工普通半导体片的抗蚀剂涂敷/显影***和专门用于再造的另一抗蚀剂涂敷/显影***。在这种情况下，在用于加工普通半导体片的抗蚀剂涂敷/显影***中，如果通过试验或类似方法检测必须再造半导体片，则将半导体片储存在特定载体中，并且当这些半导体片的数量达到预定数量时，可以将这些半导体片传送到专用于再造的抗蚀剂涂敷/显影***中以进行再造过程。
此外，也可以将其上已经形成了光致抗蚀膜4的半导体片1浸在装有有机溶剂的容器中。
接着，解释为确定本发明的效果而进行的实验。
在此，在已经在半导体片上形成的氧化膜上形成具有双层结构的Si-C基膜。Si-C基膜具有由SiCOH成分的顶层(其厚度为25纳米)和SiCH成分的底层(其厚度为100纳米)构成的层结构。将ArF光致抗蚀膜涂敷到Si-C基膜上，并通过光刻法在ArF光致抗蚀膜上形成图案。然后，按照本发明进行光致抗蚀膜的再造法。
利用作为丙酮基稀释剂的PGME和PGMEA(可获自TOKYOOHKA KOGYO CO.，LTD.：OK82)进行光致抗蚀膜再造法中的光致抗蚀膜剥离步骤。具体而言，通过图3所示的装置，在转速为1000至1500rpm且涂敷时间为20至30秒的条件下将有机溶剂涂敷到半导体片上。
作为比较，利用传统上使用的(硫酸+过氧化氢水溶液)剥离光致抗蚀膜。具体而言，将其上已经形成了光致抗蚀膜的半导体片在H2SO4∶H2O2＝1∶12的水溶液中于120℃浸渍10分钟。
在已经如上所述剥离了光致抗蚀膜之后，将组成和Si-C基膜表面的接触角与沉积了光致抗蚀膜的状况(as-depo)相比较。结果显示在图8中。
如图8所示，当使用(硫酸+过氧化氢水溶液)时，与“as-depo”状况相比，O/Si比率的值提高，并且接触角降低。因此，当使用(硫酸+过氧化氢水溶液)时，已经发现明显促进了Si-C基膜的氧化，并且Si-C基膜变成亲水的。也就是说，已经发现Si-C基膜的表面被脱模剂溶液损坏，并且与抗蚀剂的粘合性之类的特性可能受损。
另一方面，如图8所示，当使用稀释剂作为有机溶剂时，与“as-depo”状况相比，C/Si比率、O/Si比率和接触角几乎不改变。也就是说，已经发现Si-C基膜表面很少被脱模剂溶液损坏。
接着，通过XPS(X-射线光电子光谱法)，在下列每一材料的深度方向进行化学组成分析：“as-depo”状况下的Si-C基膜；已经用稀释剂剥离光致抗蚀膜之后的Si-C基膜；和已经用(硫酸+过氧化氢水溶液)剥离了光致抗蚀膜之后的Si-C薄膜。这些结果显示在图9至11中。在此，实际上，Si-C基膜包括H，但是H不能通过XPS分析法检测。由此，在图9至11中，Si、C和O的组分比(总计100％)以每一深度下的原子密度(％)表示。
如图10所示，当用稀释剂剥离光致抗蚀膜时，深度方向上的组成几乎不变。另一方面，如图11所示，当用(硫酸+过氧化氢水溶液)剥离光致抗蚀膜时，已经发现在整个膜上都加剧了氧化。
接着，比较再造步骤(剥离步骤)之前的图案状况、在已经用(硫酸+过氧化氢水溶液)剥离了光致抗蚀膜之后进行再造步骤时的图案状况、在已经用稀释剂剥离了光致抗蚀膜之后进行再造步骤时的图案状况。这些状况的SEM照片显示在图12中。
如图12所示，当用(硫酸+过氧化氢水溶液)剥离了光致抗蚀膜之后进行再造步骤时，由于基底Si-C基膜受损，特别地，iso(隔离的)图案变得更薄。此外，发现了图案倾斜和/或抗蚀膜剥离。另一方面，当用稀释剂剥离了光致抗蚀膜之后进行再造步骤时，图案状况与再造步骤之前一样好。
此外，本发明不限于上述实施方式，而是可以进行各种变动。例如，在上述实施方式中，已经说明了在具有抗反射功能和硬掩模功能的Si-C基膜上的抗蚀膜的剥离。然而，本发明不限于此，而是也可用于剥离具有其它功能的Si-C基膜上的抗蚀膜的。本发明还适用于剥离具有低介电常数的低-k膜、多孔SiOC膜、SiOF膜、多孔二氧化硅膜或多孔MSQ膜上的抗蚀膜。此外，主要说明了在再造法中抗蚀膜的剥离步骤，但是本发明可用于为了其它用途和/或在其它时机进行的抗蚀膜剥离步骤。此外，已经说明了剥离光致抗蚀膜的情况，但是本发明可用于剥离其它抗蚀膜的情况。此外，待蚀刻的目标膜不限于氧化膜，还可以是其它膜，例如多晶硅膜。

Claims (23)

1.一种在已经于基板上形成的Si-C基膜上剥离抗蚀膜的方法，包括：
制备作为脱模剂的有机溶剂的制备步骤，和
将所述有机溶剂涂敷到抗蚀膜上的涂敷步骤。
2.按照权利要求1所述的剥离抗蚀膜的方法，其中
所述Si-C基膜是具有抗反射功能和硬掩模功能的膜，且
在不损害所述Si-C基膜的抗反射功能和硬掩模功能的情况下进行所述涂敷步骤。
3.按照权利要求1或2所述的剥离抗蚀膜的方法，其中
所述有机溶剂是稀释剂。
4.按照权利要求3所述的剥离抗蚀膜的方法，其中
所述有机溶剂是丙酮基稀释剂。
5.按照权利要求1至4中任何一项所述的剥离抗蚀膜的方法，其中
在旋转基板的情况下，通过将所述脱模剂施加到所述抗蚀膜上而进行所述涂敷步骤。
6.按照权利要求1至4中任何一项所述的剥离抗蚀膜的方法，其中
通过将基板浸在所述脱模剂中以进行所述涂敷步骤。
7.一种抗蚀膜再造法，包括：
将已经在基板上形成的Si-C基膜上的抗蚀膜剥离的剥离步骤，和
在Si-C基膜上再形成另一抗蚀膜的再造步骤，
其中
所述剥离步骤包括
制备作为脱模剂的有机溶剂的制备步骤，和
将所述有机溶剂涂敷到抗蚀膜上的涂敷步骤。
8.按照权利要求7所述的抗蚀膜再造法，其中
所述Si-C基膜是具有抗反射功能和硬掩模功能的膜，且
在不损害所述Si-C基膜的抗反射功能和硬掩模功能的情况下进行所述涂敷步骤。
9.按照权利要求7或8所述的抗蚀膜再造法，其中
所述有机溶剂是稀释剂。
10.按照权利要求9所述的抗蚀膜再造法，其中
所述有机溶剂是丙酮基稀释剂。
11.按照权利要求7至10中任何一项所述的抗蚀膜再造法，其中
在旋转基板的情况下，通过将所述脱模剂施加到所述抗蚀膜上而进行所述涂敷步骤。
12.按照权利要求7至10中任何一项所述的抗蚀膜再造法，其中
通过将基板浸在所述脱模剂中以进行所述涂敷步骤。
13.一种基板的加工方法，包括：
在已经在基板上形成的待蚀刻的目标膜上依次形成Si-C基膜和抗蚀膜的步骤，
利用所述抗蚀膜作为掩模蚀刻所述Si-C基膜的第一蚀刻步骤，
利用所述抗蚀膜和所述Si-C基膜作为掩模蚀刻所述待蚀刻的目标膜的第二蚀刻步骤，和
在所需时机剥离所述抗蚀膜的剥离步骤，
其中
所述剥离步骤包括
制备作为脱模剂的有机溶剂的制备步骤，和
在所述抗蚀膜上涂敷所述有机溶剂的涂敷步骤。
14.按照权利要求13所述的基板的加工方法，其中
所述Si-C基膜是具有抗反射功能和硬掩模功能的膜，且
在不损害所述Si-C基膜的抗反射功能和硬掩模功能的情况下进行所述涂敷步骤。
15.按照权利要求13或14所述的基板的加工方法，其中
所述有机溶剂是稀释剂。
16.按照权利要求15所述的基板的加工方法，其中
所述有机溶剂是丙酮基稀释剂。
17.按照权利要求13至16中任何一项所述的基板的加工方法，其中
在旋转基板的情况下，通过将所述脱模剂施加到所述抗蚀膜上而进行所述涂敷步骤。
18.按照权利要求13至16中任何一项所述的基板的加工方法，其中
通过将基板浸在所述脱模剂中以进行所述涂敷步骤。
19.按照权利要求13至18中任何一项所述的基板的加工方法，其中
在所述剥离步骤之后，进行在所述Si-C基膜上再形成另一抗蚀膜的再造步骤。
20.按照权利要求19所述的基板的加工方法，其中
所述剥离步骤和所述再造步骤在所述第一蚀刻步骤之前进行。
21.一种用于将已经在基板上形成的Si-C基膜上的抗蚀膜剥离的剥离装置，包括：
可旋转地支撑基板的旋转夹头，在所述基板上已经形成了待剥离的抗蚀膜，和
将作为脱模剂的有机溶剂喷向由所述旋转夹头固定的基板的喷嘴。
22.一种用于将已经在基板上形成的Si-C基膜上的抗蚀膜剥离并用于涂敷下一抗蚀膜的抗蚀膜再造装置，包括：
可旋转地支撑基板的旋转夹头，在所述基板上已经形成了待剥离的抗蚀膜，
将作为脱模剂的有机溶剂喷向由所述旋转夹头固定的基板的有机溶剂喷嘴，和
将抗蚀液喷向由所述旋转夹头固定的基板的抗蚀液喷嘴。
23.一种抗蚀膜再造装置，包括：
剥离装置，其将已经在基板上形成的Si-C基膜上的抗蚀膜剥离，和
抗蚀剂涂敷装置，其在已经剥离了抗蚀膜的基板的Si-C基膜上涂敷下一抗蚀膜。
CNA2005800065166A 2004-03-01 2005-03-01 抗蚀膜的剥离法和再造法 Pending CN1926663A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP056629/2004 2004-03-01
JP2004056629 2004-03-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1926663A true CN1926663A (zh) 2007-03-07

Family

ID=34908928

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2005800065166A Pending CN1926663A (zh) 2004-03-01 2005-03-01 抗蚀膜的剥离法和再造法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20070184379A1 (zh)
KR (1) KR100857297B1 (zh)
CN (1) CN1926663A (zh)
WO (1) WO2005083757A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103515220A (zh) * 2012-06-22 2014-01-15 东京毅力科创株式会社 基板处理装置和基板处理方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100265766B1 (ko) * 1997-09-04 2000-09-15 윤종용 반도체장치 제조용 웨이퍼의 리워크방법 및 반도체장치의 제조방법
US6316167B1 (en) * 2000-01-10 2001-11-13 International Business Machines Corporation Tunabale vapor deposited materials as antireflective coatings, hardmasks and as combined antireflective coating/hardmasks and methods of fabrication thereof and application thereof
US6361929B1 (en) * 1999-08-13 2002-03-26 United Microelectronics Corp. Method of removing a photo-resist layer on a semiconductor wafer
US6500773B1 (en) * 2000-11-27 2002-12-31 Applied Materials, Inc. Method of depositing organosilicate layers
TW567575B (en) * 2001-03-29 2003-12-21 Toshiba Corp Fabrication method of semiconductor device and semiconductor device
JP4014891B2 (ja) * 2001-03-29 2007-11-28 株式会社東芝 半導体装置の製造方法
TWI267697B (en) * 2001-06-28 2006-12-01 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd Chemical amplified type positive resist component and resist packed-layer material and forming method of resist pattern and manufacturing method of semiconductor device
JP2003122099A (ja) * 2001-10-15 2003-04-25 Canon Inc 現像剤容器及びプロセスカートリッジ及び画像形成装置
JP4778660B2 (ja) * 2001-11-27 2011-09-21 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置の製造方法
JP3810309B2 (ja) * 2001-12-03 2006-08-16 Ｎｅｃエレクトロニクス株式会社 半導体装置の製造方法
US6682876B2 (en) * 2001-12-14 2004-01-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Thinner composition and method of stripping a photoresist using the same
JP2003243295A (ja) * 2002-02-20 2003-08-29 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板処理装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103515220A (zh) * 2012-06-22 2014-01-15 东京毅力科创株式会社 基板处理装置和基板处理方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20070184379A1 (en) 2007-08-09
KR20060127239A (ko) 2006-12-11
WO2005083757A1 (ja) 2005-09-09
KR100857297B1 (ko) 2008-09-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3010033B1 (en) Euv resist etch durability improvement and pattern collapse mitigation
US7959818B2 (en) Method for forming a fine pattern of a semiconductor device
KR101571922B1 (ko) 집적 회로용 마스킹 패턴 형성 방법
US8501394B2 (en) Superfine-patterned mask, method for production thereof, and method employing the same for forming superfine-pattern
US8764999B2 (en) Sidewall image transfer pitch doubling and inline critical dimension slimming
US8178287B2 (en) Photoresist composition and method of forming a resist pattern
JP2007523034A (ja) アモルファスカーボン膜を含む構造およびその形成方法。
JP2009016788A (ja) 半導体素子の微細パターン形成方法
JP2004079901A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JPH06267810A (ja) シリル化平坦化レジスト及び平坦化方法並びに集積回路デバイスの製造方法
US20200335349A1 (en) Method Composition and Methods Thereof
JP2016201542A (ja) オープンフィーチャ内に誘電体分離構造を作成するサブトラクティブ法
KR100861172B1 (ko) 반도체 소자의 미세패턴 형성방법
US11300881B2 (en) Line break repairing layer for extreme ultraviolet patterning stacks
US20080076074A1 (en) Method for double patterning a developable anti-reflective coating
JP2005286314A (ja) レジスト膜の剥離方法およびリワーク方法、ならびにレジスト膜の剥離装置およびリワーク装置
US20080073321A1 (en) Method of patterning an anti-reflective coating by partial etching
US7932017B2 (en) Method of double patterning a thin film using a developable anti-reflective coating and a developable organic planarization layer
JP2002198283A (ja) レジストパターン形成方法
US20080076075A1 (en) Method for double patterning a thin film
TWI389195B (zh) A substrate for processing a substrate, and a method of processing a substrate
CN1926663A (zh) 抗蚀膜的剥离法和再造法
Nakagawa et al. Ultra-thin-film EUV resists beyond 20nm lithography
US20190101829A1 (en) Photoresist patterning on silicon nitride
JP2008066467A (ja) パターン形成方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication