專利名稱：光致抗蝕劑層的顯影方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于一種半導(dǎo)體技術(shù)，特別是有關(guān)于一種形成一光致抗蝕劑掩膜的方法，該光致抗蝕劑掩膜是用于一半導(dǎo)體元件的制造。
背景技術(shù)：
一般制作半導(dǎo)體元件的過程均包含微影技術(shù)。微影步驟如下所述，首先，提供一光致抗蝕劑材料層，接著，對該光致抗蝕劑層進(jìn)行圖案曝光，接著，以顯影方式移除部分光致抗蝕劑層以暴露出位于光致抗蝕劑層下方的材料層，在清除多余光致抗蝕劑后，即完成一光致抗蝕劑掩膜的制作，隨后，進(jìn)行蝕刻步驟，上述位于光致抗蝕劑層下方的材料層由于光致抗蝕劑掩膜的保護(hù)而蝕刻獲得一最終圖案。
光致抗蝕劑材料包括負(fù)型光致抗蝕劑與正型光致抗蝕劑。由于負(fù)型光致抗蝕劑的曝光區(qū)較難溶解，因此，當(dāng)進(jìn)行上述顯影步驟時(shí)，負(fù)型光致抗蝕劑未被曝光的區(qū)域會被移除，而正型光致抗蝕劑恰好相反，其曝光區(qū)較易溶解，因此使得正型光致抗蝕劑的曝光區(qū)在顯影時(shí)被移除。
經(jīng)微影步驟制作得到的光致抗蝕劑掩膜仍會存在某些缺陷，尤其是高深寬比的小尺寸掩膜。當(dāng)掩膜尺寸微縮時(shí)，其深寬比會跟著增加。然而，增加掩膜的深寬比并不容易，因?yàn)樵谕蟮奈g刻過程中，需要能提供一足夠?qū)挾鹊难谀ひ员Ｗo(hù)下方的材料層。
高深寬比造成的缺陷之一即是圖案光致抗蝕劑的傾倒。一般來說，造成光致抗蝕劑傾倒的主要原因是顯影液與清洗液親水特性所引發(fā)的毛細(xì)力量(capillary force)所致，解決方法例如美國專利第6,451,510號所公開的，其在去離子水清洗后或于清洗同時(shí)間，加入一表面活性劑(surfactant)。此表面活性劑因降低液體的表面張力而減小了毛細(xì)力量。
另一問題則是形成在高疏水性光致抗蝕劑未曝光區(qū)表面與底部抗反射層(Bottom Anti-Reflective Coating，BARC)表面的缺陷。該些表面缺陷可能在旋轉(zhuǎn)干燥(spin dry)的過程中被形成，解決方法例如美國專利第6,613,499號所公開的，也在去離子水清洗后或于清洗同時(shí)間，加入一表面活性劑。加入的表面活性劑可使原本疏水性的表面變?yōu)楦佑H水而降低缺陷密度。
然而，若在最終干燥步驟前，先歷經(jīng)其它干燥過程，則極有可能發(fā)生額外的光致抗蝕劑傾倒，嚴(yán)重縮減產(chǎn)率及制程范圍(process window)。而當(dāng)使用短波長光源照射光致抗蝕劑時(shí)，光致抗蝕劑傾倒的現(xiàn)象會更加嚴(yán)重，例如，使用193納米光源照射后的光致抗蝕劑其堅(jiān)硬強(qiáng)度會不及使用較長波長例如248納米光源照射后的結(jié)果。此外，導(dǎo)致光致抗蝕劑傾倒的毛細(xì)力量會隨著圖案尺寸縮減而增加。
因此，亟須開發(fā)一種更佳的形成光致抗蝕劑掩膜的方法。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種光致抗蝕劑層的顯影方法，包括對一光致抗蝕劑層進(jìn)行曝光，該光致抗蝕劑層是形成于一晶圓上；以一顯影液對該光致抗蝕劑層進(jìn)行顯影；以一第一清洗液清洗該晶圓；以及于烘干該第一清洗液前，以一第二清洗液清洗該晶圓。
本發(fā)明另提供一種光致抗蝕劑層的顯影方法，包括對一光致抗蝕劑層進(jìn)行曝光，該光致抗蝕劑層是形成于一晶圓上；以一顯影液對該光致抗蝕劑層進(jìn)行顯影；以去離子水清洗該晶圓；以及于烘干去離子水前，以一清洗液清洗該晶圓。
本發(fā)明再提供一種光致抗蝕劑層的顯影方法，包括對一光致抗蝕劑層進(jìn)行曝光，該光致抗蝕劑層是形成于一晶圓上；以一顯影液對該光致抗蝕劑層進(jìn)行顯影；于烘干該顯影液前，以一清洗液清洗該晶圓；以及烘干該晶圓，其中烘干該晶圓的方法包括一吹氣凈化(gas purge)。
本發(fā)明所述的一種光致抗蝕劑層的顯影方法，包括對一光致抗蝕劑層進(jìn)行曝光，該光致抗蝕劑層是形成于一晶圓上；以一顯影液對該光致抗蝕劑層進(jìn)行顯影；以一第一清洗液清洗該晶圓；以及于烘干該第一清洗液前，以一第二清洗液清洗該晶圓。
本發(fā)明所述的一種光致抗蝕劑層的顯影方法，以波長低于或等于193納米的光源對該光致抗蝕劑層進(jìn)行曝光。
本發(fā)明所述的一種光致抗蝕劑層的顯影方法，其中該顯影液包括四甲基氫氧化銨。
本發(fā)明所述的一種光致抗蝕劑層的顯影方法，其中四甲基氫氧化銨的濃度大體介于0.1％～2.8％之間。
本發(fā)明所述的一種光致抗蝕劑層的顯影方法，其中該第一清洗液包括去離子水、鹽類溶液、離子型表面活性劑、非離子型表面活性劑、酸溶液或溶解氣體的溶液。
本發(fā)明所述的一種光致抗蝕劑層的顯影方法，其中該溶解氣體的溶液是溶解有二氧化碳、二氧化硫、三氧化硫、氨或二氧化氮等氣體。
本發(fā)明所述的一種光致抗蝕劑層的顯影方法，其中該第二清洗液包括去離子水、鹽類溶液、離子型表面活性劑、非離子型表面活性劑、酸溶液或溶解氣體的溶液。
本發(fā)明所述的一種光致抗蝕劑層的顯影方法，其中該溶解氣體的溶液溶解有二氧化碳、二氧化硫、三氧化硫、氨或二氧化氮等氣體。
本發(fā)明所述的一種光致抗蝕劑層的顯影方法，其中酸溶液包括硫酸、鹽酸、二氧化碳溶液或水溶液。
本發(fā)明所述的一種光致抗蝕劑層的顯影方法，還包括烘干該晶圓，其中該烘干步驟是借由壓縮干燥的空氣、氮?dú)狻⒍趸蓟驓鍤獾拇禋鈨艋?、旋轉(zhuǎn)干燥、異丙醇蒸氣烘干或上述方法的任意組合而完成。
本發(fā)明所述的一種光致抗蝕劑層的顯影方法，其中該晶圓從該第二清洗液移開的速度低于200毫米/秒。
本發(fā)明所述的一種光致抗蝕劑層的顯影方法，其中該第一清洗液包括1-乙基-3(3-二甲基胺基丙基)碳二亞胺溶液以及二乙基胺溶液。
本發(fā)明所述的一種光致抗蝕劑層的顯影方法，其中該第二清洗液包括1-乙基-3(3-二甲基胺基丙基)碳二亞胺溶液以及二乙基胺溶液。
本發(fā)明所述的一種光致抗蝕劑層的顯影方法，其中該晶圓置于一浸潤式曝光系統(tǒng)。
本發(fā)明提供的方法可降低光致抗蝕劑層圖案的傾倒。


圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的流程圖，形成一光致抗蝕劑掩膜的方法。
圖2是本發(fā)明另一實(shí)施例的流程圖，形成一光致抗蝕劑掩膜的方法。
圖3是本發(fā)明另一實(shí)施例的流程圖，形成一光致抗蝕劑掩膜的方法。
具體實(shí)施例方式
為讓本發(fā)明的上述目的、特征及優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一些較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，詳細(xì)說明如下實(shí)施例1此處公開的制程步驟是從光致抗蝕劑顯影開始，并假設(shè)晶圓上的光致抗蝕劑層已完成圖案化曝光等步驟。本發(fā)明公開的制程步驟可與波長低于或等于193納米的曝光光源作結(jié)合，且相當(dāng)適合應(yīng)用在曝光波長低于或等于248納米的浸潤式微影技術(shù)。
圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例制作光致抗蝕劑掩膜的流程圖。該制作流程開始于步驟110的顯影步驟。該顯影步驟包括已知任何提供顯影液的方法，例如，靜止、浸潤、噴霧或攪拌等。本實(shí)施例提供一酸堿值大于9的堿性溶劑作為顯影液，例如，四甲基氫氧化銨(tetramethyl ammonium hydroxide，TMAH)，其濃度大體介于0.1％～2.8％。
接著，進(jìn)行步驟112，在烘干顯影液之前，提供一第一清洗液。如上所述，若在最終干燥步驟前，允許晶圓先進(jìn)行其它的干燥步驟，可能導(dǎo)致光致抗蝕劑圖案的傾倒，因此，在晶圓烘干前，須確認(rèn)已使用第一清洗液清洗晶圓(或已完成后續(xù)提到的所有清洗步驟)。第一清洗液包括水、去離子水、鹽類溶液、離子型表面活性劑、非離子型表面活性劑、酸溶液或溶解氣體的溶液，較佳為酸堿值高于或低于7的去離子水。然而，去離子水具高度氫鍵，極可能導(dǎo)致高毛細(xì)力而使光致抗蝕劑圖形彎曲。
第一清洗液，例如去離子水，可加入添加物以降低去離子水的表面張力及毛細(xì)力。加入的添加物會與光致抗蝕劑反應(yīng)而降低去離子水與光致抗蝕劑間的氫鍵，以此方式，去離子水與光致抗蝕劑間的毛細(xì)力，也可因此而降低。
第一清洗液可包括1-乙基-3(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺(1-ethyl-3(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide，EDAC)溶液或二乙基胺(diethylamine)溶液。上述溶液將光致抗蝕劑表面原本親水性的羧基改質(zhì)為疏水性的酯基而降低了毛細(xì)力。表面活性劑可包括至少含一氫氧根、硅基、磷酸根或硫酸根的高分子溶液，例如，異丙醇、甘油、過氟辛基磺酸鹽(perfluorooctanesulfonate，PFOS)、Rx(CH2CHOH)yRz、Rx(CHOHCHOH)yRz、R2PO4H或R2SO4H(R為至少一個(gè)碳的烷基)溶液。溶解氣體的溶液可選擇包括溶解有二氧化碳(CO2)、二氧化硫(SO2)、三氧化硫(SO3)、氨(NH3)、二氧化氮(NO2)或其類似氣體的溶液。
接著，進(jìn)行步驟114，提供一第二清洗液。相同地，須確認(rèn)晶圓在第一清洗步驟112與第二清洗步驟114之間，并沒有進(jìn)行烘干。第二清洗液包括水、去離子水、鹽類溶液、離子型表面活性劑、非離子型表面活性劑、酸溶液或溶解氣體的溶液。溶解氣體的溶液可選擇包括溶解有二氧化碳(CO2)、二氧化硫(SO2)、三氧化硫(SO3)、氨(NH3)、二氧化氮(NO2)或其類似氣體的溶液。酸溶液可包括硫酸、鹽酸、二氧化碳溶液或水溶液。第二清洗液可包括1-乙基-3(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺(1-ethyl-3(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide，EDAC)溶液或二乙基胺(diethylamine)溶液。上述溶液將光致抗蝕劑表面原本親水性的羧基改質(zhì)為疏水性的酯基而降低了毛細(xì)力。表面活性劑可包括至少含一氫氧根、硅基、磷酸根或硫酸根的高分子溶液，例如，異丙醇、甘油、過氟辛基磺酸鹽(perfluorooctane sulfonate，PFOS)、Rx(CH2CHOH)yRz、Rx(CHOHCHOH)yRz、R2PO4H或R2SO4H(R為至少一個(gè)碳的烷基)溶液。
接著，進(jìn)行步驟116，烘干晶圓。本實(shí)施例可使用吹氣凈化(gaspurge)的單一晶圓旋轉(zhuǎn)干燥裝置(single-wafer spin-dry tool)烘干晶圓。由于旋轉(zhuǎn)干燥可有效移除晶圓表面的水氣，遂為業(yè)界經(jīng)常使用的設(shè)備。吹氣凈化是在旋轉(zhuǎn)干燥過程中通入壓縮干燥的空氣、氮?dú)狻⒍趸?、氬氣或類似氣體以降低光致抗蝕劑圖案傾倒的數(shù)量。通入壓縮氣體的裝置以30～300毫米/秒的擺動速度將氣體導(dǎo)入且從晶圓中心吹至晶圓邊緣或甚至超過晶圓的面積。旋轉(zhuǎn)速度從一開始至少維持1秒的5rpm經(jīng)過多階段增加至較高且適合干燥的速度(較佳不超過5000rpm)。而上述壓縮氣體的吹入速度可大于1sccm。此外，干燥過程亦可使用一干燥的醇類，例如異丙醇。其它的干燥方法均適用于本發(fā)明。
經(jīng)過第二清洗液清洗后的晶圓是以例如低于200毫米/秒的慢速離開第二清洗液，主要目的亦是為了減少光致抗蝕劑圖案的傾倒。
實(shí)施例2圖2是本發(fā)明的另一實(shí)施例制作光致抗蝕劑掩膜的流程圖。該制作流程開始于步驟210的顯影步驟。該顯影步驟與圖1的步驟110大體相似。
接著，進(jìn)行步驟212與214，分別提供去離子水與清洗液清洗晶圓，先以水或去離子水清洗晶圓，再以清洗液清洗，且該些清洗步驟均在晶圓進(jìn)行烘干前完成。如上所述，若在清洗步驟前，先進(jìn)行晶圓干燥，可能導(dǎo)致光致抗蝕劑圖案的傾倒。因此，步驟212與214之間，須確認(rèn)沒有晶圓烘干的程序。
清洗液包括鹽類溶液、離子型表面活性劑、非離子型表面活性劑、酸溶液或溶解氣體的溶液。溶解氣體的溶液可選擇包括溶解有二氧化碳(CO2)、二氧化硫(SO2)、三氧化硫(SO3)、氨(NH3)、二氧化氮(NO2)或其類似氣體的溶液。酸溶液可包括硫酸、鹽酸、二氧化碳溶液或水溶液。清洗液可包括1-乙基-3(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺(1-ethyl-3(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide，EDAC)溶液或二乙基胺(diethylamine)溶液。表面活性劑可包括至少含一氫氧根、硅基、磷酸根或硫酸根的高分子溶液，例如，異丙醇、甘油、過氟辛基磺酸鹽(perfluorooctane sulfonate，PFOS)、Rx(CH2CHOH)yRz、Rx(CHOHCHOH)yRz、R2PO4H或R2SO4H(R為至少一個(gè)碳的烷基)溶液。
接著，進(jìn)行步驟216，烘干晶圓。本實(shí)施例可使用實(shí)施例1的吹氣凈化(gas purge)旋轉(zhuǎn)干燥(spin-dry)程序烘干晶圓。干燥過程亦可使用一干燥的醇類，例如異丙醇。而其它干燥方法均適用于本發(fā)明。
經(jīng)過清洗液清洗后的晶圓是以例如低于200毫米/秒的慢速離開清洗液，以減少光致抗蝕劑圖案的傾倒。
實(shí)施例3圖3是本發(fā)明的另一實(shí)施例制作光致抗蝕劑掩膜的流程圖。該制作流程開始于步驟310的顯影步驟。該顯影步驟與圖1的步驟110大體相似。
接著，進(jìn)行步驟312，提供一清洗液清洗晶圓，于顯影步驟完成后，再以清洗液清洗晶圓，而該清洗步驟須在晶圓烘干前完成。如上所述，若在清洗步驟前，先進(jìn)行晶圓干燥，可能導(dǎo)致光致抗蝕劑圖案的傾倒。因此，顯影步驟與清洗步驟之間，須確認(rèn)沒有晶圓烘干的程序。
清洗液包括鹽類溶液、離子型表面活性劑、非離子型表面活性劑、酸溶液或溶解氣體的溶液。溶解氣體的溶液可選擇包括溶解有二氧化碳(CO2)、二氧化硫(SO2)、三氧化硫(SO3)、氨(NH3)、二氧化氮(NO2)或其類似氣體的溶液。酸溶液可包括硫酸、鹽酸、二氧化碳溶液或水溶液。清洗液可包括1-乙基-3(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺(1-ethyl-3(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide，EDAC)溶液或二乙基胺(diethylamine)溶液。上述溶液將光致抗蝕劑表面原本親水性的羧基改質(zhì)為疏水性的酯基而降低了毛細(xì)力。表面活性劑可包括至少含一氫氧根、硅基、磷酸根或硫酸根的高分子溶液，例如，異丙醇、甘油、過氟辛基磺酸鹽(perfluorooctane sulfonate，PFOS)、Rx(CH2CHOH)yRz、Rx(CHOHCHOH)yRz、R2PO4H或R2SO4H(R為至少一個(gè)碳的烷基)溶液。
接著，進(jìn)行步驟314，烘干晶圓，例如進(jìn)行一旋轉(zhuǎn)烘干程序。本實(shí)施例可使用實(shí)施例1的吹氣凈化(gas purge)旋轉(zhuǎn)干燥(spin-dry)程序烘干晶圓。干燥過程亦可使用一干燥的醇類，例如異丙醇。而其它干燥方法均適用于本發(fā)明。
本發(fā)明提供的方法可降低顯影過程中產(chǎn)生的毛細(xì)力。實(shí)施例中第一清洗液可為水或去離子水，用來移除水溶性高分子。而第二清洗液為可與光致抗蝕劑側(cè)壁表面鍵結(jié)的任何物質(zhì)，以將光致抗蝕劑表面的親水特性改為較不親水。清洗液與光致抗蝕劑之間的鍵結(jié)可包括化學(xué)鍵結(jié)、離子鍵結(jié)、范德華力鍵結(jié)或其它相類似的鍵結(jié)方式。
舉例來說，化學(xué)鍵結(jié)可發(fā)生在使用1-乙基-3(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺(1-ethyl-3(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide，EDAC)溶液或二乙基胺(diethylamine)溶液時(shí)，離子鍵結(jié)可發(fā)生在使用二氧化碳或酸溶液時(shí)，其提供氫離子與羧基鍵結(jié)。這些形式的鍵結(jié)借由加入有機(jī)分子或氫分子來減少光致抗蝕劑表面的羥基與羧基基團(tuán)增加表面疏水性，而降低毛細(xì)力。
經(jīng)過清洗液清洗后的晶圓是以例如低于200毫米/秒的慢速離開清洗液，以減少光致抗蝕劑圖案的傾倒。
以上所述僅為本發(fā)明較佳實(shí)施例，然其并非用以限定本發(fā)明的范圍，任何熟悉本項(xiàng)技術(shù)的人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可在此基礎(chǔ)上做進(jìn)一步的改進(jìn)和變化，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以本申請的權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。
附圖中符號的簡單說明如下110、210、310對晶圓進(jìn)行顯影112以第一清洗液清洗114于烘干第一清洗液前，以第二清洗液清洗116、216、314烘干晶圓212以去離子水清洗214于烘干去離子水前，以清洗液清洗312于烘干顯影液前，以清洗液清洗
權(quán)利要求
1.一種光致抗蝕劑層的顯影方法，包括對一光致抗蝕劑層進(jìn)行曝光，該光致抗蝕劑層是形成于一晶圓上；以一顯影液對該光致抗蝕劑層進(jìn)行顯影；以一第一清洗液清洗該晶圓；以及于烘干該第一清洗液前，以一第二清洗液清洗該晶圓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光致抗蝕劑層的顯影方法，其特征在于以波長低于或等于193納米的光源對該光致抗蝕劑層進(jìn)行曝光。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光致抗蝕劑層的顯影方法，其特征在于該顯影液包括四甲基氫氧化銨。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光致抗蝕劑層的顯影方法，其特征在于四甲基氫氧化銨的濃度介于0.1％～2.8％之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光致抗蝕劑層的顯影方法，其特征在于該第一清洗液包括去離子水、鹽類溶液、離子型表面活性劑、非離子型表面活性劑、酸溶液或溶解氣體的溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光致抗蝕劑層的顯影方法，其特征在于該溶解氣體的溶液是溶解有二氧化碳、二氧化硫、三氧化硫、氨或二氧化氮?dú)怏w。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光致抗蝕劑層的顯影方法，其特征在于該第二清洗液包括去離子水、鹽類溶液、離子型表面活性劑、非離子型表面活性劑、酸溶液或溶解氣體的溶液。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光致抗蝕劑層的顯影方法，其特征在于該溶解氣體的溶液溶解有二氧化碳、二氧化硫、三氧化硫、氨或二氧化氮?dú)怏w。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光致抗蝕劑層的顯影方法，其特征在于酸溶液包括硫酸、鹽酸、二氧化碳溶液或水溶液。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光致抗蝕劑層的顯影方法，還包括烘干該晶圓，其中該烘干步驟是借由壓縮干燥的空氣、氮?dú)?、二氧化碳或氬氣的吹氣凈化、旋轉(zhuǎn)干燥、異丙醇蒸氣烘干或上述方法的任意組合而完成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光致抗蝕劑層的顯影方法，其特征在于該晶圓從該第二清洗液移開的速度低于200毫米/秒。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光致抗蝕劑層的顯影方法，其特征在于該第一清洗液包括1-乙基-3(3-二甲基胺基丙基)碳二亞胺溶液以及二乙基胺溶液。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光致抗蝕劑層的顯影方法，其特征在于該第二清洗液包括1-乙基-3(3-二甲基胺基丙基)碳二亞胺溶液以及二乙基胺溶液。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光致抗蝕劑層的顯影方法，其特征在于該晶圓置于一浸潤式曝光系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明光致抗蝕劑層的顯影方法提供一種形成一光致抗蝕劑掩膜的方法。該方法包括形成一光致抗蝕劑材料層于一晶圓上并以一光源對該光致抗蝕劑層曝光，接著對該光致抗蝕劑層顯影。在該晶圓烘干前，以一種或多種清洗液清洗晶圓。清洗液可包括表面活性劑、酸溶液或溶解氣體的溶液、去離子水或其它類似溶液，其中溶解氣體的溶液可選擇包括溶解有CO
文檔編號G03F7/30GK1696834SQ20051006944
公開日2005年11月16日 申請日期2005年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月10日
發(fā)明者張慶裕 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司