CN102085522B

CN102085522B - 用于清洗喷涂含硅的底部抗反射涂层的管路的方法

Info

Publication number: CN102085522B
Application number: CN200910200017.0A
Authority: CN
Inventors: 安辉; 任亚然; 黄宜斌; 刘思南
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Priority date: 2009-12-04
Filing date: 2009-12-04
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2029-12-04
Also published as: CN102085522A

Abstract

本发明公开了一种用于清洗喷涂含硅的底部抗反射涂层的管路的方法，所述方法包括用包含氢氟酸与氟化铵的溶液对所述管路进行清洗。所述溶液中氟化铵的浓度为35％-38％，氢氟酸的浓度为0.3％-5％。所述溶液中氢氟酸与氟化铵的质量比为1∶6-1∶120。根据本发明的清洗方法，既能够彻底去除Si-BARC形成的絮状结晶物，消除Si-BARC缺陷，提高器件的良品率，又能够不破坏生产管路，避免形成Si-BARC絮状结晶物后需重新形成Si-BARC层，从而造成的生产成本提高。

Description

用于清洗喷涂含硅的底部抗反射涂层的管路的方法

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺，特别涉及用于清洗喷涂含硅的底部抗反射涂层的管路的方法。

背景技术

随着集成电路的不断发展，晶体管的最小线宽不断缩小，首先要求光刻工艺定义的线条越来越窄，当然对刻蚀工艺的要求也越来越高。为了满足光刻的要求，除了在光刻机设备方面的不断升级换代以外，人们还使用了其它的技术来提高光刻的质量和精度，使用抗反射涂层(ARC)就是其中之一。ARC的作用是：防止光线通过光刻胶后在衬底界面发生反射，这是因为返回光刻胶的反射光线会与入射光线发生干涉，导致光刻胶不能均匀曝光。ARC的发展经过了顶部抗反射层(TARC)和底部抗反射层(BARC)两个阶段。目前主要使用的是BARC，而BARC又分为有机BARC和无机BARC两种。其中有机BARC具有以下优点：成本低、折射率重复性好、平面性好。而且对于有机BARC层，易于实现工艺的返工。

传统的单层有机BARC可能无法在所有的角度下使反射率保持在1％以下，因此提出双BARC层工艺，使用该工艺能够使反射率得到控制。如图1A所示，在需要进行光刻的器件层101上旋涂第一有机BARC层102，在第一有机BARC层102上旋涂第二有机BARC层103，在第二有机BARC层103上涂敷一层光刻胶层104。之后进行相应的光刻工艺。但是，这种结构的缺点在于，由于BARC与光刻胶同为有机物质，因此在刻蚀时存在蚀刻选择比较低的问题，会造成“吃胶”现象。此外，还会造成一定的关键尺寸(CD)损失。为了克服上述问题，提出了一种通过向普通的BARC中掺杂硅以提高BARC层蚀刻选择比的新材料，即含硅的底部抗反射涂层(Si-BARC)。这种Si-BARC材料的分子通式例如：

这种Si-BARC材料不仅能够很好地控制反射和作为转移图案的掩模层，而且能够消除“吃胶”现象。用Si-BARC层来替代与光刻胶层104邻近的第二有机BARC层103，能够提高器件的良品率。新的结构如图1B所示，在需要进行光刻的器件层101’上旋涂一层有机BARC层102’，在有机BARC层102’上旋涂Si-BARC层103’，在Si-BARC层103’上涂敷一层光刻胶层104’，之后进行相应的光刻工艺。

然而，在实际应用Si-BARC材料的工艺中发现，由于Si-BARC中含有硅的成分较高，极容易在晶片表面形成絮状结晶物，产生缺陷。如图2的TEM照片所示，图2是刻蚀工艺光阻去除后检测(AEI)在晶圆表面存在Si-BARC缺陷的扫描电镜照片，其中絮状结晶物201造成的缺陷存在于晶圆的表面。经分析发现，这种絮状结晶物201的成分主要为SiO₂，其主要来源于喷涂Si-BARC所用的管路。其形成原因主要是由于Si-BARC这种材料经过一定时间后容易产生结晶，而这些结晶杂质会附着在喷涂Si-BARC所用的管路壁，在向晶圆表面喷涂Si-BARC的过程中，这些结晶杂质会随着喷涂的Si-BARC材料被一起带到晶圆表面上。Si-BARC生成的这种絮状结晶物能够阻碍图案向衬底转移，引起图案丢失，降低器件良品率，因此是必须要清除的。

当在晶圆表面发现存在Si-BARC缺陷时，通常需要清洗生产管路。传统的清洗生产管路的方法是用OK73(丙二醇甲醚(PGME)和丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)的混合溶液)溶剂来清洗，但是实验发现这种溶剂很难溶解Si-BARC形成的絮状结晶物。而当在晶片表面上已经形成了Si-BARC结晶缺陷时，由于难以单独去除这些Si-BARC结晶缺陷，因此通常只能将Si-BARC层去除，以重新形成新的Si-BARC层。去除Si-BARC层的方法是使用H₂SO₄与H₂O₂的混合溶剂，在100～150摄氏度下浸泡晶圆10分钟，即可去除有机BARC层102’、Si-BARC层103’以及光刻胶层104’。然而，这种H₂SO₄与H₂O₂的混合溶剂酸性较强，而喷涂Si-BARC的生产管路一般均采用橡胶材质制造，因此用H₂SO₄与H₂O₂的混合溶剂来清洗生产管路会同时腐蚀生产管路，所以也难以有效地去除上述的这种Si-BARC缺陷。

于是需要一种新的有效清洗方法，既能够彻底去除Si-BARC形成的絮状结晶物，消除Si-BARC缺陷，提高器件的良品率，又能够不破坏生产管路，避免形成Si-BARC絮状结晶物后需重新形成Si-BARC层，从而造成的生产成本提高。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了彻底去除Si-BARC形成的絮状结晶物，消除Si-BARC缺陷，提高器件的良品率，又能够不损坏生产管路，本发明提供了一种用于清洗喷涂含硅的底部抗反射涂层的管路的方法，所述方法包括用包含氢氟酸与氟化铵的溶液对所述管路进行清洗。

优选地，所述溶液中氟化铵的浓度为35％-38％。

优选地，所述溶液中氢氟酸的浓度为0.3％-5％。

优选地，所述溶液中氢氟酸与氟化铵的质量比为1∶6-1∶120。

优选地，所述溶液中含有35.2％的氟化铵和4.9％的氢氟酸。

优选地，所述溶液中含有37.7％的氟化铵和0.35％的氢氟酸。

优选地，所述溶液在20℃-25℃的温度下配制，更优选地在23℃下配制。

根据本发明的清洗方法，既能够彻底去除Si-BARC形成的絮状结晶物，消除Si-BARC缺陷，提高器件的良品率，又能够不破坏生产管路，避免形成Si-BARC絮状结晶物后需重新形成Si-BARC层，从而造成的生产成本提高。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，

图1A是传统的采用双BARC层工艺的半导体器件结构示意图；

图1B是传统的采用Si-BARC层的双BARC层工艺的半导体器件结构示意图；

图2是刻蚀工艺光阻去除后检测(AEI)在晶圆表面存在Si-BARC缺陷的SEM图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底了解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤，以便说明本发明是如何选择一种既不会腐蚀生产管路，又可以有效地溶解Si-BARC结晶物的溶剂来清洗生产管路，以便解决晶圆出现Si-BARC结晶缺陷的问题。显然，本发明的施行并不限定于半导体领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

考虑到传统的清洗生产管路的溶液(例如，OK73)无法去除Si-BARC结晶物，而生产管路又是由不耐腐蚀的橡胶材料制作的，因此根据本发明，选用了一种性质较温和的有机溶剂，既不会腐蚀生产管路，又可以有效地溶解Si-BARC结晶物。通过利用本发明的这种有机溶剂对喷涂Si-BARC的管路进行清洗，可以实现本发明的发目的。

根据本发明，选用了一种氧化物缓冲蚀刻溶液(Buffered Oxide Etch，BOE)来对管路进行清洗。BOE刻液是氢氟酸(HF)与氟化铵(NH₄F)依不同比例混合而成的溶液。其中，氢氟酸与氟化铵的用量比例可为HF∶NH₄F＝1∶6-1∶120。HF作为主要的蚀刻组分，NH4_F则作为缓冲剂使用。利用NH₄F固定溶液中氢离子的浓度，使之保持一定的蚀刻率。HF可以有效地腐蚀掉氧化物，例如氧化硅，但由于氢氟酸是弱酸，因此不会腐蚀到橡胶材质的管路本身。因此可有效对管路进行清洗，以去除Si-BARC结晶杂质。

本发明的蚀刻溶液与Si-BARC发生反应的反应式为：

SiO₂+2NH₄F+4HF→(NH₄)₂SiF₆+2H₂O

本发明的BOE溶液中，NH₄F的含量范围为35-38％，HF的含量范围为0.35％-5％。根据本发明的一个优选实施方案，所述BOE溶液为含有35％的NH₄F和4％的HF的水溶液，根据本发明的另一个优选实施方案，所述BOE溶液为含有37％的NH₄F和0.35％的HF的水溶液。

优选地，可以使用浓度为40％的NH₄F溶液、浓度为49％的HF溶液以及水配制本发明的溶液，根据本发明的一个优选实施方案，所述NH₄F溶液、HF溶液以及水的重量比为88∶10∶2，此时所配成的溶液中含有35.2％的氟化铵和4.9％的氢氟酸。或者，根据本发明的另一个优选实施方案，所述NH₄F溶液、HF溶液以及水的重量比为130∶1∶7，此时所配成的溶液中含有37.7％的氟化铵和0.35％的氢氟酸。

根据本发明的另一个优选的实施方案，在室温下，例如在20℃-25℃下，优选地在23℃下，配制本发明的溶液。

通过对附着Si-BARC絮状结晶物的晶圆样品用根据本发明的BOE溶液进行清洗，以模拟清洗生产管路的情况。对清洗前后的晶圆进行检测，可得到以BOE清洗生产管路的效果。将晶圆在室温下放置3个月，待晶圆表面出现结晶后，使用晶片缺陷检测工具检测出现结晶的晶圆，晶圆表面有大约3000处的Si-BARC缺陷，使用BOE冲洗该出现结晶的晶圆5分钟后，再次使用晶片缺陷检测工具检测，发现晶圆表面的Si-BARC缺陷减少到大约30处，即减少了99％的Si-BARC结晶缺陷。由此可知，采用BOE清洗生产管路可以有效地消除Si-BARC缺陷，并且若延长BOE清洗管路的时间，即可以彻底移除Si-BARC生成的絮状结晶物，消除Si-BARC缺陷。由于BOE是一种比较温和的溶剂，不会对橡胶材质擦产生腐蚀，因此可安全用于生产管路的清洗。

根据如上所述的实施例制造的利用一种氧化物缓冲溶液来清洗生产管路以便解决晶圆出现Si-BARC缺陷的问题的半导体器件可应用于多种集成电路(IC)中。根据本发明的IC例如是存储器电路，如随机存取存储器(RAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、静态RAM(SRAM)、或只读存储器(ROM)等等。根据本发明的IC还可以是逻辑器件，如可编程逻辑阵列(PLA)、专用集成电路(ASIC)、合并式DRAM逻辑集成电路(掩埋式DRAM)或任意其他电路器件。根据本发明的IC芯片可用于例如用户电子产品，如个人计算机、便携式计算机、游戏机、蜂窝式电话、个人数字助理、摄像机、数码相机、手机等各种电子产品中，尤其是射频产品中。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims

1.一种用于清洗喷涂含硅的底部抗反射涂层的管路的方法，所述方法包括用含有氢氟酸和氟化铵的溶液对所述管路进行清洗。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶液中氟化铵的浓度为35％-38％。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶液中氢氟酸的浓度为0.3％-5％。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶液中氢氟酸与氟化铵的质量比为1∶6-1∶120。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶液中含有35.2％的氟化铵和4.9％的氢氟酸。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶液中含有37.7％的氟化铵和0.35％的氢氟酸。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶液在20℃-25℃的温度下配制。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述溶液在23℃下配制。