TWI733314B - 一種在半導體製程中形成矽或矽化合物圖案的新方法 - Google Patents
一種在半導體製程中形成矽或矽化合物圖案的新方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI733314B TWI733314B TW109102024A TW109102024A TWI733314B TW I733314 B TWI733314 B TW I733314B TW 109102024 A TW109102024 A TW 109102024A TW 109102024 A TW109102024 A TW 109102024A TW I733314 B TWI733314 B TW I733314B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- pattern
- layer
- silicon
- weight
- solvents
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 83
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 12
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 title claims description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 8
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 41
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 238000007667 floating Methods 0.000 claims abstract description 28
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 24
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 claims description 19
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 16
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 16
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 15
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 15
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 13
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 12
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 12
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 8
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 claims description 8
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 7
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims description 6
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims description 6
- 150000007514 bases Chemical class 0.000 claims description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 230000007261 regionalization Effects 0.000 claims description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 4
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 3
- 239000005456 alcohol based solvent Substances 0.000 claims description 3
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 claims description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000003759 ester based solvent Substances 0.000 claims description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000005453 ketone based solvent Substances 0.000 claims description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 claims 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 9
- 239000003595 mist Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 16
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 8
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 7
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 6
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 5
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 5
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 3
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 101100006584 Mus musculus Clnk gene Proteins 0.000 description 2
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002280 amphoteric surfactant Substances 0.000 description 2
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 description 2
- 239000003093 cationic surfactant Substances 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 2
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- -1 polyoxyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229940073455 tetraethylammonium hydroxide Drugs 0.000 description 1
- LRGJRHZIDJQFCL-UHFFFAOYSA-M tetraethylazanium;hydroxide Chemical compound [OH-].CC[N+](CC)(CC)CC LRGJRHZIDJQFCL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
- C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
- C11D7/00—Compositions of detergents based essentially on non-surface-active compounds
- C11D7/50—Solvents
- C11D7/5004—Organic solvents
-
- 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
- H01L21/31105—Etching inorganic layers
- H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
- H01L21/31116—Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
- C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
- C11D7/00—Compositions of detergents based essentially on non-surface-active compounds
- C11D7/50—Solvents
- C11D7/5004—Organic solvents
- C11D7/5013—Organic solvents containing nitrogen
-
- 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
- H01L21/02041—Cleaning
- H01L21/02043—Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process
- H01L21/02052—Wet cleaning only
-
- 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
- H01L21/02041—Cleaning
- H01L21/02057—Cleaning during device manufacture
- H01L21/0206—Cleaning during device manufacture during, before or after processing of insulating layers
-
- 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
- H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
- H01L21/0271—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers
- H01L21/0273—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers characterised by the treatment of photoresist layers
- H01L21/0274—Photolithographic processes
-
- 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
- H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
- H01L21/0271—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers
- H01L21/0273—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers characterised by the treatment of photoresist layers
- H01L21/0277—Electrolithographic processes
-
- 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
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
-
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
- C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
- C11D2111/00—Cleaning compositions characterised by the objects to be cleaned; Cleaning compositions characterised by non-standard cleaning or washing processes
- C11D2111/10—Objects to be cleaned
- C11D2111/14—Hard surfaces
- C11D2111/22—Electronic devices, e.g. PCBs or semiconductors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
本發明的目的是提供一種在半導體製程中實現具有大縱橫比的精細矽圖案的製程。本發明涉及一種新穎清洗方法,透過進行清洗程序去除圖案下方殘留之由有機碳膜雜質和霧氣引起的雜質,從而在沒有浮起的情況下形成精細矽圖案。本發明顯示出提供精細圖案形成方法的效果。
Description
本發明涉及一種在半導體製程中用於形成矽或矽化合物圖案的新穎方法,該方法包括在使用有機碳膜形成精細圖案的製程中,透過使用清洗液去除在聚合物的乾式蝕刻時殘留在下方的異物,而防止圖案浮起(Lifting)的清洗方法。
近來,隨著半導體設備的小型化和積體化,需要實現精細圖案,形成這些精細圖案的方法中,透過曝光裝置的開發或導入額外製程,使得光阻劑圖案有效地精細化。
在製造半導體的過程中,過去利用波長365nm的i-line光源在半導體基板上形成圖案,但為了形成更精細的圖案需要更小波長帶的光源。
實際上,從使用KrF(248nm)光源開始,已經開發出包括ArF(198nm)、EUV(extreme ultra violet-極紫外線,13.5nm)光源的微影技術(lithography)、以及開發出ArF微影製程的雙重曝光(雙重圖案化微影製程)的技術,這些目前已經投入商業化或正在準備商業化的階段,使用這些技術可以實現更精細的圖案。
為了實現具有大縱橫比(aspect ratio)的精細圖案,當與以往一樣地使用具有厚的厚度(>500nm)的光阻劑時,光阻劑的圖案縱橫比變高而發生圖案崩塌,因此會成為實現大縱橫比圖案的障礙。因應圖案會崩塌而降低光阻劑的厚度,可能使其無法在後續的乾式蝕刻(Dry etch)程序中對基板(substrate)起到作為遮罩(mask)的充分作用,由於這些原因而無法形成具有實現圖案所需的深度的深圖案。
為了解決這些問題,使用諸如非晶碳膜(ACL,amorphous carbon layer)、旋塗碳(SOC,spin on carbon)或塗佈硬遮罩(SOH,spin on hardmask)等稱為硬遮罩(Hardmask)的有機碳膜材料來實現製程。
形成將要被蝕刻的膜之後,透過使用電漿的選擇性乾式蝕刻來形成圖案。
該製程順序簡述如下,在二氧化矽基板層上塗佈作為有機碳膜的SOC層,用化學氣相蒸鍍法蒸鍍作為無機膜的SiON層,然後透過在SiON層上塗佈光阻劑並對其曝光以進行圖案化。使用圖案化的光阻劑,以鹵素電漿對SiON層進行蝕刻後,以氧電漿對有機碳膜層進行蝕刻,並以鹵素電漿對作為基板層的氧化物(Oxide)層進行蝕刻。使用鹵素電漿對「氧化物層(A膜)」進行蝕刻後,使用化學氣相蒸鍍法在該圖案上蒸鍍「聚合物層(Poly層)或其他化合物層(B膜)」,最後以鹵素電漿對基板層進行蝕刻。
為了實現精細圖案,在導入硬遮罩的製程中,隨著圖案精細化使得圖案的縱橫比變得更高,使得原本能夠透過乾式蝕刻程序實現的圖案出現問題。由於乾式蝕刻程序中產生之有機碳膜聚合物的殘留物和煙氣()引發的異物,後續製程進行時會發生浮起現象。
本發明的發明人為了解決現有製程上發生的問題,對新製程的開發進行了研究,結果開發出在乾式蝕刻(Dry etch)後追加濕式清洗程序,從而形成更加精細的圖案的技術。
本發明涉及一種在半導體製程中用於形成矽或矽化合物圖案的新穎方法,該方法包括在使用有機碳膜形成精細圖案的製程中,使用清洗液去除在聚合物的乾式蝕刻時殘留在下方的異物,而防止圖案浮起的清洗方法。
本發明涉及一種形成圖案的方法,透過使用清洗液的清洗程序,解決在矽或矽化合物層的蝕刻程序後在圖案下方殘留的雜質而發生浮起的問題,以形成所需圖案。
更具體而言,在半導體製程中的氧化物或矽、矽化合物層的蝕刻
程序中,在蝕刻對象物上依次層積適當厚度的有機膜和無機膜,其中,首先塗佈含大量碳的有機碳膜層,然後使用化學氣相蒸鍍法蒸鍍SiON層,之後,在SiON層上塗佈光阻劑並進行圖案化。使用圖案化的光阻劑,以鹵素電漿對SiON層進行蝕刻後,以氧電漿對有機碳膜層進行蝕刻,並以鹵素電漿對作為基板的氧化物層進行蝕刻。在使用鹵素電漿對氧化物層進行蝕刻後,使用化學氣相蒸鍍法在該圖案上蒸鍍聚合物層(Poly層)或其他化合物層,最後以鹵素電漿對基板層進行蝕刻,以得到想要形成的圖案。
為了形成精細圖案,而在塗佈有機碳膜之後蒸鍍氧化物或矽、矽化合物層,然後透過乾式蝕刻形成圖案時,有機碳膜層導致的聚合物異物和霧氣引發的殘留物將殘留在圖案下方,從而在蒸鍍無機膜時發生浮起的問題。
為了解決如上所述的發生浮起的問題,使用新穎的清洗液進行清洗程序,以去除存在於圖案下方的異物,從而形成想要的精細圖案。
此處,有機碳膜是指能夠透過旋塗或化學/物理蒸鍍方法在晶圓上進行塗佈,且碳含量為30%至100%的膜質。
所述有機碳膜層中之能夠旋塗的SOC的旋塗厚度並不受特別限制,但是較佳地,塗佈為100Å至30,000Å的厚度,並以150℃至400℃的溫度進行烘烤程序1分鐘至5分鐘。
所述能夠透過化學或物理蒸鍍方法形成的層,可以在蒸鍍裝置中使用電漿,以0.01至10torr的壓力,形成為100Å至10,000Å的厚度。
所述清洗液由以下組成:1至100重量%之能夠清洗聚合物殘留物的物質、0至99重量%的溶劑、0至3重量%的界面活性劑、以及0至10重量%的鹼性化合物。
可選的能夠清洗聚合物殘留物的物質可以選自醇類溶劑、醯胺類溶劑、酮類溶劑、酯類溶劑及烴類溶劑中的一種以上。
可選的溶劑只要不溶解有機碳膜和無機膜圖案就沒有特別的限制,可以使用包括一般有機溶劑的溶液。
可選的界面活性劑可以選自由陰離子界面活性劑、非離子界面活性劑、陽離子界面活性劑、兩性界面活性劑單獨或它們的組合所組成的群組。
可選的鹼性化合物可以選自胺類或氫氧化銨。
所述清洗液的清洗方法包括:將晶圓以0至1,000rpm的速度旋轉,並以1至200mL/s的速度噴射清洗液1秒或以上,然後靜置0秒或以上,接著進行旋轉乾燥(spin dry)。
所述能夠透過化學或物理蒸鍍方法形成的聚合物層(Poly層)或其他化合物層,在蒸鍍裝置中使用電漿,以0.01至10torr的壓力,形成為100Å至10,000Å的厚度。
根據本發明之透過新穎清洗方法形成精細圖案的方法,在二氧化矽基板層上形成有機碳膜層和SiON層,然後形成透過第一次乾式蝕刻形成的圖案,接著,以化學氣相蒸鍍法蒸鍍聚合物層(Poly層)或其他化合物層,然後形成透過第二次乾式蝕刻形成的圖案。
在蒸鍍聚合物層(Poly層)或其他化合物層時,由於第一次乾式蝕刻時殘留在圖案下方的有機碳膜殘留物和霧氣引發的殘留物,發生浮起而導致不良的圖案。為了解決該問題,在第一次乾式蝕刻後追加清洗程序,以去除殘留在圖案下方層的殘留物。
隨著殘留在圖案下方層的殘留物的去除,解決了蒸鍍聚合物層(Poly層)或其他化合物層時的圖案浮起的問題,從而能夠形成具有所需的高縱橫比(high aspect ratio)的矽或矽化合物圖案。
以下進一步詳細說明本發明。
本發明涉及一種新穎清洗方法,透過在半導體製程中進行清洗程序,去除殘留在圖案下方的有機碳膜殘留物和煙氣導致的殘留物,以形成精細的矽圖案,從而在沒有浮起的情況下形成所需的圖案。
本發明之透過新穎清洗方法形成精細圖案的方法,包含:在基板上形成有機碳膜層,透過化學氣相蒸鍍法蒸鍍SiON層,然後在SiON層上塗佈光阻劑並進行曝光而形成遮罩的步驟;使用所述遮罩進行第一次乾式蝕刻,以蝕刻想要形成的圖案的步驟;使用清洗液對所述基板進行清洗的步驟;以及透過
化學氣相蒸鍍法在所述基板上蒸鍍聚合物層或其他化合物層,並進行二次蝕刻以形成圖案的步驟。
有機碳膜層是指碳含量為30%至100%的膜層,該膜層的形成方法可包括旋塗、化學或物理蒸鍍方法。
能夠旋塗在所述有機碳膜層中的SOC的旋塗厚度不受特別限制,但是較佳地,可以塗佈為100Å至30,000Å厚度,並以150℃至400℃的溫度進行烘烤程序1分鐘至5分鐘。
所述能夠透過化學或物理蒸鍍方法形成的SiON層,可以在蒸鍍裝置中使用電漿,以0.01至10torr的壓力,形成為100Å至10,000Å的厚度。
所述清洗液由以下組成:1至100重量%之能夠去除聚合物雜質的物質、0至99重量%的溶劑、0至3重量%的界面活性劑、以及0至10重量%的鹼性化合物。
可選的能夠去除聚合物雜質的物質可以使用選自醇類溶劑、醯胺類溶劑、酮類溶劑、酯類溶劑及烴類溶劑中的一種以上。
可選的溶劑只要不溶解有機碳膜和無機膜圖案就不受特別的限制,可以使用包括一般有機溶劑的溶液。
可選的界面活性劑可以選自由單獨的陰離子界面活性劑、非離子界面活性劑、陽離子界面活性劑、兩性界面活性劑或它們的混合物所組成的群組。
可選的鹼性化合物可以選自胺類或氫氧化銨。
所述清洗液的清洗方法包括:將晶圓以0至1,000rpm的速度旋轉,並以1至200mL/s的速度噴射清洗液1秒或以上,然後靜置0秒或以上,接著進行旋轉乾燥(spin dry)。
所述能夠透過化學或物理蒸鍍方法形成的聚合物層(Poly層)或其他化合物層,可以在蒸鍍裝置中使用電漿,以0.01至10torr的壓力,形成為100Å至10,000Å的厚度。
與本發明的目的和技術構成及其帶來的作用效果相關的具體事項,可以透過以下參照本發明的較佳實施例的詳細說明,而變得能夠更加明確地理解。
所述有機碳膜層中能夠旋塗的SOC的旋塗厚度不受特別限制,但是較佳地,可以塗佈為100Å至30,000Å厚度,並以150℃至400℃的溫度進行烘烤程序1分鐘至5分鐘。
所述能夠透過化學或物理蒸鍍方法形成的SiON層,可以在蒸鍍裝置中使用電漿,以0.01至10torr的壓力,形成為100Å至10,000Å的厚度。
使用所形成的遮罩形成圖案,以能夠蝕刻所蒸鍍的膜的蝕刻氣體進行第一次乾式蝕刻。
接著,使用清洗液對第一次乾式蝕刻後的基板進行處理。
所述清洗程序中使用的清洗液包括:1至100重量%之能夠清洗聚合物殘留物的物質、0至99重量%的溶劑、0至3重量%的界面活性劑、以及0至10重量%的鹼性化合物。
所述清洗液的清洗方法包括:將晶圓以0至1,000rpm的速度旋轉,並以1至200mL/s的速度噴射清洗液1秒或以上,然後靜置0秒或以上,接著進行旋轉乾燥(spin dry)。
然後,在所述基板上蒸鍍能夠透過化學或物理蒸鍍方法形成的聚合物層(Poly層)或其他化合物層。Poly層可以在蒸鍍裝置中使用電漿,以0.01至10torr的壓力,形成為100Å至10,000Å的厚度。
使用能夠蝕刻所蒸鍍的膜的蝕刻氣體進行第二次乾式蝕刻,以完成膜的圖案。接著使用清洗液進行清洗,防止浮起現象,以完成所需的圖案。
以下具體記載本發明的較佳實施方式。
以下說明本發明的較佳實施例和比較例。但是以下實施例僅僅是本發明的較佳實施例,本發明並不限於這些實施例。
<實施例1~10及比較例1~2>
<實施例1>
在圖案化的基板層上塗佈1,000Å的厚度的有機碳膜SOC(spin on carbon,主要由碳組成的聚合物水溶液)層後,以400℃的溫度進行3分鐘的烘烤程序,然後透過化學氣相蒸鍍法蒸鍍300Å的厚度的無機膜的SiON層後,塗佈2,000Å的厚度之用於KrF的光阻劑,然後使用尼康()204B KrF曝光裝置在24mJ的能量下進行曝光,形成了具有200nm尺寸的圖案的遮罩。使用所形成的
遮罩,以蝕刻氣體對所蒸鍍的膜進行第一次乾式蝕刻至作為基板層的氧化物層,在第一次乾式蝕刻的基板上按照表1中所記載的噴射量塗佈含有異丙醇80%、乙二醇17.9%、四乙基氫氧化銨2%及聚氧乙烯月桂酯0.1%的清洗液進行處理之後,透過化學氣相蒸鍍法蒸鍍300Å的厚度的Poly層,然後進行第二次乾式蝕刻,從而完成了圖案形成的程序。
<實施例2至10>
除了按照表1中所記載的噴射量塗佈進行處理之外,以與實施例1相同的方法進行處理,完成了圖案形成程序。
<比較例1至比較例2>
除了按照表1中所記載的噴射量塗佈進行處理之外,以與實施例1相同的方法進行處理,完成了圖案形成程序。
除了按照表1中所記載的噴射量,不以旋塗方式塗佈清洗液進行處理之外,以與實施例1相同的方法進行處理,完成了圖案形成程序。
<特性的測定>
對上述實施例1至10和比較例1至2進行有無浮起的評估,並將結果表示為「有無浮起評估值」。有無浮起評估值的基準如下。
<有無浮起評估值>
0:100%浮起生成
1:90%浮起生成
2:80%浮起生成
3:70%浮起生成
4:60%浮起生成
5:50%浮起生成
6:40%浮起生成
7:30%浮起生成
8:20%浮起生成
9:10%浮起生成
10:0%浮起生成
如上表1所示,第一,在比較例1~比較例2中,在噴射量為0~10ml的情況下,有無浮起評估值為0~1,顯示出非常不良的結果。
第二,在實施例1至2中,在噴射量為20~30ml的情況下,有無浮起評估值為4~6,顯示出理想的結果。
第三,在實施例3中,在噴射量為40ml的情況下,有無浮起評估值為8,顯示出更加理想的結果。
第四,在實施例4至10中,在噴射量為50~300ml的情況下,有無浮起評估值均為10,顯示出最理想的結果。
Claims (12)
- 一種在半導體製程中形成矽或矽化合物圖案的方法,用於在二氧化矽圖案的存在下,在矽或矽化合物層上蒸鍍聚合物層或其他化合物層,該方法包括:i)在圖案化的二氧化矽上依次層積有機膜和無機膜,並塗佈用於形成圖案的光阻劑後,經曝光和顯影而形成光阻劑圖案的步驟;ii)使用遮罩以能夠進行蝕刻的氣體進行第一次乾式蝕刻的步驟;iii)在蒸鍍該聚合物層或該其他化合物層之前,使用清洗液對殘留有該有機膜的圖案晶圓進行清洗,以防止由於該乾式蝕刻產生的雜質而引起的浮起的步驟;以及iv)蒸鍍該聚合物層或該其他化合物層,然後進行第二次乾式蝕刻的步驟。
- 如請求項1之方法,其中,在步驟iii中,將該圖案晶圓以0至1,000rpm的速度旋轉,並以1至200mL/s的速度對該圖案晶圓進行噴射1~200秒,然後靜置0~180秒,接著進行旋轉乾燥(spin dry)。
- 如請求項2之方法,其中,在步驟iii中,以20至300ml的噴射量噴射該清洗液。
- 如請求項3之方法,其中,在步驟iii中,以40至300ml的噴射量噴射該清洗液。
- 如請求項4之方法,其中,在步驟iii中,以50至300ml的噴射量噴射該清洗液。
- 如請求項1之方法,其中,在蝕刻對象物上層積該有機膜和該無機膜的方法包括:塗佈方法、化學蒸鍍方法、或物理蒸鍍方法。
- 如請求項6之方法,其中,在該蝕刻對象物上層積的該有機膜的碳含量為30重量%至100重量%。
- 如請求項1之方法,其中,用於形成圖案的光源具有13.5nm、198nm、248nm、365nm的波長並包括電子束(E-beam)。
- 如請求項1之方法,其中,在步驟ii的乾式蝕刻中,該能夠進行蝕刻的氣體是選自由以下所組成的群組中的一種氣體或兩種以上的混合氣體:惰性氣體,包含氬或氮;含有一個以上的氟原子的分子所形成的氣體;以及氧氣。
- 如請求項1之方法,其中,該清洗液由以下組成:1至100重量%之能夠去除聚合物雜質的物質、0至99重量%的溶劑、0至3重量%的界面活性劑、以及0至10重量%的鹼性化合物。
- 如請求項10之方法,其中,該能夠去除該聚合物雜質的物質是選自醇類溶劑、醯胺類溶劑、酮類溶劑、酯類溶劑或烴類溶劑中的一種物質或兩種以上的混合物。
- 如請求項10之方法,其中,該鹼性化合物是選自胺類或氫氧化銨中的一種化合物或兩種以上的混合物。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR10-2019-0014849 | 2019-02-08 | ||
KR1020190014849A KR102029127B1 (ko) | 2019-02-08 | 2019-02-08 | 반도체 제조 공정에 있어서 실리콘 또는 실리콘 화합물 패턴을 형성하기 위한 신규 방법 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW202046379A TW202046379A (zh) | 2020-12-16 |
TWI733314B true TWI733314B (zh) | 2021-07-11 |
Family
ID=68422394
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW109102024A TWI733314B (zh) | 2019-02-08 | 2020-01-20 | 一種在半導體製程中形成矽或矽化合物圖案的新方法 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11488834B2 (zh) |
EP (1) | EP3923316A4 (zh) |
JP (1) | JP7191234B2 (zh) |
KR (1) | KR102029127B1 (zh) |
CN (1) | CN113424299A (zh) |
TW (1) | TWI733314B (zh) |
WO (1) | WO2020162667A1 (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102029127B1 (ko) * | 2019-02-08 | 2019-10-07 | 영창케미칼 주식회사 | 반도체 제조 공정에 있어서 실리콘 또는 실리콘 화합물 패턴을 형성하기 위한 신규 방법 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130045601A1 (en) * | 2011-08-17 | 2013-02-21 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Composition for forming a silicon-containing resist underlayer film and patterning process using the same |
US20150338744A1 (en) * | 2014-05-26 | 2015-11-26 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Pattern forming process and shrink agent |
US20180246404A1 (en) * | 2015-08-28 | 2018-08-30 | Young Chang Chemical Co., Ltd | I-line negative type photoresist composition having excellent etching resistance |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6864556B1 (en) * | 2002-07-31 | 2005-03-08 | Advanced Micro Devices, Inc. | CVD organic polymer film for advanced gate patterning |
JP2004146594A (ja) * | 2002-10-24 | 2004-05-20 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 基板処理装置および基板処理方法 |
US7132201B2 (en) * | 2003-09-12 | 2006-11-07 | Micron Technology, Inc. | Transparent amorphous carbon structure in semiconductor devices |
US7122484B2 (en) * | 2004-04-28 | 2006-10-17 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Process for removing organic materials during formation of a metal interconnect |
US7429536B2 (en) * | 2005-05-23 | 2008-09-30 | Micron Technology, Inc. | Methods for forming arrays of small, closely spaced features |
KR20070036201A (ko) * | 2005-09-29 | 2007-04-03 | 주식회사 하이닉스반도체 | 하드마스크를 이용한 반도체소자의 식각 방법 |
JP2009075285A (ja) * | 2007-09-20 | 2009-04-09 | Fujifilm Corp | 半導体デバイスの剥離液、及び、剥離方法 |
JP5813495B2 (ja) * | 2011-04-15 | 2015-11-17 | 東京エレクトロン株式会社 | 液処理方法、液処理装置および記憶媒体 |
CN104427781B (zh) * | 2013-09-11 | 2019-05-17 | 花王株式会社 | 树脂掩模层用洗涤剂组合物及电路基板的制造方法 |
US9852923B2 (en) * | 2015-04-02 | 2017-12-26 | Applied Materials, Inc. | Mask etch for patterning |
JP6372887B2 (ja) * | 2015-05-14 | 2018-08-15 | 信越化学工業株式会社 | 有機膜材料、有機膜形成方法、パターン形成方法、及び化合物 |
WO2017111165A1 (ja) * | 2015-12-25 | 2017-06-29 | 三菱瓦斯化学株式会社 | 化合物、樹脂、組成物、レジストパターン形成方法、及び、回路パターン形成方法 |
KR102029127B1 (ko) | 2019-02-08 | 2019-10-07 | 영창케미칼 주식회사 | 반도체 제조 공정에 있어서 실리콘 또는 실리콘 화합물 패턴을 형성하기 위한 신규 방법 |
-
2019
- 2019-02-08 KR KR1020190014849A patent/KR102029127B1/ko active IP Right Grant
-
2020
- 2020-01-17 WO PCT/KR2020/000841 patent/WO2020162667A1/ko unknown
- 2020-01-17 EP EP20752033.9A patent/EP3923316A4/en active Pending
- 2020-01-17 JP JP2021539454A patent/JP7191234B2/ja active Active
- 2020-01-17 CN CN202080012482.6A patent/CN113424299A/zh active Pending
- 2020-01-17 US US17/423,334 patent/US11488834B2/en active Active
- 2020-01-20 TW TW109102024A patent/TWI733314B/zh active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130045601A1 (en) * | 2011-08-17 | 2013-02-21 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Composition for forming a silicon-containing resist underlayer film and patterning process using the same |
US20150338744A1 (en) * | 2014-05-26 | 2015-11-26 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Pattern forming process and shrink agent |
US20180246404A1 (en) * | 2015-08-28 | 2018-08-30 | Young Chang Chemical Co., Ltd | I-line negative type photoresist composition having excellent etching resistance |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7191234B2 (ja) | 2022-12-16 |
EP3923316A1 (en) | 2021-12-15 |
US11488834B2 (en) | 2022-11-01 |
TW202046379A (zh) | 2020-12-16 |
WO2020162667A1 (ko) | 2020-08-13 |
EP3923316A4 (en) | 2022-11-02 |
CN113424299A (zh) | 2021-09-21 |
US20220102158A1 (en) | 2022-03-31 |
KR102029127B1 (ko) | 2019-10-07 |
JP2022516645A (ja) | 2022-03-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI338332B (en) | Method for etching a molybdenum layer suitable for photomask fabrication | |
KR102532238B1 (ko) | Euv 레지스트 및 하드 마스크 선택도를 개선하기 위한 패터닝 방식 | |
JP6818138B2 (ja) | 高耐エッチング性スピンオンカーボンハードマスク組成物及びそれを用いたパターン化方法 | |
KR102409538B1 (ko) | 갭 충전 조성물 및 저분자량 화합물을 사용하는 패턴 형성 방법 | |
JP4786513B2 (ja) | リソグラフィ工程のハードマスク用組成物 | |
WO2005103832A1 (ja) | レジストパターン形成方法及び複合リンス液 | |
TWI733314B (zh) | 一種在半導體製程中形成矽或矽化合物圖案的新方法 | |
KR102240213B1 (ko) | 고두께 스핀 온 카본 하드마스크 조성물 및 이를 이용한 패턴화 방법 | |
US20040202969A1 (en) | Photoresist removing compositions | |
CN106449378B (zh) | 一种改善高深宽比光刻胶形貌的结构和方法 | |
US7049235B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
CN108139673B (zh) | 包含金属氧化物的材料、其制备方法及其使用方法 | |
US9418865B2 (en) | Wet etching of silicon containing antireflective coatings | |
Frommhold et al. | High aspect ratio etching using a fullerene derivative spin-on-carbon hardmask | |
TWI683918B (zh) | 用於在半導體製程中形成微細矽圖案的新穎蝕刻方法 | |
JP4476492B2 (ja) | 電子線レジスト | |
Ouattara et al. | EUV assist layers for use in multilayer processes | |
JP2004045461A (ja) | フォトマスクの製造方法および石英マスクブランクスの製造方法 | |
JPS6355549A (ja) | パタ−ン形成方法 | |
JPH04184917A (ja) | アッシング方法および装置 |