[发明专利]不含氟化物的离子注入光致抗蚀剂去除用超临界流体组合物

说明书

发明领域

本发明涉及不含氟化物的超临界流体(SCF)基组合物，其在半导体制造中用于从具有光致抗蚀剂的基片去除此类光致抗蚀剂，包括离子注入光致抗蚀剂，并涉及采用该组合物从半导体基片去除离子注入光致抗蚀剂的方法。

相关技术描述

随着半导体器件越来越集成化和小型化，离子注入已被更加广泛地采用，用来精确控制半导体基片中的杂质分布。在该处理过程中，通常将图案化的光致抗蚀剂用于离子的选择性注入。

光致抗蚀剂层包括聚合材料或树脂和作为光敏化合物的敏化剂。采用掩膜将光致抗蚀剂层部分暴露于紫外(UV)光，然后使光致抗蚀剂层显影，得到图案化的抗蚀剂层。使用该图案化的抗蚀剂层，从而在离子注入过程中下面的基片仅选定部分被注入离子。在半导体器件的制造中重要的一点是，离子注入之后、下一步骤开始之前必须将抗蚀剂层除去。

但是，当将光致抗蚀剂置于高剂量的离子注入处理，如＞1×10¹⁵原子/cm²，则会使光致抗蚀剂表面的氢耗尽，从而使光致抗蚀剂转变成坚硬、碳化、高度交联的外壳。去除硬化的光致抗蚀剂的常规方法包括氧等离子灰化法，其通常与卤素气体结合，从而穿透外壳并除去光致抗蚀剂。通常，等离子灰化处理要求以湿化学物和/或稀酸进行后续的清洗，用以除去残存的残留物和/或非挥发性污染物，从而确保微电子器件的准确操作，以及避免制造工艺中与后续处理步骤相关的干扰或缺陷。

上述灰化和湿清洗操作在其应用过程中遭遇一系列的问题和缺陷，包括：

(1)在硬化的外壳下面，本体光致抗蚀剂中受热的残留溶剂蒸发，从而导致光致抗蚀剂从基片表面爆裂(导致半导体基片的相关污染)；

(2)由于存在注入光致抗蚀剂中的、经等离子灰化处理未完全除去的非挥发性金属化合物，从而导致残留金属污染的发生；

(3)尽管使用了等离子灰化和湿化学处理，但仍产生残存于半导体基片上的(聚合外壳或高交联聚合物的)硬质残留物；

(4)需要重复的清洗步骤，其增加了光致抗蚀剂剥离的循环次数和在产品(work-in-process)步骤；和

(5)须处置相当量的湿化学物和/或稀酸。

为开发从半导体基片去除离子注入硬化光致抗蚀剂和其残留物的改进配方，人们在半导体制造工业中进行了相当大的和持续的努力。但临界尺寸持续和快速的减少使这一努力屡受挫折。随着临界尺寸(CD)宽度减至100nm以下，包含水基组合物的常规湿化学法因清洗溶液中所用液体的高表面张力特性而受到相当的限制。另外，水性清洗溶液可强烈影响多孔低k介电材料的重要材料性能，包括机械强度、水分摄取、热膨胀系数和对不同基片的附着性。

超临界流体(SCF)提供了从半导体表面去除光致抗蚀剂的替换性方法。SCFs扩散快，粘度低，表面张力近于零，并能容易地透入深的沟槽和通孔。另外，SCFs因其低粘度而可快速传送溶解的物质。但SCFs是高度非极性的，因此许多物质在SCFs中溶解均不充分。

因此若能提供从半导体基片去除离子注入光致抗蚀剂的有效SCF基组合物，该SCF基组合物克服了常规去除组合物和方法的上述缺陷，则将是本领域内的一个显著进步。

发明简述

本发明涉及不含氟化物的SCF基组合物，其用于从具有光致抗蚀剂的基片去除此类光致抗蚀剂，包括离子注入光致抗蚀剂。本发明还涉及采用该SCF基组合物从半导体基片去除离子注入光致抗蚀剂的方法。

一方面，本发明涉及离子注入光致抗蚀剂去除组合物，其包括至少一种SCF、至少一种共溶剂和至少一种还原剂。

另一方面，本发明涉及从具有离子注入光致抗蚀剂的基片去除此类光致抗蚀剂的方法，所述方法包括使具有离子注入光致抗蚀剂的基片与SCF基组合物在充分接触条件下接触充分长时间，从而从基片去除离子注入光致抗蚀剂，所述SCF基组合物包括至少一种SCF、至少一种共溶剂和至少一种还原剂。

从下文内容和所附权利要求会更清楚全面地了解本发明的其他方面、特征和实施方式。

附图简述

图1是控制晶片的光学图像，所述控制晶片含有高剂量离子注入光致抗蚀剂。

图2是图1晶片在70℃、3000psi用超临界二氧化碳(SCCO₂)/异丙醇(IPA)/甲酸溶液进行清洗之后的光学图像，其显示光致抗蚀剂完全被除去，周围的SiO₂层仅有轻微蚀刻。

发明详述及优选实施方式