[发明专利]再加工半导体衬底的方法和形成半导体器件的图案的方法

说明书

技术领域

本发明的一些示范性实施例涉及再加工半导体衬底的方法。其它示范性实施例涉及再加工半导体衬底的方法和在不损伤有机抗反射涂层(ARC)的情况下使用再加工半导体衬底的方法形成半导体器件图案的方法。

背景技术

近来，为试图制造具有较大容量的更快操作速度的半导体器件，研究了制造具有更高密度和/或更快响应速度的更稳定的半导体器件的方法。为了增加半导体器件的密度，微制造技术(例如，光刻)必须精确。

该光刻是指，为了形成应用于半导体器件的精细图案，使用光致抗蚀剂图案作为蚀刻掩模执行的光刻。为了形成光致抗蚀剂图案，在形成光致抗蚀剂膜之前可在目标层上形成抗反射涂层(anti-reflective coating，ARC)。当以光刻工艺图案化光致抗蚀剂时，该ARC用于减少蚀刻目标层在曝光工艺期间产生的光的反射。

该ARC防止(或减少)通过从曝光入射到光致抗蚀剂膜的光和来自蚀刻目标层的反射光之间的干扰产生的驻波效应。由于在前述工艺中形成的图案和边缘的漫反射，该ARC可防止(或减少)外形的异常反射。

在形成光致抗蚀剂图案之前，通过形成ARC可增加精细电路图案的临界尺寸(CD)的精度，以便增大制造条件的操作范围。具有以上所述特征的ARC可分类为包括无机材料的无机ARC和包括有机材料的有机ARC。无机ARC增加了对下目标层外形的粘附力且不容易在随后工艺中被移除。无机ARC不会像有机ARC一样粘附到形成的光致抗蚀剂图案。因此，更希望使用有机ARC而不是无机ARC。

在使用有机ARC的光刻工艺中，在蚀刻目标层上旋涂有机ARC材料之后，可通过执行烘焙工艺形成有机ARC。在有机ARC上形成光致抗蚀剂膜之后，通过利用曝光掩模执行曝光工艺、烘焙工艺和/或显影工艺可形成光致抗蚀剂图案。通过蚀刻被光致抗蚀剂图案曝光的蚀刻目标层可在半导体器件上形成更精细的图案。

上述的光刻工艺根据光致抗蚀剂图案的轮廓是否适于蚀刻掩模而有所不同。由于在用于形成光致抗蚀剂膜的旋涂工艺、烘焙工艺、曝光工艺和/或显影工艺期间发生的变化，在光致抗蚀剂图案的轮廓上会出现缺陷。当使用具有缺陷的光致抗蚀剂图案通过执行蚀刻工艺在半导体器件上形成精细图案时，由此产生的图案也会存在缺陷。当在形成的光致抗蚀剂图案中存在缺陷时，可在半导体衬底上执行再加工工艺，其中在从半导体衬底移除光致抗蚀剂图案之后重新形成光致抗蚀剂图案。

利用有机剥离器使用干清洗工艺(例如，使用氧等离子体的灰化工艺)和湿清洗工艺的组合可执行光致抗蚀剂图案的移除以再加工半导体衬底。当通过使用氧等离子体的灰化工艺移除光致抗蚀剂图案时，由于损伤了衬底的曝光表面会使半导体器件退化。使用氧等离子体的灰化工艺有助于移除光致抗蚀剂图案下的有机ARC。

发明内容

本发明的一些示范性实施例涉及再加工半导体衬底的方法。其它示范性实施例涉及再加工半导体衬底的方法和在不损伤有机抗反射涂层(ARC)情况下使用再加工半导体衬底的方法形成半导体器件图案的方法。

示范性实施例提供在不损伤有机抗反射涂层(ARC)的情况下通过执行曝光工艺能移除其中出现缺陷的光致抗蚀剂图案的再加工半导体器件的方法。

根据示范性实施例，提供了再加工半导体衬底的方法。在再加工半导体衬底的方法中，光致抗蚀剂图案可形成在形成有有机ARC的衬底上。当光致抗蚀剂图案中出现缺陷时可曝光形成有光致抗蚀剂的衬底的整个表面。通过执行显影处理可移除光致抗蚀剂图案的曝光表面，以减少(或防止)损伤有机ARC。因此，可提供(或形成)不损伤有机ARC的衬底。

根据示范性实施例，通过在衬底上旋涂有机材料以形成有机ARC而形成初级有机ARC之后，可通过在大约180℃和大约230℃的温度下烘焙初级有机ARC来形成有机ARC。

通过在有机ARC上形成光致抗蚀剂膜，利用曝光掩模选择性地曝光光致抗蚀剂膜，并且利用显影液显影曝光的光致抗蚀剂膜，可形成光致抗蚀剂图案。

根据示范性实施例，整个表面曝光中使用的光源的实例可包括ArF光源(ArF激光)、KrF光源(KrF激光)、F₂光源(F₂激光)、Hg-Xe光源(Hg-Xe激光)等。

在曝光衬底的整个表面之后，可以在大约100℃和大约130℃的温度下烘焙光致抗蚀剂图案的曝光表面。