[发明专利]光刻润湿液及其应用

说明书

本发明公开了一种光刻润湿液，其含有水、有机碱和活性剂；所述有机碱为胍类有机碱或哌嗪类有机碱；所述活性剂为EO/PO嵌段共聚物与水溶性聚合物的组合物。本发明光刻润湿液适合于45纳米，尤其是14纳米及以下技术节点的光刻工艺，可进一步降低光阻倒塌率和改善图案粗糙度，形成更为精细和完整的光阻图案，达到工艺要求的技术指标，提升良品率和可靠性。

技术领域

本发明涉及光刻润湿液及其应用。

背景技术

光刻工艺在半导体芯片制造中起着至关重要的作用，主要包括光刻胶旋涂，曝光，显影和清洗等步骤。14nm之前的光刻工艺，显影后直接用超纯水做旋干处理后即可进入下道工序。但随着技术节点和集成度的快速提高，图案的极限细微化不仅对光刻胶的性能提出更高的要求，同时对显影后光阻图案的要求也变得更为苛刻。尤其是14纳米及以下工艺节点，随着线宽的极度缩小和深宽比的增大，很容易因光阻的倒塌而造成缺陷，此外，曝光后的线边粗糙度LER(line edge roughness)和线端粗糙度LWR（line width roughness）也需要更为精准的控制，以避免良品率恶化。

发明内容

为了进一步降低光阻倒塌率和改善图案粗糙度，以形成更为精细和完整的光阻图案，达到工艺要求的技术指标，提升良品率和可靠性，本发明提供一种光刻润湿液，其含有水、有机碱和活性剂；所述有机碱为胍类有机碱或哌嗪类有机碱；所述活性剂为EO/PO嵌段共聚物与水溶性聚合物的组合物。

优选的，所述胍类有机碱选自单胍及其衍生物，化学结构式如下：

其中，R1、R2、R3各自独立地为H、烃基或杂环取代基；

或者，所述胍类有机碱选自双胍及其衍生物，化学结构式如下：

其中，Ra、Rb、Rc、Rd各自独立地为H、烃基、芳香基团或杂环取代基。

优选的，所述哌嗪类有机碱选自哌嗪及其衍生物，化学结构式如下：

其中，Rs1、Rs2各自独立地为H、甲基、乙基、氨基、羟甲基或羟乙基。

优选的，所述EO/PO嵌段共聚物的通式如下：

RO-[-(EO)m(PO)n-]-H

其中，R为碳原子数5-20的烃链，m为EO的重复单元数，n为PO的重复单元数，m与n的和小于20；

所述水溶性聚合物为聚乙二醇（PEG）；所述聚乙二醇的分子量为200-600。

优选的，所述有机碱的质量百分含量为0.05%-1%（更优选为0.05%-0.1%），EO/PO嵌段共聚物的质量百分含量为0.001-1%（更优选为0.02%-0.1%），水溶性聚合物的质量百分含量为0.001%-1%（更优选为0.01%-0.05%）。

优选的，所述光刻润湿液还含有高沸点有机溶剂；所述高沸点有机溶剂选自丙二醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇；所述高沸点有机溶剂的质量百分含量为0.5%-5%（更优选为1.0%-2.0%）。

优选的，所述光刻润湿液还含有防霉杀菌剂；所述防霉杀菌剂为季铵盐型杀菌剂；所述防霉杀菌剂的质量百分含量为0.001%-0.005%。

本发明还提供一种半导体光刻工艺，在光阻显影后，采用上述光刻润湿液来旋洗光阻表面，去除结构中的杂质，形成清晰完整的光阻图案。