专利名称：脱除抗蚀剂的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种脱除抗蚀剂的方法、一种脱除抗蚀剂的设备以及用这种方法制备的半导体元件。更具体地说，本发明涉及这样一种脱除抗蚀剂的方法和设备，它将新型的脱除抗蚀剂的材料送到基材的抗蚀剂上。
脱除抗蚀剂过程是半导体元件制造中一个重要的过程。例如，在制造半导体元件的各种过程，例如刻蚀过程(干刻蚀或湿刻蚀)或离子移植过程以后，必需脱除在半导体基材上作为掩蔽物的抗蚀剂图形。此外，如果该抗蚀剂图形偏移，它必需从新的抗蚀剂图形上脱除。在抗蚀剂层下面可有各种材料层存在，例如氧化物层、铝层、多晶硅层、硅化物层或聚酰亚胺层。所以，对抗蚀剂脱除过程的一个重要的考虑因素是要尽可能迅速地完全脱除抗蚀剂层，而又不浸蚀底层。
目前广泛使用的一种抗蚀剂脱除剂含有碱性胺(例如羟胺、二甘醇胺、乙醇胺或甲基乙醇胺)以及极性溶剂(例如水和醇)作为其主要组分。
因为这样的传统抗蚀剂脱除剂不能完全脱除聚合物，所以还需要一个预先脱除聚合物的步骤。这样的聚合物是用抗蚀剂图形作为掩蔽物进行等离子体刻蚀或反应离子刻蚀(RIE)时，由构成抗蚀剂的组分例如碳(C)、氢(H)或氧(O)与等离子体反应生成的物质。具体地说，当抗蚀剂图形下形成金属层时，就生成有机金属聚合物。如果这样的聚合物或有机金属聚合物不脱除，那么仍与空穴或通道接触，例如可使接触电阻增加并在半导体元件中产生缺陷。因此，在使用抗蚀剂脱除剂以前，必需在预脱除步骤中，用聚合物脱除剂例如硝酸(HNO3)溶液处理基材。
传统的抗蚀剂脱除剂可能浸蚀底层。易被浸蚀的底层中一个典型例子是金属层。上述的原因是因为抗蚀剂脱除剂主要由易于腐蚀金属层的碱性溶剂或水组成。因此，在进行后脱除清洗步骤以前，必需为防止浸蚀进行后脱除步骤。在这一后脱除步骤中，例如使用异丙醇(IPA)。
因为通常还要进行硝酸处理步骤(预脱除步骤)和IPA处理步骤(后脱除步骤)，因此抗蚀剂脱除过程变得更加复杂，加工时间延长，从而使生产率下降。此外，因为还需要使用预脱除材料例如硝酸和后脱除材料例如IPA以及抗蚀剂脱除材料，因此制造费用增加。此外，因为需要用来盛装硝酸和IPA的各种物料槽，从而使抗蚀剂脱除设备变得很大。
本发明的一个目的是要提供一种基本上解决由于相关技术的限制和缺点产生的一个或多个问题的抗蚀剂脱除方法。
本发明的第二个目的是要提供一种用于该方法的抗蚀剂脱除设备。
因此，为了达到本发明的上述目的以及其他目的和优点，抗蚀剂脱除方法包括提供一种基材并在该基材上形成抗蚀剂。然后将基材与含有N链烷醇烷氧基烷酰胺的抗蚀剂脱除剂接触，以便从基材上脱除抗蚀剂。
根据本发明方法的另一方面，基材与含有N链烷醇烷氧基烷酰胺和浸蚀抑制剂的抗蚀剂脱除组合物接触。可将极性材料加到该组合物中。
根据本发明方法的另一方面，抗蚀剂脱除组合物含有链烷醇胺和烷基烷氧基链烷酸酯。优选的是，该组合物还含有浸蚀抑制剂和极性材料。
在本发明的另一方面，从基材上脱除抗蚀剂的设备包括含有N链烷醇烷氧基烷酰胺的抗蚀剂脱除源。供料单元与上述源流体相通，抗蚀剂脱除剂通过它提供。与供料单元流体相通的抗蚀剂脱除单元将抗蚀剂脱除剂送去与抗蚀剂脱除单元中放置的基材接触，从而从基材上脱除抗蚀剂。
在本发明设备的另一方面，该源为抗蚀剂脱除组合物源。该组合物可为N链烷醇烷氧基烷酰胺和浸蚀抑制剂，或者可为链烷醇胺和烷基烷氧基链烷酸酯。可将浸蚀抑制剂或极性材料或它们两者加到提供的组合物中。
本发明的抗蚀剂脱除方法可用简单的过程、以短时间完全脱除抗蚀剂和聚合物，而又不浸蚀抗蚀剂的底层。因此所用的设备更简单和更小。
图1为一流程图，其中实线表示使用本发明的抗蚀剂脱除剂或抗蚀剂脱除组合物来脱除抗蚀剂的方法，而虚线表示使用本发明后所取消的传统步骤；图2为使用本发明的抗蚀剂脱除剂或抗蚀剂脱除组合物的抗蚀剂脱除设备的方块图；图3为使用本发明的抗蚀剂脱除组合物的卧式抗蚀剂脱除设备图；图4为使用本发明的抗蚀剂脱除组合物的立式抗蚀剂脱除设备图；图5为抗蚀剂脱除组合物中各组分含量的变化图，在48小时内每间隔8小时用气相色谱法测量的。
下文将描述酰胺化合物、抗蚀剂脱除剂和抗蚀剂脱除组合物以及制备它们的方法。本发明涉及使用它们来脱除抗蚀剂的方法以及用于这一抗蚀剂脱除方法的抗蚀剂脱除设备，下文将详细地进行描述。
用于本发明的新型酰胺化合物是N链烷醇基烷氧基烷酰胺。详细地说，该N链烷醇基烷氧基烷酰胺用式(1)表示R4-O-R3-CO-N-R1R2OH(1)式中，R1为氢原子、C1-C5烃基(即有1-5个碳原子的无环烃基)、或有1-3个环的芳族烃基；R2为C1-C5烃基或有1-3个环的芳族烃基；R3和R4各自独立为C1-C5烃基。在优选的实施方案中，R1为氢原子，R2为-CH2CH2-，R3为-CH2CH2，R4为-CH3。
用于本发明的酰胺化合物含有能与抗蚀剂起亲核反应的羟基(-OH)，和能与羟基(-OH)起亲水反应的烷氧基(-OR4)。因此，本发明含有酰胺化合物的抗蚀剂脱除剂在脱除抗蚀剂方面是很有效的。所以，根据本发明的一个实施方案，N链烷醇烷氧基烷酰胺化合物本身就构成一种抗蚀剂脱除剂。
在另一实施方案中，抗蚀剂脱除组合物含有N链烷醇烷氧基烷酰胺和浸蚀抑制剂。此外，抗蚀剂脱除组合物还任选含有偶极矩为3或更大的极性材料。
例如，在抗蚀剂脱除组合物中，按组合物的总重计，N链烷醇烷氧基烷酰胺的含量为50-99.9％(重量)，而浸蚀抑剂剂的含量可为0.01-30％(重量)。在优选的实施方案中，N链烷醇基烷氧基烷酰胺的含量为70-90％(重量)，而浸蚀抑制剂的含量为7-15％(重量)。此外，其偶极矩为3或更大的极性材料的含量可为0.01-30％(重量)，优选为3-20％(重量)。
N链烷醇烷氧基烷酰胺为上述式(1)中表示的化合物。浸蚀抑制剂示于下式(2)中R6-(OH)n(2)式中，R6为C1-C5烃基、有-COOH基的C1-C5烃基、有1-3个环的芳族烃基或有1-3个环和在至少一个环中有-COOH基的芳族烃基。整数n的数值为1-4。在优选的实施方案中，R6为苯环，而浸蚀抑制剂为邻苯二酚，其中n为2。此外，棓酸是普遍已知的式(2)表示的浸蚀抑制剂，它可用于本发明。
对于偶极矩为3或更大的极性材料来说，可使用水、甲酸或二甲亚砜。偶极矩为3或更大的极性材料对于交联的聚合物和抗蚀剂有高的溶解度。换句话说，这样的极性材料可有效地脱除强键联的抗蚀剂图形的侧壁和暴露的底层表面上的聚合物。此外，这样的极性材料也使得抗蚀剂脱除本身变得容易。
用于本发明的抗蚀剂脱除组合物的另一实施方案含有链烷醇胺(它是一种胺化合物)和烷基烷氧基链烷酸酯(它是一种酯化合物)。此外，还可任选含有浸蚀抑制剂或偶极矩为3或更大的极性材料，或这两种材料。
例如，在这一实施方案中，链烷醇胺的含量为抗蚀剂脱除组合物的10-70％(重量)，而烷基烷氧基链烷酸酯的含量为10-70％(重量)。在优选的实施方案中，链烷醇胺的含量为30-40％(重量)，烷基烷氧基链烷酸酯的含量为30-40％(重量)。
在这一实施例中，浸蚀抑制剂的含量为抗蚀剂脱除组合物的0.01-30％(重量)。在优选的实施方案中，浸蚀抑制剂的含量为7-15％(重量)。此外，极性材料的含量为抗蚀剂脱除组合物的0.01-30％(重量)。在优选的实施方案中，极性材料的含量为3-20％(重量)。
适用于本发明的N链烷醇胺用下式(3)表示R1-NH-R2OH(3)式中，R1为氢原子、C1-C5烃基或1-3个环的芳族烃基；R2为C1-C5烃基或有1-3个环的芳族烃基。在优选的实施方案中，R1为氢，R2为乙醇胺，即-CH2CH2-。
适用于本发明的烷基烷氧基链烷酸酯用下式(4)表示R4-O-R3-COO-R5(4)式中，R3、R4和R5各自独立为C1-C5烃基。优选的烷基烷氧基链烷酸酯为甲基甲氧基丙酸酯，其中R3为-CH2CH2-，R4为-CH3和R5为-CH3。
现在描述最后一实施方案的组合物的反应机理。首先，如下反应式(5)所示，通过链烷醇胺的亲核反应机理产生抗蚀剂的剥离。此外，通过链烷醇胺中羟基的亲核反应机理和烷基烷氧基链烷酸酯中的烷氧基的亲水反应机理产生溶解。此外，浸蚀抑制剂可有效地防止底层(具体为金属层)受到浸蚀。此外，极性材料例如水使聚合物的脱除作用增强。
为了便于说明，反应式(5)中所述的机理为R1为氢的情况。
为了完全生成组合物，可将组合物加热到室温至约120℃。在优选的实施方案中，将组合物加热到约80至约90℃。上述措施的原因是为了加快反应式(5)中各组合的反应，得到N链烷醇烷氧基烷酰胺。另一方面，可将反应催化剂例如铂加到反应式(5)中，以便加速反应。
用于本发明的抗蚀剂脱除组合物列入下表1。在表1中，括号中给出优选组分的含量。
表1抗蚀剂脱除组合物
用于本发明的抗蚀剂脱除剂和抗蚀剂脱除组合物具有极好的脱除抗蚀剂和聚合物(刻蚀副产物)的能力。此外，它们不浸蚀抗蚀剂下面的层，例如金属层。此外，上述材料比传统抗蚀剂脱除组合物各组分更廉价。
N链烷醇烷氧基烷酰胺(本发明的酰胺化合物)按本发明以下的方法来制备。首先，将作为胺化合物的式(3)所示的链烷醇胺与作为酯化合物的式(4)所示的烷基烷氧基链烷酸酯混合。链烷醇胺和烷基烷氧基链烷酸酯的重量混合比为1∶1。其次，将胺和酯反应，制得式(1)所示的N链烷醇烷氧基烷酰胺。为了提供足够的反应能量，将混合物的温度保持在室温至约120℃。在该法的优选实施方案中，将混合物加热到约80至约90℃。
表1中说明的抗蚀剂脱除组合物1或2通过将上述方法制备的N链烷醇烷氧基烷酰胺与浸蚀抑制剂或极性材料或两者按适宜的比例混合来制备。
此外，可按以下方法来制备组合物1或2。首先，将10-70％(重量)链烷醇胺和10-70％(重量)烷基烷氧基链烷酸酯与0-30％(重量)浸蚀抑制剂或0-30％(重量)极性材料或两者混合。然后，将混合物的温度保持在室温至约120℃。在这一方法的优选实施方案中，将混合物加热到约80至约90℃。反应时间为约1至约24小时、优选约1至12小时。加热后，让反应物放置1-7小时，使化学反应物稳定。
因此，制得主要由N链烷醇烷氧基烷酰胺和浸蚀抑制剂或极性材料或两者组成的组合物。少量的未反应链烷醇胺和烷基烷氧基链烷酸酯可存在。
可用肉眼观察或用气相色谱法来证实反应完成。在肉眼鉴定中，随着反应的进程，观测到各组分之间分开的层消失。当观测到分开的组分层完全消失时，就认为反应完成。当用气相色谱分析组合物时，N链烷醇烷氧基烷酰胺的面积百分数超过80％就表明反应完成。面积百分数规定为气相色谱样中与某一组分有关的峰的面积除以所有组分的所有峰的面积和，再乘以100。
在组合物3-5的制备中，将各组分按表1所列的比例混合，然后使它们在室温至约120℃下反应1-24小时。通常，在用于脱除抗蚀剂以前，先制成这些组合物3-5。但是，如果有可能使组合物3-5接触抗蚀剂的温度设定在上述温度，那么可省去上述分开的反应步骤。
将参照图1中的实线步骤描述本发明脱除抗蚀剂的方法。应当指出，传统的方法用图1中的实线步骤和虚线步骤来表示。制造半导体元件的各种过程，例如刻蚀(干法或湿式)过程或离子移植过程都使用抗蚀剂图形作为掩蔽物来进行。随后，将上面形成抗蚀剂图形的基材与表1所列的抗蚀剂脱除剂或组合物接触，以便脱除抗蚀剂或聚合物或两者(步骤110)。通过将抗蚀剂脱除剂或抗蚀剂脱除组合物放入槽中，然后将基材浸入槽中来完成这一步。另一方面，当基材通过喷雾器移动时，可将抗蚀剂脱除剂或抗蚀剂脱除组合物喷雾到基材上。
在脱除步骤中，可制成抗蚀剂脱除剂，将抗蚀剂脱除组合物1和2混合，然后可立即与基材接触，以便脱除抗蚀剂。首先将表1所示的组合物3-5混合，然后也可立即与基材接触；但是，优选在进行脱除步骤以前，将组合物3-5反应一定时间。该反应在室温至约120℃下进行1-12小时，甚至可在不加热的条件下进行。在优选的实施方案中，在反应完成后甚至再经过一段时间，例如反应完成后再经过1-7小时后，才使组合物与有抗蚀剂的基材接触。
使用这些组合物，本发明的抗蚀剂脱除方法可在70℃或70℃以下的低温下进行，具体地在45-70℃下进行。接触时间优选为约10至约30分钟。
另一方面，当基材上形成的结构物有高的耐热性时，可将未加热的组合物3-5放在抗蚀剂脱除单元中与基材接触。随后，可将抗蚀剂脱除单元的温度调节到胺与酯可反应的温度(室温和室温以上)，以便生成酰胺。然后，可同时出现由组合物生成酰胺的反应和抗蚀剂从基材上脱除的反应。也就是说，在这种情况下，在脱除步骤以前，可省去组合物3-5分开反应的步骤。
抗蚀剂脱除材料即抗蚀剂脱除剂或抗蚀剂脱除组合物可用于适用于短波照射的抗蚀剂，例如ArF激发物激光(193纳米)的抗蚀剂以及传统的i线(365纳米)源的抗蚀剂或KrF激发物激光(248纳米)的抗蚀剂。
抗蚀剂完全脱除后，将残留在基材上的抗蚀剂脱除材料和溶解的抗蚀剂清洗掉(步骤130)。用清洗溶液例如去离子水进行清洗步骤。如果需要，清洗步骤可按两步进行。最后，空气作为干燥剂的旋转干燥法或用异丙醇作为干燥剂的干燥法被用来干燥基材，以便除去残留在基材上的去离子水(步骤140)。
干燥步骤140后，将基材送往随后的加工步骤。当随后的步骤中形成抗蚀剂掩蔽物时，在完成随后的步骤后，通过图1所示的步骤除去抗蚀剂。通过这样的重复单元制造过程和抗蚀剂脱除步骤制成半导体元件。
如图1所示，因为用于本发明的抗蚀剂脱除材料有极好的脱除抗蚀剂或聚合物的能力，所以预脱除步骤100(虚线)是不必要的，这一点与传统的技术不同。此外，因为使抗蚀剂下面的层不受侵蚀，后脱除步骤120(虚线)也可省去，这也与传统技术不同。因此，与传统的抗蚀剂脱除过程相比，根据本发明，可用更简单的过程完全脱除抗蚀剂。所以，可大大提高半导体元件的生产率。
此外，如上所述，因为抗蚀剂脱除过程更为简化，本发明的抗蚀剂脱除设备可制作得更小或更紧凑。
参见图2，本发明的抗蚀剂脱除设备200简单包括抗蚀剂脱除单元210、清洗单元220和干燥单元230。也就是说，传统的预脱除单元和后脱除单元是不必要的。因此，与传统的技术相比，抗蚀剂脱除设备200所占的面积可大幅度减小。
本发明的抗蚀剂脱除单元与用于本发明方法的抗蚀剂脱除材料源是流体相通的。
在抗蚀剂脱除设备200使用酸洗法的情况下，单元210、220和230各自对应于一独立的槽。因此，与传统的技术不同，硝酸(HNO3)预脱除处理槽和异丙醇(IPA)后脱除处理槽是不必要的，因此可去掉这两个槽，从而大大减少了抗蚀剂脱除设备200所占的面积。
使用喷雾法的抗蚀剂脱除设备可分为卧式和立式两种。
参见图3，卧式抗蚀剂脱除设备300使用一种水平输送设备340，例如一种输送机体系，将该设备分成抗蚀剂脱除单元310、清洗单元320和干燥单元330。抗蚀剂脱除材料源360有N链烷醇烷氧基烷酰胺或者链烷醇胺和烷基烷氧基链烷酸酯。该源与抗蚀剂脱除单元310例如通过供料单元370流体相通。还分别有传统的清洗溶液源362和干燥剂源364，也可通过供料单元370与各自的单元320和330流体相通。喷嘴312、322和332安装在各单元，用于喷雾适用于各自单元的材料。具体地说，喷嘴312安装在抗蚀剂脱除单元310。在操作中，当基材放入抗蚀剂脱除单元310时，将本发明的抗蚀剂脱除材料从喷嘴312喷雾，以便除去抗蚀剂。然后，通过输送体系340将基材连续水平输送到清洗单元320。在清洗单元320中，通过喷嘴322将清洗溶液喷出。最后，通过输送体系340将基材输送到干燥单元330。用喷嘴332喷雾到基材上的干燥剂例如空气或者干燥用化学品进行干燥。因为卧式抗蚀剂脱除设备只有三个单元，从而设备的尺寸可大大减小。
参见图4，一种立式抗蚀剂脱除设备400使用一种可竖直移动的基材支架440。立式设备还包括本发明的抗蚀剂脱除材料源460和提供抗蚀剂脱除材料的供料单元470。在优选实施方案中，基材支架440是可旋转的。此外，该设备的内部有三个床层状结构区域，它们彼此坚直排列，但又不是独立的室。也就是说，这些单元由干燥区域430、清洗区域420和抗蚀剂脱除区域410按坚直顺序组成。还可分别有清洗溶液源462和干燥剂源464，这些材料可通过供料单元470输送。在这一实施方案中，单一的供料管线450可为所有三个单元提供各自的材料。
例如，当基材放在基材支架440上时，支架440首先移动到进行抗蚀剂脱除的区域，来自抗蚀剂脱除源460的抗蚀剂脱除材料经供料单元470，通过供料管线450喷雾。在优选的实施方案中，抗蚀剂脱除材料通过排放管线(未示出)排放到设备外。当抗蚀剂脱除步骤完成时，基材支架440通过下降将基材移动到清洗单元420。然后通过供料管线450将清洗溶液喷雾到清洗单元420。最后，通过基材支架竖直移动将基材带到干燥单元430，进行干燥。
虽然图4说明干燥单元430、清洗单元420和抗蚀剂脱除单元410按从底到顶的次序竖直排列，但这些单元也可按相反的次序竖直排列。
因为本发明的立式抗蚀剂脱除设备只有三个单元，因此与传统的立式设备相比，其尺寸大大减小。
参照以下实施例进一步详细描述本发明，但应当理解，本发明不限于这些具体的实施方案。
实施例I N乙醇甲氧基丙酰胺的制备在这一实施例中，将作为链烷醇胺的200亳升乙醇胺和作为酯的200毫升甲基甲氧基丙酸酯混合。随后，将混合物在90℃下加热5小时。加热后，将反应物在室温下放5小时。
用气相色谱法分析生成的材料，确定已制得N乙醇甲氧基丙酰胺产品。此外，用质子核磁共振(1H-NMR)谱分析了产品，各组分的相对量以ppm表示。产品的NMR数据如下6.8ppm(1H)、3.7ppm(4H)、3.5ppm(3H)和约2.8ppm(1H)。
实施例II N，N-叔丁基乙醇甲氧基丙酰胺的制备在这一实施中，将作为链烷醇胺的200毫升N，N-叔丁基乙醇胺和作为酯的200毫升甲基甲氧基丙酸酯混合。随后，将混合物在90℃下加热5小时。加热后，将反应物在室温下放5小时。
用气相色谱法分析生成的材料，确定已制得N，N-叔丁基乙醇甲氧基丙酰胺。
实施例III 在制备N乙醇甲氧基丙酰胺中适宜温度的评价在这一实施例中，将作为链烷醇胺的200毫升乙醇胺和作为酯的200毫升甲基甲氧基丙酸酯混合。随后，为了确定适合这种胺和酯的反应温度，在表2所列的不同温度下来合成N乙醇甲氧基丙酰胺，并测量完成这一合成所耗的时间。通过气相色谱法分析酰胺(N乙醇基甲氧基丙酰胺)的面积％超过80％所经过的时间来确定合成完成的时间。
表2N乙醇甲氧基丙酰胺的反应温度和时间
从上述结果可以得出，反应在室温下发生，在更高的温度下反应时行得更迅速。但是，考虑到其他加工条件，优选反应温度不超过120℃。因此，制备本发明的酰胺化合物的温度希望在室温至120℃之间。在该法的优选实施方案中，反应温度为约80至约90℃范围内。
实施例IV 抗蚀剂脱除组合物的制备和对它脱除抗蚀剂的评价如表3所示，用不同含量的乙醇胺(MEA)、甲基甲氧基丙酸酯(MMP)、邻苯二酚和水制备了7种抗蚀剂脱除组合物。随后，将这些组合物在80℃下加热5小时。接着，将生成的材料在室温下放6小时，使组合物反应完全。
表3几种组合物的抗蚀剂脱除性能
(○良好，◎更好，⊙最好)用以下方式在7片基材每种上制备要用上述抗蚀剂脱除组合物脱除的抗蚀剂。首先，制成厚度5000埃的Boro PhosphoSilicate Glass(BPSG)层。然后，制成厚度每个为200埃的钛层和氮化钛层并加热。其次，将厚度6000埃的铝层沉积，然后到下一个工序。在铝层上制成氮化钛层作为封顶导，然后制成厚度10000埃的中间介电层。然后，将抗蚀剂涂布到中间介电层上，并进行光刻制成通道确定的抗蚀剂图形。烘烤抗蚀剂图形，然后用抗蚀剂图形作为掩蔽物通过经缓冲的氧化物刻蚀剂来刻蚀中间介电层，形成通道暴露的铝层。
在制成通道后，将7种基材浸入装有表3所列7种组合物的7个槽中。将槽的温度保持在60℃。浸没20分钟后，用水将基材清洗5分钟，然后干燥，再用扫描电子显微镜(SEM)观测基材。在SEM观测结果的基础上，基材分级为良好、更好、最好，用符号将等级示于表3。基材的状况用残留的聚合物和光刻胶的相对数量来表征。良好的状况是类似使用熟悉本专业的技术人员已知的传统抗蚀剂脱除组合物的状况。更好的状况为与传统的情况相比有所改进；最好的状态是与传统的情况相比有显著的改进。
实施例V 适宜加工时间的评价为了确定适宜的加工时间，使用表3中对应于4的组合物，抗蚀剂在表4所示的不同加工时间下脱除。其他加工条件与实施例IV中的相同。抗蚀剂的脱除状况和铝层及硅层的浸蚀状况用SEM观测。在表4中表示脱除状况的符号与表3相同。在表4中，x表示底层未受侵蚀。
从表4所列结果可看出，脱除抗蚀剂的适宜反应时间为10-30分钟。
表4时间对抗蚀剂脱除性能的影响
(◎更好，⊙最好)实施例VI 适宜的加工温度的详价为了确定适宜的加工温度，使用表3所列对应于4的组合物，在表5所列的不同加工温度下来脱除抗蚀剂。其他加工条件与实施例4中的相同。抗蚀剂的脱除状况和铝层及硅层的浸蚀状况用SEM来观测。同样，x表示底层未受浸蚀作用，圆圈表示底层胺浸蚀作用。
从表5所列的结果可看出，脱除抗蚀剂的适宜反应温度在较低的温度范围(约45至约70℃)，因为在这一范围内底层未受到明显的浸蚀。
表5温度对抗蚀剂脱除性能的影响
实施例VII 抗蚀剂脱除能力的比较在这一实施例中，按实施例4相同的方式，用抗蚀剂图形制成通道，用表3所示对应于4的组合物脱除抗蚀剂，加工时间为20分钟，反应温度为60℃。用SEM观测生成的材料，观测结果示于图3。
在对比例中，用传统的抗蚀剂脱除组合物脱除抗蚀剂，其他条件与上述实施例相同，然后用SEM观测生成的材料。观测结果示于图4。
当比较SEM照片时，人们可以看出，当使用本发明的抗蚀剂脱除组合物时，抗蚀剂被完全脱除；而当使用传统的抗蚀剂脱除组合物时，抗蚀剂部分保留。此外，在本发明中铝底层未受浸蚀，而在使用传统的抗蚀剂脱除组分的情况下，铝层受到部分浸蚀。
实施例VIII 抗蚀剂脱除组合物各组分的消耗量在抗蚀剂脱除过程中，每8小时用气相色谱法分析抗蚀剂脱除组合物各组分的数量，该组合物对应于表3所示的组合物4。分析结果示于图5，其中-■-为酰胺的面积％，-△-为乙醇胺的面积％，-□-为甲基甲氧基丙酸酯的面积％。从图5所示的结果可看出，甚至经过48小时后，酰胺的面积％在大约80％处保持不变。此外，乙醇胺的面积％也保持在3.4不变。在经过24小时后，甲基甲氧基丙酸酯的面积％从0.9下降到0.5，在40小时后它基本上变为0。
考虑到本发明的组合物中主要的活性组分是酰胺，甚至在48小时后酰胺的含量很少变化意味着，本发明的组合物在过程中不会很快消耗掉，可长时间使用。这意味着，本发明的组合物可使生产率提高，可大幅度降低制造费用，它与传统的抗蚀剂脱除组合物不同，后者必需每24小时更换一次。
本发明的酰胺化合物有极好的脱除抗蚀剂的能力。因此，本发明有酰胺的抗蚀剂脱除剂或抗蚀剂脱除组合物有极好的脱除抗蚀剂的能力，并可有效地脱除了聚合物和有机金属聚合物。此外，抗蚀剂下面的层可不受浸蚀。所以，当使用本发明的抗蚀剂脱除剂或抗蚀剂脱除组合物时，不必进行脱除聚合物的预脱除步骤以及防止底层受到浸蚀的后脱除步骤。因此，可简化抗蚀剂脱除过程和缩短加工时间。此外，脱除抗蚀剂所需的温度可设定到较低的温度。抗蚀剂脱除设备也可简化并可更紧凑。
熟悉本专业的技术人员很清楚，在不违背本发明的实质或范围的情况下，可对本发明作出各种改进和改变。因此，本发明打算包括本发明的这些改进和改变，只要它们在附后的权利要求书及其等价物的范围内。
权利要求
1.一种抗蚀剂脱除方法，该法包括提供一种基材；在该基材上制成抗蚀剂；以及将该基材与含有N链烷醇烷氧基烷酰胺的抗蚀剂脱除剂接触，使抗蚀剂从基材上脱除。
2.根据权利要求1的方法，其中在所述的接触中，N链烷醇烷氧基烷酰胺为式(1)的化合物R4-O-R3-CO-N-R1R2OH(1)式中，R1为氢、C1-C5烃基或有1-3个环的芳族烃基，R2为C1-C5烃基或有1-3个环的芳族烃基，R3和R4各自独立为C1-C5烃基。
3.根据权利要求2的方法，其中在所述的接触中R1为氢，R2为-CH2CH2-，R3为-CH2CH2-，R4为-CH3。
4.根据权利要求1的方法，其中还包括清洗基材和干燥基材。
5.根据权利要求1的方法，其中所述的接触在约45至70℃的温度范围内进行。
6.根据权利要求1的方法，其中所述的接触在约10至约30分的时间范围内进行。
7.一种抗蚀剂脱除方法，该法包括提供一种基材；在该基材上制成抗蚀剂；以及使基材与含有N链烷醇烷氧基烷酰胺和浸蚀抑制剂的抗蚀剂脱除组合物接触，以便从基材上脱除抗蚀剂。
8.根据权利要求7的方法，其中在所述的接触过程中，N链烷醇烷氧基烷酰胺为式(1)的化合物R4-O-R3-CO-N-R1R2OH (1)式中，R1为氢、C1-C5烃基或有1-3个环的芳族烃基，R2为C1-C5烃基或有1-3个环的芳族烃基，以及R3和R4各自独立为C1-C5烃基。
9.根据权利要求7的方法，其中在所述的接触过程中，浸蚀抑制剂为式(2)的化合物R6-(OH)n(2)式中，R6为C1-C5烃基、有-COOH基的C1-C5烃基、有1-3个环的芳族烃基或有1-3个环及-COOH基的芳族烃基和n为1-4中的一个整数。
10.根据权利要求7的方法，其中在所述的接触过程中，N链烷醇烷氧基烷酰胺占组合物的约50至约99.9％(重量)，而浸蚀抑制剂占抗蚀剂脱除组合物的约0.01至约30％(重量)。
11.根据权利要求7的方法，其中还包括在完成所述的接触以前，将偶极矩不小于约3的极性材料混合到抗蚀剂脱除组合物中。
12.根据权利要求11的方法，其中在所述的混合过程中，极性材料占抗蚀剂脱除组合物的约0.01至约30％(重量)。
13.根据权利7方法，其中还包括清洗基材；以及干燥基材。
14.根据权利要求7的方法，其中所述的接触在约45至约70℃的温度范围内进行。
15.根据权利要求7的方法，其中所述的接触在约10至约30分的时间范围内进行。
16.一种抗蚀剂脱除方法，该法包括提供一种基材；在该基材上制成抗蚀剂；以及将基材与含有链烷醇胺和烷基烷氧基烷酸酯的抗蚀剂脱除组合物接触，以便从基材上脱除抗蚀剂。
17.根据权利要求16的方法，其中在所述的接触过程中，链烷醇胺为式(3)的化合物R1-NH-R2OH(3)式中，R1为氢、C1-C5烃基或有1-3个环的芳族烃基，R2为C1-C5烃基或有1-3个环的芳族烃基。
18.根据权利要求16的方法，其中在所述的接触过程中，烷基烷氧基烷酸酯为式(4)的化合物R4-O-R3-COO-R5(4)式中，R3，R4和R5各自独立为C1-C5烃基。
19.根据权利要求16的方法，其中在所述的接触过程中，链烷醇胺占组合物的约10至70％(重量)，而烷基烷氧基烷酸酯占组合物的约10至约70％(重量)。
20.根据权利要求17的方法，其中在所述的接触过程中，R1为氢，R2为-CH2CH2-。
21.根据权利要求18的方法，其中在所述的接触过程中，R3为-CH2CH2-，R4为-CH3和R5为-CH3。
22.根据权利要求16的方法，其中还包括在完成所述的接触以前，将浸蚀抑制剂混合到抗蚀剂脱除组合物中。
23.根据权利要求22的方法，其中在所述的混合过程中，浸蚀抑制剂为式(2)的化合物R6-(OH)n(2)式中，R6为C1-C5烃基、有-COOH基的C1-C5烃基、有1-3个环的芳族烃基或有1-3个环及-COOH基的芳族烃基，n为1-4中的一个整数。
24.根据权利要求22的方法，其中在所述的混合过程中，浸蚀抑制剂占抗蚀剂脱除组合物的约0.01至约30％(重量)。
25.根据权利要求16的方法，其中还包括在完成所述的接触以前，将偶极矩不小于约3的极性材料混合到抗蚀剂脱除组合物中。
26.根据权利要求25的方法，其中在所述的混合过程中，极性材料占抗蚀剂脱除组合物的约0.01至约30％(重量)。
27.根据权利要求16的方法，其中所述的接触在约室温至约120℃的温度范围内进行。
28.根据权利要求16的方法，其中所述的接触在约10至30分的时间范围内进行。
29.根据权利要求16的方法，其中还包括在所述的接触以前，在约室温至约120℃下加热抗蚀剂脱除组合物。
30.根据权利要求29的方法，其中所述的接触在约45至约70℃的温度内进行。
31.根据权利要求16的方法，其中还包括清洗基材；以及干燥基材。
32.一种抗蚀剂脱除方法，该法包括提供一种基材；在该基材上形成抗蚀剂；以及将基材与抗蚀剂脱除组合物接触，以便从基材上脱除抗蚀剂，抗蚀剂脱除组合物含有占组合物约10至约70％(重量)的链烷醇胺，占组合物约10至约70％(重量)的烷基烷氧基烷酸酯，占组合物约0.01至约30％(重量)的浸蚀抑制剂，以及占组合物约0.01至约30％(重量)、偶极矩不小于约3的极性材料。
33.根据权利要求32的方法，其中还包括在所述的接触以前，在约室温至约120℃下加热抗蚀剂脱除组合物，其中在约45至约70℃的温度范围内进行接触。
34.根据权利要求32的方法，其中在约室温至约120℃的温度范围内进行所述的接触。
35.根据权利要求33的方法，在约10至约30分的时间范围内进行所述的接触。
36.根据权利要求34的方法，在约10至约30分的时间范围内进行所述的接触。
37.一种从基材上脱除抗蚀剂的设备，该设备包括含有N链烷醇烷氧基烷酰胺的抗蚀剂脱除剂源；与所述源流体相通的供料单元，抗蚀剂脱除剂通过它供料；以及与供料单元流体相通的抗蚀剂脱除单元，送入抗蚀剂脱除剂与在抗蚀剂脱除单元中处理的基材接触，从而从基材上除去抗蚀剂。
38.一种从基材上脱除抗蚀剂的设备，该设备包括含有N链烷醇烷氧基烷酰胺和浸蚀抑制剂的抗蚀剂脱除组合物源；与该源流体相通的供料单元，通过它提供抗蚀剂脱除组合物；以及与供料单元流体相通的抗蚀剂脱除单元，用来送入抗蚀剂脱除组合物与在抗蚀剂脱除单元中放置的基材接触，从而从基材上脱除抗蚀剂。
39.一种从基材上脱除抗蚀剂的设备，该设备包括含有链烷醇胺和烷基烷氧基链烷酸酯的抗蚀剂脱除组合物源；与该源流体相通的供料单元，抗蚀剂脱除组合物通过它提供；以及与供料单元流体相通的抗蚀剂脱除单元，用来送入抗蚀剂脱除组合物，与在抗蚀剂脱除单元中放置的基材接触，从而从基材上脱除抗蚀剂。
40.一种从基材上脱除抗蚀剂的设备，该设备包括一种抗蚀剂脱除组合物源，它含有占组合物约10至约70％(重量)的链烷醇胺，占组合物约10至约70％(重量)的烷基烷氧基链烷酸酯，占组合物约0.01至约30％(重量)的浸蚀抑制剂，以及占组合物约0.01至约30％(重量)、偶极矩不小于约3的极性材料；与该源流体相通的供料单元，抗蚀剂脱除组合物通过它提供；以及与供料单元流体相通的抗蚀剂脱除单元，用来送入抗蚀剂脱除组合物，与在抗蚀剂脱除单元中处理的基材接触，从而从基材上脱除抗蚀剂。
41.根据权利要求37、38、39或40的设备，其中还包括清洗溶液源；与抗蚀剂脱除单元连接的，并与清洗溶液源流体相通的清洗单元，用来在抗蚀剂脱除后用清洗溶液清洗在抗蚀剂脱除单元中放置的基材；干燥剂源；以及与清洗单元连接的，并与干燥剂源流体相通的干燥单元，用干燥剂干燥留在干燥单元中处理的基材上的清洗溶液。
42.根据权利要求41的设备，其中抗蚀剂脱除单元包括脱除槽；清洗单元包括不同于脱除槽的清洗槽；以及干燥单元包括不同于脱除槽和清洗槽的干燥槽。
43.根据权利要求41的设备，其中还包括与抗蚀剂脱除槽、清洗槽和干燥槽连接的组合输送器，用于将基材从抗蚀剂脱除单元通过清洗单元输送到干燥单元，其中抗蚀剂脱除单元还包括与供料单元流体相通的第一喷嘴，用于将抗蚀剂脱除剂和抗蚀剂脱除组合物喷雾到基材上，清洗单元还包括与清洗溶液源通过供料单元流体相通的第二喷嘴，用于将清洗溶液喷雾到基材上，以及干燥单元还包括与干燥剂源通过供料单元流体相通的第三喷嘴，用于将干燥剂喷雾到基材上。
44.根据权利要求41的设备，其中还包括一种竖直的基材支架，它载着基材沿抗蚀剂脱除单元、清洗单元和干燥单元竖直移动；通过供料单元与清洗溶液源、干燥剂源和抗蚀剂脱除材料源流体相通的供料管，用于向基材依次喷雾抗蚀剂脱除材料、清洗溶液和干燥剂，其中抗蚀剂脱除单元、清洗单元和干燥单元彼此竖直排列，以及其中抗蚀剂脱除材料为抗蚀剂脱除剂和抗蚀剂脱除组合物之一。
全文摘要
一种抗蚀剂脱除方法和使用这种方法的抗蚀剂脱除设备。抗蚀剂脱除方法包括提供一种基材以及在该基材上形成抗蚀剂。然后将基材与含有N链烷醇烷氧基烷酰胺的抗蚀剂脱除剂接触,以便从基材上脱除抗蚀剂。另一方面,将基材与含有N链烷醇烷氧基烷酰胺和浸蚀抑制剂或者链烷醇胺和烷基烷氧基链烷酸酯的抗蚀剂脱除组合物接触。因为可用简单的方法在短时间内脱除抗蚀剂,以及因为可减小抗蚀剂脱除设备的尺寸,所以可提高半导体元件制造设备的生产率。
文档编号G03F7/42GK1244029SQ9812384
公开日2000年2月9日 申请日期1998年11月5日 优先权日1998年8月5日
发明者朴东镇, 黄震虎, 吉俊仍, 朴济应, 全相文 申请人:三星电子株式会社