制造具有带50nm及更小行间距尺寸的图案化材料层的集成电路装置、光学装置、微型电机 ...的制作方法
【专利摘要】一种制造集成电路装置、光学装置、微型电机和机械精密装置的方法，所述方法包括以下步骤：(1)提供具有带50nm及更小行间距尺寸和＞2纵横比的图案化材料层的基材；(2)通过使基材与含有至少一种带至少一个阳离子或潜阳离子基团的无氟阳离子型表面活性剂A、至少一种带至少一个阴离子或潜阴离子基团的无氟阴离子型表面活性剂A或至少一种无氟两性表面活性剂A的无氟含水溶液S接触至少一次而提供带正或负电荷的图案化材料层表面；和(3)从与基材接触中除去无氟含水溶液S。
【专利说明】制造具有带50nm及更小行间距尺寸的图案化材料层的集
成电路装置、光学装置、微型电机和机械精密装置的方法
[0001]本发明涉及一种制造具有带50nm及更小行间距尺寸和> 2纵横比的图案化材料层的集成电路装置、光学装置、微型电机和机械精密装置的新方法。
[0002]所引文件
[0003]本申请所引用的文件全部引入本文供参考。
[0004]发明背景
[0005]在具有LS1、VLSI和ULSI的IC的制造方法中，图案化材料层如图案化光刻胶层，含有或由一氮化钛、钽或一氮化钽组成的图案化屏障材料层，含有或由例如交替多晶硅和二氧化硅层堆叠组成的图案化多重堆叠材料层，和含有或由二氧化硅或低k或超低k介电材料组成的图案化介电材料层通过光刻技术产生。目前，这种图案化材料层包含尺寸甚至低于20nm且具有高纵横比的结构。
[0006]光刻法为其中使掩模上的图案透射在基材如半导体晶片上的方法。半导体光刻法通常包括如下步骤:将光刻胶层施用于半导体基材的上表面上并使光刻胶通过掩模暴露于光化辐射，特别是波长例如为193nm的UV辐射。为使193nm光刻法延伸至20nm和15nm技术节点，作为分辨率增强技术开发了浸溃光刻法。在该技术中，光学体系的最终透镜与光刻胶表面之间的空隙被折射率大于I的液体介质，例如对于193nm的波长具有1.44的折射率的超纯水置换。然而，为避免浸出、水吸收和图案劣化，必须使用屏障涂层或防水光刻胶。然而，这些措施增加了制造方法的复杂性，因此是不利的。
[0007]除了 193nm浸溃光刻法外，使用显著更短波长的其它辐射技术被认为是满足进一步缩减20nm及更小技术节点的待印刷特征尺寸的需要的方案。除了电子束(eBeam)暴露夕卜，具有约13.5nm波长的远紫外(EUV)光刻法似乎是将来代替浸溃光刻法的最有希望的候补者。在暴露之后，随后工艺流程对于浸溃eBeam和EUV光刻法十分类似，如以下段落所述。
[0008]通常进行后暴露烘焙(PEB)以使暴光后的光刻胶聚合物分解。然后将包含分解的聚合物光刻胶的基材转移至成像室中以除去可溶于显影剂含水溶液中的暴光后的光刻胶。通常将显影剂溶液如四甲基氢氧化铵(TMAH)以胶泥的形式施用于光刻胶表面上以使暴光后的光刻胶显影。然后将去离子水冲洗施用于基材上以除去光刻胶的溶解聚合物。然后将基材送入离心干燥方法中。其后，可将基材转移至下一工艺步骤中，其可包括硬烘焙方法以从光刻胶表面除去任何湿气。
[0009]然而，与暴露技术无关，小图案的湿法化学加工涉及多个问题。由于技术进展和尺寸需要变得越来越严格，需要光刻胶图案包含在基材上的相对薄且高的光刻胶结构或特征结构，即具有高纵横比的特征结构。这些结构可遭遇弯曲和/或皱缩，在离心干燥方法期间特别如此，因为由化学冲洗和离心干燥方法留下且置于相邻光刻胶特征结构之间的去离子水的过度毛细力。通过毛细力导致的小特征结构之间的最大应力σ可如下所定义:
【权利要求】
1.一种制造集成电路装置、光学装置、微型电机和机械精密装置的方法，所述方法包括以下步骤: (1)提供具有带50nm及更小行间距尺寸和>2纵横比的图案化材料层的基材； (2)通过使半导体基材与含有至少一种带至少一个阳离子或潜阳离子基团的无氟阳离子型表面活性剂A、至少一种带至少一个阴离子或潜阴离子基团的无氟阴离子型表面活性剂A或至少一种无氟两性表面活性剂A的无氟含水溶液S接触至少一次而提供带正或负电荷的图案化材料层表面；和 (3)从与基材接触中除去无氟含水溶液S。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于基材为半导体基材。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于图案化材料层具有32nm及更小行间距尺寸以及对于非光刻胶结构>10的纵横比和对于光刻胶结构>2的纵横比。
4.根据权利要求1-3中任一项的方法，其特征在于含水溶液S作为浸液S用于在通过掩模用光化性光辐 射的过程中浸溃光刻胶，作为显影剂溶液S用于通过掩模暴露于光化辐射的光刻胶层和作为化学冲洗溶液S用于冲洗图案化材料层。
5.根据权利要求1-4中任一项的方法，其特征在于图案化材料层选自图案化显影光刻胶层、图案化屏障材料层、图案化多重堆叠材料层和图案化介电材料层。
6.根据权利要求1-5中任一项的方法，其特征在于潜阳离子和阳离子基团选自伯、仲和叔氨基团，伯、仲、叔和季铵基团，脲错、硫脲镇和胍#基团，季镇基团以及叔锍基团；潜阴离子和阴离子基团选自羧酸、磺酸、膦酸、硫酸单酯、磷酸单酯和磷酸二酯以及羧酸盐、硫酸盐、膦酸盐、硫酸盐单酯、磷酸盐单酯和磷酸盐二酯基团。
7.根据权利要求1-6中任一项的方法,其特征在于溶液S含有基于溶液S的总重量为0.0005-1重量％离子型表面活性剂A。
8.根据权利要求1-7中任一项的方法,其特征在于通过离心干燥或利用Marangoni效应的干燥方法从与基材接触中除去溶液S。
9.根据权利要求1-8中任一项的方法，其特征在于具有带50nm及更小行间距尺寸和>2纵横比的图案化材料层的基材通过光刻法提供。
10.根据权利要求9的方法，其特征在于所述光刻法包括以下步骤: (i)提供具有浸溃光刻胶层、远紫外(EUV)光刻胶层或电子束(eBeam)光刻胶层的基材； (?)通过掩模在存在或不存在浸液下使光刻胶层暴露于光化辐射； (iii)将暴光后的光刻胶层用显影剂溶液显影以获得行间距尺寸为32nm及更小和纵横比>2的图案； (iv)将化学冲洗溶液施用于显影的图案化光刻胶层上；和 (v)在施用化学冲洗溶液之后干燥半导体基材； 其中浸液、显影剂溶液和化学冲洗溶液中的至少一种为无氟含水溶液S。
11.根据权利要求ι-?ο中任一项的方法，其特征在于所述方法用于防止图案皱缩、降低线边缘粗糙、防止和除去水印瑕疵以及通过除去颗粒减少瑕疵。
12.根据权利要求1-11中任一项的方法，其特征在于集成电路装置包含具有大规模集成(LSI)、极大规 模集成(VLSI)或超大规模集成(ULSI)的集成电路。
【文档编号】G03F7/20GK103430102SQ201280013375
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2012年2月29日 优先权日:2011年3月18日
【发明者】A·克里普, G·奥特, S·蒙特罗潘切拉, A·洪丘克, C·比特纳 申请人:巴斯夫欧洲公司