阻挡膜形成用材料及使用了它的图案形成方法技术

本发明专利技术提供一种图案形成方法，该图案形成方法可以防止浸液曝光用液体穿过保护抗蚀膜免受该液体影响的阻挡膜而向抗蚀膜浸透的情况，从而能够获得具有良好形状的微细图案。该图案形成方法在形成于基板（１０１）上的抗蚀膜（１０２）上，形成含有聚合物和利用热使该聚合物产生交联反应的交联剂的阻挡膜（１０３）。接下来，将所形成的阻挡膜（１０３）加热而将聚合物交联后，在阻挡膜（１０３）上配置了液体（１０４）的状态下，藉由阻挡膜（１０３）向抗蚀膜（１０２）选择性地照射曝光而进行图案曝光。接下来，在将阻挡膜（１０３）除去后，通过对进行了图案曝光的抗蚀膜（１０３）进行显影，由抗蚀膜（１０２）形成抗蚀图案（１０２ａ）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在半导体装置的制造工艺等中所使用的、形成于浸液光刻用的抗蚀膜上的阻挡膜形成用材料，及使用了它的图案形成方法。
技术介绍
伴随着半导体集成电路的高集成化及半导体元件的小型化，期望加速光刻技术的开发。现在的状况是，作为曝光光，利用使用水银灯、KrF准分子激光器或ArF准分子激光器等的光刻来进行图案形成。与此同时，还在研究具有更短波长、即157nm的波长的F2激光器的使用，然而由于还留下很多曝光装置及抗蚀剂材料的问题，因此使用更短波长的曝光光的光刻的实用化为时尚早。基于此种情况，最近为了使用以往的曝光光推进图案的进一步的微细化，提出了浸液光刻(immersion lithography)法(例如参照非专利文献1。)。根据该浸液光刻法，由于曝光装置内的投影透镜与晶片上的抗蚀膜之间的区域被折射率为n(n＞1)的液体充满，因此曝光装置的NA(数值孔径)的值就变为n·NA，从而使抗蚀膜的析像度提高。另外，近年来，在浸液光刻法中，为了进一步提高折射率，还提出了在浸液曝光用液体中使用酸性溶液的方案(例如参照非专利文献2。)。以下，在参照图19(a)～图19(d)、图20(a)及图20(b)的同时，对以往的使用了浸液光刻的图案形成方法进行说明。首先，准备具有以下的组成的正型的化学放大型抗蚀剂材料。聚((降冰片烯-5-亚甲基-叔丁基羧酸酯)(50mol％)-(马来酸酐)(50mol％))(原料聚合物) ………………………………………2g三氟甲磺酸三苯基锍(酸发生剂)………………………………0.05g三乙醇胺(猝灭剂)………………………………………………0.02g丙二醇单甲醚乙酸酯(溶剂)……………………………………20g 然后，如图19(a)所示，在基板1上涂布所述的化学放大型抗蚀剂材料，形成具有0.35μm的厚度的抗蚀膜2。然后，如图19(b)所示，例如利用旋转涂布法，在抗蚀膜2上，由具有以下的组成的阻挡膜形成用材料，形成厚度50nm的阻挡膜3。聚乙烯基六氟异丙醇(原料聚合物)………………………………1g正丁醇(溶剂)………………………………………………………20g然后，如图19(c)所示，将所形成的阻挡膜3利用热盘(hot plate)在110℃的温度下加热60秒。然后，如图19(d)所示，在阻挡膜3上，配置由水构成的浸液曝光用液体4，穿过液体4及阻挡膜3向抗蚀膜2照射由NA为0.68的ArF准分子激光器形成并透过了掩模6的曝光光5，进行图案曝光。然后，如图20(a)所示，在对进行了图案曝光的抗蚀膜2利用热盘在105℃的温度下加热60秒后，利用浓度为2.38wt％的氢氧化四甲铵显影液进行显影时，则如图20(b)所示，可以得到由抗蚀膜2的未曝光部形成的抗蚀图案2a。M.Switkes and M.Rothschild，“Immersion lithographyat 157nm”，J.Vac.Sci.Technol.，Vol.B19，p.2353(2001)[非专利文献2]B.W.Smith，A.Bourov，Y.Fan，L.Zavyalova，N.Lafferty，F.Cropanese，“Approaching the numerical aperture of water-Immersion lithography at 193nm”，Proc.SPIE，Vol.5377，p.273(2004)但是，如图20(b)所示，利用所述以往的图案形成方法得到的抗蚀图案2a的图案形状不良。本申请专利技术人等对利用以往的浸液光刻法得到的抗蚀图案2a的形状不良的原因进行了各种研究，结果得到如下的结论，即，液体4穿过形成于抗蚀膜2上的阻挡膜3而浸透至抗蚀膜2，结果就会在被图案曝光了的抗蚀膜2上产生水印缺陷，其中所述阻挡膜3是保护抗蚀膜2免受浸液曝光用液体4的影响的膜。图20(b)中，由于在抗蚀膜2中产生的水印缺陷，抗蚀膜2中的酸发生剂被萃取到液体4中，结果就不会充分地引起由图案曝光及曝光后的加热导致的化学放大，从而产生了架桥(bridge)缺陷。像这样，由于当使用产生了形状不良的抗蚀图案对被处理膜进行蚀刻时，则由被处理膜得到的图案的形状也会变得不良，因此就会产生半导体装置的制造工艺的生产性及成品率降低的问题。
技术实现思路
鉴于所述以往的问题，本专利技术的目的在于，防止浸液曝光用液体穿过阻挡膜而向抗蚀膜浸透的情况，从而能够获得具有良好的形状的微细图案，其中所述阻挡膜是保护抗蚀膜使其免受浸液曝光用液体的影响的膜。本申请专利技术人等发现，利用如下的构成，即，利用热使构成阻挡膜的聚合物自交联的构成，其中阻挡膜是保护抗蚀膜的膜，在阻挡膜的表面利用氟等离子体实施疏水性处理的构成，在阻挡膜的表面形成具有疏水性或防水性的膜的构成，浸液曝光用液体就不会浸透阻挡膜，在抗蚀膜上不会产生水印缺陷。这被认为是由如下的效果造成的，即，无论何种构成的阻挡膜的表面状态都会将液体有力地弹开或妨碍其浸透。具体来说，本专利技术的阻挡膜形成用材料，其特征在于，以在抗蚀膜上配置液体而将抗蚀膜曝光时，用于在抗蚀膜和液体之间形成阻挡膜的阻挡膜形成用材料作为对象，含有聚合物和利用热使该聚合物产生交联反应的交联剂。根据本专利技术的阻挡膜形成用材料，由于含有利用热使作为阻挡膜的主成分的聚合物产生交联反应的交联剂，因此当在抗蚀膜上利用本阻挡膜形成用材料形成了阻挡膜后，将所形成的阻挡膜加热而使聚合物产生交联反应时，则阻挡膜的经过交联的聚合物对浸液曝光用液体的浸透性就会明显地降低。由此，由于在被含有交联了的聚合物的阻挡膜覆盖了的抗蚀膜中不会产生水印缺陷，可以防止抗蚀膜的由液体造成的变质，所以就可以获得具有良好形状的微细图案。本专利技术的阻挡膜形成用材料中，在交联剂中可以使用蜜胺化合物或环氧化合物。另外，在本专利技术的阻挡膜形成用材料中，在聚合物中可以使用聚乙烯醇、聚丙烯酸或聚乙烯基六氟异丙醇。本专利技术的第一图案形成方法的特征是，包括在基板上形成抗蚀膜的工序；在抗蚀膜上形成含有聚合物和利用热使该聚合物产生交联反应的交联剂的阻挡膜的工序；将所形成的阻挡膜加热，将聚合物利用交联剂交联的工序；在阻挡膜上配置了液体的状态下，介由阻挡膜向抗蚀膜选择性地照射曝光光而进行图案曝光的工序；将阻挡膜除去的工序；在除去了阻挡膜后，对进行了图案曝光的抗蚀膜进行显影，从而由抗蚀膜形成抗蚀图案的工序。根据第一图案形成方法，由于在抗蚀膜上形成含有聚合物和利用热使该聚合物产生交联反应的交联剂的阻挡膜，其后将所形成的阻挡膜加热而将聚合物利用交联剂交联，因此阻挡膜的交联了的聚合物对浸液曝光用液体的浸透性就会明显地降低。所以，由于在被含有交联了的聚合物的阻挡膜覆盖了的抗蚀膜中，不会产生由浸液曝光用液体造成的水印缺陷，可以防止抗蚀膜的由液体造成的变质，因此就可以获得具有良好形状的微细图案。在第一图案形成方法中，在交联剂中可以使用蜜胺化合物或环氧化合物。在第一图案形成方法中，在聚合物中可以使用聚乙烯醇、聚丙烯酸或聚乙烯基六氟异丙醇。本专利技术的第二图案形成方法的特征是，包括在基板上形成抗蚀膜的工序；在抗蚀膜上形成阻挡膜的工序；对所形成的阻挡膜实施疏水性处理，使其表面带有疏水性的工序；在被实施了该疏水性处理的阻挡膜上配置了液体的状态下，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻挡膜形成用材料，用于在抗蚀膜上配置液体、将所述抗蚀膜曝光时在所述抗蚀膜和所述液体之间形成阻挡膜，所述阻挡膜形成用材料含有聚合物和使所述聚合物产生热交联反应的交联剂。

【技术特征摘要】
JP 2005-11-17 2005-3333051.一种阻挡膜形成用材料，用于在抗蚀膜上配置液体、将所述抗蚀膜曝光时在所述抗蚀膜和所述液体之间形成阻挡膜，所述阻挡膜形成用材料含有聚合物和使所述聚合物产生热交联反应的交联剂。2.根据权利要求1所述的阻挡膜形成用材料，其特征是，所述交联剂含有蜜胺化合物或环氧化合物。3.根据权利要求1或2所述的阻挡膜形成用材料，其特征是，所述聚合物为聚乙烯醇、聚丙烯酸或聚乙烯基六氟异丙醇。4.一种图案形成方法，包括在基板上形成抗蚀膜的工序；在所述抗蚀膜上形成含有聚合物和使该聚合物产生热交联反应的交联剂的阻挡膜的工序；将所形成的所述阻挡膜加热，将所述聚合物利用所述交联剂交联的工序；在所述阻挡膜上配置了液体的状态下，介由所述阻挡膜向所述抗蚀膜选择性地照射曝光光而进行图案曝光的工序；将所述阻挡膜除去的工序；在除去所述阻挡膜后，对进行了图案曝光的所述抗蚀膜进行显影，从而由所述抗蚀膜形成抗蚀图案的工序。5.根据权利要求4所述的图案形成方法，其特征是，所述交联剂含有蜜胺化合物或环氧化合物。6.根据权利要求4或5所述的图案形成方法，其特征是，所述聚合物为聚乙烯醇、聚丙烯酸或聚乙烯基六氟异丙醇。7.一种图案形成方法，包括在基板上形成抗蚀膜的工序；在所述抗蚀膜上形成阻挡膜的工序；对所形成的所述阻挡膜实施疏水性处理，而使其表面带有疏水性的工序；在被实施了所述疏水性处理的所述阻挡膜上配置了液体的状态下，介由所述阻挡膜向所述抗蚀膜选择性地照射曝光光而进行图案曝光的工序；将所述阻挡膜除去的工序；在除去所述阻挡膜后，对进行了图案曝光的所述抗蚀膜进行显影，从而由所述抗蚀膜形成抗蚀图案的工序。8.根据权利要求7所述的图案形成方法，其特征是，实施所述疏水性处理的工序为对所述阻挡膜照射含有氟的等离子体的工序。9.一种图案形成方法，包括在基板上形成抗蚀膜的工序；在所述抗蚀膜上形成阻挡膜的工序；在所述阻挡膜上形成具有疏水性的疏水性膜的工序；在所述疏水性膜上配置了液体的状态下，介由所述疏水性膜及阻挡膜向所述抗蚀膜选择性地照射曝光光而进行图案曝光的工序；将所述疏水性膜除去的工序；在除去所述疏水性膜后，对进行了图案曝光的抗蚀膜进行显影，而将所述阻挡膜除去，同时由所述抗蚀膜形成抗蚀图案的工序。10.一种图案形成方法，包括在基板上形成抗蚀膜的工序；在所述抗蚀膜上形成阻挡膜的工序；在所述阻挡膜上形成具有疏水性的疏水性膜的工序；在所述疏水性膜上配置了液体的状态下，介由所述疏...

【专利技术属性】
技术研发人员：远藤政孝，笹子胜，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[]