图案形成方法技术

本发明专利技术公开了一种图案形成方法，首先，在衬底１０１上形成抗蚀膜１０２。之后在所形成的抗蚀膜１０２上形成溶剂是水溶性的第一阻挡膜１０３。接着，在第一阻挡膜１０３上形成溶剂是乙醇的第二阻挡膜１０４。接着，在将液体１０５供到第二阻挡膜１０４上的状态下透过第一阻挡膜１０３和第二阻挡膜１０４用曝光光１０６有选择地去照射抗蚀膜１０２而进行图案曝光。接着，除去第一阻挡膜１０３和第二阻挡膜１０４后，再对已被图案曝光了的抗蚀膜１０２进行显像处理，而从抗蚀膜１０２形成抗蚀图案１０２ａ。因此，在湿浸式光刻中，能够提高除去阻挡膜时的溶解性（除去容易性），形成具有良好的形状的微细图案。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在半导体器件的制造工序中所用的。特别是，涉及一种在湿浸式光刻中在抗蚀膜上形成阻挡膜的。
技术介绍
随着半导体集成电路的大集成化及半导体元件的小型化，就希望加速光刻技术的开发。现在的情况是，用利用了水银灯、KrF准分子激光或者ArF准分子激光等作曝光光的光刻技术来形成图案，同时也在探讨使用波长更短的157nm的F2激光。然而因为曝光装置及抗蚀材料中还有很多课题尚未得以解决，所以使用波长更短的曝光光的光刻技术的实用化也是未知的。在这样的情况下，最近为使用现有的曝光光推进图案的进一步微细化，有人提出了湿浸式光刻(immersion lithography)(参考例如非专利文献1)这样的技术。根据该湿浸式光刻，因为折射率为n(n＞1)的液体充满了曝光装置内的投影透镜与晶片上的抗蚀膜之间的区域，所以曝光装置的NA(开口数)值成为n·NA，抗蚀膜的解像度提高。另外，为提高供到抗蚀膜上的液体的折射率，有人提出了使用在液体中加入酸性溶液的方法(参考例如非专利文献2)。下面，参看图5(a)～图5(d)、图6(a)及图6(b)，说明现有的使用了湿浸式光刻的。首先，准备具有以下组成的正化学放大型抗蚀材料。聚((降冰片烯-5-亚甲基-叔丁基羧酸酯)(50mol％)-(马来酸酐)(50mol％))(基体聚合物)………………………2g三氟甲磺酸三苯锍(triphenylsulfonium triflate)(酸产生剂)·0.06g三乙醇胺(酸消失剂) ……………………………………0.002g 丙二醇单甲醚乙酸酯(溶剂) ………………………………20g接着，如图5(a)所示，在衬底1上涂敷上述化学放大型抗蚀材料，而形成厚0.35μm的抗蚀膜2。接着，如图5(b)所示，利用例如旋转涂敷法，在抗蚀膜2上由具有以下组成的阻挡膜形成用材料形成阻挡膜3。聚乙烯六氟异丙醇(polyvinyl hexafluoroisopropyl alcohol)(基体聚合物) ………………………………1g正丁基乙醇(溶剂) ……………………20g接着，如图5(c)所示，在110℃的温度下用热盘对已形成的阻挡膜3加热60秒钟。接着，如图5(d)所示，边将液体(水)4供到抗蚀膜2上，边用由波长193nm、NA0.68的ArF准分子激光形成的曝光光5透过光掩模6去照射抗蚀膜2而进行图案曝光。接着，如图6(a)所示，在105℃的温度下用热盘将已图案曝光了的抗蚀膜2加热60秒钟以后，再用浓度2.38wt％的氢氧化四甲铵显像液，边除去阻挡膜3边进行显像，便能形成由抗蚀膜2的未曝光部分形成、线宽0.09μm的抗蚀图案2a，如图6(b)所示。(非专利文献1)M.Switkes and M.Rothschild，“Immersion Lithography at 157nm”，J.Vac.Sci.Technol.，B19，2353(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))(专利文献)特表2000-506287号公报
技术实现思路
但是，如图6(b)所示，利用所述现有的获得的抗蚀图案2a的图案形状是所谓的T字(T-top)形状，形状不良。还看到有残渣2b。本案专利技术人们，对利用湿浸式光刻得到的抗蚀图案的形状不良的原因进行了各种探讨，得出了以下结论。也就是说，在湿浸式光刻中，为了防止湿浸用液体4和抗蚀膜2接触而使抗蚀膜2的性能恶化，在抗蚀膜2和液体4之间设置了阻挡膜3。但是，曝光后除去抗蚀膜3之际，因为该抗蚀膜3的溶解性不够，才导致图案形状不良。若利用这样的形状不良的抗蚀图案2a对被处理膜进行蚀刻，则从被处理膜得到的图案形状也不良。结果是会出现半导体器件的制造工序中生产性和合格率下降的问题。本专利技术正是为解决上述问题而研究开发出来的。其目地在于在湿浸式光刻中，使除去设在抗蚀膜上的阻挡膜的溶解性(除去容易性)提高，从而获得具有良好形状的微细图案。本案专利技术人们，从所述研究结果中得知通过使形成在抗蚀膜上的阻挡膜是水溶性的溶剂即第一阻挡膜和是乙醇溶剂的第二阻挡膜的叠层结构，便能提高曝光后的阻挡膜的除去效率。理由如下因为第一阻挡膜是水溶性，所以通常用于除去阻挡膜的碱性显像液或者水溶液、与构成第一阻挡膜的聚合物容易离子结合，结果第一阻挡膜的溶解性提高。除此以外，因为第一阻挡膜是水溶性，所以形成在该第一阻挡膜上溶剂中使用乙醇的第二阻挡膜也很容易在剥离(lift-off)作用下除去。而且，通过将第一阻挡膜的折射率射设定得大于湿浸式光刻用液体的折射率，便能够使通过液体的曝光光入射到抗蚀膜的入射效率提高。补充说明一下，若第一阻挡膜的折射率比水的折射率高，则更能抑制曝光光在第一阻挡膜表面上的反射，所以最好是第一阻挡膜的折射率大于水的折射率。例如，若折射率大于等于1.5，则能够更顺利地将入射光引导到抗蚀膜中。这里，入射光能够很顺利，是因为通过液体而来的光入射到和该液体相比折射率较高的阻挡膜中，入射光的入射角度就变小，结果是光扩散被抑制。本专利技术是根据以上见解做出的，通过以下具体的结构来实现。本专利技术所涉及的第一，包括在衬底上形成抗蚀膜的工序，在已形成的抗蚀膜上形成溶剂是水溶性的第一阻挡膜的工序，在第一阻挡膜上形成溶剂是乙醇的第二阻挡膜的工序，在将液体供到第二阻挡膜上的状态下，透过第一阻挡膜和第二阻挡膜用曝光光有选择地去照射抗蚀膜而进行图案曝光的工序，除去第一阻挡膜和第二阻挡膜的工序，以及除去第一阻挡膜和第二阻挡膜后，再将已被图案曝光了的抗蚀膜显像，而从抗蚀膜形成抗蚀图案的工序。根据第一，使形成在抗蚀膜上的阻挡膜成为溶剂是水溶性的第一阻挡膜和溶剂是乙醇的第二阻挡膜的叠层结构。于是，因为溶剂是溶于乙醇的第二阻挡膜难以溶解于湿浸用液体中，所以能够保护水溶性第一阻挡膜免受水等液体的破坏。而且，直接形成在抗蚀膜上的第一阻挡膜，其构成聚合物很容易和用以除去阻挡膜的碱性水溶液等离子结合，所以第一阻挡膜的溶解性提高。而且，第二阻挡膜也很容易在第一阻挡膜的剥离作用下被除去。这样，因为第一阻挡膜及第二阻挡膜被充分地除去，所以从抗蚀膜得到的抗蚀图案形状良好。本专利技术所涉及的第二，在衬底上形成抗蚀膜的工序，在已形成的抗蚀膜上形成溶剂是水溶性的第一阻挡膜的工序，在第一阻挡膜上形成溶剂是乙醇的第二阻挡膜的工序，在将液体供到第二阻挡膜上的状态下，透过所述第一阻挡膜和第二阻挡膜用曝光光有选择地去照射所述抗蚀膜而进行图案曝光的工序，以及将已被图案曝光了的抗蚀膜显像，除去第一阻挡膜和第二阻挡膜，同时从抗蚀膜形成抗蚀图案的工序。根据本专利技术的第二，使形成在抗蚀膜上的阻挡膜成为溶剂是水溶性的第一阻挡膜和溶剂是乙醇的、形成在第一阻挡膜上的第二阻挡膜的叠层结构。于是，因为溶剂是溶于乙醇的第二阻挡膜难以溶解于湿浸用液体中，所以能够保护水溶性第一阻挡膜免受液体的破坏。而且，直接形成在抗蚀膜上的第一阻挡膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图案形成方法，其特征在于：包括：在衬底上形成抗蚀膜的工序，在已形成的所述抗蚀膜上形成溶剂是水溶性的第一阻挡膜的工序，在所述第一阻挡膜上形成溶剂是乙醇的第二阻挡膜的工序，在将液体供到所述第二阻挡膜上 的状态下，用曝光光通过所述第一阻挡膜和第二阻挡膜有选择地去照射所述抗蚀膜来进行图案曝光的工序，除去所述第一阻挡膜和第二阻挡膜的工序，以及除去所述第一阻挡膜和第二阻挡膜后，再将已被图案曝光了的所述抗蚀膜显像，以由所述抗蚀膜形成 抗蚀图案的工序。

【技术特征摘要】
JP 2005-2-4 2005-0284711.一种图案形成方法，其特征在于包括在衬底上形成抗蚀膜的工序，在已形成的所述抗蚀膜上形成溶剂是水溶性的第一阻挡膜的工序，在所述第一阻挡膜上形成溶剂是乙醇的第二阻挡膜的工序，在将液体供到所述第二阻挡膜上的状态下，用曝光光通过所述第一阻挡膜和第二阻挡膜有选择地去照射所述抗蚀膜来进行图案曝光的工序，除去所述第一阻挡膜和第二阻挡膜的工序，以及除去所述第一阻挡膜和第二阻挡膜后，再将已被图案曝光了的所述抗蚀膜显像，以由所述抗蚀膜形成抗蚀图案的工序。2.一种图案形成方法，其特征在于包括在衬底上形成抗蚀膜的工序，在已形成的所述抗蚀膜上形成溶剂是水溶性的第一阻挡膜的工序，在所述第一阻挡膜上形成溶剂是乙醇的第二阻挡膜的工序，在将液体供到所述第二阻挡膜上的状态下，用曝光光通过所述第一阻挡膜和第二阻挡膜有选择地去照射所述抗蚀膜来进行图案曝光的工序，以及将已被图案曝光了的所述抗蚀膜显像，除去所述第一阻挡膜和第二阻挡膜，同时由所述抗蚀膜形成抗蚀图案的工序。3.根据权利要求1或者2所述的图案形成方法，其特征在于所述第一阻挡膜的折射率比所述液体的折射率高。4.根据权利要求1或者2所述的图案形成方法，其特征在于还包括在形成所述第二阻挡膜的工序之前，对已形成为膜的所述第一阻挡膜进行第一加热处...

【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[日本]