图形形成方法技术

本发明专利技术提供一种使通过浸渍光刻法得到的抗蚀图形具有良好形状的图形形成方法。在基板（１０１）上形成抗蚀膜（１０２），将形成的抗蚀膜（１０２）的表面暴露于含有具有亲水基的酸性化合物如醋酸的水溶液（１０３）中。然后，在暴露于水溶液（１０３）中的抗蚀膜１０２上配置浸渍溶液（１０４），在此状态下，对抗蚀膜（１０２）进行选择性曝光光（１０５）照射二进行图形曝光，接着，对已进行图形曝光的抗蚀膜（１０２）进行显影，从而从抗蚀膜（１０２）形成抗蚀图形（１０２ａ）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在半导体装置的制造工艺等中使用的。
技术介绍
伴随着半导体集成电路的大集成化以及半导体元件的小型化，正需要加速光刻技术的研发。目前，通过水银灯、KrF准分子激光或ArF准分子激光等用作曝光光的光刻来进行图形形成，同时也在对更短波长的F2激光的使用进行研究，不过有关曝光装置以及抗蚀剂材料的课题尚还残留许多，所以使用更短波长的曝光光的光刻的实用化时间还早。根据这种情况，最近为了使用以往的曝光光而进一步进行图形的微细化，提出浸渍光刻法(immersion lithography)法(参照非专利文献1。)。根据该浸渍光刻法法，曝光装置内的投影透镜和晶片上的抗蚀膜之间的区域被折射率为n(其中，n＞1)的液体充满，所以曝光装置的NA(数值孔径)的值成为折射率n和数值孔径NA的积(n·NA)，因此抗蚀膜的图形的清晰度提高。下面，参照图12(a)～图12(d)，对使用以往的浸渍光刻法的进行说明。首先，准备具有下述组成的正型化学放大型抗蚀剂材料。聚((降冰片烯-5-亚甲基叔丁酸酯)(50mol％)-(马来酸酐)(50mol％))(基础聚合物)……………………………………………2g三苯基锍三氟甲基磺酸盐(酸生成剂)…………………………0.06g丙二醇一甲基醚醋酸酯(溶剂)…………………………………20g接着，如图12(a)所示，在基板1上涂敷上述的化学放大型抗蚀剂材料，形成厚度为0.35μm的抗蚀膜2。接着，如图12(b)所示，在抗蚀膜2上配置浸渍溶液(水)3，借助掩膜5将由NA为0.68的ArF准分子激光构成的曝光光4照射在抗蚀膜2上，进行图形曝光。接着，如图12(c)所示，针对已进行图形曝光的抗蚀膜2，使用加热板在110℃的温度下加热60秒，然后使用2.38wt％的氢氧化四甲基铵显影液(碱性显影液)进行显影，此时，如图12(d)所示，得到由抗蚀膜2的未曝光部分构成的且具有0.09μm的线宽的抗蚀图形2a。非专利文献1M.Switkes and M.Rothschild，“Immersion lithography at157nm”，J.Vac.Sci.Technol.，B19，2353(2001)不过，如图12(d)所示，通过使用了以往的浸渍光刻法的而得到的抗蚀图形2a的图形形状不佳。本专利技术人等研究由浸渍光刻法得到的抗蚀图形的形状不佳的原因，结果发现作为配置在抗蚀膜2上的浸液曝光用液体的浸渍溶液3，相对抗蚀膜2的附着性(润湿性)较差。具体地说，可以举例为，配置在抗蚀膜2上的浸渍溶液3没有在该抗蚀膜2上均匀扩散，而是成为易形成液滴状态。为此，难以将浸渍溶液3在其液体量没有偏差的情况下配置在抗蚀膜2的曝光区域上。即，确认了不能以浸渍溶液3充分地覆盖抗蚀膜2的必要曝光区域。当使用这种形状不佳的抗蚀图形对被处理膜进行蚀刻时，得到的图形形状也不佳，所以在半导体装置的制造工序中出现生产率和有效使用率降低的问题。
技术实现思路
鉴于上述，本专利技术的目的在于改善通过浸渍光刻法而得到的抗蚀图形的形状。本专利技术人等为了改善配置在抗蚀膜上的浸渍溶液相对于抗蚀膜的附着性，进行了各种研究，结果发现在进行图形曝光之前，将抗蚀膜的表面暴露于含有酸性溶液、表面活性剂或环糊精等具有亲水基的化合物的溶液中而进行的表面处理是有效的。具体地说，在曝光之前，通过向抗蚀膜表面提供含有具有亲水基的化合物的液体，使抗蚀膜表面的疏水性降低，即对其改性以使浸液用液体的羟基和抗蚀膜表面容易相互作用。其结果发现，配置在被改性的抗蚀膜上的浸渍溶液能够充分覆盖曝光区域。即，通过向抗蚀膜表面提供具有亲水基的化合物，以使亲水基在抗蚀膜表面上配位。为此，抗蚀膜暂时显示亲水性，一般是通过和含有较多羟基的浸渍溶液之间的离子相互作用而改善亲合性。其结果是，能够防止浸渍溶液在抗蚀膜表面上弹开而难以均匀扩散的状态。而且，本专利技术人等证实，不仅通过亲水性溶液对抗蚀膜的表面处理，还向抗蚀膜中添加具有亲水基的化合物，由此通过具有亲水基的化合物的一部分在抗蚀膜表面配位，抗蚀膜表面的亲水性得到改善。本专利技术正是根据上述发现而完成的专利技术，通过将抗蚀膜表面暴露于含有具有亲水基的化合物的溶液中，或者将该化合物添加至抗蚀膜或浸渍溶液中，改善配置在抗蚀膜上的浸渍溶液对抗蚀膜的附着性，具体地可以通过下面的方法来实现。本专利技术的第1的特征在于，具备在基板上形成抗蚀膜的工序、将抗蚀膜暴露于含有具有亲水基的化合物的溶液中的工序、在该溶液中暴露的抗蚀膜上以配置浸渍溶液的状态下对抗蚀膜进行选择性照射曝光光而进行图形曝光的工序、对已进行图形曝光的抗蚀膜进行显影而由抗蚀膜形成抗蚀图形的工序。根据第1，在进行使用了浸渍溶液的图形曝光之前，将抗蚀膜暴露于含有具有亲水基的化合物的溶液中，所以抗蚀膜表面在具有亲水基的化合物作用下提高亲水性，所以配置在抗蚀膜上的浸渍溶液在曝光时相对抗蚀膜的附着性得到改善。为此，配置在抗蚀膜上的浸渍溶液充分覆盖需要的曝光区域，所以曝光光确实可靠地透过浸渍溶液，其结果是防止异常曝光，使通过浸渍光刻法得到的抗蚀图形的形状变好。本专利技术的第2的特征在于，具备在基板上形成含有具有亲水基的化合物的抗蚀膜的工序、在将浸渍溶液配置于抗蚀膜上的状态下对抗蚀膜进行选择性照射曝光光而进行图形曝光的工序、对已进行图形曝光的抗蚀膜进行显影而从抗蚀膜形成抗蚀图形的工序。根据第2，因为抗蚀膜中含有具有亲水基的化合物，所以当在该抗蚀膜上配置浸渍溶液时，具有亲水基的化合物的一部分在抗蚀膜的表面上配位而提高抗蚀膜表面的亲水性，所以改善浸渍溶液对抗蚀膜的附着性。为此，配置在抗蚀膜上的浸渍溶液充分覆盖需要的曝光区域，所以曝光光确实可靠地透过浸渍溶液，其结果是防止异常曝光，由浸渍光刻法得到的抗蚀图形的形状变好。第2优选在形成抗蚀膜的工序和进行图形曝光的工序之间，进一步具备将抗蚀膜暴露于含有具有亲水基的化合物的溶液中的工序。如此，进一步提高抗蚀膜表面的亲水性，所以进一步改善浸渍溶液相对抗蚀膜的附着性。在第1或第2中，具有亲水基的化合物优选酸性化合物、表面活性剂或环糊精。这里，众所周知，环糊精是环状低聚糖且其周围有多个羟基(-OH)。另外，表面活性剂优选阳离子类表面活性剂或非离子类表面活性剂。在第1或第2中，浸渍溶液优选水。在第1或第2中，在将抗蚀膜暴露于含有具有亲水基的化合物的溶液的工序中，能够使用刮板(puddle)法、浸渍法或喷雾法。还有，酸性氧化物或表面活性剂的浓度在10-4wt％以上且在10-2wt％以下比较合适，但不限于该范围。另外，环糊精的浓度在10-3wt％以上且在1wt％以下比较合适，但不限于该范围。本专利技术的第3的特征在于，具备在基板上形成抗蚀膜的工序、在将含有环糊精的浸渍溶液配置于抗蚀膜上的状态下对抗蚀膜进行选择性照射曝光光而进行图形曝光的工序、对已进行图形曝光的抗蚀膜进行显影而从抗蚀膜形成抗蚀图形的工序。根据第3，向配置于抗蚀膜上的浸渍溶液中添加环糊精，所以通过环糊精的亲水基提高抗蚀膜表面的亲水性，所以改善浸渍溶液对抗蚀膜的附着性。为此，配置在抗蚀膜上的浸渍溶液充分覆盖需要的曝光区域，所以曝光光确实可靠地透过浸渍溶液，其结果是防止异常曝光，使通过浸渍光刻法得到的抗蚀图形的形状变好。通过本专利技术的，因为改善配置在抗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图形形成方法，其特征在于，具备：在基板上形成抗蚀膜的工序，将所述抗蚀膜暴露于含有具有亲水基的化合物的溶液中的工序，在所述抗蚀膜暴露于所述溶液之后将浸渍溶液配置在所述抗蚀膜上的状态下、对所述抗蚀膜进行选择性照射曝光 光而进行图形曝光的工序，和对已进行图形曝光后的所述抗蚀膜进行显影的工序。

【技术特征摘要】
JP 2003-12-16 2003-4178361.一种图形形成方法，其特征在于，具备在基板上形成抗蚀膜的工序，将所述抗蚀膜暴露于含有具有亲水基的化合物的溶液中的工序，在所述抗蚀膜暴露于所述溶液之后将浸渍溶液配置在所述抗蚀膜上的状态下、对所述抗蚀膜进行选择性照射曝光光而进行图形曝光的工序，和对已进行图形曝光后的所述抗蚀膜进行显影的工序。2.根据权利要求1所述的图形形成方法，其特征在于，所述含有亲水基的化合物是酸性化合物、表面活性剂或环糊精。3.根据权利要求2所述的图形形成方法，其特征在于，所述表面活性剂是阳离子类表面活性剂或非离子类表面活性剂。4.根据权利要求3所述的图形形成方法，其特征在于，所述阳离子类表面活性剂是氯化十六烷基甲基铵、氯化硬脂基甲基铵、氯化十六烷基三甲铵、氯化硬脂基三甲基铵、氯化二硬脂基二甲基铵、氯化硬脂基二甲基苄铵、氯化十二烷基甲基铵、氯化十二烷基三甲基铵、氯化苄基甲基铵、氯化苄基三甲基铵或氯化苄烷铵等。5.根据权利要求3所述的图形形成方法，其特征在于，所述非离子类表面活性剂是壬基苯酚乙氧基化物、辛基苯基聚氧乙烯醚、月桂基聚氧乙烯醚、十六烷基聚氧乙烯醚、蔗糖脂肪酸酯、聚氧乙烯羊毛脂脂肪酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇脂肪酸酯、聚乙二醇单脂肪酸酯、脂肪酸单乙醇酰胺、脂肪酸二乙醇酰胺或脂肪酸三乙醇酰胺等。6.根据权利要求1所述的图形形成方法，其特征在于，所述浸渍溶液是水。7.根据权利要求1所述的图形形成方法，其特征在于，利用刮板法、浸渍法或喷雾法进行在所述含有具有亲水基的化合物的溶液中暴露所述抗蚀膜的工序。8.根据权利要求1所述的图形形成方法，其特征在于，所述曝光光是KrF准分子激光、ArF准分子激光、F2激光、ArKr激光或Ar2激光。9.一种图形形成方法，其特征在于，具备在基板上形成含有具有亲水基的化合物的抗蚀膜的工序，在将浸渍溶液配置于所述抗蚀膜上的状态下、对所述抗蚀膜进行选择性照射曝光光而进行图形曝光的工序，和对已进行图形曝光的所述抗蚀膜进行显影的工序...

【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]