本发明专利技术涉及浸液光刻显影处理方法、该显影处理方法中使用的溶液和使用该显影处理方法的电子装置。本发明专利技术是用于得到消除显影缺陷的电子装置的浸液光刻显影方法，其目的在于提供简便、低成本且能够赋予可高速扫描的高防水性的工艺。本发明专利技术的目的是提供浸液光刻显影处理方法、该显影处理方法中使用的溶液和使用了该显影处理方法的电子装置，该方法不引入新设备，并加入了利用价格便宜的材料所带来的改良。本发明专利技术的浸液光刻显影处理方法是包括利用了碱浸渍的显影工序的电子装置的浸液光刻显影处理方法，其特征是包括溶解除去工序，该溶解除去工序使用选择性溶解除去含有表面偏析剂和化学增幅型抗蚀剂的抗蚀剂中表面偏析剂的溶解除去溶液来进行。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及使用了浸液光刻的抗蚀图案的显影处理方法、在该显影 处理方法中使用的溶液和使用了该显影处理方法的电子装置。
技术介绍
浸液型曝光(浸液光刻)是在曝光机的透镜与作为加工对象的晶片 的微小空隙间利用水的表面张力形成水膜(弯液面)而使透镜与被照射 面(晶片最上层膜表面)之间高折射率化的方式，与通常的干式曝光相比可以提高有效的透镜数值孔径(NA)，具体来说，可以提高至水的 折射率1.44附近。因此，浸液光刻作为可增加光刻的析象分辨极限、使 形成的图案微细化的技术在工业上正被实用化。浸液光刻的概要示于图1。浸液光刻如图l所示，在载置于载物台 6上的晶片1的最上面所形成的感光性抗蚀剂层2与透镜3的微小空隙 间形成浸液7K 5来作为膜状的弯液面5a， 一边通过该弯液面5a进行光 照射一边扫描晶片1 (例如，图1中的箭头A)实施扫描曝光。在上述那样的浸液光刻中，由于在透镜3与作为被照射面(晶片1 的最上层膜表面)的感光性抗蚀剂层2之间存在形成上述水膜的浸液水 5,因此当使用通常的干式曝光用的化学增幅型抗蚀剂时，在构成该感 光性抗蚀剂层2的化学增幅型抗蚀剂中含有的光酸引发剂或碱等的低分 子化合物溶于浸液水5中，接着有引起透镜3等曝光机污染的担心。另 外，如果抗蚀剂的防水性低，则在晶片1上使上述水膜(弯液面5a)移 动时，在弯液面5a移动后有微小的液滴残留在感光性抗蚀剂层2上， 在局部产生长时间的与水分的接触，由于该影响等而诱发图案缺陷。为了防止上述那种化学增幅型抗蚀剂内的光酸引发剂或碱等的低 分子化合物等向浸液水5溶出以及能够高速且顺畅地进行不残留液滴的 弯液面的移动，采用了下述的技术，该技术使上述低分子化合物为难以 在感光性抗蚀剂层2表面溶出的状态，且是具有防水性的状态。这样的技术具体来说可以列举为了不使浸液水与抗蚀剂直接接触，而在抗蚀剂上设置可用显影液溶解的上层保护膜(外涂层)的方法。另 外，在化学增幅型抗蚀剂中微量混入防水剂等的临界表面能量小的高分 子(主要是含有氟的聚合物)，并在涂膜形成时利用防水剂的表面偏析 效果而仅在抗蚀剂表面使防水剂集中(不均匀)，由此可以开发出一种 将上述抗蚀剂和外涂层的2层作为单一涂布膜而自发形成的无外涂层抗 蚀剂，并开始在市场上售卖。设置外涂层的方法一般可以称作为外涂层工艺，其是利用了图2(a) 所示的工艺流程的方法。在该方法中，抗蚀剂层以通过2次涂布处理形 成的2层膜来构成，在通常的感光性抗蚀膜(ST2-a3 )上涂布抗蚀剂上 层保护膜(外涂层)(ST2-a4)。这种外涂层在碱显影液中可溶，显影 时可自动剥离，且为了形成防水性高的膜，较多情况下是以包含碱可溶 部的含有氟的聚合物来构成(特开2007-148167号公报等)。但是，该 外涂层工艺由于作为形成抗蚀剂层的工序需要2次涂布处理(ST2-a3和 ST2-a4),因此工艺变得冗长，另外由于使用了形成抗蚀剂和外涂层的 2种药液，所以有材料成本变高等的问题点。进而，由于在抗蚀剂中含 有显影可溶基和具有高防水性是折衷的关系，所以多数情况下对于利用 了更高速的扫描的高生产率的曝光，防水性不能说是充分的。另一方面，使用无外涂层抗蚀剂的方法是包括利用了图2 (b)所示 的工艺流程和图7所示的模式图的工艺的方法。在该方法中，如上述那 样使防水剂等的临界表面能量小的高分子(含有氟的聚合物等)微量混 入抗蚀剂液中而形成抗蚀剂层(特开2008-102276号公报等)。通过利 用防水剂的表面偏析效果并在抗蚀剂层的表面使防水剂集中(不均匀)， 可以用单一的涂膜形成工序(ST2-b2)自发形成对应于上述外涂层的表 面，这种无外涂层抗蚀剂被开发且正被市售。并且，上述防水剂的表面 偏析现象是利用将单一涂布膜系(抗蚀剂层)整体的自由能(混合自由 能、表面自由能、界面自由能等的总和)最小化的热力学原理所表现的。 因此，对于用该材料经过其他的涂布处理(ST2-a3和ST2-a4)分别形成 上述外涂层工艺中的感光性抗蚀膜和外涂层这样的工艺，可以抑制其冗升高或材料成本口的升高。 、 ' 、5' ' '、这里，作为在无外涂层抗蚀剂中微量添加的防水剂，主要可以有以 下3种的构成(1 )与外涂层材料同样使用显影液可溶的材料的情况、(2)使用完全没有碱溶解性的防水剂的情况，另外(3)使用下述防水 剂的情况，该防水剂自身与化学增幅型抗蚀剂相同，在通过曝光产生的 酸的催化作用下去保护，曝光部分在之后的曝光后热处理(PEB)时变 为可溶于碱显影液。但是，对于变为可溶于碱显影液的防水剂的情况，有涂布时的偏析 特性降低的倾向，另外，与外涂层的上述问题同样，不能得到充分的防 水性的情况较多。另一方面，当使用完全没有碱溶解性的防水剂时，如 图8 (a) ~ (c)的各图案缺陷的概要图所示的那样，显影时防水剂作 为不溶物而产生残渣10b (图8 (a)),即使残渣轻微存在，也有下述 的风险，即，诱发微桥(^ 4夕口 7、、卩、乂 S、 ) 10c (图8(b)),或者 在显影工艺中碱浸渍后的纯水清洗处理时防水性过高，不能清洗千净， 残留有粒状的残渣10d (斑点(Blob))(图8 (c))等。另一方面，即使对于使用下述防水剂的情况，与上述完全没有碱溶 解性的防水剂的问题同样，在未曝光部分产生缺陷，所述防水剂是自身 通过酸进行去保护，仅曝光部分在之后的曝光后热处理(PEB)时变为 可溶于碱显影液的防水剂。即，在电子装置的形成中，在使用了正型抗 蚀剂的孔形成工序、或Cu布线的沟道形成工序等的使用了暗场掩模的 工序中，背景成为未曝光部分，因此可以说这些缺陷的风险高。
技术实现思路
在现有的浸液光刻工艺中，为了维持化学增幅型抗蚀剂的性能，同 时实现浸液型曝光，使用了外涂层的工艺广泛;波应用，但如上述那样， 有装置、材料的成本变高的问题，且有难以得到对于高速扫描的防水性 的问题。另一方面，在使用了以浸液光刻工艺的低成本化和抗蚀图案缺 陷的抑制为目标的无外涂层抗蚀剂的工艺中，如上所述对于碱可溶的防 水剂的情况，产生与外涂层工艺同样的问题(对于高速扫描的防水性)， 对于由碱不溶或者曝光导致极性变化型的防水剂的情况，有源于显影不 溶性的图案缺陷的问题。对于这些图案缺陷，有添加的防水剂在抗蚀图案上再附着，或者当 未曝光部的抗蚀剂表层维持高防水时浸液引起的缺陷增大的问题。另 外，这些问题在抗蚀剂表层形成大量残留的孔图案时更为显著。本专利技术鉴于上述问题，是用于得到消除了显影缺陷的电子装置的浸液光刻显影方法，其目的在于应用使用了含有表面偏析剂的抗蚀剂的工 艺，而提供简便、低成本、且能够赋予可高速扫描的高防水性的工艺。 本专利技术的目的在于提供浸液光刻显影处理方法、在该显影处理方法中使 用的溶液和使用了该显影处理方法的电子装置，所述浸液光刻显影处理 方法不引入新的设备，并加入了利用价格便宜的材料所带来的改良。本专利技术的浸液光刻显影处理方法包括利用了碱浸渍的显影工序，是 具备含有表面偏析剂和化学增幅型抗蚀剂的抗蚀剂的电子装置的浸液 光刻显影处理方法，其特征在于，包括溶解除去工序，该溶解除去工序 使用选择性溶解除去上述抗蚀剂中的表面偏析剂的溶解除去溶液来进 行。上述溶解除去工序是在显影工序前实施的工序，优本文档来自技高网...
【技术保护点】
浸液光刻显影处理方法，其是具备抗蚀剂的电子装置的浸液光刻显影处理方法，所述抗蚀剂含有表面偏析剂和化学增幅型抗蚀剂，其特征在于， 包括有利用了碱浸渍的显影工序， 上述显影处理方法包括溶解除去工序，所述溶解除去工序使用选择性溶解除去上述抗蚀 剂中的上述表面偏析剂的溶解除去溶液而进行。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：寺井护，萩原琢也，石桥健夫，
申请(专利权)人：株式会社瑞萨科技，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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