圖形形成方法技術

本發明專利技術提供一種使通過化學收縮法得到的抗蝕圖形具有良好形狀的圖形形成方法。首先，對形成在基板上的由含有羧基的抗蝕劑構成的抗蝕膜，照射借助掩膜的曝光光以進行曝光。接著，對曝光的抗蝕膜進行顯影，從而從抗蝕膜形成抗蝕圖形。接著，在將第１抗蝕圖形的表面暴露于添加有還原劑的溶液中之后，在第１抗蝕圖形上形成含有與構成第１抗蝕圖形的羧基發生交聯的交聯劑的水溶性膜。接著，加熱水溶性膜，使水溶性膜以及第１抗蝕圖形中的在該第１抗蝕圖形的側面上連接的部分相互發生交聯反應，隨后，通過除去水溶性膜的未反應部分，從所述第１抗蝕圖形形成其側面上殘留有水溶性膜的第２抗蝕圖形。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種在半導體裝置的制造工藝等中使用的。
技術介紹
近年來，在半導體裝置的制造工藝中，伴隨著半導體元件的集成度的提高，使用光刻技術的抗蝕圖形的清晰度也進一步實現了微細化。特別是具有用于形成接觸孔的開口部(孔部)的抗蝕圖形，使用以往的光刻法會降低對比度，從而難以獲得需要的形狀。因此，作為形成使用光刻的微細接觸孔圖形的方法，提倡以覆蓋形成的抗蝕圖形的方式形成含有交聯劑的水溶性膜，通過殘留在抗蝕圖形的未曝光部的酸，將熱能作為催化劑而與水溶性膜發生交聯反應，從而縮小(shrink)接觸孔圖形的開口直徑(例如，參照非專利文獻1。)。下面，參照圖15以及圖16，對使用以往的化學收縮法的進行說明。首先，準備具有下述組成的正型化學放大型抗蝕劑材料。聚(2-甲基-2-丙烯酸金剛烷基酯-甲基丙烯酸)(基礎聚合物)………………………………………………………………………………2g三苯基锍九氟甲基磺酸鹽(酸生成劑)………………………………0.06g丙二醇一甲基醚醋酸酯(溶劑)…………………………………………20g接著，如圖15(a)所示，在基板1上涂敷上述的化學放大型抗蝕劑材料，形成厚度為0.4μm的抗蝕膜2。接著，如圖15(b)所示，通過數值孔徑為0.60的ArF準分子激光分級器，并借助掩膜4對抗蝕膜2照射曝光光3，進行圖形曝光。接著，如圖15(c)所示，針對已進行圖形曝光的抗蝕膜2，在105℃的溫度下進行90秒的曝光后加熱(PEB)。接著，如圖15(d)所示，使用2.38wt％的氫氧化四甲基銨顯影液(堿性顯影液)進行60秒的顯影，得到由抗蝕膜2的未曝光部構成的且開口直徑為0.20μm的初期抗蝕圖形2a。接著，如圖16(a)所示，通過旋涂法，在基板上的含有初期抗蝕圖形2a的整個面上，使水溶性膜5成膜，其中，該水溶性膜5含有具有如下所示的組成的交聯劑。聚乙烯醇(基礎聚合物) ………………………………………………2g2，4，6-三(甲氧基甲基)氨基-1，3，5-s-三嗪(交聯劑) 0.2g水(溶劑)………………………………………………………………30g接著，如圖16(b)所示，在130℃的溫度下對已成膜的水溶性膜5進行60秒的加熱，使初期抗蝕圖形2a的開口部的側壁部和與該側壁部連接的水溶性膜5發生交聯反應。接著，如圖16(c)所示，通過除去水溶性膜5上未與初期抗蝕圖形2a發生反應的部分，能夠得到由初期抗蝕圖形2a和水溶性膜5上跟初期抗蝕圖形2a的開口部側壁發生交聯反應而成的殘留部5a構成的、且具有0.15μm的開口直徑的抗蝕圖形6。由此，抗蝕圖形6的開口直徑從初期抗蝕圖形2a的0.20μm縮小到0.15μm。非專利文獻1T.Ishibashi et al.，“Advanced Micro-LithographyProcess with Chemical Shrink Technology”，Jpn.J.Appl.Phys.，Vol.40.2001.pp.419-425專利文獻1特開平10-73927號公報不過，如圖16(c)所示，上述以往的存在的問題是使獲得的抗蝕圖形6的圖形形狀不佳。由此，當使用形狀不佳的抗蝕圖形6時，在隨后的蝕刻工序中，有關作為蝕刻對象的部件的圖形形狀的不佳情況，成為半導體裝置制造中的大問題。還有，在抗蝕膜2中使用正型化學放大型抗蝕劑材料，但也可以使用負型化學放大型抗蝕劑材料，在縮小的抗蝕圖形上出現形狀不佳。因此，使用這種形狀不佳的抗蝕圖形6，蝕刻對象部件中得到的圖形形狀也不佳，所以在半導體裝置的制造過程中出現生產率以及有效利用率降低的問題。
技術實現思路
鑒于上述，本專利技術的目的在于改善通過化學收縮法而得到的抗蝕圖形的形狀。本專利技術者等為了研究在由化學收縮法形成的抗蝕圖形6上出現形狀不佳的原因，進行了各種研究，結果發現是因為在殘留于初期抗蝕圖形2a的未曝光部(側部)的酸的作用下，含有羧酸衍生物(羧基或羧酸酯基)的抗蝕劑材料和水溶性膜5的交聯反應不夠充分。進而有下述的觀點，當對抗蝕劑材料中含有的羧基或羧酸酯基進行還原而生成羥基時，在有酸存在的情況下，得到的羥基和水溶性膜所含的交聯劑之間容易發生熱交聯反應。由此，抗蝕劑材料中的羥基和交聯劑充分發生反應，縮小的抗蝕圖形的形狀良好。這里，作為交聯劑，以[化1]的通式所表示的2，4，6-三(甲氧基甲基)氨基-1，3，5-s-三嗪為例，對該現象進行說明。 如[化1]所示，在水溶性膜中添加的交聯劑是由具有多個酯鍵(R-O-R’)的3維化合物構成的化合物。當含有該具有多個酯基的3維化合物的水溶性膜形成在抗蝕圖形上并進行加熱時，在熱能作用下斷開這些酯鍵。具體地說，在熱能作用下可以提高抗蝕劑材料中含有的羧基或羥基的反應性，如[化1]所示，斷開水溶性膜中含有的酯鍵，在水溶性膜的構成材料上配位R-O-或R-COO-。這里，聚合物(抗蝕劑材料)中含有的羥基(-OH)的反應性高于羧基(-COOH)或羧酸酯基(-COOR)，所以和聚合物(抗蝕劑材料)之間的交聯反應優先發生。其結果是容易進行所添加的交聯劑與聚合物(抗蝕劑材料)的3維交聯反應。這里，在交聯劑中，優選具有多個配位位置的化合物，除了2，4，6-三(甲氧基甲基)氨基-1，3，5-s-三嗪之外，能夠使用1，3，5-N-(三羥甲基)三聚氰胺、2，4，6-三(乙氧基甲基)氨基-1，3，5-s-三嗪、四甲氧基甲基乙二醇尿素、四甲氧基甲基尿素、1，3，5-三(甲氧基甲氧基)苯或1，3，5-三(異丙氧基甲氧基)苯。本專利技術正是根據上述發現而完成的專利技術，可以使縮小了開口直徑或空隙寬度的抗蝕圖形的形狀良好。具體地可以通過下面的方法來實現。本專利技術的第1的特征在于，具備對形成在基板上的且由含有羧酸衍生物的抗蝕劑構成的抗蝕膜進行選擇性照射曝光光而進行圖形曝光的工序，通過對已圖形曝光的抗蝕膜進行顯影而由抗蝕膜形成第1抗蝕圖形的工序，將第1抗蝕圖形的表面暴露于含有對羧酸衍生物進行還原的還原劑的溶液中的工序，在暴露于溶液中的第1抗蝕圖形上形成含有與構成第1抗蝕圖形的材料發生交聯的交聯劑的水溶性膜的工序，通過加熱水溶性膜而使水溶性膜以及第1抗蝕圖形中的在該第1抗蝕圖形的側面上連接的部分相互發生交聯反應的工序，通過除去水溶性膜中未與第1抗蝕圖形發生反應的部分而從第1抗蝕圖形形成其側面上殘留有水溶性膜的第2抗蝕圖形的工序。根據第1，將作為初期抗蝕圖形的第1抗蝕圖形的表面暴露于含有對羧酸衍生物進行還原的還原劑的溶液中，然后，在暴露于溶液中的第1抗蝕圖形上，形成含有與構成第1抗蝕圖形的材料發生交聯的交聯劑的水溶性膜，所以，如前所述，通過溶液中含有的還原劑，對抗蝕膜中所含的羧酸衍生物的羧基或羧酸酯基進行還原，生成容易與交聯劑發生交聯反應的羥基。由此，水溶性膜以及第1抗蝕圖形中的在該第1抗蝕圖形的側面上連接的部分之間充分發生交聯反應，所以，由第1抗蝕圖形和殘留于其側面上的水溶性膜構成的且縮小(shrink)了開口直徑或空隙寬度的第2抗蝕圖形的形狀變好。本專利技術的第2的特征在于，具備對形成在基板上的且由含有羧酸衍生物的抗蝕劑構成的抗蝕膜進行選擇性照射曝光光而進行圖形曝光的工序，通過對已圖形曝光的抗蝕膜進行顯影而由抗蝕膜形成第1抗蝕圖形的工序，在第1抗本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種圖形形成方法，其特征在于，具備：在基板上形成由含有羧酸衍生物的抗蝕劑構成的抗蝕膜的工序，通過選擇性照射曝光光而進行圖形形成的工序，通過對圖形曝光后的所述抗蝕膜進行顯影而形成第１抗蝕圖形的工序，將所述第１抗 蝕圖形暴露于含有對所述羧酸衍生物進行還原的還原劑的溶液中的工序，在暴露于所述溶液中的所述第１抗蝕圖形上形成含有與所述第１抗蝕圖形發生反應的交聯劑的水溶性膜的工序，對所述水溶性膜進行退火的工序，除去所述水溶性膜的第１部 分的工序，和形成具有所述第１抗蝕圖形以及所述水溶性膜的第２部分的第２抗蝕圖形的工序；其中，所述水溶性膜的所述第１部分是指沒有與所述第１抗蝕圖形發生反應的部分，而所述水溶性膜的所述第２部分是指與所述第１抗蝕圖形發生反應的部分。

【技術特征摘要】
JP 2003-12-16 2003-4178341.一種圖形形成方法，其特征在于，具備在基板上形成由含有羧酸衍生物的抗蝕劑構成的抗蝕膜的工序，通過選擇性照射曝光光而進行圖形形成的工序，通過對圖形曝光后的所述抗蝕膜進行顯影而形成第1抗蝕圖形的工序，將所述第1抗蝕圖形暴露于含有對所述羧酸衍生物進行還原的還原劑的溶液中的工序，在暴露于所述溶液中的所述第1抗蝕圖形上形成含有與所述第1抗蝕圖形發生反應的交聯劑的水溶性膜的工序，對所述水溶性膜進行退火的工序，除去所述水溶性膜的第1部分的工序，和形成具有所述第1抗蝕圖形以及所述水溶性膜的第2部分的第2抗蝕圖形的工序；其中，所述水溶性膜的所述第1部分是指沒有與所述第1抗蝕圖形發生反應的部分，而所述水溶性膜的所述第2部分是指與所述第1抗蝕圖形發生反應的部分。2.根據權利要求1所述的圖形形成方法，其特征在于，所述羧酸衍生物是羧基或羧酸酯基。3.根據權利要求1所述的圖形形成方法，其特征在于，所述還原劑是碘化氫(HI)或硫化氫(H2S)。4.根據權利要求1所述的圖形形成方法，其特征在于，所述還原劑是原子價低于標準原子價的元素的氧化物。5.根據權利要求4所述的圖形形成方法，其特征在于，所述氧化物是一氧化碳(CO)或二氧化硫(SO2)。6.根據權利要求1所述的圖形形成方法，其特征在于，所述還原劑是容易釋放電子的金屬。7.根據權利要求1所述的圖形形成方法，其特征在于，所述還原劑含有原子價低于標準原子價的金屬離子。8.根據權利要求1所述的圖形形成方法，其特征在于，所述水溶性膜包括聚(乙烯醇)、聚(乙烯吡咯烷酮)、聚(丙烯酸)、聚苯乙烯磺酸或支鏈淀粉。9.根據權利要求1所述的圖形形成方法，其特征在于，所述曝光光是ArF準分子激光、KrF準分子激光、F2激光、Kr...

【專利技術屬性】
技術研發人員：遠藤政孝，笹子勝，
申請(專利權)人：松下電器產業株式會社，
類型：發明
國別省市：JP[日本]