專利名稱：圖案形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在半導(dǎo)體器件的制造工序中所用的圖案形成方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體集成電路的大集成化及半導(dǎo)體元件的小型化，就希望加速光刻技術(shù)的開發(fā)?，F(xiàn)在的情況是，用利用了水銀燈、KrF準(zhǔn)分子激光或者ArF準(zhǔn)分子激光等作曝光光的光刻技術(shù)來形成圖案，同時(shí)也在探討如何使用波長更短的F2激光作曝光光的光刻技術(shù)來形成圖案。然而因?yàn)槠毓庋b置及抗蝕材料中還有很多課題尚未得以解決，所以使用波長更短的曝光光的光刻技術(shù)的實(shí)用化便遠(yuǎn)在后頭。
在這樣的情況下，最近為使用現(xiàn)有的曝光光推進(jìn)圖案的進(jìn)一步微細(xì)化，有人提出了浸漬光刻(immersion lithography)(參考非專利文獻(xiàn)1)這樣的技術(shù)。
(非專利文獻(xiàn)1)M.Switkes and M.Rothschild，“Immersion Lithography at 157nm”，J.Vac.Sci.Technol.，B19，2353(2001)根據(jù)該浸漬光刻，因?yàn)檎凵渎蕿閚的液體充滿了曝光裝置內(nèi)的投影透鏡(projection lens)與晶片上的抗蝕膜之間的區(qū)域，而使曝光裝置的NA(開口數(shù))的值成為n·NA。故抗蝕膜的解像度提高。
下面，參看圖7(a)～圖7(d)說明使用了浸漬光刻的現(xiàn)有的圖案形成方法。
首先，準(zhǔn)備具有以下組成的正化學(xué)放大型抗蝕材料。
Base polymerpoly((norbornene-5-methylene-t-butylcarboxylate)-maleic anhydride))(whereinnorbornene-5-methylene-t-butylcarboxylate∶maleic anhydride＝50mol％∶50mol％) ...2g酸產(chǎn)生劑triphenylsulfonium nonaflate ...0.06g溶劑propylene glycol monomethyl ether acetate ...20g接著，如圖7(a)所示，在襯底1上涂敷上述化學(xué)放大型抗蝕材料，而形成厚0.35μm的抗蝕膜2。
接著，如圖7(b)所示，邊將水3供到抗蝕膜2上，邊用由NA為0.65的ArF準(zhǔn)分子激光形成的曝光光4透過光掩模5去照射抗蝕膜2而進(jìn)行圖案曝光。需提一下，在圖7(b)中，未示出將通過光掩模5的曝光光4集聚在抗蝕膜2的表面的投影鏡，但在投影鏡和抗蝕膜2之間的區(qū)域充滿了水3。因?yàn)檫@樣做以后在抗蝕膜2的曝光部分2a由酸產(chǎn)生劑產(chǎn)生酸，所以該曝光部分2a就變?yōu)橄鄬?duì)堿性顯像液具有了可溶性。另一方面，因?yàn)樵诳刮g膜2的未曝光部分2b卻不會(huì)由酸產(chǎn)生劑產(chǎn)生酸，所以未曝光部分2b相對(duì)堿性顯像液仍然是難溶性不變。
接著，如圖7(c)所示，若用熱盤(hot plate)在110℃的溫度下對(duì)已進(jìn)行了圖案曝光的抗蝕膜2加熱60秒鐘以后，再用2.38wt％的氫氧化四甲銨顯像液(tetramethylammonium hydroxide developer)(堿性顯像液)進(jìn)行顯像，便能形成由抗蝕膜2的未曝光部分2b形成、線寬0.09μm的抗蝕圖案6，如圖7(d)所示。
然而，如圖7(d)所示，由現(xiàn)有的圖案形成方法得到的抗蝕圖案6的形狀不良。
需提一下，在現(xiàn)有例中使用的是正化學(xué)放大型抗蝕材料，使用負(fù)化學(xué)放大型抗蝕材料，抗蝕圖案的形狀也是不良的。
因?yàn)槿粲眠@樣的形狀不良的抗蝕圖案去蝕刻被處理膜，所得到的圖案的形狀也是不良的，所以就出現(xiàn)了在半導(dǎo)體器件的制造工序中其生產(chǎn)性和合格率下降的問題。
本發(fā)明正是為解決這些問題而研究開發(fā)出來的。其目的在于使利用浸漬蝕刻而得到的抗蝕圖案的形狀良好。
發(fā)明內(nèi)容
為達(dá)成上述目的，本案發(fā)明人對(duì)利用浸漬蝕刻得到的抗蝕圖案的形狀不良的原因進(jìn)行了探討，做出了下述現(xiàn)象是導(dǎo)致形狀不良的原因的結(jié)論。換句話說，在抗蝕膜上供給了水的狀態(tài)下對(duì)抗蝕膜進(jìn)行圖案曝光的工序中，因?yàn)榭刮g膜上的水蒸發(fā)，而在投影鏡和抗蝕膜之間的上部區(qū)域形成了空間部也就是不存在水的部分，而出現(xiàn)曝光裝置的NA的值偏離規(guī)定值或者有誤差等現(xiàn)象，由此而造成抗蝕圖案的形狀不良。
本發(fā)明正是在上述認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，將吸濕性化合物或者稀土類化合物供到抗蝕膜的表面部分，再由該吸濕性化合物或者稀土類化合物將大氣中的水蒸氣吸取到抗蝕膜的表面。是按照以下做法來實(shí)現(xiàn)這一發(fā)明的。
本發(fā)明所涉及的第一方面的圖案形成方法，包括形成由含吸收水分的物質(zhì)的抗蝕材料制成的抗蝕膜的工序；在將浸漬溶液供向抗蝕膜上的狀態(tài)下，選擇曝光光去照射抗蝕膜而進(jìn)行圖案曝光的工序；以及將已進(jìn)行了圖案曝光的抗蝕膜顯像而形成抗蝕圖案的工序。
根據(jù)第一方面的圖案形成方法，因?yàn)樵诳刮g膜中含有吸收水分的物質(zhì)，所有大氣中的水蒸氣在吸收水分的物質(zhì)的作用下附著到抗蝕膜的表面，已附著到抗蝕膜表面的水分在水的表面張力及抗蝕膜表面的疏水性的作用下被吸到充滿了投影鏡和抗蝕膜之間的浸漬溶液中而成為一體。因此，即使投影鏡和抗蝕膜之間的浸漬溶液由于蒸發(fā)而減少，也能夠由從大氣中所吸取的水分來將所減少的那一部分水補(bǔ)充上來。于是，就不會(huì)在投影鏡和抗蝕膜之間的上部區(qū)域形成空間部，曝光裝置的NA值就穩(wěn)定，抗蝕圖案的形狀就良好。
本發(fā)明所涉及的第六方面的圖案形成方法，包括在將含吸收水分的物質(zhì)的浸漬溶液供向抗蝕膜上的狀態(tài)下，選擇曝光光去照射抗蝕膜而進(jìn)行圖案曝光的工序；和對(duì)已進(jìn)行了圖案曝光的抗蝕膜進(jìn)行顯像處理而形成抗蝕圖案的工序。
根據(jù)第六方面的圖案形成方法，因?yàn)樵诠┑娇刮g膜上的浸漬溶液中含有吸收吸收水分的物質(zhì)，所以大氣中的水蒸氣在吸收水分的物質(zhì)的作用下附著到抗蝕膜的表面，已附著到表面的水分在水的表面張力及抗蝕膜表面的疏水性的作用下被吸到充滿了投影鏡和抗蝕膜之間的浸漬溶液中而成為一體。因此，即使投影鏡和抗蝕膜之間的浸漬溶液由于蒸發(fā)而減少，也能夠由從大氣中所吸取的水分來將所減少的那一部分水補(bǔ)充上來，于是，就不會(huì)在投影鏡和抗蝕膜之間的上部區(qū)域形成空間部，曝光裝置的NA值就穩(wěn)定，抗蝕圖案的形狀就良好。
在第一或者第六方面的圖案形成方法中，可使用乙烯甘醇(ethyleneglycol)、聚乙烯甘醇(polyethylene glycol)、丙三醇(glycelin)或者N-甲基-2-吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidone)作吸濕性化合物。
作吸濕性化合物。
在第十方面的圖案形成方法中，供給溶液的工序，可在攪拌法、浸漬法或者噴霧法下進(jìn)行。
本發(fā)明所涉及的第十二方面的圖案形成方法，包括在抗蝕膜上形成含吸收水分的物質(zhì)的膜的工序；在將浸漬溶液供到膜上的狀態(tài)下，選擇曝光光去照射抗蝕膜而進(jìn)行圖案曝光的工序；以及將已進(jìn)行了圖案曝光的抗蝕膜顯像而形成抗蝕圖案的工序。
根據(jù)第十二方面的圖案形成方法，因?yàn)槭孪仍诳刮g膜上形成了含吸收水分的物質(zhì)的膜，所以大氣中的水蒸氣在吸收水分的物質(zhì)的作用下附著在膜的表面，已附著到抗蝕膜上的膜的表面的水分在水的表面張力的作用下被吸到充滿了投影鏡和抗蝕膜之間的浸漬溶液而成為一體。因此，即使投影鏡和抗蝕膜上的膜之間的浸漬溶液由于蒸發(fā)而減少，也能夠由從大氣中所吸取的水分來將所減少的那一部分水補(bǔ)充上來，于是，就不會(huì)在投影鏡和抗蝕膜上的膜之間的上部區(qū)域形成空間部，曝光裝置的NA值就穩(wěn)定，抗蝕圖案的形狀就良好。
在第十二方面的圖案形成方法中，可使用非水溶性膜作含吸收水分的物質(zhì)的膜。
在這種情況下，可用烯烴膜作非水溶性膜，烯烴膜例如有聚乙烯膜、聚丙烯膜或者是乙烯和丙烯的共聚合膜。
在第二、第七及第十三方面的圖案形成方法中，可用氧化物、氯化物、硫酸物、硝酸物、氫氧化物、乙酸物或者辛酸物(octylate)作稀土類化合物。
在第二、第七及第十三方面的圖案形成方法中，可用氧化釔、氧化釹、氧化鈰、氧化鑭或者氧化鈧作稀土類化合物。
在第二、第七及第十三方面的圖案形成方法中，可用氯化鈰作稀土類化合物。
在第二、第七及第十三方面的圖案形成方法中，可用硫酸高鈰或者硫酸高鈰銨(ammonium ceric sulfate)作稀土類化合物。
在第二、第七及第十三方面的圖案形成方法中，可用硝酸鈰、硝酸鈰銨(ammonium cerium nitrate)或者硝酸鑭作稀土類化合物。
在第二、第七及第十三方面的圖案形成方法中，可用氫氧化鈰作稀土類化合物。
在第二、第七及第十三方面的圖案形成方法中，可用乙酸鈰(ceriumacetate)作稀土類化合物。
在第二、第七及第十三方面的圖案形成方法中，可用辛酸鈰(ceriumoctylate)作稀土類化合物。
在第一、第六、第十二方面的圖案形成方法中，可用KrF準(zhǔn)分子激光、ArF準(zhǔn)分子激光、F2激光、KrAr激光或者Ar2激光等作曝光光用。
附圖的簡單說明
圖1(a)～圖1(d)為剖面圖，示出了本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例所涉及的圖案形成方法中的每一個(gè)工序。
圖2(a)～圖2(d)為剖面圖，示出了本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例所涉及的圖案形成方法中的每一個(gè)工序。
圖3(a)～圖3(d)為剖面圖，示出了本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例所涉及的圖案形成方法中的每一個(gè)工序。
圖4(a)～圖4(d)為剖面圖，示出了本發(fā)明的第四個(gè)實(shí)施例所涉及的圖案形成方法中的每一個(gè)工序。
圖5(a)～圖5(d)為剖面圖，示出了本發(fā)明的第五個(gè)實(shí)施例所涉及的圖案形成方法中的每一個(gè)工序。
圖6(a)～圖6(d)為剖面圖，示出了本發(fā)明的第六個(gè)實(shí)施例所涉及的圖案形成方法中的每一個(gè)工序。
圖7(a)～圖7(d)為剖面圖，示出了現(xiàn)有的圖案形成方法中的每一個(gè)工序。
符號(hào)說明
101-襯底；102-抗蝕膜；102a-曝光部分；102b-未曝光部分；103-水；104-曝光光；105-抗蝕圖案；106-投影鏡；201-襯底；202-抗蝕膜；202a-曝光部分；202b-未曝光部分；203-水；204-曝光光；205-抗蝕圖案；206-投影鏡；301-襯底；302-抗蝕膜；302a-曝光部分；302b-未曝光部分；303-水；304-曝光光；305-抗蝕圖案；306-投影鏡；401-襯底；402-抗蝕膜；402a-曝光部分；402b-未曝光部分；403-水；404-曝光光；405-抗蝕圖案；406-投影鏡；501-襯底；502-抗蝕膜；502a-曝光部分；502b-未曝光部分；503-含稀土類化合物的溶液；504-水；505-曝光光；506-抗蝕圖案；507-投影鏡；601-襯底；602-抗蝕膜；602a-曝光部分；602b-未曝光部分；603-非水溶性膜；604-水；605-曝光光；606-抗蝕圖案；607-投影鏡。
具體實(shí)施例方式
(第一個(gè)實(shí)施例)參考附圖1(a)～圖1(d)，說明本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例所涉及的圖案形成方法。
首先，準(zhǔn)備具有以下組成的正化學(xué)放大型抗蝕材料。
Base polymerpoly((norbornene-5-methylene-t-butylcarboxylate)-(maleic anhydride))(whereinnorbornene-5-methylene-t-butylcarboxylate∶maleic anhydride＝50mol％∶50mol％) ...2g酸產(chǎn)生劑triphenylsulfonium nonaflate ...0.06g吸濕性化合物乙烯甘醇(ethylene glycol) ...0.08g溶劑propylene glycol monomethyl ether acetate ...20g接著，如圖1(a)所示，在襯底101上涂敷上述化學(xué)放大型抗蝕材料，而形成厚0.35μm的抗蝕膜102。
接著，如圖1(b)所示，在讓水(折射率n1.44)103充滿抗蝕膜102及投影鏡106之間的狀態(tài)下，用由NA為0.65的ArF準(zhǔn)分子激光形成的曝光光104透過未圖示的光掩模去照射抗蝕膜102而進(jìn)行圖案曝光。因?yàn)檫@樣做以后在抗蝕膜102的曝光部分102a由酸產(chǎn)生劑產(chǎn)生酸，所以該曝光部分102a就變?yōu)橄鄬?duì)堿性顯像液具有可溶性。另一方面，因?yàn)樵诳刮g膜102的未曝光部分102b卻不會(huì)由酸產(chǎn)生劑產(chǎn)生酸，所以未曝光部分102b相對(duì)堿性顯像液仍然是難溶性不變。
接著，如圖1(c)所示，若用熱盤在110℃的溫度下對(duì)已進(jìn)行了圖案曝光的抗蝕膜102加熱60秒鐘以后，再用2.38wt％的氫氧化四甲銨顯像液(堿性顯像液)進(jìn)行顯像，便能形成由抗蝕膜102的未曝光部分102b形成、線寬0.09μm且形狀良好的抗蝕圖案105，如圖1(d)所示。
根據(jù)第一個(gè)實(shí)施例，大氣中的水蒸氣在吸濕性化合物的作用下附著在抗蝕膜102的表面，已附著在抗蝕膜102表面的水分，在水的表面張力及抗蝕膜表面的疏水性的作用下被吸到充滿了投影鏡106和抗蝕膜102之間的水103中而成為一體。因此，即使投影鏡106和抗蝕膜102之間的水103由于蒸發(fā)而減少，所減少的水分也能夠由從大氣中取得的水分補(bǔ)充上來，這樣也就不會(huì)在投影鏡106和抗蝕膜102之間的上部區(qū)域形成空間部分。所以抗蝕圖案105的形狀就良好。
(第二個(gè)實(shí)施例)參考附圖2(a)～圖2(d)，說明本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例所涉及的圖案形成方法。
首先，準(zhǔn)備具有以下組成的負(fù)化學(xué)放大型抗蝕材料。
Base polymerpoly((norbornene-5-methylenecarboxylic acid)-(maleic anhydride))(wherein norbornene-5-methylenecarboxylicacid∶maleic anhydride＝50mol％∶50mol％)...2g橋聯(lián)劑1，3，5-N-(trihydroxymethyl)melamine ... 0.7g酸產(chǎn)生劑triphenylsulfonium nonaflate ... 0.06g吸濕性化合物polyethylene glycol... 0.06g溶劑propylene glycol monomethyl ether acetate ... 20g接著，如圖2(a)所示，在襯底201上涂敷上述化學(xué)放大型抗蝕材料，而形成厚0.35μm的抗蝕膜202。
接著，如圖2(b)所示，在讓水203充滿抗蝕膜202和投影鏡206之間的狀態(tài)下，用由NA為0.65的ArF準(zhǔn)分子激光形成的曝光光204透過來示的光掩模去照射抗蝕膜202而進(jìn)行圖案曝光。因?yàn)檫@樣做以后在抗蝕膜202的曝光部分202a由酸產(chǎn)生劑產(chǎn)生酸，所以在橋聯(lián)劑的作用下曝光部分202a變?yōu)橄鄬?duì)堿性顯像液具有難溶性。另一方面，因?yàn)樵诳刮g膜202的未曝光部分202b卻不會(huì)由酸產(chǎn)生劑產(chǎn)生酸，所以未曝光部分202b相對(duì)堿性顯像液仍然是可溶性不變。
接著，如圖2(c)所示，若用熱盤在120℃的溫度下對(duì)已進(jìn)行了圖案曝光的抗蝕膜202加熱60秒鐘以后，再用2.38wt％的氫氧化四甲銨顯像液(堿性顯像液)進(jìn)行顯像，便能形成由抗蝕膜202的曝光部分202a形成、線寬0.09μm且形狀良好的抗蝕圖案205，如圖2(d)所示。
根據(jù)第二個(gè)實(shí)施例，大氣中的水蒸氣在吸濕性化合物的作用下附著在抗蝕膜202的表面，已附著在抗蝕膜202表面的水分，在水的表面張力及抗蝕膜表面的疏水性的作用下被吸到充滿了抗蝕膜202和投影鏡206之間的水203中而成為一體。因此，即使抗蝕膜202和投影鏡206之間的水203由于蒸發(fā)而減少，所減少的水分也能夠由從大氣中取得的水分補(bǔ)充上來，所以抗蝕圖案205的形狀就良好。
(第三個(gè)實(shí)施例)參考附圖3(a)～圖3(d)，說明本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例所涉及的圖案形成方法。
首先，準(zhǔn)備具有以下組成的正化學(xué)放大型抗蝕材料。
Base polymerpoly((norbornene-5-methylene-t-butylcarboxylate)-(maleic anhydride))(whereinnorbornene-5-methylene-t-butylcarboxylate∶maleic anhydride＝50mol％∶50mol％) ... 2g酸產(chǎn)生劑triphenylsulfonium nonaflate ...0.06g溶劑propylene glycol monomethyl ether acetate ... 20g接著，如圖3(a)所示，在襯底301上涂敷上述化學(xué)放大型抗蝕材料，而形成厚0.35μm的抗蝕膜302。
接著，如圖3(b)所示，在讓含有5wt％的丙三醇(吸濕性化合物)的水303充滿抗蝕膜302和投影鏡306之間的狀態(tài)下，用由NA為0.65的ArF準(zhǔn)分子激光形成的曝光光304透過未示的光掩模去照射抗蝕膜302而進(jìn)行圖案曝光。因?yàn)檫@樣做以后在抗蝕膜302的曝光部分302a由酸產(chǎn)生劑產(chǎn)生酸，所以該曝光部分302a就變?yōu)橄鄬?duì)堿性顯像液具有可溶性。另一方面，因?yàn)樵诳刮g膜302的未曝光部分302b卻不會(huì)由酸產(chǎn)生劑產(chǎn)生酸，所以未曝光部分302b相對(duì)堿性顯像液仍然是難溶性不變。
接著，如圖3(c)所示，若用熱盤在110℃的溫度下對(duì)已進(jìn)行了圖案曝光的抗蝕膜302加熱60秒鐘以后，再用2.38wt％的氫氧化四甲銨顯像液(堿性顯像液)進(jìn)行顯像，便能形成由抗蝕膜302的未曝光部分302b形成、線寬0.09μm且形狀良好的抗蝕圖案305，如圖3(d)所示。
根據(jù)第三個(gè)實(shí)施例，大氣中的水蒸氣在吸濕性化合物的作用下附著在抗蝕膜302的表面，已附著在抗蝕膜302表面的水分，在水的表面張力及抗蝕膜表面的疏水性的作用下被吸到充滿了抗蝕膜302和投影鏡306之間的水303中而成為一體。因此，即使抗蝕膜302和投影鏡306之間的水303由于蒸發(fā)而減少，所減少的水分也能夠由從大氣中取得的水分補(bǔ)充上來，所以抗蝕圖案305的形狀就良好。
需提一下，在第一到第三個(gè)實(shí)施例中，可適當(dāng)?shù)厥褂靡蚁└蚀?ethylene glycol)、聚乙烯甘醇(polyethylene glycol)、丙三醇(glycelin)或者N-甲基-2-吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidone)等作吸濕性化合物。
而且，雖然抗蝕膜或者水中所含的吸濕性化合物的添加量通常在幾wt％左右，但比該添加量多也行，比該添加量少也行。
(第四個(gè)實(shí)施例)參考附圖4(a)～圖4(d)，說明本發(fā)明的第四個(gè)實(shí)施例所涉及的圖案形成方法。
首先，準(zhǔn)備具有以下組成的正化學(xué)放大型抗蝕材料。
Base polymerpoly((norbornene-5-methylene-t-butylcarboxylate)-(maleic anhydride))(whereinnorbornene-5-methylene-t-butylcarboxylate∶maleic anhydride＝50mol％∶50mol％) ... 2g酸產(chǎn)生劑triphenylsulfonium nonaflate ...0.06g稀土類化合物氧化釔(yttrium oxide) ... 0.07g溶劑propylene glycol monomethyl ether acetate ... 20g
接著，如圖4(a)所示，在襯底401上涂敷上述化學(xué)放大型抗蝕材料，而形成厚0.35μm的抗蝕膜402。
接著，如圖4(b)所示，在讓水403充滿抗蝕膜402和投影鏡406之間的狀態(tài)下，用由NA為0.65的ArF準(zhǔn)分子激光形成的曝光光404透過來圖示的光掩模去照射抗蝕膜402而進(jìn)行圖案曝光。這樣做以后在抗蝕膜402的曝光部分402a由酸產(chǎn)生劑產(chǎn)生酸，該曝光部分402a就變?yōu)橄鄬?duì)堿性顯像液具有可溶性。另一方面，因?yàn)樵诳刮g膜402的未曝光部分402b卻不會(huì)由酸產(chǎn)生劑產(chǎn)生酸，所以未曝光部分402b相對(duì)堿性顯像液仍然是難溶性不變。
接著，如圖4(c)所示，若用熱盤在110℃的溫度下對(duì)已進(jìn)行了圖案曝光的抗蝕膜402加熱60秒鐘以后，再用2.38wt％的氫氧化四甲銨顯像液(堿性顯像液)進(jìn)行顯像，便能形成由抗蝕膜402的未曝光部分402b形成、線寬0.09μm且形狀良好的抗蝕圖案405，如圖4(d)所示。
根據(jù)第四個(gè)實(shí)施例，大氣中的水蒸氣在稀土類化合物的作用下附著在抗蝕膜402的表面，已附著在抗蝕膜402表面的水分，在水的表面張力及抗蝕膜表面的疏水性的作用下被吸到充滿了抗蝕膜402和投影鏡406之間的水403中而成為一體。因此，即使抗蝕膜402和投影鏡406之間的水403由于蒸發(fā)而減少，所減少的水分也能夠由從大氣中取得的水分補(bǔ)充上來，所以抗蝕圖案405的形狀就良好。
(第五個(gè)實(shí)施例)參考附圖5(a)～圖5(d)，說明本發(fā)明的第五個(gè)實(shí)施例所涉及的圖案形成方法。
首先，準(zhǔn)備具有以下組成的正化學(xué)放大型抗蝕材料。
Base polymerpoly((norbornene-5-methylene-t-butylcarboxylate)-(maleic anhydride))(whereinnorbornene-5-methylene-t-butylcarboxylate∶maleic anhydride＝50mol％∶50mol％) ... 2g酸產(chǎn)生劑triphenylsulfonium nonaflate ...0.06g溶劑propylene glycol monomethyl ether acetate ... 20g接著，如圖5(a)所示，在襯底501上涂敷上述化學(xué)放大型抗蝕材料，而形成厚0.35μm的抗蝕膜502。接著，利用例如浸漬法將含有硫酸高鈰銨(ammonium ceric sulfate)(稀土類化合物)的溶液503供到抗蝕膜502上，供給時(shí)間例如約為30秒鐘。之后，除去溶液503。這樣做以后，抗蝕膜502上就殘存著稀土化合物。
接著，如圖5(b)所示，在讓水504充滿抗蝕膜502和投影鏡507之間的狀態(tài)下，用由NA為0.65的ArF準(zhǔn)分子激光形成的曝光光505透過未圖示的光掩模去照射抗蝕膜502而進(jìn)行圖案曝光。因?yàn)檫@樣做以后在抗蝕膜502的曝光部分502a由酸產(chǎn)生劑產(chǎn)生酸，所以該曝光部分502a就變?yōu)橄鄬?duì)堿性顯像液具有可溶性。另一方面，因?yàn)樵诳刮g膜502的未曝光部分502b卻不會(huì)由酸產(chǎn)生劑產(chǎn)生酸，所以未曝光部分502b相對(duì)堿性顯像液仍然是難溶性不變。
接著，如圖5(c)所示，若用熱盤在110℃的溫度下對(duì)已進(jìn)行了圖案曝光的抗蝕膜502加熱60秒鐘以后，再用2.38wt％的氫氧化四甲銨顯像液(堿性顯像液)進(jìn)行顯像，便能形成由抗蝕膜502的未曝光部分502b形成、線寬0.09μm且形狀良好的抗蝕圖案506，如圖5(d)所示。
根據(jù)第五個(gè)實(shí)施例，大氣中的水蒸氣在稀土類化合物的作用下附著在抗蝕膜502的表面，已附著在抗蝕膜502表面的水分，在水的表面張力及抗蝕膜表面的疏水性的作用下被吸到充滿了抗蝕膜502和投影鏡507之間的水504中而成為一體。因此，即使抗蝕膜502和投影鏡507之間的水504由于蒸發(fā)而減少，所減少的水分也能夠由從大氣中取得的水分補(bǔ)充上來，所以抗蝕圖案506的形狀就良好。
需提一下，將含稀土類化合物的溶液503供到抗蝕膜502上的方法，有將溶液503滴到抗蝕膜502上的方法(攪拌法)及將形成有抗蝕膜502的襯底浸到溶液503中的方法(浸漬法)，還有將溶液503霧狀地供到抗蝕膜502上的方法(噴霧法)。利用這些方法，確實(shí)可將溶液503中所含的稀土類化合物供到抗蝕膜502的表面。
(第六個(gè)實(shí)施例)參考附圖6(a)～圖6(d)，說明本發(fā)明的第六個(gè)實(shí)施例所涉及的圖案形成方法。
首先，準(zhǔn)備具有以下組成的正化學(xué)放大型抗蝕材料。
Base polymerpoly((norbornene-5-methylene-t-butylcarboxylate)-(maleic anhydride))(whereinnorbornene-5-methylene-t-butylcarboxylate∶maleic anhydride＝50mol％∶50mol％) ... 2g酸產(chǎn)生劑triphenylsulfonium nonaflate ...0.06g溶劑propylene glycol monomethyl ether acetate ... 20g接著，如圖6(a)所示，在襯底601上涂敷上述化學(xué)放大型抗蝕材料，而形成厚0.35μm的抗蝕膜602之后，再在抗蝕膜602上形成由含7wt％的氧化釹(稀土類化合物)的聚甲基丙烯酸甲酯形成的非水溶性膜(膜厚0.07μm)603。
接著，如圖6(b)所示，在讓水604充滿非水溶性膜603和投影鏡607之間的狀態(tài)下，用由NA為0.65的ArF準(zhǔn)分子激光形成的曝光光605透過未圖示的光掩模去照射非水溶性膜603及抗蝕膜602而進(jìn)行圖案曝光。因?yàn)檫@樣做以后在抗蝕膜602的曝光部分602a由酸產(chǎn)生劑產(chǎn)生酸，所以該曝光部分602a就變?yōu)橄鄬?duì)堿性顯像液具有可溶性。另一方面，因?yàn)樵诳刮g膜602的未曝光部分602b卻不會(huì)由酸產(chǎn)生劑產(chǎn)生酸，所以未曝光部分602b相對(duì)堿性顯像液仍然是難溶性不變。
接著，如圖6(c)所示，若用熱盤在110℃的溫度下對(duì)已進(jìn)行了圖案曝光的抗蝕膜602加熱60秒鐘以后，再用2.38wt％的氫氧化四甲銨顯像液(堿性顯像液)進(jìn)行顯像，便能形成由抗蝕膜602的未曝光部分602b形成、線寬0.09μm且形狀良好的抗蝕圖案606，如圖6(d)所示。
根據(jù)第六個(gè)實(shí)施例，大氣中的水蒸氣在稀土類化合物的作用下附著在非水溶性膜603的表面，已附著在非水溶性膜603表面的水分，在水的表面張力及非水溶性膜的疏水性的作用下被吸到充滿了非水溶性膜603和投影鏡607之間的水604中而成為一體。因此，即使非水溶性膜603和投影鏡607之間的水604由于蒸發(fā)而減少，所減少的水分也能夠由從大氣中取得的水分補(bǔ)充上來，所以抗蝕圖案606的形狀就良好。
需提一下，在第六個(gè)實(shí)施例中，用聚甲基丙烯酸甲酯膜作了非水溶性膜603，但并不限于此，還可用聚乙烯膜、聚丙烯膜或者是乙烯和丙烯的共聚合膜等烯烴膜作非水溶性膜603。
可適當(dāng)?shù)厥褂醚趸?、氯化物、硫酸物、硝酸物、氫氧化物、乙酸物或者辛酸物作第四個(gè)實(shí)施例～第六個(gè)實(shí)施例中的稀土類化合物。抗蝕膜、水或者水溶性膜中所含的稀土類化合物的添加量一般在幾wt％左右，但比這個(gè)數(shù)量多或者少都是可以的。
稀土類化合物的氧化物，例如有氧化釔、氧化釹、氧化鈰、氧化鑭或者氧化鈧等。
稀土類化合物的氯化物，例如有氯化鈰等。
稀土類化合物的硫酸物，例如有硫酸高鈰或者硫酸高鈰銨(ammonium ceric sulfate)等。
稀土類化合物的硝酸物，例如有硝酸鈰、硝酸鈰銨(ammoniumcerium nitrate)或者硝酸鑭等。
稀土類化合物的氫氧化物，例如有氫氧化鈰等。
稀土類化合物的乙酸物(acetate)，例如有乙酸鈰(cerium acetate)等。
稀土類化合物的辛酸物(octylate)，例如有辛酸鈰(cerium octylate)。
另外，在第一個(gè)實(shí)施例到第六個(gè)實(shí)施例中，可使用ArF準(zhǔn)分子激光、F2激光、KrAr激光或者Ar2激光等來代替KrF準(zhǔn)分子激光作曝光光用。
另外，在第一個(gè)實(shí)施例到第六個(gè)實(shí)施例中，可根據(jù)需要讓供到抗蝕膜上的水中含有表面活性劑等添加劑。
發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明所涉及的第一個(gè)到第五個(gè)實(shí)施例中的圖案形成方法，即使投影鏡和抗蝕膜(或者抗蝕膜上的膜)之間的水由于蒸發(fā)而減少，也能夠由從大氣中所吸取的水分來將所減少的那一部分水補(bǔ)充上來，于是，就不會(huì)在投影鏡和抗蝕膜(或者抗蝕膜上的膜)之間的上部區(qū)域形成空間部，曝光裝置的NA值就穩(wěn)定，抗蝕圖案的形狀就良好。
權(quán)利要求
1.一種圖案形成方法，其特征在于包括形成由含吸收水分的物質(zhì)的抗蝕材料制成的抗蝕膜的工序；在將浸漬溶液供向所述抗蝕膜上的狀態(tài)下，選擇曝光光去照射所述抗蝕膜而進(jìn)行圖案曝光的工序；以及對(duì)已進(jìn)行了圖案曝光的所述抗蝕膜進(jìn)行顯像處理而形成抗蝕圖案的工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖案形成方法，其特征在于所述吸收水分的物質(zhì)，為吸濕性化合物或者稀土類化合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖案形成方法，其特征在于所述吸濕性化合物，為乙烯甘醇(ethylene glycol)、聚乙烯甘醇(polyethylene glycol)、丙三醇(glycelin)或者N-甲基-2-吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidone)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖案形成方法，其特征在于所述稀土類化合物，為氧化釔、氧化釹、氧化鈰、氧化鑭或者氧化鈧；氯化鈰；硫酸高鈰或者硫酸高鈰銨(ammonium ceric sulfate)；硝酸鈰、硝酸鈰銨(ammonium cerium nitrate)或者硝酸鑭；氫氧化鈰；乙酸鈰(cerium acetate)；辛酸鈰(cerium octylate)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖案形成方法，其特征在于所述曝光光，為KrF準(zhǔn)分子激光、ArF準(zhǔn)分子激光、F2激光、KrAr激光或者Ar2激光。
6.一種圖案形成方法，其特征在于包括在將含吸收水分的物質(zhì)的浸漬溶液供向抗蝕膜上的狀態(tài)下，選擇曝光光去照射所述抗蝕膜而進(jìn)行圖案曝光的工序；和對(duì)已進(jìn)行了圖案曝光的所述抗蝕膜進(jìn)行顯像處理而形成抗蝕圖案的工序。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖案形成方法，其特征在于所述吸收水分的物質(zhì)，為吸濕性化合物或者稀土類化合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的圖案形成方法，其特征在于所述吸濕性化合物，為乙烯甘醇(ethylene glycol)、聚乙烯甘醇(polyethylene glycol)、丙三醇(glycelin)或者N-甲基-2-吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidone)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的圖案形成方法，其特征在于所述稀土類化合物，為氧化釔、氧化釹、氧化鈰、氧化鑭或者氧化鈧；氯化鈰；硫酸高鈰或者硫酸高鈰銨(ammonium ceric sulfate)；硝酸鈰、硝酸鈰銨(ammonium cerium nitrate)或者硝酸鑭；氫氧化鈰；乙酸鈰(cerium acetate)；辛酸鈰(cerium octylate)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖案形成方法，其特征在于所述供給浸漬溶液的工序，是利用攪拌法、浸漬法或者噴霧法進(jìn)行的。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖案形成方法，其特征在于所述曝光光，為KrF準(zhǔn)分子激光、ArF準(zhǔn)分子激光、F2激光、KrAr激光或者Ar2激光。
12.一種圖案形成方法，其特征在于包括在抗蝕膜上形成含吸收水分的物質(zhì)的膜的工序；在將浸漬溶液供到所述膜上的狀態(tài)下，選擇曝光光去照射所述抗蝕膜而進(jìn)行圖案曝光的工序；以及對(duì)已進(jìn)行了圖案曝光的所述抗蝕膜進(jìn)行顯像處理而形成抗蝕圖案的工序。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的圖案形成方法，其特征在于所述吸收水分的物質(zhì)，為吸濕性化合物或者稀土類化合物。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的圖案形成方法，其特征在于所述含稀土類化合物的膜為非水溶性膜。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的圖案形成方法，其特征在于所述非水溶性膜為烯烴膜。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的圖案形成方法，其特征在于所述烯烴膜為聚乙烯膜、聚丙烯膜或者乙烯丙烯的共聚合膜。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的圖案形成方法，其特征在于所述稀土類化合物，為氧化物、氯化物、硫酸物、硝酸物、氫氧化物、乙酸物或者辛酸物(octylate)；氧化釔、氧化釹、氧化鈰、氧化鑭或者氧化鈧；氯化鈰；硫酸高鈰或者硫酸高鈰銨(ammonium ceric sulfate)；硝酸鈰、硝酸鈰銨(ammonium cerium nitrate)或者硝酸鑭；氫氧化鈰；乙酸鈰(cerium acetate)；辛酸鈰(cerium octylate)。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的圖案形成方法，其特征在于所述曝光光，為KrF準(zhǔn)分子激光、ArF準(zhǔn)分子激光、F2激光、KrAr激光或者Ar2激光。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種圖案形成方法。其目的在于使通過浸漬光刻而得到的抗蝕圖案的形狀良好。形成含有吸濕性化合物的抗蝕膜102之后，在將水103供向該抗蝕膜102上的狀態(tài)下選擇曝光光104照射抗蝕膜102而進(jìn)行圖案曝光。對(duì)已進(jìn)行了圖案曝光的抗蝕膜102進(jìn)行顯像處理而形成抗蝕圖案105。
文檔編號(hào)G03G13/28GK1574219SQ20031012057
公開日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2003年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月23日
發(fā)明者遠(yuǎn)藤政孝, 笹子勝 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社