專利名稱：加工方法和半導(dǎo)體器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用光照射進(jìn)行加工的加工方法和使用該加工方法的半導(dǎo)體器件的制造方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體器件的微細(xì)化，在半導(dǎo)體器件的制造工序中的光刻工序中與下層之間的對(duì)準(zhǔn)技術(shù)的高精度化，就變成為不可或缺。
但是，在抗蝕劑下層上形成的膜對(duì)于對(duì)準(zhǔn)光反射或吸收大的情況下，要檢測來自對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的位置信息是困難的。例如，在形成Al等的金屬布線的光刻工序中，就不可能直接檢測出在Al膜的下層上形成的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的位置。為此，就必須采用預(yù)先在對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記本身上設(shè)置臺(tái)階，然后形成Al膜，通過檢測在對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記上產(chǎn)生的Al膜的凹凸形狀的辦法進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。但是，由濺射蒸鍍等的成膜方法的性質(zhì)可知，Al膜上的表面凹凸，對(duì)于基底的凹凸將變成為非對(duì)稱，所以，對(duì)準(zhǔn)誤差將增大，成品率就要降低。于是，人們提出了用磨損技術(shù)選擇性地除去Al膜等對(duì)于對(duì)準(zhǔn)光不透明的膜的方法。
磨損技術(shù)是使用激光等的加工技術(shù)的一種，由于可以形成微細(xì)圖形而無須使用光刻技術(shù)，故近些年來作為半導(dǎo)體器件的加工技術(shù)一直受到人們關(guān)注。所謂磨損，就是一種在向被加工膜上照射光時(shí)，當(dāng)照射強(qiáng)度達(dá)到某一閾值或其以上時(shí)，被加工膜就熔融、氣化的反應(yīng)。使用該反應(yīng)，就可以進(jìn)行開孔或切斷等的微細(xì)加工。
但是，在半導(dǎo)體制造工序中使用磨損技術(shù)的情況下，以在進(jìn)行磨損時(shí)，未完全氣化的金屬膜為主的被加工膜的一部分就要向加工區(qū)域周邊飛散，變成為微粒進(jìn)行附著。如果在微粒已附著到器件圖形區(qū)域上的狀態(tài)下，接著在上層上形成化學(xué)放大型正型抗蝕劑膜，則就會(huì)產(chǎn)生抗蝕劑膜的厚度差。為此，曝光·顯影后的抗蝕劑圖形就不能形成規(guī)定的尺寸。以這樣制成的抗蝕劑圖形為掩模加工制成的半導(dǎo)體器件，存在著在其器件特性上會(huì)產(chǎn)生大的波動(dòng)的問題。
為了抑制這種由微粒產(chǎn)生的缺陷，有這樣的技術(shù)(專利文獻(xiàn)1)在在被加工膜上形成了保護(hù)膜之后再進(jìn)行光加工，在加工結(jié)束后，與保護(hù)膜一起除去微粒。
在引用文獻(xiàn)1中，作為保護(hù)膜使用聚酰亞胺或聚酰胺等的耐熱性有機(jī)材料。這樣的耐熱性有機(jī)材料，不溶于溶劑，要除去保護(hù)膜是困難的。此外，本發(fā)明人進(jìn)行研究時(shí)得知，在保護(hù)膜除去后在被加工膜上還殘留有微粒。此外，還存在著這樣的問題取決于保護(hù)膜的機(jī)械特性有時(shí)候在加工時(shí)會(huì)產(chǎn)生膜剝離，從而變成為加工不合格。
特開平5-337661號(hào)公報(bào)發(fā)明的內(nèi)容如上所述，在被加工膜上形成耐熱性有機(jī)材料并進(jìn)行光加工的情況下，存在著難于除去耐熱性有機(jī)材料的問題。
在激光加工時(shí)，存在著這樣的問題在選擇性地加工加工區(qū)域的加工膜時(shí)產(chǎn)生的微粒，將附著在加工區(qū)域外邊，變成為缺陷的原因。此外，還存在著因在加工時(shí)產(chǎn)生膜剝離而變成為加工不良的問題。
本發(fā)明的目的在于提供一種在被加工膜上形成保護(hù)膜后再進(jìn)行光加工的技術(shù)中易于除去保護(hù)膜的加工方法和使用該加工方法的半導(dǎo)體器件的制造方法。
此外，本發(fā)明的另外一個(gè)目的在于提供可以抑制缺陷的發(fā)生的加工方法，和使用該加工方法的半導(dǎo)體器件的制造方法。
本發(fā)明，為了達(dá)到上述目的，其構(gòu)成如下。
本發(fā)明的一個(gè)例子的加工方法，其特征在于包括以下的工序在基板上的被加工膜上形成水溶性的保護(hù)膜的工序；照射加工光，選擇除去上述保護(hù)膜和上述被加工膜的加工區(qū)域的工序；除去上述保護(hù)膜的工序。
本發(fā)明的一個(gè)例子的加工方法，是包括在基板上的被加工膜上形成保護(hù)膜的工序，照射加工光，選擇除去上述保護(hù)膜和上述被加工膜的加工區(qū)域的工序，除去上述保護(hù)膜的工序的加工方法，其特征在于上述保護(hù)膜，使用在上述加工光的波長λ(nm)下的上述保護(hù)膜的消光系數(shù)k比上述被加工膜的消光系數(shù)k’更小的保護(hù)膜。
本發(fā)明的一個(gè)例子的加工方法，是包括在基板上的被加工膜上形成保護(hù)膜的工序，照射加工光，選擇除去上述保護(hù)膜和上述被加工膜的加工區(qū)域的工序，通過水溶解除去上述保護(hù)膜的工序的加工方法，其特征在于在設(shè)上述保護(hù)膜的比熱為CF(J/cm3·K)，吸收系數(shù)為α(l/nm)，消光系數(shù)為k，反射率為RF(％)，上述保護(hù)膜的溫度變化為ΔT(K)，上述保護(hù)膜的熔點(diǎn)為Tm(K)，大氣溫度為T0(K)，上述加工光的積分通量為F(J/cm2·pulse(脈沖))，上述光的波長為λ(nm)時(shí)，上述加工光的照射，在滿足以下的關(guān)系的條件下進(jìn)行。
Tm＞T0+ΔTΔT＝{α(1-RF/100)F/CF}α＝4πk/λ本發(fā)明的一個(gè)例子的加工方法，其特征在于作為上述保護(hù)膜的性質(zhì)，具有這樣的性質(zhì)即便是在選擇除去了上述保護(hù)膜和上述被加工膜的加工區(qū)域后，加工區(qū)域周邊的上述保護(hù)膜，也將維持水溶性。
本發(fā)明的一個(gè)例子的加工方法，其特征在于包括如下的工序向基板上供給含有溶劑的涂敷膜形成用藥液以在上述基板主面上形成液膜的工序；采用除去含于液膜中的溶劑的一部分的辦法形成被加工膜的工序；向上述被加工膜的加工區(qū)域選擇照射能量線以選擇除去上述被加工膜的工序；在照射上述能量線后，進(jìn)行幾乎完全除去含于被加工膜中的溶劑的真正意義的加熱處理的工序。
如上所述，倘采用本發(fā)明，對(duì)于選擇性地除去在被處理基板上形成的被加工膜，形成圖形的方法來說，要在被加工膜上形成了水溶性的保護(hù)膜之后一攬子地進(jìn)行保護(hù)膜和被加工膜的加工，或進(jìn)行減小被加工膜的內(nèi)部應(yīng)力的處理，故可以在加工區(qū)域周邊進(jìn)行沒有微粒或殘?jiān)墓饧庸ぁ?br> 附圖的簡單說明圖1是示出了實(shí)施形態(tài)1的半導(dǎo)體器件的制造工序的剖面圖。
圖2是示出了實(shí)施形態(tài)1的半導(dǎo)體器件的制造工序的剖面圖。
圖3是示出了實(shí)施形態(tài)1的保護(hù)膜的除去處理的圖。
圖4是示出了實(shí)施形態(tài)1的半導(dǎo)體器件的制造工序的變形例的圖。
圖5是示出了實(shí)施形態(tài)1的半導(dǎo)體器件的制造工序的變形例的圖。
圖6是示出了實(shí)施形態(tài)1的半導(dǎo)體器件的制造工序的變形例的圖。
圖7是示出了實(shí)施形態(tài)2的半導(dǎo)體器件的制造工序的剖面圖。
圖8是示出了實(shí)施形態(tài)3的半導(dǎo)體器件的制造工序的剖面圖。
圖9是示出了實(shí)施形態(tài)4的半導(dǎo)體器件的制造工序的剖面圖。
符號(hào)說明101...半導(dǎo)體基板，102...層間絕緣膜，105...通路插針，106...對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，107...Al膜，109...保護(hù)膜，110...加工光，112...抗蝕劑膜，113...對(duì)準(zhǔn)光(參照光)具體實(shí)施方式
以下，參看


本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)。
(實(shí)施形態(tài)1)在這里，以下，對(duì)可以進(jìn)行規(guī)定的加工而不使在光加工時(shí)發(fā)生的微粒附著在加工區(qū)域周邊的圖形形成方法進(jìn)行說明。
圖1、圖2是示出了實(shí)施形態(tài)1的半導(dǎo)體器件的制造工序的剖面圖。
準(zhǔn)備圖1(a)所示的形成Al布線前的階段的半導(dǎo)體器件。如圖1(a)所示，在半導(dǎo)體基板101上形成的層間絕緣膜102的表面層上，至少形成有與要在后邊形成的Al布線進(jìn)行連接的通路插針105，和進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記106。另外，標(biāo)號(hào)103、104，是插針、下層布線層。
如圖1(b)所示，在半導(dǎo)體元件的表面上依次形成Al膜107和保護(hù)膜109。保護(hù)膜109，可采用旋轉(zhuǎn)涂敷法將膜厚100nm的作為水溶性樹脂的聚丙烯酸樹脂(以后叫做保護(hù)膜)涂敷到被處理基板上后，使溶劑揮發(fā)的辦法形成。
如圖1(c)所示，采用在大氣中，對(duì)已在下方形成了對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記106的加工區(qū)域(縱100微米×橫200微米)照射5次加工光110的辦法，在保護(hù)膜109和Al膜107上形成開口。要做成為使得保護(hù)膜不會(huì)因加工光照射而玻璃化。在本實(shí)施形態(tài)中，加工光208是Q-switch(開關(guān))YAG激光的3次諧波(波長355nm)，加工光208的積分通量為0.4J/cm2·pulse。另外，標(biāo)號(hào)111是磨損時(shí)未完全氣化地飛散開來的保護(hù)膜109和Al膜107的微粒。
其次，在光加工后，用搬運(yùn)機(jī)器人將被處理基板搬運(yùn)到清洗單元內(nèi)，如圖1(d)所示，采用供給水的辦法剝離保護(hù)膜109。如圖3所示，從配置在被處理基板的上方的噴嘴121供給純水122(流量為1L/min)，邊用100rpm使基板100旋轉(zhuǎn)邊進(jìn)行60秒的清洗的辦法進(jìn)行保護(hù)膜109的剝離。在純水清洗后，使轉(zhuǎn)數(shù)上升到4000rpm，使基板干燥。
在上述光加工后進(jìn)行SEM觀察的結(jié)果，確認(rèn)已進(jìn)行了良好的加工而未在金屬膜的加工區(qū)域周邊殘留下微粒。
在用這樣的方法除去了對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記上邊的金屬膜后，如圖2(e)所示，形成I線抗蝕劑膜112。接著，如圖2(f)所示，借助于對(duì)準(zhǔn)光(參照光)113識(shí)別對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記106的位置。根據(jù)所識(shí)別的位置復(fù)制圖形，在抗蝕劑上形成潛像。進(jìn)行已形成了潛像的抗蝕劑膜的顯影，形成抗蝕劑圖形。以抗蝕劑圖形為掩模，對(duì)Al膜107進(jìn)行刻蝕，如圖2(g)所示，形成布線圖形。除去抗蝕劑圖形。
以之為掩模制作的器件可以得到不進(jìn)行真正意義的處理地制作的穩(wěn)定的器件特性，提高了成品率。
在本實(shí)施形態(tài)中，作為保護(hù)膜雖然使用的是聚丙烯酸，但是，理想的是使用保護(hù)膜是水溶性的，而且在加工光的波長下的透過性比被加工膜高的材料。通過使用透過性高的保護(hù)膜，保護(hù)膜幾乎不吸收激光，來自保護(hù)膜本身的發(fā)熱小。為此，在光照射時(shí)未分解完的保護(hù)膜不熔融地以固體的狀態(tài)向加工區(qū)域周邊飛散。以保持固體狀態(tài)不變地向加工區(qū)域周邊飛散的保護(hù)膜，可借助于加工后的水清洗而迅速地除去。此外，由于是水溶性的，所以可比較廉價(jià)地進(jìn)行保護(hù)膜的除去處理。
另一方面，在保護(hù)膜對(duì)激光的波長的透過性比被加工膜小的情況下，由于在保護(hù)膜中的光吸收大，故保護(hù)膜自身將進(jìn)行發(fā)熱·熔融。為此，當(dāng)熔融后的保護(hù)膜變成為微粒附著在加工區(qū)域周邊的保護(hù)膜上時(shí)，歸因于附著的微粒所具有的熱，保護(hù)膜將變質(zhì)或與下層的被加工膜進(jìn)行熔敷。其結(jié)果是即便是在加工后除去保護(hù)膜時(shí)，也不能除去已附著上熔融的微粒的區(qū)域的保護(hù)膜，從而變成為缺陷。
在本實(shí)施形態(tài)中，保護(hù)膜雖然使用的是聚丙烯酸，但是，材料并不限定于此。只要是與被加工膜相比對(duì)激光形成的光吸收小的材料即可，在設(shè)激光的波長為λ(nm)時(shí)的保護(hù)膜的消光系數(shù)為k，被加工膜的消光系數(shù)為k’時(shí)，只要選擇使用滿足以下的式(1)所描述的關(guān)系式的保護(hù)膜那樣的材料和加工光即可。
k＜k’(1)本實(shí)施形態(tài)中的聚丙烯酸和作為被加工膜的Al對(duì)波長355nm的消光系數(shù)，為1.0×10-4，3.36。
再有，激光照射后的保護(hù)膜，理想的是可以維持固體的狀態(tài)。因此，只要在照射1個(gè)激光脈沖時(shí)保護(hù)膜可以維持到熔點(diǎn)(Tm)或其以下即可。作為保護(hù)膜選擇的基準(zhǔn)，在設(shè)保護(hù)膜的比熱為CF(J/cm3·K)，吸收系數(shù)為α(l/nm)，消光系數(shù)為k，反射率為RF(％)，保護(hù)膜的溫度變化為ΔT(K)，保護(hù)膜的熔點(diǎn)為Tm(K)，大氣溫度為T0(K)，激光的積分通量為F(J/cm2·pulse)，激光的波長為λ(nm)時(shí)，選擇滿足以下的式(2)到式(4)所述的關(guān)系式那樣的材料和加工光即可。
Tm＞T0+ΔT (2)
ΔT＝{α(1-RF/100)F/CF} (3)α＝4πk/λ(4)表1示出了本實(shí)施形態(tài)中的對(duì)波長355nm的聚丙烯酸的物性值。


或者，即便是在保護(hù)膜對(duì)激光的光吸收大，因光加工而熔融的保護(hù)膜已附著到加工區(qū)域上的情況下，只要加工區(qū)域周邊的保護(hù)膜與光加工前同樣是維持水溶性的保護(hù)膜，則用什么材料都沒有問題。例如，也可以是具有羥基、羧基或氨基等的親水基的有機(jī)材料，或水溶性的無機(jī)材料。只要是具有這樣特性的保護(hù)膜，由于在光加工后的水洗工序中可以除去保護(hù)膜，故都可以用做本實(shí)施形態(tài)的保護(hù)膜。
在本實(shí)施形態(tài)中，作為光加工用的光源，雖然使用的是Q-swich YAG激光的3次諧波，但是，光源并不限定于此，也可以使用Q-swich YAG激光的4次諧波(波長266nm)或KrF準(zhǔn)分子激光等的脈沖激光和燈泡光。此外，在本實(shí)施形態(tài)中，激光加工，雖然使用的是采用用0.4J/cm2·pulse照射5次的辦法進(jìn)行的，但是加工條件并不限定于此，只要是可以進(jìn)行加工而不會(huì)在加工區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生殘?jiān)虿粫?huì)給作為被加工膜的金屬膜造成損傷的積分通量或照射次數(shù)即可。
此外，在本實(shí)施形態(tài)中，雖然說明的是被加工膜是金屬膜的情況，但是，適用例并不限定于此，也可以在被加工膜為金屬氧化膜、防反射膜、金屬膜、硅氮化膜、或硅碳化膜、硅氧化膜、多晶硅Si等的情況中使用。
此外，在本實(shí)施形態(tài)中，雖然在光加工后形成I線抗蝕劑膜，進(jìn)行構(gòu)圖，但是，構(gòu)圖所使用的抗蝕劑膜并不限定于此，也可以使用KrF抗蝕劑、ArF抗蝕劑、EB抗蝕劑等。
在本實(shí)施形態(tài)中，雖然在整個(gè)面上都形成了保護(hù)膜，但是，也可以如圖4所示，僅僅在所希望的位置上選擇性地形成保護(hù)膜。作為保護(hù)膜的選擇性的形成方法，例如，可以使用特開平2000-79366所述的方法。這里，作為選擇性形成保護(hù)膜的方法，雖然在例子中使用的是特開平2000-79366所述的方法，但是只要是可以在基板上選擇地形成膜厚受到控制的保護(hù)膜的方法，什么方法都可以。
此外，在本實(shí)施形態(tài)中，在光加工時(shí)雖然將光的照射區(qū)域做成為與加工區(qū)域同一大小進(jìn)行加工，但是，在光加工時(shí)，也可以如圖5(a)、圖5(b)所示，采用將在基板上的加工光141的照射形狀做成為長方形形狀，使加工光140對(duì)于基板相對(duì)地進(jìn)行掃描的辦法進(jìn)行加工。作為使基板和光相對(duì)地進(jìn)行掃描的方法，可采用使光軸固定而使基板移動(dòng)的辦法。或者，也可以采用使已對(duì)形狀進(jìn)行了控制的縫隙(光闌)進(jìn)行并行運(yùn)動(dòng)的辦法，使光軸進(jìn)行移動(dòng)。另外，標(biāo)號(hào)140是加工區(qū)域，圖5(a)是剖面圖，圖5(b)是加工區(qū)域的平面圖。
例如，在大氣中對(duì)于規(guī)定的加工區(qū)域(縱100微米×橫200微米)設(shè)置縱10微米×橫5微米的縫隙，用積分通量1.0J/cm2·pulse，振蕩頻率250Hz、縫隙的掃描速度500微米/sec邊使Q-swich YAG激光的3次諧波從加工區(qū)域的一端向另一端進(jìn)行掃描，邊照射激光以除去保護(hù)膜和Al膜。
通常，由于磨損而產(chǎn)生的氣體進(jìn)行膨脹時(shí)，未完全氣化的被加工膜的一部分會(huì)因氣體吹飛而產(chǎn)生微粒。為此，與采用進(jìn)行一攬子照射加工區(qū)域的整個(gè)區(qū)域的辦法進(jìn)行光加工的時(shí)候比較，使縮小成圖5所示的縫隙狀的照射區(qū)域?qū)τ诒惶幚砘逑鄬?duì)地進(jìn)行掃描，進(jìn)行光加工的方法，1次的光照射所產(chǎn)生的氣體的體積變小，可以進(jìn)一步抑制飛向加工區(qū)域周邊的微粒數(shù)和在加工區(qū)域邊界處的保護(hù)膜的膜剝離。此外，如圖6(a)、圖6(b)所示，也可以在掃描方向上等間隔地照射多個(gè)長方形形狀的加工光141a～141d。此外，如圖6(c)、圖6(d)所示，也可以在掃描方向上等間隔地以及在與掃描方向垂直的方向上等間隔地照射多個(gè)點(diǎn)形狀的加工光141c、141d。此外，如圖6(d)所示，也可以使在掃描方向上相鄰的加工光141d進(jìn)行重疊。
另外，所謂長方形形狀或點(diǎn)形狀，是指掃描方向的長度比加工區(qū)域的長度短的四角形形狀。特別是所謂長方形形狀，是指與掃描方向垂直的方向的長度和加工區(qū)域的與掃描方向垂直的方向的長度基本相等。
(實(shí)施形態(tài)2)圖7是示出了本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)2的半導(dǎo)體器件的制造工序的剖面圖。
首先，如圖7(a)所示，用旋轉(zhuǎn)涂敷法向Al膜107上涂敷以含有熱分解劑的酚醛清漆樹脂(有機(jī)材料)為主成分的有機(jī)膜149。其次，采用在100℃、60秒的條件下用熱板進(jìn)行加熱處理，使有機(jī)膜149中的溶劑揮發(fā)的辦法，形成保護(hù)膜。在這里，所說的熱分解劑，只要是具有作為可以誘發(fā)熱分解反應(yīng)的催化劑的作用，可以使構(gòu)成作為掩模膜起作用的有機(jī)膜的樹脂分解的分解劑即可，沒有什么特別限定。
其次，如圖7(b)所示，得到已在150℃、60秒的條件下對(duì)被處理基板進(jìn)行了加熱處理的有機(jī)膜150。在加熱處理中，熱分解劑作為構(gòu)成有機(jī)膜的樹脂的熱分解反應(yīng)的催化劑發(fā)揮作用。借助于熱分解反應(yīng)樹脂的主鏈被切斷。分子量因樹脂的主鏈被切斷而變小，有機(jī)膜150的內(nèi)部應(yīng)力變小。
然后，如圖7(c)所示，在大氣中，用Q-switch YAG激光的3次諧波(波長355nm)，對(duì)加工區(qū)域(縱100微米×橫200微米)用激光的積分通量為0.6J/cm2·pulse照射5次加工光的辦法，在樹脂膜150上形成開口。
接著，如圖7(d)所示，以樹脂膜為掩模借助于濕法刻蝕選擇除去Al膜。這時(shí)，未發(fā)生歸因于膜剝離的加工不合格。
在除去了樹脂膜后，與實(shí)施形態(tài)1同樣，在Al膜107上形成I線抗蝕劑膜，向?qū)?zhǔn)標(biāo)記106上照射對(duì)準(zhǔn)光(參照光)對(duì)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的位置進(jìn)行識(shí)別。在根據(jù)所識(shí)別的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記106的位置進(jìn)行了曝光后，進(jìn)行顯影，形成抗蝕劑圖形。以抗蝕劑圖形為掩?？涛gAl膜107，形成布線圖形。用上述的工序中制作的半導(dǎo)體元件，可以得到不進(jìn)行真正意義的處理地制作的穩(wěn)定的器件特性，提高了成品率。
如上所述，采用借助于熱分解反應(yīng)切斷構(gòu)成作為掩模膜起作用的有機(jī)膜的樹脂的主鏈的辦法，由于加到保護(hù)膜內(nèi)部的應(yīng)力減小，故即便是加在內(nèi)部的應(yīng)力大的材料，也可以用做保護(hù)膜。
此外，在本實(shí)施形態(tài)中的熱分解劑，包括從掩模膜的成膜溫度(在本實(shí)施形態(tài)中為100℃)到200℃的溫度范圍內(nèi)反應(yīng)開始的熱分解劑。當(dāng)熱分解劑的反應(yīng)開始溫度比成膜溫度還低時(shí)，由于在成膜時(shí)的加熱處理中就會(huì)過度進(jìn)行酚醛清漆樹脂的分解，故將產(chǎn)生加工特性惡化的問題。此外，當(dāng)反應(yīng)溫超過了200℃時(shí)，則存在著膜特性將歸因于酚醛清漆樹脂的氧化反應(yīng)而劣化的可能性。因此，熱分解劑的反應(yīng)開始溫度從成膜溫度到200℃的范圍是優(yōu)選的。此外，如果熱分解劑的添加量過少，由于幾乎不會(huì)進(jìn)行分解反應(yīng)，故在光加工特性上看不到變化，將產(chǎn)生膜剝離。此外，如果熱分解劑的添加量過多，由于將促進(jìn)分解反應(yīng)，故存在著在光加工后濕法刻蝕時(shí)的耐藥品性劣化的可能性。因此，優(yōu)選的是使熱分解劑對(duì)于酚醛清漆樹脂的添加量在合適的范圍內(nèi)。
在對(duì)于要進(jìn)行加工的金屬膜來說不能充分得到光加工裝置的積分通量的情況下，要用實(shí)施形態(tài)1的圖形形成方法形成所希望的圖形并不容易。但是，倘采用在本實(shí)施形態(tài)中所說明的圖形形成方法，由于與加工光的積分通量沒有關(guān)系，故在Al膜的加工中可以形成所希望的圖形。
此外，在本實(shí)施形態(tài)中，雖然是用由熱板進(jìn)行的加熱來進(jìn)行掩模膜的改質(zhì)處理的，但是，加熱方法并不限定于此，也可以采用向被處理基板照射紅外線的辦法進(jìn)行，只要是可以加熱被處理基板的方法用什么方法都可以。
此外，掩模膜的改質(zhì)處理，并不限定于加熱處理。除此之外也可以使用光催化劑，該催化劑具有通過照射能量線的辦法使含于掩模膜中的催化劑活化，使掩模膜分解的作用。此外，使光催化劑活化的能源，只要是通過照射紫外線、遠(yuǎn)紫外線、深紫外線、電子束等的光的辦法使催化劑活化，可使掩模膜發(fā)生分解反應(yīng)的，采用何種都可以。
在本實(shí)施形態(tài)中，雖然是在大氣中進(jìn)行光加工的，但是也可以在流水中進(jìn)行。
此外，在本實(shí)施形態(tài)中，作為要在掩模膜的光加工后進(jìn)行的金屬膜的刻蝕方法，雖然是用濕法刻蝕進(jìn)行的，但是，刻蝕方法并不限定于此，既可以是干法刻蝕也可以是各向異性刻蝕，可由被加工膜的特性選擇適宜最佳的方法。
此外，在本實(shí)施形態(tài)中，雖然說明的是被加工膜是金屬膜的情況，但是，適用例并不限定于此，對(duì)于被加工膜為金屬氧化膜、防反射膜、金屬膜、硅氮化膜、或硅碳化膜、硅氧化膜、多晶硅Si等任何一者的情況也都可以使用。
此外，在本實(shí)施形態(tài)中，雖然在光加工后形成I線抗蝕劑膜，進(jìn)行構(gòu)圖的，但是，構(gòu)圖中所使用的抗蝕劑膜并不限定于此，也可以使用KrF抗蝕劑、ArF抗蝕劑、EB抗蝕劑等的任何一者。
此外，在本實(shí)施形態(tài)中，在光加工時(shí)雖然將光的照射區(qū)域做成為與加工區(qū)域同一大小進(jìn)行加工，但是，就像在實(shí)施形態(tài)1中也說明過的那樣，也可以將光的照射形狀做成為長方形形狀或點(diǎn)形狀，使加工光對(duì)于基板相對(duì)地進(jìn)行掃描的辦法進(jìn)行加工。
(實(shí)施形態(tài)3)圖8是示出了本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)3的半導(dǎo)體器件的制造工序的剖面圖。另外，在圖8中，僅僅示出了已形成了對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的區(qū)域。
如圖8(a)所示，邊使半導(dǎo)體基板101旋轉(zhuǎn)，邊從噴嘴205向SiO2膜203上供給含有溶劑和防反射劑的防反射膜形成用藥液206，形成液狀的液膜204。另外，標(biāo)號(hào)106是在硅基板內(nèi)埋入形成的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，標(biāo)號(hào)201是硅氮化膜。
其次，如圖8(b)所示，使半導(dǎo)體基板101旋轉(zhuǎn)，借助于旋轉(zhuǎn)干燥處理得到從液膜204中除去了溶劑的一部分后的防反射膜207。除了旋轉(zhuǎn)干燥處理之外，也可以在減壓下載置已形成了液膜的基板，從液膜中除去一部分的溶劑。
其次，如圖8(c)所示，采用在大氣中，對(duì)加工區(qū)域(縱100微米×橫200微米)照射5次加工光208的辦法，在防反射膜207上形成開口，開口的形成是在對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的上方。在光加工后，進(jìn)行SEM觀察的結(jié)果，確認(rèn)在防反射膜的加工區(qū)域周邊已進(jìn)行了不殘留微粒的、良好的加工。加工光208，是Q-switch YAG激光的3次諧波(波長355nm)，加工光208的積分通量為0.4J/cm2·pulse。
其次，如圖8(d)所示，將半導(dǎo)體基板的101載置到在熱板210上，為了得到所希望的防反射特性，在300℃、120秒的條件下進(jìn)行加熱處理(真正意義上的熱處理)，得到已幾乎完全除去了溶劑的防反射膜209。
在上述的處理后，在防反射膜上形成膜厚200nm的ArF光(波長193nm)用化學(xué)放大型正型抗蝕劑。接著，將該基板搬運(yùn)到ArF準(zhǔn)分子激光為光源的曝光裝置內(nèi)，通過曝光用原版，照射對(duì)準(zhǔn)光(參照光)識(shí)別對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記106的位置。按照對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記106的位置，復(fù)制柵極加工用圖形。在對(duì)該基板進(jìn)行熱處理后進(jìn)行顯影，形成柵極加工用圖形。以這樣制作的抗蝕劑圖形為掩模進(jìn)行加工制成的器件，由于在激光加工時(shí)不產(chǎn)生微粒，可以形成規(guī)定的柵極尺寸，故可以制造半導(dǎo)體器件而不會(huì)給經(jīng)歷之后的工序制作的器件的特性造成影響。
在本實(shí)施形態(tài)中，其特征在于在進(jìn)行用來完全除去溶劑的加熱處理之前進(jìn)行光加工。由于在加熱處理之前進(jìn)行光加工，故防反射膜迅速地氣化，可以進(jìn)行沒有微粒的加工。另一方面，現(xiàn)有方法，即若在300℃的高溫下加熱處理后進(jìn)行光加工，由于防反射膜難于氣化，故就會(huì)產(chǎn)生微粒。特別是在防反射膜中由于加熱處理進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，有時(shí)候也可以得到防反射特性。在防反射膜進(jìn)行交聯(lián)的情況下，由于在光加工時(shí)更難于氣化，故將發(fā)生更多的微粒。
在本實(shí)施形態(tài)中，作為加工光，雖然使用的是Q-swich YAG激光的3次諧波，但是，光源并不限定于此，也可以使用Q-swich YAG激光的4次諧波(波長266nm)或KrF準(zhǔn)分子激光等的脈沖激光和燈泡光。此外，在本實(shí)施形態(tài)中，光加工，并不限定于上述條件，只要是可以進(jìn)行加工而不會(huì)在加工區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生殘?jiān)虿粫?huì)給防反射膜的下層膜造成損傷的積分通量或照射次數(shù)即可。此外，在本實(shí)施形態(tài)中，雖然是在大氣中進(jìn)行的光加工，但是也可以在加工區(qū)域上形成了液流或氣流的狀態(tài)下進(jìn)行。
此外，在本實(shí)施形態(tài)中，在光加工時(shí)雖然將光的照射區(qū)域做成為與加工區(qū)域同一大小進(jìn)行加工，但是，就像在實(shí)施形態(tài)1中也說明過的那樣，也可以將光的照射區(qū)域縮小為狹縫狀，使基板與光相對(duì)地進(jìn)行掃描的辦法進(jìn)行加工。
此外，在本實(shí)施形態(tài)中，雖然說明的是被加工膜是防反射膜的情況，但是，被加工膜并不限定于此，只要是抗蝕劑膜，氧化硅膜，聚酰亞胺膜等的涂敷膜，對(duì)任何一者都可以使用。
(實(shí)施形態(tài)4)圖9是示出了本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)4的半導(dǎo)體器件的制造工序的工序剖面圖。在圖9中，對(duì)于那些與圖1相同的部位都賦予同一標(biāo)號(hào)，而省略其說明。
首先，如圖9(a)所示，用旋轉(zhuǎn)涂敷法供給含有溶劑的防反射膜形成用藥液206，形成液膜204。然后，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)干燥處理，在被處理基板上形成已從液膜中除去了一部分的溶劑的防反射膜。除去旋轉(zhuǎn)干燥處理之外，也可以在減壓下載置已形成了液膜的基板，從液膜中除去一部分的溶劑。
其次，如圖9(b)所示，將半導(dǎo)體基板101載置到在熱板210上，在150℃、60秒的條件下進(jìn)行預(yù)加熱處理，得到已除去了含于膜中的一部分溶劑的防反射膜217。在本實(shí)施形態(tài)中使用的防反射膜，為了得到光刻工序所需要的防反射特性，通常要在300℃下進(jìn)行加熱處理。但是，在該階段中的基板的加熱處理，要在比該溫度更低的溫度下進(jìn)行，這是其特征。
其次，如圖9(c)所示，采用在大氣中，對(duì)加工區(qū)域(縱100微米×橫200微米)照射5次加工光208的辦法，在防反射膜217上形成開口，開口的形成是在對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的上方。在光加工后，進(jìn)行SEM觀察的結(jié)果，確認(rèn)在防反射膜的加工區(qū)域周邊已進(jìn)行了不殘留微粒的、良好的加工。加工光208，是Q-switch YAG激光的3次諧波(波長355nm)，加工光208的積分通量為0.4J/cm2·pulse。
其次，如圖9(d)所示，將半導(dǎo)體基板的101載置到熱板210上，在350℃、120秒的條件下進(jìn)行真正意義的加熱處理，基本上除去膜中的溶劑，得到已進(jìn)行了交聯(lián)反應(yīng)的防反射膜218。
在上述的處理后，在防反射膜上邊形成膜厚200nm的ArF光(波長193nm)用化學(xué)放大型正型抗蝕劑。接著，將該基板搬運(yùn)到ArF準(zhǔn)分子激光為光源的曝光裝置內(nèi)，通過曝光用原版，照射對(duì)準(zhǔn)光(參照光)得到對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記106的位置。按照對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記106的位置，復(fù)制柵極加工用圖形。在對(duì)該基板進(jìn)行熱處理后進(jìn)行顯影，形成柵極加工用圖形。以這樣制作的抗蝕劑圖形為掩模進(jìn)行加工制成的器件，由于激光加工時(shí)不產(chǎn)生微粒，可以形成規(guī)定的柵極尺寸，故可以制造半導(dǎo)體器件而不會(huì)給經(jīng)歷之后的工序制作的器件的特性造成影響。
在實(shí)施形態(tài)3中，用旋轉(zhuǎn)干燥處理除去了液膜中的溶劑的一部分。但是，被加工膜中，在已用旋轉(zhuǎn)涂敷法形成了膜的階段中，由于含有多量的溶劑，故若在該狀態(tài)下進(jìn)行光加工，則存在著產(chǎn)生膜剝離等的可能性。在本實(shí)施形態(tài)中，由于借助于旋轉(zhuǎn)干燥處理，借助于預(yù)加熱處理進(jìn)一步除去了溶劑，故難于發(fā)生膜剝離，因而不會(huì)產(chǎn)生微粒。
在本實(shí)施形態(tài)中，用來得到防反射膜的預(yù)加熱處理的加熱溫度條件是150℃。就如在實(shí)施形態(tài)3中已說明的那樣，若光加工前的加熱溫度過高，則在光加工時(shí)防反射膜就難于氣化，因而會(huì)產(chǎn)生微粒。特別是由于在被加工膜是通過加熱處理而發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)的膜的情況下會(huì)變得更加顯著，故在進(jìn)行這樣的被加工膜的光加工時(shí)，在光加工前在基板的加熱溫度優(yōu)選小于防反射膜的交聯(lián)溫度。
此外，反之，若加熱溫度過低，由于在有的材料的情況下膜中會(huì)多量地殘留下溶劑，故膜強(qiáng)度將劣化。為此，存在著光加工時(shí)會(huì)發(fā)生膜剝離的可能性。因此，在光加工前的階段中的基板的加熱溫度必須小于防反射膜的交聯(lián)溫度，而且要是不會(huì)給加工形狀造成影響的那種程度的溫度范圍。
在本實(shí)施形態(tài)中，作為光加工用的光源，雖然使用的是Q-swich YAG激光的3次諧波，但是，光源并不限定于此，也可以使用Q-swich YAG激光的4次諧波(波長266nm)或KrF準(zhǔn)分子激光等的脈沖激光和燈泡光。此外，在本實(shí)施形態(tài)中，激光加工，雖然使用的是采用用積分通量0.4(J/cm2·pulse)照射5次的辦法進(jìn)行的，但是加工條件并不限定于此，只要是可以進(jìn)行加工而不會(huì)在加工區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生殘?jiān)虿粫?huì)給在防反射膜的下層形成的層間絕緣膜造成損傷的積分通量或照射次數(shù)即可。此外，在本實(shí)施形態(tài)中，雖然在大氣中進(jìn)行的光加工，但是也可以在流水中進(jìn)行。
此外，在本實(shí)施形態(tài)中，在光加工時(shí)雖然將光的照射區(qū)域做成為與加工區(qū)域同一大小進(jìn)行加工，但是，就像在實(shí)施形態(tài)1中也說明過的那樣，也可以將光的照射區(qū)域縮小為狹縫狀，使基板與光相對(duì)地進(jìn)行掃描的辦法進(jìn)行加工。
此外，在本實(shí)施形態(tài)中，雖然說明的是被加工膜是防反射膜的情況，但是，被加工膜并不限定于此，只要是抗蝕劑膜，氧化硅膜，聚酰亞胺膜等的涂敷膜，對(duì)任何一者都可以使用。
另外，本發(fā)明，并不限定于上述實(shí)施形態(tài)。例如，在各個(gè)實(shí)施形態(tài)中，雖然示出的是在半導(dǎo)體器件的制造工序中使用的例子，但是也可以在別的用途中使用。
除此之外，本發(fā)明還可以在不背離其要旨的范圍內(nèi)進(jìn)行種種的變形后實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種加工方法，其特征在于具有向基板上供給含有溶劑的涂敷膜形成用藥液以在上述基板主面上形成液膜的工序；采用除去含于液膜中的溶劑的一部分的辦法形成被加工膜的工序；向上述被加工膜的加工區(qū)域選擇照射加工光以選擇除去上述被加工膜的工序；在照射上述加工光后，進(jìn)行幾乎完全除去含于被加工膜中的溶劑的真正意義的加熱處理的工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工方法，其特征在于含于液膜中的溶劑的一部分的除去，是將從包括旋轉(zhuǎn)干燥處理、減壓處理和預(yù)加熱處理的組中選擇1個(gè)或其以上的處理組合起來的處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的力加工方法，其特征在于上述預(yù)加熱處理的處理溫度，在上述真正意義的加熱處理的處理溫度或其以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工方法，其特征在于上述加工光的照射，在已在上述加工區(qū)域上形成了氣流或液流的狀態(tài)下進(jìn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工方法，其特征在于上述基板，具備在上述加工區(qū)域上形成的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，或位置偏差測量標(biāo)記。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工方法，其特征在于上述被加工膜是防反射膜、金屬膜、金屬氧化膜、硅氮化膜或硅碳化膜、硅氧化膜、多晶Si中的任何一者。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工方法，其特征在于上述加工光，是激光、燈泡光。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工方法，其特征在于上述加工光在上述基板上的照射形狀比上述加工區(qū)域小，使上述加工光對(duì)上述基板進(jìn)行掃描。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的加工方法，其特征在于上述加工光的照射形狀，是上述加工光的掃描方向的寬度比上述加工區(qū)域的上述掃描方向的寬度短的四角形。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的加工方法，其特征在于上述加工光，沿著上述掃描方向等間隔地多個(gè)進(jìn)行照射。
11.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括向具備半導(dǎo)體基板和位置對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的被處理基板上，供給含有溶劑的涂敷膜形成用藥液在該基板主面上形成液膜的工序；采用除去含于液膜中的溶劑的一部分的辦法形成被加工膜的工序；向包括上述位置對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的區(qū)域的上述被加工膜上選擇照射加工光，選擇除去上述被加工膜的工序；在上述加工光的照射后，進(jìn)行幾乎完全除去含于被加工膜中的溶劑的真正意義的加熱處理的工序；在上述被加工膜上形成感光性膜的工序；向上述位置對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記照射參照光識(shí)別該標(biāo)記的位置的工序；根據(jù)所識(shí)別的位置對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的位置信息，向上述感光性膜的規(guī)定的位置上，照射能量線，在該感光性膜上形成潛像的工序；使已形成了上述潛像的感光性膜顯影的工序。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于含于液膜中的溶劑的一部分的除去，是將從包括旋轉(zhuǎn)干燥處理、減壓處理和預(yù)加熱處理的組中選擇出來的1個(gè)或其以上的處理組合起來的處理。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的加工方法，其特征在于上述預(yù)加熱處理的處理溫度，在上述真正意義的加熱處理的處理溫度或其以下。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于在被加工膜上形成了保護(hù)膜后再進(jìn)行光加工的技術(shù)中，使保護(hù)膜的除去變得容易起來。其特征在于具有向基板上供給含有溶劑的涂敷膜形成用藥液以在上述基板主面上形成液膜的工序；采用除去含于液膜中的溶劑的一部分的辦法形成被加工膜的工序；向上述被加工膜的加工區(qū)域選擇照射加工光以選擇除去上述被加工膜的工序；在照射上述加工光后，進(jìn)行幾乎完全除去含于被加工膜中的溶劑的真正意義的加熱處理的工序。
文檔編號(hào)B23K26/00GK1963995SQ20061016295
公開日2007年5月16日 申請日期2004年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月13日
發(fā)明者竹石知之, 川野健二, 池上浩, 伊藤信一, 渡瀨正美 申請人:株式會(huì)社東芝