精細(xì)圖案形成方法和抗蝕劑表層處理劑技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供穩(wěn)定形成長寬比高的抗蝕劑圖案的抗蝕劑圖案形成方法和用于形成該抗蝕劑圖案的材料。在硅片Ｗ上形成抗蝕劑膜１。接著，通過曝光掩模Ｍ進行曝光后，進行曝光后烘烤。在曝光后烘烤后的硅片Ｗ上，形成抗蝕劑表層處理劑膜２，進行混合烘烤。由混合烘烤形成抗蝕劑強化部Ｒ。然后，除去未反應(yīng)部２ａ，干燥硅片Ｗ。對該硅片Ｗ進行等離子體干顯像，形成所希望的抗蝕劑圖案。（*該技術(shù)在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及在半導(dǎo)體器件的制造工序中，在基板上形成精細(xì)圖案的方法和用于形成該精細(xì)圖案的材料。
技術(shù)介紹
作為專利技術(shù)背景的現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)有以下文獻(xiàn)。專利文獻(xiàn)1特開平11-72922號公報；專利文獻(xiàn)2特開平2-134639號公報；專利文獻(xiàn)3特開平8-240913號公報；專利文獻(xiàn)4特開昭61-170738號公報；專利文獻(xiàn)5特開2001-52994號公報。隨著半導(dǎo)體器件的高集成化，在制造過程中，進行在半導(dǎo)體基板上形成的圖案的精細(xì)化。一般這種半導(dǎo)體基板上的精細(xì)圖案采用照相平版印刷技術(shù)形成。在此，參照圖7的工序流程斷面圖來概述以往的照相平版印刷技術(shù)中的抗蝕劑圖案形成方法的一個例子。首先，在硅片W上形成抗蝕劑膜101，并進行預(yù)烘烤(圖7(a))。通過曝光掩模M，對形成了抗蝕劑膜101的硅片W照射來自曝光光源的光L，進行曝光(圖7(b))。曝光后的硅片W在進行了曝光后烘烤后(圖7(c))，通過濕顯像除去感光部101b，并進行干燥(圖7(d))。另外，有時也用抗蝕劑或顯像液，通過濕顯像除去非感光部101a。把如此得到的抗蝕劑圖案作為掩模，選擇性蝕刻基底的薄膜，形成半導(dǎo)體基板上的精細(xì)圖案。因而，提高照相平版印刷的分辨率，具體地說使曝光光源短波長化對圖案的精細(xì)化是有效的。另外，在蝕刻工序中，采用干蝕刻也是有效的。另一方面，隨著半導(dǎo)體器件的高集成化，也要求在半導(dǎo)體基板表面上形成復(fù)雜的器件結(jié)構(gòu)。器件結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜的話，由于半導(dǎo)體基板表面的凹凸增加，所以需要在照相平版印刷工序中增加半導(dǎo)體基板上的抗蝕劑圖案的膜厚。即，有必要形成膜厚相對于寬度的比即長寬比大的抗蝕劑圖案。但是，隨著曝光光源短波長化，可以兼有透明性和耐干蝕刻性的抗蝕劑材料難以實現(xiàn)，所以存在難以形成長寬比大的抗蝕劑圖案的問題。專利技術(shù)要解決的問題為了解決上述問題，一直在研究各種技術(shù)。例如，公開了表層抗蝕劑法技術(shù)，即在抗蝕劑膜表層形成具有耐干蝕刻性的甲硅烷基化層，把該甲硅烷基化層作為掩模，進行干蝕刻，將圖案轉(zhuǎn)印到表層以外的部分(專利文獻(xiàn)1)。根據(jù)該技術(shù)，使用短波長的光源，可以形成長寬比高的抗蝕劑圖案，但由于甲硅烷基化層的形成在氣體的甲硅烷基化劑中進行，因而難于確保濃度的均勻性，方法穩(wěn)定性欠缺。另外，也存在氣體或液體的甲硅烷基化劑難于處理的問題。另外，一般還公知使用六甲基環(huán)三硅氮烷等在液體甲硅烷基化劑中進行甲硅烷基化的表層抗蝕劑法，但此時也存在同樣的問題。在此，參照圖8的工序流程斷面圖概述表層抗蝕劑法的一個例子。首先，在硅片W上形成抗蝕劑膜101，并進行預(yù)烘烤(圖8(a))。通過曝光掩模M，對形成了抗蝕劑膜101的硅片W照射來自曝光光源的光L，進行曝光(圖8(b))。對曝光后的硅片W進行曝光后烘烤(圖8(c))。接著，使感光部101b的表層和氣體或液體甲硅烷基化劑反應(yīng)，形成抗蝕劑強化部R(圖8(d))，把該抗蝕劑強化部R作為掩模，進行等離子體干顯像(圖8(e))。另外，有時也用抗蝕劑在非感光部101a的表層形成抗蝕劑強化部R。通過這一系列工序，可以得到長寬比大的抗蝕劑圖案，但由于使用氣體或液體甲硅烷基化劑，因而存在方法穩(wěn)定性欠缺的問題。另外，氣體或液體甲硅烷基化劑處理困難。本專利技術(shù)是為了解決這些問題而提出的，目的在于提供穩(wěn)定形成高長寬比的抗蝕劑圖案的抗蝕劑圖案形成方法和用于該抗蝕劑圖案形成的材料。解決問題的手段為了解決上述問題，本專利技術(shù)的第1專利技術(shù)是一種在基板上形成精細(xì)圖案的方法，其特征在于，具備第1成膜工序，該工序在前述基板上形成具有感光性的抗蝕劑膜，第2成膜工序，該工序在前述抗蝕劑膜上形成具有耐干蝕刻性的抗蝕劑表層處理劑膜，曝光工序，該工序選擇性地對前述抗蝕劑膜曝光，由此在前述抗蝕劑膜上得到感光部和非感光部，選擇性賦予工序，該工序賦予前述感光部和前述非感光部中的一方與前述抗蝕劑表層處理劑膜的選擇性反應(yīng)性，掩模層形成工序，該工序選擇性地使前述抗蝕劑膜和前述抗蝕劑表層處理劑膜反應(yīng)，形成具有耐干蝕刻性的掩模層，除去工序，該工序除去前述抗蝕劑表層處理劑膜的未反應(yīng)部分，以及干顯像工序，該工序在前述掩模層進行掩蔽的同時進行干顯像。第2專利技術(shù)是在第1專利技術(shù)中，前述第2成膜工序比前述曝光工序先進行。第3專利技術(shù)是在第1專利技術(shù)中，前述第2成膜工序比前述曝光工序后進行。第4專利技術(shù)是一種在基板上形成精細(xì)圖案的方法，其特征在于，具備在前述基板上形成樹脂膜的工序，第1成膜工序，該工序在前述樹脂膜上形成具有感光性的抗蝕劑膜，曝光工序，該工序選擇性地對前述抗蝕劑膜進行曝光，由此在前述抗蝕劑膜上得到感光部和非感光部，選擇性賦予工序，該工序賦予前述感光部和前述非感光部中一方的界面與具有耐干蝕刻性的抗蝕劑表層處理劑膜的選擇性反應(yīng)性，第1除去工序，該工序除去前述感光部和前述非感光部中的另一方，第2成膜工序，該工序在前述感光部和前述非感光部中的前述一方和前述樹脂膜的露出面上，形成前述抗蝕劑表層處理劑膜，掩模層形成工序，該工序選擇性地使前述感光部和前述非感光部中的前述一方與前述抗蝕劑表層處理劑膜反應(yīng)，形成具有耐干蝕刻性的掩模層，第2除去工序，該工序除去前述抗蝕劑表層處理劑膜的未反應(yīng)部分，以及干顯像工序，該工序在前述掩模層進行掩蔽的同時進行前述樹脂膜的干顯像。第5專利技術(shù)是在第1-3的任一專利技術(shù)中，前述抗蝕劑膜包括化學(xué)放大型抗蝕劑。第6專利技術(shù)是一種抗蝕劑表層處理劑，其用于與通過平版印刷法在基板上形成給定形狀的抗蝕劑圖案時使用的抗蝕劑膜的感光部和非感光部的一方選擇性反應(yīng)，形成具有耐干蝕刻性的掩模層，其特征在于，含有具有與前述感光部和非感光部中的前述一方的選擇性反應(yīng)性的耐干蝕刻性化合物以及不溶解在前述基板上形成抗蝕劑膜而得到的前述抗蝕劑膜的溶劑。第7專利技術(shù)是在第6專利技術(shù)中，前述耐干蝕刻性化合物在分子內(nèi)含有選自Si、Ti和A1中1種以上的元素。第8專利技術(shù)是在第7專利技術(shù)中，前述耐干蝕刻性化合物是有機改性硅氧烷或者有機改性硅烷。第9專利技術(shù)是在第8專利技術(shù)中，前述耐干蝕刻性化合物是有機改性硅油。第10專利技術(shù)是在第9專利技術(shù)中，前述有機改性硅油是1種以上選自氨基改性硅油、聚醚改性硅油、環(huán)氧改性硅油、甲醇改性硅油、巰基改性硅油、異丁烯改性硅油、苯酚改性硅油、氨基/聚醚不同官能團改性硅油和環(huán)氧/聚醚不同官能團改性硅油的化合物。第11專利技術(shù)是在第7專利技術(shù)中，前述耐干蝕刻性化合物是鈦酸鹽類偶聯(lián)劑或者鋁酸鹽類偶聯(lián)劑。第12專利技術(shù)是在第6專利技術(shù)中，前述抗蝕劑表層處理劑還含有具有與前述耐干蝕刻性化合物的反應(yīng)性的交聯(lián)性化合物。第13專利技術(shù)是在第12專利技術(shù)中，前述交聯(lián)性化合物是聚乙烯亞胺、聚乙烯基縮醛、三聚氰胺衍生物和脲衍生物中的任意一種。第14專利技術(shù)是在第6專利技術(shù)中，前述抗蝕劑表層處理劑涂布在前述抗蝕劑膜上，形成膜。第15專利技術(shù)是在第1-3的任一專利技術(shù)中，前述基板是半導(dǎo)體基板。專利技術(shù)的實施方式本專利技術(shù)的精細(xì)圖案形成方法包括在半導(dǎo)體基板上形成抗蝕劑表層處理劑膜的工序，所述抗蝕劑表層處理劑膜與抗蝕劑膜的曝光工序中的感光部或非感光部選擇性反應(yīng)，形成具有耐干蝕刻性的掩模層。通過曝光或者熱處理，成膜的抗蝕劑膜和抗蝕劑表層處理劑膜反應(yīng)，形成掩模層。上述抗蝕劑表層處理劑膜在平版印刷工序中的“曝光前”、“曝光后且顯像前”、“顯像后”的任一時期都可以成膜。另外，也可以形成在感光部形成掩模層的陰型和在非感光部形成掩模的陽本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種在基板上形成精細(xì)圖案的方法，其特征在于，具備：第１成膜工序，該工序在前述基板上形成具有感光性的抗蝕劑膜，第２成膜工序，該工序在前述抗蝕劑膜上形成具有耐干蝕刻性的抗蝕劑表層處理劑膜，曝光工序，該工序選擇性地對前述抗 蝕劑膜曝光，由此在前述抗蝕劑膜上得到感光部和非感光部，選擇性賦予工序，該工序賦予前述感光部和前述非感光部中的一方與前述抗蝕劑表層處理劑膜的選擇反應(yīng)性，掩模層形成工序，該工序選擇性地使前述抗蝕劑膜和前述抗蝕劑表層處理劑膜反應(yīng)， 形成具有耐干蝕刻性的掩模層，除去工序，該工序除去前述抗蝕劑表層處理劑膜的未反應(yīng)部分，以及干顯像工序，該工序在前述掩模層進行掩蔽的同時進行干顯像。

【技術(shù)特征摘要】
JP 2002-9-11 265429/021.一種在基板上形成精細(xì)圖案的方法，其特征在于，具備第1成膜工序，該工序在前述基板上形成具有感光性的抗蝕劑膜，第2成膜工序，該工序在前述抗蝕劑膜上形成具有耐干蝕刻性的抗蝕劑表層處理劑膜，曝光工序，該工序選擇性地對前述抗蝕劑膜曝光，由此在前述抗蝕劑膜上得到感光部和非感光部，選擇性賦予工序，該工序賦予前述感光部和前述非感光部中的一方與前述抗蝕劑表層處理劑膜的選擇反應(yīng)性，掩模層形成工序，該工序選擇性地使前述抗蝕劑膜和前述抗蝕劑表層處理劑膜反應(yīng)，形成具有耐干蝕刻性的掩模層，除去工序，該工序除去前述抗蝕劑表層處理劑膜的未反應(yīng)部分，以及干顯像工序，該工序在前述掩模層進行掩蔽的同時進行干顯像。2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，前述第2成膜工序比前述曝光工序先進行。3.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，前述第2成膜工序比前述曝光工序后進行。4.一種在基板上形成精細(xì)圖案的方法，其特征在于，具備在前述基板上形成樹脂膜的工序，第1成膜工序，該工序在前述樹脂膜上形成具有感光性的抗蝕劑膜，曝光工序，該工序選擇性地對前述抗蝕劑膜進行曝光，由此在前述抗蝕劑膜上得到感光部和非感光部，選擇性賦予工序，該工序賦予前述感光部和前述非感光部中的一方的界面，與具有耐干蝕刻性的抗蝕劑表層處理劑膜的選擇反應(yīng)性，第1除去工序，該工序除去前述感光部和前述非感光部中的另一方，第2成膜工序，該工序在前述感光部和前述非感光部中的前述一方和前述樹脂膜的露出面上，形成前述抗蝕劑表層處理劑膜，掩模層形成工序，該工序選擇性地使前述感光部和前述非感光部中的前述一方與前述抗蝕劑表層處理劑膜反應(yīng)，形成具有耐干蝕刻性的掩模層，第2除去工序，該工序除去前述抗蝕劑表層處理劑膜的未反應(yīng)部分，以及...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：石橋健夫，
申請(專利權(quán))人：株式會社瑞薩科技，
類型：發(fā)明
國別省市：JP[日本]