阻挡膜形成用材料及使用它的图案形成方法技术

本发明专利技术公开了一种阻挡膜形成用材料及使用它的图案形成方法。在衬底（１０１）上形成抗蚀膜（１０２）。接着，在已形成的抗蚀膜（１０２）上形成含有碱性化合物即例如二环己基胺的阻挡膜（１０３）。接着，将含有硫酸铯的液体浸渍用液体（１０４）供到阻挡膜（１０３）上的状态下，用曝光光（１０５）透过阻挡膜（１０３）选择性地照射抗蚀膜（１０２），进行图案曝光。接着，进行了图案曝光后去掉阻挡膜（１０３），对已进行图案曝光的抗蚀膜（１０２）还进行显像处理，形成形状良好的抗蚀图案（１０２ａ）。因此，能够防止用于浸渍光刻的液体浸渍用液体对抗蚀膜造成影响，得到形状良好的微细图案。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在半导体装置的制造工艺等中所用的、用以形成形成在浸渍光刻用抗蚀膜上的阻挡膜的。
技术介绍
随着半导体集成电路的大集成化和半导体元件的小型化，就希望加速光刻技术的开发。现在的情况是，利用用水银灯、氪氟(KrF)准分子激光或者氩氟(ArF)准分子激光等作曝光光的光刻技术形成图案。与此同时，还在探讨如何使用波长更短、即波长157nm的氟(F2)激光。然而，因为曝光装置和抗蚀材料中还有很多课题尚未得以解决，所以使用波长更短的曝光光的光刻技术的实用化为时尚早。在这样的情况下，最近，为使用现有的曝光光推进图案的进一步微细化，有人提出了浸渍光刻(immersion lithography)法(例如，参照非专利文献1)。根据该浸渍光刻法，因为折射率为n(n＞1)的液体充满了曝光装置内的投影透镜(projection lens)与晶片上的抗蚀膜之间的区域，所以曝光装置的NA(开口数)的值成为n·NA。结果是，抗蚀膜的解像度提高。近年，关于浸渍光刻法，还有人提案过用酸性溶液作液体浸渍用液体，以进一步提高折射率(例如，参照非专利文献2)。下面，参照图10(a)～图10(d)，说明现有的使用浸渍光刻的图案形成方法。首先，准备具有以下组成的正化学放大型抗蚀材料。聚((降冰片烯-5-亚甲基叔丁基羧酸酯)(摩尔百分比50％)-(马来酸酐)(摩尔百分比50％))(基础聚合物)………………2g三氟甲磺酸三氟铳(trifluoro sulphonium triflate)(酸产生剂)…………………………………………………………………0.04g三乙醇胺(酸消失剂)………………………………………0.002g丙二醇单甲醚乙酸酯(溶剂)……………………………………20g接着，如图10(a)所示，在衬底1上涂敷所述化学放大型抗蚀材料，形成厚度0.35μm的抗蚀膜2。接着，如图10(b)所示，边将含有质量百分比浓度5％的硫酸铯的液体浸渍用液体3供到抗蚀膜2上，边用由NA为0.68的氩氟准分子激光形成的曝光光4透过掩模5去照射抗蚀膜2，进行图案曝光。接着，如图10(c)所示，若用热盘(hot plate)在105℃的温度下对已进行图案曝光的抗蚀膜2加热60秒钟后，再用质量百分比浓度2.38％的氢氧化四甲铵显像液(tetramethylammonium hydroxidedeveloper)进行显像，便能形成由抗蚀膜2的未曝光部分形成的抗蚀图案2a，如图10(d)所示。《非专利文献1》M.Switkes and M.Rothschild，“Immersionlithography at 157nm”，J.Vac.Sci.Technol.，Vol.B19，p.2353(2001)《非专利文献2》B.W.Smith，A.Bourov，Y.Fan，L.Zavyalova，N.Lafferty，F.Cropanese，“Approaching the numerical aperture of water-Immersion lithography at 193nm”，Proc.SPIE，Vol.5377，p.273(2004)但是，如图10(d)所示，利用所述现有的图案形成方法得到的抗蚀图案2a的图案形状不良。本案专利技术人，对利用浸渍光刻得到的抗蚀图案的形状不良的原因进行了各种各样的探讨，得出了以下结论。就是说，因为酸产生剂或者酸消失剂(quencher)等低分子量的化合物从抗蚀膜2中溶解出，跑到供到抗蚀膜2上的液体3中，液体3又会浸透到抗蚀膜2中，所以从抗蚀膜本身得不到人们所希望的性能。例如，在图10(d)所示的情况下，一般认为是因为在抗蚀膜2的曝光区域和非曝光区域的界面酸产生剂的浓度下降，所以成为抗蚀图案2a的上部为帽檐状(T-top形状)的不良图案。相反，在让酸产生剂失去活力的酸消失剂的浓度下降的情况下，所得到的抗蚀图案2a反而成为上端部变圆的不良形状。不管在哪一种情况下，只要利用形状不良的抗蚀图案2a蚀刻被处理膜，从被处理膜得到的图案的形状都会不良。而会出现半导体装置的制造工序下的生产性及产品合格率下降的问题。
技术实现思路
本专利技术正是为解决所述问题而研究开发出来的。其目的在于防止用于浸渍光刻的液体浸渍用液体对抗蚀膜造成影响，得到形状良好的微细图案。本案专利技术人从所述研究结果得知在抗蚀膜上形成含有碱性化合物的阻挡膜，并让该抗蚀膜和供到其上的液体浸渍用液体不直接接触，就能防止抗蚀膜中的成份溶解到液体中，或者是防止液体浸透到抗蚀膜中。就是说，在曝光工序之前，在抗蚀膜上事先形成含有碱性化合物的阻挡膜，这样就能防止液体浸渍用液体对抗蚀膜造成影响。因为含有碱性化合物的阻挡膜，特别是在液体为酸性的情况下，阻挡液体浸透到阻挡膜中，所以为阻挡膜的性质的稳定化作出贡献。可以用硫酸铯(Cs2SO4)水溶液、磷酸(H3PO4)水溶液等作酸性液体。补充说明一下，在某些情况下，为了增高液体浸渍用液体的折射率而使用酸性液体。不过，液体浸渍用液体不限于酸性的，而也可以是通常的水。本专利技术所涉及的阻挡膜，能让抗蚀膜与液体不接触，而防止液体浸透到抗蚀膜中或抗蚀成份从抗蚀膜中溶解出来。本专利技术正是基于上述见解而专利技术出的。通过在抗蚀膜上形成防止液体浸渍用液体浸透到抗蚀膜中、防止抗蚀膜中的成份溶解到液体中的阻挡膜，而保持抗蚀膜的被期望的性能。具体而言是按照以下方法来实现的。本专利技术所涉及的阻挡膜形成用材料，以在将液体浸渍用液体供到由化学放大型抗蚀剂形成的抗蚀膜上对抗蚀膜曝光的时候，用以在抗蚀膜和液体之间形成阻挡膜的阻挡膜形成用材料为对象，含有聚合物和碱性化合物。根据本专利技术的阻挡膜形成用材料，因为形成在抗蚀膜和液体之间的阻挡膜形成用材料含有碱性化合物，所以防止抗蚀膜的例如酸产生剂、酸消失剂等成份溶解到液体中或液体浸透到抗蚀膜中。因此，因为曝光时抗蚀膜维持作为化学放大型抗蚀剂所希望的性能，所以能够得到形状良好的抗蚀图案。补充说明一下，在本专利技术中最好是这样的，相对含在阻挡膜形成用材料中的聚合物，碱性化合物的添加量的质量百分比为0.01％～50％左右，更好的是相对该聚合物的质量百分比为0.1％～10％左右。但是，本专利技术并不限于该浓度范围。最好是这样的，在本专利技术的阻挡膜形成用材料中，碱性化合物是脂族胺类中的脂环胺类。在此，可以用环戊胺、二环戊胺、三环戊胺、环己胺、二环己基胺或三环己基胺作脂环胺类。这些化合物阻挡性很优良。可以认为这是因为脂环基具有疏水性，若把它添加到阻挡膜中，防止液体浸渍用液体的浸透的效果便进一步提高之故。脂环基，环状结构不含有碳与碳之间的双键、三键，而仅由碳-碳(C-C)单键构成。就是说，因为不含有光吸收率较高的碳的双键和三键，所以能够对光维持很高的透明度。在本专利技术中，因为在将阻挡膜形成在抗蚀膜上的状态下进行曝光，所以若阻挡膜的透明度较低，达到抗蚀膜的曝光光便不够，难以形成精度高的图案。因此，使用具有维持对曝光光的高透明度，并且防止液体浸渍用液体的侵入的性质的阻挡膜是十分重要的。于是，本专利技术，将脂环胺类添加到以例如乙醇可溶性聚合物为基础的阻挡膜中。这样，就能形成维持对曝光光的高透明度，并且对液体浸渍用液体的氢离子浓度指数(pH值)的变化具有很高的耐受性(toler本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻挡膜形成用材料，在将液体浸渍用液体供到抗蚀膜上对所述抗蚀膜曝光时在所述抗蚀膜和所述液体之间形成阻挡膜，其特征在于：含有聚合物和碱性化合物。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：远藤政孝，屉子胜，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]