图形形成方法技术

本发明专利技术提供一种使通过化学收缩法得到的抗蚀图形具有良好形状的图形形成方法。首先，对形成在基板上的由含有羧基的抗蚀剂构成的抗蚀膜，照射借助掩膜的曝光光以进行曝光。接着，对曝光的抗蚀膜进行显影，从而从抗蚀膜形成抗蚀图形。接着，在将第１抗蚀图形的表面暴露于添加有还原剂的溶液中之后，在第１抗蚀图形上形成含有与构成第１抗蚀图形的羧基发生交联的交联剂的水溶性膜。接着，加热水溶性膜，使水溶性膜以及第１抗蚀图形中的在该第１抗蚀图形的侧面上连接的部分相互发生交联反应，随后，通过除去水溶性膜的未反应部分，从所述第１抗蚀图形形成其侧面上残留有水溶性膜的第２抗蚀图形。

【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使用的。
技术介绍
近年来，在半导体装置的制造工艺中，伴随着半导体元件的集成度的提高，使用光刻技术的抗蚀图形的清晰度也进一步实现了微细化。特别是具有用于形成接触孔的开口部(孔部)的抗蚀图形，使用以往的光刻法会降低对比度，从而难以获得需要的形状。因此，作为形成使用光刻的微细接触孔图形的方法，提倡以覆盖形成的抗蚀图形的方式形成含有交联剂的水溶性膜，通过残留在抗蚀图形的未曝光部的酸，将热能作为催化剂而与水溶性膜发生交联反应，从而缩小(shrink)接触孔图形的开口直径(例如，参照非专利文献1。)。下面，参照图15以及图16，对使用以往的化学收缩法的进行说明。首先，准备具有下述组成的正型化学放大型抗蚀剂材料。聚(2-甲基-2-丙烯酸金刚烷基酯-甲基丙烯酸)(基础聚合物)………………………………………………………………………………2g三苯基锍九氟甲基磺酸盐(酸生成剂)………………………………0.06g丙二醇一甲基醚醋酸酯(溶剂)…………………………………………20g接着，如图15(a)所示，在基板1上涂敷上述的化学放大型抗蚀剂材料，形成厚度为0.4μm的抗蚀膜2。接着，如图15(b)所示，通过数值孔径为0.60的ArF准分子激光分级器，并借助掩膜4对抗蚀膜2照射曝光光3，进行图形曝光。接着，如图15(c)所示，针对已进行图形曝光的抗蚀膜2，在105℃的温度下进行90秒的曝光后加热(PEB)。接着，如图15(d)所示，使用2.38wt％的氢氧化四甲基铵显影液(碱性显影液)进行60秒的显影，得到由抗蚀膜2的未曝光部构成的且开口直径为0.20μm的初期抗蚀图形2a。接着，如图16(a)所示，通过旋涂法，在基板上的含有初期抗蚀图形2a的整个面上，使水溶性膜5成膜，其中，该水溶性膜5含有具有如下所示的组成的交联剂。聚乙烯醇(基础聚合物) ………………………………………………2g2，4，6-三(甲氧基甲基)氨基-1，3，5-s-三嗪(交联剂) 0.2g水(溶剂)………………………………………………………………30g接着，如图16(b)所示，在130℃的温度下对已成膜的水溶性膜5进行60秒的加热，使初期抗蚀图形2a的开口部的侧壁部和与该侧壁部连接的水溶性膜5发生交联反应。接着，如图16(c)所示，通过除去水溶性膜5上未与初期抗蚀图形2a发生反应的部分，能够得到由初期抗蚀图形2a和水溶性膜5上跟初期抗蚀图形2a的开口部侧壁发生交联反应而成的残留部5a构成的、且具有0.15μm的开口直径的抗蚀图形6。由此，抗蚀图形6的开口直径从初期抗蚀图形2a的0.20μm缩小到0.15μm。非专利文献1T.Ishibashi et al.，“Advanced Micro-LithographyProcess with Chemical Shrink Technology”，Jpn.J.Appl.Phys.，Vol.40.2001.pp.419-425专利文献1特开平10-73927号公报不过，如图16(c)所示，上述以往的存在的问题是使获得的抗蚀图形6的图形形状不佳。由此，当使用形状不佳的抗蚀图形6时，在随后的蚀刻工序中，有关作为蚀刻对象的部件的图形形状的不佳情况，成为半导体装置制造中的大问题。还有，在抗蚀膜2中使用正型化学放大型抗蚀剂材料，但也可以使用负型化学放大型抗蚀剂材料，在缩小的抗蚀图形上出现形状不佳。因此，使用这种形状不佳的抗蚀图形6，蚀刻对象部件中得到的图形形状也不佳，所以在半导体装置的制造过程中出现生产率以及有效利用率降低的问题。
技术实现思路
鉴于上述，本专利技术的目的在于改善通过化学收缩法而得到的抗蚀图形的形状。本专利技术者等为了研究在由化学收缩法形成的抗蚀图形6上出现形状不佳的原因，进行了各种研究，结果发现是因为在残留于初期抗蚀图形2a的未曝光部(侧部)的酸的作用下，含有羧酸衍生物(羧基或羧酸酯基)的抗蚀剂材料和水溶性膜5的交联反应不够充分。进而有下述的观点，当对抗蚀剂材料中含有的羧基或羧酸酯基进行还原而生成羟基时，在有酸存在的情况下，得到的羟基和水溶性膜所含的交联剂之间容易发生热交联反应。由此，抗蚀剂材料中的羟基和交联剂充分发生反应，缩小的抗蚀图形的形状良好。这里，作为交联剂，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-三嗪为例，对该现象进行说明。 如[化1]所示，在水溶性膜中添加的交联剂是由具有多个酯键(R-O-R’)的3维化合物构成的化合物。当含有该具有多个酯基的3维化合物的水溶性膜形成在抗蚀图形上并进行加热时，在热能作用下断开这些酯键。具体地说，在热能作用下可以提高抗蚀剂材料中含有的羧基或羟基的反应性，如[化1]所示，断开水溶性膜中含有的酯键，在水溶性膜的构成材料上配位R-O-或R-COO-。这里，聚合物(抗蚀剂材料)中含有的羟基(-OH)的反应性高于羧基(-COOH)或羧酸酯基(-COOR)，所以和聚合物(抗蚀剂材料)之间的交联反应优先发生。其结果是容易进行所添加的交联剂与聚合物(抗蚀剂材料)的3维交联反应。这里，在交联剂中，优选具有多个配位位置的化合物，除了2，4，6-三(甲氧基甲基)氨基-1，3，5-s-三嗪之外，能够使用1，3，5-N-(三羟甲基)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(异丙氧基甲氧基)苯。本专利技术正是根据上述发现而完成的专利技术，可以使缩小了开口直径或空隙宽度的抗蚀图形的形状良好。具体地可以通过下面的方法来实现。本专利技术的第1的特征在于，具备对形成在基板上的且由含有羧酸衍生物的抗蚀剂构成的抗蚀膜进行选择性照射曝光光而进行图形曝光的工序，通过对已图形曝光的抗蚀膜进行显影而由抗蚀膜形成第1抗蚀图形的工序，将第1抗蚀图形的表面暴露于含有对羧酸衍生物进行还原的还原剂的溶液中的工序，在暴露于溶液中的第1抗蚀图形上形成含有与构成第1抗蚀图形的材料发生交联的交联剂的水溶性膜的工序，通过加热水溶性膜而使水溶性膜以及第1抗蚀图形中的在该第1抗蚀图形的侧面上连接的部分相互发生交联反应的工序，通过除去水溶性膜中未与第1抗蚀图形发生反应的部分而从第1抗蚀图形形成其侧面上残留有水溶性膜的第2抗蚀图形的工序。根据第1，将作为初期抗蚀图形的第1抗蚀图形的表面暴露于含有对羧酸衍生物进行还原的还原剂的溶液中，然后，在暴露于溶液中的第1抗蚀图形上，形成含有与构成第1抗蚀图形的材料发生交联的交联剂的水溶性膜，所以，如前所述，通过溶液中含有的还原剂，对抗蚀膜中所含的羧酸衍生物的羧基或羧酸酯基进行还原，生成容易与交联剂发生交联反应的羟基。由此，水溶性膜以及第1抗蚀图形中的在该第1抗蚀图形的侧面上连接的部分之间充分发生交联反应，所以，由第1抗蚀图形和残留于其侧面上的水溶性膜构成的且缩小(shrink)了开口直径或空隙宽度的第2抗蚀图形的形状变好。本专利技术的第2的特征在于，具备对形成在基板上的且由含有羧酸衍生物的抗蚀剂构成的抗蚀膜进行选择性照射曝光光而进行图形曝光的工序，通过对已图形曝光的抗蚀膜进行显影而由抗蚀膜形成第1抗蚀图形的工序，在第1抗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图形形成方法，其特征在于，具备：在基板上形成由含有羧酸衍生物的抗蚀剂构成的抗蚀膜的工序，通过选择性照射曝光光而进行图形形成的工序，通过对图形曝光后的所述抗蚀膜进行显影而形成第１抗蚀图形的工序，将所述第１抗 蚀图形暴露于含有对所述羧酸衍生物进行还原的还原剂的溶液中的工序，在暴露于所述溶液中的所述第１抗蚀图形上形成含有与所述第１抗蚀图形发生反应的交联剂的水溶性膜的工序，对所述水溶性膜进行退火的工序，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抗蚀图形以及所述水溶性膜的第２部分的第２抗蚀图形的工序；其中，所述水溶性膜的所述第１部分是指没有与所述第１抗蚀图形发生反应的部分，而所述水溶性膜的所述第２部分是指与所述第１抗蚀图形发生反应的部分。

【技术特征摘要】
JP 2003-12-16 2003-4178341.一种图形形成方法，其特征在于，具备在基板上形成由含有羧酸衍生物的抗蚀剂构成的抗蚀膜的工序，通过选择性照射曝光光而进行图形形成的工序，通过对图形曝光后的所述抗蚀膜进行显影而形成第1抗蚀图形的工序，将所述第1抗蚀图形暴露于含有对所述羧酸衍生物进行还原的还原剂的溶液中的工序，在暴露于所述溶液中的所述第1抗蚀图形上形成含有与所述第1抗蚀图形发生反应的交联剂的水溶性膜的工序，对所述水溶性膜进行退火的工序，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抗蚀图形以及所述水溶性膜的第2部分的第2抗蚀图形的工序；其中，所述水溶性膜的所述第1部分是指没有与所述第1抗蚀图形发生反应的部分，而所述水溶性膜的所述第2部分是指与所述第1抗蚀图形发生反应的部分。2.根据权利要求1所述的图形形成方法，其特征在于，所述羧酸衍生物是羧基或羧酸酯基。3.根据权利要求1所述的图形形成方法，其特征在于，所述还原剂是碘化氢(HI)或硫化氢(H2S)。4.根据权利要求1所述的图形形成方法，其特征在于，所述还原剂是原子价低于标准原子价的元素的氧化物。5.根据权利要求4所述的图形形成方法，其特征在于，所述氧化物是一氧化碳(CO)或二氧化硫(SO2)。6.根据权利要求1所述的图形形成方法，其特征在于，所述还原剂是容易释放电子的金属。7.根据权利要求1所述的图形形成方法，其特征在于，所述还原剂含有原子价低于标准原子价的金属离子。8.根据权利要求1所述的图形形成方法，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)、聚苯乙烯磺酸或支链淀粉。9.根据权利要求1所述的图形形成方法，其特征在于，所述曝光光是ArF准分子激光、KrF准分子激光、F2激光、Kr...

【专利技术属性】
技术研发人员：远藤政孝，笹子胜，
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]