精细图案形成方法和抗蚀剂表层处理剂技术

本发明专利技术提供稳定形成长宽比高的抗蚀剂图案的抗蚀剂图案形成方法和用于形成该抗蚀剂图案的材料。在硅片Ｗ上形成抗蚀剂膜１。接着，通过曝光掩模Ｍ进行曝光后，进行曝光后烘烤。在曝光后烘烤后的硅片Ｗ上，形成抗蚀剂表层处理剂膜２，进行混合烘烤。由混合烘烤形成抗蚀剂强化部Ｒ。然后，除去未反应部２ａ，干燥硅片Ｗ。对该硅片Ｗ进行等离子体干显像，形成所希望的抗蚀剂图案。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在半导体器件的制造工序中，在基板上形成精细图案的方法和用于形成该精细图案的材料。
技术介绍
作为专利技术背景的现有技术文献有以下文献。专利文献1特开平11-72922号公报；专利文献2特开平2-134639号公报；专利文献3特开平8-240913号公报；专利文献4特开昭61-170738号公报；专利文献5特开2001-52994号公报。随着半导体器件的高集成化，在制造过程中，进行在半导体基板上形成的图案的精细化。一般这种半导体基板上的精细图案采用照相平版印刷技术形成。在此，参照图7的工序流程断面图来概述以往的照相平版印刷技术中的抗蚀剂图案形成方法的一个例子。首先，在硅片W上形成抗蚀剂膜101，并进行预烘烤(图7(a))。通过曝光掩模M，对形成了抗蚀剂膜101的硅片W照射来自曝光光源的光L，进行曝光(图7(b))。曝光后的硅片W在进行了曝光后烘烤后(图7(c))，通过湿显像除去感光部101b，并进行干燥(图7(d))。另外，有时也用抗蚀剂或显像液，通过湿显像除去非感光部101a。把如此得到的抗蚀剂图案作为掩模，选择性蚀刻基底的薄膜，形成半导体基板上的精细图案。因而，提高照相平版印刷的分辨率，具体地说使曝光光源短波长化对图案的精细化是有效的。另外，在蚀刻工序中，采用干蚀刻也是有效的。另一方面，随着半导体器件的高集成化，也要求在半导体基板表面上形成复杂的器件结构。器件结构变得复杂的话，由于半导体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导体基板上的抗蚀剂图案的膜厚。即，有必要形成膜厚相对于宽度的比即长宽比大的抗蚀剂图案。但是，随着曝光光源短波长化，可以兼有透明性和耐干蚀刻性的抗蚀剂材料难以实现，所以存在难以形成长宽比大的抗蚀剂图案的问题。专利技术要解决的问题为了解决上述问题，一直在研究各种技术。例如，公开了表层抗蚀剂法技术，即在抗蚀剂膜表层形成具有耐干蚀刻性的甲硅烷基化层，把该甲硅烷基化层作为掩模，进行干蚀刻，将图案转印到表层以外的部分(专利文献1)。根据该技术，使用短波长的光源，可以形成长宽比高的抗蚀剂图案，但由于甲硅烷基化层的形成在气体的甲硅烷基化剂中进行，因而难于确保浓度的均匀性，方法稳定性欠缺。另外，也存在气体或液体的甲硅烷基化剂难于处理的问题。另外，一般还公知使用六甲基环三硅氮烷等在液体甲硅烷基化剂中进行甲硅烷基化的表层抗蚀剂法，但此时也存在同样的问题。在此，参照图8的工序流程断面图概述表层抗蚀剂法的一个例子。首先，在硅片W上形成抗蚀剂膜101，并进行预烘烤(图8(a))。通过曝光掩模M，对形成了抗蚀剂膜101的硅片W照射来自曝光光源的光L，进行曝光(图8(b))。对曝光后的硅片W进行曝光后烘烤(图8(c))。接着，使感光部101b的表层和气体或液体甲硅烷基化剂反应，形成抗蚀剂强化部R(图8(d))，把该抗蚀剂强化部R作为掩模，进行等离子体干显像(图8(e))。另外，有时也用抗蚀剂在非感光部101a的表层形成抗蚀剂强化部R。通过这一系列工序，可以得到长宽比大的抗蚀剂图案，但由于使用气体或液体甲硅烷基化剂，因而存在方法稳定性欠缺的问题。另外，气体或液体甲硅烷基化剂处理困难。本专利技术是为了解决这些问题而提出的，目的在于提供稳定形成高长宽比的抗蚀剂图案的抗蚀剂图案形成方法和用于该抗蚀剂图案形成的材料。解决问题的手段为了解决上述问题，本专利技术的第1专利技术是一种在基板上形成精细图案的方法，其特征在于，具备第1成膜工序，该工序在前述基板上形成具有感光性的抗蚀剂膜，第2成膜工序，该工序在前述抗蚀剂膜上形成具有耐干蚀刻性的抗蚀剂表层处理剂膜，曝光工序，该工序选择性地对前述抗蚀剂膜曝光，由此在前述抗蚀剂膜上得到感光部和非感光部，选择性赋予工序，该工序赋予前述感光部和前述非感光部中的一方与前述抗蚀剂表层处理剂膜的选择性反应性，掩模层形成工序，该工序选择性地使前述抗蚀剂膜和前述抗蚀剂表层处理剂膜反应，形成具有耐干蚀刻性的掩模层，除去工序，该工序除去前述抗蚀剂表层处理剂膜的未反应部分，以及干显像工序，该工序在前述掩模层进行掩蔽的同时进行干显像。第2专利技术是在第1专利技术中，前述第2成膜工序比前述曝光工序先进行。第3专利技术是在第1专利技术中，前述第2成膜工序比前述曝光工序后进行。第4专利技术是一种在基板上形成精细图案的方法，其特征在于，具备在前述基板上形成树脂膜的工序，第1成膜工序，该工序在前述树脂膜上形成具有感光性的抗蚀剂膜，曝光工序，该工序选择性地对前述抗蚀剂膜进行曝光，由此在前述抗蚀剂膜上得到感光部和非感光部，选择性赋予工序，该工序赋予前述感光部和前述非感光部中一方的界面与具有耐干蚀刻性的抗蚀剂表层处理剂膜的选择性反应性，第1除去工序，该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，该工序在前述感光部和前述非感光部中的前述一方和前述树脂膜的露出面上，形成前述抗蚀剂表层处理剂膜，掩模层形成工序，该工序选择性地使前述感光部和前述非感光部中的前述一方与前述抗蚀剂表层处理剂膜反应，形成具有耐干蚀刻性的掩模层，第2除去工序，该工序除去前述抗蚀剂表层处理剂膜的未反应部分，以及干显像工序，该工序在前述掩模层进行掩蔽的同时进行前述树脂膜的干显像。第5专利技术是在第1-3的任一专利技术中，前述抗蚀剂膜包括化学放大型抗蚀剂。第6专利技术是一种抗蚀剂表层处理剂，其用于与通过平版印刷法在基板上形成给定形状的抗蚀剂图案时使用的抗蚀剂膜的感光部和非感光部的一方选择性反应，形成具有耐干蚀刻性的掩模层，其特征在于，含有具有与前述感光部和非感光部中的前述一方的选择性反应性的耐干蚀刻性化合物以及不溶解在前述基板上形成抗蚀剂膜而得到的前述抗蚀剂膜的溶剂。第7专利技术是在第6专利技术中，前述耐干蚀刻性化合物在分子内含有选自Si、Ti和A1中1种以上的元素。第8专利技术是在第7专利技术中，前述耐干蚀刻性化合物是有机改性硅氧烷或者有机改性硅烷。第9专利技术是在第8专利技术中，前述耐干蚀刻性化合物是有机改性硅油。第10专利技术是在第9专利技术中，前述有机改性硅油是1种以上选自氨基改性硅油、聚醚改性硅油、环氧改性硅油、甲醇改性硅油、巯基改性硅油、异丁烯改性硅油、苯酚改性硅油、氨基/聚醚不同官能团改性硅油和环氧/聚醚不同官能团改性硅油的化合物。第11专利技术是在第7专利技术中，前述耐干蚀刻性化合物是钛酸盐类偶联剂或者铝酸盐类偶联剂。第12专利技术是在第6专利技术中，前述抗蚀剂表层处理剂还含有具有与前述耐干蚀刻性化合物的反应性的交联性化合物。第13专利技术是在第12专利技术中，前述交联性化合物是聚乙烯亚胺、聚乙烯基缩醛、三聚氰胺衍生物和脲衍生物中的任意一种。第14专利技术是在第6专利技术中，前述抗蚀剂表层处理剂涂布在前述抗蚀剂膜上，形成膜。第15专利技术是在第1-3的任一专利技术中，前述基板是半导体基板。专利技术的实施方式本专利技术的精细图案形成方法包括在半导体基板上形成抗蚀剂表层处理剂膜的工序，所述抗蚀剂表层处理剂膜与抗蚀剂膜的曝光工序中的感光部或非感光部选择性反应，形成具有耐干蚀刻性的掩模层。通过曝光或者热处理，成膜的抗蚀剂膜和抗蚀剂表层处理剂膜反应，形成掩模层。上述抗蚀剂表层处理剂膜在平版印刷工序中的“曝光前”、“曝光后且显像前”、“显像后”的任一时期都可以成膜。另外，也可以形成在感光部形成掩模层的阴型和在非感光部形成掩模的阳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在基板上形成精细图案的方法，其特征在于，具备：第１成膜工序，该工序在前述基板上形成具有感光性的抗蚀剂膜，第２成膜工序，该工序在前述抗蚀剂膜上形成具有耐干蚀刻性的抗蚀剂表层处理剂膜，曝光工序，该工序选择性地对前述抗 蚀剂膜曝光，由此在前述抗蚀剂膜上得到感光部和非感光部，选择性赋予工序，该工序赋予前述感光部和前述非感光部中的一方与前述抗蚀剂表层处理剂膜的选择反应性，掩模层形成工序，该工序选择性地使前述抗蚀剂膜和前述抗蚀剂表层处理剂膜反应， 形成具有耐干蚀刻性的掩模层，除去工序，该工序除去前述抗蚀剂表层处理剂膜的未反应部分，以及干显像工序，该工序在前述掩模层进行掩蔽的同时进行干显像。

【技术特征摘要】
JP 2002-9-11 265429/021.一种在基板上形成精细图案的方法，其特征在于，具备第1成膜工序，该工序在前述基板上形成具有感光性的抗蚀剂膜，第2成膜工序，该工序在前述抗蚀剂膜上形成具有耐干蚀刻性的抗蚀剂表层处理剂膜，曝光工序，该工序选择性地对前述抗蚀剂膜曝光，由此在前述抗蚀剂膜上得到感光部和非感光部，选择性赋予工序，该工序赋予前述感光部和前述非感光部中的一方与前述抗蚀剂表层处理剂膜的选择反应性，掩模层形成工序，该工序选择性地使前述抗蚀剂膜和前述抗蚀剂表层处理剂膜反应，形成具有耐干蚀刻性的掩模层，除去工序，该工序除去前述抗蚀剂表层处理剂膜的未反应部分，以及干显像工序，该工序在前述掩模层进行掩蔽的同时进行干显像。2.权利要求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进行。3.权利要求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进行。4.一种在基板上形成精细图案的方法，其特征在于，具备在前述基板上形成树脂膜的工序，第1成膜工序，该工序在前述树脂膜上形成具有感光性的抗蚀剂膜，曝光工序，该工序选择性地对前述抗蚀剂膜进行曝光，由此在前述抗蚀剂膜上得到感光部和非感光部，选择性赋予工序，该工序赋予前述感光部和前述非感光部中的一方的界面，与具有耐干蚀刻性的抗蚀剂表层处理剂膜的选择反应性，第1除去工序，该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，该工序在前述感光部和前述非感光部中的前述一方和前述树脂膜的露出面上，形成前述抗蚀剂表层处理剂膜，掩模层形成工序，该工序选择性地使前述感光部和前述非感光部中的前述一方与前述抗蚀剂表层处理剂膜反应，形成具有耐干蚀刻性的掩模层，第2除去工序，该工序除去前述抗蚀剂表层处理剂膜的未反应部分，以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：石桥健夫，
申请(专利权)人：株式会社瑞萨科技，
类型：发明
国别省市：JP[日本]