專利名稱：一種形成光刻膠圖形的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種形成光刻膠圖形的方法，特別是本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于制造半導(dǎo)體器件，例如DRAM，的化學(xué)放大型光刻膠的方法。
在制造有LSI(大規(guī)模集成電路)為代表的半導(dǎo)體器件中，必須使用光刻技術(shù)使各種類型的薄膜形成圖形，這些薄膜包括絕緣膜，例如在半導(dǎo)體基底上形成的氧化硅膜或氮化硅膜，以及導(dǎo)電薄膜，例如鋁合金膜或銅合金膜。
在光刻技術(shù)中，通常將一種對紫外線輻射敏感的光刻膠涂布在一種薄膜上，形成光刻膠膜，在紫外輻射通過一個圖形掩膜輻射(曝光)到光刻膠薄膜上之后，被紫外光輻射的區(qū)域被轉(zhuǎn)化成可溶性(正膠)區(qū)域，或者沒有被紫外光輻射的區(qū)域被轉(zhuǎn)化成可溶性(負(fù)膠)的區(qū)域。然后將光刻膠膜進(jìn)行顯影，可溶性區(qū)域被一種溶劑部分除去，形成光刻膠圖形。然后，將光刻膠圖形用作掩膜對薄膜進(jìn)行選擇性的蝕刻，使薄膜形成圖形。
作為上述的光刻膠的材料，通常使用一種正的以酚醛清漆樹脂為基的光刻膠。由于正光刻膠與負(fù)光刻膠相比具有較高的分辨率，大多數(shù)上述類型的光刻膠為正膠類型。作為光刻膠的曝光光源，可使用一種高壓汞燈，以及使用由高壓汞燈產(chǎn)生的紫外線，例如一種g線(波長為約436 nm)和一種i線(波長為約365 nm)。
隨著LISI集成程度的提高，需要一種可進(jìn)行更為精細(xì)處理的光刻技術(shù)，因而用作光刻膠的曝光光源傾向于使用具有較短波長的紫外線，這樣可得到較高的分辨率。結(jié)果，已實(shí)現(xiàn)了一種使用激光的光刻技術(shù)，這種激光產(chǎn)生比上述作為光源的i線更短的波長的遠(yuǎn)紫外線(例如，當(dāng)使用KrF(氟化氪)作為激光介質(zhì)時，波長為約248 nm)。
當(dāng)上述的以酚醛清漆樹脂為基的光刻膠被上述的KrF激光光源曝光時，由于以酚醛清漆樹脂為基的光刻膠吸收大量的光，難以得到好的光刻膠圖形。因而，作為一種可實(shí)現(xiàn)能夠精細(xì)處理的光刻技術(shù)與可得到上述的遠(yuǎn)紫外線的光源的組合，在日本審查的專利公開第2-27660號中已提出了一種化學(xué)放大型光刻膠。
化學(xué)放大型光刻膠是一種應(yīng)用酸催化反應(yīng)的光刻膠，如上述文獻(xiàn)所述，基本上由一種基體樹脂，例如，聚羥基苯乙烯(PHS)，它在保護(hù)基團(tuán)與預(yù)先確定的部分偶聯(lián)時不溶于堿，當(dāng)保護(hù)基團(tuán)從該預(yù)先確定的部分除去后可溶于堿，一種光酸產(chǎn)生劑，它在被光照射后產(chǎn)生氫離子(酸)，很小量的用于調(diào)整性能的添加劑，和一種用于旋轉(zhuǎn)圖布的有機(jī)溶劑組成的。
將這種化學(xué)放大型光刻膠施用在一種半導(dǎo)體基底上，干燥，并固化，并將作為光源的從激光器發(fā)出的遠(yuǎn)紫外光照射到得到的半導(dǎo)體基底的光刻膠膜上。然后，光酸產(chǎn)生劑產(chǎn)生氫離子，它充當(dāng)化學(xué)放大的引發(fā)劑。這種氫離子在曝光后進(jìn)行的曝光后焙燒(PEB)的過程中替換與基體樹脂偶聯(lián)的保護(hù)基團(tuán)，從而將這種保護(hù)基團(tuán)排除。從而使對堿不溶性的光刻膠變得對堿具有溶解性。而且，由于氫離子是在這一過程中輔助產(chǎn)生的，從基體樹脂除去保護(hù)基團(tuán)的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)逐漸進(jìn)行。這一反應(yīng)被稱為酸催化劑敏化反應(yīng)。這一酸催化劑敏化反應(yīng)可提高光刻膠的溶解選擇性，從而可實(shí)現(xiàn)高度的光敏化特性。因而，在曝光后，如果這種光刻膠是用堿性顯影劑顯影的，可得到所需要的非常精細(xì)的光刻膠圖形。


圖1顯示了以步驟為順序的使用上述的化學(xué)放大型光刻膠形成光刻膠圖形的常規(guī)方法。下文將參照圖1以步驟為順序描述這種光刻膠圖形形成方法。
如圖1中的步驟A所示，將需要形成光刻膠圖形的具有所需的薄膜的半導(dǎo)體基底表面上進(jìn)行疏水處理，從而提高光刻膠的附著性。如步驟B所示，例如，一種由化學(xué)放大型光刻膠制成的正光刻膠，它含有一種基體樹脂，該基體樹脂是由具有示于式(1)的三元共聚物結(jié)構(gòu)的聚合物形成的，和一種光酸產(chǎn)生劑，它具有示于式(2)的結(jié)構(gòu)。將其通過旋轉(zhuǎn)涂布施用到半導(dǎo)體基底上，從而形成光刻膠膜。
然后，如圖1的步驟C所示，對光刻膠膜進(jìn)行預(yù)焙燒，除去溶劑。將半導(dǎo)體基底冷卻至室溫，如步驟D所示，用來自，例如，一種KrF激光器的遠(yuǎn)紫外光對光刻膠薄膜通過一個具有所需的圖形的掩膜圖形進(jìn)行照射，如步驟E所示。然后對光刻膠膜進(jìn)行PEB(曝光后焙燒)，以促進(jìn)從光刻膠膜除去保護(hù)基團(tuán)的除去反應(yīng)(酸催化劑敏化反應(yīng))，如步驟F所示。
然后將半導(dǎo)體基底再次冷卻至室溫，如圖1的步驟G所示，并將光刻膠膜用堿性顯影劑顯影，形成光刻膠圖形，如步驟H所示。將形成光刻膠圖形的光刻膠膜進(jìn)行后焙燒，除去由顯影產(chǎn)生的水分，如步驟Ⅰ所示。
然后，將半導(dǎo)體基底上的薄膜通過使用上述的光刻膠圖形作為掩膜進(jìn)行選擇性蝕刻，使薄膜形成圖形。
在最近的半導(dǎo)體器件中，當(dāng)使用化學(xué)放大型光刻膠形成光刻膠圖形時，聚焦深度S必須被設(shè)定在約0．7微米或更多，從而提高產(chǎn)率。聚焦深度S依賴于所使用的光刻膠的封閉水平C。封閉水平C是由上述的式(1)中的重復(fù)單元x，y，和z的比率決定的，并由下式表示封閉水平C=((x+y)／(x+y+z))×100(％)圖4表示聚焦深度S(縱軸)和封閉水平C(橫軸)之間的關(guān)系。在圖4所示的實(shí)施例中，形成了一種具有0．2微米直徑的接觸孔的光刻膠圖形。從圖4可以看出，在封閉水平C處于約42％的范圍內(nèi)聚焦深度S以線性正比例提高，但當(dāng)封閉水平超過約42％時傾向于逐漸飽和。為了得到如上所述的0．7微米或更高的聚焦深度S，封閉水平C必須提高至約40％或更高。
在如上所述的常規(guī)的光刻膠圖形形成方法中，當(dāng)使用高封閉水平的化學(xué)放大型光刻膠時，顯影缺陷增加。
具體地說，如上文所述，當(dāng)為了將聚焦深度S設(shè)定在約0．7微米或更高而使用具有約42％或更高的封閉水平的化學(xué)放大型光刻膠進(jìn)行曝光和顯影形成光刻膠圖形時，在顯影過程中會形成許多缺陷。圖2通過顯示顯影缺陷的數(shù)量N(縱軸)和封閉水平C之間的關(guān)系顯示這些缺陷。從圖2可明顯看出，當(dāng)封閉水平C超過約38％時，顯影缺陷的數(shù)量N急劇上升，直至達(dá)到幾乎1000。如果這些許多顯影缺陷N以這種方式存在于光刻膠圖形中，這種圖形是缺陷性的。
因而，通常，僅可得到相應(yīng)于封閉水平C為約38％或更低的約0．45微米或更低的聚焦深度S，這可從圖4明顯看出，從而不能避免產(chǎn)率降低。圖3通過顯示光刻膠圖形尺寸(縱軸)和聚焦位置(橫軸)，之間的關(guān)系詳細(xì)說明常規(guī)方法中的缺陷，并說明了一種情況，其中形成了一個直徑0．2微米的接觸孔。由虛線L1和L2限定的范圍M顯示靶接觸孔可允許的范圍。圖3顯示僅在聚焦在0微米的聚焦位置上時可得到0．3微米的聚焦深度S。
通常，當(dāng)封閉水平提高時，顯影缺陷增加。這可能是由于以下的原因。由于在常規(guī)的光刻膠圖形形成方法中使用的化學(xué)放大型光刻膠是高度疏水的，通過顯影溶解的一種組分可重新吸附在光刻膠膜上，造成顯影缺陷。
本發(fā)明是考慮到上述情況完成的，其目的是提供一種形成光刻膠圖形的方法，它可抑制顯影缺陷，即使在化學(xué)放大型光刻膠的封閉水平提高的情況下。
為了解決上述問題，按照本發(fā)明的權(quán)利要求1，本發(fā)明提供了一種形成光刻膠圖形的方法，該方法包括以下步驟在一種基底上涂布含有一種光酸產(chǎn)生劑的化學(xué)放大型光刻膠，形成光刻膠膜，將在所說的涂布步驟中形成的所說的光刻膠膜進(jìn)行預(yù)定圖形曝光，對所說的光刻膠膜進(jìn)行PEB處理(曝光后焙燒處理)，以在所說的光刻膠膜的整個區(qū)域中的曝光區(qū)域內(nèi)促進(jìn)酸催化劑敏化反應(yīng)，并將經(jīng)過PEB處理步驟的所說的光刻膠膜進(jìn)行顯影，得到所需形狀的光刻膠圖形，其特征在于在通過涂布形成所說的光刻膠膜之后并在顯影之前施用一種含有一種疏水基團(tuán)和一種親水基團(tuán)的缺陷防止劑的步驟。
按照權(quán)利要求2的發(fā)明涉及按照權(quán)利要求1的形成光刻膠圖形的方法。在權(quán)利要求2中，缺陷防止劑是在曝光步驟前施用的。
按照權(quán)利要求3的發(fā)明涉及按照權(quán)利要求1的形成光刻膠圖形的方法。在權(quán)利要求3中，缺陷防止劑是在曝光步驟后施用的。
按照權(quán)利要求4的發(fā)明涉及權(quán)利要求1的形成光刻膠圖形的方法。在權(quán)利要求4中，所說的缺陷防止劑是在冷卻步驟之后施用的。
按照權(quán)利要求5的發(fā)明涉及按照權(quán)利要求1，2，3，或4的形成光刻膠圖形的方法。在權(quán)利要求5中，一種表面活性劑被用作缺陷防止劑。
按照權(quán)利要求6的發(fā)明涉及按照權(quán)利要求5的形成光刻膠圖形的方法。在權(quán)利要求6中，該表面活性劑含有一種氟化碳基團(tuán)或二甲基聚硅氧烷基團(tuán)。
按照權(quán)利要求7的發(fā)明涉及按照權(quán)利要求5的形成光刻膠圖形的方法。在權(quán)利要求7中，該表面活性劑是通過旋轉(zhuǎn)涂布施用的。
按照權(quán)利要求8的發(fā)明涉及按照權(quán)利要求1至7中任意一項(xiàng)所述的形成光刻膠圖形的方法。在權(quán)利要求8中，該化學(xué)放大型光刻膠具有38％至100％的封閉水平。
按照權(quán)利要求9的發(fā)明涉及按照權(quán)利要求8的形成光刻膠圖形的方法。在權(quán)利要求9中，該化學(xué)放大型光刻膠含有一種具有一種三元聚合物結(jié)構(gòu)的聚合物。
參照下文中的詳細(xì)描述和附圖，本發(fā)明的許多其它的目的，特征和優(yōu)點(diǎn)對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說是顯而易見的。
附圖簡要說明圖1是以步驟為順序顯示常規(guī)的光刻膠圖形形成方法的流程圖。
圖2是表示由這種光刻膠圖形形成方法造成的缺陷的圖；圖3是表示由這種光刻膠圖形形成方法造成的缺陷的圖；圖4是表示本發(fā)明所需要的背景的圖；圖5是以步驟為順序顯示本發(fā)明的第一個實(shí)施方案的光刻膠圖形形成方法的流程圖；圖6是顯示詳細(xì)描述這種光刻膠圖形形成方法的主要步驟的圖；圖7是顯示詳細(xì)描述這種光刻膠圖形形成方法的主要步驟的圖；圖8是簡要描述這種光刻膠圖形形成方法的操作的圖；圖9是顯示這種光刻膠圖形形成方法得到的效果的圖；圖10是顯示這種光刻膠圖形形成方法得到的效果的圖；圖11是以步驟為順序顯示本發(fā)明的第二個實(shí)施方案的光刻膠圖形形成方法的流程圖；圖12是顯示詳細(xì)描述這種光刻膠圖形形成方法的主要步驟的圖；下文參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。這些描述將通過實(shí)施方案詳細(xì)進(jìn)行。第一個實(shí)施方案圖5是以步驟為順序顯示本發(fā)明的第一個實(shí)施方案的光刻膠圖形形成方法的流程圖；圖6和圖7是顯示詳細(xì)描述這種光刻膠圖形形成方法的主要步驟的圖；圖8是簡要描述這種光刻膠圖形形成方法的操作的圖；圖9和圖10是顯示這種光刻膠圖形形成方法得到的效果的圖；本實(shí)施方案的光刻膠圖形形成方法被應(yīng)用于制造半導(dǎo)體器件，例如DRAM，的方法。下文將參照圖5至10以步驟為順序描述這種光刻膠圖形形成方法。
如圖5的步驟A所示，將一個具有所需的薄膜的半導(dǎo)體基底(其上將形成光刻膠圖形)暴露于六甲基二硅氮烷(HMDS)氣氛中，對其表面進(jìn)行疏水處理，以提高光刻膠的附著性。
如圖5的步驟B所示，將正光刻膠按照旋轉(zhuǎn)涂布方法施用到半導(dǎo)體基底上，形成光刻膠膜。圖6顯示了這種光刻膠涂布步驟。
如圖6所示，一個半導(dǎo)體基底11被支撐在一個支撐板14上，該支撐板被放置在一個光刻膠顯影單元的顯影容器15中，并通過一個馬達(dá)16旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。例如，一種由化學(xué)放大型光刻膠制成的正光刻膠(它含有一種由示于式(1)的三元聚合物結(jié)構(gòu)的大分子化合物形成的基體樹脂和一種示于式(2)的結(jié)構(gòu)的光酸產(chǎn)生劑)從一個噴嘴13提供，并按照旋轉(zhuǎn)涂布施用到半導(dǎo)體基底11上，馬達(dá)16的轉(zhuǎn)速為2000rpm(每分鐘轉(zhuǎn)數(shù))至4000rpm，從而形成光刻膠膜12，厚度為500 nm。作為光刻膠膜12，可使用一種具有約35％或更高的封閉水平的那種。
然后，如圖5的步驟C所示，將通過上述的方式涂布形成的光刻膠膜12在80℃至130℃的氣氛下預(yù)焙燒60至90秒鐘，從其中除去溶劑。然后將半導(dǎo)體基底冷卻60至90秒鐘，至23℃的室溫溫度，如圖5中的步驟D所示。
如圖5的步驟E所示，將一種含有親水基團(tuán)的充當(dāng)缺陷防止劑的表面活性劑通過旋轉(zhuǎn)涂布施用到半導(dǎo)體基底11的光刻膠膜12上。如圖7所示。
如圖7所示，將涂布了光刻膠膜12的半導(dǎo)體基底11支撐在支撐板14上，并將含有具有如式(3)所示的結(jié)構(gòu)的氟化碳基團(tuán)的表面活性劑的水溶液從噴嘴17噴出，并通過旋轉(zhuǎn)涂布施用到光刻膠膜12上，馬達(dá)16的轉(zhuǎn)速為2000rpm和4000rpm，在光刻膠膜12的表面上形成單分子或多分子膜的表面活性劑層18。
結(jié)果，如圖8所示，表面活性劑的疏水基團(tuán)19與光刻膠膜12的表面相連，并且親水基團(tuán)20也與疏水基團(tuán)19相連。因而，光刻膠膜12的表面變成親水的。在顯影過程中(下文將詳細(xì)描述)，顯影劑成分與光刻膠膜12的表面的重新結(jié)合被緩解，因而，即使封閉水平提高，顯影缺陷仍被抑制。在圖8中，疏水基團(tuán)19和親水基團(tuán)20為單分子膜。
如圖5的步驟F所示，將光刻膠膜12用來自例如一種KrF激光器的具有約193 nm波長的遠(yuǎn)紫外光通過一種具有所需圖形的掩膜圖形曝光，如圖5步驟F所示。
然后將光刻膠膜12在90℃至160℃的溫度進(jìn)行PEB處理60至90秒鐘，以促進(jìn)從光刻膠膜12除去保護(hù)基團(tuán)的除去反應(yīng)，如圖5中的步驟G所示。然后將半導(dǎo)體基底11再次冷卻60至90秒鐘至約23℃的室溫溫度，如圖5的步驟H所示。
然后，如圖5中的步驟Ⅰ所示對光刻膠膜12進(jìn)行顯影。顯影是通過對半導(dǎo)體基底11上的按照旋轉(zhuǎn)涂布形成的光刻膠膜12施用，例如一種含有約2．38％氫氧化四甲基銨(TMAH)，作為堿顯影劑進(jìn)行的。在顯影中，光刻膠膜12的表面是親水的，因?yàn)樵谕坎记霸谄渖闲纬闪撕杏H水基團(tuán)的表面活性劑層18。因而，顯影溶劑成分的再結(jié)合被緩解。
通過上述顯影，光刻膠膜12的可溶性區(qū)域被堿顯影劑除去，形成了具有相應(yīng)于掩膜圖形(如上文所述)的所需形狀的光刻膠圖形。
如圖5的步驟J所示，將構(gòu)成光刻膠圖形的光刻膠膜12在110℃至120℃的氣氛下預(yù)焙燒120至240秒鐘，除去通過顯影產(chǎn)生的水分。
然后，通過使用光刻膠圖形(如上所述)作為掩膜選擇性地腐蝕半導(dǎo)體基底11上的薄膜，從而使薄膜形成圖形。
圖9顯示本實(shí)施方案得到的顯影缺陷的數(shù)量N(縱軸)和封閉水平C之間的關(guān)系的圖。從圖9可以明顯看出，顯影缺陷的數(shù)量N被大大降低至幾個缺陷的一位數(shù)，即使封閉水平提高至約100％它幾乎不增加。上述的將焦點(diǎn)深度S設(shè)定在0．7微米或更多的要求可得到充分滿足，并可改善半導(dǎo)體器件的產(chǎn)率。換句話說，當(dāng)作為缺陷防止劑的含有親水基團(tuán)的表面活性劑被施用在光刻膠膜12上時，幾乎可完全消除顯影缺陷。
以這種方式，即使封閉水平C提高，顯影缺陷大大降低。這是因?yàn)樵诠饪棠z膜12通過涂布形成后，含有親水基團(tuán)的表面活性劑的水溶液被施用在光刻膠膜12的表面上，形成表面活性劑層18。然后，親水基團(tuán)影響光刻膠膜12，使其表面變成親水的。
圖10是顯示本實(shí)施方案得到的光刻膠圖形尺寸和焦點(diǎn)位置之間的關(guān)系的圖。與圖3比較后可明顯看出，在圖10中，以焦點(diǎn)位置“0”為中心可得到0．75微米的焦點(diǎn)深度S，因而，這一實(shí)施方案優(yōu)越于現(xiàn)有技術(shù)。
以這種方式，按照這一實(shí)施方案，將含有化學(xué)放大型光刻膠的光刻膠膜12被施用到光刻膠膜12上，之后，在PEB處理促進(jìn)從光刻膠膜12除去保護(hù)基團(tuán)的除去反應(yīng)之前，通過涂布在光刻膠膜12上形成含有親水基團(tuán)的表面活性劑層18。因而，光刻膠膜12的表面可被轉(zhuǎn)變成親水的。
因而，即使當(dāng)化學(xué)放大型光刻膠的封閉水平提高，顯影缺陷可降低。第二個實(shí)施方案圖11是以步驟為順序顯示本發(fā)明的第二個實(shí)施方案的光刻膠圖形形成方法的流程圖。該光刻膠圖形形成方法大大不同于上述的第一個實(shí)施方案的方法，其中，表面活性劑的水溶液是在光刻膠膜曝光后施用的。
具體地說，在圖11的步驟B中，光刻膠膜12是在與顯示第一個實(shí)施方案的圖5的步驟B幾乎相同的條件下形成的。在圖11的步驟E中，曝光是在與顯示第一個實(shí)施方案的圖5的步驟F的幾乎相同的條件下進(jìn)行的。然后，在圖11的步驟F中，被用作缺陷防止劑的含有親水基團(tuán)的表面活性劑是在與顯示第一個實(shí)施方案的圖5的步驟E幾乎相同的條件下施用的。
具體地說，如圖11的步驟F所示，將已被曝光的半導(dǎo)體基底21支撐在顯影容器15中的支撐板14上，如圖12所示。例如，含有式(3)所示的結(jié)構(gòu)的氟化碳基團(tuán)的表面活性劑的水溶液從噴嘴17噴出，并通過旋轉(zhuǎn)涂布被施用在半導(dǎo)體基底21上，馬達(dá)16的轉(zhuǎn)速為2000rpm至4000rpm。將表面活性劑的水溶液施用到光刻膠膜12的表面上，厚度為約30nm，從而形成表面活性劑層18。
構(gòu)成表面活性劑層18的親水基團(tuán)影響下面的光刻膠膜12，其原理與第一實(shí)施方案中的相同，是光刻膠膜12的表面變成親水性的。在后面的步驟Ⅰ的顯影過程中，顯影溶劑成分與光刻膠膜12的表面的重新結(jié)合被緩解。因而，即使封閉水平上升，顯影缺陷也可降低。
按照本發(fā)明的這一實(shí)施方案，在曝光后施用表面活性劑的水溶液。在施用表面活性劑的水溶液時，即使一個缺陷與下面的光刻膠膜12的表面相連，它將不會轉(zhuǎn)移至光刻膠膜12的表面，因?yàn)樗谄毓夂笈c光刻膠薄膜12的表面結(jié)合。結(jié)果可防止缺陷型光刻膠圖形的形成。此外，在后面的顯影過程中這一缺陷可容易地除去。
以這種方式，用這一個實(shí)施方案，可得到幾乎與第一個實(shí)施方案中描述的相同的效果。
此外，按照這一實(shí)施方案，由于曝光不影響光刻膠膜，可防止缺陷型光刻膠圖形的形成。第三個實(shí)施方案在這一實(shí)施方案中，使用具有式(4)結(jié)構(gòu)的二甲基聚硅氧烷基團(tuán)代替第一個實(shí)施方案中的表面活性劑水溶液中含有的氟化碳基團(tuán)。
在這一實(shí)施方案中，在施用光刻膠膜12之后，將含有二甲基聚硅氧烷基團(tuán)的表面活性劑的水溶液施用在光刻膠膜12的表面上，形成表面活性劑層18。二甲基聚硅氧烷基團(tuán)的親水基團(tuán)影響光刻膠膜12，使其表面變成親水的。
除了這一點(diǎn)，第三個實(shí)施方案的安排基本上與上述的第一個實(shí)施方案的安排相同。因而，在圖11中，與圖5中的組成部分相對應(yīng)的部分像圖5那樣用相同的字母表示相同的步驟，省略其詳細(xì)描述。
以這一方式，以這一實(shí)施方案中的安排，得到了幾乎與第一個實(shí)施方案相同的效果。第四個實(shí)施方案在這一實(shí)施方案中，使用具有式(4)結(jié)構(gòu)的二甲基聚硅氧烷基團(tuán)代替第二個實(shí)施方案中的表面活性劑水溶液中含有的氟化碳基團(tuán)。
在這一實(shí)施方案中，在施用光刻膠膜12并曝光之后，將含有二甲基聚硅氧烷基團(tuán)的表面活性劑的水溶液施用在光刻膠膜12的表面上，形成表面活性劑層18。二甲基聚硅氧烷基團(tuán)的親水基團(tuán)影響光刻膠膜12，使其表面變成親水的。
以這一方式，以這一實(shí)施方案中的安排，得到了幾乎與第二個實(shí)施方案相同的效果。
參照附圖已對本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行了詳細(xì)描述。請注意，實(shí)際中的安排并不限于這些實(shí)施方案，但是不脫離本發(fā)明精神的任何一種設(shè)計(jì)均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。例如，使用化學(xué)放大型光刻膠形成光刻膠圖形并不限于半導(dǎo)體基底的情況，也適用于其它的基底例如光掩膜(photomask)基底的情況。表面活性劑并不限于含有氟化碳基團(tuán)或二甲基聚硅氧烷基團(tuán)的表面活性劑，也可使用下述的許多其它的表面活性劑。請注意，R表示各種類型的烷基基團(tuán)。(1)陰離子表面活性劑
(2)陽離子表面活性劑
(3)兩性表面活性劑 (4)非離子型表面活性劑 RO(CH2CH2O)nH ... (24)RCOO(CH2CH2O)nH... (25) RCONHCH2CH2OH ... (27)
在上述的實(shí)施方案中，將缺陷防止劑在光刻膠膜形成之后但在PEB處理之前施用在光刻膠膜上。但是，缺陷防止劑的施用可以在光刻膠膜形成之后但在顯影處理之前進(jìn)行，優(yōu)選在冷卻步驟H和顯影步驟Ⅰ之間進(jìn)行。
化學(xué)放大型光刻膠并不限于以上討論的那些，任何一種具有38％或更高的封閉水平，可形成顯影缺陷的材料均可使用?；瘜W(xué)放大型光刻膠并不限于正光刻膠，也可使用負(fù)光刻膠。例如光刻膠膜的旋轉(zhuǎn)涂布方法，表面活性劑的水溶液的旋轉(zhuǎn)涂布方法，預(yù)焙燒中的溫度，時間等，PEB處理，后焙燒等，均是以舉例的形式說明，均可按照應(yīng)用，目的等進(jìn)行變化。
如上文所述，按照本發(fā)明的光刻膠圖形形成方法，含有化學(xué)放大型光刻膠的光刻膠膜被施用在基底上，之后，在促進(jìn)從光刻膠膜除去保護(hù)基團(tuán)的除去反應(yīng)的PEB處理之前，將含有親水基團(tuán)的表面活性劑的水溶液通過涂布施用在光刻膠膜上。因而，光刻膠膜的表面可被改變?yōu)橛H水性的。
按照本發(fā)明的另一個光刻膠圖形形成方法，將含有化學(xué)放大型光刻膠的光刻膠膜施用在基底上，之后，在曝光步驟之后并在PEB處理之前，將含有親水基團(tuán)的表面活性劑的水溶液通過涂布施用在光刻膠膜上。因而，光刻膠膜的表面可被改變成親水的。
因而，即使化學(xué)放大型光刻膠的封閉水平升高，顯影缺陷也可降低。
權(quán)利要求
1．一種形成光刻膠圖形的方法，該方法包括以下步驟在一種基底上涂布含有一種光酸產(chǎn)生劑的化學(xué)放大型光刻膠，形成光刻膠膜，將在所說的涂布步驟中形成的所說的光刻膠膜進(jìn)行預(yù)定圖形曝光，對所說的光刻膠膜進(jìn)行PEB處理(曝光后焙燒處理)，以在所說的光刻膠膜的整個區(qū)域中的曝光區(qū)域內(nèi)促進(jìn)酸催化劑敏化反應(yīng)，并將經(jīng)過PEB處理步驟的所說的光刻膠膜進(jìn)行顯影，得到所需形狀的光刻膠圖形，其特征在于在通過涂布形成所說的光刻膠膜之后但在顯影之前施用一種含有一種疏水基團(tuán)和一種親水基團(tuán)的缺陷防止劑的步驟。
2．按照權(quán)利要求1的形成光刻膠圖形的方法，其中所說的缺陷防止劑是在曝光步驟前施用的。
3．按照權(quán)利要求1的形成光刻膠圖形的方法，其中所說的缺陷防止劑是在曝光步驟后施用的。
4．按照權(quán)利要求1的方法，其中，所說的缺陷防止劑是在冷卻步驟之后施用的。
5．按照權(quán)利要求1所述的形成光刻膠圖形的方法，其中一種表面活性劑被用作缺陷防止劑。
6．按照權(quán)利要求4所述的形成光刻膠圖形的方法，其中，該表面活性劑含有一種氟化碳基團(tuán)或二甲基聚硅氧烷基團(tuán)。
7．按照權(quán)利要求4所述的形成光刻膠圖形的方法，其中，該表面活性劑是通過旋轉(zhuǎn)涂布施用的。
8．按照權(quán)利要求1所述的形成光刻膠圖形的方法，其中，該化學(xué)放大型光刻膠具有38％至100％的封閉水平。
9．按照權(quán)利要求7所述的形成光刻膠圖形的方法，其中，該化學(xué)放大型光刻膠含有一種具有一種三元聚合物結(jié)構(gòu)的聚合物。
全文摘要
為了即使在化學(xué)放大型光刻膠的封閉水平升高時降低顯影缺陷,按照本發(fā)明的光刻膠圖形形成方法,將一種由化學(xué)放大型光刻膠制成的光刻膠(12)施用在半導(dǎo)體基底(11)上,之后,在促進(jìn)從光刻膠膜(12)除去保護(hù)基團(tuán)的去除反應(yīng)的PEB處理之前,將一種含有親水基團(tuán)的表面活性劑的水溶液施用在光刻膠膜(12)上,從而形成表面活性劑層(18)。
文檔編號G03F7/16GK1280315SQ0010983
公開日2001年1月17日 申請日期2000年7月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月12日
發(fā)明者瀧澤正晴 申請人:日本電氣株式會社