專利名稱：防止顯影缺陷的方法和材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠，來(lái)形成具有更少顯影缺陷和好的輪廓的抗蝕圖形的方法，并涉及一種被用在該方法中的用于減少顯影缺陷的組合物。更特別的是，本發(fā)明涉及一種用于形成抗蝕圖形的方法，其能通過(guò)圖像曝光在其表面上形成有化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠層的大直徑基質(zhì)，形成具有良好輪廓的抗蝕圖形，化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠層用來(lái)防止在整個(gè)大直徑基質(zhì)上顯影缺陷的產(chǎn)生，本發(fā)明還涉及一種在該方法中使用的減少顯影缺陷的組合物。
現(xiàn)有技術(shù)在制造半導(dǎo)體元件中，使用了平板印刷技術(shù)，其中光刻膠層形成在基質(zhì)上如硅晶片，和用光化射線選擇照射該基質(zhì)后，其進(jìn)行顯影處理，因而在基質(zhì)上形成抗蝕圖形。
最近，為了在LSI上得到更高程度的集成，通過(guò)平板印刷方法來(lái)形成具有更細(xì)的線寬的圖形的圖形技術(shù)取得飛快的進(jìn)步。為了形成具有更細(xì)的線寬的圖形，關(guān)于平板印刷的所有步驟和其中所用的所有材料已經(jīng)提出各種建議，其中包括光刻膠、防反射涂層、曝光方法、曝光設(shè)備、顯影劑、顯影處理和顯影設(shè)備。例如，日本第2643056號(hào)專利和日本第181685/1995號(hào)未審專利公開(kāi)描述了一種含有具有低反射指數(shù)的含氟化合物的防反射表層形成在抗蝕層上，因而防止了從抗蝕表面反射的反射光對(duì)抗蝕圖形的形成的有害影響。在抗蝕層上形成防反射層，提供的優(yōu)點(diǎn)為，因?yàn)榭刮g層厚度的變化幅度(vibration amplitude)/感光度曲線的值變得更小，抗蝕劑的分辨率的波動(dòng)變得更小，甚至在抗蝕層厚度變化時(shí)，這樣使得形成的抗蝕圖形的尺寸的波動(dòng)減小。而且，防反射表層用于減少入射光和反射光間的或一種反射光和另外一種反射光間的干擾產(chǎn)生的駐波。最近，也已經(jīng)發(fā)展了形成具有理想線寬的但沒(méi)有提供防反射表層的抗蝕圖形的技術(shù)。例如，用下列物質(zhì)制造平面，以降低上述由于抗蝕層厚度的變化而引起的尺寸波動(dòng)，或根據(jù)該抗蝕層尺寸的變化來(lái)細(xì)致地調(diào)節(jié)掩模圖形。
關(guān)于曝光設(shè)備，已經(jīng)建議過(guò)使用發(fā)出短波輻射的光源的方法，如KrF受激準(zhǔn)分子激光器(24nm)或ArF受激準(zhǔn)分子激光器(193nm)的遠(yuǎn)UV射線，或進(jìn)一步為X射線或電子束，它們中的一些已經(jīng)付諸實(shí)踐，該方法優(yōu)勢(shì)在于形成更細(xì)致的圖形。
另一方面，作為制造半導(dǎo)體集成電路中非常重要的問(wèn)題，在半導(dǎo)體集成電路的產(chǎn)率方面的改進(jìn)，已經(jīng)完全吸引了人們的注意。存在決定半導(dǎo)體集成電路產(chǎn)率的許多因素。這些因素的一種是在使用抗蝕劑形成圖形時(shí)，成像失敗。例如，由于灰塵存在于抗蝕劑中或在抗蝕劑的表面，在干凈空間中漂浮的化學(xué)物質(zhì)引起抗蝕劑變質(zhì)，抗蝕劑的涂布失敗等等，或者由于曝光失敗，導(dǎo)致抗蝕圖形的成像失敗。作為由于干凈空間中化學(xué)物質(zhì)引起的變質(zhì)的實(shí)例，詳細(xì)描述了在使用化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠的方法中導(dǎo)致的上述情況。在該方法中，化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠易受空氣中的酸性物質(zhì)、堿性物質(zhì)和濕氣影響，當(dāng)從圖像曝光到PEB(曝光后烘烤)的過(guò)程被延長(zhǎng)時(shí)或因?yàn)橥刮g劑混合的情況下，導(dǎo)致圖形尺寸的改變(例如，當(dāng)使用正性感光的光刻膠時(shí)，導(dǎo)致T-形(T-topped)抗蝕圖形，或當(dāng)使用負(fù)性感光的光刻膠時(shí)，導(dǎo)致圓頂形(round-topped)抗蝕圖形)。
而且，顯影抗蝕劑涂層時(shí)的缺陷已經(jīng)成為問(wèn)題。例如，詳細(xì)說(shuō)明了在線-和-空間型抗蝕劑中起泡沫，和在接觸孔型抗蝕劑中開(kāi)孔失敗。幾種原因可以被認(rèn)為是接觸孔開(kāi)孔失敗的原因，但最普遍的開(kāi)孔失敗是顯影后殘余物導(dǎo)致的。作為這些缺陷的原因，詳細(xì)說(shuō)明了曝光后的部分在顯影溶液中的不充分溶解，是由于在顯影溶液接觸到抗蝕劑表面時(shí)，含有水作為主要成分的顯影溶液和抗蝕劑表面間的不充分接觸，這導(dǎo)致按設(shè)計(jì)要開(kāi)孔的部分開(kāi)孔失敗。也可能是在顯影后用水沖洗時(shí)，顯影溶液的不溶物質(zhì)可能再次沉淀在抗蝕劑的表面上。
而且，為了形成更細(xì)致的圖形，需要加強(qiáng)抗蝕劑的對(duì)比度。通常，為了改進(jìn)接觸孔型抗蝕劑的對(duì)比度，使用在主要成分的聚合物中增加親水基的保護(hù)比率的技術(shù)，例如關(guān)于正性感光的化學(xué)增強(qiáng)抗蝕劑。然而，當(dāng)增加保護(hù)比例時(shí)，抗蝕劑表面傾向于成為疏水性的，導(dǎo)致對(duì)顯影溶液濕潤(rùn)的性能變壞。
已經(jīng)進(jìn)行了各種調(diào)查研究以解決上述問(wèn)題。例如，日本第246166/1997號(hào)未審專利公開(kāi)建議用等離子體處理光刻膠的表面，因而導(dǎo)致表面親水，于是改進(jìn)抗蝕劑對(duì)顯影溶液的濕潤(rùn)性能，降低顯影缺陷。然而，該技術(shù)需要引入用于等離子體處理的額外的設(shè)備，并且牽涉到降低產(chǎn)出的問(wèn)題。
另外，也做了通過(guò)最優(yōu)化顯影程序來(lái)減少顯影缺陷的各種嘗試。例如，日本第51020/1992號(hào)已審專利記載了通過(guò)將乙炔乙醇型表面活性劑加入到顯影溶液中，來(lái)改進(jìn)正性感光抗蝕劑對(duì)顯影溶液的濕潤(rùn)性能，因而形成了沒(méi)有顯影缺陷的圖形。雖然通過(guò)該技術(shù)能得到一定效果，但是在使用上述化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠的超細(xì)感光中，這些效果目前仍不夠。而且，日本第179435/1986號(hào)未審專利記載了可非必要地進(jìn)行表面涂布，其有效地改進(jìn)對(duì)顯影溶液的濕潤(rùn)性能，及將表面活性劑加到顯影溶液中的方法和等離子處理抗蝕劑涂層的表面的方法，為了阻止由缺少對(duì)顯影溶液的潤(rùn)濕性能而導(dǎo)致的顯影缺陷。
然而，特別是在化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠上進(jìn)行為了降低顯影缺陷的表面涂布的情況下，如果該表面涂料組合物含有化合物如堿化合物，其在圖像曝光時(shí)使產(chǎn)生的酸失活，則產(chǎn)生T-形圖形。另一方面，當(dāng)該表面涂料給光刻膠層過(guò)量的酸時(shí)，導(dǎo)致沒(méi)有曝光部分的涂層厚度急劇降低，其可能導(dǎo)致圓頂形抗蝕圖形的形成，該圓頂形抗蝕圖形構(gòu)成蝕刻過(guò)程中的障礙。
而且，隨著最近基質(zhì)如硅晶片的直徑的增大，引起在獲得均勻厚度的涂層和均勻顯影中的問(wèn)題，據(jù)說(shuō)該問(wèn)題使得形成更細(xì)致的圖形變得困難。例如，迄今為止已被普遍用于顯影硅晶片上的抗蝕圖形的浸軋顯影(paddle developing)方法。在浸軋顯影方法中，顯影溶液滴到形成在基質(zhì)上的抗蝕劑涂層上，該基質(zhì)被旋轉(zhuǎn)，以在整個(gè)抗蝕劑涂層上形成顯影溶液的薄膜，于是進(jìn)行抗蝕劑涂層的顯影。然而，產(chǎn)生了基質(zhì)的中心部分和圓周部分的圓周速度的差異，因而涂層產(chǎn)生的速度不同。于是，在晶片的中心部分及其圓周部分，顯影條件變得不同。在這種條件下，特別是當(dāng)化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠被用作抗蝕劑，和使用直徑為8英寸或更大的大直徑基質(zhì)時(shí)，在一些情況下引起圓周部分的顯影缺陷，在處理在直徑為6英寸或更小的基質(zhì)上形成的抗蝕劑涂層中，通常觀察不到上述顯影缺陷。
因此，為了改進(jìn)在制造半導(dǎo)體集成電路中的產(chǎn)率等等，迫切需要一種形成抗蝕圖形的方法，其能減少顯影時(shí)引起的顯影缺陷，包括在更大直徑的基質(zhì)如硅晶片上形成的化學(xué)增強(qiáng)光刻膠的外周上引起的顯影缺陷，且其不會(huì)引起圖形失敗如顯影后的T-形或圓頂形圖形，于是適應(yīng)于形成更細(xì)致的抗蝕圖形。
考慮到上述情況，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供形成抗蝕圖形的方法，其能減少顯影時(shí)引起的在直徑為8英寸或更大的大直徑基質(zhì)上形成的化學(xué)增強(qiáng)光刻膠的顯影缺陷，和其不會(huì)因?yàn)榧庸きh(huán)境、表面涂料和抗蝕劑的混合以及用于減少在該方法中的顯影缺陷的組合物的有害影響，導(dǎo)致圖形輪廓的變壞，如對(duì)于刻蝕步驟不利的T-形和圓頂形圖形。

發(fā)明內(nèi)容
作為集中研究的結(jié)果，發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在圖形形成方法中，相對(duì)于沒(méi)有涂布用于減少顯影缺陷的組合物來(lái)說(shuō)，通過(guò)增加顯影后抗蝕劑厚度減少的量來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的，在圖形形成方法中用于減少顯影缺陷的組合物被涂布在形成在基質(zhì)上的化學(xué)增強(qiáng)光刻膠層上，以便使得光刻膠的表面親水，然后通過(guò)圖像曝光和顯影來(lái)獲得抗蝕圖形，于是基于該發(fā)現(xiàn)完成了本發(fā)明。
也就是說(shuō)，本發(fā)明是用于形成抗蝕圖形的方法，其包括在直徑為8英寸或更大的基質(zhì)上，通過(guò)涂布形成化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠層的步驟；將用于減少顯影缺陷的組合物，涂布在化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠層上的步驟；通過(guò)涂布形成化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠層的步驟或涂布用于減少顯影缺陷的組合物的步驟中的至少一個(gè)完成后，進(jìn)行烘烤的步驟；選擇性曝光化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠層的步驟；曝光后烘烤化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠層的步驟；和顯影化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠層的步驟，并且該方法相對(duì)于沒(méi)有涂布用于減少顯影缺陷的組合物的情況，以10?！?00的程度增加了顯影后化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠厚度的減少量。
而且，本發(fā)明涉及一種用于減少顯影缺陷的組合物，其由含有表面活性劑的酸性組合物組成，且其被用于形成抗蝕圖形的方法中，該方法包括在直徑為8英寸或更大的基質(zhì)上，通過(guò)涂布形成化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠層的步驟；將用于減少顯影缺陷的組合物，涂布在化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠層上的步驟；通過(guò)涂布形成化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠層的步驟或涂布用于減少顯影缺陷的組合物的步驟中的至少一個(gè)完成后，進(jìn)行烘烤的步驟；選擇性曝光化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠層的步驟；曝光后烘烤化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠層的步驟；和顯影化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠層的步驟，并且該方法相對(duì)于沒(méi)有涂布用于減少顯影缺陷的組合物的情況，以10～500的程度增加了顯影后化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠厚度的減少量。
下面更詳細(xì)地描述本發(fā)明。
在本發(fā)明的用于形成抗蝕圖形的方法中，相對(duì)于沒(méi)有涂布用于減少顯影缺陷的組合物的情況，以10?！?00的程度增加顯影后化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠厚度的減少量，這是必要的。在本發(fā)明中，化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠可以是正性感光類型或負(fù)性感光類型。用在本發(fā)明中的用于減少顯影缺陷的組合物優(yōu)選包括表面活性劑，和當(dāng)化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠是正性感光的，用于減少顯影缺陷的組合物優(yōu)選是酸性的，該組合物的PH優(yōu)選為1.5～4.5，更優(yōu)選為1.7～3.5。而且，當(dāng)化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠是負(fù)性感光的，該組合物優(yōu)選是弱酸性至堿性的。
用在本發(fā)明的用于減少顯影缺陷的組合物中的表面活性劑，優(yōu)選使用工業(yè)應(yīng)用的有機(jī)酸或它的胺或銨鹽。作為有機(jī)酸，優(yōu)選官能化的氟碳化合物。官能化的氟碳化合物中，優(yōu)選C4～C15全氟烷基羧酸及其銨鹽、四甲基銨鹽或C1～C4烷醇胺鹽；C4～C10全氟烷基磺酸及其銨鹽、四甲基銨鹽或C1～C4烷醇胺鹽；氟化烷基季銨碘化物；和全氟己二酸及其季銨鹽；更優(yōu)選C7～C10全氟烷基羧酸的四甲基銨鹽，C4～C8全氟烷基磺酸和它們的C1～C4烷醇胺鹽。作為有機(jī)酸的胺鹽或銨鹽，可以使用前面已制備的鹽，或也可以使用通過(guò)在水溶液中混合有機(jī)酸和堿如胺或銨形成的鹽。
這些表面活性劑以0.1重量％～25重量％的水溶液，更優(yōu)選2重量％～4重量％的水溶液被用在用于減少顯影缺陷組合物中。在這種情況下，考慮到被使用的化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠的種類或反應(yīng)條件，優(yōu)選通過(guò)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整有機(jī)酸和堿如胺或銨的比例或調(diào)整組合物的堿性來(lái)最優(yōu)化抗蝕劑層厚度的減少量。也就是說(shuō)，在使用例如，正性感光的抗蝕劑作為化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠的情況下，在使用有機(jī)酸和胺或銨組成的鹽作為表面活性劑時(shí)，能夠調(diào)節(jié)有機(jī)酸和胺或銨的混合比率，使得用于減少顯影缺陷的組合物的pH值為上述范圍內(nèi)的最佳pH值。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在這種混合中，當(dāng)有機(jī)酸以多于等量堿的量被使用時(shí)，經(jīng)常能獲得比當(dāng)表面活性劑全部由有機(jī)酸或有機(jī)酸和胺或銨組成的鹽時(shí)更好的結(jié)果。于是當(dāng)顯影時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)有機(jī)酸和堿如胺或銨的混合比率，從而適當(dāng)調(diào)節(jié)有賴于所使用的化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠或反應(yīng)條件的pH值，來(lái)調(diào)節(jié)在抗蝕劑涂層厚度的減少量，而獲得最佳結(jié)果。在要被涂布到正性感光的化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠上的用于減少顯影缺陷的組合物中，有機(jī)酸和堿(例如，胺)的比率，通常為約7∶0～7∶6摩爾比，優(yōu)選為約7∶4～7∶6，更優(yōu)選為約7∶5。就有機(jī)酸鹽來(lái)說(shuō)，摩爾比通常為約7∶0～1∶6，優(yōu)選約3∶4～1∶6，更優(yōu)選為約2∶5。
如果需要，在不會(huì)破壞該組合物性質(zhì)的用量范圍內(nèi)的水溶性樹(shù)脂和各種添加劑，可以進(jìn)一步被加到用于減少顯影缺陷的本發(fā)明的組合物中。
在本發(fā)明的用于減少顯影缺陷的組合物中，作為可以使用的水溶性樹(shù)脂，可以舉例說(shuō)明，例如，聚(乙烯醇)、聚(丙烯酸)、聚(乙烯基吡咯烷酮)、聚(α-三氟甲基丙烯酸)、聚(乙烯基甲醚-共-馬來(lái)酸酐)、聚(乙二醇-共-丙二醇)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮-共-醋酸乙烯酯)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮-共-乙烯醇)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮-共-丙烯酸)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮-共-丙烯酸甲酯)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮-共-甲基丙烯酸)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮-共-甲基丙烯酸甲酯)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮-共-馬來(lái)酸)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮-共-馬來(lái)酸二甲酯)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮-共-馬來(lái)酸酐)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮-共-衣康酸)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮-共-衣康酸甲酯)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮-共-衣康酸酐)和氟化聚醚，特別優(yōu)選聚(丙烯酸)、聚(乙烯基吡咯烷酮)和氟化聚醚。
作為用在本發(fā)明的用于減少顯影缺陷的組合物的添加劑，可以舉例說(shuō)明，例如，被加入的用于改進(jìn)涂料性質(zhì)的表面活性劑，如非離子型表面活性劑、陰離子型表面活性劑和兩性表面活性劑。非離子型表面活性劑舉例為聚氧化乙烯烷基醚，如聚氧化乙烯月桂基醚、聚氧化乙烯油烯基醚和聚氧化乙烯十六烷基醚；聚氧化乙烯脂肪酸二酯，聚氧化脂肪酸單酯，聚氧化乙烯-聚氧化丙稀嵌段共聚物和乙炔二醇(acetylene glycol)衍生物；陰離子型表面活性劑，舉例為烷基二苯基醚二磺酸及其銨鹽或有機(jī)胺鹽，烷基二苯基醚磺酸及其銨鹽或有機(jī)胺鹽，烷基苯磺酸及其銨鹽或有機(jī)胺鹽，聚氧化乙烯烷基醚硫酸及其銨鹽或有機(jī)胺鹽，和烷基硫酸及其銨鹽或有機(jī)胺鹽；和兩性表面活性劑，舉例為2-烷基-N-羧甲基-N-羥乙基咪唑啉鎓甜菜堿和月桂基氨丙基羥基砜甜菜堿。
而且，為了改進(jìn)涂層性能，水溶性的有機(jī)溶劑可以同水一起被使用。并不特別限制水溶性有機(jī)溶劑，只要它能在水中溶解，濃度可為0.1重量％或更多。有機(jī)溶劑的實(shí)例包括醇如甲醇、乙醇和異丙醇；酮如丙酮和甲乙酮；酯如醋酸甲酯和醋酸乙酯；和極性溶劑如二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、甲基溶纖劑、溶纖劑、丁基溶纖劑、醋酸溶纖劑、丁基卡必醇和卡必醇醋酸酯。這些特別的實(shí)例只是有機(jī)溶劑實(shí)例的舉例說(shuō)明，用在本發(fā)明的有機(jī)溶劑不只限于這些溶劑。
而且，通過(guò)適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)抗蝕劑和用于減少顯影缺陷的組合物的烘烤時(shí)間或烘烤溫度，以及通過(guò)用于減少顯影缺陷的組合物自身的最佳化也可以獲得本發(fā)明的抗蝕劑涂層厚度減少的最佳化。至于抗蝕劑的預(yù)烘烤溫度，根據(jù)所使用的光刻膠組合物，通常有兩種類型。也就是說(shuō)，一種類型要求高能量，通常要求在約100～150℃的溫度下烘烤；相對(duì)于前者另一種類型不要求這么多能量，要求在100℃或更低的溫度下烘烤。而且，用于減少顯影缺陷的組合物的預(yù)烘烤溫度通常為60～100℃，該溫度足夠高以除去溶劑。進(jìn)一步說(shuō)，該抗蝕劑的曝光后烘烤通常為約100～150℃。例如，在顯影后形成T-形圖形的情況下，這樣的T-形圖形的形成在一些情況下能通過(guò)抗蝕劑和用于減少顯影缺陷的組合物的烘烤溫度的結(jié)合來(lái)避免，抗蝕劑的預(yù)烘烤溫度設(shè)置在較低的水平上，然而用于減少顯影缺陷的組合物的預(yù)烘烤溫度設(shè)置在100℃或更高的水平上。而且，在蝕刻步驟中的抗蝕劑涂層厚度的過(guò)量減少的不利，能通過(guò)曝光后任選層離或溶解掉用于減少顯影缺陷的組合物來(lái)避免。
本發(fā)明中用于減少顯影缺陷的組合物的涂層厚度，相對(duì)于不涂布用于減少顯影缺陷的組合物的情況，可以是提供足夠的化學(xué)作用使抗蝕劑涂層的厚度減少更多，優(yōu)選為80～10000，更優(yōu)選330～990。用于減少顯影缺陷的組合物的涂布可以通過(guò)任何一種已知的涂布方法進(jìn)行，如旋轉(zhuǎn)涂布方法。
作為抗蝕劑用在本發(fā)明中的化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠可以是任何一種已知的正性感光和負(fù)性感光化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠。作為正性化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠，已知許多種，包括聚合物和光酸產(chǎn)生劑混合組成的光刻膠，聚合物中聚羥基苯乙烯是用叔丁氧基羰基保護(hù)的(見(jiàn)，H.Ito，和C.G.WillsonPolym.Eng.Sci.，23，1012(1983))。而且，作為負(fù)性感光的化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠，可以舉例說(shuō)明，例如，由堿溶性的樹(shù)脂、六甲氧基蜜胺交聯(lián)劑和光酸產(chǎn)生劑組成的負(fù)性感光的化學(xué)增強(qiáng)光刻膠(例如，見(jiàn)，W.E.Feely，J.C.Imhof，C.M.Stein，T.A.Fisher和M.W.LegenzaPolym.Eng.Sci.，26，1101(1986))。本發(fā)明優(yōu)選這些中的正性感光化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠。涂層的厚度可以是顯影后得到的抗蝕劑在蝕刻步驟的蝕刻過(guò)程中能適當(dāng)?shù)仫@示出它的性能的厚度，通常為約0.3～1.0μm。
本發(fā)明的圖形形成方法適合被順利地應(yīng)用于在直徑8英寸或更大的基質(zhì)上的圖形的形成。作為基質(zhì)，硅基質(zhì)是較普通的，但當(dāng)然可以是那些金屬層或氧化物或氮化物層，如氧化硅、氮化硅或氧化硅氮化物，形成在硅上的基質(zhì)。而且，基質(zhì)本身并不限于硅，可以是任何一種迄今為止已用于制備IC如LSI的基質(zhì)材料。
至于涂布化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠，烘烤該化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠層和減少顯影缺陷的組合物層的方法，曝光方法，顯影劑和顯影方法，可以使用迄今為止已用于使用化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠形成抗蝕圖形的任何一種方法或任何條件。而且，作為曝光步驟中要被使用的曝光光源，可以使用任何UV射線，遠(yuǎn)UV射線，X射線和電子束。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，通過(guò)參考實(shí)施例，來(lái)更詳細(xì)地描述本發(fā)明。實(shí)施例在任何方面都不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。而且，在下列實(shí)施例中，除有特殊說(shuō)明“份”為重量份。
實(shí)施例1在室溫下，3份全氟辛烷磺酸，0.35份2-氨基乙醇和1份分子量為45000的聚乙烯基吡咯烷酮被均勻溶解在95.65份純水中，所得的混合物流過(guò)0.05μm過(guò)濾器，獲得用于減少顯影缺陷的組合物。該用于減少顯影缺陷的組合物的pH值為約2.3。
分別地，將含有對(duì)羥基苯乙烯衍生物的正性感光的化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠，以變化的厚度涂布在8-英寸的硅晶片上。于是，預(yù)熱后制備出抗蝕劑涂層以約0.67μm～0.81μm的變化的厚度涂布到晶片上的晶片。預(yù)熱在90℃下進(jìn)行90秒鐘。之后，上述用于減少顯影缺陷的組合物以440的厚度(沒(méi)有烘烤)被涂布到每個(gè)晶片上。使用用于接觸孔的掩模尺寸為0.28μm的半色調(diào)移相掩模(halftone phase shift mask)進(jìn)行曝光。Canon Co.，Ltd.生產(chǎn)的FPA3000EX5用于進(jìn)行該曝光。在120℃下進(jìn)行PEB90秒后，每個(gè)晶片在2.38％TMAH(四甲基銨氫氧化物)中進(jìn)行顯影處理60秒。在該顯影過(guò)程中，使用E2噴嘴，采用軟片(soft impact)方法。在Hitachi.Co.，Ltd.制備的CD-SEM S9200下觀察到，在形成的圖形中孔直徑為0.2μm的圖形和1∶1、1∶3或1∶5的孔-孔間距離。所獲得的結(jié)果列表顯示在表1中。在表1中，“沒(méi)有問(wèn)題”指所有的孔圖形是以預(yù)定的直徑開(kāi)孔的。
對(duì)比實(shí)施例1以與實(shí)施例1相同的方式，制備預(yù)熱后正性感光的化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠以變化的厚度涂布的硅晶片。隨后的顯影，PEB和顯影以與實(shí)施例1相同的方式進(jìn)行，除了沒(méi)有涂布用于減少顯影缺陷的組合物，在CD-SEM下以與實(shí)施例1相同的方式觀察晶片。所獲得的結(jié)果見(jiàn)表2。與實(shí)施例1進(jìn)行對(duì)比，觀察到大量的顯影缺陷。而且，“觀察到開(kāi)孔失敗”指存在許多沒(méi)有以預(yù)定直徑開(kāi)孔的孔圖形。
對(duì)比實(shí)施例2以與實(shí)施例1相同的方式，制備預(yù)熱后正性感光的化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠以變化的厚度涂布的硅晶片。隨后的顯影，PEB和顯影以與實(shí)施例1相同的方式進(jìn)行，除了沒(méi)有涂布用于顯影缺陷的組合物并改變顯影方法為噴霧方法，在CD-SEM下以與實(shí)施例1相同的方式觀察晶片。所獲得的結(jié)果見(jiàn)表3?？梢?jiàn)，根據(jù)噴霧方法(在對(duì)比實(shí)施例1中的浸軋顯影)進(jìn)行顯影，和軟片方法相比，噴霧方法中很難發(fā)生顯影缺陷，因?yàn)樵趪婌F方法中使用更嚴(yán)格的顯影條件，但和實(shí)施例1相比顯影缺陷的去除仍不充分，但好于對(duì)比實(shí)施例1。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如上文已詳細(xì)說(shuō)明的，本發(fā)明的抗蝕圖形形成方法能形成有好的輪廓的抗蝕圖形，其不會(huì)產(chǎn)生圖形輪廓的變壞，如形成T-形或圓頂形圖形，甚至當(dāng)使用直徑為8英寸或更大的基質(zhì)時(shí)，也不會(huì)產(chǎn)生顯影缺陷。
表1

表2

表3

權(quán)利要求
1.一種形成抗蝕圖形的方法，包括在直徑為8英寸或更大的基質(zhì)上，通過(guò)涂布形成化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠層的步驟；將用于減少顯影缺陷的組合物，涂布在化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠層上的步驟；通過(guò)涂布形成化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠層的步驟或涂布用于減少顯影缺陷的組合物的步驟中的至少一個(gè)完成后，進(jìn)行烘烤的步驟；選擇性曝光化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠層的步驟；曝光后烘烤化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠層的步驟；和顯影化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠層的步驟；并且該方法相對(duì)于沒(méi)有涂布用于減少顯影缺陷的組合物的情況，以10?！?00的程度增加了顯影后化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠厚度的減少量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成抗蝕圖形的方法，其中所述用于減少顯影缺陷的組合物是含表面活性劑的酸性組合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的形成抗蝕圖形的方法，其中所述表面活性劑是選自下列物質(zhì)的至少一種，所述物質(zhì)包括C4～C15全氟烷基羧酸及其銨鹽、四甲基銨鹽或C1～C4烷醇胺鹽，C4～C10全氟烷基磺酸及其銨鹽、四甲基銨鹽或C1～C4烷醇胺鹽，氟化烷基季銨碘化物，和全氟己二酸及其季銨鹽。
4.一種用于減少顯影缺陷的組合物，由含有表面活性劑的酸性組合物組成，其用于形成抗蝕圖形的方法中，該方法包括在直徑為8英寸或更大的基質(zhì)上，通過(guò)涂布形成化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠層的步驟；將用于減少顯影缺陷的組合物，涂布在化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠層上的步驟；通過(guò)涂布形成化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠層的步驟或涂布用于減少顯影缺陷的組合物的步驟中的至少一個(gè)完成后，進(jìn)行烘烤的步驟；選擇性曝光化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠層的步驟；曝光后烘烤化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠層的步驟；和顯影化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠層的步驟；并且該方法相對(duì)于沒(méi)有涂布用于減少顯影缺陷的組合物的情況，以10?！?00的程度增加了顯影后化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠厚度的減少量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于減少顯影缺陷的組合物，其中所述表面活性劑是選自下列物質(zhì)的至少一種，所述物質(zhì)包括C4～C15全氟烷基羧酸及其胺鹽、四甲基銨鹽或C1～C4烷醇胺鹽，C4～C10全氟烷基磺酸及其胺鹽、四甲基銨鹽或C1～C4烷醇胺鹽，氟化烷基季銨碘化物，和全氟己二酸及其季銨鹽。
全文摘要
將由含有表面活性劑的酸性組合物制得的減少顯影缺陷的組合物涂布到在8英寸或更大的基質(zhì)上形成的化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠膜上。結(jié)果是，抗蝕劑表面成為親水性，防止在抗蝕劑層上形成顯影液很難溶解的層。通過(guò)從減少顯影缺陷的組合物中擴(kuò)散的適當(dāng)量的酸，化學(xué)增強(qiáng)的光刻膠的膜厚度的減少，比沒(méi)有涂布減少顯影缺陷組合物大10～500，形成了沒(méi)有圖形輪廓變壞如T－形或圓頂形圖形的抗蝕圖形。
文檔編號(hào)G03F7/16GK1439119SQ01811661
公開(kāi)日2003年8月27日 申請(qǐng)日期2001年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月26日
發(fā)明者高野祐輔, 居島一葉, 船戶覺(jué), 村上佳男, 田中初幸 申請(qǐng)人:克拉瑞特國(guó)際有限公司