[发明专利]抗蚀剂图案的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种抗蚀剂图案的形成方法。

背景技术

液浸曝光(immersion exposure)是一种利用水的表面张力在透镜和晶片的微小缝隙间形成水膜(弯液面)由此提高透镜和被照射面(晶片)之间的折射率的方式，与通常的干式曝光相比，可将有效的透镜开口数(NA)提高到接近水的折射率1.44左右，作为能够将光刻法的析像分辨极限细微化的技术，其工业实用化得到发展。

在上述浸没式光刻法(immersion lithography)中，由于在透镜和作为被照射面(晶片)最上层的抗蚀剂之间具有浸液，所以人们担心在使用一般的干式曝光用的化学增幅抗蚀剂时，其中的光产酸剂、碱等低分子内容物溶入浸液中，从而对透镜等曝光设备造成污染。另外，当在晶片上移动上述水膜(弯液面)的情况下，如果抗蚀剂的疏水性低，则弯液面移动后在抗蚀剂上残留微小的液滴，由于局部长时间地与水分接触的影响等，将诱发图案缺陷。因此，人们采用了一种在抗蚀剂上使用抗蚀剂上层保护膜(面涂层)的技术，所述抗蚀剂上层保护膜溶解于显影液中，用于使浸液与抗蚀剂不直接接触。另外，人们开发并开始销售一种无面涂层抗蚀剂，即，使微量的临界表面张力小的高分子(主要是含氟聚合物)作为疏水剂混入抗蚀剂液中，在形成涂膜时利用疏水剂的表面偏析效果使疏水剂只聚集在表面，由此作为单一涂布膜自发地形成上述抗蚀剂和面涂层共2层。

浸没式光刻法中，如图1所示，在感光性抗蚀剂层上使浸液形成膜状的弯液面，一边通过此弯液面进行光照射一边对晶片进行扫描(图1中的箭头A方向)，实施扫描曝光。为了防止化学增幅抗蚀剂内的光产酸剂、碱等低分子化合物溶解到浸液中、并且为了实现可高速、顺畅地、且没有液滴残留地进行弯液面移动，人们采用了一种使抗蚀剂层表面处于难溶状态且使其为疏水性的技术。

此技术的一例为面涂层方法，即，抗蚀剂层由通过2次涂布处理形成的2层膜构成，在一般的抗蚀剂上涂布抗蚀剂上层保护膜(面涂层)。为了形成可溶于碱性显影液在冲洗时自动剥离、且疏水性高的膜，通常情况下此面涂层由含碱性可溶部的含氟聚合物构成。此面涂层方法的流程如图2(a)所示。但是，此面涂层方法存在如下问题：即，由于伴有2次涂布处理而导致操作过程长，由于要使用形成感光性抗蚀剂和面涂层的2种药液而造成材料成本增加等问题。另外，由于面涂层含有显影可溶基团与具有高疏水性存在折衷选择的关系，所以通常情况下虽然由更高速的扫描可产生高产量的曝光，但是疏水性却不够充分。

另一方面，作为另外一种技术，开发并销售无面涂层抗蚀剂，即，使微量的临界表面张力小的高分子(含氟聚合物)作为疏水剂混入感光性抗蚀剂液中，在形成涂膜时利用疏水剂的表面偏析效果使疏水剂只聚集(偏析)在表面，由此采用1次涂布处理就可作为单一涂布膜自发形成具有上述感光性抗蚀剂和面涂层效果的偏析层。使用此材料能够抑制面涂层操作的冗长性、及由此导致的装置成本上升(涂层杯1个，加热板1个)和材料成本上升。

使用此无面涂层抗蚀剂材料的流程如图2(b)所示。微量添加到无面涂层抗蚀剂材料中的疏水剂，与面涂层材料相同地使用可溶于显影液的物质时，也可考虑使用微量的完全无碱溶性的疏水剂。另外，有时也使用下述疏水剂，即，该疏水剂本身，与化学增幅抗蚀剂相同地，在由曝光所产生的酸的催化作用下脱保护，仅曝光部分在之后的曝光后热处理(PEB：Post Exposure Bake)时变为可溶于碱溶性显影液的状态。如上所述，疏水剂主要有3种构成方式。

添加到无面涂层抗蚀剂材料中的疏水剂为碱溶性疏水剂时，在进行碱性显影时疏水剂溶解，由此同时除去附着在抗蚀剂表面的杂质，因此不易产生抗蚀剂图案缺陷。另外，由于除去疏水剂后抗蚀剂只具有自身的疏水性，所以结果与碱性显影前相比被亲水化，因此，在碱浸渍后用纯水冲洗时，残留下由于疏水性太高无法干净地清洗而产生的、如图11(c)所示的粒状残渣10d缺陷(Blob)的可能性也很低。但是，由于赋予碱性显影性，所以存在疏水剂的偏析特性低的倾向，通常情况下与面涂层的问题相同无法获得充分的疏水性。

作为疏水剂使用完全无碱溶性的疏水剂时，在显影时疏水剂作为不溶物残留，存在如下风险，即引起如图11(a)所示的残渣10b缺陷，即使程度轻微也将诱发如图11(b)所示的微桥10c，或者在碱浸渍后进行纯水冲洗时因疏水性太高而残留粒状残渣(Blob)(图11(c))等。