[發明專利]抗蝕劑圖案的形成方法和通過該方法制造的半導體裝置

無效

• 申請號: 200810088573.9
• 申請日: 2008-03-28
• 公開（公告）號: CN101276158A
• 公開（公告）日: 2008-10-01
• 發明（設計）人: 石橋健夫;寺井護;萩原琢也;山口敦美
• 申請（專利權）人: 株式會社瑞薩科技
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G03F7/16;G03F7/26;H01L21/027
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 龐立志;李平英

技術領域

本發明涉及浸液曝光中要求的拒水性高、且膜剝離抑制效果大的抗蝕劑圖案(レジストパタ一ン)的形成方法和通過該方法制造的半導體裝置。

背景技術

通過浸液型曝光形成抗蝕劑圖案時，使用圖2所示結構的裝置(參照Tomoharu?Fujiwara等人，“Wafer?Management?between?Coat/DeveloperTrack?and?Immersion?Lithography?Tool，”Optical?Microlithography?XIXDonis?G.Flagello編，Proc.of?SPIE，vol.6154，2006)。該浸液型曝光裝置中，在透鏡21的下方配置晶片22，純水從噴嘴24的流入口24a進入、從吸入口24b排出以在透鏡21和晶片22的被照射面之間充滿純水23。在被照射面上以單層抗蝕劑膜或多層抗蝕劑膜的形式形成微細加工用抗蝕劑膜。在后者的多層抗蝕劑膜的情況下，微細加工用抗蝕劑膜的結構復雜化，含有下層有機膜層、含硅中間層、感光性抗蝕劑層最少3種層。此外，在浸液型曝光(浸液光刻)中，有時在微細加工用抗蝕劑膜的最上層感光性抗蝕劑層上形成頂涂層，以避免由于用于浸液的液體與感光性抗蝕劑層的直接接觸所導致的用于浸液的液體的有機污染。

浸液型曝光中，采用通過在透鏡和晶片的微小間隙中利用水的表面張力形成水膜(彎液面(メニスカス))，使透鏡與作為被照射面的晶片之間高折射率化的方式。使用形成該彎液面的浸液裝置對晶片周緣部進行曝光時，存在彎液面的一部分露出在晶片外的照射欠缺部分(欠けシヨツト)。圖8A表示浸液型曝光裝置的平面圖。浸液噴頭(液浸シヤワ一ヘツド)82在箭頭方向上對設置在臺(stage)80上的晶片81進行掃描。在噴頭82上裝填透鏡85，純水從水流入口84進入、從水吸入口83排出。圖8B為晶片81的周緣部曝光時的浸液噴頭82的部分放大圖，帶○號的2個芯片可以用作工作芯片，而由于彎液面露出在晶片外，帶×號的4個芯片被廢棄。如此在曝光晶片周緣部時，產生彎液面的一部分露出在晶片外的照射欠缺部分。

在圖8B所示的照射欠缺部分的情況下，充滿晶片81和透鏡85之間的水的一部分，有可能從晶片81和臺80的外周框的間隙86灑落。浸液液體大量灑落時，彎液面破壞，不能進行浸液曝光本身。此外，即使灑落量為少量，也會污染曝光裝置或基板背面，產生在隨后曝光的晶片上由于基板背面的異物引起散焦的2次受損。此外，對照射欠缺部分進行浸液曝光時，在晶片邊緣的涂布膜對基板的密合力弱的情況下，產生膜剝離，從邊緣膜剝離形成的異物混入到具有流速的浸液液體中，污染晶片浸液液體，存在在晶片中央部產生圖案缺陷的問題。

圖3表示毛細管內的水的行為。圖3A為毛細管的內表面為親水性的情況，通過毛細管力，水沿箭頭方向在毛細管內前進。另一方面，圖3B為毛細管的內表面為拒水性的情況，通過毛細管力水后退。因此，以往，對于晶片和臺的外周框的間隔，在極窄的結構中設計裝置，臺的外周框使用拒水性的部材且晶片外周部分在晶片整個表面上用拒水性的涂布膜被覆，由此利用毛細管力，抑制浸液液體的灑落。

如此，為了通過毛細管力，在上方向上提起液體，必需使毛細管的水接觸表面為拒水性的、增大接觸角。圖6中，對實施了拒水化處理的以往的多層抗蝕劑膜進行例示。如圖6所示，形成于基板61上的被加工膜62本身被六甲基二硅氮烷(hexamethyldisilazane)(下文也稱為“HMDS”)氣相甲硅烷基化，形成HMDS處理區域63，由此對基板進行拒水化，晶片的側面部(斜面部)和頂面的周緣部被HMDS拒水化。然后形成下層有機膜層64、含硅中間層65、感光性抗蝕劑層66。然后形成作為浸液的保護膜的拒水性的在顯影液中可溶的頂涂層67。此外，在晶片外周附近，拒水性的在顯影液中可溶的頂涂層67在最表面露出，提高毛細管力。圖7對實施了拒水化處理的以往的單層抗蝕劑膜進行例示。如圖7所示，通過在形成于基板71上的被加工膜72上形成HMDS處理區域73對基板進行拒水化。然后，形成涂布型有機防反射膜74、感光性抗蝕劑層76，形成成為浸液的保護膜的拒水性的在顯影液中可溶的頂涂層77。