CN100338731C - 加工方法和半导体器件的制造方法 - Google Patents

加工方法和半导体器件的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于：在被加工膜上形成了保护膜后再进行光加工的技术中，使保护膜的除去变得容易起来。其解决方法包括：在基板(101)上的Al膜(107)上形成水溶性的保护膜(109)的工序；照射加工光(110)，选择除去保护膜(109)和Al膜(107)的加工区域的工序，和借助于水溶解除去保护膜(109)的工序。

Description

加工方法和半导体器件的制造方法
技术领域
本发明涉及用光照射进行加工的加工方法和使用该加工方法的半导体器件的制造方法。
背景技术
随着半导体器件的微细化，在半导体器件的制造工序中的光刻工序中与下层之间的对准技术的高精度化，就变成为不可或缺。
但是，在抗蚀剂下层上形成的膜对于对准光反射或吸收大的情况下，要检测来自对准标记的位置信息是困难的。例如，在形成Al等的金属布线的光刻工序中，就不可能直接检测出在Al膜的下层上形成的对准标记的位置。为此，就必须采用预先在对准标记本身上设置台阶，然后形成Al膜，通过检测在对准标记上产生的Al膜的凹凸形状的办法进行对准。但是，由溅射蒸镀等的成膜方法的性质可知，Al膜上的表面凹凸，对于基底的凹凸将变成为非对称，所以，对准误差将增大，成品率就要降低。于是，人们提出了用磨损技术选择性地除去Al膜等对于对准光不透明的膜的方法。
磨损技术是使用激光等的加工技术的一种，由于可以形成微细图形而无须使用光刻技术，故近些年来作为半导体器件的加工技术一直受到人们关注。所谓磨损，就是一种在向被加工膜上照射光时，当照射强度达到某一阈值或其以上时，被加工膜就熔融、气化的反应。使用该反应，就可以进行开孔或切断等的微细加工。
但是，在半导体制造工序中使用磨损技术的情况下，以在进行磨损时，未完全气化的金属膜为主的被加工膜的一部分就要向加工区域周边飞散，变成为微粒进行附着。如果在微粒已附着到器件图形区域上的状态下，接着在上层上形成化学放大型正型抗蚀剂膜，则就会产生抗蚀剂膜的厚度差。为此，曝光·显影后的抗蚀剂图形就不能形成规定的尺寸。以这样制成的抗蚀剂图形为掩模加工制成的半导体器件，存在着在其器件特性上会产生大的波动的问题。
为了抑制这种由微粒产生的缺陷，有这样的技术(专利文献1)：在在被加工膜上形成了保护膜之后再进行光加工，在加工结束后，与保护膜一起除去微粒。
在引用文献1中，作为保护膜使用聚酰亚胺或聚酰胺等的耐热性有机材料。这样的耐热性有机材料，不溶于溶剂，要除去保护膜是困难的。此外，本发明人进行研究时得知，在保护膜除去后在被加工膜上还残留有微粒。此外，还存在着这样的问题：取决于保护膜的机械特性有时候在加工时会产生膜剥离，从而变成为加工不合格。
[专利文献1]特开平5-337661号公报
发明的内容
如上所述，在被加工膜上形成耐热性有机材料并进行光加工的情况下，存在着难于除去耐热性有机材料的问题。
在激光加工时，存在着这样的问题：在选择性地加工加工区域的加工膜时产生的微粒，将附着在加工区域外边，变成为缺陷的原因。此外，还存在着因在加工时产生膜剥离而变成为加工不良的问题。
本发明的目的在于提供一种在被加工膜上形成保护膜后再进行光加工的技术中易于除去保护膜的加工方法和使用该加工方法的半导体器件的制造方法。
此外，本发明的另外一个目的在于提供可以抑制缺陷的发生的加工方法，和使用该加工方法的半导体器件的制造方法。
本发明，为了达到上述目的，其构成如下。
本发明的一个例子的加工方法，其特征在于包括以下的工序：在基板上的被加工膜上形成水溶性的保护膜的工序；照射加工光，选择除去上述保护膜和上述被加工膜的加工区域的工序；除去上述保护膜的工序。
本发明的一个例子的加工方法，是包括在基板上的被加工膜上形成保护膜的工序，照射加工光，选择除去上述保护膜和上述被加工膜的加工区域的工序，除去上述保护膜的工序的加工方法，其特征在于：上述保护膜，使用在上述加工光的波长λ(nm)下的上述保护膜的消光系数k比上述被加工膜的消光系数k’更小的保护膜。
本发明的一个例子的加工方法，是包括在基板上的被加工膜上形成保护膜的工序，照射加工光，选择除去上述保护膜和上述被加工膜的加工区域的工序，通过水溶解除去上述保护膜的工序的加工方法，其特征在于：在设上述保护膜的比热为CF(J/cm3·K)，吸收系数为α(l/nm)，消光系数为k，反射率为RF(％)，上述保护膜的温度变化为ΔT(K)，上述保护膜的熔点为Tm(K)，大气温度为T0(K)，上述加工光的积分通量为F(J/cm2·pulse(脉冲))，上述光的波长为λ(nm)时，上述加工光的照射，在满足以下的关系的条件下进行。
Tm＞T0+ΔT
ΔT＝{α(1-RF/100)F/CF}
α＝4πk/λ
本发明的一个例子的加工方法，其特征在于：作为上述保护膜的性质，具有这样的性质：即便是在选择除去了上述保护膜和上述被加工膜的加工区域后，加工区域周边的上述保护膜，也将维持水溶性。
本发明的一个例子的加工方法，其特征在于：包括如下的工序：向基板上供给含有溶剂的涂敷膜形成用药液以在上述基板主面上形成液膜的工序；采用除去含于液膜中的溶剂的一部分的办法形成被加工膜的工序；向上述被加工膜的加工区域选择照射能量线以选择除去上述被加工膜的工序；在照射上述能量线后，进行几乎完全除去含于被加工膜中的溶剂的真正意义的加热处理的工序。
如上所述，倘采用本发明，对于选择性地除去在被处理基板上形成的被加工膜，形成图形的方法来说，要在被加工膜上形成了水溶性的保护膜之后一揽子地进行保护膜和被加工膜的加工，或进行减小被加工膜的内部应力的处理，故可以在加工区域周边进行没有微粒或残渣的光加工。
附图的简单说明
图1是示出了实施形态1的半导体器件的制造工序的剖面图。
图2是示出了实施形态1的半导体器件的制造工序的剖面图。
图3是示出了实施形态1的保护膜的除去处理的图。
图4是示出了实施形态1的半导体器件的制造工序的变形例的图。
图5是示出了实施形态1的半导体器件的制造工序的变形例的图。
图6是示出了实施形态1的半导体器件的制造工序的变形例的图。
图7是示出了实施形态2的半导体器件的制造工序的剖面图。
图8是示出了实施形态3的半导体器件的制造工序的剖面图。
图9是示出了实施形态4的半导体器件的制造工序的剖面图。
符号说明
101…半导体基板，102…层间绝缘膜，105…通路插针，
106…对准标记，107…Al膜，109…保护膜，110…加工光，
112…抗蚀剂膜，113…对准光(参照光)
具体实施方式
以下，参看附图说明本发明的实施形态。
(实施形态1)
在这里，以下，对可以进行规定的加工而不使在光加工时发生的微粒附着在加工区域周边的图形形成方法进行说明。
图1、图2是示出了实施形态1的半导体器件的制造工序的剖面图。
准备图1(a)所示的形成Al布线前的阶段的半导体器件。如图1(a)所示，在半导体基板101上形成的层间绝缘膜102的表面层上，至少形成有与要在后边形成的Al布线进行连接的通路插针105，和进行对准的对准标记106。另外，标号103、104，是插针、下层布线层。
如图1(b)所示，在半导体元件的表面上依次形成Al膜107和保护膜109。保护膜109，可采用旋转涂敷法将膜厚100nm的作为水溶性树脂的聚丙烯酸树脂(以后叫做保护膜)涂敷到被处理基板上后，使溶剂挥发的办法形成。
如图1(c)所示，采用在大气中，对已在下方形成了对准标记106的加工区域(纵100微米×横200微米)照射5次加工光110的办法，在保护膜109和Al膜107上形成开口。要做成为使得保护膜不会因加工光照射而玻璃化。在本实施形态中，加工光208是Q-switch(开关)YAG激光的3次谐波(波长355nm)，加工光208的积分通量为0.4J/cm2·pulse。另外，标号111是磨损时未完全气化地飞散开来的保护膜109和Al膜107的微粒。
其次，在光加工后，用搬运机器人将被处理基板搬运到清洗单元内，如图1(d)所示，采用供给水的办法剥离保护膜109。如图3所示，从配置在被处理基板的上方的喷嘴121供给纯水122(流量为1L/min)，边用100rpm使基板100旋转边进行60秒的清洗的办法进行保护膜109的剥离。在纯水清洗后，使转数上升到4000rpm，使基板干燥。
在上述光加工后进行SEM观察的结果，确认已进行了良好的加工而未在金属膜的加工区域周边残留下微粒。
在用这样的方法除去了对准标记上边的金属膜后，如图2(e)所示，形成I线抗蚀剂膜112。接着，如图2(f)所示，借助于对准光(参照光)113识别对准标记106的位置。根据所识别的位置复制图形，在抗蚀剂上形成潜像。进行已形成了潜像的抗蚀剂膜的显影，形成抗蚀剂图形。以抗蚀剂图形为掩模，对Al膜107进行刻蚀，如图2(g)所示，形成布线图形。除去抗蚀剂图形。
以之为掩模制作的器件可以得到不进行真正意义的处理地制作的稳定的器件特性，提高了成品率。
在本实施形态中，作为保护膜虽然使用的是聚丙烯酸，但是，理想的是使用保护膜是水溶性的，而且在加工光的波长下的透过性比被加工膜高的材料。通过使用透过性高的保护膜，保护膜几乎不吸收激光，来自保护膜本身的发热小。为此，在光照射时未分解完的保护膜不熔融地以固体的状态向加工区域周边飞散。以保持固体状态不变地向加工区域周边飞散的保护膜，可借助于加工后的水清洗而迅速地除去。此外，由于是水溶性的，所以可比较廉价地进行保护膜的除去处理。
另一方面，在保护膜对激光的波长的透过性比被加工膜小的情况下，由于在保护膜中的光吸收大，故保护膜自身将进行发热·熔融。为此，当熔融后的保护膜变成为微粒附着在加工区域周边的保护膜上时，归因于附着的微粒所具有的热，保护膜将变质或与下层的被加工膜进行熔敷。其结果是即便是在加工后除去保护膜时，也不能除去已附着上熔融的微粒的区域的保护膜，从而变成为缺陷。
在本实施形态中，保护膜虽然使用的是聚丙烯酸，但是，材料并不限定于此。只要是与被加工膜相比对激光形成的光吸收小的材料即可，在设激光的波长为λ(nm)时的保护膜的消光系数为k，被加工膜的消光系数为k’时，只要选择使用满足以下的式(1)所描述的关系式的保护膜那样的材料和加工光即可。
k＜k’(1)
本实施形态中的聚丙烯酸和作为被加工膜的Al对波长355nm的消光系数，为1.0×10-4，3.36。
再有，激光照射后的保护膜，理想的是可以维持固体的状态。因此，只要在照射1个激光脉冲时保护膜可以维持到熔点(Tm)或其以下即可。作为保护膜选择的基准，在设保护膜的比热为CF(J/cm3·K)，吸收系数为α(1/nm)，消光系数为k，反射率为RF(％)，保护膜的温度变化为ΔT(K)，保护膜的熔点为Tm(K)，大气温度为T0(K)，激光的积分通量为F(J/cm2·pulse)，激光的波长为λ(nm)时，选择满足以下的式(2)到式(4)所述的关系式那样的材料和加工光即可。
Tm＞T0+ΔT  (2)
ΔT＝{α(1-RF/100)F/CF}  (3)
α＝4πk/λ(4)
表1示出了本实施形态中的对波长355nm的聚丙烯酸的物性值。
[表1]
  比热(J/cm3K)     折射率   消光系数     反射率   Tm(℃)
  0.07     1.44   1.0×10-4     3.25   200.00
或者，即便是在保护膜对激光的光吸收大，因光加工而熔融的保护膜已附着到加工区域上的情况下，只要加工区域周边的保护膜与光加工前同样是维持水溶性的保护膜，则用什么材料都没有问题。例如，也可以是具有羟基、羧基或氨基等的亲水基的有机材料，或水溶性的无机材料。只要是具有这样特性的保护膜，由于在光加工后的水洗工序中可以除去保护膜，故都可以用做本实施形态的保护膜。
在本实施形态中，作为光加工用的光源，虽然使用的是Q-swich YAG激光的3次谐波，但是，光源并不限定于此，也可以使用Q-swich YAG激光的4次谐波(波长266nm)或KrF准分子激光等的脉冲激光和灯泡光。此外，在本实施形态中，激光加工，虽然使用的是采用用0.4J/cm2·pulse照射5次的办法进行的，但是加工条件并不限定于此，只要是可以进行加工而不会在加工区域内产生残渣或不会给作为被加工膜的金属膜造成损伤的积分通量或照射次数即可。
此外，在本实施形态中，虽然说明的是被加工膜是金属膜的情况，但是，适用例并不限定于此，也可以在被加工膜为金属氧化膜、防反射膜、金属膜、硅氮化膜、或硅碳化膜、硅氧化膜、多晶硅Si等的情况中使用。
此外，在本实施形态中，虽然在光加工后形成I线抗蚀剂膜，进行构图，但是，构图所使用的抗蚀剂膜并不限定于此，也可以使用KrF抗蚀剂、ArF抗蚀剂、EB抗蚀剂等。
在本实施形态中，虽然在整个面上都形成了保护膜，但是，也可以如图4所示，仅仅在所希望的位置上选择性地形成保护膜。作为保护膜的选择性的形成方法，例如，可以使用特开平2000-79366所述的方法。这里，作为选择性形成保护膜的方法，虽然在例子中使用的是特开平2000-79366所述的方法，但是只要是可以在基板上选择地形成膜厚受到控制的保护膜的方法，什么方法都可以。
此外，在本实施形态中，在光加工时虽然将光的照射区域做成为与加工区域同一大小进行加工，但是，在光加工时，也可以如图5(a)、图5(b)所示，采用将在基板上的加工光141的照射形状做成为长方形形状，使加工光140对于基板相对地进行扫描的办法进行加工。作为使基板和光相对地进行扫描的方法，可采用使光轴固定而使基板移动的办法。或者，也可以采用使已对形状进行了控制的缝隙(光阑)进行并行运动的办法，使光轴进行移动。另外，标号140是加工区域，图5(a)是剖面图，图5(b)是加工区域的平面图。
例如，在大气中对于规定的加工区域(纵100微米×横200微米)设置纵10微米×横5微米的缝隙，用积分通量1.0J/cm2·pulse，振荡频率250Hz、缝隙的扫描速度500微米/sec边使Q-swich YAG激光的3次谐波从加工区域的一端向另一端进行扫描，边照射激光以除去保护膜和Al膜。
通常，由于磨损而产生的气体进行膨胀时，未完全气化的被加工膜的一部分会因气体吹飞而产生微粒。为此，与采用进行一揽子照射加工区域的整个区域的办法进行光加工的时候比较，使缩小成图5所示的缝隙状的照射区域对于被处理基板相对地进行扫描，进行光加工的方法，1次的光照射所产生的气体的体积变小，可以进一步抑制飞向加工区域周边的微粒数和在加工区域边界处的保护膜的膜剥离。此外，如图6(a)、图6(b)所示，也可以在扫描方向上等间隔地照射多个长方形形状的加工光141a～141d。此外，如图6(c)、图6(d)所示，也可以在扫描方向上等间隔地以及在与扫描方向垂直的方向上等间隔地照射多个点形状的加工光141c、141d。此外，如图6(d)所示，也可以使在扫描方向上相邻的加工光141d进行重叠。
另外，所谓长方形形状或点形状，是指扫描方向的长度比加工区域的长度短的四角形形状。特别是所谓长方形形状，是指与扫描方向垂直的方向的长度和加工区域的与扫描方向垂直的方向的长度基本相等。
(实施形态2)
图7是示出了本发明的实施形态2的半导体器件的制造工序的剖面图。
首先，如图7(a)所示，用旋转涂敷法向Al膜107上涂敷以含有热分解剂的酚醛清漆树脂(有机材料)为主成分的有机膜149。其次，采用在100℃、60秒的条件下用热板进行加热处理，使有机膜149中的溶剂挥发的办法，形成保护膜。在这里，所说的热分解剂，只要是具有作为可以诱发热分解反应的催化剂的作用，可以使构成作为掩模膜起作用的有机膜的树脂分解的分解剂即可，没有什么特别限定。
其次，如图7(b)所示，得到已在150℃、60秒的条件下对被处理基板进行了加热处理的有机膜150。在加热处理中，热分解剂作为构成有机膜的树脂的热分解反应的催化剂发挥作用。借助于热分解反应树脂的主链被切断。分子量因树脂的主链被切断而变小，有机膜150的内部应力变小。
然后，如图7(c)所示，在大气中，用Q-switch YAG激光的3次谐波(波长355nm)，对加工区域(纵100微米×横200微米)用激光的积分通量为0.6J/cm2·pulse照射5次加工光的办法，在树脂膜150上形成开口。
接着，如图7(d)所示，以树脂膜为掩模借助于湿法刻蚀选择除去Al膜。这时，未发生归因于膜剥离的加工不合格。
在除去了树脂膜后，与实施形态1同样，在Al膜107上形成I线抗蚀剂膜，向对准标记106上照射对准光(参照光)对对准标记的位置进行识别。在根据所识别的对准标记106的位置进行了曝光后，进行显影，形成抗蚀剂图形。以抗蚀剂图形为掩模刻蚀Al膜107，形成布线图形。用上述的工序中制作的半导体元件，可以得到不进行真正意义的处理地制作的稳定的器件特性，提高了成品率。
如上所述，采用借助于热分解反应切断构成作为掩模膜起作用的有机膜的树脂的主链的办法，由于加到保护膜内部的应力减小，故即便是加在内部的应力大的材料，也可以用做保护膜。
此外，在本实施形态中的热分解剂，包括从掩模膜的成膜温度(在本实施形态中为100℃)到200℃的温度范围内反应开始的热分解剂。当热分解剂的反应开始温度比成膜温度还低时，由于在成膜时的加热处理中就会过度进行酚醛清漆树脂的分解，故将产生加工特性恶化的问题。此外，当反应温超过了200℃时，则存在着膜特性将归因于酚醛清漆树脂的氧化反应而劣化的可能性。因此，热分解剂的反应开始温度从成膜温度到200℃的范围是优选的。此外，如果热分解剂的添加量过少，由于几乎不会进行分解反应，故在光加工特性上看不到变化，将产生膜剥离。此外，如果热分解剂的添加量过多，由于将促进分解反应，故存在着在光加工后湿法刻蚀时的耐药品性劣化的可能性。因此，优选的是使热分解剂对于酚醛清漆树脂的添加量在合适的范围内。
在对于要进行加工的金属膜来说不能充分得到光加工装置的积分通量的情况下，要用实施形态1的图形形成方法形成所希望的图形并不容易。但是，倘采用在本实施形态中所说明的图形形成方法，由于与加工光的积分通量没有关系，故在Al膜的加工中可以形成所希望的图形。
此外，在本实施形态中，虽然是用由热板进行的加热来进行掩模膜的改质处理的，但是，加热方法并不限定于此，也可以采用向被处理基板照射红外线的办法进行，只要是可以加热被处理基板的方法用什么方法都可以。
此外，掩模膜的改质处理，并不限定于加热处理。除此之外也可以使用光催化剂，该催化剂具有通过照射能量线的办法使含于掩模膜中的催化剂活化，使掩模膜分解的作用。此外，使光催化剂活化的能源，只要是通过照射紫外线、远紫外线、深紫外线、电子束等的光的办法使催化剂活化，可使掩模膜发生分解反应的，采用何种都可以。
在本实施形态中，虽然是在大气中进行光加工的，但是也可以在流水中进行。
此外，在本实施形态中，作为要在掩模膜的光加工后进行的金属膜的刻蚀方法，虽然是用湿法刻蚀进行的，但是，刻蚀方法并不限定于此，既可以是干法刻蚀也可以是各向异性刻蚀，可由被加工膜的特性选择适宜最佳的方法。
此外，在本实施形态中，虽然说明的是被加工膜是金属膜的情况，但是，适用例并不限定于此，对于被加工膜为金属氧化膜、防反射膜、金属膜、硅氮化膜、或硅碳化膜、硅氧化膜、多晶硅Si等任何一者的情况也都可以使用。
此外，在本实施形态中，虽然在光加工后形成I线抗蚀剂膜，进行构图的，但是，构图中所使用的抗蚀剂膜并不限定于此，也可以使用KrF抗蚀剂、ArF抗蚀剂、EB抗蚀剂等的任何一者。
此外，在本实施形态中，在光加工时虽然将光的照射区域做成为与加工区域同一大小进行加工，但是，就像在实施形态1中也说明过的那样，也可以将光的照射形状做成为长方形形状或点形状，使加工光对于基板相对地进行扫描的办法进行加工。
(实施形态3)
图8是示出了本发明的实施形态3的半导体器件的制造工序的剖面图。另外，在图8中，仅仅示出了已形成了对准标记的区域。
如图8(a)所示，边使半导体基板101旋转，边从喷嘴205向SiO2膜203上供给含有溶剂和防反射剂的防反射膜形成用药液206，形成液状的液膜204。另外，标号106是在硅基板内埋入形成的对准标记，标号201是硅氮化膜。
其次，如图8(b)所示，使半导体基板101旋转，借助于旋转干燥处理得到从液膜204中除去了溶剂的一部分后的防反射膜207。除了旋转干燥处理之外，也可以在减压下载置已形成了液膜的基板，从液膜中除去一部分的溶剂。
其次，如图8(c)所示，采用在大气中，对加工区域(纵100微米×横200微米)照射5次加工光208的办法，在防反射膜207上形成开口，开口的形成是在对准标记的上方。在光加工后，进行SEM观察的结果，确认在防反射膜的加工区域周边已进行了不残留微粒的、良好的加工。加工光208，是Q-switch YAG激光的3次谐波(波长355nm)，加工光208的积分通量为0.4J/cm2·pulse。
其次，如图8(d)所示，将半导体基板的101载置到在热板210上，为了得到所希望的防反射特性，在300℃、120秒的条件下进行加热处理(真正意义上的热处理)，得到已几乎完全除去了溶剂的防反射膜209。
在上述的处理后，在防反射膜上形成膜厚200nm的ArF光(波长193nm)用化学放大型正型抗蚀剂。接着，将该基板搬运到ArF准分子激光为光源的曝光装置内，通过曝光用原版，照射对准光(参照光)识别对准标记106的位置。按照对准标记106的位置，复制栅极加工用图形。在对该基板进行热处理后进行显影，形成栅极加工用图形。以这样制作的抗蚀剂图形为掩模进行加工制成的器件，由于在激光加工时不产生微粒，可以形成规定的栅极尺寸，故可以制造半导体器件而不会给经历之后的工序制作的器件的特性造成影响。
在本实施形态中，其特征在于：在进行用来完全除去溶剂的加热处理之前进行光加工。由于在加热处理之前进行光加工，故防反射膜迅速地气化，可以进行没有微粒的加工。另一方面，现有方法，即若在300℃的高温下加热处理后进行光加工，由于防反射膜难于气化，故就会产生微粒。特别是在防反射膜中由于加热处理进行交联反应，有时候也可以得到防反射特性。在防反射膜进行交联的情况下，由于在光加工时更难于气化，故将发生更多的微粒。
在本实施形态中，作为加工光，虽然使用的是Q-swich YAG激光的3次谐波，但是，光源并不限定于此，也可以使用Q-swich YAG激光的4次谐波(波长266nm)或KrF准分子激光等的脉冲激光和灯泡光。此外，在本实施形态中，光加工，并不限定于上述条件，只要是可以进行加工而不会在加工区域内产生残渣或不会给防反射膜的下层膜造成损伤的积分通量或照射次数即可。此外，在本实施形态中，虽然是在大气中进行的光加工，但是也可以在加工区域上形成了液流或气流的状态下进行。
此外，在本实施形态中，在光加工时虽然将光的照射区域做成为与加工区域同一大小进行加工，但是，就像在实施形态1中也说明过的那样，也可以将光的照射区域缩小为狭缝状，使基板与光相对地进行扫描的办法进行加工。
此外，在本实施形态中，虽然说明的是被加工膜是防反射膜的情况，但是，被加工膜并不限定于此，只要是抗蚀剂膜，氧化硅膜，聚酰亚胺膜等的涂敷膜，对任何一者都可以使用。
(实施形态4)
图9是示出了本发明的实施形态4的半导体器件的制造工序的工序剖面图。在图9中，对于那些与图1相同的部位都赋予同一标号，而省略其说明。
首先，如图9(a)所示，用旋转涂敷法供给含有溶剂的防反射膜形成用药液206，形成液膜204。然后，进行旋转干燥处理，在被处理基板上形成已从液膜中除去了一部分的溶剂的防反射膜。除去旋转干燥处理之外，也可以在减压下载置已形成了液膜的基板，从液膜中除去一部分的溶剂。
其次，如图9(b)所示，将半导体基板101载置到在热板210上，在150℃、60秒的条件下进行预加热处理，得到已除去了含于膜中的一部分溶剂的防反射膜217。在本实施形态中使用的防反射膜，为了得到光刻工序所需要的防反射特性，通常要在300℃下进行加热处理。但是，在该阶段中的基板的加热处理，要在比该温度更低的温度下进行，这是其特征。
其次，如图9(c)所示，采用在大气中，对加工区域(纵100微米×横200微米)照射5次加工光208的办法，在防反射膜217上形成开口，开口的形成是在对准标记的上方。在光加工后，进行SEM观察的结果，确认在防反射膜的加工区域周边已进行了不残留微粒的、良好的加工。加工光208，是Q-switch YAG激光的3次谐波(波长355nm)，加工光208的积分通量为0.4J/cm2·pulse。
其次，如图9(d)所示，将半导体基板的101载置到热板210上，在350℃、120秒的条件下进行真正意义的加热处理，基本上除去膜中的溶剂，得到已进行了交联反应的防反射膜218。
在上述的处理后，在防反射膜上边形成膜厚200nm的ArF光(波长193nm)用化学放大型正型抗蚀剂。接着，将该基板搬运到ArF准分子激光为光源的曝光装置内，通过曝光用原版，照射对准光(参照光)得到对准标记106的位置。按照对准标记106的位置，复制栅极加工用图形。在对该基板进行热处理后进行显影，形成栅极加工用图形。以这样制作的抗蚀剂图形为掩模进行加工制成的器件，由于激光加工时不产生微粒，可以形成规定的栅极尺寸，故可以制造半导体器件而不会给经历之后的工序制作的器件的特性造成影响。
在实施形态3中，用旋转干燥处理除去了液膜中的溶剂的一部分。但是，被加工膜中，在已用旋转涂敷法形成了膜的阶段中，由于含有多量的溶剂，故若在该状态下进行光加工，则存在着产生膜剥离等的可能性。在本实施形态中，由于借助于旋转干燥处理，借助于预加热处理进一步除去了溶剂，故难于发生膜剥离，因而不会产生微粒。
在本实施形态中，用来得到防反射膜的预加热处理的加热温度条件是150℃。就如在实施形态3中已说明的那样，若光加工前的加热温度过高，则在光加工时防反射膜就难于气化，因而会产生微粒。特别是由于在被加工膜是通过加热处理而发生交联反应的膜的情况下会变得更加显著，故在进行这样的被加工膜的光加工时，在光加工前在基板的加热温度优选小于防反射膜的交联温度。
此外，反之，若加热温度过低，由于在有的材料的情况下膜中会多量地残留下溶剂，故膜强度将劣化。为此，存在着光加工时会发生膜剥离的可能性。因此，在光加工前的阶段中的基板的加热温度必须小于防反射膜的交联温度，而且要是不会给加工形状造成影响的那种程度的温度范围。
在本实施形态中，作为光加工用的光源，虽然使用的是Q-swich YAG激光的3次谐波，但是，光源并不限定于此，也可以使用Q-swich YAG激光的4次谐波(波长266nm)或KrF准分子激光等的脉冲激光和灯泡光。此外，在本实施形态中，激光加工，虽然使用的是采用用积分通量0.4(J/cm2·pulse)照射5次的办法进行的，但是加工条件并不限定于此，只要是可以进行加工而不会在加工区域内产生残渣或不会给在防反射膜的下层形成的层间绝缘膜造成损伤的积分通量或照射次数即可。此外，在本实施形态中，虽然在大气中进行的光加工，但是也可以在流水中进行。
此外，在本实施形态中，在光加工时虽然将光的照射区域做成为与加工区域同一大小进行加工，但是，就像在实施形态1中也说明过的那样，也可以将光的照射区域缩小为狭缝状，使基板与光相对地进行扫描的办法进行加工。
此外，在本实施形态中，虽然说明的是被加工膜是防反射膜的情况，但是，被加工膜并不限定于此，只要是抗蚀剂膜，氧化硅膜，聚酰亚胺膜等的涂敷膜，对任何一者都可以使用。
另外，本发明，并不限定于上述实施形态。例如，在各个实施形态中，虽然示出的是在半导体器件的制造工序中使用的例子，但是也可以在别的用途中使用。
除此之外，本发明还可以在不背离其要旨的范围内进行种种的变形后实施。

Claims (13)

1.一种加工方法，其特征在于包括以下的工序：
在基板上的被加工膜上形成水溶性的保护膜的工序；
照射加工光，选择除去上述保护膜和上述被加工膜的加工区域的工序；
借助于水溶解除去上述保护膜的工序；
上述保护膜，使用在上述加工光的波长为λ时的上述保护膜的消光系数k比上述被加工膜的消光系数k’更小的保护膜；
在设上述保护膜的比热为CF，吸收系数为α，消光系数为k，反射率为RF，上述保护膜的温度变化为ΔT，上述保护膜的熔点为Tm，大气温度为T0，上述加工光的积分通量为F，上述光的波长为λ时，上述加工光的照射，在满足以下的关系的条件下进行，
Tm＞T0+ΔT
ΔT＝{α(1-RF/100)F/CF}
α＝4πk/λ。
2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：上述保护膜用具有亲水基的有机材料构成。
3.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：上述保护膜，用无机材料构成。
4.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：上述保护膜，在上述基板上的一部分上选择形成。
5.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：上述加工光的照射，在已在上述加工区域上形成了气流或液流的状态下进行。
6.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：上述基板，具备在上述加工区域上形成的对准标记，或位置偏差测量标记。
7.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：上述被加工膜是防反射膜、金属膜、金属氧化膜、硅氮化膜或硅碳化膜、硅氧化膜、多晶Si中的任何一者。
8.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：上述加工光，是激光、灯泡光。
9.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：
上述加工光在上述基板上的照射形状比上述加工区域小，
使上述加工光对上述基板进行扫描。
10.根据权利要求9所述的加工方法，其特征在于：上述加工光的照射形状，是上述加工光的扫描方向的宽度比上述加工区域的上述扫描方向的宽度短的四角形。
11.根据权利要求9所述的加工方法，其特征在于：上述加工光，沿着上述扫描方向等间隔地多个进行照射。
12.一种半导体器件的制造方法，其特征在于包括：
在具备半导体基板和位置对准标记的被处理基板上，形成被加工膜和水溶性的保护膜的工序；
对包括上述位置对准标记的加工区域的上述保护膜和上述被加工膜照射加工光，选择除去上述保护膜和上述被加工膜的加工区域的工序；
在上述加工光的照射后，借助于水溶解除去上述保护膜的工序；
在上述被加工膜上形成感光性膜的工序；
向上述位置对准标记照射参照光识别该标记的位置的工序；
根据所识别的位置对准标记的位置信息，向上述感光性膜的规定的位置上照射能量线，在该感光性膜上形成潜像的工序；
使已形成了上述潜像的感光性膜显影的工序；
上述保护膜，使用在上述加工光的波长为λ时的上述保护膜的消光系数k比上述被加工膜的消光系数k’更小的保护膜；
在设上述保护膜的比热为CF，吸收系数为α，消光系数为k，反射率为RF，上述保护膜的温度变化为ΔT，上述保护膜的熔点为Tm，大气温度为T0，上述加工光的积分通量为F，上述光的波长为λ时，上述加工光的照射，在满足以下的关系的条件下进行，
Tm＞T0+ΔT
ΔT＝{α(1-RF/100)F/CF}
α＝4πk/λ。
13.一种半导体器件的制造方法，其特征在于包括：
在具备半导体基板和位置对准标记的被处理基板上，形成被加工膜和水溶性的保护膜的工序；
对包括上述位置对准标记的加工区域的上述保护膜和上述被加工膜照射加工光，选择除去上述保护膜和上述被加工膜的加工区域的工序；
在上述加工光的照射后，借助于水溶解除去上述保护膜的工序；
在上述被加工膜上依次形成防反射膜和感光性膜的工序；
向上述位置对准标记照射参照光识别该标记的位置的工序；
根据所识别的位置对准标记的位置信息，向上述感光性膜的规定的位置上照射能量线，在该感光性膜上形成潜像的工序；
使已形成了上述潜像的感光性膜显影的工序；
上述保护膜，使用在上述加工光的波长为λ时的上述保护膜的消光系数k比上述被加工膜的消光系数k’更小的保护膜；
在设上述保护膜的比热为CF，吸收系数为α，消光系数为k，反射率为RF，上述保护膜的温度变化为ΔT，上述保护膜的熔点为Tm，大气温度为T0，上述加工光的积分通量为F，上述光的波长为λ时，上述加工光的照射，在满足以下的关系的条件下进行，
Tm＞T0+ΔT
ΔT＝{α(1-RF/100)F/CF}
α＝4πk/λ。
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