CN1707757A - 半导体制造装置及图案形成方法 - Google Patents

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Abstract

一种半导体制造装置及图案形成方法，为得到由液体浸泡平板印刷制造的好的抗蚀膜的形状。由液体浸泡平板印刷的图案形成方法，在晶片(101)上形成抗蚀膜(102)，接下来，在形成的抗蚀膜(102)上填充了不饱和脂肪酸，例如包含三油酸甘油脂的葵花油或者橄榄油等的液体(103)的状态下，对抗蚀膜(102)进行有选择地照射曝光光线(104)来完成图案曝光。其后，对进行了图案曝光的抗蚀膜(102)进行显像，由抗蚀膜(102)形成抗蚀图案(102a)。

Description

半导体制造装置及图案形成方法
技术领域
本发明涉及一种用于半导体装置的制造过程中的曝光装置及用它的图案形成方法。
背景技术
随着半导体集成电路的大集成化及半导体元件的小型化，期望着平版印刷技术开发的加速。现在，作为曝光光线，使用水银灯、氪氟(KrF)受激准分子激光、或者氩氟(ArF)受激准分子激光等通过光平板印刷进行图案的形成，同时也在考虑使用波长更短的氟气(F2)激光，但是因为曝光装置及抗蚀材料中还存在着很多课题，短波波长的曝光光线实际运用于平板印刷的时代还是未来的事。
根据这样的状况，最近，为了使用以前的曝光光线进一步将图案精细化，提出了液体浸泡平板印刷(immersion lithography)法(参照非专利文件1)。
根据这个液体浸泡平板印刷法，因为在曝光装置内的投影透镜和晶片上的抗蚀膜之间的区域充满了折射率为n(n＞1)的液体，曝光装置的NA(开口数)的值就成为n·NA，所以，提高了抗蚀膜的析像性。
以下，参照图6(a)至图6(d)说明使用以前的液体浸泡平板印刷法的图案形成方法。
首先，准备具有以下组成的阳极型化学成长型抗蚀材料。
聚((降冰片烯-5-亚甲基-t-丁烯羟化物)(50mol％)-(顺丁烯二酸酐)(50mol％))(基本聚合物)……………………………………2.000g
{poly((norbornene-5-methylene-t-butylcarboxylate)(50mol％)-(maleic anhydride)(50mol％))(Base polymer)}
三苯基锍九氟丁磺酸脂(生酸剂)…………………………………………0.060g
{triphenyl sulfonium nonaflate(Acid generator)}
三羟乙基胺(消光剂)………………………………………………0.002g
{triethanolamine(Quencher)}
丙烯乙二醇聚乙基乙醚乙酸脂(溶剂)……………………………20.000g
{propylene glycol monomethyl ether acetate(Solvent)}
接下来，如图6(a)所示，在基板1上涂布上述化学成长型抗蚀材料形成具有0.35μm厚度的抗蚀膜2。
接下来，如图6(b)所示，在抗蚀膜2和投影透镜5之间填充温度为室温的，例如23℃液体(水)3，将由NA为0.68的氩氟(ArF)受激准分子激光形成的曝光光线4通过掩膜照射抗蚀膜2进行图案曝光。
接下来，如图6(c)所示，对进行了图案曝光的抗蚀膜2用热板在105℃的温度下进行60秒加热后，再用浓度为0.26N的氢氧化四甲铵显像液(Atetramethylammonium hydroxide developer)进行显像，这样，就如图6(d)所示，就可以得到由抗蚀膜2未曝光部分形成的具有0.09μm线宽的抗蚀图案2a。
(非专利文件1)M.Switkes and M.Rothschild，″Immersion lithography at157nm″，J.Vac.Sci.Technol.，Vol.B19，P.2353(2001)
(发明所要解决的课题)
然而，如图6(d)所示，用以前的液体浸泡平板印刷的图案形成方法得到的抗蚀图案2a的图案形状有欠缺。
本申请的发明者们，再三研究液体浸泡平板印刷所得到的抗蚀图案的形状不良的原因，其结果，是因为由于液体浸泡用液体3在曝光过程中蒸发使液体3和投影透镜5之间出现空隙，由这个空隙液体3的折射率发生了变化，无法得到所规定的解像度，确认了使图案形状不良的原因。
因此，由通过这样的液体的一部分蒸发后的液体浸泡用液体进行的曝光使抗蚀图案的形状变得不良，再用不良形状的抗蚀图案进行蚀刻，在被蚀刻膜上得到的图案的形状也变得不良，发生了半导体装置的制造过程中的生产性和成品率的低下的问题。
发明内容
鉴于以前的问题，本发明的目的在于得到由液体浸泡平板印刷制造的抗蚀膜的形状。
(解决课题的方法)
为了达成上述的目的，本发明是这样一种构成，是在使用液体浸泡曝光的图案形成方法中，采用液体浸泡用的液体不易蒸发的组成液体，或者是将液体浸泡用液体填充在它处于曝光中不易蒸发的环境下。还有，半导体装置构成为使液体浸泡用液体在曝光中不易蒸发的环境下进行图案曝光。
具体地讲，本发明所涉及的第1图案形成方法，是以包括：在基板上形成抗蚀膜的工序；在抗蚀膜上填充了包含不饱和脂肪酸的液体的状态下，对抗蚀膜有选择地照射曝光光线进行图案曝光的工序；对进行了图案曝光后的抗蚀膜进行显像形成抗蚀图案的工序为特征。
根据第1图案形成方法，由于液体浸泡用液体中添加了不饱和脂肪酸而使液体浸泡用特体不容易蒸发。由此，防止了因液体浸泡用液体在曝光中的蒸发而产生的空隙使折射率异常等。其结果，可以使液体浸泡平板印刷的抗蚀图案的形状良好。
本申请的发明者们，得知了随着不饱和脂肪酸的脂质的升高，具有高保湿性的作用。这个保湿作用，是由于不饱和脂肪酸的碳原子的两重或者是三重结合的功能以及由碳酸根的功能。碳原子的两重或者是三重结合，是在单结合相连的分子内，特别是在碳原子之间的电子云偏离的状态下形成的。还有，具有碳酸根的碳和氧的二重结合，因为是与负电性强的氧之间的二重结合，比碳的二重结合吸引更多的电子，所以成为离子性更强的状态。其结果，与离子性弱或者是置换根之间容易发生相互的作用，特别是与含在液体浸泡用液体中的氢氧根的相互作用更容易发生。其结果，不饱和脂肪酸显示了高保湿作用，可以抑制液体浸泡用液体的蒸发。
且，作为不饱和脂肪酸，碳原子的两重或者是三重结合和碳酸根的碳，最好的是具有较近的位置的构造。具有显示较近位置构造的情况，如下述“结构式-1”所示，因为可以共有相互间丰富的电子结合，比带有离子性状态更安定，提高了保湿效果。
(结构式-1)
Figure A20051007429000081
本发明所涉及的第2图案形成方法，是以包括：在基板上形成抗蚀膜的工序；在抗蚀膜上充满液体的状态下，对抗蚀膜有选择地照射曝光光线进行图案曝光的工序；对进行了图案曝光后的抗蚀膜进行显像形成抗蚀图案的工序；在进行了图案曝光工序中，曝光环境的温度低于液体的温度为特征。
根据第2图案形成方法，在进行图案曝光工序中，因为曝光环境的温度低于液体温度，曝光环境的饱和蒸气压(最大蒸气压)下降。由此，液体浸泡用液体不易蒸发，防止了因液体浸泡用液体在曝光中的蒸发而产生的空隙使折射率异常等维持了所规定的折射率。其结果，可以使液体浸泡平板印刷的抗蚀图案的形状良好。
本发明所涉及的第3图案形成方法，是以包括：在基板上形成抗蚀膜的工序；在抗蚀膜表面上填充了液体且冷却了基板的状态下，对抗蚀膜有选择地照射曝光光线进行图案曝光的工序；对进行了图案曝光后的抗蚀膜进行显像形成抗蚀图案的工序为特征。
根据第3图案形成方法，因为是在抗蚀膜表面上填充了液体且冷却了基板的状态下进行的图案曝光，所以，冷却后的液体不容易蒸发。由此，防止了因液体浸泡用液体在曝光中的蒸发而产生的折射率异常等，维持了曝光中的液体浸泡用液体所规定的折射率。其结果，可以使液体浸泡平板印刷的抗蚀图案的形状良好。
在第1图案形成方法中，不饱和脂肪酸可以使用三油酸甘油脂(CH3-(CH2)7-CH＝CH-(CH2)7-COOH)。
还有，这种情况下，三油酸甘油脂可以使用橄榄油、红花油、葵花油或者是菜子油。在此，作为向不饱和脂肪酸的添加量，0.01wt％～5wt％范围的适用是可能的，但是并不只限于这个范围。
第2图案形成方法中，最好的是曝光环境的温度为高于0℃且低于23℃。
第3图案形成方法中，最好的是被冷却的基板温度低于曝光环境的温度。
这种情况下，曝光环境的温度，最好的是曝光环境的温度为高于0℃且低于23℃。
在第1～第3图案形成方法中，液体浸泡用液体可以用水或全氟聚醚。
还有，在第1～第3图案形成方法中，液体浸泡用液体中可以加入添加物。例如，作为提高液体的折射率的添加物使用硫酸铯(CsSO4)或者是乙醇(C2H5OH)等的情况，当添加到液体中的添加剂蒸发或者是挥发了的情况下，作为折射率的变动由曝光特性恐怕有坏的影响，所以，本发明是极为有效的。
本发明所涉及的第1半导体制造装置，是以包括：填充抗蚀膜和曝光透镜之间的液体进行图案曝光的曝光部；给抗蚀膜上提供液体的液体提供部；将填充到抗蚀膜上的液体从抗蚀膜上排出的液体排出部；测定液体的温度和曝光部的环境温度的温度测定部；调节环境温度的空调部；基于由温度测定部测定的液体温度及环境温度，控制使环境温度低于液体温度的空调部的温度控制部为特征。
根据第1半导体制造装置，由于曝光环境的饱和蒸气压降低，液体浸泡用液体不易蒸发。为此，防止了因液体浸泡用液体在曝光中的蒸发而产生的空隙使折射率异常等，维持了所规定的折射率。其结果，可以使液体浸泡平板印刷的抗蚀图案的形状良好。
在第1半导体制造装置中，最好的是曝光部和空调部设置在一个暗箱中。
本发明所涉及的第2半导体制造装置，是以包括：固定晶片的晶片支撑部；在形成在晶片上的抗蚀膜和曝光透镜之间填充液体进行图案曝光的曝光部；给抗蚀膜上提供液体的液体提供部；将填充到抗蚀膜上的液体从抗蚀膜上排出的液体排出部；测定液体的温度和曝光部的环境温度的温度测定部；冷却晶片支撑部的冷却部为特征。
根据第2半导体制造装置，通过由冷却部冷却的晶片支撑部冷却了液体浸泡用液体，所以，被冷却了的液体不易蒸发。为此，防止了因液体浸泡用液体在曝光中的蒸发而产生的空隙使折射率异常等，维持了所规定的折射率。其结果，可以使液体浸泡平板印刷的抗蚀图案的形状良好。
第2半导体制造装置，基于由温度测定部测定的液体温度及晶片支撑部的温度，最好的是还包括控制冷却部温度的温度控制部。
在第1及第2半导体制造装置中，液体浸泡用液体可使用水或者是全氟聚醚。
在第1～第3图案形成方法或第1～第2半导体制造装置中，曝光用光源，可以使用氪氟受激准分子激光，氙气激光，氩氟受激准分子激光，氟气激光，氩氪激光，或氩气激光。
-发明的效果-
根据本发明所涉及的半导体制造装置及使用它的图案形成方法，因为可以控制填充在抗蚀膜上的液体浸泡用液体的蒸发，可以防止由于液体的蒸发导致的曝光异常，所以能够得到具有良好状态的抗蚀图案。
附图说明
图1(a)至图1(d)，表示本发明第1实施方式所涉及的图案形成方法的各工序的剖面图。
图2，表示本发明第2实施方式所涉及的半导体制造装置主要部位的模式剖面图。
图3(a)至图3(d)，表示本发明第2实施方式所涉及的图案形成方法的各工序的剖面图。
图4，表示本发明第3实施方式所涉及的半导体制造装置主要部位的模式剖面图。
图5(a)至图5(d)，表示本发明第3实施方式所涉及的图案形成方法的各工序的剖面图。
图6(a)至图6(d)，表示以前的图案形成方法的各工序的剖面图。
(符号说明)
10A    半导体制造装置
10B    半导体制造装置
11    暗箱
20    晶片(基板)
21    抗蚀膜
21a   抗蚀图案
25    液体
30    曝光部
31    可动支撑台
32    投影透镜(曝光透镜)
33    液体提供部
34    液体排出部
35    曝光光线
36    冷却部
40    空调部
50    温度监视器
51    第1测定点
52    第2测定点
53    第1测定点
54    第2测定点
60    温度控制部
101   晶片
102   抗蚀膜
102a  抗蚀图案102a
103   液体(添加不饱和脂肪酸)
104   曝光光线
105   投影透镜
具体实施方式
(第1实施例)
参照图1(a)至图1(d)说明本发明的第1实施方式所涉及的图案形成方法。
首先，准备具有以下组成的阳极型化学成长型抗蚀材料。
聚((降冰片烯-5-亚甲基-t-丁烯羟化物)(50mol％)-(顺丁烯二酸酐)(50mol％))(基本聚合物)……………………………………2.000g
{poly((norbornene-5-methylene-t-butylcarboxylate)(50mol％)-(maleic anhydride)(50mol％))(Base polymer)}
三苯基锍九氟丁磺酸脂(生酸剂)…………………………………………0.060g
{triphenyl sulfonium nonaflate(Acid generator)}
三羟乙基胺(消光剂)………………………………………………………0.002g
{triethanolamine(Quencher)}
丙烯乙二醇聚乙基乙醚乙酸脂(溶剂)……………………………………20.000g
{propylene glycol monomethyl ether acetate(Solvent)}
接下来，如图1(a)所示，在晶片101上涂布上述化学成长型抗蚀材料形成具有0.35μm厚度的抗蚀膜102。
接下来，如图1(b)所示，将含三油酸甘油脂的葵花油的不饱和脂肪酸1wt％浓度添加的液体103填充到抗蚀膜102和投影透镜105之间。这种情况下，开口数NA为0.68的氩氟受激准分子激光的曝光光线104通过未图示的掩膜照射进行图案曝光，在此，液体103的温度为室温，例如为23℃。
接下来，如图1(c)所示，对进行了图案曝光的抗蚀膜102，用热板在105℃的温度下进行60秒加热后，再用浓度为2.38wt％的氢氧化四甲铵显像液进行显像，这样，就如图1(d)所示，就可以得到由抗蚀膜102未曝光部分形成的具有0.09μm线宽且具有良好形状的抗蚀图案102a。
这样，根据第1实施方式所涉及的图案形成方法，因为在液体浸泡用液体103中添加了含三油酸甘油脂的葵花油不饱和脂肪酸，由于不饱和脂肪酸的保湿作用液体103不易蒸发，所以填充在抗蚀膜102和投影透镜105之间的液体103不再产生空隙。由此，不再引起因液体103的空隙而产生的折射率异常，液体103就维持了所规定的曝光特性，其结果，就能由液体浸泡平板印刷良好地形成抗蚀图案的形状。
且，三油酸甘油脂可以使用橄榄油、红花油、葵花油或者是菜子油。在此，作为向不饱和脂肪酸的添加量，0.01wt％～5wt％范围的适用是可能的，但是并不限制于这个范围。
(第2实施方式)
以下，参照附图说明本发明的第2实施方式所涉及半导体制造装置及使用它的图案形成方法。
图2，表示本发明第2实施方式所涉及的半导体制造装置主要部位的模式剖面图。如图2所示，第2实施方式所涉及的半导体制造装置10A，在暗箱11的内部设置了：曝光抗蚀膜上的所规定设计图案的曝光部30；调节暗箱11内部温度的空调部40；测定曝光部40的例如液体浸泡用液体的温度和曝光环境温度的温度监视器50。
在暗箱11的外部，设置了基于温度监视器50送来的曝光部30的温度也就是暗箱11内部环境温度及液体浸泡用液体25的温度，控制空调器40的温度控制部60。
曝光部30，具有将形成了抗蚀膜(图中未示)的晶片20固定在上表面的可动支撑台31；位于固定在可动支撑台31的晶片20上方的投影透镜(曝光透镜)32；将液体浸泡用液体25填充到抗蚀膜和投影透镜32之间的液体提供部33；曝光后从抗蚀膜上排出液体25的液体排出部34。且，在图2中，省略了通常配置在投影透镜32上方的，包含曝光光线的光源的照明光学系统和具有所希望的设计图案的掩膜(分度镜＝reticule)。
温度监视器50，对测定曝光部30中曝光环境的温度的第1测定点51，和测定晶片20与投影透镜32之间填充的液体25的温度的第2测定点52进行温度测定，向温度控制部60发送测定的温度数据。
温度控制部60，基于接受的温度数据，来自第1测定点51的曝光环境温度(暗箱11内的温度)高于来自第2测定点52的液体浸泡用液体25的温度时，控制空调部40的运转情况使暗箱11内的温度低于液体25的温度。
这样，根据第2实施方式所涉及的半导体制造装置10A，可以在曝光时控制暗箱11内的曝光环境温度低于液体浸泡用液体25的温度。且，最好的是这时的环境温度在0℃～23℃的范围内。
因此，使曝光环境的温度低于液体25的温度，液体25的饱和蒸气压下降的同时可以间接地冷却该液体25，所以，在曝光时可以抑制液体25的蒸发，晶片20和投影透镜32之间不再产生空隙。由此，在液体25中不再产生因空隙引起的折射率的异常等，液体浸泡用液体25能够维持所规定的曝光特性。
还有，空调部40和温度监视器50通过温度控制器60连动调节暗箱11内的温度，可以防止了曝光过程中液体浸泡用液体25的温度的大幅度变化。其结果，在液体25中抑制了因温度变化引起的折射率的变动，可以降低复数个发射之间产生的曝光精度的偏差。在此，所谓的曝光发射，通常情况下晶片20的主面分割为复数个曝光区域，分割成的每一个曝光区域按顺序照射曝光光线。对于这时的一个曝光区域的曝光光线的照射称为一个照射。
且，在第2实施方式中，作为第2测定点52，设定为填充在抗蚀膜和投影透镜32之间的液体浸泡用液体25，但是，也可以测定液体25的近旁温度，也就是液体25周围温度。
还有，与第1实施方式相同，在液体25中添加三油酸甘油脂的不饱和脂肪酸，可进一步控制液体25的蒸发。
(图案的形成方法)
以下，参照图3(a)至图3(d)说明使用上述那样构成的曝光装置的图案形成方法。
首先，准备具有以下组成的阳极型化学成长型抗蚀材料。
聚((降冰片烯-5-亚甲基-t-丁烯羟化物)(50mol％)-(顺丁烯二酸酐)(50mol％))(基本聚合物)………………………………2.000g
{poly((norbornene-5-methylene-t-butylcarboxylate)(50mol％)-(maleic anhydride)(50mol％))(Base polymer)}
三苯基锍九氟丁磺酸脂(生酸剂)…………………………………0.060g
{triphenyl sulfonium nonaflate(Acid generator)}
三羟乙基胺(消光剂)………………………………………………0.002g
{triethanolamine(Quencher)}
丙烯乙二醇聚乙基乙醚乙酸脂(溶剂)……………………………20.000g
{propylene glycol monomethyl ether acetate(Solvent)}
接下来，如图3(a)所示，在晶片20上涂布上述化学成长型抗蚀材料形成具有0.35μm厚度的抗蚀膜21。
接下来，将形成了抗蚀膜21的晶片20固定在图2所示的半导体制造装置10A的曝光部30的可动支撑台31上，然后，如图3(b)所示，将温度为23℃的室温程度的液体25填充到抗蚀膜21和投影透镜32之间。这时，图2所示的温度控制部60，基于来自第2测定点52的液体25的温度数据，控制空调部40使曝光环境的温度，也就是第1测定点51的温度数据达到15℃。这种状态下，开口数NA为0.68的氩氟受激准分子激光的曝光光线35通过未图示的掩膜照射抗蚀膜21进行图案曝光。
接下来，如图3(c)所示，对进行了图案曝光的抗蚀膜21，用热板在105℃的温度下进行60秒加热后，再用浓度为2.38wt％的氢氧化四甲铵显像液进行显像，这样，就如图3(d)所示，就可以得到由抗蚀膜21未曝光部分形成的具有0.09μm线宽且具有良好形状的抗蚀图案21a。
这样，根据第2实施方式所涉及的图案形成方法，因为在曝光时，将暗箱11内的温度，也就是曝光环境的温度设定的低于液体浸泡用液体25的温度，液体25不容易蒸发，抗蚀膜21和投影透镜32之间填充的液体25不再产生空隙。由此，不再发生因液体25的空隙引起的折射率的异常，液体25能够维持所规定的曝光特性，就能由液体浸泡平板印刷良好地形成抗蚀图案的形状。
(第3实施方式)
以下，参照附图说明本发明的第3实施方式所涉及半导体制造装置及使用它的图案形成方法。
图4，表示本发明第3实施方式所涉及的半导体制造装置主要部位的模式剖面图。在图4中，与图2所示的构成部件相同的构成部件标以相同的符号并省略说明。如图4所示，第3实施方式所涉及的半导体制造装置10B，是以在暗箱11的内部的曝光部30中可动支撑台31下侧，设置了冷却该可动支撑台31的冷却部36为特征。
温度监视器50，对测定曝光部30中液体提供部33中的液体25的温度的第1测定点53，和测定晶片20与投影透镜32之间填充的液体25的温度的第2测定点54进行温度测定，向温度控制部60发送测定的温度数据。
第3实施方式所涉及的温度控制部60设置在暗箱11内，基于温度监视器50送来的液体提供部33中的液体25的温度及晶片20上填充状态的液体25的温度，控制冷却部36的温度。且，温度控制部60，不设置在暗箱11的内部，而是设置在外部亦可。
温度控制部60，基于接受的温度数据，来自第2测定点54的液体浸泡用液体温度高于来自第1测定点53的提供前液体25的温度时，冷却冷却部36使填充在晶片20上的液体25的温度与提供前的液体25的温度相同或者更低。因此，晶片20上填充的液体25，由被冷却的冷却部36通过可动支撑台31间接冷却。
且，作为冷却部36的一个具体构成例，在可动支撑台31下侧至少配置一条冷媒可以通过的冷媒管。这样，通过使冷媒在可动支撑台31下侧循环，通过可动支撑台31、晶片20及抗蚀膜可以间接地冷却液体25。
这样，根据第3实施方式所涉及的半导体制造装置10B，可以控制在曝光时的配置在晶片20上的液体浸泡用液体25由于接受曝光光线的能量及从液体提供部33向液体排出部34移动时的动能而生成的温度升高。
因此，为了使晶片20上填充的液体浸泡用液体25的温度控制在适宜的温度，可以控制曝光时填充在晶片20上的液体25的蒸发。还有，温度监视器50和冷却部36通过温度控制部60连动调节液体25的温度，就可以防止液体25的温度在曝光过程中的大幅度的变动。其结果，在液体25中抑制了因温度变化引起的折射率的变动，可以降低复数个发射之间产生的曝光精度的偏差。
且，在第3实施方式中，作为第2测定点54，设定为填充在抗蚀膜和投影透镜32之间的液体浸泡用液体25，但是，也可以测定液体25的近旁温度，也就是液体25周围温度。
还有，与第1实施方式相同，在液体25中添加三油酸甘油脂的不饱和脂肪酸，可进一步控制液体25的蒸发。
再有，第3实施方式所涉及的半导体制造装置10B，并不是一定需要暗箱11。
(图案的形成方法)
以下，参照图5(a)至图5(d)说明使用上述那样构成的曝光装置的图案形成方法。
首先，准备具有以下组成的阳极型化学成长型抗蚀材料。
聚((降冰片烯-5-亚甲基-t-丁烯羟化物)(50mol％)-(顺丁烯二酸酐)(50mol％))(基本聚合物)………………………………2.000g
{poly((norbornene-5-methylene-t-butylcarboxylate)(50mol％)-(maleic anhydride)(50mol％))(Base polymer)}
三苯基锍九氟丁磺酸脂(生酸剂)……………………………………0.060g
{triphenyl sulfonium nonaflate(Acid generator)}
三羟乙基胺(消光剂)…………………………………………………0.002g
{triethanolamine(Quencher)}
丙烯乙二醇聚乙基乙醚乙酸脂(溶剂)………………………………20.000g
{propylene glycol monomethyl ether acetate(Solvent)}
接下来，如图5(a)所示，在晶片20上涂布上述化学成长型抗蚀材料形成具有0.35μm厚度的抗蚀膜21。
接下来，将形成了抗蚀膜21的晶片20固定在图4所示的半导体制造装置10B的曝光部30的可动支撑台31上，然后，从图4所示的液体提供部33将温度为23℃的室温程度的液体25填充到图5(b)所示的抗蚀膜21和投影透镜32之间。这时，图4所示的温度控制部60，基于来自第2测定点54的抗蚀膜21上的液体25的温度数据，控制冷却部36使可动支撑台31的温度为13℃。这种状态下，开口数NA为0.68的氩氟受激准分子激光的曝光光线35通过未图示的掩膜照射抗蚀膜21进行图案曝光。
接下来，如图5(c)所示，对进行了图案曝光的抗蚀膜21，用热板在105℃的温度下进行60秒加热后，再用浓度为2.38wt％的氢氧化四甲铵显像液进行显像，这样，就如图5(d)所示，就可以得到由抗蚀膜21未曝光部分形成的具有0.09μm线宽且具有良好形状的抗蚀图案21a。
这样，根据第3实施方式所涉及的图案形成方法，因为在曝光时，将可动支撑台31的温度设定的低于液体浸泡用液体25的温度，所以，液体25不容易蒸发，抗蚀膜21和投影透镜32之间填充的液体25不再产生空隙。由此，不再发生因液体25的空隙引起的折射率的异常，液体25能够维持所规定的曝光特性，就能由液体浸泡平板印刷良好地形成抗蚀图案的形状。
且，在第1至第3实施方式中，液体浸泡用液体使用了水，在水以外使用全氟聚醚亦可。
还有，在第1至第3实施方式中，图案曝光用光源，不只限于氪氟受激准分子激光，还可以使用氩氟受激准分子激光，氟气激光，氙气激光，氩气激光，或氩氪受激准分子激光。
还有，在第1至第3实施方式中，作为图案曝光的曝光对象的抗蚀膜，不只限于正型抗蚀膜，也可以是负型抗蚀膜，再有，不需说也不限制于化学成长型抗蚀材料。
-产业上的利用可能性-
本发明所涉及的半导体制造装置及图案形成方法，因为防止了填充在抗蚀膜上的液体浸泡用液体在曝光中的蒸发，所以，防止了由蒸发起因的图案不良，得到具有良好形状的抗蚀图案是有效的，作为用于半导体装置的制造过程等的精细图案形成方法是有用的。

Claims (18)

1.一种图案形成方法，其特征为：
包括：
在基板上形成抗蚀膜的工序；
通过在上述抗蚀膜上填充了包含不饱和脂肪酸的液体的状态下，对上述抗蚀膜有选择地照射曝光光线来进行图案曝光的工序；以及
对进行了图案曝光后的上述抗蚀膜进行显像形成抗蚀图案的工序。
2.一种图案形成方法，其特征为：
包括：
在基板上形成抗蚀膜的工序；
通过在上述抗蚀膜上填充了液体的状态下，对上述抗蚀膜有选择地照射曝光光线来进行图案曝光的工序；以及
对进行了图案曝光后的上述抗蚀膜进行显像形成抗蚀图案的工序；且
在进行上述图案曝光的工序中，曝光环境的温度低于上述液体的温度。
3.一种图案形成方法，其特征为：
包括：
在基板上形成抗蚀膜的工序；
通过在上述抗蚀膜上填充了液体且冷却了上述基板的状态下，对上述抗蚀膜有选择地照射曝光光线来进行图案曝光的工序；
对进行了图案曝光后的上述抗蚀膜进行显像形成抗蚀图案的工序。
4.根据权利要求1所述的图案形成方法，其特征为：
上述不饱和脂肪酸为三油酸甘油脂。
5.根据权利要求4所述的图案形成方法，其特征为：
上述三油酸甘油脂为橄榄油、红花油、葵花油或者是菜子油。
6.根据权利要求2所述的图案形成方法，其特征为：
上述曝光环境的温度为高于0℃且低于23℃。
7.根据权利要求3所述的图案形成方法，其特征为：
被冷却了的上述基板温度低于曝光环境的温度。
8.根据权利要求7所述的图案形成方法，其特征为：
上述曝光环境的温度为高于0℃且低于23℃。
9.根据权利要求1至3任何一项所述的图案形成方法，其特征为：
上述液体为水或全氟聚醚。
10.根据权利要求1至3任何一项所述的图案形成方法，其特征为：
上述液体包含添加物。
11.根据权利要求10所述的图案形成方法，其特征为：
上述添加物为硫酸铯或者是乙醇。
12.根据权利要求1至3任何一项所述的图案形成方法，其特征为：
上述曝光光线，为氪氟受激准分子激光，氙气激光，氩氟受激准分子激光，氟气激光，氩氪激光，或氩气激光。
13.一种半导体制造装置，其特征为：
包括：
在抗蚀膜和曝光透镜之间填充液体进行图案曝光的曝光部；
给上述抗蚀膜上提供上述液体的液体提供部；
将填充到上述抗蚀膜上的上述液体从上述抗蚀膜上排出的液体排出部；
测定上述液体的温度和上述曝光部的环境温度的温度测定部；
调节上述环境温度的空调部；以及
基于由上述温度测定部测定的上述液体温度及上述环境温度，控制上述空调部使上述环境温度低于上述液体温度的温度控制部。
14.根据权利要求13所述的半导体制造装置，其特征为：
上述曝光部和上述空调部设置在一个暗箱中。
15.一种半导体制造装置，其特征为：
包括：
固定晶片的晶片支撑部；
在上述晶片上形成的抗蚀膜和曝光透镜之间填充液体进行图案曝光的曝光部；
给上述抗蚀膜上提供上述液体的液体提供部；
将填充到上述抗蚀膜上的上述液体从上述抗蚀膜上排出的液体排出部；
测定上述液体的温度和上述晶片支撑部的温度的温度测定部；
冷却上述晶片支撑部的冷却部。
16.根据权利要求15所述的半导体制造装置，其特征为：
还包括基于由上述温度测定部测定的上述液体温度及上述晶片支撑部的温度，控制上述冷却部温度的温度控制部。
17.根据权利要求13或15任意一项所述的半导体制造装置，其特征为：
液体为水或全氟聚醚。
18.根据权利要求13或15任意一项所述的半导体制造装置，其特征为：
上述曝光部的光源，为氪氟受激准分子激光，氙气激光，氩氟受激准分子激光，氟气激光，氩氪激光，或氩气激光。
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