JP4613695B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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本発明は、有機材料の製造方法およびこれを用いた半導体装置の製造方法に関し、特に、レジスト材料の製造方法および半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to an organic material manufacturing method and a semiconductor device manufacturing method using the same, and more particularly to a resist material manufacturing method and a semiconductor device manufacturing method.
メモリや論理回路などの半導体素子、液晶パネルなどの表示素子、磁気ヘッドなどの検出素子、CCDなどの撮像素子といった各種デバイスを製造する際に、フォトリソグラフィ技術を用いてマスクに描画された回路パターンを投影光学系によってウェハ等の基板へ転写する縮小投影型露光装置が従来から使用されている。 Circuit patterns drawn on a mask using photolithography technology when manufacturing various devices such as semiconductor elements such as memories and logic circuits, display elements such as liquid crystal panels, detection elements such as magnetic heads, and imaging elements such as CCDs Conventionally, a reduction projection type exposure apparatus that transfers the image onto a substrate such as a wafer by a projection optical system has been used.
この露光装置で転写できる最小のパターン寸法(解像度)は、露光光波長に比例し、投影光学系の開口数(NA)に反比例する。すなわち、高解像度を実現するためには露光光波長を短波長化するか、もしくはNAの大きな投影光学系を設計するとよい。 The minimum pattern size (resolution) that can be transferred by this exposure apparatus is proportional to the exposure light wavelength and inversely proportional to the numerical aperture (NA) of the projection optical system. That is, in order to achieve high resolution, it is preferable to shorten the exposure light wavelength or design a projection optical system having a large NA.
解像度の向上の歴史はまさにこれに倣った形で展開されてきた。露光光の短波長化はg線(436nm)からi線(365nm)、KrF(248nm)、ArF(193nm)へと推移し、今後は次の光源としてF2(157nm)、あるいはEUV(13.5nm)の実現へ向けて開発が進められている。また、これと並行して投影光学系の高NA化も加速的に進み、現在では0.9を超えるNAを有した露光装置が開発され販売へと至っている。 The history of improving resolution has been developed in exactly the same way. The shortening of the exposure light wavelength has shifted from g-line (436 nm) to i-line (365 nm), KrF (248 nm), ArF (193 nm). In the future, F 2 (157 nm) or EUV (13. Development is progressing toward the realization of 5 nm). In parallel with this, the NA of the projection optical system has been accelerated, and now an exposure apparatus having an NA exceeding 0.9 has been developed and sold.
このような微細化の流れを停滞させることなく継続していくひとつの手段として、ArFレーザを用いた液浸露光の適用が注目されている(例えば、特許文献1参照)。 As one means of continuing such a miniaturization flow without stagnation, application of immersion exposure using an ArF laser has been attracting attention (see, for example, Patent Document 1).
液浸露光とは、投影光学系とウェハ基板の間を液体で充填することにより、更なる高NA化を実現する方法である。つまり、投影光学系のNAは液体の屈折率をn(n>1)とすると、NA=nsinθであるため、空気の屈折率よりも高い屈折率nの媒質を満たすことにより、NAは「1」超えるnの領域まで拡張して露光することが可能となる。 Immersion exposure is a method for realizing higher NA by filling the space between the projection optical system and the wafer substrate with liquid. In other words, the NA of the projection optical system is NA = n sin θ where the refractive index of the liquid is n (n> 1). Therefore, by satisfying a medium having a refractive index n higher than the refractive index of air, the NA is “1”. It is possible to extend the exposure to an area of more than n.
ここで、液浸露光方法について、具体的に説明すると、液浸露光では、被処理基板上にレジスト膜を形成し、この状態の基板を、レジスト膜を投影光学系側に向けて、水等の液浸液中に浸漬させる。次いで、このレジスト膜の上方にマスクを配置し、レジスト膜と投影光学系との間に液浸液を充填させた状態で、液浸露光を行う。 Here, the immersion exposure method will be specifically described. In the immersion exposure, a resist film is formed on the substrate to be processed, and the substrate in this state is directed to the projection optical system side with water or the like. Soak in the immersion liquid. Next, a mask is disposed above the resist film, and immersion exposure is performed in a state where the immersion liquid is filled between the resist film and the projection optical system.
この液浸露光の露光光としては、ArFレーザが有力視されている。これは、従来から用いられてきたArFレーザを露光光とする露光装置を用いることができるため、半導体製造のために大幅な施設変更をすることなく次世代LSIへの対応が可能であるという、コストメリットが大きな魅力のひとつとなっている。 An ArF laser is regarded as a promising exposure light for this immersion exposure. This is because an ArF laser that has been used in the past can be used as an exposure light, so that it can be applied to the next generation LSI without significant facility change for semiconductor manufacturing. Cost merit is one of the great attractions.
しかし、上述したような液浸露光方法では、被処理基板上に塗布されたレジスト膜の表面からレジスト材料(有機材料)に含まれる成分が、液浸液中に溶出し易い。例えば化学増幅型フォトレジストを用いた場合には、レジスト材料を構成する樹脂中に光酸発生剤(PAG)、発生した酸の拡散を制御するクエンチャー成分、界面活性剤などの添加剤成分等のレジスト材料組成成分が含有されている。しかし、レジスト膜の表面から液浸液中に上記成分が溶出することで、レジスト膜の表面側では上記成分の濃度が低くなり、レジスト膜の膜厚方向に成分の濃度差が生じてしまう。このため、この状態で液浸露光を行うと、レジスト膜の表面側の解像度が内側と比較して低くなり、レジストパターンの形状悪化や寸法誤差が生じてしまう。また、液浸液からも微量の水分がレジスト膜に浸透し、レジスト膜の膨潤により解像度が悪くなることによっても、レジストパターンの形状悪化や寸法誤差が生じていた。 However, in the immersion exposure method as described above, components contained in the resist material (organic material) are likely to elute into the immersion liquid from the surface of the resist film applied on the substrate to be processed. For example, when a chemically amplified photoresist is used, a photoacid generator (PAG) in the resin constituting the resist material, a quencher component that controls the diffusion of the generated acid, an additive component such as a surfactant, etc. The resist material composition component is contained. However, when the above components are eluted from the resist film surface into the immersion liquid, the concentration of the above components is lowered on the surface side of the resist film, resulting in a difference in component concentration in the film thickness direction of the resist film. For this reason, when immersion exposure is performed in this state, the resolution on the surface side of the resist film becomes lower than that on the inner side, and the shape of the resist pattern deteriorates and dimensional errors occur. In addition, a trace amount of water also penetrates into the resist film from the immersion liquid, and the resolution deteriorates due to swelling of the resist film, resulting in a resist pattern shape deterioration and dimensional error.
また、このレジストパターンを用いたエッチングにより反射防止膜等の有機膜にパターンを形成する場合に、この有機膜を構成する有機材料についても、上記と同様の問題がある。この場合には、液浸液中で有機膜の上面側はレジスト膜で覆われているが、基板(ウェハ)のエッジ部分で、有機膜のエッジ側が液浸液と接触する場合がある。この際、有機膜中に含まれる成分がエッジ側から液浸液中に溶出するため、エッジ側の成分の濃度が低くなり、有機膜のエッジ側と中央部側とで成分の濃度差が生じる。したがって、有機膜をパターン加工する際に、エッジ側と内側とでパターンの寸法誤差が生じてしまう。 Further, when a pattern is formed on an organic film such as an antireflection film by etching using the resist pattern, the organic material constituting the organic film has the same problem as described above. In this case, the upper surface side of the organic film is covered with the resist film in the immersion liquid, but the edge side of the organic film may be in contact with the immersion liquid at the edge portion of the substrate (wafer). At this time, since the components contained in the organic film are eluted from the edge side into the immersion liquid, the concentration of the component on the edge side is lowered, resulting in a difference in the component concentration between the edge side and the center side of the organic film. . Therefore, when patterning the organic film, a dimensional error of the pattern occurs between the edge side and the inner side.
さらに、異なるロットの有機材料に含まれる各成分の量のばらつきが許容範囲内であったとしても、有機膜(レジスト膜を含む)を形成した場合には塗布膜厚の差等により液浸液中への成分の溶出量に差が生じる。このため、有機膜中の各成分の量のばらつきがロット間で増幅し、許容範囲外のばらつきとなる。したがって、例えば異なるロットのレジスト材料を用いて同一形状のレジストパターンを形成する場合に、パターンの寸法誤差を許容範囲内で収めることは困難であった。 Furthermore, even if the variation in the amount of each component contained in the organic material of different lots is within an allowable range, when an organic film (including a resist film) is formed, the immersion liquid may differ due to a difference in coating film thickness. There is a difference in the amount of elution of the components. For this reason, the variation in the amount of each component in the organic film is amplified between lots, resulting in a variation outside the allowable range. Therefore, for example, when resist patterns having the same shape are formed using resist materials of different lots, it is difficult to keep the pattern dimensional error within an allowable range.
以上のことから、上述したレジスト膜やレジスト膜の下層の有機膜を用いて製造する半導体装置の歩留まりが低下する、という問題が生じていた。 From the above, there has been a problem that the yield of a semiconductor device manufactured using the above-described resist film or an organic film under the resist film is lowered.
そこで、本発明は、液浸露光の際に、レジスト膜およびレジスト膜の下層の有機膜から液浸液への成分の溶出を抑制する有機材料の製造方法および半導体装置の製造方法を提供することを目的としている。 Accordingly, the present invention provides a method for manufacturing an organic material and a method for manufacturing a semiconductor device that suppress elution of components from a resist film and an organic film under the resist film into the immersion liquid during immersion exposure. It is an object.
このような目的を達成するために、本発明の有機材料の製造方法は、液浸露光により露光されるレジスト膜またはこのレジスト膜の下層に設けられる有機膜を構成する有機材料の製造方法であって、次のような工程を順次行うことを特徴としている。まず、第1工程では、有機材料を構成する各成分を配合し、有機材料を調製する。次に、第2工程では、この有機材料を、液浸露光に用いる液浸液と同一成分からなる溶媒と混合して洗浄し、有機材料中の成分の一部を溶媒中に溶出させる。 In order to achieve such an object, the method for producing an organic material of the present invention is a method for producing an organic material constituting a resist film exposed by immersion exposure or an organic film provided under the resist film. The following processes are sequentially performed. First, in a 1st process, each component which comprises an organic material is mix | blended, and an organic material is prepared. Next, in the second step, this organic material is mixed with a solvent composed of the same component as the immersion liquid used for immersion exposure and washed to elute some of the components in the organic material into the solvent.
このような有機材料の製造方法によれば、有機材料を液浸液と同一成分からなる溶媒と混合して洗浄し、有機材料中の成分の一部をこの溶媒中に溶出させることで、有機材料から液浸液への成分の溶出および有機材料への液浸液の浸透が予め成された状態となる。これにより、この有機材料を基板上に塗布して有機膜を形成し、この状態の基板を液浸液中に浸漬させても、有機膜の表面から液浸液中への成分の溶出および有機膜への液浸液の浸透が抑制される。 According to such a method for producing an organic material, the organic material is mixed with a solvent composed of the same component as the immersion liquid and washed, and a part of the component in the organic material is eluted into the solvent, thereby providing an organic material. The elution of the components from the material to the immersion liquid and the penetration of the immersion liquid into the organic material are performed in advance. As a result, even if this organic material is applied onto the substrate to form an organic film, and the substrate in this state is immersed in the immersion liquid, the elution of components from the surface of the organic film into the immersion liquid and the organic Infiltration of immersion liquid into the membrane is suppressed.
また、本発明の半導体装置の製造方法は、基板上に有機材料を塗布して有機膜を形成した後、この基板を液浸液中に浸漬させた状態で、液浸露光を行う半導体装置の製造方法であって、次のような工程を順次行うことを特徴としている。まず、第1工程では、有機材料を、液浸液と同一成分からなる溶媒と混合して洗浄し、有機材料中の成分の一部を溶媒中に溶出させる。次に、第2工程では、洗浄後の有機材料を基板上に塗布して、有機膜を形成する。次いで、第3工程では、第1工程で有機材料を洗浄した後の溶媒を液浸液として用い、有機膜が形成された基板を液浸液中に浸漬させた状態で、液浸露光を行う。 The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device in which immersion exposure is performed after an organic material is applied on a substrate to form an organic film and then the substrate is immersed in an immersion liquid. A manufacturing method characterized by sequentially performing the following steps. First, in the first step, the organic material is mixed with a solvent composed of the same components as the immersion liquid and washed to elute some of the components in the organic material into the solvent. Next, in the second step, the washed organic material is applied onto the substrate to form an organic film. Next, in the third step, immersion exposure is performed in a state where the substrate on which the organic film is formed is immersed in the immersion liquid using the solvent after the organic material is washed in the first step as the immersion liquid. .
このような半導体装置の製造方法によれば、有機材料を液浸液と同一成分からなる溶媒と混合して洗浄し、有機材料中の成分の一部をこの溶媒中に溶出させることで、有機材料から液浸液への成分の溶出および有機材料への液浸液の浸透が予め成された状態となる。そして、この有機材料を基板上に塗布し有機膜を形成した後、有機膜が形成された基板を液浸液中に浸漬させることから、有機膜の表面から液浸液中への成分の溶出および有機膜への液浸液の浸透が抑制される。 According to such a method for manufacturing a semiconductor device, an organic material is mixed with a solvent composed of the same component as the immersion liquid and washed, and a part of the component in the organic material is eluted in the solvent, thereby organic The elution of the components from the material to the immersion liquid and the penetration of the immersion liquid into the organic material are performed in advance. And after applying this organic material on the substrate to form the organic film, the substrate on which the organic film is formed is immersed in the immersion liquid, so that the components are eluted from the surface of the organic film into the immersion liquid. Further, the penetration of the immersion liquid into the organic film is suppressed.
以上、説明したように、本発明の有機材料の製造方法およびこれを用いた半導体装置の製造方法によれば、有機膜の表面から液浸液中への成分の溶出および有機膜への液浸液の浸透が抑制される。これにより、例えば、上記有機膜がレジスト膜である場合には、レジスト膜の表面からの成分の溶出が抑制されるため、レジスト膜の表面の成分の濃度が低くなることが抑制される。したがって、レジスト膜の表面の解像度の低下を防止することができる。また、有機膜への液浸液の浸透が抑制されるため、レジスト膜の膨潤による解像度の低下を防止することができる。以上のことから、レジストパターンの形状悪化や寸法誤差を抑制することができ、製造する半導体装置の歩留まりを向上させることができる。また、液浸露光プロセスに用いる材料のロット品質均一性(ばらつき)を管理、向上させることができる。 As described above, according to the method for producing an organic material of the present invention and the method for producing a semiconductor device using the same, the elution of components from the surface of the organic film into the immersion liquid and the immersion in the organic film The penetration of the liquid is suppressed. Thereby, for example, when the organic film is a resist film, the elution of components from the surface of the resist film is suppressed, so that the concentration of the components on the surface of the resist film is suppressed from decreasing. Therefore, it is possible to prevent a reduction in the resolution of the resist film surface. Moreover, since the penetration of the immersion liquid into the organic film is suppressed, it is possible to prevent a decrease in resolution due to the swelling of the resist film. As described above, the resist pattern shape deterioration and dimensional error can be suppressed, and the yield of the semiconductor device to be manufactured can be improved. In addition, the lot quality uniformity (variation) of materials used in the immersion exposure process can be managed and improved.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1実施形態)
本発明の有機材料の製造方法およびこれを用いた半導体装置の製造方法に係わる実施の形態の一例を、図1、図2を用いて説明する。本実施形態では、レジスト材料を調製して洗浄し、洗浄後のレジスト材料により形成されたレジスト膜に液浸露光を行う場合の半導体装置の製造方法の一例について説明する。
(First embodiment)
An example of an embodiment of an organic material manufacturing method and a semiconductor device manufacturing method using the same according to the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, an example of a method for manufacturing a semiconductor device will be described in the case where a resist material is prepared and cleaned, and immersion exposure is performed on a resist film formed from the cleaned resist material.
まず、図1に示すように、レジスト材料11の調製を行う(S101)。ここでは、レジスト材料11として、ArF露光用の化学増幅ポジ型レジストを用いた例について説明する。このレジスト材料11は、有機溶剤中に例えばフッ素含有樹脂からなる樹脂成分を溶解してなる。フッ素含有樹脂としては、トリフルオロメタクリレートやノルボルネンにヒドロキシヘキサフルオロイソプロピル基を導入したモノマーおよびこれらの重合体(ポリマー/オリゴマー)等が挙げられる。
First, as shown in FIG. 1, a
また、レジスト材料11中には、成分として、光酸発生剤(PAG)、クエンチャー成分(アミン類)、界面活性剤、レベリング剤等が含まれていることとする。ここで、本実施形態では、予備試験により、液浸露光により精度の高いレジストパターンを得るのに最適な各成分の配合量を算出しておく。また、後工程で行うレジスト材料11の洗浄処理で成分の一部を溶媒中に溶出させるため、予め溶媒への成分の溶出量を算出しておく。そして、最適な成分の配合量に、各成分の溶出量分を増量して配合し、レジスト材料11を調製する。
The resist
尚、ここでは、レジスト材料11として、化学増幅ポジ型レジストを用いた例について説明するが、本発明は、化学増幅ネガ型レジストであっても適用可能であり、また、化学増幅型レジスト以外の他のレジストであっても適用可能である。また、ここでは、レジスト材料11を構成する樹脂成分として、フッ素含有樹脂を用いることとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。ただし、フッ素含有樹脂を用いた場合には、この樹脂自体の撥水性が高いため、後工程で、基板上にこのレジスト材料11からなるレジスト膜を形成し、基板を液浸液に浸漬させた場合に、レジスト膜からの成分の溶出や液浸液の浸透が確実に抑制されるため、好ましい。
Here, an example in which a chemically amplified positive resist is used as the resist
次いで、このレジスト材料11と、例えば水からなる溶媒12とを混合し、攪拌する(S102)。ここで、溶媒12としては、後工程で行う液浸露光の液浸液と同一の成分からなる溶媒12を使用する。本実施形態では、後述するように液浸液として水を用いるため、溶媒12には水を用いることとする。この際、レジスト材料11と溶媒12の混合体積比は1:0.3〜1であり、好ましくは、1:0.5〜0.7であることとする。
Next, the resist
その後、静置して、レジスト材料11と溶媒12とを分液する。この際、レジスト材料11は、有機溶剤中に溶解されていることから、溶剤相(図面上、下層)と水相(図面上、上層)とに分液される。この際、矢印Aで示すようにレジスト材料11から溶媒12中に上記成分の一部が溶出し、矢印Bで示すように、溶媒12から微量の水分がレジスト材料11中に浸透することで、相互移行させる。
Thereafter, the resist
この場合の成分の溶出量の一例を挙げると、PAGから溶出されるカチオン成分、アニオン成分は、1〜10×10-10mol/cm2、クエンチャー成分(アミン成分)が1〜10×10-12mol/cm2である。 An example of the elution amount of the component in this case is as follows. The cation component and the anion component eluted from the PAG are 1 to 10 × 10 −10 mol / cm 2 , and the quencher component (amine component) is 1 to 10 × 10. -12 mol / cm 2 .
その後、デカンテーションにより、分液された水相を除去する。ここで、上述したレジスト材料11の洗浄工程、すなわち、レジスト材料11と溶媒12との混合,攪拌から、レジスト材料11と溶媒12との分液を経て、溶媒12のデカンテーションまでの工程は、1回でもよいが、複数回繰り返すことが好ましい。この際、溶媒12中に溶出される成分の量は、レジスト材料11の構成成分と溶媒12との組み合わせでほぼ決まっており、上記洗浄工程を複数回繰り返したとしても、所定の回数を超えると成分はほとんど溶出しなくなる。ここでは、成分が溶出しなくなるまで、洗浄工程を3回繰り返して行うこととする。
Thereafter, the separated aqueous phase is removed by decantation. Here, the cleaning process of the resist
上記洗浄工程を行うことで、上記レジスト材料11の調製工程(S101)では、溶媒12中への成分の溶出量分、成分を増量してレジスト材料11を調製していることから、レジスト材料11中には液浸露光を行うのに最適な量の成分が保持された状態となる。
By performing the cleaning step, in the step of preparing the resist material 11 (S101), the resist
次いで、このレジスト材料11について品質検査を行う(S103)。レジスト材料11の品質管理項目としては、含有水分量、固形分濃度、メタル含有量、パーティクル数、粘度、透過率、各成分の量、塗布膜厚、感度(仕上がり線幅)等が挙げられる。ここで、塗布膜厚、感度(仕上がり線幅)については、抽出したロットのレジスト材料を基板に塗布し、この基板に液浸露光を行うことで、実際に測定してもよい。上述した中で、特に注目すべき品質管理項目は、含有水分量、固形分濃度、各成分の量、感度(仕上がり線幅)である。
Next, a quality inspection is performed on the resist material 11 (S103). The quality control items of the resist
次に、上記品質検査に合格したレジスト材料11(OK)をコータデベロッパー21に導入する。一方、上記品質検査に不合格であったレジスト材料11(NG)については廃棄するか、再びS101に戻ってレジスト材料11の調製を行う。
Next, the resist material 11 (OK) that has passed the quality inspection is introduced into the
次いで、上記レジスト材料11を塗布するための基板(ウェハ)を例えばコータデベロッパー21に導入し、パターンを形成する被処理膜(有機膜)の塗布形成を行い、その後、有機膜上にレジスト膜の塗布形成を行う(S104)。ここで、コータデベロッパー21導入後の製造プロセスについては、図2を用いて説明する。
Next, a substrate (wafer) for applying the resist
まず、図2(a)に示すように、基板13上に、有機材料からなる反射防止膜14を形成する。次いで、この反射防止膜14上に、上記レジスト材料11(前記図1参照)を塗布して、レジスト膜11’を形成する。その後、プリベーク処理を行うことで、上記レジスト膜11’中の有機溶剤を蒸発させる。
First, as shown in FIG. 2A, an antireflection film 14 made of an organic material is formed on a
次いで、レジスト膜11’が形成された基板13を、コータデベロッパー21に隣接して設けられた液浸露光装置22(前記図1参照)内に導入し、液浸露光を行う(図1(S105))。具体的には、図2(b)に示すように、レジスト膜11’を上方に向けた状態で、基板13を例えば水からなる液浸液15中に浸漬させる。この際、レジスト膜11’を構成するレジスト材料11(前記図1参照)は、予め液浸液15と同一成分からなる溶媒12(前記図1参照)と混合して成分を溶出させているため、レジスト膜11’から液浸液15中への成分の溶出は抑制される。
Next, the
次いで、図2(c)に示すように、レジスト膜11’とその上方に配置されるArFレーザ光を露光源として用いた投影光学系(図示省略)との間に、露光マスクMを配置する。そして、投影光学系のレンズとレジスト膜11’との間に液浸液15を介在させた状態で、20mJ/cm2〜40mJ/cm2の露光量で液浸露光を行う。尚、ここでは、露光光hとしてArFレーザ光を用いることとしたが、露光光hは特に限定されることなく、g線、i線、KrF、F2、EUVのいずれであってもよい。
Next, as shown in FIG. 2C, an exposure mask M is disposed between the resist
その後、露光後の基板13を再びコータデベロッパー21(前記図1参照)に導入する(図1(S106))。そして、図2(d)に示すように、ポストエクスポージャーベークを行った後、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)を含む現像液にて現像し、純水にてリンスを行う。これにより、レジスト膜11’(前記図2(c)参照)の露光された部分が除去され、レジストパターン11''が形成される。
Thereafter, the exposed
このようなレジスト材料11の製造方法およびこれを用いた半導体装置の製造方法によれば、予めレジスト材料11を液浸液15と同一成分からなる溶媒12と混合して洗浄することから、レジスト膜11’の表面から液浸液15中への成分の溶出およびレジスト膜11’への液浸液15の浸透が抑制される。これにより、レジスト膜11’の表面の成分の濃度が低くなることが防止できるため、レジスト膜11’の表面の解像度の低下を防止することができる。また、レジスト膜11’への液浸液15の浸透が抑制されるため、レジスト膜の膨潤による解像度の低下を防止することができる。以上のことから、レジストパターン11''の形状悪化および寸法誤差を抑制することができ、製造する半導体装置の歩留まりを向上させることができる。
According to the method of manufacturing the resist
また、異なるロットのレジスト材料11を用いて同一形状のレジストパターン11''を形成する場合にも、上述したような洗浄処理を行うことで、基板13上に形成したレジスト膜11’から液浸液15中への成分の溶出が抑制される。これにより、異なるロットのレジスト材料11により形成されるレジスト膜11’に膜厚差等があっても、液浸液15中への成分の溶出量に差が生じることがないため、レジスト膜11’中の成分の量のばらつきが許容範囲外となることが防止される。したがって、異なるロットのレジスト材料11を用いて形成したレジストパターン11''の寸法誤差を許容範囲内に抑制することができレジストパターン11''の線幅均一性を向上させることができる。
In addition, when the resist
さらに、本実施形態によれば、洗浄処理により溶媒12中に溶出される成分量分を増量して、レジスト材料11を調製するため、液浸液15中に浸漬させた状態で液浸露光を行うのに最適な量に調整された成分を含むレジスト膜11’を形成することができる。したがって、このようなレジスト膜11’を露光して、現像し、レジストパターン11''を形成することで、レジストパターン11''の寸法精度を向上させることができる。
Furthermore, according to this embodiment, in order to prepare the resist
また、液浸液15中への成分の溶出が抑制されるため、背景技術で説明した従来の液浸露光方法と比較して、レジスト材料11の成分による液浸露光装置のコンタミネーションを抑制することができる。
Further, since the elution of the components into the
なお、上記実施形態では、レジスト材料11の製造方法について説明したが、反射防止膜14を構成する有機材料についても同様の塗布前処理を行ってもよい。この有機材料も有機溶剤に例えばクロモファーを有するアクリル系等の樹脂を溶解して構成されており、有機材料中には添加剤として熱架橋剤や界面活性剤、pH調整剤などが含まれる。
In addition, although the manufacturing method of the resist
この場合には、図1を用いて説明したレジスト材料11の場合と同様に、反射防止膜14を構成する有機材料を、予め液浸液15と同一成分からなる溶媒12と混合して洗浄し、この有機材料の成分の一部を溶媒12中に溶出させる。この際、有機材料にも溶媒12から微量の水分が浸透する。
In this case, as in the case of the resist
その後、図2(a)に示すように、この有機材料を基板13上に塗布することで、反射防止膜14を形成し、反射防止膜14上にレジスト膜11’を形成する。この際、反射防止膜14のエッジ側14aはレジスト膜11’から露出されることとする。その後、図2(b)に示すように、この状態の基板13を液浸液15中に浸漬させる。この際、反射防止膜14のエッジ側14aが液浸液15と接触するが、上述した洗浄処理を行うことで、反射防止膜14のエッジ側14aから成分が液浸液15に溶出することが抑制される。
Thereafter, as shown in FIG. 2A, this organic material is applied onto the
これにより、図2(d)に示すように、レジストパターン11''を形成した後、このレジストパターン11''を用いたエッチングにより、上記反射防止膜14をパターン加工する際、反射防止膜14のエッジ側14aと中央側とで、成分の濃度差により生じるパターンの寸法誤差が抑制される。
Thus, as shown in FIG. 2D, after the resist
尚、ここでは、反射防止膜14の例について説明したが、レジスト膜11’の下層に形成される有機膜であればよく、例えばトップコート膜であってもよい。
Although the example of the antireflection film 14 has been described here, it may be an organic film formed under the resist
(変形例1)
上述した実施形態において、図3に示すように、レジスト材料11の洗浄処理に用いた溶媒12を、液浸露光の液浸液として用いてもよい。この場合には、上記成分の溶出工程後の溶媒12に対して、不純物およびパーティクルの有無等の品質検査(S201)を行い、不純物およびパーティクルの量が許容範囲内(OK)であれば、液浸露光装置22内に導入する。これにより、図2(b)に示す工程において、液浸液15中には、既にレジスト材料11(前記図3参照)からの成分が溶出されているため、レジスト膜11’から液浸液15中に成分が溶出し難く、成分の溶出が確実に防止される。
(Modification 1)
In the above-described embodiment, as shown in FIG. 3, the solvent 12 used for the cleaning process of the resist
このような半導体装置の製造方法であっても、実施形態と同様の効果を奏することができる。ただし、この場合には、液浸液15中に浸漬する液浸露光装置のレンズ等のコンタミネーションを防ぐために、液浸露光装置の洗浄等を別途行う必要がある。
Even with such a method of manufacturing a semiconductor device, the same effects as in the embodiment can be obtained. However, in this case, in order to prevent contamination of the lens of the immersion exposure apparatus immersed in the
本発明の有機材料の製造方法を用いた半導体装置の製造方法の実施例について、具体的に説明する。 An example of a method for manufacturing a semiconductor device using the method for manufacturing an organic material of the present invention will be specifically described.
(実施例)
異なるロットのArF露光用のレジスト材料11−1、11−2、11−3を用意した。まず、4リットルのレジスト材料11−1を2リットルの溶媒12(水)と攪拌混合し、分液(静止時間5分)、デカンテーションを3回繰り返す洗浄処理を行った。これによりレジスト材料11−1を分液抽出した。レジスト材料11−1のロット違い(11−2、11−3)についても同様の処理を行った。
(Example)
Resist materials 11-1, 11-2, and 11-3 for ArF exposure of different lots were prepared. First, 4 liters of resist material 11-1 was stirred and mixed with 2 liters of solvent 12 (water), followed by a washing process in which liquid separation (stationary time 5 minutes) and decantation were repeated three times. As a result, the resist material 11-1 was subjected to liquid separation extraction. The same processing was performed for the lot differences (11-2, 11-3) of the resist material 11-1.
次いで、図2(a)に示すように、基板13(8インチウェハ)を図1に示すコータデベロッパー21(コータデベロッパーACT-8(東京エレクトロン製))に導入し、基板13上に反射防止膜14を85nmの膜厚に塗布した。次いで、この反射防止膜14上に上記レジスト材料11−1(ロット1)を150nmの膜厚に塗布し、レジスト膜11’−1を形成した。その後、100℃90秒で上記レジスト膜11’−1のプリベーク処理を行った。 Next, as shown in FIG. 2A, the substrate 13 (8-inch wafer) is introduced into the coater developer 21 (coater developer ACT-8 (manufactured by Tokyo Electron)) shown in FIG. 14 was applied to a film thickness of 85 nm. Next, the resist material 11-1 (Lot 1) was applied on the antireflection film 14 to a thickness of 150 nm to form a resist film 11'-1. Thereafter, the resist film 11'-1 was pre-baked at 100 ° C for 90 seconds.
その後、図2(b)に示すように、レジスト膜11’−1が形成された基板13を、液浸露光装置22(前記図1参照)に導入し、上記基板13を水からなる液浸液15中に浸漬させた。続いて、図2(c)に示すように、レジスト膜11’−1上に露光マスクMを配置し、20mJ/cm2〜40mJ/cm2にて、液浸露光を実施した。露光後、図2(d)に示すように、基板13を再びコータデベロッパー21(前記図1参照)に導入し、110℃90秒でポストエクスポージャーベーク処理を行った。続いて、現像液(TMAH2.38%水溶液)にて、30秒間現像した後、純水にてリンスした。以上のようにして、線幅ターゲット寸法65nmのラインアンドスペースのレジストパターン11''−1を形成した。
Thereafter, as shown in FIG. 2B, the
また、上述した異なるロットのレジスト材料11−2、11−3を用いて、上記と同様のプロセスにて同一形状のレジストパターン11''−2、11''−3を形成した。
Further, resist
その結果、線幅ターゲット寸法65nmのラインアンドスペースのパターンに対し、ウェハ面内の線幅均一性は、3σで9.2nm(レンジで6.2nm)であった。 As a result, for a line-and-space pattern with a line width target dimension of 65 nm, the line width uniformity within the wafer surface was 9.2 nm at 3σ (6.2 nm in the range).
(比較例)
一方、上記実施例の比較例として、上記と同様に、異なるロットのレジスト材料11−1、11−2、11−3を用い、洗浄処理を行わないこと以外は、同一の方法によりレジストパターン11''−1、11''−2、11''−3を形成した。その結果、65nmのラインアンドスペースのパターンに対し、ウェハ面内の線幅均一性は、3σで19.5nm(レンジで12nm)であった。
(Comparative example)
On the other hand, as a comparative example of the above embodiment, the resist
以上のことから、レジスト材料11の洗浄処理を行うことで、異なるロットのレジスト材料11を用いてそれぞれ形成したレジストパターン11''の線幅均一性が向上することが確認された。
From the above, it was confirmed that the line width uniformity of the resist
11…レジスト材料、11’…レジスト膜、11''…レジストパターン、12…溶媒、13…基板、14…反射防止膜、15…液浸液
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記有機材料を、前記液浸液と同一成分からなる溶媒と混合して洗浄し、当該有機材料中の成分の一部を前記溶媒中に溶出させる第1工程と、
洗浄後の前記有機材料を前記基板上に塗布して、前記有機膜を形成する第2工程と、
前記第1工程で前記有機材料を洗浄した後の前記溶媒を液浸液として用い、前記有機膜が形成された前記基板を当該液浸液中に浸漬させた状態で、液浸露光を行う第3工程とを有する
半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device in which an organic material is applied on a substrate to form an organic film, and then immersion exposure is performed in a state where the substrate is immersed in an immersion liquid. A first step of mixing and washing with a solvent composed of the same component as the immersion liquid, and eluting a part of the component in the organic material into the solvent;
Applying the washed organic material on the substrate to form the organic film;
First , immersion exposure is performed in a state where the solvent after the organic material is washed in the first step is used as an immersion liquid and the substrate on which the organic film is formed is immersed in the immersion liquid. With 3 steps
A method for manufacturing a semiconductor device.
請求項1記載の半導体装置の製造方法。 The organic film is a resist film
A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1 .
請求項1記載の半導体装置の製造方法。 The organic film pattern is formed after the third step.
A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1 .
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