TWI245168B - Method for manufacturing resist pattern - Google Patents

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Description

1245168 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於製造L S I、超L S I等的高密度積體電路、 光罩等時的高精細的光阻劑圖案之製造方法。 【先前技術】 1C、LSI、超LSI等的半導體積體電路，係於矽晶圓等 的被加工基板上塗敷光阻劑，藉由步進機等曝光成爲所需 的圖案後，即由反覆進行顯像、蝕刻等的光微影步驟而製 成。 用於如此之光微影步驟的光阻劑，隨著半導體積體電路 的高性能化、高積體化，具有要求高精細的傾向。 近年來，作爲形成如此微細圖案用的光阻劑的材料，使 用有酸產生劑、基本樹脂、交聯劑（負型）、溶解抑制劑（正 型）的成分組成的化學放大型光阻劑。該光阻劑係藉由電子 線的照射而從酸產生劑產生酸，藉由加熱該酸所產生的光 阻劑，在負型的情況，酸係作爲交聯劑與樹脂的交聯反應 的觸媒而產生作用，在正型的情況，係作爲觸媒而作用於 抑制樹脂的溶解部分的化學反應，因此，作爲用於電子線 的照射的高感度的光阻劑而已廣爲所知。此外，其對於析 像性及乾式蝕刻耐性也極爲優良之情況也已廣爲所知。 在此，在利用電子線照射之圖案形成中，於電子線照射 時有從基板取得接地的必要性。若該接地不夠充分的話， 因爲基板全體帶電，使得後面入射的電子的位置偏移，而 阻礙了高精細圖案的形成。習知，於光阻劑圖案之製造中， 7 312/發明說明書(補件)/92-06/92108211 1245168 進行於電子線照射時從光阻劑上將針插入，而從形成於光 阻劑下的導電性金屬薄膜等取得接地的方法。但是，於該 方法爲了確實取得接地，而有必須進行針的位置調整和檢 查等的問題。此外，於相位移光罩等的製造時，因爲金屬 薄膜等的導電層並非形成於全面，而是以點設形成等，要 從導電層取得基板全體的接地有困難，因而會有部分帶電 的情況產生。 在此，有人發明使用於如此之情況將光阻劑塗敷於基板 後，於光阻劑上形成導電性膜，再從表面的導電性膜取得 接地的方法，至於該導電性膜使用水溶性型及有機溶劑可 溶型的導電性聚合物。 但是，因爲該導電性聚合物係爲酸性，於化學放大型光 阻劑之製造中，爲了促進化學放大型光阻劑中的酸的觸媒 反應而加熱化學放大型光阻劑時，該導電性膜與光阻劑中 的酸同樣產生作用，因光阻劑表面被反應，從而有引起析 像性降低的問題。 【發明內容】 (發明所欲解決之問題） 在此，希望能提供一在使用化學放大型光阻劑及導電性 膜時的高精細的光阻劑圖案的製造方法。 (解決問題之手段） 本發明如申請專利範圍第1項之記載，提供一光阻劑圖 案之製造方法，其特徵爲包括如下步驟： 於基材的一表面形成有化學放大型光阻劑層、及於上述 8 312/發明說明書(補件)/92-06/92108211 1245168 本發明係關於光阻劑圖案之製造方法及光罩。以下，針 對此等分別進行說明。 1 .光阻劑圖案之製造方法 本發明之光阻劑圖案之製造方法，其特徵爲包括如下步 驟： 於基材的一表面具有化學放大型光阻劑層、及形成於上 述化學放大型光阻劑層上之可藉由加熱放出酸的導電性膜 的基板上’從上述導電性膜側以圖案狀照射電子線的照射 步驟； 從照射有電子線的基板，除去上述導電性膜的導電性膜 除去步驟； 對於已除去導電性膜的基板，施以曝光後烘乾的曝光後 烘乾步驟；及 對於已施以曝光後烘乾的基板進行顯像，形成由化學放 大型光阻劑組成的圖案的顯像步驟。 圖1爲顯示光阻劑圖案之製造方法之一例者。以下，參 照圖1具體進行說明。 首先，如圖1(a)所示’於基材1的一表面形成化學放大 型光阻劑層2，且於該化學放大型光阻劑層2上形成導電 性膜3的基板5上，從導電性膜3側以目的之圖案照射電 子線4 (照射步驟）。隨後’如圖1 (b )所示，從照射有電子 線的基板5，除去導電性膜3 (導電性膜除去步驟）。隨後， 如圖1(c)所示，對於由上述步驟所得到的基板5，藉由熱 α所加熱而施以曝光後烘乾，促進產生於電子線照射部6 10 312/發明說明書(補件)/92-06/92108211 1245168 的酸的觸媒反應，以使電子線照射部6可溶解或不溶解於 顯像液（曝光後烘乾步驟）。在此，在化學放大型光阻劑爲 正型光阻劑的情況，於顯像步驟，使得電子線照射部6可 溶解於顯像液，電子線非照射部7形成爲圖案（圖1 (d))。 此外，在化學放大型光阻劑爲負型光阻劑的情況，於顯像 步驟，使得電子線照射部6不溶解於顯像液，而形成爲圖 案（圖2)。以下，分別說明此等步驟。 A ·照射步驟 本發明之照射步驟，係指於基材的一表面形成有化學放 大型光阻劑層、及於上述化學放大型光阻劑層上藉由加熱 放出酸的導電性膜的基板上，從上述導電性膜側以圖案狀 照射電子線的照射步驟。 首先，說明本發明使用的導電性膜。 藉由於電子線照射時將上述導電性膜形成於基板的表 面’即使於形成金屬等的導電層於光阻劑層之下的基板， 仍可從表面的導電性膜取得接地，使得連接地線時的針的 位置調整及檢查等的步驟變爲容易，而從製造效率及成本 的面來說相當有利。此外，對於相位移光罩的製造等中的 無法從金屬層取得接地的基板，藉由於上述基板的表面形 成上述導電性膜，即可取得接地。 又’因爲將上述導電性膜形成於表面，因而可藉由後述 之導電性膜除去步驟予以除去，從而可形成微細的圖案。 本發明所使用的導電性膜，係爲藉由加熱而產生酸，只 要爲具有導電性且爲水溶解性型及有機溶劑可溶解型的導 11 312/發明說明書(補件)/92-06/92108211 1245168 電性聚合物，並無特別的限定。具體而言，可舉出聚噻吩 基烷烴磺酸衍生物、錯合物、TCNQ、聚苯胺衍生物等。 此外’本發明中，導電性膜最好爲水溶性。藉由導電性 膜爲水溶性’於後述之導電性膜除去步驟，藉由水可容易 從光阻劑上除去，因而處理簡單，對於化學放大型光阻劑 也不會有影響，因此，從成本及製造效率的面考慮而較爲 有利。具體而言，爲聚噻吩基烷烴磺酸衍生物、聚苯胺衍 生物等。 該導電性膜之製造方法亦可藉由旋塗法、真空蒸鍍法等 來進行，並無特別的限定。 其次，說明本發明所使用的化學放大型光阻劑層。本發 明所使用的化學放大型光阻劑層，只要爲一般稱爲化學放 大型的光阻劑的物質，可爲正型及負型的任一種，在正型 的情況，只要爲基本樹脂、酸產生劑及溶解抑制劑，而在 負型的情況只要爲基本樹脂、酸產生劑及交聯劑所構成 者，並無特別的限定。 化學放大型光阻劑係指藉由電子線的照射、且藉由酸產 生劑產生酸，藉由電子線照射後的曝光後烘乾步驟的加 熱，將上述酸作爲觸媒，而可促進稱爲光阻劑的交聯、開 裂或分解的反應的光阻劑。此外，因爲係觸媒反應而對於 電子線具有筒感度。 作爲具體可使用的材料，可列舉出OEBR_CAP 209 (東京 應化工業（股）製）、NEB22(住友化學社製）等。 此外，本發明中，化學放大型光阻劑層的成膜方法，並 12 312/發明說明書(補件)/92-06/92108211 1245168 無特別的限定，具體而言可舉出旋塗法等。 再者’本發明所使用的基材只要爲可於玻璃及 基材上形成光阻劑的材料，即可予以使用，並無 定。具體而言以二氧化矽及氧化鋁等爲佳。 此外’本發明中，電子線的照射裝置及形成之 無特別的限定。在此，本發明所使用的圖案也可 光罩等的二次描繪的圖案。在相位移光罩中，因 描繪時屬絕緣層的基材直接浮現於描繪面，因此 表面設置導電性膜，即可於藉由電子線的描繪時耳 B ·導電性膜除去步驟 本發明之導電性膜除去步驟，係指從照射電子 除去上述導電性膜的步驟。 根據本發明，藉由於後述之曝光後烘乾前除去 性膜’可防止屬酸性之導電性膜於曝光後烘乾時 上述化學放大型光阻劑中的酸相同的作用的情況 防止阻礙目的之高精細圖案的形成的情況。 該導電性膜除去方法，可舉出浸泡法、噴霧法 拌（puddle)法等，並無特別的限定。具體而言，j 或界面活性劑·乙醇等進行導電性高分子膜的剝 用自旋旋轉進行乾燥的方法等。 C .曝光後烘乾步驟 本發明之曝光後烘乾步驟，係指藉由對於曝光 施加熱，使上述照射步驟的電子線照射部所產生 學放大型光阻劑的酸作爲觸媒進行作用的步驟。 312/發明說明書(補件)/92-06/92108211 薄膜等的 特別的限 圖案等並 爲相位移 爲於二次 ，藉由於 Z得接地。 線的基板 上述導電 ，進行與 ，從而可 、或是攪 I由純水 離，並利 後之基板 的上述化 該步驟 13 1245168 中，藉由對於基板施加熱’上述化學放大型光阻劑的照射 部位所產生的酸，在正型光阻劑的情況’作爲促進光阻劑 的開裂或是分解的觸媒進行作用’因此’電子線照射部之 光阻劑成爲可溶解於後述之顯像步驟之顯像液。此外，於 負型光阻劑的情況，所產生的酸作爲促進光阻劑的交聯的 觸媒進行作用，因而電子線照射部之光阻劑成爲不溶解於 後述之顯像液。 本發明中，曝光後烘乾步驟之加熱方法，可使用熱板方 式等，並無特別的限定。 D .顯像步驟 本發明之顯像步驟係指使顯像液與上述曝光後烘乾後 的基板接觸後，藉由洗淨，將化學放大型光阻劑的不溶解 部分作爲圖案予以形成的步驟。 本發明中，顯像液可使用鹼系顯像液。 該顯像方法可舉出浸泡法、噴霧法、或是攪拌法等，並 無特別的限定。 E.其他 本發明中，也可爲除上述步驟外還具有預烘乾步驟、蝕 刻步驟、主烘乾步驟等的製造方法。 此外’作爲適用於本發明之光阻劑圖案的製造方法的基 板’例如，可舉出於基材上形成金屬膜等的導電性膜，於 該金屬膜上形成光阻劑者等。該情況，於上述光阻劑上藉 由於電子線照射時形成導電性膜，而可從表面的導電性膜 取得接地，因此，取得接地時的調整及檢查變爲容易，對 14 312/發明說明書(補件)/92-06/92108211 1245168 於製造效率等方面有利用價値。此外，利用於曝光後烘乾 步驟前除去導電性膜，從而可形成高精細的圖案。 又，本發明對於無法從相位移光罩等的導電層取得基板 全體的接地的圖案亦有用。藉由於電子線照射時於表面形 成導電性膜，即可取得基板全體的接地，此外，利用於曝 光後烘乾步驟前除去導電性膜，從而可形成高精細的圖案。 2.光罩 本發明之光罩，其特徵係爲藉由利用上述之光阻劑圖案 之製造方法所製造的光阻劑圖案所製造。 本發明中，藉由上述之光阻劑圖案之製造方法製造光 罩，如上述，由於爲於曝光後烘乾步驟前除去導電性膜者， 因而，可防止導電性膜進行與化學放大型光阻劑中的酸的 觸媒反應相同的作用的情況。藉此，可製成具有微細圖案 的光罩。 又，本發明並不限定於上述實施形態者，上述實施形態 爲一例示，只要爲具有與本發明之申請專利範圍所記載的 技術思想實質相同的構成，而可獲得相同的作用效果者， 無論何種形態均包含於本發明之技術範圍內。 以下顯示實施例及比較例，更爲具體說明本發明。 (實施例） 於光罩基板上旋塗塗敷屬化學放大型光阻劑之東京應 化社製〇EBR_CAP209光阻劑溶液，獲得厚度40〇nm的均 勻光阻劑膜。於其上面利用旋塗塗敷三菱Rayon社製 aquaSAVE(導電性高分子膜），獲得厚度2 0 n m的均勻膜。 15 31刀發明說明書(補件)/92-〇6/92108211 1245168 隨後，以1 3 〇 °c進行2 0分鐘的預烘乾。在此，尙未進行電 子線照射，因而導電性高分子膜對於光阻劑的影響很小。 這是利用5 0 k e V的電子線曝光裝置，以1 〇 u C / c m 2的照 射量來曝光圖案。曝光後以純水漂洗，以剝離導電性高分 子膜。隨後，以120°C進行15分鐘的後（post)曝光後烘乾。 隨後，以TM A Η 2.3 8 %的鹼水溶液進行二分鐘顯像，以純水 漂洗後獲得光阻圖案。 經由掃描型電子顯微鏡觀察所獲得的光阻圖案的剖面 形狀，確認可獲得垂直的光阻劑圖案形狀。 (比較例） 於曝光後烘乾前不進行實施例之曝光後的導電性高分 子膜的剝離，而在顯像時的步驟進行的情況的光阻劑圖 案，其光阻劑上部的角呈圓角，且膜緣量也增大。 (發明之效果） 根據本發明，利用於上述曝光後烘乾步驟前進行除去上 述導電性膜的步驟，藉由曝光後烘乾步驟的熱，可防止導 電性膜作爲酸產生劑產生作用的情況，從而可形成高精細 的圖案。 【圖式簡單說明】 圖1(a)〜（d)爲顯示本發明光阻劑圖案之製造方法之一 例的步驟圖。 圖2爲顯示本發明光阻劑圖案之一例的槪略剖面圖。 (元件符號說明） 1 基材 312/發明說明書(補件)/92-06/92108211 16 1245168 2 化學放大型光阻劑層 3 導電性膜 4 電子線 5 基板 6 電子線照射部 7 電子線非照射部 α 熱
312/發明說明書(補件)/92-06/92108211 17

Claims (1)

1245168 94. S. *"6 替換本 拾、申請專利範斷 1. 一種光阻劑圖案之製造方法，其特徵爲包括如下步驟： 於基材的一表面具有化學放大型光阻劑層、及形成於上 述化學放大型光阻劑層上之可藉由加熱放出酸的導電性膜 的基板上，從上述導電性膜側以圖案狀照射電子線的照射 步驟； 從照射過電子線的基板，除去上述導電性膜的導電性膜 除去步驟； 對於已除去導電性膜的基板，施以曝光後烘乾的曝光後 烘乾步驟；及 對於已施以曝光後烘乾的基板進行顯像，形成由化學放 大型光阻劑組成的圖案的顯像步驟。 2 ·如申請專利範圍第1項之光阻劑圖案之製造方法，其 中，上述導電性膜爲水溶性。
18 326V總檔\92\92108211 \92108211 (替換)-1
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