TWI291392B - Machining method and manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

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TWI291392B TW093123507A TW93123507A TWI291392B TW I291392 B TWI291392 B TW I291392B TW 093123507 A TW093123507 A TW 093123507A TW 93123507 A TW93123507 A TW 93123507A TW I291392 B TWI291392 B TW I291392B
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Kenji Kawano
Hiroshi Ikegami
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Description

1291392 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於藉光照射執行加工之加工方法及使用此加 工方法之半導體裝置之製造方法。 【先前技術】 ^著半㈣元件之微細化，在半導體裝置製造工序中之 支心工序中’與下層之對準⑽抑·t)技術之高精度化已 成必要條件。 ，，形成於光阻膜下層之膜對對準光之反射或吸收性較 大時，檢出來自對準標記之位置資訊較為困難。例如，在 形成A!等之金屬配線之微影工序中，不能直接檢出形成於 糊之下層之對準標記之位置。因此，不需預先在對準標 n己本身5又置階差，然後形成A1膜，利用檢出對準標記上產 生之A!膜之凹凸形狀，以執行對準。但，^膜上之凹凸形 狀由於滅射、蒸鍍等成膜方法之性質，對底層之凹凸呈現 非對稱，故對準誤差變大，導 艾入导致良率降低。因此，有人提 議採用燒钱技術選擇地除去制膜等對準光不透明之膜之 方法。 燒敍技術係使用雷射等之光之加工技術之一，不必使用 微影技術即可形成微細圖案’故近年來已成為備受注目之 丰導體裝置之加工技術。所謂燒敍，係在光照射在被加工 膜之際？射強度達到某臨限值以上時，可炫化被加工 m氣化之反應。利用此反應’可執行開孔或切斷等 95052.doc 1291392 仁’將燒触技術應用於半導體製造工序時，使用燒钮技 :時，以燒蝕時未完全氣化之金屬膜為首之被加工膜之一 部分會在加工區域周邊飛散，附著成為微粒。在微粒附著 於元件圖案區域之狀態下，其次，在上層形成光學放大型 正光阻膜時’會發生光阻膜厚差。因&，曝光、顯影後之 光阻膜圖案無法形成特定之尺寸，以如此製成之光阻膜圖 案為掩模加公所製成之半導體裝置，會有褒置特性發生大 誤差之問題。 有在被加工膜上形成保護 ’與保護膜一起除去微粒 為抑制此種微粒引起之缺陷， 膜後’施以光加工，加工結束後 之技術（專利文獻1)。 在專利文獻1中，使用聚醯亞胺或聚醯胺等耐熱性有機 材料作為保護膜。此種耐熱性有機材料不溶於溶劑，要除 去保護膜相當困難。另外，經本發明人探討之結果，庐杰 保護膜除去後，在被加1上仍有微粒殘留。且因保言= 之機械的特性，加工時會發生膜剝落現象，而有加工不、 之問題。 义 [專利文獻1]日本特開平5-337661號公報 【發明内容】 如上所述，在被加工膜上形成耐熱性有機材料而施行 加工時，有難以除去耐熱性有機材料之問題。 “ 工區域之加工膜之際 陷之原因之問題。另 良之問題。 產 外 又，雷射加工時，有選擇地加工加 生之微粒附著於加工區域外成為缺 ，有加工時發生膜剝落引起加工不 95052.doc 1291392 本發明之目的係在被加工膜上形成保護膜以施行光加工 之技術中’提供容易除去保護膜之加工方法及使用此加工 方法之半導體裂置之製造方法。 又，本發明之進一步之目的再於提供可抑制缺陷發生之 加工方法及使用此加工方法之半導體裝置之製造方法。 本發明為達成上述目的，採用如以下所述之構成。 本發明之一例之加工方法之特徵在於包含：在基板上之 被加工膜上形成水溶性之保護膜之工序；照射加工光，以 選擇地除去前述保護膜及前述被加工膜之加工區域之工 序；及利用水溶解除去前述保護膜之工序者。 本發明之一例之加工方法之特徵係在包含：在基板上之 被加工膜上形成保護膜之工序；照射加工光，以選擇地除 去前述保護膜及前述被加工膜之加工區域之工序；及除去 前述保護膜之工序之加工方法中，在前述加工光之波長 λ (n m)中之#述保護膜使用冑述保護膜之消光係婁丈让小於前 述被加工膜之消光係數k，之保護膜者。 本發明之-例之加工方法之特徵係在包含··纟基板上之 被$工膜上形成保護膜之工序；照射加工光，以選擇地除 去前述保護膜及前述被加工膜之加工區域之工序；及利用 水溶解除去前述保護膜之卫序之加工方法中，前述加工光 之照射係在前述保護膜之比熱CF(J/cm2 · κ)、吸收係數 αθ/nm)、消光係數k、反射率Rf(%)、前述保護膜之溫度 變化ΔΤ(Κ)、前述保護膜之熔點Tm(K)、大氣溫度％(κ)、 前述加工光之能量密度F(J/cm、puIse)、前述加工光之波 95052.doc 1291392 長λ(ηιη)時，在滿足： Τηι>Τ〇 + ΔΤ， △T={a(l_RF/i〇〇)F/cF}， πΐί/λ 之條件下執行者。 本發明之一例之加工方法 性質，具有在選擇地除去前 工區域後，加工區域周邊之 性質者。 之特彳政係在作為前述保護膜之 述保護膜及前述被加工膜之加 則述保護膜仍可維持水溶性之
本毛明之一例之加工方法 ^ 特被在於包含··將含溶劑 主敷膜形成用藥液供應至基柘 ^ — 暴板上，而在前述基板主面形> 液膜之工序，藉除去液膜中八 — 斤3之洛劑之一部分而形成; 工'之工序，將能量線選擇照射於前述被加工膜之加 區域，而選擇地除去前述被加m序’·及前述能量: ，射後，執行大致完全除去被加工膜中所含溶劑之本加: 處理之工序者。 ’
[發明之效果] 、上所說明，依據本發明，纟選擇地除去形成於被處 理基板上之被加工膜’以形成圖案之方法中，可在被加工 膜上^成水溶性之保護膜後，制整批地施行保護膜與被 力膜之加工，或施行縮小被加工膜之内部應力之處理， 故可施订在加工區域周邊無微粒及殘渣之光加工。 【實施方式】 以下’參照圖式，說明本發明之實施形態。 95052.doc -9- 1291392 (第1實施形態） 因此，以下說明光加工時產生之微粒不會附著於加工區 域周邊，而可施行特定之加工之圖案形成方法。 圖1、2係表示本發明之第1實施形態之半導體裝置之製 造工序之剖面圖。 準備形成圖1 (a)所示之A1配線前之階段之半導體裝置。 如圖1(a)所示，在形成於半導體基板1〇1上之層間絕緣膜 1 02之表面層，至少形成連接於其後形成之μ配線之通路 插塞105、及施行對準之對準標記1〇6。又，符號ι〇3、ι〇4 係插塞、下層配線層。 如圖1(b)所示，在半導體元件之表面逐次形成乂膜 107、保濩膜109。保護膜109係以旋轉塗敷法將膜厚1〇〇 nm之水溶性樹脂之聚丙烯酸樹脂（以下稱保護膜广塗敷在被 處理基板上後，使溶劑揮發所形成。 如圖1(c)所示，在大氣中，對下方形成對準標記1〇6之加 工區域（縱100 μιηχ橫200 μηι)照射5次加工光11〇，在保護 膜109及Α1膜1〇7形成開口。利用加工光照射，以防止保護 胰玻璃化。在本實施形態中，加工光1〇8係卩開關yag雷射 (釔鋁石榴石雷射）之第3諧波（波長355 nm)，加工光1〇8之 能量密度為0·4 J/cm、pulse。又，符號lu係燒姑時未完 全氣化而飛散之保護膜1〇9及刈膜1〇7之微粒。 ，其次，光加工後，利用輸送機器人將被處理基板1〇〇輸 达至洗淨單元，如圖i⑷所示，藉供應水而剝離保護膜 1〇9。保護膜1〇9之剝離如圖3所示，係利用由配置於被處 95052.doc -10- 1291392 理基板上方之喷嘴121供應純水（流量：i L/min)122，一二 以100 rpm使基板100旋轉’一面洗淨6〇秒鐘之方式進行 純水洗淨後’將轉數提高至4〇〇〇 rpm，使基板乾燥。 上述光加工後，施行SEM觀察之結果，確認在金屬膜之 加工區域周邊並無殘留微粒，獲得良好之加工效果。 利用此種方法除去對準標記上之金屬膜後，如圖2(幻所 示，形成I線光阻膜112。接著，如圖2(f)所示，利用對準 光（參照光）113辨識對準標記1〇6之位置。依據辨識之位 置，轉印圖案，在光阻膜形成潛影。施行形成潛影之光阻 膜之顯影，以形成光阻膜圖t。^阻膜圖案為掩模而餘 刻A1膜1〇7，如圖2(g)所示，形成配線圖案，除去光阻膜圖 案0 以此作為掩模所製叙裝置可獲得不必施行本處理所製 成之裝置特性，提高良率。 在本實施形態中，雖使用聚丙稀酸作為保護膜，但保護 膜最好使用水溶性且加卫光之波長之透光^ 之材料。使用透純高之保護膜時，保護膜幾乎不會吸收 雷射光，保護膜本身之發熱較小。因此光照射時未完全分 :之保護膜不會熔化，而會以固體狀態飛散於加工區域周 、。以固體狀態飛散於加卫區域周邊之保護膜可藉加工後 之水洗淨迅速加以除去。更由 .更由於屬於水溶性，可較低廉地 執仃保護膜之除去處理。 另一方面’保護膜對雷射氺 τ ώ射光之波長之透光性大於被加工 ，在保護膜之光吸收較大， 文保護膑本身會發熱、熔 95052.doc 1291392 化。熔化之保護膜以微粒附著於加工區域周邊之保護膜 時’附著之微粒具有之熱，會使保護膜變質或炫著於下層 之被加工膜。其結果’除去加工後之保護膜時，也無法除 去熔化之微粒所附著之區域之保護膜，而成為缺陷。〃 在本實施形態巾，雖在保護膜使用聚丙烯酸，但材料並 不限定於此。只要雷射光之光吸收性小於被加工膜之材料 即可’雷射光之波長λ中之保護媒之消光係數為卜被加工 膜之消光係數為k，時，只要選擇使用滿足以下之式⑴記載 之關係式之保護膜之材料及加工光即可： k<k， (1) 對在本實施形態之波長355 nm之聚丙烯酸及被加工膜之 A1之消光係數為1 ·〇χι〇·4，即3 %。 另外，照射雷射後之保護膜最好維持固體之狀態。因 此，雷射照射1脈衝之際，保護膜只要能維持於熔點（丁^ 以下即可。作為保護膜之選擇基準，在保護 、 W 一、、、 CF(J/cm3 · K)、吸收係數a(1/nm)、消光係數k、反射率 Rf(%)、保護膜之溫度變化Δτ(κ)、保護膜之熔點Tm(K)、 大氣溫度τ〇(κ)、雷射之能量密度F(J/cm2 · pulse)、雷射波 長x(nm)時，只要選擇滿足以下之式（2)至（4)記載之關係式 之材料及加工光即可：
Tm>T〇+AT (2) △ T={a(l-RF/100)F/CF} (3) 〇c=4 πΐ^/λ (4) 對在本實施形態之波長3 5 5 nm之聚丙烯酸之物性值如表 95052.doc 12 1291392 1所示： [表1] 比熱(J/cm3K) 折射率 ^肖光係數 反射率 Tm(°C) 0.07 1.44 ι.οχίσ4 3.25 200.00 或者，保護膜對雷射光之光吸收較大，因光加工而熔化 之保護膜附著於加工區域時，只要加工區域周邊之保護膜 為維持與光加工前同樣之水溶性之保護膜，使用任何材料 均無妨。例如，可使用具有氫氧基、羧基或氨基等親水基 之有機材料、或水溶性之無機材料。只要具有此種特性之 保4膜，在光加工後之水洗工序中，均可除去保護膜，故 可使用於本實施形態之保護膜。 在本實施形態中，作為光加工用之光源，雖係使用q開 關YAG雷射之第3諧波，但光源並非限定於此，例如也可 使用Q開關YAG雷射之第4諧波（波長266 nm)、KrF準分子 雷射等之脈衝雷射及燈光等。又，在本實施形態中，雷射 加工雖以0.4 J/cm2· pulse照射5次，但加工條件並非限定 於此，只要在加工區域内不產生殘渣，或不對被加工膜之 金屬膜造成損傷而可加工之能量密度及照射次數，均可使 用。 又，在本實施形態中，係就被加工膜為金屬膜之情形加 以說明，但適用例並不限定於此，被加工膜使用金屬氧化 膜、反射防止膜、金屬膜、矽氮化膜、或矽碳化膜、矽氧 化膜、多晶Si等也無妨。 95052.doc 13 1291392 又，在本實施形態中，雖扃 腺、， 雖在先加工後，形成I線光阻 、亚將其圖案化，但圖荦化巾彳纟β J· ., Q系化中使用之光阻膜並非限定於 匕’使用KrF光阻膜、ArF本rb时 ^ ^ ArF先阻膑、EB光阻膜等任何一種 句無妨。 示 法 可 特 選 在本實施形態巾，雖在全面形成保護膜，但如圖惰 也可僅在希望之位置。作為保護膜之選擇的形成方 ’例如只要使用例如曰本特開2〇.79366所載之方法即 。在此，作為保護膜之選擇的形成方法，雖以使用日本 開2000-79366所载之方法作為例子，但只要可在基板上 擇地形成可控制膜厚之保護膜，任何方法均可使用。
又在本κ施形態中，在光加工時，雖將光之照射區域 叹疋為與加工區域相同大小以執行加卫，但如圖5(&)、⑻ 所不，在光加工時，也可將在基板上之加工光141之照射 形狀设定為長方形，利用對基板相對地掃描加工光141方
式執行加工。作為與基板相對地掃描光之方法，也可利用 將光軸固定而移動基板，或使控制形狀之狹縫（光圈）並進 運動，以使光軸移動。又，符號14〇係加工區域。圖5(a)係 剖面圖，圖5(b)係加工區域之平面圖。 例如’在大氣中，對特定之加工區域（縱100 μηιχ橫200 Pm) ’設置縱1〇〇 μιηχ橫5 μιη之狹縫，使q開關YAG雷射之 第3譜波（波長355 nm)，以能量密度為ι·〇 j/cm2 · puise、 振盈頻率250 Hz、狹縫之掃描速度500 μηι/se c 一面由加工 區域之一端掃描至他端，一面照射雷射，以除去A1膜。 通常’微粒係在燒蝕所產生之氣體膨脹之際，氣體吹掉 95052.doc -14- 1291392
未完全氣化之被加工膜之一部分所產生。因此，與整批照 射加工區域之全區域以行光加工時相比，錢5所示縮成 狹縫狀之照射區域對被處理基板相對地掃描以行光加工時 之情形，1次光照射所產生之氣體體積較小，故可更進一 步抑制對加工區域周邊之微粒數及在加工區域境界之保護 膜之膜剝^。X ’如圖6⑷、圖6⑻所示，也可使長方形 夕數加工光141 a〜141 d在掃描方向等間隔地照射。又， 如圖6(c)、圖6⑷所示，也可使點形狀之多數加工光 他、Uld在掃财向㈣隔地照射、及在與掃描方向正 =之方向等間隔地照射。又’如圖6(d)所示，也可使在掃 描方向鄰接之加工光14Id交疊。
，所謂長方形或點形狀，係指掃描方向之長度短於加 工區域之長度之短的四角形。尤其，所謂長方形狀 與掃：方向正交之方向之長度略等於與加工區域之掃心 向正父之方向之長度。所謂點形狀，係指掃描方向之長度 紐於加工區域之長度之短的四角形。尤其，所謂長方 狀’係指與掃描方向正交之方向之長度短於與加卫區域: 知描方向正交之方向之長度。 (第2實施形態） 圖7係表示本發明 序之剖面圖。 之弟2貫施形態之半導體裝置 之製造工 /先’ #圖7(a)所示，將以含有熱分解劑之線性酚醛 =機1:為在主二之有機膜149以旋轉塗敷法塗敷心^ …在100c、60秒之條件下’以熱板施行加熱 95052.doc -15- 1291392 處理’利用使有機膜149中之溶劑揮發，以形成保護膜。 在此’所謂熱分解劑，只要是具有作為可引起熱分解反應 之觸媒之作用，可分解具有作為掩模膜作用之有機膜之樹 脂之材料均可，並無特別限定。 其次’如圖7(b)所示，獲得對被處理基板以i5〇^、6〇 秒之條件施行加熱處理之有機膜15〇。在加熱處理中，熱 分解劑具有作為構成有機膜之樹脂之熱分解反應之觸媒之 作用。利用熱分解反應，切斷樹脂之主鏈。樹脂之主鏈被 切斷後，分子量會變小，有機膜15〇之内部應力會變小。 而，如圖7(c)所示，在大氣中，使用Q開關γΑα雷射之 第3諧波（波長355 nm)，對特定之加工區域（縱1〇〇叫^橫 2〇〇 μηι)，以能量密度〇_6 J/cm、puise照射5次，在樹脂膜 1 5,〇形成開口。 其次，如圖7(d)所示，以樹脂膜為掩模濕式蝕刻選擇地 除去A1膜。此時，不會發生來自膜剝落之加工不良。 除去樹脂膜後，與第丨實施形態同樣地，在八1膜1〇7形成 I線光阻膜，在對準標記106照射對準光（參照光），以辨識 對準標記之位置。依據辨識之對準標記1〇6位置施行曝光 後’施行顯影，以形成光阻膜圖案。以光阻膜圖案為掩模 而蝕刻A1膜107，形成配線圖案。上述工序所製成之半導 體元件可獲得不必施行本處理所製成之穩定之裝置特性 提高良率。 ^ 如此，利用熱分解反應切斷構成作為掩模臈作用之有機 膜之樹脂之主鏈時，施加在保護膜内部之應力會變小，即' 95052.doc 16 1291392 ㈣加在保護膜内部之應力較大之材料，也可使用作為保 護膜。 又，在本實施形態之熱分解劑係含有由掩模膜之成膜溫 度（在本實施形態中為10(rC)至2〇代之溫度範圍開始反應 之熱分解劑。熱分解劑之反應開始溫度低於成膜溫度時， f成膜時之加熱處理中，線性祕樹脂之分解會過度地進 亍故卩毛生加工特性惡化之問題。又，反應開始溫度超 過200 C時，因線性酚醛樹脂之分解反應，膜特性有劣化 、 此熱刀解劑之反應開始溫度最好由成膜溫度至 、,c之範圍。又，熱分解劑之添加量太少時，分解反應 2乎無法進行，光加工特性看不到變化，且會發生膜剝 又熱刀解劑之添加量太多時，會促進分解反應，光 加工後濕式蝕刻時之藥品耐性有劣化之虞。因此，又，對 線性酚醛樹脂之熱分解劑之添加量最好在適切之範圍。 對預備加工之金屬膜，無法充分獲得光加工裝置之能量 密度時:欲以第！實施形態之圖案形成方法形成希望之圖 案並不容易。但依據本實施形態說明之圖案形成方法時， A1膜之加工與加工光之能量密度無關，故可形成希望之圖 案。 又，在本實施形態中，雖利用熱板之加熱施行掩模膜之 ^性處理’但加熱方法並不限定於此，也可在被處理基板 照射紅外線，只要可加熱被處理基板，任何方法皆可使用 無妨。 又，掩杈膜之改性處理並不限定於加熱處理，此外也可 95052.doc 1291392 藉將能量線照射於掩模膜所含之觸媒使其活性化，使用具 有可使掩拉臈分解之作用之光觸媒。&，使光觸媒活性化 之能源’只要可藉照射紫外線、遠紫外線、深紫外線、電 子線而使觸媒活性化，並使掩模膜產生分解反應之能源， 任何能源均可使用。 在本實施形態中，雖在大氣中施行光加工，但也可在流 水中施行光加 工〇 又在本貫施形恶中’作為在掩模膜之光加工後施行之 金屬膜之蝕刻方法，雖以濕式蝕刻法進行，但並不限定於 此，乾式蝕刻法或各向異性蝕刻法也無妨，只要依照被加 工膜之特性適當地選擇最適之方法即可。 又，在本實施形態中，係就被加工膜為金屬膜之情形加 以說明，但適用例並不限定於此，被加工膜使用金屬氧化 膜、反射防止膜、金屬膜、矽氮化膜、或矽碳化膜、矽氧 化膜、多晶Si等也無妨。 又，在本實施形態中，雖在光加工後，形成〗線光阻 膜，並將其圖案化，但圖案化中使用之光阻膜並非限定於 此，使用KrF光阻膜、ArF光阻膜、EB光阻膜等任何一種 均無妨。 又，在本實施形態中，在光加工時，雖將光之照射區域 設定為與加工區域相同大小以執行加工，但如第丨實施开j 態所述，也可將在光之照射形狀設定為長方形或點形狀， 利用使加光光對基板相對地掃描之方式進行加工。 (第3實施形態） 95052.doc -18- 1291392 圖8係表示本發明之第3實施形態之半導體裝置之製造工 序之剖面圖。又，在圖8中，僅顯示形成對準標記之區 域。 如圖8(a)所示，一面使半導體基板ι〇1旋轉，一面由喷嘴 205供應含溶劑及反射防止材料之反射防止膜形成用藥液 206至Si〇2膜203上，以形成液狀之液膜2〇4。又，符號1〇6 係埋入形成於矽基板之對準標記，符號2〇1係矽氮化膜。 其次，如圖8(b)所示，獲得使半導體基板1〇1旋轉，利 用旋轉式乾躁處理由液膜204除去溶劑之一部分之反射防 止膜207。除了旋轉式乾躁處理以外，也可利用在減壓下 載置形成液膜後之基板，由液膜除去一部分之溶劑。 其-人，如圖8(c)所不，在大氣中，對加工區域（縱1〇〇 X橫200 μηι)照射5次加工光2〇8，在反射防止膜2〇7形成開 口。形成開口之位置係在對準標記之上方。光加工後，施 仃SEM觀察之結果，確認在反射防止膜之加工區域周邊並 未殘留微粒，已執行良好之加卫。加工光2〇8係⑽關彻 雷射之第3諧波（波長355 nm)，加工光2〇8之能量密度為〇·4 J/cm2 · pulse 〇 其次，如圖8(d)所示，將半導體基板1〇1載置於熱板2ι〇 上，為獲得希望之反射防止特性，在3〇〇£>c、12〇秒之條件 下施行加熱處理（本加熱處理），以獲得大致完全除去溶劑 之反射防止膜209。 上述處理後，在反射防止膜上形成膜厚2〇〇 nmiArp光 (波長193 nm)用化學放大型正光阻膜。接著，將該基板輸 95052.doc 19 1291392 送至以ArF準分子雷射為光源之曝光裝 線片，照射對準光（炎03 # "，⑨由曝光用標 % τ +尤（芩照先），以辨識對 依據對準標記106之位置， 之位置。 1立置，轉印閘極加工用圖安 a 基板熱處理後，施行顯与 β案。在將該 她仃顯影，以形成閘極加 此所製成之光阻膜圖用圖案。以如 射…… 所製成之袭置由於在雷 射加工日守不產生微粒，可形成特定之閑極尺寸，故可不Γ 響經其後之工序所萝竹夕-从 故可不影 t " 兀件之特性而製造半導體裝置。 在本貫施形態中，倍以力拥> — w 在執仃完全除去溶劑用之加教處 前執行光加工為其特徵。在加熱處理前執行光：工 時，可執行使反射防止膜迅速氣化，且無微粒之加工。另 2面，制以往方法，即在以· t之高溫之加熱處理 後執订光加工時，反射防止膜難以氣化，故會產生微粒。 尤其’在反射防止膜中，也有可藉加熱處理發生交聯反應 而獲得反射防止特性之反射防止膜。反射防止膜為交聯； 反射防止膜之情形’光加工時更難以氣化，故會差生更多 之微粒。 在本實施形態中，作為光加工光，雖係使用9開關YAG 雷射之第3諧波，但加工光並非限定於此，例如也可使用Q 開關YAG雷射之第4諧波（波長nm)、KrF準分子雷射等 之脈衝雷射及燈光等。又，在本實施形態中，光加工並非 限疋於上述條件，只要在加工區域内不產生殘渣，或不對 反射防止膜之下層膜造成損傷而可加工之能量密度及照射 -人數，均可使用。又，在本實施形態中，係在大氣下執行 光加工，但也可在加工區域上形成氣流或液流之狀態下執 95052.doc -20- 1291392 行。 又’在本實施形態中，在光加工時，雖將光之照射區域 設定為與加工區域相同大小以執行加工，但亦如第1實施 形態所述，也可將光之照射區域縮成狹縫狀，利用基板與 光相對地掃描以行光加工。 又，在本實施形態中，係說明被加工膜為反射防止膜之 情形，但被加工膜並不限定於此，只要是屬於光阻膜、氧 化矽膜、聚醯亞胺膜等之塗敷膜，使用任何一種均無妨。 (第4實施形態） 圖9係表示本發明之第4實施形態之半導體裝置之製造工 序之工序剖面圖。在圖9中，與圖1同一之部位附以同一符 號而省略其說明。 首先，如圖9(a)所示，利用旋轉塗敷法供應含溶劑及反 射防止材料之反射防止膜形成用藥液206，以形成液膜 204。其後，施行旋轉式乾躁處理，在被處理基板上形成 由液膜除去一部分之溶劑之反射防止膜。除了旋轉式乾躁 處理以外，也可利用在減壓下載置形成液膜後之基板，由 液膜除去一部分之溶劑。 其次’如圖9(b)所示，將半導體基板ι〇1載置於熱板21〇 上’在150°C、60秒之條件下施行預加熱處理，以獲得除 去膜中所含之溶劑之一部分之反射防止膜217。在本實施 形態所使用之反射防止膜為獲得微影工序所需之反射防止 特性，通常以300°C施行加熱處理。但，在此階段之基板 之加熱處理係以比其更低之溫度施行。 95052.doc 1291392 其次’如圖9(c)所示，在大氣中，對加工區域（縱100 μπι Χ橫200 μΐΏ)照射5次加工光208,在反射防止膜207形成開 口。形成開口之位置係在對準標記之上方。光加工後，施 仃SEM觀察之結果，確認在反射防止膜之加工區域周邊並
未殘邊U粒，已執行良好之加工。加工光2〇8係卩開關YAG 雷射之第3諧波（波長355 nm)，加工光2〇8之能量密度為〇·4 J/cm2 · pulse 〇 其次，如圖9(d)所示，將半導體基板101載置於熱板210 上，在35(TC、120秒之條件下施行本加熱處理，以獲得大 致完全除去膜中之溶齊卜且m聯反應之反射防止膜 218 〇 上述處理後，在反射防止膜上形成膜厚2〇〇 nmiArF光 (波長193 nm)S化學放大型正光阻膜。接著，將該基板輪 送至以ArF準分子雷射為光源之曝光裝置，經由曝光用標 線片’照射對準光（參照光）至辨識對準標記⑽，而得辨; 對準標記1〇6之位置。依據對準標記1〇6之位置’轉印 加工用圖f。在將該基板熱處理後，施行顯影，以形成閉 極加工用圖案°以如此所製成之光阻膜圖案為掩模加工所 製成之裝置由於在雷射加工時不產生微粒，可形成特定之 間極尺寸，故可不影響經其後之工序所製作之元件H生 而製造半導;體裝置。 在第3實施形態，係以利用旋輕+ 、 疋轉式乾鲧處理除去液膜中 之溶劑之一部分。但，在被加工膜中 胰宁，在以旋轉塗敷法形 成膜之階段膜中含有多量之溶劑，故 故在该狀怨施行光加工 95052.doc -22- 1291392 N· ’有發生膜剝落之虞。在本實施形態巾，由於利用旋轉 式乾躁處理及預加熱處理進一步除去溶劑，故不會發生膜 剝落，也不會產生微粒。 在本實施形態中’獲得反射防止膜用之預加熱處理之加 熱溫度條件為150°C。亦如第3實施形態所述，％加工前之 加熱溫度若太高，執行光加工時，反射防止膜難以氣化， 故會產生微粒。尤其，在被加工膜為可藉加熱處理發生交 聯反應之被加工膜之情形更為顯著，因此，在施行此種被 加工膜之光加工之際，最好光加工前之基板之加熱溫度在 反射防止膜之交聯溫度以下。 又，反之，加熱溫度太低時，因材料之關係，膜中含有 多ΐ之溶劑，故膜強度會劣化，故在光加工時，有發生膜 剝落等之虞。因此，光加工前之階段之基板之加熱溫度有 必要在反射防止膜之交聯溫度以下，且在不影響加工形狀 之程度之範圍。 在本實施形態中，作為光加工用之光源，雖係使用Q開 關YAG雷射之第3諧波，但光源並非限定於此，例如也可 使用Q開關YAG雷射之第4諧波（波長266 nm)、KrF準分子 雷射等之脈衝雷射及燈光等。又，在本實施形態中，雷射 加工雖以0.4 J/cm2· puise照射5次，但加工條件並非限定 於此，只要在加工區域内不產生殘渣，或不對反射防止膜 之下層膜造成層間絕緣腹損傷而可加工之能量密度及照射 人數均可使用。又，在本貫施形態中，係在大氣下執行 光加工，但也可在流水下執行。 95052.doc -23- 1291392 又’在本貫施形悲中’在光加工時’雖將光之照射區域 設定為與加工區域相同大小以執行加工，但亦如第1實施 形態所述’也可將光之照射區域縮成狹縫狀，利用基板與 光相對地掃描以行光加工。 又’在本實施形態中，係說明被加工膜為反射防止膜之 情形，但被加工膜並不限定於此，只要是屬於光阻膜、氧 化矽膜、聚醯亞胺膜等之塗敷膜，使用任何一種均無妨。 又，本發明並不限定於上述實施形態。例如，在各實施 形態雖說明適用於半導體裝置之製造工序之例，但亦可使 用於其他之用途。 此外’本發明在不脫離其要旨之範圍内，可作種種變形 而加以實施。 【圖式簡單說明】 圖l(a)-(d)係表示第i實施形態之半導體裝置之製造工序 之剖面圖。 圖2(eHg)係表示第1實施形態之半導體裝置之製造工序 之剖面圖。 圖3係表示第1實施形態之保護膜之除去處理之圖。 圖4係表示第1實施形態之半導體裝置之製造工序之變形 例之圖。 圖5(a)、（b)係表示第1實施形態之半導體裝置之製造工 序之變形例之圖。 圖6(aHd)係表示第丨實施形態之半導體裝置之製造工序 之變形例之圖。 95052.doc -24- 1291392 圖7(a)-(d)係表示第2實施形態之半導體裝置之製造工序 之剖面圖。 圖8(a)-(d)係表示第3實施形態之半導體裝置之製造工序 之剖面圖。 圖9(aHd)係表示第4實施形態之半導體裝置之製造工序 之剖面圖。 【主要元件符號說明】
101 半導體基板 102 層間絕緣膜 105 通路插塞 106 對準標記 107 A1膜 109 保護膜 110 加工光 112 光阻膜
113 對準光（參照光） 95052.doc -25-

Claims (1)

1291392 十、申請專利範圍： 1. 一種加工方法，其特徵在於包含·· 二基板上之被加工膜上形成水溶性之保護膜之工序； 二射加1光’以選擇地除切述保護膜及前述被加工 Μ之加工區域之工序，·及 利用水溶解除去前述保護膜之工序者。 2. 如請求項1之加工方法，苴中為乂、+、上 义、^ 八中在月,J述加工光之波長λ中之 月丨J述保護膜使用前述保護 ^錢之^係數k小於前述被加 膜之消光係數k，之保護膜者。 3. =求項2之加工方法，其中前述加卫之照射係設前述 j相Mg'吸㈣數α、消光係數卜反射率Rf、 *述保護膜之溫度變化Δ 爻化ΔΤ刖述保護膜之熔點Tm、大氣 溫度τ0、前述加工光 尤（/主里F、別述加工光之波長λ時， 在滿足以下關之條件下執行者： Tm>T〇+△丁 AT={a(l«RF/l〇〇)F/CF} α=4 πΐί/λ、 4·如明求項1之加工方法，其中作為前述保護膜之性質， 具有在選擇地除去前述保護膜及前述被加卫臈之加工區 域後，加工區域周邊之前述保護膜仍維持纟溶性之性質 者0 、 5 ·如請求項1之加工方法 水基之有機材料者。 6· 如請求項1之加工方法 其中前述保護膜係包含具有親 其中前述保護膜係包含無機材 95052.doc 1291392 料者。 7·如請求項1之加工方法，並中俞、+、位喊 /、中刖述保竣膜係選擇地形 於别述基板上之一部分者。 风 8·—種加工方法，其特徵在於包含·· 在被加工膜上形成包含有機樹脂之有機膜之工序. 縮小前述有機膜之内部應力之工序； =有機膜照射加工光，選擇地除去前述 之刖述有機膜之工序，·及 A ，前述有機膜為掩模而姓刻前述被加工膜之工序者。 月匕8之加工方法’其中前述有機膜係包含有機樹 ^者。Μ作為分解該樹脂之主鏈用之觸媒之分解引發 其中縮小前述樹脂之内部應力 前述分解引發劑分解前述有機 1〇·如請求項9之加工方法 之處理係利用加熱處理 樹脂之主鏈者。 Π.如：求項9之加工方法，其中縮小前述樹脂之内部應力 =，係利m線之照射，前述分解引發劑分解前述 有桟祕脂之主鏈者。 h求項11之加工方法’其中前述能量線係包含紫外 線、遠紫外線、深紫外線、電子線中之任何一種者:、 13_ 一種加工方法，其特徵在於包含： 、、將S々劑之塗敷膜形成用藥液供應至基板上，而在前 述基板主面形成液膜之工序； 精除去液膜中所含之溶劑之一部分而形成被加工膜之 95052.doc -2- 1291392 工序； 將加工光選擇照射於前述被加工膜之加工區域，而選 擇地除去前述被加工膜之工序；及 則述加工光照射後，執行大致完全除去被加工膜中所 含溶劑之正式加熱處理之工序者。 、 14.如清求項13之加工方法，其中液膜中所含之溶劑之—部 分之除去係組合自包含旋轉式乾燥處理、減壓處理及預 加熱處理之群中選擇一種以上之處理者。 15·如請求項14之加工方法， 八中别述預加熱處理之處理溫 又係在前述正式加熱處理之處理溫度以下者。 16.:請求項卜8、13中任一項之加工方法，其中前述加工 之照射係在前述加卫區域上形成氣流或液流之狀 執行者。 17:=項卜8、13中任-項之加工方法，其中前述基板 ^ 對羊私圮或位置偏移計測 子示5己者。 18 Γ:二項1、8、13中任一項之加工方法’其中前述被加 膜糸反射防正膜、金屬膜、金屬氧化膜、氮化石夕膜、 切膜、氧切膜、多晶Si中之任何—種者。 1 9 ·如請求項1、8 光#干4、 中任一項之加工方法，其中前述加工 先係雷射光、燈光者。 2〇.如請求们、8、13中任一項之加 ., 7具中前述加工 先在!述基板上之照射形狀係小於前述加工區域； 使則述加工光對前述基板掃描者。 95052.doc !29l392 2l·如請求項20之加工方法，盆 22 前述加工光之掃描方向之寬二力;工光之照射形狀係 描方向之寬之四角形者。於嗜工區域之前述掃 如請求項20之加工方法，其 R77 a 、T 1剐述掃描方向辇IIS 23 照射多數前述加工光者。 乃门#間^ -種半導體裝置之製造方法，其特徵在於包含： 在包含半導體基板與位置 形# ^ 1 T ^ ^圮之被處理基板上， 形成被加工膜及水溶性之保護膜之工序； 對含前述位置對準標記> ‘ τ ^ 1 膜及1、+、 區域之區域之前述保護 «及則述被加工膜照射加工光， 及前述被加工膜之加工區域之工序擇也…述保護膜 工：述加工光之照射後，利用水溶解除去前述保護膜之 之工序； ’以辨識該標記之位 在前述被加工膜上形成感光性膜 在前述位置對準標記照射參照光 置之工序； … 、依據所辨識之位置對準標記之位置資訊，在前述感 光性膜之特定位置照射能量線而在該感光性膜形成潛影 之工序，·及 將形成前述潛影之感光性膜顯影之工序者。 24. —種半導體裝置之製造方法，其特徵在於包含： 在包合半導體基板與位置對準標記之被處理基板上， 形成被加工膜及水溶性之保護膜之工序； 對含前述位置對準標記之加工區域之區域之前述保護 95052.doc 1291392 膜及前述被加 及前…工膜照射加工光，選擇地除去前述保護膜 及刖述被加工臈之加工區域之工序，· 别述保護膜之 别述加工光之照射後，利用水溶解除去 工序； 在前述被加 工序； 工膜上逐次形成反射防止膜及感光性膜 之 以辨識該標記之位 在前述位置對準標記照射參照光 置之工序； 標記之位置資訊，在前述感光 線而在該感光性膜形成潛影之 依據所辨識之位置對準 性膜之特定位置照射能量 工序；及 將形成前述潛影之感光性膜顯影之工序者。 25. —種半導體裝置之製造方法，其包含·· 在包含半導體基板與位置對準標記之被處理基板上， 形成被加工膜及有機膜之工序； 縮小前述有機膜之内部應力之工序； 對δ月丨J述位置對阜；f犟兮ρ夕|、丄、 一 夏奵+ ^ ^之£域之别述有機膜照射加工 光，以選擇地除去前述有機膜之工序； 以剷述有機膜為掩模而韻刻前述被加工膜之工序· 在前述被加工膜之蝕刻後，除去前述有機膜之工序； 在前述被加工膜上形成感光性膜之工序； 在前述位置對準標記照射參照光’以辨識該標記之位 置之工序； 依據所辨識之位置對準標記 之位置資訊，在前述感光 95052.doc 1291392 性膜之特定位置照射能量線而在該感光性膜形成潛影之 工序；及 將形成前述潛影之感光性膜顯影之工序者。 26.—種半導體裝置之製造方法，其包含： 在包含半導體基板與位置對準標記之被處理基板上， 形成被加工膜及有機膜之工序，· 縮小前述有機膜之内部應力之工序· 對含前述位置對準樟#夕p a > X 謂mu £域之前述有機膜照射加工 光，以選擇地除去前述有機膜之工序； 以别述有機膜為掩模而蝕刻前述被加工膜之工序· 在前述被加工膜之姓刻後，除去前述有機膜之工序. 在前述被加工膜上逐次形成反射防止膜及感光性膜之 工序； 在月j述位置對準標兄照射參照光，以辨識該標記之位 置之工序； 依據所辨識之位置對準標記之位置資訊，在前述感光 性膜之特定位置照射能量線而在該感光性膜形成潛i之 工序；及 將形成前述潛影之感光性膜顯影之工序者。 27. 一種半導料置之製造方法，其包含： 在包含半導體基板與位置對準標記之被處理基板上， 供應含溶劑之塗數膜报 ^ 土敷膑形成用樂液而在該基板主面形成液 Μ之工序； 藉除去液膜中所含之溶劑之一部分，以形成被加工膜 95052.doc 1291392 之工序； 對合則述位置對準標記之區域之前述被加工膜選擇地 …、射加工光，選擇地除去前述被加工膜之工序； 則述加工光之照射後，執行大致完全除去被加工膜中 所含之溶劑之正式加熱處理之工序； 在前述被加工膜上形成感光性膜之工序； 在別述位置對準標記照射參照光，以辨識該標記之位 置之工序； 依據所辨識之位置對準標記之位置資訊，在前述感光 性膜之特定位置照射能量線而在該感光性膜形成潛影之 工序；及 將形成前述潛影之感光性膜顯影之工序者。 28. 29. 如請求項27之半導體裝置之製造方法，其中液膜中所含 之溶劑之-部分之除去係組合自包含旋轉式乾燥處理、 減壓處理及預加熱處理之群中選擇一種以上之處理者。 如請求項28之半導體裝置之製造方法，盆 二 ° 甲刖逑預加熱 處理之處理溫度係在前述正式加埶處 …、〜理之處理溫度以 者0 95052.doc
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