TWI296128B - - Google Patents

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TWI296128B
TWI296128B TW095105127A TW95105127A TWI296128B TW I296128 B TWI296128 B TW I296128B TW 095105127 A TW095105127 A TW 095105127A TW 95105127 A TW95105127 A TW 95105127A TW I296128 B TWI296128 B TW I296128B
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Daisuke Kawamura
Tsuyoshi Shibata
Shinichi Ito
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Toshiba Kk
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Description

1296128 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於光阻圖案形成方法及半導體裝置之製造方 法’並關於利用液浸曝光的光阻圖案形成方法。 【先前技術】 在半導體製造步驟中，在基板上所形成之光阻膜在基板 斜面部及外圓部（以下稱基板外緣部）上以已被去除為佳，或 以去除部之膜厚急遽減少為佳。由於以光阻膜為光罩之方 式來加工更下層的被加工膜，因此，如加工前存在膜厚不 夠薄的光阻膜的話，會到處有加工到膜厚之一半的被加工 膜。當有如此般之形狀的被加工膜存在時，在接下來的步 驟中會成為粉塵或（及）污染的原因。此外，基板外緣部的凹 凸會導致光阻等之塗佈膜的塗佈異常、或剝離異常，引起 顯影缺陷等。 : 在以曝光裝置内之投影光學系'统之光路下游側戈 最=件與形成有包含光阻膜之多層膜等基板之間的光與 由空氣、或氮氣等之折射率約為j的氣體所佔的先前型之螺 光裝置（以下稱乾式曝光）中，設有週邊曝光步驟（杨
BdgeExposure)。週邊曝光步驟不僅以旋轉塗佈光阻溶液之 :式來去除溶液(以下稱週邊洗·淨)，並在光阻溶液膜之加敎 ^驟（以下⑽B ·· PGSt AppIied心)與圖案曝光步驟之間 绪週輕先步财，在絲膜之外緣部上會照射足以 2、.表部之光阻膜在其後進行之顯影步驟中溶解的光。辟 由進仃週邊曝光步驟，可使基板週邊部之光阻膜成為㈣ 108443.doc 1296128 的形狀。 此外，相對於乾式曝光，已知有所有液浸曝光。依液浸 、光藉由適^的光學糸統設計’可形成比使用乾式曝光 時更微細的圖案。 然而，在液浸曝光中，已知由光阻膜會有膜中的低分子 • 成分溶出在液浸溶液中（W. Hinsberg etc， 「Proc· SPIE」， , ，1· 5376, ρ· 21-33, J. Talylor etc，「Proc. SPIE」，2004, φ v。1· 5376, P. 3心43, S· Kishimura，「Proc· SPIE」，2004, vol· 53 76’ p· 44-55)。作為會溶出之低分子成分而已被學會等報 。等有· PAG(Photo Acid Generator :光酸產生劑）、其光反 應產物之光酉夂、作為酸之消光基的鹽基、光阻膜中作為殘 留溶媒存在之光阻溶媒等。尤其，已知光酸的溶出量多。 由於此等的低分子成分溶出液浸溶液中，會有：i·液浸 溶液的折射率變化而發生光路差、2•發生氣泡而發生光路 差及閃光、3·溶出物之堆積或溶出物之腐钱造成投影光學 #系、統霧化而發生閃光及光路差、4·晶圓載物台及僅對光路 週邊供應液浸溶液之喷頭遭到污染等而液浸溶液等保持作 用劣化等之虞1 ·及2·會導致局部像差或聚焦變動所致之尺 寸變動，3.會導致主要因梦罟具 受口忒置長期使用下之光學像劣化所 致之光阻膜之尺寸異常，4奋遙” 〇 •曰導致基板及（或）晶圓載物台上 形成之水痕所致之圖案缺陷及污染。 【發明内容】 依本發明之第-態樣的光阻圖案形成方法{請求項㈠乃 在基板上形成光阻膜，對上述基板之外緣部之料區域的 108443.doc Ϊ296128 上述光阻膜，以足以在其後之顯影中使上述光阻膜溶解的 曝光量照射光，在上述外緣部之光阻膜中形成潛像的方式 進行第-曝光，洗淨在上述外緣部中被照射光之光阻膜， 對被洗淨之上述光阻膜的希望之曝光區域，以上述哮光區 域與在曝光裝置之投影光學系統的最靠上述基板侧之構成 凡件的上述基板側面之間存在折射率比空氣大之液體的狀 態，經由投影光學系統來照射希望圖案之光的方式進行第 二曝光，使上述光阻膜之上述曝光區域顯影。 依本發明之第二態樣的光阻圖案形成方法（請求項⑴乃 在基板上光阻膜，對上述光阻膜的希望之曝光區域，以上 述曝光區域與在曝光裝置之投影光學系統的最靠上述基板 側之構成元件的上述基板側面之間存在折射率比空氣大之 液體的狀態，經由上述投影光學系統來照射希望圖案之光 的方式進行第一曝光’在上述第一曝光後，對上述基板之 外緣部之特定區域的上述光阻膜，以足以在其後之顯影中 使上述光阻膜溶解的曝光量照射光而在上述外緣部之光阻 膜中形成潛像的方式進行第二曝光，再使上述光阻膜之上 述曝光區域顯影。 、 【實施方式】 之開發過程中，對圖案尺寸精度優 進打研究。依此結果，本發明人等 本發明人等在本發明 良的光阻圖案形成方法 得到了以下所述之發現 (第一參考例） 首先 對於使用乾式曝光裝 置之光钱刻步驟，參照圖1 I08443.doc Ϊ296128 加以說明。 [步驟S101] 基板上依序形成被加工膜 膜。接著，在反射防止膜上， 佈方式展開來形成光阻溶液膜 單層或複數層的反射防止 將滴下的光阻溶液以旋轉塗 [步驟S102]
藉由加熱形成有光阻溶液膜的基板，形成光阻膜。 [步驟S103] 、對形成有組院膜的基板料緣部之特定範圍施以週邊曝 光。使用市售的塗佈暨顯影裝置及曝光裝置時，一般週邊 曝光設置在晶圓由塗佈暨顯影裝置移交至曝光裝置的介 面。因此，週邊曝光步驟通常如本例所示地在曝光步驟之 前進行。 [步驟S104] 對被施以週邊曝光之基板，使用乾式曝光裝置介以特定 之光罩進行圖案曝光，藉此使光阻膜中對應於圖像曝光的 位置產生光反應。 [步驟 S105；! 對於被施以圖案曝光的基板，實施在曝光後進行之特定 的加熱處理（PEB : Post Exposure Bake)。結果，光阻膜中的 發生光反應之部位及其周圍發生化學反應，藉此使光阻對 於特定顯影液之溶解性產生變化。 [步驟S106] 對於被施以PEB之基板進行顯影，藉此得到光阻圖案。 108443.doc 1296128 之後，再進行檢查步驟及進—步的加工步驟等之其他+ 驟。 (第二參考例） 在液浸㈣中，亦可如乾式曝光般地進行週邊曝光。在 此情況中，通常，基於欲在於圖案曝光後短時間内實施 *纟驟的觀點等，預料會採如下所示的步驟順序。關於此步 驟’將參照圖2來加以說明。此外，在第二參考例中，光^ φ 膜上並未設保護膜。 [步驟S111、步驟S112] 藉由與步驟sm、slG2相同的步驟，依序形成被加工膜、 反射防止膜、及光阻膜。 [步驟S113] 藉由與步驟S103相同的步驟進行週邊曝光。與乾式曝光 的情況相同地，在使用市售的塗佈暨顯影裝置及曝光裝置 時，週邊曝光普通被安插在晶圓由塗佈暨顯影裝置移交至 • 曝光裝置的介面。因此，週邊曝光如本例所示地一般會在 曝光步驟之前進行。 [步驟S114] 對於被施以週邊曝光的基板，使用液浸曝光裝置介以特 定之光罩進行圖案曝光，藉此使光阻膜中對應於圖像曝光 的位置產生光反應。 [步驟S115] 藉由與步驟S105相同之步驟進行pEB。 [步驟S116] 108443.doc 1296128 藉由與步驟S106相同之步驟進行顯影。 而，貫施本例時，預料會發生如下所述的問題。首先， 般而έ，在週邊曝光時，會以比圖案曝光時高出一位至 兩位數的曝光畺進行照射。從而，被施以週邊曝光之光阻 膜中，I通絕大部分之ρΑ(^發生光反應而變成光酸。此 • 外，相較於未被曝光之部分的PAG，被曝光部分中之發生 - 光反應的光酸較多溶出至液浸溶液。基於此一理由，恐有 春圖案曝光時之液浸溶液中有大量的光酸（及PAG)溶出之問 題。結果’先前技術一攔所述之問題!·至4·會更為顯著。特 別有關光學系統霧化，PAG及由其產生之光酸所帶來的影 曰曰成為相當大的問題。為此，需要開發出可減少由光阻 膜之溶出量之方法。 此種問題並不限於將基板整體浸潰於液浸溶液的浴槽式 夜/又曝光裒置（歐洲專利公開2323丨號明細），即使喷頭型之 、又+光虞置亦無法避免此問題。此原因在於受到晶圓載 _ * 口移動上之限制等’噴頭有必要掃描基板的週邊曝光部 之故特別在噴頭掃描週邊曝光部時，會有更多的低分子 成分、及光酸由光阻膜溶出。 (第三參考例） "第一參考例如同第二參考例，乃關於在液浸曝光方式之 光阻圖案形成上，如插入週邊曝光步驟時通常可預料到的 處理步驟。對於此處理步驟，將參照圖3來加以說明。此外， 在此第二參考例中，光阻膜上設有上層保護膜。 [步驟S121、步驟Sl22j 】08443.doc 1296128 依序形成被加 工 藉由與步驟S101、S102相同之步驟 膜、反射防止膜、及光阻膜。 [步驟S123] 在形成有光阻膜的基板上，將滴下之保護膜溶液以旋轉 塗佈方式展開，藉此形成上層保護膜之溶液膜。 [步驟S124]
糟由形成有上層保護膜的基板受到加熱而形成保護膜。 有報告指出藉由設置保護膜，對液浸溶液 合 少一個到兩個位數左右（K.Ishizukaetah，Ne/c=
Lithography, and 1 5 7nm material Development Status for Immersion International Symposium 〇n Immersion
Lithography，August 4th，2004)。 [步驟 S125、S126、S127] 藉由與步驟S1〇3、S114、S105相同之步驟，依序進行週 邊曝光、液浸曝光、及PEB。 [步驟S128] 對於已施以PEB之基板，使用特定藥液而實施剝離上層 保護膜之步驟。接著，如同步驟；5116般地進行顯影。 藉由週邊曝光及液浸曝光，可如同第一參考例般地使基 板週邊部之光阻膜成為陡斜之形狀，且形成比乾式曝光時 更微細的圖案。再者，藉由設置上層保護膜，可減少對液 浸溶液之溶出物之量。 然而，藉由上層保護膜，抑制溶出物之成效亦不夠充分。 此外，如上所示，週邊曝光時會照射比圖案曝光時更高曝 108443.doc -12- 1296128 光s的光’因此’上層保護膜之樹脂構造有可能發生光解。 結果’造成週邊曝光部的保護膜之構造變化，從而可能使 光阻膜中之光酸等之溶出量增加。此外，因為在保護膜中、 =⑷在保護膜與光阻膜之界面中蓄積的因保護膜光解而 >生之氣體在圖案曝光中移至液浸溶液中，有可能會產生 氣泡0液浸液中的繞射弁福> J凡耵九通過上述軋泡時，藉該繞射光形 成之光阻圖案會變形。 ”以下’對於依如下發現所構成之本發明的實施方式，參 照圖式來加以說明。在以下說明巾’對於具有約略相同之 功能及構造的構成元件’將標以相同之符號，並僅在 時重複說明。 (第一實施方式） 圖4係顯示本發明之第-實施方式的光阻圖案形成方法 =程圖。將參照圖4來說明第-實施方式的光阻圖案形成 [步驟S1] 首先，如圖4、圖5所示，在基板2上依序形成被加工膜4、 早層或複數層的反射防止膜：BGttGm Anti R—ng膜”。基板2包含為半導體基板本身的 情況’亦包含已形成有絕緣膜1電膜等的情況。接著， 在反射防止膜丨上’將滴下的光阻溶液以旋轉塗佈 而形成光阻溶液膜3。 ^ 在半導體元件製造中，光阻的塗佈係以旋轉塗佈 施。如圖5所示，藉由旋轉塗佈及乾燥而形成光阻膜時，i 108443.doc 1296128 之外緣部的光阻溶液膜3在斜面部呈平緩的 騎，依光阻溶液的滴下量、種類、及旋轉塗佈步驟，光 過斜面部分而流到基板2的背面側，因此部分與 、九I ’日日日圓載物台等接觸而會發生粉塵，或造成 :二’在旋轉塗佈步驟中，一般會以由基板k背面侧 可冷解光阻溶液膜3之藥液之方式的晶背洗淨。 二，？在有如圖5所示般的光阻膜之膜厚減少平緩的 刀夺’或纽塗佈區域之邊界部分上存在塗佈不 在以光阻膜為光罩的對被加工臈4之加工後，該部位下方之 被加工膜4、或更下層的膜的表面上會產生凹凸。在存在有 此般形狀之下層膜時’會成為後續步驟中的粉塵或⑷污染 的原因。此外’基板！之外緣部之凹凸會引起光阻等之塗佈 膜的塗佈異常或剝離異常，造成_缺陷^為此 對於基板旧邊之特定距離，會如同晶背洗淨般地吐出溶 液，去除斜面部等之光阻溶液（邊緣洗淨）。結果，旋轉塗佈 步驟後之光阻溶液膜3—般會呈現如圖6般的膜厚變化。 [步驟S2] 藉由對已形成光阻溶液膜4之基板進行之特定的加熱步 驟，形成光阻膜。 [步驟S3] 對於已形成光阻膜之基板的外绫邱 _ J Γ緣邛之特定範圍，實施照 射光之強度-樣的光週邊曝光^邊曝光時之照射光的波 長有與後述之圖案曝光相同照射光之波長不同的方法、或 以相同之曝光波長而改變曝光量之方法。 108443.doc -14- 1296128 通常，如圖7所示，雖為設定上的值，對於距基板邊緣的 特定距離，一律實施週邊曝光。然而，如圖8、圖9所示， 基板表面上存在號碼環12時，或基板上存在凹口丨丨時，有 時亦會對超過距基板邊緣特定距離之區域進行週邊曝光。 週邊曝光時的照射光沒有必要與對光阻膜進行圖案曝光 • 日夺之照射光的波長相同，為光阻膜具有充分之感光性的波 長即可。 φ 藉由實施週邊曝光，基板週邊的光阻形狀會如圖10所示 般地呈現急遽的膜厚變化，可防止以光阻膜作為光罩的力^ 工步驟中的問題。從而，對於以該光阻膜作為光罩的蝕刻， 可減少被加工膜的凹凸等之問題。 [步驟S4] 對於已施以週邊曝光之基板，先例如使用純水進行曝光 前洗淨，接著實施乾燥步驟。相較於未曝光的pAG，光酸 以溶出至純水的比例較多。藉由此洗淨步驟，可減少在週 • 邊曝光區域中所產生之過剩的光酸。藉由洗淨步驟，圖案 曝光區域中之PAG的量亦會減少，然而，配合減少的量， 調整圖案曝光的曝光量便可解決此問題。因此，可減少因 後述之藉由液浸曝光之圖案曝光時由週邊曝光部之光阻膜 發生的溶出物。 ' [步驟S5] 對於已施以曝光前洗淨及乾燥的基板，使用液浸曝光裝 置介以特定之光罩進行圖案曝光。亦即，如圖1〇所示般地， 在投影光學系統的最終元件（典型為透鏡）5與曝光區域之基 108443.doc 15 1296128 板之間充滿折射率比1大的液浸用溶液（例如水（純水））6的 狀態下進行曝光。藉由進行曝光，使光阻膜產生對應於圖 案曝光的光反應。此外，液浸曝光可為所謂浴槽型的使基 板整體浸潰於液浸溶液中之方法，或可為所謂喷頭型的僅 對曝光部分供應液浸溶液而與透鏡一起掃描被供應液浸溶 • 液之部分的方法。 • 以液次曝光，藉由適當地設計光學系統，可形成比乾式 Φ 曝光時還微細的圖案。此外，如為相同週期的圖案的話：， 可得到焦點深度擴大的成效。 [步驟S6] 對於已施以圖案曝光之基板，進行在曝光後進行的特定 之加熱處理（PEB)。藉此，可使光阻膜中發生光反應之部位 及其週圍發生化學反應，從而使光阻膜對於特定顯影液之 溶解性變化。 [步驟S7] 鲁對於已施以PEB之基板，藉由以特定顯影液來實施顯 影’如圖11所示般地得到光阻圖案。此外，以照射DUv(Deep
Ultra Violet)光的光刻技術（光源波長365 nm、248 nm、193 nm、1 5 7 nm等），一般使用鹼性水溶液之TMAH(tetramethy 1 ammonium hydroxide)顯影液。TMAU顯影液亦存在有包含 各種界面活性劑者。 接著，對光阻膜進行該形成之檢查步驟、及以光阻膜作 為光罩而蝕刻被加工膜的加工步驟。並且，藉由實施目前 為止的步驟、及離子植入等之周知的半導體製造步驟，形 108443.doc 1296128 成半導體裝置。此外，本實施方式並不僅適用於半導體裝 置，亦可適用於磁性元件、MEMS(Micr〇 Elect⑺Meehanieal
Systems)、DNA晶片等之以光刻技術步驟製造的各種元 件。上述記載内容亦同樣地適用於以下各實施方式。 依本發明之第一實施方式的光阻圖案形成方法，在週邊 曝光後會實施曝光前洗淨及乾燥步驟。因此，可形成以液 浸曝光而具有微細圖案且以週邊曝光而外緣部呈陡斜形狀 的光阻膜，並可大幅減低由週邊曝光部至液浸溶液的溶出 物。結果，可防止液浸溶液中的光路差的發生，此外可確 保曝光裝置長期使用的穩定性。 此外，依弟一貫施方式，在圖案曝光後會進行pEB。因 此，曝光後的延遲（PED : Post Exp0SUre Delay :曝後烤延 遲）時間會短。從而，可將光阻膜的解析性的劣化抑制至數 低紅度。就此而言，對於PED的圖案尺寸變化比較大的光 阻材料及步驛、或曝光步驟容限非常小的情況，第一實施 方式具有成效。 此外，亦可在藉由液浸的圖案曝光（步驟S5)與pEB(步驟 S 6)之間插入曝光後洗淨暨乾燥步驟。 在此，曝光剷/後洗淨暨乾淨並非意指以洗淨步驟完全乾 燥在基板上之洗淨液’亦包括在該基板運送時洗淨液流至 基板背面或滴落至裝置内的程度的情況。亦即，包含表面 上吸附有洗淨液的h況、基板上的膜中含有上述藥液的情 況。上述之記載内容亦同樣地適用於以下各實施方式。 (第二實施方式） 108443.doc -17- 1296128 第二實施方式中，乃力楚 — @12#§§_中乃在第—貫施方式中加上上層保護膜。 圖12係顯不本發 _ 弟—貫&方式的光阻圖案形成方法 阻圖案 1下參關12來說明第二實施方式 形成方法。 ^ [步驟S11] 同之步驟，形成被加工膜、反射防 此時，如同步驟S1，亦會進行晶緣
藉由貫施與步驟S1相 止膜、及光阻溶液膜。 洗淨、及晶背洗淨。 [步驟S12J 對於已形成光阻溶液膜之基板，實施與步驟82相同之乎 驟’藉此形成光阻膜。 [步驟S13] 〃在已形成光阻膜的基板上，將滴下之上層保護膜溶液以 旋轉塗佈方式展開來形成上層保護膜之溶液膜。對於上層 保護膜之溶液膜，亦進行晶邊洗淨及晶背洗淨。 s 此外’上層保護膜以至少包含光阻膜、或反射防止膜的 下層膜且被覆所有包含對液浸溶液之溶出物的膜為佳。然 而，在此等光阻膜及包含對液浸溶液之溶出物的膜存在於 基板的斜面部之側面及下層時，基於恐有成為塗佈暨顯影 裝置及曝光裝置内之粉塵源的疑慮，以使保護膜被覆於適 當範圍之方式來設定晶背洗淨（及晶邊洗淨）為佳。
[步驟S14J 實施對於已形成上層保護膜之基板的特定加熱步驟，如 圖】3所示般地’形成上層保護膜7。如上所述，藉由使用上 J08443.doc -18- 1296128 層保護膜7，有報告指 至兩個位數。 出對液浸溶液的溶出 物的量會減少— [步驟S15] 實施與步驟S3相同之步 對已形成上層保護膜7之基板 驟，藉此進行週邊曝光。 [步驟S16]
對於已實施週邊曝光之基板，實施與步驟以相 驟，藉此進行曝光前洗淨暨乾燥步驟。 步 [步驟S17] 如圖13所示，對於已實施曝光前洗淨暨乾燥步驟 板，實施與步驟S5相同之步驟，藉此進行圖案曝光。此日基 液浸溶液ό位於上層保護膜7及投影光學系統之最終元’ 之間。 、、、凡件5 [步驟S18] 對於已實施圖案曝光之基板，實施與步驟％相同之步 驟，藉此進行ΡΕΒ。 乂 [步驟S19] 對於已實施PEB之基板，利用特定的藥液來剝離上層保 護膜。 接著，對已剝離上層保護膜之基板，實施與步驟S7相同 的步驟，藉此進行顯影。在上層保護膜會溶解於TMAH等 之顯影液時，上層保護膜之剝離及顯影亦可連續地不可分 地實施。此外，當為了剝離上層保護膜之溶液及顯影液混 合不會有問題時，亦可連續地實施剝離及顯影。 108443.doc -19- 1296128 上層保護膜在經過顯影步驟的狀態中’ 除之狀態。 1 依本發明之第二實施方式之光阻圖案形成方法，與第一 實施方式同樣地，在週邊曝光後實施曝光前洗淨學乾燥步 驟。為此’如同第—實施方式’不僅可形成具有微細圖案 且在外緣部呈陡斜形狀的光阻膜，並可大幅減低由週邊曝 光部至液浸溶液的溶出物。 此外依第一貝施方式，將形成上層保護膜。為此，會 比第一實施方式更減低對液浸溶液之溶出物的量。另一方 面，上層保護膜樹脂會藉由週邊曝光而分解時，由於對上 層保遵膜產生之氣體、或上層保護膜溶出物抑制能力會因 上述分解而降低，因此，由光阻膜之溶出物可能會比未實 施週邊曝光的區域還多。然而，依在形成上層保護膜並進 行週邊曝光後，實施曝光前洗淨暨乾燥步驟的本實施方 式’可抑制光阻膜之由週邊曝光部溶出光酸等之量。此外， 藉由去除在保護膜中、或（及）在保護膜與光阻膜之界面中所 蓄積的由上述保護膜所產生之氣體及pAG之陽離子等之氣 體，可避免因此部分發生氣泡、及溶出物增加所致之長期 不穩定性。結果，可避免光阻圖案之光學像變化。 此外’依第二實施方式，如同第一實施方式，PED時間 短。從而，可將光阻膜的解析度劣化抑制至最低限度。 此外，如同第一實施方式，亦可在藉由液浸之圖案曝光 與PEB之間安插洗淨暨乾燥步驟。 (第三實施方式） 108443.doc -20· !296128 第二實施方式與第：實施方式的步驟順序不同。 圖14係本發明之第三實施方式的光阻圖案形成方法之流 程圖。參照圖14說明第三實施方式之光阻圖案形成方法。 [步驟S21] 猎由實施與步驟S21相 ^ ^艰成被加工膜、反射I万 止膜、及光阻溶液膜。此時，如同步驟S1，亦進行晶邊洗 淨、及晶背洗淨。 [步驟S22] 對於已形成光阻溶液膜之基板，實施與步驟叫目同之步 驟，藉此形成光阻膜。 [步驟S23] 對於已形成光阻媒之基板的外緣部之特定範圍，實施與 步驟S3相同之步驟，藉此進行週邊曝光。 [步驟S24] 對二已施以週邊曝光之基板，實施與步驟以相同之步 驟藉此進行曝光前洗淨暨乾燥步驟。 [步騾S25] 對於已施以曝光前洗淨暨乾燥的基板，實施與步驟⑴ 目同之步驟，藉此形成上層保護膜之溶液膜。
[步騾S26J 對於形成上層保護膜之溶液膜的基板，實施與步驟si4 目同之步驟，藉此形成上層保護膜。
[步驟S27J 、子於已形成上層保護膜之基板，實施與步驟s5相同之步 I08443.doc 1296128 驟，藉此進行圖案曝光。 [步驟S28] 對於已實施曝光之基板 此進行PEB。 [步驟S29] 實施與步驟S6相同之步驟
對於已實施PEB之基板，實施與步驟㈣相同之步驟 此剝離上層保護膜，接著進行顯影。 曰 一：本發明之第三實施方式之光阻圖案形成方法，如同第 -實施方式，在週邊曝光後將會實施曝光前洗淨暨乾燥牛 驟。因此，如同第-實施方式，不僅可形成具有微細圖^
且在外緣部呈陡斜形狀的光阻膜’並可大幅減低由週邊曝 光部至液浸溶液的溶出物。 J 此外，依第二實施方式，如同第二實施方式，形成上層 保護膜。因此，如同第二實施方式，可減低對液浸溶液： 溶出物之量。 此外，依第二實施方式，在週邊曝光後形成上層保護膜。 因此可避免上層保護膜之構造因週邊曝光而變化。從而， 可抑制光阻膜之由週邊曝光部之光酸等之溶出量。結果， 可避免光阻圖案之光學像變化。 此外，依第三實施方式，如同第一實施方式，pED時間 短。從而’可將光阻膜之解析性之劣化抑制到最低限度。 此外’如同第一實施方式，亦可在藉由液浸之圖案曝光 與PEB之間安插洗淨暨乾燥步驟。 (第四實施方式） I08443.doc
-22- Ϊ296128 圖1 5係本發明之第四實施方式的光阻圖案形成方法之流 程圖。參照圖1 5說明第四實施方式之光阻圖案形成方法。 [步驟S31] 藉由實施與步驟S21相同之步驟，形成被加工膜、反射防 止膜、及光阻溶液膜。此時，如同步驟S 1，亦進行晶邊洗 淨、及晶背洗淨。 [步驟S32] 對於已形成光阻溶液膜之基板，實施與步驟§2相同之步 驟，藉此形成光阻膜。 [步驟S33] 對於已形成光阻膜之基板，實施與步驟S5相同之步驟， 藉此進行圖案曝光。 [步驟S34] 對於已施以圖案曝光之基板，實施與步驟“相同之步 驟，藉此進行週邊曝光。 [步驟S35] 對於已施以週ϋ曝光之基才反，實施與步驟^相同之步 驟，藉此進行ΡΕΒ。 [步驟S36；]
對於已實施ΡΕΒ之基板， 此進行顯影。 依本發明之第四實施方式之光阻圖案形成 光會在圖案曝光後實施。因此， 外緣部上尚未被照射光。 方法，週邊曝 。從而，
Ϊ 08443.doc -23- 1296128 用之 穩定性 具有微細圖案且在外緣部呈陡斜形狀的光阻膜，並可大幅 減低由週邊曝光部至液浸溶液的溶出& '结果，可防止液 浸溶液中之光路差之發生’且確保曝光裝置之長期使 此外，依第四實施方式，不同於第_至第三實施方式， 與先前之步驟相比’沒有必要追加步驟(曝光前洗淨暨乾燥 =驟）。因此’在塗佈暨顯影裝置或曝光裝置或兩者間之i/f 早元中’ A了實施上述順序之步驟的單元在配置及控制程 式上沒有大幅變更的必要性。 在第一及第=參考命】中，週邊曝光之所以纟目案曝光前 實施的最大理由為對PED所致之圖案尺寸變化、及解析性 劣化之疑慮。然而，基於週邊曝光所需之時間約為3〇秒左 右且經時之尺寸變化小，並以軟體方式使由曝光裝置介以 週邊曝光單元而至PEB單元的基板運送時間之控制固定， 可抑制晶圓間的尺寸變化。 此外，如同第一貫施方式，亦可在藉由液浸之圖案曝光 與PEB步驟之間’亦即在週邊曝光（步驟S34)之前安插洗淨 暨乾燥步驟。使用現行裝置時，可考慮安插在週邊曝光之 後0 此外，在光阻膜形成（步驟S32)與圖案曝光（步驟S33)之 間’亦可如 Α· K. Raub etc, 「Proc. SPIE」，2004, vol. 5377, ρ· 3 06-3 18所示般地安插曝光前洗淨。藉此，在進行藉由液 浸曝光之圖案曝光時，可減低由圖案曝光區域所發生之溶 出物。 108443.doc •24- 1296128 (第五實施方式） 弟五貝施方式則在第四實施方式中設置上層保護膜。 圖16係本發明之第五實施方式的光阻圖案形成方法之流 程圖。參照圖16說明第五實施方式之光阻圖案形成方法。 [步驟S41] 藉由實施與步驟S41相同之步驟，形成加工膜、反射防止 膜、及光阻溶液膜。此時，如同步驟S1，亦進行晶邊洗淨、 及晶背洗淨。 [步驟S42] 對於已形成光阻溶液膜之基板，實施與步驟82相同之步 驟，藉此形成光阻膜。 [步驟S43] 對於已形成光阻膜之基板，實施與步驟S13相同之步驟， 藉此形成上層保護膜之溶液膜。 [步驟S44] 對於形成上層保護膜之溶液膜的基板，實施與步驟 相同之步驟，藉此形成上層保護膜。 [步驟S45] 對於已形成上層保護膜之基板，實施與步驟Μ相同之步 驟，藉此進行圖案曝光。 [步驟S46] +對& κ ®案曝光之基板，實施與步驟相同之步驟， 藉此進行週邊曝光。 [步驟S47] 108443.doc
-25- 1296128 對於已施以週邊曝光之基板，實施與步驟86相同之步 驟，藉此進行PEB。 [步驟S48] 對於已實施PEB之基板，實施與步驟S19相同之步驟，藉 此剝離上層保護膜，接著進行顯影。 依本發明之第五實施方式之光阻圖案形成方法，如同第 四實施方式，週邊曝光在圖案曝光後實施。為此，可得到 與第四實施方式相同的成效。 此外，依第五實施方式，如同第二實施方式般地，會形 成上層保護膜。因λ，如同第二實施方式’可減低對液浸 溶液之溶出物之量。 此外，如同第一實施方式，亦可在藉由液浸之圖案曝光 與ΡΕΒ步驟之間安插洗淨暨乾燥步驟。使用現行裝置時， 如同第四實施方式，可安插在週邊曝光之後。 此外’如同第四實施方式，亦可在光阻膜形成及圖案曝 光之前，安插曝光前洗淨。 熟知本技術者當可知悉本發明之其他優點及變通。因 此，本發明之適用範圍並不限於上述内容及實施方式。從 而，在不脫離本發明之申請專利範圍所述之意旨及範圍 内，當可有各種變通例。 【圖式簡單說明】 圖1係使用乾式曝光裝置的通常的光阻圖案形成方法之 流程圖。 圖2、3係實施液浸曝光及週邊曝光時預料之光阻圖案形 108443.doc -26- 1296128 成方法之圖。 圖4係本發明之第一實施方式的光阻圖案形成方法之流 程圖。 圖5、6、7係光阻圖案形成步驟之一部分之圖。 圖8、9係說明週邊曝光區域之圖。 圖10、11係顯示光阻圖案形成步驟之一部分之圖。 _'本發明之第二實施方式之光阻圖案形成方法之流 程圖。
圖13係顯示光阻圖案形成步驟之一部分之圖。 圖14係本發明之第三實施方式之光阻圖案形成方法之流 程圖。 圖15係本發明之第四實施方式之光阻圖案形成方法之流 程圖。 圖16係本發明之第五實施方式之光阻圖案形成方法之流 【主要元件符號說明】 1 反射防止膜 2 基板 3 光阻溶液膜 4 被加工膜 5 投影光學系統的最終元件 6 液浸用溶液 7 上層保護膜 11 凹口 12 號碼環 108443.doc -27·

Claims (1)

1296128 1. 2· 3. 4. 申請專利範圍： -種光阻圖案形成方法，其特徵為包含以下步驟： 在基板上形成光阻膜； 對上述基板外緣部之拉 %丨您特疋區域的上述光阻膜，以 在其後之顯影中使上述光 解的曝光量來照射光， 猎此進订在上述外緣部之上 曝光； 上这先阻膜中形成潛像的第_ 洗淨於上述外緣部被照射光之上述光阻膜； 對被洗淨之上述光阻膜的希 叩主擊尤區域，於上 區域與在曝光裝置之投影光學夺 -、 谌# -从从 兀予糸、、苑的最罪上述基板側之 構成兀件的上述基板側面之間存在折㈣比 體的狀態，進行經由上述投 ” A之液 之杏的笛_ s土. 逻叔办先予系統來照射希望圖案之光的弟^—曝光，及 使上述光阻膜之上述曝光區域顯影。 如請求項1之光阻圖案形成方法，其中 在上述第二曝光與上述顯影之間尚包含加熱上述光阻 膜之步驟。 ^ ^ 如請求項1之光阻圖案形成方法，其中 尚包含： 在上述第二曝光之前在上述光阻膜上形成第一膜 在上述第二曝光與上述顯影之間去除上㉛第一膜 如請求項3之光阻圖案形成方法，其中 、 在上述光阻膜形成後形成上述第一膜； 在上述第一膜形成後進行上述第一曝光。 及 108443.doc 1296128 5.如請求項3之光阻圖案形成方法，其中 在上述洗淨後形成上述第一膜； 在上述第一膜形成後進行上述第二曝光。 6·如請求項3之光阻圖案形成方法，其中 在上述第二曝光與上述顯影之間尚包含對上述光阻膜 - 加熱之步驟。 • 7·如請求項6之光阻圖案形成方法，其中 _ 在上述光阻膜形成後形成上述第一膜； 在上述第一膜形成後進行上述第一曝光。 8·如請求項6之光阻圖案形成方法，其中 在上述洗淨後形成上述第一膜，· 在上述第一膜形成後進行上述第二曝光。 9·如請求項6之光阻圖案形成方法，其中 在上述第二曝光後加熱上述光阻膜； 在上述光阻膜加熱後去除上述第一膜。 I 10·如請求項9之光阻圖案形成方法，其中 上述第m之去除及上述顯影在相同之處理單元内實施。 π· 一種光阻圖案形成方法，其特徵為包含以下步驟： 在基板上形成光阻膜； 〜η不一擊亢具 於上述曝光區域與在曝光裝置之投影光學“的最靠 述基板側之構成元件的上述基板側面之間存在折射率 空氣大之液體的狀態，、經由上述投影光學系統來照射 望圖案之光； 108443.doc 1296128 在上述第一曝光後’進行第二曝光’其係對上述基板 之外緣部之特定區域的上述光阻膜，以足以在其後之顯 影中使上述光阻膜溶解的曝光量照射光，藉而在上述外 緣部之光阻膜中形成潛像；及 對上述光阻膜之上述曝光區域進行顯影。 12.如請求項^之光阻圖案形成方法，其中 在上述第一曝光與上述顯影之間尚包含加熱上述光阻 膜之步驟。 13·如請求項12之光阻圖案形成方法，其中 在上述第二曝光後加熱上述光阻膜。 M.如請求仙之光阻圖案形成方法，其中進而包含以下步 驟： 在上述光阻膜之形成及上述第一曝光之間在上述光阻 膜上形成第一膜； 在上述第一曝光及上述顯影之間去除上述第一膜。 15·如請求項14之光阻圖案形成方法，其中 、 在上述第一曝光及上述顯影之間加熱上述光阻膜。 16. 如請求項15之光阻圖案形成方法，其中 、 在上述弟一曝光後加熱上述光阻膜； 在上述光阻膜之加熱後去除上述第一膜。 17. 如請求項16之光阻圖案形成方法，其中 上述第-狀去除及上述顯影在相同之處理單元内實施 18. -種半導體裝置之製造方法，其特徵為包含以下步驟： 在上述基板上形成被加工膜； 108443.doc 1296128 依請求項1之光阻圖案形疬方 .,.,L 双万去，在上述被加工膜上形 成光阻圖案；及 使用上述光阻圖案作為光罩材來加工上述被加工膜。 19. 一種半導體裝置之製造方法，其特徵為包含以下步驟： 在上述基板上形成被加工膜； 依請求項3之光阻圖案形忐古& , t ^ 未心成方法，在上述被加工膜上形 成光阻圖案；及 使用上述光阻圖案作為光罩材來加工上述被加工膜。 20. -種半導體裝置之製造方法，其特徵為包含以下步驟： 在上述基板上形成被加工膜； 依請求項11之光阻圖案形成 力乂力床，在上述被加工膜上 形成光阻圖案；及 使用上述光阻圖案作為光罩材來加工上述被加工膜。
108443.doc
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