專利名稱：用于形成具有減小的圖形尺寸的膜圖形的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于形成具有減小的圖形尺寸的抗蝕劑圖形的方 法，更具體地，涉及一種通過利用收縮技術(shù)形成抗蝕劑圖形的方法。 本發(fā)明還涉及一種利用上述方法制造半導(dǎo)體器件的方法。
背景技術(shù)：
更高集成度半導(dǎo)體器件的發(fā)展使光刻技術(shù)顯得更重要，其是用于 獲得更高集成度的關(guān)鍵技術(shù)之一。該光刻技術(shù)用于形成半導(dǎo)體器件中 每個(gè)元件的精細(xì)電路圖形。常規(guī)地，通過使用更短波長的光源，在光 刻中獲得更精細(xì)的圖形；然而，光源的波長幾乎是這里的下限。由此， 一種稱為收縮技術(shù)的技術(shù)引起了非常多的注意，并期望實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的 圖形。該收縮技術(shù)將提供一種具有低于用于光刻的光源波長的更小圖 形尺寸的抗蝕劑掩模。本領(lǐng)域中已知的收縮技術(shù)包括一種利用高溫?zé)?處理來產(chǎn)生抗蝕劑膜熱流性的技術(shù)，和另一種與要用作用于構(gòu)圖的蝕 刻掩模的抗蝕劑掩模分開形成混合-產(chǎn)生蝕刻劑膜的技術(shù)。圖4A至4D連續(xù)地示出了在通過利用使用混合-產(chǎn)生抗蝕劑膜的 收縮技術(shù)來形成掩模圖形的過程中的半導(dǎo)體器件。如圖4A所示，利用 光刻在半導(dǎo)體晶片11上形成具有特定圖形尺寸的普通抗蝕劑掩模12， 普通抗蝕劑掩模12由化學(xué)增強(qiáng)抗蝕劑(CAR)材料構(gòu)成。隨后，如圖 4B所示，在抗蝕劑掩模12上涂布混合-產(chǎn)生抗蝕劑，以形成混合-產(chǎn)生 抗蝕劑膜13。其后，如圖4C所示，在合適的溫度對(duì)混合-產(chǎn)生抗蝕劑 膜進(jìn)行烘焙處理，以由此在普通抗蝕劑掩模12和混合-產(chǎn)生抗蝕劑膜13之間的界面處形成混合層15。其后，利用純凈水對(duì)混合-產(chǎn)生抗蝕劑膜13進(jìn)行顯影和清洗處理， 以由此移除混合-產(chǎn)生抗蝕劑膜13。由此，在顯影和清洗處理之后，如 圖4D所示，混合層15留在了普通抗蝕劑掩模12上，由此通過使混合 層15的厚度加倍，減小了圖形尺寸，即，普通抗蝕劑掩模12中開口 的直徑。例如，在專利公開JP-1993-166717A中描述了這種利用混合-產(chǎn)生抗蝕劑膜的技術(shù)。在如上所述利用混合-產(chǎn)生抗蝕劑膜的技術(shù)中，存在一個(gè)問題在 對(duì)其進(jìn)行烘焙處理期間在混合-產(chǎn)生抗蝕劑膜13內(nèi)產(chǎn)生一種低溶解性 材料16，如圖4C所示。由此產(chǎn)生的低溶解性材料16可以在利用純凈 水進(jìn)行顯影和清洗處理之后附著到混合層15的露出表面上，如圖4D 所示。附著到混合層15上的低溶解性材料16在混合層15上形成污點(diǎn) 或斑狀缺陷。通過長時(shí)間清洗處理或通過利用例如包括表面活性劑的 特定清洗劑，可以移除斑狀缺陷。然而，移除這種斑狀缺陷伴有更低 的生產(chǎn)量，由于特定清洗劑導(dǎo)致成本增加，由于使用特定清洗劑導(dǎo)致 顯影和清洗單元改變等，由此增加了光刻的總體成本。由此，期望在 不增加成本的前提下，充分移除混合-產(chǎn)生抗蝕劑中的低溶解性材料或 附著到混合層上的斑狀缺陷。發(fā)明內(nèi)容考慮到上述問題，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種利用收縮技術(shù)形 成精細(xì)抗蝕劑圖形的改良方法，其能夠在不增加成本的前提下充分地 抑制斑狀缺陷的產(chǎn)生。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種通過利用這種形成精細(xì)抗蝕劑圖 形的方法制造半導(dǎo)體器件的方法。本發(fā)明提供一種用于形成抗蝕劑圖形的方法，包括在目標(biāo)膜上形成具有特定圖形的抗蝕劑掩模；在該抗蝕劑掩模上形成混合-產(chǎn)生抗 蝕劑膜；烘焙該混合-產(chǎn)生抗蝕劑膜以在抗蝕劑掩模和混合-產(chǎn)生抗蝕劑 膜之間的界面處形成混合層；和利用包括0.05至0.37 wty。四甲基氫氧 化銨的顯影溶液顯影混合-生產(chǎn)抗蝕劑膜。本發(fā)明還提供一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，包括在襯底上 面形成目標(biāo)膜；在目標(biāo)膜上形成具有特定圖形的抗蝕劑掩模；在抗蝕 劑掩模上形成混合-產(chǎn)生抗蝕劑膜；烘焙混合-產(chǎn)生抗蝕劑膜以在抗蝕劑 掩模和混合-產(chǎn)生抗蝕劑膜之間的界面處形成混合層；和利用包括0.05 至0.37 wt。/。四甲基氫氧化銨的顯影溶液來顯影混合-生產(chǎn)抗蝕劑膜。參考附圖，通過下面的描述，本發(fā)明的上述和其它目的、特征和 優(yōu)點(diǎn)將更加顯而易見。


圖1A至1F是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例用于形成抗蝕劑圖形的工 藝的連續(xù)步驟的半導(dǎo)體器件的截面圖。圖2是示出通過實(shí)施例和比較工藝的方法形成的混合層表面上的 斑狀缺陷的晶片的俯視圖。圖3是示出混合層上斑狀缺陷的數(shù)目與TMAH濃度之間關(guān)系和混 合層的溶解性與四甲基氫氧化銨(TMAH)濃度之間關(guān)系的圖表。圖4A至4D是示出通過利用相關(guān)的收縮技術(shù)來形成抗蝕劑圖形的 工藝的連續(xù)步驟的半導(dǎo)體器件的截面圖。
具體實(shí)施方式
在描述本發(fā)明的實(shí)施例之前，為了更好地理解本發(fā)明，將描述本 發(fā)明的原理。在本發(fā)明的實(shí)例中，利用其中包含低為0.05至0.37重量 百分比(wt%) TMAH的稀釋的堿性顯影溶液進(jìn)行混合-產(chǎn)生抗蝕劑膜 的顯影。通過利用這種顯影溶液，將在混合-產(chǎn)生抗蝕劑膜內(nèi)部產(chǎn)生的 并導(dǎo)致混合層上的斑狀缺陷的低溶解性材料溶解在顯影溶液中。雖然在常規(guī)的技術(shù)中使用包括TMAH的顯影溶液來顯影光致抗蝕 劑膜，但是例如用作光致抗蝕劑膜顯影溶液的TMAH的濃度高為2.38 wt%。包括2.38 wt%TMAH的顯影溶液將溶解由烘焙處理形成的混合 層，也溶解了期望移除的低溶解性材料，由此妨礙了實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的圖 形尺寸，并且降低了圖形收縮工藝的優(yōu)勢。由此，本發(fā)明使用這種稀 釋的顯影溶液，由此充分原樣的保留了混合層，并且還移除了低溶解 性材料?，F(xiàn)在，將參考附圖描述本發(fā)明的示范性實(shí)施例，其中貫穿所有圖， 類似的組成元件用類似的附圖標(biāo)記表示。圖1A至1F是示出用于形成半導(dǎo)體器件中的抗蝕劑掩模的工藝的 連續(xù)步驟的半導(dǎo)體器件(晶片)的截面圖。如圖1A所示，通過利用普 通的光刻工藝，在其表面上包括目標(biāo)膜的半導(dǎo)體襯底11上形成抗蝕劑 掩模12，這將在后面被構(gòu)圖?？刮g劑掩模12由抗蝕劑材料形成，如由 Tokyo Oka公司供應(yīng)的甲基丙酸烯ArF抗蝕劑。目標(biāo)膜可以是要在半導(dǎo) 體器件制造工藝中形成通孔或接觸孔的絕緣膜。隨后，如圖1B所示，在抗蝕劑掩模12上涂布混合-產(chǎn)生抗蝕劑， 以形成混合-產(chǎn)生抗蝕劑膜13. R602 (商標(biāo)由AZ—EM公司提供的)， 例如，用作混合-產(chǎn)生抗蝕劑。例如，混合-產(chǎn)生抗蝕劑膜13的厚度為 220nm。隨后，升高襯底溫度直到175攝氏度，隨后保持得到的襯底溫 度持續(xù)90秒，以由此進(jìn)行混合-產(chǎn)生抗蝕劑膜13的烘焙處理。在烘焙 處理之后，混合層15形成在抗蝕劑掩模12和混合-產(chǎn)生抗蝕劑膜13 之間的界面處，即，在抗蝕劑掩模12的表面上。在烘焙處理之后，如 圖lC所描述的，在混合-產(chǎn)生抗蝕劑膜13的內(nèi)部形成低溶解性材料16， 這在后來導(dǎo)致斑狀缺陷。在收縮技術(shù)中，烘焙處理可稱為混合-烘焙處 理。其后，利用顯影單元對(duì)得到的襯底進(jìn)行顯影處理。如圖1D所示， 安裝在顯影單元中且具有稀釋功能的顯影噴嘴被用于以稀釋的堿性顯 影溶液17來涂布由此烘焙的混合-產(chǎn)生抗蝕劑膜13的表面。該稀釋的堿性顯影溶液17包括0.05至0.37 wt。/。的TMAH。該顯影單元可以是 由Tokyo Electron公司提供的LITHIUS (商標(biāo))，并且顯影噴嘴可以是 包含在LITHIUS中作為標(biāo)準(zhǔn)配置的NewLD—Nozzle (商標(biāo))。然后將 該晶片在該狀態(tài)保持45秒，在這里整個(gè)表面用0.05至0.37 wt。/。的 TMAH、即顯影溶液17覆蓋，由此溶解烘焙的混合-產(chǎn)生抗蝕劑膜13， 如圖IE所示。其后，用純凈水進(jìn)行清洗處理，以獲得包括混合層15 的精細(xì)圖形，其在開口處收縮了光致抗蝕劑掩模12的圖形尺寸，如圖 1F所示。如圖1F中所描述的，利用稀釋的顯影溶液進(jìn)行顯影處理，其 從混合-產(chǎn)生抗蝕劑膜13移除了低溶解性材料16，提供了在清洗后沒 有點(diǎn)狀缺陷的抗蝕劑圖形。圖2示出了半導(dǎo)體晶片上的圖，表明在利用上述實(shí)施例和比較工 藝的方法清洗處理之后，存在斑狀缺陷。在顯影和清洗處理中，比較 工藝使用稱為去離子水(mw)的純凈水，而本實(shí)施例在顯影處理中 使用0.22 wt。/。的TMAH以及在清洗處理中使用DIW。如圖2中所描繪 的，比較工藝致使每個(gè)晶片產(chǎn)生488個(gè)點(diǎn)狀缺陷，而使用0.22 wt%TMAH的本實(shí)施例致使每個(gè)晶片產(chǎn)生兩個(gè)點(diǎn)狀缺陷。由此認(rèn)為， 上述實(shí)施例的工藝顯著減少了在烘焙處理中形成在混合層上的點(diǎn)狀缺 陷的數(shù)目。圖3示出了為了研究在用于顯影溶液中的TM AH和在利用TM AH 的顯影處理以及隨后的清洗處理之后出現(xiàn)的點(diǎn)狀缺陷的數(shù)目之間的關(guān) 系、以及TMAH的濃度和顯影處理和清洗處理之后的溶解的混合層的 量之間的關(guān)系而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。在圖3中，圓點(diǎn)表示清洗處理之 后出現(xiàn)的點(diǎn)狀缺陷的數(shù)目，而三角形點(diǎn)表示由于混合層溶解在顯影溶 液中導(dǎo)致的混合層的減少率(％)。在顯影溶液中TMAH的濃度在實(shí) 驗(yàn)期間從零到0.37 wt。/。變化。如圖3所示，利用零重量百分比的TMAH、即純凈水進(jìn)行顯影處理，提供了 488個(gè)點(diǎn)狀缺陷，而利用0.05至0.37 wt%TMAH的顯影處理實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)狀缺陷的顯著減少，基本沒有增加溶 解在顯影溶液中的混合層的量。在圖3中，在利用上述范圍濃度的TMAH進(jìn)行顯影處理的情況下， 溶解的混合層的量為總混合層的4%或更小。在用于形成抗蝕劑圖形的 普通工藝中，4%的溶解量正好在可允許的范圍內(nèi)。另外，在0.05至0.37 wt。/。的TMAH的范圍內(nèi)，溶解量幾乎沒有變化。這意味著在由低溶解 性材料導(dǎo)致的收縮效應(yīng)中的有限的減小的情況下本實(shí)施例對(duì)于提高混 合層的質(zhì)量是有效的。如上所述，本實(shí)施例在烘焙處理之后，通過利用包含0.05至 0.37wt% TMAH的稀釋的堿性顯影溶液，對(duì)混合-產(chǎn)生抗蝕劑膜進(jìn)行顯 影處理，隨后利用純凈水清洗處理。在烘焙處理和清洗處理之間進(jìn)行 的顯影處理，溶解了在烘焙處理期間產(chǎn)生在混合-產(chǎn)生層中的低溶解性 材料，由此防止了在得到的混合層上出現(xiàn)點(diǎn)狀缺陷。也就是說，通過 防止長時(shí)間清洗處理、取消了利用特定清洗劑的必要、并且抑制了光 刻生產(chǎn)能力的減小，上述實(shí)施例以更低的成本減少了點(diǎn)狀缺陷的數(shù)目。雖然參考示范性實(shí)施例和其修改已具體示出和描述了本發(fā)明，但 本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例和修改。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解， 在不偏離如權(quán)利要求中定義的本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以進(jìn) 行形式和細(xì)節(jié)的不同變化。
權(quán)利要求
1.一種用于形成抗蝕劑圖形的方法，包括在目標(biāo)膜上形成具有特定圖形的抗蝕劑掩模；在所述的抗蝕劑掩模上形成混合-產(chǎn)生抗蝕劑膜；烘焙所述的混合-產(chǎn)生抗蝕劑膜以在所述的抗蝕劑掩模和所述的混合-產(chǎn)生抗蝕劑膜之間的界面處形成混合層；以及利用包括0.05至0.37wt％四甲基氫氧化銨的顯影溶液顯影所述的混合-生產(chǎn)抗蝕劑膜。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，進(jìn)一步包括在所述顯影之后的清洗處理。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述的烘焙在所述的抗蝕劑掩模 和所述的混合-產(chǎn)生抗蝕劑膜之間的界面處產(chǎn)生混合層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中所述的抗蝕劑掩模包括化學(xué)增強(qiáng) 抗蝕劑材料。
5. —種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，包括 在襯底上面形成目標(biāo)膜；在所述的目標(biāo)膜上形成具有特定圖形的抗蝕劑掩模；在所述的抗蝕劑掩模上形成混合-產(chǎn)生抗蝕劑膜；烘焙所述的混合-產(chǎn)生抗蝕劑膜以在所述的抗蝕劑掩模和所述的混合-產(chǎn)生抗蝕劑膜之間的界面處形成混合層；以及利用包括0.05至0.37 wt。/。四甲基氫氧化銨的顯影溶液顯影所述的混合-生產(chǎn)抗蝕劑膜。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，進(jìn)一步包括在所述顯影之后的清洗處理。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述的烘焙在所述的抗蝕劑掩模 和所述的混合-產(chǎn)生抗蝕劑膜之間的界面處產(chǎn)生混合層。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的方法，進(jìn)一步包括通過利用所述的抗蝕劑掩 模和所述的混合層作為蝕刻掩模來蝕刻所述的目標(biāo)膜。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述的抗蝕劑掩模包括化學(xué)增強(qiáng)抗蝕劑材料。
全文摘要
本申請(qǐng)涉及用于形成具有減小的圖形尺寸的膜圖形的方法。一種用于形成抗蝕劑圖形的方法，包括通過利用光刻在目標(biāo)膜上形成抗蝕劑掩模，通過涂布以在該抗蝕劑掩模上形成混合-產(chǎn)生抗蝕劑膜，烘焙該混合-產(chǎn)生抗蝕劑膜以在抗蝕劑掩模和混合-產(chǎn)生抗蝕劑膜之間的界面處形成混合層，顯影該混合-產(chǎn)生抗蝕劑膜，并且清洗得到的混合-產(chǎn)生抗蝕劑膜，以暴露收縮抗蝕劑掩模圖形尺寸的混合層。
文檔編號(hào)G03F7/00GK101241847SQ200710199338
公開日2008年8月13日 申請(qǐng)日期2007年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月15日
發(fā)明者齋藤洋介, 田中勛 申請(qǐng)人:爾必達(dá)存儲(chǔ)器株式會(huì)社