专利名称：用于形成具有减小的图形尺寸的膜图形的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于形成具有减小的图形尺寸的抗蚀剂图形的方 法，更具体地，涉及一种通过利用收縮技术形成抗蚀剂图形的方法。 本发明还涉及一种利用上述方法制造半导体器件的方法。
背景技术：
更高集成度半导体器件的发展使光刻技术显得更重要，其是用于 获得更高集成度的关键技术之一。该光刻技术用于形成半导体器件中 每个元件的精细电路图形。常规地，通过使用更短波长的光源，在光 刻中获得更精细的图形；然而，光源的波长几乎是这里的下限。由此， 一种称为收縮技术的技术引起了非常多的注意，并期望实现更精细的 图形。该收縮技术将提供一种具有低于用于光刻的光源波长的更小图 形尺寸的抗蚀剂掩模。本领域中已知的收縮技术包括一种利用高温热 处理来产生抗蚀剂膜热流性的技术，和另一种与要用作用于构图的蚀 刻掩模的抗蚀剂掩模分开形成混合-产生蚀刻剂膜的技术。图4A至4D连续地示出了在通过利用使用混合-产生抗蚀剂膜的 收縮技术来形成掩模图形的过程中的半导体器件。如图4A所示，利用 光刻在半导体晶片11上形成具有特定图形尺寸的普通抗蚀剂掩模12， 普通抗蚀剂掩模12由化学增强抗蚀剂(CAR)材料构成。随后，如图 4B所示，在抗蚀剂掩模12上涂布混合-产生抗蚀剂，以形成混合-产生 抗蚀剂膜13。其后，如图4C所示，在合适的温度对混合-产生抗蚀剂 膜进行烘焙处理，以由此在普通抗蚀剂掩模12和混合-产生抗蚀剂膜13之间的界面处形成混合层15。其后，利用纯净水对混合-产生抗蚀剂膜13进行显影和清洗处理， 以由此移除混合-产生抗蚀剂膜13。由此，在显影和清洗处理之后，如 图4D所示，混合层15留在了普通抗蚀剂掩模12上，由此通过使混合 层15的厚度加倍，减小了图形尺寸，即，普通抗蚀剂掩模12中开口 的直径。例如，在专利公开JP-1993-166717A中描述了这种利用混合-产生抗蚀剂膜的技术。在如上所述利用混合-产生抗蚀剂膜的技术中，存在一个问题在 对其进行烘焙处理期间在混合-产生抗蚀剂膜13内产生一种低溶解性 材料16，如图4C所示。由此产生的低溶解性材料16可以在利用纯净 水进行显影和清洗处理之后附着到混合层15的露出表面上，如图4D 所示。附着到混合层15上的低溶解性材料16在混合层15上形成污点 或斑状缺陷。通过长时间清洗处理或通过利用例如包括表面活性剂的 特定清洗剂，可以移除斑状缺陷。然而，移除这种斑状缺陷伴有更低 的生产量，由于特定清洗剂导致成本增加，由于使用特定清洗剂导致 显影和清洗单元改变等，由此增加了光刻的总体成本。由此，期望在 不增加成本的前提下，充分移除混合-产生抗蚀剂中的低溶解性材料或 附着到混合层上的斑状缺陷。发明内容考虑到上述问题，本发明的一个目的是提供一种利用收縮技术形 成精细抗蚀剂图形的改良方法，其能够在不增加成本的前提下充分地 抑制斑状缺陷的产生。本发明的另一个目的是提供一种通过利用这种形成精细抗蚀剂图 形的方法制造半导体器件的方法。本发明提供一种用于形成抗蚀剂图形的方法，包括在目标膜上形成具有特定图形的抗蚀剂掩模；在该抗蚀剂掩模上形成混合-产生抗 蚀剂膜；烘焙该混合-产生抗蚀剂膜以在抗蚀剂掩模和混合-产生抗蚀剂 膜之间的界面处形成混合层；和利用包括0.05至0.37 wty。四甲基氢氧 化铵的显影溶液显影混合-生产抗蚀剂膜。本发明还提供一种用于制造半导体器件的方法，包括在衬底上 面形成目标膜；在目标膜上形成具有特定图形的抗蚀剂掩模；在抗蚀 剂掩模上形成混合-产生抗蚀剂膜；烘焙混合-产生抗蚀剂膜以在抗蚀剂 掩模和混合-产生抗蚀剂膜之间的界面处形成混合层；和利用包括0.05 至0.37 wt。/。四甲基氢氧化铵的显影溶液来显影混合-生产抗蚀剂膜。参考附图，通过下面的描述，本发明的上述和其它目的、特征和 优点将更加显而易见。
图1A至1F是示出根据本发明的实施例用于形成抗蚀剂图形的工 艺的连续步骤的半导体器件的截面图。图2是示出通过实施例和比较工艺的方法形成的混合层表面上的 斑状缺陷的晶片的俯视图。图3是示出混合层上斑状缺陷的数目与TMAH浓度之间关系和混 合层的溶解性与四甲基氢氧化铵(TMAH)浓度之间关系的图表。图4A至4D是示出通过利用相关的收縮技术来形成抗蚀剂图形的 工艺的连续步骤的半导体器件的截面图。
具体实施方式
在描述本发明的实施例之前，为了更好地理解本发明，将描述本 发明的原理。在本发明的实例中，利用其中包含低为0.05至0.37重量 百分比(wt%) TMAH的稀释的碱性显影溶液进行混合-产生抗蚀剂膜 的显影。通过利用这种显影溶液，将在混合-产生抗蚀剂膜内部产生的 并导致混合层上的斑状缺陷的低溶解性材料溶解在显影溶液中。虽然在常规的技术中使用包括TMAH的显影溶液来显影光致抗蚀 剂膜，但是例如用作光致抗蚀剂膜显影溶液的TMAH的浓度高为2.38 wt%。包括2.38 wt%TMAH的显影溶液将溶解由烘焙处理形成的混合 层，也溶解了期望移除的低溶解性材料，由此妨碍了实现更精细的图 形尺寸，并且降低了图形收縮工艺的优势。由此，本发明使用这种稀 释的显影溶液，由此充分原样的保留了混合层，并且还移除了低溶解 性材料。现在，将参考附图描述本发明的示范性实施例，其中贯穿所有图， 类似的组成元件用类似的附图标记表示。图1A至1F是示出用于形成半导体器件中的抗蚀剂掩模的工艺的 连续步骤的半导体器件(晶片)的截面图。如图1A所示，通过利用普 通的光刻工艺，在其表面上包括目标膜的半导体衬底11上形成抗蚀剂 掩模12，这将在后面被构图。抗蚀剂掩模12由抗蚀剂材料形成，如由 Tokyo Oka公司供应的甲基丙酸烯ArF抗蚀剂。目标膜可以是要在半导 体器件制造工艺中形成通孔或接触孔的绝缘膜。随后，如图1B所示，在抗蚀剂掩模12上涂布混合-产生抗蚀剂， 以形成混合-产生抗蚀剂膜13. R602 (商标由AZ—EM公司提供的)， 例如，用作混合-产生抗蚀剂。例如，混合-产生抗蚀剂膜13的厚度为 220nm。随后，升高衬底温度直到175摄氏度，随后保持得到的衬底温 度持续90秒，以由此进行混合-产生抗蚀剂膜13的烘焙处理。在烘焙 处理之后，混合层15形成在抗蚀剂掩模12和混合-产生抗蚀剂膜13 之间的界面处，即，在抗蚀剂掩模12的表面上。在烘焙处理之后，如 图lC所描述的，在混合-产生抗蚀剂膜13的内部形成低溶解性材料16， 这在后来导致斑状缺陷。在收縮技术中，烘焙处理可称为混合-烘焙处 理。其后，利用显影单元对得到的衬底进行显影处理。如图1D所示， 安装在显影单元中且具有稀释功能的显影喷嘴被用于以稀释的碱性显 影溶液17来涂布由此烘焙的混合-产生抗蚀剂膜13的表面。该稀释的碱性显影溶液17包括0.05至0.37 wt。/。的TMAH。该显影单元可以是 由Tokyo Electron公司提供的LITHIUS (商标)，并且显影喷嘴可以是 包含在LITHIUS中作为标准配置的NewLD—Nozzle (商标)。然后将 该晶片在该状态保持45秒，在这里整个表面用0.05至0.37 wt。/。的 TMAH、即显影溶液17覆盖，由此溶解烘焙的混合-产生抗蚀剂膜13， 如图IE所示。其后，用纯净水进行清洗处理，以获得包括混合层15 的精细图形，其在开口处收縮了光致抗蚀剂掩模12的图形尺寸，如图 1F所示。如图1F中所描述的，利用稀释的显影溶液进行显影处理，其 从混合-产生抗蚀剂膜13移除了低溶解性材料16，提供了在清洗后没 有点状缺陷的抗蚀剂图形。图2示出了半导体晶片上的图，表明在利用上述实施例和比较工 艺的方法清洗处理之后，存在斑状缺陷。在显影和清洗处理中，比较 工艺使用称为去离子水(mw)的纯净水，而本实施例在显影处理中 使用0.22 wt。/。的TMAH以及在清洗处理中使用DIW。如图2中所描绘 的，比较工艺致使每个晶片产生488个点状缺陷，而使用0.22 wt%TMAH的本实施例致使每个晶片产生两个点状缺陷。由此认为， 上述实施例的工艺显著减少了在烘焙处理中形成在混合层上的点状缺 陷的数目。图3示出了为了研究在用于显影溶液中的TM AH和在利用TM AH 的显影处理以及随后的清洗处理之后出现的点状缺陷的数目之间的关 系、以及TMAH的浓度和显影处理和清洗处理之后的溶解的混合层的 量之间的关系而进行的实验的结果。在图3中，圆点表示清洗处理之 后出现的点状缺陷的数目，而三角形点表示由于混合层溶解在显影溶 液中导致的混合层的减少率(％)。在显影溶液中TMAH的浓度在实 验期间从零到0.37 wt。/。变化。如图3所示，利用零重量百分比的TMAH、即纯净水进行显影处理，提供了 488个点状缺陷，而利用0.05至0.37 wt%TMAH的显影处理实现了点状缺陷的显著减少，基本没有增加溶 解在显影溶液中的混合层的量。在图3中，在利用上述范围浓度的TMAH进行显影处理的情况下， 溶解的混合层的量为总混合层的4%或更小。在用于形成抗蚀剂图形的 普通工艺中，4%的溶解量正好在可允许的范围内。另外，在0.05至0.37 wt。/。的TMAH的范围内，溶解量几乎没有变化。这意味着在由低溶解 性材料导致的收縮效应中的有限的减小的情况下本实施例对于提高混 合层的质量是有效的。如上所述，本实施例在烘焙处理之后，通过利用包含0.05至 0.37wt% TMAH的稀释的碱性显影溶液，对混合-产生抗蚀剂膜进行显 影处理，随后利用纯净水清洗处理。在烘焙处理和清洗处理之间进行 的显影处理，溶解了在烘焙处理期间产生在混合-产生层中的低溶解性 材料，由此防止了在得到的混合层上出现点状缺陷。也就是说，通过 防止长时间清洗处理、取消了利用特定清洗剂的必要、并且抑制了光 刻生产能力的减小，上述实施例以更低的成本减少了点状缺陷的数目。虽然参考示范性实施例和其修改已具体示出和描述了本发明，但 本发明并不限于这些实施例和修改。本领域的普通技术人员将理解， 在不偏离如权利要求中定义的本发明的精神和范围的前提下，可以进 行形式和细节的不同变化。
权利要求
1.一种用于形成抗蚀剂图形的方法，包括在目标膜上形成具有特定图形的抗蚀剂掩模；在所述的抗蚀剂掩模上形成混合-产生抗蚀剂膜；烘焙所述的混合-产生抗蚀剂膜以在所述的抗蚀剂掩模和所述的混合-产生抗蚀剂膜之间的界面处形成混合层；以及利用包括0.05至0.37wt％四甲基氢氧化铵的显影溶液显影所述的混合-生产抗蚀剂膜。
2. 根据权利要求l的方法，进一步包括在所述显影之后的清洗处理。
3. 根据权利要求1的方法，其中所述的烘焙在所述的抗蚀剂掩模 和所述的混合-产生抗蚀剂膜之间的界面处产生混合层。
4. 根据权利要求l的方法，其中所述的抗蚀剂掩模包括化学增强 抗蚀剂材料。
5. —种用于制造半导体器件的方法，包括 在衬底上面形成目标膜；在所述的目标膜上形成具有特定图形的抗蚀剂掩模；在所述的抗蚀剂掩模上形成混合-产生抗蚀剂膜；烘焙所述的混合-产生抗蚀剂膜以在所述的抗蚀剂掩模和所述的混合-产生抗蚀剂膜之间的界面处形成混合层；以及利用包括0.05至0.37 wt。/。四甲基氢氧化铵的显影溶液显影所述的混合-生产抗蚀剂膜。
6. 根据权利要求5的方法，进一步包括在所述显影之后的清洗处理。
7. 根据权利要求5的方法，其中所述的烘焙在所述的抗蚀剂掩模 和所述的混合-产生抗蚀剂膜之间的界面处产生混合层。
8. 根据权利要求7的方法，进一步包括通过利用所述的抗蚀剂掩 模和所述的混合层作为蚀刻掩模来蚀刻所述的目标膜。
9. 根据权利要求5的方法，其中所述的抗蚀剂掩模包括化学增强抗蚀剂材料。
全文摘要
本申请涉及用于形成具有减小的图形尺寸的膜图形的方法。一种用于形成抗蚀剂图形的方法，包括通过利用光刻在目标膜上形成抗蚀剂掩模，通过涂布以在该抗蚀剂掩模上形成混合-产生抗蚀剂膜，烘焙该混合-产生抗蚀剂膜以在抗蚀剂掩模和混合-产生抗蚀剂膜之间的界面处形成混合层，显影该混合-产生抗蚀剂膜，并且清洗得到的混合-产生抗蚀剂膜，以暴露收缩抗蚀剂掩模图形尺寸的混合层。
文档编号G03F7/00GK101241847SQ200710199338
公开日2008年8月13日 申请日期2007年12月17日 优先权日2006年12月15日
发明者斋藤洋介, 田中勋 申请人:尔必达存储器株式会社