TW497167B - Pattern forming method - Google Patents
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Description
497167 五、發明說明(彳) 發明之背景 本發明係關於一種半導體裝置的製造方法,尤其關於— 種半導體晶圓基板表面上之圖案形成方法。 半導體元件之製程係含有許多:於以圓上堆積複數的 物質作爲被加工膜,進行圖案化成特定之圖案的步驟。此 被加工膜之圖案化係如下般實施。 首先,一般將所謂光阻之感光性物質堆積於被加工膜上 =形成光阻膜,在此光阻膜之特定區域實施曝光。然後, 藉顯像處理除去光阻膜之曝光部或未曝光部而形成光阻圖 案,進-步,使用此光阻圖案作爲姓刻掩模,乾式蚀刻被 加工膜。 曝光光源就產能之觀點,可使用KrF準分子雷射、ArF準 分子雷射等之紫外線,但隨著LSI之微細化,必要的解析 度在波長以下,曝光量寬度、焦點寬度等之曝光製程寬度 會不夠。爲彌補此等製程邊際,使光阻膜之膜厚變薄而提 高解析性乃很有效,但,另外,無法確保被加工膜在蝕刻 上必需之光阻膜厚的問題會產生。 .爲解決此問題,於被.加工膜上形成下層膜、中間膜、及 光阻膜’使光阻膜圖案介由中間膜轉印於下層膜,而形成 下層膜圖案後,以下層膜圖案作爲蝕刻掩模而進行被加工 膜之加工的多層光阻法,乃揭示於solid state Techn()lc)gy, 26 (5),1 05 (1983) 〇 在此方法中,下層膜必須作用爲蚀刻掩模,很難被藏 鍍’宜爲具有蝕刻耐性且含有許多碳原子之材料。然而, -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 五、發明說明(2 。石灭里间又下層膜因氣體透過性低, 刻掩模而蝕刻下岸膜梓,/ H 中間艇圖案作馬蝕 體m .曰 在下層膜與中間膜之間會產生氣 象因T:,其結果,中間膜會發泡,造成破裂之現 此,很難正常地進行下層膜之加工。 發明之簡單説明 本裔明之目的在於提供一種 使用含碳量高之材料,不心=成人万法,其於下層膜 模破裂,可無障礙地加工;成於下層膜上之罐 广=明,可提供一種圖案形成方法,其具備如下步 。二:上,形成一具有碳原子含量80重量%以上之膜 二堆積膜即下層膜;於前述下層膜之表面實施密著性 =處理’·於前述實施密著性促進處理之下層膜表面,形 行圖Si於前述中間膜上形成光阻膜;對前述光阻膜進 n 暴先,而形成光阻圖案;將前述光阻圖案轉印於中 而开/成中間月吴圖案;將中間膜圖案轉印於下層膜而形 成則述下層膜圖案。 ^若依本發明,可提供一種圖案形成方法,其具備如 '二敉三於基板上,形·成一具有碳原子含量80重量%以上 ?吴或乳相堆積膜即下層膜;於前述下層膜之表面實施密 著隹促進處理’·在經實施密著性促進處理之前述下層膜的 表面圮成含金屬原子或半導體原子之光阻膜:對前述光 阻月笑進行圖案曝光,而形成光阻圖案;將前述光阻膜圖案 轉印於下層膜而形成前述下層膜圖案。 又,若依本發明,可提供一種圖案形成方法,其具備如 -5- "+^/丄0/ A7
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 步驟:於基板上,形成_ 之膜或氣相堆積膜 人东子S I 8 0重量%以上 著性促進膜·卢、, 曰^ <表面形成密 促進腠,在珂述密著性促進膜上形成中 中間膜上形成光_ . ^、+. 1 成中間;於前述 '尤I且腺,對則述光阻膜進安 成光阻圖案.將二、+、上R 圖木暴光’而形 圖案U述先阻圖案轉印於中間膜而形成中間膜 ㈣圖案轉印於下層膜而形成前述下層膜圖 二=發明,可提供-種圖案形成方法,其具備如 +膜:::彳板上,形成—具有碳原子含量财量%以上 ::,_積膜即下層膜;於前述下層膜之表面形成密 2促進膜;在前述密著性促進膜上形成光阻膜;對前述 人阻_行圖案曝光’而形成光阻圖t;將光阻圖案轉印 万;下層膜而形成前述下層膜圖案。 圖式之簡單説明 圖以〜⑽依步驟順序表示本發明之—實施例的圖案形 成方法的斷面圖; 圖1 G1係表示習知圖案形成方法之問題點的圖; 圖2A〜2F係依步驟順序表示本發明之另一實施例的圖案 形成方法之斷面圖; 圖3係表示下層膜表面之極性與發泡數的關係曲線; 圖4係表示下層膜之含碳量與被加工膜之推拔角曲線。 發明之詳細説明 本飪明人對於加工下層膜時,形成於下層膜上之蝕刻掩 杈會破裂的問題,經專心研究,結果,發現蝕刻掩模在下 - I I Γ 请先閱讀背面之注意事項再本頁) IV, 訂· 線. 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱) 497167 A7 五、發明說明( 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 層膜之姓刻途中會破裂,係蝕刻掩模與下層模之密著性很 低所造成者。亦即,發現即使在下層膜與蝕刻掩模之間滯 留氣體,若蝕刻掩模與下層膜之密著性很強,不會產生蝕 刻掩模之發泡乃至破裂,終完成本發明。 亦即’本發明之圖案形成方法,其特徵在於:在下層膜 表面實施密著性促進處理,或,於下層膜上形成密著性促 進膜。 在本發明之圖案形成方法中 增加下層膜表面極性之處理、 理’粗面化下層膜表面之處理 之處理等。 增加下層膜表面極性之處理 以下。具體的處理方法,可舉例對下層膜照射能;^,將 下層膜曝露於臭氧中。 如以上般所構成之本發明的方法中,於下層膜表面, 密著性促進處理…形成密著性促進膜。因此,因下严 膜之含碳量高,且氣體透過性低,蚀刻下層膜時,即使2 下層腠與其上之蝕刻掩‘模之間氣體源或其一部份 刀, :層:細"爸模會很強地密著,故不會造成“掩“ 泡、破衣(現像。因此,可正常地進行下層膜之加 又 以下,參照圖面而說明有關本發明之實施形輯。口。 首先/如圖1A所示,於晶圓基板1例如於石夕基板上开《 下層月旲3。又’在圖中,於晶圓基板 ^ 上m成下層月吴3,但,亦可不形成被力口工膜 ,密著性促進處理可舉例: 減少下層膜表面極性之處 ’於下層膜表面賦予黏著性 宜使對純水之接觸角爲20。 裝 施 層 線 成 本紐尺度適用中_家標準(CNS)A4規格(21G;:297公髮f 2 A7 B7 五、發明說明( 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 被力二膜2無特別限定,但可舉例如氧切⑽、氮化石夕 乳化碎^、或旋塗玻璃、使用於掩模製造時之空白 寺6、m緣μ、非晶珍、多切等之碎系材料、銘、 鋁矽化物、銅、鎢等之配線材料等。 ^層膜3之膜厚宜爲2〇〜5_nm的範圍。其理由係膜厚 出乂下/在被加工膜2之蝕刻途中下層膜3不被削 •于、’ U特足的尺寸加工被加工膜2乃很難,$外,若比=〇咖還原,將光阻圖案以乾式蚀刻法圖案轉印於下層 月吴〇時,尺寸變換差乃很明顯發生。/層膜3係碳原子含量具有㈣量%以上之膜或氣相堆 二ϋ相堆«可舉例以賤鍍法、cvd法、蒸鍍法等形=二例如可舉出:氧切、氮切、嫩碎、銘、鋁矽化物、氮化鈦、鉬、矽等。 以下’説明有關碳原子含量具有⑼重量%以上之膜。 :原:含量具有80重量%以上之膜的形成方&,宜爲塗 理由係若與CVD法比較,塗布法係製程很簡單,.P,製程成本。此外,詳述以塗布法之形成方法。芦:Ή有碳之‘化合物溶解於有機溶劑中而調製下 處含有碳之化合物並無特別限定,可爲例如 二f樹脂;丙炔醚;酚系樹脂、酚醛清漆系樹脂,芳香族化合物之分子量並血牡 理由係分子量爲膜^ ,, “版3 /谷畔於光阻落劑中,,右超過1QG,_,很難溶解於有機溶劑中,很難製成 本紙張尺度國家標準(CNS)A4規^^ -8 - χϋ公釐) 7---i----------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再本頁) ή^τ· ;線· /10/
、發明說明( 落液材料。 、化合物係不限於一種類,亦可混合數種的化合物。又, 依而要,爲謀求貯存安定性,亦可添加熱聚合防止劑,用 以對被加工膜提昇密著性之密著性提高劑,爲防止從被加 —膜朝光阻膜中反射的光,吸收紫外線之染料、聚砜、聚 苯並咪唑等之吸收紫外線的聚合物,導電性物質、以光、 熱屋生導電性之物質、或可使金屬化合物交聯之交聯劑。 有機i彳並典特別限定,但可舉例丙酮、甲乙酉同、甲爲 異:酮、m己酮等之酮系溶劑、甲基溶纖劑、甲基溶纖二 乙匕酸酯、乙基溶纖劑乙酸酯等之溶纖劑系溶劑、乳酸1 =、醋酸乙酯、醋酸丁酯、醋酸異戊酯等之酯系溶劑P甲 酉τ乙^于、兴丙醇等之醇系溶劑、其他茴香醚、二甲、 石油腦等。 、 以上足方法製成塗布材料,於被加工膜2上以例如旋塗 法等塗布溶液材料後,再加熱而使溶劑氣化,·俾 : 膜3 〇 ^ 加熱後之下層膜3中的碳原子含量相對於下層㈣〇重量 份必頊烏8 0重量份以上。其理由係不足8 〇重量份,被加 工膜2之蝕刻時無法得到必要且充分之蝕刻耐性。 其次’爲防止下層膜3加工時必要之蝕刻掩模的發泡、 破裂’進行促進下層膜3與其上之膜的密著性處理 性促進處理,係.下層膜3上所形成之膜,例如中間膜:梓 性很向時,當增加極性之處理,例如中間膜極性很低時, 宜減少極性之處理。 ----.V---I--------- Γ请先閱讀背面之注意事項再本頁} · 線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -9 -
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增加下層膝3極性之虛掷彳£坤丄 ^ 又處理,係對水之接觸角爲2 0 νλ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 下’更宜爲10、下,減少下層膜3極性之處理,係董" 水之接觸角爲50。以上,更宜爲7〇。以上。 ' 爲增加下層纟吴3極性,作蚀1 -hr ·ι ^ Γ係使具有如羰基之氧的取代基^ 含於構成下層膜3之化人铷鼠古# t 疋化口物馬有政”但,氧有時係招致音 刻耐性之劣化。下層腺1, 曰腠3之表面對純水之接觸角爲2 〇。^ 上時,如圖1B所示,以能量束之照射處理,或含有臭辈 之氣氛下曝露下層膜3,亦可使下層膜3之表面區域" 化,而增加極性。 能量束並無特別限定,但宜爲含有波長·麵以下之切 長區域的光,或,X線。其理由係7〇〇麵以上時能量邪 弱,要使下層膜3之表面氧化乃很難。曝光量宜爲 mJ/cm2〜1〇00 mJ/cm2之範圍,在1 mJ/cm2以下時能量乃邪 弱,要使下層膜3之表面氧化乃很難,在删嫌^以』 時,曝光量會過高,導致產能下降。 又’亦可使用電子束作爲能量束,電子束之照射量宜在 於0.1 #C/cm2〜1000 C/cm^範圍,在〇 uc/cm2以下時能 量很弱,要使下層膜表面氧化乃很難,在1〇〇〇 c/cm2以上 時,照射量會過高,而招致產能下降。 使下層膜3之極性減少的處理,可舉例曝露於特定化合 物例如含有六甲基二矽烷基胺等蒸氣的環境下。 進一步,藉由增加或減少下層膜3的極性,而提高密著 性之處理以外’亦可進行對下層膜3表面賦予黏著性之處 理,使下層膜3表面粗面化之處理等。 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) Γ-------I---I - I I (請先閱讀背面之注意事項再本頁) 訂-· 線· 497167 A7 五、發明說明(8 ) 又,亦可形成密著性促進膜,其係提高下層膜3M上 之膜例如後述之中間膜的密著性。如此之密著性促進膜宜 以極性南之材料來構成。例如··聚丙炔、聚丙炔醚 樹脂、驗酸清漆系樹脂、聚甲基丙缔酸甲g旨等。㈣性促 進膜的膜厚苴爲10〜1000 nm左右。· 其次,如圖1C所示,於下層膜3上形成中間層5 層膜厚宜在於10〜_nm的範圍,在1〇咖以下時 之敍刻途中中間膜5會被削去,在1〇〇〇_ 難加工中間膜5。 R 二:膜5之材料’係只要對一使用於下層膜3之 氧廷漿含有不揮發成分的材料即可,並無特別限定,作 舉例如無機酸化合物,具體上可舉例氧化石夕、氧化銘、 化鈦,或,氧化鎢等。 '此等之材料係氧與無機元素之結合會帶極性,與極性 〈下層膜表面區域4的潤濕性會提高,增加密接性,故 防止#刻掩模之破裂。 又’中間膜之極性低時,亦可使用聚甲基俨 樹脂等之極性低的材料.。 兀 〜其後,如圖1D所示,於中間膜5上塗布光阻溶液 仃加’形成光阻膜6。若使光阻膜6之膜厚變薄 此可k南曝光時之曝光量寬度、焦點寬度、或解 η:膜6之膜厚係若爲可使下層膜3"控制性二 岁的月吴厚,以薄者爲佳,宜爲10〜10000 nm的範圍。 光阻之種類並無特定限定,依目的而可選擇使用正型 的 可氧 可 線 含氟 進 獨 地 或 (CNS) A4 11- χ297 ) 497167 A7 B7 五、發明說明( ^ °具體上正型光阻可舉例:由㈣二疊氮與酚酸清漆 樹脂所構成的光阻(IX_77Q ]SR社製)、以卜咖保護之聚 乙缔基S分系樹脂與氧產生劑所構成的化學增幅型光阻 (α^εχ-ε、〉7 y b 一社製)等。又,負型之光阻可舉例: 由聚乙烯基酚與密胺樹脂及光氧產生劑所構成的化學增幅 型光阻(SNR 200,卜社製)、聚乙晞基紛與雙疊氮 化合物所構成的光阻(RD-2000N,日立化成社製)、脂肪族 烴基保護之聚甲基丙烯酸甲酯及光氧產生劑所構成的化學 增幅型光阻等,但不限於此等。 將此等之光阻溶液以例旋塗法、浸潰法等塗布於下層膜 上後,再加熱而使溶劑氣化,製成光阻膜6。 其次,對所形成之光阻膜6進行特定的圖案曝光。有關 曝光光源並無限定,可舉例如紫外線、X線、電子束、離 T束等。紫外線可舉例如··水銀燈之§線(436 1101)、{線 (365 _)、或 XeF(波長=351 _)、Xea(波長勹〇8 _)、 KrF(波長=248 nm)、KrC1(波長=222 麵)、(波長 Η” _)、F2(波長= i5i nm)等之準分子雷射。 口再者,如圖1 E所示,‘以TMAH、柯鹼等之鹼顯像液進行 頰像處理’可形成光阻圖案7。〖,依需要,爲減少進行 光曝光時所產生之光阻中的多重反射,爲防止進行上層反 射防止膜、或、電子束曝光時所產生之電荷負貞,亦可於 光阻膜之上層形成上層帶電防止膜。 其次,如圖1 F所示,使用乾式蝕刻法而將光阻圖案7之 圖案形狀轉印於中間膜5,則寻到中間膜圖案8。蝕刻方 •12- 本A張尺度迺用宁國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱) 裝 訂· · 線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 497167 A7 五、發明說明(1〇 式,只要爲例如反應性離子蝕刻、磁子型反應性離子蝕 刻、電子束離子蝕刻、ICP蝕刻、或ECR離子蝕刻等微細 加工者即可,並無特別限定。 其/人,如圖1 G所示,使用乾式蝕刻法而將中間膜圖案8 之圖案形狀轉印於下層膜3,得到下層膜圖案9。蝕刻方式 只要爲例如反應性離子蝕刻、磁子型反應性離子蚀刻、電 子束離子蝕刻、ICP蝕刻、或ECR離子蝕刻等微細加工者 即可,並無特別限定,但,氣體源宜使用含氧原子、或氯 原子 < 氣體,氧自由基、氯自由基與下層膜3之反應性 高,可以良好的產量進行被加工膜加工。含有氧原子戋氯 原子之氣體可舉例:〇2、(:0、^2、〇12等。進而,氣體源 宜含有氮原子或硫原子者,其理由係可異方性良好地加工 下層膜。如此之氣體源可舉例化、1^3、8〇?。此 亦可含有Ar、He等之氣體。 ~ " 如以上之做法,藉由蝕刻下層膜3,中間膜圖案8不合引 起破裂,可正常地加工下層膜3。其理由認爲如下。曰 亦即,以習知之方法,若蝕刻下層膜 ,,^ , q腰j,乳體源所生成 之自由基與下層膜會反.應而生成之揮發性成 氣體源所生成之自由基會充滿下層膜表面, ^〆 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 藉由充滿於下層膜表面之揮發成:仃蝕刻’ 破裂。 甲門挺圖案8會引起 然而,若依本發明之方法,藉增加下層膜 俾提高中間膜圖案8與下層膜3的密著性,故,F又極性:’ 膜3之表面,揮發性成分、氣體源 P使在下層 孔岐源所生成之 /丄〇/ A7 B7 五、發明說明() 自由基會充滿,中間膜圖案8會變成很難破裂。 、/、人如圖1 η所不’使用乾式蝕刻法而將下層膜圖案9 〈圖案形狀轉印於被加工膜2,可得到被加工膜圖案… 蚀刻万式係與中間膜之圖案化同樣。如此 性可使被加工膜圖案化。 . 问,、万 上述(貫施形態係説明—將光阻圖案之圖案形狀依序轉 於中間層、下層膜的情形,但,亦可於下層膜上直接形 成光阻圖案,再進行下層膜之加工。此時,光阻係作用爲 下層膜之蝕刻掩模,故必須含有金屬原子或半導體原子。 金屬原子可舉難、鈇、锆、料,半導體原子 矽、鍺等。 含有金屬原子或半導體原子之光阻中,係氧與金屬原子 或半導體原子之結合帶有極性,故與中間膜時同樣地,藉 由提高下層膜之極性’與下層膜表面之潤濕性會提高,下 層膜與光阻圖案之間的密著性會增加。因此,.可防止由光 阻圖案所構成的|虫刻掩模之破裂。 又,如以上般,於下層膜上直接形成光阻圖案,進行下 層膜之加工時,爲提高.光阻與下層膜之間的密著性,與中 間膜時同樣地,亦可於下層膜上形成密著性促進膜;;此 時’光阻不須含有金屬原子或半導體原子。 以下,説明有關本發明之各種實施例。 貫施例1 在本實施例中,使用中間膜、下層膜依序作爲掩模,而 加工作爲被加工膜之Si〇2膜的,參照圖i A〜圖i H而説明 -1 4 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 χ 297公釐) ----*----------裝--- (請先閱讀背面之注音?事項本頁) 訂: 線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 497167 A7 -------B7__ 五、發明說明(12 ) 之。 於矽晶圓1上以LPCVD法形成厚500疆之si〇2膜2作爲被 加工膜。然後,於被加工膜2上以下述(R1)〜(R5)及 (S1)〜(S10)之方法形成下層膜3 (圖1 A)。 下層膜3依需要如圖1 B所示,藉曝露於能量束之照射或 臭氧等’實施提高下層膜3之極性的處理。 (R1):將下述式(1)記載之平均分子量8,〇〇〇的含碳化合 物10 g溶解於乳酸乙酯90 g而調製下層膜溶液後,塗布於 被加工膜2上,使用熱平板而於氧濃度5〇 ppm以下之氮氣 環境下以350°C烘烤120秒,形成下層膜。又,任一者之下 層膜亦膜厚爲300 nm。 ---:------------- (請先閱讀背面之注意事項本頁)
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在(R2):(R1)中,使氧濃度爲l %。 在(R3):(R1)¥,使氧濃度爲20%。 (R4):在石墨板作爲標靶之〇 C濺鍍在氫氣中實施,形成 碳膜,作爲下層膜。 (R5):將平均重量分子量12,〇〇〇之甲酚酚醛清漆l〇 g溶解 於乳酸乙酯90 g而調製下層膜溶液後,在大氣中以35〇°c烘 烤120秒,形成下層膜。 (S1):以(R1)之方法形成的碳膜浸潰於η ppm濃度的臭 氧水中1秒鐘,而增加碳膜表面之極性。 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21〇 X 297公釐) 49/10/ A7 五、發明說明(13 (52) :在(S1)中,使浸透時間爲ι〇秒鐘。 (53) ··在(S1)中,使浸透時間爲⑻秒鐘。 (54) 對万;以(S1)〈万法形成的碳膜”乂⑽mJ/cm^、射 一含有波長157疆光之準分子燈,增加碳膜表面之極性。 (55) 對万、以(Sl)<方法形成的碳膜,以照射量工 照射電子束,而增加碳膜表面之極性。 _(S6):以(R4)之方法形成的碳膜浸透於15Ppm濃度之臭 氧水中1 0秒鐘而增加碳膜表面之極性。 (57) :以(R4)之方法形成的碳膜浸透於ΐ5 ρ—濃度之臭 氧水中6 0秒鐘而增加碳膜表面之極性。 (58) ·對以(S1)之方法形成的碳膜,以i〇〇 照射一 含有波長丨57 nm光之準分子燈,而增加碳膜表面之極性。 (59) :在(S8)中,使照射量爲1 J/cm2。 (SH)):在_中,於下層膜之藥液調製時,添加記載於 下述式(2)之界面活性劑0.丨g,增加下層膜表面之極性。 • «I 11 —II I I (請先閱讀背面之注意事項本頁) c2h5、 CH2=(^-CONHCH2CH2N-C2H: 〇2Η5 CH- ch3s〇4 '(2) -線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (SI 1):在以(Rl)之方法形成的下層膜上,重量平均分 量12,000之聚乙烯驗9 g溶解於乳酸乙酯Μ g而調製成的 液以旋塗法進行塗布後,以熱平板在大氣中3〇〇。〇下洪 1 2 0秒鐘’形成膜厚5 0 n m之密著性促進膜。 (S12)·在以(R2)之方法形成的下層膜上,以(sii)的方 -16- 用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 子 溶 烤 法 497167 A7
五、發明說明(14 ) 形成密著性促進膜。 (S13):在以_之方法形成的下層膜上,以(sn)的方法 形成密著性促進膜。 ⑻4”在以(R4)之方法形成的下層膜上,以(su)的方法 形成密著性促進膜。 . (S15):以(R5)的方法形成之下層膜浸漬於15 ppm濃度之 臭氧水中1 0秒鐘,增加碳膜表面之極性。 以元素分析法分析以上方法所形成的下層膜之碳含量, 結果’表不於下述表1中。又,測定對純水之接觸角,結 果同樣地表不於下述表1中。 其次’將下述式(3)記載之平均分子量7,〇〇〇的聚矽氧烷8 g溶解於異丙醇92 g中而調製中間膜溶液,於下層膜3上以 旋塗法塗布後,使用熱平板以3〇〇。(:烘烤120秒,如圖1 C所 示,形成膜厚70 nm之中間膜5。 ./ fH3 ? \ --O-Si—〇—Si-0-- ...(3) .\ | I T \ I I / ------------------ (請先閱讀背面之注意事項本頁) 訂. .線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 繼而,在中間膜5上,將下述式(4)所示之平均分子量 12000的抑制劑樹脂9.9 g、下述式(5)所示之氧產生劑〇·1 g 溶解於乳酸酯9〇 g而成的光阻溶液利用旋塗法塗布後,利 用熱平板在14 〇 °C下加熱9 0秒。如圖1 D所示,形成膜厚 150 nm之光阻膜6。 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) ^7167 A7
五、發明說明(15 )
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (N—〇一卜 Cf3 Ο 接著,利用一以ArF準分子雷射作爲光源之縮小光學型 步進·機(να=0·6)而進行圖案曝光後,利用熱平板在14〇。〇下 加熱9 0秒鐘。 、繼而,使用0.21當量之四銨氫氧化物而進行3〇秒鐘之坑 同〜、現,如圖1 Ε所示,形成直徑〇· 1 5 # m之接觸孔圖案。 /其次,如圖1F所示,將光阻圖案7轉印於中間膜3,而 形成中間膜圖案8。蝕刻裝置係使用磁子型蝕刻裝置,氣 體=分別使用流量20/20/100 SCCMtCF4/〇2/Ar,在激發^ 力治度2W/Cm2、眞空度75 mT〇rr、基板溫度8〇。〇之條件 下,進行蝕刻。蝕刻時間係相對於從圖案内之蝕刻速率算 出的剛好時間而進行5α〇/〇的過渡蝕刻。 其後,如圖1 G所示,將中間膜圖案8轉印於下層膜3而 形成下層膜圖案9。蝕刻裝置係使用磁子型反應性離子蝕 刻裝置,氣體源乃使用流量1〇〇/2〇〇 sccm之〇"%,在激發 電力密度2 W/cm2、眞空度40 mT〇rr、基板溫度2 〇 X:的條 件下進行蚀刻。 ' 其結果,有關接觸角高(超過2〇。)之下層膜(R1〜R4、 ----------------裝--- (請先閱讀背面之注意事項本頁) --線· -18-
497167 A7 B7 五、發明說明(16 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 S 1 0)之上的中間膜,係如圖1 G I所示 許多發泡,產生中間膜的破裂。 調查下層膜之接觸角與中間膜之發泡的數目,結果表示 方;下述表1中。又,相對接觸角而作圖發泡的數目,結果 表不於圖3中。從下述表1及圖3,接觸角愈低,發泡數愈 減少,大概在2 0。以下效果會顯現,1 〇。以下可完全防 止發泡。 又,在下述表1中,若比較(R1)與(Si)〜(S5)及 (S8)〜(Sll)、(R2)與(S12)、(R3)與(S13)、(R4)與(si4)、(R5) 與(s 1 5),因對臭氧水之浸透、電子束照射、準分子照射、 活性界面劑之塗布、密著性促進膜,被加工膜對純水之接 觸角會增加。又,中間膜對純水之接觸角爲8。,則親水 性高。從此事,發泡減少之理由認爲係因下層膜表面之親 水性會增加,而與親水性高的中間膜之間的密著性會提 高。 其次,如圖1 Η所示,將下層膜圖案9轉印於被加工 2。所使用之蝕刻裝置及蝕刻條件係與以光阻圖案6作爲 •刻掩模而蝕刻中間膜5時同樣。 被加工膜之推拔角隨著各下層膜而研究的妹果表示於 述表1中。又,對碳含量作圖推拔角之处 、 〜、、、D禾衣不於圖3中 從下述表1及圖3,碳含量愈高,以高異方性可進行被力 膜之加工,以大概80重量%以上之碳含量,可達ϋ 即推拔角爲8 5。以上之異方性。 下層膜之碳含量愈高,可得到對被加 腺足加工愈高的 在中間膜内可看到 ----Μ. I--— II------- (請先閱讀背面之注意事項本頁) 訂: 膜 下
X -線· -19- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 497167 A7 ---------------—---B7 五、發明說明(17 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 昱方性’係碳原子於被λπ 丁『、 .丨L η 、 嗅I蚀刻中很難被潑:鍍,碳含 量愈高’下層膜圖案於蝕刻中很難後退。 下層膜之 含碳量 么1 接觸角 發泡數目 推拔角 成膜方法 (wt%) [。] rj_ (R1) 92 80 560 88.5 _ (R2) 82 54 420 86 _ (R3) 79 41 250 84 (R4) 100 85 580 90 (R5) 72 19 14 76 (S1) 91 20 16 88 (S2) 90 12 9 88 (S3) 89 8 0 87七 (S4) 91 18 12 88 (S5) 90 9 0 88 (S6) 98 17 11 89 (S7) 97 9 0 89 (S8) 99 15 9 89.5 (S9) 95 ^ 7 0 88.5 (S10) 85 25 85 86.5 (S11) 92 19 14 88.5 —----— (S12) 82 19 14 86 (S13) 79 19 14 84 (S14) 100 19 14 ^90 一 (S15) 71 10 0 74
本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) ---------------裝--- (請先閱讀背面之注音^事項本頁) 訂·. --線· A7 B7 18 g 五、發明說明( 實施例2 :在本貫施例中,於實施例1係有關利用一含有矽作爲下 層躁加工之,刻掩模的光阻爲例,參照圖2a〜2f。 曰首先舁貝她例1同樣的做法,如圖2 A及2 B所示,於矽 :圓1 1上依序形成被加工膜1 2、下層膜i 3。〖,對於實 施極性增加處理之層 ' 卜層胰1 3,係於表面形成高極性區域 14。 繼而,於下層膜丨3上 10 A 对卜式(6)所示且平均分子量 13,〇.〇〇之抑制劑樹脂9·9 、、六妒丄。丨# 卜ι式(7)所示之氧產生劑0.1各 岭%万;礼鉍乙酯90 g而調製成的光 &、、 你 ..,τ , 且/谷政以從洤法塗布 後,以為平板在12〇°C下烘烤9〇秒, π后,“ 而如圖2C所示,形 月吴厗150 ηηι之光阻膜1 5。 ------------------ (請先閱讀背面之注意事項耳^ΙΓ本頁) 成 ·
广〇-s II 〇 CH3 -丨線_ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 接著’利用以ArF準分子雷射作爲弁 ^叱源足縮小光學型步 進機(ΝΑ = 0.6),而對光阻膜丨5進行圖安 Μ <曝光後,使用熱平 板而在1 20°C下加熱9 0秒。繼而,使、 &州0.21當f足四銨氫 •21- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公釐) /
五、發明說明(19 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 氧化物而進行3 〇秒之坑洞顯像,如圖2 d所示,形成一具 有直徑0.15" m之接觸孔圖案的光阻圖案16。 、 :、:、如圖2 E所示,將光阻圖案1 6轉印於下層膜丨3而 :士下層腠圖案"。所使用之蝕刻裝置及蝕刻條件係與在 貝訑例1中知中間膜圖案轉印於下層膜時同樣。 调查下層膜之接觸角及光阻圖案的發泡數後,得到 表2所示的結果。 從表2可知,接觸角愈低,發泡數愈減少,大概2〇。 下效果會顯現,在10。以下可完全防止發泡。 又,光阻膜對純水之接觸角爲9。,則親水性高。從 事可知,發泡減少之理由,乃與實施例i同樣地,下層 表面之親水性會增加’與親水性高之光阻膜之 會提高。 1 /、、、i圖2 F所7,將如以上所形成之下層膜圖案 孝Τ P万;被加工月吴;[2,可得到被加工膜圖案!卜所使用 蝕刻裝置及條件係與於實施例1將光阻圖案轉印於中間 時同樣。 對各下層膜調查被加‘工膜之推拔角後,可得到下述仏/ 所示之結果,以大概8Q重量%以上之碳含量,可達成容許 値即推拔角"85。以上之異方性。下層膜之碳含量 咼,可得到愈高之昱方忡,仏#店7 ,、万丨生,係崚原子在蝕刻中很難被 刻’碳含量愈高,下層膜圖案於蝕刻中很難後退。 以 此 膜 性 之 膜 表2 愈 ----?----------裝·— (請先閱讀背面之注意事項本頁) •線· _______ -22 - 本紙f尺度適用中_家標準(CNS)A4規彳^^; _297公爱). 497167 A7 _B7五、發明說明(20 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 表2 下層膜之成膜方法 接觸角(° ) 發泡數目 推拔角(° ) (RD 81 570 88.5 (R2) 54 410 87 (R3) 42 260 84 (R4) 84 580 90 (R5) 20 16 76 (S1) 21 18 88 (S2) 13 11 88 (S3) 9 0 87.5 (S4) 19 14 88 (S5) 10 0 88 (S6) 18 13 89 (S7) 10 0 89 (S8) 14 10 89.5 (S9) · 8 0 88.5 (S10) 26 86 86.5 (S11) 20 16 88.5 (S12) 20 15 86 (S13) 20 17 84 (S14) 20 16 90 (S15) 11 0 74 實施例3 在本實施例中,係説明有關使用一以氣相法成膜之矽氮 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱) ----L----------裝--- (請先閱讀背面之注意事項本頁) 訂: -丨線· ^/167 A7
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 化膜作爲下層膜的情形。 首先,如圖1A所示,以下之方法於矽晶圓上形 膜3作爲下層膜。下層膜依需要,如圖i B所示^ 束,形成密著性促進膜4而實施一使下層膜3盥中和電’ 密著性的處理。 . ^ 5 ^ 016):以CVD法形成膜厚20〇nm之矽氮化膜。 (516) :對一以(R6)的方法所形成之矽氮化膜 1 mC/cm2照射電子束。 (517) :在(R6)中,使照射量爲1〇 mC/cm2。 (S 1 8) ··在(R6)中,使照射量爲 1〇〇 niC/cm2。 (519) :在(R6)中,使照射量爲1 mC/cm2。 (520) :以實施例1之(811)之方法於下層膜上形成密 促進膜。 然後,在以如上的方法所形成之各下層膜3上,以會 例1的方法,如圖1 C所示,形成中間膜5。 其次,如圖1D所示,於中間膜5上以同於實施例}的 法形成光阻膜6,進一步進行圖案曝光,如圖丨E所示, 成接觸孔圖案7。 . 再來,以同於實施例1之方法,如圖1 F所示,將光阻 案7轉印於中間膜5,而形成中間膜圖案$。 其後,如圖1 G所示,將中間膜圖案8轉印於下層膜3 形成下層膜圖案9。蚀刻裝置係使用磁子型反應性離子 刻裝置,氣體源使用流量100/200 sccm<〇2/N2,以激發 子治度2 W/cm2、眞2度40 mTorr、基板溫度2 0 °C之條 以照射 ----------------裝--- (請先閱讀背面之注意事項本頁) J^T· i線. •24- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) A7 發明說明( B7 22 下進行蝕刻。 ”〜果有關未知'射電子束之下層膜,如圖1 g '所示, 中間膜内可看到發泡。 、各下層Μ及密著性促進膜對純水之接觸角與中間膜之發 數目紅凋查之結果表示於下述‘表3中。又,中間膜對 純:之接觸角高達8。,則親水性很高。 k下述表3可知,對下層膜照射電子束,但,於下層膜 上=成密著性促進膜,親水性會增加。從此事,藉電子束 =…、射或沧著性促進膜的形成致發泡減少之理由,係與實 他例1同彳水’藉由對下層膜之電子束照射或密著性促進膜 又形成,致下層膜表面之親水性會增加,與親水性很高 中間膜之間的密著性會提高。 之 ----;-----------裝·— (請先閱讀背面之注意事項本頁) · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 表3 下層膜之成膜方法 接觸角「° 1 發泡數目 (R6) 57 430 (S16) 20 12 (S17) * 18 2 (S18) 16 · 0 (S19) 15 0 (S20) 14 0 本〃 &例係爲提南下層膜與中間膜之密著性,使下; 之極性降低時的實施例。 首先,如圖1 A所示,於矽晶圓上形成鋁矽化物膜2作 膜 爲 •線· -25- 紙一本 1尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐 ^/107
五、發明說明(23 ) 被加工膜。然後,以如下的方法形成下層膜3。 (R7):以LPCVD法形成膜厚3〇〇 nm之氧化矽膜。 (521) :對(R7)之方法所形成的氧化矽膜,在13〇r下加熱 曰曰圓同時並於7T甲基二矽烷基胺蒸氣中曝露3 〇秒。 (522) :在(S21)中,使曝露時間爲6〇秒。 (523) :在(S21)中,使曝露時間爲ι2〇秒。 (524) :在(S21)中,使曝露時間爲ι8〇秒。 (525) :係將以下述式(8)所示且平均分子量^200的氟化 合物(n/m=7/l) 10 g溶解於全氟醚9〇 g而調製成的溶液以旋 塗法進行塗布後,在2〇〇°C下加熱6 〇秒,形成密著性促進 膜0 ---,-----------裝— (請先閱讀背面之注意事項i寫本頁)
Η^τ· 〇 0 \〆 CF, 然後’將以下述式(9)所示之平均分子量8,〇〇〇的聚矽氧 8 g落解於異丙醇92 g而調製中間膜溶液,再以如上之方 法所形成的各下層膜3上,藉旋塗法塗布後,使用熱平板 在300 C下烘烤120秒,如圖1 c所示,形成膜厚70 nm之中 間膜5。 --線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
A7 B7 五、發明說明(24
(請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 其次’如圖1 D所示,於中間膜5上以同於實施例1之方 法形成光阻膜6,進一步進行圖案曝光,如圖丨E所示,形 成 1 10 nm L/S 圖案 7。 其次,以同於實施例丨之方法,如圖丨F所示,將光阻圖 案7轉印於中間膜5,形成中間膜圖案8。 . 然後,如圖1 G所示,將中間膜圖案8轉印於下層膜3而 形成下層膜圖案9。蝕刻裝置係使用磁子型反應性離子蝕 刻裝置,氣體源乃使用流量2〇/2〇/1〇〇 sccmiCFV〇2/Ar, 以激發電力密度2 W/Cm2、眞空度40 mT〇rr、基板溫度2 〇 C的條件進行触刻。 其結果,有關未實哼疏水化處理之下層膜,係如圖! g, 所示,於中間膜而會看到發泡。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 各下層膜及密著性促進膜對純水之接觸角與中間膜之發 泡數目,經調查結果,表示於下述表4中。又,中間膜對 純水之接觸角高達8 9。,則疏水性高。 從下述表4可知,下層膜曝露於六甲基二矽烷基胺蒸氣 中,或,於下層膜形成密著性促進膜,致疏水性會增加。 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21〇 X 297公釐) 497167 A7 B7 五、發明說明(25 從此事,藉由曝露於六甲基二矽/尖基胺瘵氣中或密著性你進膜的形&,發泡減少之理由,係與實施m同樣,夢下 層膜在六甲基二親胺蒸氣中曝露或密著性促進斷 成,致下層膜表面之疏水性會拇 、 人 曰、力口,而與疏水性高之中 膜之間的密著性會提高。 』 表4 Γ" 下層膜之成膜方法 接觸角[° ] 發泡數目 (R7) ___ 2 --~— (S21)__ 52 —-— _ 12 (S22) 67 ---- 3 (S23) 76 2 (S24) 82 ^— 0 (S25) 88 0 (請先閱讀背面之注意事項1 --- ▼寫本頁} . 、 十、贫明,因於下層膜表面實 施全、著性促進處理’或,形成贫友 〜风ώ孝性促進膜;故下層膜之 碳含量高’氣韓透過性低,刻下層膜時,即使在下芦 .膜與其上之蚀刻掩模之間氣體源或其-部分會存積,下; 膜與蚀刻掩模會很強地密著,妗. ^ ^故蝕刻掩模會發泡,且發泡 之現像不會發生。因此,可正當妯 吊地進行下層膜的加工。 •線! 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 .28-
Claims (1)
- 六 、申請專利範 圍 :圖案形成方法,其具備如下步驟: 沐尸基板上’形成一具有碳原子含量80重量%以上、从 或氣相堆積膜即下層膜; 上 < 月吴 月)述下層膜之表面實施密著性促進處理; 在經實施密著性促進處理之 中間膜; J、Γ嘈胰的表面,形成 於前述中間膜上形成光阻膜; =述光阻膜進行圖案曝光,而形成光阻圖案; 裝 ::述光阻圖案轉印於中間膜而形成中間膜圖案; 2·根二申?1圖案轉印於下層膜而形成前述下層膜圖案。 =專利範圍第】項之方法,其中密著性促 ^保使下層膜表面之極性增加之處理。 訂 = = f圍第2項之方法,其中使下層膜表面之 ㈢口〈 &理’係以使其對純水之接觸角爲2 0以下的 万式’使極性增加之處理。 線 4.=…青專利範圍第2項之方法,其中使下層膜表面之 極性増加之處理’係對下層膜照射能量束之處理。 〕·:艮據申請專利範圍第2項之方法,其中使下層膜表面之 極性增加之處理’係使下層膜曝露於臭氧中之處理。 6·根據申請專利範圍第η之方法,其中密著性促進處理 係使下層膜表面之極性減少之處理。 7·根據申請專利範圍第6項之方法,其中使下層膜表面之 極性減少之處理,係使下層膜曝露於一含有六曱基二矽 火元基氨蒸氣之環境下之處理。 •29- A、申睛專利範圍 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -種圖案形成方法,其具備如下步驟: ^基板上’形成—具有碳原子含量80重量%以上、从 或氣相堆積膜即下層膜; '^膜 則逑下層膜之表面實施密著性促進處理; 經實施密著性促進處理之前述下層膜的表面, 原子或半導體原子之光阻膜; 遵μ述光阻膜進行圖案曝光,而形成光阻圖案; 案將前述光阻膜圖案轉印於下層膜而形成前述下層膜 9.:據中請專利範圍“項之方法,其中密著性促進處 *、使下層膜表面之極性增加之處理。 ^ 川·:艮:申請專利範圍第9項之方法,其中使下層膜表面 、增加(處理,係以使其對純水之接觸角爲20。以 的方式’使極性增加之處理。 U.:艮據申請專利範圍第9項之方法,其中使下層膜表面 極性增加之處理,係對下層膜照射能量束之處理。 …:艮據申請專利範圍第9項之方法,其中使下層膜表面 極性增加之處理,係使下層膜曝露於臭氧中之處理。 乂根據申請專利範圍第8項之方法,其中密著性促進處 係使下層膜表面之極性減少之處理。 14.根據申請專利範圍第13項之方法,其中使下層膜表面 =性減=、之處理,係使下層膜曝M —含有六曱基二 ^基氨备氣之環境下之處理。 根據中請專利範圍第14項之方法,纟中前述光阻膜所含 圖 理 之 下 之 之 理 之 矽 --------------裝--- (請先閱讀背面之注咅?事項本頁) 線· ____—__ -30-A8B8C8D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 =金屬原子,係至少—種選自_,欽,錯 之群。 16’根據申請專利範圍第14項之方法… 有之半導體原子,係至少:I且月吴所含 17·、插同卷 係土 /種埯自鍺及矽所構成之群。 種圖案形成方法,其具備如下步驟·· 於基板上,形成一具有碳原子 ΛΤ 里川重里%以上之脸 次虱相堆積膜即下層膜; 上 < 月吴 於前述下層膜之表面形成密著性促進膜; 於前述密著性促進膜上形成中間膜; 於前述中間膜上形成光阻膜; 對f述光阻膜進行圖案曝光,而形成光阻圖案; 2前述光阻圖案轉料中間膜而形成中間膜圖案; 知中間膜圖案轉印於下層膜而义 18姐械1 9旲向巾成則述下層膜圖案c •根據申請專利範圍第1 7項之方、丰 间示1 ,,、之万法,其中密著性促進膜 由酚系樹脂或酚醛清漆樹脂所構成。 一種圖案形成方法,其具備如下步驟: =基板上,形成-具有碳原子含量8〇重量%以上之 或氣相堆積膜即下層膜; 於前述下層膜之表面形成密著性促進膜; 於前述密著性促進膜上形成光阻膜; 於前述光阻膜進行圖案曝光,而形成光阻圖案: :光阻圖案轉印於下層膜而形成前述下層膜圖案。 2〇.根據中請專利範圍化項之方法,其中密著性促進膜 由紛系樹脂或酚醛清漆樹脂所構成。 及鶏所構 係 19 膜 Μ -31- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(2Μ χ 297^^y
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