(57)【要約】多層画像形成系においてリソグラフプロセス中に生じた間違い、例えば不正確な膜厚、好ましくないコーティング品質、および不正確な特徴寸法の解決方法を提供する。製造効率を最適化するには、下部層(アンダーコートすなわち下層)を除去、再コートおよび通常、硬化することなしに上部層(画像形成層)を除去できることが望ましい。基板スタックから画像形成層を除去するための再処理方法は、このような方法である。スタックは、基板、基板に隣接する下層および下層に隣接するケイ素を含んでいる画像形成層からなる。方法は、(ａ) 基板スタックを画像形成層除去溶媒と接触させ；(ｂ) 画像形成層除去溶媒を用いて画像形成層を除去し、それによって基板／下層スタックを形成し、その際、画像形成層除去溶媒は、グリコールエーテル、ケトン、エステル、ラクテート、ジメチルスルホキシド(ＤＭＳＯ)、ジメチルホルムアミド(ＤＭＦ)、テトラヒドロフラン(ＴＨＦ)、メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、テトラヒドロピラン、エチルテトラヒドロピラン−４−アセテート、メチルテトラヒドロピラン−４−メタノール、テトラヒドロピラン−４−オン、ｎ−ブチルアセテート、ｎ−アミルアセテートおよびそれらのいずれかの組み合わせからなる群より選ばれ；そして(ｃ) 画像形成層を除去した後、画像形成層除去溶媒を基板／下層スタックから除去する：工程からなる。
2006507518.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板スタックから画像形成層を除去するための再処理方法であって、該スタックは、基板、基板に隣接する下層、および下層に隣接するケイ素含有画像形成層からなり、
(ａ) 上記基板スタックを画像形成層除去溶媒と接触させ；
(ｂ) 上記画像形成層除去溶媒を用いて上記画像形成層を除去し、それによって基板／下層スタックを形成し、その際、該画像形成層除去溶媒は、グリコールエーテル、ケトン、エステル、ラクテート、ジメチルスルホキシド(ＤＭＳＯ)、ジメチルホルムアミド(ＤＭＦ)、テトラヒドロフラン(ＴＨＦ)、メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、テトラヒドロピラン、エチルテトラヒドロピラン−４−アセテート、メチルテトラヒドロピラン−４−メタノール、テトラヒドロピラン−４−オン、ｎ−ブチルアセテート、ｎ−アミルアセテートおよびそれらのいずれかの組み合わせからなる群より選ばれ；そして
(ｃ) 上記画像形成層を除去した後、上記基板／下層スタックから上記画像形成層除去溶媒を除去する
工程からなる上記方法。
【請求項２】
基板が、ケイ素、窒化物、酸化物、オキシナイトライド、ケイ素の無機誘導体、窒化物コーティング、金属、低ｋ誘電体コーティング、銅、アルミニウム、タングステン、低ｋ有機材料、炭素ドープされたケイ素、炭素ドープされた酸化物、およびそれらのいずれかの組み合わせからなる群より選ばれる請求項１に記載の再処理方法。
【請求項３】
下層が１つまたはそれ以上の有機膜である請求項１に記載の再処理方法。
【請求項４】
画像形成層が化学増幅型フォトレジストである請求項１に記載の再処理方法。
【請求項５】
基板スタック上の画像形成層が放射線に露光されていない請求項１に記載の再処理方法。
【請求項６】
基板スタック上の画像形成層が放射線源および現像剤に曝された請求項１に記載の再処理方法。
【請求項７】
画像形成層除去溶媒が、ケトン、エステル、２−ヘプタノン、メチルプロピルケトン、ＰＧＭＥ、ＰＧＭＥＡ、乳酸エチル、シクロヘキサノン、ｎ−ブチルアセテート、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、グリコールモノエーテル、およびそれらのいずれかの組み合わせからなる群より選ばれる請求項１に記載の再処理方法。
【請求項８】
画像形成層除去溶媒が、２−ヘプタノン、シクロヘキサノン、ｎ−ブチルアセテート、ＰＧＭＥ、ＰＧＭＥＡ、ケトン混合物(ここで、ケトンは画像形成層除去溶媒の５０％を超えて含まれる)、グリコールモノエーテル溶媒(ここで、グリコールモノエーテル溶媒は画像形成層除去溶媒の５０％を超えて含まれる)、ケトン、グリコールモノエーテルおよびグリコールモノエーテルエステルの３つまたはそれ以上の混合物、ならびにそれらのいずれかの組み合わせからなる群より選ばれる請求項１に記載の再処理方法。
【請求項９】
画像形成層除去溶媒が、２−ヘプタノン、シクロヘキサノン、ｎ−ブチルアセテート、ＰＧＭＥ、ＰＧＭＥＡ、ケトン約７０％〜約９０％およびラクテート約１０％〜約３０％を含む溶媒混合物、グリコールモノエーテル約７０％〜約９５％およびラクテート５％〜約３０％を含む溶媒混合物、グリコールモノエーテル約５０％〜約７０％、ケトン約１％〜約２０％、およびグリコールモノエーテルエステル約５％〜約３５％を含む溶媒混合物、ならびにそれらのいずれかの組み合わせからなる群より選ばれる請
求項１に記載の再処理方法。
【請求項１０】
工程(ａ)の接触工程を、浸漬、軌道上への設置およびそれらのいずれかの組み合わせからなる群より選ばれる手段によって実施する請求項１に記載の再処理方法。
【請求項１１】
接触手段が軌道上への設置であり、そして基板スタックが、床に対して平行、垂直、または角度つきからなる群より選ばれる方向性を有する請求項１０に記載の再処理方法。
【請求項１２】
画像形成層除去溶媒が、ストリーミング、噴霧、およびそれらのいずれかの組み合わせからなる群より選ばれる方法によって施される、請求項１１に記載の再処理方法。
【請求項１３】
基板スタックが、軌道上で回転している、軌道上で静止している、およびそれらのいずれかの組み合わせである請求項１１に記載の再処理方法。
【請求項１４】
画像形成層除去溶媒を約３０秒から約５分間、画像形成層に接触させる請求項１に記載の再処理方法。
【請求項１５】
画像形成層除去溶媒が約１８℃〜約２５℃の温度である請求項１に記載の再処理方法。
【請求項１６】
工程(ｃ)の除去工程が、スピンさせる、すすぐ、およびそれらのいずれかの組み合わせからなる群より選ばれる手段を含む請求項１に記載の再処理方法。
【請求項１７】
スピン手段が、基板／下層スタックを約１０００rpm〜約５０００rpmで約１０秒〜約１２０秒間スピンさせることからなる請求項１６に記載の再処理方法。
【請求項１８】
すすぐ手段が、水ですすぐ、さらに画像形成層除去溶媒ですすぐ、またはそれらのいずれかの組み合わせからなる請求項１６に記載の再処理方法。
【請求項１９】
工程(ｃ)の後、スピン乾燥、周囲空気乾燥、ベーキング、スタック表面にガスを流す、およびそれらのいずれかの組み合わせからなる群より選ばれる手段によって基板／下層スタックから全ての残留水分、残留溶媒およびそれらの組み合わせを除去する工程をさらに含む請求項１に記載の再処理方法。
【請求項２０】
ベーキング手段が、オーブンベーキング、ホットプレートベーキング、赤外ベーキングおよびそれらのいずれかの組み合わせからなる群より選ばれる請求項１９に記載の再処理方法。
【請求項２１】
ベーキングが、約１００℃〜２０５℃の温度で実施される、請求項２０に記載の再処理方法。
【請求項２２】
基板スタック上の画像形成層上の１つまたはそれ以上の欠陥を修正するためのリソグラフ画像形成再処理方法であって、該基板スタックは、基板、基板に隣接する下層、および下層に隣接するケイ素含有画像形成層からなり、
(ａ) 上記基板スタックを、グリコールエーテル、ケトン、エステル、ラクテート、ジメチルスルホキシド(ＤＭＳＯ)、ジメチルホルムアミド(ＤＭＦ)、テトラヒドロフラン(ＴＨＦ)、メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、テトラヒドロピラン、エチルテトラヒドロピラン−４−アセテート、メチルテトラヒドロピラン−４−メタノール、テトラヒドロピラン−４−オン、ｎ−ブチルアセテート、ｎ−アミルアセテートおよびそれらのいずれかの組み合わせからなる群より選ばれる画像形成層除去溶媒と接触させ；
(ｂ) 上記画像形成層除去溶媒を用いて上記画像形成層を除去し、これによって基板／
下層スタックを形成し；
(ｃ) 上記画像形成層を除去した後、上記基板／下層スタックから上記画像形成層除去溶媒を除去し；
(ｄ) 上記基板／下層スタックを新たな画像形成層でコーティングし；
(ｅ) 上記新たな画像形成層を放射線に露光させ；そして
(ｆ) 上記新たな画像形成層を現像する
工程からなる上記方法。
【請求項２３】
基板が、ケイ素、窒化物、酸化物、オキシナイトライド、ケイ素の無機誘導体、窒化物コーティング、金属、低ｋ誘電体コーティング、低ｋ有機材料、銅、アルミニウム、タングステン、炭素ドープされた酸化物、炭素ドープされたケイ素およびそれらのいずれかの組み合わせからなる群より選ばれる請求項２２に記載のリソグラフ画像形成再処理方法。
【請求項２４】
下層が１つまたはそれ以上の有機膜である請求項２２のリソグラフ画像形成再処理方法。
【請求項２５】
画像形成層が化学増幅型フォトレジストである請求項２２に記載のリソグラフ画像形成再処理方法。
【請求項２６】
基板スタック上の画像形成層が放射線に露光されていない請求項２２に記載のリソグラフ画像形成再処理方法。
【請求項２７】
基板スタック上の画像形成層が放射線源および現像剤に曝された請求項２２に記載のリソグラフ画像形成再処理方法。
【請求項２８】
画像形成層除去溶媒が、ケトン、エステル、２−ヘプタノン、メチルプロピルケトン、ＰＧＭＥ、ＰＧＭＥＡ、乳酸エチル、シクロヘキサノン、ｎ−ブチルアセテート、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、グリコールモノエーテル、およびそれらのいずれかの組み合わせからなる群より選ばれる請求項２２に記載のリソグラフ画像形成再処理方法。
【請求項２９】
画像形成層除去溶媒が、２−ヘプタノン、シクロヘキサノン、ｎ−ブチルアセテート、ＰＧＭＥ、ＰＧＭＥＡ、ケトン混合物(ここで、ケトンは画像形成層除去溶媒の５０％を超えて含まれる)、グリコールモノエーテル溶媒(ここで、グリコールモノエーテル溶媒は画像形成層除去溶媒の５０％を超えて含まれる)、ケトン、グリコールモノエーテルおよびグリコールモノエーテルエステルの３つまたはそれ以上の混合物、およびそれらのいずれかの組み合わせからなる群より選ばれる請求項２２に記載のリソグラフ画像形成再処理方法。
【請求項３０】
画像形成層除去溶媒が、２−ヘプタノン、シクロヘキサノン、ｎ−ブチルアセテート、ＰＧＭＥ、ＰＧＭＥＡ、ケトン約７０％〜約９０％およびラクテート約１０％〜約３０％を含む溶媒混合物、グリコールモノエーテル約７０％〜約９５％およびラクテート５％〜約３０％を含む溶媒混合物、グリコールモノエーテル約５０％〜約７０％、ケトン約１％〜約２０％、およびグリコールモノエーテルエステル約５％〜約３５％を含む溶媒混合物、ならびにそれらのいずれかの組み合わせからなる群より選ばれる請求項２２に記載のリソグラフ画像形成再処理方法。
【請求項３１】
工程(ａ)の接触工程を、浸漬、軌道上への設置およびそれらのいずれかの組み合わせからなる群より選ばれる手段によって実施する請求項２２に記載のリソグラフ画像形成再処理方法。
【請求項３２】
接触手段が軌道上への設置であり、そして基板スタックが、床に対して平行、垂直、または角度つきからなる群より選ばれる方向性を有する請求項３１に記載のリソグラフ画像形成再処理方法。
【請求項３３】
画像形成層除去溶媒が、ストリーミング、噴霧、およびそれらのいずれかの組み合わせからなる群より選ばれる方法によって施される、請求項３２に記載のリソグラフ画像形成再処理方法。
【請求項３４】
基板スタックが、軌道上で回転している、軌道上で静止している、およびそれらのいずれかの組み合わせである請求項３２に記載のリソグラフ画像形成再処理方法。
【請求項３５】
画像形成層除去溶媒を約３０秒から約５分間、画像形成層に接触させる請求項２２に記載のリソグラフ画像形成再処理方法。
【請求項３６】
画像形成層除去溶媒が約１８℃〜約２５℃の温度である請求項２２に記載のリソグラフ画像形成再処理方法。
【請求項３７】
工程(ｃ)の除去工程が、スピンさせる、すすぐ、およびそれらのいずれかの組み合わせからなる群より選ばれる手段を含む請求項２２に記載のリソグラフ画像形成再処理方法。
【請求項３８】
スピン手段が、基板／下層スタックを約１０００rpm〜約５０００rpmで約１０秒〜約１２０秒間スピンさせることからなる請求項３７に記載のリソグラフ画像形成再処理方法。
【請求項３９】
すすぐ手段が、水ですすぐ、さらに画像形成層除去溶媒ですすぐ、またはそれらのいずれかの組み合わせからなる請求項３７に記載のリソグラフ画像形成再処理方法。
【請求項４０】
工程(ｃ)の後、全ての残留水分、残留溶媒およびそれらの組み合わせを基板／下層スタックから除去する工程をさらに含む請求項２２に記載のリソグラフ画像形成再処理方法。
【請求項４１】
スピン乾燥、周囲空気乾燥、ベーキング、スタック表面にガスを流す、およびそれらのいずれかの組み合わせからなる群より選ばれる手段によって基板／下層スタックから残留水分、残留溶媒およびそれらの組み合わせを除去する請求項４０に記載のリソグラフ画像形成再処理方法。
【請求項４２】
ベーキング手段が、オーブンベーキング、ホットプレートベーキング、赤外ベーキングおよびそれらのいずれかの組み合わせからなる群より選ばれる請求項４１に記載のリソグラフ画像形成再処理方法。
【請求項４３】
ベーキングが、約１００℃〜２０５℃の温度で実施される請求項４２に記載のリソグラフ画像形成再処理方法。
【請求項４４】
新たな画像形成層がケイ素を含む請求項２２に記載のリソグラフ画像形成再処理方法。
【請求項４５】
工程(ｄ)の後、新たな画像形成層をベークする工程をさらに含む請求項２２に記載のリソグラフ画像形成再処理方法。
【請求項４６】
ベーキング工程が約３０秒〜約１２０秒の間で実施される請求項４５に記載のリソグラフ画像形成再処理方法。
【請求項４７】
ベーキング工程が約９０℃〜約１５０℃の温度で行われる請求項４５に記載のリソグラ
フ画像形成再処理方法。
【請求項４８】
工程(ｅ)において新たな画像形成層を画像様露光させる請求項２２に記載のリソグラフ画像形成再処理方法。
【請求項４９】
放射線が、高圧水銀ランプ、ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザ、電子線、Ｘ線、およびそれらのいずれか組み合わせからなる群より選ばれる放射線源から誘導される請求項２２に記載のリソグラフ画像形成再処理方法。
【請求項５０】
放射線が約２４８ｎｍまたはそれより小さい波長を有する請求項２２に記載のリソグラフ画像形成再処理方法。
【請求項５１】
放射線が１９３ｎｍまたは２４８ｎｍの波長を有する請求項５０に記載のリソグラフ画像形成再処理方法。
【請求項５２】
工程(ｅ)の後、露光された新たな画像形成層をベークする工程をさらに含む請求項２２に記載のリソグラフ画像形成再処理方法。
【請求項５３】
ベーキング工程が約５秒〜約３００秒の間で実施される請求項５２に記載のリソグラフ画像形成再処理方法。
【請求項５４】
ベーキング工程が約５０℃〜約１５０℃の温度で行われる請求項５３に記載のリソグラフ画像形成再処理方法。
【請求項５５】
現像工程(ｆ)が水性アルカリ溶液現像剤の使用を含む請求項２２に記載のリソグラフ画像形成再処理方法。
【請求項５６】
水性アルカリ溶液現像剤が、アルカリ金属シリケート、ホスフェート、水酸化物、カーボネート、テトラアルキルアンモニウムヒドロキシド、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(ＴＭＡＨ)、およびそれらのいずれかの組み合わせからなる群より選ばれる水溶液を含む請求項５５に記載のリソグラフ画像形成再処理方法。
【請求項５７】
基板スタックから画像形成層を除去するための再処理方法であって、該スタックは、基板、基板に隣接する下層および下層に隣接するケイ素含有画像形成層からなり、
(ａ) 上記基板スタックを画像形成層除去溶媒と接触させ；
(ｂ) 上記画像形成層除去溶媒を用いて上記画像形成層を除去し、それによって基板／下層スタックを形成し、その際、該画像形成層除去溶媒は、グリコールエーテル、ケトン、エステル、ラクテート、ジメチルスルホキシド(ＤＭＳＯ)、ジメチルホルムアミド(ＤＭＦ)、テトラヒドロフラン(ＴＨＦ)、メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、テトラヒドロピラン、エチルテトラヒドロピラン−４−アセテート、メチルテトラヒドロピラン−４−メタノール、テトラヒドロピラン−４−オン、ｎ−ブチルアセテート、ｎ−アミルアセテートおよびそれらのいずれかの組み合わせからなる群より選ばれ；
(ｃ) 上記画像形成層を除去した後、リンス溶液で上記基板／下層スタックから上記画像形成層除去溶媒をすすぎ；そして
(ｄ) 上記基板／下層スタックをベーキングしてリンス溶液を除去する
工程からなる上記方法。
【請求項５８】
基板が、ケイ素、窒化物、酸化物、オキシナイトライド、ケイ素の無機誘導体、窒化物コーティング、金属、低ｋ誘電体コーティング、低ｋ有機材料、銅、アルミニウム、タングステン、炭素ドープされた酸化物、炭素ドープされたケイ素、およびそれらのいずれか
の組み合わせからなる群より選ばれる請求項５７に記載の再処理方法。
【請求項５９】
下層が１つまたはそれ以上の有機膜である請求項５７の再処理方法。
【請求項６０】
画像形成層が化学増幅型フォトレジストである請求項５７に記載の再処理方法。
【請求項６１】
基板スタック上の画像形成層が放射線に露光されていない請求項５７に記載の再処理方法。
【請求項６２】
基板スタック上の画像形成層が放射線源および現像剤に曝された請求項５７に記載の再処理方法。
【請求項６３】
画像形成層除去溶媒が、ケトン、エステル、２−ヘプタノン、メチルプロピルケトン、ＰＧＭＥ、ＰＧＭＥＡ、乳酸エチル、シクロヘキサノン、ｎ−ブチルアセテート、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、グリコールモノエーテル、およびそれらのいずれかの組み合わせからなる群より選ばれる請求項５７に記載の再処理方法。
【請求項６４】
画像形成層除去溶媒が、２−ヘプタノン、シクロヘキサノン、ｎ−ブチルアセテート、ＰＧＭＥ、ＰＧＭＥＡ、ケトン混合物(ここで、ケトンは画像形成層除去溶媒の５０％を超えて含まれる)、グリコールモノエーテル溶媒(ここで、グリコールモノエーテル溶媒は画像形成層除去溶媒の５０％を超えて含まれる)、ケトン、グリコールモノエーテルおよびグリコールモノエーテルエステルの３つまたはそれ以上の混合物、およびそれらのいずれかの組み合わせからなる群より選ばれる請求項５７に記載の再処理方法。
【請求項６５】
画像形成層除去溶媒が、２−ヘプタノン、シクロヘキサノン、ｎ−ブチルアセテート、ＰＧＭＥ、ＰＧＭＥＡ、ケトン約７０％〜約９０％およびラクテート約１０％〜約３０％を含む溶媒混合物、グリコールモノエーテル約７０％〜約９５％およびラクテート５％〜約３０％を含む溶媒混合物、グリコールモノエーテル約５０％〜約７０％、ケトン約１％〜約２０％、およびグリコールモノエーテルエステル約５％〜約３５％を含む溶媒混合物、ならびにそれらのいずれかの組み合わせからなる群より選ばれる請求項５７に記載の再処理方法。
【請求項６６】
すすぐ工程(ｃ)が、基板／下層スタックを水、さらなる画像形成層除去溶媒、またはそれらのいずれかの組み合わせを含む請求項５７に記載の再処理方法。
【請求項６７】
ベーキング工程(ｄ)が、オーブンベーキング、ホットプレートベーキング、赤外ベーキングおよびそれらのいずれかの組み合わせからなる群より選ばれる請求項５７に記載の再処理方法。
【請求項６８】
ベーキング工程(ｄ)が、約１００℃〜約２０５℃の温度で実施される請求項５７に記載の再処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造に使用する深紫外リソグラフィ、そしてより詳しくは多層フォトレジスト系の再処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスは小型化の傾向にあり、デバイスの微細パターンを描画するのに使用するフォトリソグラフィでは厳密さが高まっている。より細かい解像度が要求されるため、画像形成波長は、３６５ｎｍ(高圧水銀ランプ)から２４８ｎｍ(ＫｒＦエキシマレーザ)、１９３ｎｍ(ＡｒＦエキシマレーザ)へと短くなってきている。このため、従来のリソグラフ材料、例えばノボラック、ジアゾナフトキノン等は、超大規模集積回路(ＵＬＳＩ)を製造するプラットフォームとしては不適当である。従って、深紫外光の波長を用いるには、光学吸収が低く感度が高められた新しいレジスト材料が必要であった。パターンが細かくなり波長が短くなるに従って、パターン描画に使用するフォトレジスト材料の性質への要求がますます増えてきた。特に、感度、透明度、作成する画像の美観、そしてパターン転写するためのエッチング条件に対するレジストの選択性に対する要求は、ますます激しくなってきている。
【０００３】
上述の基準を満たすため、化学増幅型レジスト材料は、酸に不安定なポリマーを使用して現像されてきた。化学増幅型レジスト材料は、解像度を高める見込みが大きいことがわかっている。しかし、化学増幅型レジスト系は、多くの欠点を有する。一つの問題は、定在波効果であり、これは露光中に反射性の基板表面で単色光が反射した時に生じる。レジスト中に定在波が形成されると解像度が低下して線幅に変動が生じる。例えば、ポジレジストの定在波は、レジスト／基板界面の裾引きを生じてレジストの解像度を低下させる傾向がある。このような問題を最小限に抑えるために、しばしばレジストに薄い反射防止コーティングを用いる。
【０００４】
さらに、化学増幅型レジストのプロファイルおよび解像度は、基板被毒のために変化することがある。特に、基板が窒化物層を有する場合に、この影響が生じる。窒化物膜中の残留Ｎ−Ｈ結合が窒化物／レジスト界面で酸を失活させると考えられる。ポジレジストでは、この結果、不溶性領域ができ、レジストスカムまたはレジスト／基板界面の裾引きが生じる。
【０００５】
さらに、リソグラフのアスペクト比では、化学増幅型レジスト層は、薄い特徴、例えば約０.５μｍまたはそれ未満、０.１８μｍ未満で印刷する必要がある。このため、レジスト画像の特徴を下にある基板へ転写できるように優れたプラズマエッチング耐性を有するレジストが必要となる。
【０００６】
高解像度および高エッチング耐性のあるレジストの必要性を解決するための１つのアプローチとして多層レジスト系の使用がある。このアプローチでは、ケイ素を含有する薄い画像形成層を、厚い平らな層(下層)の上に堆積させる。下層は、ほとんどの深紫外光を吸収し、定在波効果を弱める。さらに、下層は、レジスト／基板界面で酸触媒の失活を防止する。さらに、下層はいくつかの芳香族基を含み、エッチング耐性を得ることができる。
【０００７】
典型的な二層レジスト法では、アンダーコート層を基板に適用する。次いで化学増幅型レジストをアンダーコート層の上に適用し、深紫外光に露光させ、現像して化学増幅型レジストトップコート中に画像を形成する。次いで、二層レジスト系を、現像によって化学増幅型レジストが除去された領域においてアンダーコートをエッチングするため酸素プラ
ズマエッチング環境に置く。次の工程で、露光した基板をプラズマエッチングする。酸化されたレジストおよびアンダーコートは、エッチングされた基板にプラズマエッチング耐性を与える。
【０００８】
二層画像形成系の例は、一般に譲渡された米国特許第６，１４６，７９３号；米国特許第６，１６５，６８２号；および米国特許出願第０９／５７６１４６号に開示されており、それらは、参照により本明細書に組み込まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
半導体デバイスを製造する際、間違いまたは装置の問題のため、フォトレジスト画像形成工程をやり直す必要性が生じることがある。フォトレジスト画像形成層を除去し、下層の表面を再び準備して、フォトレジストで再コートし、再画像化しなければならない。本発明は、下層を再処理する必要性を克服し、全体的な製造プロセスをより効率的にした。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、リソグラフィの工程中に生じた間違いを克服することを可能にする方法を提供する。第１の実施態様は、基板スタックから画像形成層を除去するための再処理方法であって、スタックは、基板、基板に隣接する下層、および下層に隣接するケイ素含有画像形成層からなり、方法は、
(ａ) 基板スタックを画像形成層除去溶媒と接触させ；
(ｂ) 画像形成層除去溶媒を用いて画像形成層を除去し、それによって基板／下層スタックを形成し、その際、画像形成層除去溶媒は、グリコールエーテル、ケトン、エステル、ラクテート、ジメチルスルホキシド(ＤＭＳＯ)、ジメチルホルムアミド(ＤＭＦ)、テトラヒドロフラン(ＴＨＦ)、メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、テトラヒドロピラン、エチルテトラヒドロピラン−４−アセテート、メチルテトラヒドロピラン−４−メタノール、テトラヒドロピラン−４−オン、ｎ−ブチルアセテート、ｎ−アミルアセテートおよびそれらのいずれかの組み合わせからなる群より選ばれ；そして
(ｃ) 画像形成層を除去した後、基板／下層スタックから画像形成層除去溶媒を除去する：工程からなる前記方法を提供する。
【００１１】
リソグラフ画像形成再処理方法は、基板スタック上の画像形成層上の１つまたはそれ以上の欠陥を修正するために提供され、基板スタックは、基板、基板に隣接する下層、および下層に隣接するケイ素含有画像形成層からなり、方法は、
(ａ) 基板スタックを、グリコールエーテル、ケトン、エステル、ラクテート、ジメチルスルホキシド(ＤＭＳＯ)、ジメチルホルムアミド(ＤＭＦ)、テトラヒドロフラン(ＴＨＦ)、メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、テトラヒドロピラン、エチルテトラヒドロピラン−４−アセテート、メチルテトラヒドロピラン−４−メタノール、テトラヒドロピラン−４−オン、ｎ−ブチルアセテート、ｎ−アミルアセテートおよびそれらのいずれかの組み合わせからなる群より選ばれる画像形成層除去溶媒と接触させ；
(ｂ) 画像形成層除去溶媒を用いて画像形成層を除去し、これによって基板／下層スタックを形成し；
(ｃ) 画像形成層を除去した後、基板／下層スタックから画像形成層除去溶媒を除去し；
(ｄ) 基板／下層スタックを新たな画像形成層でコートし；
(ｅ) 新たな画像形成層を放射線に露光させ；そして
(ｆ) 新たな画像形成層を現像する：工程からなる。
【００１２】
また、本発明は、基板スタックから画像形成層を除去するための別の再処理方法であって、スタックは、基板、基板に隣接する下層および下層に隣接するケイ素含有画像形成層
からなり、方法は、
(ａ) 基板スタックを画像形成層除去溶媒と接触させ；
(ｂ) 画像形成層除去溶媒を用いて画像形成層を除去し、それによって基板／下層スタックを形成し、その際、画像形成層除去溶媒は、グリコールエーテル、ケトン、エステル、ラクテート、ジメチルスルホキシド(ＤＭＳＯ)、ジメチルホルムアミド(ＤＭＦ)、テトラヒドロフラン(ＴＨＦ)、メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、テトラヒドロピラン、エチルテトラヒドロピラン−４−アセテート、メチルテトラヒドロピラン−４−メタノール、テトラヒドロピラン−４−オン、ｎ−ブチルアセテート、ｎ−アミルアセテートおよびそれらのいずれかの組み合わせからなる群より選ばれ；
(ｃ) 画像形成層を除去した後、リンス溶液で基板／下層スタックから画像形成層除去溶媒をすすぎ；
(ｄ) 基板／下層スタックをベーキングしてリンス溶液を除去する：工程からなる前記方法を提供する。
【００１３】
本発明は、多層画像形成系のリソグラフプロセスで生じた間違いを克服する方法を提供する。再び再処理を必要とするかもしれない間違いの例としては、不正確な膜厚、好ましくないコーティング品質、そして不正確な寸法特徴が挙げられるが、これらに限定されない。製造効率を最適化するには、下部層(アンダーコートすなわち下層)を除去、再コートおよび通常硬化することなく、上部層(画像形成層)を除去できることが望ましい。
【００１４】
第１の実施態様は、基板スタックから画像形成層を除去する再処理方法であって、スタックは、基板、基板に隣接する下層、および下層に隣接するケイ素含有画像形成層からなり、 方法は、
(ａ) 基板スタックを画像形成層除去溶媒と接触させ；
(ｂ) 画像形成層除去溶媒で画像形成層を除去し、それによって基板／下層スタックを形成し、その際、画像形成層除去溶媒は、グリコールエーテル、ケトン、エステル、ラクテート、ジメチルスルホキシド(ＤＭＳＯ)、ジメチルホルムアミド(ＤＭＦ)、テトラヒドロフラン(ＴＨＦ)、メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、テトラヒドロピラン、エチルテトラヒドロピラン−４−アセテート、メチルテトラヒドロピラン−４−メタノール、テトラヒドロピラン−４−オン、ｎ−ブチルアセテート、ｎ−アミルアセテートおよびそれらのいずれかの組み合わせからなる群より選ばれ；そして
(ｃ) 画像形成層を除去した後、基板／下層スタックから画像形成層除去溶媒を除去する：工程からなる前記方法を提供する。
【００１５】
本発明の第２の実施態様は、基板スタックの画像形成層上の１つまたはそれ以上の欠陥を修正するためのリソグラフ画像形成再処理方法であって、基板スタックは、基板、基板に隣接する下層、および下層に隣接するケイ素含有画像形成層からなり、 方法は、
(ａ) 基板スタックを、グリコールエーテル、ケトン、エステル、ラクテート、ジメチルスルホキシド(ＤＭＳＯ)、ジメチルホルムアミド(ＤＭＦ)、テトラヒドロフラン(ＴＨＦ)、メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、テトラヒドロピラン、エチルテトラヒドロピラン−４−アセテート、メチルテトラヒドロピラン−４−メタノール、テトラヒドロピラン−４−オン、ｎ−ブチルアセテート、ｎ−アミルアセテートおよびそれらのいずれかの組み合わせからなる群より選ばれる画像化層除去溶媒と接触させ；
(ｂ) それによって画像形成層を画像形成層除去溶媒で除去して基板／下層スタックを形成し；
(ｃ) 画像形成層を除去した後、基板／下層スタックから画像形成層除去溶媒を除去し；
(ｄ) 基板／下層スタックを新たな画像形成層でコートし；
(ｅ) 新たな画像形成層を放射線に露光させ；そして
(ｆ) 新たな画像形成層を現像する：工程からなる前記方法を提供する。
【００１６】
本発明の第３の実施態様は、基板スタックから画像形成層を除去するための再処理方法であって、スタックは、基板、基板に隣接する下層および下層に隣接するケイ素含有画像形成層からなり、方法は、
(ａ) 基板スタックを画像形成層除去溶媒と接触させ；
(ｂ) 画像形成層を画像形成層除去溶媒で除去し、それによって基板／下層スタックを形成し、
その際、画像形成層除去溶媒は、グリコールエーテル、ケトン、エステル、ラクテート、ジメチルスルホキシド(ＤＭＳＯ)、ジメチルホルムアミド(ＤＭＦ)、テトラヒドロフラン(ＴＨＦ)、メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、テトラヒドロピラン、エチルテトラヒドロピラン−４−アセテート、メチルテトラヒドロピラン−４−メタノール、テトラヒドロピラン−４−オン、ｎ−ブチルアセテート、ｎ−アミルアセテートおよびそれらのいずれかの組み合わせからなる群より選ばれ；
(ｃ) 画像形成層を除去した後、リンス溶液を用いて基板／下層スタックから画像形成層除去溶媒をすすぎ；そして
(ｄ) 基板／下層スタックをベークしてリンス溶液を除去する：工程からなる前記方法を提供する。
【００１７】
本発明に有用な基板としては、半導体製造に使用されるものが含まれるが、これらに限定されない。このような基板には、ウェハーがあり、それはケイ素、種々の窒化物、酸化物、オキシナイトライド、もしくは他のケイ素無機誘導体、または窒化物、酸化物、オキシナイトライド、他のケイ素無機誘導体のコーティング、金属、低ｋ誘電体コーティング等からなる。適切な金属の例としては、銅、アルミニウムまたはタングステンが含まれるが、これらに限定されない。適切な低ｋ誘電体コーティングの例としては、有機材料、例えばＳｉＬＫ(Dow Chemical)、炭素ドープされた酸化物、炭素ドープされたケイ素をベースとする材料、例えばコーラル(例えばNevellus)および黒色ダイヤモンド(Applied Materials)が含まれる。また、種々の半導体構造は、例えば金属線のような基材上に製造することもできる。
【００１８】
本発明に有用な画像形成層(レジストまたはフォトレジストとも称する)は、その成分(典型的にはポリマーである)がケイ素を含む感光性組成物である。好ましい実施態様において、レジストは化学増幅型レジストである。適切な化学増幅型レジストの例としては、酸感受性基によって保護されたアルカリ可溶化基である。適切なアルカリ可溶化基の例としては、カルボン酸、フェノール、ヒドロキシイミド、ヒドロキシメチルイミド、フッ素化アルコールおよびシラノールが含まれるが、これらに限定されない。適切な保護基の例としては、第三級炭素含有アルキル基、およびアルファアルコキシアルキルおよびアリールイソプロピル基が含まれるが、これらに限定されない。適切な保護されたアルカリ可溶化基の例としては、ｔ−ブチルエステル、アルファアルコキシエステル、アルファアルコキシアルキル芳香族エーテル、ｔ−ブトキシフェニル、ｔ−ブトキシイミドおよびｔ−ブトキシメチルイミドが含まれるが、これらに限定されない。保護されたアルカリ可溶化基の例は、米国特許第５，４６８，５８９号；同第４，４９１，６２８号；同第５，６７９，４９５号；同第６，３７９，８６１号；同第６，３２９，１２５号；および同第５，２０６，３１７号に見出すことができ、それらは、参照により本明細書に組み込まれている。
【００１９】
画像形成層に適切なポリマーは、ケイ素および保護されたアルカリ可溶化基の両方を含むものである。適切なポリマーは、ケイ素約５重量％〜約３０重量％のケイ素含量を有するものである。好ましいポリマーは、ケイ素約８％から約２５％のケイ素含量を有するものである。適切なフォトレジストポリマーの例は、米国特許第６，１４６，７９３号；同第６，１６５，６８２号；同第６，３４０，７３４号；同第６，０２８，１５４号；同第
６，０４２，９８９号；同第５，８８２，８４４号；同第５，６９１，３９６号；同第５，７３１，１２６号；および同第５，９８５，５２４に見出すことができ、それらは参照により本明細書に組み込まれている。他の適切なポリマーは、例えば米国公開特許出願第２００１／００４１７６９号および同第２００２／００５５５５０号、米国特許出願第０９／５７６１４６号およびＪＰ ２００１１１４８３５に開示されており、全て参照により本明細書に組み込まれている。ケイ素含量は、上記参考文献のように、コーティング前にポリマー中に含有させてもよいし、または米国特許第６，３０６，９９０号および同第６，１１０，６３７号のようにコーティング後、ポリマーをシリル化してもよく、これらは参照により本明細書に組み込まれている。
【００２０】
また、ケイ素含有ポリマーに加えて、本発明に適切な化学増幅型フォトレジストは、光酸発生剤を含むことができる。すべての適切な光酸発生剤化合物を、放射線感受性フォトレジスト組成物中に使用することができる。適切な光酸発生剤の例としては、ヨードニウム、スルホニウムまたは他のオニウム塩(それらは光の存在下で分解して酸を生成する)；オキシムスルホネート；カルボン酸またはスルホン酸のニトロベンジルエステル；ハロゲン化アルキルまたはgem−ジハライド(それらはハロ酸を放出する)が含まれるが、これらに限定されない。
【００２１】
好ましい光酸発生剤は、スルホン酸を生成するものである。スルホン酸を生成している光酸発生剤の適切な種類としては、スルホニウムまたはヨードニウム塩、オキシミドスルホネート、ビススルホニルジアゾメタン化合物、およびニトロベンジルスルホネートエステルが含まれるが、これらに限定されない。例えば、適切な光酸発生剤化合物は米国特許第５，５５８，９７８号および同第５，４６８，５８９号に開示されており、それらは参照により本明細書に組み込まれている。強酸のジ−アリールもしくはジ−アルキルヨードニウム塩またはスルホン酸のトリアリール、ジアリールアルキル、ジアルキルアリールもしくはトリアルキル置換されたスルホニウム塩は、特に好ましい。
【００２２】
光酸発生剤の適切な例としては、トリフェニルスルホニウムブロミド、トリフェニルスルホニウムクロリド、トリフェニルスルホニウムヨージド、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアルセネート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルエチルスルホニウムクロリド、フェナシルジメチルスルホニウムクロリド、フェナシルテトラヒドロチオフェニウムクロリド、４−ニトロフェナシルテトラヒドロチオフェニウムクロリド、および４−ヒドロキシ−２−メチルフェニルヘキサヒドロチオピリリウムクロリドが含まれるが、これらに限定されない。
【００２３】
本発明に使用する適切な光酸発生剤のさらなる例としては、トリフェニルスルホニウムパーフルオロオクタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムパーフルオロブタンスルホネート、メチルフェニルジフェニルスルホニウムパーフルオロオクタンスルホネート、メチルフェニルジフェニルスルホニウムパーフルオロオクタンスルホネート、４−ｎ−ブトキシフェニルジフェニルスルホニウムパーフルオロブタンスルホネート、２,４,６−トリメチルフェニルジフェニルスルホニウムパーフルオロブタンスルホネート、２,４,６−トリメチルフェニルジフェニルスルホニウムベンゼンスルホネート、２,４,６−トリメチルフェニルジフェニルスルホニウム、２,４,６−トリイソプロピルベンゼンスルホネート、フェニルチオフェニルジフェニルスルホニウム４−ドデシルベンゼンスルホン酸、トリス(−ｔ−ブチルフェニル)スルホニウムパーフルオロオクタンスルホネート、トリス(−ｔ−ブチルフェニル)スルホニウムパーフルオロブタンスルホネート、トリス(−ｔ−ブチルフェニル)スルホニウム２,４,６−トリイソプロピルベンゼンスルホネート、トリス(−ｔ−ブチルフェニル)スルホニウムベンゼンスルホネート、およびフェニルチオフェニルジフェニルスルホニウムパーフルオロオクタンスルホネートが含まれるが、これらに限定されない。
【００２４】
本発明に使用する適切なヨードニウム塩の例としては、ジフェニルヨードニウムパーフルオロブタンスルホネート、ビス−(ｔ−ブチルフェニル)ヨードニウムパーフルオロブタンスルホネート、ビス−(ｔ−ブチルフェニル)ヨードニウムパーフルオロオクタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムパーフルオロオクタンスルホネート、ビス−(ｔ−ブチルフェニル)ヨードニウムベンゼンスルホネート、ビス−(ｔ−ブチルフェニル)ヨードニウム２,４,６−トリイソプロピルベンゼンスルホネート、およびジフェニルヨードニウム４−メトキシベンゼンスルホネートが含まれるが、これらに限定されない。
【００２５】
本発明に使用する適切な光酸発生剤のさらなる例としては、ビス(ｐ−トルエンスルホニル)ジアゾメタン、メチルスルホニルｐ−トルエンスルホニルジアゾメタン、１−シクロ−ヘキシルスルホニル−１−(１,１−ジメチルエチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(１,１−ジメチルエチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(１−メチルエチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、１−ｐ−トルエンスルホニル−１−シクロヘキシルカルボニルジアゾメタン、２−メチル−２−(ｐ−トルエンスルホニル)プロピオフェノン、２−メタンスルホニル−２−メチル−(４−メチルチオプロピオフェノン、２,４−メチル−２−(ｐ−トルエンスルホニル)ペンタ−３−オン、１−ジアゾ−１−メチルスルホニル−４−フェニル−２−ブタノン、２−(シクロヘキシルカルボニル−２−(ｐ−トルエンスルホニル)プロパン、１−シクロヘキシルスルホニル−１−シクロヘキシルカルボニルジアゾメタン、１−ジアゾ−１−シクロヘキシルスルホニル−３,３−ジメチル−２−ブタノン、１−ジアゾ−１−(１,１−ジメチルエチルスルホニル)−３,３−ジメチル−２−ブタノン、１−アセチル−１−(１−メチルエチルスルホニル)ジアゾメタン、１−ジアゾ−１−(ｐ−トルエンスルホニル)−３,３−ジメチル−２−ブタノン、１−ジアゾ−１−ベンゼンスルホニル−３,３−ジメチル−２−ブタノン、１−ジアゾ−１−(ｐ−トルエンスルホニル)−３−メチル−２−ブタノン、シクロヘキシル２−ジアゾ−２−(ｐ−トルエンスルホニル)アセテート、tert−ブチル２−ジアゾ−２−ベンゼンスルホニルアセテート、イソプロピル−２−ジアゾ−２−メタンスルホニルアセテート、シクロヘキシル２−ジアゾ−２−ベンゼンスルホニルアセテート、tert−ブチル２ジアゾ−２−(ｐ−トルエンスルホニル)アセテート、２−ニトロベンジルｐ−トルエンスルホネート、２,６−ジニトロベンジルｐ−トルエンスルホネートおよび２,４−ジニトロベンジルｐ−トリフルオロメチルベンゼンスルホネートが含まれるが、これらに限定されない。
【００２６】
光酸発生剤化合物は、典型的にはポリマー固形物の約０.０００１質量％〜約２０質量％、そしてより好ましくはポリマー固形物の約１質量％〜約１０質量％の量で使用される。好ましい光酸発生剤は、スルホニウム塩である。光酸発生剤は、単独でまたは１つまたはそれ以上の光酸発生剤と組み合わせて使用することができる。光酸発生剤混合物中の各光酸発生剤のパーセンテージは、全光酸発生剤混合物の約１０％〜約９０％の間である。好ましい光酸発生剤混合物は、約２つまたは約３つの光酸発生剤を含む。このような混合物は、同じ種類または異なる種類であってもよい。好ましい混合物の例としては、スルホニウム塩とビススルホニルジアゾメタン化合物、スルホニウム塩とイミドスルホネートおよび２つのスルホニウム塩が含まれるが、これらに限定されない。
【００２７】
画像形成層用の溶媒およびその濃度の選択は、主として酸に不安定なポリマー中にある官能基のタイプ、光酸発生剤およびコーティング方法に左右される。溶媒は、不活性であり、フォトレジスト中の全ての成分を溶解し、成分となんらかの化学反応を受けてはならず、そしてコーティング後、乾燥により再除去可能でなければならない。フォトレジスト組成物に適切な溶媒としは、ケトン、エーテルおよびエステル、例えばメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、２−ヘプタノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、
２−メトキシ−１−プロピレンアセテート、２−エトキシエチルアセテート、１−メトキシ−２−プロピルアセテート、１,２−ジメトキシエタン、酢酸エチル、セロソルブアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、メチルピルベート、エチルピルベート、メチル３−メトキシプロピオネート、エチル３−メトキシプロピオネート、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、１,４−ジオキサン、ジエチレングリコールジメチルエーテル等またはそれらのいずれかの組み合わせが含まれうるが、これらに限定されない。
【００２８】
塩基性添加剤を、画像形成層に加えることができる。塩基性添加剤の目的は、化学線照射により照射処理する前にフォトレジスト中にあるプロトンを掃去することである。塩基は、望ましくない酸によって酸に不安定な基が攻撃され切断されるのを防止し、それによってレジストの性能および安定性が高まる。組成物中の塩基のパーセンテージは、光酸発生剤よりもかなり低くなければならず、それは、フォトレジスト組成物に照射した後、酸に不安定な基の切断を塩基が妨げることが望ましくないためである。塩基性化合物の好ましい範囲は、それがある場合、光酸発生剤化合物の約３質量％〜約５０質量％である。有用な塩基の例としては、アルキルアミン、環式アミンまたは水酸化物イオンの塩が含まれるが、これらに限定されない。塩基性添加剤の適切な例としては、２−メチルイミダゾール、トリイソプロピルアミン、４−ジメチルアミノピリジン、４,４'−ジアミノジフェニルエーテル、２,４,５−トリフェニルイミダゾール、テトラブチルアンモニウムヒドロキシドおよび１,５−ジアゾビシクロ[ ４.３.０]ノナ−５−エンが含まれるが、これらに限定されない。
【００２９】
本発明に有用な下層は、好ましい実施態様においては、基板上の有機キャスト膜である。下層の一般特性としては、良好な溶媒溶解度、良好な膜形成性、画像形成層との接着性、そして画像形成層を処理した時に画像形成層と混ざらないことが挙げられる。良好な溶媒溶解度は、生成物の貯蔵寿命と基板エッジの材料除去(エッジビードの除去)に有用である。良好な溶媒溶解度および混ざらない性質は、概して同時に達成することが困難である。混ざる問題を回避するために、下層は、紫外線または加熱を適用して架橋させることが多い。好ましい実施態において、屈折率および吸光度は、モノマーの構造および組成を調節することによって特定の露光波長に最適化される。適切なアンダーコートの例としては、ジアゾナフトキノン／ノボラックフォトレジストを高い温度に加熱して作成したものおよびヒドロキシスチレンを含む架橋されたポリマーが含まれる。アンダーコートの適切な例は、米国特許第６，３２３，２８７号；同第６，０５４，２４８号；同第５，９８５，５２４号；同第６，６１０，８０８号；ＥＰ １０４８９８０；ＥＰ １１７２６９５；および米国公開特許出願第２００２／００２８４０９号に開示されており、これらはそれぞれ参照により本明細書に組み込まれている。
【００３０】
下層は、典型的には、自動ウェハー操作機を備えたコーティング軌道装置上でスピンまたはスプレーコーティングによって塗布する。ウェハーのスピンを開始する前に(静的)または約１００rpm〜約１０００rpmのスピン速度でゆっくりと回転させながら(動的塗布)、下層約０.５ｍｌ〜約５ｍｌを塗布した。次いで、ウェハーの寸法および所望の下層膜厚に応じて基板を約１０００rpm〜約５０００rpmの最終的なスピン速度に加速する。厚さは、具体的な塗布に応じて変化するが、典型的には約１５０ｎｍ〜約２ミクロンの範囲である。この最終的なスピンは、部分的に膜を乾燥させるのに十分な長さである。典型的なスピン時間は、約２０秒〜約４０秒である。架橋可能な下層の場合、さらなる乾燥および硬化を、軌道ホットプレート上で、約１００℃〜約３００℃の温度で実施することができる。別法として、下層の乾燥は、オーブン中での対流加熱またはマイクロ波オーブン中でのＩＲ硬化によって実施することができる。これにより、さらなる処理のための基板／下層スタックが準備される。
【００３１】
下層コーティングした基板を冷却した後、同様のやり方で画像形成層を適用する。画像
形成層を乾燥させるための典型的なベーク条件は、ホットプレート上で約９０℃〜約１５０℃の温度で約３０秒〜約１２０秒である。当業者に知られている他の慣用の乾燥手段を使用してもよい。これにより、さらなる処理のための基板／下層／画像形成層スタックが準備される。
【００３２】
基板／下層／画像形成層スタックを、画像様に露光させる。用語「画像様」露光というのは、所定のパターンを有するフォトマスクを通しての露光、コーティングされた基板の表面上を移動する、コンピュータ制御されたレーザ光線による露光、コンピュータ−制御された電子線による露光、および対応するマスクを通したＸ線または紫外線による露光のすべてが含まれる。
【００３３】
使用しうる放射線源は、光酸発生剤が感受性である放射線を放出する全ての供給源である。例としては、高圧水銀ランプ、ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザ、電子線およびＸ線の供給源が含まれる。放射線は、約２４８ｎｍまたはそれ以下であることが好ましい。
【００３４】
一般に、露光後、画像形成層を加熱および現像工程にかける。「露光後ベーク」として知られているこの熱処理を用いて、ポリマー樹脂中の酸に不安定な基と露光によって生成した酸との反応を実質的に完了させる。この露光後ベークの持続期間および温度は、広い範囲内で変化してもよく、本質的にポリマー樹脂の官能基、酸発生剤のタイプおよびこれらの２成分の濃度に左右される。露光されたレジストを、典型的には約５０℃〜約１５０℃の温度に数秒から数分間さらす。好ましい露光後ベークは、約８０℃〜約１３０℃で約５秒〜約３００秒である。
【００３５】
材料を画像様に露光させてなんらかの熱処理をした後、フォトレジストの露光領域を、現像剤に溶解することによって除去する。特定の現像剤の選択は、フォトレジストのタイプ；特にポリマー樹脂または生成する光分解生成物の性質に左右される。現像剤には塩基の水溶液があり、これに有機溶媒またはその混合物を加えてもよい。特に好ましい現像剤は、水性アルカリ溶液である。これには、例えばアルカリ金属のケイ酸塩、リン酸塩、水酸化物および炭酸塩の水溶液が含まれ、特にテトラアルキルアンモニウム水酸化物であるが、より好ましくは、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(ＴＭＡＨ)である。また、所望により、比較的少量の湿潤剤および／または有機溶媒をこれらの溶液に加えることができる。
【００３６】
デバイスの製造では、修正を必要とする問題が常に生じる。このような問題の例としては、画像形成層の厚さが不正確である、そしてラインまたはトレンチの寸法が不正確であるといったことが含まれるが、これらに限定されない。このような状況では、画像形成層を除去して画像形成工程を繰り返す必要がある。これを実施する際、下層の厚さを有意に損失することなく、下層と最後にコーティングされた画像形成層との間の接着性を損失することなく、下層の表面エネルギーまたは屈折率または画像形成性質における変化なしに行うことが好ましい。さらに、製造プロセス中で問題が生じる時点に応じて、画像形成層は、未露光でもよいし、または放射線に露光(そして現像)されていてもよい。画像形成層が露光されたか否かで、画像層の除去に使用する溶媒または溶媒混合物が決まる。いずれにせよ、これに関して画像形成層溶媒を最適化しなければならない。
【００３７】
本発明の方法では、画像形成層を、グリコールエーテル、ケトン、エステル、ラクテート、ジメチルスルホキシド(ＤＭＳＯ)、ジメチルホルムアミド(ＤＭＦ)、テトラヒドロフラン(ＴＨＦ)、メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、テトラヒドロピラン、エチルテトラヒドロピラン−４−アセテート、メチルテトラヒドロピラン−４−メタノール、テトラヒドロピラン−４−オン、ｎ−ブチルアセテートおよびｎ−アミルアセテートからなる
群より選ばれる少なくとも１つの溶媒からなる画像形成層除去溶媒と接触させることによって画像形成層を除去する。これは、画像層コーティング工程の後、そしてプラズマエッチング工程前の任意の工程で実施することができる。適切な溶媒またはそれらの混合物は室温で液体でなければならず、それぞれ約２５０℃未満の沸点を有することが望ましい。適切な画像形成層除去溶媒またはそれらの混合物は、下層を有意に溶解することなく画像形成層を溶解しなければならない。下層をエッチングマスクとして使用する場合、再処理による下層の損失は、最初の下層の厚さの１０％未満であることが望ましい。
【００３８】
適切なグリコールエーテル溶媒には、プロピレングリコールモノメチルエーテル(ＰＧＭＥ)、および種々のグリコールエーテルエステル、例えばプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(ＰＧＭＥＡ)、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート(ＥＧＭＥＡ)、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート(ＰＧＥＥＡ)、およびプロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート(メトテート)が含まれるが、これらに限定されない。
【００３９】
グリコールエーテルエステル溶媒ではない適切なエステル溶媒には、エトキシエチルプロピオネート、ｎ−ブチルアセテート、ｎ−アミルアセテート、エチルテトラヒドロピラン−４−アセテートおよび乳酸エステルが含まれるが、これらに限定されない。他の適切なエステル溶媒は、ラクテート溶媒であり、これには、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸ブチルおよび２−エチルヘキシルラクテートが含まれるが、これらに限定されない。
【００４０】
適切なケトン溶媒には、アセトン、ペチルプロピルケトン(ＭＰＫ)、２−ヘプタノン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、メチルイソブチルケトン(ＭＩＢＫ)、メチルイソプロピルケトン(ＭＩＰＫ)およびメチルエチルケトン(ＭＥＫ)が含まれるが、これらに限定されない。
【００４１】
画像形成層除去溶媒は、単一溶媒または２つまたはそれ以上の適切な溶媒の混合物であってもよく、特定の画像形成層、下層組成物およびプロセスに合わせることができる。混合物中の適切な溶媒の相対濃度は、約１％から約９９％までの範囲でありうる。
【００４２】
好ましい画像形成層除去溶媒には、ケトン、エステル、２−ヘプタノン、メチルプロピルケトン、ＰＧＭＥ、ＰＧＭＥＡ、乳酸エチル、シクロヘキサノン、ｎ−ブチルアセテート、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、グリコールモノエーテル、およびケトンまたはエステルまたはグリコールモノエーテル溶媒と１つまたはそれ以上の他の溶媒との混合物が含まれる。
【００４３】
より好ましい画像形成層除去溶媒には、２−ヘプタノン、シクロヘキサノン、ｎ−酢酸ブチル、ＰＧＭＥ、ＰＧＭＥＡ、ケトン混合物(ここで、ケトンは、５０％より多い画像形成層除去溶媒からなる)、グリコールモノエーテル溶媒(ここで、グリコールモノエーテル溶媒は、５０％より多い画像形成層除去溶媒からなる)、ならびにケトン、グリコールモノエーテルおよびグリコールモノエーテルエステル３つまたはそれ以上の混合物が含まれる。
【００４４】
最も好ましい画像形成層除去溶媒には、２−ヘプタノン、シクロヘキサノン、ｎ−ブチルアセテート、ＰＧＭＥ、ＰＧＭＥＡ、ケトン(７０％〜９０％)およびラクテート(１０％〜３０％)を含んでなる溶媒混合物、グリコールモノエーテル(７０％〜９５％)およびラクテート(５％〜３０％)を含んでなる溶媒混合物、ならびにグリコールモノエーテル５０％〜７０％、ケトン１％〜２０％およびグリコールモノエーテルエステル５％〜３５％を含んでなる溶媒混合物が含まれる。
【００４５】
画像形成層と画像形成層除去溶媒との接触は、なんらかの適切な方法で行うことができる。例えば基板／下層／画像形成層スタックを、画像形成層除去溶媒を含有する容器中に浸漬することによって接触させることができる。基板／下層／画像形成層スタックまたは画像形成層除去溶媒は、接触時間の間は撹拌してもよいしまたは静止してもよい。別の実施態様では、基板／下層／画像形成層スタックを半導体軌道上のチャック上に載せてもよいし、またはこれに取り付けてもよい。基板／下層／画像形成層スタックは、床に対して平行、垂直または他のいずれの角度に向いていてもよい。溶媒は、なんらかの方法で基板／下層／画像形成層スタックに適用することができる。適切な方法としては、基板／下層／画像形成層スタック上へ溶媒を注ぐ、流すまたは噴霧することが含まれる。基板／下層／画像形成層スタックは、チャック上で回転させてよいしまたは静止させてもよい。
【００４６】
画像形成層除去溶媒は、画像形成層が画像形成層除去溶媒中に溶解するのに必要な時間の間、画像形成層と接触していなければならない。適切な時間は、約１０秒から約２０分の間である。好ましい接触時間は、使用する接触方法に応じて約３０秒〜約５分である。接触時に、画像形成層除去溶媒は、下層の特性が変化する原因とならず、かつ画像形成層除去溶媒が液体状態にある任意の温度であることができる。好ましくは、この温度は室温または約１８℃〜約２５℃である。接触時間の間、基板／下層／画像形成層スタックの画像形成層を、好ましくは完全に浸漬するか、または画像形成層除去溶媒と完全に接触させる。一実施態様において、浴環境中、画像形成層除去溶媒は、完全に浸漬できる量で提供する。別の実施例では、半導体の軌道適用では、画像形成層除去溶媒の量は、溶媒適用時間および施用速度に左右される。典型的には、施用体積は約２０ｍｌ〜約１００ｍｌである。
【００４７】
画像形成層除去溶媒を画像形成層と接触させた後、溶解した画像形成層を含有する画像形成層除去溶媒を、得られた基板／下層スタックから除去しなければならない。これは、任意の適切な方法または方法の組み合わせによって行うことができる。適切な除去方法としては、湿った基板／下層スタックを約１０００rpm〜約５０００rpmで約１０秒〜約１２０秒間スピンさせることがある。別の実施態様では、溶解した画像形成層を含有する画像形成層除去溶媒を、さらなる画像形成層除去溶媒ですすぐことによって除去することができる。これは、上記のいずれかの画像形成層除去溶媒接触方法によって行うことができる。第３の実施態様では、溶解した画像形成層を含有する画像形成層除去溶媒を、水ですすぐことによって除去することができる。第４の実施態様では、溶解した画像形成層を含有する画像形成層除去溶媒をスピンによって除去した後、溶媒または水ですすいでもよい。これは、ダンプリンス浴中で行うことができる。水または溶媒を浴から排出し、その後で１〜５回補充する。基板／下層スタックを完全に浸漬するのに十分な水または溶媒を使用しなければならない。別法として、上記の画像形成層除去溶媒接触法のいずれかを使用することができる。
【００４８】
画像形成層を含有する画像形成層除去溶媒を除去した後に、残留溶媒または水を、除去しなければならない。適切な方法としては、スピン乾燥、周囲空気乾燥、オーブン中のベーキング、ホットプレート上のベーキング、赤外線源下のベーキング、そしてウェハー表面上にガス、例えば空気または窒素を流すことが含まれるが、これらに限定されない。適切な方法の組み合わせを使用してもよい。熱を使用する場合、基板／下層スタックの下層が熱変性しないように注意しなければならない。使用する温度は、典型的には水または画像形成層除去溶媒の沸点と基板／下層／画像形成層スタック中に用いる下層の硬化温度との間である。好ましい温度は、約１００℃〜２０５℃の間である。
【００４９】
冷ました後、基板／下層スタックに、上記方法を用いて画像形成層を再コートする準備をする。本発明の方法は、画像形成プロセスにおいて所望の結果が得られるまで複数回繰
り返すことができる。
【００５０】
本発明のさらに別の実施態様では、第２の実施態様に記載された方法によって作成された基板／下層／画像形成層スタックからなるコーティングされた基板が企図される。
【００５１】
本発明を以下の実施例によって説明するが、それらによって限定されない。その際、特に明記しない限り、部およびパーセンテージは重量による。
【００５２】
〔実施例〕
一般方法１
基板／下層／画像形成層の製造：
１．下層を、８”ケイ素ウェハー(基板)上にスピンコーティングによって適用し、その後、近接ベークしてほとんどのキャスト溶媒を蒸発させ、ＤＮＳ８０コーティング軌道上で、２０５℃で７０秒間、下層を熱架橋させた。使用した下層は、Arch Chemicals, Inc.から商業的に入手可能であるＴＩＳ ２４８ＵＬ−０１−５０であった。ベーク後に５０００Åのコーティング膜厚が得られるようにスピン速度を調整した。ＤＮＳ８０上の近接ギャップは、０.１５ｍｍであった。
２．画像形成層をスピンコーティングによって、基板／下層スタック上に適用し、その後、ＤＮＳ８０コーティング軌道上、１３５℃で９０秒間、近接ソフトベークした。使用した画像形成層は、Arch Chemicals, Inc.から商業的に入手可能であるＴＩＳ ２４８ＩＬ−０１−２３であった。ベーク後に２３５０Åのコーティング膜厚が得られるようにスピン速度を調整した。ＤＮＳ８０上の近接ギャップは、０.１５ｍｍであった。
３．基板／下層／画像形成層スタックをキヤノンＥＸ6ステッパ上で開口数(ＮＡ)０.６５の２／３輪帯照明を用いて、焦点露光配列(focus exposure array)で２４８ｎｍの放射線にパターン様露光させた。露光は、５００〜１２５０ｎｍの範囲の寸法を有する等しいライン／スペース試験パターンの暗領域マスクを通して行った。ステッパ中の５倍縮小レンズを通過させた後、ウェハー平面上に１００〜２５０ｎｍの画像が得られた。
４．露光した基板／下層／画像形成層スタックを、ＤＮＳ８０現像軌道上の近接ホットプレート上で、１２５℃で９０秒間露光後ベーク(ＰＥＢ)した。ＤＮＳ８０ホットプレート上の近接ギャップは、０.１５ｍｍであった。
５．基板／下層／画像形成層スタックの露光領域中の画像形成層を、Arch Chemicals, Inc.から商業的に入手可能なＯＰＤ２６２(ＴＭＡＨタイプ現像剤)を使用して１８℃の制御された温度で、７秒流す／５８秒パドル現像するプロセスによって除去した。現像プロセスは、ＤＮＳ８０現像機の軌道上で実施した。
【００５３】
再処理方法Ａ、ＢまたはＣのいずれかの使用実施例
再処理方法Ａ−バッチ法
１．基板／下層／画像形成層スタックを画像形成層除去溶媒約１ガロンを含有するビーカー中に室温(２１℃)で５分間浸漬することによって基板／下層／画像形成層スタックから画像形成層の未露光領域を除去した。一度に１つまたは２つの基板をウェハーボート中に置き、基板を水平に完全に浸漬した。しかし、ボートを完全に浸漬せず、手で動かして約１インチ程度の上下運動により１分当たり約３０回の頻度で穏やかに撹拌した。
２．続いて、工程１からの基板／下層スタックを含有するウェハーボートをプラスチックデザインのダンプリンス位置に移した。次いで、それをダンプリンスに３サイクル通過させた。ダンプリンスは、ウェハーボート全体を脱イオン水中に浸漬し、１分足らずのうちに底部から急速に浴液を排出し、そして浴の上部から脱イオン水に噴霧することによって浴を再び満たすことから構成される。この満たす操作脱イオン水をウェハーボートに噴霧して、決して基板を乾燥させてはならない。
３．工程２からの基板／下層スタックをSemitoolスピンリンス乾燥機に移し、５００rpmで２分間回転させながら再び脱イオン水ですすぎ、そして１５００rpmで３.２５分間回転させながら加熱下で窒素を吹き込み乾燥させた。
４．ＤＮＳ８０コーティング軌道中の近接ホットプレート構成部分上で脱水ベークによって工程３の基板／下層スタックから残留水分を除去した。ホットプレート条件は、実施例中に定めた通りである。ＤＮＳ８０のホットプレート上の近接ギャップは、０.１５ｍｍであった。
５．次に、基板／下層スタックを、再画像形成に使用した。
【００５４】
再処理方法Ｂ−単一ウェハーモード
１．画像形成層除去溶媒約５０ｍｌを基板の中心上に１秒当たり２ｍｌの速度で流しながらチャック上の基板を１５００rpmで水平にスピンさせることによって画像形成層の未露光領域を基板／下層／画像形成層スタックから除去した。この目的に、ＤＮＳ８０軌道のコーティングチャックを使用した。
２．チャック上の基板を３０００rpmで２０秒間スピンさせることによって工程１からの基板／下層スタックを乾燥させた。
３．次に、基板／下層スタックを再画像形成に使用した。
【００５５】
再処理方法Ｃ−再処理方法Ａと類似のバッチ法
１．基板／下層／画像形成層スタックを十分な画像形成層除去溶媒を含有するビーカー中に浸漬し、室温(２１℃)で合計２分間、１つの基板／下層／画像形成層スタックを垂直に浸漬することによって基板／下層／画像形成層スタックから画像形成層の未露光領域を除去した。基板／下層／画像形成層スタックを１０秒間、完全に浸漬し、次いで、基板／下層／画像形成層スタックを垂直に上方へ動かして引き出すことによって画像形成層除去溶媒から完全に取り出し、それから１〜２秒以内に画像形成層除去溶媒に再浸漬した。画像形成層除去時間の残りは、基板／下層／画像形成層を基板／下層／画像形成層スタックを若干水平方向で縦運動させることによって穏やかに撹拌した。ほとんどの画像形成層は、最初の１０秒間で基板／下層／画像形成層スタックから除去された。
２．画像形成層除去溶媒浴から基板／下層スタックを取り出し、脱イオン水の流れ下に保持し、下層でコーティングされた基板の主に側面に水を２分間流して画像形成層除去溶媒を含有する画像形成層をすすいだ。
３．続いて、窒素を用いて基板から水を吹き飛ばすことによって工程２の基板／下層スタックを乾燥させた。
４．ＴＥＬＡＣＴ８コーティング軌道中の近接ホットプレート構成部分上で脱水ベークによって工程３の基板／下層スタックから残留水分を除去した。ホットプレート条件は様々であり、実施例中に定めた通りである。ＴＥＬＡＣＴ８プレート上の近接ギャップは、０.１０ｍｍであった。
５．次に、基板／下層スタックを、再画像形成に使用した。
【００５６】
再画像形成
１．再処理方法からの基板／下層スタックを、基板製造工程２〜５に説明したように画像形成した。
【００５７】
検査１
金でスパッタコーティングして画像形成された密集トレンチを貫くように基板を注意深く切断し、そして電界放射型走査型電子顕微鏡(ＦＥ−ＳＥＭ)下で検査した。ＳＥＭ写真の断面図を得、ラインプロファイルの品質を評価した。トレンチ幅を測定し、ステッパ縮小後のマスクトレンチ幅と比較した。
【００５８】
比較例１
この実施例では、再処理サイクルにかけていない基板／下層／画像形成層スタックのリソグラフ性質を試験した。従って、一般方法１の基板／下層／画像形成層製造および検査
工程のみを実施した。
【００５９】
実施例１〜８
実施例１〜８では、一般方法１を用いた再処理方法を種々の画像形成層除去溶媒について説明する。これらの実施例では、再処理方法Ａを１００℃で９０秒間の脱水ベークにより実施した。
【００６０】
【表１】
2006507518.tif 000003
【００６１】
これらの結果は、画像形成層除去溶媒が違えば、再処理後のリソグラフィは異なる影響を受けることを説明している。
【００６２】
実施例９
この実施例では、半導体組立てプラントで容易に入手可能である軌道装置上での、水リンスまたは脱水ベークを用いない単一ウェハーモードにおける再処理方法を説明する。
一般方法１に続いて再処理方法Ｂを行い、画像形成層除去溶媒としてＰＧＭＥＡを用いた。この方法では、比較例１と同様に再処理画像形成した後、スカム生成または裾引きはなかった。しかし、その方法ではいくつかのノイズがあり、全てのウェハーでスカムがなかったわけではない。再処理後、１４０ｎｍトレンチのトレンチ幅は、再処理前のトレンチ幅の３％以内であった(比較例１)。
【００６３】
実施例１０
この実施例では、高い脱水ベーク温度での再処理方法を試験した。
一般方法１に続いて再処理方法Ａを行い、画像形成層除去溶媒としてＰＧＭＥＡを用いた。２０５℃の７０秒の脱水ベークを行った。脱水ベーク条件は、下層の硬化条件と同じになるように選んだ。
再処理後に許容しうるプロファイルが観察され、比較例１に対するトレンチ幅差は、〜０.７％であった。このことから高い脱水ベーク温度は、いくつかの溶媒で好ましいといえることがわかる(実施例４と比較して)。
【００６４】
実施例１１〜１５
これらの実施例では、画像形成層再処理方法について種々の単一成分溶媒系を試験した。
一般方法１と再処理方法Ａに従って２０５℃で７０秒間脱水ベークをした。これらの実施例では、再処理後のトレンチ幅に加えて、溶媒の画像形成層除去工程による下層の厚さ損失を測定した。
【００６５】
【表２】
2006507518.tif 000004
【００６６】
図１は、試験した全ての溶媒が、１５０ｎｍまたはそれより大きいトレンチ幅を有するトレンチの再処理に有用であることを示している。２−ヘプタノンおよびＰＧＭＥＡは、１５０ｎｍ未満の特徴のものを再画像形成する場合に好ましい。
【００６７】
比較例２
この実施例では、再処理サイクルを行わなかった基板／下層／画像形成層スタックのリソグラフ性質を試験した。この実施例では、より厚い下層および画像形成層コーティングを使用した。
【００６８】
以下を除いて一般方法１の基板製造に従った。下層を５５００Åの膜厚にコーティングした。下層について硬化プロセスは、２０５℃で１０５秒であった。画像形成層のコーティング膜厚は、３０００Åであった。全てのコーティングおよび現像プロセスは、ＴＥＬ  ＡＣＴ８コーティング軌道上で実施した。この軌道上の全てのベーキング操作では、０.１０ｍｍの近接ギャップを使用した。開口数０.６３およびシグマ０.５の慣用の照明を備えたＡＳＭ−Ｌ５５００／７５０ステッパ上で２４８ｎｍの露光を行った。このステッパは、４倍縮小レンズを備えている。
【００６９】
最適焦点および２００ｎｍ密集トレンチ用の露光エネルギー条件での側壁角の特徴を、断面用ＪＥＯＬ ＪＦＭ−６４０１Ｆ ＳＥＭで測定した。
【００７０】
さらに、画像形成層のトップダウン分析を日立９２００ＳＥＭで行って露光エネルギーおよび焦点位置の範囲で、２００ｎｍの孤立トレンチおよび密集トレンチについて画像形成寸法を測定した。
【００７１】
実施例１６〜１８
これらの実施例では、２４８ｎｍ二層画像形成層の再処理後、２００ｎｍトレンチの画像品質における脱水ベーク温度の影響を研究した。ＰＧＭＥ６９.５質量％、ＰＧＭＥＡ２９.５質量％およびＭＰＫ１質量％の混合物を画像形成層除去溶媒として使用した。
【００７２】
以下を除いて比較例２に説明したプロセスに従った。基板下層／画像形成層スタックの画像形成層を一般方法１の再処理方法Ｃで除去し、検査前の再画像形成は、画像形成層コーティング工程から出発して基板／下層／画像形成層スタック製造に従って行った。
【００７３】
【表３】
2006507518.tif 000005
【００７４】
脱水ベーク温度を、使用した溶媒の沸点より上に高めると、再画像形成された構造の側壁プロファイルが改善された。
【００７５】
実施例１９
この実施例では、２４８ｎｍ二層系について、複数回の再処理操作後のリソグラフ性質を研究した。画像形成層除去溶媒として、ＰＧＭＥ６９.５質量％、ＰＧＭＥＡ２９.５質量％およびＭＰＫ１質量％の混合物を使用した。
【００７６】
画像は、実施例１２〜１４と同じ方法で、１８０℃で９０秒間のホットプレートベーキングの脱水ベークプロセスを使用して作成した。
【００７７】
オーバーラッピング露光ラチチュード(ＥＬ)(Overlapping exposure latitude)は、寸法特徴が２００ｎｍトレンチの密集ターゲットおよび孤立ターゲットから１８０ｎｍ〜２２０ｎｍの範囲の実際の画像寸法を得る際に画像生成プロセスで許容することができるオーバー露光またはアンダー露光のパーセントとして定めた。同様に、オーバーラッピング焦点深度(ＤＯＦ)(overlapping Depth of Focus)は、画像形成層において１８０〜２２０ｎｍの孤立トレンチおよび密集トレンチが得られる焦点ぼけが許容される範囲として定めた。オーバーラッピングプロセスウィンドウ(overlapping process window)は画像形成層において１８０〜２２０ｎｍ孤立トレンチおよび密集トレンチが得られる焦点／露光グラフ上の領域として定めた。
【００７８】
再処理、再画像形成および検査を合計３回行った。
【００７９】
【表４】
2006507518.tif 000006
【００８０】
比較例２と同様のオーバーラッピングプロセスウィンドウが、各処理工程後に見出された(表４を参照)。
【００８１】
比較例３
この実施例では、再処理サイクルをおこなった基板／下層／画像形成層スタックのリソグラフ性質を試験した。この実施例は、画像形成層を形成するために１９３ｎｍの露光波長を用いた。
【００８２】
以下を除いて一般方法１の基板製造に従った。この実施例で使用する下層は、ＴＩＳ １９３ＵＬ−５１−５０であり、硬化後の膜厚が４０００Åになるようにコートした。下層の硬化プロセスは、２０５℃で１０５秒であった。この実施例で使用した画像形成層は、ＴＩＳ １９３１Ｌ−５１−２３であり、ベーク後の膜厚が２３５０Åとなるようにコートした。全てのコーティングおよび現像プロセスは、ＴＥＬ ＡＣＴ８コーティング軌道上で実施した。この軌道上の全てのベーキング操作は、０.１０ｍｍの近接ギャップを使用した。開口数０.６３およびシグマ０.５を有する慣用の照明を備えたＡＳＭ−Ｌ ５５００／９５０ステッパ上で明領域マスクを通して１９３ｎｍの露光を行った。このステッパは、４Ｘ縮小レンズを備えていた。
【００８３】
１５０ｎｍの密集ライン／スペースペアについて最適焦点および露光エネルギー条件で側壁角の特徴を断面用ＪＥＯＬ ＪＦＭ−６４０ １Ｆ ＳＥＭで測定した。
【００８４】
さらに、画像形成層のトップダウン分析を日立９２００ ＳＥＭで行い、露光エネルギーおよび焦点位置の範囲で１５０ｎｍの孤立および密集ライン／スペースペアについて画像形成寸法を測定した。結果については、表５を参照のこと。
【００８５】
実施例２０〜２２
これらの実施例では、１９３ｎｍ二層画像形成層再処理後の等しいライン／スペースの画像品質における脱水ベーク温度の影響を研究した。画像形成層除去溶媒としてＰＧＭＥ６９.５質量％、ＰＧＭＥＡ２９.５質量％およびＭＰＫ１質量％の混合物を使用した。
【００８６】
以下を除いて比較例３に説明したプロセスに従った。基板／下層／画像形成層スタック
の画像形成層を一般方法１の再処理により除去し、再画像形成した後、検査を行い、続いて画像形成層コーティング工程から出発して基板／下層／画像形成層スタックを製造した。
【００８７】
【表５】
2006507518.tif 000007
【００８８】
脱水ベーク温度を、使用した溶媒の沸点より上の温度に高めると、再画像形成された構造の側壁プロファイルが改善された。
【００８９】
実施例２３
この実施例では、１９３ｎｍ二層系について複数回再処理操作した後のリソグラフ性質を研究した。画像形成層除去溶媒として、ＰＧＭＥ６９.５質量％、ＰＧＭＥＡ２９.５質量％およびＭＰＫ１質量％の混合物を使用した。
【００９０】
ホットプレートベーキングの脱水ベークプロセスを１８０℃で９０秒間使用して実施例１６〜１８と同じ方法で画像を作成した。
【００９１】
オーバーラッピング露光ラチチュード(ＥＬ)は、寸法特徴が１５０ｎｍライン／スペースペアの密集および孤立ターゲットから１３５〜１６５ｎｍの範囲の実際の画像寸法を得る際に、画像生成プロセスで許容することができるオーバーまたはアンダー露光のパーセントとして定めた。同様に、オーバーラッピング焦点深度(ＤＯＦ)は、画像形成層中に１３５〜１６５ｎｍの孤立および密集ライン／スペースペアが得られる焦点ぼけが許容される範囲として定めた。オーバーラッピングプロセスウィンドウは、画像形成層中に１３５〜１６５ｎｍの孤立および密集ライン／スペースペアが得られる焦点／露光グラフ上の領域として定めた。
【００９２】
再処理、再画像形成および検査は、合計３回行った。各処理工程(表６を参照のこと)後、比較例３と同様のオーバーラッピングプロセスウィンドウが見られた。
【００９３】
【表６】
2006507518.tif 000008
【００９４】
本発明に従っていくつかの実施態様を記載し説明してきたが、それらが当業者に明らかな多くの変更を受けることができることは理解すべきである。従って、本発明者らは記載され、説明された内容に限定しようとするものではないが、特許請求の範囲内に由来する全ての変更と修正を示すことを意図する。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明に従って処理した基板上の画像形成の限界寸法(ＣＤ)対公称ＣＤのグラフ図である。
【図１】
2006507518.tif 000009
【国際調査報告】
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