[发明专利]光刻用冲洗液

说明书

此案是国际申请日为2005年4月20日、国际申请号PCT/JP2005/007503，中国申请号为200580012690.1、发明名称为“光刻用冲洗液”的发明申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及光刻用冲洗液及使用其的抗蚀图案形成方法，所述光刻用冲洗液是，在对成像曝光的抗蚀剂进行显影处理后，通过与其接触，减少冲洗处理后的缺陷，防止水冲洗中的图案崩溃，另外，可以提高电子射线耐性，并有效抑制由于电子射线照射产生的图案收缩。

背景技术

近年来，随半导体器件的小型化、集成化，该细微加工用光源也由已往的紫外线开始，由可以形成更高分辨率(解像性)的抗蚀图案的g线(436nm)短波长化为i线(365nm)，由i线短波长化为KrF准分子激光(248nm)，现在，其主流向ArF准分子激光(193nm)、F₂准分子激光(157nm)，甚至EB或EUV等电子射线，与其同时，适合于这些短波长光源的工艺或抗蚀剂材料的开发也在快速发展。

但是，对已往的光致抗蚀剂，要求提高例如灵敏度、分辨率、耐热性、焦点深度宽度特性、抗蚀图案断面形状等，或由曝光和曝光后加热(PEB)间的胺等的污染而成为抗蚀图案的形状劣化的原因的历时放置安定性、以及由于设置了如氮化硅(SiN)膜的绝缘膜、如多晶硅(Poly-Si)膜的半导体膜，如氮化钛(TiN)膜的金属膜等的各种被覆膜硅晶片导致抗蚀图案形状变化的基板依赖性等，对此，已经在某种程度上得到解决，但对于作为特别重要的课题的缺陷大多尚未解决。

所谓该缺陷，是指通过表面缺陷观察装置，从正上方观察显影后的抗蚀图案时检测的抗蚀图案与掩模图案之间的不一致点，例如由图案形状的不同、浮渣或灰尘的存在、颜色不均、图案间的连接的发生等导致的不一致点，缺陷数越多越会降低半导体元件的成品率，因此即使上述抗蚀剂特性良好，除了不能消除该缺陷以外，半导体元件的高效的量产化也有困难。

该缺陷有种种原因，其中有在显像时产生微泡或冲洗时已除去一次的不溶物的再附着。

作为减少这样的缺陷的方法，提案改变图案形成中使用的正性抗蚀剂组合物本身的组成来进行改良(JP 2002-148816A)，但该组成的改变还需要伴随工艺本身的变更，因此不优选。

另外，提案形成抗蚀图案时，涂布含有疏水基团和亲水基团的缺陷处理剂，即表面活性剂的方法(JP 2001-23893A)，但是，根据该方法，抗蚀图案的顶端部分变圆，不仅损伤剖面垂直性，而且存在由于该处理产生抗蚀层的膜厚减少的缺点。另外，通常，在显影处理时，由于显影液通过集中配管供给，在必须使用多种类抗蚀剂的半导体制造工厂中，必须对应各抗蚀来改变处理剂，并每次必须进行配管中的洗净，故该方法为不合适。

另外，已知在光刻的显影工序中，使用含有不具有金属离子的有机碱和非离子性表面活性剂作为主要成分的显影液，减低缺陷的方法(JP2001-159824A)，但是该方法并不能得到充分降低缺陷的效果，而且存在上述的不便。

另一方面，还已知通过使用含有分子量200以上的难挥发性芳香族磺酸的pH3.5以下的水性溶液，在曝光后加热前进行处理来减少缺陷的方法(JP2002-323774A)，但还没有将缺点减少到在工业化时令人充分满意的程度。

发明内容

本发明就是基于这样的情况而进行的，其目的在于，提供一种新型光刻用冲洗液以及使用其的抗蚀图案形成方法，所述光刻用冲洗液是，对于光致抗蚀图案，减少制品的表面缺陷，即所谓缺陷，防止在水冲洗时产生图案的崩溃，并赋予抗蚀剂对电子射线照射的耐性，抑制图案收缩而使用的。

本发明人们为了开发不损害冲洗处理本身的效果，减少所得抗蚀图案的缺陷，对抗蚀剂赋予电子射线耐性，并提高成品率的处理液，进行反复深入研究结果发现，由含有在分子结构中具有氮原子的水溶性树脂的溶液，可有效减少缺陷，及防止水冲洗时图案的崩溃，或赋予抗蚀的电子线耐性，并且，在形成抗蚀图案时，在碱性显影处理后，将光致抗蚀膜以上述溶液处理，可保持良好抗蚀图案的形状，不产生溶解或膨润现象，而减少缺陷，同时，使用电子线照射时，也可以抑制图案的收缩，基于该研究完成本发明。

即，本发明提供一种光刻用冲洗液，该冲洗液含有水溶性树脂的溶液，所述水溶性树脂在分子结构中具有氮原子，以及一种抗蚀图案形成方法，该方法包括：

(A)在基板上设置光致抗蚀膜的工序、

(B)通过掩模图案对该光致抗蚀膜进行选择性形成潜像的曝光处理工序、