專利名稱：抗蝕劑圖案形成方法和抗蝕劑圖案形成系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及利用以非化學增強型抗蝕劑形成的抗蝕劑層在基體材料上形成抗蝕劑圖案的抗蝕劑圖案形成方法和抗蝕劑圖案形成系統(tǒng)。
背景技術：
隨著對半導體元件的導體圖案和記錄媒體(例如離散紋道型記錄媒體)的紋道要求微細化，要求使對它們進行制造時使用的抗蝕劑圖案形成微細且高寬比大的形狀。近年來，作為適合于形成這種抗蝕劑圖案的方法，如特開平11-39728號公報所揭示，使用化學增強型抗蝕劑。
專利文獻1特開平11-39728號公報(第3～4頁)然而，使用化學增強型抗蝕劑的已有抗蝕劑圖案形成方法存在下面的問題。即，已有的抗蝕劑圖案形成方法在曝光時，因化學增強型抗蝕劑中包含的光氧化發(fā)生劑曝光而產(chǎn)生氧化，在稱為PEB(Post Exposure Bake)的曝光后烘烤時，產(chǎn)生的氧進行熱擴散，引起聚合物反應，使其對顯影液的溶解性變化，并進行圖案形成。這種情況下，如上述公報所記載，化學增強型抗蝕劑通常靈敏度不穩(wěn)定，操作困難。即，使用此化學增強型抗蝕劑形成抗蝕劑圖案時，曝光所產(chǎn)生的氧在曝光后至進行PEB為止的期間，由于空氣中的氨而逐漸減活。而且，該減活的程度依賴于從曝光到PEB的經(jīng)歷時間。因此，使用化學增強型抗蝕劑的已有抗蝕劑圖案形成方法存在的問題是由于必須嚴格管理從曝光到進行PEB為止的時間，導致實施該方法的本身煩雜，而且成本高漲。
另一方面，不是化學增強型的抗蝕劑(本說明書中稱為“非化學增強型抗蝕劑”)沒有產(chǎn)生氧而使聚合物對顯影液的溶解性變化的性質(zhì)。因此，使用非化學增強型抗蝕劑的抗蝕劑圖案形成方法中，曝光后烘烤本身就不需要，因而不產(chǎn)生上述使用化學增強型抗蝕劑的已有方法那樣的問題。即，使用此非化學增強型抗蝕劑的抗蝕劑圖案形成方法中，通常在進行顯影后，進行用沖洗液洗掉顯影液和溶解的抗蝕劑的漂洗工序，然后進行使該漂洗液干燥的干燥工序。然而，該抗蝕劑圖案形成方法用非化學增強型抗蝕劑形成形狀微細且縱橫比高的抗蝕劑圖案時，產(chǎn)生其干燥工序中因沖洗液表面張力而抗蝕劑圖案倒塌的問題。
本發(fā)明是為解決此課題而完成的，其主要目的為提供一種使用便于操作的非化學增強型抗蝕劑，并且能形成形狀微細且高寬比大的抗蝕劑圖案的抗蝕劑圖案形成方法。此外，另一主要目的為提供實施此抗蝕劑圖案形成方法用的抗蝕劑圖案形成系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
為了達到上述目的，本發(fā)明的抗蝕劑圖案形成方法至少包括通過涂覆非化學增強型抗蝕劑在基體材料上形成抗蝕劑層的工序、對所述抗蝕劑層進行曝光的工序、用90℃以上130℃以下的溫度烘烤所述進行曝光的基體材料的工序、以及對所述進行曝光的基體材料進行顯影的工序。
這時，最好所述進行烘烤的工序中，其烘烤溫度為100℃以上120℃以下時，用2分以上60分以下的烘烤時間進行烘烤，所述烘烤溫度為90℃以上100℃以下時，用10分以上60分以下的烘烤時間進行烘烤，所述烘烤溫度為超過120℃且130℃以下時，用2分以上30分以下的烘烤時間進行烘烤。
本發(fā)明的抗蝕劑圖案形成系統(tǒng)，包括通過涂覆非化學增強型抗蝕劑在基體材料上形成抗蝕劑層的抗蝕劑層形成裝置、對所述基體材料上形成的所述抗蝕劑層進行曝光的曝光裝置、用90℃以上130℃以下的溫度對該曝光裝置曝光的所述基體材料進行烘烤的烘烤裝置、以及對所述烘烤裝置烘烤的所述基體材料進行顯影的顯影裝置。
這時，最好所述烘烤裝置結構上做成在其烘烤溫度為100℃以上120℃以下時，用2分以上60分以下的烘烤時間進行烘烤，所述烘烤溫度為90℃以上100℃以下時，用10分以上60分以下的烘烤時間進行烘烤，所述烘烤溫度為超過120℃且130℃以下時，用2分以上30分以下的烘烤時間進行烘烤。


圖1是利用本發(fā)明實施方式的抗蝕劑圖案形成方法在表面上形成抗蝕劑層4的基體材料2的關鍵部分剖視圖。
圖2是對圖1的抗蝕劑層照射電子束A的狀態(tài)下的基體材料2的關鍵部分剖視圖。
圖3是原片1的關鍵部分剖視圖。
圖4是本發(fā)明實施方式的抗蝕劑圖案形成系統(tǒng)11的組成圖。
圖5是示出使PEB溫度(烘烤溫度)和時間(烘烤時間)變化時的原片1上的抗蝕劑圖案3的觀察結果的觀察結果圖。
附圖中，1是原片，2是基體材料，3是抗蝕劑圖案，4是抗蝕劑層，11是抗蝕劑圖案形成系統(tǒng)，12是抗蝕劑層形成裝置，14是曝光裝置，15是烘烤裝置，16是顯影裝置，A是電子束。
具體實施例方式
下面，參照

本發(fā)明的抗蝕劑圖案形成方法和抗蝕劑圖案形成系統(tǒng)的較佳發(fā)明實施方式。作為一個例子，說明本發(fā)明應用在制造用于在離散紋道型記錄媒體的表面形成同心圓狀微細凹凸的原片的例子。
如圖3所示，在基體材料2的表面形成許多抗蝕劑圖案3，從而構成原片1。圖1～圖3中，為了便于理解本發(fā)明，僅示出基體材料2的一部分，而且夸張示出抗蝕劑圖案3和抗蝕劑層4的厚度。通過圖4所示的抗蝕劑圖案形成系統(tǒng)11在基體材料2的表面形成多個抗蝕劑圖案3，制造該原片1。這時，如圖4所示，抗蝕劑圖案形成系統(tǒng)11具有抗蝕劑層形成裝置12、預烘烤裝置13、曝光裝置(能量束掃描裝置。作為一個例子，有電子束掃描裝置)14、烘烤裝置(作為一個例子，有熱板)15、顯影裝置16、漂洗裝置17和干燥裝置18。
接著，說明用抗蝕劑圖案形成系統(tǒng)11在基體材料2上形成抗蝕劑圖案，以制造原片1的工序。
制造此原片1時，首先用抗蝕劑層形成裝置12在基體材料2的表面涂覆陽性非化學增強型抗蝕劑(作為一個例子，有日本ゼオン制造的ZEP520)，從而如圖1所示，作為一個例子，在基體材料2的表面形成100nm厚的抗蝕劑層4(抗蝕劑層形成工序)。其次，用預烘烤裝置13在180℃的氛圍中對形成抗蝕劑層4的基體材料2進行5分鐘的熱處理(預烘烤)(預烘烤工序)。接著，如圖2所示，用曝光裝置(電子束掃描裝置)14在抗蝕劑層4上照射電子束A，從而形成規(guī)定圖案的潛影(曝光工序)。作為一個例子，在顯影后形成的槽的寬度為55nm的照射條件所規(guī)定的狀態(tài)下，對抗蝕劑層4照射電子束A，以90nm的間距依次擴大半徑，同時掃描多個同心圓，從而形成潛影。
用把烘烤溫度設定為90℃以上130℃以下(作為一個例子，本實施方式中設定為110℃)的烘烤裝置15在大氣中對形成抗蝕劑層4的基體材料2實施曝光后烘烤(PEB)10分鐘(PEB工序)。通常不需要對用非化學增強型抗蝕劑形成的抗蝕劑層4進行PEB，但本發(fā)明通過在顯影前實施PEB，提高抗蝕劑層4的硬度。接著，使基體材料2自然冷卻后，用顯影裝置16對基體材料2實施顯影處理(顯影工序)。具體而言，顯影裝置16將基體材料2浸泡在26℃的顯影液(作為一個例子，有日本ゼオン制造的ZEN-N50)內(nèi)3分鐘，進行顯影。
接著，用漂洗裝置17在23℃(室溫)的沖洗液(作為一個例子，有日本ゼオン制造的ZMD-D)浸泡基體材料2約30秒，去除顯影液和抗蝕劑層4上由顯影液溶解的部位(漂洗工序)。由此，如圖3所示，在基體材料2上形成抗蝕劑圖案3。本實施方式中，如在上述曝光工序所述，通過照射電子束A，以90nm的間距在基體材料2上形成許多圖案寬度35nm的抗蝕劑圖案，如圖3所示。最后，用干燥裝置18借助例如氮氣流使基體材料2和抗蝕劑圖案3上附著的沖洗液干燥并去除(干燥工序)。至此，完成對基體材料2的表面形成抗蝕劑圖案，從而制成原片1。這時，通過進行PEB，使抗蝕劑層4(抗蝕劑層4中形成的抗蝕劑圖案3)的硬度提高，因而使各抗蝕劑圖案形成得不因沖洗液的表面張力而倒塌。
這樣，根據(jù)此抗蝕劑圖案形成方法和抗蝕劑圖案形成系統(tǒng)11，通過對原本不需要PEB的非化學增強型抗蝕劑所形成的抗蝕劑層4實施PEB，能提高抗蝕劑層4的硬度。由此，使沖洗液干燥時，即使沖洗液的表面張力在相鄰的抗蝕劑圖案3、3之間起作用，也能充分防止抗蝕劑圖案3的倒塌。因而，能又使用便于操作的非化學增強型抗蝕劑，又在基體材料2的表面可靠地形成形狀微細且高寬比大的抗蝕劑圖案。
本發(fā)明不限于上述發(fā)明實施方式，可適當變換。例如，可適當改變抗蝕劑、顯影液和沖洗液的材質(zhì)。具體而言，本發(fā)明實施方式中，說明了涂覆陽性非化學增強型抗蝕劑，以形成抗蝕劑層4的例子，但也能使用陰性非化學增強型抗蝕劑。此外，說明了使用以電子束曝光這種類型的抗蝕劑，但也能使用以紫外線曝光這種類型的抗蝕劑。作為一個例子，說明了制造磁記錄媒體的離散紋道型記錄媒體用的原片的例子，但當然能用于制造CD系列和DVD系列等光記錄媒體用的原片的工序，進而用于制造半導體集成電路時形成抗蝕劑圖案的工序。
實施例下面，列舉實施例詳細說明本發(fā)明。
按照上述實施方式中說明的抗蝕劑圖案形成方法，從80℃到140℃，每隔10℃地改變PEB中的溫度，并使各溫度的烘烤時間按2分、5分、10分、20分、30分、60分這樣變化，從而制作多個原片1的樣品。這時，在抗蝕劑層形成工序用陽性非化學增強型抗蝕劑ZEP520(日本ゼオン制造)形成抗蝕劑層4。曝光工序中，在顯影后形成的槽寬為55nm的照射條件所規(guī)定的狀態(tài)下，以90nm的間距對抗蝕劑層4照射電子束A，從而形成潛影。顯影工序中，把基體材料2浸泡到使用ZED-N50(日本ゼオン制造)的26℃的顯影液內(nèi)3分鐘，進行顯影。漂洗工序中，在使用ZMD-D(日本ゼオン制造)的23℃(室溫)的沖洗液內(nèi)浸泡基體材料2約30秒，進行漂洗。根據(jù)以上的條件，在各原片1上形成高100nm、寬35nm且將間距規(guī)定為90nm的抗蝕劑圖案。不實施PEB的原片樣品也制造多個，并使其它條件相同。
接著，對這些樣品，用SEM(掃描電子顯微鏡)觀察是否發(fā)生抗蝕劑圖案3倒塌等異常。圖5中示出該觀察的結果。
不實施PEB的原片的各樣品，雖然圖中沒有示出，但在全部樣品中觀察到抗蝕劑圖案3倒塌。
與此相反，實施PEB的原片1的各樣品中，如圖5所示，觀察到通過將PEB中的烘烤溫度設定為100℃以上120℃以下，在上述2分至60分的全部烘烤時間都正常形成抗蝕劑圖案，沒有發(fā)生倒塌。該圖5中，正常形成抗蝕劑圖案3的條件標有○號，發(fā)生倒塌等某些異常的條件標有×號。此外，將PEB中的溫度設定為90℃時，觀察到雖然2分和5分的各烘烤時間中發(fā)生抗蝕劑圖案3倒塌，但10分～60分的各烘烤時間中正常形成抗蝕劑圖案3，該圖案3沒有倒塌。將PEB中的溫度設定為80℃時，僅用30分和60分的各烘烤時間制作樣品，但全部樣品中都觀察到抗蝕劑圖案3的倒塌。關于這點，可認為由于抗蝕劑層4加的溫度太低，加的熱量也太小，所以沖洗液的表面張力使其倒塌。
另一方面，將PEB中的溫度設定為130℃時，觀察到2分～30分的各烘烤時間中正常形成抗蝕劑圖案3，該圖案3不倒塌。然而，60分的烘烤時間中觀察到雖然抗蝕劑圖案3不倒塌，但部分鄰近的抗蝕劑圖案3之間產(chǎn)生抗蝕劑連接部分相鄰圖案的現(xiàn)象(下文稱為“抗蝕劑變質(zhì)”)。將PEB中的溫度設定為140℃時，上述全部烘烤時間中也同樣觀察到抗蝕劑變質(zhì)。關于這點，可認為由于抗蝕劑圖案3上加的溫度太高，加的熱量也太大，導致抗蝕劑圖案3具有流動性，所以特別流動性高的部位流到相鄰的抗蝕劑圖案3方，與其接觸。
根據(jù)以上的觀察結果可知，將PEB中的溫度設定為100℃以上120℃以下，能可靠防止抗蝕劑圖案3的倒塌和抗蝕劑變質(zhì)。又可知將PEB中的溫度設定為90℃時，把烘烤時間設定為10分以上60分以下，能可靠防止抗蝕劑圖案3的倒塌和抗蝕劑變質(zhì)。還可知將PEB中的溫度設定為130℃時，把烘烤時間設定為2分以上30分以下，能可靠防止抗蝕劑圖案3的倒塌和抗蝕劑變質(zhì)。關于烘烤時間，也可設定得長于本實施例中作為最長的條件的60分。但是，設定得越長，導致PEB工序的時間越長，進而導致整個抗蝕劑圖案形成工序的時間越長，所以最好設定在本實施例所設定的條件(最短2分、最長60分)范圍的時間。
綜上所述，根據(jù)本發(fā)明的抗蝕劑圖案形成方法和抗蝕劑圖案形成系統(tǒng)，作為形成抗蝕劑層的材料，使用非化學增強型抗蝕劑，并且對原本不需要曝光后烘烤工序的非化學增強型抗蝕劑所形成的抗蝕劑層用90℃以上130℃以下的烘烤溫度進行烘烤，從而能提高抗蝕劑層的硬度，進而能提高抗蝕劑層所形成的抗蝕劑圖案的硬度。由此，使沖洗液干燥時，即使沖洗液的表面張力在相鄰抗蝕劑圖案之間起作用，也能充分防止抗蝕劑圖案倒塌。因而，能使用便于操作的非化學增強型抗蝕劑，同時能形成形狀微細且高寬比大的抗蝕劑圖案。
這時，進行烘烤的工序中，其烘烤溫度為100℃以上120℃以下時，用2分以上60分以下的烘烤時間進行烘烤，所述烘烤溫度為90℃以上100℃以下時，用10分以上60分以下的烘烤時間進行烘烤，所述烘烤溫度為超過120℃且130℃以下時，用2分以上30分以下的烘烤時間進行烘烤。由此，能使用便于操作的非化學增強型抗蝕劑，同時能可靠地形成形狀微細且高寬比大的抗蝕劑圖案。
權利要求
1.一種抗蝕劑圖案形成方法，其特征在于，至少包括以下工序通過涂覆非化學增強型抗蝕劑在基體材料上形成抗蝕劑層的工序、對所述抗蝕劑層進行曝光的工序、用90℃以上130℃以下的溫度烘烤所述進行曝光的基體材料的工序、以及對所述進行烘烤的基體材料進行顯影的工序。
2.如權利要求1所述的抗蝕劑圖案形成方法，其特征在于，所述進行烘烤的工序中，其烘烤溫度為100℃以上120℃以下時，用2分以上60分以下的烘烤時間進行烘烤，所述烘烤溫度為90℃以上100℃以下時，用10分以上60分以下的烘烤時間進行烘烤，所述烘烤溫度為超過120℃且130℃以下時，用2分以上30分以下的烘烤時間進行烘烤。
3.一種抗蝕劑圖案形成系統(tǒng)，其特征在于，包括通過涂覆非化學增強型抗蝕劑在基體材料上形成抗蝕劑層的抗蝕劑層形成裝置、對所述基體材料上形成的所述抗蝕劑層進行曝光的曝光裝置、用90℃以上130℃以下的溫度對所述曝光裝置曝光的所述基體材料進行烘烤的烘烤裝置、以及對所述烘烤裝置烘烤的所述基體材料進行顯影的顯影裝置。
4.如權利要求3所述的抗蝕劑圖案形成系統(tǒng)，其特征在于，所述烘烤裝置在其烘烤溫度為100℃以上120℃以下時，用2分以上60分以下的烘烤時間進行烘烤，所述烘烤溫度為90℃以上100℃以下時，用10分以上60分以下的烘烤時間進行烘烤，所述烘烤溫度為超過120℃且130℃以下時，用2分以上30分以下的烘烤時間進行烘烤。
全文摘要
提供一種抗蝕劑圖案形成方法，使用便于操作的非化學增強型抗蝕劑，能獲得形狀微細且高寬比大的抗蝕劑圖案。其中至少包括通過涂覆非化學增強型抗蝕劑在基體材料(2)上形成抗蝕劑層(4)的工序、對抗蝕劑層(4)進行曝光的工序、用90℃以上130℃以下的溫度烘烤進行曝光的基體材料(2)的工序、以及對進行烘烤的基體材料(2)進行顯影的工序，以形成抗蝕劑圖案。
文檔編號H01L21/027GK1530745SQ20041003044
公開日2004年9月22日 申請日期2004年3月18日 優(yōu)先權日2003年3月18日
發(fā)明者中田勝之, 服部一博, 博 申請人:Tdk股份有限公司