專利名稱：電子器件的制造方法和能量線吸收材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包含對低介電常數(shù)層間絕緣膜構(gòu)圖工序的電子器件的制造方法和能量線吸收材料。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體元件的高性能化，在半導(dǎo)體基板上形成的多層配線的電阻值和配線間容量值減少成了問題。
因此，對于配線電阻，以往采取用低電阻的銅來代替鋁或鎢作為配線材料的對策。另一方面，對于配線間容量，以往采取例如用導(dǎo)入氟的氟化氧化硅膜(SiOF摻氟氧化硅)來代替氧化硅膜作為層間絕緣膜的對策。
氟化氧化硅膜的介電常數(shù)低，有利于配線間容量的降低。另外，除了氟化氧化硅膜之外，也在低介電常數(shù)層間絕緣膜中采用甲基(-CH3)或甲氧基(-OCH3)等與硅鍵合形成含碳的碳化氧化硅膜(SiOC摻碳的氧化硅)等。
而且，制造半導(dǎo)體元件時，需要使用照相平版印刷技術(shù)，使光敏抗蝕劑形成精細(xì)的圖案。但是，隨著圖案的精細(xì)化的進(jìn)展，其長徑比增加，在光敏抗蝕劑中易于產(chǎn)生所謂的圖案歪斜。另外，作為對光敏抗蝕劑曝光的光源，一直采用ArF或F2光源代替以往的KrF光源，但是ArF或F2光源用的光敏抗蝕劑一般蝕刻速度快，因此需要形成很厚的膜。
這些問題起因于光敏抗蝕劑耐蝕刻性不足。因此，開發(fā)了對光敏抗蝕劑照射電子束(EBElectron Beam)、深紫外光(DUVDeep Ultra Violet)、真空紫外光(VUVVacuum Ultra Violet)等能量線使光敏抗蝕劑成分改性，來提高耐蝕刻性的方法。這種改性方法一般稱為固化處理。如果使用施行了固化處理的光敏抗蝕圖案，蝕刻時的膜厚就會減少，形狀變形就會受到抑制，從而可以得到良好的加工形狀。
另外，和本申請的發(fā)明有關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)情報如下。
專利文獻(xiàn)1美國專利第6495305號說明書
專利文獻(xiàn)2美國專利第6503840號說明書專利文獻(xiàn)3美國專利第6465361號說明書專利文獻(xiàn)4美國專利第6319655號說明書發(fā)明內(nèi)容對低介電常數(shù)層間絕緣膜構(gòu)圖時，不能對光敏抗蝕劑進(jìn)行固化處理。因?yàn)榈徒殡姵?shù)層間絕緣膜因透過光敏抗蝕劑的能量線而改性，其介電常數(shù)上升了。
本發(fā)明是鑒于上述事實(shí)而進(jìn)行的，提供即使對低介電常數(shù)層間絕緣膜構(gòu)圖時，也可以對光敏抗蝕劑進(jìn)行固化處理的電子器件的制造方法以及能量線吸收材料。
本發(fā)明的第一項(xiàng)是電子器件的制造方法，包括(a)在基板上形成被加工膜的工序、(b)在前述被加工膜上形成能量線吸收膜的工序、(c)在前述能量線吸收膜上形成光敏抗蝕劑圖案的工序和(d)把前述光敏抗蝕劑圖案用作掩模對前述被加工膜進(jìn)行蝕刻的工序，前述能量線吸收膜含有通式(1)表示的化合物。
化7
通式(1)(式中X、X′、R和R′中的至少一種是溴、碘、溴化烷基、碘化烷基中的任意一種，n是自然數(shù))本發(fā)明的第二項(xiàng)是電子器件的制造方法，包括(a)在基板上形成被加工膜的工序、(b)在前述被加工膜上形成能量線吸收膜的工序、(c)在前述能量線吸收膜上形成光敏抗蝕劑圖案的工序和(d)把前述光敏抗蝕劑圖案用作掩模對前述被加工膜進(jìn)行蝕刻的工序，前述能量線吸收膜含有通式(2)表示的化合物。
化8
通式(2)(式中X、X′、R和R′中的至少一種是溴、碘、溴化烷基、碘化烷基中的任意一種，n是自然數(shù))本發(fā)明的第三項(xiàng)是電子器件的制造方法，包括(a)在基板上形成被加工膜的工序、(b)在前述被加工膜上形成能量線吸收膜的工序、(c)在前述能量線吸收膜上形成光敏抗蝕劑圖案的工序和(d)把前述光敏抗蝕劑圖案用作掩模對前述被加工膜進(jìn)行蝕刻的工序，前述能量線吸收膜含有通式(3)表示的化合物。
化9
通式(3)(式中R是芳香族化合物，n是自然數(shù))本發(fā)明的第四項(xiàng)是在照相平版印刷中，用于形成在被加工膜和光敏抗蝕劑膜之間配置的、吸收對光敏抗蝕劑照射的能量線以免其到達(dá)前述被加工膜的膜的能量線吸收材料，該能量線吸收材料中含有通式(1)表示的化合物。
本發(fā)明的第五項(xiàng)是在照相平版印刷中，用于形成在被加工膜和光敏抗蝕劑膜之間配置的、吸收對光敏抗蝕劑照射的能量線以免其到達(dá)前述被加工膜的膜的能量線吸收材料，該能量線吸收材料中含有通式(2)表示的化合物。
本發(fā)明的第六項(xiàng)是在照相平版印刷中，用于形成在被加工膜和光敏抗蝕劑膜之間配置的、吸收對光敏抗蝕劑照射的能量線以免其到達(dá)前述被加工膜的膜的能量線吸收材料，該能量線吸收材料中含有通式(3)表示的化合物。
附圖的簡單說明

圖1是表示實(shí)施方式1和2的電子器件的制造方法的一工序的圖。
圖2是表示實(shí)施方式1和2的電子器件的制造方法的一工序的圖。
圖3是表示實(shí)施方式1和2的電子器件的制造方法的一工序的圖。
圖4是表示實(shí)施方式1和2的電子器件的制造方法的一工序的圖。
圖5是表示實(shí)施方式1和2的電子器件的制造方法的一工序的圖。
圖6是表示實(shí)施方式1和2的電子器件的制造方法的一工序的圖。
圖7是表示實(shí)施方式1和2的電子器件的制造方法的一工序的圖。
圖8是表示實(shí)施方式1和2的電子器件的制造方法的一工序的圖。
圖9是表示實(shí)施方式1和2的電子器件的制造方法的一工序的圖。
圖10是表示實(shí)施方式1和2的電子器件的制造方法的一工序的圖。
圖11是表示實(shí)施方式1和2的電子器件的制造方法的一工序的圖。
圖12是表示有或沒有實(shí)施方式1和2的能量線吸收膜而帶來的低介電常數(shù)層間絕緣膜的介電常數(shù)的變化的圖。
符合說明0是半導(dǎo)體基板、1是第1低介電常數(shù)層間絕緣膜、2是接觸插塞、3是蝕刻終止膜、4是第2低介電常數(shù)層間絕緣膜、5是能量線吸收膜、6是抗反射膜、7是光敏抗蝕劑、8是配線材料。
實(shí)施發(fā)明的方式<實(shí)施方式1>
本實(shí)施方式是采用含有溴、碘、溴化烷基、碘化烷基之一的膜作為固化處理時的能量線吸收膜的電子器件的制造方法。
圖1～圖11是表示本實(shí)施方式的電子器件的制造方法的各工序的圖。
首先，如圖1所示，在硅基板等半導(dǎo)體基板O上形成SiOC或SiOF等第1低介電常數(shù)層間絕緣膜1。此外，在低介電常數(shù)層間絕緣膜1內(nèi)形成接觸孔，通過電鍍處理等在其中嵌入銅等，施行CMP(Chemical Mechanical Polishing)處理，形成接觸插塞2。
接著，在低介電常數(shù)層間絕緣膜1和接觸插塞2的表面上，依次形成氮化硅膜等蝕刻終止膜3、SiOC或SiOF等第2低介電常數(shù)層間絕緣膜4。另外，在本實(shí)施方式中，第2低介電常數(shù)層間絕緣膜4是施行了構(gòu)圖的被加工膜。
然后，如圖2所示，在第2低介電常數(shù)層間絕緣膜4上形成能量線吸收膜5。該能量線吸收膜5含有下述化10所示的化合物。
化10
(式中，n是自然數(shù))能量線吸收膜5如下形成。即，在第2低介電常數(shù)層間絕緣膜4上旋轉(zhuǎn)涂布使上述化10的化合物溶解的稀釋劑。此外，一邊進(jìn)行加熱使稀釋劑成分蒸發(fā)，一邊將以上述化10的化合物為主成分的膜固化在第2低介電常數(shù)層間絕緣膜4上。
如圖3所示，在能量線吸收膜5上形成以有機(jī)化合物為主成分的抗反射膜6。此外，在抗反射膜6上形成光敏抗蝕劑7。
如圖4所示，通過描繪了曝光圖案的光掩模MK對光敏抗蝕劑7進(jìn)行曝光EX，形成曝光部7a。此外，用堿性顯影液進(jìn)行顯影，如圖5所示，對光敏抗蝕劑7進(jìn)行構(gòu)圖7b。
如圖6所示，使用EB固化處理裝置，對光敏抗蝕劑7照射例如加速電壓25[keV]、電荷密度500[μC/cm2]的電子束CR。通過該固化處理使光敏抗蝕劑7改性。
如圖7所示，把光敏抗蝕劑7作為蝕刻掩模，對抗反射膜6、能量線吸收膜5和第2低介電常數(shù)層間絕緣膜4進(jìn)行蝕刻。由此，在第2低介電常數(shù)層間絕緣膜4上形成溝槽圖案4a。另外，由于蝕刻終止膜3的存在，溝槽圖案4a的形成不如第1低介電常數(shù)層間絕緣膜2。
再者如圖8所示，進(jìn)行等離子灰化(ブラズマアツシング)處理，除去光敏抗蝕劑7、抗反射膜6和能量線吸收膜5。此外，如圖9所示，對蝕刻終止膜3也進(jìn)行蝕刻，設(shè)置開口部3a，使下層的接觸插塞2露出。
如圖10所示，通過電鍍處理等，在溝槽圖案4a中嵌入銅等配線材料8。此外，如圖11所示，對配線材料8施行CMP處理，使其表面8a平坦化。
在本實(shí)施方式中，形成以上述化10的化合物為主成分的能量線吸收膜5。由于該能量線吸收膜5的存在，固化處理時的電子束CR難于達(dá)到第2低介電常數(shù)層間絕緣膜4。
圖12是表示在有或沒有能量線吸收膜5的各種情況下第2低介電常數(shù)層間絕緣膜4的介電常數(shù)的變化的圖。具體地說，縱軸表示第2低介電常數(shù)層間絕緣膜4固化處理前的介電常數(shù)K和固化處理后的介電常數(shù)K′的比K′/K，橫軸表示電子束CR的照射量。
有能量線吸收膜5時圖形L1與沒有能量線吸收膜5時的圖形L2相比，即使在電子束CR的照射量增加的情況下，也難于使固化處理前后的介電常數(shù)的比K′/K產(chǎn)生改變。這意味著即使在有能量線吸收膜5的情況下進(jìn)行固化處理，第2低介電常數(shù)層間絕緣膜4的介電常數(shù)也幾乎沒有增加。
上述化10的化合物中以溴化烷基CH2Br的形式含有鹵素之一的溴，該溴能特別充分吸收電子束CR，因此電子束CR難于達(dá)到第2低介電常數(shù)層間絕緣膜4。
另外，對于上述化10的化合物以外的材料，也進(jìn)行同樣的工序和測定，證明了可以用含有CHBr2、CBr3等的其它溴化烷基、或者溴原子本身來代替上述CH2Br，除此之外也可以含有作為其它鹵素的碘或者CH2I、CHI2、CI3等碘化烷基。
進(jìn)一步可以看出，除在上述化10中的CH2Br位置以外，在氫原子的位置上也可以配置溴或碘、溴化烷基、碘化烷基，進(jìn)而，在苯環(huán)中的氫原子也可以被溴或碘、溴化烷基、碘化烷基取代。
根據(jù)上述歸納，能量線吸收膜5可以含有包括上述化10的化合物在內(nèi)的下面通式(1)表示的化合物。
化11
通式(1)(式中X、X′、R和R′中的至少一種是溴、碘、溴化烷基、碘化烷基中的任意一種，n是自然數(shù))另外，上述通式(1)是苯環(huán)與碳原子鍵合的苯乙烯狀的化合物，但能量線吸收膜5也可以含有下面通式(2)表示的酚狀的化合物。
化12
通式(2)(式中X、X′、R和R′中的至少一種是溴、碘、溴化烷基、碘化烷基中的任意一種，n是自然數(shù))上述通式(1)、(2)的原材料可以使用作為抗反射膜的一般性構(gòu)成材料的苯乙烯樹脂、酚樹脂、酚醛清漆樹脂。
根據(jù)本實(shí)施方式的電子器件的制造方法和能量線吸收材料，能量線是電子束時，通式(1)或通式(2)表示的化合物能很好地吸收能量線，因此其難于到達(dá)作為被加工膜的第2低介電常數(shù)層間絕緣膜4。因此，即使采用低介電常數(shù)層間絕緣膜作為被加工膜的場合，也可以對光敏抗蝕劑進(jìn)行固化處理。
<實(shí)施方式2)本實(shí)施方式是實(shí)施方式1的電子器件的制造方法和能量線吸收材料的變形例，是將實(shí)施方式1中的能量線吸收膜5改變?yōu)橐韵虏牧?，將能量線改變?yōu)镈UV或VUV。
在本實(shí)施方式中，也進(jìn)行圖1～圖11的各工序。其中，圖2的能量線吸收膜5含有代替化10的化合物的下面化13所示的化合物。
化13
(式中m和n是自然數(shù))和實(shí)施方式1的情況一樣，通過在第2低介電常數(shù)層間絕緣膜4上旋轉(zhuǎn)涂布溶解了上述化13的化合物的稀釋劑并加熱形成能量線吸收膜5。
之后，和實(shí)施方式1的情況一樣，進(jìn)行圖3以后的工序，但本實(shí)施方式在圖6的固化處理中，進(jìn)行DUV固化處理或者VUV固化處理。DUV固化處理的場合，可以使用DUV固化處理裝置，用波長190～350[nm]的DUV光作為能量線對光敏抗蝕劑7進(jìn)行照射。另一方面，在VUV固化處理的場合，可以使用VUV固化處理裝置，用波長172[nm]的VUV光作為能量線對光敏抗蝕劑7進(jìn)行照射。
對于其它方面，和實(shí)施方式1的電子器件的制造方法和能量線吸收材料一樣，因此說明省略。
在本實(shí)施方式中，形成以上述化13的化合物為主成分的能量線吸收膜5。此時，成為和圖12的場合一樣的測定結(jié)果，因能量線吸收膜5的存在，固化處理時的DUV和VUV難于到達(dá)第2低介電常數(shù)層間絕緣膜4。
上述化13的化合物含有作為芳香族化合物之一的蒽作為芳香族取代的烷基胺，該蒽特別能很好地吸收DUV和VUV，因此DUV和VUV難于到達(dá)第2低介電常數(shù)層間絕緣膜4。
另外，對于上述化13的化合物之外的材料，也進(jìn)行同樣的工序和測定，證明了也可以含有苯、萘、吡啶等其它芳香族化合物來代替上述蒽。另外，可以看出含有苯和蒽時適于DUV固化處理，含有萘和吡啶時適于VUV固化處理。
因此，能量線吸收膜5可以含有包括上述化13的化合物在內(nèi)的下面通式(3)表示的化合物。
化14
通式(3)(式中，R是芳香族化合物，n是自然數(shù))上述通式(3)的原材料可以使用作為抗反射膜的一般性構(gòu)成材料的丙烯酰胺樹脂。
根據(jù)本實(shí)施方式的電子器件的制造方法和能量線吸收材料，能量線是DUV或VUV時，通式(3)表示的化合物能很好地吸收能量線，所以使其難于到達(dá)作為被加工膜的第2低介電常數(shù)層間絕緣膜4。因此，即使采用低介電常數(shù)層間絕緣膜作為被加工膜也可以對光敏抗蝕劑進(jìn)行固化處理。
<其它>
在上述實(shí)施方式1和2中，以在半導(dǎo)體基板0上形成低介電常數(shù)層間絕緣膜的半導(dǎo)體元件的制造方法為例，記述了本申請的發(fā)明。
但是本申請的發(fā)明并非受半導(dǎo)體元件的制造方法的限定，也可適用于液晶顯示裝置和磁頭等各種電子器件的制造方法。
發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明第1項(xiàng)，在能量線是電子束時，通式(1)表示的化合物能很好地吸收能量線，使其難于到達(dá)被加工膜。因此，即使采用低介電常數(shù)層間絕緣膜作為被加工膜也可以對光敏抗蝕劑進(jìn)行固化處理。
根據(jù)本發(fā)明的第2項(xiàng)，在能量線是電子束時，通式(2)表示的化合物能很好地吸收能量線，使其難于到達(dá)被加工膜。因此，即使采用低介電常數(shù)層間絕緣膜作為被加工膜也可以對光敏抗蝕劑進(jìn)行固化處理。
根據(jù)本發(fā)明的第3項(xiàng)，在能量線是DUV或VUV時，通式(3)表示的化合物能很好地吸收能量線，使其難于到達(dá)被加工膜。因此，即使采用低介電常數(shù)層間絕緣膜作為被加工膜也可以對光敏抗蝕劑進(jìn)行固化處理。
根據(jù)本發(fā)明的第4項(xiàng)，在能量線是電子束時，通式(1)表示的化合物能很好地吸收能量線，使其難于到達(dá)被加工膜。因此，即使采用低介電常數(shù)層間絕緣膜作為被加工膜也可以對光敏抗蝕劑進(jìn)行固化處理。
根據(jù)本發(fā)明的第5項(xiàng)，在能量線是電子束時，通式(2)表示的化合物能很好地吸收能量線，使其難于到達(dá)被加工膜。因此，即使采用低介電常數(shù)層間絕緣膜作為被加工膜也可以對光敏抗蝕劑進(jìn)行固化處理。
根據(jù)本發(fā)明的第6項(xiàng)，在能量線是DUV或VUV時，通式(3)表示的化合物能很好地吸收能量線，使其難于到達(dá)被加工膜。因此，即使采用低介電常數(shù)層間絕緣膜作為被加工膜也可以對光敏抗蝕劑進(jìn)行固化處理。
權(quán)利要求
1.電子器件的制造方法，包括(a)在基板上形成被加工膜的工序、(b)在前述被加工膜上形成能量線吸收膜的工序、(c)在前述能量線吸收膜上形成光敏抗蝕劑圖案的工序和(d)用前述光敏抗蝕劑圖案作為掩模對前述被加工膜進(jìn)行蝕刻的工序，其中，前述能量線吸收膜含有通式(1)表示的化合物化1
通式(1)(式中X、X′、R和R′中的至少一種是溴、碘、溴化烷基、碘化烷基中的任意一種，n是自然數(shù))。
2.電子器件的制造方法，包括(a)在基板上形成被加工膜的工序、(b)在前述被加工膜上形成能量線吸收膜的工序、(c)在前述能量線吸收膜上形成光敏抗蝕劑圖案的工序和(d)把前述光敏抗蝕劑圖案用作掩模對前述被加工膜進(jìn)行蝕刻的工序，其中，前述能量線吸收膜含有通式(2)表示的化合物化2
式(2)(式中X、X′、R和R′中的至少一種是溴、碘、溴化烷基、碘化烷基中的任意一種，n是自然數(shù))。
3.電子器件的制造方法，包括(a)在基板上形成被加工膜的工序、(b)在前述被加工膜上形成能量線吸收膜的工序、(c)在前述能量線吸收膜上形成光敏抗蝕劑圖案的工序和(d)把前述光敏抗蝕劑圖案用作掩模對前述被加工膜進(jìn)行蝕刻的工序，其中，前述能量線吸收膜含有通式(3)表示的化合物化3
通式(3)(式中R是芳香族化合物，n是自然數(shù))。
4.含有通式(1)表示的化合物的能量線吸收材料，其是在照相平版印刷中，用于形成在被加工膜和光敏抗蝕劑膜之間配置的、吸收對光敏抗蝕劑照射的能量線以免其到達(dá)前述被加工膜的膜的能量線吸收材料化4
通式(1)(式中X、X′、R和R′中的至少一種是溴、碘、溴化烷基、碘化烷基中的任意一種，n是自然數(shù))。
5.含有通式(2)表示的化合物能量線吸收材料，其是在照相平版印刷中，用于形成在被加工膜和光敏抗蝕劑膜之間配置的、吸收對光敏抗蝕劑照射的能量線以免其到達(dá)前述被加工膜的膜的能量線吸收材料化5
通式(2)(式中X、X′、R和R′中的至少一種是溴、碘、溴化烷基、碘化烷基中的任意一種，n是自然數(shù))。
6.含有通式(3)表示的化合物能量線吸收材料，其是在照相平版印刷中，用于形成在被加工膜和光敏抗蝕劑膜之間配置的、吸收對光敏抗蝕劑照射的能量線以免其到達(dá)前述被加工膜的膜的能量線吸收材料化6
通式(3)(式中，R是芳香族化合物，n是自然數(shù))。
全文摘要
本發(fā)明提供即使在對低介電常數(shù)層間絕緣膜構(gòu)圖的情況下，也可以對光敏抗蝕劑進(jìn)行固化處理的電子器件的制造方法和能量線吸收材料。于在低介電常數(shù)層間絕緣膜4上形成含有下述通式(1)的化合物的能量線吸收膜5的狀態(tài)下，對光敏抗蝕劑7進(jìn)行EB固化處理。通式(1)的化合物能很好地吸收電子束，因此電子束難于到達(dá)作為被加工膜的低介電常數(shù)層間絕緣膜4?；?(在圖下)通式(1)(式中X、X’、R和R’中的至少一種是溴、碘、溴化烷基、碘化烷基中的任意一種，n是自然數(shù))。
文檔編號G03F7/40GK1542925SQ200410045108
公開日2004年11月3日 申請日期2004年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月28日
發(fā)明者坂井淳二郎 申請人:株式會社瑞薩科技