專利名稱：圖案形成方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在半導體器件、ULSI、電子電路零件、液晶顯示元件等的制造中使用的，采用光刻以及蝕刻的圖案形成技術，特別涉及用于在被形成在被處理基板上的感光性樹脂膜上形成所希望圖案的圖案形成方法。
另外，本發(fā)明涉及包含使用通過上述圖案形成方法形成的感光樹脂圖案加工被處理基板的步驟的半導體裝置的制造方法。進而，本發(fā)明涉及用于實施上述圖案形成方法的圖案檢查修正裝置以及圖案細化裝置。
在現在的半導體集成電路中，在一個芯片內包含孤立圖案、密集圖案、CD(Critical Dimension最小尺寸)的大的圖案、小的圖案等多個圖案，具有復雜的構造。由于孤立圖案和密集圖案的不同或者CD的不同，熱處理、顯影、蝕刻等的各工序中的最佳條件原本不同，現在，基底膜的形成、感光性樹脂膜的涂布、熱處理、顯影、蝕刻等的工藝在基板整個面上一并進行。因此，對于各圖案余量變窄，例如孤立圖案的CD偏差、在芯片內的特定區(qū)域上的CD不均勻性、粗糙度等成為問題。
對于這些問題，以往，主要進行在OPC(Optical ProximityCompensation光近接效果修正)技術等的曝光工序中的修正。在OPC技術中，通過預先向投影曝光時使用的掩膜加入從設計的階段已知的信息進行修正。因此，不能修正預想不到的工藝的搖動引起的感光性樹脂圖案的CD異常、形狀異常、缺陷等。具有這些異常的基板通過檢查被檢測出，在抗蝕劑膜剝離除去后，從上游工藝開始再次重復。為了去除這種重復加工(rework)基板，需要可以和異常檢測同時進行異常位置的修正的技術。
另外，例如在ArF光刻技術中，當形成具有線寬度70nm以下的CD的感光性樹脂圖案時，不能得到充分的容限(tolerance)。因此，采用在用現有的裝置形成可以得到充分容限的100nm左右的感光性樹脂圖案后，通過在蝕刻工序中改變蝕刻條件，形成具有70nm或以下的CD的圖案的方法。
但是，控制線寬度方向的蝕刻量是極其困難的，產生CD不均勻性、圖案形狀、缺陷等的多個問題。因而，迫切需要和蝕刻不同可以容易控制，具有充分的容限的CD細化(Slimming)技術的實現。
以往，伴隨電子器件和集成電路等的微細化，圖案尺寸和形狀等的偏差成為問題，修正這樣的部分的圖案異常是困難的。另外，在現行的光刻技術中需要形成線寬度70nm或以下的圖案的CD細化技術，但具有充分容限進行CD細化是困難的。
本發(fā)明，就是考慮上述問題而形成的，其目的在于提供一種圖案形成方法，它可以局部修正感光性樹脂圖案的異常，去除重復加工基板可以有助于制造成本降低。進而，本發(fā)明的另一目的在于提供一種圖案形成方法，它可以用和蝕刻不同的方法進行CD細化，可以容易控制尺寸，具有充分的容限。
另外，本發(fā)明的另一目的在于提供使用了上述的圖案形成方法的半導體裝置的制造方法，和用于實施上述的圖案形成方法的圖案檢查修正裝置以及圖案細化裝置。
即，本發(fā)明是具備在被處理基板的主面上形成感光性樹脂膜的工序；在上述感光性樹脂膜上曝光希望的圖案的工序；顯影上述感光性樹脂從而形成感光性樹脂圖案的工序；檢查上述感光性樹脂圖案的尺寸或者形狀異常的檢查工序；對由上述檢查工序檢查出的異常位置實施修正處理的修正工序的圖案形成方法，(a)特征在于上述修正工序，包含對上述感光性樹脂圖案的異常位置照射上述感光性樹脂具有吸收性的波長的光，改變該圖案的形狀的工序。
(b)其特征在于在上述檢查工序以及修正工序中，使用把和在曝光上述圖案時使用的光的波長相同或者比其短的波長的光作為光源的相同光學裝置，在相同容器內接著上述檢查工序進行上述修正工序。
(c)其特征在于在上述檢查工序以及修正工序中，使用將深紫外光作為光源的相同光學裝置，在相同容器內接著上述檢查工序進行上述修正工序。
在此，作為本發(fā)明優(yōu)選的實施方式可以列舉以下例子。
(1)被處理基板，是在基板上形成被加工膜的基板。
(2)檢查工序，是在向感光性樹脂圖案的光照射觀察區(qū)域提供使感光性樹脂的化學反應不活躍的氣體，一邊控制容器內的氣體氛圍一邊檢查感光性樹脂圖案的尺寸或者形狀的異常的工序。
(3)作為使感光性樹脂的化學反應不活躍的氣體，使用氮氣，或者氬氣、氖氣、氪氣、氦氣、氙氣任意方。
(4)修正工序，是向感光性樹脂圖案的光照射修正區(qū)域提供包含促進感光性樹脂的化學反應的元素的氣體，一邊控制容器內的氣體氛圍一邊實施修正處理的工序。
(5)作為包含促進感光性樹脂的化學反應的元素的氣體使用氧氣。
(6)在設定在修正工序中的修正量時，調整促進氣體中的感光性樹脂的化學反應的元素的濃度、處理時間、光照射能量的任意方。
(7)一邊提供使感光性樹脂的化學反應不活躍的氣體一邊進行檢查工序，在確認感光性樹脂圖案的尺寸或者形狀的異常后，立即把提供氣體切換為包含促進感光性樹脂的化學反應的元素的氣體，對被檢查出的異常位置實施修正處理。
另外，本發(fā)明是具備在被處理基板的主面上形成感光性樹脂膜的工序；在上述感光性樹脂膜上曝光希望圖案的工序；顯影上述感光性樹脂從而形成感光性樹脂圖案的工序；檢查上述感光性樹脂圖案的細化區(qū)域的工序；對上述被檢查出的細化區(qū)域實施用于將上述感光性樹脂圖案加工成所希望的尺寸的細化處理的工序的圖案形成方法，(a)其特征在于在檢查上述細化區(qū)域的工序以及實施細化處理的工序中，使用將與在曝光上述圖案時使用的光的波長相同或者比其短的波長的光作為光源的相同光學裝置，進行在相同的容器內接著檢查上述細化區(qū)域的工序，實施上述細化處理的工序。
(b)其特征在于在檢查上述細化區(qū)域的工序以及實施細化處理的工序中，使用將深紫外光作為光源的相同的光學裝置，在相同容器內接著檢查上述細化區(qū)域的工序，進行實施上述細化處理的工序。
在此，作為本發(fā)明優(yōu)選的實施方式可以列舉以下例子。
(1)被處理基板，是在基板上形成被加工膜的基板。
(2)細化區(qū)域，是基板整個面、基板內的圖案區(qū)域、芯片區(qū)域、芯片內的特定區(qū)域的任意方。
(3)檢查細化區(qū)域的工序，是向感光性樹脂圖案的光照射區(qū)域提供使感光性樹脂的化學反應不活躍的氣體，一邊控制容器內的氣體氛圍一邊檢查細化區(qū)域的工序。
(4)作為使感光性樹脂的化學反應不活躍的氣體，使用氮氣，或者氬氣、氖氣、氪氣、氦氣、氙氣的任意方。
(5)實施細化處理的工序，是向基板上的希望區(qū)域提供包含促進感光性樹脂的化學反應的元素的氣體，一邊控制容器內的氣體氛圍一邊細化處理感光性樹脂圖案的工序。
(6)作為包含促進感光性樹脂的化學反應的元素的氣體使用氧氣。
(7)在實施細化處理的工序中使用的照射光，如使得照射區(qū)域的感光性樹脂圖案尺寸成為希望尺寸那樣地，調整光強度分布或者掃描速度。
(8)實施細化處理的工序，是沿著細化區(qū)域掃描狹縫(スリツト)形狀的照射光的工序，調整狹縫內的光強度分布或者掃描速度，使得照射區(qū)域的感光性樹脂圖案尺寸成為所希望尺寸。
另外本發(fā)明，在半導體裝置的制造方法中，特征在于具有使用上述圖案形成方法把被形成在被處理基板上的感光性樹脂圖案用作掩膜，有選擇地蝕刻上述被處理基板的工序。
另外本發(fā)明，在圖案檢查修正裝置中，特征在于，具備搭載在主面上形成有感光性樹脂圖案的被處理基板的載物臺；使上述載物臺在水平方向的至少2個方向上移動的移動裝置；具有深紫外光的光源，一邊在上述被處理基板的主面上照射深紫外光，一邊檢查上述感光性樹脂圖案的尺寸或者形狀的異常的檢查裝置；有選擇地將來自上述光源的深紫外光經由規(guī)定的掩膜照射上述被處理基板的要修正的區(qū)域，修正上述感光性樹脂圖案的異常位置的修正裝置；向上述被處理基板的主面上的空間中，在由上述檢查裝置進行的檢查動作中提供使上述感光性樹脂的化學反應不活躍的氣體，在由上述修正裝置進行的修正動作中提供使上述感光性樹脂的化學反應活躍的氣體，控制該被處理基板的主面上的氣體氛圍的氣體氛圍控制裝置。
另外本發(fā)明，在圖案細化裝置中，其特征在于，包含搭載在主面上形成有感光性樹脂圖案的被處理基板的載物臺；使上述載物臺在水平方向的至少2個方向上移動的移動裝置；具有深紫外光的光源，一邊在上述被處理基板的主面上照射深紫外光，一邊檢查上述感光性樹脂圖案的應細化區(qū)域的細化區(qū)域檢測裝置；將來自上述光源的深紫外光照射到上述被處理基板的細化區(qū)域，對上述感光性樹脂圖案實施細化處理的細化處理裝置；向上述被處理基板的主面上的空間中，在由上述細化區(qū)域檢測裝置進行的檢查動作中提供使上述感光性樹脂的化學反應不活躍的氣體，在由上述細化處理裝置進行的細化動作中提供使上述感光性樹脂的化學反應活躍的氣體，控制該被處理基板的主面上的氣體氛圍的氣體氛圍控制裝置。
在此，作為本發(fā)明優(yōu)選的實施方式可以列舉如下的例子。
(1)氣體氛圍控制裝置，具備氣體切換裝置，使得可以根據檢查/修正裝置(檢測/處理裝置)的動作狀況，在該檢查/修正裝置(檢測/處理裝置)開始檢查前，提供使感光性樹脂的化學反應不活躍的氣體形成氣體氛圍，在檢查(檢測)結束開始修正(細化處理)的期間，提供使感光性樹脂的化學反應活躍的氣體形成氣體氛圍。
氣體切換裝置，由夾著檢查/修正裝置(檢測/處理裝置)的物鏡相對配置在水平方向上的氣體提供裝置和排氣裝置構成。
如果采用本發(fā)明，則通過在感光性樹脂圖案的異常位置上照射光來修正圖案，可以局部地修正圖案。因此，可以去除重復加工基板有助于制造成本的降低。特別是在檢查和修正中只改變氣體的種類，可以在相同容器內用同樣的光學系統(tǒng)連續(xù)進行檢查和修正，由此在可以實現工藝的簡化以及快速化的同時，降低制造成本。
另外，即使是CD細化也一樣，通過向要細化的區(qū)域照射光，可以容易地控制圖案尺寸。進而，由于在細化區(qū)域檢測和細化處理中只改變氣體的種類，可以用相同的光學系統(tǒng)進行細化區(qū)域檢測和細化處理。由此，可以用和蝕刻不同的方法進行CD細化，可以容易控制尺寸，可以具有充分的容限形成圖案。
圖2是用于說明采用以往方法的圖案形成方法的流程圖。
圖3是展示在實施方式1中使用的光學測量儀器的一例的圖。
圖4是展示在光學測量儀器中的氣體氛圍控制部的構成例子的剖面圖。
圖5是展示在光學測量儀器中的氣體氛圍控制部的具體例子的平面圖。
圖6是展示抗蝕劑圖案的各種異常的示意圖。
圖7是展示采用DUV照射的CD細化的氮氣氛圍和氧氣氛圍的不同的特性圖。
圖8是用于說明實施方式2的圖案形成方法的流程圖。
符號說明31 被處理基板32 樣品載物臺33 照射/加工光源34 光學系統(tǒng)35 光圈36 半透鏡37 物鏡38 CCD照相機39 照射光控制單元40 檢查/修正位置41，51 氣體導入部42，52，52a，52b 排氣部51a 惰性氣體導入部51b 活性氣體導入部61 抗蝕劑圖案63 橋接缺陷65 粗糙度變差的區(qū)域67 設計圖案實施方式1在本實施方式中，說明通過在被處理基板上的所希望區(qū)域的所希望抗蝕劑圖案上局部地照射深紫外光(DUV)，進行圖案尺寸控制的方法(基板內局部性修正)。


圖1是用于說明本發(fā)明的實施方式1的圖案形成方法的流程圖。另外，為了比較把以往的圖案形成方法的流程圖展示在圖2中。
首先，在本實施方式中如圖1所示，準備在基板上形成被加工膜的被處理基板(步驟S11)。而后，在被加工膜上形成抗蝕劑膜(感光性樹脂膜)后，曝光所希望的圖案，通過實施熱處理、顯影處理，形成抗蝕劑圖案(步驟S12)。
以下，通過把DUV作為探針的光學測量儀器，檢查抗蝕劑圖案的尺寸以及形狀(步驟S13)。這時，和測定同時進行采用氮氣等的惰性氣體的抗蝕劑表面的氣體氛圍控制。測定的結果，如果確認異常，則實施修正處理(步驟S14)。即，在尺寸、形狀上發(fā)現異常的區(qū)域中，再次照射DUV。這時，進行氣體氛圍的控制，使得在DUV照射中可以始終向抗蝕劑表面提供氧氣等的反應活性的氣體。
在此，在以往的方法中如圖2所示，如果確認異常則在除去被處理基板上的抗蝕劑圖案后，再次進行抗蝕劑膜的形成。而后，再次進行轉移到抗蝕劑圖案形成的步驟S12的，所謂的重復加工處理。本實施方式和以往方法的不同之處在于，并不是在步驟S13中的尺寸以及形狀的檢查后進行重復加工，而是在和尺寸以及形狀的檢查大致同時實施修正處理。
以下，把修正后的抗蝕劑圖案作為掩膜有選擇地蝕刻被加工膜(步驟S15)。由此，在被加工膜上形成圖案(步驟S16)。
圖3展示在本實施方式中使用的光學測量儀器的一例。圖中的31是被處理基板，32是樣品載物臺，33是照射/加工光源，34是光學系統(tǒng)，35是光圈，36是半透半反射鏡(ハ一フミラ一)，37是物鏡，38是CCD照相機，39是照射光控制單元。從DUV光的照射/加工光源33發(fā)出的觀察光33a經由光學系統(tǒng)34以及光圈35在半透半反射鏡36上反射，由物鏡37聚光在被處理基板31上的觀察點上。觀察點的像，通過物鏡37直接進入半透半反射鏡35，在CCD照相機38的受光面上成像。
在觀察時在物鏡37和觀察點(檢查/修正位置)40之間的空間上，例如用如圖4所示那樣的氣體氛圍控制部填充氮氣等的惰性氣體，抑制抗蝕劑的化學反應。作為使抗蝕劑的化學反應不活躍的氣體，代替氮氣，也可以使用Ar，Ne，Kr，He，或者Xe等。
氣體氛圍控制部由氣體導入部41和排出部42組成，它們夾著被接近配置在被處理基板31上的檢查/修正位置40上的物鏡38，被相對配置在水平方向上。另外，在進行修正時使用氣體氛圍控制部填充氧氣等的活性氣體。圖5(a)～(c)展示氣體氛圍控制部的具體例子。進而，圖5展示圖4的A-A’剖面。
圖5(a)由相對配置惰性氣體導入部51a和排氣部52a的一對惰性氣體導入部/排氣部、相對配置活性氣體導入部51b和排氣部52b的一對活性氣體導入部/排氣部構成氣體氛圍控制部。當導入各自的氣體時，在使中間介有透鏡而相對的排氣部動作的同時進行。通過使相對的排氣部動作進行氣體導入，即使在透鏡和被處理基板的最接近部分(觀察點)也可以快速地置換。
圖5(b)，是有一個排氣部52，在和其相對一側上交替配置有多個惰性氣體導入部51a和多個活性氣體導入部51b的方式。圖5(c)是相對配置惰性氣體以及活性氣體的導入部51和排氣部52的氣體氛圍控制部。一邊使相對的排氣部動作，一邊切換氣體導入部的閥門導入氣體。即使在圖5(b)(c)的構成中，即使在透鏡和被處理基板的最接近部分(觀察點)上也可以快速地進行置換。
以下，敘述本發(fā)明人們實際上進行圖案形成的例子。
在硅基板上形成作為被加工膜的氧化膜后，在其上涂布反射防止膜、化學增幅型抗蝕劑，用KrF基元激光(エキミマレ一ザ)，經由曝光用刻線(レチクル)縮小投影曝光所希望的圖案。接著，在熱處理該基板后進行顯影，在該基板上形成130nm規(guī)則的線和間隔(L/S)形狀的柵極(ゲ-ト)加工用抗蝕劑圖案。以下，用將DUV作為探針的光學式的尺寸測量儀器檢查被形成在基板上的抗蝕劑圖案的線寬、形狀等。
在本實施方式中作為尺寸測量儀器，使用了把266nm的DUV作為探針光的顯微鏡。顯微鏡探針光的能量大致是3μW。這時，如照射該基板的探針光的區(qū)域和其周邊的抗蝕劑表面始終處于氮氣氛圍那樣，例如如圖5(a)所示預先一邊使夾著物鏡設置的排氣部動作，一邊用惰性氣體導入噴嘴吹氮氣。檢查的結果，檢測出了加工成比作為目標的尺寸還粗的區(qū)域、粗糙度差的區(qū)域，以及由于附著顆粒等的引起的橋接(ブリツジング)缺陷。與這些區(qū)域相對，把觀察點和物鏡之間的氣體氛圍從氮氣氛圍切換為氧氣氛圍進行修正。從氮氣氛圍到氧氣氛圍的詳細工序如下。
1)遮擋對被處理基板的觀察區(qū)域的探針光。遮擋通過遮光器(ミヤツタ一)、關閉探針光的電源等進行。
2)關閉氮氣的提供噴嘴，打開氧氣的提供噴嘴。
3)在氣體氛圍由氧氣充滿的階段再次開啟對被處理基板的觀察區(qū)域的探針光。開啟通過遮光器的開放，或者接通探針光的電源進行即可。
圖6展示檢查結果。圖6中的(a)模式化地展示除了抗蝕劑圖案61以外檢測出由于附著顆粒等導致的橋接缺陷63的區(qū)域，(b)模式化地展示抗蝕劑圖案61的邊緣65的粗糙度變差的區(qū)域，(c)模式化地展示抗蝕劑圖案61制作得比作為目標的尺寸(設計圖案)67粗的區(qū)域。
在本實施方式中，在氧氣氛圍中的DUV照射時間從1秒到30秒進行。照射時間，一邊同時用顯微鏡觀察控制的線寬度、粗糙度的程度、缺陷大小等的變化一邊確定。由此，可以完全除去由異物引起的橋接缺陷。另外，帶有比所希望的尺寸粗的部分可以大致使其細至設計尺寸。
當進行修正時，在上述圖3的裝置中把光圈35變更為適合修正部的適宜的形狀來進行。例如，在照射光學系統(tǒng)中使用在圓板上開多個孔的尼普科夫盤(Nipkow Disk)系統(tǒng)中，使只照射加工部那樣的加工位置光圈和尼普科夫盤一致，來只照射加工部。在該加工法中，因為對加工部在共焦點上照射DUV光，所以可以只在焦點位置得到高的光強度，此外的區(qū)域因為光強度衰減到未引起光反應，所以被加工區(qū)域以外的地方照射DUV光至使圖案劣化的可能性極低。進而，在觀察時完全開啟加工位置光圈在整個視野上進行觀察。這樣的共焦光學系統(tǒng)是共焦點，利用只在焦點一致的部分上得到高的光強度這一點，通過使被處理基板相對光軸在垂直方向移動，就可以容易地進行抗蝕劑厚度方向上的修正。
在使用激光在視野內操作激光的方式的情況下，可以在來到修正位置的階段上關閉激光，或者用上述的加工位置光圈只對加工部進行照射。
進而，上述的時間并不限于上述的時間范圍。在本實施方式中是在氧氣氛圍(氧氣濃度20％)下進行，但通過實驗可知以40％的氧氣濃度需要大致一半的時間，以10％濃度需要大致2倍的時間。如果濃度增高，則蝕刻速度加快控制困難，但適宜大缺陷的除去(不太需要處理停止的精度的情況)。另一方面，如果使?jié)舛冉档?，則蝕刻速度也降低，適宜除去微小缺陷(需要處理停止的精度的情況)。這是氧氣的例子。但即使在使用臭氧的情況下也發(fā)現同樣的趨勢。也可以這樣根據成為被加工對象的缺陷、尺寸切換氣體濃度進行加工。另外，由此如上所述適時改變處理時間。
另外，雖然在本實施方式中用3μW的DUV照射量進行，但通過實驗可知在照射量為6μW時需要大致一半的時間，在照射量是1.5μW時需要大致2倍的時間。如果提高照射量則蝕刻速度加快，雖然控制困難但適合于大缺陷的除去(不太需要處理停止的精度的情況)。另一方面，如果降低照射量則蝕刻速度也降低，適合于微小缺陷的除去(需要處理停止的精度的情況)。這雖然是以266nm的照射例子，但在使用其他波長的情況下也可以發(fā)現同樣的傾向。也可以這樣根據成為被加工對象的缺陷、尺寸切換照射量進行加工。另外，由此如上所述適時改變處理時間。
氮氣、氧氣的提供優(yōu)選地如圖5(a)～(c)所示，可以是相對于提供噴嘴在夾著物鏡的相對一側上設置吸引噴嘴，在由吸引噴嘴吸氣的同時從提供噴嘴提供氧氣。由此可以快速地進行氣體氛圍的置換。
在本實施方式中將氮氣用作惰性氣體，但即使在使用He、Ne、Ar、Kr等照射350nm或以下，并且各個元素不吸收的波長的DUV光進行觀察的情況下，和使用氮氣的情況一樣可以在不導致破損的狀態(tài)下觀察。另外，氧氣不需要是100％。即使是大氣程度的氧濃度(約20％)也可以充分地進行修正。另外，作為氧化性氣體成分即使使用包含臭氧的氣體也可以得到同樣的效果。
另外，雖然在本實施方式中作為DUV光使用了266nm的光，但并不限于此。調查了使用各種光源和感光性樹脂膜是否可以修正，如果在氧化性氣體氛圍下照射作為350nm以下的光、感光性樹脂膜具有吸收的波長的光，則可以充分地進行修正。但是，關于圖案的檢查，優(yōu)選地，和在曝光圖案時使用的曝光波長相等或者比其短的波長的一方。
對如上所述制作的被處理基板持續(xù)地在通常的蝕刻條件下，把抗蝕劑圖案作為掩膜進行蝕刻(RIE)處理。即使在RIE處理后也完全看不到橋接引起的短路，另外因為在抗蝕劑加工的階段進行線寬的修正，柵極線寬的精度也良好，所以可以制作可靠性高的器件。
本實施方式是將抗蝕劑用作感光性樹脂的情況，但即使作為感光性樹脂使用感光性聚酰亞胺的情況下，也可以在惰性氣體氛圍下的DUV光觀察中，不對圖案給予損傷地進行，對感光性樹脂的反應，可以通過切換為包含活性元素的氣體氛圍的修正，進行缺陷的除去、聚酰亞胺圖案的削刻修正等。
以下，詳細敘述在本實施方式中的尺寸修正和CD細化。
尺寸或者形狀的測定可以在氮氣氛圍下進行，由此可以抑制由于DUV照射在抗蝕劑表面引起的化學變化，可以防止對抗蝕劑膜的損傷。實際，在氮氣氛圍下的DUV觀察中對抗蝕劑圖案沒有損傷，進而即使是RIE后的圖案也不能完全確認加工不良等的損傷。在實驗中對抗蝕劑圖案，在氮氣氛圍中的DUV照射下，如圖7所示，在照射30秒后CD變化在1％以內。在RIE后，在DUV照射時間30秒中，是在約0.7％和其他工序產生的尺寸偏差的范圍內。
尺寸測定的結果，在檢測出異常的情況下，即當測定值比管理上限還大時，在照射DUV的狀態(tài)下，通過把吹入的氣體從氮氣切換為包含氧氣的氣體，直接進行修正。通過向被DUV照射的區(qū)域繼續(xù)供給氧氣，促進該區(qū)域的抗蝕劑，或者反射防止膜等的基底的化學變化，可以使RIE時的蝕刻選擇比變化。通過利用它適宜地選擇在氧氣氛圍下的DUV照射強度和照射時間，可以控制RIE后的圖案尺寸。在實驗中，以氧氣氛圍中的DUV的30秒照射，抗蝕劑圖案的CD細化，如圖7所示是15％左右。在把該圖案作為掩膜的RIE后的圖案中，CD細化是13％左右。
進而，CD細化，不必須在被處理基板的整個主面上進行，也可以以塊、芯片、被處理基板單位一并進行。只是器件和特定的塊同樣在RIE后使尺寸細大致20％的情況下，遮掩使得光只照射該區(qū)域，在反應活性氣體氛圍下可以進行45秒的照射。作為這樣的情況，可以列舉只使芯片上系統(tǒng)(システムオンチツプ)中的邏輯部變細等。
另外，以芯片單位一同使尺寸變細的方法，可以在制作曝光裝置的解像極限附近的圖案時等使用。另外，在芯片內有逐漸使尺寸變細的情況。例如，是當設計上相同尺寸的圖案的地方由于顯影不均勻性在芯片內尺寸變化的情況下，和因為芯片內的粗細差在RIE工序中在芯片的內部尺寸變化的情況等。
在這些情況下，當尺寸在芯片整體中變化時，可以進行根據變動量的照射量修正的同時進行細化。可以在照射光源中設置狹縫形狀的光圈，把該像轉印在芯片上，根據抗蝕劑尺寸的粗細使被處理基板的移動速度變化，越粗動作越慢?；蛘?，可以根據抗蝕劑尺寸的粗細使照射量變化，越粗照射量越多。這些操作，可以進行控制，使得剩余圖案的尺寸越粗，照射能量越高。
以下，說明上述圖6(b)所示的粗糙度圖案形狀的修正。
在氮氣氛圍中的抗蝕劑圖案的形狀測定的結果，當測量到比容許值還差的抗蝕劑圖案形狀的粗糙度值時，把吹入的氣體從氮氣切換為含氧氣的氣體，通過以適當的強度、適當的時間照射DUV，則可以促使抗蝕劑或者反射防止膜等的基底的化學變化。而后，由于使抗蝕劑形狀、RIE耐性變化，可以使RIE后的圖案粗糙度進步。
在本發(fā)明人的實驗中，為了進行形狀修正，實施了5秒鐘左右的DUV照射。由此，RIE后的圖案CD減少了3％左右，粗糙度改善了約20％。
以下，說明上述圖6(a)所示的修正有機物附著缺陷的方法。
在把DUV作為光源的缺陷檢查裝置中，對于被檢測出的有機物附著缺陷和跨越圖案間的橋接缺陷等，在該情況下通過一邊吹入包含氧氣的氣體一邊照射DUV，可以分解除去附著有機物。同時，進行監(jiān)視觀察，在可以確認缺陷位置被適宜地修正的同時，通過使DUV照射停止，可以同時進行缺陷檢查和其修正。由此，可以顯著降低RIE后的的配線短路缺陷。在本發(fā)明人們的實驗中，通常5～10個左右的配線短路缺陷，通過該方法變?yōu)?個。
如果采用這樣的本實施方式，則通過DUV光學測量儀器檢查形成有抗蝕劑圖案的基板，通過在氧氣氛圍下DUV照射檢測出尺寸、形狀、缺陷等異常的位置，可以進行RIE后的尺寸、形狀、缺陷的控制。另外，通過在形成抗蝕劑圖案和感光性聚酰亞胺等，在氧氣氛圍下對特定的區(qū)域一并照射DUV，可以容易地進行RIE后的CD細化。由此，可以通過減低重復加工削減成本、大幅度提高成品率、不需要下一代曝光裝置的IC高集成化。
實施方式2在本實施方式中，說明基板面一并修正。
在實施方式1中，雖然說明了用DUV燈，與觀察、測定同時進行芯片內的局部的尺寸修正、形狀修正、缺陷修正的例子，但在以下的情況下，不是局部的修正，而是需要對被處理基板主面全整或者特定的大塊(バルク)區(qū)域(芯片內整體、芯片內的特定的塊等)一并照射DUV。
(1)例如當形成具有70nm以下CD的抗蝕劑圖案時，用現行的光刻技術因為沒有容限所以形成100nm左右的抗蝕劑圖案，其后，采用通過蝕刻形成具有70nm以下的CD的圖案的方法。這種情況下，通過在氧氣氛圍中一并對基板全面照射DUV，可以把圖案的尺寸細化到所希望的值。
(2)另外，當雖然保持著在基板面內的CD均勻性，但在批(ロツト)內的基板面間的尺寸差超過容許范圍的情況下，用DUV照射基板主面整體，可以進行面間的尺寸修正。這些還可以考慮RIE后的尺寸變動來進行。
具體地說，如圖8的流程圖所示，首先準備在基板上形成有被加工膜的被處理基板(步驟S81)。而后，在被加工膜上形成抗蝕劑膜(感光性樹脂膜)后，曝光所希望的圖案，通過實施熱處理、顯影處理形成抗蝕劑圖案(步驟S82)。該抗蝕劑圖案的CD，可以用現行的光刻容限良好地形成，例如假設100nm。
以下，通過把DUV作為探針的光學測量儀器，檢查抗蝕劑圖案的尺寸以及形狀(步驟S83)。在此，如上述(1)那樣當進行全體的CD細化時，不是氮氣燈的惰性氣體，而是進行氣體氛圍控制使得可以始終對抗蝕劑表面提供氧氣。由此，進行CD細化(步驟S84)。通過該CD細化，可以把抗蝕劑圖案的CD設置成例如70nm。
以后，和實施方式1一樣，把CD細化后的抗蝕劑圖案作為掩膜選擇蝕刻被加工膜(步驟S85)。由此，以在以往方法中得不到的高的精度形成微細的被加工膜圖案(步驟S86)。
如果采用這樣的本實施方式，則和實施方式1一樣，通過向抗蝕劑圖案照射DUV，進行抗蝕劑的CD細化。而后，在該情況下，通過使用燈光，可以在基板主面整個面或者特定的大塊區(qū)域上均勻照射，可以把基板面上的圖案整體修正為比現行的光刻技術的極限還微細的所希望的CD。
本發(fā)明人們的實驗結果是，可以和實施方式1一樣在30秒照射下進行約15％CD細化。照射能量是1～3J/cm2左右。如上所述，為了進行30％的CD細化需要約1分鐘的DUV照射。但是，因為能量的值依賴于CD細化量和抗蝕劑燈等，所以并不限于此值。
變形例進而，本發(fā)明并不限定于上述的各實施方式。作為對被處理基板進行照射的光源，雖然在實施方式1中使用了在顯微鏡內存在的探針光源、在實施方式2中使用了燈光，但如果可以均勻照射則不特別限制光源的種類。為了均勻照射，優(yōu)選地，通過小孔和狹縫切下從光源照射的光的強度均勻部分，通過掃描法等把它照射在被處理基板上。
另外，照射在細化區(qū)域上的照射光，優(yōu)選地，調整光強度分布，使得照射區(qū)域的感光性樹脂圖案尺寸成為所希望尺寸。進而，當沿著細化區(qū)域掃描狹縫形狀的照射光時，優(yōu)選地，調整狹縫內的光強度分布或者掃描速度，使得照射區(qū)域的感光性樹脂圖案尺寸成為希望尺寸。另外，作為細化區(qū)域，基板整個面、基板內的圖案區(qū)域、芯片區(qū)域，或者芯片內的特定區(qū)域的任意方等，只要根據需要適宜確定即可。
另外，雖然作為光源在實施方式1中使用266nm的單色光，在實施方式2中使用包含266nm的探針光，但如果沒有由于對抗蝕劑的吸收等引起的顯著的損傷，可以得到和實施方式一樣的效果，則不限于266nm，也不拘泥于單色和白色等。另外，被處理基板不必須在基板上形成有被加工膜的基板，也可以是基板自身。這種情況下，因為直接在基板上形成抗蝕劑圖案，所以把抗蝕劑圖案作為掩膜的蝕刻用于基板的加工。
另外，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍中，可以實施各種變形。
如以上詳細描述的那樣，如果采用本發(fā)明，則通過檢查感光性樹脂圖案的尺寸或者形狀的異常，對被檢測出的異常位置照射感光性樹脂具有吸收性的波長的光，改變該圖案的形狀，可以局部地修正感光性樹脂圖案的異常，可以除去重復加工基板，有利于降低成本。
特別是，在檢查工序以及修正工序中使用把深紫外光作為光源的相同的光學裝置，通過氣體的切換在相同容器內接著檢查工序進行修正工序，可以連續(xù)進行上述修正，由此在實現工藝的簡化以及迅速化的同時，還可以實現制造成本降低。
另外，用和上述一樣的方法，可以用和蝕刻不同的方法進行CD細化，可以容易地控制尺寸，可以進行具有充分的容限的圖案形成。
權利要求
1.一種圖案形成方法，其特征在于，具備在被處理基板的主面上形成感光性樹脂膜的工序；在上述感光性樹脂膜上曝光所希望的圖案的工序；顯影上述感光性樹脂膜形成感光性樹脂圖案的工序；檢查上述感光性樹脂圖案的尺寸或者形狀的異常的檢測工序；對由上述檢查工序檢測出的異常位置實施修正處理的修正工序；上述修正工序，包含對上述感光性樹脂圖案的異常位置照射上述感光性樹脂具有吸收性的波長的光，使該圖案的形狀改變的工序。
2.一種圖案形成方法，其特征在于，具備在被處理基板的主面上形成感光性樹脂膜的工序；在上述感光性樹脂膜上曝光所希望的圖案的工序；顯影上述感光性樹脂膜形成感光性樹脂圖案的工序；檢查上述感光性樹脂圖案的尺寸或者形狀的異常的檢測工序；對由上述檢查工序檢測出的異常位置實施修正處理的修正工序，在上述檢查工序以及修正工序中，使用把深紫外光作為光源的相同的光學裝置或者把和在曝光上述圖案時使用的光的波長相同或者比其短的波長的光作為光源的相同的光學裝置，在相同容器內接著上述檢查工序進行上述修正工序。
3.根據權利要求2所述的圖案形成方法，其特征在于，上述檢查工序，是向對上述感光性樹脂圖案的光照射觀察區(qū)域提供使上述感光性樹脂的化學反應不活躍的氣體，在控制上述容器內的氣體氛圍的同時檢查上述感光性樹脂圖案的尺寸或者形狀的異常的工序。
4.根據權利要求2所述的圖案形成方法，其特征在于，上述修正工序，是向對上述感光性樹脂圖案的光照射修正區(qū)域提供包含促進上述感光性樹脂的化學反應的元素的氣體，在控制上述容器內的氣體氛圍的同時實施修正處理的工序。
5.根據權利要求4所述的圖案形成方法，其特征在于，在設定在上述修正工序中的修正量時，調整上述氣體中的促進感光性樹脂的化學反應的元素的濃度、處理時間、光照射能量的任意方。
6.根據權利要求2所述的圖案形成方法，其特征在于，在提供使上述感光性樹脂的化學反應不活躍的氣體的同時進行上述檢查工序，確認上述感光性樹脂圖案的尺寸或者形狀的異常后，立即把提供氣體切換為包含促進上述感光性樹脂的化學反應的元素的氣體，對被檢測出的異常位置實施修正處理。
7.一種圖案形成方法，其特征在于，具備在被處理基板的主面上形成感光性樹脂膜的工序；在上述感光性樹脂膜上曝光所希望的圖案的工序；顯影上述感光性樹脂膜形成感光性樹脂圖案的工序；檢查上述感光性樹脂圖案的細化區(qū)域的工序；對上述被檢測出的細化區(qū)域實施用于把上述感光性樹脂圖案加工為所希望的尺寸的細化處理的工序；在檢查上述細化區(qū)域的工序以及實施細化處理的工序中，使用把深紫外光作為光源的相同的光學裝置或者把和在曝光上述圖案時使用的光的波長相同或者比其短的波長的光作為光源的相同的光學裝置，在相同容器內接著檢測上述細化區(qū)域的工序進行實施細化處理的工序。
8.根據權利要求3所述的圖案形成方法，其特征在于，作為使上述感光性樹脂的化學反應不活躍的氣體，使用氮氣，或者氬氣、氖氣、氪氣、氦氣、氙氣的任意方。
9.根據權利要求4所述的圖案形成方法，其特征在于，作為包含促進上述感光性樹脂的化學反應的元素的氣體使用氧氣。
10.根據權利要求7所述的圖案形成方法，其特征在于，上述細化區(qū)域，是基板整個面、基板內的圖案區(qū)域、芯片區(qū)域、芯片內的特定區(qū)域的任意方。
11.根據權利要求7所述的圖案形成方法，其特征在于，檢查上述細化區(qū)域的工序，是向對上述感光性樹脂圖案的光照射區(qū)域提供使上述感光性樹脂的化學反應不活躍的氣體，在控制上述容器內的氣體氛圍的同時檢測細化區(qū)域的工序。
12.根據權利要求11所述的圖案形成方法，其特征在于，作為使上述感光性樹脂的化學反應不活躍的氣體，使用氮氣，或者氬氣、氖氣、氪氣、氦氣、氙氣的任意方。
13.根據權利要求7所述的圖案形成方法，其特征在于，實施上述細化處理的工序，是向上述基板上的所希望的區(qū)域提供包含促進上述感光性樹脂的化學反應的元素的氣體，在控制上述容器內的氣體氛圍的同時細化處理上述感光性樹脂圖案的工序。
14.根據權利要求13所述的圖案形成方法，其特征在于，作為包含促進上述感光性樹脂的化學反應的元素的氣體使用氧氣。
15.根據權利要求7所述的圖案形成方法，其特征在于，在實施上述細化處理的工序中使用的照射光，調整光強度分布，使得照射區(qū)域的感光性樹脂圖案尺寸成為所希望的尺寸。
16.根據權利要求7所述的圖案形成方法，其特征在于，實施上述細化處理的工序，是沿著細化區(qū)域掃描縫隙形狀的照射光的工序，調整縫隙內的光強度分布或者掃描速度，使得照射區(qū)域的感光性樹脂圖案尺寸成為所希望的尺寸。
17.一種半導體裝置的制造方法，其特征在于，具有將使用根據權利要求1至16的任意一項所述的圖案形成方法形成在被處理基板上的感光性樹脂圖案作為掩膜使用，有選擇地蝕刻上述被處理基板的工序。
18.一種圖案檢查修正裝置，其特征在于，具備搭載在主面上形成有感光性樹脂圖案的被處理基板的載物臺；使上述載物臺在水平方向的至少2個方向上移動的移動裝置；具有深紫外光的光源，在上述被處理基板的主面上照射深紫外光的同時，檢查上述感光性樹脂圖案的尺寸或者形狀的異常的檢查裝置；經由規(guī)定的掩模，有選擇地把來自上述光源的深紫外光照射在上述被處理基板的應該修正的區(qū)域上，修正上述感光性樹脂圖案的異常位置的修正裝置；向上述被處理基板的主面上的空間，在由上述檢查裝置進行的檢查動作中提供使上述感光性樹脂的化學反應不活躍的氣體，在由上述修正裝置進行的修正動作中提供使上述感光性樹脂的化學反應活躍的氣體，控制該被處理基板的主面上的氣體氛圍的氣體氛圍控制裝置。
19.根據權利要求18所述的圖案檢查修正裝置，其特征在于，上述氣體氛圍控制裝置具有，可以根據上述檢查/修正裝置的動作狀況，在該檢查/修正裝置開始檢查前，提供使上述感光性樹脂的化學反應不活躍的氣體形成氣體氛圍，在檢查結束開始修正之前的期間，提供使上述感光性樹脂的化學反應活躍的氣體形成氣體氛圍的氣體切換裝置。
20.根據權利要求18所述的圖案檢查修正裝置，其特征在于，上述氣體切換裝置，由夾著上述檢查/修正裝置的物鏡在水平方向上相對配置的氣體提供裝置和排氣裝置構成。
21.一種圖案細化裝置，其特征在于，具備搭載在主面上形成有感光性樹脂圖案的被處理基板的載物臺；使上述載物臺在水平方向的至少2個方向上移動的移動裝置；具有深紫外光的光源，在上述被處理基板的主面上照射深紫外光的同時，檢查上述感光性樹脂圖案的應細化區(qū)域的細化區(qū)域檢測裝置；把來自上述光源的深紫外光照射在上述被處理基板的細化區(qū)域上，對上述感光性樹脂實施細化處理的細化處理裝置；向上述被處理基板的主面上的空間，在由上述細化區(qū)域檢測裝置進行的檢測動作中提供使上述感光性樹脂的化學反應不活躍的氣體，在由上述細化處理裝置進行的細化動作中提供使上述感光性樹脂的化學反應活躍的氣體，控制該被處理基板的主面上的氣體氛圍的氣體氛圍控制裝置。
22.根據權利要求21所述的圖案細化裝置，其特征在于，上述氣體氛圍控制裝置具備，可以根據上述細化區(qū)域檢測/細化處理裝置的動作狀況，在該檢測/處理裝置開始檢測前，提供使上述感光性樹脂的化學反應不活躍的氣體形成氣體氛圍，在檢測結束開始細化處理之前的期間，提供使上述感光性樹脂的化學反應活躍的氣體形成氣體氛圍的氣體切換裝置。
23.根據權利要求22所述的圖案細化裝置，其特征在于，上述氣體切換裝置，由夾著上述細化區(qū)域檢測/細化處理裝置的物鏡在水平方向上相對配置的氣體提供裝置和排氣裝置構成。
全文摘要
本發(fā)明可以局部地修正感光性樹脂圖案的異常，除去重復加工基板，降低制造成本。是包含，在基板上形成被加工膜的步驟S11、在被加工膜的主面上形成抗蝕劑膜的步驟、在抗蝕劑膜上曝光所希望的圖案的步驟、顯影抗蝕劑膜形成抗蝕劑圖案的步驟S12、檢查抗蝕劑圖案的尺寸或者形狀的異常的步驟S13、對由S13檢測出的異常位置實施修正處理的步驟S14、用修正后的抗蝕劑圖案選擇蝕刻被加工膜的步驟S15的圖案形成方法，在S13以及S14中使用把DUV光作為光源的相同的光學裝置連續(xù)進行S13和S14，并且在S13中向抗蝕劑表面提供氮氣，在S14中向抗蝕劑表面提供氧氣。
文檔編號G03F1/84GK1452215SQ03109850
公開日2003年10月29日 申請日期2003年4月11日 優(yōu)先權日2002年4月12日
發(fā)明者伊藤信一, 高橋理一郎 申請人:株式會社東芝