抗蝕劑圖案形成方法、抗蝕劑圖案、使用有機(jī)溶劑顯影的可交聯(lián)負(fù)型化學(xué)增幅型抗蝕劑組 ...的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種抗蝕劑圖案形成方法，依序包含：(1)使用負(fù)型化學(xué)增幅型抗蝕劑組合物形成抗蝕劑膜，其中負(fù)型化學(xué)增幅型抗蝕劑組合物含有如下組分：具有如在本說明書中所定義的由式(1)表示的重復(fù)單元的(A)聚合物化合物、(B)能夠在用光化射線或輻射照射后產(chǎn)生酸的化合物以及(C)能夠由酸的作用交聯(lián)聚合物化合物(A)的交聯(lián)劑；(2)使抗蝕劑膜曝光，從而形成經(jīng)曝光的抗蝕劑膜；以及(4)使用含有有機(jī)溶劑的顯影劑使經(jīng)曝光的抗蝕劑膜顯影。
【專利說明】抗蝕劑圖案形成方法、抗蝕劑圖案、使用有機(jī)溶劑顯影的可交聯(lián)負(fù)型化學(xué)增幅型抗蝕劑組合物、抗蝕劑膜及抗蝕劑涂布空白遮罩
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種使用負(fù)型化學(xué)增幅型抗蝕劑組合物的抗蝕劑圖案形成方法，其中負(fù)型化學(xué)增幅型抗蝕劑組合物適用于超光刻(ultra-microlithography)工藝,例如超大規(guī)模集成電路(Very Large Scale Integration, VLSI)或高容量微晶片制造以及其他感光蝕刻加工(photofabrication)工藝。尤其涉及一種適用于半導(dǎo)體裝置的微加工(microfabrication)的抗蝕劑圖案形成方法(其中微加工使用電子束、X射線或極紫外(extreme ultraviolet, EUV)光(波長(zhǎng):接近13納米))、抗蝕劑圖案、使用有機(jī)溶劑顯影的可交聯(lián)負(fù)型化學(xué)增幅型抗蝕劑組合物、抗蝕劑膜及抗蝕劑涂布空白遮罩(mask blank)。
【背景技術(shù)】
[0002]在制造半導(dǎo)體裝置(例如IC及LSI)的工藝中，進(jìn)行使用光致抗蝕劑組合物光刻的微加工已成為慣例。近來，集成電路的積集度變得愈來愈高，且需要在次微米或四分之一微米區(qū)域中形成超精細(xì)(ultrafine)圖案。為解決此需求，曝光波長(zhǎng)也傾向變得更短(例如:自g線至i線，或進(jìn)一步至KrF準(zhǔn)分子激光光)。目前，除了準(zhǔn)分子激光光外，使用電子束、X射線或EUV光光刻的顯影正持續(xù)進(jìn)行中。
[0003]使用電子束、X射線或EUV光的光刻被定位為次代(next-generation)或次次代(next-next-generation)的圖案形成技術(shù),且被要求是高靈敏度、高解析度的抗蝕劑。
[0004]特定而言，對(duì)于實(shí)現(xiàn)縮短工藝時(shí)間，以及高靈敏度的實(shí)現(xiàn)而言是非常重要的任務(wù)，但當(dāng)尋求高靈敏度的實(shí)現(xiàn)時(shí)，不僅使解析度降低，且使線邊緣粗糙度(line edgeroughness, LER)惡化，故強(qiáng)烈要求同時(shí)滿足這些性質(zhì)的抗蝕劑的顯影。
[0005]在此，線邊緣粗糙度意謂如下:由于抗蝕劑的特性使得在抗蝕劑圖案與襯底之間的介面處的邊緣在與線方向垂直的方向中不規(guī)則地起伏，且當(dāng)從上方觀看圖案時(shí)，邊緣看起來為不平坦的外觀。此不平坦度會(huì)在使用抗蝕劑作為遮罩的蝕刻步驟中被轉(zhuǎn)印，導(dǎo)致良率降低。
[0006]高靈敏度與高解析度(良好的圖案輪廓與經(jīng)改善的線邊緣粗糙度)是取舍(trade-off)關(guān)系，且非常重要的是如何同時(shí)滿足所有這些性質(zhì)。
[0007]抗蝕劑組合物包括“正”型以及“負(fù)”型，其中“正”型使用難溶于堿顯影劑或不溶于堿顯影劑的樹脂，且通過使經(jīng)曝光于輻射的經(jīng)曝光區(qū)域溶于堿顯影劑中來形成圖案，而后者使用溶于堿顯影劑中的樹脂，且通過使經(jīng)曝光于輻射的經(jīng)曝光區(qū)域難溶于堿顯影劑中或不溶于堿顯影劑中來形成圖案。
[0008]鑒于實(shí)現(xiàn)高靈敏度，主要是研究利用酸催化反應(yīng)的化學(xué)增幅型正型抗蝕劑組合物作為適用于使用電子束、X射線或EUV光的光刻工藝的抗蝕劑，且有效地使用由作為主要組份的酚(phenolic)樹脂以及酸產(chǎn)生物所組成的化學(xué)增幅型正型抗蝕劑組合物，其中酚樹月旨(下文中，簡(jiǎn)單地稱為“酚酸可分解樹脂”)不溶于堿顯影劑或難溶于堿顯影劑，且具有由酸的作用變得溶于堿顯影劑的性質(zhì)。
[0009]另一方面，半導(dǎo)體裝置或類似者的制造需要形成各種圖案，例如線、溝槽或洞。為了滿足形成各種圖案的需求，進(jìn)行正型抗蝕劑組合物還有負(fù)型抗蝕劑組合物的顯影(舉例而言，參見例如JP-A-2002-148806 (本文所使用的術(shù)語“ JP_A”意謂“未經(jīng)審查的
【公開日】本專利申請(qǐng)案”)以及JP-A-2008-268935)。
[0010]JP-A-62-175739揭示一種由聚甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸甲酯共聚物所組成的抗蝕劑膜，其中在進(jìn)行使用電子束的圖案化(patterning)中，用CH3C00CnH2n+1 (η ( 4)代替乙酸異戊酯顯影來進(jìn)行顯影。
[0011]JP-A-2006-227174揭示利用電子束照射來切割聚合物鏈技術(shù)且從而減少分子量的圖案化，其中使用特定有機(jī)溶劑(例如苯類溶劑)作為顯影劑。
[0012]日本專利第3277114號(hào)揭示一種含有鹵化(halogenated)聚合物或具有燒基娃氧基團(tuán)作為取代基的聚合物的膜，其中使所述膜曝光，接著用臨界流體顯影(鑒于環(huán)境問題)。
[0013]JP-A-7-199467揭示正型抗蝕劑膜的實(shí)例，其中正型抗蝕劑膜是用乙酸乙酯與乙酸異戊酯的混合溶劑代替堿顯影劑來顯影。
[0014]JP-A-2010-017489揭示一種抗蝕劑圖案形成方法，其依序包括:使用通過交聯(lián)反應(yīng)引起負(fù)型轉(zhuǎn)換(negative conversion)的負(fù)型化學(xué)增幅型抗蝕劑組合物形成膜的步驟、使膜曝光的步驟以及使用含有有機(jī)溶劑的顯影劑使經(jīng)曝光的膜顯影的步驟。
[0015]然而，到目前為止的技術(shù)，尚未成功在超精細(xì)區(qū)域中同時(shí)滿足所有高靈敏度、高解析度、良好圖案輪廓、減少線邊緣粗糙度以及高抗干蝕刻性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本發(fā)明的一目的在于提供一種能夠形成同時(shí)滿足高靈敏度、高解析度性質(zhì)(例如:高解析度、極佳圖案輪廓以及小的線邊緣粗糙度(LER))以及良好的抗干蝕刻性的圖案的抗蝕劑圖案形成方法、抗蝕劑圖案、使用有機(jī)溶劑顯影的可交聯(lián)負(fù)型化學(xué)增幅型抗蝕劑組合物、抗蝕劑膜以及抗蝕劑涂布空白遮罩。
[0017]深入研究的結(jié)果，本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)可通過使用包含具有特定結(jié)構(gòu)的聚合物化合物的負(fù)型化學(xué)增幅型抗蝕劑組合物以及使用含有有機(jī)溶劑的顯影劑的抗蝕劑圖案形成方法來達(dá)到上述目的。
[0018]也就是說，本發(fā)明如下:
[0019][I] 一種抗蝕劑圖案形成方法，依以下順序包括:
[0020](I)使用負(fù)型化學(xué)增幅型抗蝕劑組合物形成抗蝕劑膜，其中負(fù)型化學(xué)增幅型抗蝕劑組合物含有如下組分:具有(A)由式(I)表示的重復(fù)單元的聚合物化合物、(B)能夠在用光化射線或輻射照射后產(chǎn)生酸的化合物以及(C)能夠由酸的作用交聯(lián)聚合物化合物(A)的交聯(lián)劑；
[0021](2)使所述抗蝕劑膜曝光，從而形成經(jīng)曝光的抗蝕劑膜；以及
[0022](4)使用含有有機(jī)溶劑的顯影劑使經(jīng)曝光的抗蝕劑膜顯影:
[0023]
【權(quán)利要求】
1.一種抗蝕劑圖案形成方法，其特征在于，依序包括: (1)通過使用負(fù)型化學(xué)增幅型抗蝕劑組合物形成抗蝕劑膜，其中所述負(fù)型化學(xué)增幅型抗蝕劑組合物包含(A)聚合物化合物，具有由式(I)表示的重復(fù)單元；(B)能夠在用光化射線或輻射照射后產(chǎn)生酸的化合物以及(C)能夠由酸的作用交聯(lián)所述聚合物化合物(A)的交聯(lián)劑； (2)使所述抗蝕劑膜曝光，從而形成經(jīng)曝光的抗蝕劑膜；以及 (4)使用含有有機(jī)溶劑的顯影劑使所述經(jīng)曝光的抗蝕劑膜顯影:

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗蝕劑圖案形成方法，其特征在于:所述顯影劑中的所述有機(jī)溶劑的濃度為50質(zhì)量％或大于50質(zhì)量％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的抗蝕劑圖案形成方法，其特征在于:所述顯影劑中所含有的所述有機(jī)溶劑為選自由酯類溶劑、酮類溶劑、醇類溶劑、酰胺類溶劑、醚類溶劑以及烴類溶劑所組成的群中的一種或多種有機(jī)溶劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的抗蝕劑圖案形成方法，其特征在于:所述顯影劑含有在曝光前對(duì)所述抗蝕劑膜為良好溶劑的溶劑(S-1)以及在曝光前對(duì)所述抗蝕劑膜為不良溶劑的溶劑(S-2)作為所述有機(jī)溶劑，以及假設(shè)所述溶劑(S-1)的沸點(diǎn)為(bp-Ι)且所述溶劑(S-2)的沸點(diǎn)為(bp-2)，則所述溶劑滿足式(I)的關(guān)系: (bp-2) > (bp-1)式(I)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的抗蝕劑圖案形成方法，其特征在于:由式(I)表示的重復(fù)單元為由以下式(2)表示的重復(fù)單元，且所述聚合物化合物(A)還含有由以下式(3)表示的重復(fù)單元:
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的抗蝕劑圖案形成方法，其特征在于:所述溶劑(S-1)為酯類溶劑、酮類溶劑或醚類溶劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一項(xiàng)所述的抗蝕劑圖案形成方法，其特征在于:所述溶劑(S-2)為烴類溶劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的抗蝕劑圖案形成方法，其特征在于:使用電子束或EUV光來進(jìn)行(2)使所述抗蝕劑膜曝光中的曝光。
9.一種抗蝕劑圖案，其特征在于:通過權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的抗蝕劑圖案形成方法來形成。
10.一種使用有機(jī)溶劑顯影的可交聯(lián)負(fù)型化學(xué)增幅型抗蝕劑組合物，其特征在于:使用于權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述 的抗蝕劑圖案形成方法。
11.一種抗蝕劑膜，其特征在于:通過權(quán)利要求10所述的使用有機(jī)溶劑顯影的可交聯(lián)負(fù)型化學(xué)增幅型抗蝕劑組合物形成。
12.—種抗蝕劑涂布空白遮罩，其特征在于:使用權(quán)利要求11所述的抗蝕劑膜來涂布。
【文檔編號(hào)】C08F12/14GK103460133SQ201280016092
【公開日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月25日
【發(fā)明者】土橋徹, 八尾忠輝, 高橋孝太郎, 土村智孝 申請(qǐng)人:富士膠片株式會(huì)社