光致抗蚀剂材料和用由其构成抗蚀图形的半导体装置制法制造方法及图纸

本发明专利技术为提供一种在化学放大负型光致抗蚀剂中兼具有抑制稀疏与致密尺寸差和侧壁凹凸少的光致抗蚀剂形状的光致抗蚀剂图形，使用将分子量为１００－１０００、产生扩散距离为３０－６０ｎｍ酸的光致酸产生剂，与分子量为１００－１０００、产生扩散距离为１０－３０ｎｍ酸的光致酸产生剂以摩尔比５－９５％的比例混合，光致酸产生剂的总量为树脂量百分比１－１５％的光致抗蚀剂材料。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及为了通过带有所希望的半导体集成电路图像的刻线掩膜或其他掩膜进行曝光，并经过曝光后烘焙(Post Exposure Bake，以下简称为PEB)处理后，用显影液显影形成矩形光致抗蚀剂图形而在半导体基板上形成的光致抗蚀剂膜的材料，和用该材料构成的抗蚀剂图形的刻蚀方法以半导体装置的制造方法。已有的曝光技术主要是将g线(436nm)和i线(365nm)用于该曝光光的曝光装置以及组合线型酚醛系光致抗蚀剂的曝光技术。然而，伴随着大规模集成电路的高度集成化，需要使用对微细化更为有利的远红外光的激光(248nm、193nm)的光刻技术，作为其抗蚀剂，已有的线型酚醛系抗蚀剂对光吸收大，不能得到良好的抗蚀剂形状，还具有增感度大增的倾向。为了克服这一问题，已有人提出化学放大系抗蚀剂。化学放大系增感剂通过由光致酸产生剂产生的酸的酸催化剂增感反应，使树脂溶解选择性发生变化，所以可实现高增感化。例如，在特开平4-314055号公报和特开平6-67413公报(以下分别称为已有例1及例2)中，公开了使用含有p-羟基苯乙烯系树脂作为树脂和含有三氟甲烷磺酸酯基的光致酸产生剂作为光致酸产生剂的例子。然而，在该实施例1及2中，由于三氟甲烷磺酸的扩散距离较长，所以若适用于逻辑装置，则具有稀疏图形比密致形细的倾向。还有，在特开平5-216234号公报(以下称为已有例3)中，公开了合并使用p-羟基苯乙烯系树脂作为树脂、萘醌重氮磺酸酯光致酸产生剂作为光致酸产生剂与其他光致酸产生剂的例子。然而，在已有例3中，萘醌重氮磺酸酯的激光光(248nm、193nm)的吸收大，抗蚀剂图形反而成为倒锥形变坏。还有一种倾向，即使用这种产生扩散距离短的酸的光致酸产生剂，侧壁凹凸显著。因而，在制造半导体装置时，尤其在制造逻辑装置时，消除图形的稀疏与致密的尺寸差是重要的。本专利技术的目的之一在于，提供一种在化学放大负型抗蚀剂中兼具有抑制稀疏与致密尺寸差和侧壁凹凸少的抗蚀剂形状的抗蚀剂图形。还有，本专利技术的另一目的是提供一种这样的抗蚀剂材料，即在所述的化学放大负型抗蚀剂中，可得到矩形抗蚀剂图形，提高解像率、焦深及尺寸精度，尤其可适用于逻辑装置的抗蚀剂材料。还有，本专利技术的另一目的在于，提供一种使用了由所述抗蚀剂材料组成的抗蚀剂图形的刻蚀方法。还有，本专利技术的另一目的在于，提供一种使用了由所述抗蚀剂材料组成的抗蚀剂图形的半导体装置的制造方法。若根据本专利技术的一种形式，可得到具有下列特征的抗蚀剂材料，即将分子量为100-1000、产生扩散距离为30-60nm酸的第二光致酸产生材料与分子量为100-1000、产生扩散距离为10-30nm酸的第一光致酸产生剂以摩尔比5-95％的比例混合，光致酸产生剂的总量为树脂量百分比1-15％；所述第一光致酸产生剂及所述第二光致酸产生剂的组合，是由鎓盐系光致酸产生剂或非鎓盐系光致酸产生剂与鎓盐系光致酸产生剂组合而构成，或者是由鎓盐系光致酸产生剂与非鎓盐系光致酸产生剂组合而构成。还有，若根据本专利技术的另一种形式，可得到具有下列特征的化学放大系负型抗蚀剂图形，即将分子量为100-1000、产生扩散距离为30-60nm酸的第二光致酸产生材料与分子量为100-1000、产生扩散距离为10-30nm酸的第一光致酸产生剂以摩尔比5-95％的比例混合，通过由光致酸产生剂的总量为树脂量百分比1-15％的光致抗蚀材料形状形成的化学放大系负型光致抗蚀剂图形；所述第一光致酸产生剂及所述第二光致酸产生剂的组合，是由鎓盐系光致酸产生剂或非鎓盐系光致酸产生剂与鎓盐系光致酸产生剂组合而构成，或者是由鎓盐系光致酸产生剂与非鎓盐系光致酸产生剂组合而构成。还有，若根据本专利技术的另一种形式，可得到具有下列特征的刻蚀方法，即在将化学放大系负型抗蚀剂图形作成掩膜并对其下面的材料有选择地进行刻蚀加工的刻蚀方法中，所述的化学放大系负型光致抗蚀剂图形是以分子量为100-1000、产生扩散距离为30-60nm酸的第二光致酸产生材料，与分子量为100-1000、产生扩散距离为10-30nm酸的第一光致酸产生剂以摩尔比5-95％的比例混合，通过光致酸产生剂的总量为树脂量百分比1-15％的光致抗蚀剂材料形状形成；所述光致抗蚀材料的所述第一光致酸产生剂及所述第二光致酸产生剂的组合，是由鎓盐系光致酸产生剂或非鎓盐系光致酸产生剂与鎓盐系光致酸产生剂组合而构成，或者是由鎓盐系光致酸产生剂与非鎓盐系光致酸产生剂组合而构成。再有，若根据本专利技术的另一种形式，则可得到具有下列特征的半导体装置的制造方法，即通过在半导体基板覆盖膜上所设置的化学放大系负型光致抗蚀图形作成掩膜，有选择地对该覆盖膜进行蚀刻加工而制造半导体装置，在这种制造方法中，所述的化学放大系负型抗蚀剂图形是以是将分子量为100-1000、产生扩散距离为30-60nm酸的第二光致酸产生材料，与分子量为100-1000、产生扩散距离为10-30nm酸的第一光致酸产生剂以摩尔比5-95％的比例混合，通过由光致酸产生剂的总量为树脂量百分比1-15％的光致抗蚀材料形状形成；所述光致抗蚀材料的所述第一光致酸产生剂及所述第二光致酸产生剂的组合，是由鎓盐系光致酸产生剂或非鎓盐系光致酸产生剂与鎓盐系光致酸产生剂组合而构成，或者是由鎓盐系光致酸产生剂与非鎓盐系光致酸产生剂组合而构成。以下对附图作简要说明。附图说明图1A、图1B及图1C用于说明用已有技术制造的半导体装置密致图形中抗蚀剂图形形成工艺剖面图。图2A、图2B及图2C用于说明用已有技术制造的半导体装置稀疏图形中抗蚀剂图形形成工艺剖面图。图3为用于说明本专利技术实施例半导体装置制造中抗蚀剂图形形成工艺的剖面图。图4A、图4B及图4C用于说明图3的密致图形中抗蚀剂图形形成工艺的剖面图。图5A、图5B及图5C用于说明图3的稀疏图形中抗蚀剂图形形成工艺的剖面图。最佳实施例说明在说明本专利技术最佳实施例之前，为了更好地了解本专利技术，参照图1及图2说明用已有技术制造半导体装置时抗蚀剂图形的形成工艺。若参照图1A及图2A时，则可看出，一般说来在硅基板11上有选择的刻蚀加工的覆盖膜13上所形成的抗蚀剂膜15为负型抗蚀剂时，图2A上示出的稀疏图形与图1A上示出的密致图形相比，酸17的浓度梯度大。因此，通过掩膜21所照射的激光23产生的酸17的浓度，与密致图形相比，稀疏图形稀薄，因此图形尺寸具有变细的倾向。如图1B及图2B所示，尤其，在酸的扩散距离长时，交联反应对于图2B所示的稀疏图形与图1B所示的密致图形的酸浓度差有影响，由于图形25的稀疏与密致的不同，尺寸具有显著不同的倾向。如上所述，在负型抗蚀剂的情况下，由于图形的疏密而尺寸差的降低。扩散距离短的酸是理想的。然而，如图1C及图2C所示，在使用产生扩散距离短的酸的酸产生剂时，由于受驻波的影响，图形27的侧壁凹凸变大，尺寸精度显著地降低了。因此，目前的现状是，制造兼备有抑制图形疏密造成的尺寸差和在侧壁凹凸少的抗蚀剂是困难的。尤其，若愈使图形微细，则这种制造愈困难，因此必需改进抗蚀剂材料。于是，下面将参照图3至图5，说明本专利技术最佳实施例。如图3所示，在硅基板37上有选择地刻蚀加工的覆盖膜39上形成兼用产生扩散距离短的酸的光致酸产生剂31与产生扩散距离长的酸的光致酸产生剂33。这里这本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光致抗蚀剂材料，其特征是将分子量为１００－１０００、产生扩散距离为３０－６０ｎｍ酸的第二光致酸产生材料与分子量为１００－１０００、产生扩散距离为１０－３０ｎｍ酸的第一光致酸产生剂以摩尔比５－９５％的比例混合，光致酸产生剂的总量为树脂量百分比１－１５％；所述第一光致酸产生剂及所述第二光致酸产生剂的组合，是由＊盐系光致酸产生剂或非＊盐系光致酸产生剂与＊盐系光致酸产生剂组合而构成，或者是由＊盐系光致酸产生剂与非＊盐系光致酸产生剂组合而构成。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：山名慎治，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]