本发明专利技术公开了一种化学放大型抗蚀材料及使用了该化学放大型抗蚀材料的图案形成方法。目的在于：能够在浸液光刻中防止化学放大型抗蚀膜的溶解性的降低，形成具有良好形状的微细图案。在衬底１０１上形成抗蚀膜１０２，该抗蚀膜１０２由含聚合物的化学放大型抗蚀材料构成，该聚合物具有半缩醛或半缩酮。接着，在将液体１０４提供到已形成的抗蚀膜１０２上的状态下，对抗蚀膜１０２选择性地照射曝光光１０５来进行图案曝光。然后，能够通过将已图案曝光的抗蚀膜１０２进行显像，来由抗蚀膜１０２获得具有良好的图案形状的抗蚀图案１０２ａ。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用在半导体装置的制造过程等中的、浸液光刻用化学放大型抗蚀材料及使用了该化学放大型抗蚀材料的图案形成方法。
技术介绍
随着半导体集成电路的大集成化及半导体元件的小型化，强烈要求加速光刻技术的开发。现在，通过将水银灯、KrF准分子激光或ArF准分子激光等用作曝光光的光刻来进行图案形成。同时，波长为更短的157nm波长的F2激光的使用也正在研究探讨中，但是由于还存在很多曝光装置及抗蚀材料中的课题，因此把使用波长更短的曝光光的光刻进行实用化还需要一段时期。基于这种状况，最近提出了使用以往的曝光光，使图案进一步微细化的浸液式光刻(immersion lithography)法(例如，参照非专利文献1)。根据该浸液式光刻法，由于在曝光装置内的投影镜头和晶片上的抗蚀膜之间的区域充满了折射率为n(n＞1)的液体，因此曝光装置的NA(数值口径)值为n·NA，从而提高了抗蚀膜的析象性。并且，近年来，在浸液式光刻法中，还提出了为了进一步提高折射率，而将酸性溶液使用在浸液曝光用的液体中的方法(例如，参照非专利文献2)。以下，参照附图说明图11(a)～图11(d)对使用了第1以往例所涉及的浸液光刻的图案形成方法加以说明。首先，准备好具有下述组成的正型化学放大型抗蚀材料。聚((降冰片烯-5-亚甲基甲氧基甲基羧酸酯)(50mol％)-(马来酸酐)(50mol％))(基础聚合物)...2g三氟甲磺酸三苯锍(triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate)(酸产生剂) ...0.04g三乙醇胺(酸消失剂)...0.002g丙二醇单甲醚乙酸酯(propylene glycol monomethyl ether acetate)(溶剂)...20g接着，如图11(a)所示，在衬底1上涂敷上述化学放大型抗蚀材料，形成厚度为0.35μm的抗蚀膜2。接着，如图11(b)所示，将为浸液曝光用的液体的水4提供到抗蚀膜2上，透过水4对抗蚀膜2照射曝光光5，进行图案曝光，其中，该曝光光5由NA为0.68的ArF准分子激光构成，穿过掩膜6。其次，如图11(c)所示，在105℃的温度下利用热平板(hot plate)对已进行了图案曝光的抗蚀膜2加热60秒，然后，通过浓度为2.38wt％的氢氧化四甲基铵(tetramethylammonium hydroxide)显影剂进行显像，就能获得由抗蚀膜2的未曝光部分构成的线宽(line width)为0.09μm的抗蚀图案2a，如图11(d)所示。并且，参照图12(a)～图12(d)、图13(a)及图13(b)对第2以往例的利用在抗蚀膜上设置阻挡膜的浸液光刻来进行图案形成的方法加以说明。聚((降冰片烯-5-亚甲基甲氧基甲基羧酸酯)(50mol％)-(马来酸酐)(50mol％))(基础聚合物) ...2g三氟甲磺酸三苯锍(酸产生剂) ...0.04g三乙醇胺(酸消失剂) ...0.002g丙二醇单甲醚乙酸酯(溶剂) ...20g其次，如图12(a)所示，在衬底11上涂敷上述化学放大型抗蚀材料，形成厚度为0.35μm的抗蚀膜12。其次，如图12(b)所示，利用例如旋转涂敷法，在抗蚀膜12上形成厚度为0.03μm的阻挡膜13，该阻挡膜13由具有下述组成的阻挡膜形成用材料形成。聚乙烯六氟异丙醇(polyvinyl hexafluoroisopropyl alcohol)(基础聚合物) …1g正丁醇(溶剂)…20g接着，如图12(c)所示，在120℃的温度下用热平板对已形成的阻挡膜13加热90秒。接着，如图12(d)所示，将为浸液曝光用的液体的水14提供到阻挡膜13上，透过水14及阻挡膜13对抗蚀膜12照射穿过了掩膜16的曝光光15，进行图案曝光，其中，该曝光光15由NA为0.68的ArF准分子激光构成。接着，如图13(a)所示，在105℃的温度下用热平板对已进行了图案曝光的抗蚀膜12加热60秒，然后，再用浓度为2.38wt％的氢氧化四甲基铵显影剂进行显像，就能获得由抗蚀膜12的未曝光部分构成的线宽为0.09μm的抗蚀图案12a，如图13(b)所示。非专利文献1M.Switkes and M.Rothschild，“ImmersionLithography at 157nm”，J.Vac.Sci.Technol.，Vol.B19，p.2353(2001)非专利文献2B.W.Smith，A.Bourov，Y.Fan，L.Zavyalova，N.Lafferty，F.Cropanese，“Approaching the numerical aperture of water-Immersion Lithography at 193nm”，Proc.SPIE，Vol.5377，p.273(2004)但是，如第1以往例所涉及的图11(d)及第2以往例所涉及的图13(b)所示，由上述以往的图案形成方法所获得的各抗蚀图案2a及12a的图案形状均不良。本案专利技术者们对利用第1以往例所涉及的浸液光刻所获得的抗蚀图案2a的形状不良的原因进行了种种研究和讨论，结果是得到了下述结论。即，得出如第1以往例那样，在将浸液曝光用的水4直接提供到抗蚀膜2上的浸液光刻中，因水4与抗蚀膜2接触，而使抗蚀膜2的表面性质发生变化(例如，酸产生剂的溶出等)，该抗蚀膜2的曝光部分的溶解性下降。并且，得知即使在为了防止这样的抗蚀膜2因水4造成变性(性能劣化)而在抗蚀膜12上设置阻挡膜13的第2以往例中，也因阻挡膜13与抗蚀膜12产生接触，而使抗蚀膜12的表面变性，使该抗蚀膜12的曝光部分的溶解性下降。具体地说，虽然抗蚀膜2、12的各曝光部分通常产生酸脱离基的酸脱离反应，但是由于抗蚀膜2、12的表面因水4或阻挡膜13而造成的变性阻碍了酸脱离反应，结果使抗蚀膜2、12中的曝光部分的溶解性下降，在抗蚀图案2a、12a形成表面难溶化层。结果造成图案形状成为T-top状那样的不良形状。另外，因该性质变化而造成的图案不良并不仅限于正型，在为负型抗蚀膜时，因水或阻挡膜而产生的变性使曝光部分的架桥(cross-linkage)反应不能充分进行，与正型一样会产生图案不良的现象。若使用这样的形状不良的抗蚀图案2a、12a对被处理膜进行蚀刻的话，则由于从被处理膜得到的图案形状也成了不良形状，因此在半导体装置的制造工序中产生生产性及成品率降低的问题。
技术实现思路
鉴于上述以往问题，本专利技术的目的在于能够通过浸液光刻获得具有良好形状的微细图案。本案专利技术者们发现若将具有半缩醛基或半缩酮基的聚合物使用在化学放大型抗蚀材料中的话，例如为正型时，则抗蚀材料的曝光部分很容易溶解，不会在显像时的抗蚀膜产生表面难溶化层。这是因为由于在半缩醛基或半缩酮基中存在羟基(OH基)，因此提高了对于碱水溶液的溶解性的缘故。即，由于半缩醛或半缩酮具有因与酸产生反应而生成OH基的取代基，因此在抗蚀膜的曝光部分即产生酸的部分中生成OH基，而在未曝光部分中没有生成OH基。所以，在抗蚀膜的曝光部分中因取代基而使OH基的数目增加，由于该OH基与碱性溶剂的反应性较高，因此提高了曝光部分的溶解性。因而，曝光部分与没有生成OH基的未曝光部分相比，抗蚀的除去效本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种化学放大型抗蚀材料，为使用在浸液光刻中的化学放大型抗蚀材料，其特征在于：含具有半缩醛或者半缩酮的第１聚合物。
【技术特征摘要】
JP 2005-6-14 2005-1742561.一种化学放大型抗蚀材料，为使用在浸液光刻中的化学放大型抗蚀材料，其特征在于含具有半缩醛或者半缩酮的第1聚合物。2.根据权利要求1所述的化学放大型抗蚀材料，其特征在于上述第1聚合物含缩醛或者缩酮。3.根据权利要求1所述的化学放大型抗蚀材料，其特征在于含具有缩醛或者缩酮的第2聚合物。4.根据权利要求2或3所述的化学放大型抗蚀材料，其特征在于上述缩醛为甲氧基甲基羧酸酯、乙氧基甲基羧酸酯、甲氧基乙基羧酸酯、乙氧基乙基羧酸酯、金刚氧基甲基羧酸酯或金刚氧基乙基羧酸酯。5.根据权利要求2或3所述的化学放大型抗蚀材料，其特征在于上述缩酮为甲氧基异丙基羧酸酯、乙氧基异丙基羧酸酯或金刚氧基异丙基羧酸酯。6.根据权利要求1所述的化学放大型抗蚀材料，其特征在于上述半缩醛为羟基甲基羧酸酯或羟基乙基羧酸酯。7.根据权利要求1所述的化学放大型抗蚀材料，其特征在于上述半缩酮为羟基异丙基羧酸酯。8.一种图案形成方法，其特征在于包括在衬底上形成由含具有半缩醛或半缩酮的第1聚合物的化学放大型抗蚀材料构成的抗蚀膜的工序；在将液体提供到上述抗蚀膜上的状态下，对上述抗蚀膜选择性地照射曝光光来进行图案曝光的工序；以及通过对已被进行了图案曝光的上述抗蚀膜进行显像，来由上述抗蚀膜形成抗蚀图案的工序。9.一种图案形成方法，其特征在于包括在衬底上形成由含具有半缩醛或半缩酮的第1聚合物的化学放大型抗蚀材料构成的抗蚀膜的工序；在上述抗蚀膜上形成阻挡膜的工序；在将液体提供到上述阻挡膜上的状态下，透过上述阻挡膜对上述抗蚀膜选择性地照射曝光光来进行图案曝光的工序；以及通过对已被进行了图案曝光的上述抗蚀膜进行显像，来除去上述阻挡膜，同时，由上述抗蚀膜形成抗蚀图案的工序。10.一种图案形成方法，其特征在于包括在衬底上形成由含具有半缩醛或半缩酮的第1聚合物的化学放大型抗蚀材料构成的抗蚀膜的工序；在上述抗蚀膜上形成阻挡膜的工序；在将液体提供到上述阻挡膜上的状态下，透过上...
【专利技术属性】
技术研发人员：远藤政孝，笹子胜，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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