液浸曝光工艺用浸渍液及使用该浸渍液的抗蚀剂图案形成方法技术

一种浸渍液，是通过液体将抗蚀剂膜曝光的液浸曝光工艺用浸渍液，由对曝光工艺中使用的曝光光透明、其沸点为７０－２７０℃的含氟类液体构成；以及一种抗蚀剂图案形成方法，包括将上述浸渍液直接配置在抗蚀剂膜或保护膜上的工序。可同时防止液浸曝光中的抗蚀剂膜等膜的变质及使用液体的变质，形成采用液浸曝光的高分辨力抗蚀剂图案。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及适合用于液浸曝光工艺的液体(以下记为浸渍液)以及使用该浸渍液的抗蚀剂图案形成方法，该浸渍液是在液浸曝光(Liquid Immersion Lithography)工艺中，其中在平板印刷曝光的光到达抗蚀剂膜的路径的至少上述抗蚀剂膜上，介在折射率比空气大的给定厚度的液体的状态下，对上述抗蚀剂膜进行曝光，从而提高抗蚀剂图案的分辨率的构成。
技术介绍
在半导体装置、液晶装置等各种电子装置的精细结构的制造中，常常使用平板印刷法，但是随着装置结构的精细化，对平板印刷工序中的抗蚀剂图案也要求精细化。目前，采用平板印刷法，例如在最尖端的领域，可以形成线宽约90nm的精细的抗蚀剂图案，今后将要求形成更精细的图案。为了形成这种比90nm更精细的图案，曝光装置和与其相应的抗蚀剂的开发成为第1要点。在曝光装置中，F2激光、EUV(极端紫外光)、电子射线、X射线等光源波长的短波长化和透镜的针孔数(NA)的增加等一般是开发的要点。但是，光源波长的短波长化需要昂贵的新型曝光装置，而且在高NA化中，由于分辨率和焦点深度幅存在折衷关系，即使提高分辨率，也存在焦点深度幅降低的问题。最近，作为能够解决这一问题的平板印刷技术，报道了液浸曝光(Liquid Immersion Lithography)法这样的方法(例如，非专利文献1(J.Vac.Sci.Technol.B(1999)17(6)p3306-3309)、非专利文献2(J.Vac.Sci.Technol.B(2001)19(6)p2353-2356)、非专利文献3(Proceedings of SPIE Vol.4691(2002)p459-465))。该方法是曝光时，在透镜与基板上的抗蚀剂膜之间的至少上述抗蚀剂膜上介在给定厚度的纯水或含氟惰性液体等液状(浸渍液)。在该方法中，用折射率(n)更大的液体，例如纯水等置换以往为空气或氮气等惰性气体的曝光光路空间，即使使用相同曝光波长的光源，也与使用更短波长的光源时或者使用高NA透镜时一样，在达到高分辨力的同时，焦点深度幅不会降低。如果使用这种液浸曝光，使用在现存的装置中安装的透镜，可以实现以低成本形成高分辨力更优良且焦点深度也优良的抗蚀剂图案，因而受到极大关注。
技术实现思路
可是，在上述液浸曝光工艺中，作为使用的浸渍液，提出了纯水和去离子水等惰性水、以及全氟醚，从成本和操作的容易性等考虑惰性水有望被重视，但由于在曝光时抗蚀剂膜直接与浸渍液接触，因此抗蚀剂膜受到液体的侵袭。因此，需要验证是否能够原样不动地适用以往使用的抗蚀剂组合物。现在惯用的抗蚀剂组合物，是从具有对曝光光的透明性这一最重要必须特性出发，已经广泛地研讨可能的树脂而确立的组合物。本专利技术人等实验研讨了下述内容即，这种现在提出的抗蚀剂组合物之中，在原封不动的组成下、或通过将组成作些调整，是否可以得到具有适合于液浸曝光的特性的抗蚀剂组合物。结果判明，在实用上存在可期待的抗蚀剂组合物。另一方面也确认即使是在液浸曝光中发生由液体导致的变质而得不到充分的图案分辨力的抗蚀剂组合物，在通常通过空气层的曝光进行的平版印刷中，显示出精细且高的分辨力的物质也大量存在。这样的抗蚀剂组合物是消耗许多开发资源而确立的组合物，是对曝光光的透明性、显像性、保存稳定性等各种抗蚀剂特性优异的组合物，在这样的抗蚀剂组合物中，存在许多只有对于浸渍液的耐性差的物质。即使是使用上述适合于液浸曝光的抗蚀剂膜的场合，进行液浸曝光时，与通过空气层的曝光相比，确认了品质及良品收率某种程度降低的事实。上述现有抗蚀剂膜的液浸曝光适性，是根据如下对液浸曝光方法的分析来评价的。即，在评价采用液浸曝光的抗蚀剂图案形成性能时，如果能确认(i)液浸曝光法的光学系的性能、(ii)抗蚀剂膜对于浸渍液的影响、(iii)浸渍液造成的抗蚀剂膜的变质这3点，则判断为是必要充分的。关于(i)的光学系的性能，例如如果设想将表面耐水性的照片用感光板沉到水中，向其表面照射图案光的情况则可明确在水面、和水与感光板表面的界面如果没有反射等的光传输损失，则后面不发生问题，这在原理上没有疑问。该情况下的光传输损失通过曝光光的入射角度的适当化而可容易地解决。因此，当作为曝光对象的物质是抗蚀剂膜时，是照片用的感光版时，或者是成像丝网时，如果它们对浸渍液为惰性，即如果即不受浸渍液影响，也不影响浸渍液，则可认为光学系的性能毫不发生变化。因此，关于此点，不必重新进行确认实验。(ii)的抗蚀剂膜对于浸渍液的影响，具体是抗蚀剂膜的成分在液体中溶出，使液体的折射率变化。如果液体的折射率变化，则图案曝光的光学分辨力受到变化，这不用进行实验，从理论上是确切的。关于此点，单单将抗蚀剂膜浸渍在液体中的场合，如果可确认成分溶出，浸渍液的组成变化，或者折射率变化，则是充分的，实际上用不着照射图案光、显像来确认分辨率。与之相反，向液体中的抗蚀剂膜照射图案光，显像，确认分辨力的场合，即使能确认分辨力是否好，也不能区别浸渍液的变质是否对分辨力有影响、抗蚀剂材料的变质是否影响分辨力、或者这两方面。关于由于(iii)的浸渍液造成的抗蚀剂膜的变质使得分辨力劣化的问题，采用下述评价试验即足够“在曝光后进行将浸渍液淋浴在抗蚀剂膜上的处理，然后显像，检查所得到的抗蚀剂图案的分辨力”。而且，在该评价方法中，向抗蚀剂膜直接喷洒液体，作为液浸条件更过于苛刻。关于该点，在完全浸渍状态下进行曝光的试验的场合，是否有由浸渍液的变质带来的影响、抗蚀剂组合物的由浸渍液导致的变质是否是原因、或者是否由于双方的影响使得分辨力变化均不明确。上述现象(ii)和(iii)是表里一体的现象，通过确认抗蚀剂膜的由液体导致的变质程度而可把握。基于这样的分析，通过“在曝光后进行将浸渍液(纯水)淋浴在抗蚀剂膜上的处理，然后显像，检查所得到的抗蚀剂图案的分辨力”这一评价试验(以下记为“评价试验1”)，确认上述以往提出的抗蚀剂膜的液浸曝光适应性。再者，通过采用用由棱镜得到的干涉光代替曝光的图案光，将试样放置成液浸状态，使之曝光的构成的“2光束干涉曝光法”，模拟实际的制造工序的评价试验(以下记为“评价试验2”)来确认。而且，关于抗蚀剂膜和浸渍液的关系，通过作为测定极微量的膜厚变化的方法的水晶振子法(基于采用水晶天平Quarts Crystal Microbalance得到的重量变化检测膜厚的膜厚测定法)的评价试验(以下记为“评价试验3”)来确认。如上所述，在新制造适合于液浸曝光的抗蚀剂膜时，确实需要多的开发资源，另一方面，在现在提出的抗蚀剂组合物之中，在原封不动的组成下、或通过对组成作些调整，虽然品质上发生稍微的劣化，但是确认存在具有适合于液浸曝光的特性的抗蚀剂组合物，另一方面，即使是在液浸曝光中，发生由浸渍液(纯水)导致的变质，而得不到充分的图案分辨力的抗蚀剂膜，在通常通过空气层的曝光的平版印刷中，显示出精细且高的分辨力的也较多地存在。本专利技术是鉴于所述现有技术的问题而完成的，其课题是提供一种技术，能够将由消耗许多开发资源而确立的现有的抗蚀剂组合物得到的抗蚀剂膜适用于液浸曝光，具体讲本专利技术的课题是作为液浸曝光法使用的浸渍液，不使用水，而使用对曝光光透明，在曝光工序的温度条件下的挥发少，且具有从曝光后的抗蚀剂膜容易去除的特性的液体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液浸曝光工艺用浸渍液，其特征在于，是通过液体将抗蚀剂膜曝光的液浸曝光工艺用浸渍液，由对上述曝光工艺中使用的曝光光透明、其沸点为７０－２７０℃的含氟类液体构成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2003-3-4 057608/2003;JP 2003-5-9 132289/2003;JP1.一种液浸曝光工艺用浸渍液，其特征在于，是通过液体将抗蚀剂膜曝光的液浸曝光工艺用浸渍液，由对上述曝光工艺中使用的曝光光透明、其沸点为70-270℃的含氟类液体构成。2.根据权利要求1所述的液浸曝光工艺用浸渍液，其特征在于，上述液浸曝光工艺是通过在平版印刷曝光光到达抗蚀剂膜为止的路径的至少上述抗蚀剂膜上，介在折射率比空气大的给定厚度的该浸渍液的状态下，将上述抗蚀剂膜曝光，从而使抗蚀剂图案的分辨率提高的构成。3.根据权利要求1所述的液浸曝光工艺用浸渍液，其特征在于，上述含氟类液体的沸点是80-220℃。4.根据权利要求1所述的液浸曝光工艺用浸渍液，其特征在于，上述含氟类液体是全氟烷基化合物。5.根据权利要求4所述的液浸曝光工艺用浸渍液，其特征在于，上述全氟烷基化合物是全氟烷基醚化合物。6.根据权利要求4所述的液浸曝光工艺用浸渍液，其特征在于，上述全氟烷基化合物是全氟烷基胺化合物。7.根据权利要求1所述的液浸曝光工艺用浸渍液，其特征在于，形成上述抗蚀剂膜的抗蚀剂组合物的基础聚合物是(甲基)丙烯酸酯单元构成的聚合物。8.根据权利要求1所述的液浸曝光工艺用浸渍液，其特征在于，形成上述抗蚀剂膜的抗蚀剂组合物的基础聚合物是具有含二羧酸的酸酐的构成单元的聚合物。9.根据权利要求1所述的液浸曝光工艺用浸渍液，其特征在于，形成上述抗蚀剂膜的抗蚀剂组合物的基础聚合物是具有含酚性羟基的构成单元的聚合物。10.根据权利要求1所述的液浸曝光工艺用浸渍液，其特征在于，形成上述抗蚀剂膜的抗蚀剂组合物的基础聚合物是硅倍半氧烷树脂。11.根据权利要求1所述的液浸曝光工艺用浸渍液，其特征在于，形成上述抗蚀剂膜的抗蚀剂组合物的基础聚合物是具有α-(羟基烷基)丙烯酸单元的聚合物。12.根据权利要求1所述的液浸曝光工艺用浸渍液，其特征在于，形成上述抗蚀剂膜的抗蚀剂组合物的基础聚合物是具有二羧酸单酯单元的聚合物。13.根据权利要求1所述的液浸曝光工艺用浸渍液，其特征在于，形成上述抗蚀剂膜的抗蚀...

【专利技术属性】
技术研发人员：平山拓，佐藤充，胁屋和正，岩下淳，吉田正昭，
申请(专利权)人：东京応化工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]