專利名稱：圖案形成方法及光阻組成物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種圖案形成方法以及光阻組成物。更特定言之，本發(fā)明是有關(guān)于一種形成負(fù)像圖案的方法，所述負(fù)像圖案適用于集成電路(IC)或其類似物的半導(dǎo)體制造制程、制造用于液晶、感熱頭或其類似物的電路板以及其他感光蝕刻加工中所采用的微影操作，而且有關(guān)于用于所述方法中的組成物。更特定言之 ，本發(fā)明是有關(guān)于一種形成適用于使用采用波長為300納米或更短的遠(yuǎn)紫外光作為光源的ArF曝光裝置、ArF液體浸潰投影曝光裝置或EUV曝光裝置曝光的負(fù)像圖案的方法，而且有關(guān)于用于所述方法中的組成物。在本發(fā)明中，術(shù)語“光化射線”以及“輻射”指例如汞燈明線光譜、準(zhǔn)分子雷射所代表的遠(yuǎn)紫外線、極紫外線、X射線、電子束以及其類似物。在本發(fā)明中，術(shù)語“光”指光化射線或輻射。除非另外說明，否則本文所使用的表述“曝光”不僅指使用汞燈、遠(yuǎn)紫外線、X射線、極紫外(EUV)光等進行的光照射，而且指使用粒子束(諸如電子束以及離子束)進行的微影。
背景技術(shù)：
自從出現(xiàn)用于KrF準(zhǔn)分子雷射(248納米)的光阻后，采用利用化學(xué)放大以便補償光吸收所致的任何感亮度降低的圖案形成方法已成為普遍慣例。例如，在正型化學(xué)放大法中，首先，藉由光照射分解曝光區(qū)域中所含的光酸產(chǎn)生劑藉此產(chǎn)生酸。接著，在例如曝光后的烘烤(曝光后烘烤PEB)的階段中，所產(chǎn)生的酸發(fā)揮催化作用以使感旋光性組成物中所含的堿不溶性基團轉(zhuǎn)化為堿溶性基團。此后，使用例如堿溶液來進行顯影。從而，移除曝光區(qū)域以獲得所要圖案。為在上述方法中使用，已提出各種堿性顯影劑。例如，一般使用含有2. 38質(zhì)量％TMAH的堿性顯影劑水溶液(氫氧化四甲基銨的水溶液)。縮短曝光光源的波長以及實現(xiàn)投影儀透鏡的高數(shù)值孔徑(高NA)已取得進展，以便應(yīng)對半導(dǎo)體組件的小型化。迄今，已研發(fā)出使用193納米波長的ArF準(zhǔn)分子雷射作為光源的曝光單元。此外，已提出在投影儀透鏡與樣品之間的空間中填充高折射率液體(下文亦稱為“浸潰液”)的方法，亦即液體浸潰法，作為增強解析力的技術(shù)。此外，已提出使用具有更短波長(13. 5納米)的紫外線進行曝光的EUV微影。然而，在當(dāng)前情形下，極難發(fā)現(xiàn)形成實現(xiàn)全面優(yōu)良效能的圖案所需的光阻組成物、顯影劑、沖洗液等的適當(dāng)組合。詳言之，為降低光阻的解析線寬度，需要增強線圖案粗糙度效能以及增強圖案尺寸平面內(nèi)均一性。
在此當(dāng)前情形下，近年來已提出各種調(diào)配物作為正型光阻組成物(參看例如專利參考文獻(xiàn)I至4)。此外，用于藉由堿性顯影形成圖案的負(fù)型光阻組成物的研發(fā)正在取得進展(參看例如專利參考文獻(xiàn)5至8)。這些反映如下情形在半導(dǎo)體組件以及其類似物的制造中，雖然需要形成具有各種組態(tài)的圖案(諸如線、溝槽以及孔)，但存在難以使用當(dāng)前正型光阻形成的圖案。近年來，亦在采用使用負(fù)型顯影劑(亦即含有有機溶劑的顯影劑)的圖案形成方法(參看例如專利參考文獻(xiàn)9至11)。例如，專利參考文獻(xiàn)11揭示一種圖案形成方法，其包括以下操作將正型光阻組成物涂覆至基板上，其中所述正型光阻組成物在曝露于光化射線或輻射時增加其在正型顯影劑中的溶解度且降低其在負(fù)型顯影劑中的溶解度；將涂覆的光阻組成物曝光；以及使用負(fù) 型顯影劑使經(jīng)曝光的光阻組成物顯影。此方法實現(xiàn)了穩(wěn)定形成高精度精細(xì)圖案。然而，在使用含有有機溶劑的顯影劑進行顯影時，仍需要進一步增強曝光寬容度(EL)以及聚焦寬容度(聚焦深度D0F)。現(xiàn)有技術(shù)參考文獻(xiàn)專利參考文獻(xiàn)專利參考文獻(xiàn)I :日本專利申請公開案第(下文中稱為JP-A-) 2008-203639號；專利參考文獻(xiàn)2 JP-A-2007-114613 ；專利參考文獻(xiàn)3 JP-A-2006-131739 ；專利參考文獻(xiàn)4 JP-A-2000-122295 ；專利參考文獻(xiàn)5 JP-A-2006-317803 ；專利參考文獻(xiàn)6 JP-A-2006-259582 ；專利參考文獻(xiàn)7 JP-A-2006-195050 ；專利參考文獻(xiàn)8 JP-A-2000-206694 ；專利參考文獻(xiàn)9 JP-A-2008-281974 ；專利參考文獻(xiàn)10 JP-A-2008-281975 ；以及專利參考文獻(xiàn)11 JP-A-2008-292975。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目標(biāo)在于提供一種圖案形成方法以及一種光阻組成物，從而確保優(yōu)良的曝光寬容度(EL)以及聚焦寬容度(聚焦深度D0F)。本發(fā)明的一些態(tài)樣如下。應(yīng)注意本文所述的“溶解度參數(shù)”指根據(jù)韓森(Hansen)的溶解度參數(shù)(計算值)。[I] 一種圖案形成方法，包括(A)由光阻組成物形成膜，所述光阻組成物包括(a)在受酸作用時使其分解且其由下式(I)表示的Λ SP為2.5 (兆帕)1/2或2.5 (兆帕)1/2以上的樹脂，(b)當(dāng)曝露于光化射線或輻射時組成產(chǎn)生酸的化合物，以及(c)溶劑；(B)將所述膜曝光；以及(C)使用含有有機溶劑的顯影劑使經(jīng)曝光的膜顯影，藉此形成負(fù)像圖案；Δ SP = SPf-SPi (I)在式(I)中，SP1表示所述樹脂的分解前溶解度參數(shù)；且
SPf表示所述樹脂的分解后溶解度參數(shù)。[2]如[I]所述的圖案形成方法，其中SPf為24. 2 (兆帕)1/2或24. 2 (兆帕)1/2以上。[3]如[I]或[2]所述的圖案形成方法，其中3匕為23.0(兆帕)1/2或23.0(兆帕)1/2以下。[4]如[I]至[3]中任一項所述的圖案形成方法，其中所述顯影劑的溶解度參數(shù)等于或大于15. O (兆帕)1/2且小于23. O (兆帕)1/2。[5]如[I]至[4]中任一項所述的圖案形成方法，其中所述樹脂含有由以下通式(Al)表示的重復(fù)單元
Xa權(quán)利要求
1.一種圖案形成方法，其包括 (A)由光阻組成物形成膜，所述光阻組成物包括 (a在受酸作用時使其分解且其由下式(I)表示的ASP為2. 5(兆帕)1/2或2. 5(兆帕)1/2以上的樹脂； (b)當(dāng)曝露于光化射線或輻射時組成產(chǎn)生酸的化合物；以及 (c)溶劑； (B)將所述膜曝光；以及 (C)使用含有有機溶劑的顯影劑使所述經(jīng)曝光的膜顯影，藉此形成負(fù)像圖案； Δ SP = SPf-SPi (I) 在所述式(I)中， SP1表示所述樹脂的分解前溶解度參數(shù)；且 SPf表示所述樹脂的分解后溶解度參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖案形成方法，其中SPf為24.2 (兆帕)1/2或24. 2 (兆帕)1/2以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的圖案形成方法，其中SP1為23.O (兆帕)1/2或23. O (兆帕)1/2以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項所述的圖案形成方法，其中所述顯影劑的溶解度參數(shù)等于或大于15. O (兆帕)1/2且小于23. O (兆帕)1/2。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項所述的圖案形成方法，其中所述樹脂含有由以下通式(Al)表示的重復(fù)單元
6.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項所述的圖案形成方法，其中所述樹脂包括含有在受酸作用時分解藉此產(chǎn)生醇羥基的基團的重復(fù)單元。
7.一種光阻組成物，其可用于如權(quán)利要求I至6中任一項所述的圖案形成方法，所述光阻組成物包括 (a)在受酸作用時使其分解且其由下式(I)表示的ASP為2.5(兆帕)1/2或2. 5(兆帕)1/2以上的樹脂； (b)當(dāng)曝露于光化射線或輻射時組成產(chǎn)生酸的化合物；以及 (c)溶劑；Δ SP = SPf-SPi (I) 在所述式(I)中， SP1表示所述樹脂的分解前溶解度參數(shù)；且 SPf表示所述樹脂的分解后溶解度參數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光阻組成物，其中SPf為24.2 (兆帕)1/2或24. 2 (兆帕)1/2以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的光阻組成物，其中SP1為23.0(兆帕)1/2或23.O (兆帕)1/2以下。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任一項所述的光阻組成物，其中所述樹脂含有由以下通式(Al)表示的重復(fù)單元
11.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任一項所述的光阻組成物，其中所述樹脂包括含有在受酸作用時即分解藉此產(chǎn)生醇羥基的基團的重復(fù)單元。
12.一種光阻圖案，其由如權(quán)利要求7至11中任一項所述的組成物形成。
13.—種制造半導(dǎo)體裝置的方法，其包括如權(quán)利要求I至6中任一項所述的圖案形成方法。
14.一種半導(dǎo)體裝置，其由如權(quán)利要求13所述的方法制造。
全文摘要
本發(fā)明提供一種形成圖案以確保優(yōu)良的曝光寬容度(EL)以及聚焦寬容度(聚焦深度DOF)的方法。所述圖案形成方法包含(A)由光阻組成物形成膜，所述光阻組成物；(B)使所述膜曝光；以及(C)使用含有有機溶劑的顯影劑使經(jīng)曝光的膜顯影，藉此形成負(fù)像圖案。所述光阻組成物含有(a)在受酸作用時使其分解且其由下式(1)表示的ΔSP為2.5(兆帕)1/2或2.5(兆帕)1/2以上的樹脂，(b)當(dāng)曝露于光化射線或輻射時組成產(chǎn)生酸的化合物，以及(c)溶劑。ΔSP＝SPF-SPI(1)。
文檔編號G03F7/038GK102822746SQ201180015598
公開日2012年12月12日 申請日期2011年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月25日
發(fā)明者加藤啟太, 樽谷晉司, 土橋徹, 上村聰, 榎本雄一郎, 藤井佳奈, 巖戶薰, 片岡祥平, 水谷一良 申請人:富士膠片株式會社