圖案形成方法、光化射線敏感或放射線敏感樹脂組合物、抗蝕劑膜、電子器件的制造方法 ...的制作方法
【專利摘要】提供一種圖案形成方法，其包括：(i)由光化射線敏感或放射線敏感樹脂組合物形成膜的步驟；(ii)將膜曝光的步驟；以及(iii)通過使用含有有機(jī)溶劑的顯影液進(jìn)行顯影以形成陰圖型圖案的步驟，其中所述光化射線敏感或放射線敏感樹脂組合物含有(A)能夠通過酸的作用增加極性以降低在含有有機(jī)溶劑的顯影液中的溶解度的樹脂，(B)能夠在用光化射線或放射線照射時(shí)生成酸的化合物，(C)溶劑，以及(D)含有具有氟原子并且不具有CF3部分結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元的樹脂。
【專利說明】圖案形成方法、光化射線敏感或放射線敏感樹脂組合物、抗 蝕劑膜、電子器件的制造方法以及電子器件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及圖案形成方法、光化射線敏感或放射線敏感樹脂組合物、抗蝕劑膜、電 子器件的制造方法以及電子器件。更具體地，本發(fā)明涉及適用于半導(dǎo)體如IC的制造、液晶 裝置和電路板如感熱頭的制造和另外其他光制造中光刻工藝的圖案形成方法，光化射線敏 感或放射線敏感樹脂組合物，抗蝕劑膜，電子器件的制造方法，以及電子器件。首先，本發(fā)明 涉及適合在借助ArF曝光裝置、ArF浸漬型投影曝光裝置和利用發(fā)出波長為300nm以下的 遠(yuǎn)紫外線的光源的EUV曝光裝置的曝光中使用的圖案形成方法，光化射線敏感或放射線敏 感樹脂組合物，抗蝕劑膜，電子器件的制造方法，以及電子器件。

【背景技術(shù)】
[0002] 自從用于KrF準(zhǔn)分子激光（248nm)的抗蝕劑出現(xiàn)，就已經(jīng)將利用化學(xué)增幅的圖像 形成方法用作抗蝕劑的圖像形成方法以補(bǔ)償歸因于光吸收的靈敏度降低。通過將陽圖型化 學(xué)增幅圖像形成方法作為實(shí)例來解釋圖像形成方法：曝光區(qū)中的酸生成劑因曝光而分解以 生成酸，通過在曝光后的烘烤（PEB:曝光后烘烤（Post Exposure Bake))中使用生成的酸 作為反應(yīng)催化劑將堿不溶性基團(tuán)變?yōu)閴A溶性基團(tuán)，并且通過堿性顯影將曝光區(qū)移除。利用 化學(xué)增幅機(jī)制的陽圖型圖像形成方法目前已經(jīng)是圖像形成方法的主流。
[0003] 此外，出于通過波長變短來增加分辨率的目的，在投影透鏡和樣品之間的間隔填 充高折射率的液體（在下文中也被稱為"浸漬液體"）的被稱為浸漬法的方法是已知的。 例如，在公布的美國專利申請2011/0255061、JP-A-2008-88343(如在本文中所使用的術(shù)語 "JP-A"是指"未審查的公開的日本專利申請"）和JP-A-2011-132273中公開了通過在陽圖 型抗蝕劑組合物中使用具有氟化烷基的特定樹脂來降低顯影缺陷并改善表面接觸角等的 實(shí)例。
[0004] 然而，在以上陽圖型圖像形成方法中，可以成功地形成分離的線或點(diǎn)圖案，但是當(dāng) 形成分離的間隔或細(xì)孔圖案時(shí)，圖案的輪廓容易變差。
[0005] 因此，為了應(yīng)對圖案的進(jìn)一步精細(xì)化的需求，近年來不僅已知目前主流中的陽圖 型抗蝕劑膜，而且還已知用有機(jī)顯影液解析由化學(xué)增幅抗蝕劑組合物得到的抗蝕劑膜的陰 圖型圖案的技術(shù)。作為這種技術(shù)，例如，在進(jìn)行浸漬曝光并且使用有機(jī)顯影液作為顯影液的 陰圖型圖案形成方法中，除了主要樹脂之外還加入含有具有特定烷基鏈的重復(fù)單元的樹脂 的技術(shù)是已知的（例如，參考公開的美國專利申請2011/0294069)。
[0006] 發(fā)明概述
[0007] 然而，近年來，對線寬為50nm以下的精細(xì)圖案的需求日益增加，并且為了滿足這 種需求，在通過使用有機(jī)顯影液的顯影方法在抗蝕劑膜上形成線寬為50nm以下的陰圖型 精細(xì)圖案的情況下，需要橋缺陷（bridge defect)和粒子產(chǎn)生的進(jìn)一步減少。
[0008] 已經(jīng)在考慮了這些問題的情況下完成了本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的是提供：在通 過利用有機(jī)顯影液的顯影方法的線寬為50nm以下的精細(xì)圖案的圖案形成中在橋缺陷減少 方面優(yōu)異并且粒子產(chǎn)生受到抑制的圖案形成方法，用于該方法的光化射線敏感或放射線敏 感樹脂組合物，抗蝕劑膜，電子器件的制造方法，以及電子器件。
[0009] 本發(fā)明由下列構(gòu)成部分組成，并且通過這些構(gòu)成部分實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的以上目的。
[0010] [1] 一種圖案形成方法，所述圖案形成方法包括：
[0011] (i)由光化射線敏感或放射線敏感樹脂組合物形成膜的步驟，
[0012] (ii)將所述膜曝光的步驟，以及
[0013] (iii)通過使用含有有機(jī)溶劑的顯影液進(jìn)行顯影以形成陰圖型圖案的步驟，
[0014] 其中所述光化射線敏感或放射線敏感樹脂組合物含有（A)能夠通過酸的作用增 加極性以降低在含有有機(jī)溶劑的顯影液中的溶解度的樹脂，（B)能夠在用光化射線或放射 線照射時(shí)生成酸的化合物，（C)溶劑，以及（D)含有具有氟原子并且不具有CF3部分結(jié)構(gòu)的 重復(fù)單元的樹脂。
[0015] [2]如在[1]中描述的圖案形成方法，
[0016] 其中所述樹脂（D)中的所述具有氟原子并且不具有CF3部分結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元是帶 有不具有CF3部分結(jié)構(gòu)的氟化烷基的重復(fù)單元。
[0017] [3]如在[2]中描述的圖案形成方法，
[0018] 其中所述不具有CF3部分結(jié)構(gòu)的氟化烷基是直鏈氟化烷基。
[0019] [4]如在[1]至[3]中任一項(xiàng)中描述的圖案形成方法，
[0020] 其中所述樹脂（D)中的所述具有氟原子并且不具有CF3部分結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元是由 下列式（1)表示的重復(fù)單元：
[0021]

【權(quán)利要求】
1. 一種圖案形成方法，所述圖案形成方法包括： (i) 由光化射線敏感或放射線敏感樹脂組合物形成膜的步驟， (ii) 將所述膜曝光的步驟，以及 (iii) 通過使用含有有機(jī)溶劑的顯影液進(jìn)行顯影以形成陰圖型圖案的步驟， 其中所述光化射線敏感或放射線敏感樹脂組合物含有（A)能夠通過酸的作用增加極 性以降低在含有有機(jī)溶劑的顯影液中的溶解度的樹脂，（B)能夠在用光化射線或放射線照 射時(shí)生成酸的化合物，（C)溶劑，以及（D)含有具有氟原子并且不具有CF3部分結(jié)構(gòu)的重復(fù) 單元的樹脂。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖案形成方法， 其中所述樹脂（D)中的所述具有氟原子并且不具有CF3部分結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元是帶有不 具有CF3部分結(jié)構(gòu)的氟化烷基的重復(fù)單元。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖案形成方法， 其中所述不具有CF3部分結(jié)構(gòu)的氟化烷基是直鏈氟化烷基。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的圖案形成方法， 其中所述樹脂（D)中的所述具有氟原子并且不具有CF3部分結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元是由下列 式（1)表示的重復(fù)單元：
其中XCl、Xc2和Xc3中的每一個(gè)獨(dú)立地表示氫原子、鹵素原子或不具有CF 3部分結(jié)構(gòu)的 燒基； L1表示單鍵或不具有CF3部分結(jié)構(gòu)的二價(jià)連接基團(tuán)；并且 Rf表示不具有CF3部分結(jié)構(gòu)的氟化烷基。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖案形成方法， 其中所述不具有CF3部分結(jié)構(gòu)的氟化烷基Rf的末端結(jié)構(gòu)是CH3結(jié)構(gòu)、CH2F結(jié)構(gòu)或CHF 2結(jié)構(gòu)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的圖案形成方法， 其中L1不具有酯鍵。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的圖案形成方法， 其中所述樹脂（D)具有由下列式（2)表示的重復(fù)單元：
其中Xc4、Xc5和Xc6中的每一個(gè)獨(dú)立地表示氫原子、鹵素原子或不具有CF 3部分結(jié)構(gòu)的 燒基； L2表示單鍵或不具有CF3部分結(jié)構(gòu)的二價(jià)連接基團(tuán)；并且 Ra表示具有至少一個(gè)CH3部分結(jié)構(gòu)的基團(tuán)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的圖案形成方法， 其中所述由式（2)表示的重復(fù)單元中的Ra是具有至少一個(gè)由下列式（D3)至（D6)中 的任何一個(gè)表示的結(jié)構(gòu)的基團(tuán)：
其中*表示與所述具有至少一個(gè)由式（D3)至（D6)中的任何一個(gè)表示的結(jié)構(gòu)的基團(tuán)中 的其他原子或者與上述式（2)中的L2連接的鍵。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的圖案形成方法， 其中所述由式（2)表示的重復(fù)單元的所述CH3部分結(jié)構(gòu)在所述由式（2)表示的重復(fù)單 元中所占的質(zhì)量百分比含量（％)為18. 0%以上。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的圖案形成方法， 其中所述樹脂（D)的重均分子量為15, 000至40, 000。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的圖案形成方法， 其中所述顯影液是含有選自由酮系溶劑、酯系溶劑、醇系溶劑、酰胺系溶劑和醚系溶劑 組成的組中的至少一種有機(jī)溶劑的顯影液。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的圖案形成方法，所述方法還包括： (iv)通過使用含有有機(jī)溶劑的沖洗溶液進(jìn)行沖洗的步驟。
13. -種用于根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的圖案形成方法的光化射線敏感或放 射線敏感樹脂組合物。
14. 一種抗蝕劑膜，所述抗蝕劑膜利用根據(jù)權(quán)利要求13所述的光化射線敏感或放射線 敏感樹脂組合物形成。
15. -種電子器件的制造方法，所述方法包括根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的圖 案形成方法。
16. -種電子器件，所述電子器件通過根據(jù)權(quán)利要求15所述的電子器件的制造方法制 造。
【文檔編號】G03F7/038GK104335119SQ201380026683
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2013年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月23日
【發(fā)明者】伊藤純一, 山口修平, 高橋秀知, 山本慶 申請人:富士膠片株式會(huì)社