圖案形成方法、光化射線敏感或輻射敏感樹脂組合物、抗蝕劑膜、用于制造電子器件的方 ...的制作方法
【專利摘要】一種圖案形成方法，所述方法包括(i)通過(guò)使用光化射線敏感或輻射敏感樹脂組合物形成膜的步驟，該樹脂組合物含有：(A)含具有能夠通過(guò)酸的作用分解以產(chǎn)生極性基團(tuán)的基團(tuán)的重復(fù)單元的樹脂，(B)當(dāng)用光化射線或輻射照射時(shí)能夠產(chǎn)生酸的化合物，以及(C)溶劑；(ii)將所述膜曝光的步驟，以及(iii)將所曝光的膜通過(guò)使用含有機(jī)溶劑的顯影液顯影以形成陰圖型圖案的步驟，其中基于樹脂(A)中的全部重復(fù)單元由下式(I)表示的重復(fù)單元的含量小于20摩爾％并且樹脂(A)含除由該特定式表示的重復(fù)單元之外的具有非酚類芳族基團(tuán)的重復(fù)單元。
【專利說(shuō)明】圖案形成方法、光化射線敏感或輻射敏感樹脂組合物、抗蝕劑膜、用于制造電子器件的方法，以及電子器件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種圖案形成方法，所述圖案形成方法適合用于制造半導(dǎo)體如IC的工藝或液晶器件或如熱位差的電路板的制造，以及進(jìn)一步用于其他光加工工藝中的平版印刷技術(shù)，還涉及光化射線敏感或輻射敏感樹脂組合物、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)明涉及適合用于通過(guò)KrF曝光裝置曝光的圖案形成方法、光化射線敏感或輻射敏感樹脂組合物、抗蝕劑膜、用于制造電子器件的方法，以及電子器件。
【背景技術(shù)】
[0002]自從用于KrF準(zhǔn)分子激光(248nm)的抗蝕劑的出現(xiàn)，被稱為化學(xué)放大的圖像形成方法就被用作用于抗蝕劑的圖像形成方法以便補(bǔ)償由光吸收導(dǎo)致的靈敏度降低。例如，通過(guò)陽(yáng)圖型化學(xué)放大的圖像形成方法是這樣的圖像形成方法:當(dāng)用準(zhǔn)分子激光、電子束、極紫外光等曝光時(shí)將曝光區(qū)域中的酸生成劑分解以產(chǎn)生酸，通過(guò)使用所產(chǎn)生的酸作為反應(yīng)催化劑在曝光之后的烘烤(PEB:曝光后烘烤)中將堿不溶基團(tuán)轉(zhuǎn)化為堿可溶基團(tuán)，并且用堿顯影液移除曝光區(qū)域。
[0003]對(duì)于在以上方法中使用的堿顯影液，已經(jīng)提出了多種堿顯影液，但通用的是使用
2.38質(zhì)量％ TMAH的水性堿顯影液(氫氧化四甲銨水溶液)。
[0004]另一方面，與目前占主導(dǎo)的陽(yáng)圖型抗蝕劑一樣，還開發(fā)了精細(xì)圖案通過(guò)陰圖型圖像的形成(參見，例如，JP-A-2010-40849(如本文所使用的術(shù)語(yǔ)"JP-A"意指"未審公布的日本專利申請(qǐng)")、JP-A-2008-292975、JP-A-2010-217884)。因?yàn)?，在半?dǎo)體器件等的制造中，需要形成具有多種形狀如線、溝和孔的圖案，并且一些圖案難以通過(guò)目前的陽(yáng)圖型抗蝕劑形成。
[0005]在其發(fā)展最近不斷促進(jìn)的前沿圖案形成方法中，通過(guò)使用ArF準(zhǔn)分子激光并進(jìn)一步進(jìn)行浸潰曝光，不僅陽(yáng)圖型圖案而且陰圖型圖案可以以高分辨率形成。具有芳族環(huán)或雙鍵的樹脂對(duì)于193nm處的光(ArF光)有吸收，并且不能確保足夠的透射率。因此，用于ArF曝光的抗蝕劑組合物中的樹脂在很多情況下由脂族組分構(gòu)成。然而，難以設(shè)計(jì)由脂族組分構(gòu)成的樹脂以提高碳密度，換言之，降低所謂的Ohnishi參數(shù)，并且這在刻蝕耐受性方面是不利的(參見，例如，H.Gokan, S.Esho 和 Y.0hnishi,.1.Electrochem.Soc.143,130 (1983))。
[0006]同樣，在半導(dǎo)體的制造中，不僅需要最終的精細(xì)化，而且考慮到現(xiàn)有設(shè)備的有效利用，正在研究用KrF曝光替代傳統(tǒng)上通過(guò)ArF曝光進(jìn)行的工藝的一部分，但這與開發(fā)ArF曝光技術(shù)以超越KrF曝光的限制的歷史背景相悖，并且KrF曝光對(duì)于ArF曝光工藝的一部分的這種替代可能不僅面對(duì)精細(xì)化任務(wù)，而且還涉及與以下相關(guān)的多種問(wèn)題:例如，所使用的材料(如樹脂)的改進(jìn)和曝光機(jī)制上的不同，這些是技術(shù)上難以解決的。
[0007]此外，隨著上述抗蝕劑技術(shù)的應(yīng)用，存在用于微加工的不斷發(fā)展的用途，如應(yīng)用于離子注入，其中當(dāng)注入離子(電荷注入)時(shí)(這是邏輯器件制造等的一個(gè)步驟)使用抗蝕劑組合物。[0008]在使用抗蝕劑組合物用于離子注入的情況下，有時(shí)在具有預(yù)先形成在其上的圖案的基板(在下文中，稱為階梯基板)上將抗蝕劑組合物涂布、曝光和顯影，并且需要在階梯基板上的微加工。
[0009]然而，所獲得的圖案的外形可能因以下因素而受到影響:歸因于曝光用光從基板的反射而產(chǎn)生的駐波的作用，或歸因于階梯基板中階梯部分的曝光用光的漫反射。
[0010]同樣，已知在抗蝕劑膜與基板之間設(shè)置抗反射膜(底部抗反射涂層；BARC)的方法，但當(dāng)設(shè)置抗反射膜時(shí)，特別是在使用抗蝕劑組合物應(yīng)用于離子注入的情況下，在注入離子之前需要通過(guò)刻蝕移除抗反射膜的步驟，這招致制造成本上的增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)當(dāng)將傳統(tǒng)用于用堿顯影液進(jìn)行顯影的應(yīng)用的具有羥基苯乙烯系重復(fù)單元的抗蝕劑樹脂材料應(yīng)用于使用KrF準(zhǔn)分子激光的包括有機(jī)溶劑顯影的陰圖型圖案形成方法時(shí)，歸因于有機(jī)溶劑對(duì)于該重復(fù)單元過(guò)大的溶解度，圖案在分辨率和可允許的矩形度水平上有問(wèn)題。
[0012]考慮到這些問(wèn)題，本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種圖案形成方法，其中通過(guò)防止分辨率和矩形度降低(其可歸因于有機(jī)溶劑顯影過(guò)程中圖案部分不希望的溶解)保持了實(shí)踐可允許的矩形度的水平，并且抗蝕劑圖案具有高分辨率和出色的干刻蝕中的刻蝕耐受性，并且特別適用于KrF曝光，以及用于所述方法的光化射線敏感或輻射敏感樹脂組合物，抗蝕劑膜，電子器件的制造方法，和電子器件。
[0013]本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是提供一種圖案形成方法，其特別適合于KrF曝光，其中不需要抗反射膜，并且在通過(guò)有機(jī)溶劑顯影的負(fù)片型圖案形成方法中，在階梯基板上可以形成具有高矩形度的圖案，用于所述方法的光化射線敏感或輻射敏感樹脂組合物，抗蝕劑膜，用于制造電子器件的方法，以及電子器件。
[0014]本發(fā)明具有以下構(gòu)成，并且本發(fā)明的上述目標(biāo)通過(guò)這些構(gòu)成實(shí)現(xiàn)。
[0015][I] 一種圖案形成方法，所述方法包括:
[0016](i)通過(guò)使用光化射線敏感或輻射敏感樹脂組合物形成膜的步驟，所述光化射線敏感或輻射敏感樹脂組合物含有:
[0017](A)含具有能夠通過(guò)酸的作用分解以產(chǎn)生極性基團(tuán)的基團(tuán)的重復(fù)單元的樹脂，
[0018](B)當(dāng)用光化射線或輻射照射時(shí)能夠產(chǎn)生酸的化合物，以及
[0019](C)溶劑，
[0020](ii)將所述膜曝光的步驟，以及
[0021](iii)將所曝光的膜通過(guò)使用含有機(jī)溶劑的顯影液顯影以形成陰圖型圖案的步驟，
[0022]其中
[0023]基于樹脂(A)中的全部重復(fù)單元，由下式(I)表示的重復(fù)單元的含量少于20摩爾％，并且樹脂(A)含除由下式(I)表示的重復(fù)單元之外的具有非酚類芳族基團(tuán)的重復(fù)單元:
[0024]
【權(quán)利要求】
1.一種圖案形成方法，所述方法包括: (i)通過(guò)使用光化射線敏感或輻射敏感樹脂組合物形成膜的步驟，所述光化射線敏感或輻射敏感樹脂組合物含有: (A)含具有能夠通過(guò)酸的作用分解以產(chǎn)生極性基團(tuán)的基團(tuán)的重復(fù)單元的樹脂， (B)當(dāng)用光化射線或輻射照射時(shí)能夠產(chǎn)生酸的化合物，以及 (C)溶劑， (?)將所述膜曝光的步驟，以及 (iii)將所曝光的膜通過(guò)使用含有機(jī)溶劑的顯影液顯影以形成陰圖型圖案的步驟， 其中 基于樹脂(A)中的全部重復(fù)單元，由下式(I)表示的重復(fù)單元的含量少于20摩爾％，并且樹脂(A)含除由下式(I)表示的重復(fù)單元之外的具有非酚類芳族基團(tuán)的重復(fù)單元:
2.如權(quán)利要求1所述的圖案形成方法，其中(ii)將所述膜曝光的步驟用KrF準(zhǔn)分子激光、EUV光或電子束進(jìn)行。
3.如權(quán)利要求1或2所述的圖案形成方法，其中(ii)將所述膜曝光的步驟用KrF準(zhǔn)分子激光進(jìn)行。
4.如權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的圖案形成方法，其中所述樹脂(A)不含由式(I)表示的重復(fù)單元。
5.如權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的圖案形成方法，其中所述具有非酚類芳族基團(tuán)的重復(fù)單元是由下式(II)表示的重復(fù)單元:
6.如權(quán)利要求5所述的圖案形成方法，其中在式(II)中，X是-COO-或-CONH-。
7.如權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的圖案形成方法，其中所述具有能夠通過(guò)酸的作用分解以產(chǎn)生極性基團(tuán)的基團(tuán)的重復(fù)單元是由下式(III)表示的重復(fù)單元:

8.如權(quán)利要求7所述的圖案形成方法，其中基于樹脂(A)中的全部重復(fù)單元，由式(III)表示的重復(fù)單元的含量為20至90摩爾％。
9.如權(quán)利要求1至8中的任一項(xiàng)所述的圖案形成方法，其中所述顯影液是含有至少一種類型的有機(jī)溶劑的顯影液，所述有機(jī)溶劑選自由以下各項(xiàng)組成的組:酮系溶劑、酯系溶劑、醇系溶劑、酰胺系溶劑和醚系溶劑。
10.一種光化射線敏感或輻射敏感樹脂組合物,所述光化射線敏感或輻射敏感樹脂組合物用于權(quán)利要求1至8中的任一項(xiàng)所述的圖案形成方法。
11.一種抗蝕劑膜，所述抗蝕劑膜由權(quán)利要求10所述的光化射線敏感或輻射敏感樹脂組合物形成。
12.一種用于制造電子器件的方法，所述方法包括權(quán)利要求1至9中的任一項(xiàng)所述的圖案形成方法。
13.一種電子器件，所述電子器件通過(guò)權(quán)利要求12所述的用于制造電子器件的方法制造。
【文檔編號(hào)】C08F220/12GK103582847SQ201280026472
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2012年5月25日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月30日
【發(fā)明者】加藤啟太, 白川三千纮, 高橋秀知, 齊藤翔一, 吉野文博 申請(qǐng)人:富士膠片株式會(huì)社