[發明專利]浸液曝光用抗蝕劑組合物和抗蝕圖案形成方法

有效

• 申請號: 200580043555.3
• 申請日: 2005-12-01
• 公開（公告）號: CN101080673A
• 公開（公告）日: 2007-11-28
• 發明（設計）人: 辻裕光;松丸省吾
• 申請（專利權）人: 東京應化工業株式會社
• 主分類號: G03F7/004
• 分類號: G03F7/004;H01L21/027;G03F7/039
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 朱丹

技術領域

本發明涉及在包含浸液曝光(immersion?exposure)工序的抗蝕圖案形成方法(包含浸液曝光工序的光刻法稱為浸漬(immersion)光刻法)中使用的浸液曝光用抗蝕劑組合物和抗蝕圖案形成方法。

本申請主張基于2004年12月20日在日本專利局申請的特愿2004—367971號的優先權，并將其內容引用在此。

背景技術

在半導體設備、液晶設備等各種電子設備中制造微細結構時，大多使用光刻法，但是隨著設備結構的微細化，要求光刻工序中的抗蝕圖案也微細化。目前，例如在使用ArF準分子激光的最新的領域中，可以用光刻法形成線寬為約90nm的微細抗蝕圖案，但是，今后會要求形成更微細的圖案。

為了能夠形成比這種90nm還微細的抗蝕圖案，首先需要開發曝光裝置和與其相應的抗蝕劑。

作為抗蝕劑，引人注目的是不僅可實現高的分辨率而且可以利用通過照射放射線產生的酸的催化反應、連鎖反應且量子收率為1以上并且可以實現高感度的化學增幅型抗蝕劑，目前正處于積極開發中。

正型化學增幅型抗蝕劑中，主要使用具有酸離解性溶解抑制基的樹脂。作為該酸離解性溶解抑制基，已知例如乙氧基乙基等縮醛基、叔丁基等叔烷基、叔丁氧基羰基、叔丁氧基羰基甲基等。另外，作為以往ArF抗蝕劑組合物的樹脂成分中的具有酸離解性溶解抑制基的結構單元，如下述專利文獻1中所示，通常使用衍生自(甲基)丙烯酸的叔酯化合物例如2—烷基—2—金剛烷基(甲基)丙烯酸酯等的結構單元。

另一方面，在曝光裝置中，通常采取所使用的光源波長的短波長化、以及透鏡的數值孔徑(NA)大孔徑化(高NA化)等。例如，通常在抗蝕劑分辨率為約0.5μm時使用汞燈的主要光譜為436nm的g線，在約0.5—0.30μm時使用汞燈的主要光譜為365nm的i線，在約0.30—0.15μm時使用248nm的KrF準分子激光，在約0.15μm以下使用193nm的ArF準分子激光。另外，為了更加微細化，目前正在研究F₂準分子激光(157nm)和Ar₂準分子激光(126nm)、EUV(極端紫外線；13nm)、EB(電子線)、X射線等的使用。

但是，光源波長的短波長化需要添置昂貴的新的曝光裝置。另外，在高NA化中，由于分辨率和焦深寬度之間存在折中關系，即使提高分辨率也存在焦深寬度減小的問題。

在這種情況下，有人提出了一種稱為浸液曝光(immersion?exposure)的方法(包含浸液曝光工序的光刻法稱為浸漬光刻法)(例如，參見非專利文獻1—3)。該方法中，在進行曝光時，將以往用空氣和氮氣等惰性氣體填充的透鏡和晶片上的抗蝕劑層之間的部分用具有比空氣的折射率還大的折射率的溶劑(浸液介質)填充，在這種狀態下進行曝光(浸液曝光)。

根據這種浸液曝光，即使使用相同曝光波長的光源，也可以實現與使用更短波長光源和使用高NA透鏡情況相同的高的分辨率，而且不會減小焦深寬度。另外，浸液曝光可以使用已有的曝光裝置進行。因此，浸液曝光有望實現成本低、分辨率高、而且焦深寬度也優異的抗蝕圖案的形成，在需要昂貴的設備投資的半導體元件的制造中，無論是成本還是分辨率等光刻特性方面，都會給半導體工業帶來很大的效果，因此該方法引起了相當大的關注。

目前，作為浸液介質，主要研究水。

專利文獻1：特開平10—161313號公報

非專利文獻1：Journal?of?Vacuum?Science?&?Technology?B(美國)，1999年，第17卷，6號，3306-3309頁。

非專利文獻2：Journal?of?Vacuum?Science?and?Technology?B)(美國)，2001年，第19卷，6號，2353-2356頁。

非專利文獻3：Proceedings?of?SPIE(美國)，2002年，第4691卷，459-465頁。

但是，浸液曝光還有許多不為人知的地方，若要以實際可以使用的水平形成微細圖案，實際上還很困難。例如，如果將以往的某種KrF用抗蝕劑或ArF用抗蝕劑組合物適用于浸液曝光，就不能形成圖案，或者即使形成了圖案，也會產生直線圖形彎曲或抗蝕圖案側壁表面粗糙(roughness)，即線邊緣粗糙(LER)等問題，抗蝕圖案形狀還無法令人滿意。對于抗蝕圖案的微細化、高分辨率化的需求日益增高的目前，改善這種形狀問題就變得非常重要。

發明內容