[發明專利]化學放大型正性光致抗蝕劑組合物及圖案的形成方法

有效

• 申請號: 201010289418.0
• 申請日: 2010-06-12
• 公開（公告）號: CN101923288A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發明（設計）人: 增永惠一;田中啟順;土門大將;渡邊聰;大澤洋一;大橋正樹
• 申請（專利權）人: 信越化學工業株式會社
• 主分類號: G03F7/039
• 分類號: G03F7/039;G03F7/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 任宗華

技術領域

本發明主要涉及化學放大型正性光致抗蝕劑組合物及抗蝕圖案的形成方法。所述化學放大型正性光致抗蝕劑組合物對高能輻射如UV、深-UV、EUV、X-射線、γ-射線、同步輻射和電子束(EB)敏感，特別適用于高能輻射束，尤其是EB和深-UV的照射曝光步驟，并且適合于半導體器件和光掩模的微加工。

背景技術

為滿足近來在集成電路方面更高集成化的需求，需要圖案形成更精細的特征尺寸。酸催化化學放大型抗蝕劑組合物大多常用于形成具有0.2μm或更小的特征尺寸的抗蝕圖案。高能輻射如UV、深-UV或電子束(EB)用作這些抗蝕劑組合物的曝光光源。特別地，用作超精細微加工技術的EB光刻技術在把光掩模坯處理形成用于半導體器件加工的光掩模的過程中也是不可缺少的。

通常，EB光刻技術在不使用掩模的情況下，利用EB寫入圖案。在正性抗蝕劑的情況下，那些抗蝕薄膜區域而不是要保留的區域用具有極小面積的EB持續照射。連續掃描所有在處理表面上被精細劃分的區域的操作比通過光掩模全晶片曝光需要較長時間。為了避免生產量降低，抗蝕薄膜必須具有高靈敏度。因為圖像寫入時間長，初始寫入部分和后續寫入部分之間可能產生差異。因此曝光區域在真空中隨時間的穩定性是重要的性能要求之一。化學放大型抗蝕劑材料的重要應用之一在于處理掩模坯。部分掩模坯具有對覆蓋抗蝕劑的圖案輪廓有影響的表面材料，如沉積于光掩模基材上的典型的是氧化鉻的鉻化合物薄膜。對于蝕刻后的高分辨率和輪廓保持而言，一個重要的性能參數是保持抗蝕劑膜的圖案輪廓為矩形，而不取決于基材的類型。

上述提及的抗蝕劑敏感性和圖案輪廓的控制已經通過適當選擇和組合構成抗蝕劑材料的組分和處理條件而得到改進。需要改進的一個問題是極大地影響化學放大型抗蝕劑材料分辨率的酸的擴散。在光掩模的處理中，需要上述形成的抗蝕劑圖案輪廓，從曝光終點到曝光后烘烤時不會隨著時間流逝而發生改變。此類隨著時間發生改變的主要原因是曝光時產生的酸的擴散。酸擴散問題已經被廣泛研究，不僅在光掩模處理領域，而且也在通常的抗蝕劑材料領域，因為它對敏感性和分辨率具有顯著的影響。

特別地，專利文獻1公開了曝光下產生的磺酸合并到用于抗蝕劑材料的樹脂中抑制酸擴散。這種控制方法非常具有吸引力，由于它依賴于與使用堿的控制方法不同的機理。已對這種方法進行了多種改進，以符合形成更精細尺寸圖案的需要。專利文獻2是實現酸強度改進方面的有用實例。

引用文獻

專利文獻1：JP-A?H09-325497

專利文獻2：JP-A?2008-133448(USP?7,569,326)

專利文獻3：JP-A?2007-197718

專利文獻4：JP-A?2008-102383

專利文獻5：JP-A?2008-304590

發明內容

包含主要比例的具有酸式側鏈的芳環結構的聚合物，如聚羥基苯乙烯，已經廣泛應用于KrF準分子激光光刻中的抗蝕劑材料中。這些聚合物不能用于ArF準分子激光光刻中的抗蝕劑材料中，因為它們在波長大約200nm處有強吸收。然而，這些聚合物，期望形成有用的用作EB和EUV光刻技術中的抗蝕劑材料，因為它們能提供高的抗刻蝕性。使用此類具有高抗刻蝕性的聚合物的光致抗蝕組合物是令人所希望的。

本發明目的之一是提供化學放大型正性光致抗蝕劑組合物，其適合用于形成具有高抗刻蝕性的抗蝕圖案，其包含一種聚合物，該聚合物具有高比例的含芳環結構的單元且在側鏈上含芳族磺酸锍鹽，即側鏈能生成酸，其中所述聚合物基本上克服了在聚合物制備過程中用于聚合和純化的溶劑中和抗蝕劑溶劑中的溶解問題。另一目的是提供使用上述光致抗蝕劑組合物的抗蝕圖案形成方法。

通過研究用于處理最外層表面包含鉻化合物的光掩模坯的抗蝕劑材料，本發明人發現一種抗蝕材料，其具有盡可能高的抗刻蝕性，在處理基本上具有慢干燥刻蝕速率的鉻或類似材料薄膜中是優選的。在這方面，一個假設是優選采用專利文獻1公開的具有芳香磺酸側鏈的單體單元，而不是專利文獻2公開的單體單元。然而發現包含盡可能多含芳香結構的單體單元和用作產酸劑的側鏈具有芳香磺酸锍鹽的單體單元的聚合物在通常使用的聚合溶劑和抗蝕劑溶劑中的溶解性方面存在問題。克服這些問題是所希望的。