[發明專利]抗蝕劑圖案形成方法、抗蝕劑圖案、使用有機溶劑顯影的可交聯負型化學增幅型抗蝕劑組合物、抗蝕劑膜及抗蝕劑涂布空白遮罩

在審

• 申請號: 201280016092.1
• 申請日: 2012-02-17
• 公開（公告）號: CN103460133A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 土橋徹;八尾忠輝;高橋孝太郎;土村智孝
• 申請（專利權）人: 富士膠片株式會社
• 主分類號: G03F7/038
• 分類號: G03F7/038;C08F12/14;G03F7/32;H01L21/027
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 臧建明

技術領域

本發明涉及一種使用負型化學增幅型抗蝕劑組合物的抗蝕劑圖案形成方法，其中負型化學增幅型抗蝕劑組合物適用于超光刻(ultra-microlithography)工藝，例如超大規模集成電路(Very?Large?Scale?Integration，VLSI)或高容量微晶片制造以及其他感光蝕刻加工(photofabrication)工藝。尤其涉及一種適用于半導體裝置的微加工(microfabrication)的抗蝕劑圖案形成方法(其中微加工使用電子束、X射線或極紫外(extreme?ultraviolet，EUV)光(波長：接近13納米))、抗蝕劑圖案、使用有機溶劑顯影的可交聯負型化學增幅型抗蝕劑組合物、抗蝕劑膜及抗蝕劑涂布空白遮罩(mask?blank)。

背景技術

在制造半導體裝置(例如IC及LSI)的工藝中，進行使用光致抗蝕劑組合物光刻的微加工已成為慣例。近來，集成電路的積集度變得愈來愈高，且需要在次微米或四分之一微米區域中形成超精細(ultrafine)圖案。為解決此需求，曝光波長也傾向變得更短(例如：自g線至i線，或進一步至KrF準分子激光光)。目前，除了準分子激光光外，使用電子束、X射線或EUV光光刻的顯影正持續進行中。

使用電子束、X射線或EUV光的光刻被定位為次代(next-generation)或次次代(next-next-generation)的圖案形成技術，且被要求是高靈敏度、高解析度的抗蝕劑。

特定而言，對于實現縮短工藝時間，以及高靈敏度的實現而言是非常重要的任務，但當尋求高靈敏度的實現時，不僅使解析度降低，且使線邊緣粗糙度(1ine?edge?roughness，LER)惡化，故強烈要求同時滿足這些性質的抗蝕劑的顯影。

在此，線邊緣粗糙度意謂如下：由于抗蝕劑的特性使得在抗蝕劑圖案與襯底之間的介面處的邊緣在與線方向垂直的方向中不規則地起伏，且當從上方觀看圖案時，邊緣看起來為不平坦的外觀。此不平坦度會在使用抗蝕劑作為遮罩的蝕刻步驟中被轉印，導致良率降低。

高靈敏度與高解析度(良好的圖案輪廓與經改善的線邊緣粗糙度)是取舍(trade-off)關系，且非常重要的是如何同時滿足所有這些性質。

抗蝕劑組合物包括“正”型以及“負”型，其中“正”型使用難溶于堿顯影劑或不溶于堿顯影劑的樹脂，且通過使經曝光于輻射的經曝光區域溶于堿顯影劑中來形成圖案，而后者使用溶于堿顯影劑中的樹脂，且通過使經曝光于輻射的經曝光區域難溶于堿顯影劑中或不溶于堿顯影劑中來形成圖案。

鑒于實現高靈敏度，主要是研究利用酸催化反應的化學增幅型正型抗蝕劑組合物作為適用于使用電子束、X射線或EUV光的光刻工藝的抗蝕劑，且有效地使用由作為主要組份的酚(phenolic)樹脂以及酸產生物所組成的化學增幅型正型抗蝕劑組合物，其中酚樹脂(下文中，簡單地稱為“酚酸可分解樹脂”)不溶于堿顯影劑或難溶于堿顯影劑，且具有由酸的作用變得溶于堿顯影劑的性質。

另一方面，半導體裝置或類似者的制造需要形成各種圖案，例如線、溝槽或洞。為了滿足形成各種圖案的需求，進行正型抗蝕劑組合物還有負型抗蝕劑組合物的顯影(舉例而言，參見例如JP-A-2002-148806(本文所使用的術語“JP-A”意謂“未經審查的公開日本專利申請案”)以及JP-A-2008-268935)。

JP-A-62-175739揭示一種由聚甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸甲酯共聚物所組成的抗蝕劑膜，其中在進行使用電子束的圖案化(patterning)中，用CH₃COOC_nH_2n+1(n≤4)代替乙酸異戊酯顯影來進行顯影。

JP-A-2006-227174揭示利用電子束照射來切割聚合物鏈技術且從而減少分子量的圖案化，其中使用特定有機溶劑(例如苯類溶劑)作為顯影劑。

日本專利第3277114號揭示一種含有鹵化(halogenated)聚合物或具有烷基硅氧基團作為取代基的聚合物的膜，其中使所述膜曝光，接著用臨界流體顯影(鑒于環境問題)。

JP-A-7-199467揭示正型抗蝕劑膜的實例，其中正型抗蝕劑膜是用乙酸乙酯與乙酸異戊酯的混合溶劑代替堿顯影劑來顯影。

JP-A-2010-017489揭示一種抗蝕劑圖案形成方法，其依序包括：使用通過交聯反應引起負型轉換(negative?conversion)的負型化學增幅型抗蝕劑組合物形成膜的步驟、使膜曝光的步驟以及使用含有有機溶劑的顯影劑使經曝光的膜顯影的步驟。