负型光致抗蚀剂及形成光致抗蚀图的方法技术

其溶剂中溶有碱溶性主体树脂、交联剂及酸发生剂的一种负型光致抗蚀剂。其中在溶剂中溶有根据碱溶性主体树脂为１００％（重量）计算的１０－５０％（重量）交联剂及０．５－２０％（重量）酸发生剂。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于光致抗蚀层的负型光致抗蚀剂，该抗蚀层在基材上的蚀刻层表面形成，以及采用这种负型抗蚀剂在蚀刻层表面形成光致抗蚀图形的方法。目前，在以4M或16M动态随机存取存储器(DRAM)为代表的大规模集成电路(LSI)的制造方法中，非常重要的是实行小型化，在蚀刻层(如绝缘层或布线层)表面形成抗蚀图形。形成抗蚀图形的通常做法是，把包含酚醛清漆树脂及萘醌二叠氮化物的正型光致抗蚀剂涂布在蚀刻层表面，来自汞灯的g线束(波长436nm)选择性地辐照在正型光致抗蚀层上，该层继而显影。在近代，在动态随机存取存储器中，其集成度已进一步增加到16M或64M。当集成度提高，小型化加速时，来自射束源的i线束(波长365nm)已被用作射束选择性地辐照到抗蚀层上。当大规模集成电路的集成度提高，今后需要0.5μm或更小的抗蚀图形。当用i线束来形成抗蚀图形时，稳定地制造电路是不容易的。因此，研究人员开始实施用KrF准分子激光束(波长248nm)作为一种短波长的射束源。但是，当把KrF准分子激光束选择性地辐照到涂布在蚀刻层表面的正型光致抗蚀层并使该层显影来形成抗蚀图形时(该正型光致抗蚀剂包含酚醛清漆树脂及萘醌二叠氮化物，适用于来自汞灯的g线或i线射束)，图形不能形成其面与蚀刻层表面正交的侧壁，不能形成高分辨率的抗蚀图形，因为在正型抗蚀剂中射束的吸收是很大的。因此，已经提出下列两种抗蚀剂作为用于KrF准分子(激发态—基态络合物excimer)激光束的抗蚀剂。第一种是化学增幅正型抗蚀剂，含两个组分，即主体树脂及酸发生剂(可接受光束生成一种酸)；或者含三个组分，即上述两组分加上溶解抑制剂，当来自酸发生剂的酸经烘烤使主体树脂的溶解抑制保护基或溶解抑制剂的极性变化加速，该抗蚀剂便溶解在碱性显影液中。第二种是化学增幅负型抗蚀剂，含有主体树脂、交联剂及酸发生剂(可接受光束生成一种酸)，当进行烘烤工序，来自酸发生剂的酸使主体树脂和交联剂间的交联反应加速时，该抗蚀剂即行硬化。但是，在上述化学增幅正型抗蚀剂中，接受光束从酸发生剂生成的酸，被环境中的减活化物质中和(酸从抗蚀层的表面层蒸发到环境中)因此，通过显影前的烘烤操作，极性变化反应的比率降低了，抗蚀层的表面层就难以溶解在显影液中。由此，发生一种在抗蚀图形的顶部形成“檐”的现象(T-顶)或发生一种抗蚀图形邻近部分的顶部形成彼此连接的现象(结皮)。此外，接受光束从酸发生剂生成的酸，被蚀刻层表面上的减活化物质中和(酸从接触蚀刻层的抗蚀层部分扩散到蚀刻层)，因此，通过显影前的烘烤操作，极性变化反应的比率降低了，接触蚀刻层的抗蚀层部分就难以溶解在显影液中，因此，在抗蚀图形中发生拖尾及残渣。这种抗蚀图形的现象在蚀刻层的蚀刻操作中是成问题的，因此，难以获得高分辨率的抗蚀图形。此外，同样地在化学增幅负型抗蚀剂中，接受光束从酸发生剂生成的酸，被环境中的减活化物质中和(减活化物质从环境扩散到抗蚀层表层)，因此，通过显影前的烘烤操作，交联反应的比率降低了，抗蚀层的表层就难以硬化，形成了顶部园拱形的抗蚀图形。另外，接受光束从酸发生剂生成的酸，被蚀刻层表面的减活化物质中和(减活化物质从蚀刻层扩散到接触蚀刻层的抗蚀层部分)，因此，通过显影前的烘烤操作，交联反应的比率降低了，接触蚀刻层的抗蚀层部分就难以硬化，形成侧凹形的抗蚀图形。在蚀刻层的蚀刻中，这种在化学敏化负型抗蚀刻中看到的顶部成圆形和侧凹的抗蚀图形，不是那么成问题的。此外，原则上化学增幅负型抗蚀剂利用树脂的交联反应。因此，其耐热性是很大的，其机械强度达到一个高值，抗蚀图形的变形非常有限。因此，就应用硬蚀刻，高剂量离子注入或高能量离子注入的抗蚀图形而论(其中树脂温度显著升高)，化学增幅负型抗蚀剂优于化学增幅正型抗蚀剂。但是，在把化学增幅负型抗蚀剂涂布在蚀刻层表面，将抗蚀剂预烘烤，使KrF准分子激光束选择性地辐照在含化学增幅负型抗蚀剂的抗蚀层上，烘烤抗蚀剂，然后显影以形成0.5μm或更小的抗蚀图形时，已经引起了下列各问题。首先，在KrF准分子激光束辐照过的抗蚀层曝光区，抗蚀层表面上膜的一部分缩小了，而且接触蚀刻层的抗蚀层部分发生剥蚀。这是因为，在抗蚀层的曝光区，来自酸发生剂的酸量由一种碱性物质导致的中和反应而降低了，这种碱性物质存在于抗蚀剂表面上、贴近表面的抗蚀剂部分以及接触蚀刻层的抗蚀剂部分，因而交联点密度降低了。结果，抗蚀剂树脂表面，贴近树脂表面的部分以及接触蚀刻层的树脂部分在显影操作前对显影液的溶解速度，与其余部分的溶解速度相比，变得更快速了。其次，已显影的抗蚀图形侧壁的波纹度，也就是说，其强化变得突出了。这是由于抗蚀层曝光区中的溶解速度按驻波周期性地分布在厚度方向。上述驻波是投射到抗蚀层曝光区的KrF准分子激光束的入射光束和来自蚀刻层表面的反射光束之间的干涉引起的。第三，发生了抗蚀图形中抗蚀膜厚度的变化，或抗蚀剂尺寸的变化。这是由于蚀刻层表面反射率的变化引起的。第四，在接触蚀刻层的抗蚀层部分，抗蚀层的曝光区和未曝光区中对显影液溶解速度之差没有加大，因而分辨率差。这是由于其中在抗蚀层的曝光区中，接触蚀刻层的抗蚀层部分对显影液的溶解速度高于抗蚀层表面部分的溶解速度。结果，没有达到令人满意的分辨率和宽范围的焦深，以及没有获得极好的抗蚀图形状。本专利技术是鉴于上述情况而进行的。本专利技术的目的是提供一种负型光致抗蚀剂及形成光致抗蚀图形的一种方法，利用此法获得高分辨率，形成宽范围的焦深，保持抗蚀图极好的形状。按照本专利技术的第一形态，提供一种负型光致抗蚀剂，其中在溶剂中溶有碱溶性主体树脂、交联剂及酸发生剂，其溶剂中溶有根据碱溶性主体树脂为100％计算的10-50％(重量)交联剂及0.5-20％(重量)酸发生剂。按照本专利技术的第二形态，提供一种负型光致抗蚀剂，其中在溶剂中溶有碱溶性主体树脂、交联剂及酸发生剂、其溶剂中溶有根据碱溶性主体树脂为100％计算的20-40％(重量)交联剂及3-15％(重量)酸发生剂。按照本专利技术的第三形态，提供一种形成光致抗蚀图形的方法，该法包括形成抗蚀层的工序，该工序包括把负型抗蚀剂涂布在基材表面上，然后预烘烤，该抗蚀剂形成的抗蚀层的表面层对显影液的溶解速度为3,000/sec或更高，当接受诸如光束或电子束之类的辐射线及烘烤，所生成的物质引起化学变化时，或当接受辐射线产生的物质引起化学变化时，该负型抗蚀剂变得对显影液微溶或不溶；全表面辐照工序使辐射线通过一个不透明的光掩膜，辐照在抗蚀层的全部表面上；选择性辐照工序使辐射线通过一个带有所需图形的光掩膜，辐照在抗蚀层表面上；以及形成抗蚀图形的工序用显影液使在全表面辐照工序和选择性辐照工序中辐射线辐照过的抗蚀层显影。按照本专利技术第四形态，提供一种形成抗蚀图形的方法，该法包括在基材表面上形成抗蚀层的工序，该工序包括把负型抗蚀剂涂布在基材表面上，然后预烘烤该抗蚀剂，在抗蚀层接受诸如光束或电子束之类的辐射线及烘烤，所生成的物质引起化学变化时，该负型抗蚀剂变得对显影微溶或不溶；全表面辐射及烘烤工序使辐射线通过一个不透明的光掩膜，辐照在抗蚀层的全部表面上，其后烘烤抗蚀层；选择性辐照及烘烤工序使辐射线通过一个带有所需图形的光掩膜，辐照在抗蚀层表面上，其后烘烤抗蚀层；以及形成抗蚀图形的工序使在全表面辐照及烘烤工本文档来自技高网...

【技术保护点】
其溶剂中溶有碱溶性主体树脂、交联剂及酸发生剂的一种负型光致抗蚀剂，其中在溶剂中溶有根据碱溶性主体树脂为１００％（重量）计算的１０－５０％（重量）交联剂及０．５－２０％（重量）酸发生剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：岸村真治，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]