抗蚀剂组合物制造技术

提供抗蚀剂组合物和使用该抗蚀剂组合物形成抗蚀剂图案的方法，所述抗蚀剂组合物对于在浸渍光刻法中使用的溶剂是稳定的，并表现出优异的灵敏度和抗蚀剂图案轮廓。该抗蚀剂组合物符合预定的参数，或者是正性抗蚀剂组合物，所述正性抗蚀剂组合物包括含有可酸解溶解抑制基团并表现出在酸作用下碱溶解性增加的树脂组分（Ａ）、酸生成剂组分（Ｂ）和有机溶剂（Ｃ），其中所述组分（Ａ）包含衍生自含可酸解溶解抑制基团的（甲基）丙烯酸酯的结构单元（ａ１），但所述组分（Ａ）不包含结构单元（ａ０），而所述结构单元（ａ０）又包括含二羧酸酐的结构单元（ａ０－１）和含酚羟基的结构单元（ａ０－２）。（*该技术在2024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】
本专利技术涉及正性或负性抗蚀剂组合物以及使用该抗蚀剂组合物形成抗蚀剂图案的方法，所述组合物在包括浸渍光刻技术(浸渍曝光)步骤的抗蚀剂图案形成方法中使用。
技术介绍
光刻技术广泛用于在各种电子设备如半导体设备和液晶设备中制备微观结构，而这些设备结构发展的小型化引起了人们对于在这些光刻法中使用的抗蚀剂图案进一步小型化的需求。对于当前的光刻技术，使用最新的ArF准分子激光，可以形成线宽约为90nm的精细抗蚀剂图案，但是，将来需要形成更精细的图案。为了能够形成小于90nm的超细图案，首要需求是发展合适的曝光仪器和相应的抗蚀剂。在曝光仪器方面，普通的仪器是带有更短波长光源的仪器如F2激光、EUV(远紫外线)、电子束和X-射线，或者具有更大透镜数值孔径(NA)的仪器。然而，光源波长的减小需要新的并且昂贵的曝光仪器，而且如果NA值增加，则由于分辨率和焦距之间存在平衡关系，因此即使分辩率提高，焦距也会减小。针对该背景，报道了一种被称为浸渍光刻技术的方法(例如，参见非专利文献1、非专利文献2、非专利文献3)。在曝光过程中，透镜和安置于晶片之上的抗蚀剂层之间的区域通常填充有空气或惰性气体如氮气，然而在该方法中，所述区域填充有诸如纯水或氟基惰性液体之类的溶剂，这些溶剂的折射率比空气的折射率更大。通过用这类溶剂填充该区域，据称使用相同的曝光光源波长，在不减小景深范围的情况下可以获得更大的分辩率，该分辨率相当于使用更短波长光源或更大NA透镜获得的分辩率。使用这种类型的浸渍光刻技术和使用安置在传统仪器中的透镜，可以以低成本形成具有更高分辨率和更大景深的抗蚀剂图案，因此该方法引起了相当大的关注。(非专利文献1)Journal of Vacuum Science and Technology B(U.S.)，1999，17卷，第6版，3306-3309页。(非专利文献2)Journal of Vacuum Science and Technology B(U.S.)，2001，19卷，第6版，2353-2356页。(非专利文献3)Proceedings of SPIE(U.S.)，2002，4691卷，459-465页。如上所述，浸渍光刻技术的优点是在需要大量装置和设备投资的半导体元件的生产中，预期在半导体工业中将能够实现大的成本收益和大的光刻技术好处比如改善的分辨率。然而，因为如上面描述，在曝光过程中抗蚀剂层与溶剂接触，因此会产生各种问题，如抗蚀剂层的变质，从抗蚀剂中泄漏对溶剂有不良影响的组分，因此改变了溶剂的折射率，并损害了浸渍光刻技术法提供的原有优势。因此，仍然不清楚浸渍光刻技术是否能够形成其质量与传统曝光法制备的抗蚀剂图案质量相当的抗蚀剂图案。当尝试将传统的KrF抗蚀剂和ArF抗蚀剂组合物应用于浸渍光刻技术时，由于溶剂效应而出现了各种问题，这些问题包括灵敏度降低；抗蚀剂图案表面粗糙度增大(轮廓形状变差)，比如形成T-顶形状(T-top shaped)抗蚀剂图案；或抗蚀剂图案膨胀。
技术实现思路
本专利技术考虑了与传统技术相关的这些问题，目的在于提供正性或负性抗蚀剂组合物以及使用该抗蚀剂组合物形成抗蚀剂图案的方法，所述正性或负性抗蚀剂组合物用于包括浸渍光刻步骤的抗蚀剂图案形成方法中，该组合物可以抵制在浸渍光刻步骤中使用的溶剂的有害效应，并且表现出优异的灵敏度和抗蚀剂图案的轮廓，而且保持由具有改善的分辨率和景深的浸渍光刻技术所提供的优点。作为旨在解决上述问题的深入研究结果，本专利技术的专利技术人发现使用下面描述的装置，他们能够解决这些问题，因而完成了本专利技术。换句话说，本专利技术的第一方面是抗蚀剂组合物，其用于包括浸渍曝光步骤的抗蚀剂图案形成方法中，其中当使用抗蚀剂组合物形成的膜在曝光之后或以未曝光状态浸入在水中时，在膜处于浸渍状态时由石英振荡器法测定膜厚度的变化，对于曝光膜和未曝光膜两者而言，在膜开始测定的10秒之内，膜厚度最大增加不超过1.0nm。此外，本专利技术的第二方面是正性抗蚀剂组合物，其用于包括浸渍曝光步骤的抗蚀剂图案形成方法中，其中如果当使用波长为193nm的光源通过通常的曝光光刻法形成130nm的1∶1线和间隔的抗蚀剂图案时，其灵敏度称为X1，并且当使用波长为193nm的光源通过模拟浸渍光刻法形成相同的130nm的1∶1线和间隔抗蚀剂图案时，其灵敏度称为X2，那么[(X2/X1)-1]×100的绝对值不超过8.0，在所述模拟浸渍光刻法中，在常规曝光光刻法的选择性曝光步骤和曝光后烘焙(PEB)步骤之间插入有使用于上述浸渍光刻的溶剂与抗蚀剂膜接触的步骤。此外，本专利技术的第三方面是负性抗蚀剂组合物，其用于包括浸渍曝光步骤的抗蚀剂图案形成方法中，其中如果当使用波长为193nm的光源通过通常的曝光光刻法形成160nm的1∶1线和间隔的抗蚀剂图案时，其灵敏度称为X1′，并且当使用波长为193nm的光源通过模拟浸渍光刻法形成相同的160nm的1∶1线和间隔抗蚀剂图案时，其灵敏度称为X2′，那么[(X2′/X1′)-1]×100的绝对值不超过8.0，在所述模拟浸渍光刻法中，在常规曝光光刻法的选择性曝光步骤和曝光后烘焙(PEB)步骤之间插入有使用于上述浸渍光刻的溶剂与抗蚀剂膜接触的步骤。此外，本专利技术的第四方面是正性抗蚀剂组合物，其用于包括浸渍曝光步骤的抗蚀剂图案形成方法中，所述组合物包括含有可酸解溶解抑制基团并在酸作用下表现出碱溶解性增加的树脂组分(A)、曝光时生成酸的酸生成剂组分(B)以及能够溶解组分(A)和组分(B)的有机溶剂(C)，其中所述组分(A)包括衍生自含可酸解溶解抑制基团的(甲基)丙烯酸酯的结构单元(a1)，但其不包括结构单元(a0)，所述结构单元(a0)又包括含二元羧酸酐的结构单元(a0-1)和含酚羟基的结构单元(a0-2)。此外，本专利技术是根据上面所述的第一～第四方面中的任一方面使用抗蚀剂组合物形成抗蚀剂图案的方法，所述方法包括浸渍曝光步骤。在本专利技术研发中，本专利技术的专利技术人使用下面描述的工艺分析用于评价在包括浸渍曝光步骤的抗蚀剂图案形成方法内使用的抗蚀剂膜的适合性的方法，然后基于这些分析结果评价抗蚀剂组合物以及使用抗蚀剂组合物的抗蚀剂图案形成方法。换句话说，为了评价使用浸渍曝光形成抗蚀剂图案的性能，确定下面三个因素需要考虑即(i)使用浸渍光刻术的光学系统的性能，(ii)抗蚀剂膜对浸渍溶剂的影响，和(iii)由浸渍溶剂引起的抗蚀剂膜的劣化。(i)在光学系统的性能方面，如果考虑的情况是用于照相的表面耐水性光敏板浸入在水中，然后该板表面用被形成图案的光照射，那么理论上必然不会在水表面上以及水和光敏板之间的界面上形成光传导损失如反射等，也必定不会产生随后的问题。在这种情形中的光传导损失通过使曝光光源的入射角最佳化而能够容易解决。因此，无论被照射的物体是否为抗蚀剂膜、照相光敏板或成像屏幕，如果该物体对于浸渍溶剂不活泼，即如果被照射的物体既不受溶剂的影响，也不会对溶剂有任何影响，那么就可以认为光学系统的性能没有改变。因此，这种因素不需要新的检验。(ii)抗蚀剂膜对于浸渍溶剂的影响具体指的是组分从抗蚀剂膜中泄漏出来浸入溶剂中，由此改变浸渍溶剂的折射率。如果浸渍溶剂的折射率改变，那么即使没有进行测试，从理论上讲被形成图案的曝光光源的光学分辨率被改本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗蚀剂组合物，其用于包括浸渍曝光步骤的抗蚀剂图案形成方法中，其中当使用所述抗蚀剂组合物形成的膜在曝光之后或以未曝光状态浸渍于水中，并且在膜处于所述浸渍状态时通过石英振荡器法测定所述膜的厚度变化时，对于曝光膜和未曝光膜两者而言，在所述膜开始测量的１０秒之内，所述膜厚的最大增加都不超过１．０ｎｍ。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2003-1-31 25152/2003;JP 2003-2-21 45000/2003;JP1.一种抗蚀剂组合物，其用于包括浸渍曝光步骤的抗蚀剂图案形成方法中，其中当使用所述抗蚀剂组合物形成的膜在曝光之后或以未曝光状态浸渍于水中，并且在膜处于所述浸渍状态时通过石英振荡器法测定所述膜的厚度变化时，对于曝光膜和未曝光膜两者而言，在所述膜开始测量的10秒之内，所述膜厚的最大增加都不超过1.0nm。2.一种正性抗蚀剂组合物，其用于包括浸渍曝光步骤的抗蚀剂图案形成方法中，其中如果当使用波长为193nm的光源通过通常的曝光光刻法形成130nm的1∶1线和间隔抗蚀剂图案时，其灵敏度称为X1，并且当使用波长为193nm的光源通过模拟浸渍光刻法形成相同的130nm的1∶1线和间隔抗蚀剂图案时，其灵敏度称为X2，那么[(X2/X1)-1]×100的绝对值不超过8.0，在所述模拟浸渍光刻法中，在常规曝光光刻法的选择性曝光步骤和曝光后烘焙(PEB)步骤之间插入有使用于所述浸渍光刻的溶剂与所述抗蚀剂膜接触的步骤。3.一种负性抗蚀剂组合物，其用于包括浸渍曝光步骤的抗蚀剂图案形成方法中，其中如果当使用波长为193nm的光源通过通常的曝光光刻法形成160nm的1∶1线和间隔抗蚀剂图案时，其灵敏度称为X1′，并且当使用波长为193nm的光源通过模拟浸渍光刻法形成相同的160nm的1∶1线和间隔抗蚀剂图案时，其灵敏度称为X2′，那么[(X2′/X1′)-1]×100的绝对值不超过8.0，在所述模拟浸渍光刻法中，在常规曝光光刻法的选择性曝光步骤和曝光后烘焙(PEB)步骤之间插入有使用于所述浸渍光刻的溶剂与所述抗蚀剂膜接触的步骤。4.一种正性抗蚀剂组合物，其用于包括浸渍曝光步骤的抗蚀剂图案形成方法中，所述组合物包括含有可酸解溶解抑制基团并在酸作用下表现出碱溶解性增加的树脂组分(A)、曝光时生成酸的酸生成剂组分(B)以及能够溶解所述组分(A)和所述组分(B)的有机溶剂(C)，其中所述组分(A)包含衍生自含可酸解溶解抑制基团的(甲基)丙烯酸酯的结构单元(a1)，但所述组分(A)不包含结构单元(a0)，所述结构单元(a0)包括含二元羧酸酐的结构单元(a0-1)和含酚羟基的结构单元(a0-2)。5.如权利要求1～4中任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：平山拓，羽田英夫，藤村悟史，岩井武，佐藤充，高须亮一，立川俊和，岩下淳，石塚启太，山田知孝，高山寿一，吉田正昭，
申请(专利权)人：东京应化工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]