圖案形成方法、電子束敏感或極紫外線輻射敏感樹脂組合物、抗蝕劑膜、使用其的電子器 ...的制作方法
【專利摘要】一種圖案形成方法，所述方法以下列順序包括：步驟(1)：用電子束敏感或極紫外線輻射敏感樹脂組合物形成膜，所述電子束敏感或極紫外線輻射敏感樹脂組合物含有樹脂(A)、化合物(B)和溶劑(C)，所述樹脂(A)具有酸分解性重復單元并且能夠通過酸的作用降低所述樹脂(A)在含有有機溶劑的顯影液中的溶解度，所述化合物(B)能夠在用電子束或極紫外線輻射照射時產生酸；步驟(2)：用電子束或極紫外線輻射將所述膜曝光；和步驟(4)：在所述膜的曝光之后通過用包含有機溶劑的顯影液將所述膜顯影而形成陰圖型圖案，其中基于所述組合物的全部固體含量，所述化合物(B)的含量是21質量％至70質量％。
【專利說明】圖案形成方法、電子束敏感或極紫外線輻射敏感樹脂組合
物、抗蝕劑膜、使用其的電子器件的制造方法和電子器件
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用包含有機溶劑的顯影液的圖案形成方法，所述方法優(yōu)選用于超微光刻法如超LSI (超大規(guī)模集成電路，super LSI)和高容量微芯片的制造，以及其他光制造工藝；一種電子束敏感或極紫外線輻射敏感樹脂組合物；一種抗蝕劑膜；一種通過使用它們的電子器件的制造方法；和一種電子器件。更具體地，本發(fā)明涉及利用包含有機溶劑的顯影液的圖案形成方法，所述方法能夠優(yōu)選用于使用電子束或EUV射線(波長:大約13nm)的半導體器件的精細加工；電子束敏感或極紫外線輻射敏感樹脂組合物；抗蝕劑膜；通過使用它們的電子器件的制造方法；和電子器件。
【背景技術】
[0002]在半導體器件如IC和LSI的制造方法中，通過利用光致抗蝕劑組合物的光刻的精細加工已經是常規(guī)進行的。近年來，更高集成度的集成電路需要亞微米區(qū)和四分之一微米區(qū)的超精細圖案形成。在這種情況下，曝光波長還顯示出變得更短的傾向，如從g射線到i射線，并進一步到KrF準分子激光射線。此外，除了 KrF準分子激光射線之外，使用電子束、X射線或EUV射線的光刻法的開發(fā)現在正在進行中。
[0003]使用電子束、X射線或EUV射線的光刻法被定位為下一代或下下代的圖案形成技術，并且需要高靈敏度和高分辨率的抗蝕劑組合物。
[0004]具體而言，為了縮短晶片的加工時間，靈敏度的增加是非常重要的主題。然而，追求更高的靈敏化伴隨著圖案形式和分辨率的降低，顯示為限制分辨率線寬，因此迫切地需要開發(fā)同時滿足這些特征的抗蝕劑組合物。
[0005]高靈敏度、高分辨率和良好圖案圖案形式處于平衡的關系中，并且如何同時滿足這些特征是非常重要的。
[0006]通常有兩種類型的光化射線敏感或輻射敏感樹脂組合物，即一種是使用難溶或不溶于堿性顯影液的樹脂并且能夠通過使通過輻射曝光的曝光部分可溶于堿性顯影液而形成圖案的“陽圖型”樹脂組合物，而另一種是使用可溶于堿性顯影液的樹脂并且能夠通過使通過輻射曝光的曝光部分難溶或不溶于堿性顯影液而形成圖案的“陰圖型”樹脂組合物。
[0007]作為此類適用于使用電子束、X射線或EUV射線的光刻工藝的光化射線敏感或輻射敏感樹脂組合物，從靈敏度增加的觀點來看檢查了主要使用酸催化反應的化學放大型陽圖型抗蝕劑組合物，并且有效地使用包含具有不溶或難溶于堿性顯影液的性質且能夠借助酸的作用溶于堿性顯影液的酚醛樹脂(在下文中簡稱為酚醛酸分解性樹脂)以及作為主要組分的酸生成劑的化學放大型陽圖型抗蝕劑組合物。
[0008]另一方面，在半導體器件等的制造中，要求形成具有各種形式如線、溝和孔等的圖案。為了滿足對形成具有各種形式的圖案的要求，不僅開發(fā)了陽圖型樹脂組合物而且還開發(fā)了陰圖型光化射線敏感或輻射敏感樹脂組合物(例如，參考JP-A-2002-148806 (如在本文中所使用的術語“JP-A”是 指未審查的公布的日本專利申請)和JP-A-2008-268935)。[0009]在超精細圖案的形成中，需要分辨率降低和圖案形式的進一步改進。
[0010]為了解決這些問題，還提出了利用除堿性顯影液外的顯影液使酸分解性樹脂顯影的方法(例如，參考 JP-A-2010-217884 和 JP-A-2011-123469)。
[0011]然而，需要在超精細加工區(qū)在更高的層面上同時滿足高靈敏度、高分辨率和高線寬粗糙度(LWR)性能。
[0012]發(fā)明概述
[0013]本發(fā)明的目標是解決在用于提高使用電子束或極紫外線輻射(EUV射線)的半導體器件的精細加工中的性能的技術中的問題，并且提供一種能夠在極其高的層面上同時滿足高靈敏度、高分辨率(高分辨能力等)和高線寬粗糙度(LWR)性能的圖案形成方法；一種電子束敏感或極紫外線輻射敏感樹脂組合物；一種抗蝕劑膜；一種使用它們的電子器件的制造方法；和一種電子器件。
[0014]也就是說，本發(fā)明如下。
[0015][I] 一種圖案形成方法，所述方法以下列順序包括:
[0016]步驟(I):用電子束敏感或極紫外線輻射敏感樹脂組合物形成膜，所述電子束敏感或極紫外線輻射敏感樹脂組合物含有樹脂(A)、化合物(B)和溶劑(C)，所述樹脂(A)具有酸分解性重復單元并且能夠通過酸的作用降低所述樹脂(A)在含有有機溶劑的顯影液中的溶解度，所述化合物(B)能夠在用電子束或極紫外線輻射照射時產生酸；
[0017]步驟(2):用電子束或極紫外線輻射將所述膜曝光；和
[0018]步驟(4):在所述膜的曝光之后通過用包含有機溶劑的顯影液將所述膜顯影而形成陰圖型圖案，
[0019]其中基于所述組合物的全部固體含量，所述化合物(B)的含量是21質量％至70
質量％。
[0020][2]如在以上[I]中所述的圖案形成方法，
[0021]其中基于所述組合物的全部固體含量，所述化合物(B)的含量是31質量％至60
質量％。
[0022][3]如在以上[I]或[2]中所述的圖案形成方法，
[0023]其中所述樹脂(A)還含有具有極性基團的重復單元。
[0024][4]如在以上[3]中所述的圖案形成方法，
[0025]其中所述極性基團選自由以下各項組成的組:羥基、氰基、內酯基、羧酸基、磺酸基、酰胺基、亞磺酰氨基、銨基、锍基以及通過組合以上基團中的兩個以上而獲得的基團。
[0026][5]如在以上[I]或[2]中所述的圖案形成方法，
[0027]其中所述樹脂(A)還含有具有酸基的重復單元。
[0028][6]如在以上[5]中所述的圖案形成方法，
[0029]其中所述酸基是酚羥基、羧酸基、磺酸基、氟化醇基、亞磺酰氨基、磺?；鶃啺被?、(燒基橫酸基)(燒基擬基)亞甲基、(燒基橫酸基)(燒基擬基)亞氣基、雙(燒基擬基)亞甲基、雙(烷基羰基)亞氨基、雙(烷基磺?；?亞甲基、雙(烷基磺?；?亞氨基、三(烷基擬基)亞甲基或二(燒基橫酸基)亞甲基。
[0030][7]如以上[I]至[6]中任一項所述的圖案形成方法，
[0031]其中相對于所述樹脂(A)中的全部重復單元，由以下式(I)表示的重復單元的含量是4摩爾％以下:
[0032]
【權利要求】
1.一種圖案形成方法，所述方法以下列順序包括: 步驟(1):用電子束敏感或極紫外線輻射敏感樹脂組合物形成膜，所述電子束敏感或極紫外線輻射敏感樹脂組合物含有樹脂(A)、化合物(B)和溶劑(C)，所述樹脂(A)具有酸分解性重復單元并且能夠通過酸的作用降低所述樹脂(A)在含有有機溶劑的顯影液中的溶解度，所述化合物(B)能夠在用電子束或極紫外線輻射照射時產生酸； 步驟(2):用電子束或極紫外線輻射將所述膜曝光；和 步驟(4):在所述膜的曝光之后通過用包含有機溶劑的顯影液將所述膜顯影而形成陰圖型圖案， 其中基于所述組合物的全部固體含量，所述化合物(B)的含量是21質量％至70質量％。
2.根據權利要求1所述的圖案形成方法， 其中基于所述組合物的全部固體含量，所述化合物(B)的含量是31質量％至60質量％。
3.根據權利要求1或2所述的圖案形成方法， 其中所述樹脂(A)還含有具有極性基團的重復單元。
4.根據權利要求3所述的圖案形成方法， 其中所述極性基團選自由以下各項組成的組:羥基、氰基、內酯基、羧酸基、磺酸基、酰胺基、亞磺酰氨基、銨基、锍基以及通`過組合以上基團中的兩個以上而獲得的基團。
5.根據權利要求1或2所述的圖案形成方法， 其中所述樹脂(A)還含有具有酸基的重復單元。
6.根據權利要求5所述的圖案形成方法， 其中所述酸基是酚羥基、羧酸基、磺酸基、氟化醇基、亞磺酰氨基、磺?；鶃啺被?、(烷基橫酸基)(烷基擬基)亞甲基、(烷基橫酸基)(烷基擬基)亞氣基、雙(烷基擬基)亞甲基、雙(烷基羰基)亞氨基、雙(烷基磺?；?亞甲基、雙(烷基磺?；?亞氨基、三(烷基羰基)亞甲基或三(烷基磺?；?亞甲基。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的圖案形成方法， 其中相對于所述樹脂(A)中的全部重復單元，由以下式(I)表示的重復單元的含量是4摩爾％以下:
R4I R43





(1)
R42 X4
I
L4
I
Ar4(°Hin 其中R41、R42和R43中的每一個獨立地表示氫原子、烷基、鹵素原子、氰基或烷氧基羰基，并且R42可以與Ar4結合以形成環(huán)，并且在這種情況下，R42表示單鍵或亞烷基；X4表示單鍵、-COO-或-CONR64-,并且R64表示氫原子或烷基； L4表不單鍵或亞烷基； Ar4表示(n+1)價芳環(huán)基，并且當Ar4與R42 —起形成環(huán)時，Ar4表示(n+2)價芳環(huán)基；并且 η表示I至4的整數。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的圖案形成方法，所述圖案形成方法是用于形成半導體精細電路的方法。
9.一種電子束敏感或極紫外線輻射敏感樹脂組合物，所述樹脂組合物用于根據權利要求I至8中任一項所述的圖案形成方法。
10.一種抗蝕劑膜，所述抗蝕劑膜用根據權利要求9所述的電子束敏感或極紫外線輻射敏感樹脂組合物形成。
11.一種電子器件的制造方法，所述方法包括: 根據權利要求1至8中任一項所述的圖案形成方法。
12.一種電子器件，所述電子器件通過根據權利要求11所述的電子器件的制造方法制造?！?br> 【文檔編號】H01L21/027GK103827750SQ201280044672
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年9月11日 優(yōu)先權日:2011年9月15日
【發(fā)明者】瀧澤裕雄, 椿英明, 平野修史 申請人:富士膠片株式會社