专利名称：感光化射线性或感放射线性树脂组合物及使用其的图案形成方法
技术领域：
本发明涉及感光化射线性或感放射线性树脂组合物以及使用其的图案形成方法。更特定的，本发明涉及一种组合物以及用其的图案形成方法，所述图案适用于IC或其类似物的半导体制造制程、制造用于液晶、感热头或其类似物的电路板以及其他感光蚀刻加工中所采用的微影操作。更特定的，本发明涉及一种组合物以及一种用所述组合物形成适用于使用采用波长为300纳米或更短的远紫外光作为光源的ArF曝光装置、ArF液体浸溃投影曝光装置或EUV曝光装置曝光的图案的方法，而且涉及用于所述方法中的组合物。 在本发明中，术语“光化射线”以及“放射线”指例如汞灯明线光谱、准分子雷射所代表的远紫外线、极紫外线、X射线、电子束以及其类似物。在本发明中，术语“光”指光化射线或放射线。除非另外说明，否则本文所使用的表述“曝光”不仅指使用汞灯、远紫外线、X射线、EUV光等进行的光照射，而且指使用粒子束(诸如电子束以及离子束)进行的微影。
背景技术：
自从出现用于KrF准分子雷射(248纳米)的抗蚀剂后，采用利用化学放大以便补偿光吸收所致的任何感亮度降低的图案形成方法已成为普遍惯例。例如，在正型化学放大法中，首先，藉由光照射分解曝光区域中所含的光酸产生剂藉此产生酸。接着，在例如曝光后的烘烤(曝光后烘烤PEB)的阶段中，所产生的酸发挥催化作用以使感旋光性组合物中所含的碱不溶性基团转化为碱溶性基团。此后，使用例如碱溶液来进行显影。从而，移除曝光区域以获得所要图案。为在上述方法中使用，已提出各种碱性显影剂。例如，一般使用含有2. 38质量％TMAH的碱性显影剂水溶液(氢氧化四甲基铵的水溶液)。缩短曝光光源的波长以及实现投影仪透镜的高数值孔径(高NA)已取得进展，以便应对半导体组件的小型化。迄今，已研发出使用193纳米波长的ArF准分子雷射作为光源的曝光单元。此外，已提出在投影仪透镜与样品之间的空间中填充高折射率液体(下文亦称为“浸溃液”)的方法，亦即液体浸溃法，作为增强解析力的技术。此外，已提出使用具有更短波长(13. 5纳米)的紫外线进行曝光的EUV微影。然而，在当前情形下，极难发现形成实现全面优良效能的图案所需的抗蚀剂组合物、显影剂、冲洗液等的适当组合。详言之，为降低抗蚀剂的解析线宽，需要增强线图案粗糙度效能以及增强图案尺寸平面内均一性。在此当前情形下，近年来已提出各种调配物作为正型抗蚀剂组合物(参看例如专利参考文献I至4)。此外，用于藉由碱性显影形成图案的负型抗蚀剂组合物的研发正在取得进展(参看例如专利参考文献5至8)。这些反映如下情形在半导体组件以及其类似物的制造中，虽然需要形成具有各种组态的图案(诸如线、沟槽以及孔)，但存在难以使用当前正型抗蚀剂形成的图案。近年来，亦在采用使用负型显影剂(亦即含有有机溶剂的显影剂)的图案形成方法(参看例如专利参考文献9至11)。例如，专利参考文献11揭示一种图案形成方法，其包括以下操作将正型抗蚀剂组合物涂覆至基板上，其中所述正型抗蚀剂组合物在曝露于光化射线或放射线时增加其在正型显影剂中的溶解度且降低其在负型显影剂中的溶解度；将涂覆的抗蚀剂组合物曝光；以及使用负型显影剂使经曝光的抗蚀剂组合物显影。此方法实现了稳定形成高精度精细图案。然而，关于上述组合物，仍需要进一步增强自曝光至曝光后烘烤的曝光后延迟(PED)期期间的蚀刻抗性以及稳定性。现有技术参考文献 专利参考文献专利参考文献I :日本专利申请公开案第(下文中称为JP-A-) 2008-203639号；专利参考文献2 JP-A-2007-114613 ；专利参考文献3 JP-A-2006-131739 ；专利参考文献4 JP-A-2000-122295 ；专利参考文献5 JP-A-2006-317803 ；专利参考文献6 JP-A-2006-259582 ；专利参考文献7 JP-A-2006-195050 ；专利参考文献8 JP-A-2000-206694 ；专利参考文献9 JP-A-2008-281974 ；专利参考文献10 JP-A-2008-281975 ；以及专利参考文献11 JP-A-2008-292975。
发明内容
本发明的一个目标在于提供一种感光化射线性或感放射线性树脂组合物以及一种使用其的图案形成方法，从而确保在曝光后延迟(PED)期期间的极佳蚀刻抗性以及稳定性。本发明的一些态样如下。[I] 一种感光化射线性或感放射线性树脂组合物，其包括含有重复单元的树脂，所述重复单元含有在受酸作用时即分解藉此产生醇羟基的基团；以及当曝露于光化射线或放射线时产生Pka彡-I. 5的酸的化合物。[2]如[I]所述的组合物，其中由所述化合物产生的所述酸为至少一个由磺酸、羧酸、亚胺酸以及甲基化酸构成的族群中选出的成员。[3]如[I]或[2]所述的组合物，其中由所述化合物产生的所述酸由以下通式(B-I)至(B-3)中任一个表示
权利要求
1.一种感光化射线性或感放射线性树脂组合物，其包括 含有重复单元的树脂，所述重复单元含有在受酸作用时分解藉此产生醇羟基的基团；以及 当曝露于光化射线或放射线时产生PKa ^ -I. 5的酸的化合物。
2.根据权利要求I所述的组合物，其中由所述化合物产生的所述酸为至少一个由磺酸、羧酸、亚胺酸以及甲基化酸构成的族群中选出的成员。
3.根据权利要求I或2所述的组合物，其中由所述化合物产生的所述酸由以下通式(B-I)至(B-3)中的任一个表示
4.根据权利要求I至3中任一项所述的组合物，其中当受酸作用时分解藉此产生醇羟基的所述基团由至少一个由以下通式(II-I)至(II-4)构成的族群中选出的通式表示
5.根据权利要求I至4中任一项所述的组合物，其中所含的所述重复单元的量以所述树脂中所含的含有酸可分解基团的重复单元的总量计为70摩尔％至100摩尔％。
6.一种抗蚀剂图案，其由根据权利要求I至5中任一项所述的组合物形成。
7.一种图案形成方法，其包括 (A)由根据权利要求I至5中任一项所述的组合物形成膜； (B)将所述膜曝光；以及 (C)使所述经曝光的膜显影。
8.根据权利要求7所述的方法，其中使用含有有机溶剂的显影剂进行所述显影。
9.根据权利要求8所述的方法，其中由所述显影形成的图案为负像图案。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其中所述显影剂中使用的所述有机溶剂的量以所述显影剂的总量计在95质量％至100质量％范围内。
11.一种制造半导体装置的方法，其包括根据权利要求7至10中任一项所述的图案形成方法。
12.—种半导体装置，其由根据权利要求11所述的方法制造。
全文摘要
本发明提供一种感光化射线性或感放射线性树脂组合物以及一种使用其的图案形成方法，从而确保在曝光后延迟(PED)期期间的极佳蚀刻抗性以及稳定性。所述组合物含有含重复单元的树脂以及当曝露于光化射线或放射线时产生pka≥-1.5的酸的化合物，所述重复单元含有在受酸作用时即分解藉此产生醇羟基的基团。
文档编号G03F7/039GK102812400SQ20118001597
公开日2012年12月5日 申请日期2011年3月25日 优先权日2010年3月26日
发明者片冈祥平, 岩户薰, 上村聪, 土桥彻, 榎本雄一郎, 藤井佳奈, 水谷一良, 樽谷晋司, 加藤启太 申请人:富士胶片株式会社