图案形成方法、光化射线敏感或辐射敏感树脂组合物、抗蚀剂膜、用于制造电子器件的方 ...的制作方法
【专利摘要】一种图案形成方法，所述方法包括(i)通过使用光化射线敏感或辐射敏感树脂组合物形成膜的步骤，该树脂组合物含有：(A)含具有能够通过酸的作用分解以产生极性基团的基团的重复单元的树脂，(B)当用光化射线或辐射照射时能够产生酸的化合物，以及(C)溶剂；(ii)将所述膜曝光的步骤，以及(iii)将所曝光的膜通过使用含有机溶剂的显影液显影以形成阴图型图案的步骤，其中基于树脂(A)中的全部重复单元由下式(I)表示的重复单元的含量小于20摩尔％并且树脂(A)含除由该特定式表示的重复单元之外的具有非酚类芳族基团的重复单元。
【专利说明】图案形成方法、光化射线敏感或辐射敏感树脂组合物、抗蚀剂膜、用于制造电子器件的方法，以及电子器件
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种图案形成方法，所述图案形成方法适合用于制造半导体如IC的工艺或液晶器件或如热位差的电路板的制造，以及进一步用于其他光加工工艺中的平版印刷技术，还涉及光化射线敏感或辐射敏感树脂组合物、抗蚀剂膜、电子器件的制造方法，以及电子器件。更具体地，本发明涉及适合用于通过KrF曝光装置曝光的图案形成方法、光化射线敏感或辐射敏感树脂组合物、抗蚀剂膜、用于制造电子器件的方法，以及电子器件。
【背景技术】
[0002]自从用于KrF准分子激光(248nm)的抗蚀剂的出现，被称为化学放大的图像形成方法就被用作用于抗蚀剂的图像形成方法以便补偿由光吸收导致的灵敏度降低。例如，通过阳图型化学放大的图像形成方法是这样的图像形成方法:当用准分子激光、电子束、极紫外光等曝光时将曝光区域中的酸生成剂分解以产生酸，通过使用所产生的酸作为反应催化剂在曝光之后的烘烤(PEB:曝光后烘烤)中将碱不溶基团转化为碱可溶基团，并且用碱显影液移除曝光区域。
[0003]对于在以上方法中使用的碱显影液，已经提出了多种碱显影液，但通用的是使用
2.38质量％ TMAH的水性碱显影液(氢氧化四甲铵水溶液)。
[0004]另一方面，与目前占主导的阳图型抗蚀剂一样，还开发了精细图案通过阴图型图像的形成(参见，例如，JP-A-2010-40849(如本文所使用的术语"JP-A"意指"未审公布的日本专利申请")、JP-A-2008-292975、JP-A-2010-217884)。因为，在半导体器件等的制造中，需要形成具有多种形状如线、沟和孔的图案，并且一些图案难以通过目前的阳图型抗蚀剂形成。
[0005]在其发展最近不断促进的前沿图案形成方法中，通过使用ArF准分子激光并进一步进行浸溃曝光，不仅阳图型图案而且阴图型图案可以以高分辨率形成。具有芳族环或双键的树脂对于193nm处的光(ArF光)有吸收，并且不能确保足够的透射率。因此，用于ArF曝光的抗蚀剂组合物中的树脂在很多情况下由脂族组分构成。然而，难以设计由脂族组分构成的树脂以提高碳密度，换言之，降低所谓的Ohnishi参数，并且这在刻蚀耐受性方面是不利的(参见，例如，H.Gokan, S.Esho 和 Y.0hnishi,.1.Electrochem.Soc.143,130 (1983))。
[0006]同样，在半导体的制造中，不仅需要最终的精细化，而且考虑到现有设备的有效利用，正在研究用KrF曝光替代传统上通过ArF曝光进行的工艺的一部分，但这与开发ArF曝光技术以超越KrF曝光的限制的历史背景相悖，并且KrF曝光对于ArF曝光工艺的一部分的这种替代可能不仅面对精细化任务，而且还涉及与以下相关的多种问题:例如，所使用的材料(如树脂)的改进和曝光机制上的不同，这些是技术上难以解决的。
[0007]此外，随着上述抗蚀剂技术的应用，存在用于微加工的不断发展的用途，如应用于离子注入，其中当注入离子(电荷注入)时(这是逻辑器件制造等的一个步骤)使用抗蚀剂组合物。[0008]在使用抗蚀剂组合物用于离子注入的情况下，有时在具有预先形成在其上的图案的基板(在下文中，称为阶梯基板)上将抗蚀剂组合物涂布、曝光和显影，并且需要在阶梯基板上的微加工。
[0009]然而，所获得的图案的外形可能因以下因素而受到影响:归因于曝光用光从基板的反射而产生的驻波的作用，或归因于阶梯基板中阶梯部分的曝光用光的漫反射。
[0010]同样，已知在抗蚀剂膜与基板之间设置抗反射膜(底部抗反射涂层；BARC)的方法，但当设置抗反射膜时，特别是在使用抗蚀剂组合物应用于离子注入的情况下，在注入离子之前需要通过刻蚀移除抗反射膜的步骤，这招致制造成本上的增加。
【发明内容】
[0011]本发明的发明人发现当将传统用于用碱显影液进行显影的应用的具有羟基苯乙烯系重复单元的抗蚀剂树脂材料应用于使用KrF准分子激光的包括有机溶剂显影的阴图型图案形成方法时，归因于有机溶剂对于该重复单元过大的溶解度，图案在分辨率和可允许的矩形度水平上有问题。
[0012]考虑到这些问题，本发明的目标是提供一种图案形成方法，其中通过防止分辨率和矩形度降低(其可归因于有机溶剂显影过程中图案部分不希望的溶解)保持了实践可允许的矩形度的水平，并且抗蚀剂图案具有高分辨率和出色的干刻蚀中的刻蚀耐受性，并且特别适用于KrF曝光，以及用于所述方法的光化射线敏感或辐射敏感树脂组合物，抗蚀剂膜，电子器件的制造方法，和电子器件。
[0013]本发明的另一个目标是提供一种图案形成方法，其特别适合于KrF曝光，其中不需要抗反射膜，并且在通过有机溶剂显影的负片型图案形成方法中，在阶梯基板上可以形成具有高矩形度的图案，用于所述方法的光化射线敏感或辐射敏感树脂组合物，抗蚀剂膜，用于制造电子器件的方法，以及电子器件。
[0014]本发明具有以下构成，并且本发明的上述目标通过这些构成实现。
[0015][I] 一种图案形成方法，所述方法包括:
[0016](i)通过使用光化射线敏感或辐射敏感树脂组合物形成膜的步骤，所述光化射线敏感或辐射敏感树脂组合物含有:
[0017](A)含具有能够通过酸的作用分解以产生极性基团的基团的重复单元的树脂，
[0018](B)当用光化射线或辐射照射时能够产生酸的化合物，以及
[0019](C)溶剂，
[0020](ii)将所述膜曝光的步骤，以及
[0021](iii)将所曝光的膜通过使用含有机溶剂的显影液显影以形成阴图型图案的步骤，
[0022]其中
[0023]基于树脂(A)中的全部重复单元，由下式(I)表示的重复单元的含量少于20摩尔％，并且树脂(A)含除由下式(I)表示的重复单元之外的具有非酚类芳族基团的重复单元:
[0024]
【权利要求】
1.一种图案形成方法，所述方法包括: (i)通过使用光化射线敏感或辐射敏感树脂组合物形成膜的步骤，所述光化射线敏感或辐射敏感树脂组合物含有: (A)含具有能够通过酸的作用分解以产生极性基团的基团的重复单元的树脂， (B)当用光化射线或辐射照射时能够产生酸的化合物，以及 (C)溶剂， (?)将所述膜曝光的步骤，以及 (iii)将所曝光的膜通过使用含有机溶剂的显影液显影以形成阴图型图案的步骤， 其中 基于树脂(A)中的全部重复单元，由下式(I)表示的重复单元的含量少于20摩尔％，并且树脂(A)含除由下式(I)表示的重复单元之外的具有非酚类芳族基团的重复单元:
2.如权利要求1所述的图案形成方法，其中(ii)将所述膜曝光的步骤用KrF准分子激光、EUV光或电子束进行。
3.如权利要求1或2所述的图案形成方法，其中(ii)将所述膜曝光的步骤用KrF准分子激光进行。
4.如权利要求1至3中的任一项所述的图案形成方法，其中所述树脂(A)不含由式(I)表示的重复单元。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的图案形成方法，其中所述具有非酚类芳族基团的重复单元是由下式(II)表示的重复单元:
6.如权利要求5所述的图案形成方法，其中在式(II)中，X是-COO-或-CONH-。
7.如权利要求1至6中的任一项所述的图案形成方法，其中所述具有能够通过酸的作用分解以产生极性基团的基团的重复单元是由下式(III)表示的重复单元:
8.如权利要求7所述的图案形成方法，其中基于树脂(A)中的全部重复单元，由式(III)表示的重复单元的含量为20至90摩尔％。
9.如权利要求1至8中的任一项所述的图案形成方法，其中所述显影液是含有至少一种类型的有机溶剂的显影液，所述有机溶剂选自由以下各项组成的组:酮系溶剂、酯系溶剂、醇系溶剂、酰胺系溶剂和醚系溶剂。
10.一种光化射线敏感或辐射敏感树脂组合物,所述光化射线敏感或辐射敏感树脂组合物用于权利要求1至8中的任一项所述的图案形成方法。
11.一种抗蚀剂膜，所述抗蚀剂膜由权利要求10所述的光化射线敏感或辐射敏感树脂组合物形成。
12.一种用于制造电子器件的方法，所述方法包括权利要求1至9中的任一项所述的图案形成方法。
13.一种电子器件，所述电子器件通过权利要求12所述的用于制造电子器件的方法制造。
【文档编号】C08F220/12GK103582847SQ201280026472
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年5月25日 优先权日:2011年5月30日
【发明者】加藤启太, 白川三千纮, 高桥秀知, 齐藤翔一, 吉野文博 申请人:富士胶片株式会社