图案形成方法、电子束敏感或极紫外线辐射敏感树脂组合物、抗蚀剂膜、使用其的电子器 ...的制作方法
【专利摘要】一种图案形成方法，所述方法以下列顺序包括：步骤(1)：用电子束敏感或极紫外线辐射敏感树脂组合物形成膜，所述电子束敏感或极紫外线辐射敏感树脂组合物含有树脂(A)、化合物(B)和溶剂(C)，所述树脂(A)具有酸分解性重复单元并且能够通过酸的作用降低所述树脂(A)在含有有机溶剂的显影液中的溶解度，所述化合物(B)能够在用电子束或极紫外线辐射照射时产生酸；步骤(2)：用电子束或极紫外线辐射将所述膜曝光；和步骤(4)：在所述膜的曝光之后通过用包含有机溶剂的显影液将所述膜显影而形成阴图型图案，其中基于所述组合物的全部固体含量，所述化合物(B)的含量是21质量％至70质量％。
【专利说明】图案形成方法、电子束敏感或极紫外线辐射敏感树脂组合
物、抗蚀剂膜、使用其的电子器件的制造方法和电子器件
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用包含有机溶剂的显影液的图案形成方法，所述方法优选用于超微光刻法如超LSI (超大规模集成电路，super LSI)和高容量微芯片的制造，以及其他光制造工艺；一种电子束敏感或极紫外线辐射敏感树脂组合物；一种抗蚀剂膜；一种通过使用它们的电子器件的制造方法；和一种电子器件。更具体地，本发明涉及利用包含有机溶剂的显影液的图案形成方法，所述方法能够优选用于使用电子束或EUV射线(波长:大约13nm)的半导体器件的精细加工；电子束敏感或极紫外线辐射敏感树脂组合物；抗蚀剂膜；通过使用它们的电子器件的制造方法；和电子器件。
【背景技术】
[0002]在半导体器件如IC和LSI的制造方法中，通过利用光致抗蚀剂组合物的光刻的精细加工已经是常规进行的。近年来，更高集成度的集成电路需要亚微米区和四分之一微米区的超精细图案形成。在这种情况下，曝光波长还显示出变得更短的倾向，如从g射线到i射线，并进一步到KrF准分子激光射线。此外，除了 KrF准分子激光射线之外，使用电子束、X射线或EUV射线的光刻法的开发现在正在进行中。
[0003]使用电子束、X射线或EUV射线的光刻法被定位为下一代或下下代的图案形成技术，并且需要高灵敏度和高分辨率的抗蚀剂组合物。
[0004]具体而言，为了缩短晶片的加工时间，灵敏度的增加是非常重要的主题。然而，追求更高的灵敏化伴随着图案形式和分辨率的降低，显示为限制分辨率线宽，因此迫切地需要开发同时满足这些特征的抗蚀剂组合物。
[0005]高灵敏度、高分辨率和良好图案图案形式处于平衡的关系中，并且如何同时满足这些特征是非常重要的。
[0006]通常有两种类型的光化射线敏感或辐射敏感树脂组合物，即一种是使用难溶或不溶于碱性显影液的树脂并且能够通过使通过辐射曝光的曝光部分可溶于碱性显影液而形成图案的“阳图型”树脂组合物，而另一种是使用可溶于碱性显影液的树脂并且能够通过使通过辐射曝光的曝光部分难溶或不溶于碱性显影液而形成图案的“阴图型”树脂组合物。
[0007]作为此类适用于使用电子束、X射线或EUV射线的光刻工艺的光化射线敏感或辐射敏感树脂组合物，从灵敏度增加的观点来看检查了主要使用酸催化反应的化学放大型阳图型抗蚀剂组合物，并且有效地使用包含具有不溶或难溶于碱性显影液的性质且能够借助酸的作用溶于碱性显影液的酚醛树脂(在下文中简称为酚醛酸分解性树脂)以及作为主要组分的酸生成剂的化学放大型阳图型抗蚀剂组合物。
[0008]另一方面，在半导体器件等的制造中，要求形成具有各种形式如线、沟和孔等的图案。为了满足对形成具有各种形式的图案的要求，不仅开发了阳图型树脂组合物而且还开发了阴图型光化射线敏感或辐射敏感树脂组合物(例如，参考JP-A-2002-148806 (如在本文中所使用的术语“JP-A”是 指未审查的公布的日本专利申请)和JP-A-2008-268935)。[0009]在超精细图案的形成中，需要分辨率降低和图案形式的进一步改进。
[0010]为了解决这些问题，还提出了利用除碱性显影液外的显影液使酸分解性树脂显影的方法(例如，参考 JP-A-2010-217884 和 JP-A-2011-123469)。
[0011]然而，需要在超精细加工区在更高的层面上同时满足高灵敏度、高分辨率和高线宽粗糙度(LWR)性能。
[0012]发明概述
[0013]本发明的目标是解决在用于提高使用电子束或极紫外线辐射(EUV射线)的半导体器件的精细加工中的性能的技术中的问题，并且提供一种能够在极其高的层面上同时满足高灵敏度、高分辨率(高分辨能力等)和高线宽粗糙度(LWR)性能的图案形成方法；一种电子束敏感或极紫外线辐射敏感树脂组合物；一种抗蚀剂膜；一种使用它们的电子器件的制造方法；和一种电子器件。
[0014]也就是说，本发明如下。
[0015][I] 一种图案形成方法，所述方法以下列顺序包括:
[0016]步骤(I):用电子束敏感或极紫外线辐射敏感树脂组合物形成膜，所述电子束敏感或极紫外线辐射敏感树脂组合物含有树脂(A)、化合物(B)和溶剂(C)，所述树脂(A)具有酸分解性重复单元并且能够通过酸的作用降低所述树脂(A)在含有有机溶剂的显影液中的溶解度，所述化合物(B)能够在用电子束或极紫外线辐射照射时产生酸；
[0017]步骤(2):用电子束或极紫外线辐射将所述膜曝光；和
[0018]步骤(4):在所述膜的曝光之后通过用包含有机溶剂的显影液将所述膜显影而形成阴图型图案，
[0019]其中基于所述组合物的全部固体含量，所述化合物(B)的含量是21质量％至70
质量％。
[0020][2]如在以上[I]中所述的图案形成方法，
[0021]其中基于所述组合物的全部固体含量，所述化合物(B)的含量是31质量％至60
质量％。
[0022][3]如在以上[I]或[2]中所述的图案形成方法，
[0023]其中所述树脂(A)还含有具有极性基团的重复单元。
[0024][4]如在以上[3]中所述的图案形成方法，
[0025]其中所述极性基团选自由以下各项组成的组:羟基、氰基、内酯基、羧酸基、磺酸基、酰胺基、亚磺酰氨基、铵基、锍基以及通过组合以上基团中的两个以上而获得的基团。
[0026][5]如在以上[I]或[2]中所述的图案形成方法，
[0027]其中所述树脂(A)还含有具有酸基的重复单元。
[0028][6]如在以上[5]中所述的图案形成方法，
[0029]其中所述酸基是酚羟基、羧酸基、磺酸基、氟化醇基、亚磺酰氨基、磺酰基亚氨基、(烧基横酸基)(烧基擬基)亚甲基、(烧基横酸基)(烧基擬基)亚氣基、双(烧基擬基)亚甲基、双(烷基羰基)亚氨基、双(烷基磺酰基)亚甲基、双(烷基磺酰基)亚氨基、三(烷基擬基)亚甲基或二(烧基横酸基)亚甲基。
[0030][7]如以上[I]至[6]中任一项所述的图案形成方法，
[0031]其中相对于所述树脂(A)中的全部重复单元，由以下式(I)表示的重复单元的含量是4摩尔％以下:
[0032]
【权利要求】
1.一种图案形成方法，所述方法以下列顺序包括: 步骤(1):用电子束敏感或极紫外线辐射敏感树脂组合物形成膜，所述电子束敏感或极紫外线辐射敏感树脂组合物含有树脂(A)、化合物(B)和溶剂(C)，所述树脂(A)具有酸分解性重复单元并且能够通过酸的作用降低所述树脂(A)在含有有机溶剂的显影液中的溶解度，所述化合物(B)能够在用电子束或极紫外线辐射照射时产生酸； 步骤(2):用电子束或极紫外线辐射将所述膜曝光；和 步骤(4):在所述膜的曝光之后通过用包含有机溶剂的显影液将所述膜显影而形成阴图型图案， 其中基于所述组合物的全部固体含量，所述化合物(B)的含量是21质量％至70质量％。
2.根据权利要求1所述的图案形成方法， 其中基于所述组合物的全部固体含量，所述化合物(B)的含量是31质量％至60质量％。
3.根据权利要求1或2所述的图案形成方法， 其中所述树脂(A)还含有具有极性基团的重复单元。
4.根据权利要求3所述的图案形成方法， 其中所述极性基团选自由以下各项组成的组:羟基、氰基、内酯基、羧酸基、磺酸基、酰胺基、亚磺酰氨基、铵基、锍基以及通`过组合以上基团中的两个以上而获得的基团。
5.根据权利要求1或2所述的图案形成方法， 其中所述树脂(A)还含有具有酸基的重复单元。
6.根据权利要求5所述的图案形成方法， 其中所述酸基是酚羟基、羧酸基、磺酸基、氟化醇基、亚磺酰氨基、磺酰基亚氨基、(烷基横酸基)(烷基擬基)亚甲基、(烷基横酸基)(烷基擬基)亚氣基、双(烷基擬基)亚甲基、双(烷基羰基)亚氨基、双(烷基磺酰基)亚甲基、双(烷基磺酰基)亚氨基、三(烷基羰基)亚甲基或三(烷基磺酰基)亚甲基。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的图案形成方法， 其中相对于所述树脂(A)中的全部重复单元，由以下式(I)表示的重复单元的含量是4摩尔％以下:
R4I R43
(1)
R42 X4
I
L4
I
Ar4(°Hin 其中R41、R42和R43中的每一个独立地表示氢原子、烷基、卤素原子、氰基或烷氧基羰基，并且R42可以与Ar4结合以形成环，并且在这种情况下，R42表示单键或亚烷基；X4表示单键、-COO-或-CONR64-,并且R64表示氢原子或烷基； L4表不单键或亚烷基； Ar4表示(n+1)价芳环基，并且当Ar4与R42 —起形成环时，Ar4表示(n+2)价芳环基；并且 η表示I至4的整数。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的图案形成方法，所述图案形成方法是用于形成半导体精细电路的方法。
9.一种电子束敏感或极紫外线辐射敏感树脂组合物，所述树脂组合物用于根据权利要求I至8中任一项所述的图案形成方法。
10.一种抗蚀剂膜，所述抗蚀剂膜用根据权利要求9所述的电子束敏感或极紫外线辐射敏感树脂组合物形成。
11.一种电子器件的制造方法，所述方法包括: 根据权利要求1至8中任一项所述的图案形成方法。
12.一种电子器件，所述电子器件通过根据权利要求11所述的电子器件的制造方法制造。·
【文档编号】H01L21/027GK103827750SQ201280044672
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2012年9月11日 优先权日:2011年9月15日
【发明者】泷泽裕雄, 椿英明, 平野修史 申请人:富士胶片株式会社