[发明专利]抗蚀剂保护膜形成用材料及使用该材料的抗蚀剂图案形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及适合用于形成抗蚀剂膜的保护膜的抗蚀剂保护膜形成用材料以及使用该材料形成抗蚀剂图案的方法。本发明特别涉及适合用于下述构成的液浸曝光(Liquid Immersion Lithography)处理的抗蚀剂保护膜形成用材料以及使用上述保护膜形成用材料的抗蚀剂图案形成方法，所述构成为：在液浸曝光处理中，在使光刻曝光光到达抗蚀剂膜的通过路径的至少上述抗蚀剂膜上设置折射率比空气高且折射率比上述抗蚀剂膜低的特定厚度的液体(以下，液浸曝光用液体)的状态下，曝光上述抗蚀剂膜，使抗蚀剂图案的析像度提高。

背景技术

在半导体设备、液晶设备等各种电子设备中的微细结构的制造中大多使用光刻法，伴随着设备结构的微细化，要求光刻工序中的抗蚀剂图案的微细化。

目前，虽然可以通过光刻法例如在最尖端的领域形成线宽为90nm左右的微细的抗蚀剂图案，但今后要求形成更加微细的图案。

为了形成比上述90nm更微细的图案，开发曝光装置和与其对应的抗蚀剂成为第1要点。曝光装置中，通常将F₂准分子激光、EUV(远紫外线)、电子射线、X射线、软X射线等光源波长的短波长化或增大透镜的开口数(NA)等作为开发要点。

但是，光源波长的短波长化需要昂贵的新型曝光装置，另外，高NA化中，由于析像度与焦深范围成折衷(TRADE OFF)的关系，故存在即使提高析像度，焦深范围也降低的问题。

最近，作为能解决上述问题的光刻技术，报道了液浸曝光(LiquidImmersion Lithography)法的方法(例如，参见非专利文献1、非专利文献2、非专利文献3)。该方法是于曝光时在透镜与基板上的抗蚀剂膜之间的至少上述抗蚀剂膜上设置规定厚度的纯水或氟类惰性液体等液浸曝光用液体。该方法中，通过用折射率(n)更大的液体、例如纯水等置换以往为空气或氮气等惰性气体的曝光光路空间，即使使用相同的曝光波长的光源，与使用较短波长的光源的情形或使用高NA透镜的情形相同，达到高清晰度，同时焦深范围也不降低。

如果使用上述液浸曝光，则由于可以使用安装在现有装置上的透镜，以低成本形成清晰度优良、且焦点深度也优良的抗蚀剂图案，因而备受关注。

非专利文献1：Journal of Vacuum Science & TechnologyB(J.Vac.Sci.Technol.B)((发行国)美国)、1999年、第17卷、6号、3306-3309页

非专利文献2：Journal of Vacuum Science & TechnologyB(J.Vac.Sci.Technol.B)((发行国)美国)、2001年、第19卷、6号、2353-2356页

非专利文献3：Proceedings of SPIE Vol.4691((发行国)美国)、2002年、第4691卷、459-465页

专利文献1：国际公开2004/074937号说明书

发明内容

但是，该液浸曝光处理中，由于一边在抗蚀剂膜的上层设置纯水或氟类惰性液体等液浸曝光用液体、一边进行曝光处理，故抗蚀剂图案上很有可能发生表面缺陷(缺损)。关于该表面缺陷的发生原因，还存在很多未阐明的部分，但在被曝光膜上配置液浸曝光用液体的液浸曝光处理中，考虑了在液浸曝光用液体与被曝光膜之间的相互作用和液浸曝光用液体残留在被曝光膜上以及上述液浸曝光用液体对液浸曝光中的抗蚀剂膜的浸袭等，抑制该表面缺陷是当务之急。

其中，有时能直接使用在现有的光刻法中使用的材料类，但由于使透镜与抗蚀剂膜之间存有上述液浸曝光用液体的曝光环境不同，因此提示了使用与上述现有的光刻法不同的材料。

其中，为了解决上述问题，提出了使用含氟树脂的保护膜形成材料的方案(专利文献1)。但是，使用上述保护膜形成材料时，虽然能达到上述目的，但产生了下述问题：必须用特殊的清洗用溶剂或涂布装置，或者增加了除去保护膜的工序等生产率方面的问题。

并且，最近，将不溶于水且可溶于碱的聚合物用作抗蚀剂上层的保护膜形成用材料的工序受到关注，但对该种保护膜形成用材料，要求开发出能进一步排除发生上述表面缺陷的危险的材料。

本发明提供耗费了大量开发资源而确立得到的将从现有的抗蚀剂组合物所得的抗蚀剂膜用于液浸曝光并且能有效地抑制表面缺陷的技术。