[发明专利]放射线敏感性树脂组合物及抗蚀剂图案形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于IC等半导体制造工序、液晶、热能头等的电路基板的制造、其它光刻工序的放射线敏感性树脂组合物及抗蚀剂图案形成方法。更详细而言，本发明涉及一种适用于将波长220nm以下的远紫外线等曝光光源、例如ArF准分子激光或电子束等作为光源的光刻工序的放射线敏感性树脂组合物及抗蚀剂图案形成方法。

背景技术

化学增幅型放射线敏感性树脂组合物为如下所述的组合物，即，通过照射以KrF准分子激光或ArF准分子激光为代表的远紫外光等放射线使曝光部生成酸，通过将该酸作为催化剂的反应，使曝光部和未曝光部在显影液中的溶解速度发生变化，在基板上形成抗蚀剂图案。

在将KrF准分子激光用作光源的情况下，通过使用在248nm区域的吸收小、将以聚羟基苯乙烯(以下，也称为“PHS”。)为基本骨架的树脂作为主要成分的化学增幅型放射线敏感性树脂组合物，可以实现高灵敏度、高析像度、且良好的图案形成。

另一方面，面向更精细加工，作为更短波长的光源，例如可以使用ArF准分子激光(波长193nm)。由于所述具有芳香族基团的PHS之类的化合物在位于ArF准分子激光波长的193nm区域显示出大的吸收，因此，存在在使用ArF准分子激光作为光源的情况下不能很好地使用的问题。因此，含有在193nm区域不具有大的吸收的具有脂环式烃骨架的树脂的放射线敏感性树脂组合物可以用作使用ArF准分子激光的光刻材料。

进而发现，通过使所述具有脂环式烃骨架的树脂中包含例如具有内酯骨架的重复单元，可提高作为抗蚀剂的性能，具体而言，析像性能飞跃性地提高(例如，参照专利文献1～13)。

例如，在专利文献1及2中记载有使用含有具有甲瓦龙酸内酯骨架、γ-丁内酯骨架的重复单元的树脂的放射线敏感性树脂组合物。

另外，在专利文献3～13中记载有使用含有具有脂环式内酯骨架的重复单元的树脂的放射线敏感性树脂组合物。

专利文献1：日本特开平9-73173号公报

专利文献2：美国专利第6388101号说明书

专利文献3：日本特开2000-159758号公报

专利文献4：日本特开2001-109154号公报

专利文献5：日本特开2004-101642号公报

专利文献6：日本特开2003-113174号公报

专利文献7：日本特开2003-147023号公报

专利文献8：日本特开2002-308866号公报

专利文献9：日本特开2002-371114号公报

专利文献10：日本特开2003-64134号公报

专利文献11：日本特开2003-270787号公报

专利文献12：日本特开2000-26446号公报

专利文献13：日本特开2000-122294号公报

发明内容

但是，为了对应线宽90nm以下的更精细化，所述专利文献所示的那样的仅单纯使析像性能提高的放射线敏感性树脂组合物难以满足现在的抗蚀剂所要求的多种性能。

今后，由于更精细化的发展，要求开发如下所述的材料，即，不仅析像性能提高，而且还适用于目前可实用化的液浸曝光工序，其性能满足例如线宽粗糙度(Line Width Roughness，以下也称为“LWR”。)低、减少斑点(ブロツブ)等显影缺陷的产生、曝光后烘烤(Post Exposure Bake，以下也称为“PEB”。)温度依赖性低、图案抗坍塌性等多种要求。特别是要求开发一种在液浸曝光工序中可以抑制作为源自液浸曝光的缺陷的水纹缺陷、气泡(バブル)缺陷的产生的材料。

需要说明的是，这些源自液浸曝光的缺陷可以通过使其形成如下所述的抗蚀剂膜来解决，即，利用含有通过酸的作用成为可溶于碱且不含氟原子的第一树脂、和包含由特定的通式表示的重复单元及含氟原子的重复单元的第二树脂的放射线敏感性树脂组合物形成防水性高的表面的抗蚀剂膜。

但是，对添加所述含有包含氟原子的重复单元的第二树脂而言，存在抗蚀剂性能、例如LWR、显影缺陷、图案抗坍塌性等劣化、损害放射线敏感性树脂组合物原本具有的抗蚀剂性能的课题。

本发明是鉴于所述实际情况而完成的，其目的在于，提供一种得到的图案形状良好、灵敏度、析像度、LWR、显影缺陷、图案抗坍塌性等抗蚀剂基本性能优异、且在液浸曝光时显现出可以抑制水纹缺陷及气泡缺陷的充分的抗蚀剂膜表面防水性的放射线敏感性树脂组合物及使用该树脂组合物的抗蚀剂图案形成方法。