[发明专利]负型光阻组合物及图案形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种负型光阻组合物及使用此负型光阻组合物的图案形成方法。

背景技术

于近年来，随着集成电路的高集成化，开始要求更微细的图案形成，特别是在获得0.2μm以下的光阻图案的情况下，常用方法是使用能够获得高灵敏度、高解像度的将光产酸作为催化剂的化学增幅型(chemically amplified)光阻组合物。并且，此时的曝光源是使用紫外线、远紫外线及电子束(EB)等高能量线，现在正在研究的曝光法中，可期望获得最微细的图案的利用电子束或远紫外线(EUV)的曝光法特别受到关注。

光阻组合物有：曝光部溶解的正型光阻组合物和曝光部以图案的形式残存的负型光阻组合物，这些光阻组合物可以根据所需的光阻图案而选择易于使用的组合物。

化学增幅负型光阻组合物通常含有：可溶解于水性碱性显影液中的高分子化合物、由于曝光的光而分解产酸的产酸剂、以及将酸作为催化剂而在高分子化合物间形成交联以使高分子化合物不溶于显影液中的交联剂(视情况使高分子化合物和交联剂一体化)，进一步会添加用以控制通常在曝光中产生的酸扩散的碱性化合物。

使用酚单元作为构成溶解于所述水性碱性显影液中的高分子化合物的碱可溶性单元这一类型的负型光阻组合物，特别被大量开发用于利用KrF准分子激光的曝光。关于这些光阻组合物，在曝光的光的波长为150nm～220nm的情况下，酚单元并不具有光的透过性，因此并不被用作ArF准分子激光用光阻组合物，然而，于近年来，作为用以获得更微细的图案的曝光方法的电子束、远紫外线曝光用负型光阻组合物而再次受到关注，特别是在日本专利特开2006-201532号公报、日本专利特开2006-215180号公报以及日本专利特开2008-249762号公报中有所报告。

然而，随着所要求的图案更加微细化，使用所述酚单元的代表结构也就是羟基苯乙烯单元(hydroxystyrene unit)这一类型的负型光阻组合物虽然进行了多种改良，然而随着图案尺寸变得非常微细而达到0.1μm以下时，在微细图案中的图案间残存细丝状的光阻层，也就是所谓的桥接(bridge)问题，却变得更严重。

另外，因被加工基板的材料而导致在基板附近产生形状变化，也就是所谓的图案的基板依存性问题，随着目标图案的微细化，即使是较小的形状变化也会成为问题。特别是在加工空白光掩模时，如果在作为空白光掩模的最表面材料、也就是在铬氮氧化合物上使用化学增幅负型光阻而形成图案，则会在基板接触部于图案中出现切痕，也就是存在所谓的侧蚀(under cut)的问题，在细线中此问题变得更加严重。

另外，在如上所述的光阻的开发中，光阻组合物所要求的特性不仅仅是光阻的基本性能也就是高解像性，而是也要求具有更高的耐蚀刻性。这是因为，随着图案更微细化，而需要使光阻膜越来越薄。作为用来获得此高耐蚀刻性的方法之一，已知有一种方法，是在如茚(indene)或苊(acenaphthylene)之类的包含芳香环和非芳香环的多环状的化合物中，将具有与芳香环共轭的碳-碳双键的化合物，作为具有羟基苯乙烯单元的聚合物的副成分而导入非芳香环中，这一方法在日本专利特开2008-249762号公报中也有所揭示。

如该日本专利特开2008-249762号公报所示的方法，其主要使用包含了以羟基苯乙烯单元和被吸电子基取代的苯乙烯单元作为重复单元而成的基础聚合物，来作为负型化学增幅型光阻用聚合物，此聚合物相对于碱显影液而言为可溶性，与酸反应时则会产生交联反应，而使聚合物难溶于所述显影液，当利用最先端的紫外线进行光刻的方法转变为利用ArF的方法后，也可用作电子束曝光用或极短紫外线曝光用光阻聚合物，并且能获得下述优异数据，也就是通过利用电子束的图案曝光而形成微细图案时，以150nm的光阻膜厚而能够获得的微细达50nm、侧蚀较小且不产生桥接的线与间隙图案。

另外，作为正型光阻用聚合物，提出了如日本专利特开2004-149756号公报中的使用仅具有茚骨架的聚合物的方法，另外，在日本专利特开2006-169302号公报中，也提出了将具有苊骨架的单元与羟基苯乙烯衍生物组合使用的方法。

如上所述，自先前以来就对产生桥接或侧蚀的问题尝试了各种改良，特别是在使用100nm以下的薄型光阻膜来形成更微细的图案的情形下，由构成先前的光阻组合物的材料的组合难以获得良好的特性，也就是会出现微细图案崩塌(collapse)、或者在图案间产生桥接，而无法达成高解像性的问题，因此期待加以改良。

发明内容