[发明专利]蚀刻液及使用其的蚀刻方法

说明书

技术领域

本发明关于使用氧化铜作为热反应型抗蚀剂材料的微细图形加工技术中的蚀刻工序所使用的氧化铜用蚀刻液及蚀刻方法。

背景技术

近年来，随着半导体、光学·磁记录等领域中的高密度化、高集成化等要求的提高，数百nm～数十nm或其以下的微细图形加工技术成为必须。于是，为了实现这些微细图形加工，积极地研究了掩模·步进器、曝光、抗蚀剂材料等各工序的要素技术。

抗蚀剂材料的研究进行了许多，但现在，最一般的抗蚀剂材料是与紫外光、电子束、X射线等曝光光源反应的光反应型有机抗蚀剂(以下也称为“光刻胶”)(例如，参照专利文献1、非专利文献1)。

曝光所使用的激光中，通常用透镜会聚起来的激光强度显示出图1所示般的高斯分布形状。此时光点直径定义为1／e²。一般的光刻胶的反应，是通过吸收E=hv(E：能量、h：普朗克常数、v：波长)表示的能量而开始反应的。因此，该反应不会强烈依赖于光的强度，倒是依赖于光的波长，因此被光照射的部分几乎都会发生反应(光的照射部分曝光部分)。因此，使用光刻胶时，会对光点直径忠实地曝光。

使用光刻胶的方法，对于形成数百nm左右的微细图形是非常有效的方法，但要形成更微细的图形，原理上必须以小于所需图形的光点曝光。因此，作为曝光光源，必须使用波长短的KrF激光或ArF激光等。但是，这些光源装置非常大型且高价，因此基于削减制造成本的观点来看是不适合的。另外，使用电子束、X射线等曝光光源时，曝光气氛必须为真空状态，因此需要使用真空腔，基于成本和大型化的观点，是很受限制的。

另一方面，将具有图1所示分布的激光照射物体的话，物体的温度也会显示出与激光的强度分布相同的高斯分布。此时使用在一定温度以上反应的抗蚀剂，即热反应型抗蚀剂的话，如图2所示，只有在规定温度以上的部分会产生反应，因此小于光点直径的范围的曝光成为可能(光的照射部分≠曝光部分)。即，无需使曝光光源短波长化就可以形成比光点直径更微细的图形，因此，通过使用热反应型抗蚀剂，可以减小曝光光源波长的影响。

截至目前，报告有将氧化钨(WOx)、氧化钼(MoOx)、贵金属氧化物等用作热反应型抗蚀剂，通过基于半导体激光等的曝光和热·光反应而形成微细图形的技术(例如，参照专利文献2～专利文献4、非专利文献2)。WOx、MoOx是氧化度X被设定为小于完全氧化物的值的被称为不完全氧化物的抗蚀剂材料，通过曝光的加热令氧化度X变化，通过氧化度的不同形成对于蚀刻液的溶解度差，使得通过蚀刻而形成微细图形成为可能。因此，极小的氧化度X的差异就会改变蚀刻特性，要根据起始物料的状态、成膜的方法、曝光的方法等许多参数制造再现性好的抗蚀剂，要求非常高度的技术。此外，钨(W)和钼(Mo)对于使用氟系气体的干法刻蚀，也存在耐性低的问题点。

另一方面，热反应、光反应等会诱发贵金属氧化物的分解，通过形成未分解／分解部分对于蚀刻液的溶解度差、进行蚀刻，使得形成微细图形成为可能。该方法的特征在于，在例如热反应时，当材料到达某特定温度(分解温度)的话就会发生分解，因此不会受到起始物料的状态(例如极小的氧化度差等)的太大影响，容易得到再现性非常好的抗蚀剂。但是，专利文献3及专利文献4所使用的分解材料的贵金属氧化物，虽然可以通过热反应、光反应等而发生分解反应、形成图形，但在分解的同时也伴随材料的粒子生长，因此蚀刻后残留的抗蚀剂部分只能产生随机的海岛构造，难以进行均匀的凹凸或线条形状的微细图形等的图形尺寸的控制。

作为贵金属氧化物的氧化铜，在达到分解温度时，会产生急剧分解而放出氧，此外，较之于专利文献3及专利文献4所使用的贵金属氧化物，粒子生长也受到抑制，因此是形成微细图形的有效抗蚀剂材料。但是，如专利文献5～专利文献8所示，虽然存在许多铜的蚀刻液，但还没有报告过使用贵金属的氧化物、特别是铜的氧化物曝光时完成高选择性且高精度的曝光·未曝光部的蚀刻。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2007-144995号公报

专利文献2：专利第4055543号公报

专利文献3：日本专利特开2008-143162号公报

专利文献4：日本专利特开2008-168610号公报

专利文献5：日本专利特开2005-105410号公报

专利文献6：日本专利特开2005-105333号公报

专利文献7：日本专利特开2001-262374号公报

专利文献8：日本专利特表2008-532289号公报

非专利文献