[发明专利]液浸曝光用放射线敏感性树脂组合物、聚合物及抗蚀剂图案形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种液浸曝光用放射线敏感性树脂组合物、聚合物及抗蚀剂图案形成方法。更详细而言，涉及一种可以优选用作在使用以KrF准分子激光、ArF准分子激光为代表的远紫外线、同步加速器放射线等X射线、电子束等带电粒子射线之类的各种放射线的微细加工中有用的化学增幅型抗蚀剂的液浸曝光用放射线敏感性树脂组合物、聚合物及抗蚀剂图案形成方法。

背景技术

在以集成电路元件的制造为代表的微细加工领域中，为了得到更高的集成度，近来，需要可以进行0.10μm以下的水平的微细加工的光刻技术。但是，在以往的光刻工艺中，通常使用i射线等近紫外线作为放射线，但该近紫外线被认为极难以进行深亚微米级(Sub-Quarter Micron)微细加工。因此，为了使0.10μm以下水平的微细加工成为可能，开始研究波长更短的放射线的利用。

作为这样的短波长的放射线，例如可以举出：水银灯的明线光谱、以准分子激光为代表的远紫外线、X射线、电子束等，其中，特别是KrF准分子激光(波长248nm)或ArF准分子激光(波长193nm)备受瞩目。

作为适合于利用这样的准分子激光进行照射的抗蚀剂，提案有很多利用由具有酸离解性官能团的成分和通过照射放射线(以下称为“曝光”。)产生酸的成分(以下称为“产酸剂”。)获得的化学增幅效果的抗蚀剂(以下称为“化学增幅型抗蚀剂”。)。

而且，从可以应对集成电路元件的微细化发展的技术开发的观点考虑，强烈要求可以适应以远紫外线为代表的短波长放射线、对放射线的透明性高、且灵敏度、析像度、图形轮廓等作为抗蚀剂的基本物性优异的化学增幅型抗蚀剂。

另外，在如上所述的光刻工艺中，今后要求形成更微细的图案(例如线宽90nm左右的微细抗蚀剂图案)。为了形成这样的比90nm更微细的图案，考虑使如上所述的曝光装置的光源波长短波长化或增大透镜的开口数(NA)。

但是，光源波长的短波长化需要新的曝光装置，设备成本增大。另外，在透镜的高NA化中，析像度和焦点深度为相互制衡的关系，存在即使提高析像度焦点深度也低的问题。

近年来，作为可以解决这样的问题的光刻技术，报道有液浸曝光(Liquid Immersion Lithography)法等方法。该方法在曝光时，在透镜和基板上的抗蚀剂被膜间的至少所述抗蚀剂被膜上具有规定厚度的纯水或氟系惰性液体等液状折射率介质(液浸曝光用液体)。

该方法中，一直以来，通过用折射率(n)更大的液体、例如纯水等置换作为空气或氮等惰性气体的曝光光路空间，即使使用曝光波长相同的光源，也与使用波长更短的光源的情况或使用高NA透镜的情况同样，实现高析像性的同时焦点深度也不降低。如果使用这样的液浸曝光，则可以使用安装在现有装置中的透镜以低成本形成析像性更优异、且焦点深度也优异的抗蚀剂图案。目前，也提出了用于这样的液浸曝光中的抗蚀剂用聚合物及添加剂等(例如参照专利文献1～3)。

但是，在上述液浸曝光工艺中，曝光时，抗蚀剂被膜与水等液浸曝光用液体直接接触，因此，从抗蚀剂被膜中溶出产酸剂等。该溶出物的量多时，存在对透镜造成损伤、不能得到规定的图案形状、或不能得到充分的析像度等问题。

另外，作为液浸曝光用液体使用水时，如果抗蚀剂被膜的水的后退接触角低，则高速扫描曝光时，存在以下问题点：水等液浸曝光用液体从晶圆的端部溢出而落下；因水的隔绝差而残留水印(液滴痕)(水印缺陷)；或者因水向抗蚀剂被膜浸透而使被膜的溶解性降低，本应显影的图案形状局部不能实现充分的析像性而产生图案形状不良的溶解残留缺陷等显影缺陷等。

进而，即使为使用如专利文献1～3所示的树脂或添加剂的抗蚀剂，抗蚀剂被膜和水的后退接触角也未必充分，高速扫描曝光时容易产生水等液浸曝光用液体从晶圆的端部溢出而落下、或水印缺陷等显影缺陷。另外，产酸剂等在水中的溶出物量的抑制也不能说是充分的。特别是如专利文献3所公开，在混合有溶解方式不同的成分的体系中存在显影后的图案形状参差不齐这样的问题。

专利文献1：国际公开第04/068242号小册子

专利文献2：日本特开2005-173474号公报

专利文献3：日本特开2007-163606号公报

发明内容

本发明是鉴于上述实际情况而进行的发明，其目的在于提供一种液浸曝光用放射线敏感性树脂组合物、聚合物及抗蚀剂图案形成方法，其中，所述液浸曝光用放射线敏感性树脂组合物对放射线的透明性高、灵敏度等作为抗蚀剂的基本物性优异、同时最小倒塌尺寸(倒塌)优异、且液浸曝光工艺中的图案形状的参差不齐得到改善。