CN1476053A - 图案形成材料以及图案形成方法 - Google Patents

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Abstract

一种图案形成材料，是由具有在酸的存在下对显影液的溶解性发生变化的聚合物、照射曝光用光时产生酸的酸发生剂、照射曝光用光时产生碱的碱发生剂的化学放大型抗蚀材料构成。照射曝光能相等的极紫外线或具有比极紫外线长的波段的长波段的光作为曝光用光时，碱发生剂的感光度在照射长波段光时比照射极紫外线时更高。根据本发明的图案形成材料，使得到的抗蚀图的截面形状质量得到提高。

Description

图案形成材料以及图案形成方法
技术领域
本发明涉及在半导体的制造过程等中使用的图案形成材料以及图案形成方法。
背景技术
随着半导体集成电路的高度集成化和半导体元件的小型化，谋求刻蚀技术的快速发展。目前利用以水银灯、KrF受激准分子激光器或ArF受激准分子激光器等作为曝光用光的光刻技术形成图案。并且，为了形成具有0.1μm以下尺寸特别是70nm以下尺寸的微细的图案，正在探讨波长更短的F2激光(波长：157nm区域)等真空紫外线或极紫外线(波长：1nm区域～30nm区域)的应用，同时也正在研究EB投射曝光等的EB的应用。
在所述这些曝光用光中，因极紫外线能够形成具有50nm尺寸的图案，所以特别有发展前景。
下面，参照图2(a)～(e)说明以往的图案形成方法。
首先，准备具有以下组成的化学放大型抗蚀剂材料。聚((对-叔丁氧基羰氧基苯乙烯)-(羟基苯乙烯))(其中，对-叔丁氧基羰氧基苯乙烯∶羟基苯乙烯＝40mol％∶60mol％)(基本聚合物)  ……………………………………………………………………   4.0g三苯基锍九氟丁烷磺酸(酸发生剂)…………………………………… 0.12g丙二醇单甲醚乙酸酯(溶剂)…………………………………………     20g
然后，如图2(a)所示，在基板1上涂布上述的化学放大型抗蚀剂材料，形成膜厚为0.15μm的抗蚀膜2之后，如图2(b)所示，对抗蚀膜2选择性地照射极紫外线3。
接着，如图2(c)所示，如果将基板1通过加热板在100℃的温度下加热60秒，则由于抗蚀膜2的曝光部2a从酸发生剂产生酸，所以变得对碱性显影液可溶，同时因抗蚀膜2的未曝光部2b不从酸发生剂产生酸，所以仍难于溶解在碱性显影液中。
接着，用2.38wt％的四甲基氢氧化铵显影液对抗蚀膜2进行显影，则如图2(d)所示，得到由抗蚀膜2的未曝光部2b构成的具有0.07μm图案宽度的抗蚀图4。
在图案形成方法中要求高精度的光学系统，但将极紫外线向抗蚀膜导入的通常的光学系统中，常常是照射除了极紫外线之外的波段比极紫外线更长的长波段光。曝光光源也会引起这样的问题。
另一方面，用在作为曝光光使用极紫外线的图案形成方法中的化学放大型抗蚀剂材料被设定为，在极紫外线照射时产生酸而对聚合物显影液的溶解性发生变化。
因此，使用通常的光学系统照射极紫外线的情况下，如果向抗蚀膜除了照射极紫外线以外还照射波长比极紫外线更长的长波段的光，则因化学放大型抗蚀材料对长波段的光进行感光，所以常常是抗蚀膜的曝光部和未曝光部的光对比度下降，由此存在抗蚀图案的形状变差的问题。
因此，如图2(d)所示，抗蚀图的截面形状变差。如果使用形状这样差的抗蚀图蚀刻被处理膜，则得到的图案的形状也变差。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于，即使使用通常的光学系统照射极紫外线，也使得到的抗蚀图的图案形状良好。
为了达到上述目的，本发明的图案形成材料是由具有在酸的存在下对显影液的溶解性发生变化的聚合物、照射曝光用光时产生酸的酸发生剂、照射曝光用光时产生碱的碱发生剂的化学放大型抗蚀材料构成，其特征在于，即使照射曝光能相等的极紫外线或具有比极紫外线长的波段的长波段的光作为曝光用光时，碱发生剂的感光度在照射长波段光时比照射极紫外线时更高。
根据本发明的图案形成材料，因在化学放大型抗蚀材料中含有，当照射曝光能相等的极紫外线或具有比极紫外线长的波段的长波段的光时其感光度在照射长波段光时比照射极紫外线时更高的碱发生剂，所以即便照射具有比极紫外线长的波段的长波段光，从抗蚀膜曝光部的碱发生剂也产生较多量的碱并中和从酸发生剂产生的酸，所以光对比度上升。从而，得到的抗蚀图的截面形状质量得到提高。
本发明的图案形成材料中，作为碱发生剂优选使用乙酰苯-O-丙烯酰基肟、二苯甲酮-O-丙烯酰基肟或者萘酰苯-O-丙烯酰基肟。
这样，在照射具有比极紫外线长的波段的长波段的光时可靠地产生碱并中和酸，所以提高光对比度。
本发明的图案形成方法具有：
-形成由化学放大型抗蚀材料构成的抗蚀膜的工序，而所述化学放大型抗蚀材料具有，在酸的存在下对显影液的溶解性发生变化的聚合物；照射曝光用光时产生酸的酸发生剂；照射曝光用光时产生碱，并且照射曝光能相等的极紫外线或具有比极紫外线长的波段的长波段的光作为曝光用光时，在照射长波段光时比照射极紫外线时感光量更高的碱发生剂；
-对抗蚀膜选择性地照射极紫外线以进行图案曝光的工序；
-显影被图案曝光的抗蚀膜而形成抗蚀图案的工序。
根据本发明的图案形成方法，因在化学放大型抗蚀材料中含有，当照射曝光能相等的极紫外线或具有比极紫外线长的波段的长波段的光时其感光度在照射长波段光时比照射极紫外线时更高的碱发生剂，所以即便照射具有比极紫外线长的波段的长波段光，从抗蚀膜曝光部的碱发生剂也产生较多量的碱并中和从酸发生剂产生的酸，所以光对比度上升。从而，得到的抗蚀图的截面形状质量得到提高。
在该本发明的图案形成材料中，作为碱发生剂优选使用乙酰苯-O-丙烯酰基肟、二苯甲酮-O-丙烯酰基肟或者萘酰苯-O-丙烯酰基肟。
这样，在照射具有比极紫外线长的波段的长波段的光时可靠地产生碱并中和酸，所以提高光对比度。
附图说明
图1(a)～(d)是表示本发明的一个实施例的图案形成方法的各工序的截面图。
图2(a)～(d)是表示以往的图案形成方法的各工序的截面图。
具体实施方式
以下，参照图1(a)～(d)说明本发明的一个实施方式的图案形成方法。
首先准备具有以下组成的化学放大型抗蚀材料。
聚((对-叔丁氧基羰氧基苯乙烯)-(羟基苯乙烯))(其中，对-叔丁氧基羰氧基苯乙烯∶羟基苯乙烯＝40mol％∶60mol％)(基本聚合物)………………………………………………………………         4.0g
三苯基锍九氟丁烷磺酸(酸发生剂)…………………………   0.12g
乙酰苯-O-丙烯酰基肟(碱发生剂)…………………………… 0.08g
丙二醇单甲醚乙酸酯(溶剂)…………………………………   20g
然后，如图1(a)所示，在基板10上涂布上述的化学放大型抗蚀剂材料，形成膜厚为0.15μm的抗蚀膜11之后，如图1(b)所示，对抗蚀膜11选择性地照射极紫外线12。
接着，如图1(c)所示，如果将基板10通过加热板在100℃的温度下加热60秒，则由于抗蚀膜11的曝光部11a从酸发生剂产生酸，所以变得对碱性显影液可溶，同时因抗蚀膜11的未曝光部11b不从酸发生剂产生酸，所以仍难以溶解在碱性显影液中。这时，虽在极紫外线12中含有比1nm～30nm波段更长的长波段光，但由于在抗蚀膜1的曝光部11a中含有一照射长波段光就发生较多量的碱的碱发生剂，所以产生较多量的碱并中和从酸发生剂产生的酸。由此，能够降低混在极紫外线11中的长波段光的影响，并提高对波长为1nm段～30nm段的极紫外线的光对比度。
接着，用2.38wt％的四甲基氢氧化铵显影液对抗蚀膜11进行显影，则如图1(d)所示，得到由抗蚀剂膜11的未曝光部11b构成的具有0.07μm图案宽度的抗蚀图13。
根据本发明的一个实施方式，因在化学放大型抗蚀材料中含有，当照射曝光能相等的极紫外线或具有比极紫外线长的波段的长波段的光时其感光度在照射长波段光时比照射极紫外线时更高的碱发生剂，所以即便向抗蚀膜11照射具有比极紫外线长的波段的长波段光，从抗蚀膜11的曝光部11a的碱发生剂产生较多量的碱并中和从酸发生剂产生的酸，所以光对比度上升。从而，得到的抗蚀图13的截面形状质量得到提高。
另外，在本发明的一个实施方式中化学放大型抗蚀材料是正型，但本发明对于负型的化学放大型抗蚀材料也发挥同样的效果。
在本发明的一个实施方式中作为碱发生剂使用了乙酰苯-O-丙烯酰基肟，但替代它也可以使用二苯甲酮-O-丙烯酰基肟或萘酰苯-O-丙烯酰基肟等，但并不限于这些。

Claims (4)

1、一种图案形成材料，其特征在于，由具有在酸的存在下对显影液的溶解性发生变化的聚合物、照射曝光用光时产生酸的酸发生剂、照射所述曝光用光时产生碱的碱发生剂的化学放大型抗蚀材料构成；作为所述曝光用光照射曝光能相等的极紫外线或具有比极紫外线长的波段的长波段的光时，所述碱发生剂的感光度在照射所述长波段光时比照射所述极紫外线时更高。
2、根据权利要求1所述的图案形成材料，其特征在于，所述碱发生剂是乙酰苯-O-丙烯酰基肟、二苯甲酮-O-丙烯酰基肟或萘酰苯-O-丙烯酰基肟。
3、一种图案形成方法，具有：
-形成由化学放大型抗蚀材料构成的抗蚀膜的工序，而所述化学放大型抗蚀材料具有，在酸的存在下对显影液的溶解性发生变化的聚合物；照射曝光用光时产生酸的酸发生剂；照射曝光用光时产生碱，并且照射曝光能相等的极紫外线或具有比极紫外线长的波段的长波段的光作为曝光用光时，照射所述长波段光时的感光度比照射所述极紫外线时更高的碱发生剂；
-对所述抗蚀膜选择性地照射极紫外线以进行图案曝光的工序；
-显影被图案曝光的抗蚀膜而形成抗蚀图案的工序。
4、根据权利要求3所述的图案形成方法，其特征在于，所述碱发生剂是乙酰苯-O-丙烯酰基肟、二苯甲酮-O-丙烯酰基肟或萘酰苯-O-丙烯酰基肟。
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