[发明专利]上层膜形成用组合物以及使用其的抗蚀图案形成方法

说明书

本发明提供一种上层膜形成用组合物以及使用该组合物的图案形成方法，所述上层膜形成用组合物在基于超紫外线曝光的图案形成方法中，可形成粗糙度、图案形状优异的图案。一种上层膜形成用组合物，其特征在于包含具有亲水性基团的富勒烯衍生物以及溶剂；以及，一种通过将该组合物涂布于抗蚀层表面并且进行曝光显影而形成图案的方法。该组合物也可进一步包含聚合物。

技术领域

本发明涉及在光刻法中使用的上层膜形成用组合物。更具体涉及用于下述场合的组合物：在想要通过光刻法形成抗蚀图案的情况下，在对超紫外线抗蚀膜进行曝光之前，在抗蚀膜之上形成上层膜。另外，本发明也涉及使用了这样的上层膜形成用组合物的图案形成方法。

背景技术

近年来，伴随着各种装置的小型化，人们对于半导体集成电路的高集成化要求变高，对于与其对应的抗蚀图案的微细化要求也变得更高。为了应对这样的需求，需要在光刻法中利用波长更短的光进行曝光。由此，所使用的光变为更短的波，从使用可见光变为使用紫外线、远紫外线，进一步变为使用超紫外线。例如，在IC、LSI等半导体设备，更具体而言在DRAM、闪存、逻辑类半导体的制造过程方面，要求形成超微细图案，因而基于超紫外线的光刻法的重要性在提高。

对此，正在开发对各波长的光具有灵敏度的各种抗蚀组合物。可认为，在使用了超紫外线的光刻法中，可利用以往市售的大部分的化学放大型抗蚀剂。具体而言，也可将一般的KrF激光曝光用抗蚀剂或者ArF激光曝光用抗蚀剂应用于利用超紫外线进行曝光的光刻中。但是现状是，在现实中残留下诸如分辨率、灵敏度或者粗糙度等许多期望改良的地方。

另一方面，在曝光装置方面也留下光源、掩模的问题，导致了使用超紫外线的刻蚀法的实用化变慢。人们认识到，超紫外线光源中所含的长波长光、特别是深紫外线光，例如波长为193nm、248nm的光是引起抗蚀图案形状恶化的重要原因。如前所述，在利用了超紫外线的光刻法中，在使用了KrF激光用抗蚀组合物或者ArF激光用抗蚀组合物的情况下，这些抗蚀剂即使对于波长比超紫外线长的深紫外线，也理所应当地显示出高的灵敏度。

在从曝光光源射出的超紫外线中，通常包含更长波长的光，例如深紫外线。由此，在通过使用了超紫外线的光刻法而形成图案的情况下，优选这样的深紫外线含量少的光源。为了从曝光装置照射的光中去除深紫外线，调整超短紫外线的产生方法，例如调整光学系统。但是，在以往的曝光光源中，难以将深紫外线完全去除，在以往的曝光装置中无法将超紫外线中所含的深紫外线的含量控制为3％以下。如此，超紫外线中所含的深紫外线就成为引起抗蚀图案的粗糙度恶化、图案形状恶化的主要原因，人们期望开发出改良这样的问题的手段。

另外，基于超紫外线的曝光通常是在高真空条件下进行。由此，在光刻法中进行曝光时，抗蚀膜中所含的感光性材料、光酸产生剂等的组合物中的各成分以及通过光反应而形成的低分子量化合物等大多以气体的形式挥发。这样的气体称为脱气，将曝光装置中的镜子等光学系统、光掩模等污染，其结果，有时会使曝光精度劣化。因此，也期望抑制从抗蚀剂挥发的气体。

针对这样的课题，正在开发一种在抗蚀膜的上侧形成上层膜的方法，该上层膜抑制源自抗蚀膜的气体的释放，另外使得超紫外线透射但是将深紫外光吸收(专利文献1和2)。另外，也在研究着一种可在这样的上层膜中使用的将深紫外线吸收的聚合物(专利文献3)。即，为了提高上层膜的深紫外线吸收效果，使用了具有苯、萘或者蒽骨架的聚合物。而且，为了进一步提高对深紫外线的吸收，因而对聚合物种类进行了探索、对聚合物的组合进行了研究。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-348133号公报

专利文献2：美国专利公开第2012/21555号公报

专利文献3：国际公开第2012/053302号说明书

发明内容

发明想要解决的问题