[发明专利]上层膜形成用组合物以及使用了其的抗蚀图案形成方法

说明书

本发明的课题在于提供一种上层膜形成用组合物以及使用了该上层膜形成用组合物的图案形成方法，该上层膜形成用组合物在基于极紫外线曝光而进行的图案形成方法中，可形成粗糙度、图案形状优异的图案。本发明的解决手段是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苯并菲衍生物以及溶剂；以及一种方法，其中，通过将该组合物涂布于抗蚀层表面，利用曝光显影而形成图案。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：在想要通过光刻法形成抗蚀图案的情况下，在对极紫外线抗蚀膜进行曝光之前，用于形成在抗蚀膜上形成的上层膜的组合物。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的要求在日益增高，对于与其对应的抗蚀图案也要求开发出更微细的抗蚀图案。为了应对于这样的需求，在光刻法中，需要用波长更短的光进行曝光。由此，使用的光变为更短波，从使用可见光起，直到使用紫外线、远紫外线，直到进一步使用极紫外线。例如，在IC或LSI等半导体设备的制造过程中，更具体而言在DRAM、闪存、逻辑(logic)类半导体的制造过程中，由于要求形成超微细图案，因而基于极紫外线的光刻的重要性在日益增高。

对应于此，人们正在开发对于各种波长的光具有灵敏度的各种抗蚀组合物。此处可认为，在使用了极紫外线的光刻法中，以往市售的化学放大型抗蚀剂的大部分是可利用的。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极紫外线进行曝光的光刻中。但是现状是，在现实中留有许多诸如分辨率、灵敏度、或者粗糙度等期望进行改良的地方。

另一方面，在曝光装置方面也留有光源、掩模的问题，导致使用了极紫外线的刻蚀法的实用化变得迟缓。人们认识到，极紫外线光源之中所含的长波长光(特别是深紫外线光，例如波长为193nm、248nm的光)成为引起抗蚀图案形状发生恶化的重要原因。如前所述，在利用了极紫外线的光刻法中，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，这些抗蚀剂对于波长长于极紫外线的深紫外线也显示高的灵敏度这点是理所应当的。

在从曝光光源辐射的极紫外线中，通常包含更长波长的光、例如深紫外线。由此，利用使用了极紫外线的光刻法而形成图案的情况下，优选使用这样的深紫外线的含量少的光源。为了从由曝光装置照射的光中去除深紫外线，因而对极紫外线的产生方法进行调整，例如调整光学系统。但是，在以往的曝光光源方面，很难完全去除深紫外线，在以往的曝光装置中无法将极紫外线中所含的深紫外线的含量抑制为3％以下。如此，极紫外线中所含的深紫外线成为引起抗蚀图案的粗糙度恶化、图案形状恶化的原因，人们期望开发出改良这样的课题的手段。

另外，一般是在高真空条件下进行基于极紫外线的曝光。由此，在光刻法中进行曝光时，抗蚀膜中所含的感光性材料、光酸产生剂等组合物的各成分、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。这样的气体被称为脱气，污染曝光装置中的镜子等光学系统或光掩模等，结果有时会使得曝光精度劣化。因此，人们也期望抑制从抗蚀剂挥发的气体。

针对这样的课题，正在开发如下的方法：在抗蚀膜的上侧形成一种上层膜，其抑制源自抗蚀膜的气体的释出，另外使极紫外线透射但是将深紫外光吸收(专利文献1和2)。另外，也在研讨着可使用于这样的上层膜中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，为了进一步提高深紫外线的吸收，人们正在探索聚合物种类，正在研讨聚合物的组合。

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