[发明专利]抗蚀剂图案形成方法和抗蚀剂材料

说明书

本发明的抗蚀剂图案形成方法含有抗蚀剂层形成步骤、图案曝光步骤、泛光曝光步骤以及显影步骤。抗蚀剂层形成步骤中，在基板上形成抗蚀剂层。图案曝光步骤中，由抗蚀剂层的增感体前驱体生成增感剂。泛光曝光步骤中，对生成了增感剂的抗蚀剂层进行泛光曝光，由强酸产生剂产生酸。显影步骤中，对抗蚀剂层进行显影。图案曝光步骤中，由强酸产生剂产生强酸，通过强酸与增感剂前驱体的反应来生成增感剂，通过强酸与碱的反应来生成弱酸，并通过弱酸与增感剂前驱体的反应来生成增感剂。

技术领域

本发明涉及抗蚀剂图案形成方法和抗蚀剂材料。

背景技术

为了实现半导体器件的高度集成化和高速化，半导体器件的精细化正在逐年推进，在半导体器件的光刻工序中，需要更加精细的图案。目前正在研究的主要是缩短曝光源的波长，来作为实现精细图案的方法。例如，极紫外光(EUV，波长13.5nm)作为制造下一代半导体器件的技术很有前景，并已经引起了关注，当前正在进行技术开发。

但是，要开发一种装备于曝光装置上的光源输出为250W的光源装置，并且该光源装置适于批量生产，是比较困难的，为了形成图案潜像，需要进行长时间的曝光。还有，在利用电子束(EB)的电子束直接绘制法中，利用光束直径小这一特点能够形成高尺寸精度的精细图案，但是相对地，在形成复杂大面积图案的情况下，绘制很费时间。由此，在使用极紫外光和电子束的曝光技术中，虽然能够形成精细图案，但存在生产效率低的问题。

为了解决光源强度不足的问题，并尽量减少曝光时间，正在不断提高抗蚀剂材料的感光度。例如，在专利文献1公开的抗蚀剂组合物中，通过在成分中含有特定的树脂和化合物，提高了抗蚀剂的感光度和分辨率。

〔专利文献〕

专利文献1：日本特开2002-174894号公报

发明内容

然而，由于抗蚀剂的感光度、分辨率和线宽粗糙度(LWR)这3个重要性能之间存在权衡的关系，因此，如果简单地提高抗蚀剂的感光度，就会产生分辨率和线宽粗糙度下降的问题。因此，在现有的技术中，在不降低分辨率和线宽粗糙度的情况下，来提高抗蚀剂的感光度是有极限的，未能充分解决生产效率低的问题。而且，除了迄今为止作为最大课题的权衡问题之外，由光子散粒噪声引起的图案粗糙问题近年来被视为是重要课题，除了在研究如何提高光源的输出以及如何提高抗蚀剂对曝光光线的吸收以外，目前尚未找到解决方案。

本发明是鉴于上述课题而作出的，其目的在于提供抗蚀剂图案形成方法和抗蚀剂材料，所述抗蚀剂图案形成方法和所述抗蚀剂材料能够解决感光度、分辨率和线宽粗糙度(LWR)的权衡问题来提高抗蚀剂层的感光度，同时抑制由光子散粒噪声引起的粗糙度。

本发明的抗蚀剂图案形成方法包含抗蚀剂层形成步骤、图案曝光步骤、泛光曝光(flood exposure)步骤以及显影步骤。所述抗蚀剂层形成步骤中，在基板上形成含有基体树脂、增感剂前驱体、强酸产生剂和碱的抗蚀剂层。所述图案曝光步骤中，通过对所述抗蚀剂层进行图案曝光，由所述增感剂前驱体生成增感剂。所述泛光曝光步骤中，在所述图案曝光步骤之后对生成了所述增感剂的所述抗蚀剂层进行泛光曝光，由所述强酸产生剂产生酸。所述显影步骤中，在所述泛光曝光步骤之后对所述抗蚀剂层进行显影。所述图案曝光步骤包含由所述强酸产生剂产生强酸的步骤、通过所述强酸与所述增感剂前驱体的反应来生成增感剂的步骤、以及通过所述强酸与所述碱的反应生成弱酸后再通过所述弱酸与所述增感剂前驱体的反应来生成增感剂的步骤。

一实施方式中，在所述抗蚀剂层形成步骤中，所述增感剂前驱体含有从1,1-二苯基-3-(2-萘基)丙炔醇、1,1-二苯基-3-苯基丙炔醇、1,1-二苯基-3-对氯苯基丙炔醇、1,1-二苯基-3-对甲基苯基丙炔醇、1,1-二苯基-3-对甲氧基苯基丙炔醇、1-苯基-1-对氯苯基-3-苯基丙炔醇、1-苯基-1-对甲基苯基-3-苯基丙炔醇、1-苯基-1-对甲氧基苯基-3-苯基丙炔醇、1,1-二苯基-3-[4-(三氟甲基)苯基]丙炔醇以及它们各自的衍生物构成的组中选择的至少一个前驱体。