專利名稱：圖案形成材料以及圖案形成方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在半導體的制造過程等中使用的圖案形成材料以及圖案形成方法。
在所述這些曝光用光中，因極紫外線能夠形成具有50nm尺寸的圖案，所以特別有發(fā)展前景。
下面，參照圖2(a)～(e)說明以往的圖案形成方法。
首先，準備具有以下組成的化學放大型抗蝕劑材料。聚((對-叔丁氧基羰氧基苯乙烯)-(羥基苯乙烯))(其中，對-叔丁氧基羰氧基苯乙烯∶羥基苯乙烯＝40mol％∶60mol％)(基本聚合物) …………………………………………………………………… 4.0g三苯基锍九氟丁烷磺酸(酸發(fā)生劑)…………………………………… 0.12g丙二醇單甲醚乙酸酯(溶劑)………………………………………… 20g然后，如圖2(a)所示，在基板1上涂布上述的化學放大型抗蝕劑材料，形成膜厚為0.15μm的抗蝕膜2之后，如圖2(b)所示，對抗蝕膜2選擇性地照射極紫外線3。
接著，如圖2(c)所示，如果將基板1通過加熱板在100℃的溫度下加熱60秒，則由于抗蝕膜2的曝光部2a從酸發(fā)生劑產(chǎn)生酸，所以變得對堿性顯影液可溶，同時因抗蝕膜2的未曝光部2b不從酸發(fā)生劑產(chǎn)生酸，所以仍難于溶解在堿性顯影液中。
接著，用2.38wt％的四甲基氫氧化銨顯影液對抗蝕膜2進行顯影，則如圖2(d)所示，得到由抗蝕膜2的未曝光部2b構成的具有0.07μm圖案寬度的抗蝕圖4。
在圖案形成方法中要求高精度的光學系統(tǒng)，但將極紫外線向抗蝕膜導入的通常的光學系統(tǒng)中，常常是照射除了極紫外線之外的波段比極紫外線更長的長波段光。曝光光源也會引起這樣的問題。
另一方面，用在作為曝光光使用極紫外線的圖案形成方法中的化學放大型抗蝕劑材料被設定為，在極紫外線照射時產(chǎn)生酸而對聚合物顯影液的溶解性發(fā)生變化。
因此，使用通常的光學系統(tǒng)照射極紫外線的情況下，如果向抗蝕膜除了照射極紫外線以外還照射波長比極紫外線更長的長波段的光，則因化學放大型抗蝕材料對長波段的光進行感光，所以常常是抗蝕膜的曝光部和未曝光部的光對比度下降，由此存在抗蝕圖案的形狀變差的問題。
因此，如圖2(d)所示，抗蝕圖的截面形狀變差。如果使用形狀這樣差的抗蝕圖蝕刻被處理膜，則得到的圖案的形狀也變差。
為了達到上述目的，本發(fā)明的圖案形成材料是由具有在酸的存在下對顯影液的溶解性發(fā)生變化的聚合物、照射曝光用光時產(chǎn)生酸的酸發(fā)生劑、照射曝光用光時產(chǎn)生堿的堿發(fā)生劑的化學放大型抗蝕材料構成，其特征在于，即使照射曝光能相等的極紫外線或具有比極紫外線長的波段的長波段的光作為曝光用光時，堿發(fā)生劑的感光度在照射長波段光時比照射極紫外線時更高。
根據(jù)本發(fā)明的圖案形成材料，因在化學放大型抗蝕材料中含有，當照射曝光能相等的極紫外線或具有比極紫外線長的波段的長波段的光時其感光度在照射長波段光時比照射極紫外線時更高的堿發(fā)生劑，所以即便照射具有比極紫外線長的波段的長波段光，從抗蝕膜曝光部的堿發(fā)生劑也產(chǎn)生較多量的堿并中和從酸發(fā)生劑產(chǎn)生的酸，所以光對比度上升。從而，得到的抗蝕圖的截面形狀質(zhì)量得到提高。
本發(fā)明的圖案形成材料中，作為堿發(fā)生劑優(yōu)選使用乙酰苯-O-丙烯?；?、二苯甲酮-O-丙烯酰基肟或者萘酰苯-O-丙烯?；?。
這樣，在照射具有比極紫外線長的波段的長波段的光時可靠地產(chǎn)生堿并中和酸，所以提高光對比度。
本發(fā)明的圖案形成方法具有-形成由化學放大型抗蝕材料構成的抗蝕膜的工序，而所述化學放大型抗蝕材料具有，在酸的存在下對顯影液的溶解性發(fā)生變化的聚合物；照射曝光用光時產(chǎn)生酸的酸發(fā)生劑；照射曝光用光時產(chǎn)生堿，并且照射曝光能相等的極紫外線或具有比極紫外線長的波段的長波段的光作為曝光用光時，在照射長波段光時比照射極紫外線時感光量更高的堿發(fā)生劑；-對抗蝕膜選擇性地照射極紫外線以進行圖案曝光的工序；-顯影被圖案曝光的抗蝕膜而形成抗蝕圖案的工序。
根據(jù)本發(fā)明的圖案形成方法，因在化學放大型抗蝕材料中含有，當照射曝光能相等的極紫外線或具有比極紫外線長的波段的長波段的光時其感光度在照射長波段光時比照射極紫外線時更高的堿發(fā)生劑，所以即便照射具有比極紫外線長的波段的長波段光，從抗蝕膜曝光部的堿發(fā)生劑也產(chǎn)生較多量的堿并中和從酸發(fā)生劑產(chǎn)生的酸，所以光對比度上升。從而，得到的抗蝕圖的截面形狀質(zhì)量得到提高。
在該本發(fā)明的圖案形成材料中，作為堿發(fā)生劑優(yōu)選使用乙酰苯-O-丙烯?；俊⒍郊淄?O-丙烯?；炕蛘咻刘１?O-丙烯?；?。
這樣，在照射具有比極紫外線長的波段的長波段的光時可靠地產(chǎn)生堿并中和酸，所以提高光對比度。
圖2(a)～(d)是表示以往的圖案形成方法的各工序的截面圖。
首先準備具有以下組成的化學放大型抗蝕材料。
聚((對-叔丁氧基羰氧基苯乙烯)-(羥基苯乙烯))(其中，對-叔丁氧基羰氧基苯乙烯∶羥基苯乙烯＝40mol％∶60mol％)(基本聚合物)……………………………………………………………… 4.0g三苯基锍九氟丁烷磺酸(酸發(fā)生劑)………………………… 0.12g乙酰苯-O-丙烯酰基肟(堿發(fā)生劑)…………………………… 0.08g丙二醇單甲醚乙酸酯(溶劑)………………………………… 20g然后，如

圖1(a)所示，在基板10上涂布上述的化學放大型抗蝕劑材料，形成膜厚為0.15μm的抗蝕膜11之后，如圖1(b)所示，對抗蝕膜11選擇性地照射極紫外線12。
接著，如圖1(c)所示，如果將基板10通過加熱板在100℃的溫度下加熱60秒，則由于抗蝕膜11的曝光部11a從酸發(fā)生劑產(chǎn)生酸，所以變得對堿性顯影液可溶，同時因抗蝕膜11的未曝光部11b不從酸發(fā)生劑產(chǎn)生酸，所以仍難以溶解在堿性顯影液中。這時，雖在極紫外線12中含有比1nm～30nm波段更長的長波段光，但由于在抗蝕膜1的曝光部11a中含有一照射長波段光就發(fā)生較多量的堿的堿發(fā)生劑，所以產(chǎn)生較多量的堿并中和從酸發(fā)生劑產(chǎn)生的酸。由此，能夠降低混在極紫外線11中的長波段光的影響，并提高對波長為1nm段～30nm段的極紫外線的光對比度。
接著，用2.38wt％的四甲基氫氧化銨顯影液對抗蝕膜11進行顯影，則如圖1(d)所示，得到由抗蝕劑膜11的未曝光部11b構成的具有0.07μm圖案寬度的抗蝕圖13。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，因在化學放大型抗蝕材料中含有，當照射曝光能相等的極紫外線或具有比極紫外線長的波段的長波段的光時其感光度在照射長波段光時比照射極紫外線時更高的堿發(fā)生劑，所以即便向抗蝕膜11照射具有比極紫外線長的波段的長波段光，從抗蝕膜11的曝光部11a的堿發(fā)生劑產(chǎn)生較多量的堿并中和從酸發(fā)生劑產(chǎn)生的酸，所以光對比度上升。從而，得到的抗蝕圖13的截面形狀質(zhì)量得到提高。
另外，在本發(fā)明的一個實施方式中化學放大型抗蝕材料是正型，但本發(fā)明對于負型的化學放大型抗蝕材料也發(fā)揮同樣的效果。
在本發(fā)明的一個實施方式中作為堿發(fā)生劑使用了乙酰苯-O-丙烯?；浚娲部梢允褂枚郊淄?O-丙烯?；炕蜉刘１?O-丙烯?；康龋⒉幌抻谶@些。
權利要求
1.一種圖案形成材料，其特征在于，由具有在酸的存在下對顯影液的溶解性發(fā)生變化的聚合物、照射曝光用光時產(chǎn)生酸的酸發(fā)生劑、照射所述曝光用光時產(chǎn)生堿的堿發(fā)生劑的化學放大型抗蝕材料構成；作為所述曝光用光照射曝光能相等的極紫外線或具有比極紫外線長的波段的長波段的光時，所述堿發(fā)生劑的感光度在照射所述長波段光時比照射所述極紫外線時更高。
2.根據(jù)權利要求1所述的圖案形成材料，其特征在于，所述堿發(fā)生劑是乙酰苯-O-丙烯?；?、二苯甲酮-O-丙烯?；炕蜉刘１?O-丙烯酰基肟。
3.一種圖案形成方法，具有-形成由化學放大型抗蝕材料構成的抗蝕膜的工序，而所述化學放大型抗蝕材料具有，在酸的存在下對顯影液的溶解性發(fā)生變化的聚合物；照射曝光用光時產(chǎn)生酸的酸發(fā)生劑；照射曝光用光時產(chǎn)生堿，并且照射曝光能相等的極紫外線或具有比極紫外線長的波段的長波段的光作為曝光用光時，照射所述長波段光時的感光度比照射所述極紫外線時更高的堿發(fā)生劑；-對所述抗蝕膜選擇性地照射極紫外線以進行圖案曝光的工序；-顯影被圖案曝光的抗蝕膜而形成抗蝕圖案的工序。
4.根據(jù)權利要求3所述的圖案形成方法，其特征在于，所述堿發(fā)生劑是乙酰苯-O-丙烯?；俊⒍郊淄?O-丙烯?；炕蜉刘１?O-丙烯酰基肟。
全文摘要
一種圖案形成材料，是由具有在酸的存在下對顯影液的溶解性發(fā)生變化的聚合物、照射曝光用光時產(chǎn)生酸的酸發(fā)生劑、照射曝光用光時產(chǎn)生堿的堿發(fā)生劑的化學放大型抗蝕材料構成。照射曝光能相等的極紫外線或具有比極紫外線長的波段的長波段的光作為曝光用光時，堿發(fā)生劑的感光度在照射長波段光時比照射極紫外線時更高。根據(jù)本發(fā)明的圖案形成材料，使得到的抗蝕圖的截面形狀質(zhì)量得到提高。
文檔編號H01L21/027GK1476053SQ0314750
公開日2004年2月18日 申請日期2003年7月9日 優(yōu)先權日2002年7月15日
發(fā)明者遠藤政孝, 笹子勝 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社