抗蚀剂组合物和图案化方法技术

本发明专利技术涉及抗蚀剂组合物和图案化方法。通过将抗蚀剂组合物涂布到基材上，烘焙，将该抗蚀剂膜曝光，PEB，和在有机溶剂显影剂中显影，从而形成图案。该抗蚀剂组合物包括(A)PPD抑制剂、(B)适于在酸的作用下改变其在有机溶剂中的溶解性的聚合物、(C)光致产酸剂、和(D)有机溶剂。该抗蚀剂组合物确保以一致的方式形成图案，同时抑制起因于从PEB到显影的延迟的任何CD收缩和图案轮廓变化。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本非临时申请在35U.S.C.§119(a)下要求于2015年4月28日在日本提交的专利申请No.2015-091338的优先权，由此通过引用将其全部内容并入本文。
本专利技术涉及抗蚀剂组合物和图案形成方法。更具体地，其涉及即使存在曝光后烘焙(PEB)与有机溶剂显影之间的延迟时对于抑制滞后显影图案从立即显影图案的轮廓变化也有效的抗蚀剂组合物、和图案形成方法。
技术介绍
在光刻领域中，近来再次关注有机溶剂显影。如果用正型不能实现的非常精细的孔图案可通过负型曝光解析，则这是所期望的。为此，对特征在于高分辨率的正型抗蚀剂组合物进行有机溶剂显影以形成负型图案。通过将两种显影即碱显影和有机溶剂显影组合来使分辨率翻倍的尝试在研究中。作为用有机溶剂进行负型显影的抗蚀剂组合物，可使用现有技术设计的正型抗蚀剂组合物。这样的图案形成方法记载于专利文献1-3。这些专利文献公开了用于有机溶剂显影的抗蚀剂组合物，其包括羟基金刚烷甲基丙烯酸酯的共聚物、降冰片烷内酯甲基丙烯酸酯的共聚物、和具有用两个以上的酸不稳定基团取代的酸性基团(包括羧基、磺基、苯酚和硫醇基)的甲基丙烯酸酯的共聚物，和使用该组合物的图案形成方法。进而，专利文献4公开了通过有机溶剂显影形成图案的方法，其中将保护膜施涂到抗蚀剂膜上。专利文献5公开了通过有机溶剂显影形成图案的无面涂层方法，其中将添加剂添加到抗蚀剂组合物中以致该添加剂可在旋涂后在抗蚀剂膜表面离析以提供具有改善的拒水性的表面。负型图案形成方法也可用于提高沟槽图案的分辨率。由于与掩模上的图案设计为隔离的沟槽(即，暗场掩模)时相比，掩模上的图案设计为隔离的线(即，亮场掩模)时可获得高光学对比度，因此包括线图像的反转的负型图案化方法在形成沟槽图案上更为有利。参见非专利文献1。但是，由于在设备供应者的制造位置等，有机溶剂显影不同于常规的正型显影，因此负型图案形成方法尚未完成向曝光工具直接连接至有机溶剂显影单元的在线显影系统的转变。在这样的情况下，通过离线显影系统进行负型显影。即，PEB后，将晶片转移到分开的进行显影的显影单元。在离线显影系统中，直至将晶片转移到分开的显影单元，存在时间的流逝，将其称为曝光后烘焙到显影延迟(PEBDD)或PEB后延迟(PPD)。由于在抗蚀剂膜的曝光区域中产生的酸被保持在已通过PEB使其扩散的状态，因此在该延迟过程中该酸将扩散到未曝光区域，直至开始显影。非专利文献2中指出，在PPD过程中酸扩散到未曝光区域中引起图案的临界尺寸(CD)的收缩。经验上也已知与CD的收缩相伴的图案轮廓的变化导致光刻性能的劣化，如由边缘粗糙度增大所证实那样。起因于PPD的CD收缩的量随时间的流逝而变化。取决于在制造位置的具体的操作进行，PPD并不一致。重要的是如何减小随时间流逝的变化。对于光刻性能令人满意并且在PPD过程中经历最小CD收缩和最小图案轮廓变化的抗蚀剂组合物存在强烈需求。引用列表专利文献1:JP-A 2008-281974专利文献2:JP-A 2008-281975专利文献3:JP 4554665专利文献4:JP 4590431专利文献5:JP-A 2008-309879专利文献6:JP-A 2010-215608(US 20100209827)非专利文献1:Proc.SPIE Vol.7639,76391Q(2010)非专利文献2:Proc.SPIE Vol.8682,86821P(2013)
技术实现思路
本专利技术的目的是提供抗蚀剂组合物，其能够以一致的方式形成图案，同时抑制CD收缩和图案轮廓的经时变化。另一目的是提供使用该抗蚀剂组合物形成图案的方法。本专利技术人已发现：通过将用于在PPD过程中抑制酸扩散的特定结构的化合物添加到抗蚀剂组合物中，能够使PPD过程中的CD收缩和图案轮廓变化减小而没有显著地影响光刻性能。一方面，本专利技术提供抗蚀剂组合物，其包括：(A)化合物、(B)适于在酸的作用下改变其在有机溶剂系显影剂中的溶解性的树脂、和(C)光致产酸剂。化合物(A)具有式(1)：其中R1-R4各自独立地为氢，羟基，或者可含有杂原子的直链、支化或环状的C1-C20一价烃基，R1-R4可键合在一起以与它们结合的碳原子和任何插入的碳原子形成环。树脂(B)包含具有式(2)的重复单元和具有式(3)的重复单元：其中RA为氢、氟、甲基或三氟甲基，ZA为单键、亚苯基、亚萘基、或-C(＝O)-O-Z'-，Z'为直链、支化或环状的C1-C10亚烷基，其可含有羟基部分、醚键、酯键或内酯环，或者亚苯基或亚萘基，XA为酸不稳定基团，和YA为氢或者具有选自羟基、氰基、羰基、羧基、醚键、酯键、磺酸酯键、碳酸酯键、内酯环、磺内酯环和羧酸酐中的至少一种结构的极性基团。优选的实施方案中，光致产酸剂(C)具有式(4)或(5)：M+X- (4)其中M+为式(4a)的锍阳离子或式(4b)的碘鎓阳离子：R400-I+-R500 (4b)其中R100、R200和R300各自独立地为可含有杂原子的直链、支化或环状的C1-C20一价烃基，R100、R200和R300的任意两个以上可键合在一起以与它们结合的硫原子形成环，R400和R500各自独立地为可含有杂原子的直链、支化或环状的C1-C20一价烃基，和X-为选自式(4c)至(4f)中的阴离子：Rfa-CF2-SO3- (4c)其中Rfa、Rfb1、Rfb2、Rfc1、Rfc2和Rfc3各自独立地为氟或者可含有杂原子的直链、支化或环状的C1-C40一价烃基，或者Rfb1和Rfb2的一对、或Rfc1和Rfc2的一对可键合在一起以与它们结合的碳原子和任何插入的原子形成环，Rfd为可含有杂原子的直链、支化或环状的C1-C40一价烃基，其中R600和R700各自独立地为可含有杂原子的直链、支化或环状的C1-C20一价烃基，R800为可含有杂原子的直链、支化或环状的C1-C20二价烃基，R600、R700和R800中的任意两个以上可键合在一起以与它们结合的硫原子形成环，L为单键或连接基，X1和X2各自独立地为氟或三氟甲基，X3和X4各自独立地为氢、氟或三氟甲基，和k为0-3的整数。优选的实施方案中，该抗蚀剂组合物还包括(D)有机溶剂、(E)疏水性氟树脂、和/或(F)选自式(6a)、(6b)和(6c)中的至少一种化合物。Ar-SO3- Mq+ (6b)RB-CO2- Mq+ (6c)其中Mq+为式(4a)的锍阳离子、式(4b)的碘鎓阳离子、或铵阳离子，RB为可含有杂原子的直链、支化或环状的C1-C40一价烃基，XB1、XB2、XB3和XB4各自独立地为氢或者可含有杂原子的直链、支化或环状的C1-C40一价烃基，不包括三氟甲基，Lq为单键或连接基，和Ar为任选取代的芳环，R400-I+-R500 (4b)其中R100、R200和R300各自独立地为可含有杂原子的直链、支化或环状的C1-C20一价烃基，R100、R200和R300中的任意两个以上可键合在一起以与它们结合的硫原子形成环，R400和R500各自独立地为可含有杂原子的直链、支化或环状的C1-C20一价烃基。该抗蚀剂组合物可进一步包括碱性化合物，该碱性化合物选自伯、仲和叔脂族胺、混合胺、芳族胺、杂环胺、具有羧基本文档来自技高网...

【技术保护点】
抗蚀剂组合物，包括(A)化合物、(B)适于在酸的作用下改变其在有机溶剂系显影剂中的溶解性的树脂、和(C)光致产酸剂，具有式(1)的化合物(A)：其中R1‑R4各自独立的为氢、羟基、或者直链、支化或环状的C1‑C20一价烃基，其可以含有杂原子，R1‑R4可键合在一起以与它们结合的碳原子和任何插入的碳原子形成环，树脂(B)包含具有式(2)的重复单元和具有式(3)的重复单元：其中RA为氢、氟、甲基或三氟甲基，ZA为单键、亚苯基、亚萘基、或‑C(＝O)‑O‑Z'‑，Z'为直链、支化或环状的C1‑C10亚烷基，其可含有羟基部分、醚键、酯键或内酯环，或者亚苯基或亚萘基，XA为酸不稳定基团，和YA为氢或者具有选自以下组中的至少一个结构的极性基团：羟基、氰基、羰基、羧基、醚键、酯键、磺酸酯键、碳酸酯键、内酯环、磺内酯环和羧酸酐。

【技术特征摘要】
2015.04.28 JP 2015-0913381.抗蚀剂组合物，包括(A)化合物、(B)适于在酸的作用下改变其在有机溶剂系显影剂中的溶解性的树脂、和(C)光致产酸剂，具有式(1)的化合物(A)：其中R1-R4各自独立的为氢、羟基、或者直链、支化或环状的C1-C20一价烃基，其可以含有杂原子，R1-R4可键合在一起以与它们结合的碳原子和任何插入的碳原子形成环，树脂(B)包含具有式(2)的重复单元和具有式(3)的重复单元：其中RA为氢、氟、甲基或三氟甲基，ZA为单键、亚苯基、亚萘基、或-C(＝O)-O-Z'-，Z'为直链、支化或环状的C1-C10亚烷基，其可含有羟基部分、醚键、酯键或内酯环，或者亚苯基或亚萘基，XA为酸不稳定基团，和YA为氢或者具有选自以下组中的至少一个结构的极性基团：羟基、氰基、羰基、羧基、醚键、酯键、磺酸酯键、碳酸酯键、内酯环、磺内酯环和羧酸酐。2.权利要求1的抗蚀剂组合物，其中光致产酸剂(C)具有式(4)或(5)：M+X- (4)其中M+为式(4a)的锍阳离子或者式(4b)的碘鎓阳离子：其中R100、R200和R300各自独立地为可含有杂原子的直链、支化或环状的C1-C20一价烃基，R100、R200和R300中的任意两个以上可键合在一起以与它们结合的硫原子形成环，R400和R500各自独立地为可含有杂原子的直链、支化或环状的C1-C20一价烃基，和X-为选自式(4c)-(4f)中的阴离子：Rfa-CF2-SO3- (4c)其中Rfa、Rfb1、Rfb2、Rfc1、Rfc2和Rfc3各自独立地为氟或者可含有杂原子的直链、支化或环状的C1-C40一价烃基，或者Rfb1与Rfb2的一对、或者Rfc1和Rfc2的一对可键合在一起以与它们结合的碳原子和任何插入的原子形成环，Rfd为可含有杂原子的直链、支化或环状的C1-C40一价烃基，其中R600和R700各自独立地为可含有杂原子的直链、支化或环状的C1-C20一价烃基，R800为可含有杂原子的直链、支化或环状的C1-C20二价烃基，R600、R700和R800的任意两个以上可键合在一起以与它们结合的硫原子形成环，L为单键或连接基，X1和X2各自独立地为氟或三氟甲基，X3和X4各自独立地为氢、氟或三氟甲基，和k为0-3的整数。3.权利要求1的抗蚀剂组合物，还包括(D)有机溶剂。4.权利要求1的抗蚀剂组合物，还包括(E)疏水性氟树脂。5.权利要求1的抗蚀剂组合物，还包括(F)选自式(6a)、(6b)和(6c)中的至少一种化合物：其中Mq+为式(4a)的锍阳离子、式(4b)的碘鎓阳离子、或铵阳离子，RB为可含有杂原子的直链、支化或环状的C1-C40一价烃基，XB1、XB2、XB3和XB4各自独立地为氢或者可含有杂原子的直链、支化或环状的C1-C40一价烃基，不包括三氟甲基，Lq为单键或连接基，和Ar为任选取代的芳环，R400-I+-R500 (4b)其中R100、R200和R300各自独立地为可含有杂原子的直链、支化或环状的C1-C20一价烃基，R100、R200和R300的任意两个以上可键合在一起以与它们结合的硫原子形成环，R400和R500各自独立地为可含有杂原子的直链、支化或环...

【专利技术属性】
技术研发人员：山田健司，渡边聪，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP