负型抗蚀剂组合物及抗蚀图案形成方法技术

本发明专利技术涉及负型抗蚀剂组合物及抗蚀图案形成方法。本发明专利技术提供了一种包含(A)甜菜碱型的锍化合物和(B)聚合物的负型抗蚀剂组合物。该抗蚀剂组合物对于在曝光步骤期间控制酸扩散是有效的，且在图案形成期间呈现出非常高的分辨率，并形成具有最小LER的图案。

Negative anticorrosive composition and corrosion pattern formation method

The present invention relates to a negative anticorrosive composition and an anticorrosion pattern forming method. The present invention provides a negative type anticorrosive composition containing (A) betaine type matte compounds and (B) polymers. The resist composition is effective for controlling acid diffusion during exposure stage, and exhibits very high resolution during pattern formation, and has a minimum LER pattern.

【技术实现步骤摘要】
负型抗蚀剂组合物及抗蚀图案形成方法
交叉引用相关申请依据35U.S.C.§119(a)，这个非临时申请要求于2016年8月5日在日本提交的专利申请NO.2016-154694的优先权，其全部内容作为参考结合入本文中。
本专利技术涉及负型抗蚀剂组合物及用于形成抗蚀图案的方法。
技术介绍
为了满足集成电路中更高集成的目前需求，要求形成更微细特征尺寸的图案。在形成具有0.2μm或更小特征尺寸的抗蚀剂图案中，最常使用酸催化化学增幅抗蚀剂组合物。将高能辐射(诸如UV、深UV或电子束(EB))用作光源，以用于这些抗蚀剂组合物的曝光。具体地说，使用EB光刻作为超细微细加工技术，其在加工光掩模坯料以形成用于半导体器件制造的光掩模中也是不可缺少的。包含主要比例的具有酸性侧链的芳族结构的聚合物(例如聚羟基苯乙烯)可用于KrF准分子激光光刻的抗蚀剂材料。这些聚合物不用于ArF准分子激光光刻的抗蚀剂材料，因为它们在200nm附近的波长下表现出强吸收。然而，期望这些聚合物形成用于EB和EUV光刻的有用的抗蚀剂材料，用于形成比ArF准分子激光器的加工极限更精细尺寸的图案，因为它们提供高耐蚀刻性。用于光刻的抗蚀剂组合物包括其中曝光区域被溶解掉的正型抗蚀剂组合物和其中曝光区域作为图案留下的负型抗蚀剂组合物。根据所需的抗蚀剂图案，在其中选择可行的组合物。通常，化学增幅负型抗蚀剂组合物包含通常可溶于含水的碱性显影剂的聚合物、在曝光时分解产生酸的产酸剂、和在用作催化剂的酸的存在下使聚合物交联的交联剂，从而使聚合物不溶于显影剂(有时，交联剂被引入聚合物中)。通常添加碱性化合物以控制在曝光时产生的酸的扩散。构成溶于含水碱性显影剂中的聚合物的典型的碱溶性单元是衍生自酚类的单元。开发了许多这种类型的负型抗蚀剂组合物，特别适用于曝光于KrF准分子激光。这些组合物还没有用于ArF准分子激光光刻中，因为酚类单元对于具有150nm至220nm的波长的曝光光不具有透过性。最近，这些组合物再次被认为作为作用于能够形成更精细尺寸图案的短波长(例如EB或EUV)光刻的负型抗蚀剂组合物而受到关注。专利文件1至3中描述了示例性的组合物。通过适当地选择和组合抗蚀剂组合物中使用的组分以及调整加工条件来进行对抗蚀剂灵敏性和图案轮廓的控制方面的改进。一个突出的问题是酸的扩散，其对化学增幅抗蚀剂组合物的分辨率具有显著影响。事实上，酸扩散抑制剂对于控制酸扩散和改进抗蚀剂组合物的性能(特别是分辨率)而言是必需的。已经对酸扩散抑制剂进行了研究，且通常使用胺和弱酸鎓盐。弱酸鎓盐例举在几个专利文件中。专利文件4描述了加入三苯基锍乙酸盐确保形成没有T形顶部轮廓(T-topprofile)、隔离和分组图案之间的线宽差异、和驻波(standingwave)的令人满意的抗蚀剂图案。专利文件5报道了通过添加磺酸铵盐或羧酸铵盐来改进灵敏度、分辨率和曝光裕度(exposuremargin)。此外，专利文件6描述了在分辨率和加工宽容度(processlatitude)(诸如曝光裕度和焦深)方面获得改进的用于KrF或EB光刻的抗蚀剂组合物，该抗蚀剂组合物包括能生成氟化羧酸的PAG。此外，专利文件7中描述了在线边缘粗糙度(LER)方面获得改进的用于F2激光光刻的抗蚀剂组合物，该抗蚀剂组合物包括能生成氟化羧酸的PAG，且该抗蚀剂组合物解决了底部拖尾问题。专利文件4至7涉及KrF、EB和F2光刻，而专利文件8描述了用于ArF准分子激光光刻的正型感光性组合物，该正型感光性组合物包含羧酸鎓盐。这些体系基于如下机制：在弱酸鎓盐和曝光时由另一种PAG产生的强酸(磺酸)之间发生盐交换，以形成弱酸和强酸鎓盐。也就是说，具有高酸度的强酸(磺酸)被弱酸(羧酸)代替，从而抑制酸不稳定基团的酸催化分解反应，且减少或控制酸扩散的距离。鎓盐显然起到酸扩散抑制剂的作用。然而，当将包含上述羧酸鎓盐或氟代羧酸鎓盐的抗蚀剂组合物用于图案化时，在近来的先进的小型化技术中LER仍然是突出的问题。需要具有能够最小化LER的酸扩散抑制剂。引用列表专利文件1：JP-A2006-201532(US20060166133,EP1684118)专利文件2：JP-A2006-215180专利文件3：JP-A2008-249762(US20080241751,EP1975711)专利文件4：JP3955384(USP6479210)专利文件5：JP-AH11-327143专利文件6：JP4231622(USP6485883)专利文件7：JP4116340(USP7214467)专利文件8：JP4226803(USP6492091)专利文件9：JP4575479专利技术公开内容本专利技术的目的是提供一种通过光刻来加工以形成具有改进的分辨率和最小LER的抗蚀剂图案的负型抗蚀剂组合物，以及使用该抗蚀剂组合物的图案形成方法。本专利技术人已经发现，可以通过光刻来加工包含特定的甜菜碱型化合物的抗蚀剂组合物以形成具有最小LER的抗蚀剂图案。一方面，本专利技术提供一种负型抗蚀剂组合物，其包含(A)具有式(A)的锍化合物和(B)含有包含具有式(B1)的重复单元的聚合物的基础聚合物(basepolymer)。此处，R1、R2和R3各自独立地为可以含有杂原子的直链、支链或环状的C1-C20的一价烃基，p和q各自独立地为0至5的整数，r为0至4的整数，在p＝2～5的情况下，两个相邻的基团R1可以键合在一起以与它们相连的碳原子形成环，在q＝2～5的情况下，两个相邻的基团R2可以键合在一起以与它们相连的碳原子形成环，在r＝2～4的情况下，两个相邻基团R3可以键合在一起以与它们相连的碳原子形成环。此处，RA是氢，氟，甲基或三氟甲基；R11各自独立地为卤素，任选卤代的直链、支链或环状的C2-C8的酰氧基，任选卤代的直链、支链或环状的C1-C6的烷基或任选卤代的直链、支链或环状的C1-C6的烷氧基；A1是单键或直链、支链或环状的C1-C10的亚烷基，其中在碳-碳键中可以插入醚键；s为0或1；w为0～2的整数；a是0≤a≤5+2w-b范围中的整数；b是1～3的整数。在优选的实施方案中，聚合物还包含选自具有式(B2)、(B3)和(B4)的单元的至少一种类型的重复单元。此处，RA如上所定义；R12和R13各自独立地为羟基，卤素原子，乙酰氧基，任选卤代的直链、支链或环状的C2-C8的酰氧基，任选卤代的直链、支链或环状的C1-C8的烷基，任选卤代的直链、支链或环状的C1-C8的烷氧基，或任选卤代的直链、支链或环状的C2-C8的烷基羰基氧基；R14为乙酰基，乙酰氧基，直链、支链或环状的C1-C20的烷基，直链、支链或环状的C1-C20的烷氧基，直链、支链或环状的C2-C20的酰氧基，直链、支链或环状的C2-C20的烷氧基烷基，C2-C20的烷基硫代烷基，卤素原子，硝基，氰基，亚磺酰基或磺酰基；A2是单键或直链、支链或环状的C1-C10的亚烷基，其中在碳-碳键中可以插入醚键；c和d各自独立地为0～4的整数；e为0～5的整数；x为0～2的整数；t为0或1。在优选的实施方案中，聚合物还包含具有式(B5)的重复单元。此处，RA如上所定义；A3是单键或直链、支链或环状的C1-C10的亚烷基，其中在碳-碳键中可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种负型抗蚀剂组合物，包括：(A)具有式(A)的锍化合物：

【技术特征摘要】
2016.08.05 JP 2016-1546941.一种负型抗蚀剂组合物，包括：(A)具有式(A)的锍化合物：其中，R1、R2和R3各自独立地为可以含有杂原子的直链、支链或环状的C1-C20的一价烃基，p和q各自独立地为0至5的整数，r为0至4的整数，在p＝2～5的情况下，两个相邻的基团R1可以键合在一起以与它们相连的碳原子形成环，在q＝2～5的情况下，两个相邻的基团R2可以键合在一起以与它们相连的碳原子形成环，在r＝2～4的情况下，两个相邻基团R3可以键合在一起以与它们相连的碳原子形成环，和(B)含有包含具有式(B1)的重复单元的聚合物的基础聚合物：其中，RA是氢，氟，甲基或三氟甲基；R11各自独立地为卤素，任选卤代的直链、支链或环状的C2-C8的酰氧基，任选卤代的直链、支链或环状的C1-C6的烷基或任选卤代的直链、支链或环状的C1-C6的烷氧基；A1是单键或直链、支链或环状的C1-C10的亚烷基，其中在碳-碳键中可以插入醚键；s为0或1；w为0～2的整数；a是0≤a≤5+2w-b范围中的整数；b是1～3的整数。2.如权利要求1所述的负型抗蚀剂组合物，其中该聚合物还包含选自具有式(B2)、(B3)和(B4)的单元中的至少一种类型的重复单元：其中，RA如上所定义；R12和R13各自独立地为羟基，卤素原子，乙酰氧基，任选卤代的直链、支链或环状的C2-C8的酰氧基，任选卤代的直链、支链或环状的C1-C8的烷基，任选卤代的直链、支链或环状的C1-C8的烷氧基，或任选卤代的直链、支链或环状的C2-C8的烷基羰基氧基；R14为乙酰基，乙酰氧基，直链、支链或环状的C1-C20的烷基，直链、支链或环状的C1-C20的烷氧基，直链、支链或环状的C2-C20的酰氧基，直链、支链或环状的C2-C20的烷氧基烷基，C2-C20的烷基硫代烷基，卤素原子，硝基，氰基，亚磺酰基或磺酰基；A2是单键或直链、支链或环状的C1-C10的亚烷基，其中在碳-碳键中可以插入醚键；c和d各自独立地为0～4的整数；e为0～5的整数；x为0～2的整数；t为0或1。3.如权利要求1所述的负型抗蚀剂组合物，其中所述聚合物还包含具有式(B5)的重复单元：其中，RA如上所定义；A3是单键或直链、支链或环状的C1-C10的亚烷基，其中在碳-碳键中可以插入醚键；R15各自独立地为卤素，任选卤代的直链、支链或环状的C2-C8的酰氧基，任选卤代的直链、支链或环状的C1-C6的烷基，或任选卤代的直链、支链或环状的C1-C6的烷氧基；W是氢，其中醚、羰基或羰氧基部分可以插入到碳-碳键的直链、支链或环状的C1-C10的一价脂肪烃基，或任选的取代的一价芳族基团；Rx和Ry各自独立地为氢，可被羟基或烷氧基部分取代的C1-C15烷基，或任选取代的一价芳族基团；Rx和Ry可以键合在一起以与它们相连的碳原子形成环，不包括Rx和Ry同时为氢的情况；y为0～2的整数；u是0或1；f是0≤f≤5+2y-g的范围内的整数；且g是1～3的整数。4.如权利要求3所述的负型抗蚀剂组合物，其中所述聚合物还包含选自具有式(a1)、(a2)和(a3)的单元中的至少一种类型的重复单元：其中，RB各自独立地为氢或甲基；Z1为单键，亚苯基，-O-Z12-，或-C(＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：增永惠一，渡边聪，小竹正晃，山田健司，大桥正树，
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