锍化合物、抗蚀剂组合物和图案化方法技术

本发明专利技术涉及锍化合物、抗蚀剂组合物和图案化方法。对于改善对比度有效的、含有酸消除性取代基的锍盐，其高度可溶，可均匀分散。包含锍盐作为光致产酸剂的抗蚀剂组合物形成具有高的分辨率、矩形性和降低的LWR的图案。

Matte compounds, anticorrosive compositions and patterning methods

The present invention relates to a matte compound, an anticorrosive composition and a patterning method. The matte salt, which is effective in improving contrast and containing acid elimination substituents, is highly soluble and can be evenly dispersed. An anticorrosive composition containing a matte salt as an photoinduced acid agent forms a pattern with high resolution, rectangular and reduced LWR.

【技术实现步骤摘要】
锍化合物、抗蚀剂组合物和图案化方法相关申请的交叉引用根据35U.S.C.§119(a)，该非临时申请要求基于2016年8月31日在日本提交的专利申请号2016-169793的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
本专利技术涉及锍化合物、包含上述锍化合物的抗蚀剂组合物和使用上述抗蚀剂组合物的图案形成方法。
技术介绍
在LSI设备的更高集成度和运行速度的驱动下，近来正在努力以实现更精细的图案规则，同时认为DUV和EUV光刻方法具有作为下一代微细加工技术的特殊希望。特别地，使用ArF准分子激光的光刻法是能够实现0.13μm或更小的特征尺寸的微图案化技术所必需的。ArF光刻从130nm节点器件的制造开始部分使用，并成为90nm节点器件之后的主要光刻技术。虽然使用F2激光(157nm)的光刻技术最初被认为有希望作为45nm节点器件的下一代光刻技术，但其发展被几个问题所阻碍。曙光突然出现在ArF浸没光刻技术中，其在投影透镜和晶圆之间引入具有比空气更高的折射率的液体(例如水，乙二醇，甘油)，允许将投影透镜设计成数值孔径(NA)为1.0以上，实现更高的分辨率。参见非专利文献1。ArF浸没光刻技术现在正处于商业阶段。浸没光刻技术需要基本上不溶于水的抗蚀剂组合物。在ArF(193nm)光刻技术中，需要能够以少剂量曝光实现高分辨率的高感光度抗蚀剂组合物，以防止精密且昂贵的光学系统材料的劣化。在提供高感光度抗蚀剂组合物的几个方法中，最常见的是选择在193nm波长下高度透明的各个组分。例如，已经提出了将丙烯酸及其衍生物的聚合物，降冰片烯-马来酸酐交替共聚物，聚降冰片烯，开环易位聚合(ROMP)聚合物和氢化ROMP聚合物作为基体树脂。由于树脂自身的透明度增加，因此该选择在一定程度上是有效的。近来，适于有机溶剂显影的负色调抗蚀剂(negativetoneresist)以及适于碱性水溶液显影的正色调抗蚀剂(positivetoneresist)被关注。如果通过正色调不能实现的非常微细的孔图案可以通过负色调曝光解决，则是值得期待的。为此，用以高分辨率为特征的正型抗蚀剂组合物进行有机溶剂显影以形成负型图案。正在研究通过结合两种显影(碱性水溶液显影和有机溶剂显影)而使分辨率加倍的尝试。作为用于使用有机溶剂的负色调显影的ArF抗蚀剂组合物，可使用现有技术中的正型ArF抗蚀剂组合物。专利文献1-3中记载了这种图案形成方法。为了满足目前微细加工技术的快速发展，正在努力开发工艺以及抗蚀剂组合物。也对光致产酸剂(PAG)进行了研究。常用的是三苯基锍阳离子与全氟代烷基磺酸阴离子的锍盐。这些盐产生全氟代烷基磺酸，特别是全氟辛烷磺酸(PFOS)，认为其不可降解性，生物浓度和毒性方面是有问题的。将这些盐应用于抗蚀剂组合物是相当受限的。相反，目前使用能够产生全氟丁烷磺酸的PAG，但是由于所产生的酸在抗蚀剂组合物中大量的扩散，因此难以实现高分辨率。为了解决这个问题，开发了部分氟化的链烷磺酸及其盐。例如，专利文献1涉及以下现有技术：能够产生α,α-二氟烷基磺酸(例如二(4-叔丁基苯基)碘鎓1,1-二氟-2-(1-萘基)乙烷磺酸盐)的PAG和能够产生α,α,β,β-四氟烷基磺酸的PAG。尽管氟取代度降低，但这些PAG仍然存在以下问题：由于它们不具有可分解的取代基(例如酯结构)，因此它们在易分解性导致的环境安全方面不能令人满意；用于改变烷基磺酸的尺寸的分子设计有限；含氟起始反应物昂贵。将庞大的取代基或极性基团导入PAG对抑制酸扩散是有效的。专利文献4中记载了能够产生2-酰氧基-1,1,3,3,3-五氟丙烷-1-磺酸的PAG，其在有机溶剂完全可溶且稳定，并允许广泛的分子设计。特别地，具有导入了庞大取代基的2-(1-金刚烷基氧基)-1,1,3,3,3-五氟丙烷-1-磺酸的PAG的特征在于缓慢的酸扩散。然而，包含该PAG的抗蚀剂组合物仍然不足以精确控制酸扩散，并且当以LWR(作为图案粗糙度的指标)和分辨率进行全面评价时，其光刻性能不能令人满意。引用文献列表专利文献1:JP-A2008-281974专利文献2:JP-A2008-281975专利文献3:JP4554665(USP8227183)专利文献4:JP-A2007-145797专利文献5:JP-A2013-167826(USP9069246)非专利文献1:JournalofPhotopolymerScienceandTechnology,Vol.17,No.4,p587(2004)(光聚合物科学与技术学报，卷17，第4期，第587页(2004))
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供锍化合物，包含上述硫化物作为光致产酸剂的抗蚀剂组合物，以及使用上述抗蚀剂组合物的图案化方法，其中当通过DUV光刻、EUV光刻或EB光刻进行处理时，所述组合物形成具有改善的分辨率和降低的LWR的图案。专利技术人已经发现，包含特定结构的锍化合物的抗蚀剂组合物形成具有改善的分辨率和降低的LWR的抗蚀剂膜，对于精确的微图案化是有效的。在一个方面，本专利技术提供具有式(1A)、(1B)或(1C)的锍化合物：其中，L1是可含有含杂原子基的C1-C20直链、支化或环状的二价烃基；X是二价连接基团；A是单键，亚甲基，羰基，亚磺酰基，磺酰基，氨基，醚键，硫醚键，酯键，碳酸酯键，氨基甲酸酯键或磺酸酯键；R1a-R1c各自独立地是可含有含杂原子基的C1-C20的直链、支化或环状的一价烃基，R1a-R1c中的至少一个是具有下式(2)的基团，当包括至少两个R1a基团时，其中的两个可键合在一起以和与其相连的苯环上的碳原子形成环，当包括至少两个R1b基团时，其中的两个可键合在一起以和与其相连的苯环上的碳原子形成环，当包括至少两个R1c基团时，其中的两个可键合在一起以和与其相连的苯环上的碳原子形成环；m1、m2和m3是满足0≤m1≤5，0≤m2≤5，0≤m3≤4且m1+m2+m3≥1的整数；n1、n2和n3是满足0≤n1≤4，0≤n2≤4，0≤n3≤4且n1+n2+n3≥1的整数；k1、k2和k3是满足0≤k1≤5，0≤k2≤4，0≤k3≤3且k1+k2+k3≥1的整数；其中L2是可含有含杂原子基的C1-C20直链、支化或环状的二价烃基；R2是酸消除性基团，Rf1和Rf2各自独立地是氢，C1-C20直链、支化或环状的烷基，氟或者C1-C20直链、支化或环状的氟代烷基，Rf1和Rf2中的至少一个是氟或氟代烷基，虚线表示价键。优选地，Rf1和Rf2各自为三氟甲基。优选的锍化合物具有式(3A)、(3B)或(3C)：其中R1a，R1b，R1c，X，A，m1，m2，m3，n1，n2，n3，k1，k2和k3如上述定义，Rf3，Rf4，Rf5和Rf6各自独立地为氢，氟或三氟甲基。优选地，Rf5和Rf6各自为氟。在第二方面，本专利技术提供包含上述定义的锍化合物的光致产酸剂。在第三方面，本专利技术提供包含上述定义的光致产酸剂的抗蚀剂组合物。抗蚀剂组合物可进一步包含基体树脂，该基体树脂含有包含具有式(a)的重复单元和具有式(b)的重复单元的聚合物：其中RA是氢，氟，甲基或三氟甲基；ZA是单键，亚苯基，亚萘基或(主链)-C(＝O)-O-Z’-，Z’是可含有羟基，醚键，酯键或内酯环的C1-C10直链、支化本文档来自技高网...

【技术保护点】
锍化合物，其具有式(1A)、(1B)或(1C)：

【技术特征摘要】
2016.08.31 JP 2016-1697931.锍化合物，其具有式(1A)、(1B)或(1C)：其中，L1是可含有含杂原子基的C1-C20直链、支化或环状的二价烃基；X是二价连接基团；A是单键，亚甲基，羰基，亚磺酰基，磺酰基，氨基，醚键，硫醚键，酯键，碳酸酯键，氨基甲酸酯键或磺酸酯键；R1a-R1c各自独立地是可含有含杂原子基的C1-C20直链、支化或环状的一价烃基，R1a-R1c中的至少一个是具有下示式(2)的基团，当包含至少两个R1a基团时，其中的两个可键合在一起以和与其相连的苯环上的碳原子形成环，当包含至少两个R1b基团时，其中的两个可键合在一起以和与其相连的苯环上的碳原子形成环，当包含至少两个R1c基团时，其中的两个可键合在一起以和与其相连的苯环上的碳原子形成环；m1、m2和m3是满足0≤m1≤5，0≤m2≤5，0≤m3≤4且m1+m2+m3≥1的整数；n1、n2和n3是满足0≤n1≤4，0≤n2≤4，0≤n3≤4且n1+n2+n3≥1的整数；k1、k2和k3是满足0≤k1≤5，0≤k2≤4，0≤k3≤3且k1+k2+k3≥1的整数；其中L2是可含有含杂原子基的C1-C20直链、支化或环状的二价烃基；R2是酸消除性基团，Rf1和Rf2各自独立地是氢，C1-C20直链、支化或环状的烷基，氟或C1-C20直链、支化或环状的氟代烷基，Rf1和Rf2中的至少一个是氟或氟代烷基，虚线表示价键。2.根据权利要求1所述的锍化合物，其中Rf1和Rf2各自为三氟甲基。3.根据权利要求1所述的锍化合物，其具有式(3A)、(3B)或(3C)：其中R1a、R1b、R1c、X、A、m1、m2、m3、n1、n2、n3、k1、k2和k3如上述定义，Rf3、Rf4、Rf5和Rf6各自独立地为氢，氟或三氟甲基。4.权利要求3所述的锍化合物，其中Rf5和Rf6各自为氟。5.光致产酸剂，其包含权利要求1所述的锍化合物。6.抗蚀剂组合物，其包含权利要求5所述的光致产酸剂。7.根据权利要求6所述的抗蚀剂组合物，其进一步包含基体树脂，所述基体树脂含有包含具有式(a)的重复单元和具有式(b)的重复单元的聚合物：其中RA是氢，氟，甲基或三氟甲基；ZA是单键，亚苯基，亚萘基或(主链)-C(＝O)-O-Z’-；Z’是可含有羟基、醚键、酯键或内酯环的C1-C10直链、支化或环状的亚烷基，或者亚苯基或亚萘基；XA是酸不稳定基团；YA是氢或具有选自羟基，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。8.根据权利要求6所述的抗蚀剂组合物，其进一步包含有机溶剂。9.根据权利要求6所述的抗蚀剂组合物，其进一步包含权利要求5所述的光致产酸剂以外的光致产酸剂。10.根据权利要求9所述的抗蚀剂组合物，其中所述另外的光致产酸剂具有式(5)或(6)：其中R101、R102和R103各自独立地是可含有杂原子的C1-C20直链、支化或环状一价烃基；R101、R102和R103中的任两个可键合在一起以和与其相连的硫原...

【专利技术属性】
技术研发人员：三井亮，藤原敬之，谷口良辅，长谷川幸士，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