抗蚀剂组合物和图案化方法技术

本发明专利技术为抗蚀剂组合物和图案化方法。包含基础聚合物和含有具有碘化的苯环的锍盐的猝灭剂的抗蚀剂组合物提供高感光度、最小的LWR和改进的CDU，而不管其为正色调的还是负色调的。

Resist composition and patterning method

【技术实现步骤摘要】
抗蚀剂组合物和图案化方法相关申请的交叉引用本非临时申请在美国法典第35卷第119节(a)款下要求2018年9月18日于日本提交的第2018-173598号专利申请的优先权，该专利申请的全部内容通过引用并入本文。
本专利技术涉及抗蚀剂组合物和图案形成方法。
技术介绍
为了满足LSI的较高集成度和运行速度的要求，降低图案尺度的努力正在迅速进行。尤其是为了顺应智能电话的广泛使用而扩大逻辑存储器市场推动小型化技术的发展。作为先进的小型化技术，通过ArF浸没式光刻的双重图案化以10nm节点制造微电子器件已经大规模实施。通过双重图案化技术制造下一代7nm节点器件即将大批量应用。作为下下一代的5nm节点器件的候选是EUV光刻法。随着图案特征尺寸减小，接近光的衍射极限，光对比度降低。在正型抗蚀剂膜的情况下，光对比度的降低导致孔和沟槽图案的分辨率和聚焦裕度的降低。包含在曝光至光或EB时能够产生酸的产酸剂的化学增幅抗蚀剂组合物包括其中在酸的作用下发生脱保护反应的化学增幅正型抗蚀剂组合物和其中在酸的作用下发生极性转换或交联反应的化学增幅负型抗蚀剂组合物。出于控制酸扩散至未曝光区域以改进对比度的目的，经常将猝灭剂添加至这些抗蚀剂组合物。添加猝灭剂对于该目的完全有效。提出了许多胺猝灭剂，如专利文献1至3中所公开。关于用于ArF光刻抗蚀剂材料的(甲基)丙烯酸酯聚合物中的酸不稳定性基团，在使用能够产生在α位被氟取代的磺酸(称为“α氟化的磺酸”)的光致产酸剂时，而不是在使用能够产生在α位未被氟取代的磺酸(称为“α未氟化的磺酸”)或羧酸的产酸剂时，发生脱保护反应。如果将能够产生α氟化的磺酸的锍或碘鎓盐与能够产生α未氟化的磺酸的锍或碘鎓盐组合，则能够产生α未氟化的磺酸的锍或碘鎓盐经历与α氟化的磺酸的离子交换。通过离子交换，由此通过曝光产生的α氟化的磺酸转变回锍或碘鎓盐，同时α未氟化的磺酸或羧酸的锍或碘鎓盐起猝灭剂的作用。专利文献4公开了包含能够产生羧酸的锍或碘鎓盐作为猝灭剂的抗蚀剂组合物。锍和碘鎓盐型猝灭剂是光可分解类光致产酸剂。即，曝光区域中的猝灭剂的量降低。因为在曝光区域中产生酸，所以降低的量的猝灭剂导致相对高浓度的酸，并且因此导致改进的对比度。然而，曝光区域中的酸扩散未受抑制，表明酸扩散控制的难度。引文列表专利文献1：JP-A2001-194776专利文献2：JP-A2002-226470专利文献3：JP-A2002-363148专利文献4：WO2008/066011
技术实现思路
对于酸催化的化学增幅抗蚀剂，需要开发能够降低线图案的LWR或改进孔图案的CDU以及产生高感光度的猝灭剂。本专利技术的目的在于提供抗蚀剂组合物以及提供使用所述抗蚀剂组合物的图案形成方法，所述抗蚀剂组合物不论为正型还是负型，其都显示出高感光度和降低的LWR或改进的CDU。本专利技术人已发现，使用具有碘化的苯环的锍盐作为猝灭剂，可获得具有高感光度、降低的LWR、改进的CDU、高对比度、改进的分辨率和宽的加工裕度的抗蚀剂材料。在一个方面，本专利技术提供了抗蚀剂组合物，其包含含有具有式(1)的锍盐的猝灭剂。其中，R1和R2各自独立地为单键或可以含有醚键、酯键或羟基的C1-C20二价脂族烃基；L1为酯键、醚键或酰胺键；L2和L3各自独立地为单键、酯键、醚键或酰胺键；R3为羟基、羧基、硝基、氰基、氟、氯、溴、氨基或C1-C20烷基、C1-C20烷氧基、C2-C20酰氧基、C2-C20烷氧基羰基或C1-C4烷基磺酰氧基，其可以含有氟、氯、溴、羟基或氨基，或为-NR3A-C(＝O)-R3B或-NR3A-C(＝O)-O-R3B，其中R3A为氢或可以含有卤素、羟基、C1-C10烷氧基、C2-C10酰基或C2-C10酰氧基的C1-C6烷基，R3B为C1-C16烷基、C2-C16烯基或C6-C12芳基，其可以含有卤素、羟基、C1-C10烷氧基、C2-C10酰基或C2-C10酰氧基；R4为羟基、羧基、硝基、氰基、氟、氯、溴、碘、氨基或C1-C20烷基、C1-C20烷氧基、C2-C20酰氧基、C2-C20烷氧基羰基或C1-C4烷基磺酰氧基，其可以含有氟、氯、溴、碘、羟基、氨基或醚键；R5为可以含有杂原子的C1-C20一价烃基，在r＝1的情况下，两个R5可以相同或不同并且可以键合在一起以与它们所连接的硫原子形成环；X-为羧酸阴离子、酰胺酸阴离子、不含氟的磺酸阴离子或卤素离子；m为1至5的整数，n为0至3的整数，m+n之和为1至5，p为0或1，q为0至4的整数，和r为1至3的整数。优选地，m为2至5的整数。抗蚀剂组合物可以还包含有机溶剂和/或能够产生氟代磺酸、氟代酰亚胺酸或氟代甲基化酸的产酸剂。抗蚀剂组合物可以还包含基础聚合物。优选地，基础聚合物包含具有式(a1)的重复单元或具有式(a2)的重复单元。其中，RA各自独立地为氢或甲基，Y1为单键、亚苯基、亚萘基或含有酯键或内酯环的C1-C12连接基，Y2为单键或酯键，R11和R12各自为酸不稳定性基团，R13为氟、三氟甲基、氰基、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C2-C7酰基、C2-C7酰氧基或C2-C7烷氧基羰基，R14为单键或C1-C6直链或支链的烷烃二基，其中部分碳可以被醚键或酯键替换，a为1或2，b为0至4的整数，a+b之和为1至5。在一个实施方案中，抗蚀剂组合物为化学增幅正型抗蚀剂组合物。在另一实施方案中，基础聚合物不含酸不稳定性基团，和抗蚀剂组合物为化学增幅负型抗蚀剂组合物。在优选的实施方案中，基础聚合物还包含选自式(f1)至(f3)的至少一种的重复单元。其中，RA各自独立地为氢或甲基；Z1为单键、亚苯基、-O-Z11-、-C(＝O)-O-Z11-或-C(＝O)-NH-Z11-，Z11为C1-C6烷烃二基、C2-C6烯烃二基或亚苯基，其可以含有羰基、酯键、醚键或羟基；Z2为单键、-Z21-C(＝O)-O-、-Z21-O-或-Z21-O-C(＝O)-，Z21为可以含有羰基、酯键或醚键的C1-C12烷烃二基；Z3为单键、亚甲基、亚乙基、亚苯基、氟化的亚苯基、-O-Z31-、-C(＝O)-O-Z31-或-C(＝O)-NH-Z31-，Z31为C1-C6烷烃二基、C2-C6烯烃二基、亚苯基、氟化的亚苯基或三氟甲基取代的亚苯基，其可以含有羰基、酯键、醚键或羟基；R21至R28各自独立地为可以含有杂原子的C1-C20一价烃基，R23、R24和R25中的任意两个或R26、R27和R28中的任意两个可以键合在一起以与它们所连接的硫原子形成环；A为氢或三氟甲基；和M-为非亲核性反离子。抗蚀剂组合物可以还包含表面活性剂。在另一方面，本专利技术提供了包括以下步骤的用于形成图案的方法：将上文定义的抗蚀剂组合物施加至衬底上，烘焙以形成抗蚀剂膜，将抗蚀剂膜曝光至高能辐射，和将曝光的抗蚀剂膜用显影剂显影。优选地，高能辐射为波长193nm的ArF准分子激光辐射，波长248nm的KrF准本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.抗蚀剂组合物，其包含含有具有式(1)的锍盐的猝灭剂：/n

【技术特征摘要】
20180918 JP 2018-1735981.抗蚀剂组合物，其包含含有具有式(1)的锍盐的猝灭剂：



其中，R1和R2各自独立地为单键或可以含有醚键、酯键或羟基的C1-C20二价脂族烃基，
L1为酯键、醚键或酰胺键，
L2和L3各自独立地为单键、酯键、醚键或酰胺键，
R3为羟基、羧基、硝基、氰基、氟、氯、溴、氨基或C1-C20烷基、C1-C20烷氧基、C2-C20酰氧基、C2-C20烷氧基羰基或C1-C4烷基磺酰氧基，其可以含有氟、氯、溴、羟基或氨基，或为-NR3A-C(＝O)-R3B或-NR3A-C(＝O)-O-R3B，其中R3A为氢或C1-C6烷基，其可以含有卤素、羟基、C1-C10烷氧基、C2-C10酰基或C2-C10酰氧基，R3B为C1-C16烷基、C2-C16烯基或C6-C12芳基，其可以含有卤素、羟基、C1-C10烷氧基、C2-C10酰基或C2-C10酰氧基，
R4为羟基、羧基、硝基、氰基、氟、氯、溴、碘、氨基或C1-C20烷基、C1-C20烷氧基、C2-C20酰氧基、C2-C20烷氧基羰基或C1-C4烷基磺酰氧基，其可以含有氟、氯、溴、碘、羟基、氨基或醚键，
R5为可以含有杂原子的C1-C20一价烃基，在r＝1的情况下，两个R5可以相同或不同并且可以键合在一起以与它们所连接的硫原子形成环，
X-为羧酸阴离子、酰胺酸阴离子、不含氟的磺酸阴离子或卤素离子，
m为1至5的整数，n为0至3的整数，m+n之和为1至5，p为0或1，q为0至4的整数，和r为1至3的整数。


2.根据权利要求1所述的抗蚀剂组合物，其中m为2至5的整数。


3.根据权利要求1所述的抗蚀剂组合物，其还包含有机溶剂。


4.根据权利要求1所述的抗蚀剂组合物，其还包含能够产生氟代磺酸、氟代酰亚胺酸或氟代甲基化酸的产酸剂。


5.根据权利要求1所述的抗蚀剂组合物，其还包含基础聚合物。


6.根据权利要求5所述的抗蚀剂组合物，其中所述基础聚合物包含具有式(a1)的重复单元或具有式(a2)的重复单元：



其中，RA各自独立地为氢或甲基，Y1为单键、亚苯基、亚萘基或含有酯键或内酯环的C1-C12连接基，Y2为单键或酯键，R11和R12各自为酸不稳定性基团，R...

【专利技术属性】
技术研发人员：畠山润，大桥正树，藤原敬之，
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