正型抗蚀剂组合物及使用其形成抗蚀图案的方法技术

一种正型抗蚀剂组合物，该抗蚀剂组合物包括在酸作用下显示增加的碱溶解度的树脂组分（Ａ）、通过曝光生成酸的酸生成剂组分（Ｂ）和有机溶剂（Ｃ）。组分（Ａ）具有：（ｉ）结构单元（ａ１），其含有可酸解离的、溶解抑制基团并且衍生自（甲基）丙烯酸酯，（ｉｉ）结构单元（ａ２），其含有比结构单元（ａ１）中含有的可酸解离的、溶解抑制基团更不容易解离的可酸解离的、溶解抑制基团并且衍生自（甲基）丙烯酸酯，和（ｉｉｉ）结构单元（ａ３），其含有内酯官能团并且衍生自（甲基）丙烯酸酯。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种正型抗蚀剂组合物和一种形成抗蚀图案的方法。要求于2003年7月1日提交的日本专利申请No.2003-189707的优先权和于2004年4月14日提交的日本专利申请No.2004-119498的优先权，其内容通过引用结合在此。
技术介绍
近年来，半导体元件的小型化持续取得进展，并且正强烈地追求使用ArF受激准分子激光器(193nm)等的石印方法的开发。作为供ArF受激准分子激光器使用的化学放大型抗蚀剂的基础树脂，优选对于ArF受激准分子激光具有高水平透明度的树脂。例如，正引起相当多注意的是其中主链含有衍生自甲基丙烯酸酯的结构单元的树脂，所述衍生自甲基丙烯酸酯的结构单元在其酯部分含有多环烃基如金刚烷骨架，并且已经提出了许多这样的树脂(参见下面所列的专利参考文献1至8)。日本专利(授权)公开No.2,881,969日本未审查专利申请，第一次公开No.Hei 5-346668日本未审查专利申请，第一次公开No.Hei 7-234511日本未审查专利申请，第一次公开No.Hei 9-73173日本未审查专利申请，第一次公开No.Hei 9-90637 日本未审查专利申请，第一次公开No.Hei 10-161313日本未审查专利申请，第一次公开No.Hei 10-319595日本未审查专利申请，第一次公开No.Hei 11-12326但是，在石印方法中使用的抗蚀剂材料所要求的两个重要参数是焦深(DOE)和邻近效应。焦深是即使曝光焦点偏离也可以获得有利分辨率的范围，并且优选更大的值。邻近效应是指从而形成的抗蚀图案的尺寸和形状受到邻近图案影响的现象。邻近效应大小的增加导致使用相同图案尺寸的掩模而形成的致密图案区域(线和空间部分)和非致密图案区域(孤立的图案部分)的图案尺寸差异的不适宜增加。必须保持这种尺寸差异尽可能小，从而意味着期望降低邻近效应。本专利技术考虑到上面所述的情形，其一个目的在于提供一种抗蚀剂组合物和一种形成抗蚀图案的方法，所述的组合物和方法能够在不减小焦深的情况下降低邻近效应。
技术实现思路
本专利技术的第一方面提供一种正型抗蚀剂组合物，该抗蚀剂组合物包括在酸作用下显示增加的碱溶解度的树脂组分(A)、通过曝光生成酸的酸生成剂组分(B)和有机溶剂(C)，其中组分(A)包括(i)结构单元(a1)，其含有可酸解离的、溶解抑制基团并且衍生自(甲基)丙烯酸酯，(ii)结构单元(a2)，其含有比结构单元(a1)中含有的可酸解离的、溶解抑制基团更不容易解离的可酸解离的、溶解抑制基团并且衍生自(甲基)丙烯酸酯，和(iii)结构单元(a3)，其含有内酯官能团并且衍生自(甲基)丙烯酸酯。本专利技术的第二方面提供一种形成抗蚀图案的方法，该方法包括以下步骤向基材上涂布根据第一方面的正型抗蚀剂组合物，进行预烘焙，进行选择性曝光，进行PEB(曝光后烘焙)，和进行碱性显影以形成抗蚀图案。具体实施例方式如下是使用一系列实施例对本专利技术的实施方案的详细描述。本专利技术的正型抗蚀剂组合物包括含有下面所述的结构单元(a1)、结构单元(a2)和结构单元(a3)并且在酸作用下显示增加的碱溶解度的树脂组分(组分(A))、通过曝光生成酸的酸生成剂组分(组分(B))和有机溶剂(组分(C))。在此正型抗蚀剂组合物中，由于组分(B)通过曝光生成酸的作用引起组分(A)的碱溶解度增加，由通过掩模图案对抗蚀剂膜进行曝光，可以增加曝光部分的碱溶解度，从而表明然后可以使用碱性显影而形成抗蚀图案。组分(A)-结构单元(a1)、(a2)结构单元(a1)和结构单元(a2)都是衍生自(甲基)丙烯酸酯的结构单元。术语“(甲基)丙烯酸酯((meth)acrylate ester)”是同时包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的通用术语。类似地，术语(甲基)丙烯酸酯((meth)acrylate)是同时包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的通用术语。结构单元(a1)和结构单元(a2)都含有可酸解离的、溶解抑制基团，尽管在结构单元(a2)含有的可酸解离的、溶解抑制基团比在结构单元(a1)含有的可酸解离的、溶解抑制基团更不容易解离。换言之，组分(A)包括两种或多种显示不同水平的解离容易性(酸解离性)的可酸解离的、溶解抑制基团。在化学放大正型抗蚀剂组合物中使用时，所述的可酸解离的、溶解抑制基团可以是具有碱溶解抑制效果的任何基团，其在曝光之前使整个聚合物在碱中是不溶性的，但在曝光后，在组分(B)产生的酸的作用下解离，从而使整个聚合物成为碱溶性的。可以在各种可酸解离的、溶解抑制基团中选择具有不同酸解离性的两种基团。至于可酸解离的、溶解抑制基团，典型地，最广泛已知的是与(甲基)丙烯酸基的羧基形成环状或链状叔烷基酯的基团。考虑到达到有利的透明度和耐蚀刻性，优选含有脂族多环基团的可酸解离的、溶解抑制基团。这些含多环基团的可酸解离的、溶解抑制基团对于供ArF受激准分子激光器使用的正型抗蚀剂组合物是理想的。这种多环基团的实例包括其中已经从双环烷烃、三环烷烃或四环烷烃等中除去一个氢原子的基团。具体实例包括已经从如金刚烷、降冰片烷、异莰烷(isobornane)、三环癸烷或四环十二烷的多环烷烃中除去一个氢原子的基团。这种类型的多环基团可以适宜地选自建议用于在ArF受激准分子激光器抗蚀剂组合物中使用的聚合物(树脂组分)的众多基团。这些多环基团中，从工业角度考虑，优选金刚烷基、降冰片基和四环十二烷基。具体地，优选含有更容易解离的可酸解离的、溶解抑制基团的结构单位(a1)为至少一种选自下面所示的通式(I)和(II)的单元，而含有更不容易解离的可酸解离的、溶解抑制基团的结构单位(a2)为至少一种选自下面所示的通式(III)和(IV)的单元。 (其中，R表示氢原子或甲基，且R1表示2个或多个碳原子的低级烷基)， (其中，R表示氢原子或甲基，且R2和R3各自独立地表示低级烷基)， (其中，R表示氢原子或甲基)，和 (其中，R表示氢原子或甲基)。由通式(I)表示的结构单元是一种(甲基)丙烯酸酯结构单元，其含有通过酯键结合的烃基，并且通过将直链或支链烷基与金刚烷基的碳原子结合，所述的碳原子与(甲基)丙烯酸酯结构单元的酯官能团的氧原子(-O)相邻，在金刚烷基的环骨架内形成叔烷基。在此式中，基团R1优选为含有2至5个碳原子的直链或支链低级烷基，并且具体实例包括乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、戊基、异戊基和新戊基。这些基团中，从工业角度考虑，乙基是优选的。与通式(I)所表示的类似，由上述通式(II)表示的结构单元是一种(甲基)丙烯酸酯结构单元，其含有通过酯键结合的烃基，尽管在这种情况下，与(甲基)丙烯酸酯结构单元的酯官能团的氧原子(-O)相邻的碳原子是叔烷基，并且在此叔烷基中存在环骨架如金刚烷基。优选基团R2和R3各自独立地表示1至5个碳原子的低级烷基。具体地，优选基团R2和R3各自独立地表示1至5个碳原子的直链或支链低级烷基，并且具体实例包括甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、戊基、异戊基和新戊基。这些基团中，从工业角度考虑，R2和R3都是甲基的情况是优选的。在由上面所述的通式(III)表示的结构单元中，由上面所述的通式(I)表示的结构单元的基团R1已经被甲基所取代。这种类型的结构单元比由通式(I本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正型抗蚀剂组合物，其包含：在酸作用下显示增加的碱溶解度的树脂组分（Ａ），所述的组分（Ａ）包含：（ｉ）结构单元（ａ１），其含有可酸解离的、溶解抑制基团并且衍生自（甲基）丙烯酸酯，（ｉｉ）结构单元（ａ２），其含有比结 构单元（ａ１）中含有的可酸解离的、溶解抑制基团更不容易解离的可酸解离的、溶解抑制基团，并且衍生自（甲基）丙烯酸酯，和（ｉｉｉ）结构单元（ａ３），其含有内酯官能团并且衍生自（甲基）丙烯酸酯，　通过曝光生成酸的酸生成剂组分（Ｂ） ，和有机溶剂（Ｃ）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：林亮太郎，竹下优，岩井武，
申请(专利权)人：东京应化工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]