[发明专利]正型抗蚀剂组合物、抗蚀剂图案形成方法和光掩模坯

说明书

本发明为正型抗蚀剂组合物、抗蚀剂图案形成方法和光掩模坯。包括适于在酸的作用下分解以增加其在碱性显影剂中的溶解度的聚合物和特定结构的锍化合物的正型抗蚀剂组合物具有高分辨率。当通过光刻法加工抗蚀剂组合物时，可以形成具有最小LER的图案。

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2016年8月5日于日本提交的第2016-154628号专利申请的优先权，所述专利申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及正型抗蚀剂组合物、抗蚀剂图案形成方法和光掩模坯。

背景技术

为了满足对于集成电路中较高集成度的目前的要求，需要形成更精细的特征尺寸的图案。最经常将酸催化的化学增幅抗蚀剂组合物用于形成具有0.2μm以下的特征尺寸的抗蚀剂图案。将高能辐射如UV、深UV或电子束(EB)用作使这些抗蚀剂组合物曝光的光源。尤其是，当将EB光刻法用作超细微制造技术时，还不可或缺地加工光掩模坯以形成用于半导体器件制造中的光掩模。

已将包括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广泛用于KrF准分子激光光刻法的抗蚀剂材料。并不将这些聚合物用于ArF准分子激光光刻法的抗蚀剂材料，因为它们显示出在大约200nm波长处的强烈吸收。然而预期这些聚合物形成可用于与ArF准分子激光的加工极限相比形成更精细尺寸的图案的EB和EUV光刻法的抗蚀剂材料，因为它们提供高的耐蚀刻性。

经常用作EB和EUV光刻法的正型抗蚀剂组合物中的基础聚合物的是在酚侧链上具有用酸不稳定性保护基团掩蔽的酸性官能团的聚合物。在暴露至高能辐射时，所述酸不稳定性保护基团通过由光致产酸剂产生的酸催化而脱保护，从而所述聚合物可以变成可溶于碱性显影剂。典型的酸不稳定性保护基团是叔烷基、叔丁氧羰基和缩醛基团。使用要求相对低水平的活化能来脱保护的保护基团如缩醛基团提供的有利之处在于可获得高敏感性的抗蚀剂膜。然而，如果没有完全控制所产生的酸的扩散，则甚至可能在抗蚀剂膜的未曝光的区域中发生脱保护反应而产生问题，如线边缘粗糙度(LER)的劣化和图案线宽的面内均匀度(CDU)降低。

已进行尝试通过适当地选择和组合用于抗蚀剂组合物中的组分和调节加工条件，以受控的方式改善抗蚀剂敏感性和图案轮廓。一个突出的问题在于酸的扩散。因为酸扩散对化学增幅抗蚀剂组合物的敏感性和分辨率具有实质性影响，所以对酸扩散问题进行了许多研究。

专利文献1和2描述了能够在曝光时产生大体积的酸如苯磺酸的光致产酸剂，从而控制酸扩散和减少粗糙度。因为这些产酸剂仍不足以控制酸扩散，所以希望获得具有扩散更受控的产酸剂。

专利文献3建议通过将能够在曝光时产生磺酸的产酸剂结合至基础聚合物来控制抗蚀剂组合物的酸扩散。通过将能够在曝光时产生酸的重复单元结合至基础聚合物而控制酸扩散的该途径有效地形成具有降低的LER的图案。然而，取决于结合单元的结构和份额，在能够在曝光时产生酸的具有结合至其中的重复单元的基础聚合物的有机溶剂中的溶解度方面产生问题。

专利文献4描述了包括含有具有能够产生具有高酸强度的酸如氟代烷磺酸的锍盐和缩醛基团的重复单元的聚合物的抗蚀剂组合物。遗憾的是，由其获得的图案具有明显的LER。这是因为氟代烷磺酸的酸强度对于需要相对低水平的脱保护活化能的缩醛基团的脱保护而言过高。因此，即使控制了酸扩散，也可能在具有已扩散至其中的少量酸的未曝光的区域中发生脱保护反应。通常伴随能够产生如专利文献1和2中所描述的苯磺酸的锍盐产生问题。因此希望获得能够产生具有使缩醛基团脱保护的适当强度的酸的产酸剂。

虽然产生大体积酸的前述方法学对于抑制酸扩散是有效的，但是定制酸扩散抑制剂(也称为“猝灭剂”)的方法学也被认为是有效的。