[发明专利]锍化合物、正型抗蚀剂组合物和抗蚀剂图案形成方法

说明书

本发明涉及锍化合物、正型抗蚀剂组合物和抗蚀剂图案形成方法。本发明中新的锍化合物具有式(A)，包含聚合物和含有锍化合物的猝灭剂的正型抗蚀剂组合物在图案形成期间的分辨率和LER方面得以改进并且具有储存稳定性。在式(A)中，R¹、R²、R³和R⁴独立地为C₁‑C₂₀一价烃基，p为0‑5的整数，q为0‑5的整数，和r为0‑4的整数。

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5日于日本提交的第2018-166172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

本发明涉及锍化合物、包含该锍化合物的正型抗蚀剂组合物和使用所述抗蚀剂组合物的抗蚀剂图案形成方法。

背景技术

为了满足最近对集成电路中的更高集成度的需求，需要将图案形成为更精细的特征尺寸。酸催化的化学增幅型抗蚀剂组合物最常用于形成具有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)用作用于曝光这些抗蚀剂组合物的光源。尤其是，虽然将EB光刻法用作超细微制造技术，但是在加工光掩模坯以形成用于半导体器件制造的光掩模中也是必不可少的。

已将包含主要比例的具有酸性侧链的芳族结构的聚合物，例如聚羟基苯乙烯广泛用于KrF准分子激光光刻法的抗蚀剂材料中。不将这些聚合物用于ArF准分子激光光刻法的抗蚀剂材料中，因为它们在大约200nm的波长时显示出强吸收。然而，预期这些聚合物形成用于EB和EUV光刻法的有用抗蚀剂材料，以形成比ArF准分子激光的加工极限更精细的图案，因为它们提供高的抗蚀刻性。

作为用于EB和EUV光刻法的正型抗蚀剂组合物中的基础聚合物经常使用的是具有被酸不稳定保护基掩蔽的在酚侧链上的酸性官能团的聚合物。在暴露至高能辐射时，酸不稳定性保护基通过光致产酸剂产生的酸的催化脱保护，使得聚合物可以在碱性显影剂中变得可溶。典型的酸不稳定性保护基是叔烷基，叔丁氧基羰基和缩醛基团。使用需要相对低水平的活化能来脱保护的保护基如缩醛基团提供的有利之处在于能够获得具有高感光性的抗蚀剂膜。然而，如果不完全控制产生的酸的扩散，则即使在抗蚀剂膜的未曝光的区域中也可能发生脱保护反应，产生问题如线边缘粗糙度(LER)的劣化和图案线宽(CDU)的面内均匀度降低。

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，尝试以受控的方式改善抗蚀剂感光度和图案轮廓。一个突出的问题在于酸的扩散。因为酸扩散对化学增幅型抗蚀剂组合物的感光度和分辨率具有实质影响，所以对酸扩散问题进行了许多研究。

专利文献1和2描述了光致产酸剂，其能够在曝光时产生大体积酸如苯磺酸，由此控制酸扩散并且降低粗糙度。因为这些产酸剂在控制酸扩散方面仍然不足，所以需要得到具有更受控扩散的产酸剂。

专利文献3提出通过在对基础聚合物曝光时结合能够产生磺酸的产酸剂来控制抗蚀剂组合物中的酸扩散。通过结合能够在对基础聚合物曝光时产生酸的重复单元来控制酸扩散的该途径在形成具有降低的LER的图案方面是有效的。然而，取决于结合单元的结构和份额，关于具有结合在其中的能够在曝光时产生酸的重复单元的基础聚合物在有机溶剂中的溶解度出现问题。

专利文献4描述了一种抗蚀剂组合物，其包含含有具有缩醛基团的重复单元的聚合物和能够产生具有高酸强度的酸如氟代烷烃磺酸的锍盐。遗憾的是，由此获得的图案具有明显的LER。这是因为氟代烷烃磺酸的酸强度对于需要相对低水平的活化能以脱保护的缩醛基团的脱保护而言过高。因此，即使控制酸扩散，也可能在少量的酸已扩散到其中的未曝光的区域中发生脱保护反应。如专利文献1和2中所描述，采用能够产生苯磺酸的锍盐通常产生问题。因此希望得到能够产生具有使缩醛基脱保护的适当强度的酸的产酸剂。