[发明专利]光致酸生成剂、含它的光致抗蚀剂组合物及用其形成图案的方法

说明书

相关申请的交叉引用

根据35 U.S.C.§119，本申请要求在2007年1月25日提交给韩国知识产权局(KIPO)的韩国专利申请2007-7917的专利权，该专利申请的全部内容通过引用结合在此。

技术领域

本发明的示例性实施方案涉及光致酸生成剂(photoacid generators)、包含该光致酸生成剂的光致抗蚀剂组合物以及使用该光致抗蚀剂组合物形成图案的方法。例如，本发明的某些实施方案涉及能够用于在衬底上形成具有均匀外形(profile)的图案的光致酸生成剂、包含该光致酸生成剂的光致抗蚀剂组合物以及使用该光致抗蚀剂组合物形成图案的方法。

背景技术

现在，具有更高集成度的半导体器件正处于高度需要之中。因此，正在对形成线宽等于或小于100nm的精细图案的方法进行积极的研究。可以使用具有光敏特性的光致抗蚀剂，通过光刻方法形成精细图案。

光刻方法典型地包括形成光致抗蚀剂膜的步骤、将光致抗蚀剂膜对准(aligning)/曝光的步骤和将光致抗蚀剂膜显影以形成光致抗蚀剂图案的步骤。在形成光致抗蚀剂膜的步骤中，将可以通过光改变其分子结构的光致抗蚀剂涂布在衬底上以形成光致抗蚀剂膜。在将光致抗蚀剂膜对准/曝光的步骤中，将具有电路图案的掩模在形成于衬底上的光致抗蚀剂膜上对准。之后，将具有掩模的电路图案的图像的光辐照在光致抗蚀剂膜上，以产生光化学反应。辐照导致光致抗蚀剂膜的曝光部分的分子结构选择性变化。之后，将光致抗蚀剂膜显影，以在衬底上形成光致抗蚀剂图案。

在将光致抗蚀剂膜显影的步骤中，将曝光的光致抗蚀剂膜选择性除去或保留，以形成形状与电路图案对应的光致抗蚀剂图案。光致抗蚀剂图案的分辨率可以由下式1表示。

<式1>

R＝k1λ/NA(R：最大分辨率，λ：波长，k1：常数，NA：透镜的数值孔径)

当用于曝光步骤的光的波长减小时，光致抗蚀剂图案的分辨率提高，并且光致抗蚀剂图案的线宽减小。因此，在形成具有纳米级分辨率的精细图案中，可以认为光的最小允许波长、基于该波长的曝光装置和光致抗蚀剂的最大分辨率是重要的。

光致抗蚀剂可以分为负性光致抗蚀剂或正性光致抗蚀剂。在正性光致抗蚀剂的情况下，光致抗蚀剂膜的固化部分依赖于由光致酸生成剂生成的酸所引起的保护基团的分离反应。例如，由光致酸生成剂生成的酸用于从光致抗蚀剂膜的树脂中分离与该树脂组合的特定保护基团。因此，改变了从中分离保护基团的树脂，以使其在随后的显影处理中容易溶解于显影溶液中。

当将用于形成线宽等于或小于75nm的图案的氟化氩(ArF)的光致抗蚀剂用于形成图案时，等密度线(iso-dense)图案的制造极限可能不足。等密度线图案的制造极限不足可能导致在其中图案密度比单元区(cell area)低的外围区域中的实际临界尺寸和需要临界尺寸之间的很大差别。为了防止和/或降低上述问题，可以增加光致酸生成剂的量。然而，光致抗蚀剂图案可能受到损害，使得光致抗蚀剂图案的上部可能具有圆的(round)形状。而且，光致酸生成剂可以具有疏水特性，使得光致酸生成剂不容易与具有亲水特性的树脂混合。因此，光致酸生成剂可能不均匀地分布。

例如，参考图1，光致抗蚀剂膜10的光致酸生成剂14具有与树脂12不同的特性。因此，在树脂12附近没有发现光致酸生成剂14，并且光致酸生成剂14在光致抗蚀剂膜10的上部相互粘附。因此，由光致酸生成剂14生成的酸扩散通过的通道增大，使得由光致抗蚀剂膜10形成的光致抗蚀剂图案不可能具有均匀的外形。

发明内容

本发明的示例性实施方案提供具有亲水特性并且能够分布在光致抗蚀剂膜中的光致酸生成剂。

本发明的示例性实施方案还提供包含在此描述的光致酸生成剂的光致抗蚀剂组合物。

本发明的示例性实施方案还提供形成图案的方法，该方法能够提高临界线宽极限并且形成具有均匀外形的图案。

根据本发明的一个方面，光致酸生成剂具有选自由下列化学式1、2、3和4表示的化合物中的锍盐阳离子基团和由下列化学式5表示且含有羧基作为亲水部位的锍盐阴离子基团。

<化学式1>

<化学式2>

<化学式3>

<化学式4>

<化学式5>