[发明专利]光产酸剂用化合物以及使用它的抗蚀剂组合物、图案形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及适用于半导体元件等制造工序中的微加工技 术，尤其是作为适于光刻法的用作化学放大抗蚀剂材料而有用 的光产酸剂以及构成该光产酸剂的含氟磺酸盐(例如，含氟磺 酸鎓盐)或含有含氟磺酸基的化合物(例如含氟磺酸)。此外， 本发明涉及特征在于含有该光产酸剂的抗蚀剂组合物和使用该 抗蚀剂组合物的图案形成方法。

背景技术

近年来，随着LSI的高集成化和高速化，图案规则的微细化 急速发展。在该背景下存在曝光光源的短波长化，例如，通过 从水银灯的i射线(365nm)向KrF受激准分子激光(248nm)进行 的短波长化，可以大量生产64M-bit(加工尺寸为0.25μm以下) 的DRAM(动态随机存取存储器)。为了进一步实现制造集成度 256M和1G以上的DRAM，实际上已经研究了利用ArF受激准分 子激光(193nm)的光刻，正在进行通过与高NA(NA≥0.9)的 透镜组合而进行65nm节点的装置的研究。在其后的45nm节点装 置的制造中，可以备选地列举波长157nm的F₂激光，由于以扫 描仪的费用增加、光学系统的变化、抗蚀剂的低耐蚀刻性等为 代表的很多问题而延迟了应用。作为F₂光刻的代替品而提出来 的是ArF浸没式光刻，现在正朝着其早期的应用而进行了开发。

作为适于这种曝光波长的抗蚀剂，“化学放大型抗蚀剂材 料”受到关注。该材料是如下所述的一种图案形成材料：含有通 过辐射线的照射(以下称为“曝光”)形成酸的辐射线敏感性产 酸剂(以下称为“光产酸剂”)，且通过利用曝光产生的酸作为催 化剂的反应，使曝光部位与非曝光部位相对于显影液的溶解度 发生变化而使其形成图案。

作为用于这种化学放大型抗蚀剂材料的光产酸剂，公知的 有磺酸碘鎓盐、磺酸锍盐等磺酸鎓盐、磺酸盐、N-亚氨磺酸盐、 N-肟磺酸盐、邻硝基苄基磺酸盐、1，2，3-三羟基苯的三甲磺酸盐 等。

而且，在曝光时由这些光产酸剂产生的酸是链烷磺酸、芳 磺酸、部分或完全被氟化的芳磺酸、链烷磺酸等。

其中，产生部分或完全被氟化的链烷磺酸的产酸剂对于难 以脱保护的保护基的脱保护反应具有足够的酸强度，其多数可 以实现实用化。可以列举例如，三苯基锍三氟甲烷磺酸盐、三 苯基锍全氟正辛烷磺酸盐等。

但是，在三苯基锍三氟甲烷磺酸盐的情况下，产生的酸为 足够强的酸，作为光致抗蚀剂的分辨率性能变得足够高，但由 于酸的沸点低，且酸的扩散长度长，因此，作为光致抗蚀剂存 在对掩模的依赖性大的缺点。另外，在三苯基锍全氟正辛烷磺 酸盐的情况下，由于具有足够的酸度，而且酸的沸点或扩散长 度也都很合适，因此，近年来受到特别的关注，但当考虑到环 境问题时，具有这种全氟烷基磺酰基结构的辐射线敏感性产酸 剂一般来说可燃性低，而且人体的蓄积性也受到质疑，在美国 环保厅(ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY)的报告 (非专利文献1)中提议限制其使用。

在这样的背景之下，产生部分或完全氟化的链烷磺酸的产 酸剂的开发得到发展，该产酸剂的特征在于具有足够的酸度，而 且酸的沸点或扩散长度合适，而且对环境的负荷少。作为产酸 剂，已经开发了三苯基锍甲氧羰基二氟甲烷磺酸盐(专利文献 1)、(4-甲苯基)二苯磺酰基叔丁氧羰基二氟甲烷磺酸盐(专利 文献2)或三苯基磺酰基(金刚烷基-1-甲基)羰氧基二氟甲烷 磺酸盐(专利文献3)等烷氧羰基氟代烷磺酸鎓盐。

专利文献1：日本特开2004-117959号公报

专利文献2：日本特开2002-214774号公报

专利文献3：日本特开2004-4561号公报

非专利文献1：全氟辛基磺酸盐；Proposed Significant New Use Rule[October 18，2000(Volume 65，Number 202)]

而且，已经报道了含有这些产酸剂的抗蚀剂组合物或利用 这种抗蚀剂组合物的图案形成方法。

发明内容

由于上述烷氧羰基氟链烷磺酸鎓盐是由昂贵的原料制造 的，因此，产酸剂本身也是昂贵的。