[发明专利]负性抗蚀剂组合物和形成图案的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种负性抗蚀剂组合物且特别涉及一种用于半导体和光掩模基材加工的包括含有芳香环的聚合物的负性抗蚀剂组合物以及使用该组合物形成图案的方法。

背景技术

为了满足目前集成电路更高集成度的需求，需要以更精细特征尺寸形成图案的方法。在形成具有0.2μm或更小特征尺寸的抗蚀剂图案中，利用光生酸作为催化剂的化学放大抗蚀剂组合物因为其高的灵敏度和分辨率而典型地用于本领域中。通常，将高能辐射例如UV，深UV或电子束(EB)用作光源用于这些抗蚀剂组合物的曝光。其中，EB或EUV平版印刷术被认为是最有吸引力的，因为可以预期最精细尺寸的图案。

抗蚀剂组合物包括其中经曝光区域被溶解掉的正性组合物和其中经曝光区域被留下作为图案的负性组合物。根据期望的抗蚀图案从它们当中选择合适的组合物。一般来说，化学放大的负性抗蚀剂组合物含有通常可溶解于碱性显影剂水溶液的聚合物、在曝光时分解生成酸的产酸剂以及导致聚合物在作为催化剂的酸的存在下交联的交联剂，由此使聚合物不溶于显影剂(有时候，交联剂引入在聚合物中)。典型地加入碱性化合物用于控制在曝光时生成的酸的扩散。

大量的含有可溶解于碱性显影剂水溶液中并且包括作为碱可溶性单元的酚类单元的聚合物的类型的负性抗蚀剂组合物得到了开发，其特别适合用于对KrF准分子激光曝光。因为酚类单元不能透射波长为150到220nm的曝光用光，所以这些组合物还没有用在ArF准分子激光平版印刷术中。近年来，又再次认为这些组合物作为负性抗蚀剂组合物用于能够形成更精细尺寸图案的EB和EUV平版印刷术是有吸引力的。JP-A2006-201532，JP-A 2006-215180和JP-A 2008-249762中描述了示例性的组合物。

随着所要求的图案尺寸减小，对这种使用酚类单元的典型的羟基苯乙烯单元类型的负性抗蚀剂组合物做了更多的改进。虽然现在这种图案达到了0.1μm或更小的非常精细的尺寸，但重要的是使这种精细图案的线边缘粗糙度(LER)降低。虽然期望EB平版印刷术形成精细尺寸的图案，但是与KrF或ArF平版印刷术相比，花费长时间用于图像描绘。对于EB平版印刷术，具有高灵敏度的抗蚀剂材料需要得到增加的生产量。

已知称为基质中毒问题的是一种图案轮廓在可加工的基质附近改变的现象，这取决于制备基质的材料。随着期望的图案尺寸减小，甚至微小的轮廓改变也变得显著。特别是在加工具有由铬的氧氮化物制成的最外层表面的光掩模坯料中，如果在铬的氧氮化物层上使用化学放大的负性抗蚀剂组合物形成图案，其后就会产生“咬边”问题，即图案在与基质接触的位置上有凹口。现有技术的组合物不能圆满地解决该咬边的问题。

在如以上提及的抗蚀剂组合物的开发过程中，需要抗蚀剂组合物不仅表现出作为抗蚀剂膜基本功能的高分辨率，还要有高的耐蚀刻性。这是因为抗蚀剂膜必须随着图案特征尺寸的减小而变薄。一种用于获得这种高耐蚀刻性的已知的方法为向羟基苯乙烯基聚合物中引入包含芳香环和非芳香环的多环化合物作为辅助组分，其中非芳香环具有与芳香环共轭的碳-碳双键，像茚或苊烯。JP-A 2008-249762中公开了这种方法。

已注意到的是类似聚合物已知作为基础聚合物用于正性抗蚀剂组合物。例如JP-A 2004-149756提出了使用仅具有茚骨架的聚合物。JP-A2006-169302公开了含苊烯骨架单元和羟基苯乙烯衍生物的结合。

引用文件列表

专利文件1：JP-A 2006-201532(US 20060166133，EP 1684118，CN 1825206)

专利文件2：JP-A 2006-215180

专利文件3：JP-A 2008-249762

专利文件4：JP-A 2004-149756

专利文件5：JP-A 2006-169302

专利文件6：JP-A 2002-049152

发明内容

提出了许多建议用于克服LER和咬边的缺点。在由具有不大于100nm厚度的抗蚀剂膜形成更精细特征尺寸的图案的努力中，不可能由现有技术的材料的结合获得合适的性质，并且还要做出改进。

本发明的目的之一在于提供一种具有包括高灵敏度、低LER、高产量和最小基质毒性的优点的负性抗蚀剂组合物，以及使用该组合物形成图案的方法。