[发明专利]抗蚀剂添加剂及包含它的抗蚀剂组合物

说明书

技术领域

本发明涉及抗蚀剂添加剂及包含该抗蚀剂添加剂的抗蚀剂组合物，该添加剂可以通过增加抗蚀剂膜表面的疏水性来抑制在浸没式光刻工艺时被水引起浸出，并且可以形成具有优异的敏感度和分辨率的抗蚀剂微图案。

背景技术

随着近来大规模集成电路（LSI）的高集成化和处理速度提高的趋势，需要精细地制造光致抗蚀剂图案。作为在形成抗蚀剂图案时所用的曝光光源，已主要使用汞灯的g-线（436nm）或i-线（365nm）等。

然而，由于通过曝光波长获得的分辨率增加基本接近极限，所以已建议使得曝光波长更短的方法作为形成更精细的光致抗蚀剂图案的方案。例如，特别是使用具有较短波长的KrF受激准分子激光（248nm）、ArF受激准分子激光等替代i-线（365nm）。

使用ArF受激准分子激光作为光源的ArF浸没式光刻法的特征在于通过在投影透镜和晶片衬底之间装入水来进行。该方法利用水在193nm处的折射率，以使即使使用具有1.0以上的数值孔径的透镜，仍可以形成图案，并且此方法通常被称为浸没式曝光法。然而，由于抗蚀剂膜直接与纯水接触，存在光产酸剂所产生的酸或抗蚀剂膜中所含作为淬灭剂的胺化合物容易溶解在水中，由此出现抗蚀剂图案形状变化、溶胀导致图案毁坏，以及各种缺陷如气泡缺陷和水印缺陷的问题。

因此，为了阻止抗蚀剂膜免受介质如水的影响，已经提出一种在抗蚀剂膜和水之间形成保护膜或上覆层膜的方法。这样的抗蚀剂保护膜需要具有如下特性：该保护膜在相关波长处具有足够的光透射率以不中断曝光，可以形成在抗蚀剂膜上而不造成与抗蚀剂膜相互混合，在浸没式曝光时可以消除稳定的膜并且保持而不在介质如水中被溶解出，以及可以容易地溶解在显影时作为显影液体的碱性液体等中。

专利文献1：韩国专利申请公开号2011-0084848（2011年7月27日公开）

专利文献2：韩国专利申请公开号2008-0000522（2008年1月2日公开）

专利文献3：韩国专利申请公开号2011-0079649（2011年7月7日公开）

发明内容

本发明的一个目的是提供一种抗蚀剂添加剂，其在浸入式光刻工艺中可以通过增加抗蚀剂膜表面的疏水性来抑制被水浸出，并且可以形成具有优异的敏感度和分辨率的精细的抗蚀剂图案。

本发明的另一目的是提供一种包含该添加剂的抗蚀剂组合物，和一种使用该组合物形成抗蚀剂图案的方法。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面抗蚀剂添加剂是由下式（1）表示的共聚物：

[化学式1]

其中在式（1）中，

R’、R”和R’”各自独立地表示选自氢原子、C₁-C₄烷基、卤原子和C₁-C₄卤代烷基中的基团，在C₁-C₄卤代烷基中烷基中的一个氢原子被卤原子取代;

R₁和R₂各自独立地表示氢原子或者C₁-C₈烷基;

R₃表示选自氢原子和下式（2）和（3）表示的官能团的基团：

[化学式2]

[化学式3]

其中在式（2）和（3）中，

R₂₁表示氢原子或者选自C₁-C₂₀烷基、（C₁-C₂₀烷氧基）烷基、C₃-C₃₀环烷基、甲酰基、（C₁-C₂₀烷基）羰基、（C₃-C₃₀环烷基）羰基、（C₁-C₂₀烷基）羧基和（C₃-C₃₀环烷基）羧基的羟基保护基团；