[发明专利]用于EB或EUV平版印刷的化学放大负性抗蚀剂组合物和图案化方法

说明书

本申请是申请日为2011年2月16日、发明名称为“用于EB或EUV平版印刷的化学放大负性抗蚀剂组合物和图案化方法”的中国专利申请No.201110105553.X的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于EB或EUV平版印刷的化学放大负性抗蚀剂组合物，更具体地涉及一种用于通过EB或EUV平版印刷处理半导体和光掩模基材的包括碱性聚合物的化学放大负性抗蚀剂组合物，以及涉及一种使用其的图案化方法。

背景技术

在最近对于LSI装置中更高集成和运行速度的推动下，希望使图案标准小型化。曝光方法和抗蚀剂组合物被大量改造，以满足这种需求。特别是当通过平版印刷形成特征尺寸为0.2μm或更小的抗蚀剂图案时，使用KrF和ArF准分子激光辐射、电子束(EB)等作为曝光光源，以及使用对这种高能辐射具有高灵敏度并提供高分辨率的化学放大抗蚀剂组合物作为光致抗蚀剂。

抗蚀剂组合物包括溶解曝光区域的正性抗蚀剂组合物，和保留曝光区域成为图案的负性抗蚀剂组合物。根据所需抗蚀剂图案从中选择合适的组合物。通常，化学放大负性抗蚀剂组合物包括通常可溶于水性碱性显影剂的聚合物，曝光时分解产生酸的酸产生剂，和在用作催化剂的酸存在下引起聚合物交联由此使得聚合物不可溶于显影剂的交联剂(有时交联剂被引入聚合物中)。通常，添加碱性化合物用于控制曝光时产生的酸的扩散。

包括可溶于水性碱性显影剂并且包括酚单元作为碱可溶性单元的聚合物的一类的许多负性抗蚀剂组合物被显影，特别是当采用其暴露于KrF准分子激光时。这些组合物未曾用于ArF准分子激光平版印刷，因为酚单元不透射(transmissiv)对于波长为150至220nm光的曝光。最近，认识到这些组合物作为能够形成精细尺寸图案的EB和EUV平版印刷的负性抗蚀剂组合物同样具有吸引力。示例性组合物在JP-A 2006-201532、JP-A 2006-215180和JP-A 2008-249762中描述。

在如上述抗蚀剂组合物的研发过程中，要求抗蚀剂组合物不仅显示高分辨率，而且显示高抗蚀性，所述高分辨率是抗蚀膜的基本功能。这是因为随着图案特征尺寸降低，抗蚀膜必定变薄。实现这种高抗蚀性的已知手段是在羟基苯乙烯基聚合物中引入包含芳族环和非芳族环的多环化合物作为辅助组分，其中非芳族环具有与芳族环共轭的碳-碳双键，例如茚或苊烯。这一点在JP-A 2008-249762中公开。

还是在如上述抗蚀剂组合物的研发过程中，已对单独组分进行改进，以改善抗蚀剂性能。关于抑制酸扩散的碱性化合物，已经报告许多改进。为在适合于ArF浸渍平版印刷的抗蚀剂组合物中使用，所述ArF浸渍平版印刷包括在抗蚀膜上形成水层和暴露于ArF准分子激光辐射，例如JP-A 2008-133312中已建议一种具有与其键合的碱性化合物的聚合物。这种聚合物有效地防止碱性化合物迁移和扩散到与抗蚀膜接触的水相中，从而改变抗蚀剂表面区域的分辨率。

另一个具有含氮部分结构的聚合物的已知实例在JP-A 2009-86310中公开。在抗蚀剂组合物中使用具有杂环的聚合物，虽然不是为了抑制酸扩散。

引文列表

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

专利文献2：JP-A 2006-215180

专利文献3：JP-A 2008-249762(US 2008241751，EP 1975711，CN101387831)

专利文献4：JP-A 2008-133312

专利文献5：JP-A 2009-86310(US 2009087789，EP 2042925)

专利文献6：JP-A 2009-263487(US 2009269696，EP 2112554)

专利文献7：JP-A 2008-102383(US 2008096128)

发明内容

为满足对于精细特征尺寸图案的上升需求，已经进行各种努力来改进使用碱性化合物的普通类型的负性抗蚀剂组合物。随着图案特征尺寸降低到0.1μm或更小的非常精细的尺寸，一些问题变得更加突出，例如在图案特征之间遗留细线形式的抗蚀剂层的桥联问题，和降低线边缘粗糙度(LER)。常规的抗蚀剂组合物不能克服这些问题。