[发明专利]鎓盐、化学增幅正型抗蚀剂组合物及抗蚀剂图案形成方法

说明书

具有含桥接环的基团的芳烃磺酸的鎓盐产生了具有适当强度和受控的扩散的大体积酸。当包含该鎓盐和基础聚合物的正型抗蚀剂组合物通过光刻法加工时，形成了具有高分辨率和降低的LER的矩形轮廓的图案。

相关申请的交叉引用

本非临时申请根据35U.S.C§119(a)要求于2018年5月25日在日本提交的专利申请No.2018-100517的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及鎓盐、化学增幅正型抗蚀剂组合物及抗蚀剂图案形成方法。

背景技术

为了满足近来对集成电路中较高集成度的需求，要求将图案形成为具有较精细的特征尺寸。酸催化化学增幅型抗蚀剂组合物最常用于形成具有0.2μm或更小的特征尺寸的抗蚀剂图案。将高能辐照例如UV、深UV或电子束(EB)用作这些抗蚀剂组合物的曝光的能量源。特别地，将EB光刻法用作超精细微制造技术时，其在加工光掩模坯以形成用于半导体设备制造的光掩模也是必不可少的。

用于光刻法的抗蚀剂组合物包括其中图案在曝光区域溶解后形成的正型组合物，和其中曝光区域保留以形成图案的负型组合物。可根据期望的抗蚀剂图案结构进行选择。

通常，EB光刻法不使用掩模而用EB写入图像，。在正型抗蚀剂的情况下，用具有微小面积的EB相继照射抗蚀剂膜的除将被保留的区域以外的那些区域。在负型抗蚀剂的情况下，用EB相继照射抗蚀剂膜的将被保留的那些区域。相继扫描加工表面上所有细分区域的操作与通过光掩模的整个晶片曝光相比花费很长的时间。为了避免产率的任何下降，抗蚀剂膜必须是高度感光的。由于长的图像写入时间，最初的写入部分和后面的写入部分之间可能存在差异。因此，曝光区域在真空中的历时稳定性是重要的性能要求之一。化学增幅的抗蚀剂材料的重要应用之一在于光掩模坯的加工。一些光掩模坯具有其能对上覆的化学增幅抗蚀剂膜的图案轮廓产生影响的表面材料，例如铬化合物层，典型地为沉积在光掩模基材上的氧化铬。对于蚀刻后的高分辨率和轮廓保持来说，独立于基材的类型保持抗蚀剂膜的图案轮廓为矩形是一个重要性能因素。

上述对抗蚀剂感光度和图案轮廓的控制已通过抗蚀剂材料构成组分和加工条件的适当选择和组合而得到改进。一项出色的改进涉及大幅影响化学增幅的抗蚀剂膜的分辨率的酸扩散。在光掩模的加工中，需要如上形成的抗蚀剂图案轮廓从曝光结束到PEB不会随时间流逝而改变。这种随时间的改变的主要原因是曝光时产生的酸的扩散。酸扩散问题不仅在光掩模加工领域、而且还在一般的抗蚀剂膜领域被广泛研究，因为它对感光度和分辨率有显著影响。

专利文献1和2记载了能够产生大体积酸的产酸剂，以由此控制酸扩散并且减小粗糙度。由于这些产酸剂在控制酸扩散上仍不足，因此希望具有扩散进一步受控的产酸剂。

专利文献3公开了包含基础树脂的抗蚀剂组合物，曝光时产生的磺酸结合到该树脂从而控制了酸扩散。这种通过将曝光时能够产生酸的重复单元结合到基础聚合物中来控制酸扩散的方法在形成具有最小的LER的图案上有效。但是，取决于该重复单元的结构和比例，在其中结合有曝光时能够产生酸的重复单元的基础聚合物在有机溶剂中的溶解性方面产生问题。

包含大部分比例的具有酸性侧链的芳族结构的聚合物，例如，聚羟基苯乙烯已广泛地用于KrF准分子激光光刻法用抗蚀剂材料。这些聚合物没有被用于ArF准分子激光光刻法用抗蚀剂材料，因为它们在200nm左右的波长下显示强吸收。但是，预期这些聚合物形成有用的EB和EUV光刻法用抗蚀剂材料以形成比ArF光刻法的加工极限更精细的尺寸的图案，因为它们提供高的耐蚀刻性。