[發明專利]用于EB 或EUV 平版印刷的化學放大正性抗蝕劑組合物和圖案化方法

有效

• 申請號: 201410505727.5
• 申請日: 2011-02-16
• 公開（公告）號: CN104330955B
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發明（設計）人: 增永惠一;渡邊聰;田中啟順;土門大將
• 申請（專利權）人: 信越化學工業株式會社
• 主分類號: G03F7/00
• 分類號: G03F7/00;G03F7/039
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 任宗華

提供一種用于EB或EUV平版印刷的化學放大正性抗蝕劑組合物，其包括(A)聚合物或聚合物共混物，其中聚合物或聚合物共混物的薄膜不可溶于堿性顯影劑，但是在酸的作用下變為可溶于其中，(B)酸產生劑，(C)堿性化合物，和(D)溶劑。堿性化合物(C)為包括帶有側鏈的重復單元的聚合物，并且構成作為組分(A)的一種聚合物或多種聚合物的一部分或全部，所述側鏈具有仲胺或叔胺結構作為堿性活性位點。

本申請是申請日為2011年2月16日、發明名稱為“用于EB或EUV平版印刷的化學放大正性抗蝕劑組合物和圖案化方法”的中國專利申請No.201110121500.7的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種對電子束(EB)或遠紫外線(EUV)輻射敏感并且適用于制造半導體器件和光掩模使用的化學放大正性抗蝕劑組合物，更具體地涉及一種可用于EB或EUV平版印刷曝光步驟有效的化學放大正性抗蝕劑組合物，以及涉及一種使用該組合物的圖案化方法。

背景技術

在對于IC更高集成的最新推動中，希望形成更精細尺寸的圖案。當通過平版印刷形成特征尺寸為0.2μm或更小的抗蝕劑圖案時，經常使用利用酸催化技術的化學放大抗蝕劑組合物，以獲得高靈敏度和分辨率。因為化學放大抗蝕劑組合物中使用的材料必須對用于圖案曝光的能量輻射具有一定透射率水平，所以根據能量輻射波長從許多材料中選擇合適的材料。

如本領域中所公知，通過改進常規的雙組分抗蝕劑體系，研發了如今商業實施的化學放大正性抗蝕劑組合物。這些組合物通常由兩種主要功能組分組成：具有酸性官能團的聚合物，和當暴露于高能輻射時能夠產生酸的酸產生劑時，所述酸性官能團使得聚合物可溶于堿性顯影劑，其中一些或全部酸性官能團被酸不穩定保護基保護，使得聚合物不可溶于堿性顯影劑中。但是，必須控制由酸產生劑產生的酸的活性，以獲得高分辨率。為此，必須添加堿性化合物作為附加組分。

ArF和F2平版印刷中排除包含芳香骨架的基礎樹脂，因為它們顯著吸收ArF準分子激光和F2激光輻射。這些樹脂在KrF準分子激光器和EB平版印刷中用作主要組分，因為芳香骨架具有高抗蝕性，并且酚羥基用作基材的附著性基團，以提供良好的物理性能。對于研發工作集中的用作下一代光源的EUV，存在使用包括芳香骨架的樹脂作為基體材料的較大可能性。

關于包括芳香骨架的聚合物，迄今最通常使用包括4-羥基苯乙烯重復單元的聚合物。這種聚合物在重復單元之內具有弱酸值的酚羥基，而該官能團顯示良好的對基材的附著性以及堿性顯影劑中的溶解性。如果該聚合物與用酸不穩定保護基保護酚羥基相結合，或具有用酸不穩定保護基保護的(甲基)丙烯酸重復單元，則可以由酸催化劑引發堿性顯影劑中的溶解性轉變。基于這一構思，已經建議許多聚合物。例如在JP-A 2008-95009中，形成線寬度為70nm的直角形圖案。

另一方面，如果取代基為脂環基，(甲基)丙烯酸重復單元在波長200nm附近顯示可忽略的吸收，并且可以經由共聚輕易地制備各種共聚物。許多包含(甲基)丙烯酸重復單元的聚合物被用作適合暴露于ArF準分子激光的抗蝕劑。盡管波長200nm附近吸收更大，其酯取代基具有芳香骨架的那些(甲基)丙烯酸重復單元不僅顯示出高抗蝕性，而且具有當圖案形成時顯示線邊緣粗糙度降低的趨勢。JP-A 2007-114728中建議其對于EB或EUV平版印刷的應用。

在上述抗蝕劑組合物的顯影過程中，對各種材料進行了許多改進，以改善抗蝕劑性能。已經報告堿性化合物的許多改進，用于抑制酸擴散。例如，與用于ArF浸漬平版印刷的抗蝕劑組合物結合，所述ArF浸漬平版印刷包括以在抗蝕膜上形成水層的設置，將抗蝕膜暴露于ArF準分子激光，JP-A 2008-133312建議使用具有與其連接的堿性化合物的聚合物，以防止堿性化合物遷移和擴散進入與抗蝕膜接觸的水相，改變抗蝕劑表層區的分辨率。

作為具有含氮部分結構的示例性聚合物，JP-A 2009-86310中公開一種使用帶雜環聚合物的抗蝕劑組合物，雖然這不是為了抑制酸擴散。