抗蚀剂组合物和图案化方法技术

本发明专利技术为抗蚀剂组合物和图案化方法。包含基础聚合物和含有具有碘化的苯环的锍盐的产酸剂的抗蚀剂组合物不管其为正型还是负型，都提供高感光度、最小的LWR和改进的CDU。

Resist composition and patterning method

【技术实现步骤摘要】
抗蚀剂组合物和图案化方法相关申请的交叉引用本非临时申请在美国法典第35卷第119节(a)款下要求2018年9月18日于日本提交的第2018-173519号专利申请的优先权，该专利申请的全部内容通过引用并入本文。
本专利技术涉及抗蚀剂组合物和图案形成方法。
技术介绍
为了满足LSI的更高集成度和运行速度的要求，降低图案尺度的努力正在迅速进行。尤其是为了顺应智能电话的广泛使用而扩大逻辑存储器市场推动小型化技术的发展。作为先进的小型化技术，通过ArF浸没式光刻的双重图案化以10nm节点制造微电子器件已经大规模实施。通过双重图案技术制造下一代7nm节点器件正即将大批量应用。作为下下一代唯一的5nm节点器件的候选是EUV光刻法。EUV抗蚀剂材料必须同时满足高感光度、高分辨率和低边缘粗糙度(LWR)。随着酸扩散距离减小，LWR降低，但感光度也变低。例如，随着PEB温度降低，结果，LWR降低，但感光度降低。随着添加的猝灭剂的量增加，结果，LWR降低，但感光度降低。需要克服感光度和LWR之间的权衡关系。EUV的波长(13.5nm)比ArF准分子激光的波长(193nm)短至少一个量级，并且EUV的能量密度比ArF的能量密度大一个量级。相信因为在EUV曝光时光致抗蚀剂层中可用光子数小至ArF曝光的可用光子数的1/14，因此尺寸的变化(LWR或CDU)很大程度上受光子数变化的影响。由于光子数的变化，导致以几百万分之一的概率未开孔图案的现象。要指出的是，为使光子数变化最小，必须增加光致抗蚀剂材料的光吸收。r>专利文献1至3公开了具有卤素取代的苯环的锍盐。因为在阳离子侧上引入EUV完全吸收性卤素原子，所以促进在EUV曝光时的阳离子分解，导致感光度方面的改进。引文列表专利文献1：JP-A2012-107151(USP8,785,105)专利文献2：JP-A2017-015777(USP9,766,541)专利文献3：JP-A2018-118962
技术实现思路
对于使用酸催化剂的化学增幅抗蚀剂组合物，希望开发能够实现高感光度并且降低孔图案的LWR和CDU的产酸剂。本专利技术的目的在于提供抗蚀剂组合物以及使用该抗蚀剂组合物的方法，该抗蚀剂组合物不管为正型还是负型，其实现高感光度、最小的LWR和改进的CDU。专利技术人已发现，使用具有碘化的苯环的锍盐作为产酸剂，获得具有高感光度、最小的LWR、改进的CDU、高对比度、高分辨率和宽的加工裕度的抗蚀剂组合物。在一个方面，本专利技术提供抗蚀剂组合物，其包含含有具有式(1)的锍盐的产酸剂。其中，R1和R2各自独立地为单键或可以含有醚键、酯键或羟基的C1-C20二价脂族烃基；L1为酯键、醚键或酰胺键；L2和L3各自独立地为单键、酯键、醚键或酰胺键；R3为羟基、羧基、硝基、氰基、氟、氯、溴、氨基或可以含有氟、氯、溴、羟基或氨基的、C1-C20烷基、C1-C20烷氧基、C2-C20酰氧基、C2-C20烷氧基羰基或C1-C4烷基磺酰氧基，或者为-NR3A-C(＝O)-R3B或-NR3A-C(＝O)-O-R3B，其中R3A为氢或可以含有卤素、羟基、C1-C10烷氧基、C2-C10酰基或C2-C10酰氧基的C1-C6烷基，R3B为C1-C16烷基、C2-C16烯基或C6-C12芳基，其可以含有卤素、羟基、C1-C10烷氧基、C2-C10酰基或C2-C10酰氧基；R4为羟基、羧基、硝基、氰基、氟、氯、溴、碘、氨基或C1-C20烷基、C1-C20烷氧基、C2-C20酰氧基、C2-C20烷氧基羰基或C1-C4烷基磺酰氧基，其可以含有氟、氯、溴、碘、羟基、氨基或醚键；R5为可以含有杂原子的C1-C20一价烃基，在r＝1的情况下，两个R5可以相同或不同并且可以键合在一起以与它们所连接的硫原子形成环；X-为非亲核性反离子；m为1至5的整数，n为0至3的整数，m+n之和为1至5，p为0或1，q为0至4的整数，和r为1至3的整数。优选地，m为2至5的整数。非亲核性反离子典型地为氟化的磺酸根、氟化的酰亚胺或氟化的甲基阴离子(methideion)。抗蚀剂组合物可以还包含有机溶剂。抗蚀剂组合物可以还包含基础聚合物。优选地，基础聚合物包含具有式(a1)的重复单元或具有式(a2)的重复单元。其中，RA各自独立地为氢或甲基，Y1为单键、亚苯基、亚萘基或含有酯键或内酯环的C1-C12连接基，Y2为单键或酯键，R11和R12各自为酸不稳定性基团，R13为氟、三氟甲基、氰基、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C2-C7酰基、C2-C7酰氧基或C2-C7烷氧基羰基，R14为单键或其中部分碳可以被醚键或酯键替换的C1-C6直链或支链的烷烃二基，a为1或2，b为0至4的整数，a+b之和为1至5。在一个实施方案中，抗蚀剂组合物为化学增幅正型抗蚀剂组合物。在另一实施方案中，基础聚合物不含酸不稳定性基团，和抗蚀剂组合物为化学增幅负型抗蚀剂组合物。在优选的实施方案中，基础聚合物还包含选自式(f1)至(f3)的至少一种的重复单元。其中，RA各自独立地为氢或甲基；Z1为单键、亚苯基、-O-Z11-、-C(＝O)-O-Z11-或-C(＝O)-NH-Z11-，Z11为C1-C6烷烃二基、C2-C6烯烃二基或亚苯基，其可以含有羰基、酯键、醚键或羟基；Z2为单键、-Z21-C(＝O)-O-、-Z21-O-或-Z21-O-C(＝O)-，Z21为可以含有羰基、酯键或醚键的C1-C12烷烃二基；Z3为单键、亚甲基、亚乙基、亚苯基、氟化的亚苯基、-O-Z31-、-C(＝O)-O-Z31-或-C(＝O)-NH-Z31-，Z31为C1-C6烷烃二基、C2-C6烯烃二基、亚苯基、氟化的亚苯基或三氟甲基取代的亚苯基，其可以含有羰基、酯键、醚键或羟基；R21至R28各自独立地为可以含有杂原子的C1-C20一价烃基，R23、R24和R25中的任意两个或者R26、R27和R28中的任意两个可以键合在一起以与它们所连接的硫原子形成环；A为氢或三氟甲基；和M-为非亲核性反离子。抗蚀剂组合物可以还包含表面活性剂。在另一方面，本专利技术提供了包括以下步骤的用于形成图案的方法：将上文定义的抗蚀剂组合物施加至衬底上，烘焙以形成抗蚀剂膜，将抗蚀剂膜曝光至高能辐射，和将曝光的抗蚀剂膜用显影剂显影。优选地，高能辐射为波长193nm的ArF准分子激光辐射，波长248nm的KrF准分子激光辐射，EB，或波长3至15nm的EUV。本专利技术的有益效果具有碘化的苯环的锍盐因为碘的大原子量而对于抑制酸扩散高度有效。因为碘对波长13.5nm的EUV为高度吸收性，所以碘在EUV曝光时产生二次电子，导致高感光度。因此设计具有高感光度、最小的LWR和改进的CDU的抗蚀剂组合物。具体实施方式除非上下文另有明确规定，否则本文中所使用的单数形式“一种”、“一个”和“该”包括多个指示对象。标记(Cn-Cm)表示每个基团含有n至m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.抗蚀剂组合物，其包含含有具有式(1)的锍盐的产酸剂：/n

【技术特征摘要】
20180918 JP 2018-1735191.抗蚀剂组合物，其包含含有具有式(1)的锍盐的产酸剂：



其中，R1和R2各自独立地为单键或可以含有醚键、酯键或羟基的C1-C20二价脂族烃基，
L1为酯键、醚键或酰胺键，
L2和L3各自独立地为单键、酯键、醚键或酰胺键，
R3为羟基、羧基、硝基、氰基、氟、氯、溴、氨基或C1-C20烷基、C1-C20烷氧基、C2-C20酰氧基、C2-C20烷氧基羰基或C1-C4烷基磺酰氧基，其可以含有氟、氯、溴、羟基或氨基，或者为-NR3A-C(＝O)-R3B或-NR3A-C(＝O)-O-R3B，其中R3A为氢或可以含有卤素、羟基、C1-C10烷氧基、C2-C10酰基或C2-C10酰氧基的C1-C6烷基，R3B为C1-C16烷基、C2-C16烯基或C6-C12芳基，其可以含有卤素、羟基、C1-C10烷氧基、C2-C10酰基或C2-C10酰氧基，
R4为羟基、羧基、硝基、氰基、氟、氯、溴、碘、氨基或C1-C20烷基、C1-C20烷氧基、C2-C20酰氧基、C2-C20烷氧基羰基或C1-C4烷基磺酰氧基，其可以含有氟、氯、溴、碘、羟基、氨基或醚键，
R5为可以含有杂原子的C1-C20一价烃基，在r＝1的情况下，两个R5可以相同或不同并且可以键合在一起以与它们所连接的硫原子形成环，
X-为非亲核性反离子，
m为1至5的整数，n为0至3的整数，m+n之和为1至5，p为0或1，q为0至4的整数，和r为1至3的整数。


2.根据权利要求1所述的抗蚀剂组合物，其中m为2至5的整数。


3.根据权利要求1所述的抗蚀剂组合物，其中所述非亲核性反离子为氟化的磺酸根、氟化的酰亚胺或氟化的甲基阴离子。


4.根据权利要求1所述的抗蚀剂组合物，其还包含有机溶剂。


5.根据权利要求1所述的抗蚀剂组合物，其还包含基础聚合物。


6.根据权利要求5所述的抗蚀剂组合物，其中所述基础聚合物包含具有式(a1)的重复单元或具有式(a2)的重复单元：



其中，RA各自独立地为氢或甲基，Y1为单键、亚苯基、亚萘基或含有酯键或内酯环的C1-C12连接基，Y2为单键或酯键，R11和R12各自为酸不稳定性基团，R13为氟、三氟甲基...

【专利技术属性】
技术研发人员：畠山润，大桥正树，藤原敬之，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP