[发明专利]用于EB或EUV平版印刷的化学放大正性抗蚀剂组合物和图案化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对电子束(EB)或远紫外线(EUV)辐射敏感并且适用于制造半导体器件和光掩模使用的化学放大正性抗蚀剂组合物，更具体地涉及一种可用于EB或EUV平版印刷曝光步骤有效的化学放大正性抗蚀剂组合物，以及涉及一种使用该组合物的图案化方法。

背景技术

在对于IC更高集成的最新推动中，希望形成更精细尺寸的图案。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，经常使用利用酸催化技术的化学放大抗蚀剂组合物，以获得高灵敏度和分辨率。因为化学放大抗蚀剂组合物中使用的材料必须对用于图案曝光的能量辐射具有一定透射率水平，所以根据能量辐射波长从许多材料中选择合适的材料。

如本领域中所公知，通过改进常规的双组分抗蚀剂体系，研发了如今商业实施的化学放大正性抗蚀剂组合物。这些组合物通常由两种主要功能组分组成：具有酸性官能团的聚合物，和当暴露于高能辐射时能够产生酸的酸产生剂时，所述酸性官能团使得聚合物可溶于碱性显影剂，其中一些或全部酸性官能团被酸不稳定保护基保护，使得聚合物不可溶于碱性显影剂中。但是，必须控制由酸产生剂产生的酸的活性，以获得高分辨率。为此，必须添加碱性化合物作为附加组分。

ArF和F₂平版印刷中排除包含芳香骨架的基础树脂，因为它们显著吸收ArF准分子激光和F₂激光辐射。这些树脂在KrF准分子激光器和EB平版印刷中用作主要组分，因为芳香骨架具有高抗蚀性，并且酚羟基用作基材的附着性基团，以提供良好的物理性能。对于研发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树脂作为基体材料的较大可能性。

关于包括芳香骨架的聚合物，迄今最通常使用包括4-羟基苯乙烯重复单元的聚合物。这种聚合物在重复单元之内具有弱酸值的酚羟基，而该官能团显示良好的对基材的附着性以及碱性显影剂中的溶解性。如果该聚合物与用酸不稳定保护基保护酚羟基相结合，或具有用酸不稳定保护基保护的(甲基)丙烯酸重复单元，则可以由酸催化剂引发碱性显影剂中的溶解性转变。基于这一构思，已经建议许多聚合物。例如在JP-A 2008-95009中，形成线宽度为70nm的直角形图案。

另一方面，如果取代基为脂环基，(甲基)丙烯酸重复单元在波长200nm附近显示可忽略的吸收，并且可以经由共聚轻易地制备各种共聚物。许多包含(甲基)丙烯酸重复单元的聚合物被用作适合暴露于ArF准分子激光的抗蚀剂。尽管波长200nm附近吸收更大，其酯取代基具有芳香骨架的那些(甲基)丙烯酸重复单元不仅显示出高抗蚀性，而且具有当图案形成时显示线边缘粗糙度降低的趋势。JP-A 2007-114728中建议其对于EB或EUV平版印刷的应用。

在上述抗蚀剂组合物的显影过程中，对各种材料进行了许多改进，以改善抗蚀剂性能。已经报告碱性化合物的许多改进，用于抑制酸扩散。例如，与用于ArF浸渍平版印刷的抗蚀剂组合物结合，所述ArF浸渍平版印刷包括以在抗蚀膜上形成水层的设置，将抗蚀膜暴露于ArF准分子激光，JP-A 2008-133312建议使用具有与其连接的碱性化合物的聚合物，以防止碱性化合物迁移和扩散进入与抗蚀膜接触的水相，改变抗蚀剂表层区的分辨率。

作为具有含氮部分结构的示例性聚合物，JP-A 2009-86310中公开一种使用带杂环聚合物的抗蚀剂组合物，虽然这不是为了抑制酸扩散。

引文列表

专利文献1：JP-A 2008-95009(USP 7501223)

专利文献2：JP-A 2007-114728(USP 7449277)

专利文献3：JP-A 2008-133312

专利文献4：JP-A 2009-86310(US 2009087789，EP 2042925)

专利文献5：JP-A H07-319155

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

专利文献7：JP-A 2008-102383(US 2008096128)

专利文献8：JP-A 2004-115630

专利文献9：JP-A 2005-008766(US 2004260031)

发明内容