[发明专利]聚合物、化学增幅负抗蚀剂组合物和图案形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚合物、包含该聚合物的化学增幅负抗蚀剂组合物和使用该组合物的图案形成方法。

背景技术

为了满足近来在集成电路中对于更高集成化的更求，对于图案形成需要更精细的特征尺寸。在形成具有0.2μm或更低的特征尺寸的抗蚀剂图案中，由于高感度和分辨率，该领域中典型地使用利用光致生成的酸作为催化剂的化学增幅抗蚀剂组合物。通常，使用高能量射线例如UV、深UV、EUV或电子束(EB)作为这些抗蚀剂组合物曝光的光源。其中，所述EB或EUV光刻被认为最具吸引力的，因为超细图案可预期。

抗蚀剂组合物包括曝光区域被溶去的正型抗蚀剂细合物和曝光区域作为图案被留下的负型抗蚀剂细合物。依据想要的抗蚀剂图案从其中选择合适的组合物。一般来说，化学增幅负抗蚀剂组合物包含通常可溶于水性碱性显影液中的聚合物，经曝光而分解产生酸的产酸剂，和在用作催化剂的酸的存在下引起该聚合物分子间交联的交联剂，从而致使该聚合物不溶于显影液。一般地，加入碱性化合物以控制经曝光产生的酸的扩散。

已经开发了尤其是用于KrF准分子激光器光刻的许多该类型的负抗蚀剂组合物，其包含可溶于水性碱性显影液且包括酚单元作为碱溶性单元的聚合物。这些组合物还没有应用于ArF准分子激光光刻，由于该酚单元在150到220nm的曝光的光下是不透光的。最近，这些组合物再次被认为作为能够形成超细图案的用于EB和EUV光刻的负抗蚀剂组合物是有吸引力的。在JP-A 2006-201532、JP-A 2006-215180和JP-A 2008-249762中描述了示例性的组合物。

引用文献列表

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

专利文献4：JP-A H08-202037

专利文献5：JP-A 2001-226430

专利文献6：JP-A 2008-133448

专利文献7：JP-A 2008-102383

发明内容

为了满足降低图案的特征尺寸的要求，在使用典型的酚单元羟基苯乙烯单元的这样类型的负抗蚀剂组合物中已经进行了很多的改进。随着图案尺寸变成精细到0.1μm或更小，降低精细图案的线边缘粗糙度(LER)变得比以往更加重要。通过降低抗蚀剂膜的感度可以在一定程度上提高LER。然而，对于预期形成超细的图案的EB光刻，与KrF和ArF光刻相比，但是对于图案刻写需要花费时间长，该抗蚀剂膜更需要具有高感度以提高生产量。

降低基础聚合物的分子量也可以有助于LER的降低。然而，负抗蚀剂组合物被设计成通过交联基础聚合物以增加它的分子量而使曝光区域不溶，因此，基础聚合物降低的分子量表明需要进一步加速交联反应。结果，抗蚀剂膜的感度降低。图像刻写的产量因此而降低。

已经进行了很多尝试来克服上述讨论的LER和生产量的问题。在使用具有100nm或更小厚度的抗蚀剂薄膜形成具有0.1μm或更小线宽的图案的尝试中，从现有技术材料的结合中几乎得不到想要的性质。存在对某些改进的需求。

本发明的目的在于提供聚合物，当其在化学增幅负抗蚀剂组合物中作为一种组分使用时，可被加工形成具有降低的LER的图案，并显示出实际可接受的感度，尽管在该方法中分子量低。另一个目的是提供包含该聚合物的化学增幅负抗蚀剂组合物，和使用该组合物的图案形成方法。

本发明人已经发现可以制备聚合物，其包含如下所示的由通式(1)和/或(2)表示的侧链上具有N，N’-双(烷氧基甲基)四氢嘧啶酮或N，N’-双(羟甲基)四氢嘧啶酮结构的重复单元；以及当将其加工形成图案时，包含该聚合物的化学增幅负抗蚀剂组合物具有降低的LER和高分辨率的优点。

一方面，本发明提供聚合物，其包含至少一种选自由通式(1)和(2)表示的侧链上具有N，N’-双(烷氧基甲基)四氢嘧啶酮或N，N’-双(羟甲基)四氢嘧啶酮结构的重复单元的重复单元。