[发明专利]放射线敏感树脂组合物、使用其的图案形成方法、聚合物及化合物

说明书

技术领域

本发明涉及放射线敏感树脂组合物、使用其的图案形成方法、聚合物及化合物。

背景技术

随着半导体器件、液晶器件等各种电子器件结构的微细化，要求光刻工序中的抗蚀图案也微细化。现在，可以用例如ArF准分子激光形成线宽90nm左右的微细抗蚀图案，但今后要求更微细的图案形成。

在这类图案形成中，化学增幅型抗蚀剂得到广泛利用。这种化学增幅型抗蚀剂由含有酸解离性基团的聚合物和含有通过放射线照射会产生酸的放射线敏感酸产生物的组合物形成。上述化学增幅型抗蚀剂具有酸解离性基团会由于由曝光产生的酸而解离、使得曝光部对碱显影液的溶解性增大的性质，由此可形成图案。

在这类化学增幅型抗蚀剂中，为了促进上述酸解离性基团的解离反应，确保曝光部对碱显影液的充分的溶解性，在曝光后进行加热（曝光后烘烤（PEB））。作为该PEB温度，通常采用100～180℃左右，但在这样的PEB温度下，有时会出现上述酸向未曝光部的扩散增大、LWR（Line Width Roughness）、DOF（Depth Of Focus）等光刻性能降低、得不到良好的微细图案的情况。因此，为了提高LWR、DOF等，可以考虑降低PEB温度，但如仅降低PEB温度，酸解离性基团的解离反应的速度会降低，曝光部对显影液的溶解变得不充分，从而导致图案形成困难。

因此，人们考虑通过使放射线敏感组合物的聚合物所具有的酸解离性基团更容易解离来降低PEB温度。作为此类放射线敏感组合物，已被提出的技术方案例如有具有含酸解离性基团的树脂、所述酸解离性基团具有特定缩醛结构的正型感光性树脂组合物（可参见日本特开2008－304902号公报）、具有含二种结构单元的树脂、所述二种结构单元分别具有叔酯结构及羟烷基的正型抗蚀剂组合物（可参见日本特开2009－276607号公报）等。但是，在这些组合物中，酸解离性基团的解离性提高的程度小，不能充分降低PEB温度。

鉴于上述情况，非常期望开发出一种即使在PEB温度为低温的情况下、仍可形成良好的微细图案的化学增幅型抗蚀剂用的放射线敏感树脂组合物。

专利文献：

专利文献1：日本特开2008-304902号公报

专利文献1：日本特开2009-276607号公报

发明内容

本发明是基于上述情况而作出的，旨在提供能使PEB温度下降且以LWR、DOF等为指标的光刻性能优异并能充分满足作为抗蚀剂基本特性的灵敏度等及耐蚀刻性的化学增幅型抗蚀剂用的放射线敏感树脂组合物、使用其的图案形成方法、上述放射线敏感树脂组合物中使用的聚合物及化合物。此外，本发明还旨在提供即使在PEB温度为低温的情况下、仍能抑制桥接缺陷及浮渣产生且LWR性能优异、可以形成良好的微细图案的抗蚀膜用的放射线敏感树脂组合物以及使用其的图案形成方法。

为解决上述课题而作出的发明是含有以下成分的放射线敏感树脂组合物：

〔A〕由一或多种聚合物构成的聚合物成分（以下也称作“〔A〕聚合物成分”）及

〔B〕放射线敏感酸产生物（以下也称作“〔B〕酸产生物”），

上述〔A〕聚合物成分中的至少一种聚合物具有下式（1）表示的结构单元（I）。

〔化1〕

（式（1）中，R¹是氢原子、氟原子、甲基或三氟甲基。R²是碳数为5～21的直链烷基。Z是核原子数为4～20的2价的脂环式烃基或脂肪族杂环基。其中，上述脂环式烃基及脂肪族杂环基所具有的氢原子的一部分或全部可被取代。）

该放射线敏感树脂组合物含有〔A〕聚合物成分和〔B〕酸产生物，所述〔A〕聚合物成分中的至少一种聚合物具有下式（1）表示的结构单元（I）。上述结构单元（I）为具有以下结构的酸解离性基团：在上述脂环式烃基及脂肪族杂环基中，与酯基结合的碳原子上结合有碳数在5以上的直链烷基。这种酸解离性基团容易因〔B〕酸产生物所产生的酸而解离，其结果，即使使PEB温度较以往降低，上述放射线敏感树脂组合物中由酸引起的解离反应仍能充分进行。此外，通过使PEB温度降低，上述放射线敏感树脂组合物可在提高以LWR、DOF为指标的光刻性能的同时，抑制桥接缺陷及浮渣的产生，从而能形成更良好的微细图案。此外，该放射线敏感树脂组合物在灵敏度及耐蚀刻性方面也优异。

上式（1）中的Z优选为单环。通过上述Z为单环，该放射线敏感树脂组合物在灵敏度、LWR及DOF方面更优异，耐蚀刻性也提高。此外，该放射线敏感树脂组合物能抑制桥接缺陷及浮渣的产生。