用于EB或EUV平版印刷的化學放大負性抗蝕劑組合物和圖案化方法技術

提供一種化學放大負性抗蝕劑組合物，包括(A)堿可溶性聚合物，(B)酸產生劑，和(C)作為堿性組分的含氮化合物，該聚合物(A)在酸催化劑存在下變為堿不溶性。在側鏈上具有仲或叔胺結構的堿性聚合物用作組分(A)和(C)。由EB或EUV平版印刷方法處理負性抗蝕劑組合物可以形成精細尺寸的抗蝕劑圖案，優點包括堿均勻擴散、LER改善、酸在基材界面的鈍化受控和咬邊程度降低。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】提供一種化學放大負性抗蝕劑組合物，包括(A)堿可溶性聚合物，(B)酸產生劑，和(C)作為堿性組分的含氮化合物，該聚合物(A)在酸催化劑存在下變為堿不溶性。在側鏈上具有仲或叔胺結構的堿性聚合物用作組分(A)和(C)。由EB或EUV平版印刷方法處理負性抗蝕劑組合物可以形成精細尺寸的抗蝕劑圖案，優點包括堿均勻擴散、LER改善、酸在基材界面的鈍化受控和咬邊程度降低?！緦＠f明】用于EB或EUV平版印刷的化學放大負性抗蝕劑組合物和圖案化方法本申請是申請日為2011年2月16日、專利技術名稱為“用于EB或EUV平版印刷的化學放大負性抗蝕劑組合物和圖案化方法”的中國專利申請N0.201110105553.X的分案申請。
本專利技術涉及一種用于EB或EUV平版印刷的化學放大負性抗蝕劑組合物，更具體地涉及一種用于通過EB或EUV平版印刷處理半導體和光掩模基材的包括堿性聚合物的化學放大負性抗蝕劑組合物，以及涉及一種使用其的圖案化方法。
技術介紹
在最近對于LSI裝置中更高集成和運行速度的推動下，希望使圖案標準小型化。曝光方法和抗蝕劑組合物被大量改造，以滿足這種需求。特別是當通過平版印刷形成特征尺寸為0.2 μ m或更小的抗蝕劑圖案時，使用KrF和ArF準分子激光輻射、電子束(EB)等作為曝光光源，以及使用對這種高能輻射具有高靈敏度并提供高分辨率的化學放大抗蝕劑組合物作為光致抗蝕劑。 抗蝕劑組合物包括溶解曝光區域的正性抗蝕劑組合物，和保留曝光區域成為圖案的負性抗蝕劑組合物。根據所需抗蝕劑圖案從中選擇合適的組合物。通常，化學放大負性抗蝕劑組合物包括通?？扇苡谒詨A性顯影劑的聚合物，曝光時分解產生酸的酸產生劑，和在用作催化劑的酸存在下引起聚合物交聯由此使得聚合物不可溶于顯影劑的交聯劑(有時交聯劑被引入聚合物中)。通常，添加堿性化合物用于控制曝光時產生的酸的擴散。 包括可溶于水性堿性顯影劑并且包括酚單元作為堿可溶性單元的聚合物的一類的許多負性抗蝕劑組合物被顯影，特別是當采用其暴露于KrF準分子激光時。這些組合物未曾用于ArF準分子激光平版印刷，因為酹單元不透射(transmissiv)對于波長為150至220nm光的曝光。最近，認識到這些組合物作為能夠形成精細尺寸圖案的EB和EUV平版印刷的負性抗蝕劑組合物同樣具有吸引力。示例性組合物在JP-A 2006-201532、JP-A2006-215180 和 JP-A 2008-249762 中描述。 在如上述抗蝕劑組合物的研發過程中，要求抗蝕劑組合物不僅顯示高分辨率，而且顯示高抗蝕性，所述高分辨率是抗蝕膜的基本功能。這是因為隨著圖案特征尺寸降低，抗蝕膜必定變薄。實現這種高抗蝕性的已知手段是在羥基苯乙烯基聚合物中弓I入包含芳族環和非芳族環的多環化合物作為輔助組分，其中非芳族環具有與芳族環共軛的碳-碳雙鍵，例如茚或苊烯。這一點在JP-A 2008-249762中公開。 還是在如上述抗蝕劑組合物的研發過程中，已對單獨組分進行改進，以改善抗蝕劑性能。關于抑制酸擴散的堿性化合物，已經報告許多改進。為在適合于ArF浸潰平版印刷的抗蝕劑組合物中使用，所述ArF浸潰平版印刷包括在抗蝕膜上形成水層和暴露于ArF準分子激光輻射，例如JP-A 2008-133312中已建議一種具有與其鍵合的堿性化合物的聚合物。這種聚合物有效地防止堿性化合物遷移和擴散到與抗蝕膜接觸的水相中，從而改變抗蝕劑表面區域的分辨率。 另一個具有含氮部分結構的聚合物的已知實例在JP-A 2009-86310中公開。在抗蝕劑組合物中使用具有雜環的聚合物，雖然不是為了抑制酸擴散。 引文列表 專利文獻I JP-A 2006-201532 (US 20060166133，EP 1684118，CN 1825206) 專利文獻2 JP-A 2006-215180 專利文獻3 JP-A 2008-249762 (US 2008241751，EP 1975711, CN101387831) 專利文獻4 JP-A 2008-133312 專利文獻5 JP-A 2009-86310 (US 2009087789, EP 2042925) 專利文獻6 JP-A 2009-263487 (US 2009269696，EP 2112554) 專利文獻7 JP-A 2008-102383 (US 2008096128)
技術實現思路
為滿足對于精細特征尺寸圖案的上升需求，已經進行各種努力來改進使用堿性化合物的普通類型的負性抗蝕劑組合物。隨著圖案特征尺寸降低到0.1 μ m或更小的非常精細的尺寸，一些問題變得更加突出，例如在圖案特征之間遺留細線形式的抗蝕劑層的橋聯問題，和降低線邊緣粗糙度(LER)。常規的抗蝕劑組合物不能克服這些問題。 可加工基材的材料引起抗蝕劑圖案改變其靠近基材的輪廓的現象被稱為“基材毒化”問題，其變得更加嚴重。隨著所需圖案的特征尺寸降低，即使細微的輪廓改變也變得顯著。在處理具有氧氮化鉻層作為最外層表面的光掩模板坯時，這一點尤其是這樣?；瘜W放大負性抗蝕劑組合物被涂布在光掩模板還的氮氧化鉻(chromium oxynitride)層上，以形成圖案化的抗蝕膜。處理期間，抗蝕劑圖案在與基材接觸的地方發生凹陷，這被稱為“咬邊”問題。常規的抗蝕劑組合物并未完全克服咬邊問題。 本專利技術的目的是提供一種化學放大負性抗蝕劑組合物，其適宜于由EB或EUV平版印刷處理形成特征為LER降低和基材毒化最小化的圖案，以及提供一種使用該化學放大負性抗蝕劑組合物的圖案化方法。 本專利技術涉及一種適合用于EB或EUV平版印刷而非浸潰平版印刷的化學放大負性抗蝕劑組合物，如專利文獻4中所述，在所述浸潰平版印刷中，抗蝕膜表面與水或流體接觸。本【專利技術者】已經發現當將在側鏈上具有仲胺或叔胺結構的聚合物用作抗蝕劑組合物中的堿性化合物時，其有助于降低LER和基材毒化。 在一個方面，本專利技術提供一種用于EB或EUV平版印刷的化學放大負性抗蝕劑組合物，包括㈧堿可溶性聚合物，⑶能夠產生酸催化劑的酸產生劑，和(C)作為堿性組分的含氮化合物，作為組分(A)的聚合物在有或沒有交聯劑存在下、在酸催化劑作用下變為堿不溶性。包括通式(I)和(2)的重復單元并且具有1，000至50，000的重均分子量的堿性聚合物PB用作組分㈧和(C)兩者。 /H I1 /H R1 \ / >=o\H ( ho) \0 /pJq\B Ai/ <播轉.z>； L1 j tB/ N.l/ 、r%4R R4 (I)(2) 其中A為單鍵或可以被醚氧原子分隔的C1-Cltl亞烷基#各自獨立地為氫或甲基；R2各自獨立地為C1-C6烷基出1、B2和B3各自獨立地為單鍵，或為選自可以包含醚氧原子的直鏈或支KC1-Cltl亞烷基、可以被醚氧原子分隔的二價C5-Cltl脂環基、可以被醚氧原子分隔的二價C6-C14芳基，以及包括上述至少一種的組合的鍵基<?和Z2各自獨立地為單鍵、-C0-0-或-0-C0-，條件是當B^B2和B3包含醚氧原子時，Z1和Z2不形成-0-0-結構，以及當Z2為-C0-0-或-0-C0-時，B3不為單鍵；本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于EB或EUV平版印刷的化學放大負性抗蝕劑組合物，包括(A)堿可溶性聚合物，(B)能夠產生酸催化劑的酸產生劑，和(C)作為堿性組分的含氮化合物，所述作為組分(A)的聚合物在有或沒有交聯劑存在下，在酸催化劑作用下變為堿不溶性，其中包括通式(1)和(2)分別表示的重復單元(1)和(2)并且具有1,000至50,000的重均分子量的堿性聚合物PB用作組分(A)和(C)兩者，其中A為單鍵或可被醚氧原子分隔的C1?C10亞烷基，R1各自獨立地為氫或甲基，R2各自獨立地為C1?C6烷基，B1、B2和B3各自獨立地為單鍵，或為選自可包含醚氧原子的直鏈或支化C1?C10亞烷基、可被醚氧原子分隔的二價C5?C10脂環基、可被醚氧原子分隔的二價C6?C14芳基，以及包括上述至少一種的組合的鍵基，Z1和Z2各自獨立地為單鍵、?CO?O?或?O?CO?，條件是當B1、B2和B3包含醚氧原子時，Z1和Z2不形成?O?O?結構，以及當Z2為?CO?O?或?O?CO?時，B3不為單鍵，R3和R4各自獨立地為氫或可包含雜原子的一價C1?C10烴基，條件是R3和R4不同時為氫，R3和R4可與和其連接的氮原子一起鍵合成環，以及當它們成環時，R3和R4為可以包含雜原子的二價C2?C12烴基，B3可與R3或R4以及和其連接的氮原子一起鍵合成環，在這種情況下，含氮環為5?元至7?元的環，其排除孤對氮原子賦予含氮環芳香性的環結構，以及含氮環不是芳族環，a為0至4的整數，b為1至5的正整數，p為0或1，q為0，t為0至2的整數，條件是當q＝0時，與主鏈碳鍵合的B1中的原子為醚氧原子或形成芳族環的碳原子，以及當q＝0和Z1和Z2為單鍵時，B1、B2和B3的一個或多個應包含來源于亞烷基或芳基的至少兩個連續的碳原子。...

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：增永恵一，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，
類型：發明
國別省市：日本;JP