抗蚀剂添加剂及包含该抗蚀剂添加剂的抗蚀剂组合物的制作方法

专利名称：抗蚀剂添加剂及包含该抗蚀剂添加剂的抗蚀剂组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及抗蚀剂添加剂及包含该抗蚀剂添加剂的抗蚀剂组合物，该添加剂改善抗蚀剂膜表面的疏水性以防止在浸没式光刻工艺过程中抗蚀剂膜中的材料在水中被浸出，并且在显影工艺过程中通过脱保护反应转化成具有亲水性。
背景技术：
随着近年来大规模集成电路(LSI)具有更高的集成度和更高的速度，需要光致抗蚀剂的准确微图案化。作为形成抗蚀图案中所用的曝光光源，来自汞灯的g_线(436nm)或
1-线(365nm)已被广泛使用。然而，由于通过调节曝光波长所获得的分辨率改进接近物理极限，所以使用较短波长的方法被引入作为更精细的光致抗蚀剂的图案化技术。例如，正在使用具有比i_线(365nm)更短波长的KrF受激准分子激光(248nm)、ArF受激准分子激光等。在使用ArF受激准分子激光作为光源的ArF浸没式光刻法中，在投影透镜和晶片衬底之间的空间充满水。根据该方法，即使使用具有1.0以上的NA的透镜，也可以利用水在193nm处的折射率来形成图案，并且此方法通常被称为浸没式光刻法。然而，由于抗蚀剂膜直接与水接触，光产酸剂所产生的酸或抗蚀剂膜中所含作为淬灭剂的胺化合物可以容易地溶解在水中。因此，抗蚀剂图案由于溶胀而可能变形或可能崩溃，或可能产生各种缺陷如气泡和水印。因此，已经提出一种在抗蚀剂膜和水之间形成保护膜或上覆膜以防止抗蚀剂膜与诸如水的介质接触的方法。这样的抗蚀剂保护膜需要形成在抗蚀剂膜上，同时在不与抗蚀剂膜相互混合的情况下在曝光波长处具有足够的光透射率从而不中断曝光，需要在液体浸没式光刻过程中具有稳定性并且保持而不被介质如水浸出，以及需要容易地溶解在显影过程中作为显影剂的碱溶液中。
现有技术专利文献1:韩国专利申请公开第2011-0084848(2011年7月26日公开)专利文献2:韩国专利申请公开第2007-0072895(2007年7月6日公开)专利文献3:韩国专利申请公开第2007-0079009(2007年8月3日公开)专利文献4:韩国专利申请公开第2008-0000522 (2008年I月2日公开)

发明内容
因此，考虑到上述问题已做出本发明，并且本发明的一个目的是提供一种抗蚀剂添加剂，该添加剂改善抗蚀剂膜表面的疏水性以防止在浸没式光刻工艺过程中抗蚀剂膜中的材料在水中被浸出，并且在显影工艺过程中通过脱保护反应转化成具有亲水性。本发明的另一个目的是提供一种包含该抗蚀剂添加剂的抗蚀剂组合物，以及一种使用该抗蚀剂组合物形成抗蚀剂图案的方法。
根据本发明，上述和其它目的可以通过提供由下式I表示的抗蚀剂添加剂来实现。
权利要求
1.一种抗蚀剂添加剂，由下式I表示:
2.根据权利要求1所述的抗蚀剂添加剂，其中，所述疏水性基团选自卤原子和C1-C20齒代烧基。
3.根据权利要求1所述的抗蚀剂添加剂，其中，在式2中，R31选自Cl-ClO烷基、(C1-C10烷氧基)烷基、C3-C14单环环烷基、C8-C18 二环环烷基、C10-C30三环环烷基、C10-C30四环环烷基、甲酰基、(C1-C10烷基)羰基、(C3-C18环烷基)羰基、(C1-C10烷基)羧基和(C3-C18环烷基)羧基。
4.根据权利要求1所述的抗蚀剂添加剂，其中，在式2中，R31选自甲酰基、乙酰基、甲氧基甲基、叔丁基擬基、叔丁氧基擬基、环己基擬基、环戍基擬基、环羊基擬基、金刚烧基擬基和双环[2，2，1]庚基甲基羰基。
5.根据权利要求1所述的抗蚀剂添加剂，其中，在式2中，R33选自
6.根据权利要求1所述的抗蚀剂添加剂，其中，在式2中，R33选自叔丁基、三甲基甲娃烧基、轻基_2_乙基、1_甲氧基丙基、1_甲氧基_1_甲基乙基、1_乙氧基丙基、1_乙氧基-1-甲基乙基、1-甲氧基-1-乙基、1-乙氧基-1-乙基、叔丁氧基_2_乙基、1_异丁氧基-1-乙基和由下式3a 3k表示的基团:
7.根据权利要求1所述的抗蚀剂添加剂，其中，在式I中，R4选自:C1-C20氟代烷基；和包含选自氟基和氟代烷基中至少一种官能团的C1-C20烷基、C3-C14单环环烷基、C8-C18二环环烷基、C10-C30三环环烷基、C10-C30四环环烷基、(C1-C10烷基)羰基、(C3-C30环烷基)羰基、(C1-C10烷基)羧基、(C1-C20烷氧基)烷基和(C3-C30环烷基)氧烷基。
8.根据权利要求1所述的抗蚀剂添加剂，其中，在式I中，R4选自三氟甲基、二(三氟甲基)异丙基、五氟乙基和七氟丙基。
9.根据权利要求1所述的抗蚀剂添加剂，其中，在式I中，R5是选自
10.根据权利要求1所述的抗蚀剂添加剂，其中，在式I中，R5选自叔丁基、三甲基甲娃烧基、轻基_2_乙基、1_甲氧基丙基、1_甲氧基_1_甲基乙基、1_乙氧基丙基、1_乙氧基-1-甲基乙基、1-甲氧基-1-乙基、1-乙氧基-1-乙基、叔丁氧基_2_乙基、1_异丁氧基-1-乙基和由下式3a 3k表示的基团:
11.根据权利要求1所述的抗蚀剂添加剂，其中，在式I中，在该抗蚀剂添加剂的共聚物中包含重复单元m的量为5 15mol%。
12.根据权利要求1所述的抗蚀剂添加剂,其中，该抗蚀剂添加剂选自由下式5 10表示的化合物: 式5
13.根据权利要求1所述的抗蚀剂添加剂，其中，利用凝胶渗透色谱法测量的抗蚀剂添加剂的聚苯乙烯当量重均分子量在1，000 50，000g/mol的范围内。
14.根据权利要求1所述的抗蚀剂添加剂，其中，所述抗蚀剂添加剂的重均分子量/数均分子量之比在I 5的范围内。
15.一种抗蚀剂组合物,包含根据权利要求1 14中任一项所述的抗蚀剂添加剂、抗蚀剂基础聚合物、产酸剂和溶剂。
16.根据权利要求15所述的抗蚀剂组合物，其中，所述抗蚀剂添加剂的量基于所述抗蚀剂组合物的总重量在0.05 5重量％的范围内。
17.根据权利要求15所述的抗蚀剂组合物，其中，所述产酸剂包括选自下式14和15表示的化合物中的至少一种化合物: 式14
18.根据权利要求15所述的抗蚀剂组合物，其中，所述产酸剂的量基于100重量份的所述抗蚀剂组合物的固体在0.3 10重量份的范围内。
19.根据权利要求15所述的抗蚀剂组合物，还包含选自碱溶性淬灭剂、酸扩散淬灭剂、表面活性剂及其任意混合物中的添加剂。
20.一种形成抗蚀剂图案的方法，所述方法包括: 通过在衬底上涂布根据权利要求15所述的抗蚀剂组合物而形成抗蚀剂膜； 加热所述抗蚀剂膜，并对所述抗蚀剂膜曝光以形成预定图案；和 对所曝光的图案进行显影。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述曝光使用选自KrF受激准分子激光、ArF受激准分子激光、极紫外激光、X-射线和电子束中的光源进行。
全文摘要
本发明公开一种由下式1表示的抗蚀剂添加剂和包含该添加剂的抗蚀剂组合物。所述抗蚀剂添加剂改善抗蚀剂膜表面的疏水性以防止材料在浸没式光刻的曝光过程中在水中浸出，并在显影过程中通过脱保护反应转变成具有亲水性。结果，形成具有优异敏感性和高分辨率的抗蚀剂膜微图案。在式1中，取代基的定义如说明书中所述。
文档编号G03F7/004GK103186044SQ20121057543
公开日2013年7月3日 申请日期2012年12月26日 优先权日2011年12月28日
发明者韩俊熙, 朱炫相, 金真湖, 任铉淳 申请人:锦湖石油化学株式会社