专利名称：新型具有含氟碳负离子结构的盐及其衍生物、光产酸剂以及使用其的抗蚀材料和图案形 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及作为抗蚀材料的光产酸剂等适合使用的新型具有含氟碳负离子结构 的盐及其衍生物、光产酸剂以及使用其的抗蚀材料和图案形成方法。
背景技术：
近年来，伴随LSI的高集成化和高速度化，图案规则(patternrule)的微细化正急 速发展。该背景中，通过曝光光源的短波长化、例如从汞灯的i射线(365nm)向KrF准分子 激光(248nm)的短波长化使得64M比特(加工尺寸为0. 25 μ m以下)的DRAM (动态随机存 取存储器、Dynamic Random Access Memory)的批量生产成为可能。进而为了实现制造集 成度256M和IG以上的DRAM，正式研究使用了 ArF准分子激光(193nm)的光刻，正研究通过 组合高NA的透镜(NA彡0.9)得到的65nm节点(node)的装置。接下来的45nm节点的装 置制作中作为候补可列举利用波长157nm的F2激光，但由于扫描机的成本提高、光学系的 变更、抗蚀剂的低蚀刻耐性等中体现的诸多问题，其应用被推迟了。并且，作为代替F2光刻 而提出了 ArF浸没式光刻，现在正在开始引入该ArF浸没式光刻。此外，在45nm以下的设 计规则中，超紫外线(EUV)光刻有望受到青睐。作为适于这样的曝光波长的抗蚀剂，“化学增幅型抗蚀材料”受到瞩目。这是一种 图案形成材料，其含有通过辐射线的照射(以下称为“曝光”。)形成酸的感辐射线性产酸 剂(以下称为“光产酸剂”)，通过将由曝光产生的酸作为催化剂的反应，改变曝光部与非曝 光部对显影液的溶解度以形成图案。对于用于这样的化学增幅型抗蚀材料的光产酸剂也进行了各种研究。现有的将 KrF准分子激光作为光源的化学增幅型抗蚀材料中使用的这样的产生烷烃磺酸或者芳烃磺 酸的光产酸剂作为上述ArF化学增幅型抗蚀材料的成分使用时，可知用于切断树脂的酸不 稳定基团的酸强度不充分，完全不清晰，或者不适于以低感光度制造装置。为此，作为ArF化学增幅型抗蚀材料的光产酸剂，通常使用产生酸强度高的全氟 烷基磺酸的物质，但全氟辛烷磺酸、或者其衍生物已知取其字头文字的PF0S，源自C-F键的 稳定性(非分解性)和疏水性、源自亲油性的生态浓缩性、蓄积性成为问题。进而碳数5以 上的全氟烷基磺酸、或者其衍生物也开始提起上述问题。为了应对这样的与PFOS相关的问题，各公司进行了维持酸性度的高度、并具有回 避PFOS骨架结构的光产酸剂的开发。专利文献1中示出，作为阴离子具有酰亚胺或者甲酸(methide acid)的化合物对 有机溶剂具有溶解性、提高催化剂活性，因此作为引发剂、固化剂或者催化剂是有效的，其 后公开了将这样的具有酰亚胺或者甲酸的化合物用作化学增幅型抗蚀材料的光产酸剂的 多个例子(专利文献2、专利文献3、专利文献4、专利文献5和专利文献6)。此外，专利文 献7中报导了将具有与甲基化阴离子(碳数1的碳负离子)类似的含氟碳负离子的盐作为 光产酸剂发挥作用。进而专利文献8中公开了使用聚合性的阳离子进行聚合、使光产酸剂自身固定在抗蚀剂树脂中、作为阴离子使用酰亚胺或者甲酸的方法。
日本特表平11-501909号公报 日本特开2002-268223号公报 日本特开2004-85657号公报 日本特开2005-173464号公报 日本特开2007-86166号公报 日本特开2007-241121号公报 日本特开2007-219411号公报 日本特开2007-316600号公报
权利要求
一种具有下述通式(1)所示的含氟碳负离子结构的酸或具有含氟碳负离子结构的盐，所述通式(1)中，n表示1～3的整数；R’表示氢原子或碳数1～3的取代或无取代的烷基；R表示碳数1～10的直链状或支链状的烷基、碳数1～10的直链状或支链状的至少末端部具有聚合性双键的链烯基、碳数3～20的脂环式有机基、由碳数3～20的脂环式有机基与直链状的亚烷基形成的有机基、碳数3～30的单环式或多环式内酯、或者碳数6～20的芳基，其中，该烷基、链烯基、脂环式有机基、由脂环式有机基与直链状的亚烷基形成的有机基、单环式或多环式内酯和芳基上的氢原子的一部分分或者全部任选被氟、羟基、羟基羰基、碳数1～6的直链状、支链状或环状的烷氧基取代；此外，构成该烷基、链烯基、脂环式有机基或由脂环式有机基与直链状的亚烷基形成的有机基的同一碳上的2个氢原子任选被1个氧原子取代而成为酮基；进而该烷基上的氢原子之一任选被2 丙烯酰氧基或2 甲基丙烯酰氧基取代；A表示下述基团中的任一种基团RF和RF’各自独立地表示碳数1～4的全氟烷基。FPA00001221965900011.tif,FPA00001221965900012.tif
2.一种下述通式(2)所示的由含氟碳负离子与鐺离子形成的盐，
3.一种下述通式(3)所示的含有含氟碳负离子的盐，
4.一种化学增幅抗蚀材料用的光产酸剂，其特征在于，其感应紫外线、远紫外线、超紫 外线(EUV)、电子射线、X射线、准分子激光、γ射线、或同步加速辐射线照射的高能量射线， 产生下述通式(4)所示的具有含氟碳负离子结构的酸，
5 一种化学增幅抗蚀材料用的光产酸剂，其特征在于，其感应紫外线、远紫外线、超紫 外线(EUV)、电子射线、X射线、准分子激光、γ射线、或同步加速辐射线照射的高能量射线， 含有根据权利要求2所述的由含氟碳负离子与鐺离子形成的盐。
6.一种生成权利要求4所述的通式(4)所示的具有含氟碳负离子结构的酸的方法，该 方法通过对权利要求5所述的光产酸剂照射紫外线、远紫外线、超紫外线(EUV)、电子射线、 X射线、准分子激光、Y射线、或同步加速辐射线照射的高能量射线，生成权利要求4所述的通式(4)所示的具有含氟碳负离子结构的酸。
7.一种抗蚀材料，其是含有基础树脂、光产酸剂和溶剂而成的抗蚀材料，其特征在于， 所述光产酸剂为产生权利要求4所述的通式(4)所示的具有含氟碳负离子结构的酸的光产 酸剂。
8.一种抗蚀材料，其是含有基础树脂、光产酸剂和溶剂而成的抗蚀材料，其特征在于， 所述光产酸剂为权利要求5所述的光产酸剂。
9.根据权利要求7或8所述的抗蚀材料，其特征在于，基础树脂为将选自烯烃、含氟烯 烃、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、含氟丙烯酸酯、含氟甲基丙烯酸酯、降冰片烯化合物、含氟降 冰片烯化合物、苯乙烯系化合物、含氟苯乙烯系化合物、乙烯基醚和含氟乙烯基醚所组成的 组中的一种单体聚合而成的高分子聚合物、或、将二种以上的所述单体共聚而成的高分子 共聚物。
10.根据权利要求7或8所述的抗蚀材料，其特征在于，基础树脂为含有下述通式(5) 所示的重复单元的高分子化合物，
11.根据权利要求10所述的抗蚀材料，其特征在于，基础树脂的重复单元为下述通式(6)所示的重复单元，
12.根据权利要求10所述的抗蚀材料，其特征在于，基础树脂的重复单元为下述通式(7)所示的重复单元，
13.根据权利要求10所述的抗蚀材料，其特征在于，基础树脂的重复单元为下述通式 (8)所示的重复单元，
14.根据权利要求7或8所述的抗蚀材料，其特征在于，基础树脂含有下述通式(9)所 示的重复单元，
15.根据权利要求7或8所述的抗蚀材料，其特征在于，基础树脂含有下述通式(23)所 示的重复单元，
16.一种化学增幅正型抗蚀材料，其为根据权利要求7 15任一项所述的抗蚀材料，其 中，基础树脂对显影液不溶或者难溶、因酸而对显影液可溶。
17.一种图案形成方法，其特征在于，该方法包括将根据权利要求7 16任一项所述的抗蚀材料涂布到基板上的工序；加热处理后隔着 光掩模以波长300nm以下的高能量射线曝光的工序；和根据需要加热处理后，使用显影液 显影的工序。
18.根据权利要求17所述的图案形成方法，其特征在于，该方法为浸没式光刻法，所述 浸没式光刻法为使用波长193nm的ArF准分子激光，在涂布了抗蚀材料的基板与投影透镜 之间插入水、或具有比大气中的折射率高的折射率的水以外的液体。
19.一种下述式(11)所示的3-羟基-1，1-双(三氟甲烷磺酰基)丁烷。
20.一种下述式(12)所示的3-甲基丙烯酰氧基-1，1-双(三氟甲烷磺酰基)丁烷三苯基硫鐺盐。
21.一种下述式(13)所示的3-(1_金刚烷羰氧基)-1，1_双(三氟甲烷磺酰基)丁烷三苯基硫鐺盐。
22.-种下述式(22)所示的3-苯基羰氧基-1，1-双(三氟甲烷磺酰基)丁烷三苯基
全文摘要
本发明提供一种具有下述通式(1)所示的含氟碳负离子结构的酸或具有含氟碳负离子结构的盐。其中，本发明可提供光产酸剂以及含有这样的光产酸剂的抗蚀材料，通过使用产生该酸的化学增幅抗蚀材料用的光产酸剂，对ArF准分子激光等为高感光度、所产生的酸(光产酸)的酸性度充分高、且具有对抗蚀溶剂高的溶解性和对树脂优异的相容性。
文档编号G03F7/004GK101970400SQ200980108659
公开日2011年2月9日 申请日期2009年3月10日 优先权日2008年3月13日
发明者久米孝司, 井上进, 成塚智, 永盛将士 申请人:中央硝子株式会社