化学放大型抗蚀剂组合物及使用该组合物的抗蚀剂膜的制造方法与流程

本发明涉及半导体器件、半导体集成电路等的制造中使用的化学放大型抗蚀剂组合物及使用该组合物的抗蚀剂膜的制造方法。

背景技术：

1、在半导体等器件的制造过程中，通常进行使用抗蚀剂组合物的光刻技术的微细加工。在微细加工的工序中，在硅晶片等半导体基板上形成薄的光致抗蚀剂层，用对应于目标器件的图案的掩模图案覆盖该层，并透过掩模图形对该层进行紫外线等活性光线的曝光，将曝光层显影得到光致抗蚀剂图形，将得到的光致抗蚀剂图形作为保护膜对基板进行蚀刻，从而形成与上述图形对应的微细凹凸。

2、需要更微细的抗蚀剂图案，并且需要能够实现这一点的抗蚀剂组合物。例如，为了得到高分辨率且形状良好的抗蚀剂图案，正在研究化学放大型抗蚀剂组合物(专利文献1和2)。

3、现有技术文献

4、专利文献

5、专利文献1：日本特开2010-250271号公报

6、专利文献2：日本特开2018-109701号公报

技术实现思路

1、发明所要解决的课题

2、本发明人认为，化学放大型抗蚀剂组合物及其用途仍存在一个以上问题需要改进。这些问题包括例如以下：溶质的溶解性不足；抗蚀剂图案呈锥状；未能获得充分矩形的抗蚀剂图案；显影前后膜薄化程度大；无法获得足够的分辨率；抗蚀剂图案的耐干蚀刻性不足；抗蚀剂膜的硬度不足；抗蚀剂图案的硬度不足；lwr不足；抗蚀剂组合物的灵敏度不足；抗蚀剂图案制造工序中受环境影响；无法形成具有高纵横比的抗蚀剂图案；抗蚀剂膜中的裂纹多；缺陷多；储存稳定性不良。

3、本发明是基于上述技术背景而完成的，提供一种化学放大型抗蚀剂组合物以及使用该组合物的抗蚀剂膜的制造方法。

4、用于解决课题的手段

5、本发明的化学放大型抗蚀剂组合物含有碱溶性树脂(a)、光产酸剂(b)和溶剂(c)。

6、其中，

7、碱溶性树脂(a)的clogp为2.76～3.35，

8、碱溶性树脂(a)含有至少一种以下重复单元。

9、

10、其中，

11、r11、r21、r41和r45各自独立地为c1-5烷基(其中，烷基中的-ch2-可以被-o-替代)；

12、r12、r13、r14、r22、r23、r24、r32、r33、r34、r42、r43和r44各自独立地为c1-5烷基、c1-5烷氧基，或-cooh；

13、p11为0～4，p15为1～2，p11+p15≤5，

14、p21为0～5；

15、p41为0～4，p45为1～2，p41+p45≤5；

16、p31为c4-20烷基(其中，烷基的一部分或全部可以形成环，烷基的一部分或全部的h可以被卤素替代)。

17、另外，本发明的抗蚀剂膜的制造方法包括以下工序。

18、(1)将上述化学放大型抗蚀剂组合物施用到基板之上；

19、(2)加热所述组合物，形成抗蚀剂膜；

20、发明的效果

21、根据本发明，可能期望以下效果中的一种或多种。

22、溶质的溶解性高。抗蚀剂图案不呈锥形。能够获得矩形抗蚀剂图案。显影前后膜薄化程度小。能够获得足够的分辨率。抗蚀剂图案的耐干蚀刻性高。抗蚀剂膜的硬度高。抗蚀剂图案的硬度高。足够的lwr。抗蚀剂组合物具有足够的灵敏度。抗蚀剂图案制造工序中不受环境影响。能够形成具有高纵横比的抗蚀剂图案。抗蚀剂膜的裂纹少。低缺陷数。储存稳定性好。

技术特征：

1.一种化学放大型抗蚀剂组合物，包含碱溶性树脂(a)、光产酸剂(b)和溶剂(c)，

2.根据权利要求1所述的化学放大型抗蚀剂组合物，其中，光产酸剂(b)由式(b-1)或式(b-2)表示，

3.根据权利要求1或2所述的化学放大型抗蚀剂组合物，还包含光产酸剂(d)，其中，所述光产酸剂(d)由式(d-1)表示：

4.根据权利要求1至3中至少任一项所述的化学放大型抗蚀剂组合物，还包含碱性化合物(e)，

5.根据权利要求1至4中至少任一项所述的化学放大型抗蚀剂组合物，还包含表面活性剂(f)，其中

6.根据权利要求1至5中至少任一项所述的化学放大型抗蚀剂组合物，其中，碱溶性树脂(a)中的重复单元(a-1)、(a-2)、(a-3)和(a-4)的重复单元数na-1、na-2、na-3和na-4满足：

7.根据权利要求1至6中至少任一项所述的化学放大型抗蚀剂组合物，其中，光产酸剂(b)经曝光释放酸解离常数pka(h2o)为-20～1.4的酸，

8.根据权利要求1至7中的至少任一项所述的化学放大型抗蚀剂组合物，其中，相对于化学放大型抗蚀剂组合物，碱溶性树脂(a)的含量为大于0质量％且20质量％以下，

9.根据权利要求1至8中至少任一项所述的化学放大型抗蚀剂组合物，其中，溶剂(c)是水、烃类溶剂、醚类溶剂、酯类溶剂、醇类溶剂、酮类溶剂或其任意组合。.

10.根据权利要求1至9中至少任一项所述的化学放大型抗蚀剂组合物，其中，所述组合物为薄膜化学放大型抗蚀剂组合物，

11.一种抗蚀剂膜的制造方法，包括以下工序：

12.一种抗蚀剂图案的制造方法，包括以下工序：

13.根据权利要求12所述的抗蚀剂图案的制造方法，其中，

14.一种加工基板的制造方法，包括以下工序：

15.一种器件的制造方法，包括权利要求11至14中至少一项所述的方法，

技术总结
提供了一种能够形成高度矩形性的抗蚀剂图案的化学放大型抗蚀剂组合物。一种化学放大型抗蚀剂组合物，其包含具有特定结构且cLogP为2.76～3.35的碱溶性树脂(A)、光产酸剂(B)和溶剂(C)。

技术研发人员：张锐,仁川裕,片山朋英
受保护的技术使用者：默克专利有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11