【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及鎓盐、抗蚀剂组合物和图案形成方法。
技术介绍
1、随着lsi的高集成化和高速度化，正在快速进行图案规则的微细化。这是因为：5g的高速通信和人工智能(artificial intelligence、ai)逐渐普及，需要用于对其进行处理的高性能设备。作为最先进的微细化技术，利用波长13.5nm的极紫外线(euv)光刻法来进行5nm节点的设备的量产。进而，在下一代的3nm节点设备、再下一代的2nm节点设备中，正在进行使用euv光刻法的研究。
2、在进行微细化的同时，由酸扩散导致的图像模糊成为问题。为了确保尺寸大小为45nm以下的微细图案中的分辨率，提出了不仅以往提出的提高溶解对比度是重要的，而且控制酸扩散也是重要的。然而，化学增幅抗蚀剂组合物通过酸的扩散来提高灵敏度和对比度，因此，若想要降低曝光后烘烤(peb)温度或缩短时间来将酸扩散抑制至极限，则灵敏度和对比度显著降低。
3、灵敏度、分辨率和边缘粗糙度(ler、lwr)显示出三角权衡的关系。为了提高分辨率而需要抑制酸扩散，但酸扩散距离变短时，灵敏度降低。
4、添加会产生大体积酸的产酸剂来抑制酸扩散是有效的。因而，提出了使聚合物包含源自具有聚合性不饱和键的鎓盐的重复单元。此时，聚合物也作为产酸剂而发挥功能(聚合物键合型产酸剂)。专利文献1中提出了产生特定磺酸的具有聚合性不饱和键的锍盐、碘鎓盐。专利文献2中提出了磺酸与主链直接相连的锍盐。
5、灵敏度、分辨率和边缘粗糙度显示出三角权衡的关系。为了提高分辨率而需要抑制酸扩散，但酸
6、另外，针对猝灭剂(酸扩散控制剂)也进行了各种研究。作为猝灭剂，主要使用各种胺类，但在成为图案粗糙指标的线宽粗糙度(lwr)、图案形状等方面，应该改善的课题多。另外，也报告了使用弱酸鎓盐作为猝灭剂的研究。例如，专利文献1中记载了通过使用产生沸点为150℃以上的羧酸的化合物而能够形成粗糙度小的图案。专利文献2中记载了通过添加磺酸铵盐或羧酸铵盐来改善灵敏度、分辨率、曝光裕度。专利文献3中记载了包含产生含氟原子的羧酸的光产酸剂的组合的krf或电子束(eb)光刻用抗蚀剂组合物的分辨率优异，曝光裕度、焦点深度等的工艺接受性得以改善。专利文献4中记载了包含羧酸鎓盐的arf准分子激光曝光用正型感光性组合物。专利文献5中记载了成为弱酸鎓盐的氟烷烃磺酰胺的鎓盐，但在使用其的情况下，在寻求使用arf光刻、arf液浸光刻的超微细加工的一代中，表示其图案粗糙性的lwr、分辨率也不足，期望进一步开发作为猝灭剂的功能优异的弱酸鎓盐。另外，专利文献6中，作为羧酸鎓盐，记载了α,α-二氟羧酸的鎓盐。在使用其的情况下，与强酸进行质子交换后的羧酸的酸度也不会充分低，因此，根据情况也可作为产酸剂而发挥作用。因此，猝灭剂能力低，lwr、分辨率不能令人满意。另外，在近年来开发显著的euv光刻中，也报告了使用在arf光刻中未积极应用的芳香族羧酸鎓盐的例子。
7、进而，也报告了在同一分子内包含含氮结构的羧酸鎓盐。专利文献7～9中记载了作为含氮杂环化合物的吲哚、吲哚啉、具有哌啶羧酸结构的羧酸鎓盐，专利文献10中记载了具有氨基苯甲酸结构的羧酸鎓盐，专利文献11中记载了具有酰胺键的羧酸鎓盐。它们也作为猝灭剂而发挥作用，但芳香族胺、酰胺键的碱性不高，因此，酸扩散控制能力不充分，哌啶羧酸的水溶性极高，在工业制造方面的课题多。
8、关于这一系列的弱酸的鎓盐，通过曝光而由其它光产酸剂产生的强酸(磺酸)与弱酸鎓盐发生交换，形成弱酸和强酸鎓盐，由此，从酸度高的强酸(α,α-二氟磺酸)置换成弱酸(烷烃磺酸、羧酸等)，由此抑制酸不稳定基团的酸脱离反应，减小(控制)酸扩散距离，在表观上作为猝灭剂而发挥功能。然而，在更进一步微细化的近年来，尤其在euv光刻中，即便是使用这些弱酸鎓盐得到的抗蚀剂组合物，也得不到能够满足分辨率、粗糙度、焦点深度等的产物。在使用烷烃磺酸盐的情况下，酸度不会充分低，因此，猝灭剂能力低，对于羧酸盐而言，不仅前述性能不充分，而且因亲水性高而对碱显影液的亲和性高，将显影液引入至曝光部，由此引发溶胀。尤其在微细的线图案形成中，因这些溶胀而导致抗蚀图案的倒塌成为课题。为了进一步满足微细化的要求，也寻求开发出灵敏度良好、酸扩散控制能力优异、且抑制由源自碱显影液的溶胀导致的抗蚀图案倒塌的猝灭剂。
9、现有技术文献
10、专利文献
11、专利文献1：日本特开平11-125907号公报
12、专利文献2：日本特开平11-327143号公报
13、专利文献3：日本特开2001-281849号公报
14、专利文献4：日本特许第4226803号公报
15、专利文献5：日本特开2012-108447号公报
16、专利文献6：日本特开2015-54833号公报
17、专利文献7：日本特许第6217561号公报
18、专利文献8：日本特许第6874738号公报
19、专利文献9：日本特许第6512049号公报
20、专利文献10：日本特许第6323302号公报
21、专利文献11：国际公开第2019/087626号
技术实现思路
1、专利技术要解决的问题
2、本专利技术是鉴于前述情况而进行的，其目的在于，提供在远紫外线光刻和euv光刻中的lwr、分辨率优异且能够抑制抗蚀图案倒塌的化学增幅抗蚀剂组合物、其中使用的鎓盐和使用该抗蚀剂组合物的图案形成方法。
3、用于解决问题的方案
4、本专利技术人等为了达成前述目的而反复进行深入研究，结果发现：包含鎓盐作为猝灭剂的抗蚀剂组合物的抗蚀膜的分辨率优异、lwr小，进而抑制显影时的溶胀，对于精密的微细加工而言极其有效，所述鎓盐包含具有含氮原子的脂肪族杂环和氟羧酸结构的阴离子，从而完成了本专利技术。
5、即，本专利技术提供下述鎓盐、抗蚀剂组合物和图案形成方法。
6、1.一种鎓盐，其用下述式(1)表示。
7、
8、(式中，n1为0～6的整数。n2为0～3的整数。n3为1～4的整数。
9、w为任选包含杂原子的碳原子数2～20的含氮原子的脂肪族杂环。
10、la和lb各自独立地为单键、醚键、酯键、酰胺键、磺酸酯键、碳酸酯键或氨基甲酸酯键。
11、xl为单键或任选包含杂原子的碳原子数1～40的亚烃基。
12、r1为任选包含杂原子的碳原子数1～20的烃基。n1≥2时，多个r1彼此任选键合并与它们所键合的w上的碳原子一同形成环。
13、q1～q4各自独立地为氢原子、氟原子、碳原子数1～6的烃基或碳原子数1～6的氟化烃基。其中，q1～q4之中的至少一者为氟原子或碳原子数1～6的氟化烃基。另外，q3和q4彼此任选键合并与它们所键合的碳原子一同形成环。
14、ral为酸不稳定基团。
本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种鎓盐，其用下述式(1)表示，
2.根据权利要求1所述的鎓盐，其中，RAL为下述式(AL-1)或(AL-2)所示的基团，
3.根据权利要求1所述的鎓盐，其中，Z+为下述式(阳离子-1)所示的锍阳离子、下述式(阳离子-2)所示的碘鎓阳离子或下述式(阳离子-3)所示的铵阳离子，
4.根据权利要求1所述的鎓盐，其用下述式(1A)表示，
5.根据权利要求4所述的鎓盐，其用下述式(1B)表示，
6.一种猝灭剂，其包含权利要求1～5中任一项所述的鎓盐。
7.一种抗蚀剂组合物，其包含权利要求6所述的猝灭剂。
8.根据权利要求7所述的抗蚀剂组合物，其还包含有机溶剂。
9.根据权利要求7所述的抗蚀剂组合物，其包含含有下述式(a1)所示的重复单元的基础聚合物，
10.根据权利要求9所述的抗蚀剂组合物，其中，所述基础聚合物还包含下述式(a2)所示的重复单元，
11.根据权利要求9所述的抗蚀剂组合物，其中，所述基础聚合物还包含下述式(b1)或(b2)所示的重复单元，
13.根据权利要求7所述的抗蚀剂组合物，其还包含光产酸剂。
14.根据权利要求7所述的抗蚀剂组合物，其还包含除权利要求6所述的猝灭剂之外的猝灭剂。
15.根据权利要求7所述的抗蚀剂组合物，其还包含表面活性剂。
16.一种图案形成方法，其包括如下工序：使用权利要求7所述的抗蚀剂组合物在基板上形成抗蚀膜的工序；利用高能量射线对所述抗蚀膜进行曝光的工序；以及使用显影液对所述曝光后的抗蚀膜进行显影的工序。
17.根据权利要求16所述的图案形成方法，其中，所述高能量射线为KrF准分子激光、ArF准分子激光、电子束或波长3～15nm的极紫外线。
...【技术特征摘要】
1.一种鎓盐，其用下述式(1)表示，
2.根据权利要求1所述的鎓盐，其中，ral为下述式(al-1)或(al-2)所示的基团，
3.根据权利要求1所述的鎓盐，其中，z+为下述式(阳离子-1)所示的锍阳离子、下述式(阳离子-2)所示的碘鎓阳离子或下述式(阳离子-3)所示的铵阳离子，
4.根据权利要求1所述的鎓盐，其用下述式(1a)表示，
5.根据权利要求4所述的鎓盐，其用下述式(1b)表示，
6.一种猝灭剂，其包含权利要求1～5中任一项所述的鎓盐。
7.一种抗蚀剂组合物，其包含权利要求6所述的猝灭剂。
8.根据权利要求7所述的抗蚀剂组合物，其还包含有机溶剂。
9.根据权利要求7所述的抗蚀剂组合物，其包含含有下述式(a1)所示的重复单元的基础聚合物，
10.根据权利要求9所述的抗蚀剂组合物，其中，所述基础聚合物还包含下述式(a2)所示的重复...
【专利技术属性】
技术研发人员：福岛将大，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。