图案形成方法、树脂组合物、抗蚀剂膜、电子元件的制造方法及电子元件技术

本发明专利技术提供一种极其高水平地同时满足高灵敏度、高分辨率(高解像力等)、膜薄化减少性能的图案形成方法、树脂组合物、抗蚀剂膜、电子元件的制造方法及电子元件。该图案形成方法包括：(1)使用感光化射线性或感放射线性树脂组合物来形成膜、(2)利用光化射线或放射线对膜进行曝光、以及(3)使用包含有机溶剂的显影液对经曝光的膜进行显影，且感光化射线性或感放射线性树脂组合物含有(A)具有通过酸的作用而分解并产生极性基的基的树脂，树脂(A)具有酚性羟基及/或由因酸的作用而脱离的基保护的酚性羟基，进而，包含有机溶剂的显影液含有与极性基形成离子键、氢键、化学键及偶极相互作用中的至少一种相互作用的添加剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】图案形成方法、树脂组合物、抗蚀剂膜、电子元件的制造方法及电子元件
本专利技术涉及一种可适宜地用于超大规模集成电路(LargeScaleIntegration，LSI)或高容量微芯片的制造等的超微光刻(microlithography)工艺或其他感光蚀刻加工(photofabrication)工艺、且使用包含有机溶剂的显影液的图案形成方法、感光化射线性或感放射线性树脂组合物、及抗蚀剂膜、以及使用这些的电子元件的制造方法及电子元件。更详细而言，本专利技术涉及一种可适宜地用于使用电子束或极紫外(ExtremeUltraviolet，EUV)光(波长：13nm附近)的半导体元件的微细加工、且使用包含有机溶剂的显影液的图案形成方法、树脂组合物、及抗蚀剂膜、电子元件的制造方法及电子元件。
技术介绍
之前，在集成电路(IntegratedCircuit，IC)或LSI等半导体元件的制造工艺中，通过使用光致抗蚀剂组合物的光刻来进行微细加工。近年来，随着集成电路的高集成化，开始要求形成次微米(submicron)区域或四分之一微米(quartermicron)区域的超微细图案。伴随于此，发现曝光波长也自g射线短波长化为i射线，进而短波长化为KrF准分子激光光的倾向。进而，目前除准分子激光光以外，也正进行使用电子束或X射线、或者EUV光的光刻的开发。这些电子束光刻或X射线光刻、或者EUV光光刻被定位为下一代或下下一代的图案形成技术，而期望一种高灵敏度、高分辨率的抗蚀剂组合物。尤其为了缩短晶片处理时间，高灵敏度化是非常重要的课题，若要追求高灵敏度化，则图案形状欠佳、或由极限分析线宽所表示的解像力下降。因此，强烈期望开发一种同时满足这些特性的抗蚀剂组合物。高灵敏度与高分辨率及良好的图案形状处于取舍的关系，如何同时满足这些特性非常重要。在感光化射线性或感放射线性树脂组合物中，通常有“正型”与“负型”，上述“正型”是使用难溶或不溶于碱性显影液的树脂，通过放射线的曝光来使曝光部可溶于碱性显影液，由此形成图案，上述“负型”是使用可溶于碱性显影液的树脂，通过放射线的曝光来使曝光部难溶或不溶于碱性显影液，由此形成图案。作为适合于上述使用电子束、X射线、或EUV光的光刻工艺的感光化射线性或感放射线性树脂组合物，就高灵敏度化的观点而言，主要利用酸催化剂反应的化学增幅型正型抗蚀剂组合物受到研究，且正有效地使用包含作为主成分的酚性树脂、及酸产生剂的化学增幅型正型抗蚀剂组合物，上述酚性树脂具有不溶或难溶于碱性显影液、通过酸的作用而可溶于碱性显影液的性质(以下，略记为“(酚性)酸分解性树脂”)。另一方面，当制造半导体元件等时，有形成具有线、沟槽、孔等各种形状的图案的要求。为了应对形成具有各种形状的图案的要求，不仅进行正型感光化射线性或感放射线性树脂组合物的开发，还进行负型的感光化射线性或感放射线性树脂组合物的开发(例如，参照专利文献1、专利文献2)。当形成超微细图案时，要求进一步改良解像力的下降、图案形状。为了解决该课题，正研究使用聚合物主链或侧链上具有光酸产生基的树脂(专利文献3及专利文献4)。另外，也提出有使用碱性显影液以外的显影液对酸分解性树脂进行显影的方法(参照专利文献5及专利文献6)、使用聚亚烷基二醇(PolyalkyleneGlycol，PAG)承载酸分解性树脂并利用碱性显影液以外的显影液进行显影的方法(专利文献7)、或利用添加有含氮化合物的有机系显影液对酸分解性树脂进行显影的方法(专利文献8)。[现有技术文献][专利文献][专利文献1]日本专利特开2002-148806号公报[专利文献2]日本专利特开2008-268935号公报[专利文献3]日本专利特开2010-85971号公报[专利文献4]日本专利特开2010-256856号公报[专利文献5]日本专利特开2010-217884号公报[专利文献6]日本专利特开2011-123469号公报[专利文献7]国际公开第2012/114963号[专利文献8]日本专利第5056974号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题但是，伴随近年来的图案的微细化，在超微细区域(例如线宽为50nm以下的区域)中，要求更高水平地同时满足高灵敏度、高分辨率及膜薄化(filmthinning)减少性能，在现有的图案形成方法中，存在进一步改良的余地。本专利技术的目的是解决使用光化射线性或放射线性的半导体元件的微细加工中的性能提升技术的课题，且在于提供一种极其高水平地同时满足高灵敏度、高分辨率(高解像力等)、膜薄化减少性能的图案形成方法、感光化射线性或感放射线性树脂组合物、及抗蚀剂膜、以及使用这些的电子元件的制造方法及电子元件。解决问题的技术手段发现上述课题通过以下的构成来达成。[1]一种图案形成方法，其包括：(1)使用感光化射线性或感放射线性树脂组合物来形成膜、(2)利用光化射线或放射线对膜进行曝光、以及(3)使用包含有机溶剂的显影液对经曝光的膜进行显影，且感光化射线性或感放射线性树脂组合物含有(A)具有通过酸的作用而分解并产生极性基的基的树脂，树脂(A)具有酚性羟基及/或由因酸的作用而脱离的基保护的酚性羟基，进而，包含有机溶剂的显影液含有添加剂，上述添加剂与极性基形成离子键、氢键、化学键及偶极相互作用(dipoleinteraction)中的至少一种相互作用。[2]根据[1]所述的图案形成方法，其中树脂(A)具有由后述的通式(I)所表示的重复单元。[3]根据[1]或[2]所述的图案形成方法，其中树脂(A)进而具有具备通过酸的作用而分解的基的重复单元，所述重复单元为由后述的通式(V)及通式(4)的任一者所表示的重复单元。[4]根据[2]或[3]所述的图案形成方法，其中由通式(I)所表示的重复单元的一部分为由后述的通式(3)所表示的重复单元。[5]根据[4]所述的图案形成方法，其中通式(3)中的R3为碳数为2以上的基。[6]根据[4]所述的图案形成方法，其中通式(3)中的R3为由后述的通式(3-2)所表示的基。[7]根据[3]所述的图案形成方法，其中由通式(V)所表示的重复单元为由后述的通式(II-1)所表示的重复单元。[8]根据[7]所述的图案形成方法，其中通式(II-1)中的R11及R12连结而形成环。[9]根据[2]至[8]中任一项所述的图案形成方法，其中通式(I)中的X4及L4为单键。[10]根据[2]至[9]中任一项所述的图案形成方法，其中Y2均为氢原子的由通式(I)所表示的重复单元为树脂(A)中的所有重复单元的10摩尔％～40摩尔％。[11]根据[1]至[10]中任一项所述的图案形成方法，其中感光化射线性或感放射线性树脂组合物进而含有(B)利用光化射线或放射线而产生酸的化合物。[12]根据[11]所述的图案形成方法，其中[11]的(B)利用光化射线或放射线而产生酸的化合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图案形成方法，其包括：(1)使用感光化射线性或感放射线性树脂组合物来形成膜、(2)利用光化射线或放射线对所述膜进行曝光、以及(3)使用包含有机溶剂的显影液对所述经曝光的膜进行显影，且所述感光化射线性或感放射线性树脂组合物含有(A)具有通过酸的作用而分解并产生极性基的基的树脂，所述树脂(A)具有酚性羟基及由因酸的作用而脱离的基保护的酚性羟基中的至少任一者，包含所述有机溶剂的所述显影液含有添加剂，所述添加剂与所述极性基形成离子键结、氢键结、化学键结及偶极相互作用中的至少一种相互作用。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.05.02 JP 2013-097187;2014.04.03 JP 2014-076861.一种图案形成方法，其包括：
(1)使用感光化射线性或感放射线性树脂组合物来形成膜、
(2)利用光化射线或放射线对所述膜进行曝光、以及
(3)使用包含有机溶剂的显影液对经曝光的所述膜进行显影，且
所述感光化射线性或感放射线性树脂组合物含有(A)具有通过酸的作用而分解并产生极性基的基的树脂，
所述树脂(A)具有酚性羟基及由因酸的作用而脱离的基保护的酚性羟基中的至少任一者，
所述树脂(A)具有由下述通式(I)所表示的重复单元，
包含所述有机溶剂的所述显影液含有添加剂，所述添加剂与所述极性基形成离子键、氢键及偶极相互作用中的至少一种相互作用，



通式(I)中，R41、R42及R43分别独立地表示氢原子、烷基、卤素原子、氰基或烷氧基羰基；其中，R42可与Ar4键结而形成环，所述情况下的R42表示单键或亚烷基；X4表示单键、-COO-或-CONR64-，当与R42形成环时表示三价的连结基；R64表示氢原子或烷基；L4表示单键或亚烷基；Ar4表示(n+1)价的芳香环基，当与R42键结而形成环时表示(n+2)价的芳香环基；n表示1～4的整数；Y2表示氢原子或因酸的作用而脱离的基，当n≧2时分别独立地表示氢原子或因酸的作用而脱离的基。


2.根据权利要求1所述的图案形成方法，其中所述树脂(A)进而具有具备通过酸的作用而分解的基的重复单元，所述重复单元为由下述通式(V)及通式(4)的任一者所表示的重复单元，



通式(V)中，R51、R52、及R53分别独立地表示氢原子、烷基、环烷基、卤素原子、氰基、或烷氧基羰基；R52可与L5键结而形成环，所述情况下的R52表示亚烷基；L5表示单键或二价的连结基，当与R52形成环时表示三价的连结基；R54表示烷基，R55及R56分别独立地表示氢原子、烷基、环烷基、芳基、或芳烷基；R55及R56可相互键结而形成环；其中，R55与R56不同时为氢原子；
通式(4)中，R41、R42及R43分别独立地表示氢原子、烷基、环烷基、卤素原子、氰基或烷氧基羰基；R42可与L4键结而形成环，所述情况下的R42表示亚烷基；L4表示单键或二价的连结基，当与R42形成环时表示三价的连结基；R44表示烷基、环烷基、芳基、芳烷基、烷氧基、酰基或杂环基；M4表示单键或二价的连结基；Q4表示烷基、环烷基、芳基或杂环基；Q4、M4及R44的至少两个可键结而形成环。


3.根据权利要求1所述的图案形成方法，其中由所述通式(I)所表示的重复单元的一部分为由下述通式(3)所表示的重复单元，



通式(3)中，Ar3表示芳香环基；R3表示烷基、环烷基、芳基、芳烷基、烷氧基、酰基或杂环基；M3表示单键或二价的连结基；Q3表示烷基、环烷基、芳基或杂环基；Q3、M3及R3的至少两个可键结而形成环。


4.根据权利要求3所述的图案形成方法，其中所述通式(3)中的R3为碳数为2以上的基。


5.根据权利要求3所述的图案形成方法，其中所述通式(3)中的R3为由下述通式(3-2)所表示的基，



通式(3-2)中，R61、R62及R63分别独立地表示烷基、烯基、环烷基或芳基；n61表示0或1；R61～R63的至少两个可相互连结而形成环。


6.根据权利要求2所述的图案形成方法，其中由所述通式(V)所表示的重复单元为由下述通式(II-1)所表示的重复单元，



通式(II-1)中，R1及R2分别独立地表示烷基，R11及R12分别独立地表示烷基，R13表示氢原子或烷基；R11及R12可...

【专利技术属性】
技术研发人员：滝沢裕雄，平野修史，横川夏海，二桥亘，
申请(专利权)人：富士胶片株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP