化学增幅型正性抗蚀剂合成物制造技术

一种含有树脂成分的化学增幅正性抗蚀剂组合物，该树脂本身不溶或微溶于碱性溶液，但在与酸、产酸源、或某些含有芳香环的化合物反应后可溶于碱性溶剂。这些含有芳香环的化合物，其分子量小于或等于１０００，并且在１９０ｎｍ～２６０ｎｍ照射波长范围内，以摩尔消光系数为计其吸光度大于或等于１０００升／（摩尔·厘米），该化合物的含量为树脂重量的０．０１％～２０％。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种化学增幅型正性抗蚀剂合成物，该合成物可用于半导体微加工领域。
技术介绍
半导体微加工通常采用光刻蚀技术来实现。根据瑞利衍射公式，光刻曝光波长越短，则分辨率越高。近年来，半导体微器件生产所采用的光刻技术，其曝光光源的波长正在逐年变短，如g线的波长为436nm，i线的波长为365nm，KrF准分子激光的波长为248nm，因此，波长仅为193nm的ArF准分子激光，将是极有应用潜力的下一代曝光源。与传统曝光源中所使用的透镜相比，准分子激光曝光机器中所使用的透镜寿命较短，因此，希望尽可能的减少准分子激光的曝光时间。基于以上考虑，人们对抗蚀剂体系的感度提出了很高的要求，目前，一种化学增幅型抗蚀剂合成物用于ArF光刻成像技术。该抗蚀剂能够利用酸催化反应，脱除基质树脂中的保护基团。最近，KrF和ArF准分子激光抗蚀剂在高反射衬底上的应用取得了很大的进展。如不仅降低了抗蚀剂膜的厚度，减少了离子注射过程等，而且提高了驻波尤其是驻波波形和线宽对抗蚀能力的影响。已知的传统化学增幅型抗蚀剂合成物在使用过程中会出现一些不利的情况，如由于驻波的影响所引起的抗蚀剂侧壁的波动；侧线粗糙，即降低了图形侧壁的平整度，从而恶化了线宽均匀性，等等。对于这些缺陷，传统上利用抗反射膜等技术来抑制由衬底产生的反射光的影响(例如专利JP11-511194-A)。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种适合KrF，ArF等准分子激光光刻的化学增幅正型抗蚀剂合成物，其使用增强了光刻的敏感度和分辨率，减少了由于驻波影响造成的图形表面平整度的降低，不仅如此，该化学增幅正型抗蚀剂合成物还能够减少抗蚀膜的厚度，并应用于高反射性衬底的刻蚀。本专利技术涉及以下方面(1)一种含有树脂成分的化学增幅正性抗蚀剂合成物，该树脂本身不溶或微溶于碱性溶液，但在与酸、产酸源、或某些含有芳香环的化合物反应后可溶于碱性溶剂。这些含有芳香环的化合物，其分子量小于或等于1000，并且在190nm～260nm波长范围内，以摩尔消光系数(molarextinction coefficient)为计其吸光率大于或等于1000升/(摩尔·厘米)，该化合物的含量为树脂重量的0.01％～20％。(2)如(1)中所述的化合物，在190nm～200nm波长范围内，以摩尔消光系数为计其吸光度大于或等于1000升/(摩尔·厘米)。(3)如(1)中所述的化合物，在240nm～260nm波长范围内，以摩尔消光系数为计其吸光度大于或等于1000升/(摩尔·厘米)。(4)如(1)至(3)中任何所述，该化合物至少含有分子式(I)和分子式(II)的化合物的一种。 其中，R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7和R8分别代表氢，烷基，烷氧基或羟基，X1代表硫，氧或CH2；R9，R10，R11，R12，R13，R14，R15和R16分别代表氢，烷基，烷氧基，羧酸盐基，氰基，氨基，苯基，羧基，苯(甲)酰，羟基和卤素，并且在烷基和烷氧基中至少有一个CH可以由氮代替。(5)(4)所述合成物中，R1到R8分别可以代表氢、含有1到8个碳原子的烷基或烷氧基，X1表示硫或氧。(6)(4)所述合成物中，R9、R10、R16分别代表氢、氰基或含有2到9个碳原子的羧酸盐(酯)。(7)(6)中所述的含有2到9个碳原子的羧酸盐(酯)化合物，是指含有2到9个碳原子的羧酸酯。(8)(1)到(7)的任何一种合成物中，还包含有作为酸猝灭剂的有机碱化合物。具体实施例方式本专利技术所述的合成物中含有一个芳环化合物，其分子量小于或等于1000，并且在190nm～260nm光照波长范围内，该化合物的吸光度大于或等于1000升/(摩尔·厘米)，最好大于等于5000升/(摩尔·厘米)(下面所涉及的化合物均是指苯环化合物)。较好的苯环化合物的例子中含有化学式(I)或(II)，并且在190nm～260nm光照波长范围内，由摩尔消光系数得到该化合物的吸光度大于或等于1000升/(摩尔·厘米)。 化学式(I)中，R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7和R8分别代表氢，烷基，烷氧基或羟基，X1代表硫磺，氧或CH2。 化学式(II)中，R9，R10，R11，R12，R13，R14，R15和R16分别代表氢，烷基，烷氧基，羧酸酯基，氰基，氨基，苯基，羧基，苯(甲)酰，羟基和卤素，并且在烷基和烷氧基中至少有一个CH可以由氮代替。上述化学式(I)中，R1～R8中的烷基最好含有1～8个碳原子，且烷基最好在支链上。这其中包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、2-丁基、特-丁基、戊基、异戊基、2-戊基、新戊基、特-戊基、3-戊基、己基、新己基、2-己基、庚基、异庚基、新庚基、2-庚基、辛基、异辛基、特-辛基等。R1～R8中的烷氧基最好含有1～8个碳原子，且烷氧基最好在支链上，如甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、异丁氧基、2-丁氧基、特-丁氧基、戊氧基、异戊氧基、2-戊氧基、新戊氧基、特-戊氧基、3-戊氧基、己氧基、新己氧基、2-己氧基、庚氧基、异庚氧基、新庚氧基、2-庚氧基、辛氧基、异辛氧基、特-辛氧基等。上述化学式(I)中，X1最好是硫原子或氧原子，R1～R8中的烷基最好是氢原子或含有1～8个碳原子的烷基或烷氧基。(I)所述化合物，当存在两个或两个以上顺反异构体时，任一异构体或混合异构体都适用于本专利技术。上述化学式(II)中，R9～R16中的烷基最好含有1～8个碳原子，烷基最好在支链上，并且烷基中至少有一个CH被氮原子所取代。如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、2-丁基、特-丁基、戊基、异戊基、2-戊基、新戊基、特-戊基、3-戊基、甲氨基、二甲氨基、甲乙基氨基、二乙氨基、氨甲基、氨乙基等。R9～R16中的烷氧基最好含有1～8个碳原子，烷氧基最好在支链上，并且烷氧基中至少有一个CH被氮原子所取代。如甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、异丁氧基、2-丁氧基、特-丁氧基、戊氧基、异戊氧基、2-戊氧基、新戊氧基、特-戊氧基、3-戊氧基、氨基甲氧基、N-甲基氨甲氧基、N，N-二甲基氨甲氧基等。R9～R16中的羧酸酯基(-COOR)最好含有2～9个碳原子。该羧酸酯(-COOR)可以是羧酸烷酯、羧酸烯酯、羧酸环烷酯等。如羧酸烷酯可以是羧酸甲酯、羧酸乙酯、羧酸丙酯、羧酸异丙酯、羧酸丁酯、羧酸异丁酯、羧酸2-丁酯、羧酸特-丁酯、羧酸戊酯、羧酸新戊酯、羧酸特-戊酯、羧酸异-戊酯、羧酸2-戊酯等。羧酸烯酯包括羧酸乙烯酯、羧酸烯丙酯、羧酸1-，2-，3-丁烯酯等，羧酸环烷烃酯可以是羧酸环戊酯、羧酸环丙酯、羧酸环丁酯、羧酸环己酯、羧酸环庚酯等。R9～R16中的卤素可以是F、Cl、Br、I等。化学式(II)中，R9、R10和R16最好是氢、氰基或含有2到9个碳原子的羧酸盐(酯)。(II)所述化合物，当存在两个或两个以上顺反异构体时，任一异构体或混合异构体都适用于本专利技术。该类化合物的使用可采用两种或多种化合物混合的方式，其比较典型的例子都包括以下一些分子式的化合物 化学增幅抗蚀剂组成物中含有产酸源，它在光照时产生酸，催化曝光区抗蚀剂发生各种化学反应，酸于热源作用下在溶剂中扩散，与树脂反应后使树脂发生保护基团的脱除，使树脂由碱水不溶变成碱水可溶。本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含有树脂成分的化学增幅正性抗蚀剂组合物，该树脂本身不溶或微溶于碱性溶液，但在与酸、产酸源、或某些含有芳香环的化合物反应后可溶于碱性溶剂。这些含有芳香环的化合物，其分子量小于或等于1000，并且在190nm～260nm照射波长范围内，以摩尔消光系数为计其吸光度大于或等于1000升/(摩尔·厘米)，该化合物的含量为树脂重量的0.01％～20％。2.根据要求1所述的合成物，其特征为在190nm～200nm波长范围内，以摩尔消光系数为计其吸光度大于或等于1000升/(摩尔·厘米)。3.根据要求1所述的合成物，其特征为在240nm～260nm波长范围内，以摩尔消光系数为计其吸光度大于或等于1000升/(摩尔·厘米)。4.根据要求1所述的合成物，其特征为该化合物至少含有分子式(I)和分子式(II)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：安藤信雄，森马洋，荒木香，末次益实，
申请(专利权)人：住友化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：