[发明专利]光刻胶正胶组合物

说明书

本发明涉及一种光刻胶组合物，它适于使用高能辐射，例如包括激光、电子束、X-射线、辐射等的远紫外线的光刻技术。

最近，随着集成电路的高度集成化的发展，需要形成亚微米级的图形。基于这一要求，特别是产生64 MDRAM和256 MDRAM的能力，激光光刻术已引起人能特别的注意。作为一种适用于这种激光光刻术的光刻胶，使用一种被称作化学增强型光刻胶的光刻胶，它使用了一种酸催化剂和化学增强作用。在化学增强型光刻胶光刻胶中，被辐射部分在碱性显影剂中的溶解度通过从被辐射部分的酸发生剂产生的酸催化剂的反应而发生变化，并因此得到正的或负的图形。

在化学增强型光刻胶中，在被辐射部分产生的酸通过后热处理(曝光后焙烧：下文称作PEB)发生扩散，并充当改变辐射部分在显影剂中的溶解度的催化剂。这种化学增强型光刻胶通常含有一种树脂成分，它本身是碱不溶性的或碱微溶性的，但在酸的作用下变成碱可溶性的，酸发生剂在辐射的作用下产生酸。

激光具有一个缺点，当在具有高反射率的基底上形成的光刻胶膜被照射时，它们通过反射光和入射光的相互作用在膜中形成一种驻波，因为它们具有高的相关性。例如，当光刻胶膜中的光线的强度通过这种驻波变得不平衡时会产生一种现象，即光刻胶图形的一边会变成波形，即所谓的驻波效应。当光刻胶图形的一边由于驻波效应变成波形时，难以使图形的线条保持固定的宽度。为了抑制驻波效应，通常通过在光刻胶中加入光吸收组分来抑制在膜中的干涉。但是，当使用这种光吸收组分时，会产生在光刻胶膜的底部光能变弱的问题，图形的界面形成底部扩张型的锥形。这一现象降低分辨率。此外，由于以上描述的光干涉，当曝光是通过即使在掩盖部分具有小的透射率的所谓的半-调(half-tone)掩膜进行时，有时发生一种现象(称作边部圆形突出)，在非曝光部分形成在掩膜中不存在的穿孔。这种边部圆形突出的形成在半导体集成电路的生产中造成严重的问题。

此外，在光刻技术中通常要求形成与原掩膜图形相比高的忠实性的图形，即使在辐射照射的过程中焦点发生变化。换句话说，需要一种具有较深的焦点深度或者宽的焦点边缘的光刻胶。

本发明的目的是提供一种光刻胶正胶组合物，它具有多种优良的光刻胶性能，包括灵敏度，分辨率，膜形成性能，涂布性能，耐热性等；在图形截面和焦点深度上也具有优良的性能；特别是难以造成驻波效应，即使在具有高的反射率的基底上也可形成几乎垂直和光滑的图形边面。经过深入研究，本发明人发现了具有优良性能的光刻胶正胶组合物，它是在具有树脂和酸产生剂的光刻胶中加入特定的化合物形成的。基于这是事实完成了本发明。

本发明提供了一种光刻胶正胶组合物，它含有一种树脂，该树脂通过酸的作用从碱不溶性或碱微溶性转化成碱可溶性；一种酸发生剂；和一种由下式(I)表示的含氮环化合物：其中X表示CH₂或者C(＝O)，R¹，R²，R³和R⁴中的两个表示低级烷基，其余两个表示氢。

作为光刻胶主要成分的树脂其本身是碱不溶性的或者碱微溶性的，并且通过酸的作用变成碱可溶性的。例如，这种树脂可通过用一种对碱显影剂具有溶解抑制能力并容易被酸作用的基团对碱可溶性树脂中的至少一部分酚羟基基团进行保护来产生，该碱可溶性树脂具有一种酚骨架。

用于产生光刻胶组合物中的这种树脂的碱可溶性树脂的实例包括酚醛清漆树脂，聚乙烯基酚树脂，乙烯基酚与另一种乙烯基单体的共聚物，异丙烯基酚与另一种乙烯基单体的共聚物。与乙烯基酚或异丙烯基酚共聚合的乙烯基单体的例子包括(甲基)丙烯酸酯，例如丙烯酸或甲基丙烯酸的甲基，乙基，丙基，异丙基，丁基或者环己基酯，丙烯腈，苯乙烯。对乙烯基酚或异丙烯基酚中的羟基和乙烯基或者异丙烯基之间的位置关系没有特别的限制，虽然通常优选对乙烯基酚或对异丙烯基酚。也可在这些树脂中加入氢来改善透明度。在上述的树脂的酚核中可引入烷基，烷氧基等，只要所产生的树脂是碱可溶性的。在这些碱可溶性树脂中，优选使用聚乙烯酚为基的树脂，即乙烯基酚的均聚物或乙烯基酚与其它的单体的共聚物。