[发明专利]辐射敏感性组合物

说明书

发明领域

本发明涉及一种辐射敏感性组合物，其包含一种树脂组合物和一种辐射敏感性物质，更具体地说，本发明涉及一种适用于用作生产半导体装置如大规模集成电路(LSI)和平板显示器如液晶显示器(LCD)等中的光致抗蚀剂材料的辐射敏感性组合物及其用途。

发明背景

在生产半导体集成电路如大规模集成电路、生产FPD、生产用于热位差等的半导体集成电路衬底等用途的广泛领域中，照相平印术一直被用来形成微型元件或进行精细加工。在照相平印术中，采用正型或负型辐射敏感性树脂组合物形成抗蚀剂图案，这些辐射敏感性组合物中，含有树脂组份和用于形成抗蚀剂图案的辐射敏感性物质。在这些辐射敏感性组合物中，那些包含碱溶性树脂和醌二叠氮化物化合物的辐射敏感性物质的组合物广泛用作正型辐射敏感性组合物。作为此类组合物，在许多文献中描述了具有不同配方的组合物，例如，“酚醛清漆树脂/醌二叠氮化物化合物”，所述文献例如为：日本已审专利公开第23570/1979号(美国专利3,666,473号)和第30850/1981号(美国专利4,115,128号)，日本未审专利申请第73045/1980、205933/1986和51459/1987号等。

同时考虑到酚醛清漆树脂和辐射敏感性物质，目前已深入研究了含酚醛清漆树脂及醌二叠氮化物化合物的那些组合物。就酚醛清漆树脂而言，已开发出了新的树脂。此外，具有优异性能的辐射敏感性组合物也通过改善常规已知树脂的性质获得。例如，日本未审专利申请第140235/1985号和第105243/1989号公开了采用具有特定分子量分布的酚醛清漆树脂以提供具有优异性能的辐射敏感性树脂组合物的技术，在日本未审专利申请第97347/1985、189739/1985号和日本专利公开公报2590342中公开了采用通过分馏除去低分子量树脂组份的酚醛清漆树脂以提供具有优异性能的辐射敏感性树脂组合物的技术。进而，作为负型辐射敏感性组合物，可提及包含酚醛清漆树脂、作为交联剂的烷氧基甲基化蜜胺和作为产酸剂的卤代三嗪(日本未审专利公开第303196/1993号)。目前为止，已开发出具有各种组成的辐射敏感性组合物，经过对这些辐射敏感性组合物的特性进行改进，大量的辐射敏感性组合物已投入实际使用。    

另一方面，在半导体元件中的集成程度每年不断增加，并且，在半导体元件等生产过程中，日益需要使图案的加工具有低于亚微米级的线宽。但是，目前在现有技术中公知的辐射敏感性组合物还不能充分满足这些要求。进而，在液晶显示器表面的生产过程中基样玻璃的尺寸日益大型化。当采用公知的辐射敏感性组合物作为抗蚀剂材料时，将由于基样玻璃大型化造成如下的问题：

首先提到的问题就是随基样玻璃大型化存在抗蚀剂敏感度的问题。其原因在于，随着衬底大型化，增加了通过曝光装置对图案进行曝光的频率，并且，当采用公知的辐射敏感性组合物时，生产过程的生产能力(单位时间的产量)将会降低。为改善生产能力，需要抗蚀剂具有更高的敏化作用。

为了满足抗蚀剂组合物更高敏化作用的要求，已采取了一些方法，例如，采用低分子量树脂、降低辐射敏感性物质的用量、增加在碱性溶液中具有更高溶解速率的物质以及使用具有更高敏感度的辐射敏感性物质。但是，在如上这些方法中，通过采用低分子量树脂或降低辐射敏感性物质的用量，以会引起其它一些问题。也就是说，抗蚀剂组合物的涂层性质和抗蚀剂图案的线宽均匀性可得到改善，而所获得的抗蚀剂的耐热性则降低。结果，在生产半导体装置等中抗蚀剂的耐蚀刻性会下降。进而，抗蚀剂组合物的显影能力会变差，以至于会形成浮渣(在显影中的残余物)，并且膜保留速度也下降。例如，当辐射敏感性物质的用量低于常规值，例如相对于100重量份的树脂为20重量份或更少，则仅包含这种酚醛清漆树脂作为树脂组份的抗蚀剂组合物的膜保留性会变得非常差。组合物不能起到抗蚀剂的作用。举例来说，辐射敏感性物质的用量通常为25重量份，以100重量份辐射敏感性组合物中树脂组份的重量计。

为解决上述问题，已提出了一些办法，其中，采用两种或多种由特定酚化合物得到的并具有特定分子量范围的酚醛清漆树脂作为酚醛清漆树脂(日本未审专利公开第271024/1995号)；由特定酚化合物得到的并具有特定分子量范围的、以及一定程度分散性的酚醛清漆树脂用作酚醛清漆树脂，并使用具有酚性羟基基团的多羟基化合物(日本未审专利公开第184963/1996号)；和采用三羟基二苯甲酮的萘醌二叠氮基磺酸酯与三羟基二苯甲酮以一定比例的混合物作为辐射敏感性组份(日本未审专利公开第82926/1996号)。