[发明专利]化学放大型正光刻胶组合物

说明书

本发明涉及用于半导体微处理的化学放大型正光刻胶组合物。

通常，在半导体微处理中已采用应用光刻胶组合物的光刻技术。在光刻技术中，原则上随着曝光波长的降低(表示为受Rayleigh’s衍射限制的方程)，可以改善分辨率。已采用波长436nm的g-线、波长365nm的i-线和波长248nm的KrF激发激光(excimer laser)，作为用于制备半导体光刻技术的曝光源。因此，使用的波长逐年变短。波长为193nm的ArF激发激光被认为有希望成为下一代的曝光源。

与用于常规曝光源的透镜相比，用于ArF激发激光曝光机或应用短波长光源曝光机的透镜使用寿命更短。因此，需要曝光于ArF激发激光更短的时间。为此，必须提高光刻胶的灵敏度。因此，已使用所谓的化学放大型光刻胶，其利用由于曝光产生酸的催化作用，含有可被酸裂解的树脂。

已知为了保证光刻胶的透射率，用于ArF激发激光曝光的理想树脂不含有芳环，但为了具有干刻蚀性能，需用脂环代替芳环。迄今为止已知有多种树脂可以用作该树脂，如D.C.Hofer的光聚合物科学与技术杂志(Journal of Photopolymer Science and Technology)第9卷，3期，387-398(1996)描述的那些。然而，由于在显影中粘附力不足，特别是极性不足，常规已知的树脂具有图案出现剥落的问题。

S.Takechi等的光聚合物科学与技术杂志(Journal of PhotopolymerScience and Technology)第9卷，3期，475-487(1996)和JP-A-9-73173报道了：当2-甲基-2-金刚烷基-甲基丙烯酸酯的聚合物或共聚物用作化学放大型树脂时，通过用作正型的酸的作用，2-甲基-2-金刚烷基被裂解，可以获得高的干刻蚀性能和高的分辨率以及对底物良好的粘附性。

然而，具有脂环的树脂通常具有高的疏水性，因此与显影剂(其为碱性水溶液)的亲和性不好。

另一方面，用于KrF激发激光曝光的光刻胶使用的树脂为聚乙烯基苯酚树脂，其中一部分羟基由可通过酸的作用被裂解的基团保护。在这种情况下，可以通过提高保护比例增加分辨率。然而，如果提高保护比例，树脂的疏水性提高，它与与显影剂的亲和性变差。当树脂的疏水性过高，与显影剂的亲和性不令人满意时，就不能得到均一的显影，这会导致影响最终图案的尺寸一致性或出现显影缺陷。

本发明的一个目的在于提供一种化学放大型正光刻胶组合物，它含有树脂成份和产酸剂，其适合用于利用ArF、KrF等的激发激光光刻术，具有令人满意的多种光刻胶性能性能，如灵敏度，分辨率和对底物的附着性能，同时其又对碱性显影剂表现出良好的亲和性(润湿性能)。

JP-A-10-274852报道了将聚合单元一部分为丁内酯残基的树脂用于化学放大型正光刻胶组合物，可以改善光刻胶组合物对底物的粘附性能。JP-A-11-305444还报道了将聚合单元分别衍生于2-烷基-2-金刚烷基-(甲基)丙烯酸酯和马来酸酐的树脂用于化学放大型正光刻胶组合物，可以改善光刻胶组合物对底物的粘附性能。

并且，JP-A-2000-137327描述了将具有聚合单元衍生于2-烷基-2-金刚烷基-(甲基)丙烯酸酯和聚合单元衍生于3-羟基-1-金刚烷基-(甲基)丙烯酸酯的树脂用作化学放大型正光刻胶组合物。JP-A-2000-227658还描述了将具有聚合单元衍生于羟基苯乙烯和聚合单元衍生于3-羟基-1-金刚烷基-(甲基)丙烯酸酯的树脂用作化学放大型正光刻胶组合物。根据这些知识，本发明的发明者进行了进一步研究，进一步发现通过应用含有高极性的聚合单元以及特定金刚烷结构的聚合单元的树脂，可以改善化学放大型正光刻胶组合物的分辨率和与碱性显影剂润湿性能。基于该发现完成了本发明。

本发明提供了化学放大型正光刻胶组合物，它含有树脂(X)，其本身不溶于或微溶于碱，但通过酸的作用溶于碱，它具有衍生于3-羟基-1-金刚烷基-(甲基)丙烯酸酯的聚合单元(a)，和衍生于β-(甲基)丙烯酰氧-Y-丁内酯的聚合单元(b)，其中内酯环可以任选被烷基取代；和产酸剂(Y)。