[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减短(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，但为了具有干刻蚀抗蚀性能，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。并且，作为ArF激发激光光刻平印中光刻胶的树脂，已知有由衍生于脂环烯烃的聚合单元和衍生于不饱和二羧酸酐的聚合单元组成的交替共聚物(T.I.Wallow等的Proc.SPIE.Vol.2724第355-364页(1996))，含有衍生于脂环内酯的聚合单元的聚合物等。

然而，应用这些常规的树脂，在光刻胶所需性质(如分辨率、轮廓、灵敏度、干蚀抗蚀性和附着性)中的平衡不足，需要进一步改善。

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等的激发激光光刻平印术，其中该组合物在如分辨率、轮廓、灵敏度、干蚀抗蚀性和附着性等性质中具有良好的平衡。

本发明的发明人以前发现通过应用具有2-烷基-2-金刚烷基-(甲基)丙烯酸酯、不饱和二羧酸酐、脂环烯烃等聚合单元的树脂，或者应用具有2-烷基-2-金刚烷基-(甲基)丙烯酸酯、3-羟基-1-金刚烷基-(甲基)丙烯酸酯等聚合单元的树脂，作为构成化学放大型正光刻胶组合物树脂中的部分聚合单元，可以改善与底物的附着性，为此提出专利申请(JP-A-11-305444和11-238532)。其后，本发明人经过进一步研究，结果发现通过应用具有如脂环内酯、不饱和二羧酸酐、脂环烯烃等聚合单元的树脂，具有如脂环内酯、3-羟基-1-金刚烷基-(甲基)丙烯酸酯等聚合单元的树脂，或具有如脂环内酯、(α)β-(甲基)丙烯酰氧-γ-丁内酯等聚合单元的树脂，可以使光刻胶组合物在如分辨率、轮廓、灵敏度、干蚀抗蚀性和附着性等性质中获得良好的平衡。因此完成了本发明。

本发明提供了应用良好的化学放大型正光刻胶组合物，它含有具有下列聚合单元(A)、(B)和(C)的树脂，其本身不溶于碱，但通过酸的作用溶于碱；和产酸剂。

(A)至少一种脂环内酯的聚合单元，它选自由下式(Ia)和(Ib)表示的聚合单元：其中每个R¹和R²独立表示氢或甲基，n表示1-3。

(B)至少一种聚合单元，它选自下式(II)表示的聚合单元，下式(III)表示的单元和衍生于选自马来酸酐和衣康酸酐的不饱和二羧酸酐的单元组合的聚合单元，和下式(IV)表示的聚合单元：其中R³和R⁷表示氢或甲基，R⁴表示氢或羟基，每个R⁵和R⁶独立表示氢，具有1-3个碳原子的烷基，具有1-3个碳原子的羟基烷基，羧基，氰基，或-COOR⁷基团，其中R⁷表示醇残基，或者R⁵和R⁶一起形成由-C(＝O)OC(＝O)-表示的羧酸酐残基

(C)通过由于酸的作用使部分基团裂解而变为在碱中可溶的聚合单元。