[发明专利]化学放大型正光刻胶组合物

说明书

发明领域

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。

背景技术

通常，在半导体微处理中已采用应用光刻胶组合物的平板印刷技术。在平板印刷技术中，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的平板印刷技术的曝光源。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，含有具有可被酸裂解基团的树脂。

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，但为了具有抗干刻蚀性能，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。

具体地，据报道当具有被2-烷基-2-金刚烷基或1-金刚烷基-1-烷基烷基(在S.Takechi等的光聚合物科学与技术杂志(Journal ofPhotopolymer Science and Technology)第9卷，3期，475-487(1996)和JP-A-9-73173中公开)保护的碱溶性基团的聚合物或共聚物用作化学放大型树脂时，可以获得高的抗干刻蚀性能和高的分辨率以及对底物良好的粘附性。

实际上，具有被2-烷基-2-金刚烷基或1-金刚烷基-1-烷基烷基保护的碱溶性基团的聚合物或共聚物提供了高的对比度和高的分辨率。然而，该树脂具有剖面顶部易于变宽成T-顶(T-top)型。认为存在这种缺陷的原因在于由于金刚烷基强的疏水性造成显影溶液和树脂间差的亲和性，以及由于周围大气中的碱性物质造成光刻胶表面酸的失活。为了解决该问题，已知通过加入大量碱性猝灭剂物质可以获得良好的结果。然而，加入大量碱性猝灭剂物质会导致分辨率降低。

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等的激发激光的平板印刷，具有令人满意的多种光刻胶性能如灵敏度、分辨率、和底物附着性，同时还能提供良好的剖面形状。

发明概述

本发明提供了一种化学放大型正光刻胶组合物，它含有具有被2-烷基-2-金刚烷基或1-金刚烷基-1-烷基烷基保护的碱溶性基团的树脂，其本身不溶于或微溶于碱，但通过酸的作用溶于碱；和下式(I)表示的锍盐产酸剂：其中Q¹、Q²和Q³独立表示氢、羟基、具有1-6个碳原子的烷基、或具有1-6个碳原子的烷氧基；Q⁴表示可以具有环结构的全氟烷基。具体实施方案的详细描述

构成本发明光刻胶组合物的树脂为具有被2-烷基-2-金刚烷基或1-金刚烷基-1-烷基烷基保护的碱溶性基团的树脂，其本身不溶于或微溶于碱，但通过酸的作用溶于碱。该碱溶性基团包括羧酸基，酚羟基，六氟异丙醇基等。通常，羧酸基用于ArF激发激光光刻胶。具体的例子包括具有下式(IIa)、(III)、(IIc)、或(IId)表示的聚合单元的树脂：

其中R₁和R₃表示氢或甲基；R₂、R₄和R₅表示烷基。

由于金刚烷环的存在，由式(IIa)-(IId)表示的聚合单元保证了光刻胶的透射率，并改善了抗干刻蚀性能，其中所述的金刚烷环是脂环。另外，单元中的2-烷基-2-金刚烷基和1-金刚烷基-1-烷基烷基通过酸的作用裂解，产生羧酸。因此，该单元有利于提高在曝光后光刻胶膜在碱中的溶解度。

在式(IIa)-(IId)中的R₂是烷基。该烷基例如可以具有约1-8个碳原子。通常，当具有三个或更多个碳原子时，该烷基优选是直链的，但也可以是支链的。R₂的具体例子包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基等。在它们当中，具有甲基或乙基的树脂，特别是R₂为乙基时，可以将光刻胶粘附到底物上，并改善分辨率。