[发明专利]用于形成半导体图案的KrF激光用负性光致抗蚀剂组合物

说明书

本发明涉及用于形成半导体图案的KrF激光用负性光致抗蚀剂组合物。更详细地说，提供如下的KrF激光用负性光致抗蚀剂组合物：为了改善现有的负性光致抗蚀剂的物理性质而包含特定化合物，进而相比于现有的负性光致抗蚀剂，在短波长曝光源中具有高透明度、高分辨率，同时具有优秀的轮廓，进而适合用于半导体工艺。

技术领域

本发明涉及用于形成半导体图案的KrF激光用负性光致抗蚀剂组合物。

背景技术

近来，随着半导体制造工艺技术的发展，需要半导体器件的小型化和高集成度，因此需要一种用于实现线宽为数十nm或更小的超精细图案的技术。已经通过开发具有更小波长的光源、光源的工艺技术、适合于光源的光致抗蚀剂(Photoresist)，带来用于形成这种超精细图案的技术进步。

在用于形成各种图案的光刻工艺(Photholithography)中使用光致抗蚀剂。光致抗蚀剂是指能够通过光的作用改变对显影液的溶解度以获得对应于曝光图案的图像的光敏树脂，

作为所述光刻胶图案形成方法有使用负色调显影液(NTD,Negative ToneDevelopment)和正色调显影液(PTD,Positive Tone Development)的图案形成方法。

所述使用负性显影液的图案形成方法是通过用负色调显影液选择性地溶解以及去除非曝光区域来形成图案；使用正性显影液的图案形成方法是通过用正色调显影液选择性地溶解以及去除曝光区域来形成图案。

与所述使用正色调型显影液的图案形成方法进行比较时，所述使用负色调显影液的图案形成方法即使在因曝光量不足而难以形成接触孔图案或沟槽图案等中也能够实现反相图案，而在形成相同图案时容易形成图案，并且使用有机溶剂作为除去未曝光部分的显影液，因此能够更有效地形成光致抗蚀剂图案。

另一方面，使用通常光致抗蚀剂组合物的光刻工艺包括：在晶片上涂覆光致抗蚀剂的工艺、加热涂覆的光致抗蚀剂以蒸发溶剂的软烘烤工艺、利用通过光掩模的光源来成像的工艺、使用显影液通过曝光部分和未曝光部分之间的溶解度差形成图案的工艺以及对其进行蚀刻以完成电路的工艺。

所述光致抗蚀剂组合物包含通过准分子激光照射产生酸的光酸产生剂(PhotoAcid Generator)、基础树脂和其它添加剂。基础树脂基本使用酚结构中带有羟基的结构，具体有聚苯乙烯聚合物、甲酚聚合物和酚醛清漆聚合物；光敏剂只要产生特定波长的酸(H+)即可，主要使用锍盐系、磺酰基重氮系、苯并硫烷基系、碘系、氯系、羧酸系等有机酸和无机酸。

然而，对于使用上述组合物制造的负性光致抗蚀剂存在如下的问题：由于位于下部的光敏剂不能产生足够量的酸(H+)等的缺点而不能形成所需形状，在形成更精细图案的情况下产生更差的轮廓。

另外，在上述工艺主要使用的光源为使用I-射线、KrF准分子激光器、ArF准分子激光器光源的365nm至193nm的波长范围，并且越短的波长形成越精细的图案。

其中，对于KrF激光(243nm)，即使在ArF激光(193nm)系统开发之后也在持续追求KrF激光的光学精细加工。原因在于：下一代ArF光致抗蚀剂的开发还不令人满意，不仅如此如果使用KrF光致抗蚀剂，在对半导体的大量生产中可大幅度降低成本。据此，也应提高KrF光致抗蚀剂的性能以应对技术的发展，举代表性的例子，随着高集成度化，要求光致抗蚀剂的厚度逐渐变薄，因此迫切需要开发更加强化干蚀刻耐性的光致抗蚀剂。除此之外要求的性能包括高分辨率、宽DOF(Depth Of Focus)Margin、形成无缺陷薄膜、对基板的粘附力、高对比度、高敏感度和化学稳定性等。