[发明专利]光刻胶组合物

说明书

本发明涉及适合于诸如包括受激准分子激光等在内的远紫外射线、电子束、X-射线或辐射光之类高能辐射的光刻术使用的光刻胶组合物以及作为同样技术中的一种组分使用的树脂。

最近，随着集成电路的高集成度的增加已要求形成0.25μm量级的图案。由于受激准分子激光光刻术能生产64兆DRAM和256兆DRAM而受到特别重视。现在已提出了一种适合于这种受激准分子激光光刻过程使用的利用酸催化剂和化学放大效应的称之为化学放大型光刻胶的光刻胶。在由化学放大型光刻胶制成的光刻膜中，受照部分在碱显影液中的溶解度通过用酸作为催化剂的反应而改变。此酸催化剂是由辐射而在受照部分的酸产生剂所产生的。通过这个反应，化学放大型光刻胶给出了正性或负性图案。

在半导体集成电路生产中，光刻是在不同基片上进行的。通常要求光刻胶对所用的辐射是高度透明的。然而，当在一种对辐射光有较高反射比的基片上进行光刻时，就必须稍稍降低光刻胶的透明性，以避免光刻胶因受来自于基片反射光的不必要的曝光。在此情况下，常常要在光刻胶中加入低分子量的颜料组分。然而，当加入了这种颜料组分后，会使光刻胶的碱性能力趋于降低。

本发明的目的是提供一种光刻胶组合物的原料，它降低了光刻胶组合物的透明性但又对光刻胶的不同性质，比如灵敏度、分辨率、耐热性、膜保留比、可用性及剖面等并不产生不利影响。结果是，它提供了一种形成极好图案特性的光刻胶组合物。

本发明人为达到此目的进行了大量研究，发现了一种特殊的树脂可以降低正性光刻胶组合物的透明性而不对正性光刻胶组合物的性质产生相反的作用，于是完成了本发明。

本发明提供了一种以下述式(Ⅰ)表示的结构单元的树脂作为一组分的光刻胶：式中，R¹、R²和R³各自单独表示氢原子或1至4个碳原子的烷基；R⁴表示氢原子、1至4个碳原子的烷基或1至4个碳原子的烷氧基和R⁵表示氢原子、烷基或芳基，或R⁴与R⁵通过键合于它们的2个碳原子连接在一起成环，此环可以为杂环；R⁶表示氢原子、1至4个碳原子的烷基、1至4个碳原子的烷氧基或羟基。

通过把由式(Ⅰ)表示的结构单元的树脂包括在光刻胶中，就可调节光刻胶的透明性，得到了一种透明性降低了的、性能极好的光刻胶组合物。

这种树脂可方便地通过由下式(Ⅱ)表示其结构的聚乙烯苯酚与由下式(Ⅲ)表示其酰卤反应以使式(Ⅱ)的聚乙烯苯酚中的部分羟基酯化来生产：式中的R¹、R²和R³的定义同上；式中R⁴、R⁵和R⁶的定义同上，X表示一种卤素。

本发明所涉及的光刻胶是一种对辐射敏感的涂料，它是用来在基片上成膜并经选择性曝光和显影而形成图案。它一般包含作为粘合剂的具有对辐射敏感基团的树脂组分，或包含作为粘合剂的一种树脂组分和一种对辐射敏感的组分。光刻胶分为正性光刻胶和负性光刻胶。正性光刻胶的受照部分溶于显影剂中而未照光部分作为图案留下来；负性光刻胶中未照光部分溶于显影剂中而受照部分被固化而留作图案。在此两种情况中，都是用线型酚醛清漆树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯苯酚树脂等作为粘合剂树脂的。具有以式(Ⅰ)表示的结构单元的树脂可以用于任何含酚醛清漆树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯苯酚树脂等的光刻胶中。特别是，有式(Ⅰ)结构单元的树脂对调节所谓化学放大型光刻胶的透明性是有效的。这种化学放大型光刻胶中含有酸产生剂，它利用的是由受照部分的酸产生剂所产生的酸的催化作用。在这种化学放大型光刻胶中，根据情况，具有式(Ⅰ)结构单元的树脂有时也可作为粘合剂使用。

化学放大型光刻胶含有树脂组分和酸产生剂，酸产生剂在受照部分产生酸，此酸的催化作用是用来形成图形的。在化学放大型正性光刻胶中，受照部分产生的酸通过其后的热处理(曝光后烘干，有时缩写为PEB)而分散开来，释放出树脂的保护基团并重新产生酸以使受照部分可溶于碱中。

化学放大型正性光刻胶的区分是根据：

(1)由可溶于碱的树脂组分、酸产生剂和溶解抑制剂所组成的光刻胶，其中的溶解抑制剂是一种有一个在酸作用下可解离的保护基团的试剂，它本身具有抑制碱溶性树脂在碱中的溶解性、而当受酸作用使保护基团解离后又使树脂成为碱可溶的能力；和