[发明专利]化学增强型正光刻胶组合物

说明书

本发明涉及一种化学增强型正光刻胶组合物。

半导体生产中的精密加工通常采用使用光刻胶组合物的光刻技术加工。在光刻法加工中，主要通过缩短曝光的波长提高分辨率，如Rayleigh方程所示以限制衍射。因此，用于半导体生产的光刻法加工的光源波长，以这样的次序如g-ray波长436nm、i-ray波长365nm、KrF激发物激光波长248nm，而变得越来越短。预期193nm的ArF激发物激光是下一代光源，使用ArF激发物激光器的某些种类的光刻胶正投入使用。

由于与常规曝光光源的透镜相比，使用ArF激发物激光的曝光器中的透镜的寿命更短，这种将透镜曝光于ArF激发物激光射线更短的时间是优选的。为了使曝光时间更短，需要增加光刻胶的灵敏度，并且为了这一目的使用所谓的化学增强型光刻胶。化学增强型光刻胶含有一种具有一个能被酸的作用劈开的基团的树脂，并利用通过曝露到射线中而产生的酸具有的催化作用。

已知将曝光于ArF激发物激光的光刻胶中使用的树脂优选不含芳香环以确保光刻胶的透光率，并且用脂环代替芳香环使其具有干蚀刻抗性。已知有多种树脂满足这样的要求。例如，D.C.Hofer，在光聚合物科学和技术杂志第9卷、第3期387-398页(1996)公开了这样的树脂。

S.Takeuchi等人在光聚合物科学和技术杂志第9卷、第3期475-487页(1996)和JP-A-9-73173公开了当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增强型光刻胶的树脂时，通过酸的作用劈开2-甲基-2-金刚烷基基团实现正加工作用(positive working action)并且可获得高干蚀刻抗性、高分辨率和对基片的良好附着。JP-A-10-274852公开了使用在部分聚合单元中含有丁内酯残基的树脂作为构成化学增强型正光刻胶组合物的树脂可提高对基片的附着。此外，JP-A-10-319595公开了一种使用含有被γ-丁内酯-3-基残基保护的羧基的树脂的正光刻胶组合物。

另一方面，由于化学增强型光刻胶利用了酸的作用，当基片是碱性的，由于酸的失活，图线(profile)易于拖尾。已知这个问题可通过加入大量碱性猝灭剂而得到解决。然而加入大量这种猝灭剂会导致灵敏度的降低。当使用ArF激发物激光作为曝光光源时，通常将光刻胶涂布到低反射的基片上，如有机或无机抗反射膜。当使用这种低反射性的基片时，尽管尺寸的均匀性得到有效改善，光刻胶的图线通常会恶化至尖锥形。

为了减少光吸收，有人打算降低光刻胶组合物中酸发生剂的含量，但是在这种情况下，灵敏度通常会降低。作为其他减少光吸收的方法，曾打算使用如JP-A-7-25846，JP-A-7-28237，JP-A-7-92675和JP-A-8-27102中公开的具有高透明度的脂族锍盐。然而使用这种已知的脂族锍盐，不能获得足够的分辨率。此外碱性基片上的底部-拖尾的图线问题也没有得到解决。如此使用常规的酸发生剂的化学增强型光刻胶一直具有这样的问题，即其性能，特别是光刻胶的图案曲线(pattern profile)会依据基片的种类而改变。

本发明的目的是提供一种化学增强型正光刻胶组合物，该组合物含有树脂成分和酸发生剂，适用于使用ArF激发物激光、KrF激发物激光等的光刻技术，特别是使用220nm或更短波长的光的光刻技术如ArF激发物激光光刻技术，并且不仅在各种光刻胶性能方面优越，如灵敏度、分辨率和对基片的附着等，而且对基片种类的依赖性很小，在任何种类基片上均有良好图线，即使是使用碱性基片和低反射基片。

本发明的另一目的是提供一种可用作化学增强型正光刻胶组合物中的酸发生剂的化合物。

本发明人发现即使是在碱性基片和低反射性基片上，当使用某些种类的酸发生剂的组合物或选自某些种类具有特殊结构的一种酸发生剂时，能提高化学增强型正光刻胶组合物的分辨率，而且能改善其图案轮廓。这样就完成了本发明。

发明概述

本发明提供了一种化学增强型正光刻胶组合物(下文也称为组合物A)，该组合物含有

(1)  一种酸发生剂，包括下式(I)代表的脂族锍盐

其中Q¹代表烷基，Q²代表烷基或脂环烃的残基和m代表1到8的整数；至少一种鎓盐选自下式(IIa)表示的三苯基锍盐和下式(IIb)表示的二苯基碘鎓盐：