[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细处理的化学放大型正光刻胶。

通常，使用光刻胶组合物的光刻方法已被用于半导体微细处理中。总的来说，在光刻术中分辨率会随着曝光波长的降低而提高，正如瑞利衍射极限公式所描述的那样。在半导体制造中，波长为436nm的g线、波长为365nm的i线以及波长为248nm的KrF激光已被用作光刻中的曝光光源。也就是说所用波长正在一年一年地变短。波长为193nm的ArF激光已被认为是有希望成为下一代曝光光源的光波。

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(Joumal of Photopolymer Science and Technology)第9卷，3期，387-398(1996)描述的那些。

然而，由于在显影中粘附力不足，特别是极性不足，常规已知的树脂具有图案出现剥落的问题。在光刻胶中良好的干蚀抗性是十分必要的，这是因为在光刻术中形成的光刻胶图形的光刻胶膜在制造集成电路的干蚀过程中起着保护膜的作用。

本发明的一个目的是提供一种新的化学放大型正光刻胶，它含有一种树脂组分和一种酸产生剂，非常适合于用ArF、KrF等作光源的激光光刻技术中，并且具有良好的与底板的粘附性和干蚀抗性，同时表现出各种优良的光刻胶性能，例如灵敏度和分辨率。

本发明的发明人发现了一种新的化学放大型光刻胶组合物，它含有一种具有特定结构的聚合单元的树脂组分，这种光刻胶具有良好的与底物的粘附性和干蚀抗性，同时表现出各种优良的光刻胶性能，例如灵敏度和分辨率。本发明正是在此发现的基础上完成的。

本发明提供了一种化学放大型正光刻胶组合物，它含有一种树脂(X)，这种树脂本身在碱中是不溶的或微溶的，但当被酸作用后变成可溶的，并且这种树脂具有(a)一种聚合单元，衍生于1-金刚烷基-1-烷基烷基(甲基)丙烯酸酯，由下式(Ⅰ)表示：其中，R¹表示H或甲基，R²和R³分别独立地表示具有1到4个碳原子的烷基，R⁴和R⁵分别独立地表示H、羟基或烷基，(b)衍生于脂环烯烃如降冰片烯的聚合单元，由下式(Ⅱ)表示：其中R⁶、R⁷分别表示氢、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-COOR⁸表示的基团，其中R⁸表示醇残基，或R⁶和R⁷一起形成由-C(=O)OC(=O)-表示的羧酸酐残基，和(c)衍生于选自马来酸酐和衣康酸酐的不饱和二羧酸酐的聚合单元，和产酸剂(Y)。

优选实施方案的详细描述

衍生于选自马来酸酐和衣康酸酐的不饱和二羧酸酐的聚合单元由下式(Ⅲ)或(Ⅳ)表示：

尽管T.I.Wallow等在Proc.SPIE，第2724卷(1996)，页355-364的文章中也描述了使用降冰片烯和马来酸酐另外的共聚物用作ArF激发激光光刻中的光刻胶，但在本发明的光刻胶组合中含有的树脂进一步具有式(Ⅰ)所示的聚合单元，其具有体积酸裂解性。通过将式(Ⅰ)的聚合单元和式(Ⅱ)和(Ⅲ)或(Ⅳ)的聚合单元结合在一起，可以改善与底物附着性，干蚀抗蚀性、灵敏度和分辨率。