[发明专利]脂环族不饱和化合物、聚合物、化学增幅抗蚀剂组合物及采用所述组合物形成图案的方法

说明书

本申请是申请日为2004年3月4日、申请号为200480006191.7 的中国国家专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及新颖的脂环族不饱和化合物及其聚合物。更特别地， 本发明涉及适用于以至多波长190nm的远紫外光作为照射光的化学增 幅抗蚀剂，并涉及采用所述聚合物的化学增幅抗蚀剂组合物，以及采 用所述抗蚀剂组合物形成图案的方法。

背景技术

在以半导体设备为代表的须以约四分之一微米进行微制造的各种 电子设备的生产领域中，已逐渐要求生产具有更高密度和集成度的设 备。因而，用于形成微图案的光学腐蚀技术正面临越来越严格的要求。

特别地，在具有1G比特或更高集成度、需要约至多0.13微米级 加工技术的DRAMs生产中，在先使用的是以ArF准分子激光器 (193nm)进行的光腐蚀技术。

近来，已检定了以F₂准分子激光器(157nm)进行的光腐蚀，用 于形成更微细图案(见R.R.Kunz等，Journal of Vacuum Science and Technology，B17卷(第6期)，pp.3267-3272(1999))。

因而迫切需要开发适用于采用F₂准分子激光的光腐蚀的抗蚀剂材 料。由于用作激光器材料的气体寿命较短，激光器设备自身较昂贵， 等等，因而开发用于F₂照射的抗蚀剂须改进激光器的成本性能。特别 地，除与加工尺寸减小相对应的高分辨率外，还强烈要求抗蚀剂具有 高灵敏度。

化学增幅抗蚀剂是本领域内公知的，其中将作为敏化剂的光酸发 生剂用作为抗蚀剂提供高灵敏度的手段。该抗蚀剂现已广泛用作KrF 准分子激光器(248nm)的抗蚀剂及ArF准分子激光器的抗蚀剂。化学 增幅抗蚀剂的特征是，通过光照射由光酸发生剂产生的质子酸作为抗 蚀剂内所含组分，会通过照射后的热处理而引起酸催化剂与抗蚀剂树 脂等反应。以此方式，使抗蚀剂具有显著高于光反应效率(每个质子 的反应)低于1的常规抗蚀剂的灵敏度。现在，大部分开发的抗蚀剂 均是化学增幅抗蚀剂。

然而，对于以F₂准分子激光为代表的采用至多190nm短波长光线 的光腐蚀情况，则要求用于形成微图案的抗蚀剂具有常规材料不能完 成的新特性，特别地是对至多190nm的照射光的高透明度。

用于KrF准分子激光器或ArF准分子激光器的常规光致抗蚀剂材 料主要采用聚(对乙烯基酚)，脂环族树脂等作为树脂组分。然而，此类 树脂对至多波长190nm波长处的光吸收极高。因而，由于大部分照射 光在抗蚀剂表面上被吸收，而未透射至衬底，因而不能形成微细的抗 蚀剂图案。这就是此类常规树脂不能应用于采用至多190nm短波长的 光的光腐蚀的原因。

将含有氟原子的树脂用作F₂准分子激光(157nm)可透过的聚合 化合物，其呈现出较好应用前景(见R.R.Kunz等，Journal of Vacuum Science and Technology，B17卷(第6期)，pp.3267-3272(1999)及 T.Chiba等，Journal of Photopolymer Science and Technology，第13卷 (第4期)，pp.657-664(2000))。

发明内容

然而，常规含氟树脂不具有足够的透明度、对衬底的粘附性、抗 干腐蚀性和分辨率，这些都是抗蚀剂所要求有的，因而常规含氟树脂 按现状还不能用作化学增幅抗蚀剂的树脂。

因而期望有用于抗蚀剂的新颖树脂材料，其对至多190nm的照射 光具有高透过性，对衬底具有出色的粘附性和抗干腐蚀性，并显示出 出色的分辨率。

作为为实现上述目的的研究结果，本发明人发现，通过聚合含有 不饱和化合物作为单体的聚合物前体，所述不饱和化合物具有特定的 脂环族结构，所得到的聚合物作为新颖化合物可出色地用作化学增幅 抗蚀剂。该发现导致了本发明的完成。

特别地，本发明涉及以如下通式(1)表示的脂环族不饱和化合物：

其中