[發明專利]化學放大型正光刻膠組合物

無效

• 申請號: 00100303.8
• 申請日: 2000-01-17
• 公開（公告）號: CN1261171A
• 公開（公告）日: 2000-07-26
• 發明（設計）人: 上谷保則;井上博貴
• 申請（專利權）人: 住友化學工業株式會社
• 主分類號: G03F7/039
• 分類號: G03F7/039
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 嚴舫

本發明涉及一種化學放大型正光刻膠組合物，可用于半導體生產中的精密加工。

半導體生產中的精密加工通常采用使用光刻膠組合物的光刻技術。在光刻法加工中，主要通過縮短曝光的波長提高分辨率，如Rayleigh方程所示，以限制衍射。因此，用于半導體生產的光刻法加工的光源波長，以這樣的次序如波長為436nm的g-ray、波長為365nm的i-ray、波長為248nm的KrF激發物激光，而變得越來越短。預期193nm的ArF激發物激光是下一代光源。

由于與常規曝光光源的透鏡相比，使用ArF激發物激光的曝光器中的透鏡的壽命更短，因而將透鏡曝光于ArF激發物激光射線更短的時間是優選的。為了使曝光時間更短，需要增加光刻膠的靈敏度，并且為了這一目的使用所謂的化學放大型光刻膠。化學放大型光刻膠含有一種具有一個能被酸的作用劈開的基團的樹脂，并利用通過曝露到射線中而產生的酸具有的催化作用。

已知使用于曝光于ArF激發物激光的光刻膠中樹脂不含芳香環以確保光刻膠的透光率，并且用脂環代替芳香環使其具有干蝕刻抗性。已知有多種樹脂滿足這樣的要求。例如，D.C.Hofer，J.在光聚合物科學和技術雜志第9卷、第3期387-398頁(1996)公開了這樣的樹脂。然而已知的樹脂存在一個問題，就是由于顯影過程中粘著性不足，特別是當其極性不足時，樹脂易于發生剝離。

S.Takechi等人在光聚合物科學和技術雜志第9卷、第3期475-487頁(1996)和JP-A-9-73173公開了當2-甲基-2-金剛烷基甲基丙烯酸酯的聚合物或共聚物用作化學放大型光刻膠的樹脂時，通過酸的作用劈開2-甲基-2-金剛烷基基團實現正加工作用(positive?working?action)并且可獲得高干蝕刻抗性、高分辨率和對基體的良好附著。JP-A-10-274852公開了使用在部分聚合單元中含有丁內酯殘基的樹脂作為構成化學放大型正光刻膠組合物的樹脂可提高對基體的附著。此外，JP-A-10-319595公開了一種使用含有被γ-丁內酯-3-基殘基保護的羧基的樹脂的正光刻膠組合物。

另一方面，由于化學放大型光刻膠利用了酸的作用，當基體是堿性時，由于酸的失活，截面易于發生底部拖尾。已知這個問題可通過加入大量堿性猝滅劑而得到解決。然而加入大量這種猝滅劑會導致靈敏度的降低。當使用ArF激發物激光作為曝光光源時，通常將光刻膠涂布到低反射的基體上，如有機或無機抗反射膜。當使用這種低反射的基體時，盡管尺寸的均勻性得到有效改善，光刻膠的截面通常會惡化至尖錐形。因此，化學放大型光刻膠存在一個問題，即其性能，特別是截面會根據基體的種類而改變。

本發明的目的是提供一種化學放大型正光刻膠組合物，該組合物含有樹脂成分和酸發生劑；適用于使用ArF激發物激光、KrF激發物激光等的光刻法加工；在各種光刻膠性能方面優越，如靈敏度、分辨率、對基體的附著等；基體依賴性低，即使是涂布于堿性基體或低反射基體上；并在每種基體上有良好截面。

本申請人申請的相關待審申請，日本專利申請JP11-238542公開了一種具有特殊結構的金剛硼聚合單元和高極性聚合單元的樹脂能有效改善對基體的附著。本發明人進一步研究了在化學放大型正光刻膠組合物中使用公開于JP-A-10-274852和JP-A-10-319595中的含有丁內酯殘基的樹脂和公開于日本專利申請JP11-238542的含有金剛硼聚合單元的樹脂的系統。結果發現，在這些組合物中，使用具有特殊化學結構的酸發生劑能改善分辨率和對堿性基體或低反射基體的曲線。因而完成了本發明。

本發明提供了一種正光刻膠組合物，含有一種樹脂，它具有由下式(I)表示的2-烷基-金剛烷基(甲基)丙烯酸酯聚合單元：

其中R¹代表氫或甲基，R²代表烷基，該樹脂不溶或幾乎不溶于堿，但在酸的作用下能溶于堿；和一種酸發生劑，由下式(V)代表：

其中Q¹、Q²和Q³獨立地代表氫、羥基、含1-6個碳原子的烷基或含1-6個碳原子的烷氧基，n是4-8的整數。

上述式(I)代表的2-烷基-2-金剛烷基(甲基)丙烯酸酯聚合單元是通過打開2-烷基-2-金剛烷基丙烯酸酯或2-烷基-2-金剛烷基甲基丙烯酸酯的(甲基)丙烯酸部分的雙鍵形成的。本發明光刻膠組合物中的樹脂成分可以是只含有2-烷基-2-金剛烷基(甲基)丙烯酸酯聚合單元的聚合物，但優選是含有一個或多個其他的聚合單元與上述單元一起形成的共聚物。