[发明专利]光刻胶树脂,化学增强光刻胶组合物及图样的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及适用于基于短波激光的微细加工(microfabrication)中的化学增强光刻胶树脂。

发明背景

分辨率超过0.13ìm的ArF光刻法作为下一代曝光技术正在进行深刻的技术发展。ArF激发物激光的波长是193nm，与传统使用的KrF激发物激光相比还有望达到更高的分辨率。

但是，使用这样的短波激光不能用目前使用的含有芳香环的光刻胶树脂，这是因为会发生对激光束的显著吸收。

因此，现在正在研究用含脂环基的树脂材料作为光刻胶树脂。那些用于ArF激发物激光的光刻胶树脂包括下述树脂：

在上述光刻胶树脂中，结构单元A具有使其耐刻蚀性的功能。结构单元B是其中有保护基团连接在基础树脂上的片段，其作用是具有光刻胶显示分辨率。另一方面，结构单元C是使其具有基体附着性的片段。由于这些结构单元的作用是分别使其具有耐刻蚀性、光刻胶分辨率和对基体的附着性，并企图改善这些性能中的一种，而这不可避免地会降低其余的性能。因此，在传统技术中难以充分地改善所有这些性能。

下面的结构式在传统的光刻胶树脂中公知作为保护基团的结构，下面的结构式公开在如JP-A11-352694中。其中，一些结构式所附的数字表示组成各个环的碳原子数目。

在上述保护基团中，保护基团(3)和(4)几乎不能用在使用波长是200nm或更短的曝光辐射源的光刻技术中，因为它们含有π电子共轭体系并且在紫外区有吸收带。其余所有的保护基团的碳原子数是10或更少，它们不具有足够的耐刻蚀性。

发明概述

因此，本发明的目的是提供一种具有优秀的耐刻蚀性、光刻胶分辨率和对基体的附着性及具有各种优异的光刻胶树脂所需要的其它性能的光刻胶树脂，使用该光刻胶树脂的化学增强光刻胶组合物及图样的形成方法。

在本发明的光刻胶树脂具有这样的分子结构：保护基团连接在基础树脂上，这种从所述的光刻胶树脂上去除所述的保护基团能够增加其碱溶性，其特征在于：保护基团是用下式(I)表示的残基：其中表示具有12-25个碳原子的取代或未取代的稠环，R表示有1-4个碳原子的烷基。

另外，本发明的另一种光刻胶树脂的特征在于：其包括用下式(A)表示的单元：其中，R₁、R₃和R₅各自独立地表示氢原子或甲基，R₂表示有7-25个碳原子的脂环烃基，保护基团R₄是用下式(I)表示的残基：其中表示具有12-25个碳原子的取代或未取代的稠环，R表示有1-4个碳原子的烷基。R₆表示氢原子或γ-丁内酯基，l、m和n各自表示各个单元的百分含量，l+m+n＝100，0＜l＜100，0＜m＜100且0＜n＜100。

另外，本发明的化学增强光刻胶组合物的特征在于：其包括75-99.8wt％的上述光刻胶树脂中的一种和0.2-25wt％的光致产酸剂。

另外，本发明的图样形成方法的特征在于：其包括如下步骤：

将上述化学增强光刻胶组合物涂布在衬底上；

将得到的涂层膜加热；

将所述的加热后的涂层膜在高能辐下射进行曝光；

将所述的曝光后的涂层膜热处理；和

使所述的热处理后的涂层膜显影，形成图样。

本发明的光刻胶树脂具有结构特定的保护基团，因此，该光刻胶树脂具有优秀的耐刻蚀性、光刻胶分辨率和对基体的附着性及具有各种优异的光刻胶树脂所需要的其它性能。依靠使用这种光刻胶树脂的化学增强光刻胶组合物和图样形成方法，可以进行目前无法进行的高度微细加工。

实施方案详述

在本发明的每一种光刻胶树脂的分子结构中，保护基团连接在基础树脂上，通过去除保护基团使其具有碱溶性，因此，在光刻胶树脂的分子结构中，保护基团阻塞了碱溶性基团。碱溶性基团的例子是羧基。当含有羧基作为碱溶性基团时，光刻胶树脂采用的结构是保护基团通过酯键连接在基础树脂上。采用这样的结构就易于去除保护基团，使光刻胶树脂具有碱溶性。结果，使光刻胶具有良好的分辨率。

优选使本发明的光刻胶树脂和光致产酸剂一起使用。在这种情况下，光致产酸剂通过暴露在光线下产生的酸能够去除保护基团，因此，碱溶性基团曝光能使光刻胶树脂具有碱溶性。

可以使用各种树脂作为本发明的基础树脂。但是，优选使用羧酸酯骨架的树脂。

对于本发明的光刻胶树脂，用下式定义的α优选不大于3.1：