本发明专利技术公开了用于采用短波长曝光光源形成高分辨率精细电路图案的光敏聚合物，及含有该聚合物的化学扩增的光刻胶组合物。所述光敏聚合物如以下式１所示，［式１］其中Ｒ↓［１］为氢原子，Ｒ↓［２］为氢原子（见图），Ｒ↓［３］为氯原子、溴原子、羟基、氰基、叔丁氧基、ＣＨ↓［２］ＮＨ↓［２］、ＣＯＮＨ↓［２］、ＣＨ＝ＮＨ、ＣＨ（ＯＨ）ＮＨ↓［２］或Ｃ（ＯＨ）＝ＮＨ基团，Ｒ↓［４］为氢原子或甲基，１－ｘ－ｙ－ｚ、ｘ、ｙ和ｚ为构成所述光敏聚合物的每种重复单元的聚合度，ｘ、ｙ和ｚ分别为０．０１－０．８，且ｎ为１或２。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光敏聚合物及含有该聚合物的化学扩增的光刻胶组合物。更具体地，本专利技术涉及用于通过使用短波长的深度UV曝光光源来形成高分辨率精细电路图案的光敏聚合物，以及含有该聚合物的化学扩增的光刻胶组合物。
技术介绍
由于3年内半导体集成电路的集成度增长了4倍，已经开发出了存储容量超过1GB的动态随机存取存储器(下文称为“DRAM”)。为了生产大容量的DRAM，需要开发能够形成线宽为0.18μm的精细光刻胶图案的光敏聚合物和光刻胶组合物。通常，半导体生产过程中的光刻过程包括如下步骤a)在半导体基体上均匀地涂覆包含光敏聚合物和溶剂的光刻胶组合物；b)对所述涂覆的光刻胶组合物进行前烘(soft baking)以驱除所述溶剂，从而在基体上形成抗蚀膜；c)将光掩膜(分划板(reticle))和形成有抗蚀膜的基体暴露于曝光光源，从而反复地将所述光掩膜的缩小图像投影到所述抗蚀膜；d)使用显影剂选择性地除去曝光的抗蚀膜；e)对显影后的抗蚀膜进行坚膜(hard-baking)从而使所述膜严格地粘附在所述基体上；f)根据所述坚膜后的抗蚀膜的图案对所述基体进行蚀刻；及g)在所述蚀刻步骤后将不需要的抗蚀膜剥离。用于光刻过程的光刻胶组合物必须具备诸如对照射光的高分辨率、良好的光学灵敏度(optical sensitivity)和良好的透明度的特性，并且还必须具备诸如良好的对比度、较快的感光速度(photo-speed)、良好的热稳定性、粘附性和抗蚀性的特性。所述光敏性表示所述光刻胶对照射光的反应程度。如果光敏性良好，则每单位小时内与照射光反应的所述光刻胶组合物的量增加，从而提高生产率。为了提高光敏性，引入了含有光敏聚合物和光酸发生剂(photo-acid generator)的化学扩增的光刻胶组合物。如果将所述化学扩增的光刻胶组合物曝光，则所述光酸发生剂产生光酸，在所述光刻胶组合物上形成潜在的图像。所产生的光酸在曝光后的加热过程被活化，引起a)含在所述光刻胶组合物中的光敏聚合物的交联反应，或b)所述光敏聚合物的主链或取代在该主链上的官能团的解聚或脱保护。之后，所述光酸作为上述交联反应、解聚作用或脱保护作用的副产物产生，然后发生由其引起的链式反应，从而增强了所述光刻胶组合物的光敏性。所述分辨率定义为在最适合的操作条件下用所述光刻胶能形成的精细电路图案的最小尺寸，并且是评价光刻胶的重要指标。分辨率(R)在数学上定义为(κλ/NA)，其中κ是依赖于操作条件的参数，并且是所述光刻胶固有的物理性质，λ是照射光的波长(nm)，而NA是透镜的数值孔径(numeral aperture)。如上所示，在曝光过程中，通过使用较短波长的光源或具有较低参数(κ)的光敏聚合物和光刻胶组合物能获得较高的分辨率。历史上，早在二十世纪80年代，就引入了使用高压水银灯形成分辨率为1μm的电路图案的G-line(436nm)曝光方法。并且还引入了能形成分辨率为0.5μm或更小的电路图案的I-line(365nm)曝光方法。此后，开发出了使用300nm或更短的短波长的曝光技术(例如使用波长248nm的光的KrF准分子激光法)，来大量生产分辨率小于0.5μm的256M DRAM。在所述曝光过程中使用通常称为“步进机(stepper)”的步进重复式对准仪设备。根据所用的曝光光源(如G-line(436nm)、I-line(365nm)、ArF(193nm)准分子激光、KrF(298nm)准分子激光等等)选用所述步进机。使用X-射线或EUV(极端紫外线)作为曝光光源的曝光设备正在研究和开发中。如上所述，用于使用短波长光作为曝光光源的光刻过程的光刻胶组合物必须具备诸如良好的透明度、良好的光敏性和较高的分辨率的优良物理特性。然而，用于常规G-line(436nm)或I-line(365nm)曝光过程的，由重氮醌(quinonediazide)光活化化合物和苯酚-酚醛树脂构成的常规组合物吸收300nm或更小的照射光，并具有较低的透明度。同时，由常规G-line(436nm)或I-line(365nm)曝光过程形成的图案不稳定，并且不能形成陡直的图案。因此，需要即使在使用300nm或更小的曝光光源的情况下仍具有优良物理特性的化学扩增的光刻胶组合物。在所述的化学扩增的光刻胶组合物中，负性光刻胶组合物包括可溶于碱性水溶液的结合树脂、交联试剂、光酸发生剂和溶剂(Jour，VacuumScience Technology.，Vol.B6，1988)。由所述光酸发生剂产生的光酸作为活化所述交联试剂的催化剂起作用，使得所述结合树脂变为不可溶的，并在后续的显影过程中形成负性电路图案。当所述常规光刻胶组合物包括作为结合树脂的酚醛树脂时，将三聚氰胺交联树脂和光酸发生剂暴露于248nm的KrF准分子激光或193nm的ArF准分子激光，所述酚醛结合树脂和三聚氰胺交联树脂的光吸收使所述电路图案反向锥化(tapered)(Jour，Vacuum Science Technology.，Vol.B7，1988)。因此，对替代所述化学扩增的负性光刻胶组合物的化学扩增正性光刻胶组合物tp进行了研究(Pro.Spie.，Vol 1262，p32，1990)。所述化学扩增的正性光刻胶组合物包含光敏聚合物、光酸发生剂和溶剂。在所述光刻胶膜的曝光部位，由所述光酸发生剂产生的光酸作为催化剂起作用，其促进了所述光敏聚合物的主链或取代在该主链上的官能团的解聚或脱保护，从而在后续的显影过程中形成正性图案。通常使用含有诸如聚乙烯酚(polyvinylphenol)衍生物的聚合物的抗蚀材料作为所述化学扩增的正性光刻胶组合物，其不能吸收300nm或更小波长的光。具体地，示例性的化学扩增的正性光刻胶组合物包括a)由H.Ito等(“Polymers in Electronics”，ACS Symposium Series，No.242，American Chemical Society，Washington，D.C.，1984，p.11)提供的包括用叔丁氧基羰基(t-BOC)封闭(blocked)的聚(羟基苯乙烯)和鎓盐(onium salt)的光刻胶材料，b)由Ueno等(36th Applied Physics Society Related JointMeeting，1989，1p-k-7)提供的包括聚(对苯乙烯氧四氢吡喃基)(poly(p-styreneoxytetrahydropyranyl))和所述光酸发生剂的光刻胶材料，及c)由Schlegel等(37th Japanese Applied Physics Society announcement，28p-ZE-4，1990)提供的由酚醛树脂、作为溶解抑制剂的叔丁氧基羰基保护的双酚-A以及焦棓酚甲烷磺酸酯构成的三组分光刻胶材料。日本已审查专利公开第1990-27660号，日本未审查专利公开第1993-232706号，日本未审查专利公开第1993-249683号，美国专利第4,491,628和5,310,619号等公开了与上述材料制备相关的技术。上述光刻胶组合物具有较高的分辨率，但当曝光过程和曝光后烘烤(PEB)过程之间存在曝光后延迟(PED)时，由于与基体本文档来自技高网...
【技术保护点】
式１所示的光敏聚合物，［式１］＊＊＊其中Ｒ↓［１］为氢原子，Ｒ↓［２］为氢原子、＊＊＊，Ｒ↓［３］为氯原子、溴原子、羟基、氰基、叔丁氧基、ＣＨ↓［２］ＮＨ↓［２］、ＣＯＮＨ↓［２］、ＣＨ＝ＮＨ、ＣＨ（ＯＨ）ＮＨ↓［２ ］或Ｃ（ＯＨ）＝ＮＨ基团，Ｒ↓［４］为氢原子或甲基，１－ｘ－ｙ－ｚ、ｘ、ｙ和ｚ为构成所述光敏聚合物的每种重复单元的聚合度，ｘ、ｙ和ｚ分别为０．０１－０．８，且ｎ为１或２。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：金德倍，金相廷，金华泳，诸葛真，金宰贤，
申请(专利权)人：株式会社东进世美肯，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]
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