正型光刻胶组合物及使用其形成光刻胶图案的方法技术

一种可以在分辨率、ＬＥＲ降低和缺陷水平降低方面得到改进的正型光刻胶组合物及形成光刻胶图案的方法。该组合物和方法提供：一种包含树脂组分（Ａ）的正型光刻胶组合物以及一种使用这种组合物形成光刻胶图案的方法，所述的树脂组分（Ａ）含有由下面所示的通式（１）表示的衍生自（α－甲基）羟基苯乙烯的结构单元（ａ１）和由下面所示的通式（２）表示的结构单元（ａ２），其中组分（Ａ）在２．３８重量％的ＴＭＡＨ（氢氧化四甲铵）的水溶液中的溶解速率为１００至１０００＊／秒：（其中在通式（１）和（２）中，Ｒ表示氢原子或甲基）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及正型光刻胶组合物及使用该光刻胶组合物形成光刻胶图案的方法。
技术介绍
近年来，半导体元件的集成度持续地提高。已经提出了有助于提高半导体元件集成度的众多化学放大型光刻胶。日本已审查的专利申请、第二次公开No.Hei 2-27660(专利文献1)公开了一种两组分的光刻胶，其包含作为主要组分的酸生成剂和基础树脂，其中对KrF准分子激光器的激光显示极佳透明性的聚羟基苯乙烯的羟基的氢原子已被可酸解离的、碱溶解抑制基团如t-boc(叔丁氧碳基)所取代。以下列出使用在上面出版的审查专利申请中提出的该类型光刻胶形成光刻胶图案有关的理论大纲。通过将叔丁氧碳基结合入基础树脂中，与不含叔丁氧碳基的当量聚羟基苯乙烯相比，基础树脂的碱溶性显著地降低。然后将这种类型的树脂与酸生成剂混合，并且当将组合物进行选择性曝光时，在组合物曝光部分中由酸生成剂产生的酸引起叔丁氧碳基解离，由此生成聚羟基苯乙烯，并且将曝光部分转变为碱溶性状态。此外，(1)日本未审查专利申请，第一次公开No.Hei 4-287044(专利文献2)，(2)日本未审查专利申请，第一次公开No.Hei 5-40342(专利文献3)，(3)日本未审查专利申请，第一次公开No.Hei 5-313372(专利文献4)，(4)日本未审查专利申请，第一次公开No.Hei 6-130670(专利文献5)，和(5)日本未审查专利申请，第一次公开No.2001-142217(专利文献6)提出了三组分的化学放大型光刻胶组合物，其包含(α)一种作为基础树脂组分的酚醛清漆树脂，(β)一种酸生成剂和(γ)一种化合物，该化合物在酸的作用下，其可酸解离的、溶解抑制基团进行解离，由此生成有机羧酸(即，一种其中羧基已被可酸解离的、溶解抑制基团所取代的化合物)。专利文献1日本已审查的专利申请、第二次公开No.Hei 2-27660专利文献2日本未审查的专利申请，第一次公开No.Hei 4-287044专利文献3日本未审查的专利申请，第一次公开No.Hei 5-40342专利文献4日本未审查的专利申请，第一次公开No.Hei 5-313372专利文献5日本未审查的专利申请，第一次公开No.Hei 6-130670专利文献6日本未审查的专利申请，第一次公开No.2001-142217专利文献7日本未审查的专利申请，第一次公开No.Hei 10-268508但是，在上面所述的专利文献1公开的技术中，选择性曝光后的基础树脂的碱溶解性仅恢复至聚羟基苯乙烯的固有碱溶解性，原因在于叔丁氧碳基在曝光的作用下解离，并且不能得到超过该水平的碱溶解性。在上面所述的(1)至(5)中所公开的三组分光刻胶中，由曝光生成的酸的作用导致组分(γ)生成羧酸，并且该羧酸的存在可以使光刻胶的碱溶性达到超过组分(α)的固有碱溶性。因而，光刻胶在曝光部分和未曝光部分之间显示优异的反差，但透明度差，除非保持光刻胶薄膜的厚度非常薄，并且分辨率是不完全令人满意的。此外，随着半导体元件集成度的持续提高，光刻胶图案不仅必须显示可以分辨通过使用短波长的光源如KrF准分子激光器对准的超细图案分辨率水平，而且必须可以降低LER(线边缘粗糙度)和其它缺陷。上面所列出的专利文献7提出了一种使用包含羟基苯乙烯单元和环己醇单元的树脂的光刻胶材料，其已经使用醚键进行了交联。但是，该光刻胶材料受到缺陷的伤害，并且不是特别令人满意的。LER描述了沿线条侧壁的非均匀不规则性。缺陷是指诸如浮渣和光刻胶图案不规则性的问题，光刻胶图案不规则性是通过使用如由KLA TencorCorporation(商标“KLA”)制造的表面缺陷检查仪，直接从上面检查显影的光刻胶图案而检测到的。
技术实现思路
专利技术概述本专利技术考虑到上面所述的问题，其目的在于提供一种可以实现分辨率改进、LER降低和缺陷水平减少的光刻胶组合物，以及一种形成这种光刻胶图案的方法。为了达到上面所述的目的，本专利技术采用下面所述的方面。即，本专利技术的正型光刻胶组合物包含树脂组分(A)，所述的树脂组分(A)含有由下面所示的通式(1)表示的衍生自(α-甲基)羟基苯乙烯的结构单元(a1)和由下面所示的通式(2)表示的结构单元(a2)，其中组分(A)在2.38重量％的TMAH(氢氧化四甲铵)的水溶液的溶解速率为100至1000/秒 (其中，R表示氢原子或甲基)， (其中，R表示氢原子或甲基)。本专利技术形成光刻胶图案的方法使用上面所述的正型光刻胶组合物。在本申请中，包括在后附的权利要求中，术语“(α-甲基)羟基苯乙烯”描述α-甲基羟基苯乙烯和羟基苯乙烯。“衍生自(α-甲基)羟基苯乙烯的结构单元”由上面所述的通式(1)清楚地表示，并且是指通过断开(α-甲基)羟基苯乙烯的乙烯基双键而形成的结构单元。术语“结构单元”是指有助于形成聚合物的单体单元。此外，术语“重均分子量”是指由凝胶渗透色谱(GPC)确定的聚苯乙烯当量的重均分子量。“缺陷”是指诸如浮渣和的一般问题，光刻胶图案不规则性是通过使用如由KLA Tencor Corporation(商标“KLA”)制造的表面缺陷检查仪，直接从上面检查显影的光刻胶图案而检测到的。本专利技术可以提供一种可以实现分辨率改进、LER降低和缺陷水平减少的光刻胶组合物，以及一种形成这种光刻胶图案的方法。专利技术详述组分(A)一种含有由上面所示的通式(1)表示的衍生自(α-甲基)羟基苯乙烯的结构单元(a1)和由上面所示的通式(2)表示的结构单元(a2)的树脂组分。通过将组分(A)用于本专利技术的正型光刻胶组合物内，可以改善分辨率，可以降低LER，并且也可以减少缺陷水平。结构单元(a1)上面所示的通式(1)中，羟基的连接位置可以是邻位、间位和对位中的任何一种，尽管没有特别限制，但优选对位。基团R表示氢原子或甲基，尽管任何一种是可接受的，但优选氢原子。结构单元(a1)典型地占组分(A)的40至95摩尔％，优选占50至90摩尔％，再更优选占50至80摩尔％，并且最优选占55至65摩尔％。确保结构单元(a1)的比例在上面所述的范围内，有利于更好地控制溶解速率。此外，在上面所述范围内的比例可以更有效地表现与结构单元(a2)的协同作用。结构单元(a2)上面所示的通式(2)中，羟基的连接位置可以是邻位、间位和对位中的任何一种，尽管没有特别限制，但优选对位。基团R表示氢原子或甲基，尽管任一是可接受的，但优选氢原子。结构单元(a2)典型地占组分(A)的5至60摩尔％，优选占10至50摩尔％，再更优选占20至50摩尔％，并且最优选占35至45摩尔％。确保结构单元(a2)的比例在上面所述的范围内，有利于更好地控制溶解速率。此外，在上面所述范围内的比例可以更有效地表现与结构单元(a1)的协同作用。确保结构单元(a2)的比例至少为5mol％可以更好地形成图案。通过确保该比例不超过60摩尔％，可以使曝光部分的溶解性最大化，可以有利地改善敏感性。如果光刻胶组合物是由结构单元(a1)单独形成的树脂(即聚羟基苯乙烯)而制备的，那么即使结合下面描述的组分(B)和组分(C)，也很难形成不超过300nm∶300nm的超细图案，如L&S(线和空间)图案。此外，在本专利技术的组分(A)是以下面所述的方法通过聚羟基苯乙烯的加氢而制备的情本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含树脂组分（Ａ）的正型光刻胶组合物，所述的树脂组分（Ａ）含有由下面所示的通式（１）表示的衍生自（α－甲基）羟基苯乙烯的结构单元（ａ１）和由下面所示的通式（２）表示的结构单元（ａ２）：＊＊＊（１）（其中，Ｒ表示氢原子 或甲基），＊＊＊（２）（其中，Ｒ表示氢原子或甲基），其中所述组分（Ａ）在２．３８重量％的ＴＭＡＨ（氢氧化四甲铵）的水溶液中的溶解速率为１００至１０００＊／秒。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：新田和行，大久保和喜，嶋谷聪，
申请(专利权)人：东京应化工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]