光刻胶树脂,化学增强光刻胶组合物及图样的形成方法技术

在本发明专利技术涉及具有这种分子结构的光刻胶树脂：其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，其中：所述的保护基团是用右式（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。本发明专利技术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。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。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。在本专利技术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，本专利技术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，本专利技术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，本专利技术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。本专利技术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。优选使本专利技术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专利技术的基础树脂。但是，优选使用羧酸酯骨架的树脂。对于本专利技术的光刻胶树脂，用下式定义的α优选不大于3.1α＝N/(Nc-No)其中，N表示所述的光刻胶树脂中的总原子数，Nc表示所述的光刻胶树脂中的碳原子数，No表示所述的光刻胶树脂中的氧原子数。这样设定α值能够使光刻胶树脂具有进一步改进的耐刻蚀持久性。对于本专利技术的光刻胶树脂，优选不含有芳香环，因为芳香环通常在200nm附近有吸收带，带芳香环的光刻胶树脂很难作为用于ArF激光的光刻胶。本专利技术优选的光刻胶树脂的例子包括那些含有下式(A)表示的单元的那些树脂 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。本专利技术中的保护基团(式(A)中的R4)本身具有良好的耐刻蚀性。在传统的光刻胶树脂中使用的保护基团有10个和更少的碳原子，如四氢吡喃基或三环癸烯基。本专利技术不使用这些保护基团，而选择有12-25个碳原子的基团作为保护基团，更优选地是，如上所述选择能使光刻胶树脂的总碳密度是3.1或更低的那些基团作为保护基团。因此，得到的光刻胶树脂具有优秀的耐刻蚀性。本专利技术中的保护基团具有下式(I)表示的结构 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。因为保护基团中包括具有12-25个碳原子的稠环，所以保护基团本身具有耐刻蚀性，因此在不削弱对基体的附着性和分辨率情况下能够提高耐刻蚀性。一般来说，带有具有12-25个碳原子的稠环的保护基团不易于用酸去除。因此，本专利技术采用的结构是有1-4个碳原子的烷基另外连结在连结基础树脂的键位上，具体来说是连结在碳原子上，通过这样的连结使保护基团连结在基础树脂上。这种烷基有利于用酸去除保护基团，因此，能够改善刻蚀分辨率。当该烷基是甲基或乙基时是特别优选的，因为这样还可以进一步加速保护基团的去除。本专利技术中的稠环是由两个或多个环稠合在一起形成的，并且可以是没有π电子共轭体系的环，特别优选脂环。要求该稠环结构中的环上不含有任何的杂原子如氧、氮或硫。另外，要求该稠环不含有C＝O等键。这样的结构在实际上可以避免吸收200nm或更短波长的紫外线，因此，这种结构使光刻胶树脂适用于利用短波长的光线如ArF激光的光刻技术中。稠环的具体例子用下式表示 在上述的保护基团中，其包括三环[5.2.1.02.6]癸基，六环[6.6.1.13.6.110.13.02.7.09.14]十七烷基，八环[8.8.12.9.14.7.111.18.113.16.0.03.8.012.17]二十二烷基，胆甾烷基及其衍生物。优选的保护基团的例子包括下述保护基团 其中，R表示具有1-4个碳原子的烷基。 其中，R表示具有1-4个碳原子的烷基。另一方面，式(A)中的R2是有助于改善耐刻蚀性的残基。其例子是三环[5.2.1.02.6]癸基，正冰片基，甲基正冰片基，异冰片基，四环[4.4.0.12.5.17.10]十二烷基，甲基四环[4.4.0.12.5.17.10]十二烷基，2，7-二甲基四环[4.4.0.12.5.17.10]十二烷基，2，10-二甲基四环[4.4.0.12.5.17.10]十二烷基，11，12-二甲基四环[4.4.0.12.5.17.10]十二烷基，六环[6.6.1.13.6.110.13.02.7.09.14]十七烷基，八环[8.8.12.9.14.7.111.18.113.16.0.03.8.012.17]二十二烷基，金刚烷基，及其衍生物。式(A)中含有R6的结构单元是有助于改善对基体的附着性的单元。R6是氢原子或用下式表示的γ-丁内酯残基(γ-丁内酯基) 由于这些保护基团R4本身具有优秀的耐刻蚀性，所以，即使所有含有保护基团的单元的百分数m增加而所有含有耐刻蚀性基团的单元的百分数l降低时，式(A)表示的本专利技术的光刻胶树脂也能够保持足够的耐刻蚀性。因此，与传统技术相比，本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光刻胶树脂，在其分子结构中，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，其中：所述的保护基团是用下式（Ⅰ）表示的残基：＊＊＊ （Ⅰ）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。

【技术特征摘要】
JP 2000-11-24 2000-3577811.一种光刻胶树脂，在其分子结构中，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，其中所述的保护基团是用下式(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。2.根据权利要求1所述的光刻胶树脂，其中所述的式(I)中的 是三环[5.2.1.02.6]癸基，六环[6.6.1.13.6.110.13.02.7.09.14]十七烷基，八环[8.8.12.9.14.7.111.18.113.16.0.03.8.012.17]二十二烷基，胆甾烷基及其衍生物。3.根据权利要求1所述的光刻胶树脂，其中所述的保护基团是用下式(II)表示的残基 其中，R表示有1-4个碳原子的烷基。4.根据权利要求1所述的光刻胶树脂，其中所述的保护基团是用下式(III)表示的残基 其中，R表示有1-4个碳原子的烷基。5.根据权利要求1-4中任何一个所述的光刻胶树脂，其中用下式定义的α不大于3.1α＝N/(Nc-No)其中，N表示所述的光刻胶树脂中的总原子数，Nc表示所述的光刻胶树脂中的碳原子数，No表示所述的光刻胶树脂中的氧原子数。6.根据权利要求1-4中任何一个所述的光刻胶树脂，其分子结构中不含有芳香环。7.根据权利要求5所述的光刻胶树脂，其分子结构中不含有芳香环。8.一种光刻胶树脂，含有下式(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。9.根据权利要求8所述的光刻胶树脂，其中在所述的保护基团R4中的 是三环[5.2.1.02.6]癸基，六环[6.6.1.13.6.110.13.02.7.09.1...

【专利技术属性】
技术研发人员：山名慎治，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]