专利名称：化学增强型光刻胶的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种化学增强型光刻胶，它含有一种碱性树脂和一种光酸发生剂，具体地说，本发明涉及一种远紫外线光刻胶，它具有与硅基片优良的粘合性能，曝光后改善的对图线的拖延和布位的抗性，和改善的图形形状。
含有一种碱性树脂和一种光酸发生剂的常规的远紫外线光刻胶含有一种作为所说的碱性树脂的具有环状碳酸酯的(叔丁基保护的聚羧基降莰烷(nor-bomane))，它对远紫外辐射具有高的透明度，抵抗蚀刻的性能优良，并在主链中捕获，使其中的碳原子-碳原子之间的连键如下式(1)所示。
此外，含有一种碱性树脂和一种光酸发生剂的常规的远紫外线光刻胶也含有一种树脂(四羟基保护的羧基四环十二烷基甲基丙烯酸酯)，它从主链分支出来，如式(2)所示。
常规的远紫外线光刻胶主要使用这些树脂。
但是，上述的常规的远紫外线光刻胶对硅基片的粘合差，并且当用于精细图形或散焦时图形变形。而且，一些常规的远紫外线光刻胶不能用2.38％ TMAH标准显影剂显影，从而使这种光刻胶在实际中应用困难。
而且，使用羟基苯乙烯作为碱性树脂并具有较好的抗蚀性的常规的KrF(λ＝248nm)的光刻胶不能应用于其中所使用的波长较短的ArF(λ＝193nm)或远紫外线辐射的光刻技术中，因有强的吸收。因而，现在使用一种具有脂肪环基团的光刻胶，但是，这种光刻胶具有显著的疏水性，从而导致光刻胶和基片之间的粘合不足的缺陷。而且，改善粘合的成分的加入将造成脂环基团的比率的降低，降低抗蚀性，因而无法同时满足对粘合性和抗蚀性的要求。
本发明的目的是提供一种化学增强的光刻胶，它具有与硅基片优良的粘合性能，曝光后改善了图线拖延和布位的抗性，和改善的图形形状，可用作远紫外线光刻胶。
本发明的化学增强型光刻胶含有一种碱性树脂和光酸发生剂，其特征在于，所述的碱性树脂对远紫外线透明，并且含有一种通过一个酰胺键连接的具有抗蚀性的环状碳酸酯的树脂。
本发明的化学增强型光刻胶含有一种羰基基团和一种氨基基团的极性基团，因而对其表面具有高极性硅烷醇基团的硅基片具有优良的粘合性。此外，树脂结构中的氨基基团捕获由曝光产生的酸并抑制酸的扩散，从而也改善了对曝光后产生的图线拖延和布位的抗性并改善图形形状。
本发明中被用作碱性树脂的树脂具有一种通过酰胺键(amid bond)连接的环状碳酸酯，它对远紫外线辐射是高度透明的并具有优良的抗蚀性。这些树脂最好是，例如，示于下式(3)的叔丁基保护的聚(2，5-对羧基降莰烷酰胺)，示于下式(4)的叔丁基保护的聚(对羧基氨基环己烷酰胺)，和示于下式(5)的叔丁基保护的聚(2，5-羧基氨基-金刚烷酰胺)。
本发明的化学增强型光刻胶含有一种羰基基团和一种氨基基团的极性基团，因而对其表面具有高极性硅烷醇基团的硅基片具有优良的粘合性。此外，树脂结构中的氨基基团捕获由曝光产生的酸并抑制酸的扩散，从而也改善了对曝光后产生的图线拖延和布位的抗性并改善图形形状。
本发明的优选实施方案下文详细描述本发明的优选实施方案。
示于下式(6)的2，5-羧基氨基降莰烷被用作单体并通过热处理或通过使用催化剂进行聚合。然后，在得到的聚合物的氨基部分加上示于下式(7)的叔丁基碳酰氯。随后，用一种酸催化剂进行脱保护反应，直至达到预定的保护率(35％)，从而精制成示于下式(8)的树脂，叔丁基保护的聚(2，5-羧基降莰烷酰胺)，分子量为15000。
制备一种具有35％保护率的所说的叔丁基保护的聚(2，5-羧基降莰烷酰胺)的树脂，所述的保护基是叔丁基，和一种示于下式(9)的三苯基锍三氟甲烷磺酸(基于树脂的比率为8％重量)，然后用ArF激光曝光，从而产生宽度为0.17μm的线-和-空间(下文称作L&S)的分辨率。
宽度为0.18μm的L&S图形的聚焦深度为0.5μm。在宽度为0.18μm的L&S图形中即使散焦为±0.20μm也没有发现图形变形。而且，用氯气蚀刻相对于酚醛清漆树脂产生的蚀刻率为1.3。
下文描述本发明的第二个实施方案。
示于下式(10)的对羧基氨基环己烷被用作单体，并通过热处理或使用催化剂进行聚合。
然后，在得到的聚合物的氨基部分加上叔丁基碳酰氯。随后，用一种酸催化剂进行脱保护反应，直至达到预定的保护率(35％)，从而精制成示于下式(11)的树脂，对羧基氨基环己烷酰胺，分子量为12000。
制备一种具有35％保护率的所说的叔丁基保护的聚(对羧基氨基环己烷酰胺)的光刻胶，所述的保护基是叔丁基，和一种三苯基锍三氟化物(基于树脂的比率为8％重量)，然后用ArF激光曝光，从而产生宽度为0.17μm的L&S分辨率。宽度为0.18μm的L&S图形的聚焦深度为0.4μm。在宽度为0.18μm的L&S图形中即使散焦为±0.20μm也没有发现图形变形。用氯气蚀刻相对于酚醛清漆树脂产生的蚀刻率为1.3。
下文描述本发明的第三个实施方案。
示于下式(12)的2，5-羧基金刚烷被用作单体，并通过热处理或使用催化剂进行聚合。
然后，在得到的聚合物的氨基部分加上叔丁基碳酰氯。随后，用一种酸催化剂进行脱保护反应，直至达到预定的保护率(35％)，从而精制成示于下式(13)的树脂，叔丁基保护的聚(2，5-羧基氨基金刚烷酰胺)，分子量为8000。
制备一种具有35％保护率的所说的叔丁基保护的聚(2，5-羧基氨基金刚烷酰胺)的光刻胶，所述的保护基是叔丁基，和一种三苯基锍三氟化物的光酸发生剂(基于树脂的比率为7％重量)，然后用ArF激光曝光，从而产生宽度为0.17μm的L&S分辨率。宽度为0.18μm的L&S图形的聚焦深度为0.5μm。在宽度为0.18μm的L&S图形中即使散焦为±0.20μm也没有发现图形变形。用氯气蚀刻相对于酚醛清漆树脂产生的蚀刻率为1.55。
权利要求
1.一种化学增强型光刻胶，含有一种碱性树脂和光酸发生剂，其特征在于，所述的碱性树脂对远紫外线透明，并且含有一种通过一个酰胺键连接的具有抗蚀性的环状碳酸酯的树脂。
2.按照权利要求1所述的化学增强型光刻胶，其特征在于所说的碱性树脂是示于下式的叔丁基保护的聚(2，5-羧基降莰烷酰胺)，
3.按照权利要求1所述的化学增强型光刻胶，其特征在于所说的碱性树脂是示于下式的叔丁基保护的聚(对羧基氨基环己烷酰胺)，
4.按照权利要求1所述的化学增强型光刻胶，其特征在于所说的碱性树脂是示于下式的叔丁基保护的聚(2，5-羧基氨基金刚烷酰胺)，
全文摘要
一种远紫外线光刻胶是一种化学增强型光刻胶,它含有一种碱性树脂和光酸发生剂。作为碱性树脂,使用的是一种通过一个酰胺键连接的具有一种环状碳酸酯的树脂,它对远紫外线透明,并具有优良的抗蚀性。这些树脂包括叔丁基保护的聚(2,5－对羧基降莰烷酰胺),叔丁基保护的聚(对羧基氨基环己烷酰胺),和叔丁基保护的聚(2,5－羧基氨基－金刚烷酰胺)。这些树脂具有优良的与硅基片的粘合性,改善了对曝光后产生的图线拖延和布位的抗性并改善图形形状。
文档编号H01L21/027GK1268679SQ00103570
公开日2000年10月4日 申请日期2000年3月28日 优先权日1999年3月29日
发明者山名慎治 申请人:日本电气株式会社