负性光致抗蚀剂组合物制造技术

本发明专利技术提供一种负性光致抗蚀剂组合物，该组合物用于这样形成图案的方法中：其中将底层膜置于基片上，含有负性光致抗蚀剂组合物的光致抗蚀层置于所述底层膜上面，该光致抗蚀膜被选择地曝光，然后所述底层膜和所述光致抗蚀膜同时经受显影处理，而且该组合物包括（Ａ）碱可溶性树脂，（Ｂ）用射线辐照时生成酸的酸生成剂，和（Ｃ）交联剂，该组合物的特征在于所述酸生成剂（Ｂ）包括含有无亲水基阳离子的鎓盐。该负性光致抗蚀剂组合物可以形成分辨率改善的抗蚀图案。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及负性光致抗蚀剂组合物，更具体地说是在如磁头和GMR元件之类的电子元件等形成中能被有利地使用的负性光致抗蚀剂组合物。所要求的优先权是2003年5月16日申请的日本专利申请No.2003-138873，和2003年6月6日申请的日本专利申请No.2003-162060，这两者的内容并入此处，以供参考。
技术介绍
在磁头等内部精细结构的生产中，通常使用利用磁膜作为靶子(蚀刻膜)的离子蚀刻，而离子研磨广泛使用离子蚀刻形式。图1A至图1E是显示使用通常的离子研磨和溅射形成电极的每一步的示意图(侧面剖视图)。首先，如图1A所示，将磁膜2′层压到基片1的上面，然后可溶于碱显影液的基膜(底层膜)3′和抗蚀膜4′顺序地层压到磁膜2′的上面。随后，使用光源如i-线辐射或KrF准分子激光，从抗蚀膜4′的上方穿过掩模图案，进行选择性辐照。然后进行碱显影，从而溶解抗蚀膜4′的一定面积(在正性抗蚀剂情况下的曝光部分，或在负性抗蚀剂情况下的未曝光部分)，并生成横断面基本上为矩形的抗蚀图案4。在这一点上，位于被碱显影除去的抗蚀膜4′部分下面的基膜3′也被该显影液除去，并且因为基膜3′比抗蚀膜4′具有更高程度的碱溶性，碱显影生成如图1B所示的剥离(lift-off)图案5，该图案包括窄宽度的基膜3′的图案3，和更大宽度的抗蚀膜4′的抗蚀图案4。然后如果使用该图案5作为掩模进行离子研磨，则如图1C所示，环绕图案5的磁膜2′被蚀刻掉，在图案5的下方且紧邻其附近形成磁膜图案2。然后如果进行溅射，则如图1D所示，电极膜6形成于图案5上面以及邻近磁膜图案2的基片1上面。最后，当再次使用碱显影液溶解基膜3′的图案3时，抗蚀膜4′的抗蚀图案4被除去，而包括基片1、基片1上面形成的预定宽度的磁膜图案2和环绕图案2形成的电极膜6的磁头10(如图1E所示)，可以由所谓的剥离方法(lift-off method)获得。下面列出的专利参考1提出了形成锥形抗蚀图案的方法，该方法使用非化学增强的(amplified)线型酚醛清漆正性抗蚀剂组合物。(专利参考1)日本未经审查的专利申请，第一次出版物No.2002-110536。然而，在这些形成这类剥离图案5的方法中，只有使用正性光致抗蚀剂组合物的方法被建议，并且迄今，对于剥离方法尚无优选的负性光致抗蚀剂组合物得到实际使用。此外，用于此类抗蚀膜的材料选择困难，并且达不到想要的分辨率水平。
技术实现思路
本专利技术目的是提供负性光致抗蚀剂组合物，该组合物可应用于形成剥离图案的方法，并产生良好的分辨率，更具体地说，是提供能在诸如磁头和GMR元件之类的电子元件等形成中被有利地使用的负性光致抗蚀剂组合物。为了达到该目的，本专利技术的第一个方面是一种负性光致抗蚀剂组合物，它包括(A)碱可溶性树脂，(B)辐照生成酸的酸生成剂，和(C)交联剂，并且该组合物用于包括如下步骤的形成图案的方法中将底层膜置于基片上，由该负性光致抗蚀剂组合物形成的光致抗蚀膜置于底层膜的上面，该光致抗蚀膜被选择地曝光，然后该底层膜和光致抗蚀膜同时经受显影处理，其中酸生成剂(B)包括含有无亲水基阳离子的鎓盐。此外，本专利技术的第二方面是一种负性光致抗蚀剂组合物，它包括(A)碱可溶性树脂，(B)辐照下生成酸的酸生成剂，和(C)交联剂，并且该组合物用于包括如下步骤的形成图案的方法中将底层膜置于基片上，由该负性光致抗蚀剂组合物形成的光致抗蚀膜置于底层膜的上面，该光致抗蚀膜被选择地曝光，然后该底层膜和光致抗蚀膜同时经受显影处理，其中由用于所述显影处理的显影液产生的溶解速率在3.0-40.0nm/秒范围之内。此外，本专利技术的第三方面是一种负性光致抗蚀剂组合物，它包括(A)碱可溶性树脂，(B)辐照下生成酸的酸生成剂，和(C)交联剂，该组合物用于形成磁头元件，其中该酸生成剂(B)包括含有无亲水基阳离子的鎓盐。此外，本专利技术的第四个方面是一种负性光致抗蚀剂组合物，它包括(A)碱可溶性树脂，(B)辐照下生成酸的酸生成剂，和(C)交联剂，该组合物用于形成磁头元件，其中由用于显影处理的显影液产生的溶解速率在3.0-40.0nm/秒的范围之内。根据本专利技术，提供有表现出良好分辨率的负性光致抗蚀剂组合物，该组合物可以应用到形成剥离图案的方法中，还可以有利地用于在如磁头和GMR元件之类的电子元件等的形成。附图说明图1A至图1E所示为表示对使用剥离抗蚀图案的形成图案过程的步骤顺序的示意图。具体实施例方式如下是本专利技术的更详细说明。用于本专利技术的碱可溶性树脂(A)必须是可溶于碱显影液的，但通过与交联组分相互作用后变为碱不溶的，任何用作负性化学增强碱可溶性树脂组分的常规树脂均可选用。例如，线性酚醛清漆树脂，聚羟基苯乙烯，和羟基苯乙烯与苯乙烯的共聚物可以有利地使用。在羟基苯乙烯与苯乙烯的共聚物中，羟基苯乙烯和苯乙烯之间的比率(羟基苯乙烯∶苯乙烯)优选在90-70∶10-30范围之内。其中3-40摩尔％的羟基氢原子被碱不溶性基团取代，从而抑制其碱溶性的聚羟基苯乙烯也是合适的。此外，其中5-30摩尔％的羟基苯乙烯单元中羟基氢原子被碱不溶性基团取代，从而抑制其碱溶性的羟基苯乙烯-苯乙烯共聚物也是合适的。这些碱不溶性基团是使未取代的碱可溶性树脂的碱溶性降低的取代基，这些基团的实例包括叔烷氧羰基，如叔丁氧羰基和叔戊氧羰基，以及1-5个碳原子的低级烷基，如甲基，乙基，正丙基，异丙基，正丁基和异丁基。这些当中，从抗蚀剂形成图案过程中对环境效应的抵制以及可以形成良好抗蚀图案考虑，1-5个碳原子的低级烷基是优选的，并且异丙基是尤其理想的。这些可能的树脂当中，多分散性为1-2.5的羟基苯乙烯与苯乙烯的共聚物具有合适的碱溶性程度，并能迅速调节负性光致抗蚀剂组合物的溶解速率，因此是尤其理想的。碱可溶性树脂(A)的重均分子量(聚苯乙烯换算值，这也适用于随后的分子重量值)优选在1,000-10,000范围内，并且在供KrF辐射或电子束(EB)使用的化学增强负性抗蚀剂的情况下，还更优选的值为2,000-4,000。作为本专利技术的酸生成剂组分(B)，使用含有无亲水基阳离子的鎓盐。对该鎓盐中的阴离子没有特殊的限制，常规阴离子就适合，但是优选产生强酸的氟化烷基磺酸根离子。换句话说，优选氟化烷基磺酸根离子中的一部分或全部烷基的氢原子被氟化。磺酸的强度随烷基碳原子数的增加而降低，或者随烷基的氟化比率(烷基内部氟原子的比例)的降低而降低，因此在氟化的烷基磺酸根中，尤其优选1-10个碳原子的烷基中所有氢原子均被氟化。全氟甲烷磺酸根离子和全氟丁烷磺酸根离子是尤其理想的，因为它们显示出优异的酸强度，和在抗蚀膜内良好的扩散性。与以上阴离子形成盐的阳离子可以使用无亲水基的阳离子，所述阳离子选自通常用于此类酸生成剂的阳离子。在说明书中，术语“亲水基”具体地指羟基(-OH)，羧基(-COOH)，和烷氧基(-OR)等。通过使用具有不含此类亲水基阳离子的鎓盐，可减缓由所得的负性光致抗蚀剂组合物形成的光致抗蚀膜在显影液中的溶解速率，这意味着对于由底层膜和光致抗蚀膜同时显影形成的图案，可以获得良好的分辨率。能够有利地用作酸生成剂组分(B)的鎓盐的具体实例包括由下面通式(I)表示的锍盐，和如下所示通式(II)表示的碘鎓盐。 在这些式中，X-表示上述阴离子，如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种负性光致抗蚀剂组合物，其包括（Ａ）碱可溶性树脂，（Ｂ）辐照下生成酸的酸生成剂，和（Ｃ）交联剂，所述组合物用于这样形成图案的方法中：其中将底层膜置于基片上，含有所述负性光致抗蚀剂组合物的光致抗蚀膜置于所述底层膜的上面，所述光致抗蚀膜被选择地曝光，然后所述底层膜和所述光致抗蚀膜同时经受显影处理，其中所述酸生成剂（Ｂ）包括含有无亲水基阳离子的鎓盐。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：广崎贵子，新堀博，
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[]