化学增强的光刻胶制造技术

一种化学增强的光刻胶正胶包括至少一种具有一种其极性通过酸催化剂发生变化的保护性基质的聚羟基苯乙烯树脂，其中该化学增强的光刻胶正胶与至少一种苯乙烯衍生物混合。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化学增强的光刻胶，一种形成于半导体基片上，用于经过一块掩膜或一块原版的KrF激发器发射激光曝光的化学增强的光刻胶，随后这种光刻胶在被显微剂显影之前进行PEB处理，以形成光刻胶图形。常规的光刻技术是使用具有波长436nm的g-谱线或具有波长365nm的i-谱线作为曝光光线来进行的。大多数用于g-谱线或i-谱线的常规的光刻胶为溶解抑制物类型的正胶，它含有一种酚醛清漆树脂作为基质树脂和萘醌二叠氮作为感光剂。需要将器件缩小，以进行使用作为远紫外线的具有波长248nm和193nm的激光的光刻术。如果使用常规的用于g-谱线或i-谱线的光刻胶来进行使用激光的光刻术，则光刻胶对激光的吸收太大，无法得到所需的光刻胶图形。光敏度增高过度。因而，设想出一种化学增强的光刻胶，它使用一个通过由光氧化剂产生的酸催化剂的感光反应。这种化学增强的光刻胶已投入使用，并且可能成为适于高灵敏度的短波长光刻术或电子束光刻术中使用的主要的光刻胶。这种化学增强的光刻胶包括一种酸产生剂作为感光剂，从而使光刻胶对光线的曝光产生一种酸，并随后通过PEB处理造成催化反应，使正胶的曝光部分可溶解化，使负胶的曝光部分不溶解化。这些光刻胶被用于x-线线曝光和电子束曝光。这些光刻胶具有足够的光敏性，以补偿x-光源或电子束光源照光度的不足。日本特愿开No.4-44045和日本特愿开No.580516提出了一种二元正胶，它含有一种保护性聚羟苯乙烯树脂和一种光氧化剂。也提出一种三元正胶，它含有一种保护性聚羟基苯乙烯树脂和一种光氧化剂之外，还含有一种保护性双酚-A。为改善化学增强的光刻胶的分辨率，需要增大光刻胶曝光部分和非曝光部分之间对显影剂的溶解度的反差。为增大溶解度反差，一定量的保护性聚羟基苯乙烯的保护性基质作为基质树脂，从而提高树脂保护性，以降低光刻胶的非曝光部分的溶解速率，从而提高溶解度反差，改善光刻胶的分辨率。光刻胶的树脂保护性的提高带来以下问题。保护性基质具有疏水性。通过曝光产生一种酸，然后所产生的酸在光刻胶薄膜的表面区域消失或由于空气中的碱中和而失活。这种酸的失活或消失在后-蚀里面过程中阻止了可溶解化反应的进行。上述两个因素的结合导致微弱可溶性表面层的形成。由于这一原因，随后的对光刻胶薄膜的显影形成一种光刻胶图形，它具有一种不期望的截面形状，一般如附图说明图1所示的T-形，图1是一个截面正视图，表示在显影后得到的在半导体薄片上形成的常规的光刻胶图形。在半导体薄片701上形成的光刻胶图形702通常为T-形，从而使光刻胶图形的宽度从顶面到底面变窄。即光刻胶图形不具有垂直的壁。这意味着具有T形截面的光刻胶图形在分辨率，聚焦深度和尺寸精度上遭到损害。图2是一个表示光刻胶的曝光部分在一定的曝光量后对显影剂的溶解速率变化的图。上述问题经常出现于曝光部分的溶解速率小以及非曝光部分的溶解速率也小的光刻胶中。日本特愿开No.4-369211中提出将PEB处理在惰性气体中进行，以防止酸失活。日本特愿开No.4-221951提出将微弱溶解性表面层除去。日本特愿开No.4-204848提出在光刻胶表面上施加一个钝化膜，以防止酸失活。经常使用的是第三个常规技术。上述的在光刻胶表面施加钝化膜的技术不足以防止酸失活。如果酸在从曝光到PEB处理期间从光刻胶表面消失，那么这一常规方法不能防止微弱可溶性表面层的形成。这一微弱可溶性表面层的形成使显影后光刻胶的图形成为T形。特别是当需要降低光刻胶图形的尺寸时，由于这种微弱可溶性表面层引起的形状，分辨率，聚焦深度和尺寸精度的问题尤其严重。为解决这一严重问题，必须改良光刻胶膜的材料。在上述情况下，需要开发一种不具有上述问题的改良的化学增强的光刻胶。因而，本专利技术的一个目的是提供一种新型的没有上述问题的化学增强的光刻胶。本专利技术的另一个目的是提供一种可形成具有垂直壁面的光刻胶图形的新型化学增强的光刻胶。本专利技术的再一个目的是提供一种新型的可形成光刻胶图形的化学增强的光刻胶，该光刻胶图形可形成高度集成的半导体器件。本专利技术的又一个目的是提供一种可改善光刻胶图形分辨率的新型化学增强的光刻胶。本专利技术的另一个目的是提供一种可改善光刻胶图形的聚焦深度的新型化学增强的光刻胶。本专利技术的还一个目的是提供一种可改善光刻胶图形的尺寸精度的新型化学增强的光刻胶。第一本专利技术提供了一种化学增强的光刻胶正胶，包括至少一种具有一个其极性通过酸催化剂发生变化的保护基的聚羟基苯乙烯树脂和一种光氧化剂，其中，该化学增强的光刻胶正胶是与至少一种苯乙烯衍生物混合的。第二本专利技术提供了一种化学增强的光刻胶负胶，至少包括一种聚羟基苯乙烯树脂，一种光氧化剂和一种可与酸催化剂发生交联反应的交联剂，其中，该化学增强的光刻胶负胶与至少一种苯乙烯衍生物混合。第三本专利技术提供了一种化学增强的光刻胶，它与至少一种苯乙烯衍生物混合。第四本专利技术提供了一种光刻胶图形，包括一种与至少一种苯乙烯衍生物混合的化学增强的光刻胶材料。本专利技术的上述和其它目的、特征和优点将从下列描述显然可知。附图简要说明按照本专利技术的优选实施方案将参照附图进行详细描述。图1是一个截面正视图，表示在显影后在半导体薄片上形成的常规的光刻胶图形。图2是一个表示常规光刻胶的曝光部分在一定的曝光量后对显影剂的溶解速率发生变化的图。图3是一个表示本专利技术的第一实施方案的新型光刻胶在曝光后曝光部分溶解速率发生变化的图。图4是一个截面正视图，表示本专利技术第一实施方案中半导体薄片上的新型光刻胶图形。第一本专利技术提供了一种化学增强的光刻胶正胶，包括至少一种具有一个其极性通过酸催化剂发生变化的保护基的聚羟基苯乙烯树脂和一种光氧化剂，其中，该化学增强的光刻胶正胶与至少一种苯乙烯衍生物混合。优选该至少的苯乙烯衍生物用量基于聚羟基苯乙烯树脂的重量为1-20％的范围内。也优选该至少的苯乙烯衍生物包括选自苯乙烯，羟基苯乙烯和t-BOC保护的羟基苯乙烯的至少一种。按照上述第一本专利技术，苯乙烯衍生物的混入提高了光刻胶的曝光部分的溶解速率，从而提高了光刻胶的曝光部分和非曝光部分之间溶解速率的反差，而没有过多地降低光刻胶的非曝光部分的溶解速率。由于光刻胶的非曝光部分的溶解速率没有过低，这使得可能抑制光刻胶表面上微弱可溶性表面层的形成。这种对微弱可溶性表面层形成的抑制使光刻胶图形具有垂直的侧壁面，并也阻止光刻胶图形具有通常的T形截面。光刻胶的曝光部分和非曝光部分之间深解速率反差的提高使得可能改善光刻胶图形的分辨率。苯乙烯衍生物及其用量的选择应通过尽可能大地提高光刻胶的曝光部分的溶解速率而没有过多地降低光刻胶的非曝光部分的溶解速率来获得光刻胶的曝光和非曝光部分之间溶解速率尽可能大的反差。由于光刻胶的溶解和非溶解部分之间溶解速率的反差是光刻胶图形的分辨率最有效的因素，尽可能大地提高这一反差能得到尽可能大地改善光刻胶图形的分辨率。如上所述，光刻胶图形具有垂直的侧壁面，以形成矩形截面，从而改善光刻胶图形的尺寸精度。当需要分辨特别精细的光刻胶图形时，这一效果尤其显著。第二本专利技术提供了一种化学增强的光刻胶负胶，至少包括一种聚羟基苯乙烯树脂，一种光氧化剂和一种可与酸催化剂发生交联反应的交联剂，其中，该化学增强的光刻胶负胶与至少一种苯乙烯衍生物混合。优选该至少的苯乙烯衍生物用量基于聚羟本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学增强的光刻胶正胶，包括至少一种具有一种其极性通过酸催化剂发生变化的保护基的聚羟基苯乙烯树脂和一种光氧化剂，其中所说的化学增强的光刻胶正胶与至少一种苯乙烯衍生物混合。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：井谷俊郎，
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]