FR2788062A1 - Monomeres de reticulation pour photoresist, et procede pour preparer des polymeres de photoresist en utilisant ceux-ci - Google Patents

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Abstract

L'invention se rapporte à des monomères de réticulation pour photorésist, et un procédé pour préparer les polymères de photorésist en utilisant ceux-ci.Selon l'invention, le monomère de réticulation de l'invention est représenté par la Formule Chimique 1 où R' et R " représente individuellement un hydrogène ou un méthyle; m représente un nombre de 1 à 10; et R est sélectionné dans le groupe consistant en un alkyl en C1-10 linéaire ou ramifié, incluant ou non au moins un groupe hydroxyle, un ester en C1-10 linéaire ou ramifié incluant ou non au moins un groupe hydroxyle, une cétone en C1-10 linéaire ou ramifiée incluant ou non au moins un groupe hydroxyle, un acide carboxylique en C1-10 linéaire ou ramifié incluant ou non au moins un groupe hydroxyle, un acétal en C1-10 linéaire ou ramifié incluant ou non au moins un groupe hydroxyle.L'invention trouve application en particulier dans le domaine de la fabrication de photorésist. (CF DESSIN DANS BOPI)

Description

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Domaine de l'invention
La présente invention se rapporte à des monomères de réticulation pour des polymères de photorésist, et à des procédés pour préparer des polymères de photorésist en utilisant ceux-ci. Plus spécifiquement, elle se rapporte à des monomères de réticulation pour des polymères de photorésist qui peuvent améliorer notablement le rapport de polymérisation des copolymères de photorésist, et à un procédé pour préparer des copolymères de photorésist en utilisant ceux-ci.
Contexte de l'invention
Récemment, les photorésists du type UVD (ultra violet lointain) à amplification chimique se sont prouvé être utiles pour atteindre une sensibilité élevée dans les procédés pour préparer des microcircuits dans la fabrication de semi-conducteur. Ces photorésists sont préparés par mélange d'un générateur de photoacide avec des macromolécules de matrice polymérique ayant des structures à acide labile.
Selon le mécanisme réactionnel d'un tel photorésist, le générateur de photoacide génère un acide lorsqu'il est irradié par la source de lumière, et la chaîne principale ou la chaîne ramifiée de la matrice polymérique dans la portion exposée réagit avec l'acide généré pour être décomposé ou réticulé, de sorte que la polarité du polymère est considérablement altérée. Cette altération de polarité résulte en une différence de solubilité dans la solution de développement entre la zone exposée et la zone non exposée, formant ainsi une image positive ou négative d'un masque sur un substrat.
Dans certains photorésists, les groupes fonctionnels sur la chaîne principale ou la chaîne ramifiée d'un polymère sont réticulés avec la chaîne principale ou la chaîne ramifiée d'un autre polymère dan la matrice. Un agent de réticulation est donc ajouté au
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photorésist pour promouvoir la réticulation entre les polymères.
Cependant, un monomère de réticulation peut également être utilisé pour promouvoir la liaison entre les monomères constituant un polymère de photorésist, pour ainsi augmenter le rendement du polymère de photorésist. Par exemple, lorsque 20 g d'un monomère sont utilisés dans la réaction de polymérisation sans utiliser un agent de réticulation, environ 4,8 g d'un polymère ayant un poids moléculaire d'environ 6000 est obtenu (rendement : 24 %). Lorsque la quantité de monomère est augmentée à 40 g, la quantité de polymère obtenue est seulement d'environ 6 g (c'est-à-dire que le rendement est abaissé abruptement à environ 15 %). Ainsi, de façon à préparer un polymère de photorésist à grande échelle, il est souhaitable d'utiliser un monomère de réticulation pour augmenter le rendement et prendre la production du polymère de photorésist commercialement raisonnable.
Résumé de l'invention
L'objet de la présente invention est de fournir un monomère de réticulation pour un polymère de photorésist qui peut améliorer notablement le rendement de polymérisation du polymère de photorésist.
Ainsi, l'invention fournit un monomère de réticulation pour un polymère de photorésist représenté par la Formule Chimique 1 suivante
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<Formule Chimique 1>
Figure img00030001

où, R' et R" représentent individuellement un hydrogène ou un méthyle ; m représente un nombre de 1 à 10 ; et R est sélectionné dans le groupe consistant en un alkyle en C1-10 linéaire ou ramifié, un ester un C1-10 linéaire ou ramifié, une cétone en C1-10 linéaire ou ramifiée, un acide carboxylique en C1-10 linéaire ou ramifié, un acétal en C-10 linéaire ou ramifié, un alkyle en C1-10 linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle, un ester en C1-10 linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle, une cétone en C1-10 linéaire ou ramifiée incluant au moins un groupe hydroxyle, un acide carboxylique en C1-10 linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle, et un acétal en Ci-10 linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle.
Le monomère de réticulation est de préférence sélectionné dans le groupe consistant en les composés représentés par la Formule Chimique 2 et la Formule Chimique 3 :
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<Formule Chimique 2>
Figure img00040001

<Formule Chimique 3>
Figure img00040002
L'invention fournit également un copolymère de photorésist caractérisé en ce qu'il comprend le produit de la polymérisation de deux ou plus dérivés d'oléfine alicyclique, et un monomère de réticulation selon l'invention.
Un copolymère de photorésist préféré de l'invention est un copolymère de photorésist dans lequel les dérivés d'oléfine alicyclique comprennent des composés représentés par la Formule Chimique 4 suivante :
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<Formule Chimique 4>
Figure img00050001

où, k et n représentent individuellement le nombre 1 et 2 ; p représente un nombre de 0 à 5, R5 et R6 représentent individuellement un hydrogène ou un méthyle, R1, R2, R3 et R4 représentent individuellement un hydrogène, un alkyle en C1-10 linéaire ou ramifié, un ester en C1-10 linéaire ou ramifié, une cétone en Ci-1. linéaire ou ramifiée, un acide carboxylique en C1-10 linéaire ou ramifié, un acétal en C1-10 linéaire ou ramifié, un alkyle en C1-10 linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle, un ester en C1-10 linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle, une cétone en C1-10 linéaire ou ramifiée incluant au moins un groupe hydroxyle, un acide carboxylique en Ci-10 linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle, et un acétal en C1-10 linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle.
Selon un mode de réalisation préféré du copolymère de photorésist, ledit produit de polymérisation comprend de plus des unités récurrentes d'anhydride maléïque.
Le copolymère de photorésist préféré de l'invention est représenté par la Formule Chimique 5 suivante
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<Formule Chimique 5>
Figure img00060001

où k et n représentent individuellement le nombre 1 ou 2; m représente un nombre de 1 à 10 ; p représente un nombre de 0 à 5 ; R', R", R5 et R6 représentent individuellement un hydrogène ou un méthyle, R est sélectionné dans le groupe consistant en un alkyle en Ci-1. linéaire ou ramifié, un ester en CI-la linéaire ou ramifié, une cétone en CI-la linéaire ou ramifiée, un acide carboxylique en CI-la linéaire ou ramifié, un acétal en Ci-10 linéaire ou ramifié, un alkyle en CI-la linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle, un ester en CI-la linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle ; une cétone en CI-la linéaire ou ramifiée incluant au moins un groupe hydroxyle, un acide carboxylique en CI-la linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle, et un acétal en CI-la linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle ; R1, R2, R3 et R4 sont individuellement sélectionnés dans le groupe consistant en un hydrogène, un alkyle en CI-la linéaire ou ramifié, un ester en Ci-10 linéaire ou ramifié, une cétone
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en C1-10 linéaire ou ramifiée, un acide carboxylique en Ci.10 linéaire ou ramifié, un acétal en Ci-1. linéaire ou ramifié, un alkyle en C1-10 linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle, un ester en Ci-10 linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle, une cétone en C1-10 linéaire ou ramifiée incluant au moins un groupe hydroxyle, un acide carboxylique en C1-10 linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle, et un acétal en C1-10 linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle ; et le rapport a : b : c est de 1 à 50 % en mole : 10 à 50 % en mole : 0,1 à 20 % en mole.
Selon des modes de réalisation particulièrement préférés, le polymère de photorésist comprend un poly(anhydride maléïque/2-hydroxyéthyl 5-norbornène-2carboxylate/tert-butyl 5-norbornène-2-carboxylate/acide 5-norbornène-2-carboxylique/1,3-butanediol diacrylate) ; ou un poly(anhydride maléïque/2-hydroxyéthyl 5norbornène-2-carboxylate/tert-butyl 5-norbornène-2carboxylate/acide 5-norbornène-2-carboxylique/1,4butanediol diacrylate).
Un autre objet de l'invention est de fournir un procédé pour préparer un polymère de photorésist en utilisant le monomère de réticulation de l'invention.
Selon l'invention le procédé de préparation d'un copolymère de photorésist est caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de (a) dissolution de deux ou plus comonomères de photorésist et d'un monomère de réticulation de photorésist selon l'invention dans un solvant organique et (b) ajout d'un initiateur de polymérisation ou d'un catalyseur de polymérisation à cela pour induire une réaction de polymérisation.
Selon une première caractéristique, l'étape (b) du procédé de l'invention est mise en oeuvre sous une atmosphère d'argon ou d'azote.
De préférence, l'étape (b) est mise en oeuvre à une température entre 60 C et 130 C.
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Plus particulièrement, l'étape (b) est mise en oeuvre sous une pression entre 0,0001 et 5 atmosphères.
De préférence, le solvant organique pour la polymérisation est un ou plus solvant(s) sélectionné(s) dans le groupe consistant en la cyclohexanone, la méthyl éthyl cétone, le benzène, le toluène, le dioxane, le tétrahydrofurane, le propylène glycol méthyl éther acétate et le diméthylformamide.
Toujours de préférence, l'initiateur de polymérisation est un ou plus composé(s) sélectionné(s) dans le groupe consistant en le 2,2-azobisisobutyronitrile (AIBN), l'acétyl peroxyde, le lauryl peroxyde, le tert-butyl peracétate, le tert-butyl hydroperacetate et le tert-butyl peroxyde.
Un autre objet de la présente invention est de fournir des compositions de photorésist préparées en utilisant les polymères formés à partir du monomère de réticulation de l'invention.
Ainsi, l'invention fournit une composition de photorésist comprenant (i) un copolymère de photorésist selon l'invention, et (ii) un solvant organique.
De préférence la composition de photorésist de l'invention comprend de plus un générateur de photoacide.
Dans ce cas, de préférence le générateur de photoacide est un ou plus composé(s) sélectionné(s) dans le groupe consistant en le diphényl iodure hexafluorophosphate, le diphényl iodure hexafluoroarsenate, le diphényl iodure hexafluoroantimonate, le diphényl pméthoxyphényl triflate, le diphényl p-toluényl triflate, le diphényl p-isobutylphényl triflate, le diphényl ptert-butylphényl triflate, le triphénylsulfonium hexafluorophosphate, le triphénylsulfonium hexafluoroarsenate, le triphénylsulfonium hexafluoroantimonate, le triphénylsulfonium triflate, et le dibutylnaphtylsulfonium triflate.
Encore un autre objet de la présente invention est de fournir un procédé de formation d'un motif de
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photorésist, qui comprend les étapes de (a) revêtement d'une composition de photorésist selon l'invention sur une tranche, (b) exposition de la tranche à une lumière en motif en employant un appareil d'exposition, et (c) développement de la tranche exposée.
De préférence, l'étape (b) est mise en oeuvre en utilisant une source de lumière sélectionnée dans le groupe consistant en ArF, KrF, un faisceau E, des rayons X, des UV E (UV ultralointain) et UVD (UV lointain).
Dans un mode de réalisation plus préféré, le procédé de formation d'un motif de photorésist de l'invention comprend de plus une (des) étape(s) de cuisson avant et/ou après l'étape (b).
Dans ce cas, de préférence la (les) étape(s) de cuisson est (sont) effectuée(s) à une température de 20 C à 200 C.
De préférence le procédé de formation d'un motif de photorésist est mis en oeuvre en utilisant une solution aqueuse de TNAH (triméthylamine hydroxyde).
Toujours un autre objet de la présente invention est de fournir un élément semi-conducteur fabriqué en utilisant le procédé de formation d'un motif de photorésist de l'invention.
Brève description des figures - la figure 1 montre un motif de photorésist obtenu selon l'invention, de l'Exemple 3.
- la figure 2 montre un motif de photorésist obtenu selon l'invention, de l'Exemple 4.
Description détaillée de l'invention
Pour atteindre l'objet décrit ci-dessus, la présente invention fournit un monomère de réticulation représenté par la Formule Chimique 1 suivante :
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<Formule Chimique 1>
Figure img00100001

où, R' et R" représentent individuellement un hydrogène ou un méthyle ; m représente un nombre de 1 à 10 ; et R est sélectionné dans le groupe consistant en un alkyle en C1-10 linéaire ou ramifié, un ester un C1-10 linéaire ou ramifié, une cétone en Cl-10 linéaire ou ramifiée, un acide carboxylique en Ci-1. linéaire ou ramifié, un acétal en Cl-10 linéaire ou ramifié, un alkyle en Ci-10 linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle, un ester en C1-10 linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle, une cétone en C1-10 linéaire ou ramifiée incluant au moins un groupe hydroxyle, un acide carboxylique en Cl-10 linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle, et un acétal en Ci-10 linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle.
Pour atteindre un autre objet de la présente invention, un procédé est fourni pour préparer un copolymère de photorésist, qui comprend les étapes de (a) dissolution de deux ou plus comonomères de photorésist et d'un monomère de réticulation de photorésist de la Formule Chimique 1 dans un solvant organique et (b) ajout d'un initiateur de polymérisation ou d'un catalyseur de
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polymérisation à cela pour induire une réaction de polymérisation.
Les inventeurs ont effectué des études intensives pour atteindre les objets de l'invention décrits cidessus, et ont trouvé qu'un composé représenté par la Formule Chimique 1 améliore le rendement de polymérisation des polymères en faisant réticuler les polymères de photorésist l'un avec l'autre. Le monomère de réticulation de la présente invention est particulièrement efficace pour améliorer le rendement de polymérisation des copolymères ayant une chaîne principale oléfine alicyclique.
Le composé représenté par la Formule Chimique 1 a deux doubles liaisons, et chaque double liaison se combine avec les autres monomères de photorésist pour former une réticulation, augmentant ainsi le rendement de polymérisation du polymère de photorésist.
De préférence, le monomère de réticulation de Formule Chimique 1 est le 1,3-butanediol diacrylate représenté par la Formule Chimique 2 ou le 1,4-butanediol diacrylate représenté par la Formule Chimique 3.
<Formule Chimique 2>
Figure img00110001
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<Formule Chimique 3>
Figure img00120001
Préparation des polymères de photorésist
Le procédé pour la polymérisation du photorésist selon la présente invention peut être effectué en ajoutant un monomère de réticulation de Formule Chimique 1 aux autres monomères de photorésist dans le procédé pour synthétiser un copolymère de photorésist conventionnel.
Par exemple, dans le cas de la préparation d'un copolymère de photorésist à partir de dérivés d'oléfine alicyclique, par exemple, comme représenté par la Formule Chimique 4 suivante, la polymérisation est effectuée en dissolvant deux ou plus composés représentés par la Formule Chimique 4 et un monomère de réticulation de Formule Chimique 1 dans un solvant organique, et en ajoutant un initiateur de radicaux ou un catalyseur métallique à la solution résultante pour induire une polymérisation :
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<Formule Chimique 4>
Figure img00130001

où, k et n représentent individuellement le nombre 1 ou 2 ; p représente un nombre de 0 à 5, R5 et R6 représentent individuellement un hydrogène ou un méthyle, R1, R2, R3 et R4 représentent individuellement un hydrogène, un alkyle en C1-10 linéaire ou ramifié, un ester en Ci-1. linéaire ou ramifié, une cétone en C1-10 linéaire ou ramifiée, un acide carboxylique en Ci-1. linéaire ou ramifié, un acétal en C1-10 linéaire ou ramifié, un alkyle en C1-10 linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle, un ester en C1-10 linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle, une cétone en Ci-1. linéaire ou ramifiée incluant au moins un groupe hydroxyle, un acide carboxylique en C1-10 linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle, et un acétal en C1-10 linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle.
Il est souhaitable de mettre en oeuvre la réaction de polymérisation à une température entre 60 C et 130 C et à une pression entre 0,0001 et 5 atmosphère sous une atmosphère d'azote ou d'argon.
Une polymérisation en masse ou une polymérisation en solution peut être employée en tant que procédé de polymérisation, et la cyclohexanone, la méthyl éthyl cétone, le benzène, le toluène, le dioxane, le tétrahydrofurane, le propylène glycol méthyl éther acétate et/ou le diméthylformamide, ou leurs mélanges, peuvent être utilisés en tant que solvant de
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polymérisation. En tant qu'initiateur de polymérisation, du benzoyl peroxyde, du 2,2'-azobisiobutyronitrile (AIBN), de l'acétyl peroxyde, du lauryl peroxyde, du tert-buty peracétate, du tert-butyl hydroperoxyde, du ditert-butyl peroxyde, ou analogues peuvent être utilisés.
Un polymère de photorésist souhaitable préparé en utilisant le procédé de polymérisation de la présente invention est représenté par la Formule Chimique 5 suivante : <Formule Chimique 5>
Figure img00140001

où, k et n représentent individuellement le nombre 1 ou 2, m représente un nombre de 1 à 10 ; p représente un nombre de 0 à 5 ; R1, R", R5 et R6 représentent individuellement un hydrogène ou un méthyle, R est sélectionné dans le groupe consistant en un alkyle en Ci-10 linéaire ou ramifié, un ester en Ci-1. linéaire ou ramifié, une cétone en C1-10 linéaire ou ramifiée, un acide carboxylique en C1-10 linéaire ou ramifié, un acétal en Ci-10 linéaire ou ramifié, un alkyle en C1-10 linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle, un ester en C1-10 linéaire ou ramifié incluant au moins un
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groupe hydroxyle, une cétone en CI-la linéaire ou ramifiée incluant au moins un groupe hydroxyle, un acide carboxylique en CI-la linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle, et un acétal en CI-la linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle ; R1, R2, R3 et R4 sont individuellement sélectionnés dans le groupe consistant en l'hydrogène, un alkyle en CI-la linéaire ou ramifié, un ester en CI-la linéaire ou ramifié, une cétone en CI-la linéaire ou ramifiée, un acide carboxylique en CI-la linéaire ou ramifié, un acétal en Ci-1. linéaire ou ramifié, un alkyl en CI-la linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle, un ester en Ci-10 linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle, une cétone en CI-la linéaire ou ramifiée incluant au moins un groupe hydroxyle, un acide carboxylique en CI-la linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle, et un acétal en CI-la linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle ; et le rapport a: b : c est de préférence de 1 à 50 % en mole : 10 à 50 % en mole : 0,1 à 20 % en mole.
Le poids moléculaire du polymère de photorésist représenté par la Formule Chimique 5 est de préférence de 3 000 à 100 000.
Le polymère de photorésist selon la présente invention ne présente aucune différence significative en performance photolithographique par rapport à un polymère formé sans monomère de réticulation. Cependant, lorsque le monomère de réticulation de la présente invention est employé, le rendement de polymérisation est augmenté notablement.
Par exemple, lorsque 20 g de comonomère sont employés dans la polymérisation sans utiliser de monomère de réticulation, environ 4,8 g d'un polymère ayant un poids moléculaire d'environ 6 000 sont obtenus (rendement : 24 %). Lorsque la quantité du comonomère est augmentée à 40 g, la quantité du polymère obtenu est seulement d'environ 6 g (c'est-à-dire, que le rendement
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est abruptement abaissé à environ 15 % lorsque des quantités plus élevées de réactants sont utilisées).
Ainsi, augmenter simplement la quantité des réactants n'est pas une méthode appropriée pour produire le copolymère à une grande échelle.
D'autre part, dans le cas de la mise en oeuvre du même procédé de polymérisation en utilisant un monomère de réticulation selon la présente invention, lorsque 20 g de comonomère sont utilisés dans la polymérisation, environ 7 g du polymère ayant un poids moléculaire d'environ 12 000 sont obtenus (rendement : 35 %) ; et, lorsque la quantité du comonomère est augmentée à 40g, la quantité du polymère obtenu était d'environ 14 g (rendement : 35 % c'est-à-dire aucun changement substantiel dans le rendement de polymérisation). Le poids moléculaire du polymère de photorésist obtenu était de 12 000, et la poly-dispersivité était d'environ 2,0.
Comme montré ci-dessus, des rendements plus élevés peuvent être obtenus lorsque la polymérisation est effectuée en utilisant le monomère de réticulation de la présente invention, permettant ainsi de préparer à une grande échelle le polymère de photorésist résultant.
Préparation des compositions de photorésist
Une composition de photorésist peut être préparée selon la présente invention en mélangeant un polymère de photorésist de la présente invention avec un solvant organique. La cyclohexanone, le méthyl 3-méthoxypropionate, l'éthyl 3-éthoxypropionate, le propylène glycol méthyl éther acétate, le 2-méthoxyéthyl acétate, la 2-heptanone, l'isobutyl méthyl cétone, ou les autres solvants organiques conventionnels peuvent être utilisés.
Optionnellement, une petite quantité d'un générateur de photoacide peut également être ajoutée à la composition de photorésist. Des exemples de générateurs de photoacide appropriés, incluant un générateur de photoacide du type sulfure ou onium, tel que le diphényl
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iodure hexafluorophosphate, le diphényl iodure hexafluoroarsenate, le diphényl iodure hexafluoroantimonate, le diphényl p-méthoxyphényl triflate, le diphényl p-toluényl triflate, le diphényl p-isobutylphényl triflate, le diphényl p-tert-butylphényl triflate, le triphénylsulfonium hexafluorophosphate, le triphénylsulfonium hexafluoroarsenate, le triphénylsulfonium hexafluoroantimonate, le triphénylsulfonium triflate, le dibutylnaphthylsulfonium triflate, et analogues.
Formation d'un motif de photorésist
Une composition de photorésist préparée selon la présente invention peut être revêtue par rotation sur une tranche de silicium pour former sur elle un film de photorésist fin, qui est ensuite "cuite doux" dans une étuve ou sur une plaque chaude à 70 C à 200 C, de préférence à 80 C à 150 C pendant 1 à 5 minutes, et ensuite exposée à une lumière en motif en utilisant un appareil d'exposition aux ultraviolets lointains ou un appareil d'exposition à laser excimer. En tant que source de lumière, ArF, KrF, un faisceau E, des rayons X, des UVE (ultraviolets extrêmement lointains), des UVD (ultraviolets lointains) ou analogues peuvent également être utilisés, et l'énergie de l'exposition à la lumière est de préférence de 1 à 100 mJ/cm2.
Ensuite, le film de photorésist fin est "post-cuit" à 10 à 200 C, de préférence à 100 à 200 C, et le matériau résultant est imprégné avec une solution de développement de TMAH aqueuse à 2,38 % ou 2,5 % en poids pendant un temps prédéterminé, de préférence pendant 40 secondes, pour obtenir un ultramicro-motif.
Un élément semi-conducteur avec une intégrité élevée peut être fabriqué en utilisant le motif de photorésist selon la présente invention.
La description ci-dessus décrit certains modes de réalisation reliés à des procédés pour préparer un copolymère de photorésist ou une composition de
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photorésist en utilisant un monomère de réticulation. Il doit être compris que la présente invention n'est pas restreinte à ces exemples, mais inclut l'utilisation du monomère de réticulation de la présente invention dans tout procédé pour produire un copolymère de photorésist conventionnel d'une composition de photorésist conventionnelle.
Description détaillée du mode de réalisation préféré
L'invention est décrite plus en détail en se référant aux exemples ci-dessous, mais il doit être noté que la présente invention n'est pas restreinte à ces exemples.
Exemple 1 : Synthèse du poly(anhydride maléïque/2hydroxyéthyl 5-norbornène-2-carboxylate/tert-butyl-5norbornène-2-carboxylate/acide 5-norbornène-2carboxylique/1,3-butanediol diacrylate)
D'abord, (i) du 2-hydroxyéthyl 5-norbonène-2carboxylate (0,1 mole), (ii) du tert-butyl 5-norbonène-2carboxylate (0,85 mole), (iii) de l'acide 5-norbonène-2carboxylique (0,05 mole), (iv) du 1,3-butanediol diacrylate (0,1 mole), qui est un monomère de réticulation dans l'étendue de la Formule Chimique 2, et (v) de l'anhydride maléïque (1,0 mole) sont dissous dans du tétrahydrofurane.
Du 2,2-azobisisobutyronitrile (AIBN) (6,16 g) est ajouté à la solution résultante en tant qu'initiateur de polymérisation, et le mélange est mis à réagir à 67 C pendant 10 heures sous une atomosphère d'azote ou d'argon. Le polymère ainsi obtenu est précipité à partir d'éthyl éther ou d'hexane, et séché pour obtenir le poly(anhydride maléïque/2-hydroxyéthyl 5-norbonène-2carboxylate/tert-butyl 5-norbornène-2-carboxylate/acide 5-norbornène-2-carboxylique/1,3-butanediol diacrylate) de Formule Chimique 6 suivante (rendement : 35 %).
<Desc/Clms Page number 19>
<Formule Chimique 6>
Figure img00190001
Le rapport molaire al : a2 ; a3 : b : c est de 0,405 : 0,048 : 0,024 : 0,476 : 0,047.
Exemple 2 : Synthèse du poly(anhydride maléïque/2- hydroxyéthyl 5-norbornène-2-carboxylate/tert-butyl 5-
Figure img00190002

norbornène-2-carboxvlate/acide 5-norbornène-2carboxylique/1,4-butanediol diacrylate) .
La procédure de l'Exemple 1 est répétée mais en utilisant du 1,4-butanediol diacrylate à la place du 1,3butanediol diacrylate, pour obtenir le poly (anhydride maléïque/2-hydroxyéthyl 5-norbornène-2-carboxylate/tertbutyl 5-norbornène-2-carboxylate/acide 5-norbornène-2carboxylique/1,4-butanediol diacrylate) de Formule Chimique 7 suivante :
<Desc/Clms Page number 20>
<Formule Chimique 7>
Figure img00200001
Le rapport molaire al ; a2 : a3 : b : c est de 0,405 : 0,048 : 0,024 : 0,476 : 0,047.
Exemple 3
Après dissolution du polymère de photorésist de Formule Chimique 6, obtenu à l'Exemple 1 (3,57 g), dans de l'éthyl 3-éthoxypropionate (25 g), du triphénylsulfonium triflate (0,02 g) est ajouté en tant que générateur de photoacide, et le mélange résultant est filtré à travers un filtre de 0,10 m pour préparer une composition de photorésist.
La composition de photorésist ainsi préparée est revêtue par rotation sur une tranche de silicium, et culte doucement à 110 C pendant 90 secondes. Ensuite, après irradiation avec une lumière ayant une énergie
<Desc/Clms Page number 21>
d'exposition de 0,1 à 40 mJ/cm2 en utilisant un appareil d'exposition à laser ArF, la tranche est post-cuite à nouveau à 110 C pendant 90 secondes. Lorsque la postcuisson est terminée, elle a été développée dans une solution de TMAH aqueuse à 2,38 % en poids pendant 40 secondes, pour obtenir un motif de L/S de 0,14 m (figure 1) .
Exemple 4
La procédure selon l'Exemple 3 est répétée mais en utilisant le polymère de photorésist de Formule Chimique 7 obtenu à l'Exemple 2, à la place du polymère obtenu à l'Exemple 1, pour former un motif de photorésist. Un ultramicro-motif de L/S de 0,14 m a été obtenu (figure 2) .

Claims (22)

REVENDICATIONS
1. Monomère de réticulation pour un polymère de photorésist caractérisé en ce qu'il est représenté par la Formule Chimique 1 suivante : <Formule Chimique 1>
Figure img00220001
où, R' et R" représentent individuellement un hydrogène ou un méthyle ; m représente un nombre de 1 à 10 ; et R est sélectionné dans le groupe consistant en un alkyle en C1-10 linéaire ou ramifié, un ester un Ci-10 linéaire ou ramifié, une cétone en C1-10 linéaire ou ramifiée, un acide carboxylique en C1-10 linéaire ou ramifié, un acétal en C1-10 linéaire ou ramifié, un alkyle en CI-1. linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle, un ester en Ci~10 linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle, une cétone en C1-10 linéaire ou ramifiée incluant au moins un groupe hydroxyle, un acide carboxylique en C1-10 linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle, et un acétal en Ci-1. linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle.
2. Monomère de réticulation selon la revendication 1 caractérisé en ce que il est sélectionné dans le groupe consistant en les composés représentés par la Formule Chimique 2 et la Formule Chimique 3 :
<Desc/Clms Page number 23>
Figure img00230002
<Formule Chimique 3>
Figure img00230001
<Formule Chimique 2>
3. Copolymère de photorésist caractérisé en ce qu'il comprend le produit de la polymérisation de deux ou plus dérivés d'oléfine alicyclique, et un monomère de réticulation selon la revendication 1.
4. Copolymère de photorésist selon la revendication 3, caractérisé en ce que les dérivés d'oléfine alicyclique comprennent des composés représentés par la Formule Chimique 4 suivante :
<Desc/Clms Page number 24>
où, k et n représentent individuellement le nombre 1 et 2 ; p représente un nombre de 0 à 5, R5 et R6 représentent individuellement un hydrogène ou un méthyle, R1, R2, R3 et R4 représentent individuellement un hydrogène, un alkyle en C1-10 linéaire ou ramifié, un ester en Ci-10 linéaire ou ramifié, une cétone en CI-1. linéaire ou ramifiée, un acide carboxylique en Ci-1. linéaire ou ramifié, un acétal en C1-10 linéaire ou ramifié, un alkyle en C1-10 linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle, un ester en C1-10 linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle, une cétone en C1-10 linéaire ou ramifiée incluant au moins un groupe hydroxyle, un acide carboxylique en C1-10 linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle, et un acétal en C1-10 linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle.
Figure img00240001
<Formule Chimique 4>
5. Copolymère de photorésist selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit produit de polymérisation comprend de plus des unités récurrentes d'anhydride maléïque.
6. Copolymère de photorésist selon la revendication, 3 caractérisé en ce qu'il est représenté par la Formule Chimique 5 suivante :
<Desc/Clms Page number 25>
où k et n représentent individuellement le nombre 1 ou 2; m représente un nombre de 1 à 10 ; p représente un nombre de 0 à 5 ; R', R", R5 et R6 représentent individuellement un hydrogène ou un méthyle, R est sélectionné dans le groupe consistant en un alkyle en C1-10 linéaire ou ramifié, un ester en Cl-10 linéaire ou ramifié, une cétone en Cl-10 linéaire ou ramifiée, un acide carboxylique en Cl-10 linéaire ou ramifié, un acétal en Ci-1. linéaire ou ramifié, un alkyle en C1-10 linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle, un ester en CI-1. linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle ; une cétone en Ci-1. linéaire ou ramifiée incluant au moins un groupe hydroxyle, un acide carboxylique en C1-10 linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle, et un acétal en C1-10 linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle ; R1, R2, R3 et R4 sont individuellement sélectionnés dans le groupe consistant en un hydrogène, un alkyle en Ci-1. linéaire ou ramifié, un ester en Ci-1. linéaire ou ramifié, une cétone en C1-10 linéaire ou ramifiée, un acide carboxylique en Ci-1. linéaire ou ramifié, un acétal en Cl-10 linéaire ou
Figure img00250001
<Formule Chimique 5>
<Desc/Clms Page number 26>
ramifié, un alkyle en Cl-10 linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle, un ester en C1-10 linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle, une cétone en CI-10 linéaire ou ramifiée incluant au moins un groupe hydroxyle, un acide carboxylique en C1-10 linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle, et un acétal en CI-10 linéaire ou ramifié incluant au moins un groupe hydroxyle ; et le rapport a : b : c est de 1 à 50 % en mole : 10 à 50 % en mole : 0,1 à 20 % en mole.
7. Polymère de photorésist selon la revendication 6 comprenant un poly(anhydride maléïque/2-hydroxyéthyl 5norbornène-2-carboxylate/tert-butyl 5-norbornène-2carboxylate/acide 5-norbornène-2-carboxylique/1,3butanediol diacrylate) ; ou un poly(anhydride maléïque/2hydroxyéthyl 5-norbornène-2-carboxylate/tert-butyl 5norbornène-2-carboxylate/acide 5-norbornène-2- carboxyllque/1,4-butanediol diacrylate).
8. Procédé de préparation d'un copolymère de photorésist, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de (a) dissolution de deux ou plus comonomères de photorésist et d'un monomère de réticulation de photorésist selon la revendication 1 dans un solvant organique et (b) ajout d'un initiateur de polymérisation ou d'un catalyseur de polymérisation à cela pour induire une réaction de polymérisation.
9. Procédé de préparation d'un copolymère de photorésist selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'étape (b) est mise en oeuvre sous une atmosphère d'azote ou d'argon.
10. Procédé de préparation d'un copolymère de photorésist selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'étape (b) est mise en oeuvre à une température entre 60 C et 130 C.
11. Procédé de préparation d'un copolymère de photorésist selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'étape (b) est mise en oeuvre sous une pression entre 0,0001 et 5 atmosphères.
<Desc/Clms Page number 27>
12. Procédé de préparation d'un copolymère de photorésist selon la revendication 8, caractérisé en ce que le solvant organique pour la polymérisation est un ou plus solvant(s) sélectionné(s) dans le groupe consistant en la cyclohexanone, la méthyl éthyl cétone, le benzène, le toluène, le dioxane, le tétrahydrofurane, le propylène glycol méthyl éther acétate et le diméthylformamide.
13. Procédé de préparation d'un copolymère de photorésist selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'initiateur de polymérisation est un ou plus composé(s) sélectionné(s) dans le groupe consistant en le 2,2-azobisisobutyronitrile (AIBN), l'acétyl peroxyde, le lauryl peroxyde, le tert-butyl peracétate, le tert-butyl hydroperacétate et le tert-butyl peroxyde.
14. Composition de photorésist caractérisée en ce qu'elle comprend (i) un copolymère de photorésist selon la revendication 3, et (ii) un solvant organique.
15. Composition de photorésist selon la revendication 14, qui comprend de plus un générateur de photoacide.
16. Composition de photorésist selon la revendication 15, caractérisée en ce que le générateur de photorésist est un ou plus composé(s) sélectionné(s) dans le groupe consistant en le diphényl iodure hexafluorophosphate, le diphényl iodure hexafluoro-arsenate, le diphényl iodure hexafluoroantimonate, le diphényl pméthoxyphényl triflate, le diphényl p-toluényl triflate, le diphényl p-isobutylphényl triflate, le diphényl ptert-butylphényl triflate, le triphénylsulfonium hexafluorophosphate, le triphénylsulfonium hexafluoroarsenate, le triphénylsulfonium hexafluoroantimonate, le triphénylsulfonium triflate, et le dibutylnaphtylsulfonium triflate.
17. Procédé de formation d'un motif de photorésist, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de (a) revêtement d'une composition de photorésist selon la revendication 14 sur une tranche, (b) exposition de la
<Desc/Clms Page number 28>
tranche à une lumière en motif en employant un appareil d'exposition, et (c) développement de la tranche exposée.
18. Procédé de formation d'un motif de photorésist selon la revendication 17, caractérisé en ce que l'étape (b) est mise en oeuvre en utilisant une source de lumière sélectionnée dans le groupe consistant en ArF, KrF, un faisceau E, des rayons X, des UV E (UV ultralointains) et UVD (UV lointains) .
19. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'il comprend de plus une (des) étape(s) de cuisson avant et/ou après l'étape (b).
20.Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce que la (les) étape(s) de cuisson est (sont) effectuée(s) à une température de 20 C à 200 C.
21. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que l'étape de développement (c) est mise en oeuvre en utilisant une solution aqueuse de TMAH (tétraméthylamine hydroxyde).
22. Elément semi-conducteur caractérisé en ce qu'il est fabriqué en utilisant le procédé selon la revendication 17.
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