FR2808023A1 - Polymere de poly(acroleinealkylcetal)et sa preparation - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un polymère de poly (acroléinealkylcétal) de formule : (CF DESSIN DANS BOPI) dans laquelle : R7 est l'hydrogène ou un radical alkyle; et R8 est un radical alkyle;ainsi qu'un procédé pour sa préparation.

Description

1 d2808023

POLYMERE DE POLY(ACROLEINEALKYLCETAL)

ET SA PREPARATION

ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION

1. Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un polymère anti-réfléchissant qui est utile

dans les procédés submicrolithographiques, à une composition comprenant le poly-

mère et à une méthode de préparation de celui-ci. En particulier, la présente inven-

tion se rapporte à un polymère qu'on peut utiliser dans des couches de revêtement anti-réfléchissant pour abaisser ou empêcher la réflexion de la lumière et/ou éliminer

les ondes stationnaires dans la couche photorésistante au cours d'une opération sub-

microlithographique. La présente invention se rapporte également à une composition

comprenant le polymère et à un procédé d'utilisation de celui-ci.

2. Description de l'art antérieur

Dans la plupart des procédés submicrolithographiques, il se produit des ondes stationnaires et/ou des striures réfléchissantes des ondes, typiquement du fait des propriétés optiques de la couche inférieure appliquée sur un substrat et/ou du fait des variations de l'épaisseur du film photosensible (c'est-à-dire photorésistant) appliqué dessus. En outre, les procédés submicrolithographiques typiques souffrent d'un

problème de CD (dimension critique) provoqué par la lumière diffractée et/ou réflé-

chie par la couche inférieure.

Une solution possible consiste en l'application d'une couche antiréfléchissante

(c'est-à-dire ARC) entre le substrat et le film photosensible. Les ARC utiles présen-

tent une forte absorption des longueurs d'onde lumineuses qui sont utilisées dans les procédés submicrolithographiques. Les ARC peuvent être une substance inorganique ou organique et elles sont généralement classées comme "absorbantes" ou "interférentes" selon le mécanisme. Pour un procédé microlithographique utilisant la radiation de la raie I (longueur d'onde 365 nm), on utilise généralement des films anti- réfléchissants inorganiques. Typiquement, on utilise du TiN ou du carbone amorphe (C-amorphe) pour une ARC absorbante et des SiON typiquement pour une

arc interférante.

Les films anti-réfléchissants à base de SiON ont également été adaptés aux

procédés submicrolithographiques qui utilisent une source de lumière KrF.

18474.doc - 4 mai 2001 - 1/26

2 2808023

Récemment, on a étudié un dérivé organique comme ARC. On pense généralement que les ARC à base de composés organiques sont particulièrement intéressantes dans les procédés submicrolithographiques, en particulier ceux qui font appel à une source

de lumière d'ArF.

Afin d'être intéressant comme ARC, il faut qu'un composé organique présente de nombreuses propriétés physiques diverses et souhaitables. Par exemple, une ARC

vulcanisée ne doit pas être soluble dans les solvants car la dissolution des ARC orga-

niques peut provoquer le pelage de la couche de composition photorésistante dans un procédé lithographique. Une méthode pour abaisser la solubilité des ARC vulcanisées est d'incorporer des restes réticulants de sorte que, après vulcanisation, les ARC deviennent réticulées et deviennent insolubles dans la plupart des solvants utilisés dans les procédés lithographiques. En outre, il faut que le degré de migration soit minimum (c'est-à-dire diffusion) sinon complètement éliminé de substances, comme les acides et/ou les amines, vers et en provenance des ARC. Si des acides migrent des ARC à une région non exposée du film photorésistant positif, le schéma photosensible est contre-dépouillé. Si des bases, comme des amines, diffusent de l'ARC vers une région non exposée du film photorésistant positif, on observe un phénomène de dépouille. En outre, les ARC devraient avoir une vitesse de gravure plus rapide que le film supérieur photosensible (c'est-à-dire photorésistant) pour permettre d'effectuer l'opération de gravure d'une manière régulière, le film photosensible servant de masque. De préférence, une ARC organique doit être aussi fine que possible et présenter d'excellentes propriétés préventives de la réflexion lumineuse. Bien qu'il existe actuellement à disposition un grand nombre de substances anti- réfléchissantes, aucune de ces substances n'est intéressante pour les procédés submicrolithographiques au laser ArF. En l'absence d'ARC, la lumière d'irradiation pénètre dans le film photorésistant et est réfléchie ou diffusée de ses couches les plus profondes ou de la surface du substrat (par exemple plaquettes de semi-conducteurs),

ce qui affecte la résolution et/ou la formation d'un schéma de photorésistance.

Par conséquent, il y a un besoin d'une substance anti-réfléchissante qui présente une forte absorption aux longueurs d'ondes utilisées dans les procédés submicrolithographiques. 18098LOA - 29 décembre 2000 - 2/

3 2808023

RESUME DE L'INVENTION

La présente invention a pour objet un polymère organique pouvant être utilisé comme substance antiréfléchissante dans les procédés submicrolithographiques au

laser ArF (193 nm) ou au laser KrF (248 nm).

La présente invention a en outre pour objet un polymère organique qui diminue ou empêche la diffusion et/ou la réflexion lumineuse dans les procédés submicrolithographiques. La présente invention a pour objet un composé de formule: R2 lC-OR dans laquelle: R1 est un radical alkylène; et

R2 est un atome d'hydrogène ou un radical alkyle.

L'invention a également pour objet un procédé de préparation d'un dérivé de 9-

anthracènealkylacrylate de formule: O

R2 -T -

ledit procédé comprenant les étapes de rmise en contact d'un 9anthracènealkylalcool de formule: OH 1' avec un dérivé acryloyle activé de formule: O

R2TC-X

dans des conditions appropriées pour donner ledit dérivé 9anthracènealkylacrylate 18098LOA - 29 décnmbre 2000 - 3.',

4 2808023

o X est un groupe activateur du radical carbonyle, de préférence un halogène; RI est un radical alkylène; et R2 est un atome d'hydrogène ou un radical alkyle. La présente invention a aussi pour objet un polymère de formule: xy

C=O C=O

l 0 I R, OH dans laquelle: R' et R3sont chacun indépendamment un radical alkylène en CI-Cs; R2 et R4 sont chacun indépendamment un atome d'hydrogène ou un radical alkyle; et x et y sont des fractions molaires, chacune d'entre elles étant dans la

fourchette de 0,01 à 0,99.

Selon un mode de réalisation de la présente invention, dans la formule précitée, R est le méthylène, R2 et R4 sont un atome d'hydrogène, R3 est l'éthylène, le

propylène ou le butylène et chacun des x et y vaut 0,5.

Selon un mode de réalisation de la présente invention, dans la formule précitée, Ri est le méthylène, R2 est un méthyle, R4 est un atome d'hydrogène, R3 est

l'éthylène, le propylène ou le butylène et x et y valent chacun 0,5.

La présente invention a pour objet un procédé de préparation d'un polymère de formule: R2 R x 6 c=o =0

O

R' H

-.

18095LOA - 29 d4'ce, bró 2000.4/..

2808023

ledit procédé comprenant les étapes de polymérisation d'un mélange de monomères

dans des conditions appropriées pour donner ledit polymère, ledit mélange de mono-

mères comprenant: un dérivé de 9-anthracènealkylacrylate de formule:

O

R2 _-O

et un dérivé d'hydroxyalkylacrylate de formule: O 4+ Il R 3 ou: OH Ri et R3 sont chacun indépendamment un radical alkylène en C1 à C5; R2 et R4 sont chacun indépendamment un atome d'hydrogène ou un radical alkyle; et x et y sont des fractions molaires, chacune d'entre elles étant comprise

dans la fourchette de 0,01 à 0,99.

Un autre objet de l'invention est un polymère de formule:

4 6

c=o c=o O Rs

H

dans laquelle: R' est un radical alkylène; R2, R4 et R6 sont chacun indépendamment un atome d'hydrogène ou un radical alkyle; R3 est un radical alkylène en Cl-C5 Rs est un radical alkyle; et x, y et z sont des fractions molaires, chacune d'entre elles étant

comprise dans la fourchette d'environ 0,01 à environ 0,99.

18095LOA - 29 décmbre 2000 5. -o

6 2808023

Selon une forme d'exécution de l'invention, dans la formule précitée, R2 et R4 sont des atomes d'hydrogènes, R5 et R6 sont des méthyles, R3 est un éthylène,

propylène ou butylène; Ri est le méthylène et le rapport x/y/z est de 0, 3/0,5/0,2.

Selon une forme d'exécution de l'invention, dans la formule précitée, Rl est le méthylène, R2, R4 et R5 sont des méthyles, R6 est l'hydrogène, R3 est l'éthylène,

propylène ou butylène, et x, y et z sont dans le rapport de 0,3/0,5/0,2.

Un autre objet encore de l'invention est un procédé de préparation d'un polymère de formule: C=O c=O O o OR5 k R

R1 H

OH ledit procédé comprenant les étapes de polymérisation d'un mélange de monomères

dans des conditions appropriées pour donner ledit polymère, ledit mélange de mono-

mères comprenant: un dérivé de 9-anthracènealkylacrylate de formule: O

R2 ---O

un dérivé d'hydroxyalkylacrylate de formule: O oHu: et un dérivé alkylacrylate de formule: O R(T -F bORs dans lesquelles: R' est un radical alkylène; R2, R4 et R6 sont chacun indépendamment un atome d'hydrogène ou un radical alkyle; R3 est un radical alkylène en Cl à Cs,

18098LOA - 29 décembre 2000. 6.

7 2808023

R5 est un radical alkyle; et x, y et z sont des fractions molaires, chacune étant comprise dans la

fourchette d'environ 0,01 à environ 0,99.

Encore un autre objet de l'invention est un polymère de poly[acroléinealkylcétal] de formule: R1

R80 OR8

dans laquelle: R7 est l'hydrogène ou un radical alkyle; et

R8 est un radical alkyle.

Selon une forme d'exécution de l'invention, dans la formule précitée, R7 est un

atome d'hydrogène ou un méthyle, et R8 est un méthyle.

L'invention se rapporte également à un procédé de préparation d'un poly(acroléinealkylacétal) de formule: R 7

R80 OR8

ledit procédé comprenant les étapes de polymérisation d'un monomère de formule: o R7TC-l

R7C-I-I

dans des conditions appropriées pour donner un polymère de poly(acroléine) de formule: R7 H O et de mise en contact dudit polymère de poly(acroléine) avec un alcool de formule R8OH dans des conditions appropriées pour produire ledit poly(acroléinealkylacétal),

18098LOA - 29 dcembre 2000 -

8 2808023

o R7 est un atome d'hydrogène ou un radical alkyle; et

R8 est un radical alkyle.

Selon un mode de réalisation ce procédé comprend en outre la précipitation du polymère poly(acroléinealkylacetal) dans l'éther etylique. Un autre objet de l'invention est un semi-conducteur comprenant un substrat

revêtu par un polymère ou une couche antiréflechissante tels que définis ci-dessus.

L'invention a également pour objet une composition de revêtement anti-

réfléchissante qui convient pour servir à la fabrication des dispositifs à semi-

conducteur, comprenant un polymère de formule: Rx 6 c=O: 0 C=O 0 I ou

R OR5

RT H R 1

OH dans lesquelles RI et R3 sont chacun indépendamment un radical alkylène en CI-C5; R2, R4 et R5 sont chacun indépendamment un atome d'hydrogène ou un radical alkyle; R5 est un radical alkyle; x, y et z sont des fractions molaires, chacune d'elles étant dans la

fourchette d'environ 0,01 à environ 0,99.

Un autre objet encore de l'invention est une composition de revêtement anti-

réfléchissant comprenant en outre un polymère de poly[acroléinealkylacétal] de formule:

R8O OR8

dans laquelle: R7 est un atome d'hydrogène ou un radical alkyle; et

18098LOA - 29 décmbrc 2000 - 8/ -

9 2808023

R8 est un radical alkyle.

Encore un autre objet de l'invention est un procédé de préparation d'un substrat recouvert d'un polymère anti-réfléchissant comprenant les étapes de: (a) application d'une composition de revêtement anti-réfléchissant sur un

substrat, ladite composition de revêtement anti-réfléchissant comprenant un poly-

mère de revêtement anti-réfléchissant de formule: I OH I i 06o o o OR5

OU0 O

ou dans laquelle R et R3 sont chacun indépendamment un radical alkylène en C1-C5; R2, R4 et R6 sont chacun indépendamment un atome d'hydrogène ou un radical alkyle; R5 est un radical alkyle; et x, y et z sont des fractions molaires, chacune d'elles étant dans la fourchette d'environ 0, 01 à environ 0,99; et (b) vulcanisation dudit polymère de revêtement antiréfléchissant pour obtenir

ledit substrat recouvert d'un revêtement anti-réfléchissant.

La présente invention a encore pour objet un procédé dans lequel ladite composition de revêtement anti-réfléchissant comprend en outre un polymère de poly[acroléinealkylacétal] de formule:

R80OR8

dans laquelle: R7 est un atome d'hydrogène ou un radical alkyle; et

R8 est un radical alkyle.

18098LOA - 29 déembre 2000 - 9/

2808023

Selon une forme d'exécution de l'invention, Le procédé précité comprend en outre les étapes de fabrication de ladite composition de revêtement anti-réfléchissant,

dans lequel ladite étape de fabrication de la composition de revêtement anti-

réfléchissant comprend: (i) le mélange dudit polymère de revêtement antiréfléchissant avec un solvant organique; et

(ii) la filtration dudit mélange.

La présente invention a de plus pour objet une composition antiréfléchissante comprenant un tel polymère organique empêchant ou diminuant la

diffusion/réflexion ainsi que son procédé de préparation.

La présente invention a en outre pour objet un procédé et/ou une méthode de production d'un schéma photorésistant avec faible effet d'ondes stationnaires en

utilisant un procédé submicrolithographique.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION

Selon un aspect, la présente invention se rapporte à un polymère acrylique, une composition pour couche antiréfléchissante (ARC) comprenant celui-ci et un procédé d'utilisation de celle-ci. Selon un mode de réalisation particulier, le polymère de la présente invention comprend un chromophore qui présente une forte absorption de la

lumière aux longueurs d'onde de 193 nm et de 248 nm.

Les compositions anti-réfléchissantes de la présente invention peuvent comprendre un mélange de polymères mixtes qui comprennent des résidus réticulants de sorte que le polymère se réticule lorsqu'on le chauffe (c'est-à-dire se vulcanise ou durcit à la cuisson). Les résidus réticulants peuvent comprendre un groupe alcool et d'autres groupes fonctionnels pouvant réagir avec le groupe alcool pour former une réticulation. On pense que la réticulation du polymère améliore

nettement l'adhérence et les propriétés de dissolution des compositions anti-

réfléchissantes. Comme on le décrira plus en détail ci-après, le monomère est favorable économiquement du fait qu'il est bon marché. En outre, le monomère est construit de manière à se polymériser par une réaction simple, ce qui le rend convenable pour la

production en masse du polymère.

Les polymères non vulcanisés de la présente invention sont solubles dans la

plupart des solvants hydrocarbonés; cependant, les polymères vulcanisés sont sensi-

blement insolubles dans la plupart des solvants. Donc, les polymères de la présente invention peuvent être facilement appliqués sur un substrat et peuvent prévenir les problèmes de contre-dépouille et de dépouille qui peuvent se produire au cours des I 8098LOA - 29 décembre 2000 - 10, il 2808023 procédés de formation de motifs photorésistants sur des surfaces photosensibles

(c'est-à-dire des compositions photorésistantes). En outre, les compositions anti-

réfléchissantes de la présente invention ont une vitesse de gravure plus rapide que les films photosensibles classiques, ce qui conduit à une amélioration du rapport de gravure entre les ARC et les films photosensibles, c'est-à-dire une meilleure

sélectivité de gravure.

Les groupes alkyles de la présente invention sont des hydrocarbures aliphati-

ques à chaîne linéaire ou ramifiée.

On peut préparer les polymères de formule 1 par polymérisation d'un mélange de monomères comprenant des dérivés de 9-anthracènealkylacrylate de formule: O

R2 TC-O

R I ff s ' 1A et un dérivé d'hydroxyalkylacrylate de formule:

O

R4 C-0

1r I 1R -IF OH lB dans des conditions appropriées pour obtenir le polymère de formule 1, Rl,, R R3 et R4 étant tels que définis ci-dessus. Chaque monomère du mélange est présent en une

fraction molaire d'environ 0,01 à environ 0,99.

On peut obtenir le polymère de formule 2 en polymérisant un mélange de

monomères comprenant un dérivé de 9-anthracènealkylacrylate de formule 1A ci-

dessus, un dérivé d'hydroxyalkylacrylate de formule lB ci-dessus et un dérivé d'alkylacrylate de formule: O

R< C-OR'

1C 18098LOA - 29 décembre 2000 - I1 '

12 2808023

o R5 et R6 sont tels que définis ci-dessus. Chaque monomère dans le mélange est

présent en une fraction molaire d'environ 0,01 à 0,99.

Les hydroxyalkylacrylate de formule IB et les alkylacrylates de formule IC sont disponibles dans le commerce o ils peuvent facilement être préparés par des spécialistes. On peut préparer les polymères de formule 3 en polymérisant un polymère de formule: o 7- il R C11 1D dans des conditions appropriées pour obtenir un polymère de poly(acroléine) de fonrmule: R7 H O puis en mettant en contact le polymère de poly(acroléine) avec un alcool de formule R8OH dans des conditions appropriées pour obtenir le poly(acroléinealkylacétal) de formule 3, o R7 et R8 sont tels que définis ci-dessus. L'alcool peut être un mélange d'alcools différents (par exemple, chacun des R8 du poly(acroléinealkylacétal) de formule 3 est différent) ou un système d'alcool homogène (c'est-à-dire un seul type d'alcools est présent). Par exemple, on polymérise une solution de (meth) acroléine dans un solvant organique en présence d'un amorceur de polymérisation, puis on fait réagir le produit polymère résultant avec du méthanol en présence d'un catalyseur

acide, par exemple l'acide trifluorométhylsulfonique.

Les réactions de polymérisation décrites ci-dessus pour la préparation des

polymères des formules 1, 2 et 3 peuvent comporter un amorceur de polymérisation.

Les amorceurs de polymérisation convenables sont bien connus des spécialistes, en particulier les amorceurs de polymérisation qui sont utilisés dans les réactions de polymérisation radicalaire classiques comme les 2,2-azobisisobutyronitrile (AIBN),

peroxyde d'acétyle, peroxyde d'acétyle, peroxyde de lauryle et peroxyde de t-butyle.

Les réactions de polymérisation décrites ci-dessus pour la préparation des

polymères de formules 1, 2 et 3 peuvent en outre comporter un solvant de polyméri-

sation. Des solvants de polymérisation convenables sont bien connus des spécialistes.

Comme exemples de solvants de polymérisation, on peut citer les solvants organi-

18098LOA - 29 décembe 2000 - 12/

13 2808023

ques qui sont utilisés dans les réactions de polymérisation classiques. De préférence, le solvant de polymérisation est choisi dans le groupe constitué par le

tétrahydrofurane, le toluène, le benzène, la méthyléthylcétone et le dioxane.

On effectue de préférence les réactions de polymérisation décrites cidessus pour la préparation des polymères de formules 1, 2 et 3 à une température dans la

fourchette d'environ 50 C à environ 90 C.

Les dérivés 9-anthracénealkylacrylate qui sont intéressants pour la préparation des polymères de formules 1 et 2 peuvent être synthétisés en faisant réagir un alcool 9-anthracène alkylique avec un dérivé d'acryloyle activé, par exemple le chlorure d'acryloyle ou l'anhydride d'acryloyle ou autres dérivés d'acryloyle similairement

activés connus des spécialistes. On effectue typiquement la préparation des 9-anthra-

cènealkylacrylate dans un solvant organique inerte.

Selon un autre aspect, la présente invention se rapporte à des compositions anti-réfléchissantes comprenant le polymère de formnule 1, 2 ou 3 et à un procédé de fabrication de celui-ci. Selon un autre aspect encore, la présente invention se rapporte à des compositions antiréfléchissantes comprenant le polymère de formule 1 ou 2 en

combinaison avec le polymère de formule 3 et à leur procédé de production.

Les compositions anti-réfléchissantes de la présente invention peuvent

également renfermer un additif choisi dans le groupe constitué par 1' anthracène, le 9-

anthracèneméthanol, le 9-anthracène carbonitrile, l'acide 9-anthracène carboxylique,

le dithranol, le 1,2,1 0-anthracènetriol, l'acide anthraflavonique, le 9-

anthraldéhydeoxime, le 9-anthraldéhyde, le 2-amino-7-méthyl-5-oxo-5H-

[1]benzopyrono[2,3-b]benzopyridine-3-carbonitrile, la 1aminoanthraquinone, l'acide

anthraquinone-2-carboxylique, la 1,5-dihydroxyanthraquinone, l'anthrone, la 9-

anthryltrifluorométhylcétone, les dérivés de 9-alkylanthracène de formule: Rb Ra --C--Rc Ra _1-RC

4

Les dérivés de 9-carboxylanthracène de formule: Ra =o 18098LOA - 29 dcernbre 2000 - 13/5 18098L0A - 29 décembrc 2000 - 131

14 2808023

les dérivés de carboxylanthracène de formule: haJ et leurs mélanges, ou Ra, Rb et Rc sont chacun indépendamment des atomes d'hydrogène, des groupes

hydroxy, hydroxyalkyle, alkyle en C1-Cs éventuellement substitué ou alcoxyalkyle.

Selon un mode de réalisation particulier de la présente invention, on combine un mélange de polymère de formule 3 et de polymère de formule I ou bien de formule 2 dans un solvant organique. On peut également ajouter des additifs comme décrit ci-dessus, typiquement à raison de 0,1 % en poids à environ 30 % en poids par rapport au poids de solution de polymère de revêtement anti-réfléchissant. On peut

éventuellement filtrer la solution avant de l'appliquer sur un substrat.

Bien que l'on puisse utiliser n'importe quel solvant organique dans les compo-

sitions anti-réfléchissantes, les solvants organiques préférés comprennent les éthyl-3-

éthoxypropionate, méthyl-3-méthoxypropionate, cyclohexanone et propylèneglycol méthylétheracétate. De préférence, on utilise le solvant à raison de environ 200 à environ 5000 % en poids par rapport au poids total de polymères anti-réfléchissantes utilisés.

Selon un autre aspect, la présente invention se rapporte à un procédé de fabri-

cation d'un substrat revêtu d'ARC. Selon un mode de réalisation particulier, on

recouvre un substrat (par exemple une plaquette) avec n'importe laquelle des compo-

sitions anti-réfléchissantes décrites ci-dessus. On vulcanise ensuite le substrat recouvert (c'est-à-dire qu'on le chauffe ou le durcit par cuisson) pour obtenir un substrat recouvert d'ARC. Sans vouloir être lié par une théorie quelconque, on pense

que, au chauffage, les polymères de l'ARC deviennent réticulés en donnant un film.

La structure réticulée permet la formation de films photosensibles dans des conditions d'exposition optiquement stables. De préférence, on chauffe le substrat recouvert à une température dans la fourchette d'environ 100 C à environ 300 C

pendant une période d'environ 10 secondes à environ 1000 secondes.

On a constaté que les ARC de la présente invention présentent de hautes performances dans les procédés submicrolithographiques, en particulier quand on utilise comme source de lumière des lasers KrF (248 nm), ArF (193 nm) et F2 18098LOA - 29 décembre 2000 - 14',,

2808023

(157 nm). En outre, les ARC de la présente invention présentent une haute perfor-

mance dans les procédés photolithographiques faisant appel aux faisceaux E

(157 nm), EUV (ultraviolet lointain) et faisceaux ioniques en tant que sources lumi-

neuses. D'autres buts, avantages et caractéristiques de la présente invention apparaî- tront plus clairement aux spécialistes à la lecture des exemples suivants donnés à titre limitatif.

EXEMPLE I: Synthèse du copolymère de poly[9-anthracèneméthylacrylate-(2-

hydroxyéthylacrylate Synthèse du 9-anthracèneméthylacrylate

A une solution de tétrahydrofurane, on ajoute 0,5 mole de 9anthracènemétha-

nol, 0,5 mole de pyridine et 0,5 mole de chlorure d'acryloyle. Au terme de la réac-

tion, on filtre le produit, on le dissout dans l'acétate d'éthyle, on le lave à l'eau et on concentre par distillation sous vide pour obtenir le 9anthracèneméthylacrylate de

formule 7. Rendement 85 %.

O

< - <..

Synthèse du copolymère de poly[9-anthracèneméthylacrylate/ 2hydroxyéthylacry-

late]

Dans un ballon à fond rond de 500 ml, on introduit 0,5 mole de 9anthracène-

méthylacrylate, 0,5 mole de 2-hydroxyéthylacrylate, 300 g de tétrahydrofurane

(THF) et 0,1 à 3 g de 2,2'-azobisisobutyronitrile (AIBN). On agite la solution résul-

tante à 60-75 C pendant 5 à 20 heures sous atmosphère d'azote. On précipite le mélange réactionnel dans l'éther éthylique ou le n-hexane. On filtre le précipité et on

le sèche pour obtenir le polymère de poly[9-anthracèneméthylacrylate/2hydroxy-

éthylacrylate] de formule 12. Rendement 82 %.

c__0 0.5 =O.0.5

O O

18098LOA C29 décebr 2000 15/ 1 8098L0A - 29 dccembr-e 2000 - 151

16 2808023

EXEMPLE II:

Synthèse du copolymère de poly[9-anthracèneméthylacrylate/3-hydroxypropyl-

acrylatel

Dans un ballon à fond rond de 500 ml, on introduit 0,5 mole de 9anthracène-

* méthylacrylate (préparé selon le procédé de l'exemple I), 0,5 mole de 3hydroxy- propylacrylate, 300 g de THF et 0,1 à 3 g de AIBN. On agite la solution à 60-75 C pendant 5 à 20 heures sous atmosphère d'azote. On précipite le mélange réactionnel dans l'éther éthylique ou le n-hexane. On filtre le précipité et on le sèche pour obtenir le copolymère de poly[9-anthracèneméthylacrylate/3-hydroxypropylacrylate] de

formule 9. Rendement 83 %.

c=O 0.5 0.5 o

AH2 ( IH,)3

< OH

o5

EXEMPLE III

Synthèse du copolymère de poly[9-anthracèneméthylacrylate/ 4-hydroxybutyl-

acrylate]

Dans un ballon de 500 ml à fond rond, on introduit 0,5 mole de 9anthracène-

méthylacrylate, 0,5 mole de 4-hydroxybutylacrylate, 300 g de THF et 0,1 à 3 g

d'AIBN. On agite la solution résultante à 60-75 C pendant 5 à 20 heures sous atmos-

phère d'azote. On précipite le mélange réactionnel dans l'éther éthylique ou le n-

hexane. On filtre le précipité et on le sèche pour obtenir le copolymère de poly[9-

anthracèneméthylacrylate/4-hydroxybutylacrylate] de formule 10. Rendement 80 %.

c=o 0.5 C= 0.5 =

( "')4

OH

18098LOA - 29 d6'mbre 2000 - 16/.

17 2808023

EXEMPLE IV: Synthèse du copolymère de poly[ 9-anthracèneméthylacrylate/3-

hydroxypropylacrylate Synthèse du 9-anthracèneméthylmethacrylate A une solution de THF, on ajoute 0,5 mole de 9-anthracèneméthanol, 0,5 mole de pyridine et 0,5 mole de chlorure de méthacryloyle. Au terme de la réaction, on filtre le produit, on le dissout dans l'acétate d'éthyle, on le lave à l'eau et on le concentre par distillation sous vide pour obtenirle 9-anthracèneméthylmethacrylate

de formule 11. Rendement 83 %.

"Fo co CHO I1

Synthèse du copolymère de poly[9-anthracèneméthylmethacrylate/ 2hydroxyéthyl-

acrylate]

Dans un ballon de 500 ml à fond rond, on introduit 0,5 mole de 9anthracène-

méthylmethacrylate, 0,5 mole de 2-hydroxyéthylacrylate, 300 g de THF et 0, 1 à 3 g

d'AIBN. On agite la solution résultante à 60-75 C pendant 5 à 20 heures sous atmos-

phère d'azote. On précipite le mélange réactionnel dans l'éther éthylique ou le n-

hexane. On filtre le précipité et on le sèche pour obtenir le copolymère de poly[9-

anthracèneméthylmethacrylate/2-hydroxyéthylacrylate] de formule 12. Rendement 79%.

=.3 0,5

3 0 1H2 CH2

OH 18098LOA - 29 déc.mbre 2000 - 17/

18 2808023

EXEMPLE V

Synthèse du copolymère de poly[9-anthracèneméthylmethacrylate/3hydroxypropyl-

acrylatel

Dans un ballon à fond rond de 500 ml, on introduit 0,5 mole de 9anthracène-

méthylmethacrylate, 0,5 mole de 2-hydroxypropylacrylate, 300 g de THF et 0,1 à 3 g de AIBN. On agite la solution à 60-75 C pendant 5 à 20 heures sous atmosphère d'azote. On précipite le mélange réactionnel dans l'éther éthylique ou le n-hexane. On

filtre le précipité et on le sèche pour obtenir le copolymère de poly[9anthracène-

méthylmethacrylate/3-hydroxypropylacrylate] de formule 13. Rendement 85 %.

c=-O O0

H2 O

I (OH

EXEMPLE VI

Synthèse du copolymère de poly[9-anthracèneméthylmethacrylate/ 4hydroxybutyl-

acrylatel

Dans un ballon de 500 ml à fond rond, on introduit 0,5 mole de 9anthracène-

méthylmethacrylate, 0,5 mole de 4-hydroxybutylacrylate, 300 g de THF et 0, 1 à 3 g

d'AIBN. On agite la solution résultante à 60-75 C pendant 5 à 20 heures sous atmos-

phère d'azote. On précipite le mélange réactionnel dans l'éther éthylique ou le n-

hexane. On filtre le précipité et on le sèche pour obtenir le copolymère de poly[9-

anthracèneméthylmethacrylate/4-hydroxybutylacrylate] de formule 14. Rendement

82%.

c=O 0.5 c=o 0.5

O O

H2 ( 12)4

OH 18098LOA -29 décembe 2000- 18

19 2808023

EXEMPLE VII

Synthèse du copolymère de poly[9-anthracèneméthylacrylate/2-hydroxyéthyl-

acrylate/méthylméthacrylate] Dans un ballon de 500 ml à fond rond, on introduit 0,3 mole de 9-anthracène-

méthylacrylate, 0,5 mole de 2-hydroxyéthylacrylate, 0,2 mole de méthylmeth-

acrylate, 300 g de THF et 0,1 à 3 g d'AIBN. On agite la solution résultante à 60-75 C pendant 5 à 20 heures sous atmosphère d'azote. On précipite le mélange réactionnel dans l'éther éthylique ou le n-hexane. On filtre le précipité et on le sèche pour obtenir

le copolymère de poly[9-anthracèneméthylacrylate/2-hydroxyéthyl-

acrylate/méthylmethacrylate] de formule 15. Rendement 81%.

(O 0 C=0=O

1 5 I 1I 1

Io ocH3 o

J J

CH2 (CH2)2

OH

EXEMPLE VIII

Synthèse du copolyrnère de poly[9-anthracèneméthylacrylate/ 3hydroxypropyl-

acrylate/méthylmethacrylatel

Dans un ballon de 500 ml à fond rond, on introduit 0,3 mole de 9anthracène-

méthylacrylate, 0,5 mole de 3-hydroxypropylacrylate, 0,2 mole de méthylmeth-

acrylate, 300 g de THF et 0,1 à 3 g de AIBN. On agite la solution résultante à 60-

C pendant 5 à 20 heures sous atmosphère d'azote. On précipite le mélange réac-

tionnel dans l'éther éthylique ou le n-hexane. On filtre le précipité et on le sèche pour

obtenir le polymère de poly[9-anthracèneméthylacrylate/3-hydroxypropyl-

acrylate/méthylmethacrylate] de formule 16. Rendement 82 %.

C=_O O C::: =

o OCH3 O OH

&2 CH2") 3

18098LOA - 29 décernlxec 2000 - 19/

2808023

EXEMPLE IX

Synthèse du copolymère de poly[9-anthracèneméthylacrylate/4-hydroxybutyl-

acrylate/méthylméthacrylatel Dans un ballon à fond rond de 500 ml, on introduit 0,3 mole de 9-anthracène-

méthylacrylate, 0,5 mole de 4-hydroxybutylacrylate, 0,2 mole de méthylmeth-

acrylate, 300 g de THF et 0,1 à 3 g de AIBN. On agite la solution résultante à 60-

C pendant 5 à 20 heures sous atmosphère d'azote. On précipite le mélange réac-

tionnel dans l'éther éthylique ou le n-hexane. On filtre le précipité et on le sèche pour

obtenir le copolymère de poly[9-anthracèneméthylacrylate/4-hydroxybutyl-

acrylate/méthylmethacrylate] de formule 17. Rendement 80 %.

i - t C:O C-z

O OCH3 O

H,H,

( I:H2) 4

OH

EXEMPLE X

Synthèse du copolymère de poly[9-anthracèneméthylméthacrylate/ 2hydroxyéthyl-

acrylate/methylméthacrylate]

Dans un ballon de 500 ml à fond rond, on introduit 0,3 mole de 9anthracène-

méthylméthacrylate, 0,5 mole de 2-hydroxyéthylacrylate, 0,2 mole de méthylmetha-

crylate, 300 g de THF et 0,1 à 3 g d'AIBN. On agite la solution résultante à 60-75 C pendant 5 à 20 heures sous atmosphère d'azote. On précipite le mélange réactionnel dans l'éther éthylique ou le n-hexane. On filtre le précipité et on le sèche pour obtenir

le copolymère de poly[9-anthracèneméthylmethacrylate/2-hydroxyéthyl-

acrylate/méthylmethacrylate] de formule 18. Rendement 82 %.

C:=:O C=O C=O

c=o 1=o 1 o

II I

O OCH) O

OH 18098LOA - 29 décembre 2000 - 20/

21 2808023

EXEMPLE XI

Synthèse du copolymère de poly[9-anthracèneméthylméthacrylate/3hydroxypropyl- acrylate/methylméthacrylate]

Dans un ballon de 500 ml à fond rond, on introduit 0,3 mole de 9anthracène-

méthylméthacrylate, 0,5 mole de 3-hydroxypropylacrylate, 0,2 mole de méthyl-

méthacrylate, 300 g de THF et 0,1 à 3 g d'AIBN. On agite la solution résultante à 60-

75 C pendant 5 à 20 heures sous atmosphère d'azote. On précipite le mélange réactionnel dans l'éther éthylique ou le n-hexane. On filtre le précipité et on le sèche

pour obtenir le copolymère de poly[9-anthracèneméthylméthacrylate/3hydroxy-

propylacrylate/méthylméthacrylate] de formule 19. Rendement 81%.

I 0 C

O OCH3 O

1H2 ( kH) 3 OH

EXEMPLE XII

Synthèse du copolymère de poly[9-anthracèneméthylméthacrylate/4hydroxybutyl-

acrylate/méthylméthacrylate]

Dans un ballon de 500 ml à fond rond, on introduit 0,3 mole de 9anthracène-

méthylméthacrylate, 0,5 mole de 4-hydroxybutylacrylate, 0,2 mole de méthylmétha-

crylate, 300 g de THF et 0,1 à 3 g d'AIBN. On agite la solution résultante à 60-75 C pendant 5 à 20 heures sous atmosphère d'azote. On précipite le mélange réactionnel dans l'éther éthylique ou le n-hexane. On filtre le précipité et on le sèche pour obtenir

le copolymère de poly[9-anthracèneméthylmethacrylate/4-hydroxybutyl-

acrylate/méthylméthacrylate] de formule 20. Rendement 80 %.

18098LOA - 29 décembre 2000 - 21;

22 2808023

0.3 0.

0 OCHt3 0

CH: ( 2H2) 4

OH lo EXEMPLE XIII Synthèse d'un polymère de polyacroléine Dans un ballon à fond rond de 500 ml, on introduit 0,5 mole d'acroléine, 50 g de THF et 0,1-3 g d'AIBN. On agite la solution résultante à 60-65 C pendant 5 à 20 heures sous atmosphère d'azote. On précipite le mélange réactionnel par addition d'éther éthylique ou de n-hexane. On filtre le précipité et on le sèche pour obtenir le

polymère de polyacroléine. Rendement 86 %.

On dissout 10 g de polyacroléine dans du méthanol et on agite à 80 C pendant

24 heures pour obtenir le poly(acroléinméthylacétal) de formule 3, o R7 est l'hydro-

gène et R8 est un méthyle. Rendement 90 %.

EXEMPLE XIV

Préparation d'une ARC On dissout un polymère de formule 1 ou 2, préparé selon l'un quelconque des exemples i à XII et un polymère de formule 3, préparé selon l'exemple XIII, dans du propylèneglycol méthylétheracétate (PGMEA). Cette solution, en combinaison avec 0,1-30 % en poids d'au moins un additif décrits ci-dessus, est filtrée et appliquée sur une plaquette, et vulcanisée à 100-300 C pendant 10 à 1000 secondes pour former

une ARC. On peut appliquer une substance photosensible (par exemple une compo-

sition photorésistante) sur l'ARC et l'exposer pour former un motif ultra fin en utili-

sant un procédé submicrolithographique.

Comme elles contiennent un chromophore, comme indiqué ci-dessus, les ARC de la présente invention présentent une excellente absorption aux longueurs d'onde

utilisées pour la submicrolithographie.

En particulier, on obtient une excellente efficacité de réaction de réticulation et

de stabilité au stockage grâce à la présente invention. En outre, les résines anti-

réfléchissantes non vulcanisées de la présente invention sont solubles dans pratiquement tous les solvants hydrocarbonés, mais les résines antiréfléchissantes vulcanisées de la présente invention sont sensiblement insolubles dans la plupart des 18098LOA - 29 décembre 2000 - 22

23 2808023

solvants hydrocarbonés. Donc, on peut facilement appliquer les résines anti-

réfléchissantes de la présente invention sur un substrat et le revêtement vulcanisé résultant prévient les problèmes de contre dépouille et de dépouille qui peuvent s'observer lorsqu'on forme des images sur une surface photosensible en l'absence d'un tel revêtement anti-refléchissant. Comme le polymère anti-réfléchissant (c'est-à- dire la résine) de la présente invention consiste en des polymères acryliques, la couche de revêtement présente une vitesse de gravure plus élevée que les films

photosensibles, ce qui conduit à un rapport de sélection de gravure élevé.

Les ARC de la présente invention sont utiles pour former des motifs ultra fins

sur un substrat en utilisant un procédé submicrolithographique, par exemple en utili-

sant comme source lumineuse des lasers KrF (248 nm) ou ArF (193 nm). Les ARC de la présente invention permettent la formation de motifs ultra fins stables qui conviennent pour les dispositifs à semi-conducteurs 64M, 256M, 1G, 4G et 16G

DRAM et améliorent fortement les rendements de fabrication de ces dispositifs.

La présente invention vient d'être décrite à titre illustratif et il est bien évident

que la terminologie utilisée est donnée à titre descriptif et non limitatif. De nombreu-

ses modifications et variantes de la présente invention sont possibles à la lumière des enseignements qui précèdent. Par conséquent, il est bien entendu que la présente invention peut être mise en oeuvre autrement que comme décrit spécifiquement; sans

quitter le cadre des revendications en annexe.

18098LOA - 29 décebr 2000 - 23'

24 2808023

Claims (9)

REVENDICATIONS

1. Un polymère de poly[acroléinealkylcétal] de formule: R'

R O ('R8

dans laquelle: R7 est l'hydrogène ou un radical alkyle; et

R8 est un radical alkyle.

2. Le polymère de poly[acroléinealkylacétal] selon la revendication 1,

dans lequel R7 est un atome d'hydrogène ou un méthyle, et R8 est un méthyle.

3. Un procédé de préparation d'un poly(acroléinealkylacétal) de formule:

R-/ OR8

ledit procédé comprenant les étapes de polymérisation d'un monomère de formule:

0

R7 TC-H

dans des conditions appropriées pour donner un polymère de poly(acroléine) de formule: Rt Hi O et de mise en contact dudit polymère de poly(acroléine) avec un alcool de formule R8OH dans des conditions appropriées pour produire ledit poly(acroléinealkylacétal), o R est un atome d'hydrogène ou un radical alkyle; et

R8 est un radical alkyle.

18474 doc - 1 ai 2001 - 24/26

2808023

4. Le procédé selon la revendication 3, dans lequel ladite étape de polymérisation comprend en outre l'addition d'un amorceur de polymérisation audit monomère. 5. Le procédé selon la revendication 3 ou 4, dans lequel ledit amorceur est choisi dans le groupe constitué par le 2,2-azobisisobutyronitrile, le peroxyde

d'acétyle, le peroxyde de lauryle et le peroxyde de t-butyle.

6. Le procédé selon l'une des revendications 3 à 5, dans lequel ledit

monomère est dissout dans un solvant.

7. Le procédé selon la revendication 6, dans lequel ledit solvant est choisi dans le groupe constitué par le tétrahydrofurane, le toluène, le benzène, la

méthyléthylcétone et le dioxane.

8. Le procédé selon l'une des revendications 3 à 7, dans lequel ladite

étape de polymérisation comprend le chauffage dudit monomère à une température

dans la gamme d'environ 50 C à environ 90 C.

9. Le procédé selon l'une des revendications 3 à 8, dans lequel on

précipite ledit poly(acroléinealkylacétal) dans l'éther éthylique.

18474.doc - 2 mai 2001 - 25/26