JP2001215710A - 感光性ポリマーおよびこれを含む化学増幅型レジスト組成物とその製造方法 - Google Patents

感光性ポリマーおよびこれを含む化学増幅型レジスト組成物とその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 感光性ポリマー及びこれを含むレジスト組成
物とその製造方法を提供する。 【解決手段】 式I: 【化1】 (式中、R1は酸により分解されうる第3アルキル基で
あり、R2はγ−ブチロラクトン−イル、γ−ブチロラ
クトン−3−イル、メバロニックラクトン、3−テトラ
ヒドロフラニル、2,3−プロピレンカ−ボネ−ト−1
−イルまたは3−メチル−γ−ブチロラクトン−3−イ
ルであり、R3は水素原子、メチル、エチル、または炭
素数3〜20の脂環式炭化水素化合物であり、p/(p
+q+r)=0.1〜0.8であり、q/(p+q+
r)=0.2〜0.8であり、r/(p+q+r)=
0.0〜0.4である)で示される感光性ポリマーであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は感光性ポリマー及び
化学増幅型レジスト組成物に係り、特に主鎖が完全にノ
ルボルネン型の環状構造のみから構成された感光性ポリ
マー及びこれを含むレジスト組成物ならびにその製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体製造において、製造工程が複雑に
なり半導体素子の集積度が増加するにつれ、微細なパタ
ーン形成が要求される。さらに、半導体素子の容量が1
ギガビット級以上の素子において、デザインルールが
0.2μm以下のパターンサイズが要求され、それによ
り既存のKrFエキシマレーザ(248nm)を用いた
レジスト材料を使用するのに限界がある。従って、新た
なエネルギー露光源であるArFエキシマレーザ(19
3nm)を用いたリソグラフィ技術が登場した。
【0003】このようなArFエキシマレーザを用いた
リソグラフィに用いられるレジスト材料は既存のレジス
ト材料に比べて商用化するには多くの問題点がある。最
も代表的な問題点としてポリマーの透過図及び乾式蝕刻
に対する耐性をあげることができる。
【0004】今まで知られている一般的なArFレジス
トとして、アクリル系またはメタクリル系ポリマーが主
に使われてきた。その中で、IBM社のターポリマーシ
ステムのポリ(メチルメタクリレート−t−ブチルメタ
クリレート−メタクリル酸)が代表的である。このよう
なポリマーの深刻な問題は乾式蝕刻に対する耐性が非常
に悪いということである。
【0005】そのため、乾式蝕刻に対する耐性を強化す
るために乾式蝕刻に強い耐性を有する物質である脂環式
化合物、例をあげればイソボルニル基、アダマンチル
基、トリシクロデカニル基などをポリマーの側鎖に導入
する方法を使用している。しかし、これらは依然として
乾式蝕刻に対する耐性が弱い。
【0006】乾式蝕刻に対する耐性を高めるための他の
方法として、マトリックス高分子の主鎖に脂環式ノルボ
ルネン型の環状構造が含まれるポリマーが開発されてい
る。しかしながら、ノルボルネン型モノマーだけではラ
ジカル重合が進まないために、このようなノルボルネン
型ポリマーはノルボルネン型モノマーと無水マレイン酸
との交互共重合によってのみ製造されてきた。しかしな
がら、無水マレイン酸の導入により乾式蝕刻に対する耐
性が弱化し、経時安定性が不良で貯蔵寿命が短くなる短
所がある。
【0007】これにより、パラジウムのような金属触媒
を使用する付加重合法を利用し、主鎖が完全にノルボル
ネン型環状構造のみから構成される共重合体を得ようと
する試みが進められている(Joice P.Math
ew et al.、Macromolecules、
1996、29(8)、p2755参照)。しかし、こ
のような金属触媒を重合後に完全に除去することが難し
く、従って前記ポリマーから得られたレジスト組成物を
使用する場合にウェーハ上に金属成分が残留してしま
う。そのため、前述のようなレジスト組成物を半導体素
子のような電子材料の製造に使用することには問題があ
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前述
の従来技術の問題点を解決しようとするもので、乾式蝕
刻に対する耐性を十分に確保することができる感光性ポ
リマーを提供することである。
【0009】本発明の他の目的は、前記の感光性ポリマ
ーを含んでなされ、半導体素子のような電子材料を製造
するあたりウェーハ上に金属成分が残留する心配がな
く、ArFエキシマレーザーを利用するリソグラフィ工
程にて優れたリソグラフィパフォーマンスを提供できる
レジスト組成物を提供することである。
【0010】本発明のさらに他の目的は、金属触媒を用
いずに、上述の感光性ポリマーを製造する方法を提供す
ることである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の前記目的は、主
鎖が完全にノルボルネン型の環状構造だけで構成される
感光性ポリマーによって達成される。
【0012】従って本発明は、式I:
【0013】
【化2】
【0014】(式中、R1は酸により分解されうる第3
アルキル基であり、R2はγ−ブチロラクトン−イル、
γ−ブチロラクトン−3−イル、メバロニックラクト
ン、3−テトラヒドロフラニル、2,3−プロピレンカ
−ボネ−ト−1−イルまたは3−メチル−γ−ブチロラ
クトン−3−イルであり、R3は水素原子、メチル、エ
チル、または炭素数3〜20の脂環式炭化水素化合物で
あり、p/(p+q+r)=0.1〜0.8であり、q
/(p+q+r)=0.2〜0.8であり、r/(p+
q+r)=0.0〜0.4である)で示される感光性ポ
リマーである。
【0015】さらに本発明は、重量平均分子量が300
0〜100,000である、前記感光性ポリマーであ
る。
【0016】さらに本発明は、R1はt−ブチル基であ
る、前記感光性ポリマーである。
【0017】さらに本発明は、R1は置換または非置換
の炭素数7〜20の脂環式炭化水素基である、前記感光
性ポリマーである。
【0018】さらに本発明は、R1は2−メチル−2−
アダマンチル、1,2,3,3−テトラメチル−2−ノ
ルボルニル、2−メチル−2−デカニル、2,3,3−
トリメチル−2−ノルボルニルまたは8−エチル−8−
トリシクロ[5.2.1.0 2,6]デシル基である、前
記感光性ポリマーである。
【0019】さらに本発明は、R1はt−ブチルであ
り、R2はγ−ブチロラクトン−イルまたはγ−ブチロ
ラクトン−3−イルであり、R3は水素原子である、前
記感光性ポリマーである。
【0020】さらに本発明は、R1はt−ブチルであ
り、R2はメバロニックラクトンであり、R3は水素原子
である、前記感光性ポリマーである。
【0021】さらに本発明は、R1は2−メチル−2−
アダマンチルであり、R2はγ−ブチロラクトン−イル
またはγ−ブチロラクトン−3−イルであり、R3は水
素原子である、前記感光性ポリマーである。
【0022】さらに本発明の前記他の目的は、前記感光
性ポリマーと、光酸発生剤とを含有するレジスト組成物
によって達成される。
【0023】さらに本発明は、前記光酸発生剤の含有量
は、前記感光性ポリマーに対して1.0〜15質量%で
ある、前記レジスト組成物であるさらに本発明は、前記
光酸発生剤はトリアリールスルホニウム塩、ジアリール
ヨードニウム塩、スルホネートまたはそれらの混合物で
ある、前記レジスト組成物である。
【0024】さらに本発明は、有機塩基をさらに含む、
前記レジスト組成物である。
【0025】さらに本発明は、前記有機塩基の含有量
は、前記感光性ポリマーに対して0.01〜2.0質量
%である、前記レジスト組成物である。
【0026】さらに本発明は、前記有機塩基はトリエチ
ルアミン、トリイソブチルアミン、トリイソオクチルア
ミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンまた
はそれらの混合物である、前記レジスト組成物である。
【0027】さらに本発明は、互いに異なる前記感光性
ポリマーが混合されたポリマーブレンドと、光酸発生剤
とを含有するレジスト組成物である。
【0028】本発明の前記さらに他の目的は、置換基で
ありエステル基を持つ二種以上の互いに異なるノルボル
ネン型モノマーを、反応触媒を用いずに、開始剤の存在
下で120〜150℃の温度で反応させる段階を含む、
請求項1〜8のいずれか一項に記載の感光性ポリマーの
製造方法によって達成される。
【0029】さらに本発明は、前記開始剤はジ−t−ブ
チル過酸化物である、前記製造方法である。
【0030】本発明による感光性ポリマーは、乾式蝕刻
に対する耐性を十分に確保することができるように主鎖
が完全にノルボルネン型の環状構造のみで構成されてお
り、このような構造の感光性ポリマーは金属触媒を使用
せずに高い収率で製造できる。さらに、これから得られ
る本発明によるレジスト組成物は優れた接着特性を持
つ。
【0031】
【発明の実施の形態】本発明の感光性ポリマーは、主鎖
が完全にノルボルネン型の環状構造のみで構成されてお
り、式I:
【0032】
【化3】
【0033】で示される。式中、R1は酸により分解さ
れうる第3アルキル基であり、すなわち露光時に発生す
る酸の作用により前記ポリマーの主鎖から解離しうる基
であり、前記ポリマー内で乾式蝕刻耐性を向上させる役
割及び溶解抑制剤としての役割を果たす。R1は置換ま
たは非置換の炭素数7〜20の脂環式炭化水素化合物を
含むバルキーな第3アルキルエステル基であり、例えば
2−メチル−2−アダマンチル、1,2,3,3−テト
ラメチル−2−ノルボルニル、2−メチル−2−デカニ
ル、2,3,3−トリメチル−2−ノルボルニルまたは
8−エチル−8−トリシクロ[5.2.1.02,6]デ
シル基のような基が挙げられる。
【0034】R2またはR3は前記ポリマー内で接着特性
を向上させるための定着剤として作用するように導入さ
れる極性基である。R2は、例えばγ−ブチロラクトン
−イル、γ−ブチロラクトン−3−イル、メバロニック
ラクトン、3−テトラヒドロフラニル、2,3−プロピ
レンカ−ボネ−ト−1−イルまたは3−メチル−γ−ブ
チロラクトン−3−イルである。R3は、例えば水素原
子、メチル、エチル、または炭素数3〜20の脂環式炭
化水素化合物である。ここで炭素数3〜20のの脂環式
水素化合物として、イソボニル、2−メチル−2−アダ
マンチル、2−エチル−2−アダマンチル、メチルトリ
シクロデシル、エチルトリシクロデシル等が挙げられ
る。
【0035】このようなポリマーとして具体的には、R
1はt−ブチルであり、R2はγ−ブチロラクトン−イル
またはγ−ブチロラクトン−3−イルであり、R3は水
素原子であるポリマー、R1はt−ブチルであり、R2
メバロニックラクトンであり、R3は水素原子であるポ
リマー、または、R1は2−メチル−2−アダマンチル
であり、R2はγ−ブチロラクトン−イルまたはγ−ブ
チロラクトン−3−イルであり、R3は水素原子である
ポリマーがあげられる。
【0036】前記式Iで示されるポリマーは異なるノル
ボルネン型環状構造を有するモノマーの共重合体であ
り、これらモノマーユニットの比率、すなわち前記式I
におけるp、qおよびrの比率は、p/(p+q+r)
=0.1〜0.8であり、q/(p+q+r)=0.2
〜0.8であり、r/(p+q+r)=0.0〜0.4
である。当該比率が前記範囲から外れると、レジストと
して作用し難くなるので好ましくない。
【0037】上記したようなモノマーユニットから構成
された式Iの感光性ポリマーは、深紫外線用レジストと
して作用するための全ての特性を等しく備えている。こ
のような感光性ポリマー共重合体は、従来のラジカル重
合法または金属触媒を用いた付加重合法のような従来の
重合法によってはほとんど合成が不可能で、重合される
としても得られた重合体の分子量が数百程度で非常に低
いか、または収率が非常に低くなる。
【0038】そこで、本発明の感光性ポリマーの重合法
を説明する。
【0039】まず、目的とするポリマーを構成するモノ
マーをそれぞれプロピレングリコールモノメチルエーテ
ルアセテート(PGMEA)等の溶媒に溶解させる。次
に開始剤(例えばジ−t−ブチル過酸化物、アゾビス
(シクロヘキサンカルボニトリル)など)を添加し、約
2時間脱気した後、窒素ガスをパージさせる。この溶液
を120〜150℃で約12時間重合させた後、テトラ
ヒドロフラン(THF)等の溶媒で希釈する。その後、
例えばN−ヘキサンおよびエーテルが10:1で混合さ
れたような補助溶剤に結果物を沈殿させる。得られた沈
殿をガラスフィルターを用いてろ過し、再びTHFに溶
解させて、前記補助溶剤に再沈殿させる。この沈殿・溶
解の工程を数回繰り返して精製し、得られた沈殿を約6
0℃の真空オーブンで24時間以上乾燥させ、目的の共
重合体を得る。このようにして合成すれば、望ましくな
い反応触媒の成分が残存することがない。
【0040】次に、本発明の感光性ポリマーを用いたレ
ジスト組成物について説明する。
【0041】本発明のレジスト組成物は、上記感光性ポ
リマーと光酸発生剤(Photoacid Gener
ator(PAG))とを含有するものである。本発明
で用いられる光酸発生剤としては、トリアリールスルホ
ニウム塩、ジアリールヨードニウム塩、スルホネートま
たはこれらの混合物が好適に用いられる。具体的には、
トリフェニルスルホニウムトリフレート、トリフェニル
スルホニウムアンチモネート、ジフェニルヨードニウム
トリフレート、ジフェニルヨードニウムアンチモネー
ト、メトキシジフェニルヨードニウムトリフレート、ジ
−t−ブチルジフェニルヨードニウムトリフレート、
2,6−ジニトロベンジルスルホネート、ピロガロルト
リス(アルキルスルホネート)、N−ヒドロキシスクシ
ンイミドトリフレート、ノルボルネン−ジカルボキシイ
ミドトリフレート、トリフェニルスルホニウムノナプレ
ート、ジフェニルヨードニウムノナプレート、メトキシ
ジフェニルヨードニウムノナプレート、ジ−t−ブチル
ジフェニルヨードニウムノナプレート、N−ヒドロキシ
スクシンイミドノナプレート、ノルボルネン−ジカルボ
キシイミドノナプレート、トリフェニルスルホニウムパ
ーフルオロオクタンスルホネート(PFOS)、ジフェ
ニルヨードニウムPFOS、メトキシジフェニルヨード
ニウムPFOS、ジ−t−ブチルジフェニルヨードニウ
ムトリフレート、N−ヒドロキシスクシンイミドPFO
S、ノルボルネン−ジカルボキシイミドPFOS等が挙
げられ、これらの単独または混合物を用いることができ
る。ここで前記光酸発生剤の含有量は、前記感光性ポリ
マーに対し1.0〜15質量%であることが好ましい。
ここで光酸発生剤の含有量が1%未満の場合、感度が低
下し、解像度が落ちるため好ましくない。また15%を
超過する場合、透過度特性及び溶解度特性が劣化し好ま
しくない。
【0042】また、本発明のレジスト組成物は、有機塩
基をさらに含有することが好ましい。本発明で用いられ
る有機塩基としては、トリエチルアミン、トリイソブチ
ルアミン、トリオクチルアミン、ジエタノールアミン、
トリエタノールアミン等のアミン類等が挙げられ、これ
らの単独または混合物を用いることができる。有機塩基
の含有量は、前記感光性ポリマーに対し0.01〜2.
0質量%であることが好ましい。ここで有機塩基の含有
量が0.01%未満の場合、フォトレジストが環境に敏
感になり、例えばT−トッププロファイル減少が発生す
るため好ましくない。また、2.0%を超過する場合、
感度の低下や解像度の劣化が発生するため好ましくな
い。
【0043】さらに、本発明のレジスト組成物には、界
面活性剤等の他の成分を目的に応じてさらに含有しても
よい。
【0044】本発明のレジスト組成物は、プロピレング
リコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)
等の溶剤に、該溶剤に対し12〜15質量%の前記感光
性ポリマーと、該ポリマーに対し1.0〜15質量%の
光酸発生剤(好ましくは該ポリマーに対し0.5〜3.
0質量%の無機オニウム塩または該ポリマーに対し1.
0〜10質量%の有機スルホネートが単独または2種以
上の混合物として使用される)とを溶解し、これに該ポ
リマーに対し0.01〜2.0質量%の有機塩基または
50〜500ppmの界面活性剤を添加して完全に溶解
し、その後該溶液を例えば0.2μmのメンブレンフィ
ルターでろ過することにより調整することができる。
【0045】さらに本発明のレジスト組成物は、異なる
二種以上の本発明の感光性ポリマーを混合したポリマー
ブレンドと、光酸発生剤とが含有された形態も可能であ
る。特性の異なるの感光性ポリマーをブレンドすること
によって、例えば乾式蝕刻に対する耐性のようなレジス
ト組成に求められる様々な特性を向上させることができ
る。このような感光性ポリマーのポリマーブレンドは、
当業界で周知の方法によって調整される。
【0046】さらに、このような方法により得られたレ
ジスト組成物を利用してパターンを形成するためには、
例えば次のような工程が利用される。
【0047】上面にシリコン酸化膜が形成されているシ
リコンウェーハを準備し、前記シリコンウェーハをヘキ
サメチルジシラザン(HMDS)で処理する。その後、
前記シリコン酸化膜上に前記レジスト組成物を約0.3
〜0.5μmの厚さにコーティングする。レジスト組成
物がコーティングされた前記シリコンウェーハを100
〜140℃の温度範囲で60〜120秒間プリベーキン
グし、KrFエキシマレーザー(NA=0.45)また
はArFエキシマレーザー(NA=0.6)のような光
源で露光した後、約110〜160℃の温度範囲で60
〜120秒間PEB(post−exposure b
aking)を実施する。その後、2.38質量%水酸
化テトラメチルアンモニウム(TMAH)溶液を使用し
て約10〜90秒間現像する。その結果得られたレジス
トパターンをマスクとして使用し、特定のエッチャン
ト、たとえばハロゲンガスまたはCxyガスなどを使用
し、前記シリコン酸化膜をエッチングする。次いで、ス
トリッパを使用してウェーハ上に残っているレジストパ
ターンを除去し、所望のシリコン酸化膜パターンを形成
する。
【0048】
【実施例】次に、本発明の望ましい感光性ポリマーの重
合方法を実施例をあげて具体的に説明する。
【0049】実施例1:ポリマーの合成
【0050】
【化4】
【0051】3口の丸フラスコに194.27gのt−
ブチルノルボルネンカルボキシレート(1モル)と22
2.24gのγ−ブチロラクトン−イル−ノルボルネン
カルボキシレート(1モル)を入れ、500mlのプロ
ピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PG
MEA)を入れ完全に溶解した後、ここに73.115
gのジ−t−ブチル過酸化物(0.5モル)を添加し、
約2時間脱気した後、窒素ガスでパージした。
【0052】前記溶液を約130℃の温度下で約24時
間攪拌し重合した後、得られた反応結果物をn−ヘキサ
ンにおいて沈殿させた。前記沈殿物をさらにテトラヒド
ロフラン(THF)に溶かし、n−ヘキサンに沈殿させ
た。ここで、n−ヘキサンの代わりに石油エ−テルを使
用することもできる。その後、得られた沈殿物を減圧下
で乾燥させて前記式のような所望の生成物を回収した
(収率60%)。
【0053】実施例2:ポリマーの合成
【0054】
【化5】
【0055】3口の丸フラスコに194.27gのt−
ブチルノルボルネンカルボキシレート(1モル)と25
0.29gのパントラクトン−イル−ノルボルネンカル
ボキシレート(1モル)を入れ、500mlのPGME
Aを入れ完全に溶解させた後、ここに14.6gのジ−
t−ブチル過酸化物(0.1モル)を添加し、約2時間
脱気した後、窒素ガスでパージした。前記溶液を約13
0℃の温度下で約30時間攪拌し重合した後、得られた
反応結果物をn−ヘキサンにおいて沈殿させた。前記沈
殿物を再びTHFに溶かし、n−ヘキサンに沈殿させ
た。ここで、n−ヘキサンの代わりに石油エ−テルを使
用することもできる。その後、得られた沈殿物を減圧下
で乾燥させて前記式のような所望の生成物を回収した
(収率50%)。
【0056】実施例3:ポリマーの合成
【0057】
【化6】
【0058】3口の丸フラスコに286.41gの2−
メチル−2−アダマンチルノルボルネンカルボキシレー
ト(1モル)と222.24gのγ−ブチロラクトン−
イル−ノルボルネンカルボキシレート(1モル)を入
れ、400mlのPGMEAを入れ完全に溶解させた
後、ここに146.23gのジ−t−ブチル過酸化物
(1モル)を添加し、約2時間脱気した後、窒素ガスで
パージした。前記溶液を約130℃の温度下で約20時
間攪拌し重合した後、得られた反応結果物をn−ヘキサ
ンにおいて沈殿させた。前記沈殿物を再びTHFに溶か
し、n−ヘキサンに沈殿させた。ここで、n−ヘキサン
の代わりに石油エ−テルを使用することもできる。その
後、得られた沈殿物を減圧下で乾燥させて前記式のよう
な所望の生成物を回収した(収率45%)。
【0059】実施例4:ポリマーの合成
【0060】
【化7】
【0061】3口の丸フラスコに286.41gの2−
メチル−2−アダマンチルノルボルネンカルボキシレー
ト(1モル)と250.29gのパントラクトン−イル
−ノルボルネンカルボキシレート(1モル)を入れ、5
00mlのPGMEAを入れ完全に溶解させた後、ここ
に146.23gのジ−t−ブチル過酸化物(1モル)
を添加し、約2時間脱気した後、窒素ガスでパージし
た。前記溶液を約130℃の温度下で約30時間攪拌し
重合した後、得られた反応結果物をn−ヘキサンにおい
て沈殿させた。前記沈殿物を再びTHFに溶かし、n−
ヘキサンに沈殿させた。ここで、n−ヘキサンの代わり
に石油エ−テルを使用することもできる。その後、得ら
れた沈殿物を減圧下で乾燥させて前記式のような所望の
生成物を回収した(収率50%)。
【0062】実施例5:ポリマーの合成
【0063】
【化8】
【0064】3口の丸フラスコに286.41gの8−
エチル−8−トリシクロ[5.2.1.02,6]デシル
ノルボルネンカルボキシレート(1モル)と222.2
4gのγ−ブチロラクトン−イル−ノルボルネンカルボ
キシレート(1モル)を入れ、400mlのPGMEA
を入れ完全に溶解させた後、ここに146.23gのジ
−t−ブチル過酸化物(1モル)を添加し、約2時間脱
気した後、窒素ガスでパージした。前記溶液を約130
℃の温度下で約20時間攪拌し重合した後、得られた反
応結果物をn−ヘキサンにおいて沈殿させた。前記沈殿
物を再びTHFに溶かし、n−ヘキサンに沈殿させた。
ここで、n−ヘキサンの代わりに石油エ−テルを使用す
ることもできる。その後、得られた沈殿物を減圧下で乾
燥させて前記式のような所望の生成物を回収した(収率
45%)。
【0065】実施例6:ポリマーの合成
【0066】
【化9】
【0067】3口の丸フラスコに286.41gの8−
エチル−8−トリシクロ[5.2.1.02,6]デシル
ノルボルネンカルボキシレート(1モル)と250.2
9gのパントラクトン−イル−ノルボルネンカルボキシ
レート(1モル)を入れ、500mlのPGMEAを入
れ完全に溶解させた後、ここに146.23gのジ−t
−ブチル過酸化物(1モル)を添加し、約2時間脱気し
た後、窒素ガスでパージした。前記溶液を約130℃の
温度下で約30時間攪拌し重合した後、得られた反応結
果物をn−ヘキサンにおいて沈殿させた。前記沈殿物を
再びTHFに溶かし、n−ヘキサンに沈殿させた。ここ
で、n−ヘキサンの代わりに石油エ−テルを使用するこ
ともできる。その後、得られた沈殿物を減圧下で乾燥さ
せて前記式のような所望の生成物を回収した(収率50
%)。
【0068】実施例7:ポリマーの合成
【0069】
【化10】
【0070】3口の丸フラスコに194.27gのt−
ブチルノルボルネンカルボキシレート(1モル)と、2
00gのγ−ブチロラクトン−イル−ノルボルネンカル
ボキシレート(0.9モル)と、13.82gの5−ノ
ルボルネン−2−カルボン酸(0.1モル)を入れ、5
00mlのPGMEAを入れ完全に溶解させた後、ここ
に73.115gのジ−t−ブチル過酸化物(0.5モ
ル)を添加し、約2時間脱気した後、窒素ガスでパージ
した。前記溶液を約130℃の温度下で約24時間攪拌
し重合した後、得られた反応結果物をn−ヘキサンにお
いて沈殿させた。前記沈殿物をさらにTHFに溶かし、
n−ヘキサンに沈殿させた。ここで、n−ヘキサンの代
わりに石油エ−テルを使用することもできる。その後、
得られた沈殿物を減圧下で乾燥させて前記式のような所
望の生成物を回収した(収率60%)。
【0071】実施例8:ポリマーの合成
【0072】
【化11】
【0073】3口の丸フラスコに次の式IIで示される化
合物288.43g(1モル)と333.36gのγ−
ブチロラクトン−イル−ノルボルネンカルボキシレート
(1.5モル)を入れ、1リットルのPGMEAを入れ
完全に溶解させた。
【0074】
【化12】
【0075】その後、前記結果物に14.6gのジ−t
−ブチル過酸化物(0.1モル)を添加し、約2時間脱
気した後、窒素ガスでパージした。前記溶液を約140
℃の温度下で約24時間攪拌し重合した後、得られた反
応結果物をn−ヘキサンにおいて沈殿させた。前記沈殿
物を再びTHFに溶かし、n−ヘキサンに沈殿させた。
ここで、n−ヘキサンの代わりに石油エ−テルを使用す
ることもできる。その後、得られた沈殿物を減圧下で乾
燥させて前記式のような所望のポリマーを回収した(収
率50%)。
【0076】実施例9:ポリマーの合成
【0077】
【化13】
【0078】3口の丸フラスコに前期式IIで示される化
合物274.40g(1モル)と333.36gのγ−
ブチロラクトン−イル−ノルボルネンカルボキシレート
(1.5モル)を入れ、1リットルのPGMEAを入れ
完全に溶解させた。
【0079】その後、前記結果物に29.2gのジ−t
−ブチル過酸化物(0.2モル)を添加し、約2時間脱
気した後、窒素ガスでパージした。前記溶液を約140
℃の温度下で約24時間攪拌し重合した後、得られた反
応結果物をn−ヘキサンにおいて沈殿させた。前記沈殿
物を再びTHFに溶かし、n−ヘキサンに沈殿させた。
ここで、n−ヘキサンの代わりに石油エ−テルを使用す
ることもできる。その後、得られた沈殿物を減圧下で乾
燥させて前記式のような所望のポリマーを回収した(収
率50%)。
【0080】実施例10:ポリマーの合成
【0081】
【化14】
【0082】3口の丸フラスコに下記式IIIで示される
化合物288.43g(1モル)と333.36gのγ
−ブチロラクトン−イル−ノルボルネンカルボキシレー
ト(1.5モル)を入れ、1リットルのPGMEAを入
れ完全に溶解させた。
【0083】
【化15】
【0084】その後、前記結果物に29.2gのジ−t
−ブチル過酸化物(0.2モル)を添加し、約2時間脱
気した後、窒素ガスでパージした。前記溶液を約140
℃の温度下で約24時間攪拌し重合した後、得られた反
応結果物をn−ヘキサンにおいて沈殿させた。前記沈殿
物を再びTHFに溶かし、n−ヘキサンに沈殿させた。
ここで、n−ヘキサンの代わりに石油エ−テルを使用す
ることもできる。その後、得られた沈殿物を減圧下で乾
燥させて前記式のような所望のポリマーを回収した(収
率50%)。
【0085】実施例11:レジスト組成物を用いたパタ
ーン形成工程 実施例1〜実施例10で合成された各ポリマーと、前述
のPAG及び有機塩基を多様に混合してレジストパター
ンを形成した。その結果、各々露光ド−ズ量を約3〜2
6mJ/cm2とした時に、0.13〜0.26μmの
良好なラインアンドスペ−スパターンが得られることを
確認した。
【0086】以上、本発明を望ましい実施例をあげ詳細
に説明したが、本発明は前記実施例に限定されず、本発
明の技術的思想の範囲内で当分野にて通常の知識を持っ
た者によりいろいろな変形が可能である。
【0087】
【発明の効果】本発明による感光性ポリマーは既存のA
rFレジストの短所を補完し、主鎖が完全に脂環式化合
物のノルボルネン型の環状構造のみで構成されるので乾
式蝕刻に対する耐性を十分に確保することができる。
【0088】さらに、本発明によるレジスト組成物は下
部膜質に対し優れた接着力を示し、一般的な現像液を使
用して現像することが可能である。従って、本発明によ
るレジスト組成物をフォトリソグラフィ工程に適用すれ
ば、非常に優れたリソグラフィパフォーマンスを示すこ
とにより、今後次世代半導体素子を製造するにあたり非
常に有用に使われうる。
【0089】また、本発明による感光性ポリマーの製造
方法によれば、金属触媒を用いずに、主鎖が完全にノル
ボルネン型の環状構造のみで構成されるポリマーを製造
できる。すなわち、金属成分が膜質上に残存することに
よる欠陥が生じない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/027 H01L 21/30 502R (72)発明者 權 起 永 大韓民国ソウル特別市江南区道谷洞954− 1番地 3層302号 (72)発明者 鄭 東 垣 大韓民国京畿道龍仁市水支邑竹田里98−1 番地 竹田現代アパ−ト104棟1309号 (72)発明者 崔 相 俊 大韓民国ソウル特別市広津区九宜3洞223 −1番地 302号 (72)発明者 禹 相 均 大韓民国京畿道水原市八達区靈通洞 清明 碧山アパ−ト336棟1706号

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 式I: 【化1】 (式中、R1は酸により分解されうる第3アルキル基で
    あり、R2はγ−ブチロラクトン−イル、γ−ブチロラ
    クトン−3−イル、メバロニックラクトン、3−テトラ
    ヒドロフラニル、2,3−プロピレンカ−ボネ−ト−1
    −イルまたは3−メチル−γ−ブチロラクトン−3−イ
    ルであり、R3は水素原子、メチル、エチル、または炭
    素数3〜20の脂環式炭化水素化合物であり、p/(p
    +q+r)=0.1〜0.8であり、q/(p+q+
    r)=0.2〜0.8であり、r/(p+q+r)=
    0.0〜0.4である)で示される感光性ポリマー。
  2. 【請求項2】 重量平均分子量が3000〜100,0
    00である、請求項1に記載の感光性ポリマー。
  3. 【請求項3】 R1はt−ブチル基である、請求項1ま
    たは2に記載の感光性ポリマー。
  4. 【請求項4】 R1は置換または非置換の炭素数7〜2
    0の脂環式炭化水素基である、請求項1または2に記載
    の感光性ポリマー。
  5. 【請求項5】 R1は2−メチル−2−アダマンチル、
    1,2,3,3−テトラメチル−2−ノルボルニル、2
    −メチル−2−デカニル、2,3,3−トリメチル−2
    −ノルボルニルまたは8−エチル−8−トリシクロ
    [5.2.1.0 2,6]デシル基である、請求項4に記
    載の感光性ポリマー。
  6. 【請求項6】 R1はt−ブチルであり、R2はγ−ブチ
    ロラクトン−イルまたはγ−ブチロラクトン−3−イル
    であり、R3は水素原子である、請求項1または2に記
    載の感光性ポリマー。
  7. 【請求項7】 R1はt−ブチルであり、R2はメバロニ
    ックラクトンであり、R3は水素原子である、請求項1
    または2に記載の感光性ポリマー。
  8. 【請求項8】 R1は2−メチル−2−アダマンチルで
    あり、R2はγ−ブチロラクトン−イルまたはγ−ブチ
    ロラクトン−3−イルであり、R3は水素原子である、
    請求項1または2に記載の感光性ポリマー。
  9. 【請求項9】 請求項1〜8のいずれか一項に記載の感
    光性ポリマーと、光酸発生剤とを含有するレジスト組成
    物。
  10. 【請求項10】 前記光酸発生剤の含有量は、前記感光
    性ポリマーに対して1.0〜15質量%である、請求項
    9に記載のレジスト組成物。
  11. 【請求項11】 前記光酸発生剤はトリアリールスルホ
    ニウム塩、ジアリールヨードニウム塩、スルホネートま
    たはそれらの混合物である、請求項9または10に記載
    のレジスト組成物。
  12. 【請求項12】 有機塩基をさらに含む、請求項9〜1
    1のいずれか一項に記載のレジスト組成物。
  13. 【請求項13】 前記有機塩基の含有量は、前記感光性
    ポリマーに対して0.01〜2.0質量%である、請求
    項12に記載のレジスト組成物。
  14. 【請求項14】 前記有機塩基はトリエチルアミン、ト
    リイソブチルアミン、トリイソオクチルアミン、ジエタ
    ノールアミン、トリエタノールアミンまたはそれらの混
    合物である、請求項12または13に記載のレジスト組
    成物。
  15. 【請求項15】 互いに異なる請求項1〜8のいずれか
    一項に記載の感光性ポリマーが混合されたポリマーブレ
    ンドと、光酸発生剤とを含有するレジスト組成物。
  16. 【請求項16】 置換基でありエステル基を持つ二種以
    上の互いに異なるノルボルネン型モノマーを、反応触媒
    を用いずに、開始剤の存在下で120〜150℃の温度
    で反応させる段階を含む、請求項1〜8のいずれか一項
    に記載の感光性ポリマーの製造方法。
  17. 【請求項17】 前記開始剤はジ−t−ブチル過酸化物
    である、請求項16に記載の製造方法。
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