JP2002529552A - 部分的に架橋されたポリマーの製造およびパターン形成でのその使用 - Google Patents
部分的に架橋されたポリマーの製造およびパターン形成でのその使用Info
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
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Abstract
(57)【要約】
本発明はそれに従って、有機溶媒に可溶な、部分的に架橋された酸に不安定なポリマーを生成する方法に関し、この方法は、1つまたはそれ以上のモノマー単位を有するポリマーであってモノマー単位の少なくとも1つが1つまたはそれ以上の懸垂COOH基またはヒドロキシル基を含むものを用意し、そしてこのポリマーを酸触媒の存在下でポリビニルエーテルと反応させて少なくとも2つのポリマー鎖の間に結合を形成する工程からなる。得られるポリマーはフォトレジスト処方物中の成分として使用し得る。
Description
【0001】
本発明は画像を形成するのに使用されるポリマーを生成するための方法に関す
る。より特定的に本発明は、ヒドロキシル基またはCOOH基、酸に不安定な保
護基および酸に不安定なポリマー鎖結合基を含む部分的に架橋された酸に不安定
なポリマーの製造に関する。
る。より特定的に本発明は、ヒドロキシル基またはCOOH基、酸に不安定な保
護基および酸に不安定なポリマー鎖結合基を含む部分的に架橋された酸に不安定
なポリマーの製造に関する。
【0002】
リトグラフィーのための光線の波長は、現在および将来の電子デバイスにとっ
て必要な特徴的寸法(feature size)を作り出すために深紫外(DUV)範囲内
へと短くなっている。電子工業では、DUV範囲に適合した新規なレジストが開
発されている。このような種類のレジストの1つは化学的に増強されたレジスト
である。
て必要な特徴的寸法(feature size)を作り出すために深紫外(DUV)範囲内
へと短くなっている。電子工業では、DUV範囲に適合した新規なレジストが開
発されている。このような種類のレジストの1つは化学的に増強されたレジスト
である。
【0003】 化学的に増幅されたレジスト処方物の主な成分はフォトアシッド生成剤化合物
、ポリマー樹脂およびフォトアシッド生成剤と樹脂とを溶解することができる溶
媒である。化学的に増幅された多くのポジレジストの場合、ポリマー樹脂はポリ
マー樹脂を水性現像剤中に不溶にする酸に不安定な基を含む。照射に際して、フ
ォトアシッド生成剤化合物は酸に不安定な基を開裂させる酸を生成する。化学的
に増幅されたレジストは、大きな興味を惹き、例えば、米国特許第5,069,9
97;5,035,979;5,670,299;5,558,978;5,468,5
89;および5,389,494号のように、これらの組成物を論じる特許は多数
ある。
、ポリマー樹脂およびフォトアシッド生成剤と樹脂とを溶解することができる溶
媒である。化学的に増幅された多くのポジレジストの場合、ポリマー樹脂はポリ
マー樹脂を水性現像剤中に不溶にする酸に不安定な基を含む。照射に際して、フ
ォトアシッド生成剤化合物は酸に不安定な基を開裂させる酸を生成する。化学的
に増幅されたレジストは、大きな興味を惹き、例えば、米国特許第5,069,9
97;5,035,979;5,670,299;5,558,978;5,468,5
89;および5,389,494号のように、これらの組成物を論じる特許は多数
ある。
【0004】 化学的に増幅されたレジスト中で樹脂として使用し得る1群のポリマーは、ア
セタール官能性化またはケタール官能性化されたポリマーである。フェノール樹
脂のアルカリ溶解性は、ヒドロキシル基をアセタールまたはケタール基に転化す
ることにより著しく阻害される。典型的にアセタールフェノール樹脂またはケタ
ールフェノール樹脂は、フェノール樹脂を酸触媒の存在下でビニルエーテルと反
応させることにより製造される。
セタール官能性化またはケタール官能性化されたポリマーである。フェノール樹
脂のアルカリ溶解性は、ヒドロキシル基をアセタールまたはケタール基に転化す
ることにより著しく阻害される。典型的にアセタールフェノール樹脂またはケタ
ールフェノール樹脂は、フェノール樹脂を酸触媒の存在下でビニルエーテルと反
応させることにより製造される。
【0005】 加えて、Imaiらの米国特許第5,670,259号(Imai)およびSchachtらの
米国特許第5,714,559号(Schacht)のような特許は、2つのポリマー鎖
の間に架橋された基を用いることを開示している。Imaiでは、架橋基は、基板を
(i)フェノール基またはカルボキシル基を含むポリマーおよび(ii)ビニルエ
ーテル基を2〜4個有する化合物でコートすることにより生成される。基板は次
いで加熱されてポリマー鎖の間に架橋を形成する。
米国特許第5,714,559号(Schacht)のような特許は、2つのポリマー鎖
の間に架橋された基を用いることを開示している。Imaiでは、架橋基は、基板を
(i)フェノール基またはカルボキシル基を含むポリマーおよび(ii)ビニルエ
ーテル基を2〜4個有する化合物でコートすることにより生成される。基板は次
いで加熱されてポリマー鎖の間に架橋を形成する。
【0006】 Schachtでは、酸に不安定な架橋はヒドロキシスチレンの反復単位とビニルシ
クロヘキサノールとを含むポリマーを酸触媒の存在下で反応させてアセタールま
たはケタールの架橋を形成することにより形成される。
クロヘキサノールとを含むポリマーを酸触媒の存在下で反応させてアセタールま
たはケタールの架橋を形成することにより形成される。
【0007】 酸に不安定なポリマーは、フォトアシッド生成剤化合物とともに処方されて化
学的に増幅されたレジスト製品がつくられる。照射に際して、生成された酸が酸
に不安定な保護基を開裂させる結果、水性の現像剤中に可溶なフォトレジストが
生成され、これによって露光されない領域を溶解することなく露光された領域に
おけるポリマーの溶解性が増大する。
学的に増幅されたレジスト製品がつくられる。照射に際して、生成された酸が酸
に不安定な保護基を開裂させる結果、水性の現像剤中に可溶なフォトレジストが
生成され、これによって露光されない領域を溶解することなく露光された領域に
おけるポリマーの溶解性が増大する。
【0008】 Imaiの発明に関する問題は、架橋がベーキング条件に対して感受性が極めて高
い程度であることである。ベーキング条件が厳密に制御されないならば、架橋の
程度には再現性がない。これによってレジストの溶解および露光の特性が変化す
る結果、リトグラフィーのプロセスウインドー(process window)が小さくなる
。
い程度であることである。ベーキング条件が厳密に制御されないならば、架橋の
程度には再現性がない。これによってレジストの溶解および露光の特性が変化す
る結果、リトグラフィーのプロセスウインドー(process window)が小さくなる
。
【0009】 Schachtの特許では、ポリ(ヒドロキシスチレン)、モノビニルエーテルおよ
び酸を使用することにより、異なる2つのポリマーの2つのフェノール単位の間
の架橋が可能であることが示された。しかしながら、2つのポリ(ヒドロキシス
チレン)ポリマー鎖の間の架橋は、モノビニルエーテルと酸との存在下では効率
的で再現性あるプロセスではない。重要な熱的特性およびリトグラフィー特性は
再現性および架橋の程度に依存するので、一貫性のある架橋が必要である。
び酸を使用することにより、異なる2つのポリマーの2つのフェノール単位の間
の架橋が可能であることが示された。しかしながら、2つのポリ(ヒドロキシス
チレン)ポリマー鎖の間の架橋は、モノビニルエーテルと酸との存在下では効率
的で再現性あるプロセスではない。重要な熱的特性およびリトグラフィー特性は
再現性および架橋の程度に依存するので、一貫性のある架橋が必要である。
【0010】 Schachtはまた、モノビニル−エーテルおよび酸の存在下でフェノール単位と
アルコール単位との間に(シクロヘキサノールのように)架橋が形成されること
を示した。この架橋様式は、ヒドロキシスチレンとヒドロキシ−シクロヘキシル
ビニルモノマーとのポリマーを必要とする。この種のコポリマーはポリ(ヒドロ
キシスチレン)を部分的に水素化することにより製造され、またこのような水素
化ではポリマー中のヒドロキシ−シクロヘキシル部分の濃度に再現性がない。従
って、シクロヘキシル部分の百分率の変動性は架橋の程度および再現性に劇的な
影響を与える。
アルコール単位との間に(シクロヘキサノールのように)架橋が形成されること
を示した。この架橋様式は、ヒドロキシスチレンとヒドロキシ−シクロヘキシル
ビニルモノマーとのポリマーを必要とする。この種のコポリマーはポリ(ヒドロ
キシスチレン)を部分的に水素化することにより製造され、またこのような水素
化ではポリマー中のヒドロキシ−シクロヘキシル部分の濃度に再現性がない。従
って、シクロヘキシル部分の百分率の変動性は架橋の程度および再現性に劇的な
影響を与える。
【0011】 酸に不安定な、アセタールをベースとするレジストに関する別の問題は、化学
放射線への露光の後に揮発性の副生物が生成することである。この揮発性の副生
物は露光機器のレンズをコートして信頼性に問題を生じる。加えて、揮発性の副
生物はレジストを収縮させ、これは半導体製造にとって好ましくない。
放射線への露光の後に揮発性の副生物が生成することである。この揮発性の副生
物は露光機器のレンズをコートして信頼性に問題を生じる。加えて、揮発性の副
生物はレジストを収縮させ、これは半導体製造にとって好ましくない。
【0012】 従って、化学的に増幅されたフォトレジスト中の成分として使用するのに好適
な部分的に架橋された酸に不安定なポリマーを再現性をもって製造する方法を提
供することが本発明の目的である。このフォトレジストは強いコントラスト、増
大した感度および改良された高温流動特性を有する。
な部分的に架橋された酸に不安定なポリマーを再現性をもって製造する方法を提
供することが本発明の目的である。このフォトレジストは強いコントラスト、増
大した感度および改良された高温流動特性を有する。
【0013】 放射線に露光される時に低揮発性の副生物を有するフォトレジストを与えるこ
とが本発明の別の目的であり、これによって、露光機器の信頼性の問題が緩和さ
れる結果、レジストの収縮が減少する。
とが本発明の別の目的であり、これによって、露光機器の信頼性の問題が緩和さ
れる結果、レジストの収縮が減少する。
【0014】
本発明は有機溶媒に可溶な(organically soluble)、部分的に架橋された酸
に不安定なポリマーを製造する方法に関する。得られる部分的に架橋された酸に
不安定なポリマーは、電子デバイスの製造に使用される化学的に増幅されたレジ
スト組成物を処方するために、溶媒中のフォトアシッド生成剤と配合されること
ができる。得られるレジスト組成物は再現性が著しくまた大きなプロセスウイン
ドーを有する。
に不安定なポリマーを製造する方法に関する。得られる部分的に架橋された酸に
不安定なポリマーは、電子デバイスの製造に使用される化学的に増幅されたレジ
スト組成物を処方するために、溶媒中のフォトアシッド生成剤と配合されること
ができる。得られるレジスト組成物は再現性が著しくまた大きなプロセスウイン
ドーを有する。
【0015】 本発明に従う有機溶媒に可溶な部分的に架橋された酸に不安定なポリマーを生
成するための一般的な方法は、1つまたはそれ以上のモノマー単位を有するポリ
マーであってモノマー単位の少なくとも1つが1つまたはそれ以上の懸垂COO
H基またはヒドロキシル基を含むものを用意し、そしてこのポリマーを酸触媒の
存在下でポリビニルエーテルと反応させて少なくとも2つのポリマー鎖の間に結
合を形成する工程を包含する。本発明では、ポリビニルエーテルとは2つまたは
それ以上のビニルエーテルを有する化合物を意味する。
成するための一般的な方法は、1つまたはそれ以上のモノマー単位を有するポリ
マーであってモノマー単位の少なくとも1つが1つまたはそれ以上の懸垂COO
H基またはヒドロキシル基を含むものを用意し、そしてこのポリマーを酸触媒の
存在下でポリビニルエーテルと反応させて少なくとも2つのポリマー鎖の間に結
合を形成する工程を包含する。本発明では、ポリビニルエーテルとは2つまたは
それ以上のビニルエーテルを有する化合物を意味する。
【0016】 本発明の別の態様では、COOH基またはヒドロキシ懸垂基を有するモノマー
単位を官能性化することによりケタールまたはアセタールの保護基を形成するた
めにモノビニルエーテルが上記の工程に加えられる。本発明では、モノビニルエ
ーテルとは、ビニルエーテルをただ1つ有する化合物を意味する。
単位を官能性化することによりケタールまたはアセタールの保護基を形成するた
めにモノビニルエーテルが上記の工程に加えられる。本発明では、モノビニルエ
ーテルとは、ビニルエーテルをただ1つ有する化合物を意味する。
【0017】 本方法の1つの利点は架橋の程度の再現性が極めて高いことである。ポリマー
を架橋するのに感受性のベークを必要とするImaiの米国特許第5,670,259
号とは異なり、本発明はその場での架橋を実施し、反応で使用される反応性が大
きいポリビニルエーテルの量を緊密に制御することにより、架橋の程度を再現性
をもって制御することができる。架橋の程度に再現性があるのはまた、反応性が
大きいポリビニルエーテルはポリ(ヒドロキシスチレン)鎖の2つのフェノール
単位の間に架橋を効率的に再現性をもって形成できるからである。このことは、
モノビニルエーテルおよび酸が2つのポリ(ヒドロキシスチレン)鎖の間に架橋
を再現性をもって形成しないSchachtの特許と対照的である。
を架橋するのに感受性のベークを必要とするImaiの米国特許第5,670,259
号とは異なり、本発明はその場での架橋を実施し、反応で使用される反応性が大
きいポリビニルエーテルの量を緊密に制御することにより、架橋の程度を再現性
をもって制御することができる。架橋の程度に再現性があるのはまた、反応性が
大きいポリビニルエーテルはポリ(ヒドロキシスチレン)鎖の2つのフェノール
単位の間に架橋を効率的に再現性をもって形成できるからである。このことは、
モノビニルエーテルおよび酸が2つのポリ(ヒドロキシスチレン)鎖の間に架橋
を再現性をもって形成しないSchachtの特許と対照的である。
【0018】 本発明は、得られる部分的に架橋された酸に不安定なポリマーが、フォトアシ
ッド生成剤と配合され、溶媒中に溶解されて、化学的に増幅されたレジスト組成
物が生成されることも提供する。レジスト組成物には、染料、界面活性剤、安定
化剤などのような他の成分が添加されることができる。
ッド生成剤と配合され、溶媒中に溶解されて、化学的に増幅されたレジスト組成
物が生成されることも提供する。レジスト組成物には、染料、界面活性剤、安定
化剤などのような他の成分が添加されることができる。
【0019】 本発明は、有機溶媒に可溶な部分的に架橋された酸に不安定なポリマーによっ
て化学的に増幅されたレジスト組成物を与え、レジスト組成物で基板をコートし
、レジストでコートされた基板を化学放射線に像様に露光し、そしてレジストで
コートされた基板を現像することによりレジスト画像を形成する工程を包含する
、パターンを形成する方法をさらに提供する。基板のさらなる処理はレジスト画
像の形成後に行うことができる。
て化学的に増幅されたレジスト組成物を与え、レジスト組成物で基板をコートし
、レジストでコートされた基板を化学放射線に像様に露光し、そしてレジストで
コートされた基板を現像することによりレジスト画像を形成する工程を包含する
、パターンを形成する方法をさらに提供する。基板のさらなる処理はレジスト画
像の形成後に行うことができる。
【0020】 レジストシステム中に部分的に架橋された酸に不安定なポリマーを使用する利
点は、このポリマーが、高温のプロセス条件に際して流動抵抗を増大するより高
いガラス転移温度を有することである。架橋の程度を緊密に制御できるので、得
られるレジストの所望の熱的特性を容易に得ることができる。加えて、架橋によ
って最終的なポリマーの分子量もまた増大する。ポリマーの露光された領域と露
光されていない領域との間の分子量の大きな差異は、レジストのより大きなコン
トラストおよび改良された解像度およびプロフィールを生じる。さらにまた、架
橋されたポリマーは、現像後にウェーハへの接着がより良い傾向がある。
点は、このポリマーが、高温のプロセス条件に際して流動抵抗を増大するより高
いガラス転移温度を有することである。架橋の程度を緊密に制御できるので、得
られるレジストの所望の熱的特性を容易に得ることができる。加えて、架橋によ
って最終的なポリマーの分子量もまた増大する。ポリマーの露光された領域と露
光されていない領域との間の分子量の大きな差異は、レジストのより大きなコン
トラストおよび改良された解像度およびプロフィールを生じる。さらにまた、架
橋されたポリマーは、現像後にウェーハへの接着がより良い傾向がある。
【0021】 加えて、酸に不安定なケタールまたはアセタールの保護基が部分的に架橋され
たポリマーに対して利用される場合、コントラストおよび解像度が増大する。酸
に不安定な官能性化された単位が水溶液中に不溶であり、従って、露光されてい
ない領域での現像が防止され、より垂直なプロフィールが得られる。
たポリマーに対して利用される場合、コントラストおよび解像度が増大する。酸
に不安定な官能性化された単位が水溶液中に不溶であり、従って、露光されてい
ない領域での現像が防止され、より垂直なプロフィールが得られる。
【0022】 本発明の別の利点は、有機溶媒に可溶な部分的に架橋されたポリマーが放射線
に露光される時、炭素をより多く含むアセタールまたはケタールの保護基が揮発
性のより低い分解アルコール副生物を有することである。従って、揮発性のアル
コール副生物の量が減少するので、レジストの収縮がより少なく、これによって
露光機器のレンズをコートする可能性がより少ない。また、炭素をより多く含む
アセタール基またはケタール基のアルコール副生物は揮発性でなくまたレジスト
中に残留するので、レジストはより水溶性になる。これによって、露光されたレ
ジストの溶解速度が露光されていないレジストに比べて増大し、より大きいコン
トラストとより良い解像度が得られる。 本発明の別のそしてさらなる目的、利点および特徴は以下の明細書を参照する
ことにより理解されるであろう。
に露光される時、炭素をより多く含むアセタールまたはケタールの保護基が揮発
性のより低い分解アルコール副生物を有することである。従って、揮発性のアル
コール副生物の量が減少するので、レジストの収縮がより少なく、これによって
露光機器のレンズをコートする可能性がより少ない。また、炭素をより多く含む
アセタール基またはケタール基のアルコール副生物は揮発性でなくまたレジスト
中に残留するので、レジストはより水溶性になる。これによって、露光されたレ
ジストの溶解速度が露光されていないレジストに比べて増大し、より大きいコン
トラストとより良い解像度が得られる。 本発明の別のそしてさらなる目的、利点および特徴は以下の明細書を参照する
ことにより理解されるであろう。
【0023】
部分的に架橋された酸に不安定なポリマーを製造する方法、部分的に架橋され
た酸に不安定なポリマーを含むフォトレジスト組成物、および本発明に従って、
レジスト画像を形成するためのプロセス工程は以下の通りである。
た酸に不安定なポリマーを含むフォトレジスト組成物、および本発明に従って、
レジスト画像を形成するためのプロセス工程は以下の通りである。
【0024】 本発明に従う有機溶媒に可溶な部分的に架橋された酸に不安定なポリマーを生
成するための一般的な方法は、1つまたはそれ以上のモノマー単位を有する反応
体ポリマーであってモノマー単位の少なくとも1つが1つまたはそれ以上の懸垂
COOH基またはヒドロキシル基を含むものを用意し、そしてこの反応体ポリマ
ーを酸触媒の存在下でポリビニルエーテルと反応させて少なくとも2つのポリマ
ー鎖の間に結合を形成する工程を包含する。ヒドロキシルをベースとする好まし
い反応体ポリマーはフェノール性の、またはヒドロキシシクロアルキルをベース
とするポリマーあるいはこれらの混合物である。フェノールをベースとするより
好ましい反応体ポリマーはポリヒドロキシスチレン(PHS)およびノボラック
であり、より好ましいヒドロキシシクロアルキルをベースとする反応体ポリマー
はポリビニルシクロヘキサノールである。
成するための一般的な方法は、1つまたはそれ以上のモノマー単位を有する反応
体ポリマーであってモノマー単位の少なくとも1つが1つまたはそれ以上の懸垂
COOH基またはヒドロキシル基を含むものを用意し、そしてこの反応体ポリマ
ーを酸触媒の存在下でポリビニルエーテルと反応させて少なくとも2つのポリマ
ー鎖の間に結合を形成する工程を包含する。ヒドロキシルをベースとする好まし
い反応体ポリマーはフェノール性の、またはヒドロキシシクロアルキルをベース
とするポリマーあるいはこれらの混合物である。フェノールをベースとするより
好ましい反応体ポリマーはポリヒドロキシスチレン(PHS)およびノボラック
であり、より好ましいヒドロキシシクロアルキルをベースとする反応体ポリマー
はポリビニルシクロヘキサノールである。
【0025】 この架橋プロセスには、好適な任意のポリビニルエーテルが使用されてよい。
好ましいポリビニルエーテルは一般式
好ましいポリビニルエーテルは一般式
【化13】 (式中、Yは多価の基であり、R1、R2およびR19はそれぞれ、水素、線状また
は分枝鎖状のC1〜C18のアルキルまたはハロアルキル、C3〜C18のシクロアル
キル、C6〜C14の芳香族、C6〜C30のアルカリールまたはC6〜C30のアルア
ルキルから独立して選択され、nは2またはそれ以上の整数である) を有する。Yは線状または分枝鎖状のC1〜C30のアルキレン、ハロアルキレン
またはオキシアルキレン、C6〜C10のシクロアルキレンまたは置換されたシク
ロアルキレン、C6〜C14の芳香族、C6〜C30のアルカリーレンまたはC6〜C3 0 のアルアルキレンであるのが好ましい。
は分枝鎖状のC1〜C18のアルキルまたはハロアルキル、C3〜C18のシクロアル
キル、C6〜C14の芳香族、C6〜C30のアルカリールまたはC6〜C30のアルア
ルキルから独立して選択され、nは2またはそれ以上の整数である) を有する。Yは線状または分枝鎖状のC1〜C30のアルキレン、ハロアルキレン
またはオキシアルキレン、C6〜C10のシクロアルキレンまたは置換されたシク
ロアルキレン、C6〜C14の芳香族、C6〜C30のアルカリーレンまたはC6〜C3 0 のアルアルキレンであるのが好ましい。
【0026】 R1、R2およびR19によって表されるアルキル基には、メチル、エチル、プロ
ピル、ブチル、アミル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウン
デシル、ドデシルなどが含まれるが、これらに限定されない。R1、R2およびR 19 によって表されるハロアルキルのハロゲンには、塩素、臭素、フッ素およびヨ
ウ素がある。R1、R2およびR19によって表されるアルアルキル基にはベンジル
、フェネチル、フェニルプロピル、メチルベンジル、メチルフェネチルおよびエ
チルベンジルが含まれるが、これらに限定されない。R1、R2およびR19は水素
であるのが好ましい。
ピル、ブチル、アミル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウン
デシル、ドデシルなどが含まれるが、これらに限定されない。R1、R2およびR 19 によって表されるハロアルキルのハロゲンには、塩素、臭素、フッ素およびヨ
ウ素がある。R1、R2およびR19によって表されるアルアルキル基にはベンジル
、フェネチル、フェニルプロピル、メチルベンジル、メチルフェネチルおよびエ
チルベンジルが含まれるが、これらに限定されない。R1、R2およびR19は水素
であるのが好ましい。
【0027】 Yによって表されるアルキレン基には、メチレン、エチレン、プロピレン、ブ
チレン、アミレン、ヘキシレン、ヘプチレン、オクチレン、ノニレン、デシレン
、ウンデシレン、ドデシレンなどが含まれるが、これらに限定されない。Yによ
って表されるオキシアルキレン基には、オキシメチレン、オキシエチレン、オキ
シプロピレン、オキシブチレン、オキシアミレン、オキシヘキシレンなどがある
。Yによって表されるアルアルキル基には、ベンジレン、フェネチレン、フェニ
ルプロピレン、メチルベンジレン、メチルフェネチレンおよびエチルベンジレン
が含まれるが、これらに限定されない。Yによって表されるシクロアルキレン基
にはシクロヘキシレンおよび置換されたシクロヘキシレンがある。好ましいYは
、
チレン、アミレン、ヘキシレン、ヘプチレン、オクチレン、ノニレン、デシレン
、ウンデシレン、ドデシレンなどが含まれるが、これらに限定されない。Yによ
って表されるオキシアルキレン基には、オキシメチレン、オキシエチレン、オキ
シプロピレン、オキシブチレン、オキシアミレン、オキシヘキシレンなどがある
。Yによって表されるアルアルキル基には、ベンジレン、フェネチレン、フェニ
ルプロピレン、メチルベンジレン、メチルフェネチレンおよびエチルベンジレン
が含まれるが、これらに限定されない。Yによって表されるシクロアルキレン基
にはシクロヘキシレンおよび置換されたシクロヘキシレンがある。好ましいYは
、
【化14】 である。
【0028】 ポリビニルエーテルは、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、エチ
レングリコールジビニルエーテル、ブタンジオールジビニルエーテル、ヘキサン
ジメタノールジビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、トリ
エチレングリコールジビニルエーテル、テトラエチレングリコールジビニルエー
テル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル、エリスリトールテトラビニ
ルエーテル、ポリ−エチレンオキサイドジビニルエーテルおよびポリ−ブチレン
オキサイドジビニルエーテルからなる群から選択されるのがより好ましい。
レングリコールジビニルエーテル、ブタンジオールジビニルエーテル、ヘキサン
ジメタノールジビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、トリ
エチレングリコールジビニルエーテル、テトラエチレングリコールジビニルエー
テル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル、エリスリトールテトラビニ
ルエーテル、ポリ−エチレンオキサイドジビニルエーテルおよびポリ−ブチレン
オキサイドジビニルエーテルからなる群から選択されるのがより好ましい。
【0029】 本発明の別の態様では、モノビニルエーテルがヒドロキシル基またはCOOH
基を官能性化しそしてアセタールまたはケタール保護基を生成するために、上記
したプロセスに加えられる。アセタール化またはケタール化プロセスのために、
好適な任意のビニルエーテルが使用されてよい。モノビニルエーテルは式
基を官能性化しそしてアセタールまたはケタール保護基を生成するために、上記
したプロセスに加えられる。アセタール化またはケタール化プロセスのために、
好適な任意のビニルエーテルが使用されてよい。モノビニルエーテルは式
【化15】 (式中、R3、R4およびR20はそれぞれ、水素、線状または分枝鎖状のC1〜C18 のアルキルまたはハロアルキル、C3〜C18のシクロアルキル、C6〜C14の芳香
族、C6〜C30のアルカリールまたはC6〜C30のアルアルキルから独立して選択
され、またR5は、線状または分枝鎖状のC1〜C18のアルキルまたはハロアルキ
ル、C3〜C18のシクロアルキル、C6〜C14の芳香族、C6〜C30のアルカリー
ル、C6〜C30のアルアルキルまたは線状、分枝鎖状、環状の芳香族基またはオ
レフィン基である)を有する。
族、C6〜C30のアルカリールまたはC6〜C30のアルアルキルから独立して選択
され、またR5は、線状または分枝鎖状のC1〜C18のアルキルまたはハロアルキ
ル、C3〜C18のシクロアルキル、C6〜C14の芳香族、C6〜C30のアルカリー
ル、C6〜C30のアルアルキルまたは線状、分枝鎖状、環状の芳香族基またはオ
レフィン基である)を有する。
【0030】 R3、R4およびR20によって表されるアルキル基には、メチル、エチル、プロ
ピル、ブチル、アミル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウン
デシル、ドデシルなどが含まれるが、これらに限定されない。R3、R4およびR 20 によって表されるハロアルキルのハロゲンには、塩素、臭素、フッ素およびヨ
ウ素がある。R3、R4およびR20によって表されるアルアルキル基にはベンジル
、フェネチル、フェニルプロピル、メチルベンジル、メチルフェネチルおよびエ
チルベンジルが含まれるが、これらに限定されない。R3、R4およびR20は水素
であるのが好ましい。
ピル、ブチル、アミル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウン
デシル、ドデシルなどが含まれるが、これらに限定されない。R3、R4およびR 20 によって表されるハロアルキルのハロゲンには、塩素、臭素、フッ素およびヨ
ウ素がある。R3、R4およびR20によって表されるアルアルキル基にはベンジル
、フェネチル、フェニルプロピル、メチルベンジル、メチルフェネチルおよびエ
チルベンジルが含まれるが、これらに限定されない。R3、R4およびR20は水素
であるのが好ましい。
【0031】 R5によって表されるアルキル基には、メチル、エチル、プロピル、ブチル、
アミル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシ
ルなどが含まれるが、これらに限定されない。R5によって表されるハロアルキ
ルのハロゲンには、塩素、臭素、フッ素およびヨウ素がある。R5によって表さ
れるアルアルキル基にはベンジル、フェネチル、フェニルプロピル、メチルベン
ジル、メチルフェネチルおよびエチルベンジルが含まれるが、これらに限定され
ない。好ましいR5基は、好ましくは6個より多い炭素原子を有する2級および
3級のアルキルである。より好ましいR5基は、光分解生成物が100℃より高
い沸点を有するC6〜C30のアルキル、アルアルキル、またはアルカリールであ
る。沸点がより高い分解副生物は、上記したように、より低い揮発性、レジスト
のより少ない収縮およびより強いコントラストを生む。
アミル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシ
ルなどが含まれるが、これらに限定されない。R5によって表されるハロアルキ
ルのハロゲンには、塩素、臭素、フッ素およびヨウ素がある。R5によって表さ
れるアルアルキル基にはベンジル、フェネチル、フェニルプロピル、メチルベン
ジル、メチルフェネチルおよびエチルベンジルが含まれるが、これらに限定され
ない。好ましいR5基は、好ましくは6個より多い炭素原子を有する2級および
3級のアルキルである。より好ましいR5基は、光分解生成物が100℃より高
い沸点を有するC6〜C30のアルキル、アルアルキル、またはアルカリールであ
る。沸点がより高い分解副生物は、上記したように、より低い揮発性、レジスト
のより少ない収縮およびより強いコントラストを生む。
【0032】 より好ましいビニルエーテルはエチルビニルエーテル、t−ブチルビニルエー
テル、シクロヘキシルビニルエーテル、2−エチルヘキシルビニルエーテルおよ
びドデシルビニルエーテルである。
テル、シクロヘキシルビニルエーテル、2−エチルヘキシルビニルエーテルおよ
びドデシルビニルエーテルである。
【0033】 本方法にとって好適な他の反応体ポリマーは、フォトレジストのための樹脂と
して典型的に使用されるノボラックである。ノボラックのヒドロキシルの部位は
、酸に不安定な保護基または架橋基を生成するように本方法によって官能性化さ
れてもよい。
して典型的に使用されるノボラックである。ノボラックのヒドロキシルの部位は
、酸に不安定な保護基または架橋基を生成するように本方法によって官能性化さ
れてもよい。
【0034】 ポリマーの反復単位はそれぞれ1つまたはそれ以上のヒドロキシ基またはCO
OH基を含んでよいことにも注目すべきである。例えば、反応体ポリマーはジヒ
ドロキシフェニル反復単位を含んでよい。酸に不安定な官能性化反応は、官能性
化の全体的な程度に応じてヒドロキシル部位でおきないか、この部位の一方また
は両方で起きる。
OH基を含んでよいことにも注目すべきである。例えば、反応体ポリマーはジヒ
ドロキシフェニル反復単位を含んでよい。酸に不安定な官能性化反応は、官能性
化の全体的な程度に応じてヒドロキシル部位でおきないか、この部位の一方また
は両方で起きる。
【0035】 ヒドロキシル部位またはCOOH部位の官能性化および誘導体化の全体的な程
度は、供給原料中でそれぞれ使用されるモノビニルエーテルおよびポリビニルエ
ーテルの量によって制御される。架橋の程度はポリビニルエーテルの量が増加す
るにつれ増加し、一方アセタール化またはケタール化の程度はモノビニルエーテ
ルの量が増加するにつれ増加する。
度は、供給原料中でそれぞれ使用されるモノビニルエーテルおよびポリビニルエ
ーテルの量によって制御される。架橋の程度はポリビニルエーテルの量が増加す
るにつれ増加し、一方アセタール化またはケタール化の程度はモノビニルエーテ
ルの量が増加するにつれ増加する。
【0036】 反応は好適な任意の順序で実施されることができることに留意すべきである。
例えば、反応体ポリマーはアセタール官能性化またはケタール官能性化されるこ
とができ、その後、得られるポリマーがポリビニルエーテルを利用して架橋され
る。他方、反応体ポリマーはモノビニルエーテルでのアセタールまたはケタール
の保護反応に先立って、最初に架橋されることができる。酸触媒、モノビニルエ
ーテルおよびポリビニルエーテルが、一緒に添加されるのが好ましく、従ってた
だ1つの合成が必要になる。
例えば、反応体ポリマーはアセタール官能性化またはケタール官能性化されるこ
とができ、その後、得られるポリマーがポリビニルエーテルを利用して架橋され
る。他方、反応体ポリマーはモノビニルエーテルでのアセタールまたはケタール
の保護反応に先立って、最初に架橋されることができる。酸触媒、モノビニルエ
ーテルおよびポリビニルエーテルが、一緒に添加されるのが好ましく、従ってた
だ1つの合成が必要になる。
【0037】 典型的な合成方式では、ヒドロキシルまたはCOOHをベースとする反応体ポ
リマーまたはコポリマーが好適な溶媒または溶媒混合物中に溶解される。存在す
る溶媒は反応条件下で不活性であるべきである。好適な溶媒には、芳香族炭化水
素、塩素化炭化水素、エステル、およびエーテル例えばテトラヒドロフラン(T
HF)、1,4−ジオキサン、メチレンクロライド、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)、およびジメトキシエタンがある。反
応にとって好ましい溶媒はTHFおよびPGMEAである。
リマーまたはコポリマーが好適な溶媒または溶媒混合物中に溶解される。存在す
る溶媒は反応条件下で不活性であるべきである。好適な溶媒には、芳香族炭化水
素、塩素化炭化水素、エステル、およびエーテル例えばテトラヒドロフラン(T
HF)、1,4−ジオキサン、メチレンクロライド、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)、およびジメトキシエタンがある。反
応にとって好ましい溶媒はTHFおよびPGMEAである。
【0038】 上記したこのようなポリマー溶液には、ポリビニルエーテルおよびモノビニル
エーテルが室温で添加される。溶媒中に溶解される反応体ポリマーおよびコポリ
マーの所望の濃度は約10〜60重量%である。ポリビニルエーテルの量は、ポ
リマー中のCOOH基またはヒドロキシル基の全モル数の約0.0001〜5モ
ル%で変化するが、一方モノビニルエーテルはCOOH基またはヒドロキシル基
の全モル数の約0.01〜60モル%で変化する。ポリビニルエーテルの好まし
い範囲は0.1〜1.5モル%であるが、一方モノビニルエーテルは約5〜40モ
ル%である。
エーテルが室温で添加される。溶媒中に溶解される反応体ポリマーおよびコポリ
マーの所望の濃度は約10〜60重量%である。ポリビニルエーテルの量は、ポ
リマー中のCOOH基またはヒドロキシル基の全モル数の約0.0001〜5モ
ル%で変化するが、一方モノビニルエーテルはCOOH基またはヒドロキシル基
の全モル数の約0.01〜60モル%で変化する。ポリビニルエーテルの好まし
い範囲は0.1〜1.5モル%であるが、一方モノビニルエーテルは約5〜40モ
ル%である。
【0039】 酸触媒が添加され、そして反応混合物が約4〜24時間撹拌される。好ましい
反応時間は約20時間である。塩酸、硫酸、マロン酸、蓚酸、パラ−トルエンス
ルホン酸およびピリジニウムパラ−トルエンスルホネート酸のような好適な任意
の酸触媒が使用されてよい。好ましい酸触媒は蓚酸である。酸触媒はポリマーの
重量に基づき約0.0001〜3.0重量%の範囲の量で添加されてよい。添加さ
れる酸触媒の好ましい量は約0.001〜0.1重量%である。通常、酸触媒は有
機または無機の塩基によってクエンチされる。誘導されたヒドロキシスチレンを
ベースとする、酸に不安定なポリマーは、非溶媒中での沈殿によるなどの好適な
任意のポリマー単離方法によって単離される。
反応時間は約20時間である。塩酸、硫酸、マロン酸、蓚酸、パラ−トルエンス
ルホン酸およびピリジニウムパラ−トルエンスルホネート酸のような好適な任意
の酸触媒が使用されてよい。好ましい酸触媒は蓚酸である。酸触媒はポリマーの
重量に基づき約0.0001〜3.0重量%の範囲の量で添加されてよい。添加さ
れる酸触媒の好ましい量は約0.001〜0.1重量%である。通常、酸触媒は有
機または無機の塩基によってクエンチされる。誘導されたヒドロキシスチレンを
ベースとする、酸に不安定なポリマーは、非溶媒中での沈殿によるなどの好適な
任意のポリマー単離方法によって単離される。
【0040】 好ましい態様において、ヒドロキシルをベースとする反応体ポリマーは、式
【化16】 (式中、Xは
【化17】 あるいはこれらの混合基と定義され、R6、R8およびR9はそれぞれ独立して、
水素、C1〜C4アルキル、ハロゲン、ニトロ、シアノ、またはこれらの組み合わ
せである)を有する。
水素、C1〜C4アルキル、ハロゲン、ニトロ、シアノ、またはこれらの組み合わ
せである)を有する。
【0041】 好ましい反応体ポリマーはヒドロキシルをベースとするポリマー、例えばポリ
ヒドロキシスチレン、ノボラックまたはポリビニルシクロヘキサノールおよびこ
れらの混合物である。
ヒドロキシスチレン、ノボラックまたはポリビニルシクロヘキサノールおよびこ
れらの混合物である。
【0042】 本発明の別の態様では、反応体ポリマーの主鎖の構造は水不溶性モノマー、例
えば、
えば、
【化18】 (式中、R10は水素、C1〜C4のアルキル、ハロゲン、ニトロ、シアノまたはこ
れらの組み合わせであり、R11は水素、線状または分枝鎖状のC1〜C18のアル
キルまたはハロアルキル、C3〜C18のシクロアルキル、C6〜C14の芳香族、C 6 〜C30のアルカリールまたはC6〜C30のアルアルキルであり、R12は水素、メ
チルまたはエチル基、あるいは式−CH2−COOR7を有する基であり、R7は
アルキル基または芳香族基に結合した1級、2級または3級炭素であり、R13は
価標(valent bond)またはメチレンであり、R14はアルキル基または芳香族基
に結合した1級、2級または3級炭素であり、X1は
れらの組み合わせであり、R11は水素、線状または分枝鎖状のC1〜C18のアル
キルまたはハロアルキル、C3〜C18のシクロアルキル、C6〜C14の芳香族、C 6 〜C30のアルカリールまたはC6〜C30のアルアルキルであり、R12は水素、メ
チルまたはエチル基、あるいは式−CH2−COOR7を有する基であり、R7は
アルキル基または芳香族基に結合した1級、2級または3級炭素であり、R13は
価標(valent bond)またはメチレンであり、R14はアルキル基または芳香族基
に結合した1級、2級または3級炭素であり、X1は
【化19】 と定義される) を含むようにさらに変性されてよい。
【0043】 本発明の別の態様では、ポリヒドロキシスチレンまたはポリビニルシクロヘキ
サノールをベースとするポリマーのような反応体ポリマーは、t−ブトキシカル
ボニルオキシ(t−BOC)またはt−ブトキシカルボニル−メトキシ(BOC
Me)官能基を含むようにさらに変性されることができる。t−BOC官能基は
ヒドロキシルを含むポリマーおよびコポリマーをジメチルアミノピリジンのよう
な好適な任意の有機または無機の塩基の存在下でジ−t−ブチルジカーボネート
と反応させることによって導入されることができる。同様に、BOCMe官能基
はポリマーまたはコポリマーをt−ブチルブロモアセテートを反応させることに
より導入されることができる。これらの反応の場合、例えば、ヒドロキシスチレ
ンの官能性化されたポリマーのモノマー単位の1つは以下のとおりである:
サノールをベースとするポリマーのような反応体ポリマーは、t−ブトキシカル
ボニルオキシ(t−BOC)またはt−ブトキシカルボニル−メトキシ(BOC
Me)官能基を含むようにさらに変性されることができる。t−BOC官能基は
ヒドロキシルを含むポリマーおよびコポリマーをジメチルアミノピリジンのよう
な好適な任意の有機または無機の塩基の存在下でジ−t−ブチルジカーボネート
と反応させることによって導入されることができる。同様に、BOCMe官能基
はポリマーまたはコポリマーをt−ブチルブロモアセテートを反応させることに
より導入されることができる。これらの反応の場合、例えば、ヒドロキシスチレ
ンの官能性化されたポリマーのモノマー単位の1つは以下のとおりである:
【0044】
【化20】 (式中、R6は上記で定義したとおりであり、R16はt−BOCまたはBOCM
eである)。
eである)。
【0045】 従って、アルカリに不溶なモノマー単位は酸感受性であるかまたは酸感受性で
ない基のいずれかを含む。酸感受性の基を有する好ましいモノマー単位には、t
−ブトキシスチレン、t−ブトキシカルボニルオキシ(t−BOC)スチレン、
アセタールで保護されたヒドロキシスチレン、またはt−ブチルオキシカルボニ
ル−メチル(BOCMe)で保護されたヒドロキシスチレン、および/または酸
感受性の(メタ)アクリレート、例えばt−ブチル(メタ)アクリレートがある
。酸感受性でない好ましいモノマーには、様々な(メタ)アクリレート、および
置換されたまたは置換されていないスチレン(例えば、スチレン、4−アセトキ
シスチレン)がある。
ない基のいずれかを含む。酸感受性の基を有する好ましいモノマー単位には、t
−ブトキシスチレン、t−ブトキシカルボニルオキシ(t−BOC)スチレン、
アセタールで保護されたヒドロキシスチレン、またはt−ブチルオキシカルボニ
ル−メチル(BOCMe)で保護されたヒドロキシスチレン、および/または酸
感受性の(メタ)アクリレート、例えばt−ブチル(メタ)アクリレートがある
。酸感受性でない好ましいモノマーには、様々な(メタ)アクリレート、および
置換されたまたは置換されていないスチレン(例えば、スチレン、4−アセトキ
シスチレン)がある。
【0046】 好ましい他の態様では、反応体ポリマーは以下の反復モノマー単位
【化21】 を有し、以下に示す式
【化22】 のいずれかを有する場合による反復単位を有する。
【0047】 ポリビニルエーテル、酸触媒、モノビニルエーテル、そして場合によるジ−t
−ブチルジカーボネートおよび/またはt−ブチルブロモアセテートを、例えば
上記の3つのモノマー反復単位のすべてを有する反応体ポリマーと反応させた後
、得られる有機溶媒に可溶な部分的に架橋されたポリマーは以下のモノマー反復
単位
−ブチルジカーボネートおよび/またはt−ブチルブロモアセテートを、例えば
上記の3つのモノマー反復単位のすべてを有する反応体ポリマーと反応させた後
、得られる有機溶媒に可溶な部分的に架橋されたポリマーは以下のモノマー反復
単位
【化23】 と、式
【化24】 (式中、X、X1、R1からR20は上記に定義したものであり、kは1またはそれ
以上の整数である) から選択される少なくとも1つのモノマー単位とを有する。
以上の整数である) から選択される少なくとも1つのモノマー単位とを有する。
【0048】 より好ましい有機溶媒に可溶な架橋されたポリマーはI、II、IIIおよびVIの
反復単位を有する。 有機溶媒に可溶で架橋され酸に不安定なポリマーの反復モノマー単位に関する
好ましいモル%濃度を表Iに示す。
反復単位を有する。 有機溶媒に可溶で架橋され酸に不安定なポリマーの反復モノマー単位に関する
好ましいモル%濃度を表Iに示す。
【0049】
【表1】
【0050】 本発明はさらに、上記のように製造される部分的に架橋された酸に不安定なポ
リマー、フォトアシッド生成剤および、部分的に架橋された酸に不安定なポリマ
ーとフォトアシッド生成剤とをともに溶解することができる溶媒を含むフォトレ
ジスト組成物の処方に関する。フォトレジスト組成物にとって好ましい部分的に
架橋された酸に不安定なポリマーは、部分的に架橋された酸に不安定な好ましい
ポリマーのプロセスおよび上記の組成物の態様にすでに述べたものである。
リマー、フォトアシッド生成剤および、部分的に架橋された酸に不安定なポリマ
ーとフォトアシッド生成剤とをともに溶解することができる溶媒を含むフォトレ
ジスト組成物の処方に関する。フォトレジスト組成物にとって好ましい部分的に
架橋された酸に不安定なポリマーは、部分的に架橋された酸に不安定な好ましい
ポリマーのプロセスおよび上記の組成物の態様にすでに述べたものである。
【0051】 すでに述べたように、本発明の有機溶媒に可溶な部分的に架橋されたポリマー
は、フォトレジスト中で使用される場合多くの利点をもつ。レジストシステム中
に部分的に架橋された酸に不安定なポリマーを使用する利点は、このポリマーが
より高いガラス転移温度を有し、このため高温のプロセス条件に際して流動抵抗
が増加することである。架橋の程度は緊密に制御されることができるので、得ら
れるレジストに関して所望の熱的特性を達成することができる。加えて、架橋に
よって最終的なポリマーの分子量も増加する。ポリマーの露光された領域および
露光されていない領域の間の分子量の大きな差は、レジストのより強いコントラ
ストおよび改良された解像度およびプロフィールを生む。さらにまた、架橋され
たポリマーは現像後にウェーハへの接着がよくなる傾向をもつ。
は、フォトレジスト中で使用される場合多くの利点をもつ。レジストシステム中
に部分的に架橋された酸に不安定なポリマーを使用する利点は、このポリマーが
より高いガラス転移温度を有し、このため高温のプロセス条件に際して流動抵抗
が増加することである。架橋の程度は緊密に制御されることができるので、得ら
れるレジストに関して所望の熱的特性を達成することができる。加えて、架橋に
よって最終的なポリマーの分子量も増加する。ポリマーの露光された領域および
露光されていない領域の間の分子量の大きな差は、レジストのより強いコントラ
ストおよび改良された解像度およびプロフィールを生む。さらにまた、架橋され
たポリマーは現像後にウェーハへの接着がよくなる傾向をもつ。
【0052】 加えて、部分的に架橋されたポリマーとともに酸に不安定なケタールまたはア
セタールの保護基が利用される場合、コントラストおよび解像度の増加がある。
酸に不安定な官能性化された単位は水溶液中に不溶であり、従って、露光されて
いない領域での現像を妨げ、より垂直なプロフィールを生じる。
セタールの保護基が利用される場合、コントラストおよび解像度の増加がある。
酸に不安定な官能性化された単位は水溶液中に不溶であり、従って、露光されて
いない領域での現像を妨げ、より垂直なプロフィールを生じる。
【0053】 より多くの炭素(6個またはそれ以上の炭素)を含むアセタールまたはケター
ルの保護基は放射線への露光に際して揮発性のより低いアルコール副生物を生成
する。揮発性のアルコール副生物は露光レンズをコートするおそれがあり、その
結果、露光機器の信頼性の問題を増大する。また、炭素をより多く含むアセター
ル基またはケタール基によって生成される非揮発性のアルコール副生物がレジス
ト中に残存し、これによってレジストの収縮が減少し、水溶性が高まる。これに
よって、露光されたレジストの溶解速度が露光されていないレジストと比べて増
加し、より強いコントラストとより良い解像度が生まれる。
ルの保護基は放射線への露光に際して揮発性のより低いアルコール副生物を生成
する。揮発性のアルコール副生物は露光レンズをコートするおそれがあり、その
結果、露光機器の信頼性の問題を増大する。また、炭素をより多く含むアセター
ル基またはケタール基によって生成される非揮発性のアルコール副生物がレジス
ト中に残存し、これによってレジストの収縮が減少し、水溶性が高まる。これに
よって、露光されたレジストの溶解速度が露光されていないレジストと比べて増
加し、より強いコントラストとより良い解像度が生まれる。
【0054】 フォトレジスト組成物中には好適な任意のフォトアシッド生成剤化合物が使用
されてよい。フォトアシッド生成剤化合物は周知であり、これには例えばジアゾ
ニウム、スルホニウム、スルホキシニウムおよびインドニウム塩のようなオニウ
ム塩、そしてジスルホンが含まれる。好適なフォトアシッド生成剤化合物は例え
ば米国特許第5558978号および第5468589号中に開示されており、
これらは参照によって本記載に加入されている。
されてよい。フォトアシッド生成剤化合物は周知であり、これには例えばジアゾ
ニウム、スルホニウム、スルホキシニウムおよびインドニウム塩のようなオニウ
ム塩、そしてジスルホンが含まれる。好適なフォトアシッド生成剤化合物は例え
ば米国特許第5558978号および第5468589号中に開示されており、
これらは参照によって本記載に加入されている。
【0055】 フォトアシッド生成剤の好適な例は、フェナシルp−メチルベンゼンスルホネ
ート、ベンゾインp−トルエンスルホネート、α−(p−トルエンスルホニルオ
キシ)メチルベンゾイン3−(p−トルエンスルホニルオキシ)−2−ヒドロキ
シ−2−フェニル−1−フェニルプロピルエーテル、N−(p−ドデシルベンゼ
ンスルホニルオキシ)−1,8−ナフタルイミドおよびN−(フェニル−スルホ
ニルオキシ)−1,8−ナフタルイミドである。
ート、ベンゾインp−トルエンスルホネート、α−(p−トルエンスルホニルオ
キシ)メチルベンゾイン3−(p−トルエンスルホニルオキシ)−2−ヒドロキ
シ−2−フェニル−1−フェニルプロピルエーテル、N−(p−ドデシルベンゼ
ンスルホニルオキシ)−1,8−ナフタルイミドおよびN−(フェニル−スルホ
ニルオキシ)−1,8−ナフタルイミドである。
【0056】 好適な別の化合物は、化学放射線の照射に際して再配置されてo−ニトロソ安
息香酸、例えば1−ニトロベンズアルデヒドおよび2,6−ニトロベンズアルデ
ヒド、α−ハロアシルフェノン、例えばα,α,α−トリクロロアセトフェノンお
よびp−t−ブチル−α,α,α−トリクロロアセトフェノン、そしてo−ヒドロ
キシアシルフェノンのスルホン酸エステル、例えば、2−ヒドロキシベンゾフェ
ノンメタンスルホネートおよび2,4−ヒドロキシベンゾフェノンビス(メタン
スルホネート)を生成するo−ニトロベンズアルデヒドである。
息香酸、例えば1−ニトロベンズアルデヒドおよび2,6−ニトロベンズアルデ
ヒド、α−ハロアシルフェノン、例えばα,α,α−トリクロロアセトフェノンお
よびp−t−ブチル−α,α,α−トリクロロアセトフェノン、そしてo−ヒドロ
キシアシルフェノンのスルホン酸エステル、例えば、2−ヒドロキシベンゾフェ
ノンメタンスルホネートおよび2,4−ヒドロキシベンゾフェノンビス(メタン
スルホネート)を生成するo−ニトロベンズアルデヒドである。
【0057】 フォトアシッド生成剤のさらに好適な例は、トリフェニルスルホニウムブロマ
イド、トリフェニルスルホニウムクロライド、トリフェニルスルホニウムヨーダ
イド、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、トリフェニルス
ルホニウムヘキサフルオロアーセネート、トリフェニルスルホニウムトリフルオ
ロメタンスルホネート、ジフェニルエチルスルホニウムクロライド、フェナシル
ジメチルスルホニウムクロライド、フェナシルテトラヒドロチオフェニウムクロ
ライド、4−ニトロフェナシルテトラヒドロチオフェニウムクロライドおよび4
−ヒドロキシ−2−メチルフェニルヘキサヒドロチオピリリウムクロライドであ
る。
イド、トリフェニルスルホニウムクロライド、トリフェニルスルホニウムヨーダ
イド、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、トリフェニルス
ルホニウムヘキサフルオロアーセネート、トリフェニルスルホニウムトリフルオ
ロメタンスルホネート、ジフェニルエチルスルホニウムクロライド、フェナシル
ジメチルスルホニウムクロライド、フェナシルテトラヒドロチオフェニウムクロ
ライド、4−ニトロフェナシルテトラヒドロチオフェニウムクロライドおよび4
−ヒドロキシ−2−メチルフェニルヘキサヒドロチオピリリウムクロライドであ
る。
【0058】 本発明で使用するための好適なフォトアシッド生成剤の別の例は、ビス(p−
トルエンスルホニル)ジアゾメタン、メチルスルホニルp−トルエンスルホニル
ジアゾメタン、1−シクロ−ヘキシルスルホニル−1−(1,1−ジメチルエチ
ルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(1,1−ジメチルエチルスルホニル)ジア
ゾメタン、ビス(1−メチルエチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘ
キシルスルホニル)ジアゾメタン、1−p−トルエンスルホニル−1−シクロヘ
キシルカルボニルジアゾメタン、2−メチル−2−(p−トルエンスルホニル)
プロピオフェノン、2−メタンスルホニル−2−メチル−(4−メチルチオプロ
ピオフェノン、2,4−メチル−2−(p−トルエンスルホニル)ペンタ−3−
オン、1−ジアゾ−1−メチルスルホニル−4−フェニル−2−ブタノン、2−
(シクロヘキシルカルボニル)−2−(p−トルエンスルホニル)プロパン、1
−シクロヘキシルスルホニル−1シクロヘキシルカルボニルジアゾメタン、1−
ジアゾ−1−シクロヘキシルスルホニル−3,3−ジメチル−2−ブタノン、1
−ジアゾ−1−(1,1−ジメチルエチルスルホニル)−3,3−ジメチル−2−
ブタノン、1−アセチル−1−(1−メチルエチルスルホニル)ジアゾメタン、
1−ジアゾ−1−(p−トルエンスルホニル)−3,3−ジメチル−2−ブタノ
ン、1−ジアゾ−1−ベンゼンスルホニル−3,3−ジメチル−2−ブタノン、
1−ジアゾ−1−(p−トルエンスルホニル)−3−メチル−2−ブタノン、シ
クロヘキシル2−ジアゾ−2−(p−トルエンスルホニル)アセテート、t−ブ
チル2−ジアゾ−2−ベンゼンスルホニルアセテート、イソプロピル−2−ジア
ゾ−2−メタンスルホニルアセテート、シクロヘキシル2−ジアゾ−2−ベンゼ
ンスルホニルアセテート、t−ブチル2ジアゾ−2−(p−トルエンスルホニル)
アセテート、2−ニトロベンジルp−トルエンスルホネート、2,6−ジニトロ
ベンジルp−トルエンスルホネート、2,6−ジニトロベンジルp−トルエンス
ルホネート、2,4−ジニトロベンジルp−トリフルオロメチルベンゼンスルホ
ネートである。
トルエンスルホニル)ジアゾメタン、メチルスルホニルp−トルエンスルホニル
ジアゾメタン、1−シクロ−ヘキシルスルホニル−1−(1,1−ジメチルエチ
ルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(1,1−ジメチルエチルスルホニル)ジア
ゾメタン、ビス(1−メチルエチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘ
キシルスルホニル)ジアゾメタン、1−p−トルエンスルホニル−1−シクロヘ
キシルカルボニルジアゾメタン、2−メチル−2−(p−トルエンスルホニル)
プロピオフェノン、2−メタンスルホニル−2−メチル−(4−メチルチオプロ
ピオフェノン、2,4−メチル−2−(p−トルエンスルホニル)ペンタ−3−
オン、1−ジアゾ−1−メチルスルホニル−4−フェニル−2−ブタノン、2−
(シクロヘキシルカルボニル)−2−(p−トルエンスルホニル)プロパン、1
−シクロヘキシルスルホニル−1シクロヘキシルカルボニルジアゾメタン、1−
ジアゾ−1−シクロヘキシルスルホニル−3,3−ジメチル−2−ブタノン、1
−ジアゾ−1−(1,1−ジメチルエチルスルホニル)−3,3−ジメチル−2−
ブタノン、1−アセチル−1−(1−メチルエチルスルホニル)ジアゾメタン、
1−ジアゾ−1−(p−トルエンスルホニル)−3,3−ジメチル−2−ブタノ
ン、1−ジアゾ−1−ベンゼンスルホニル−3,3−ジメチル−2−ブタノン、
1−ジアゾ−1−(p−トルエンスルホニル)−3−メチル−2−ブタノン、シ
クロヘキシル2−ジアゾ−2−(p−トルエンスルホニル)アセテート、t−ブ
チル2−ジアゾ−2−ベンゼンスルホニルアセテート、イソプロピル−2−ジア
ゾ−2−メタンスルホニルアセテート、シクロヘキシル2−ジアゾ−2−ベンゼ
ンスルホニルアセテート、t−ブチル2ジアゾ−2−(p−トルエンスルホニル)
アセテート、2−ニトロベンジルp−トルエンスルホネート、2,6−ジニトロ
ベンジルp−トルエンスルホネート、2,6−ジニトロベンジルp−トルエンス
ルホネート、2,4−ジニトロベンジルp−トリフルオロメチルベンゼンスルホ
ネートである。
【0059】 フォトアシッド生成剤の好適な他の例は、ヘキサフルオロテトラブロモビスフ
ェノールA、1,1,1−トリス(3,5−ジブロモ−4−ヒドロキシフェニル)
エタンおよびN−(2,4,6−トリブロモフェニル)−N′−(p−トルエンス
ルホニル)尿素である。 フォトアシッド生成剤化合物はポリマー固形物の約0.0001〜20重量%
、より好ましくは約1〜10重量%の量で典型的に使用される。
ェノールA、1,1,1−トリス(3,5−ジブロモ−4−ヒドロキシフェニル)
エタンおよびN−(2,4,6−トリブロモフェニル)−N′−(p−トルエンス
ルホニル)尿素である。 フォトアシッド生成剤化合物はポリマー固形物の約0.0001〜20重量%
、より好ましくは約1〜10重量%の量で典型的に使用される。
【0060】 フォトレジスト組成物のための溶媒およびその濃度に関する選択は、酸に不安
定なポリマー中に含められる官能基の種類、フォトアシッド生成剤、およびコー
ティングの方法に主として依存する。溶媒は不活性であり、フォトレジスト中に
すべての成分を溶解し、成分となんら化学反応をせず、またコーティングの後の
乾燥時に再度除去可能であるべきである。フォトレジスト組成物にとって好適な
溶媒には、ケトン、エーテルおよびエステル、例えばメチルエチルケトン、メチ
ルイソブチルケトン、2−ヘプタノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、
2−メトキシ−1−プロピレンアセテート、2−メトキシエタノール、2−エト
キシエタノール、2−エトキシエチルアセテート、1−メトキシ−2−プロピル
アセテート、1,2−ジメトキシエタンエチルアセテート、セロソルブアセテー
ト、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、メチルラクテート、
エチルラクテート、メチルピルベート、エチルピルベート、メチル3−メトキシ
プロピオネート、エチル3−メトキシプロピオネート、N−メチル−2−ピロリ
ドン、1,4−ジオキサン、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、ジ
エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエー
テル、ジエチレングリコールジメチルエーテルなどが含まれるであろう。
定なポリマー中に含められる官能基の種類、フォトアシッド生成剤、およびコー
ティングの方法に主として依存する。溶媒は不活性であり、フォトレジスト中に
すべての成分を溶解し、成分となんら化学反応をせず、またコーティングの後の
乾燥時に再度除去可能であるべきである。フォトレジスト組成物にとって好適な
溶媒には、ケトン、エーテルおよびエステル、例えばメチルエチルケトン、メチ
ルイソブチルケトン、2−ヘプタノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、
2−メトキシ−1−プロピレンアセテート、2−メトキシエタノール、2−エト
キシエタノール、2−エトキシエチルアセテート、1−メトキシ−2−プロピル
アセテート、1,2−ジメトキシエタンエチルアセテート、セロソルブアセテー
ト、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、メチルラクテート、
エチルラクテート、メチルピルベート、エチルピルベート、メチル3−メトキシ
プロピオネート、エチル3−メトキシプロピオネート、N−メチル−2−ピロリ
ドン、1,4−ジオキサン、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、ジ
エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエー
テル、ジエチレングリコールジメチルエーテルなどが含まれるであろう。
【0061】 追加の態様では、フォトレジスト組成物に塩基添加剤が添加されてよい。塩基
添加剤の目的は、化学放射線によって照射されるのに先立ってフォトレジスト中
に存在する陽子を除去することである。塩基は、酸に不安定な基が好ましくない
酸によって侵されそして開裂されるのを防止し、これによってレジストの性能お
よび安定性が増大する。フォトレジスト組成物が照射された後に酸に不安定な基
の開裂を塩基が妨げるのは好ましくないであろうから、組成物中の塩基の百分率
はフォトアシッド生成剤より著しく低くなければならない。塩基化合物が存在す
る場合、その好ましい範囲は、フォトアシッド生成剤化合物の約3〜50重量%
である。塩基添加剤の好適な例は2−メチルイミダゾール、トリイソプロピルア
ミン、4−ジメチルアミノピリジン、4,4′−ジアミノジフェニルエーテル、
2,4,5トリフェニルイミダゾールおよび1,5−ジアゾビシクロ[4.3.0]
ノナ−5−エンである。
添加剤の目的は、化学放射線によって照射されるのに先立ってフォトレジスト中
に存在する陽子を除去することである。塩基は、酸に不安定な基が好ましくない
酸によって侵されそして開裂されるのを防止し、これによってレジストの性能お
よび安定性が増大する。フォトレジスト組成物が照射された後に酸に不安定な基
の開裂を塩基が妨げるのは好ましくないであろうから、組成物中の塩基の百分率
はフォトアシッド生成剤より著しく低くなければならない。塩基化合物が存在す
る場合、その好ましい範囲は、フォトアシッド生成剤化合物の約3〜50重量%
である。塩基添加剤の好適な例は2−メチルイミダゾール、トリイソプロピルア
ミン、4−ジメチルアミノピリジン、4,4′−ジアミノジフェニルエーテル、
2,4,5トリフェニルイミダゾールおよび1,5−ジアゾビシクロ[4.3.0]
ノナ−5−エンである。
【0062】 化学放射線の波長への組成物の吸収を増大するためにフォトレジストに染料が
添加されてよい。染料は組成物を被毒してはならず、またなんらかの熱的な処理
を含めてプロセス条件に耐えることができねばならない。好適な染料の例は、フ
ルオレノン誘導体、アントラセン誘導体またはピレン誘導体である。フォトレジ
スト組成物にとって好適な特定の他の染料は米国特許第5593812号に記載
されている。
添加されてよい。染料は組成物を被毒してはならず、またなんらかの熱的な処理
を含めてプロセス条件に耐えることができねばならない。好適な染料の例は、フ
ルオレノン誘導体、アントラセン誘導体またはピレン誘導体である。フォトレジ
スト組成物にとって好適な特定の他の染料は米国特許第5593812号に記載
されている。
【0063】 フォトレジスト組成物は接着促進剤およびその界面活性剤のような慣用の添加
剤をさらに含んでよい。当業者なら所望の適切な添加剤およびその濃度を選ぶこ
とができる。
剤をさらに含んでよい。当業者なら所望の適切な添加剤およびその濃度を選ぶこ
とができる。
【0064】 本発明はさらに、以下の工程つまり上記した組成物の1つを含むフォトレジス
トコーティングを基板に施す工程、コーティングを化学放射線に画像様に露光す
る工程、コーティングの放射線の露光されている領域が基板から離れそして画像
形成されたフォトレジストの構造化されたコーティングが基板上に残留するまで
、アルカリ水溶液現像剤によりコーティングを処理する工程からなる、基板上に
パターンを形成する方法に関する。
トコーティングを基板に施す工程、コーティングを化学放射線に画像様に露光す
る工程、コーティングの放射線の露光されている領域が基板から離れそして画像
形成されたフォトレジストの構造化されたコーティングが基板上に残留するまで
、アルカリ水溶液現像剤によりコーティングを処理する工程からなる、基板上に
パターンを形成する方法に関する。
【0065】 フォトレジスト組成物は既知のコーティング方法によって基板に均一に施され
る。例えば、コーティングはスピンコーティング、浸漬、ナイフコーティング、
積層、刷毛塗り、噴霧、および逆ロールコーティングによって施されてよい。コ
ーティングの厚さの範囲は一般に、約0.1μmから10μm以上までにわたる。
コーティングの操作の後、溶媒は一般に乾燥によって除去される。乾燥工程は典
型的に、ソフトベークと称される加熱工程であり、この場合、厚さ、加熱要素お
よびレジストの最終用途に応じて数秒から数分間、好ましくは約5秒〜30分間
、レジストおよび基板が約50〜150℃の温度まで加熱される。
る。例えば、コーティングはスピンコーティング、浸漬、ナイフコーティング、
積層、刷毛塗り、噴霧、および逆ロールコーティングによって施されてよい。コ
ーティングの厚さの範囲は一般に、約0.1μmから10μm以上までにわたる。
コーティングの操作の後、溶媒は一般に乾燥によって除去される。乾燥工程は典
型的に、ソフトベークと称される加熱工程であり、この場合、厚さ、加熱要素お
よびレジストの最終用途に応じて数秒から数分間、好ましくは約5秒〜30分間
、レジストおよび基板が約50〜150℃の温度まで加熱される。
【0066】 フォトレジスト組成物は電子工業で異なる多くの用途にとって好適である。例
えば、これは電気メッキレジスト、プラズマエッチレジスト、ソルダレジスト、
印刷板を製造するためのレジスト、ケミカルミリングのためのレジストまたは集
積回路を製造する際のレジストとして使用されることができる。コートされた基
板の可能なコーティングおよびプロセス条件はそれに応じて異なる。
えば、これは電気メッキレジスト、プラズマエッチレジスト、ソルダレジスト、
印刷板を製造するためのレジスト、ケミカルミリングのためのレジストまたは集
積回路を製造する際のレジストとして使用されることができる。コートされた基
板の可能なコーティングおよびプロセス条件はそれに応じて異なる。
【0067】 レリーフ構造体を製造するために、フォトレジスト組成物でコートされた基板
は画像様に露光される。『画像様』露光という用語には、予め決定されたパター
ンがあるフォトマスクを通じての露光、コートされた基板の表面上を移動するコ
ンピュータ制御されたレーザービームによる露光、コンピュータ制御された電子
ビームによる露光、そして対応するマスクを通じてのX線またはUV線による露
光がすべて含まれる。
は画像様に露光される。『画像様』露光という用語には、予め決定されたパター
ンがあるフォトマスクを通じての露光、コートされた基板の表面上を移動するコ
ンピュータ制御されたレーザービームによる露光、コンピュータ制御された電子
ビームによる露光、そして対応するマスクを通じてのX線またはUV線による露
光がすべて含まれる。
【0068】 使用し得る放射線源は、フォトアシッド生成剤の感受性がある放射線を発する
あらゆる源泉である。例はアルゴンイオン、クリプトンイオン、電子ビームおよ
びx線の源泉である。
あらゆる源泉である。例はアルゴンイオン、クリプトンイオン、電子ビームおよ
びx線の源泉である。
【0069】 レリーフ構造体を製造するために上記した方法は、さらなるプロセス的手段と
して、露光と現像剤での処理との間でのコーティング加熱を含むのが好ましい。
『露光後ベーク』と称されるこの熱処理のたすけにより、ポリマー樹脂中の酸に
不安定な基を露光によって発生される酸と事実上完全に反応させることが達せら
れる。この露光後ベークの継続時間および温度は、広い範囲内で変化してよく、
ポリマー樹脂の官能基、酸生成剤の種類およびこれら2つの成分の濃度に本質的
に依存する。露光されたレジストは典型的に数秒から数分間、約50〜150℃
の温度に付される。好ましい露光後ベークは約5秒から300秒にわたる約80
〜130℃である。
して、露光と現像剤での処理との間でのコーティング加熱を含むのが好ましい。
『露光後ベーク』と称されるこの熱処理のたすけにより、ポリマー樹脂中の酸に
不安定な基を露光によって発生される酸と事実上完全に反応させることが達せら
れる。この露光後ベークの継続時間および温度は、広い範囲内で変化してよく、
ポリマー樹脂の官能基、酸生成剤の種類およびこれら2つの成分の濃度に本質的
に依存する。露光されたレジストは典型的に数秒から数分間、約50〜150℃
の温度に付される。好ましい露光後ベークは約5秒から300秒にわたる約80
〜130℃である。
【0070】 画像様の露光および材料のなんらかの熱処理の後、フォトレジストの露光され
た領域は現像剤中への溶解によって除去される。特定の現像剤の選定は、フォト
レジストの種類に依存し、特にポリマー樹脂の性質または発生する光分解生成物
に依存する。現像剤は有機溶媒またはその混合物が添加されている塩基の水溶液
を含有してよい。特に好ましい現像剤はアルカリ水溶液である。これには、例え
ばアルカリ金属の珪酸塩、燐酸塩、水酸化物および炭酸塩の水溶液が含まれるが
、特にテトラアルキルアンモニウム水酸化物の、より好ましくはテトラメチルア
ンモニウム水酸化物(TMAH)の水溶液が含まれる。所望ならば比較的少量の
湿潤剤および/または有機溶媒もまたこれらの溶液に添加されてよい。
た領域は現像剤中への溶解によって除去される。特定の現像剤の選定は、フォト
レジストの種類に依存し、特にポリマー樹脂の性質または発生する光分解生成物
に依存する。現像剤は有機溶媒またはその混合物が添加されている塩基の水溶液
を含有してよい。特に好ましい現像剤はアルカリ水溶液である。これには、例え
ばアルカリ金属の珪酸塩、燐酸塩、水酸化物および炭酸塩の水溶液が含まれるが
、特にテトラアルキルアンモニウム水酸化物の、より好ましくはテトラメチルア
ンモニウム水酸化物(TMAH)の水溶液が含まれる。所望ならば比較的少量の
湿潤剤および/または有機溶媒もまたこれらの溶液に添加されてよい。
【0071】 現像工程の後、レジストコーティングを担持する基板は一般に、フォトレジス
トコーティングによって被覆されていない領域で基板を変化させる少なくとも1
つの別の処理工程に付される。これは典型的には、ドーパントのインプランテー
ション、基板上への別の物質の付着または基板のエッチングであってよい。通常
この後に引き続いて、酸素プラズマエッチまたは湿潤溶媒ストリップによって基
板からレジストコーティングが典型的に除去される。
トコーティングによって被覆されていない領域で基板を変化させる少なくとも1
つの別の処理工程に付される。これは典型的には、ドーパントのインプランテー
ション、基板上への別の物質の付着または基板のエッチングであってよい。通常
この後に引き続いて、酸素プラズマエッチまたは湿潤溶媒ストリップによって基
板からレジストコーティングが典型的に除去される。
【0072】 限定するのではなく例示するものである実施例を参照しつつ以下に本発明をさ
らに詳細に説明する。 以下の実施例1および2はアセタールポリマーを生成するのに関わる合成方法
を例示する。
らに詳細に説明する。 以下の実施例1および2はアセタールポリマーを生成するのに関わる合成方法
を例示する。
【0073】 実施例1 部分的に架橋されたポリ[p−(2−エチルヘキシルオキシエトキシ)スチレン
/p−ヒドロキシスチレン]の合成 90gのポリ(p−ヒドロキシスチレン)(PHS)を310g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(PGMEA)中に室温で溶解するこ
とによりポリマー溶液を調製した。PHSの重量平均分子量は8000であり、
また多分散性(PD)は1.17であった。60〜70℃で蒸留することにより
溶液を濃縮して固形分30%の溶液をつくった。濃縮されたこの溶液に、1.4
7gのシクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、29.12gの2−エチ
ルヘキシルビニルエーテル(EHVE)および120mgの蓚酸を添加しそして室
温で約16〜24時間撹拌した。反応の後、4gのピリジンを添加しそして2時
間撹拌した。次いで溶液をヘキサン/アセトン/水の溶液で洗浄した。PGME
A層を分離しそして蒸留して残留するヘキサン/アセトン/水を除去した。ポリ
マーは13C−NMRによってEHVE基のブロッキング水準が20〜22%であ
ることが分かった。ポリマーの分子量は約34000であり、PDは約1.73
であった。
/p−ヒドロキシスチレン]の合成 90gのポリ(p−ヒドロキシスチレン)(PHS)を310g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(PGMEA)中に室温で溶解するこ
とによりポリマー溶液を調製した。PHSの重量平均分子量は8000であり、
また多分散性(PD)は1.17であった。60〜70℃で蒸留することにより
溶液を濃縮して固形分30%の溶液をつくった。濃縮されたこの溶液に、1.4
7gのシクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、29.12gの2−エチ
ルヘキシルビニルエーテル(EHVE)および120mgの蓚酸を添加しそして室
温で約16〜24時間撹拌した。反応の後、4gのピリジンを添加しそして2時
間撹拌した。次いで溶液をヘキサン/アセトン/水の溶液で洗浄した。PGME
A層を分離しそして蒸留して残留するヘキサン/アセトン/水を除去した。ポリ
マーは13C−NMRによってEHVE基のブロッキング水準が20〜22%であ
ることが分かった。ポリマーの分子量は約34000であり、PDは約1.73
であった。
【0074】 実施例2 部分的に架橋されたポリ[p−(シクロヘキシルオキシエトキシ)スチレン/p
−ヒドロキシスチレン]の合成 60gのポリ(p−ヒドロキシスチレン)(PHS)を310g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(PGMEA)中に室温で溶解するこ
とによりポリマー溶液を調製した。PHSの重量平均分子量は8000であり、
また多分散性は1.17であった。60〜70℃で蒸留することにより溶液を濃
縮して固形分30%の溶液をつくった。濃縮されたこの溶液に、1.47gのシ
クロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、15.75gのシクロヘキシルビ
ニルエーテル(CHVE)および90mgの蓚酸を添加しそして室温で約16〜2
4時間撹拌した。反応の後、4gのピリジンを添加しそして2時間撹拌した。次
いで溶液をヘキサン/アセトン/水の溶液で洗浄した。PGMEA層を分離しそ
して蒸留して残留するヘキサン/アセトン/水を除去した。ポリマーは13C−N
MRによってCHVE基のブロッキング水準が20〜22%であることが分かっ
た。最終的なポリマーの分子量は約34000であり、またPDは約1.73で
あった。
−ヒドロキシスチレン]の合成 60gのポリ(p−ヒドロキシスチレン)(PHS)を310g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(PGMEA)中に室温で溶解するこ
とによりポリマー溶液を調製した。PHSの重量平均分子量は8000であり、
また多分散性は1.17であった。60〜70℃で蒸留することにより溶液を濃
縮して固形分30%の溶液をつくった。濃縮されたこの溶液に、1.47gのシ
クロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、15.75gのシクロヘキシルビ
ニルエーテル(CHVE)および90mgの蓚酸を添加しそして室温で約16〜2
4時間撹拌した。反応の後、4gのピリジンを添加しそして2時間撹拌した。次
いで溶液をヘキサン/アセトン/水の溶液で洗浄した。PGMEA層を分離しそ
して蒸留して残留するヘキサン/アセトン/水を除去した。ポリマーは13C−N
MRによってCHVE基のブロッキング水準が20〜22%であることが分かっ
た。最終的なポリマーの分子量は約34000であり、またPDは約1.73で
あった。
【0075】 実施例3および4 実施例1および2で合成されたポリマーのための処方およびリトグラフィーの手
順 実施例1および2で合成されたポリマー(96.875重量%)を、ともに3
重量%のトリフェニルスルホニウム塩(フォトアシッド生成剤)と0.125重
量%の塩基添加剤を用いて処方した。上記の成分の濃度は固形物全体の百分率を
基準とする。上記の成分をPGMEA中に溶解して、固形物16重量%の溶液を
つくった。
順 実施例1および2で合成されたポリマー(96.875重量%)を、ともに3
重量%のトリフェニルスルホニウム塩(フォトアシッド生成剤)と0.125重
量%の塩基添加剤を用いて処方した。上記の成分の濃度は固形物全体の百分率を
基準とする。上記の成分をPGMEA中に溶解して、固形物16重量%の溶液を
つくった。
【0076】 処方の後、0.2umのフィルターを通じて濾過しそしてリトグラフィーに直接
使用した。次いで約7800Åの均一な層厚さを得るようにウェーハを旋回させ
た。フォトレジストでコートしたこのウェーハを115℃で60秒間ソフトベー
クした。フォトレジストでコートされソフトベークされたウェーハを次いでIS
I XLS 7800 0.53 NAステッパー上で波長248nmの光線に露光し
た。露光線量は15mj/cm2であった。露光を完了した後、ウェーハを100℃
で60秒、露光後ベーク(PEB)にかけた。PEBに続いて、0.26Nのテ
トラメチルアンモニウム水酸化物水性現像剤を使用することによりウェーハをパ
ドル現像または噴霧現像した。
使用した。次いで約7800Åの均一な層厚さを得るようにウェーハを旋回させ
た。フォトレジストでコートしたこのウェーハを115℃で60秒間ソフトベー
クした。フォトレジストでコートされソフトベークされたウェーハを次いでIS
I XLS 7800 0.53 NAステッパー上で波長248nmの光線に露光し
た。露光線量は15mj/cm2であった。露光を完了した後、ウェーハを100℃
で60秒、露光後ベーク(PEB)にかけた。PEBに続いて、0.26Nのテ
トラメチルアンモニウム水酸化物水性現像剤を使用することによりウェーハをパ
ドル現像または噴霧現像した。
【0077】 フォトレジストでコートされ画像形成された各々の基板を、定常波、フィルム
収縮百分率、等しい線/間隔の組の解像度(res.)のようないくつかの重要な特
性に関して評価した。酸に不安定な副生物の揮発性の指標であるフィルム収縮百
分率は、露光前の厚さT1と露光後の厚さT2とを測定することにより算出した
。フィルム収縮百分率は露光の前後での厚さの差異であり、式((T1―T2)/
T1)×100によって算出される。結果を表IIに要約する。
収縮百分率、等しい線/間隔の組の解像度(res.)のようないくつかの重要な特
性に関して評価した。酸に不安定な副生物の揮発性の指標であるフィルム収縮百
分率は、露光前の厚さT1と露光後の厚さT2とを測定することにより算出した
。フィルム収縮百分率は露光の前後での厚さの差異であり、式((T1―T2)/
T1)×100によって算出される。結果を表IIに要約する。
【0078】
【表2】
【0079】 結果はフォトレジスト組成物は0.2μmまたはそれ以下の優れた解像度を良好
な感度とともに有することを示す。この組成物は良好なフィルム収縮特性および
定常波特性もまた有する。
な感度とともに有することを示す。この組成物は良好なフィルム収縮特性および
定常波特性もまた有する。
【0080】 実施例5 レジストのプロフィールおよび熱的流動に対する架橋の影響 レジストのプロフィールおよび熱的流動特性に対する架橋の影響を知るために
、架橋のあるそして架橋のないアセタールを含む2つのポリマー試料を合成した
。両方のポリマーはほとんど等しいモル%のEHVE基とt−boc基とを含ん
だ。架橋のないポリマーは8000の分子量を有したが、部分的に架橋されたポ
リマーは約34,000の分子量を有した。2つのポリマーを実施例1および2
と類似する条件下で合成したが、架橋されないポリマーの合成ではジビニルエー
テルは含まれなかった。両ポリマーをやはり実施例3および4と同じ条件下で処
方しそしてリトグラフィーによって処理した。レジストの露光および現像の後、
SEM分析によって類似の解像度が示されたが、部分的に架橋されたポリマーの
プロフィールはより垂直であった。
、架橋のあるそして架橋のないアセタールを含む2つのポリマー試料を合成した
。両方のポリマーはほとんど等しいモル%のEHVE基とt−boc基とを含ん
だ。架橋のないポリマーは8000の分子量を有したが、部分的に架橋されたポ
リマーは約34,000の分子量を有した。2つのポリマーを実施例1および2
と類似する条件下で合成したが、架橋されないポリマーの合成ではジビニルエー
テルは含まれなかった。両ポリマーをやはり実施例3および4と同じ条件下で処
方しそしてリトグラフィーによって処理した。レジストの露光および現像の後、
SEM分析によって類似の解像度が示されたが、部分的に架橋されたポリマーの
プロフィールはより垂直であった。
【0081】 加えて、部分的に架橋されたポリマーを有するレジストの熱安定性は架橋のな
いレジストより良好であった。このことは、両方のレジストを様々な温度で4分
間ベークすることにより知った。架橋されていないポリマーのレジストのプロフ
ィールは悪化を始め、そして120℃で垂直性が減った(より丸みを帯びた)。
対照的に、部分的に架橋されたポリマーのレジストのプロフィールは130℃ま
で悪化を開始しなかった。熱的流動が10℃変化することはプロセスの温度ウィ
ンドーの性能に関する顕著な改善である。 以上は本発明を例示するものであり、これを限定するものとは解されない。本
発明は前記した特許請求の範囲およびこれに包含されるべき同等なものによって
定義される。
いレジストより良好であった。このことは、両方のレジストを様々な温度で4分
間ベークすることにより知った。架橋されていないポリマーのレジストのプロフ
ィールは悪化を始め、そして120℃で垂直性が減った(より丸みを帯びた)。
対照的に、部分的に架橋されたポリマーのレジストのプロフィールは130℃ま
で悪化を開始しなかった。熱的流動が10℃変化することはプロセスの温度ウィ
ンドーの性能に関する顕著な改善である。 以上は本発明を例示するものであり、これを限定するものとは解されない。本
発明は前記した特許請求の範囲およびこれに包含されるべき同等なものによって
定義される。
───────────────────────────────────────────────────── 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) // C08J 3/24 CER H01L 21/30 502R (72)発明者 ドナルド・フランク・ペリー アメリカ合衆国ロードアイランド州02911. ノースプロヴィデンス.ジョスリンストリ ート30 (72)発明者 ジャクリーン・マリー・マーシャル アメリカ合衆国ロードアイランド州02878. ティヴァートン.メイフラワーウェイ5 (72)発明者 ティモシー・マイクル・ホルト アメリカ合衆国ロードアイランド州02909. プロヴィデンス.パレイドストリート89. フローア2 Fターム(参考) 2H025 AA01 AA02 AB16 AB17 AD03 BE00 BE07 BG00 CC03 CC04 CC11 CC20 FA03 FA12 FA17 4F070 AA12 AA18 AA19 AA33 AA38 AB03 AC36 AC63 GA08 GB09 4J100 AB02Q AB03Q AB04Q AB07P AC00P AC00Q AD07P AL02R AL08R AM01P AM01Q AN01P BA03P BA20H BB00P BC23P BC23Q BC43R CA01 CA03 CA04 CA05 CA31 HA13 HA61 HC33 HC63 JA38
Claims (31)
- 【請求項1】 1つまたはそれ以上のモノマー単位を有する反応体ポリマー
であってモノマー単位の少なくとも1つが1つまたはそれ以上の懸垂COOH基
またはヒドロキシル基を含むものを用意し、そしてこのポリマーを酸触媒の存在
下でポリビニルエーテルと反応させて少なくとも2つのポリマー鎖の間に結合を
形成する工程からなる有機溶媒に可溶な部分的に架橋されたポリマーを製造する
方法。 - 【請求項2】 ポリビニルエーテルが、式 【化1】 (式中、Yは多価の基であり、R1、R2およびR19はそれぞれ、水素、線状また
は分枝鎖状のC1〜C18のアルキルまたはハロアルキル、C3〜C18のシクロアル
キル、C6〜C14の芳香族、C6〜C30のアルカリールまたはC6〜C30のアルア
ルキルから独立して選択され、nは1またはそれ以上の整数である) を有する請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 Yが線状または分枝鎖状のC1〜C18のアルキル、ハロアル
キルまたはアルコキシ、C6〜C10のシクロアルキル、C6〜C14の芳香族、C6
〜C30のアルカリールまたはC6〜C30のアルアルキルである請求項2に記載の
方法。 - 【請求項4】 反応体ポリマーがフェノールをベースとするポリマー、ヒド
ロキシシクロアルキルをベースとするポリマーまたはこれらの混合物である請求
項3に記載の方法。 - 【請求項5】 反応体ポリマーがヒドロキシスチレンをベースとするポリマ
ーである請求項4に記載の方法。 - 【請求項6】 式 【化2】 (式中、R3、R4およびR20はそれぞれ、水素、線状または分枝鎖状のC1〜C18 のアルキルまたはハロアルキル、C3〜C18のシクロアルキル、C6〜C14の芳香
族、C6〜C30のアルカリールまたはC6〜C30のアルアルキルから独立して選択
され、R5は、線状または分枝鎖状のC1〜C18のアルキルまたはハロアルキル、
C3〜C18のシクロアルキル、C6〜C14の芳香族、C6〜C30のアルカリール、
C6〜C30のアルアルキルまたは線状、分枝鎖状、環状の芳香族基またはオレフ
ィン基である) を有するモノビニルエーテルを反応体ポリマーと反応させて、このポリマーのヒ
ドロキシル基を酸に不安定な保護基と部分的に置き換えることをさらに含む請求
項4に記載の方法。 - 【請求項7】 反応体ポリマーが、式 【化3】 (式中、Xは 【化4】 あるいはこれらの混合基と定義され、R6、R8およびR9はそれぞれ独立して、
水素、C1〜C4アルキル、ハロゲン、ニトロ、シアノ、またはこれらの組み合わ
せである) の少なくとも1つのモノマー単位を有する請求項6に記載の方法。 - 【請求項8】 反応体ポリマーが、式 【化5】 (式中、R10は水素、C1〜C4のアルキル、ハロゲン、ニトロ、シアノまたはこ
れらの組み合わせであり、R11は水素、線状または分枝鎖状のC1〜C18のアル
キルまたはハロアルキル、C3〜C18のシクロアルキル、C6〜C14の芳香族、C 6 〜C30のアルカリールまたはC6〜C30のアルアルキルであり、X1は 【化6】 そしてR17およびR18はそれぞれ独立して水素、C1〜C4のアルキル、ハロゲン
、ニトロ、シアノまたはこれらの組み合わせである) の少なくとも1つのモノマー単位を有することをさらに含む請求項7に記載の方
法。 - 【請求項9】 反応体ポリマーが、式 【化7】 (式中、R12は水素、メチルまたはエチル基、あるいは式−CH2−COOR7を
有する基であり、R7はアルキル基または芳香族基に結合した1級、2級または
3級炭素であり、R13は結合またはメチレンであり、R14はアルキル基または芳
香族基に結合した1級、2級または3級炭素である) のモノマー単位を有することをさらに含む請求項7に記載の方法。 - 【請求項10】 反応体ポリマーを有機または無機の塩基の存在下で少なく
とも1つのジ−t−ブチルジカーボネートおよびt−ブチルハロアセテートと反
応させて、t−ブトキシカルボニル基および/またはt−ブトキシカルボニルメ
チル基を生成する請求項7に記載の方法。 - 【請求項11】 ポリビニルエーテルがシクロヘキサンジメタノールジビニ
ルエーテル、エチレングリコールジビニルエーテル、ブタンジオールジビニルエ
ーテル、ヘキサンジメタノールジビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニ
ルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、テトラエチレングリコ
ールジビニルエーテル、トリメトイルプロパントリビニルエーテル、エリスリト
ールテトラビニルエーテル、ポリ−エチレンオキサイドジビニルエーテルおよび
ポリ−ブチレンオキサイドジビニルエーテルからなる群から選択される請求項7
に記載の方法。 - 【請求項12】 酸触媒が、塩酸、硫酸、蓚酸、安息香酸、p−ニトロ安息
香酸、マロン酸、パラ−トルエンスルホン酸、およびピリジニウム−パラ−トル
エンスルホネートからなる群から選択される請求項1に記載の方法。 - 【請求項13】 R5が6個またはそれ以上炭素原子を含む請求項7に記載
の方法。 - 【請求項14】 モノビニルエーテルが、エチルヘキシルビニルエーテル、
シクロヘキシルビニルエーテル、t−ブチルビニルエーテルおよびドデシルビニ
ルエーテルからなる群から選択される請求項7に記載の方法。 - 【請求項15】ポリビニルエーテルがシクロヘキサンジメタノールジビニル
エーテルであり、モノビニルエーテルがエチルヘキシルビニルエーテルである請
求項14に記載の方法。 - 【請求項16】 以下の式 【化8】 のモノマー単位と、式 【化9】 (式中、X、X1、Y、R1からR20は上記の請求項2、3および6から9に定義
したものであり、kは1またはそれ以上の整数である) から選択される少なくとも1つのモノマー単位とを含む有機溶媒に可溶な部分的
に架橋されたポリマー。 - 【請求項17】 モノマー単位Iの量が約0.001〜5モル%であり、モ
ノマー単位IIの量が約40〜90モル%であり、モノマー単位IIIの量が約10
〜50モル%であり、モノマー単位IVの量が約0〜40モル%であり、モノマー
単位Vの量が約0〜40モル%であり、そしてモノマー単位VIの量が約0〜20
モル%である請求項16に記載のポリマー。 - 【請求項18】 モノマー単位Iの量が約0.1〜1.5モル%であり、モノ
マー単位IIの量が約50〜90モル%であり、モノマー単位IIIの量が約10〜
35モル%であり、モノマー単位IVの量が約0〜25モル%であり、モノマー単
位Vの量が約0〜10モル%であり、そしてモノマー単位VIの量が約5〜15モ
ル%である請求項16に記載のポリマー。 - 【請求項19】 (a) 請求項1の反応によって生成される有機溶媒に可溶
な部分的に架橋されたポリマー、 (b) フォトアシッド生成剤化合物、そして (c) 成分(a)および(b)を溶解することができる溶媒 を含む放射線感受性組成物。 - 【請求項20】 (a) 請求項7の反応によって生成される有機溶媒に可溶
な部分的に架橋されたポリマー、 (b) フォトアシッド生成剤化合物、そして (c) 成分(a)および(b)を溶解することができる溶媒 を含む放射線感受性組成物。 - 【請求項21】 (a) 式 【化10】 のモノマー単位と、式 【化11】 (式中、X、X1、Y、R1からR20は上記の請求項2、3および6から9に定義
したものであり、kは1またはそれ以上の整数である) から選択される少なくとも1つのモノマー単位とを含む有機溶媒に可溶な部分的
に架橋されたポリマー、 (b) フォトアシッド生成剤化合物、そして (c) 成分(a)および(b)を溶解することができる溶媒を含む放射線感受
性組成物。 - 【請求項22】 R1からR4、R6、R15、R19およびR20が水素であり、
R5がエチルヘキシルであり、R16がt−bocであり、Xがフェニルであり、
Yが 【化12】 であり、モノマー単位IVおよびVのモル%が0%である請求項21に記載の組成
物。 - 【請求項23】 フォトアシッド生成剤がオニウム塩である請求項20に記
載の組成物。 - 【請求項24】 フォトアシッド生成剤の量が、有機溶媒に可溶な部分的に
架橋されたポリマーの重量の約1〜10%である請求項20に記載の組成物。 - 【請求項25】 塩基添加剤をさらに含む請求項20に記載の組成物。
- 【請求項26】 界面活性剤をさらに含む請求項20に記載の組成物。
- 【請求項27】 染料をさらに含む請求項20に記載の組成物。
- 【請求項28】 a) 請求項19の放射線感受性組成物で基板をコートし、 b) フォトレジスト組成物を化学放射線に像様に露光し、そして c) フォトレジスト組成物を現像剤で現像してレジスト画像を形成する ことからなる基板上にレジスト画像を形成する方法。
- 【請求項29】 化学放射線が深UV放射線である請求項28に記載の方法
。 - 【請求項30】 現像剤がテトラメチルアンモニウム水酸化物を含む請求項
28に記載の方法。 - 【請求項31】 工程(b)および(c)の間で、フォトレジストと基板と
を約50〜150℃に約5〜300秒間加熱する工程をさらに包含する請求項2
8に記載の方法。
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---|---|---|---|
US09/186,916 | 1998-11-06 | ||
US09/186,916 US6072006A (en) | 1998-11-06 | 1998-11-06 | Preparation of partially cross-linked polymers and their use in pattern formation |
PCT/US1999/021987 WO2000027891A1 (en) | 1998-11-06 | 1999-09-22 | Preparation of partially cross-linked polymers and their use in pattern formation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000581068A Abandoned JP2002529552A (ja) | 1998-11-06 | 1999-09-22 | 部分的に架橋されたポリマーの製造およびパターン形成でのその使用 |
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Country | Link |
---|---|
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EP (1) | EP1137675A4 (ja) |
JP (1) | JP2002529552A (ja) |
KR (1) | KR20010089395A (ja) |
WO (1) | WO2000027891A1 (ja) |
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WO2019054136A1 (ja) * | 2017-09-14 | 2019-03-21 | 共栄社化学株式会社 | 熱硬化性樹脂組成物 |
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