JP2003105035A - フォトレジスト単量体、フォトレジスト重合体、フォトレジスト重合体の製造方法、フォトレジスト組成物、フォトレジストパターン形成方法、及び半導体素子 - Google Patents
フォトレジスト単量体、フォトレジスト重合体、フォトレジスト重合体の製造方法、フォトレジスト組成物、フォトレジストパターン形成方法、及び半導体素子Info
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Abstract
できるフォトレジスト単量体、フォトレジスト重合体を
提供する。 【解決手段】 下記式(1)で示されるフォトレジスト
単量体その重合体及びこれを含むフォトレジスト祖瀬物
に関する。 【化1】 前記式(1)のX1、X2、R1、l及びmは明細書に定
義した通りである。
Description
スト単量体、その重合体及びこれを含むフォトレジスト
組成物に関し、より詳しくは、高集積半導体素子の微細
回路製造時に遠紫外線領域の光源、特にVUV(157
nm)光源を利用したリソグラフィー工程に用いるのに
適したフォトレジスト重合体と、フォトレジスト重合体
の製造方法、フォトレジスト組成物、フォトレジストパ
ターン形成方法及び半導体素子に関する。
t)用感光膜に利用されるためには193nm及び15
7nmの波長に対して光吸収度が低くなければならず、
エッチング耐性と基板に対する接着性に優れなければな
らず、2.38重量%及び2.6重量%テトラメチルアン
モニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液で現像が可能
でなければならない等の多くの条件を満足させなければ
ならない。
193nmの波長に対して高い透明性を示し、エッチン
グ耐性がノボラック樹脂と同じ水準の樹脂を探ることで
あった。しかし、大部分のこれらのレジストは157n
mの波長領域で強い吸光度を示すので、VUV用レジス
トとしては不適切である。これを補うため、フッ素(fl
uorine)を含むポリエチレン及びポリアクリレート系樹
脂を開発する研究が集中的に行われているが、未だ満足
すべきVUV用レジストを開発していない。
含むポリエチレン系、ポリスチレン系及びポリアクリレ
ート系樹脂の場合、エッチング耐性が弱く、TMAH水
溶液で溶解度が低いため現像が困難であり、シリコン基
板に対する接着力が大きく落ちるという欠点がある。こ
の他にも前記樹脂の場合大量生産が困難で、価格が高い
ため商業用に用いられるには適しない。本発明の目的
は、遠紫外線領域の光源、特にVUV(157nm)光
源を利用した工程に用いることができる新規のフォトレ
ジスト単量体、フォトレジスト重合体、フォトレジスト
重合体の製造方法、フォトレジスト組成物、フォトレジ
ストパターン形成方法及び半導体素子を提供することに
ある。
明者等はフッ素が置換されたベンジルカルボキシレート
グループを含む単量体を用いた重合体が、157nm波
長で低い吸光度を有するだけでなくエッチング特性も優
れることを見出し本発明を完成した。
量体は、下記式(1)で示されることを特徴とする。
炭素数C1〜C10のアルキレン、又はエーテルグループ
(−O−)を含む置換又は非置換された直鎖又は側鎖炭
素数C1〜C10のアルキレンで、X1及びX2は、各々C
H2、CH2CH2又はOであり、lは、0又は1の整数
で、mは、1〜5の中から選択される整数である。
のフォトレジスト単量体において、前記単量体は、2,
6−ジフルオロ−α−メチルベンジル−5−ノルボルネ
ン−2−カルボキシレートであることを特徴とする。
合体は、請求項1又は請求項2に記載のフォトレジスト
単量体を含むことを特徴とする。
のフォトレジスト重合体において、下記式(2)の共単
量体をさらに含むことを特徴とする。
(F、Cl、Br、I)で、Zは、O、N−R又はN−
O−Rであり、このとき、Rは、H又は炭素数C1〜C
10のアルキル又はハロゲン元素(F、Cl、Br、I)
が置換されたアルキルグループである。
のフォトレジスト重合体において、下記式(3)の共単
量体、及び下記式(4)の共単量体の中から選択される
1つ以上の共単量体をさらに含むことを特徴とする。
ルオロアルキル、又は部分的にフルオロ化されたアルキ
ルグループであり、nは、0又は1の整数である。
る。
合体は、下記式(5)の重合反復単位を含むことを特徴
とする。
炭素数C1〜C10のアルキレン、又はエーテルグループ
(−O−)を含む置換又は非置換された直鎖又は側鎖炭
素数C1〜C10のアルキレンで、X1及びX2は、各々C
H2、CH2CH2又はOであり、Y1及びY2は、各々H
又はハロゲン元素(F、Cl、Br、I)で、さらに、
Zは、O、N−R又はN−O−Rであり、このとき、R
は、H又は炭素数C1〜C10のアルキル又はハロゲン元
素(F、Cl、Br、I)が置換されたアルキルグルー
プで、R2は、炭素数C1〜C20のアルキル、ペルフルオ
ロアルキル、又は部分的にフルオロ化されたアルキルグ
ループであり、l及びnは、各々0又は1の整数で、m
及びoは、各々1〜5の中から選択される整数である。
このときのa:b:c:dは、10〜50モル%:10
〜50モル%:0〜40モル%:0〜40モル%であ
る。
のフォトレジスト重合体において、前記重合反復単位
は、ポリ(無水マレイン酸/4−フルオロスチレン/2,
6−ジフルオロ−α−メチルベンジル−5−ノルボルネ
ン−2−カルボキシレート)、ポリ(N−メチルマレイミ
ド/ヘキサフルオロブチル−5−ノルボルネン−2−カ
ルボキシレート/2,6−ジフルオロ−α−メチルベン
ジル−5−ノルボルネン−2−カルボキシレート)、ポ
リ(N−t−ブトキシマレイミド/2,6−ジフルオロス
チレン/2,6−ジフルオロ−α−メチルベンジル−5
−ノルボルネン−2−カルボキシレート)、及びポリ(N
−メチルマレイミド/2,6−ジフルオロ−α−メチル
ベンジル−5−ノルボルネン−2−カルボキシレート)
でなる群から選択されることを特徴とする。
合体の製造方法は、(a)(i)下記式(1)の化合物
と、(ii)下記式(2)の化合物と、選択的に(iii)
下記式(3)の化合物及び下記式(4)の化合物の中か
ら選択される1つ以上の化合物とを混合する段階と、
(b)前記(a)段階の結果物に重合開始剤を添加し、
下記式(5)の重合反復単位を得る段階とを含むことを
特徴とする。
炭素数C1〜C10のアルキレン、又はエーテルグループ
(−O−)を含む置換又は非置換された直鎖又は側鎖炭
素数C1〜C10のアルキレンで、X1及びX2は、各々C
H2、CH2CH2又はOであり、Y1及びY2は、各々H
又はハロゲン元素(F、Cl、Br、I)で、さらに、
Zは、O、N−R又はN−O−Rであり、このとき、R
は、H又は炭素数C1〜C10のアルキル又はハロゲン元
素(F、Cl、Br、I)が置換されたアルキルグルー
プで、R2は、炭素数C1〜C20のアルキル、ペルフルオ
ロアルキル、又は部分的にフルオロ化されたアルキルグ
ループであり、l及びnは、各々0又は1の整数で、m
及びoは、各々1〜5の中から選択される整数である。
このときのa:b:c:dは、10〜50モル%:10
〜50モル%:0〜40モル%:0〜40モル%であ
る。
のフォトレジスト重合体の製造方法において、前記
(b)段階の重合はテトラヒドロフラン、ジメチルホル
ムアミド、ジメチルスルホキシド、ジオキサン、ベンゼ
ン、トルエン、キシレン、プロピレングリコールメチル
エーテルアセテート及びこれらの混合溶媒でなる群から
選択される溶媒内で行われることを特徴とする。
載のフォトレジスト重合体の製造方法において、前記重
合開始剤は、2,2−アゾビスイソブチロニトリル、ベ
ンゾイルペルオキシド、アセチルペルオキシド、ラウリ
ルペルオキシド及びt−ブチルペルオキシドでなる群か
ら選択されることを特徴とする。
組成物は、請求項3から請求項7のいずれか一項に記載
のフォトレジスト重合体と、光酸発生剤と、有機溶媒と
を含むことを特徴とする。
記載のフォトレジスト組成物において、前記光酸発生剤
はフタルイミドトリフルオロメタンスルホネート、ジニ
トロベンジルトシレート、n−デシルジスルホン、ナフ
チルイミドトリフルオロメタンスルホネート及びこれら
の混合でなる群から選択されることを特徴とする請求項
11に記載のフォトレジスト組成物。
記載のフォトレジスト組成物において、前記光酸発生剤
に加え、ジフェニルヨード塩ヘキサフルオロホスフェー
ト、ジフェニルヨード塩ヘキサフルオロアルセネート、
ジフェニルヨード塩ヘキサフルオロアンチモネート、ジ
フェニルパラメトキシフェニルスルホニウムトリフレー
ト、ジフェニルパラトルエニルスルホニウムトリフレー
ト、ジフェニルパライソブチル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ヘキサフルオロ
アルセネート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオ
ロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムトリフレ
ート及びジブチルナフチルスルホニウムトリフレートで
なる群から選択される1つ以上をさらに含むことを特徴
とする。
記載のフォトレジスト組成物において、前記光酸発生剤
は、前記フォトレジスト重合体の0.05〜10重量%
の量で用いられることを特徴とする。
記載のフォトレジスト組成物において、前記有機溶媒
は、ジエチレングリコールジエチルエーテル、エチル−
3−エトキシプロピオネート、メチル−3−メトキシプ
ロピオネート、シクロヘキサノン、プロピレングリコー
ルメチルエーテルアセテート、n−ヘプタノン、エチル
ラクテート及びシクロペンタノンでなる群から選択され
ることを特徴とする。
記載のフォトレジスト組成物において、前記有機溶媒
は、前記フォトレジスト重合体の500〜2000重量
%の量で用いられることを特徴とする。
パターン形成方法は、(a)請求項11から請求項16
のいずれか一項に記載のフォトレジスト組成物を被エッ
チング層上部にコーティングしてフォトレジスト膜を形
成する段階と、(b)前記フォトレジスト膜を露光する
段階と、(c)前記結果物を現像する段階とを含むこと
を特徴とする。
記載のフォトレジストパターン形成方法において、前記
(b)段階のi)露光前及び露光後、又はii)露光前又
は露光後に各々ベーク工程を行う段階をさらに含むこと
を特徴とする。
記載のフォトレジストパターン形成方法において、前記
ベーク工程は、70〜200℃で行われることを特徴と
する。
記載のフォトレジストパターン形成方法において、前記
露光工程の光源は、KrF、ArF、VUV(Vacuum Ul
traViolet)、EUV(Extreme Ultra Violet)、E−ビー
ム、X線及びイオンビームの中から選択されることを特
徴とする。
請求項17から請求項20のいずれか一項に記載のフォ
トレジストパターン形成方法を利用して製造されたこと
を特徴とする。
較的に強いフッ素が置換されたベンジルカルボキシレー
トグループを含むフォトレジスト単量体、その重合体及
びこれを含むフォトレジスト組成物を提供する。
は先ず、下記式(1)で示されるようにフッ素を含むフ
ォトレジスト単量体を提供する。
炭素数C1〜C10のアルキレン、又はエーテルグループ
(−O−)を含む置換又は非置換された直鎖又は側鎖炭
素数C1〜C10のアルキレンで、X1及びX2は、各々C
H2、CH2CH2又はOであり、lは、0又は1の整数
で、mは、1〜5の中から選択される整数である。
2,6−ジフルオロ−α−メチルベンジル−5−ノルボ
ルネン−2−カルボキシレートがある。
体を含む重合反復単位及びフォトレジスト重合体を提供
する。本発明の重合体は、前記式(1)の単量体に加え
て、下記式(2)の化合物をさらに含むことができる。
r、I)で、ZはO、N−R又はN−O−Rであり、R
はH又は炭素数C1〜C10のアルキル又はハロゲン元素
(F、Cl、Br、I)が置換されたアルキルグループ
である。
単量体に加えて、下記式(3)の化合物と下記式(4)
の化合物の中から選択される1つ以上の化合物をさらに
含むことができる。
ル、又は部分的にフルオロ化されたアルキルグループ
で、nは0又は1の整数である。
(4)の共単量体のうち1つ以上の化合物を含む付加重
合で構成することができ、好ましいフォトレジスト重合
体は下記式(5)の重合反復単位(repeating unit)を
含む。
炭素数C1〜C10のアルキレン、又はエーテルグループ
(−O−)を含む置換又は非置換された直鎖又は側鎖炭
素数C1〜C10のアルキレンで、X1及びX2は、各々C
H2、CH2CH2又はOであり、Y1及びY2は、各々H
又はハロゲン元素(F、Cl、Br、I)で、ZはO、
N−R又はN−O−Rであり、Rは、H又は炭素数C1
〜C10のアルキル又はハロゲン元素(F、Cl、Br、
I)が置換されたアルキルグループで、R2は、炭素数
C1〜C20のアルキル、ペルフルオロアルキル、又は部
分的にフルオロ化されたアルキルグループであり、l及
びnは、各々0又は1の整数で、m及びoは、各々1〜
5の中から選択される整数であり、このときのa:b:
c:dの比は、10〜50モル%:10〜50モル%:
0〜40モル%:0〜40モル%である。
ng group)とは酸により離脱できるグループであり、P
R(photoresist)物質のアルカリ現像液に対する溶解
の可否を決めるもので、酸に敏感な保護基が結合されて
いる場合はPR物質がアルカリ現像液により溶解される
のが抑制されるが、露光で発生した酸により酸に敏感な
保護基が離脱すると現像液に溶解できるようになる。酸
に敏感な保護基は、US5,212,043(1993年5月18日)、WO
97/33198(1997年9月12日)、WO 96/37526(1996年11
月28日)、EP 0 794 458(1997年9月10日)、EP 0 789
278(1997年8月13日)、US 5,750,680(1998年5月12
日)、US 6,051,678(2000年4月18日)、GB2,345,286 A
(2000年7月5日)、US 6,132,926(20 00年10月17日)
等に開示されたものであれば何れも使用可能であり、特
に、t−ブチル、テトラヒドロピラン−2−イル、2−
メチル−テトラヒドロピラン−2−イル、テトラヒドロ
フラン−2−イル、2−メチル−テトラヒドロフラン−
2−イル、1−メトキシプロピル、1−メトキシ−1−
メチルエチル、1−エトキシプロピル、1−エトキシ−
1−メチルエチル、1−メトキシエチル、1−エトキシ
エチル、t−ブトキシエチル、1−イソブトキシエチル
又は2−アセチルメント−1−イル等を挙げることがで
きる。
は、ポリ(無水マレイン酸/4−フルオロスチレン/2,
6−ジフルオロ−α−メチルベンジル−5−ノルボルネ
ン−2−カルボキシレート)、ポリ(N−メチルマレイミ
ド/ヘキサフルオロブチル−5−ノルボルネン−2−カ
ルボキシレート/2,6−ジフルオロ−α−メチルベン
ジル−5−ノルボルネン−2−カルボキシレート)、ポ
リ(N−t−ブトキシマレイミド/2,6−ジフルオロス
チレン/2,6−ジフルオロ−α−メチルベンジル−5
−ノルボルネン−2−カルボキシレート)、及びポリ(N
−メチルマレイミド/2,6−ジフルオロ−α−メチル
ベンジル−5−ノルボルネン−2−カルボキシレート)
等を挙げることができる。
(1)の化合物と、(ii)前記式(2)の化合物と、選
択的に(iii)前記式(3)の化合物及び前記式(4)
の化合物の中から選択される1つ以上の化合物とを混合
する段階と、(b)前記(a)段階の結果物に重合開始
剤を添加して重合させる段階とを含むフォトレジスト重
合体の製造方法を提供する。ここで、「選択的に」と
は、式(3)、(4)の化合物については、それぞれ必
要に応じて混合することを意味する。
囲気下で行うことが好ましい。また、前記(b)段階の
重合は、バルク重合又は溶液重合等で行うことができ、
溶液重合で行われる場合、重合溶媒はテトラヒドロフラ
ン(tetrahydrofurane;以下、THFと記す)、シクロ
ヘキサノン、シクロペンタノン、ジメチルホルムアミ
ド、ジメチルスルホキシド、ジオキサン、ベンゼン、ト
ルエン、キシレン及びプロピレングリコールメチルエー
テルアセテート又はこれらの混合溶媒の中から選択され
るのが好ましい。
イソブチロニトリル(AIBN)、ベンゾイルペルオキ
シド、アセチルペルオキシド、ラウリルペルオキシド、
t−ブチルヒドロペルオキシド、t−ブチルペルオキシ
ド及びジ−t−ブチルペルオキシド等を用いるのが好ま
しい。
テル(petroleum ether)、ヘキサン、アルコール類
(メタノール、エタノール、イソプロパノール等)、水
又はこれらの混合溶媒を用いて精製するのがより好まし
い。
重合体と、光酸発生剤と有機溶媒とを用いてフォトレジ
スト組成物を提供する。本発明のフォトレジスト組成物
に含まれる光酸発生剤は、光により酸を発生することが
できる化合物であれば何れも使用可能であり、有機溶媒
は通常の有機溶媒を用いることができ、このような組成
物の製造方法は各々US 5,212,043(1993年5月18日)、W
O 97/33198(1997年9月12日)、WO 96/37526(1996年11
月28日)、EP 0 794 458(1997年9月10日)、EP 0 789
278(1997年8月13日)、US 5,750,680(1998年5月12
日)、US 6,051,678(2000年4月18日)、GB 2,345,286
A(2000年7月5日)及びUS 6,132,926(2000年10月17
日)等に開示されたものを含む。
物は、主に硫化塩系又はオニウム塩系化合物を用い、特
に、157nm及び193nmで相対的に吸光度の低い
フタルイミドトリフルオロメタンスルホネート、ジニト
ロベンジルトシレート、n−デシルジスルホン及びナフ
チルイミドトリフルオロメタンスルホネートでなる群か
ら選択されたものを用いるのが好ましく、これらと共
に、ジフェニルヨード塩ヘキサフルオロホスフェート、
ジフェニルヨード塩ヘキサフルオロアルセネート、ジフ
ェニルヨード塩ヘキサフルオロアンチモネート、ジフェ
ニルパラメトキシフェニルスルホニウムトリフレート、
ジフェニルパラトルエニルスルホニウムトリフレート、
ジフェニルパライソブチル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ヘキサフルオロアル
セネート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロア
ンチモネート、トリフェニルスルホニウムトリフレー
ト、ジブチルナフチルスルホニウムトリフレート及びこ
れらの混合でなる群から選択された光酸発生剤を用いる
ことができる。
スト重合体の0.05〜10重量%の量で用いるのが好
ましい。若し、0.05重量%以下であるときは、フォ
トレジストの光に対する敏感度が弱くなり、10重量%
以上で用いるときは光酸発生剤が遠紫外線を多く吸収
し、酸が多量発生して断面の不良なパターンを得ること
になる。
な有機溶媒にはジエチレングリコールジエチルエーテ
ル、エチル−3−エトキシプロピオネート、メチル−3
−メトキシプロピオネート、シクロヘキサノン、プロピ
レングリコールメチルエーテルアセテート、n−ヘプタ
ノン、エチルラクテート及びシクロペンタノン等でなる
群から選択されたものを単独に、又は混合して用いるこ
とができる。
スト重合体を得るため反応に用いたフォトレジスト重合
体の500〜2000重量%を用いており、溶媒の量が
重合体の1000重量%である場合、フォトレジスト
は、例えば、0.25μmの厚さを有する。
ジスト組成物は、157nm波長領域で低い吸光度と優
れたエッチング特性を示しており、2500オングスト
ロームの厚さにコーティングされたとき157nm波長
での吸光度が0.25であり、一般的なフォトレジスト
の吸光度の1/2以下の低い吸光度を有することが分か
る(図1参照)。
57nm領域で600〜700オングストローム以下の
厚さにコーティングした場合にのみパターニングが可能
であるのに対して、本発明に係るフォトレジスト組成物
は1200オングストローム以上の厚さにコーティング
した場合でもパターニングが可能であることを示す。こ
れは結局、従来のフォトレジストに比べて優れた耐エッ
チング性を確保し、優れたプロファイル(profile)を
有するフォトレジストパターンを得ることができるので
リソグラフィー工程の信頼性を向上させることを示して
いる。
ッチング層上部にコーティングしてフォトレジスト膜を
形成する段階と、(b)前記フォトレジスト膜を露光す
る段階と、(c)前記結果物をベーク完了後2.38重
量%のTMAH水溶液で40秒間現像する段階とを含む
フォトレジストパターン形成方法を提供する。
又はii)露光前又は露光後に各々ベーク工程を行うこと
ができ、このようなベーク工程は70〜200℃で行わ
れるのが好ましい。前記露光工程の光源はKrF、Ar
F、VUV、EUV、E−ビーム、X線及びイオンビー
ム等を用いることができる。
ジストパターンの形成方法を利用して製造された半導体
素子を提供する。
る。但し、実施例は発明を例示するものであるだけで、
本発明が下記の実施例により限定されるものではない。
レン/2,6−ジフルオロ−α−メチルベンジル−5−
ノルボルネン−2−カルボキシレート)の製造〕無水マ
レイン酸(maleic anhydride)(50mmol)、4−
フルオロスチレン(10mmol)、2,6−ジフルオ
ロ−α−メチルベンジル−5−ノルボルネン−2−カル
ボキシレート(50mmol)及びAIBN(0.50
g)を20mlのTHF溶液に溶解した後、65℃で1
0時間のあいだ反応させた。反応終了後、反応混合物を
石油エーテルに滴下して得た固体を真空乾燥させてから
石油エーテルに添加した。この溶液を5分程度攪拌した
後、濾過して純粋な標題の化合物を得た(収率55
%)。
/ヘキサフルオロブチル−5−ノルボルネン−2−カル
ボキシレート/2,6−ジフルオロ−α−メチルベンジ
ル−5−ノルボルネン−2−カルボキシレート)の製
造〕N−メチルマレイミド(50mmol)、ヘキサフ
ルオロブチル−5−ノルボルネン−2−カルボキシレー
ト(10mmol)、2,6−ジフルオロ−α−メチル
ベンジル−5−ノルボルネン−2−カルボキシレート
(40mmol)及びAIBN(0.30g)を20m
lのTHF溶液に溶解した後、65℃で12時間のあい
だ反応させた。この混合物を実施例1と同一の方法で結
晶、精製して標題の化合物を得た(収率51%)。
イミド/2,6−ジフルオロスチレン/2,6−ジフルオ
ロ−α−メチルベンジル−5−ノルボルネン−2−カル
ボキシレート)の製造〕N−t−ブトキシマレイミド
(50mmol)、2,6−ジフルオロスチレン(10
mmol)、2,6−ジフルオロ−α−メチルベンジル
−5−ノルボルネン−2−カルボキシレート(50mm
ol)及びAIBN(0.50g)を20mlのTHF
溶液に溶解した後、65℃で12時間のあいだ反応させ
た。反応終了後、反応混合物を水/メタノールの混合溶
液に滴下して得た固体を真空乾燥させてから石油エーテ
ルに添加した。この溶液を5分程度攪拌した後、濾過し
て純粋な標題の化合物を得た(収率55%)。
/2,6−ジフルオロ−α−メチルベンジル−5−ノル
ボルネン−2−カルボキシレート)の製造〕N−メチル
マレイミド(50mmol)、2,6−ジフルオロ−α
−メチルベンジル−5−ノルボルネン−2−カルボキシ
レート(50mmol)及びAIBN(0.50g)を
20mlのTHF溶液に溶解した後、65℃で12時間
のあいだ反応させた。反応終了後、反応混合物を水/メ
タノールの混合溶液に滴下して固体を得て、これを真空
乾燥させて純粋な標題の化合物を得た(収率46%)。
ーンの形成 〔実施例5.〕実施例1で製造した重合体(2g)と、
光酸発生剤のフタルイミドトリフルオロメタンスルホネ
ート(0.024g)と、トリフェニルスルホニウムト
リフレート(0.06g)をプロピレングリコールメチ
ルエーテルアセテート(PGMEA)20gに溶解した
後、0.20μmフィルターで濾過させてフォトレジス
ト組成物を得た。この組成物をシリコンウェーハ上にス
ピンコーティングした後、130℃で90秒間ベークし
た。ベーク後、KrFレーザ露光装備で露光してから1
30℃で90秒間再びベークした。ベーク完了後、2.
38重量%のTMAH水溶液で40秒間現像し、0.1
3μm L/Sパターンを得た(図2参照)。
の代わりに実施例2で製造した重合体を用いることを除
いては、実施例5と同一の方法でフォトレジスト組成物
を製造し、これを利用して0.12μm L/Sパターン
を得た(図3参照)。
の代わりに実施例3で製造した重合体を用いることを除
いては、実施例5と同一の方法でフォトレジスト組成物
を製造し、これを利用して0.13μm L/Sパターン
を得た(図4参照)。
の代わりに実施例4で製造した重合体を用いることを除
いては、実施例5と同一の方法でフォトレジスト組成物
を製造し、これを利用して0.13 μm L/Sパター
ンを得た(図5参照)。
組成物はエッチング耐性、耐熱性及び接着性に優れ、現
像液のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMA
H)水溶液に現像可能であるだけでなく、193nm及
び157nm波長で吸光度が低く、遠紫外線領域の光
源、特にVUV(157nm)光源を利用した工程に非
常に有効に用いることができる。すなわち、本発明に係
るフォトレジスト組成物を利用すると耐久性、耐エッチ
ング性、耐熱性、接着性及び解像力の優れたフォトレジ
ストパターンを形成することができ、1G以下のDRA
Mは勿論、4G、16G DRAM以上の超微細パター
ンの形成にも使用可能である。さらに、本発明のフォト
レジスト重合体はフッ素を含んでいるため低い波長領域
で吸光度に優れ、遠紫外線領域、特にVUV(157n
m)光源で用いるのに適する。
る。
されたパターン写真である。
されたパターン写真である。
されたパターン写真である。
されたパターン写真である。
Claims (21)
- 【請求項1】下記式(1)で示されることを特徴とする
フォトレジスト単量体。 【化1】 前記式で、 R1は、置換又は非置換された直鎖又は側鎖炭素数C1〜
C10のアルキレン、又はエーテルグループ(−O−)を
含む置換又は非置換された直鎖又は側鎖炭素数C1〜C
10のアルキレンで、 X1及びX2は、各々CH2、CH2CH2又はOであり、 lは、0又は1の整数で、 mは、1〜5の中から選択される整数である。 - 【請求項2】前記単量体は、2,6−ジフルオロ−α−
メチルベンジル−5−ノルボルネン−2−カルボキシレ
ートであることを特徴とする請求項1に記載のフォトレ
ジスト単量体。 - 【請求項3】請求項1又は請求項2に記載のフォトレジ
スト単量体を含むことを特徴とするフォトレジスト重合
体。 - 【請求項4】下記式(2)の共単量体をさらに含むこと
を特徴とする請求項3に記載のフォトレジスト重合体。 【化2】 前記式で、 Y1及びY2は、各々H又はハロゲン元素(F、Cl、B
r、I)で、 Zは、O、N−R又はN−O−Rであり、 このとき、Rは、H又は炭素数C1〜C10のアルキル又
はハロゲン元素(F、Cl、Br、I)が置換されたア
ルキルグループである。 - 【請求項5】下記式(3)の共単量体、及び下記式
(4)の共単量体の中から選択される1つ以上の共単量
体をさらに含むことを特徴とする請求項3に記載のフォ
トレジスト重合体。 【化3】 前記式で、 R2は、炭素数C1〜C20のアルキル、ペルフルオロアル
キル、又は部分的にフルオロ化されたアルキルグループ
であり、 nは、0又は1の整数である。 【化4】 前記式で、 oは、1〜5の中から選択される整数である。 - 【請求項6】下記式(5)の重合反復単位を含むことを
特徴とするフォトレジスト重合体。 【化5】 前記式で、 R1は、置換又は非置換された直鎖又は側鎖炭素数C1〜
C10のアルキレン、又はエーテルグループ(−O−)を
含む置換又は非置換された直鎖又は側鎖炭素数C1〜C
10のアルキレンで、 X1及びX2は、各々CH2、CH2CH2又はOであり、 Y1及びY2は、各々H又はハロゲン元素(F、Cl、B
r、I)で、 さらに、Zは、O、N−R又はN−O−Rであり、 このとき、Rは、H又は炭素数C1〜C1 0のアルキル又
はハロゲン元素(F、Cl、Br、I)が置換されたア
ルキルグループで、 R2は、炭素数C1〜C20のアルキル、ペルフルオロアル
キル、又は部分的にフルオロ化されたアルキルグループ
であり、 l及びnは、各々0又は1の整数で、 m及びoは、各々1〜5の中から選択される整数であ
る。このときのa:b:c:dは、10〜50モル%:
10〜50モル%:0〜40モル%:0〜40モル%で
ある。 - 【請求項7】前記重合反復単位は、 ポリ(無水マレイン酸/4−フルオロスチレン/2,6−
ジフルオロ−α−メチルベンジル−5−ノルボルネン−
2−カルボキシレート)、 ポリ(N−メチルマレイミド/ヘキサフルオロブチル−
5−ノルボルネン−2−カルボキシレート/2,6−ジ
フルオロ−α−メチルベンジル−5−ノルボルネン−2
−カルボキシレート)、 ポリ(N−t−ブトキシマレイミド/2,6−ジフルオロ
スチレン/2,6−ジフルオロ−α−メチルベンジル−
5−ノルボルネン−2−カルボキシレート)、及びポリ
(N−メチルマレイミド/2,6−ジフルオロ−α−メチ
ルベンジル−5−ノルボルネン−2−カルボキシレー
ト)でなる群から選択されることを特徴とする請求項6
に記載のフォトレジスト重合体。 - 【請求項8】(a)(i)下記式(1)の化合物と、(i
i)下記式(2)の化合物と、選択的に(iii)下記式
(3)の化合物及び下記式(4)の化合物の中から選択
される1つ以上の化合物とを混合する段階と、 (b)前記(a)段階の結果物に重合開始剤を添加し、
下記式(5)の重合反復単位を得る段階とを含むことを
特徴とするフォトレジスト重合体の製造方法。 【化6】 【化7】 【化8】 【化9】 【化10】 前記式で、 R1は、置換又は非置換された直鎖又は側鎖炭素数C1〜
C10のアルキレン、又はエーテルグループ(−O−)を
含む置換又は非置換された直鎖又は側鎖炭素数C1〜C
10のアルキレンで、 X1及びX2は、各々CH2、CH2CH2又はOであり、 Y1及びY2は、各々H又はハロゲン元素(F、Cl、B
r、I)で、 さらに、Zは、O、N−R又はN−O−Rであり、 このとき、Rは、H又は炭素数C1〜C10のアルキル又
はハロゲン元素(F、Cl、Br、I)が置換されたア
ルキルグループで、 R2は、炭素数C1〜C20のアルキル、ペルフルオロアル
キル、又は部分的にフルオロ化されたアルキルグループ
であり、 l及びnは、各々0又は1の整数で、 m及びoは、各々1〜5の中から選択される整数であ
る。このときのa:b:c:dは、10〜50モル%:
10〜50モル%:0〜40モル%:0〜40モル%で
ある。 - 【請求項9】前記(b)段階の重合はテトラヒドロフラ
ン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジ
オキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、プロピレン
グリコールメチルエーテルアセテート及びこれらの混合
溶媒でなる群から選択される溶媒内で行われることを特
徴とする請求項8に記載のフォトレジスト重合体の製造
方法。 - 【請求項10】前記重合開始剤は、2,2−アゾビスイ
ソブチロニトリル、ベンゾイルペルオキシド、アセチル
ペルオキシド、ラウリルペルオキシド及びt−ブチルペ
ルオキシドでなる群から選択されることを特徴とする請
求項8に記載のフォトレジスト重合体の製造方法。 - 【請求項11】請求項3から請求項7のいずれか一項に
記載のフォトレジスト重合体と、光酸発生剤と、有機溶
媒とを含むことを特徴とするフォトレジスト組成物。 - 【請求項12】前記光酸発生剤はフタルイミドトリフル
オロメタンスルホネート、ジニトロベンジルトシレー
ト、n−デシルジスルホン、ナフチルイミドトリフルオ
ロメタンスルホネート及びこれらの混合でなる群から選
択されることを特徴とする請求項11に記載のフォトレ
ジスト組成物。 - 【請求項13】さらに、光酸発生剤として、ジフェニル
ヨード塩ヘキサフルオロホスフェート、ジフェニルヨー
ド塩ヘキサフルオロアルセネート、ジフェニルヨード塩
ヘキサフルオロアンチモネート、ジフェニルパラメトキ
シフェニルスルホニウムトリフレート、ジフェニルパラ
トルエニルスルホニウムトリフレート、ジフェニルパラ
イソブチル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ヘキサフルオロアルセネート、トリ
フェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、
トリフェニルスルホニウムトリフレート及びジブチルナ
フチルスルホニウムトリフレートでなる群から選択され
る1つ以上を含むことを特徴とする請求項12に記載の
フォトレジスト組成物。 - 【請求項14】前記光酸発生剤は、前記フォトレジスト
重合体の0.05〜10重量%の量で用いられることを
特徴とする請求項11に記載のフォトレジスト組成物。 - 【請求項15】前記有機溶媒は、ジエチレングリコール
ジエチルエーテル、エチル−3−エトキシプロピオネー
ト、メチル−3−メトキシプロピオネート、シクロヘキ
サノン、プロピレングリコールメチルエーテルアセテー
ト、n−ヘプタノン、エチルラクテート及びシクロペン
タノンでなる群から選択されることを特徴とする請求項
11に記載のフォトレジスト組成物。 - 【請求項16】前記有機溶媒は、前記フォトレジスト重
合体の500〜2000重量%の量で用いられることを
特徴とする請求項11に記載のフォトレジスト組成物。 - 【請求項17】(a)請求項11から請求項16のいず
れか一項に記載のフォトレジスト組成物を被エッチング
層上部にコーティングしてフォトレジスト膜を形成する
段階と、 (b)前記フォトレジスト膜を露光する段階と、 (c)前記結果物を現像する段階とを含むことを特徴と
するフォトレジストパターン形成方法。 - 【請求項18】前記(b)段階のi)露光前及び露光
後、又はii)露光前又は露光後に各々ベーク工程を行う
段階をさらに含むことを特徴とする請求項17に記載の
フォトレジストパターン形成方法。 - 【請求項19】前記ベーク工程は、70〜200℃で行
われることを特徴とする請求項18に記載のフォトレジ
ストパターン形成方法。 - 【請求項20】前記露光工程の光源は、KrF、Ar
F、VUV(Vacuum Ultra Violet)、EUV(Extreme Ul
tra Violet)、E−ビーム、X線及びイオンビームの中
から選択されることを特徴とする請求項17に記載のフ
ォトレジストパターン形成方法。 - 【請求項21】請求項17から請求項20のいずれか一
項に記載のフォトレジストパターン形成方法を利用して
製造されたことを特徴とする半導体素子。
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