JP2003233191A - フォト酸レイビルポリマー及びそれを含むフォトレジスト - Google Patents
フォト酸レイビルポリマー及びそれを含むフォトレジストInfo
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Abstract
れを用いたレジスト組成物を提供する。 【解決手段】アリールアルキル基を含むフォト酸レイビ
ル基を含有する新規なポリマーを提供する。特に好まし
いのは、エステル酸素と直接結合する三級ベンジル炭素
を有するポリマーである。このポリマーは、化学増幅ポ
ジ型レジストの成分として有用である。
Description
ト酸レイビル(phtoacid‐labile)基を
含有する新規なポリマーに関する。特に好ましくは、エ
ステル酸素に直接結合したベンジル炭素を有するポリマ
ーである。本発明のポリマーは、化学増幅ポジ型レジス
トの成分として特に有用である。
するのに使用される感光性フィルムである。フォトレジ
ストのコーティング層は基体上に形成され、それからフ
ォトレジスト層はフォトマスクを通して活性化放射線源
で露光される。フォトマスクは、活性化放射線に不透過
性の領域と活性化放射線に透過性の他の領域を有する。
活性化放射線での露光は、フォトレジストコーティング
のフォト誘導された化学変換を提供し、それによりフォ
トレジスト被覆基体にフォトマスクのパターンを転移す
る。露光に引き続き、フォトレジストは、基体の選択的
加工処理を許容するレリーフイメージを提供するために
現像される。
ずれかであり得る。大部分のネガ型フォトレジストにつ
いては、活性化放射線で露光されたこれらのコーティン
グ層は本発明のフォト活性化合物及び重合性試薬との間
の反応において重合し又は架橋する。結果的に、露光コ
ーティング部分は、未露光部分よりも現像液溶液により
難溶性にさせられる。ポジ型フォトレジストについて
は、露光部分は現像液溶液中でより易溶性とされ、一方
で露光されない領域は相対的に現像液をより難溶性のま
ま維持される。
とも一つの樹脂バインダー成分及びフォト活性剤を含
む。フォトレジスト組成物は、デフォレスト、「フォト
レジスト材料及び方法」、マグロウヒルブックカンパニ
ー、ニューヨーク、第2章、1975年及びモロウによ
る、「半導体リトグラフィーの原理、実施及び材料」、
プレナムプレス、ニューヨーク、第2章及び4章、にお
いて記載され、双方ともフォトレジスト組成物及びそれ
らの製造法及び使用法についての教示が参照され、本明
細書において挿入される。
イメージ及び他の高性能用途について益々採用されてき
ている。斯かるフォトレジストはネガ型又はポジ型であ
り得るし、一般に多くの架橋事象(ネガ型レジストの場
合)又はフォト発生酸単位当たりの保護解除反応(ポジ
型レジストの場合)を伴う。ポジ型化学増幅の場合にお
いては、ある種のカチオン性フォト開始剤が、フォトレ
ジストバインダーからのある種の「ブロッキング」基ペ
ンダントの開裂又はフォトレジストバインダー骨格を構
成するある種の基の解裂を誘導するのに使用されてき
た。例えば、米国特許第5,075,199号;第4,
968,581号;第4,883,740号;第4,8
10,613号;及び第4,491,628号及びカナ
ダ特許出願2,001,384号に記載がある。斯かる
レジストのコーティング層の露光を通してブロッキング
基の解裂に際し、極性官能基、例えば、カルボキシル又
はイミドが形成され、結果としてレジストコーティング
層の露光、非露光領域において異なる溶解度特性を生じ
させる。R.D.アレン等の「SPIE議事録」272
4:334〜343頁(1996);及びP.トレフォ
ナス等の、「11回、フォトポリマー国際会議議事録
(Soc.Of Plastics Engineer
s)」、44〜58頁(1997年、10月6日)に記載され
ている。
用途に好適である一方で、現行のレジストは、また、特
に高度解像0.5ミクロン以下及び0.25ミクロン以
下のフィーチャーの形成のような高性能用途において、
深刻な欠陥を発揮し得る。
により与えられる)のような約270nm以下の暴露放
射線を含む短波長放射線でフォトイメージされ得るフォ
トレジストに関心が高まっている。斯かる短波長の使用
は、より小さなフィーチャーの形成を可能にすることが
できる。従って、248nm露光での高解像イメージを
生じさせるフォトレジストは、より大きな回路密度及び
増幅された装置性能等を提供するためのより小さな寸法
の回路パターンに関する工業界の不断の要求に答える非
常に小さな(例えば、0.25μm以下)フィーチャー
形成を可能にすることができるであろう。
248nmのような短波長においてイメージされ得るレ
ジスト組成物を有することが非常に望ましい。高解像レ
リーフイメージを提供することができるようなレジスト
組成物を有することは、特に望ましい。
キル基を含有するフォト酸レイビル単位を含有する新し
いポリマーを見出した。本発明の特に好ましいポリマー
は、重合体フェノール単位並びにベンジル基のようなア
リールアルキル基を含有するフォト酸レイビル基を含有
する。
ト組成物の樹脂成分として非常に有用である。本発明の
レジストは、典型的には、樹脂成分に加えて1以上のフ
ォト酸発生剤化合物のようなフォト活性成分を含有す
る。
ラフィー性能を発揮することができることを見出した。
例えば、下記の実施例3及び4の結果に見られる。
比較的穏かな条件の下で、特に穏かな露光前及び露光後
熱処理の下でリトグラフィー加工処理され得る。追加的
に、本発明のレジストはレジストイメージの現像後に使
用されるプラズマエッチング剤に対する優れた抵抗性を
発揮することができる。
な効用である。特に、アセタールベースのポジ型レジス
トのような比較的穏かな条件の下で加工処理され得るレ
ジストの認められている欠点は、これらのレジストがよ
り激しい条件下で処理されるレジスト(例えば、フェノ
ール/t‐ブチルアクリレートコポリマーを含み、比較
的高温で後露光ベークされるもののような所謂、高温レ
ジストと呼ばれるもの)に対して劣悪なプラズマエッチ
ング抵抗を発揮することである。
レジスト、即ち穏かな加工処理条件、並びに高温レジス
ト特性、即ち、強いプラズマエッチング抵抗(robu
sut plasma etch resistanc
e)双方の望ましい特性を発揮することができる。
式アリール(特にフェニル)‐アルキル基を含有する。
好ましくは、アルキル基は、フォト酸レイビル単位の酸
素のようなヘテロ原子に直接属している(間に他の介在
原子無しで)。いっそう更に好ましいのは、アリールア
ルキル部位の飽和、第三級炭素(水素置換無しの)が直
接フォト酸レイビル単位のヘテロ原子に結合されている
場合である。特異的に好ましいのは、次式Iを含むエス
テルフォト酸レイビル単位である:
又は異なり、それぞれは任意に置換されたアルキル、特
に任意に置換されたC1〜8アルキル、より典型的には
C1〜 3アルキル;任意に置換されたアルコキシ、特に
任意に置換されたC1〜8アルコキシ、より典型的には
C1〜3アルコキシ;アリール特にフェニル及びナフチ
ル等のような任意に置換された炭素環式アリールのよう
な任意に置換されたアリールのような非水素置換基であ
る;アリール(Aryl)は、芳香族基、好ましくは任意
に置換されたフェニル又はナフチルのような任意に置換
された炭素環式アリール基であり;アリールは、またヘ
テロ芳香族基、特に1‐3縮合又は結合環及びクマリニ
ル、キノリニル、フリル、チアゾリル、オキサゾリル、
オキシジゾリル、ベンゾフラニル及びベンゾチアゾール
のような1以上の硫黄及び酸素を含有する基であり、但
し炭素環式アリール基がヘテロ芳香族基より一般的に好
ましい;及びZは化学結合、1から8の炭素原子を有す
る任意に置換されたアルキレン等のポリマー鎖への結合
基である。
キル基を有するフォト酸レイビル基に加えてさらに単位
を含有することができる。例えば、溶解エンハンサー
は、無水物及びラクトン等の本発明のポリマーに含まれ
得る。コントラスト向上基は、また、本発明のポリマー
内に存在することができ、それらはメタクリル酸、アク
リル酸の重合により提供される基、および例えばエトキ
シエチルメタクリレート、t‐ブトキシメタクリレート
及びブチルメタクリレート等でのフォト酸レイビル基で
保護された基の重合により提供される基等である。炭素
環式アリール基、特にフェニル基のようなフォトリトグ
ラフィーに本質的に不活性である基が、また、採用さ
れ、それらはスチレン及びフェニル又は熱(例えば、約
150から200℃)及びフォトグラフィーのフォト酸
条件に本質的に非反応性である部位により任意に置換さ
れる他のアリール基の反応により提供され得る。
とも一つのブレンド構成員がアリールアルキル部位を含
有するフォト酸レイビル単位を含む樹脂のブレンドを含
有することができる。好ましくは、そのブレンドは、ま
た、比較的低温でフォト酸の存在下でブロックを解除さ
れ得るフォト酸レイビル基を含有する樹脂を含み、例え
ば、それはアセタール又はケタールフォト酸レイビル基
を含有する樹脂である。
的に垂直な側壁を有し、0.40ミクロン以下のライン
幅、更には約0.25、0.20又は0.16ミクロン
以下のライン幅であるラインパターンのような高度に解
像されたレリーフイメージを形成する方法を含むレリー
フイメージを形成する方法を提供する。本発明は、更
に、本発明のポリマー、フォトレジスト又はレジストレ
リーフイメージをその上に被覆させたマイクロエレクト
ロニクスウェーハ基体又は液晶ディスプレー基体又はフ
ラットパネルディスプレー基体のような基体を含む製品
を提供する。本発明は、また、本発明のフォトレジスト
及び/又はポリマーを使用した斯かる製品、特に半導体
チップスの製造法を含む。
リールアルキル基を含むフォト酸レイビル単位を含む。
任意に置換したベンジルは、特に好ましいアリールアル
キル基である。
を含むことができる。例えば、本発明のポリマーは:
1)アリールアルキル部位を含有するフォト酸レイビル
基;及び2)ヒドロキシスチレン、特にパラ‐ヒドロキ
シスチレン及び/又はメタ‐ヒドロキシスチレンの重合
により提供され得るようなヒドロキシフェニル単位を含
む。好ましいポリマーは、また、例えば、任意に置換さ
れたスチレンの重合により提供され得るような、ヒドロ
キシ又はカルボキシのような他の強い極性基によって置
換されていないフェニル基をはじめとする更なる基を含
むことができる。
しい。本明細書においては、アクリレート化合物又はポ
リマーとしては、メタアクリレートのような置換アクリ
レートを含むポリマー、フェノール/アクリレートコポ
リマー及びターポリマー及びテトラポリマーのような高
次のポリマーが特に好ましい。但し、アクリレート単位
はフォト酸レイビルであり、且つアリールアルキル部位
を含有することを条件とする。
は、次の重合単位を含むポリマーが挙げられる:1)パ
ラ‐ヒドロキシスチレン;2)メタ‐ヒドロキシスチレ
ン;及び3)ベンジル部位のようなアリールアルキル部
位を含有するフォト酸レイビル単位、特にフォト酸レイ
ビル基がアリールアルキル部位を有するアクリレート化
合物の重合により提供されるようなエステルであるも
の。
次の重合単位を含むポリマーを含む:1)ヒドロキシス
チレン、パラ‐ヒドロキシスチレン又はメタ‐ヒドロキ
シスチレンのいずれか;2)フェニル環が非置換であ
り、又は少なくともヒドロキシ又はカルボキシのような
強極性基により置換されていないスチレン;及び3)ベ
ンジル部位のようなアリールアルキル部位を含有するフ
ォト酸レイビル単位、特にフォト酸レイビル基がアリー
ルアルキル部位を有するアクリレート化合物の重合によ
り提供されるようなエステルであるもの。
シスチレンとは、重合される1以上のビニル炭素におい
て水素以外の基で置換されている化合物を含み、例えば
その用語はα‐メチルスチレン等を含む。
は次式IIの構造を含む:
ぞれが、任意に置換されたアルキル特に任意に置換され
た置換C1〜8アルキル、より典型的にはC1〜3アル
キル;任意に置換されたアルコキシ、特に任意に置換さ
れたC1〜8アルコキシ、より典型的にはC1〜3アル
コキシ;任意に置換された炭素環式アリール特にフェニ
ル及びナフチル等のような任意に置換されたアリールの
ような非水素置換基である;アリール(Aryl)は芳
香族基、好ましくは任意に置換されたフェニル又はナフ
チルのような任意に置換された炭素環式アリールであ
り;アリールは、また、ヘテロ芳香族基であり得る、特
に1‐3縮合又は結合環を有し及びクマリニル、キノリ
ニル、フリル、チアゾリル、オキサゾリル、オキシジゾ
リル、ベンゾフラニル及びベンゾチアゾールのような1
以上の硫黄及び酸素を含有する基であり、但し炭素環式
アリール基がヘテロ芳香族基より一般的に好ましい;そ
れぞれのRは同一又は異なる非水素置換基であり、例え
ば、ヒドロキシ、ハロゲン(F、Cl、Br、I);ニ
トロ;シアノ;好ましくは1から約8の炭素原子を有す
る任意に置換されたアルキル;好ましくは2から約8の
炭素原子を有する任意に置換されたアルケニル;好まし
くは2から約8の炭素原子を有する任意に置換されたア
ルキニル;ハロゲン(F、Cl、Br、I);ニトロ;
シアノ;好ましくは1から約8の炭素原子を有する任意
に置換されたアルコキシ;及び好ましくは1から約8の
炭素原子を有する任意に置換されたアルキルチオ等であ
り得る;R1、R2及びR3は独立して水素又は任意に
置換されたC1〜8アルキル、好ましくは水素又はメチ
ルである;mは0(環が唯一のヒドロキシで置換された
ものの場合)から4である;及びnは0(環が置換して
いない場合)から5である;及びa、b、及びcは表さ
れた単位のそれぞれについてのモルパーセントであり、
及びa及びbそれぞれが0より大であり、及びcは0
(即ち、更なるスチレン単位がない)またはそれより大
である。
は、次式IIIの構造のようなメタ‐ヒドロキシスチレ
ン及びパラ‐ヒドロキシスチレン双方を含有するものを
含む:
ぞれが、任意に置換されたアルキル、特に任意に置換さ
れた置換C1〜8アルキル、より典型的にはC1〜3ア
ルキル;任意に置換されたアルコキシ、特に任意に置換
されたC1〜8アルコキシ、より典型的にはC1〜3ア
ルコキシ;任意に置換された炭素環式アリール特にフェ
ニル及びナフチル等のような任意に置換されたアリール
のような非水素置換基である;アリール(Aryl)は
芳香族基、好ましくは任意に置換されたフェニル又はナ
フチルのような任意に置換された炭素環式アリールであ
り;アリールは、また、ヘテロ芳香族基であり得る、特
に1‐3縮合又は結合環を有し及びクマリニル、キノリ
ニル、フリル、チアゾリル、オキサゾリル、オキシジゾ
リル、ベンゾフラニル及びベンゾチアゾールのような1
以上の硫黄及び酸素を含有する基であり、但し炭素環式
アリール基がヘテロ芳香族基より一般的に好ましい;そ
れぞれのRは同一又は異なる非水素置換基であり、例え
ば、ヒドロキシ、ハロゲン(F、Cl、Br、I);ニ
トロ;シアノ;好ましくは1から約8の炭素原子を有す
る任意に置換されたアルキル;好ましくは2から約8の
炭素原子を有する任意に置換されたアルケニル;好まし
くは2から約8の炭素原子を有する任意に置換されたア
ルキニル;ハロゲン(F、Cl、Br、I);ニトロ;
シアノ;好ましくは1から約8の炭素原子を有する任意
に置換されたアルコキシ、;及び好ましくは1から約8
の炭素原子を有する任意に置換されたアルキルチオ等で
あり得る;R1、R2及びR3は独立して水素又は任意
に置換されたC1〜8アルキル、好ましくは水素又はメ
チルである;m及びm´はそれぞれが独立して0(環は
唯一のヒドロキシで置換されたものの場合)から4であ
り;nは0(環が置換していない場合)から5である;
及びd、e及びfは表された単位のそれぞれについての
モルパーセントであり、それぞれは0より大きい。
しいX及びY基は、任意に置換されたアルキル、任意に
置換されたアルコキシ及び任意に置換されたフェニル又
は他のアリールを含む電子給与基である。斯かる電子給
与基は、フォト酸誘導保護解除反応の過程で炭素カチオ
ン中間体を安定化させるのに役立つ。
は、ベンジルフォト酸レイビル単位は、総ポリマー単位
を基準にして4,5、10、15、20、25、30、
40又は50モルパーセント以上の量で存在し、より好
ましくは、ベンジルフォト酸単位は総ポリマー単位を基
準にして約10から30モルパーセントの量で存在す
る。
は、約30から90モルパーセントのフェノール単位、
より好ましくは約40から60モルパーセントフェノー
ル単位を含有する。非フェノール(ヒドロキシ又はカル
ボキシ置換を有しない)フェニル単位を含有するポリマ
ーは、そのような単位を好ましくは総ポリマー単位を基
準にして約3から30又は40モルパーセント、好まし
くは約5から約10、15又は20モルパーセントの量
で含有する。
を含むここで記載される種々の部位は、任意に置換され
得る。「置換された」基は、1以上の利用可能な位置、
典型的には1、2又は3の位置において、例えば、ハロ
ゲン(特にF、Cl又はBr);シアノ;ニトロ;メシ
ルのようなC1〜6アルキルスルホニル;C1〜8アル
キル;C1〜8アルコキシ;C2〜8アルケニル;C
2〜8アルキニル;ヒドロキシ;例えばアシルのような
C1〜6アルカノイル等のアルカノイルなどの好適な基
で置換され得る。
製され得る。
マーを提供するための、一つの好適な方法としては、第
三級アルコールを提供するためのアリールケトンとアル
キル又はアリールリチウム試薬等のグリニャール試薬と
の反応があげられる。そのアリール第三級アルコール
は、それから、塩化アクリレートと反応してアリールア
ルキル置換基を有するアクリレートを提供することがで
きる。好ましい試薬及び反応条件の例は実施例1に記載
される。
た付加反応、例えば、不活性雰囲気下(例えば、N2又
はアルゴン)でラジカル開始剤の存在下で、且つ反応温
度は採用される特定の試薬の反応性及び反応溶媒(溶媒
が採用された場合)の沸点に応じて変わり得るが、たと
えば、約70℃以上のような高められた温度で、上記さ
れたような種々の単位を提供するための選択されたモノ
マー(その一つはアリールアルキル置換基を有するフォ
ト酸レイビル基を含む)の反応により好適に形成され得
る。好適な反応溶媒としては、例えば、テトラヒドロフ
ラン及び乳酸エチル等が含まれる。任意の特定の系につ
いての好適な反応温度は、本発明の開示に基づいて当業
者により経験的に容易に決定され得る。多岐にわたる遊
離基開始剤が、採用され得る。例えば、アゾ‐ビス‐
2,4‐ジメチルペンタンニトリルのようなアゾ化合物
が、採用され得る。ペルオキシド、ペルエステル、過酸
及び過硫酸が、また、採用され得る。代表的な試薬及び
反応条件は下記の実施例2に記載される。
好適なモノマーはとしては、任意に置換されたビニルフ
ェニル、任意に置換されたスチレン、任意に置換された
α‐メチルスチレン、メタクリロニトリル、アクリロニ
トリル、2‐メチルアダマンチルメタクリレート、2‐
メチルアダマンチルアクリレート又はα‐ブチロラクト
ンメタクリレートが挙げられる。
れ得る他のモノマーは、当業者により同定され得る。例
えば、アリールアルキル基を含有するもの以外の酸レイ
ビル基を提供するためには、t‐ブチルメタクリレー
ト;t‐ブチルアクリレート、t‐ブトキシメタクリレ
ート、t‐ブチルメタクリレート;及びエトキシエチル
メタクリレート等の他の相当するモノマーが、反応させ
られ得る;ペンダント酸基を提供するためには、メタク
リル酸及びアクリル酸のような対応するモノマー酸が反
応され得る;及び無水物のような溶解エンハンサーは、
イタコン酸無水物等のような好適なモノマーの反応によ
り提供され得る。
下、より好ましくは約2以下の分子量分布(Mw/
Mn)を有する1,000から約100,000、より
好ましくは約2,000から約30,000、いっそう
より好ましくは約2,000から15,000又は2
0,000の重量平均分子量を有するであろう。本発明
のポリマー分子量(Mw又はWnのいずれも)は、好適
にはゲル浸透クロマトグラフィーにより決定される。
のポリマーは、所望のレジストレリーフイメージの形成
を可能にする十分量のフォト発生酸レイビルエステル基
を含有すべきである。例えば、上記により示されたよう
に、斯かる酸レイビルエステル基の好適な量は、そのポ
リマーの総単位の少なくとも1モルパーセント、より好
ましくは約2から50モルパーセント、更により典型的
には総ポリマー単位の約3から30又は40モルパーセ
ントであろう。好ましいポリマーの例は下記の実施例に
記載される。
分として記載されたポリマーを含むフォトレジスト組成
物が、更に提供される。
長、特に248nmでの露光に際し高度に解像されたレ
リーフイメージを提供することができる。本発明のフォ
トレジストは、好ましくは、ペンダントアルキルエステ
ルポリマー基のフォト酸誘導開裂を利用する化学増幅ポ
ジ型レジストであり、レジストコーティング層の露光及
び非露光領域間の溶解度差異を提供する。
のポリマーは、所望のレジストレリーフイメージの形成
を可能にする十分量のフォト発生酸レイビルエステル基
を含有すべきである。例えば、斯かる酸レイビルエステ
ル基の好適な量は、そのポリマーの総単位の少なくとも
1モルパーセント、より好ましくは約2から50又は6
0モルパーセントであろう。好ましいポリマーの例は下
記の実施例に記載される。
は、アリールアルキルフォト酸レイビル単位を有するポ
リマーに加えて及びそれとは別個の1以上のポリマーを
含有することができる。斯かる追加のポリマーには、例
えば、アセタール又はケタール基を有するポリマーのよ
うな、比較的穏かな条件下で、ブロック解除され得るフ
ォト酸レイビル基を有するものを含む。アセタール又は
ケタール基を有する斯かる更なるポリマーは、好適に
は、フェノールポリマーとエーテルビニルエーテル又は
他のビニルエーテルとの反応によるようなフェノール‐
OH部位上にグラフトしたアセタール基を有するフェノ
ールポリマー(例えば、ポリビニル(フェノール))で
あり得る。
なり広く変動し得る、例えば、アリールアルキルフォト
酸レイビル単位を有するポリマー対第二の別個の樹脂
(例えばアセタール又はケタールフォト酸レイビル基を
有するもの)の重量比は、1:10から10:1であり
得る。好ましい混合重量比は、2:8から8:2でアリ
ールアルキルフォト酸レイビル単位を有するポリマー対
第二の別個の樹脂(例えば、アセタール又はケタールフ
ォト酸レイビル基を有するもの)を含み得る。
はフォトレジスト組成物における樹脂バインダー成分と
して、特に化学増幅ポジ型樹脂として非常に有用であ
る。一般に本発明のフォトレジストはフォト活性成分及
び上記のポリマーを含む樹脂バインダー成分を含む。
ィング層を水性アルカリ現像液で現像可能にさせるに十
分な量で使用されるべきである。
放射線での露光に際しレジストのコーティング層中での
潜像を発生するに十分な量で好適に採用されるフォト酸
発生剤(即ち、「PAG」)を含む。好適なフォト酸発
生剤は、次式の化合物のようなイミドスルホネートを含
む:
ル(例えば、C1〜12アルキル)及びペルフルオロ
(C1〜12アルキル)、特にペルフルオロオクタンス
ルホネート及びペルフルオロノナンスルホネート等のよ
うなペルフルオロアルキルである。好ましいPAGは、
N‐[(ペルフルオロオクタンスルホニル)オキシ]‐
5‐ノルボルネン‐2,3‐ジカルボキシイミドであ
る。
はまた、本発明のコーティング組成物がオーバーコート
されたレジスト用の好適なPAGである。193nmイ
メージング及び248nmイメージングについての二つ
の好適な薬剤は、次のPAG1及び2である:
Iの合成を説明しているヨーロッパ特許出願96118
111.2号(公開番号0783136)に開示された
ように調製され得る。
ースルホネート基以外のアニオンで錯化された二つのヨ
ードニウム化合物である。特に、好ましいアニオンは、
式RSO3‐のものを含む、ここでRはアダマンタン、
アルキル(例えば、C1〜1 2アルキル)及びペルフル
オロ(C1〜12アルキル)のようなペルフルオロアル
キル、特にペルフルオロオクタンスルホート及びペルフ
ルオロブタンスルホネート等である。
ストに採用され得る。
は、現像されたレジストレリーフイメージの解像度を向
上させることができる付加塩基、特に水酸化テトラブチ
ルアンモニウム(TBAH)又は乳酸テトラブチルアン
モニウムである。付加塩は、総固体に対して比較的少
量、例えば、約0.03から5重量パーセントで好適に
使用される。
意の物質を含有することができる。例えば、他の任意の
添加剤としては、耐光条剤(anti‐striati
onagent)、可塑剤、スピードエンハンサー等が
挙げられる。斯かる任意の添加剤は、典型的には、例え
ばレジスト乾燥成分の総重量の約5から30重量パーセ
ント量のような比較的大量に存在し得る充填剤及び染料
を除き、フォトレジスト組成物中で少量で存在するであ
ろう。
調製され得る。例えば、本発明のフォトレジスト組成物
は、例えば、乳酸エチル、エチレングリコールモノメチ
ルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルア
セテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル;
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート及
び3‐エトキシエチルプロピオネート等の好適な溶媒中
でフォトレジストの成分を溶解させることにより調製さ
れ得る。典型的には、組成物の固形分は、フォトレジス
ト組成物総重量の約5及び35重量パーセントの間で変
動する。樹脂バインダー及びフォト活性成分は、フィル
ムコーティング層及び良好な潜像及びレリーフイメージ
の形成を提供するに十分な量で存在すべきである。レジ
スト組成物の好ましい量の例については、下記の実施例
に記載される。
に従い使用される。本発明の液体コーティング組成物
は、スピニング、浸漬、ローラーコーティング又は他の
慣用のコーティング技術等により基体に塗布される。ス
ピンコーティングの場合、コーティング溶液の固形分
は、利用される具体的なスピニング装置を基準に望まし
いフィルム厚さを提供するよう、溶液粘度、スピナーの
スピード及びスピニングに許容される時間量が調整され
得る。
トでのコーティングを伴うプロセスに慣用的に使用され
る基体に好適に塗布される。例えば、組成物は、マイク
ロプロセッサー及び他の集積回路成分生産用のシリコン
ウェーハ又は二酸化珪素で被覆されたシリコンウェーハ
上に塗布され得る。アルミニウム‐酸化アルミニウム、
砒化ガリウム、セラミック、石英、銅及びガラス基体等
は、また、好適に採用される。
引き続き、好ましくはフォトレジストコーティングの粘
性がなくなるまで溶媒を除去するため加熱により乾燥さ
れる。その後で、それはマスクを通して慣用の方法でイ
メージされる。露光は、レジストコーティング層におい
てパターン化されたイメージを現出するためフォトレジ
スト系のフォト活性成分を有効に活性化すれば十分であ
り、より具体的には、露光エネルギーは、露光器具及び
フォトレジスト組成物の組成に依存して典型的には約1
から100mJ/cm2の範囲である。
成物のコーティング層は、好ましくは、露光短波長、特
に248nmのような300nm以下の露光波長により
フォト活性化される。しかしながら、本発明のレジスト
組成物は、また、より高い波長でも好適にイメージされ
得る。例えば、本発明の樹脂は、適当なPAGと配合さ
れることができ、化学増幅ポジ型I‐線レジスト、即
ち、約365nmにおいてイメージされるレジストとし
て使用され得る。本発明のレジストは、また、50nm
以下又は20nm以下での露光、特に13nm露光のよ
うな電子ビーム(E‐ビーム露光)露光及び極‐UV露
光(EUV)での露光に対しても有用であろう。
70℃から約160℃の範囲の温度で好ましくはベーク
される。その後で、フィルムは現像される。露光レジス
トフィルムは、極性現像液、好ましくは、水酸化テトラ
‐アルキルアンモニウム溶液のような水酸化第四級アン
モニウム塩、好ましくは、0.26N水酸化テトラメチ
ルアンモニウム;エチルアミン、n‐プロピルアミン、
ジエチルアミン、ジ‐n‐プロピルアミン、トリエチル
アミン、又はメチルジエチルアミンのような種々のアミ
ン溶液;ジエタノールアミン又はトリエタノールアミン
のようなアルコールアミン;ピロール、ピリジン等のよ
うな環式アミンのような塩基現像水溶液を採用すること
によりポジ型にされる。一般に、現像は、当分野で認識
された手順に従う。
て、現像された基体はレジストのない領域上で選択的に
加工処理され、例えば、当分野で公知の手順に従いレジ
ストのない基体領域を化学的にエッチング又はめっきす
ることにより行われる。マイクロエレクトロニクス基体
の製造、例えば、二酸化珪素ウェーハの製造に関し、好
適なエッチング剤としては、ガスエッチング剤があげら
れ、例えば、プラズマ流として適用されるCl2又はC
F4/CHF3エッチング剤のような塩素、又はフッ素
ベースエッチング剤のようなハロゲンプラズマエッチン
グ剤が挙げられる。斯かる加工処理の後で、レジスト
は、公知の剥離操作を使用して加工処理された基体から
除去され得る。
細書に挿入され、参照される。次の非限定的な実施例
は、本発明の例示である。
含有するモノマーの合成 次の材料が、2‐プロピルフェニルメタクリレート(P
PMA)モノマー(即ち、CH2=CH(CH3)‐C
(=O)OC(CH3)2C6H5)を合成するのに使
用された: 材料 量(g) 量(ml) モル アセトフェノン 122.3 118.7 1.018 エーテル中1.4M 800 1.12 メチルリチウム 塩化メタクリロイル 122.4 114.4 1.17 テトラヒドロフラン 480 540
てオーブン中で乾燥された。ガラス器具は、設置され、
窒素流下で冷却された。反応は、窒素ブランケット下で
遂行された。
器及びゴム隔膜を装備した2リットル3N‐RBフラス
コに、窒素圧を使用して二重先端ニードルを経由して8
00mlの1.4モルメチルリチウムジエチルエーテル
溶液が添加された。混合物は、ドライアイス/イソプロ
パノール浴を使用して−25から−30℃に冷却され
た。メチルリチウム溶液が冷却する間、122.3gの
アセトフェノンが480mlのテトラヒドロフランに溶
解された。ガス挿入口、ガラス栓及びゴム隔壁を装備し
た1リットルの3N−RBフラスコに、122.3gの
アセトフェノンが添加された。無水、インヒビターフリ
ーのテトラヒドロフランは、窒素圧を使用して二重先端
ニードルを経由して1リットルフラスコに移された。メ
チルリチウムが−25から−30℃のとき、アセトフェ
ノン/THF溶液は、窒素圧を使用して二重先端ニード
ルを経由してメチルリチウムを含有する2リットル3N
‐RBフラスコに2時間をかけて移された。冷却浴は除
去され、反応混合物は2.5時間の間、撹拌された。
2.5時間の撹拌後、混合物は、再び、ドライアイス/
イソプロパノール浴を使用して−25から−30℃に冷
却された。塩化メタクリロイル(122.4g)が、そ
れから、125ml均圧滴下漏斗を使用して1.5時間
に亘り滴下により添加された。冷却浴は、除去され、反
応は一晩の撹拌により室温にさせられた。赤みのあるオ
レンジ色反応溶液から白色沈殿が発生した。塩(47.
2g)が除去された。濾液は10%炭酸水素ナトリウム
溶液1×500mlで洗浄され(赤みのあるオレンジ色
からオレンジ色に色彩が変化)、引き続き3×500m
lの脱イオン水で水洗され、それから硫酸マグネシウム
で乾燥された。THFを除去したところ、オレンジ色の
油208gが残った。オレンジ色の油は55〜60℃/
1mmにおいて真空蒸留され、白色結晶生成物(冷蔵庫
において冷却後)の136gを生じさせた。理論的収
量:207.9g;実際の収率;〜65%。
/10/20パラ‐ヒドロキシスチレン‐コ‐スチレン
‐コ‐フェニルプロピルメタクリレート(400ミリモ
ルスケール) 次の試薬が使用された: 45.413g:4‐アセトキシスチレン、 4.166g:スチレン、 16.341g:フェニルプロピルメタクリレート、 3.076g:2,2‐アゾビス(2‐メチルブチロニ
トリル)[VAZO67]、
三口丸底フラスコに充填され、次の溶媒混合物に溶解さ
れた:117.75gの2‐プロパノール及び19.6
25gのアセトニトリル。N2ガスは0.5時間、反応
混合物中で泡立てられた。加熱マントルを使用して、反
応混合物は20時間、穏かに還流された。
解された43.165gの酢酸アンモニウムが、反応器
に添加された。反応混合物は、更に20時間穏かな還流
が維持された。加熱マントルは除去され、反応器は室温
にまで冷却された。
3.704gのIRN‐77イオン交換ビーズが1リッ
トルDI水で4回水洗され、それから1リットルのアセ
トンで3回洗浄され、それから1リットルの2‐プロパ
ノールで2回洗浄された。洗浄手順は、溶媒中でビーズ
を穏かに撹拌し、次に過剰溶媒をデカントすることから
なる。反応混合物は、洗浄ビーズを含有するボトルに添
加された。3時間、ロールされた。イオン交換ビーズ
は、反応混合物から濾過された。反応混合物は、2.5
リットル脱イオン水中に滴下され、沈殿させられた。1
時間撹拌された。ポリマーは廃水から真空濾過された。
ポリマーは70℃において20時間、真空乾燥された。
ポリマーは2‐プロパノールに溶解され、25重量%固
形分とした(150gの2‐プロパノール)。
は、上記と同様の手順で0.1リットルDI水中におい
て4回水洗され、0.1リットルのアセトンで3回、そ
の後0.1リットルの2‐プロパノールで2回洗浄され
た。イオン交換ビーズは、ボトル内の溶解されたポリマ
ーに添加され、3時間ロールされた。イオン交換ビーズ
は溶解したポリマーから濾過された。
中で沈殿させられた。1時間、撹拌された。ポリマー
は、廃水から濾過された。70℃において20時間、真
空乾燥された。ポリマーは、3時間、0.5リットルの
塩化メチレン内でスラリーにされた。ポリマーは、70
℃において20時間、真空乾燥された。収量は、38.
9gであった。
ラフィー加工処理 本発明のフォトレジストは示された量の次の成分を混合
することにより調製された: レジスト成分 量 樹脂 11.44重量%の総固形分の液体配合物 を与える量 フォト酸発生剤 樹脂成分の3.53重量 塩基添加物 ポリマーの0.113重量% 界面活性剤 総固形分の0.05重量%
位のモルパーセント(ポリマーの総単位を基準にして)
が10モルパーセントのp‐ヒドロキシスチレン;70
モルパーセントのメタ‐ヒドロキシスチレン;及び実施
例1で調製された20モルパーセントのPPMAであ
る、実施例2で記載されたように調製されたp‐ヒドロ
キシスチレン/m‐ヒドロキシスチレン/PPMAター
ポリマーであった。そのポリマーは、12639のMw
及び5824のMnを有していた。レジストのフォト酸
発生剤は、ジ‐tertブチルフェニルヨードニウムカ
ンファースルホネートであった。塩基性添加剤は、水酸
化テトラメチルアンモニウムの乳酸塩であった。界面活
性剤は、商品名がR08の下で販売される商業的に利用
可能な物質であった。溶媒は、乳酸エチルであった。
成物のコーティングを有する200mmシリコンウェー
ハ上にスピンコートされた。塗布フォトレジスト層は6
0秒間、90℃においてソフトベークされ、248nm
放射線でフォトマスクを通して露光された。露光レジス
トコーティング層は、その後、90秒間、100℃にお
いてベークされ、アルカリ水性現像液(30秒;単一パ
ドル)を使用して現像された。高度に解像された150
nmの均等なラインアンドスペース(1:1)が得られ
た。
リトグラフィー加工処理 本発明のフォトレジストは示された量の次の成分を混合
することにより調製された: レジスト成分 量 樹脂 11.44重量%の総固形分の液体配合 物を与える量 フォト酸発生剤 樹脂成分の3.53重量 塩基添加物 ポリマーの0.113重量% 界面活性剤 総固形分の0.05重量%
位のモルパーセント(ポリマーの総単位を基準にして)
が10モルパーセントのp‐ヒドロキシスチレン;70
モルパーセントのスチレン;及び20モルパーセントの
PPMAである、実施例2で記載されたように調製され
たp‐ヒドロキシスチレン/スチレン/PPMAターポ
リマーであった。そのポリマーは、14704のMw及
び6456のMnを有していた。レジストのフォト酸発
生剤は、ジ‐tertブチルフェニルヨードニウムカン
ファースルホネートであった。塩基性添加剤は、水酸化
テトラメチルアンモニウムの乳酸塩であった。界面活性
剤は、商品名がR08の下で販売される商業的に利用可
能な物質であった。溶媒は、乳酸エチルであった。
成物のコーティングを有する200mmシリコンウェー
ハ上にスピンコートされた。塗布フォトレジスト層は6
0秒間、90℃においてソフトベークされ、248nm
放射線でフォトマスクを通して露光される。露光レジス
トコーティング層は、その後、90秒間、100℃にお
いてベークされ、アルカリ水性現像液(30秒;単一パ
ドル)を使用して現像された。高度に解像された150
nmの均等なラインアンドスペース(1:1)が得られ
た。
あげられる(番号の付された文章1乃至28として掲載
されたもの、但し、幾つかの文章は前の文章を参照し、
それにより前の文章を引用して挿入する)。 1.フォト活性成分及び樹脂を含み、その樹脂がアリー
ルアルキル基を含むフォト酸レイビル単位を含む、フォ
トレジスト組成物。 2.フォト酸レイビル単位がフェニルアルキル基を含む
上記1に記載のフォトレジスト。 3.フォト酸レイビル単位が第三級ベンジル基を含む上
記1に記載のフォトレジスト。 4.フォト酸レイビル単位がエステル部位を含む上記1
乃至3のいずれか一つに記載のフォトレジスト。 5.フォト酸レイビル単位がアクリレート化合物の重合
により提供される上記1乃至4のいずれか一つに記載の
フォトレジスト。 6.樹脂が更にヒドロキシフェニル単位を含む上記1乃
至5のいずれか一つに記載のフォトレジスト。 7.樹脂が更にフェニル単位を含む上記1乃至6のいず
れか一つに記載のフォトレジスト。 8.樹脂が更に無水物、ラクトン又はシアノ単位を含む
上記1乃至7のいずれか一つに記載のフォトレジスト。 9.フォトレジストが1以上のフォト酸発生剤化合物を
含む上記1乃至8のいずれか一つに記載のフォトレジス
ト。 10.樹脂が次式の基を含む上記1乃至9のいずれか一
つに記載のフォトレジスト:
置換基であり;アリールは芳香族基;及びZはポリマー
鎖への結合基である。 11.樹脂が次式IIの構造を含む上記1に記載のフォ
トレジスト:
置換基であり;アリールは芳香族基であり;各Rは同一
又は異なる非水素置換基であり;R1、R2及びR3は
独立して水素又は任意に置換されたC1〜8アルキルで
あり;mは0から4の整数であり;及びnは0から5の
整数であり;及びa、b及びcはそれぞれの表された単
位のモルパーセントであり、及びa及びbはそれぞれ0
より大きく及びcは0以上である。 12.樹脂が次式IIIの構造を含む上記1に記載のフ
ォトレジスト:
換基であり;アリールは芳香族基であり;各Rは同一又
は異なる非水素置換基であり;R1、R2及びR 3は独
立して水素又は任意に置換されたC1〜8アルキルであ
り;m及びm´はそれぞれが独立して0から4であり;
及びd、c及びfは0から5のそれぞれの表された単位
のモルパーセントであり、それぞれは0より大きい。 13.フォトレジストが更に脂環式基を含む上記1乃至
12のいずれか一つに記載のフォトレジスト。 14.フォトレジストがアセタールフォト酸レイビル単
位を含む樹脂を更に含む上記1乃至13のいずれか一つ
に記載のフォトレジスト。 15.(a)上記1乃至14のいずれか一つのフォトレ
ジストのコーティング層を基体上に塗布し;及び(b)
フォトレジスト層を露光し、現像してレリーフイメージ
を得ることを含む、ポジ型フォトレジストレリーフイメ
ージを形成する方法。 16.フォトレジスト層が約270nm未満の波長を有
する放射線で露光される上記15に記載の方法。 17.フォトレジスト層が約248nm未満の波長を有
する放射線で露光される上記15に記載の方法。 18.フォトレジスト層が電子ビーム放射線で露光され
る上記15に記載の方法。 19.フォトレジスト層が約50nm未満の波長を有す
る放射線で露光される上記15に記載の方法。 20.その上に上記1乃至14のいずれか一つのフォト
レジスト組成物の層をコートしたマイクロエレクトロニ
クスウェーハ基体を含む製品。 21.基体が半導体マイクロチップウェーハである上記
20の製品。 22.マイクロチップウェーハ基体上に上記1乃至14
のいずれか一つに記載のフォトレジスト組成物のコーテ
ィング層を適用することを含む半導体マイクロチップウ
ェーハを製造する方法。 23.アリールアルキル基を含むフォト酸レイビル単位
を含む樹脂。 24.フォト酸レイビル単位がフェニルアルキル基を含
む上記23に記載の樹脂。 25.フォト酸レイビル単位が第三級ベンジル基を含む
上記23に記載の樹脂。 26.フォト酸レイビル単位がエステル部位を含む上記
23乃至25のいずれか一つに記載の樹脂。 27.フォト酸レイビル単位がアクリレート化合物の重
合により提供される上記23乃至26のいずれか一つに
記載の樹脂。 28.樹脂がヒドロキシフェニル単位及び/又は非置換
フェニル単位を更に含む上記23乃至27のいずれか一
つに記載の樹脂。
Claims (10)
- 【請求項1】フォト活性成分及び樹脂を含み、該樹脂が
アリールアルキル基を含むフォト酸レイビル単位を含
む、フォトレジスト組成物。 - 【請求項2】該フォト酸レイビル単位がフェニルアルキ
ル基を含む請求項1に記載のフォトレジスト。 - 【請求項3】該フォト酸レイビル単位が第三級ベンジル
基を含む請求項1に記載のフォトレジスト。 - 【請求項4】該フォト酸レイビル単位がエステル部位を
含む請求項1乃至3のいずれか一つに記載のフォトレジ
スト。 - 【請求項5】該フォト酸レイビル単位がアクリレート化
合物の重合により提供される請求項1乃至4のいずれか
一つに記載のフォトレジスト。 - 【請求項6】該樹脂が更にヒドロキシフェニル単位及び
/又は脂肪族基を含む請求項1乃至5のいずれか一つに
記載のフォトレジスト。 - 【請求項7】該フォトレジストがアセタールフォト酸レ
イビル単位を含む樹脂を更に含む請求項1乃至6のいず
れか一つに記載のフォトレジスト。 - 【請求項8】(a)請求項1乃至7のいずれか一つのフ
ォトレジストのコーティング層を基体上に塗布し;及び
(b)該フォトレジスト層を露光し、現像してレリーフ
イメージを得ることを含む、ポジ型フォトレジストレリ
ーフイメージを形成する方法。 - 【請求項9】その上に請求項1乃至7のいずれか一つの
フォトレジスト組成物の層を被覆させたマイクロエレク
トロニクスウェーハ基体を含む製品。 - 【請求項10】アリールアルキル基を含むフォト酸レイ
ビル単位を含む樹脂。
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