JP2005075767A - Photoresist base and method for refining the same, and photoresist composition - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体等の電気・電子分野や光学分野等で用いられるフォトレジスト基材及びその精製方法、並びにフォトレジスト組成物に関する。 The present invention relates to a photoresist base material used in electrical / electronic fields such as semiconductors and optical fields, a purification method thereof, and a photoresist composition.
極端紫外光(Extream Ultra Violet、EUV)、真空紫外光、電子ビーム、イオンビーム等によるリソグラフィー、特に極端紫外光又は電子ビームによるリソグラフィーは、半導体等の製造において、高生産性の超微細加工方法として有用である。また、極端紫外光や電子ビームによる100nm以細、特に50nm以細の加工に対応した高感度、高解像度のフォトレジストを開発することが求められている。これらリソグラフィーにおいて使用するフォトレジストは、所望する微細パターンの生産性、解像度等の観点から、その感度を向上させることが欠かせない。 Lithography using extreme ultraviolet light (EUV), vacuum ultraviolet light, electron beam, ion beam, etc., especially lithography using extreme ultraviolet light or electron beam is a highly productive ultra-fine processing method in the manufacture of semiconductors and the like. Useful. In addition, it is required to develop a high-sensitivity and high-resolution photoresist corresponding to processing of 100 nm or less, particularly 50 nm or less by extreme ultraviolet light or an electron beam. It is indispensable to improve the sensitivity of the photoresist used in these lithography from the viewpoint of the productivity and resolution of the desired fine pattern.
極端紫外光による超微細加工の際に用いられるフォトレジストとしては、例えば、公知のKrFレーザーによる超微細加工の際に用いられていた化学増幅型ポリヒドロキシスチレン系フォトレジストが挙げられる。このレジストでは、50nm程度までの微細加工が可能であることが知られている(例えば、非特許文献1参照。)。しかし、このレジストでは、極端紫外光による超微細加工の最大のメリットである50nm以細のパターンを作成すると、コントラストが低い、ラインエッジラフネスが大きい、レジスト感度が低い、レジストアウトガスが多い等の問題が生じてしまうため、極端紫外光本来の性能を十分に引き出しているとは言えなかった。このような背景から、より高性能の極端紫外光用フォトレジストを開発することが求められていた。 Examples of the photoresist used at the time of ultrafine processing using extreme ultraviolet light include chemically amplified polyhydroxystyrene-based photoresists used at the time of ultrafine processing using a known KrF laser. This resist is known to be capable of fine processing up to about 50 nm (for example, see Non-Patent Document 1). However, with this resist, when a pattern of 50 nm or less, which is the greatest merit of ultra-fine processing using extreme ultraviolet light, is created, there are problems such as low contrast, large line edge roughness, low resist sensitivity, and many resist outgases. Therefore, it cannot be said that the original performance of extreme ultraviolet light is sufficiently extracted. Against this background, it has been demanded to develop a higher performance extreme ultraviolet light photoresist.
この求めに応じ、他のレジスト化合物と比較して、光酸発生化合物が高濃度である化学増幅ポジ型フォトレジストを用いる方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。しかし、この方法では、実施例において、ヒドロキシスチレン/スチレン/t−ブチルアクリレートからなるターポリマーからなる基材、全固形分中の少なくとも約5重量%のジ(t−ブチルフェニル)ヨードニウムオルト−トリフルオロメチルスルフォネートからなる光酸発生剤、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド乳酸塩及び乳酸エチルからなるフォトレジストに関して、極端紫外光を用いた場合の感度やラインエッジラフネス、作成ライン幅等の具体的結果が例示されていなかった。従って、これらの結果については、ラインエッジラフネスの観点から、電子線を用いた場合で例示された100nmまでの加工が限界であると考えられた。これは光酸発生剤の過剰添加による基材の過剰反応、即ち、非露光部への酸の過剰拡散が原因と推定される。 In response to this demand, a method using a chemically amplified positive photoresist having a higher concentration of photoacid generating compound than other resist compounds has been proposed (see, for example, Patent Document 1). However, in this method, in the examples, a substrate comprising a terpolymer consisting of hydroxystyrene / styrene / t-butyl acrylate, at least about 5% by weight of di (t-butylphenyl) iodonium ortho-tri in total solids. Specific results for photoacid generators composed of fluoromethylsulfonate, photoresists composed of tetrabutylammonium hydroxide lactate and ethyl lactate, such as sensitivity, line edge roughness, and production line width when using extreme ultraviolet light Was not illustrated. Therefore, for these results, it was considered that the processing up to 100 nm exemplified in the case of using an electron beam was the limit from the viewpoint of line edge roughness. This is presumed to be caused by the excessive reaction of the substrate due to the excessive addition of the photoacid generator, that is, the excessive diffusion of the acid to the non-exposed area.
一方、電子ビームによる微細加工は、生産性の面では極端紫外光に劣るが、マスクを使用する必要がないため、生涯生産枚数の少ない特殊半導体を製造する場合に適している。電子ビーム用のフォトレジストとしては、ポジ型、ネガ型ともに多種が提案されており、集束半径が十分小さい電子線照射装置を用いれば、8nm幅の孤立ラインの作成も可能とされている。しかし、その際のラインエッジラフネスは、基材として含まれる高分子化合物の分子形状が反映されてしまうため、十分小さくなっているとは言えないのが現状である。 On the other hand, microfabrication with an electron beam is inferior to extreme ultraviolet light in terms of productivity, but it is not necessary to use a mask, and is suitable for manufacturing a special semiconductor with a small number of lifetime production. Various types of positive and negative photoresists for electron beams have been proposed. If an electron beam irradiation apparatus having a sufficiently small converging radius is used, it is possible to create an isolated line having a width of 8 nm. However, the line edge roughness at that time cannot be said to be sufficiently small because the molecular shape of the polymer compound contained as the base material is reflected.
半導体加工の微細化の進展に伴い、ラインエッジラフネスの要求値はより厳しくなっている。しかし、上述したように、高分子化合物を基材とする従来のフォトレジストでは、その分子形状がラインエッジラフネスに反映されてしまう。従って、50nm以細の超微細加工の領域において、例えば、3nm以下にラインエッジラフネスを抑えて加工を行うことは、基材として、数十nm程度の分子サイズを有する高分子化合物を使用する場合は理論上困難であった。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、極端紫外光等による超微細加工が、高感度、高コントラスト、低ラインエッジラフネスで可能な、フォトレジスト基材及びその精製方法、並びにフォトレジスト組成物を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明者等は鋭意検討を重ねた結果、合成時に用いたため残留したり、人体や環境から混入したりするアンモニア、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン等の塩基性不純物が、フォトレジストの感度低下に起因することを突き止めた。
特に、フォトレジストにおいて、極端紫外光がフォトレジスト層を通過する際の吸収度が高く、光源の強度が低い場合には、光酸発生剤を高濃度にすることがあるが、これに塩基性不純物が微量でも混入すると、酸発生剤から発生したプロトンを中和するため所望の反応が進行しなくなる。
本発明者らは、新規な優れたフォトレジスト基材を合成し、既に特願2003−112458で出願している。さらに、本発明者らは、これらフォトレジスト基材を精製して、塩基性不純物を一定値以下まで除くと、感度が劇的に上昇することを見出し、本発明を完成させた。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a photoresist base material, a purification method thereof, and a photoresist capable of performing ultrafine processing with extreme ultraviolet light or the like with high sensitivity, high contrast, and low line edge roughness. An object is to provide a composition.
In order to achieve the above object, the present inventors have made extensive studies, and as a result, they have been used in the synthesis, and remain basic, such as ammonia, alkali metal ions, alkaline earth metal ions, etc. that are mixed in from the human body or the environment. The inventors have found out that impurities are caused by a decrease in sensitivity of the photoresist.
In particular, in the case of photoresist, when the extreme ultraviolet light has a high absorbance when passing through the photoresist layer and the intensity of the light source is low, the photoacid generator may be highly concentrated. If even a small amount of impurities is mixed, the proton generated from the acid generator is neutralized, so that the desired reaction does not proceed.
The present inventors have synthesized a novel excellent photoresist base material and have already filed an application in Japanese Patent Application No. 2003-112458. Furthermore, the present inventors have found that the sensitivity is dramatically increased when these photoresist substrates are purified to remove basic impurities to a certain value or less, and the present invention has been completed.
本発明の第一の態様によれば、塩基性不純物の含有量が10ppm以下である、下記一般式(1)で表される極端紫外光反応性有機化合物からなるフォトレジスト基材が提供される。
本発明の第二の態様によれば、塩基性不純物の含有量が10ppm以下である、下記一般式(1)で表される感放射線性有機化合物からなるフォトレジスト基材が提供される。
B、C及びDは、相互に独立な、
で表される有機基であり、l+m+n=3又は8である。]
According to the 2nd aspect of this invention, the photoresist base material which consists of a radiation sensitive organic compound represented by following General formula (1) whose content of a basic impurity is 10 ppm or less is provided.
B, C and D are mutually independent,
In which 1 + m + n = 3 or 8. ]
本発明の第三の態様によれば、上記のフォトレジスト基材を含む固形分と、溶媒とを含むフォトレジスト組成物が提供される。 According to the third aspect of the present invention, there is provided a photoresist composition comprising a solid containing the above-mentioned photoresist base material and a solvent.
本発明の第四の態様によれば、下記一般式(1)で表される極端紫外光反応性有機化合物からなるフォトレジスト基材を酸性水溶液で洗浄し、イオン交換樹脂で処理するフォトレジスト基材の精製方法が提供される。
本発明の第五の態様によれば、下記一般式(1)で表される感放射線性有機化合物からなるフォトレジスト基材を酸性水溶液で洗浄し、イオン交換樹脂で処理するフォトレジスト基材の精製方法が提供される。
B、C及びDは、相互に独立な、
で表される有機基であり、l+m+n=3又は8である。]
According to the fifth aspect of the present invention, a photoresist substrate comprising a radiation sensitive organic compound represented by the following general formula (1) is washed with an acidic aqueous solution and treated with an ion exchange resin. A purification method is provided.
B, C and D are mutually independent,
In which 1 + m + n = 3 or 8. ]
本発明の第六の態様によれば、塩基性不純物の含有量を10ppm以下にすることによる、下記一般式(1)で表される極端紫外光反応性有機化合物からなるフォトレジスト基材の放射線感度向上方法が提供される。
本発明の第七の態様によれば、塩基性不純物の含有量を10ppm以下にすることによる、下記一般式(1)で表される感放射線性有機化合物からなるフォトレジスト基材の放射線感度向上方法が提供される。
B、C及びDは、相互に独立な、
で表される有機基であり、l+m+n=3又は8である。]
According to the seventh aspect of the present invention, the radiation sensitivity of a photoresist substrate made of a radiation-sensitive organic compound represented by the following general formula (1) is improved by setting the content of basic impurities to 10 ppm or less. A method is provided.
B, C and D are mutually independent,
In which 1 + m + n = 3 or 8. ]
本発明の第八の態様によれば、上記のフォトレジスト組成物を用いるリソグラフィーによる微細加工方法が提供される。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a microfabrication method by lithography using the above photoresist composition.
本発明の第九の態様によれば、上記のフォトレジスト組成物を用いて作製した半導体装置が提供される。 According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device manufactured using the above photoresist composition.
本発明の第十の態様によれば、塩基性不純物の含有量が10ppm以下である、下記一般式(1)で表される有機化合物が提供される。
B、C及びDは、相互に独立な、
で表される有機基であり、l+m+n=3又は8である。]
According to the tenth aspect of the present invention, there is provided an organic compound represented by the following general formula (1), wherein the content of basic impurities is 10 ppm or less.
B, C and D are mutually independent,
In which 1 + m + n = 3 or 8. ]
本発明の第十一の態様によれば、下記一般式(1)で表される有機化合物を酸性水溶液で洗浄し、イオン交換樹脂で処理する有機化合物の精製方法が提供される。
B、C及びDは、相互に独立な、
で表される有機基であり、l+m+n=3又は8である。]
According to the eleventh aspect of the present invention, there is provided a method for purifying an organic compound in which an organic compound represented by the following general formula (1) is washed with an acidic aqueous solution and treated with an ion exchange resin.
B, C and D are mutually independent,
In which 1 + m + n = 3 or 8. ]
本発明によれば、極端紫外光等による超微細加工が、高感度、高コントラスト、低ラインエッジラフネスで可能な、フォトレジスト基材及びその精製方法、並びにフォトレジスト組成物を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a photoresist base material, a purification method thereof, and a photoresist composition capable of performing ultrafine processing with extreme ultraviolet light or the like with high sensitivity, high contrast, and low line edge roughness. .
以下、本発明のフォトレジスト基材について説明する。
本発明のフォトレジスト基材は、下記一般式(1)で表される有機化合物からなる。この化合物は、感放射線性である。
ここで、放射線とは、波長が10〜300nmの紫外光、具体的には、極端紫外光及び真空紫外光、又は電子ビーム、イオンビーム等を意味する。
本発明で用いる化合物は、好ましくは、極端紫外光及び/又は電子ビーム反応性であり、より好ましくは極端紫外光反応性である。尚、これらの化合物は、これら以外の一般的な放射線(例えば、赤外光、可視光紫外光、紫外光(g線、i線等)、X線等)にも反応することができる。
Hereinafter, the photoresist base material of the present invention will be described.
The photoresist base material of the present invention comprises an organic compound represented by the following general formula (1). This compound is radiation sensitive.
Here, the radiation means ultraviolet light having a wavelength of 10 to 300 nm, specifically, extreme ultraviolet light and vacuum ultraviolet light, an electron beam, an ion beam, or the like.
The compound used in the present invention is preferably extreme ultraviolet light and / or electron beam reactive, more preferably extreme ultraviolet light reactive. These compounds can also react with other general radiation (for example, infrared light, visible light ultraviolet light, ultraviolet light (g-ray, i-ray, etc.), X-ray, etc.).
[式中、Aは、炭素数1〜50の脂肪族基、炭素数6〜50の芳香族基、これら脂肪族基及び芳香族基を同時に含む有機基、又はこれらの基が繰り返された環状構造の有機基からなる中心構造であり、B、C及びDは、相互に独立な、感放射線性基、放射線に活性なクロモフォアの作用に対し反応性を有する基、又はこれらの反応性基を含む、炭素数1〜50の脂肪族基、炭素数6〜50の芳香族基、これら脂肪族基及び芳香族基を同時に含む有機基、分岐構造からなる置換基であり、X、Y及びZは、相互に独立な、単結合又はエーテル結合であり、l、m及びnは、相互に独立な、l+m+n≧1を満たす0〜5の整数であり、A、B、C及びDは、ヘテロ原子を有する置換基を含んでいてもよい。] [In the formula, A is an aliphatic group having 1 to 50 carbon atoms, an aromatic group having 6 to 50 carbon atoms, an organic group containing these aliphatic groups and aromatic groups simultaneously, or a cyclic structure in which these groups are repeated. B, C and D are independent of each other, a radiation-sensitive group, a group reactive to the action of a radiation-active chromophore, or these reactive groups. An aliphatic group having 1 to 50 carbon atoms, an aromatic group having 6 to 50 carbon atoms, an organic group simultaneously containing these aliphatic groups and aromatic groups, and a substituent having a branched structure, X, Y and Z Is a single bond or an ether bond independent of each other, l, m and n are mutually independent integers of 0 to 5 satisfying l + m + n ≧ 1, and A, B, C and D are heterogeneous. It may contain a substituent having an atom. ]
中心構造Aにおいて、炭素数1〜50の脂肪族基としては、例えば、メチル基、メチレン基、エチル基、ドデシル基等の直鎖状脂肪族基、イソプロピル基、イソブチル基、tert−ブチル基等の分岐状脂肪族基、シクロヘキシル基、ノルボルネニル基、アダマンチル基、ジアダマンチル基、ビアダマンチル基等の環状脂肪族基等が挙げられる。炭素数6〜50の芳香族基としては、例えば、フェニル基、フェニレン基、ナフチル基、ナフチレン基、フルオレン基、アルキル芳香族基等が挙げられる。これら脂肪族基及び芳香族基を同時に含む有機基としては、例えば、アダマンチル基及びメチレン基、アダマンチル基及びフェニレン基を同時に含む基等が挙げられる。これらの基が繰り返された環状構造の有機基としては、例えば、カリックス−[4]−レゾルシナレン等のカリックスアレン類等が挙げられる。ヘテロ原子を有する置換基としては、例えば、1−テトラヒドロピラニル基、1−テトラヒドロフラニル基、メトキシメチル基、エトキシエチル基等のアセタール基、カルボニル基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、t−ブチルエステル基、アルコキシ基、シアノ基、アミノ基、アミド基、イミド基、ピリジル基等が挙げられる。中心構造Aは、単一の上記有機基からなっていてもよく、また、同一又は異なる上記有機基が複数個結合した基からなっていてもよい。 In the central structure A, examples of the aliphatic group having 1 to 50 carbon atoms include linear aliphatic groups such as a methyl group, a methylene group, an ethyl group, and a dodecyl group, an isopropyl group, an isobutyl group, and a tert-butyl group. And a branched aliphatic group such as a branched aliphatic group, a cyclohexyl group, a norbornenyl group, an adamantyl group, a diadamantyl group, and a biadamantyl group. Examples of the aromatic group having 6 to 50 carbon atoms include a phenyl group, a phenylene group, a naphthyl group, a naphthylene group, a fluorene group, and an alkyl aromatic group. Examples of the organic group containing an aliphatic group and an aromatic group at the same time include a group containing an adamantyl group and a methylene group, an adamantyl group and a phenylene group at the same time. Examples of the organic group having a cyclic structure in which these groups are repeated include calixarenes such as calix- [4] -resorcinalene. Examples of the substituent having a hetero atom include 1-tetrahydropyranyl group, 1-tetrahydrofuranyl group, acetal group such as methoxymethyl group, ethoxyethyl group, carbonyl group, hydroxyl group, carboxyl group, t-butyl ester group , Alkoxy groups, cyano groups, amino groups, amide groups, imide groups, pyridyl groups, and the like. The central structure A may be composed of a single organic group, or may be composed of a group in which a plurality of the same or different organic groups are bonded.
中心構造Aの具体例としては、以下に示す有機基が挙げられる。
B〜Dは、放射線の照射により反応性を示す置換基(感放射線性基)、放射線に活性なクロモフォアの作用に対し反応性を有する基、又はこれらを含む置換基である。これら置換基B〜Dにおいて、炭素数1〜50の脂肪族基、炭素数6〜50の芳香族基、これら脂肪族基及び芳香族基を同時に含む有機基、並びにヘテロ原子を有する置換基としては、中心構造Aと同様の基が挙げられる。また、分岐構造からなる置換基としては、例えば、デンドロンに代表される基が挙げられる。置換基B〜Dの中心構造A上の置換位置は特に限定されない。
B、C及びDのうち、少なくとも一つは水素原子であることが好ましい。
B to D are substituents (reactive groups) that are reactive when irradiated with radiation, groups that are reactive with respect to the action of radiation-active chromophore, or substituents containing these. In these substituents B to D, as an aliphatic group having 1 to 50 carbon atoms, an aromatic group having 6 to 50 carbon atoms, an organic group containing these aliphatic group and aromatic group at the same time, and a substituent having a hetero atom Is the same group as in the central structure A. In addition, examples of the substituent having a branched structure include groups represented by dendrons. The substitution position on the central structure A of the substituents B to D is not particularly limited.
Of B, C and D, at least one is preferably a hydrogen atom.
置換基B〜Dの具体例としては、以下に示す有機基、及び後述する感放射線性基、又は放射線に活性なクロモフォアの作用に対し反応性を有する基R、RO−及びROCO−が挙げられる。
本発明で用いる化合物としては、具体的に、下記式(2)〜(17)の化合物及びこれらの位置異性体等が挙げられる。 Specific examples of the compound used in the present invention include compounds of the following formulas (2) to (17) and their positional isomers.
上記式(2)〜(14)において、置換基Arは、感放射線性基又は放射線に活性なクロモフォアの作用に対し反応性を有する基R、RO−及びROCO−(後述)を含んでいれば、いずれも好適に使用できる。具体的には、以下に示す置換基及びこれらの位置異性の置換基等が挙げられる。置換基Arは、一種単独で用いてもよく、また、本発明の効果を損なわない範囲で、二種以上を組合せて用いてもよい。 In the above formulas (2) to (14), the substituent Ar includes a group R, RO- and ROCO- (described later) having reactivity to the action of a radiation-sensitive group or radiation-active chromophore. Any of these can be suitably used. Specific examples include the substituents shown below and substituents of these positional isomers. Substituent Ar may be used alone or in combination of two or more thereof within a range not impairing the effects of the present invention.
上記式(15)〜(17)及び上記置換基Arにおいて、置換基R、RO−及びROCO−は、感放射線性基、又は放射線に活性なクロモフォアの作用に対し反応性を有する基であれば、いずれも好適に使用できる。具体的には、Rとして例示すると、水素;tert−ブチル基、アダマンチル基等の三級炭化水素基;tert−ブトキシカルボニル基等の、RO−基が炭酸エステル基を構成する置換基;メトキシメチル基、1−エトキシエチル基、1−フェノキシエチル基等の、RO−基がアセタール基を構成する置換基の他、Rとして以下に示す置換基等が挙げられる。置換基Rは、一種単独で用いてもよく、また、本発明の効果を損なわない範囲で、二種以上を組合せて用いてもよい。 In the above formulas (15) to (17) and the substituent Ar, the substituents R, RO-, and ROCO- are groups that are reactive to the action of a radiation-sensitive group or radiation-active chromophore. Any of these can be suitably used. Specifically, as R, for example, hydrogen; tertiary hydrocarbon group such as tert-butyl group and adamantyl group; substituent such as tert-butoxycarbonyl group where RO-group constitutes a carbonate group; methoxymethyl In addition to the substituent in which the RO- group constitutes an acetal group, such as a group, 1-ethoxyethyl group, 1-phenoxyethyl group, the following substituents are shown as R. The substituent R may be used singly or in combination of two or more, as long as the effects of the present invention are not impaired.
具体的には、以下の有機基が挙げられる。
Specific examples include the following organic groups.
本発明で用いる化合物は、塩基性不純物(例えば、アンモニア、Li、Na、K等のアルカリ金属イオン、Ca、Ba等のアルカリ土類金属イオン等)の含有量が10ppm以下、好ましくは2ppm以下である。
塩基性不純物の含有量を10ppm以下にすることにより、この化合物からなるフォトレジスト基材の放射線に対する感度が劇的に向上し、その結果、フォトレジスト組成物のリソグラフィーによる微細加工パターンが好適に作製可能となる。
The compound used in the present invention has a content of basic impurities (for example, alkali metal ions such as ammonia, Li, Na and K, alkaline earth metal ions such as Ca and Ba, etc.) of 10 ppm or less, preferably 2 ppm or less. is there.
By making the content of basic impurities 10 ppm or less, the sensitivity of the photoresist base material made of this compound to radiation is dramatically improved, and as a result, a fine pattern by lithography of the photoresist composition is suitably produced. It becomes possible.
本発明で用いる化合物は、好ましくは、室温下においてアモルファス状態であり、分子の平均直径が、所望のパターンのサイズより小さく、好ましくは、5nm以下、より好ましくは2nm以下である。
尚、平均直径は、半経験的軌道法プログラムパッケージMOPAC97のAM1法で構造最適化を行って得られた構造で、その構造が占める空間のファンデルワールス半径基準の体積を真球と仮定した際の直径として定義される。
The compound used in the present invention is preferably in an amorphous state at room temperature, and the average diameter of the molecules is smaller than the desired pattern size, preferably 5 nm or less, more preferably 2 nm or less.
The mean diameter is the structure obtained by optimizing the structure using the AM1 method of the semi-empirical orbit method program package MOPAC97, and assuming that the volume based on the van der Waals radius of the space occupied by the structure is a true sphere. Is defined as the diameter of
本発明で用いる化合物は、公知の反応を組合せて合成することができる。このとき、化合物中に不純物が含まれている場合には、公知の方法により、適宜分離、精製を行うことができる。
本発明では、この化合物を、酸性水溶液で洗浄し、イオン交換樹脂で処理して精製することにより、塩基性不純物の含有量を10ppm以下にすることができる。このとき、酸性水溶液及びイオン交換樹脂の種類は、除去すべき塩基性不純物の量や種類、あるいは処理すべき化合物の種類等に応じて、最適なものを適宜選択することが可能である。本発明では、好ましくは酸性水溶液として、濃度が0.01〜10モル/リットルの酢酸水溶液を用い、イオン交換樹脂として、カチオン交換樹脂を用いる。特に好ましくは、酸性水溶液として酢酸水溶液を用いて洗浄した後に、カチオン交換樹脂で処理して精製する。
The compound used in the present invention can be synthesized by combining known reactions. At this time, when an impurity is contained in the compound, it can be appropriately separated and purified by a known method.
In the present invention, this compound is washed with an acidic aqueous solution, treated with an ion exchange resin and purified, whereby the content of basic impurities can be reduced to 10 ppm or less. At this time, the types of the acidic aqueous solution and the ion exchange resin can be appropriately selected according to the amount and type of basic impurities to be removed or the type of compound to be treated. In the present invention, an aqueous acetic acid solution having a concentration of 0.01 to 10 mol / liter is preferably used as the acidic aqueous solution, and a cation exchange resin is used as the ion exchange resin. Particularly preferably, after washing with an aqueous acetic acid solution as an acidic aqueous solution, the solution is purified by treatment with a cation exchange resin.
このような化合物は、フォトレジスト基材、特に、極端紫外光や電子ビームによる超微細加工の際に用いるフォトレジスト基材として有用である。
即ち、本発明で用いる化合物は、フォトレジスト基材として使用する条件、通常は室温下において、上述したようにアモルファス状態となるため、基材として用いると、フォトレジスト組成物としての塗布性やフォトレジスト膜としての強度の点で好ましい。
また、上述の通り、本発明で用いる化合物は、分子の平均直径が、所望のパターンのサイズ、具体的には、100nm以下、特に50nm以下のサイズにおいて求められているラインエッジラフネスの値よりも小さい。そのため、基材として用いると、極端紫外光や電子ビームによる超微細加工の特徴である20〜50nmの加工に用いたときに、ラインエッジラフネスを、2nm、好ましくは1nm以下(3σ)に抑制することができる。
Such a compound is useful as a photoresist base material, particularly as a photoresist base material used in ultra-fine processing using extreme ultraviolet light or an electron beam.
That is, the compound used in the present invention is in an amorphous state as described above under the conditions for use as a photoresist substrate, usually at room temperature. It is preferable in terms of strength as a resist film.
Further, as described above, the compound used in the present invention has an average molecular diameter larger than the line edge roughness value required for a desired pattern size, specifically, a size of 100 nm or less, particularly 50 nm or less. small. Therefore, when used as a substrate, the line edge roughness is suppressed to 2 nm, preferably 1 nm or less (3σ) when used for processing of 20 to 50 nm, which is a feature of ultrafine processing using extreme ultraviolet light or an electron beam. be able to.
このような化合物をフォトレジスト基材として用いる場合には、一種単独で用いてもよく、また、本発明の効果を損なわない範囲で、二種以上を組合せて用いてもよい。さらに、任意の置換基により複数を結合してなる化合物を一種単独で用いてもよく、また、本発明の効果を損なわない範囲で、二種以上を組合せて用いてもよい。 When such a compound is used as a photoresist base material, it may be used alone or in combination of two or more without departing from the effects of the present invention. Furthermore, a compound formed by combining a plurality of substituents with any substituent may be used alone, or two or more compounds may be used in combination as long as the effects of the present invention are not impaired.
本発明のフォトレジスト基材は、フォトレジスト組成物の一成分として使用することができる。
本発明の組成物は、上述した化合物からなるフォトレジスト基材を含む固形分と、この固形分を溶解するための溶媒とを含む液体状組成物である。本発明では、超微細加工を施す基板等に、フォトレジストを均一に塗布するため、液体状組成物にすることが必要である。
The photoresist base material of the present invention can be used as one component of a photoresist composition.
The composition of the present invention is a liquid composition containing a solid content containing a photoresist base material comprising the above-described compound and a solvent for dissolving the solid content. In the present invention, it is necessary to form a liquid composition in order to uniformly apply a photoresist to a substrate to be subjected to ultrafine processing.
本発明の感放射線性基を含む基材には、放射線に対して活性なクロモフォアが含まれており、単独でフォトレジストとしての能力を示すことができるため、固形分中に特に添加剤を加える必要はないが、フォトレジストとしての性能を増強させた方がよい場合や、放射線に活性なクロモフォアの作用に対し反応性を有する基を含む基材を用いる場合等には、必要に応じて、クロモフォアとして光酸発生剤(PAG)や光塩基発生剤(PBG)等を添加することができる。 The base material containing the radiation-sensitive group of the present invention contains a chromophore active against radiation, and can exhibit the ability as a photoresist alone, so an additive is particularly added to the solid content. Although it is not necessary, if it is better to enhance the performance as a photoresist, or when using a substrate containing a group reactive to the action of radiation-active chromophore, etc., if necessary, As the chromophore, a photoacid generator (PAG), a photobase generator (PBG), or the like can be added.
PAGとしては、以下の構造で例示される公知の化合物の他、同様の作用を持つ化合物であれば一般に使用できる。これらは、基材の種類や、所望の微細パターンの形状、サイズ等に応じて適宜選択することができる。 As the PAG, in addition to known compounds exemplified by the following structures, compounds having the same action can be generally used. These can be appropriately selected according to the type of substrate, the shape and size of the desired fine pattern, and the like.
PBGとしては、以下の構造で例示される公知の化合物の他、同様の作用を持つ化合物であれば一般に使用できる。これらは、基材の種類や、所望の微細パターンの形状、サイズ等に応じて適宜選択することができる。また、クロモフォアとしてPBGを用いる場合は、基材に含まれる塩基性不純物の割合を勘案し、過剰にPBGを加えている状況になって、反応性が制御できなくならないようにその添加量を適宜調整することができる。 As PBG, in addition to known compounds exemplified by the following structures, compounds having the same action can be generally used. These can be appropriately selected according to the type of substrate, the shape and size of the desired fine pattern, and the like. In addition, when using PBG as a chromophore, the amount of basic impurities contained in the base material is taken into consideration, and the amount of PBG is appropriately adjusted so that the reactivity cannot be controlled due to excessive PBG addition. Can be adjusted.
本発明では、その効果を損なわない範囲で、PAGやPBG以外に、さらに必要に応じて、水酸化テトラブチルアンモニウム及びその塩等の塩基、抗光条剤、可塑剤、スピード促進剤、感光剤、増感剤、酸増殖機能材料、エッチング耐性増強剤等を添加することができる。 In the present invention, in addition to PAG and PBG, a base such as tetrabutylammonium hydroxide and a salt thereof, an anti-light agent, a plasticizer, a speed accelerator, and a photosensitizer as long as the effect is not impaired. Further, a sensitizer, an acid growth functional material, an etching resistance enhancer, and the like can be added.
固形分中の各成分は、一種単独であってもよく、同一又は異なる機能を持つ成分の複数の混合物であってもよく、また、これら各成分の前駆体の混合物であってもよい。また、固形分の組成や固形分中の各成分の配合比については、所望の微細パターンの形状、サイズ等に応じて適宜調節することができる。一般的には、従来のフォトレジストと同様の配合比等にすればよい。 Each component in the solid content may be a single component, a mixture of components having the same or different functions, or a mixture of precursors of these components. Moreover, about the composition of solid content, and the compounding ratio of each component in solid content, it can adjust suitably according to the shape, size, etc. of a desired fine pattern. In general, the mixing ratio may be the same as that of a conventional photoresist.
溶媒としては、フォトレジスト用溶媒として一般に用いられているものが使用できる。具体的には、2−メトキシエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル(2−メトキシエタノール)、プロピレングリコールモノメチルエーテル、1−メトキシ−2−プロパノールアセテート等のグリコール類、乳酸エチル、乳酸メチル等の乳酸エステル類、メチルプロピオネート、エチルプロピオネート等のプロピオネート類、メチルセルソルブアセテート等のセルソルブエステル類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン等のケトン類等が挙げられる。これらは、基材の溶媒に対する溶解度、製膜性等に応じて適宜選択することができる。 As the solvent, those generally used as a solvent for photoresist can be used. Specifically, glycols such as 2-methoxyethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether (2-methoxyethanol), propylene glycol monomethyl ether and 1-methoxy-2-propanol acetate, and lactate esters such as ethyl lactate and methyl lactate , Propionates such as methyl propionate and ethyl propionate, cellosolve esters such as methyl cellosolve acetate, aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene, ketones such as methyl ethyl ketone, cyclohexanone and 2-heptanone Can be mentioned. These can be appropriately selected depending on the solubility of the base material in the solvent, film-forming properties, and the like.
組成物中の固形分の割合は、組成物の全重量の1〜40重量%とするのが一般的である。ただし、この割合は、基材の種類に応じて適宜調節することができる。 The ratio of the solid content in the composition is generally 1 to 40% by weight of the total weight of the composition. However, this ratio can be appropriately adjusted according to the type of substrate.
本発明の組成物は、例えば、スピンコーティング、ディップコーティング、ペインティング等の方法により、シリコンウェーハ等の基板上、又はシリコンウェーハに形成された任意の被加工層に均一に塗布される。塗布後は、溶媒を除くため、フォトレジストコーティング層が不粘着層になるまで、例えば、80〜160℃に加熱して乾燥するのが一般的である。ただし、加熱条件は、基材の種類等に応じて適宜調節することができる。
次に、フォトレジストコーティング層が不粘着性になった基板を、放射線により、フォトマスクを通して露光し、フォトレジストコーティング層の露光領域と、非露光領域との間における溶解度の相違を造り、又は向上させるために、露光後にベークし、その後、レリーフイメージを形成するため、アルカリ現像液等で現像する。このような操作により、基板上に超微細加工されたパターンが形成される。
The composition of the present invention is uniformly applied on a substrate such as a silicon wafer or an arbitrary work layer formed on the silicon wafer, for example, by a method such as spin coating, dip coating, or painting. After application, in order to remove the solvent, it is generally heated and dried at, for example, 80 to 160 ° C. until the photoresist coating layer becomes a non-adhesive layer. However, the heating conditions can be appropriately adjusted according to the type of the substrate.
Next, the substrate on which the photoresist coating layer has become tack free is exposed through radiation through a photomask to create or improve the solubility difference between the exposed and unexposed areas of the photoresist coating layer. In order to form a relief image, the film is baked after exposure, and then developed with an alkali developer or the like to form a relief image. By such an operation, an ultrafinely processed pattern is formed on the substrate.
本発明のフォトレジスト基材及びその組成物を用いて極端紫外光や電子ビームによる超微細加工を行えば、100nm以細、特に50nm以細の孤立ライン、ライン/スペース(L/S)=1/1、ホール等のパターンを、高感度、高コントラスト、低ラインエッジラフネスで形成することが可能となる。
これにより、ULSI等の半導体装置の性能を飛躍的に向上させることができる。
When ultrafine processing using extreme ultraviolet light or an electron beam is performed using the photoresist base material and the composition of the present invention, an isolated line of 100 nm or less, particularly 50 nm or less, line / space (L / S) = 1. / 1, patterns such as holes can be formed with high sensitivity, high contrast, and low line edge roughness.
Thereby, the performance of a semiconductor device such as ULSI can be dramatically improved.
次に、実施例により本発明を具体的に示すが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。尚、基材の平均直径は、上記の方法により求めた。 EXAMPLES Next, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples. In addition, the average diameter of the base material was calculated | required by said method.
実施例1
[フォトレジスト基材]
(1)カリックス−[4]−レゾルシナレンの合成
十分乾燥し、窒素ガスで置換した滴下漏斗、ジム・ロート氏冷却管、温度計を設置した三口フラスコ(容量500ミリリットル)に、窒素気流下で、レゾルシノール(33g、300ミリモル)と、アセトアルデヒド(17ミリリットル、300ミリモル)を封入した後、窒素微加圧下、蒸留メタノール(300ミリリットル)を投入し、メタノール溶液を調製した。このメタノール溶液を、油浴中で攪拌しながら75℃に加熱した。次いで、濃塩酸75ミリリットルを、滴下漏斗より滴下しながら徐々に加えた後、引き続き、75℃で2時間、加熱攪拌を継続した。反応終了後、放冷し、室温に到達させた後、氷浴で冷却した。1時間静置後、白色の目的物粗結晶が生成し、これを濾別した。この粗結晶を、純水(100ミリリットル)で2回洗浄した後、エタノールと水の混合溶液より再結晶を行い精製し、減圧乾燥することにより、上記式(15)のRの全てが水素原子であるカリックス−[4]−レゾルシナレン(16g、収率40.2%)を得た。この化合物の構造は、NMR測定、IR測定、元素分析等を行い決定した。また、この化合物の平均直径は0.88nmであり、室温下でアモルファス状態であった。
Example 1
[Photoresist substrate]
(1) Synthesis of calix- [4] -resorcinalene In a three-necked flask (capacity 500 ml) equipped with a dripping funnel sufficiently substituted with nitrogen gas, a Jim Roth condenser, and a thermometer, under a nitrogen stream, After enclosing resorcinol (33 g, 300 mmol) and acetaldehyde (17 ml, 300 mmol), distilled methanol (300 ml) was added under slightly pressurized nitrogen to prepare a methanol solution. The methanol solution was heated to 75 ° C. with stirring in an oil bath. Next, 75 ml of concentrated hydrochloric acid was gradually added while dropping from a dropping funnel, and then the heating and stirring were continued at 75 ° C. for 2 hours. After the completion of the reaction, the mixture was allowed to cool and allowed to reach room temperature, and then cooled in an ice bath. After standing for 1 hour, white target crude crystals were produced, which were filtered off. This crude crystal is washed twice with pure water (100 ml), purified by recrystallization from a mixed solution of ethanol and water, and dried under reduced pressure, whereby all of R in the above formula (15) are hydrogen atoms. Calix- [4] -resorcinalene (16 g, yield 40.2%) was obtained. The structure of this compound was determined by performing NMR measurement, IR measurement, elemental analysis, and the like. In addition, this compound had an average diameter of 0.88 nm and was in an amorphous state at room temperature.
(2)カリックス−[4]−レゾルシナレン誘導体の合成
十分乾燥し、窒素ガスで置換したジム・ロート氏冷却管、温度計を設置した二口フラスコ(容量100ミリリットル)に、上記(1)で得られたカリックス−[4]−レゾルシナレン(2.07g、3.8ミリモル)、炭酸カリウム(7.32g、30ミリモル)、18−crown−6(0.52g、0.94ミリモル)を封入し、窒素置換した。次いで、アセトン38ミリリットルを加えて溶液とした後に、tert−ブチルブロモアセテート(3.51g、18ミリモル)を加えて、窒素雰囲気下、75℃のオイルバス中で、24時間攪拌しながら加熱還流した。反応終了後、放冷し、室温に到達させた後、反応溶液に氷水を注ぎ、1時間攪拌することにより白色沈殿を得た。これを濾別し、減圧乾燥することにより、上記式(15)のRの50%がtert−ブチロキシカルボニルメチル基であり、50%が水素原子であるカリックス−[4]−レゾルシナレン誘導体の粗生成物(3.04g、収率80%)を得た。次いで、微量含まれる炭酸カリウムを除去するため、アセトン(10ミリリットル)に溶解し、酢酸水溶液(1モル/リットル、300ミリリットル)に注ぎ、白色結晶を得た。これを濾別、減圧乾燥することにより、精製した上記誘導体(2.58g、精製収率85%)を得た。この化合物の構造は、TGA(170℃付近で脱離したtert−ブチロキシカルボニルメチル基の重量)、NMR測定、IR測定、元素分析等を行い決定した。また、この化合物の平均直径は1.10nmであり、室温下でアモルファス状態であった。さらに、この化合物に含まれるカリウムイオンの量は、誘導結合プラズマ質量分析装置による定量分析の結果、1,000〜1,500ppmであった。
(2) Synthesis of calix- [4] -resorcinalene derivative Obtained in (1) above into a two-necked flask (capacity: 100 ml) equipped with a fully dried, nitrogen-substituted Jim Roth condenser and thermometer. The resulting calix- [4] -resorcinalene (2.07 g, 3.8 mmol), potassium carbonate (7.32 g, 30 mmol), 18-crown-6 (0.52 g, 0.94 mmol), Replaced with nitrogen. Next, 38 ml of acetone was added to make a solution, tert-butyl bromoacetate (3.51 g, 18 mmol) was added, and the mixture was refluxed with stirring in an oil bath at 75 ° C. for 24 hours under a nitrogen atmosphere. . After the completion of the reaction, the mixture was allowed to cool and allowed to reach room temperature, and then ice water was poured into the reaction solution and stirred for 1 hour to obtain a white precipitate. This was filtered off and dried under reduced pressure to obtain a crude calix- [4] -resorcinalene derivative in which 50% of R in the above formula (15) was a tert-butyloxycarbonylmethyl group and 50% was a hydrogen atom. The product (3.04 g, yield 80%) was obtained. Subsequently, in order to remove a small amount of potassium carbonate, it was dissolved in acetone (10 ml) and poured into an acetic acid aqueous solution (1 mol / liter, 300 ml) to obtain white crystals. This was filtered off and dried under reduced pressure to obtain the purified derivative (2.58 g, purification yield 85%). The structure of this compound was determined by performing TGA (weight of tert-butyloxycarbonylmethyl group eliminated at around 170 ° C.), NMR measurement, IR measurement, elemental analysis and the like. Further, this compound had an average diameter of 1.10 nm and was in an amorphous state at room temperature. Furthermore, the amount of potassium ions contained in this compound was 1,000 to 1,500 ppm as a result of quantitative analysis using an inductively coupled plasma mass spectrometer.
(3)カリックス−[4]−レゾルシナレン誘導体の精製
上記(2)で得られたカリックス−[4]−レゾルシナレン誘導体(2g)を、1mol/Lに調整した酢酸水溶液(100mL)に投入し、室温下、懸濁状態で3時間攪拌した。これを濾過し、純水(100mL)で3回洗浄した。洗浄後の固体を80℃で減圧乾燥することにより酢酸水溶液で処理した誘導体を得た。
次に、事前にアセトン置換したカチオン交換樹脂(Amberlyst 15J−HG Dry、オルガノ製)をガラスカラムに詰め、そこに処理後の誘導体のアセトン溶液を通過させ、該アセトン溶液を減圧濃縮した後、超純水に投入することにより再沈殿を行い、さらに80℃で減圧乾燥することにより、イオン交換処理を行った誘導体を1.5g(精製収率75%)得た。これをフォトレジスト基材とした。この誘導体に含まれるカリウムイオンの量は、誘導結合プラズマ質量分析装置による定量分析の結果、0.5〜1.5ppmであった。
(3) Purification of calix- [4] -resorcinalene derivative The calix- [4] -resorcinalene derivative (2 g) obtained in (2) above was charged into an acetic acid aqueous solution (100 mL) adjusted to 1 mol / L, and Under stirring, the mixture was stirred for 3 hours. This was filtered and washed three times with pure water (100 mL). The washed solid was dried under reduced pressure at 80 ° C. to obtain a derivative treated with an acetic acid aqueous solution.
Next, a cation exchange resin (Amberlyst 15J-HG Dry, manufactured by Organo) substituted with acetone in advance is packed in a glass column, and the acetone solution of the treated derivative is passed therethrough, and the acetone solution is concentrated under reduced pressure. By re-precipitation by putting in pure water and further drying under reduced pressure at 80 ° C., 1.5 g (purification yield: 75%) of the derivative subjected to ion exchange treatment was obtained. This was used as a photoresist base material. The amount of potassium ions contained in this derivative was 0.5 to 1.5 ppm as a result of quantitative analysis using an inductively coupled plasma mass spectrometer.
実施例2
[フォトレジスト組成物]
実施例1で製造・精製した基材100重量部、(5−プロピルスルホニルオキシイミノ−5H−チオフェン−2−イリデン)−2−メチルフェニルアセトニトリル(PAG)10重量部からなる固形分を、その割合が20重量パーセントとなるように、2−メトキシエタノール(溶媒)に溶解し、フォトレジスト溶液(フォトレジスト組成物)を調製した。このフォトレジスト溶液を、シリコンウエーハ上にスピンコート(1,000rpm、60秒)し、90℃で180秒加熱することにより、膜厚1.2μmの被膜を形成させた。次いで、この被膜を有する基板に対して、g線露光装置(ミカサ(株)製、M−1S(商品名))を用い、UV光を80mJ/cm2照射した。その後、100℃で60秒ベークし、0.25N水性水酸化テトラブチルアンモニウム溶液で処理した。被膜の膜厚の減少から溶解速度を計測した結果、1,350nm/秒であった。
Example 2
[Photoresist composition]
The solid content consisting of 100 parts by weight of the base material produced and purified in Example 1 and 10 parts by weight of (5-propylsulfonyloxyimino-5H-thiophen-2-ylidene) -2-methylphenylacetonitrile (PAG) Was dissolved in 2-methoxyethanol (solvent) to prepare a photoresist solution (photoresist composition). This photoresist solution was spin-coated (1,000 rpm, 60 seconds) on a silicon wafer and heated at 90 ° C. for 180 seconds to form a film having a thickness of 1.2 μm. Next, the substrate having this coating was irradiated with UV light at 80 mJ / cm 2 using a g-ray exposure apparatus (M-1S (trade name) manufactured by Mikasa Co., Ltd.). Thereafter, it was baked at 100 ° C. for 60 seconds and treated with a 0.25N aqueous tetrabutylammonium hydroxide solution. As a result of measuring the dissolution rate from the decrease in the film thickness, it was 1,350 nm / second.
実施例3
[フォトレジスト組成物]
実施例2において、g線露光装置によるUV光の露光量を5mJ/cm2とした以外は、実施例2と同様に実施した。膜厚の減少から溶解速度を計測した結果、120nm/秒であった。
Example 3
[Photoresist composition]
In Example 2, it implemented like Example 2 except the exposure amount of UV light by a g-line exposure apparatus having been 5 mJ / cm < 2 >. As a result of measuring the dissolution rate from the decrease in film thickness, it was 120 nm / second.
比較例1
[フォトレジスト組成物]
実施例1(2)で製造したカリックス−[4]−レゾルシナレン誘導体を基材として100重量部、(5−プロピルスルホニルオキシイミノ−5H−チオフェン−2−イリデン)−2−メチルフェニルアセトニトリル(PAG)20重量部からなる固形分を、その割合が20重量パーセントとなるように、乳酸エチル(溶媒)に溶解し、フォトレジスト溶液(フォトレジスト組成物)を調製した。このフォトレジスト溶液を、シリコンウエーハ上にスピンコート(1,000rpm、60秒)し、90℃で180秒加熱することにより、膜厚1.2μmの被膜を形成させた。次いで、この被膜を有する基板に対して、上記のg線露光装置でUV光を100mJ/cm2照射した。その後、100℃で30秒ベークし、0.25N水性水酸化テトラブチルアンモニウム溶液で処理した。膜厚の減少から溶解速度を計測した結果、28nm/秒であった。
Comparative Example 1
[Photoresist composition]
100 parts by weight, (5-propylsulfonyloxyimino-5H-thiophen-2-ylidene) -2-methylphenylacetonitrile (PAG) based on the calix- [4] -resorcinalene derivative produced in Example 1 (2) A solid content of 20 parts by weight was dissolved in ethyl lactate (solvent) so that the ratio was 20% by weight to prepare a photoresist solution (photoresist composition). This photoresist solution was spin-coated (1,000 rpm, 60 seconds) on a silicon wafer and heated at 90 ° C. for 180 seconds to form a film having a thickness of 1.2 μm. Next, the substrate having this coating was irradiated with 100 mJ / cm 2 of UV light using the g-ray exposure apparatus described above. Thereafter, it was baked at 100 ° C. for 30 seconds and treated with a 0.25N aqueous tetrabutylammonium hydroxide solution. As a result of measuring the dissolution rate from the decrease in film thickness, it was 28 nm / second.
実施例4
[フォトレジスト組成物]
実施例1で製造・精製した基材100重量部、(5−プロピルスルホニルオキシイミノ−5H−チオフェン−2−イリデン)−2−メチルフェニルアセトニトリル(PAG)2重量部からなる固形分を、その割合が20重量パーセントとなるように2−メトキシエタノールに溶解し、フォトレジスト溶液(フォトレジスト組成物)を調製した。このフォトレジスト溶液をシリコンウエーハ上にスピンコート(1,000rpm、60秒)し、100℃で180秒加熱することにより膜厚1.2μmの被膜を形成させた。次いで、この被膜を有する基板に対して、上記のg線露光装置でUV光を照射した。その後、110℃で60秒ベークし、2.38wt%の水性水酸化テトラブチルアンモニウム溶液で60秒処理した。UV光の露光強度を変化させることにより溶解度曲線を作成した。この曲線からレジストの感度とコントラストを見積もったところ、それぞれ19.2mJ/cm2、5.0であった。また、マスクを用いてUV光を5mJ/cm2照射したところ、6μmの線幅の画像を得ることができた。
Example 4
[Photoresist composition]
The solid content consisting of 100 parts by weight of the base material produced and purified in Example 1 and 2 parts by weight of (5-propylsulfonyloxyimino-5H-thiophen-2-ylidene) -2-methylphenylacetonitrile (PAG) Was dissolved in 2-methoxyethanol so as to be 20 weight percent to prepare a photoresist solution (photoresist composition). This photoresist solution was spin-coated (1,000 rpm, 60 seconds) on a silicon wafer, and heated at 100 ° C. for 180 seconds to form a film having a thickness of 1.2 μm. Next, the substrate having this coating was irradiated with UV light using the g-ray exposure apparatus described above. Thereafter, it was baked at 110 ° C. for 60 seconds and treated with a 2.38 wt% aqueous tetrabutylammonium hydroxide solution for 60 seconds. A solubility curve was prepared by changing the exposure intensity of UV light. When the sensitivity and contrast of the resist were estimated from these curves, they were 19.2 mJ / cm 2 and 5.0, respectively. Further, when UV light was irradiated at 5 mJ / cm 2 using a mask, an image having a line width of 6 μm could be obtained.
実施例5
[フォトレジスト組成物]
実施例1(2)において、炭酸カリウムとtert−ブチルブロモアセテートとの割合を4/5とした以外は、実施例1(2)と同様に実施し、上記式(15)のRの40%がtert−ブチロキシカルボニルメチル基であり、60%が水素原子であるカリックス−[4]−レゾルシナレン誘導体(平均直径:1.06nm、室温下でアモルファス状態)を合成し、実施例1(3)と同様の方法で精製したものを基材として用い、実施例4と同様の方法でフォトレジスト溶液を調製し、その感度曲線を作成した。その結果、この曲線からレジストの感度を見積もったところ、10.0mJ/cm2であった。
Example 5
[Photoresist composition]
The same procedure as in Example 1 (2) was conducted except that the ratio of potassium carbonate to tert-butyl bromoacetate was changed to 4/5 in Example 1 (2). 40% of R in the above formula (15) A calix- [4] -resorcinalene derivative (average diameter: 1.06 nm, amorphous state at room temperature) in which is a tert-butyroxycarbonylmethyl group and 60% is a hydrogen atom was synthesized in Example 1 (3) A photoresist solution was prepared in the same manner as in Example 4 using a material purified by the same method as in Example 4, and a sensitivity curve was prepared. As a result, the sensitivity of the resist was estimated from this curve and found to be 10.0 mJ / cm 2 .
実施例6
[フォトレジスト組成物]
実施例1(2)において、炭酸カリウムとtert−ブチルブロモアセテートとの割合を3/5の量とした以外は、実施例1(2)と同様に実施し、上記式(15)のRの27%がtert−ブチロキシカルボニルメチル基であり、73%が水素原子であるカリックス−[4]−レゾルシナレン誘導体(平均直径:1.00nm、室温下でアモルファス状態)を合成し、実施例1(3)と同様の方法で精製したものを基材として用い、実施例4と同様の方法でフォトレジスト溶液を調製し、その感度曲線を作成した。その結果、この曲線からレジストの感度を見積もったところ、2.4mJ/cm2であった。
Example 6
[Photoresist composition]
The same procedure as in Example 1 (2) was performed except that the ratio of potassium carbonate to tert-butyl bromoacetate was 3/5 in Example 1 (2). A calix- [4] -resorcinalene derivative (average diameter: 1.00 nm, amorphous state at room temperature) in which 27% is a tert-butyloxycarbonylmethyl group and 73% is a hydrogen atom was synthesized in Example 1 ( Using a material purified by the same method as 3) as a substrate, a photoresist solution was prepared by the same method as in Example 4, and its sensitivity curve was prepared. As a result, the sensitivity of the resist was estimated from this curve and found to be 2.4 mJ / cm 2 .
本発明のフォトレジスト基材及びその組成物は、半導体装置等の電気・電子分野や光学分野等において好適に用いられる。 The photoresist base material and the composition thereof of the present invention are suitably used in the electric / electronic field and the optical field such as semiconductor devices.
Claims (20)
前記B、C及びDが、極端紫外光反応性基、極端紫外光に活性なクロモフォアの作用に対し反応性を有する基、又は
で表される有機基であり、
前記X、Y及びZが、エーテル結合である請求項1又は2に記載のフォトレジスト基材。 A is
Wherein B, C and D are groups reactive to extreme ultraviolet light reactive groups, chromophore active to extreme ultraviolet light, or
An organic group represented by
The photoresist substrate according to claim 1, wherein X, Y, and Z are ether bonds.
前記B、C及びDが、水素原子、tert−ブチル基、tert−ブチロキシカルボニルメチル基、tert−ブチロキシカルボニル基、1−テトラヒドロピラニル基、1−テトラヒドロフラニル基、1−エトキシエチル基、1−フェノキシエチル基、
で表される有機基、又は
で表される有機基である)で置換されたフェニル基又はナフチル基である。]
で表される有機基であり、
前記X、Y及びZが、エーテル結合である請求項3に記載のフォトレジスト基材。 A is
B, C and D are a hydrogen atom, a tert-butyl group, a tert-butyloxycarbonylmethyl group, a tert-butyloxycarbonyl group, a 1-tetrahydropyranyl group, a 1-tetrahydrofuranyl group, a 1-ethoxyethyl group, 1-phenoxyethyl group,
Or an organic group represented by
A phenyl group or a naphthyl group substituted with an organic group represented by ]
An organic group represented by
The photoresist substrate according to claim 3, wherein X, Y, and Z are ether bonds.
前記B、C及びDが、水素原子、tert−ブチル基、tert−ブチロキシカルボニルメチル基、tert−ブチロキシカルボニル基、1−テトラヒドロピラニル基、1−テトラヒドロフラニル基、1−エトキシエチル基、1−フェノキシエチル基、又は
で表される有機基であり、
前記X、Y及びZが、エーテル結合である請求項4に記載のフォトレジスト基材。 A is
B, C and D are a hydrogen atom, a tert-butyl group, a tert-butyloxycarbonylmethyl group, a tert-butyloxycarbonyl group, a 1-tetrahydropyranyl group, a 1-tetrahydrofuranyl group, a 1-ethoxyethyl group, 1-phenoxyethyl group, or
An organic group represented by
The photoresist base material according to claim 4, wherein X, Y and Z are ether bonds.
B、C及びDは、相互に独立な、
で表される有機基であり、l+m+n=3又は8である。] The photoresist base material which consists of a radiation sensitive organic compound represented by following General formula (1) whose content of a basic impurity is 10 ppm or less.
B, C and D are mutually independent,
In which 1 + m + n = 3 or 8. ]
B、C及びDは、相互に独立な、
で表される有機基であり、l+m+n=3又は8である。] A method for purifying a photoresist base material, comprising washing a photoresist base material comprising a radiation-sensitive organic compound represented by the following general formula (1) with an acidic aqueous solution and treating with an ion exchange resin.
B, C and D are mutually independent,
In which 1 + m + n = 3 or 8. ]
B、C及びDは、相互に独立な、
で表される有機基であり、l+m+n=3又は8である。] A method for improving the radiation sensitivity of a photoresist base material comprising a radiation-sensitive organic compound represented by the following general formula (1) by setting the content of basic impurities to 10 ppm or less.
B, C and D are mutually independent,
In which 1 + m + n = 3 or 8. ]
B、C及びDは、相互に独立な、
で表される有機基であり、l+m+n=3又は8である。] An organic compound represented by the following general formula (1), wherein the content of basic impurities is 10 ppm or less.
B, C and D are mutually independent,
In which 1 + m + n = 3 or 8. ]
B、C及びDは、相互に独立な、
で表される有機基であり、l+m+n=3又は8である。] A method for purifying an organic compound, in which an organic compound represented by the following general formula (1) is washed with an acidic aqueous solution and treated with an ion exchange resin.
B, C and D are mutually independent,
In which 1 + m + n = 3 or 8. ]
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