JP2010519594A - 多層リソグラフィプロセス用の高エッチング耐性下層組成物 - Google Patents

多層リソグラフィプロセス用の高エッチング耐性下層組成物 Download PDF

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Abstract

フォトリソグラフィ2層塗布基板を形成する、多層リソグラフィプロセスで使用するためのエッチング耐性熱硬化性下層組成物であって、該組成物は、(a)構造式(I)の少なくとも一つの繰り返し単位と、構造式(II)の少なくとも一つの繰り返し単位と、任意に構造式(III)の少なくとも一つの繰り返し単位と、から構成される、但し、構造式(I)、構造式(II)及び構造式(III)のいずれも酸感応性基を含有しない、少なくとも一つのシクロオレフィンポリマーと、(b)アミノ又はフェノール架橋剤からなる群から選択される少なくとも一つの架橋剤と、(c)少なくとも一つの熱酸発生剤(TAG)と、(d)少なくとも一つの溶媒と、(e)任意に、少なくとも一つの界面活性剤と、を有する。
Figure 2010519594

【選択図】なし

Description

本発明は、半導体装置で使用される2層リソグラフィ、特に化学増幅型2層レジストシステム用の高エッチング耐性下層組成物に関する。
マイクロエレクトロニクス業界は、他の関連する業界と同様に、微視的構造を構築するために絶えず加工寸法(feature size)を減少させてきている。この課題において、有効なリソグラフィ技術が必要不可欠であり、継続的に感放射線性材料(レジスト)を改良することが必要とされる。より小さい構造を解像するため、露光光波長は、EUV又はX線放射への露光に加え、248nm、193nm及び157nmの深UV領域へと減少してきている。パターン及び波長が微細になればなるほど、パターン描写に使用されるレジストの材料特性への要望が、ますます高まってきている。特に、感度、透明性、形成される像の美しさ、及びパターン転写用のエッチング条件へのレジストの選択性は、ますます改善努力を必要とされる。
アドバンストレジストは、通常、光分解によって生成された酸が、アルカリ可溶化部位を保護する酸感応性(酸で切断可能な)基の除去による、アルカリ不溶性からアルカリ可溶性への溶解度の切替反応の触媒として働く、化学増幅と呼ばれる技術を採用する。レジスト処理のための基礎としての化学増幅の原理は、この数年で公知になってきている(特許文献1参照)。化学増幅型レジストのほとんどは、酸感応性カルボン酸エステル又は酸感応性ヒドロキシスチレン誘導体の使用に関して設計されてきた。
しかしながら、化学増幅型レジストシステムは、多くの欠点を有する。一つの課題は、露光時に、単色光が反射基板の表面に反射されるときに発生する定在波効果である。これら定在波は、反射による単色光の建設的又は相殺的干渉によって引き起こされるフォトレジスト膜厚に依存したフォトレジスト膜における光強度の変動である。これは、同様に、解像度を低下させ、線幅の変化を引き起こす。これら線幅変化は、特に、刻々と縮小する形状(feature)にとって問題である。例えば、ポジ型フォトレジストにおける定在波は、結果として、フォトレジストの解像度を低下させる、フォトレジスト/基板接触面でのフーティング(footing)をもたらす傾向を有する。CD変化は、フォトレジスト厚の変化を厳密に制御することによって制御され得る。しかしながら、フォトレジストが基板トポグラフィにおける段差を被覆しなければならない場合には、これを行うことは困難である。基板トポグラフィ全面のパターン形成はまた、局部的な反射を引き起こし、結果として、露光過度又は露光不足のフォトレジスト領域を生じる。この反射性ノッチング(notching)は、結果として局部的な線幅変化をもたらす。
加えて、化学増幅型レジストプロファイル及び解像度は、基板のポイゾニングにより変化し得る。この効果は、特に、基板が窒化物の層を有する場合に起こり、窒化膜中の残存N−H結合が、窒化物/レジスト接触面での酸を失活させると考えられる。ポジ型レジストにとって、これは結果として不溶性領域、及びレジストの地汚れ、又はレジスト/基板接触面でのフート(foot)をもたらす。
さらに、リソグラフィアスペクト比は、180nmより小さい形状を焼き付けるために、化学増幅型レジスト層が薄いこと、例えば、約500nm又はそれより薄いことを必要とする。これは、同様に、レジスト像形状が下にある基板に転写され得るように、レジストが良好なプラズマエッチング耐性を有することを必要とする。しかしながら、化学増幅型フォトレジストの吸光度を低下させるために、ノボラック中の芳香族基といった、芳香族基が除去されなければならなかったが、それは同時にエッチング耐性を低下させた。
最も普及している種類のレジストは、「単層(single layer)」レジスト(SLR)と呼ばれる。露光するために光を用いる際、これらのレジストは、定在波効果を最小にするために、非常に吸光性の高い薄い反射防止膜(anti-reflective coating)(ARC)を利用する。これらの反射防止膜はまた、それらが基板とフォトレジストとの間に塗布されれば、基板のポイゾニングに関する課題を緩和する。
SLRシステムにおいて、レジストは、像形成及びプラズマエッチング耐性の二つの機能を有する。そのため、吸光度、像プロファイル、解像度及び基板プラズマエッチング耐性のような、レジストの複数のリソグラフィ特性の間で、明確な性能評価が成されなければならない。例えば、典型的な誘電性マスク開口において、レジストは、ARC層を開口する酸素プラズマエッチング及び後続する基板エッチングに耐性であることが必要とされる。レジストとARCとの間のエッチング選択性が約1:1しかなければ、非常に多量のフォトレジストが、ARCエッチング時に消失する。これは、基板エッチングに対し充分なフォトレジスト膜厚を保持するために、ARCができるだけ薄いことを必要とする。そのため、これらARCは、基板反射を回避するのに効果的であるために、化学線波長での比較的高い吸光度(k値)を有さなければならない。
他のアプローチは、2層レジスト(BLR)システムの利用である。BLRシステムは、下層(Underlayer(UL))膜の第1の厚層で被覆され、その後、ドライレジスト(像形成層(imaging layer)又はIL)の第2の薄層によって被覆された基板から構成される。下層膜は、エッチングマスクとして機能するILを用いて、富酸素プラズマ環境中でエッチングされる。典型的な像形成層は、ドライ型化学増幅型シリコン含有レジストから構成される。IL中のシリコンは、ULの酸素プラズマエッチング時に二酸化シリコンに変換され、従って、ULへの必要なエッチング選択性をILに付与する。その後、下層膜は、下にある基板の除去のために、無酸素又は低酸素プラズマエッチング化学反応を用いる基板エッチング用のエッチング耐性マスクとして働く。
SLRにおけるARCと同様に、BLRにおける下層膜は、定在波効果を低減する、深UV光のほとんどを吸収するように最適に設計されるべきである。加えて、下層膜は、レジスト/基板接触面での酸触媒の失活を防止する。しかしながら、BLRシステムにおいて、基板エッチング用の主要なエッチングマスクは、下層膜である。一方、下層膜は、エッチング選択性を付与するための官能基を有するポリマーを包含する。レジストは、像形成及びプラズマエッチング耐性を付与するための二官能性を有さない。従って、レジストは、SLRシステムと比較して薄くてよく、そのリソグラフィ特性が損なわれる必要がない。加えて、下層組成物は、典型的なARC層の厚みの約2〜5倍で下層膜を形成するように基板に塗布される。これは、次の像形成工程の前に基板を平坦化するのに実質的に役立つ。そのため、基板トポグラフィによる上述の反射の問題は、レジスト厚の均一性の問題と同じく、改善されてきている。
下層膜が定在波及び基板ポイゾニングを低減しても、それは他の課題を抱える。第1に、いくつかの下層は、化学増幅型レジスト溶媒組成物に可溶である。塗布されたレジストと下層との間に混合が生じると、像形成層の解像度及び感度が悪影響を受けるだろう。
屈折率(N)は、複雑な数字であり、N=n−ikであって、nは屈折率の「実数」部分であり、ikは屈折率の虚数部分である。kは波長の関数としての吸光係数α(λ)と、k=λα/(4Π)による関係を有する。化学増幅型レジストと下層膜との間で屈折率に大きな違いがある場合、光は、下層膜に反射し、レジストにおいて定在波効果を引き起こすであろう。従って、二つの層の屈折率の実数部分「n」は、本質的に一致させられ又はその違いは最小化されなければならず、二つの層の屈折率の虚数部分「k」は反射効果を最小化するように最適化されなければならない。この最適化は、UL/IL接触面からの余剰反射を最小化するのに重要である。従って、適切なk値を選択する際、基板反射及びUL/IL接触面からの反射の抑制の間で良好にバランスが取られなければならない。ULは、非常に大きい膜厚で用いられるため、ULにおけるk値は、ARCと比較して低くてもよい。これは、結果として、UL/IL接触面の反射率を低くする。他方、ARCは、フォトレジストへの乏しいエッチング選択性のために薄膜である必要があり、基板反射率を制御するために高い吸収性を有する必要がある。
下層に関する他の課題は、それらが芳香族基を包含するために、場合によって非常に吸光度が高いことである。いくつかの半導体製造用の深UV露光ツールは、フォトレジストの露光と、レジスト下の層へ露光マスクを重ね合わせるための露光と、の両方に同一波長光を利用する。下層があまりに高い吸光度を有すると、重ね合わせに必要な反射光が弱くなりすぎて利用できない。しかしながら、下層が充分な吸光度を有していない場合、定在波が発生し得る。策定者は、これらの競合する目的のバランスを取らなければならない。
加えて、リソグラフィ性能(例えば、フォトスピード、ウォールプロファイル、焦点深度、接着性、等)に悪影響を与えないように、下層膜は、下層膜全面を被覆するレジストとの優れた親和性を有するとともに、半導体業界で許容される少なくとも一つのエッジビード除去剤と両立可能でなければならない。
さらに、いくつかの下層は、感放射線性レジストが像形成層を形成するために塗布され得る前に、架橋を形成するために、UV露光を必要とする。UV架橋下層が有する課題は、それらが、充分な架橋を形成するために長い露光時間を必要とすることである。長い露光時間は、処理量を非常に抑制し、集積回路の生産コストを増大させる。UVツールはまた、均一な露光を提供しないので、下層の一部の領域は、下層の他の領域よりもより架橋され得る。加えて、UV架橋露光ツールは、非常に高価であり、費用及び場所の制限の理由で、ほとんどのレジスト塗布ツールに含まれない。
いくつかの下層は、加熱によって架橋が形成される。しかしながら、これらの下層の一部に関する課題は、像形成層用レジストが塗布され得る前に、それらが高い硬化温度と長い硬化時間を必要とすることである。商業的に有用であるためには、下層は、250℃より低い温度で、180秒より短い時間で硬化可能でなければならない。硬化後、下層膜は、後続する高温処理に耐え且つレジスト層と混合しないように、高いガラス転移温度を有さなければならない。
250℃より低い温度でも、下層膜組成物(例えばTAG、ポリマーからのオリゴマー、等)又は熱硬化に由来する生成物(例えば、酸、アルコール、水)の少量の昇華が、頻繁に発生する。これは、製品収量及び他の基準の低下を避けるために、より頻繁な装置の清掃又は交換を必要とする、装置の汚染という結果をもたらす。これは、結果としてコストの増加をもたらし、望ましくない。
ある態様において、下層膜が基板の表面を平坦化することは望ましい。しかしながら、これは、熱架橋を受けた下層膜で達成することは難しいかもしれない。その温度を上げ、架橋の数を増加させると、膜のガラス転移温度が上昇する。これは、膜が流れて基板を平坦化することをより困難にする。従って、平坦化を改善するためにできるだけ低分子量の材料を用いることが望ましい。しかしながら、下層膜における、より低分子量のポリマーの使用は、レジスト像形成プロセスのリソグラフィ性能に悪影響を及ぼし得る。
非混合性、非昇華性、EBR親和性、良好な平坦化特性、及び下層膜全面を被覆したレジストを適切に補う光学特性に関する必要性に加えて、下層膜は、下にある基板へのパターン転写を許容するために良好なエッチング耐性を有する必要がある。ノボラック又はp−ヒドロキシスチレン(PHS)系ポリマーは、様々なプラズマ源に対して良好なエッチング耐性を示す一方、これらの材料は、193nmで非常に強く吸収し、それらのk値(λ=193nm)は0.64と高い(非特許文献1及び特許文献2)。反対に、アクリル酸系ポリマーは、193nmで良好な光学透明性を有するが、乏しいエッチング耐性という問題を有する。これらの問題に対する解決策は、個別に、高頻度で、他の領域における性能に悪影響を及ぼす。特許文献3(Deら)は、EBR親和性を改善するために極性基を包含するBLRシステムにおける下層膜に使用するためのポリマーについて開示している。特許文献4(Deら)は、同一の使用のための、低減された昇華傾向及び最適化された分子量範囲を有するポリマー系について開示している。しかしながら、これらのアクリル酸系下層膜材料は、一定の適用のためにはプラズマエッチング耐性を改善する必要がある。
シクロオレフィンポリマーは、ノボラック及びPHS系材料と比較して193nmでより良好な透明性を示す。特許文献5は、シクロオレフィンポリマー系が、一部の芳香族系よりも優れたエッチング耐性を示すことを開示している。しかしながら、これらの材料を下層膜としてどのように用いるのか、そして同時に下層膜の必要な特性の全てをどのように得るのかについては明らかにされていない。
米国特許第4,491,628号明細書 欧州特許第0542008号明細書 米国特許第6,610,808号明細書 米国特許出願公開第2005/0238997号明細書 米国特許第6,136,499号明細書
Proc SPIE 2001,4345,p50
本発明は、光吸収を制御し、優れたエッチング耐性及び膜形成特性を提供するための、芳香族ペンダント基を有するシクロオレフィンポリマーを用いた熱硬化性ポリマー組成物を対象にする。
本発明の目的は、多層リソグラフィプロセス用の調整可能な吸光性を有する、高いエッチング耐性の熱硬化性下層組成物を提供することである。これは下層組成物用のポリマー結合材として、吸光性及び非吸光性又は低吸光性の構造単位を有するシクロオレフィンポリマーを提供することによって達成される。
そのため、本発明の一つの態様は、新規なエッチング耐性熱硬化性下層組成物を対象とし、該組成物は、
(a)構造式(I)の少なくとも一つの繰り返し単位と、構造式(II)の少なくとも一つの繰り返し単位と、任意に構造式(III)の少なくとも一つの繰り返し単位と、を備え、但し、構造式(I)、構造式(II)及び構造式(III)のいずれも酸感応性基を含まず、該構造式(I)、該構造式(II)及び該構造式(III)が、
Figure 2010519594
(式中、R、R及びRは独立して、水素原子、C〜C10直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C10直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、C〜C10アリール基、ハロゲン原子又は極性基を表し;Wは単結合、−O−、−S−、置換又は未置換C〜C10直鎖又は分枝鎖アルキレン基、置換又は未置換C〜C12シクロアルキレン又は脂環式基、−(CHO−、−(CHO(CH−、−(CHO(RO)−、−(CHC(=O)O−、−(CHC(=O)O(CH−、−(CHC(=O)O(RO)−、−(CHOC(=O)O(CH−、−(CHNRC(=O)−であり、式中、RはC〜C直鎖、分枝鎖又は環式アルキレン基、或いは部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキレン基であり;Rは水素原子、C〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、或いは部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基であり;pは0〜約4の整数値であり;q及びrは独立して、約1〜約4の整数値であり;ArはC〜C20アリーレン基又はB−L−E基であり、式中、BはC〜C14アリーレン基であり、EはC〜C14アリール基であり、及びLは単結合、C〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキレン基、部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキレン基、−S−、−O−、−C(=O)−、−C(=O)O−、−O−C(=O)−O−、−C(R)−、−C(=CR10)−又は−CR=CR10−であり得、式中、R、R、R及びR10は独立して、水素原子、ハロゲン、シアノ基、C〜C10直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、或いは部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C10直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基であり;R基は独立して、C〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基又はハロゲン原子であり;nは約1〜約5の整数値であり;oは0〜約6の整数値であり;X及びYは独立して、−CH−基、−O−又は−S−であり、及びmは0〜約3の整数値であり;R11、R12、R13及びR14は独立して、水素原子、C〜C10直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C10直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、ハロゲン原子又は−OR15、−R16OR15、及び−(CHOC(O)R17からなる群から選択される極性基であり、但しR11〜R14のうち少なくとも一つが−OR15、−R16OR15、及び−(CHOC(O)R17からなる群から選択される極性基であり;R15は水素原子又は直鎖、分枝鎖又は環状C〜Cアルキル基であり、R16は置換又は未置換C〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキレン基、或いは部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキレン基であり、R17は水素原子、直鎖、分枝鎖又は環状C〜Cアルキル基、又はC〜C15脂環式基であり;tは0〜約4の整数値であり;sは0〜約3の整数値であり;R21、R22、R23及びR24は独立して、水素原子、C〜C10直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C10直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、ヒドロキシ基(ヒドロキシル基)を含有しないC〜C10アリール基、ハロゲン原子又は−(CHC(O)R25、−(CHC(O)OR25、−(CHC(O)(OR26OR25及び−O(R26O)25からなる群から選択される極性基であり、式中、vは0〜約5の整数値であり;xは約1〜約5の整数値であり;R25は水素原子、置換又は未置換C〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、或いは部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基を表し;R26は置換又は未置換C〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキレン基、或いは部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキレン基であり、uは0〜約3の整数値である)で表される、少なくとも一つのシクロオレフィンポリマーと、
(b)少なくとも一つのアミノ又はフェノール架橋剤と、
(c)少なくとも一つの熱酸発生剤(TAG)と、
(d)少なくとも一つの溶媒と、
(e)任意に、少なくとも一つの界面活性剤と、
から構成される。
本発明はまた、基板と、基板上に塗布された上述した下層組成物の熱硬化膜(下層膜)と、下層膜全面に塗布された感放射線性化学増幅型レジストと、から構成されるフォトリソグラフィ2層塗布基板に関する。
本発明はさらに、基板上でのパターン形成のためのプロセスに関し、該プロセスは次の処理工程を備える。
(a)基板を準備する工程と、
(b)前記基板に、本発明の熱硬化性下層組成物を塗布する、第1の塗布工程と、
(c)前記下層組成物を硬化して下層膜を調製する工程と、
(d)前記下層膜全面に感放射線性レジストを塗布し、2層レジスト積層体を形成する、第2の塗布工程と、
(e)前記感放射線性レジストを焼成する、第2の焼成工程と、
(f)前記2層レジスト積層体を露光する工程と、
(g)前記2層レジスト積層体の感放射線性レジストの一部を現像し、下にある前記下層膜の一部を露出させる工程と、
(h)前記2層レジスト積層体をすすぐ工程と、
(i)前記露出された下層膜を酸素プラズマ中でエッチングして、2層レリーフ像を形成する工程。
本発明の目的は、調製法の許容度が高い高性能なリソグラフィ像形成と両立できる193nmでの調整可能な吸光度とともに高エッチング耐性能を有するリソグラフィプロセス用の下層膜を提供するために使用される熱硬化性ポリマー組成物を提供することである。加えて、この熱硬化性ポリマー組成物は、市販のエッジビード除去剤組成物に採用される溶媒と両立可能であること、処理中の寸法安定性を改良するために充分に高いガラス転移温度を有することが必要である。
「酸感応性基」という用語は、水溶性アルカリ現像液中でのポリマーの溶解性を増加させる新たな官能基を得るために、10分までの間、160℃までの焼成条件下で、カルボン酸又はスルホン酸の存在中で5モル%以上反応する官能基を意味すると定義される。
熱硬化性ポリマー組成物は、シクロオレフィンポリマー、アミノ又はフェノール架橋剤、熱酸発生剤(TAG)、及び溶媒から構成される。その組成物が膜として導入され、そして加熱されると、熱酸発生剤は、架橋剤との架橋反応の触媒として働く酸を生成する。充分な架橋後、下層膜はレジスト塗布溶媒に不溶であるだろう。
熱酸発生剤がこの下層組成物には好ましいが、遊離酸が使用されてもよい。しかしながら、ポリマーが溶液中で長時間にわたって架橋する場合、遊離酸は下層組成物の寿命を短縮し得る。反対に熱酸発生剤は、下層膜が加熱された時にのみ活性化される。下層組成物は、シクロオレフィンポリマーと、TAG非存在下での加熱でシクロオレフィンポリマーを架橋することができる架橋剤と、から構成されてもよいが、熱酸発生剤の添加が、架橋効率を向上させるためには好ましい。
下層膜が、基板と下層膜/像形成層境界面との両方からの反射干渉効果を最小化することは、BLRシステムのリソグラフィ性能にとって重要である。これは、下層膜の光学特性を像形成層(IL)に対して注意深く調整することによって達成される。屈折率の「実数」部分(n)と屈折率の「虚数」部分(ik)の両方が重要である。kは材料の吸光度と正の相関を有する。ポリマーは、基板から像形成層境界面へと光が反射して戻ることを防ぐために充分に高い吸光性を必要とする。ポリマーはまた、下層膜/像形成層からの光の反射を防ぐために像形成層と厳密に一致した屈折率nを有する必要がある。ULとILとが、厳密に一致したnを有する場合、下層膜からの光の反射は、従って、下層膜のkにほぼ比例する(Neisserら、Proc SPIE 2000, 4000, p942-951及び米国特許第6,042,992号明細書及び第6,274,295号明細書を参照)。従って、kを2倍減少させると、UL/IL境界面の反射は4倍減少するだろう。そのため、二つの層の屈折率の「虚数」部分「k」は、反射する基板と下層膜との両方からの反射効果を最小化するように最適化されなければならない。概して、下層膜は、ARCよりも相対的に低いk値を有するが、その上、単にそれらがより厚い膜厚で塗布されるという理由で、低い基板反射率を与える。これらのより低いk値は、UL/IL境界面からILへと戻る反射光のより好ましい抑制を与える。加えて、ARCと比較してより厚い下層膜の塗布厚は、下層膜の膜厚の不均一性による基板反射率における変動を最小化し、優れた平坦化による像形成層の厚みの不均一性における変動も低減する。この全てが像形成層における化学光からの干渉効果を最小化し、結果としてより安定なリソグラフィプロセスをもたらす。
プラズマ及び/又は反応性イオンエッチング(RIE)耐性は、適切な基板へのレジストの効率的なパターン転写を確実にするために、2層塗布における下層膜のためのもう一つの重要なパラメータである。本発明の下層膜組成物から形成される下層膜の適切な吸光性及び基板エッチング選択性は、シクロオレフィンポリマーへのモノマー単位、特に芳香族ペンデント基を含むものの量と種類とを注意深く調整することによって得られる。
本発明の下層膜組成物は、シクロオレフィン繰り返し単位からなる共重合体を構成する。これらシクロオレフィン繰り返し単位は、比較的高い水素対炭素比率を与え、結果として良好なプラズマエッチング耐性をもたらす。加えて、シクロオレフィンモノマーから調製されるポリマーは、193nmで良好な透明性を有し、概して高いガラス転移温度を有する。
一つの実施形態において、本発明は、新規エッチング耐性熱硬化性下層組成物を対象とし、該組成物は、
(a)構造式(I)の少なくとも一つの繰り返し単位と、構造式(II)の少なくとも一つの繰り返し単位と、任意に構造式(III)の少なくとも一つの繰り返し単位と、から構成されるが、構造式(I)、構造式(II)及び構造式(III)のいずれも酸感応性基を含まず、該構造式(I)、該構造式(II)及び該構造式(III)が、
Figure 2010519594

(式中、R、R及びRは独立して、水素原子、C〜C10直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C10直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、C〜C10アリール基、ハロゲン原子又は極性基を表し;Wは単結合、−O−、−S−、置換又は未置換C〜C10直鎖又は分枝鎖アルキレン基、置換又は未置換C〜C12シクロアルキレン又は脂環式基、−(CHO−、−(CHO(CH−、−(CHO(RO)−、−(CHC(=O)O−、−(CHC(=O)O(CH−、−(CHC(=O)O(RO)−、−(CHOC(=O)O(CH−、−(CHNRC(=O)−であり、式中、RはC〜C直鎖、分枝鎖又は環式アルキレン基、或いは部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキレン基であり;Rは水素原子、C〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、或いは部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基であり;pは0〜約4の整数値であり;q及びrは独立して約1〜約4の整数値であり;ArはC〜C20アリーレン基又はB−L−E基であり、式中、BはC〜C14アリーレン基であり、EはC〜C14アリール基であり、Lは単結合、C〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキレン基、部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキレン基、−S−、−O−、−C(=O)−、−C(=O)O−、−O−C(=O)−O−、−C(R)−、−C(=CR10)−又は−CR=CR10−であり得、式中、R、R、R及びR10は独立して、水素原子、ハロゲン、シアノ基、C〜C10直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、或いは部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C10直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基であり;R基は独立して、C〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基又はハロゲン原子であり;nは約1〜約5の整数値であり;oは0〜約6の整数値であり;X及びYは独立して、−CH−基、−O−又は−S−であり、mは0〜約3の整数値であり;R11、R12、R13及びR14は独立して、水素原子、C〜C10直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C10直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、ハロゲン原子又は−OR15、R16OR15、及び−(CHOC(O)R17からなる群から選択される極性基であり、但しR11〜R14のうち少なくとも一つが−OR15、−R16OR15、及び−(CHOC(O)R17からなる群から選択される極性基であり;R15は水素原子又は直鎖、分枝鎖又は環状C〜Cアルキル基であり、R16は置換又は未置換C〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキレン基、或いは部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキレン基であり、R17は水素原子、直鎖、分枝鎖又は環状C〜Cアルキル基、又はC〜C15脂環式基であり;tは0〜約4の整数値であり;sは0〜約3の整数値であり;R21、R22、R23及びR24は独立して、水素原子、C〜C10直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C10直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、ヒドロキシ基を含まないC〜C10アリール基、ハロゲン原子又は−(CHC(O)R25、−(CHC(O)OR25、−(CHC(O)(OR26OR25及び−O(R26O)25からなる群から選択される極性基であり;式中、vは0〜約5の整数値であり;xは約1〜約5の整数値であり;R25は水素原子、置換又は未置換C〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、或いは部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基を表し;R26は置換又は未置換C〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキレン基、或いは部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキレン基であり、uは0〜約3の整数値である)で表される、少なくとも一つのシクロオレフィンポリマーと、
(b)少なくとも一つのアミノ又はフェノール架橋剤と、
(c)少なくとも一つの熱酸発生剤(TAG)と、
(d)少なくとも一つの溶媒と、
(e)任意に、少なくとも一つの界面活性剤と、
から構成される。
組成物が加熱されると、熱酸発生剤は、多官能性アミノ又はフェノール架橋剤をプロトン化し、結果として非常に強い求電子基をもたらす酸を生成する。この基は、シクロオレフィンポリマー上のヒドロキシ基と反応し、硬化された架橋ポリマー基材を形成する。
ポリマーは構造式(I)によって表される繰り返し単位から構成される。
Figure 2010519594

但し、構造式(I)は酸感応性基を含まず、式中、R、R及びRは独立して、水素原子、C〜C10直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C10直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、C〜C10アリール基、ハロゲン原子又は極性基を表し;Wは単結合、−O−、−S−、置換又は未置換C〜C10直鎖又は分枝鎖アルキレン基、置換又は未置換C〜C12シクロアルキレン又は脂環式基、−(CHO−、−(CHO(CH−、−(CHO(RO)−、−(CHC(=O)O−、−(CHC(=O)O(CH−、−(CHC(=O)O(RO)−、−(CHOC(=O)O(CH−、−(CHNRC(=O)−であり、式中、RはC〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキレン基、或いは部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキレン基であり;Rは水素原子、C〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、或いは部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基であり;pは0〜約4の整数値であり;q及びrは独立して、約1〜約4の整数値であり;ArはC〜C20アリーレン基又はB−L−E基であり、式中、BはC〜C14アリーレン基であり、EはC〜C14アリール基であり、及びLは単結合、C〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキレン基、部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキレン基、−S−、−O−、−C(=O)−、−C(=O)O−、−O−C(=O)−O−、−C(R)−、−C(=CR10)−又は−CR=CR10−であり得、式中、R、R、R及びR10は独立して、水素原子、ハロゲン、シアノ基、C〜C10直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、或いは部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C10直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基であり;R基は独立して、C〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基又はハロゲン原子であり;nは約1〜約5の整数値であり;oは0〜約6の整数値であり;X及びYは、独立して、−CH−基、−O−、−S−であり、mは0〜約3の整数値である。メチレンは好ましいX及びYの架橋基である。
好ましいR、R及びR基は、水素原子、ハロゲン原子、C〜Cアルキル基、或いは部分的又は完全にハロゲン化されたC〜Cアルキル基を含む。より好ましいR、R及びR基は水素原子、ハロゲン原子又はエチル基を含む。最も好ましいR、R及びR基は、水素原子である。R、R及びRの適切な例は、水素原子、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ヘキシル、シクロヘキシル、ノニル、クロロ、フルオロ、トリフルオロメチル、ペンタフルオロエチル、シアノ及びフェニル基を含むが、これに限定されるものではない。R、R及びRの好ましい例は、水素原子、メチル、クロロ及びフルオロ基を含むが、これに限定されるものではない。
好ましいW連結基は、単結合、−O−、−S−、C〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキレン基、−(CHO−、−(CHO(CH−、−(CHC(=O)O−、−(CHC(=O)O(CH−及び−(CHNRC(=O)−である。より好ましいW連結基は、単結合、−O−、C〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキレン基、−(CHO−基、−(CHO(CH−基及び−(CHC(=O)O−基である。最も好ましい連結基Wは、単結合及びC〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキレン基である。Wの適切な例は、単結合、−O−又は−S−原子、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン、シクロヘキシレン、アダマンチレン、−CHO−、−CHOCH−、−CHOCHCH−、−CHOCHCHO−、−CHO(CHCHO−、−CHC(=O)O−、−CHC(=O)OCH−、−CHC(=O)O(CHCHO)−、−CHOC(=O)OCH−、−CHNHC(=O)−、−CHNCHC(=O)−などを含むが、これに限定されるものではない。Wの好ましい例は、単結合、−O−、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン、シクロヘキシレン、−CHO−、−CHOCH−、CHNHC(=O)−、CHC(=O)OCH−及び−CHC(=O)O−を含むが、これに限定されるものではない。Wのより好ましい例は、単結合、−O−、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン、−CHO−、−(CH)O(CH)−及び−CHC(=O)O−を含むが、これに限定されるものではない。Wの最も好ましい例は、単結合及びメチレンを含むが、これに限定されるものではない。
はC〜C直鎖又は分枝鎖アルキレン基であることが好ましい。R基の適切な例は、エチレン、プロピレン、イソプロピレン、ブチレン、ペンチレン、ヘキシレン、シクロヘキシレン、テトラフルオロエチレンなどを含むが、これに限定されるものではない。Rの好ましい例は、エチレン及びイソプロピレンを含むが、これに限定されるものではない。
は、水素原子又はC〜Cアルキル基であることが好ましい。R基の適切な例は、水素原子、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、シクロヘキシル、トリフルオロメチルなどを含むが、これに限定されるものではない。
適切なAr基は、C〜C20アリーレン基及びB−L−E基である。好ましいAr基は、C〜C14アリーレン基及びB−L−E基である。より好ましいAr基は、C〜C10アリーレン基である。B−L−E基が採用される場合、好ましいB基は、置換又は未置換C〜C10アリーレン基であり、好ましいE基は、置換又は未置換C〜C10アリール基である。より好ましいB基は、置換又は未置換C〜C10アリーレン基であり、より好ましいE基は、置換又は未置換C〜C10アリール基である。最も好ましいB基は、置換又は未置換フェニレン基であり、最も好ましいE基は、置換又は未置換フェニル基である。Bの適切な例は、置換又は未置換フェニレン及びナフチレンを含むが、これに限定されるものではない。Eの適切な例は、置換又は未置換フェニル及びナフチルを含むが、これに限定されるものではない。
好ましい連結基Lは、単結合、−O−、C〜Cアルキレン基、部分的又は完全にハロゲン化されたC〜Cアルキレン基、−C(=O)−、−C(=O)O−、−C(R)−、−C(=CR10)−又は−CR=CR10−基を含む。より好ましい連結基Lは、単結合、−O−、C〜Cアルキレン基、部分的又は完全にハロゲン化されたC〜Cアルキレン基、及び−C(R)−、−C(=CR10)−又は−CR=CR10−基である。最も好ましい連結基Lは、単結合又はメチレンである。好ましいR、R、R及びR10基は独立して、水素原子、C〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基又はシアノ基である。より好ましいR、R、R及びR10基は水素原子、C〜Cアルキル基、或いは部分的又は完全にハロゲン化されたC〜Cアルキル基を含む。R、R、R及びR10の適切な例は、水素原子、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ヘキシル、ノニル、シクロヘキシル、クロロ、フルオロ、トリフルオロメチル、ペンタフルオロエチル、シアノ基などを含むが、これに限定されるものではない。R、R、R及びR10の好ましい例は、水素原子、メチル、トリフルオロメチル及びシアノ基を含むが、これに限定されるものではない。連結基Lの適切な例は、単結合、−S−、−O−、−C(=O)−、−C(=O)O−、−O−C(=O)−O−、−CH−、−C(CF−、−C(CH−、−C(=CH)−又は−CH=CH−などを含むが、これに限定されるものではない。
Arの適切な例は、フェニレン、ナフチレン、アントラセニレン、フェナントラセニレン、インデニレン、ビフェニレン、4−ベンジルフェニレン、4−フェノキシフェニレン、4−フェナシルフェニレン、4−フェニルイソプロピリデンフェニレン、4−フェニル−(1,1,1,3,3,3)−ヘキサフルオロイソプロピリデンフェニレン、4−フェニルカルボニルフェニレン、などを含むが、これに限定されるものではない。好ましいArの例は、フェニレン、ビフェニレン、ベンジルフェニレン及び4−フェノキシフェニレンを含む。
好ましいR基は独立して、水素原子、C〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、或いは部分的又は完全にハロゲン化されたC〜Cアルキル基である。より好ましいR基は独立して、水素原子、メチル又は三級ブチル又はフッ素化C〜Cアルキル基である。最も好ましいR基は独立して、水素原子である。R基の適切な例は、水素原子、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、三級ブチル、ヘキシル、シクロヘキシル、シクロペンチル、クロロ、フルオロ、ブロモ、トリフルオロメチルなどを含むが、これに限定されるものではない。Rの好ましい例は、水素原子、メチル、三級ブチル及びトリフルオロメチルである。
Arがフェニル基の場合、nは1〜3の整数値であり、oは0〜4の整数値であり、但し、nとoとの合計は5以下である。より好ましいnは、1又は2の整数値であり、より好ましいoは0〜3の整数値である。最も好ましいnは1であり、最も好ましいoは0である。
Arがナフチル基の場合、nは1〜5の整数値であり、oは0〜6の整数値であり、但し、nとoとの合計は7以下である。より好ましいnは、1〜3の整数値であり、より好ましいoは、0〜3の整数値である。最も好ましいnは1であり、最も好ましいoは0である。mは0又は1であることが好ましい。最も好ましいmは0である。
Ar(OH)(Rの適切な例は、以下を含むが、これに限定されるものではない。
Figure 2010519594

式中、波線はAr(OH)(RとWとの結合又はポリマー骨格を示す。
構造式(I)を生成するモノマーの具体例は、4’−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルフェニルアセテート、3’−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルフェニルアセテート、4’−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルナフチルアセテート、4’−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル−(2’−アントラセニル)アセテート、2’−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル−(9’−アントラセニル)アセテート、4’−(3−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)フェニルアセテート、4’−(3−クロロビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)フェニルアセテート、4’−(3−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1’,2’−フェニレンジアセテート、4’−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル−1’,2’−フェニレンジアセテート、4’−(3−クロロビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1’,2’−フェニレンジアセテート、2’−メチル−5’−(3−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)フェニルアセテート、2’−クロロ−5’−(3−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)フェニルアセテート、4’−(4”−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルシクロヘキシル)フェニルアセテート、4’−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルビフェニル−4−イルアセテート、4’−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメチル)フェニルアセテート、4’−4’−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル−8−エン−フェニルアセテート、4−(アセチルオキシ)ベンジルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート、4−{[(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルカルボニル)オキシ]アミノ}フェニルアセテート、4−[1−(4−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルフェニル)−1−メチルエチル]フェニルアセテート、4−(4−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルベンゾイル)フェニルアセテート、4−[(4−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルフェニル)チオ]フェニルアセテート、4−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルフェニル4−(アセチルオキシ)ベンゾエート、4−(4−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルベンジル)フェニルアセテート、4−[1−(4−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルフェニル)−2,2,2−トリクロロ−1−(トリクロロメチル)エチル]フェニルアセテート、4−[1−(4−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルフェニル)−2,2,2−トリフルオロ−1−(トリフルオロメチル)エチル]フェニルアセテート、4’−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル−トリメチルシロキシベンゼン、3’−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル−トリメチルシロキシベンゼン、4’−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル−トリエチルシロキシベンゼンなどを含むが、これに限定されるものではない。好ましい構造式(I)を生成するモノマーは、4’−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルフェニルアセテート、3’−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルフェニルアセテート、4’−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルナフチルアセテート、4’−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル−8−エン−フェニルアセテート、4−(アセチルオキシ)ベンジルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート、4’−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル−トリメチルシロキシベンゼン、3’−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル−トリメチルシロキシベンゼン及び4’−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル−トリエチルシロキシベンゼンである。最も好ましい構造式(I)を生成するモノマーは、4’−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルフェニルアセテート、3’−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルフェニルアセテート、4’−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル−8−エン−フェニルアセテート及び4’−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル−トリメチルシロキシベンゼンである。
構造式(I)で述べたモノマー単位におけるヒドロキシ基は、重合化プロセスを阻害する。実際に、重合化に用いられるモノマーは、ヒドロキシ官能性のための容易に除去可能な保護基を含む。そのような保護基の例は、アセトキシ及びトリアルキルシロキシ基を含むが、これに限定されるものではない。重合化に続き、その保護基が除去される。
構造式(I)のモノマー単位は、193nmでの吸光のための発色団として働き、またエッチング選択性を増加させるヒドロキシ基を持つアリール基を含む。ヒドロキシ基は、架橋の機会を与え、また共通のEBR溶媒との親和性を増加させるために、シクロオレフィンポリマーの極性を増加させる。
構造式(I)の一つの実施形態において、Wは単結合である。
Figure 2010519594

式中、R、R、R、R、Ar、X、Y、m、n及びoは、構造式(I)と同様に定義される。R、R、R、R、Ar、X、Y、m、n及びoのための好ましい値はまた、構造式(I)で定義されたものと同様である。構造式(Ia)を生成するモノマーの具体例は、4’−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルフェニルアセテート、3’−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルフェニルアセテート、4’−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルナフチルアセテート、4’−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル−(2’−アントラセニル)アセテート、2’−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル−(9’−アントラセニル)アセテート、4’−(3−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)フェニルアセテート、4’−(3−クロロビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)フェニルアセテート、4’−(3−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1’,2’−フェニレンジアセテート、4’−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル−1’,2’−フェニレンジアセテート、4’−(3−クロロビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)−1’,2’−フェニレンジアセテート、2’−メチル−5’−(3−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)フェニルアセテート、2−クロロ−5−(3−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)フェニルアセテート、4’−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルビフェニル−4−イルアセテート、4’−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル−8−エン−フェニルアセテートなどを含むが、これに限定されるものではない。
構造式(Ia)の一つの実施形態において、Arはフェニル基又はその誘導体である。
Figure 2010519594

式中、R、R、R、R、X、Y及びmは、構造式(Ia)と同様に定義され;R、R、R、R、X、Y及びmの好ましい値も、構造式(Ia)で定義されたものと同様である。nは1〜3の整数値であり、oは0〜4の整数値であり、但し、nとoとの合計は5以下である。より好ましいnは1又は2の整数値であり、より好ましいoは0〜3の整数値である。最も好ましいnは1であり、最も好ましいoは0である。構造式(Ia−1)を生成するモノマーの具体例は、4’−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルフェニルアセテート、3’−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルフェニルアセテート、4’−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル−1’,2’−フェニレンジアセテート、4’−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル−8−エン−フェニルアセテートなどを含むが、これに限定されるものではない。
構造式(Ia)の他の実施形態において、Arはナフチル基又はその誘導体である。
Figure 2010519594

式中、R、R、R、R、X、Y及びmは、構造式(Ia)と同様に定義され;R、R、R、R、X、Y及びmの好ましい値も、構造式(Ia)で定義されたものと同様である。nは、1〜5の整数値であり、oは0〜6の整数値であり、但し、nとoとの合計は7以下である。より好ましいnは、1〜3の整数値であり、より好ましいoは、0〜3の整数値である。最も好ましいnは1であり、最も好ましいoは0である。構造式(Ia−2)を生成するモノマーの具体例は、4’−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル(1’−ナフチルアセテート)、4’−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル(2’−ナフチルアセテート)、4’−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル−8−エン−(2’−ナフチルアセテート)、4’−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル−トリメチルシロキシ(2’−ナフチレン)などを含むが、これに限定されるものではない。
構造式(Ia)の他の実施形態において、ArはB−L−E基又はその誘導体である。
Figure 2010519594

式中、R、R、R、R、X、Y及びmは、構造式(Ia)と同様に定義され、B、L及びEは、構造式(I)で定義されたものと同様である;R、R、R、R、X、Y及びmの好ましい値も、構造式(Ia)と同義であり、B、L及びEの好ましい値は、構造式(I)で定義されたものと同様である。nは1〜5の整数値であり、oは0〜6の整数値であり、但し、nとoとの合計は7以下である。より好ましいnは、1〜3の整数値であり、より好ましいoは0〜3の整数値である。最も好ましいnは1であり、最も好ましいoは0である。構造式(Ia−3)を生成するモノマーの具体例は、4’−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルビフェニル−4−イルアセテート、4−(アセチルオキシ)ベンジルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート、4−(4−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルベンゾイル)フェニルアセテート、4−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルフェニル4−(アセチルオキシ)ベンゾエート、4−(4−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルベンジル)フェニルアセテート、4−[1−(4−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルフェニル)−2,2,2−トリクロロ−1−(トリクロロメチル)エチル]フェニルアセテート、4−[1−(4−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルフェニル)−2,2,2−トリフルオロ−1−(トリフルオロメチル)エチル]フェニルアセテートなどを含むが、これに限定されるものではない。
構造式(I)の他の実施形態において、Wは酸素又は硫黄原子である。
Figure 2010519594

式中、R、R、R、R、Ar、X、Y、m、n及びoは、構造式(I)と同様に定義される。R、R、R、R、X、Y、m、n及びoの好ましい値も、構造式(I)で定義されたものと同様である。構造式(Ib)を生成するモノマーの具体例は、4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルオキシ)フェニルアセテート、4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルチオ)フェニルアセテート、4’−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル−8−エン−イルオキシ)フェニルアセテート、4’−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル−8−エン−イルチオ)フェニルアセテート、4−[4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルオキシ)ベンジル]フェニルアセテート、4−[4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルチオ)ベンジル]フェニルアセテート、4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルオキシ−1’,2’−フェニレンジアセテート、4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルチオ)−1’,2’ーフェニレンジアセテート、4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルオキシ)−1’−ナフチルアセテート、4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルチオ)−1’−ナフチルアセテート、4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルオキシ)−2’−ナフチルアセテート、4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルチオ)−2’−ナフチルアセテート、4’−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル−8−エン−イルオキシ)フェニルアセテート、4’−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル−8−エン−イルチオ)フェニルアセテート、4’−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル−8−エン−イルオキシ)−1’−ナフチルアセテート、4’−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル−8−エン−イルチオ)−1’−ナフチルアセテート、4−[4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルオキシ)フェノキシ]フェニルアセテート、4−[4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルオキシ)ベンゾイル]フェニルアセテートなどを含むが、これに限定されるものではない。
構造式(Ib)の一つの実施形態において、Arはフェニル基又はその誘導体である。
Figure 2010519594

式中、W、R、R、R、R、X、Y及びmは、構造式(Ib)と同様に定義される。R、R、R、R、X、Y及びmの好ましい値も、構造式(Ib)で定義されたものと同様である。nは1〜3の整数値であり、oは0〜4の整数値であり、但し、nとoとの合計は5以下である。より好ましいnは1又は2の整数値であり、より好ましいoは0〜3の整数値である。最も好ましいnは1であり、最も好ましいoは0である。構造式(Ib−1)を生成するモノマーの具体例は、4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルオキシ)フェニルアセテート、4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルチオ)フェニルアセテート、4’−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル−8−エン−イルオキシ)フェニルアセテート、4’−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル−8−エン−イルチオ)フェニルアセテート、4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルオキシ−1’,2’−フェニレンジアセテート、4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルチオ)−1’,2’−フェニレンジアセテート、4’−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル−8−エン−イルオキシ)フェニルアセテート、4’−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル−8−エン−イルチオ)フェニルアセテートなどを含むが、これに限定されるものではない。
構造式(Ib)の他の実施形態において、Arはナフチル基又はその誘導体である。
Figure 2010519594

式中、W、R、R、R、R、X、Y及びmは、構造式(Ib)と同様に定義される。R、R、R、R、X、Y及びmの好ましい値も、構造式(Ib)で定義されたものと同様である。nは1〜5の整数値であり、oは0〜6の整数値であり、但し、nとoとの合計は7以下である。より好ましいnは1〜3の整数値であり、より好ましいoは0〜3の整数値である。最も好ましいnは1であり、最も好ましいoは0である。構造式(Ib−2)を生成するモノマーの具体例は、4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルオキシ)−1’−ナフチルアセテート、4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルチオ)−1’−ナフチルアセテート、4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルオキシ)−2’−ナフチルアセテート、4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルチオ)−2’−ナフチルアセテート、4’−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル−8−エン−イルオキシ)−1’−ナフチルアセテート、4’−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル−8−エン−イルチオ)−1’−ナフチルアセテートなどを含むが、これに限定されるものではない。
構造式(Ib)の他の実施形態において、ArはB−L−E基又はその誘導体である。
Figure 2010519594

式中、W、R、R、R、R、X、Y及びmは、構造式(Ib)と同様に定義され、B、L及びEの値は、構造式(I)で定義されたものと同様である。W、R、R、R、R、X、Y及びmの好ましい値も、構造式(Ib)と同義であり、B、L及びEの好ましい値もまた構造式(I)で定義されたものと同様である。nは1〜5の整数値であり、oは0〜6の整数値であり、但し、nとoとの合計は7以下である。より好ましいnは1〜3の整数値であり、より好ましいoは0〜3の整数値である。最も好ましいnは1であり、最も好ましいoは0である。構造式(Ic−3)を生成するモノマーの具体例は、4−[4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルオキシ)ベンジル]フェニルアセテート、4−[4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルチオ)ベンジル]フェニルアセテート、4−[4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルオキシ)フェノキシ]フェニルアセテート、4−[4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルオキシ)ベンゾイル]フェニルアセテート、4−[4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルチオ)フェノキシ]フェニルアセテート、4−[4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルチオ)ベンゾイル]フェニルアセテートなどを含むが、これに限定されるものではない。
構造式(I)の他の実施形態において、Wは、C〜C10アルキレン、C〜C12シクロアルキレン又は脂環式基といった炭化水素基である。
Figure 2010519594

式中、R、R、R、R、Ar、X、Y、m、n及びoは、構造式(I)と同様に定義される。R、R、R、R、Ar、X、Y、m、n及びoの好ましい値も、構造式(I)と同様に定義される。構造式(Ic)を生成するモノマーの具体例は、4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメチル)フェニルアセテート、4−(4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルシクロヘキシル)フェニルアセテート、4’−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル−8−エン−イルメチル)フェニルアセテート、4’−(テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル−8−エン−イルシクロヘキシル)フェニルアセテート、4’−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメチル)−1’,2’−フェニレンジアセテート、4−(4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルシクロヘキシル)−1’,2’−フェニレンジアセテート、4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメチル)−1’−ナフチルアセテート、4−(4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルシクロヘキシル)−1’−ナフチルアセテート、4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメチル)−2’−ナフチルアセテート、4−(4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルシクロヘキシル)−2’−ナフチルアセテート、4’−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメチル)ビフェニル−4−イルアセテート、4−[4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメチル)ベンジル]フェニルアセテート、4−[4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメチル)ベンゾイル]フェニルアセテート、4−[4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルシクロヘキシ)ベンジル]フェニルアセテート、4−[4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルシクロヘキシ)ベンゾイル]フェニルアセテート、4’−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルシクロヘキシ)ビフェニル−4−イルアセテート、4’−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル−8−エン−イルメチル)−1’−ナフチルアセテート、4’−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル−8−エン−イルシクロヘキシル)−1’−ナフチルアセテートなどを含むが、これに限定されるものではない。
構造式(Ic)の一つの実施形態において、Arはフェニル基又はその誘導体である。
Figure 2010519594

式中、W、R、R、R、R、X、Y及びmは、構造式(Ic)と同様に定義される。R、R、R、R、X、Y及びmの好ましい値も、構造式(Ic)で定義されたものと同様である。nは1〜3の整数値であり、oは0〜4の整数値であり、但し、nとoとの合計は5以下である。より好ましいnは1又は2の整数値であり、より好ましいoは0〜3の整数値である。最も好ましいnは1であり、最も好ましいoは0である。構造式(Ic−1)を生成するモノマーの具体例は、4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメチル)フェニルアセテート、4−(4−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルシクロヘキシル)フェニルアセテート、4’−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル−8−エン−イルメチル)フェニルアセテート、4’−(テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル−8−エン−イルシクロヘキシル)フェニルアセテート、4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメチル)−1’,2’−フェニレンジアセテート、4−(4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルシクロヘキシル)−1’,2’−フェニレンジアセテート、などを含むが、これに限定されるものではない。
構造式(Ic)の他の実施形態において、Arはナフチル基又はその誘導体である。
Figure 2010519594

式中、W、R、R、R、R、X、Y及びmは、構造式(Ic)と同様に定義される。R、R、R、R、X、Y及びmの好ましい値も、構造式(Ic)で定義されたものと同様である。nは1〜5の整数値であり、oは0〜6の整数値であり、但し、nとoとの合計は7以下である。より好ましいnは1〜3の整数値であり、より好ましいoは0〜3の整数値である。最も好ましいnは1であり、最も好ましいoは0である。構造式(Ic−2)を生成するモノマーの具体例は、4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメチル)−1’−ナフチルアセテート、4−(4−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルシクロヘキシル)−1’−ナフチルアセテート、4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメチル)−2’−ナフチルアセテート、4−(4−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルシクロヘキシル)−2’−ナフチルアセテート、4’−(テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル−8−エン−イルメチル)−1’−ナフチルアセテート、4’−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル−8−エン−イルシクロヘキシル)−1’−ナフチルアセテートなどを含むが、これに限定されるものではない。
構造式(Ic)の他の実施形態において、ArはB−L−E基又はその誘導体である。
Figure 2010519594

式中、W、R、R、R、R、X、Y及びmは、構造式(Ic)と同様に定義され、B、L及びEの値は、構造式(I)で定義されたものと同様である。R、R、R、R、X、Y及びmの好ましい値も、構造式(Ic)と同義であり、B、L及びEの好ましい値は、構造式(I)で定義されたものと同様である。nは1〜5の整数値であり、oは0〜6の整数値であり、但し、nとoとの合計は7以下である。より好ましいnは1〜3の整数値であり、より好ましいoは0〜3の整数値である。最も好ましいnは1であり、最も好ましいoは0である。構造式(Ic−3)を生成するモノマーの具体例は、4’−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメチル)ビフェニル−4−イルアセテート、4−[4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメチル)ベンジル]フェニルアセテート、4−[4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメチル)ベンゾイル]フェニルアセテート、4−[4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルシクロヘキシ)ベンジル]フェニルアセテート、4−[4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルシクロヘキシ)ベンゾイル]フェニルアセテート、4’−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルシクロヘキシ)ビフェニル−4−イルアセテートなどを含むが、これに限定されるものではない。
構造式(I)の他の実施形態において、Wは、−(CHO−、−(CHO(CH−、−(CHO(RO)−、−(CHC(=O)O−、−(CHC(=O)O(CH−、−(CHC(=O)O(RO)−、−(CHOC(=O)O(CH−及び−(CHNRC(=O)−からなる群から選択される極性基である。
Figure 2010519594

式中、W、R、R、R、R、R、R、Ar、X、Y、m、n、o、p、q及びrは、構造式(I)と同様に定義される。R、R、R、R、R、R、Ar、X、Y、m、n及びoの好ましい値も、構造式(I)で定義されたものと同様である。構造式(Id)を生成するモノマーの具体例は、4−(アセチルオキシ)ベンジルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート、4−{[ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルカルボニル)オキシ]アミノ}フェニルアセテート、4−[(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルオキシ)メチル]フェニルアセテート、4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメトキシ)フェニルアセテート、4−[2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメトキシ)エトキシ]フェニルアセテート、4−[2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルオキシ)エトキシ]フェニルアセテート、4−[4−(アセチルオキシ)フェノキシ]ベンジルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート、4−(4−ヒドロキシベンジル)ベンジルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート、4[1−(4−ヒドロキシフェニル)−1−メチルエチル]ベンジルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート、4−[1−(4−ヒドロキシフェニル)−2,2,2−トリフルオロ−1−(トリフルオロメチル)エチル]ベンジルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート、4−(4−ヒドロキシベンゾイル)ベンジルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート、4−(アセチルオキシ)(1’−ナフチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート、4−{[(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルカルボニル)オキシ]アミノ}(1’−ナフチルアセテート)、4−[(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルオキシ)メチル](1’−ナフチルアセテート)、4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメトキシ)(1’−ナフチルアセテート)、4−[2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメトキシ)エトキシ](1’−ナフチルアセテート)、4−[2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルオキシ)エトキシ](1’−ナフチルアセテート)、4−{[(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルカルボニル)オキシ]アミノ}−1’,2’−フェニレンジアセテート、4−[(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルオキシ)メチル]−1’,2’−フェニレンジアセテート、4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメトキシ)−1’,2’−フェニレンジアセテート、4−[2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメトキシ)エトキシ]−1’,2’−フェニレンジアセテート、4−[2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルオキシ)エトキシ]−1’,2’−フェニレンジアセテート、4−(アセチルオキシ)ベンジル4’−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル−8−エン−カルボキシレート、4−{[(テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル−8−エン−イルカルボニル)オキシ]アミノ}フェニルアセテート、4’−[(テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル−8−エン−イルオキシ)メチル]フェニルアセテート、4’−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル−8−エン−イルメトキシ)フェニルアセテート、4−[4’−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル−8−エン−イルメトキシ)エトキシ]フェニルセテート、4”−[4’−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル−8−エン−イルオキシ)エトキシ]フェニルアセテート、4’−[4−(アセチルオキシ)フェノキシ]ベンジルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル−8−エン−2−カルボキシレート、4’−(4−ヒドロキシベンジル)ベンジルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル−8−エン−カルボキシレート、4”−[1−(4’−ヒドロキシフェニル)−1−メチルエチル]ベンジルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル−8−エン−カルボキシレートなどを含むが、これに限定されるものではない。
構造式(Id)の一つの実施形態において、Arはフェニル基又はその誘導体である。
Figure 2010519594

式中、W、R、R、R、R、X、Y及びmは、構造式(Id)と同様に定義される。R、R、R、R、X、Y及びmの好ましい値も、構造式(Id)で定義されたものと同様である。nは1〜3の整数値であり、oは0〜4の整数値であり、但し、nとoとの合計は5以下である。より好ましいnは1又は2の整数値であり、より好ましいoは0〜3の整数値である。最も好ましいnは1であり、最も好ましいoは0である。構造式(Id−1)を生成するモノマーの具体例は、4−(アセチルオキシ)ベンジルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート、4−{[ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルカルボニル)オキシ]アミノ}フェニルアセテート、4−[(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルオキシ)メチル]フェニルアセテート、4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメトキシ)フェニルアセテート、4−[2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメトキシ)エトキシ]フェニルアセテート、4−[2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルオキシ)エトキシ]フェニルアセテート、4−{[(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルカルボニル)オキシ]アミノ}−1’,2’−フェニレンジアセテート、4−[(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルオキシ)メチル]−1’,2’−フェニレンジアセテート、4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメトキシ)−1’,2’−フェニレンジアセテート、4−[2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメトキシ)エトキシ]−1’,2’−フェニレンジアセテート、4−[2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルオキシ)エトキシ]−1’,2’−フェニレンジアセテート、4−(アセチルオキシ)ベンジル4’−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル−8−エン−カルボキシレート、4’−{[(テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル−8−エン−イルカルボニル)オキシ]アミノ}フェニルアセテート、4’−[(テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル−8−エン−イルオキシ)メチル]フェニルアセテート、4’−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル−8−エン−イルメトキシ)フェニルアセテート、4”−[4’−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル−8−エン−イルメトキシ)エトキシ]フェニルアセテート、4”−[4’−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル−8−エン−イルオキシ)エトキシ]フェニルアセテートなどを含むが、これに限定されるものではない。
構造式(Id)の他の実施形態において、Arはナフチル基又はその誘導体である。
Figure 2010519594

式中、W、R、R、R、R、X、Y及びmは、構造式(Id)と同様に定義される。R、R、R、R、X、Y及びmの好ましい値も、構造式(Id)で定義されたものと同様である。nは1〜5の整数値であり、oは0〜6の整数値であり、但し、nとoとの合計は7以下である。より好ましいnは1〜3の整数値であり、より好ましいoは0〜3の整数値である。最も好ましいnは1であり、最も好ましいoは0である。構造式(Id−2)を生成するモノマーの具体例は、4−(アセチルオキシ)(1−ナフチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート、4−{[ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルカルボニル)オキシ]アミノ}(1−ナフチルアセテート)、4−[(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルオキシ)メチル](1−ナフチルアセテート)、4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメトキシ)(1−ナフチルアセテート)、4−[2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメトキシ)エトキシ](1−ナフチルアセテート)、4−[2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルオキシ)エトキシ](1−ナフチルアセテート)などを含むが、これに限定されるものではない。
構造式(Id)の他の実施形態において、Arは、構造式(I)で定義されたものと同様のB−L−E基又はその誘導体である。
Figure 2010519594

式中、W、R、R、R、R、X、Y及びmは、構造式(Id)と同様に定義され、B、L及びEの値は、構造式(I)で定義されたものと同様である。R、R、R、R、X、Y及びmの好ましい値も、構造式(Id)で定義されたものと同様であり、B、L及びEの好ましい値は、構造式(I)で定義されたものと同様である。nは1〜5の整数値であり、oは0〜6の整数値であり、但し、nとoとの合計は7以下である。より好ましいnは1〜3の整数値であり、より好ましいoは0〜3の整数値である。最も好ましいnは1であり、最も好ましいoは0である。構造式(Id−3)を生成するモノマーの具体例は、4−[1−(4−ヒドロキシフェニル)−1−メチルエチル]ベンジルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート、4−[1−(4−ヒドロキシフェニル)−2,2,2−トリフルオロ−1−(トリフルオロメチル)エチル]ベンジルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート、4−(4−ヒドロキシベンゾイル)ベンジルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート、4−[1−(4−ヒドロキシフェニル)−1−メチルエチル]ベンジルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル−8−エン−2−カルボキシレート、4−[1−(4−ヒドロキシフェニル)−2,2,2−トリフルオロ−1−(トリフルオロメチル)エチル]ベンジルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル−8−エン−2−カルボキシレート、4−(4−ヒドロキシベンゾイル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル−8−エン−2−カルボキシレートなどを含むが、これに限定されるものではない。
本発明のシクロオレフィンポリマーは、さらに構造式(II)によって表される他のシクロオレフィン繰り返し単位から構成される。
Figure 2010519594

但し、構造式(II)は酸感応性基を含まず、式中、R11、R12、R13及びR14は独立して、水素原子、C〜C10直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C10直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、ハロゲン原子又は−OR15、−R16OR15、及び−(CHOC(O)R17からなる群から選択される極性基を表すが、R11〜R14のうち少なくとも一つは、−OR15、−R16OR15、及び−(CHOC(O)R17からなる群から選択される極性基である。R15は水素原子又は直鎖、分枝鎖又は環状C〜Cアルキル基、R16は置換又は未置換C〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキレン基、或いは部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキレン基、R17は水素原子、直鎖、分枝鎖又は環状C〜Cアルキル基、又はC〜C15脂環式基であり;tは0〜約4の整数値であり;sは0〜約3の整数値であり、X及びYは、構造式(I)で定義されたものと同義である。
好ましいR11、R12、R13及びR14基は、水素原子、C〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基又はハロゲン原子を含むが、R11〜R14のうち少なくとも一つは、上述した極性基である。式中、R15は水素原子又は直鎖、分枝鎖又は環状C〜Cアルキル基であり、R16は置換又は未置換C〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキレン基、或いは部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキレン基であり、R17は、水素原子、直鎖、分枝鎖又は環状C〜Cアルキル基、又はC〜C15脂環式基であり、tは0〜約3の整数値である。
より好ましいR11、R12、R13及びR14基は独立して、水素原子、C〜Cアルキル、又はハロゲン化されたアルキル基、又はハロゲン原子であり、但し、R11〜R14のうち少なくとも一つは、上述した極性基である。式中、R15は水素原子又はメチル基又はエチル基であり、R16は置換又は未置換C〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキレン基であり、R17は、水素原子、直鎖、分枝鎖又は環状C〜Cアルキル基であり、tは0〜約2の整数値である。
最も好ましいR11、R12、R13及びR14基は、水素原子又はメチル基であり、但し、R11〜R14のうち少なくとも一つは上述した極性基であって、式中、R15は水素原子であり、R16はメチレン基又はエチレン基であり、R17はメチル基であり、tは0又は1である。
15基の適切な例は、水素、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ヘキシル、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどを含むが、これに限定されるものではない。R16基の適切な例は、エチレン、プロピレン、ヘキシレン、シクロヘキシレン、テトラフルオロエチレンなどを含むが、これに限定されるものではない。R16の好ましい例は、メチレン、エチレン、イソプロピレン、及びテトラフルオロエチレンである。R17の適切な例は、水素、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ヘキシル、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イル、(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−メチル、cis−ビシクロ[3.3.0]オクト−2−イル又はオクタヒドロペンチル、1−アダマンチル、3−メチル−1−アダマンチル、3,5−ジメチル−1−アダマンチル、1−アダマンチルメチル、3−メチル−1−アダマンチルメチル、トリシクロ[3.3.1.03,7]ノン−3−イルなどを含むが、これに限定されるものではない。
11、R12、R13及びR14の適切な例は、水素、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ヘキシル、2−メチルブチル、ノニル、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、トリフルオロメチル、ペンタフルオロエチル、フルオロ、クロロ、ヒドロキシル、メトキシ、エトキシ、シクロヘキシルオキシ、ヒドロキシメチル、ヒドロキシエチル、メトキシメチル、メトキシエチル、エトキシエチル、エトキシメチル、シクロヘキシルオキシメチル、メトキシシクロヘキシル、−CHOC(=O)CH、−CHOC(=O)H、−CHCHOC(=O)CH、−CHOC(=O)−シクロヘキシル、−OC(=O)H、−OC(=O)CH、−OC(=O)C、−CHOC(=O)Cビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イルカルボキシレート、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−アセテート、cis−ビシクロ[3.3.0]オクト−2−イルカルボキシレート又はオクタヒドロペンタレン−1−カルボキシレート、1−アダマンタンカルボキシレート、3−メチル−1−アダマンタンカルボキシレート、3,5−ジメチル−1−アダマンタンカルボキシレート、1−アダマンチルアセテート、3−メチル−1−アダマンチルアセテート、トリシクロ[3.3.1.03,7]ノナン−3−カルボキシレート、メチル(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イルカルボキシレート、メチル(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−アセテート、メチルcis−ビシクロ[3.3.0]オクト−2−イルカルボキシレート又はメチルオクタヒドロペンタレン−1−カルボキシレート、メチル−1−アダマンタンカルボキシレート、メチル−3−メチル−1−アダマンタンカルボキシレート、メチル−3,5−ジメチル−1−アダマンタンカルボキシレート、メチル−1−アダマンチルアセテート、メチル−3−メチル−1−アダマンチルアセテート、メチルトリシクロ[3.3.1.03,7]ノナン−3−カルボキシレートなどを含むが、これに限定されるものではない。好ましい極性基は、ヒドロキシ基又はヒドロキシ基を有する基である。
構造式(II)を生成するモノマーの具体例は、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−オール、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルアセテート、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメタノール、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメチルアセテート、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルエタノール、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジイルジアセテート、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジオール、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジイルジメタノール、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルエチルアセテート、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジイルメチルアセテート、3−クロロビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルアセテート、3−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルアセテート、(3−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)メチルアセテート、(3−クロロビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)メチルアセテート、[3−(トリクロロメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル]メチルアセテート、[3−(トリフルオロメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル]メチルアセテート、5−(メトキシメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−イル−アセテート、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−イルメタノール、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−イルエタノール、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−オール、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−カルボキシレート、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−カルボキシレート、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イルアセテート、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−イルアセテート、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル1−アダマンチルアセテート、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルアダマンタン−1−カルボキシレート、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメチル1−アダマンチルアセテート、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメチルアダマンタン−1−カルボキシレートなどを含むが、これに限定されるものではない。構造式IIを生成する追加のモノマーは、副構造式IIa、IIb及びIIcについて議論する後段において提示され得る。モノマー単位(即ちR17)上の官能基は、極性を改善するため又は膜の更なる緻密化のための架橋を補助するために、重合化の後に部分的に又は完全に除去されてもよい。
構造式(II)を生成する好ましいモノマーは、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−オール、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルアセテート、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメタノール、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメチルアセテート、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジイルジメタノール、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジイルメチルアセテート、[3−(トリフルオロメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル]メチルアセテート、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルアダマンタン−1−カルボキシレート、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−イル−アセテート、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−イルメタノール、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−オール及び2−(テトラシクロ−[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−イルオキシ)エタノールである。
構造式(II)を生成するより好ましいモノマーは、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−オール、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルアセテート、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメタノール、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメチルアセテート、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジイルジメタノール、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−イル−アセテート及びテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−オールである。
構造式(II)を生成する最も好ましいモノマーは、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−オール、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルアセテート、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメタノール、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメチルアセテート、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−イル−アセテート及びテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−オールである。
構造式(II)のモノマー単位は、シクロオレフィンポリマーの透明性が増加する一方で、良好なプラズマエッチング耐性を維持する。加えて、このモノマー単位に包含される極性官能基は、共通のEBR溶媒との親和性を増加する。好ましい極性基は更にシクロオレフィンポリマーの架橋能に役立つ。
構造式(II)の一つの実施形態において、X及びYは、構造式(IIa)に示されるように、メチレン基である。
Figure 2010519594

式中、R11、R12、R13、R14及びsは、構造式(II)と同様に定義される。R11、R12、R13、R14及びsの好ましい値も、構造式(II)で定義されたものと同様である。構造式(IIa)を生成するモノマーの具体例は、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルアセテート、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメタノール、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメチルアセテート、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルエタノール、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジイルジアセテート、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジオール、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジイルジメタノール、[3−(トリクロロメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル]メチルアセテート、[3−(トリフルオロメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル]メチルアセテート、5−(メトキシメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−イル−アセテート、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−イルメタノール、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−イルエタノール、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−オールなどを含むが、これに限定されるものではない。
構造式(IIa)の一つの実施形態において、sは0と定義される。
Figure 2010519594

式中、R11、R12、R13及びR14は、構造式(IIa)と同様に定義される。R11、R12、R13及びR14の好ましい値も、構造式(IIa)で定義されたものと同様である。構造式(IIa−1)を生成するモノマーの具体例は、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−オール、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルアセテート、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメタノール、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメチルアセテート、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルエタノール、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジイルジアセテート、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジオール、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジイルジメタノール、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルエチルアセテート、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジイルメチルアセテート、3−クロロビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルアセテート、3−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルアセテート、(3−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)メチルアセテート、(3−クロロビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)メチルアセテート、[3−(トリクロロメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル]メチルアセテート、[3−(トリフルオロメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル]メチルアセテート、5−(メトキシメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンなどを含むが、これに限定されるものではない。
構造式(IIa)の他の実施形態において、sは1と定義される。
Figure 2010519594

式中、R11、R12、R13及びR14は、構造式(IIa)と同様に定義される。R11、R12、R13及びR14の好ましい値も、構造式(IIa)で定義されたものと同様である。構造式(IIa−2)を生成するモノマーの具体例は、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−イル−アセテート、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−イルメタノール、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−イルエタノール、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−オールなどを含むが、これに限定されるものではない。
構造式(IIa)のさらなる他の実施形態において、sは2と定義される。
Figure 2010519594

式中、R11、R12、R13及びR14は、構造式(IIa)と同様に定義される。R11、R12、R13及びR14の好ましい値も、構造式(IIa)で定義されたものと同様である。構造式(Ia−3)を生成するモノマーの具体例は、ヘキサシクロ[8,4,12,5,17,14,19,12,01,6,08,13]テトラデカ−10−エン−3−オール、ヘキサシクロ[8,4,12,5,17,14,19,12,01,6,08,13]テトラデカ−10−エン−3−イルアセテート、ヘキサシクロ[8,4,12,5,17,14,19,12,01,6,08,13]テトラデカ−10−エン−3−イルメタノール、ヘキサシクロ[8,4,12,5,17,14,19,12,01,6,08,13]テトラデカ−10−エン−3−イルエタノール、10−メチルヘキサシクロ[8,4,12,5,17,14,19,12,01,6,08,13]テトラデカ−10−エン−3−イルアセテートなどを含むが、これに限定されるものではない。
構造式(II)の他の実施形態において、X及びYは、構造式(IIb)に示されるように硫黄原子である。
Figure 2010519594

式中、R11、R12、R13、R14及びsは、構造式(II)と同様に定義される。R11、R12、R1314及びsの好ましい値も、構造式(II)で定義されたものと同様である。構造式(IIb)を生成するモノマーの具体例は、7−チアビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメタノール、2−(7−チアビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)エタノール、7−チアビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−オールなどを含むが、これに限定されるものではない。
構造式(II)のさらなる他の実施形態において、X及びYは、構造式(IIc)で示されるように酸素原子である。
Figure 2010519594

式中、R11、R12、R13、R14及びsは、構造式(II)と同様に定義される。R11、R12、R13、R14及びsの好ましい値も、構造式(II)で定義されたものと同様である。構造式(IIc)を生成するモノマーの具体例は、7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルメタノール、2−(7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)エタノール、7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−オールなどを含むが、これに限定されるものではない。
任意には、構造式(III)の他の特性を増強する繰り返し単位は、シクロオレフィンポリマーに包含され得、シクロオレフィンポリマーの特性の更なる最適化をもたらす。
Figure 2010519594

但し、構造式(III)は酸感応性基を含まない。式中、R21、R22、R23及びR24は独立して、水素原子、C〜C10直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C10直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、ヒドロキシ基を含まないC〜C10アリール基、ハロゲン原子又は−(CHC(O)R25、−(CHC(O)OR25、−(CHC(O)(OR26OR25及び−O(R26O)OR25からなる群から選択される極性基を示し;式中、vは0〜約5の整数値であり;xは約1〜約5の整数値であり;R25は水素原子、置換又は未置換C〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、或いは部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基であり;R26は置換又は未置換C〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキレン基、或いは部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキレン基であり、uは0〜約3の整数値であり;X及びYは構造式(I)で定義されたものと同義である。
好ましいR21、R22、R23及びR24基は、水素原子、C〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、ハロゲン化C〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、ハロゲン原子又は、−(CHC(O)R25、−(CHC(O)OR25、−(CHC(O)(OR26OR25及び−O(R26O)25からなる群から選択される極性基を含む。xの好ましい範囲は、約1〜約3である。vの好ましい範囲は、0〜約3である。
より好ましいR21、R22、R23及びR24基は、水素原子、C〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、ハロゲン化C〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、ハロゲン原子又は、−(CHC(O)R25、−(CHC(O)OR25、−(CHC(O)(OR26OR25及び−O(R26O)25からなる群から選択される極性基を含む。xのより好ましい値は1である。より好ましいvは0又は1である。
最も好ましいR21、R22、R23及びR24基は独立して、水素原子、メチル基又は、−(CHC(O)OR25、−(CHC(O)(OR26OR25及び−O(R26O)25からなる群から選択される極性基である。
25基の適切な例は、水素、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ヘキシル、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどを含むが、これに限定されるものではない。R25は、水素原子又はメチル又はエチルといったC〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基であることが好ましい。R25は水素原子であることがより好ましい。
26基の適切な例は、エチレン、イソプロピレン、プロピレン、ヘキシレン、シクロヘキシレン、テラフルオロエチレンなどを含むが、これに限定されるものではない。R26は、エチレン及びイソプロピレンといったC〜C置換又は未置換型の直鎖、分枝鎖又は環状アルキレン基であることが好ましい。
21、R22、R23及びR24の適切な例は、水素、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、2−メチルブチル、ヘキシル、ノニル、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、フェニル、ナフチル、−CHO、−C(O)CH、−CHC(O)H、−CHC(O)CH、−COOH、−CHCOOH、−CHC(O)OCHCHOH、トリフルオロメチル、ペンタフルオロエチル、オキシエタノール、−O(CHCHOH、−C(O)OCHCHOH、フルオロ−、ブロモ−、クロロ−、などを含むが、これに限定されるものではない。R21、R22、R23及びR24の好ましい例は、水素原子、メチル、ヘキシル、−CHO、−C(O)CH、COOH、オキシエタノール、−C(O)OCHCHOH及び−CHC(O)OCHCHOHである。
構造式(III)を生成するモノマーの具体例は、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−フェニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−(1−ナフチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、3−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、3−クロロビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸、メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート、1−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルエタノン、2−ヒドロキシエチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート、2−ヒドロキシエチル3−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート、2−ヒドロキシエチル3−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート、2−ヒドロキシエチル3−クロロビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート、2−ヒドロキシエチル3−フルオロビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート、2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルオキシ)エタノール、2−[(3−クロロビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)オキシ]エタノール、2−[(3−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)オキシ]エタノール、2−[(3−フルオロビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)オキシ]エタノール、2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルオキシ)エタノール、2−[(3−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)オキシ]エタノール、2−[(3−フルオロビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)オキシ]エタノール、2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルオキシ)エチルアセテート、2−[(3−フルオロビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)オキシ]エチルアセテート、2−[(3−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)オキシ]エチルアセテート、(テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−イルオキシ)エタノール、1−(3−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)アセトン、1−(3−クロロビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)アセトン、1−(3−トリフルオロメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)アセトン、3−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸、3−クロロビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸、3−トリフルオロメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸、3−シアノビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボン酸、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル酢酸、(3−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)酢酸、(3−クロロビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)酢酸、(3−トリフルオロメチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)酢酸などを含むが、これに限定されるものではない。構造式(III)を生成する好ましいモノマーは、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸、2−ヒドロキシエチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート、2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルオキシ)エタノール、2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルオキシ)エチルアセテート、(テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−イルオキシ)エタノール及びテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エンである。
構造式(III)の一つの実施形態において、X及びYは構造式(IIIa)に示されるようにメチレン基である。
Figure 2010519594

式中、R21、R22、R23、R24及びuは、構造式(III)と同様に定義される。R21、R22、R23、R24及びuの好ましい値も、構造式(III)で定義されたものと同様である。構造式(IIIa)を生成するモノマーの具体例は、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸、メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート、1−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルエタノン、2−ヒドロキシエチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート、2−ヒドロキシエチル3−フルオロビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート、2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルオキシ)エタノール、2−[(3−クロロビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)オキシ]エタノール、2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルオキシ)エチルアセテート、2−[(3−フルオロビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)オキシ]エチルアセテート、2−[(3−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)オキシ]エチルアセテート、(テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−イルオキシ)エタノール、1−(3−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)アセトンなどを含むが、これに限定されるものではない。
構造式(IIIa)の一つの実施形態において、uは0と定義される。
Figure 2010519594

式中、R21、R22、R23及びR24は、構造式(IIIa)と同様に定義される。R21、R22、R23及びR24の好ましい値も、構造式(IIIa)で定義されたものと同様である。構造式(IIIa−1)を生成するモノマーの具体例は、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸、メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート、1−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルエタノン、2−ヒドロキシエチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート、2−ヒドロキシエチル3−フルオロビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート、2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルオキシ)エタノール、2−[(3−クロロビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)オキシ]エタノール、2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルオキシ)エチルアセテート、2−[(3−フルオロビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)オキシ]エチルアセテート、2−[(3−メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)オキシ]エチルアセテートなどを含むが、これに限定されるものではない。
構造式(IIIa)の他の実施形態において、uは1と定義される。
Figure 2010519594

式中、R21、R22、R23及びR24は、構造式(IIIa)と同様に定義される。R21、R22、R23及びR24の好ましい値も、構造式(IIIa)で定義されたものと同様である。構造式(IIIa−2)を生成するモノマーの具体例は、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−エン、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−カルボン酸、メチルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−カルボキシレート、1’−(テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−イルエタノン、2’−ヒドロキシエチル(テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−カルボキシレート)、2’−ヒドロキシエチル4−フルオロ(テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−カルボキシレート)、2’−(テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−イルオキシ)エタノール、2’−(テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8−エン−3−イルオキシ)エチルアセテートなどを含むが、これに限定されるものではない。
構造式(IIIa)のさらなる他の実施形態において、uは2と定義される。
Figure 2010519594

式中、R21、R22、R23及びR24は、構造式(IIIa)と同様に定義される。R21、R22、R23及びR24の好ましい値も、構造式(IIIa)で定義されたものと同様である。構造式(IIIa−3)を生成するモノマーの具体例は、ヘキサシクロ[8,4,12,5,17,14,19,12,01,6,08,13]テトラデカ−10−エン−3−エン、ヘキサシクロ[8,4,12,5,17,14,19,12,01,6,08,13]テトラデカ−10−エン−3−カルボン酸、メチルヘキサシクロ[8,4,12,5,17,14,19,12,01,6,08,13]テトラデカ−10−エン−3−カルボキシレート、1’−ヘキサシクロ[8,4,12,5,17,14,19,12,01,6,08,13]テトラデカ−10−エン−3−イルエタノン、2’−ヒドロキシエチルヘキサシクロ[8,4,12,5,17,14,19,12,01,6,08,13]テトラデカ−10−エン−3−カルボキシレート、2’−ヒドロキシエチル10−クロロヘキサシクロ[8,4,12,5,17,14,19,12,01,6,08,13]テトラデカ−10−エン−3−カルボキシレート、2’−(ヘキサシクロ[8,4,12,5,17,14,19,12,01,6,08,13]テトラデカ−10−エン−3−イルオキシ)エタノール、2’−(ヘキサシクロ[8,4,12,5,17,14,19,12,01,6,08,13]テトラデカ−10−エン−3−イルオキシ)エチルアセテート、1’−(10−メチルヘキサシクロ[8,4,12,5,17,14,19,12,01,6,08,13]テトラデカ−10−エン−3−イル)アセトン、ヘキサシクロ[8,4,12,5,17,14,19,12,01,6,08,13]テトラデカ−10−エン−3,4−ジカルボン酸、ヘキサシクロ[8,4,12,5,17,14,19,12,01,6,08,13]テトラデカ−10−エン−3イル酢酸などを含むが、これに限定されるものではない。
構造式(III)の他の実施形態において、X及びYは構造式(IIIb)に示されるように硫黄原子である。
Figure 2010519594

式中、R21、R22、R23、R24及びuは、構造式(III)と同様に定義される。R21、R22、R23、R24及びuの好ましい値も、構造式(III)で定義されたものと同様である。構造式(IIIb)を生成するモノマーの具体例は、2−ヒドロキシエチル7−チアビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート、7−チアビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸、7−チアビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボン酸、1−(3−メチル−7−チアビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)アセトン、3−メチル−7−チアビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸、3−シアノ−7−チアビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸、7−チアビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル酢酸などを含むが、これに限定されるものではない。
構造式(III)のさらなる他の実施形態において、X及びYは構造式(IIIc)に示されるように酸素原子である。
Figure 2010519594

式中、R21、R22、R23、R24及びuは、構造式(III)と同様に定義される。R21、R22、R23、R24及びuの好ましい値も、構造式(III)で定義されたものと同様である。構造式(IIIc)の例は、2−ヒドロキシエチル7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボキシレート、7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸、7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボン酸、1−(3−メチル−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル)アセトン、3−メチル−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸、3−シアノ−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−カルボン酸、7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル酢酸などを含むが、これに限定されるものではない。
シクロオレフィンポリマーの吸光度は、重合化後の特定の構造のモノマー単位を提供する多数のモノマーを用いることにより、各種類のモノマー単位の一つ以上の例を包含し得る、シクロオレフィンポリマー中の個々のモノマー単位I、II及びIIIの濃度を調節することによって調整される。所定のシクロオレフィンポリマーの吸光度が、異なる波長では異なってもよく、対象となる特定の波長に対してシクロオレフィンポリマーの最適化が必要であることが認識されるべきである。加えて、モノマー単位の選択及び濃度は、高エッチング選択性及び溶媒との親和性に関して最適化される。
シクロオレフィンポリマー中の繰り返し単位の濃度は、下層膜の所望のリソグラフィ及びエッチング特性によって決定される。概して、構造式Iは、約5〜約60モル%でシクロオレフィンポリマーに包含される。シクロオレフィンポリマーにおける構造式Iの好ましい濃度は、約10〜約50モル%である。本発明のシクロオレフィンポリマーにおいて、構造式Iのモル量が、約10〜約45モル%であることがより好ましい。シクロオレフィンポリマーにおける構造式Iの最も好ましい濃度は、約15〜約40モル%である。構造式IIを有するシクロオレフィンポリマーにおける繰り返し単位の濃度は、約40〜約95モル%の範囲である。シクロオレフィンポリマーにおける構造式IIの好ましい濃度は、約50〜約90モル%である。本発明のシクロオレフィンポリマーにおいて、構造式IIのモル量が、約55〜約90モル%であることがより好ましい。シクロオレフィンポリマーにおける構造式IIの最も好ましい濃度は、約60〜約85モル%である。
構造式IIIがシクロオレフィンポリマーに使用される場合、シクロオレフィンポリマー組成物は、概して、約5〜約50モル%の構造式I、約20〜約60モル%の構造式II及び約20〜約70モル%の構造式IIIを含む。構造式IIIがシクロオレフィンポリマーに包含される場合、シクロオレフィンポリマー組成物が、約10〜約45モル%の構造式I、約20〜約55モル%の構造式II及び約25〜約65モル%の構造式IIIを含むことが好ましい。構造式IIIを採用するシクロオレフィンポリマーにとってより好ましい組成は、約10〜約40モル%の構造式I、約25〜約55モル%の構造式II及び約30〜約60モル%の構造式IIIである。構造式IIIを採用するシクロオレフィンポリマーの最も好ましい組成は、約15〜約35モル%の構造式I、約30〜約50モル%の構造式II及び約30〜約55モル%の構造式IIIである。
本発明に採用されたシクロオレフィンポリマーは、ポリスチレン換算で約400〜約25,000の重量平均分子量(Mw)を有する。ポリスチレン換算で約400〜約10,000のMwを有するシクロオレフィンポリマーが好ましい。ポリスチレン換算で約800〜約8,000Mwを有するシクロオレフィンポリマーがより好ましい。約25000以上のMwを有するシクロオレフィンポリマーは、一般に使用されるレジスト溶媒に不溶になる。Mwの値は、例えば、Jan Rabek,Experimental Methods in Polymer Chemistry,John Wiley&Sons,New York,1983に記載されているゲル浸透クロマトグラフィのような標準的な方法に応じて決定され得る。シクロオレフィンポリマーの多分散性(PDI)は、1〜約6の範囲であってよい。シクロオレフィンポリマーの好ましい多分散性は、約1〜約4である。シクロオレフィンポリマーのより好ましいPDIの範囲は、約1〜約3である。
本発明のシクロオレフィンポリマーは、第8族遷移金属を有する単一成分又は多成分触媒系を用いた追加の重合化によって調製される。適切な第8族金属触媒及び合成手法は、米国特許第6,232,417号明細書、第6,265,506号明細書及び第6,455,650号明細書に開示されている。
重合化は、繰り返し単位(I)、(II)及び任意に(III)を生成する、適切なモル比のモノマーを混合することによって実施され得る。重合化に使用され得る適切な溶媒は、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサンといった炭化水素、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタンといったハロゲン化炭化水素、トルエン及びキシレンといった芳香族炭化水素、クロロベンゼン及びo−ジクロロベンゼンといったハロゲン化芳香族炭化水素などを含むが、これに限定されるものではない。第8族遷移金属触媒での重合化のための温度は、触媒の性質により、約−10℃〜約80℃の範囲である。
次の工程において、シクロオレフィンポリマーは、適切な非溶媒への沈殿によって単離され得、又はシクロオレフィンポリマー溶液は、適切なアルコール性溶媒で希釈され得る。重合化触媒及び共触媒は、重合化に使用された触媒又は複数の触媒に応じて、機能性樹脂を用いて、アルコール分解の前又は後のいずれかにおいてシクロオレフィンポリマーから除去される。アルコール性溶媒の例は、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、2−メトキシプロパノールなどを含むが、これに限定されるものではない。シクロオレフィンポリマーは、その後、エステル交換触媒の触媒量の存在下でアルコール性溶媒を含む溶媒混合物においてシクロオレフィンポリマーから保護基(例えばアセトキシ基)を除去するためにエステル交換条件にさらされる。選択された触媒は、シクロオレフィンポリマー中の他の官能基とはほとんど反応しないだろう。触媒は、アンモニア、リチウムメトキシド、リチウムエトキシド、リチウムイソプロポキシド、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、ナトリウムイソプロポキシド、カリウムメトキシド、カリウムエトキシド、カリウムイソプロポキシド、セシウムメトキシド、セシウムエトキシド、セシウムイソプロポキシド、及びこれらの組み合わせからなる群から選択され、アルコキシドアニオンは、アルコール性溶媒と同様である。触媒は、リチウム水酸化物、ナトリウム水酸化物、カリウム水酸化物、セシウム水酸化物及びこれらの組み合わせといったアルカリ金属水酸化物であり得ることも理解される。
使用される触媒量は、シクロオレフィンポリマー組成物中、約0.1〜約20モル%のアセトキシ基である。触媒は、第2の工程において、アルコール性溶媒の溶液として添加されることが好ましい。この第2の工程の温度は、生じたエステル交換型の副生エステルが、連続的に反応混合物から除去され得るような温度である。そのような温度は、約50℃から約150℃であり得る。エステル交換反応は、アルコール溶媒の還流温度で実施され得る。アルコール分解の手法は、米国特許第6,759,483号明細書及び国際公開第9957163号及び第03089482号に開示された手法と同様であってよい。
第3の工程において、水素イオン型の、スルホン化スチレン/ジビニルベンゼンカチオン交換樹脂といった、好ましくは強酸性カチオン交換樹脂を用いて、冷アルコール分解されたシクロオレフィンポリマー溶液を処理することによって、シクロオレフィンポリマーの追加の精製がなされ得る。イオン交換樹脂処理において使用される手法は、米国特許第5,284,930号明細書及び第5,288,850号明細書に開示されたそれらの手法と同様であってもよい。重合化、沈殿/精製、エステル交換及び樹脂処理工程とともに、起こりうる副反応を回避し、及びシクロオレフィンポリマーを再度単離する必要なく、下層組成物への簡便で直接のルートを提供するため、全ての工程が無水の条件、即ち水分レベルが約100万分の5000(5000ppm)より低い条件で実施されることが重要である。しかしながら、必要であれば、水、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ペトロレウムエーテル及びそれらの組み合わせといったシクロオレフィンポリマーの非溶媒に反応媒体を添加することによって、反応媒体から沈殿によってシクロオレフィンポリマーが単離されてもよい。
下層組成物はさらに、一つ又は複数のアミノ又はフェノール架橋剤から構成される。
メチロール化及び/又はメチロール化エーテル化グアナミン、メチロール化及び/又はメチロール化エーテル化メラミンなどといった適切なアミノ又はフェノール架橋剤はいずれも、本願において使用されてよい。適切なメラミン架橋剤の例は、ヘキサメトキシメチルメラミン、トリメトキシメチルメラミン、ヘキサメトキシエチルメラミン、テトラメトキシ−エチルメラミン、ヘキサメトキシプロピルメラミン、ペンタメトキシプロピルメラミン、などといったメトキシアルキルメラミンである。好ましいメラミン架橋剤は、ヘキサメトキシメチル−メラミンである。好ましいアミノ架橋剤は、日本国神奈川県の株式会社三和ケミカルから入手可能なMW100LMメラミン架橋剤、Cytec Industries,West Patterson,New Jerseyから入手可能なCymel 303,Cymel 1171及びPowderlink 1174である。適切なフェノール架橋剤の例は、米国特許第5,488,182号明細書及び第6,777,161号明細書及び特許文献4に開示されている。4,4’−[1,4−フェニレンビス(メチリデン)]ビス(3,5−ジヒドロキシメチルフェノール)、4,4’−[1,4−フェニレンビス(1−エチリデン)]ビス(3,5−ジヒドロキシメチルフェノール)、4,4’−[1,4−フェニレンビス(1−プロピリデン)]ビス(3,5−ジヒドロキシメチルフェノール)、4,4’−[1,4−フェニレンビス(1−ブチリデン)]ビス(3,5−ジヒドロキシメチルフェノール)、4,4’−[1,4−フェニレンビス(1−ペンチリデン)]ビス(3,5−ジヒドロキシメチルフェノール)、4,4’−[1,4−フェニレンビス(1−メチルエチリデン)]ビス(3,5−ジヒドロキシメチルフェノール)、4,4’−[1,4−フェニレンビス(1−エチルプロピリデン)]ビス(3,5−ジヒドロキシメチルフェノール)、4,4’−[1,4−フェニレンビス(1−プロピルブチリデン)]ビス(3,5−ジヒドロキシメチルフェノール)、4,4’−[1,4−フェニレンビス(1−ブチルペンチリデン)]ビス(3,5−ジヒドロキシメチルフェノール)、4,4’−[1,3−フェニレンビス(メチリデン)]ビス(3,5−ジヒドロキシメチルフェノール)、4,4’−[1,3−フェニレンビス(1−メチルエチリデン)]ビス(3,5−ジヒドロキシメチルフェノール)、4,4’−[1,3−フェニレンビス(1−エチルプロピリデン)]ビス(3,5−ジヒドロキシメチルフェノール)、4,4’−[1,3−フェニレンビス(1−プロピルブチリデン)]ビス(3,5−ジヒドロキシメチルフェノール)及び4,4’−[1,3−フェニレンビス(1−ブチルペンチリデン)]ビス(3,5−ジヒドロキシメチルフェノール)は、架橋剤前駆体としてのヒドロキシメチル−置換型多官能性フェノールの具体例として提示される。本発明において使用される架橋剤は、市販で購入することが可能であり、又は当業者に公知の標準的な技術を用いて対応するフェノールのヒドロキシメチル化又はアルコキシメチル化によって準備され得る。好ましいフェノール架橋剤は、日本国東京の本州化学工業株式会社からCLR−19−MFという商品名で入手可能な4−[1−[4−[1,1−ビス[4−ヒドロキシ−3,5−ビス(メトキシメチル)フェニル]エチル]フェニル]−1−メチルエチル]−2,6−ビス(メトキシメチル)フェノールである。
本発明の下層組成物はさらに、一つ又は複数の熱酸発生剤(TAG)から構成される。本発明において有用なTAGは、イオン性又は非イオン性TAGのいずれかに分類され得る、潜在性酸触媒である。例えば、有機酸のスルホン酸エステルは非イオン性TAGの分類に属する。TAGとして有用な非イオン性スルホン酸誘導体の例は、シクロヘキシルトシレート、2−ニトロベンジルトシレート、2−ニトロベンジルメチルスルホネート、2,6−ジニトロベンジルp−トルエンスルホネート、4−ジニトロベンジル−p−トルエンスルホネート、1,2,3−トリス(メタンスルホニルオキシ)ベンゼン、1,2,3−トリス(メタンスルホニルオキシ)ベンゼン、1,2,3−トリス(エタンスルホニルオキシ)ベンゼン、1,2,3−トリス(プロパンスルホニルオキシ)ベンゼン、1,2,3−トリス(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ベンゼン、1,2,3−トリス(p−トルエンスルホニルオキシ)ベンゼン、4−ニトロベンジル9,10−ジメトキシアントラセン−2−スルホネートなどを含むが、これに限定されるものではない。
イオン性TAGとして分類される適切な潜在性酸触媒TAGは、構造式IVaで表される有機酸塩を含む。
Figure 2010519594

式中、R31、R32及びR33は独立して、水素原子、置換又は未置換アルキル基、置換又は未置換シクロアルキル基、置換又は未置換脂環式基、部分的又は完全にハロゲン置換されたアルキル基、置換又は未置換アリール基、置換又は未置換アルコキシ基であり、又はR31、R32及びR33のいずれか二つ又はR31、R32及びR33の全てが、酸素、硫黄又は窒素ヘテロ原子を含み得る環状又は多環式基の一部であり;Anは、置換又は未置換C〜C12アルキル基、部分的又は完全にハロゲン置換されたC〜C12アルキル基、C〜C15シクロアルキル基、部分的又は完全にハロゲン置換されたC〜C15シクロアルキル基、C〜C20脂環式又はC〜C20芳香族基のスルホネートと;置換又は未置換C〜C12アルキレン基、部分的又は完全にハロゲン置換されたC〜C12アルキレン基、C〜C15シクロアルキレン基、部分的又は完全にハロゲン置換されたC〜C15シクロアルキレン基、C〜C20脂環式基又はC〜C20芳香族基のジスルホネートと;構造式Vaのスルホンアミドと、構造式Vbのメチドと、からなる群から選択される。
Figure 2010519594

式中、R41及びR42は独立して、置換又は未置換アルキル基、置換又は未置換シクロアルキル基、置換又は未置換脂環式基、部分的又は完全にハロゲン置換されたアルキル基、又は置換又は未置換アリール基である。
Figure 2010519594

式中、R43、R44及びR45は独立して、C〜C10ペルフルロアルキルスルホニル基である。
アンモニウムイオンを生成するために使用され得るアミンの適切な例は、トリブチルアミン、トリイソブチルアミン、ジシクロヘキシルアミン、N−エチルジシクロヘキシルアミン、1−メチルピロリジン、1−ブチルピロリジン、ピペルジン、1−メチルピペリジン、ヘキサメチレンイミン、ヘプタメチレンイミン、トロパン、キヌクリジン、4−メチル−1−オキサ−3−アザ−シクロペンタン、4,4−ジメチル−1−オキサ−3−アザ−シクロペンタン、4,4−ジエチル−1−オキサ−3−アザ−シクロペンタン、4,4−ジイソプロピル−1−オキサ−3−アザ−シクロペンタン、4,4−ジ−tert−ブチル−1−オキサ−3−アザ−シクロペンタン、4,4−ジメチル−1−オキサ−3−アザ−シクロヘキサン、1−アザ−3,7−ジオキサ−5−エチルビシクロ[3.3.0.]オクタン、1−アザ−3,7−ジオキサ−5−メチルビシクロ[3.3.0]オクタン、1−アザ−3,7−ジオキサ−5−tert−ブチルビシクロ[3.3.0]オクタンなどを含むが、これに限定されるものではない。この種類の適切なTAGの例は、米国特許第3,474,054号明細書、第4,200,729号明細書、第4,251,665号明細書、及び第5,187,019号明細書に開示され、ここで参照によって援用される。
イオン性Tagとして分類される潜在性酸触媒の他の適切な種類は、構造式IVb及びIVcで表される酸のベンジルアンモニウム塩である。
Figure 2010519594

式中、R34及びR35は独立して、水素、アルキル又はハロゲン基であり;R36及びR37は独立して、C〜C10アルキル又はアルコキシ基であり;R38はフェニル基であり;R51、R52、R53、R54、R55及びR56は独立して、水素、アルキル又はハロゲン基であり、及びAnは上述で定義されたものと同義である。
アンモニウムイオンを生成するのに使用され得るベンジルアミンの適切な例は、N−(4−メトキシベンジル)−N,N−ジメチルアニリン、N−(ベンジル)−N,N−ジメチルアニリン、N−(ベンジル)−N,N−ジメチルトルイジン、N−(4−メチルベンジル)−N,N−ジメチルアニリン、N−(4−メトキシベンジル)−N,N−ジメチルアニリン、N−(4−クロロベンジル)−N,N−ジメチルアニリン、N−(t−ブチルベンジル)−ジメチルピリジンなどを含むが、これに限定されるものではない。アンモニウム塩は、第4級でもよく、他の方法によって合成されてもよい。イオン性TAGのこの種の例は、米国特許第5,132,377号明細書、第5,066,722号明細書、第6,773,474号明細書及び米国特許出願公開第2005/0215713号明細書に開示され、ここで参照によって援用され得る。
本発明に有用なTAGは、下層組成物から形成された膜の焼成温度で、遊離酸の生成が可能なそれらの組成物である。概して、これらの温度は、約90℃〜約250℃の範囲である。好ましくは、TAGは、170〜220℃の間の温度で、非常に低い揮発度を有するだろう。本発明に用いられるTAGは、(例えば、米国のKing Industries,Norwalk,CT 06852から)市販で購入され得、既報の合成手法又は当業者に公知の合成手法によって調製され得る。
上述した熱酸発生剤は、光酸発生剤と見なされるべきではない。熱酸発生剤がUV光に対して有し得る感受性はいずれも非常に弱くなければならず、それらは、実際に光酸発生剤としてフォトリソグラフィにおいて使用され得ない。
下層組成物に適した溶媒は、1−ペンタノール、3−メトキシ−1−ブタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、2−ヘプタノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、γ−ブチロラクトン、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エチルエーテル、2−メトキシエチルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノエチル、プロピレングリコールメ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3−メトキシプロピオネート、エチルエトキシプロピオネート、メチルピルべート、エチルピルべート、プロピルピルベート、N−メチル−2−ピロリドン、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ジメチルエーテルなどといった、アルコール、ケトン、エーテル及びエステルを含む。下層組成物にとってより好ましい溶媒は、2−ヘプタノン、プロピレングリコールモノメチルアルコール、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、エチルラクテート及びそれらの混合物である。
熱硬化性下層組成物は、全固形物あたり、約65〜約95重量%、好ましくは約70〜約95重量%、より好ましくは約72〜約95重量%のシクロオレフィンポリマーを含む。全固形物あたりの熱硬化性下層組成物中の架橋剤の量は、約3〜約30重量%であり、好ましくは約3〜約27%であり、より好ましくは約3〜約25重量%である。熱硬化性下層組成物中の熱酸発生剤の量は、全固形物あたり、約0.1〜約5重量%であり、好ましくは約0.2〜約4重量%であり、より好ましくは約0.2〜約3重量%である。熱硬化性下層組成物における固形物量は、約2〜約40重量%であり、好ましくは約3〜約20重量%であり、より好ましくは約4〜約15重量%である。
調製及びプロセスの最適化が最適な結果を得るために必要であることに注意すべきである。例えば、必要な架橋剤の量は、使用されるシクロオレフィンポリマー組成物及び塗布工程の下層膜硬化温度に応じて変更され得る。概して、より低い架橋剤濃度は、より高い下層膜硬化温度を必要とし得る。溶媒系の選択もまた重要である。溶媒又は溶媒混合物は、使用されるシクロオレフィンポリマーと、及び塗布不良を防ぐために基板とも親和性を有する必要がある。
任意には、下層組成物は、界面活性剤又は一つ又は複数の界面活性剤の混合物を含んでもよい。適切な種類の界面活性剤は、非イオン性界面活性剤、フルオリン、シリコン、又はフルオリン及びシリコンを含む界面活性剤を包含するが、これに限定されるものではない。
界面活性剤の例は、日本国特開昭62−036663号公報、特開昭61−226746号公報、特開昭61−226745号公報、特開昭62−170950号公報、特開昭63−034540号公報、特開平7−230165号公報、特開平8−062834号公報、特開平9−054432号公報、特開平9−005988号公報に記載された界面活性剤を含む。
非イオン性界面活性剤の例は、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル及びポリオキシエチレンオレイルエーテルといったポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテル及びポリオキシエチレンノニルフェノールエーテルといったポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロック共重合体、ソルビトールモノラウレート、ソルビトールモノパルミテート、ソルビトールモノステアレート、ソルビトールモノオレエート、ソルビトールトリオレエート及びソルビトールトリステアレートといったソルビトール脂肪酸エステル、及びポリオキシエチレンソルビトールモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビトールモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビトールモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビトールトリオレエート及びポリオキシエチレンソルビトールトリステアレートといったポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステルを含むが、これに限定されるものではない。
市販で購入可能なフルオリン含有又はシリコン含有界面活性剤は、Eftop EF301、EF303(新秋田化成株式会社製)、Megafac F171、F173、F176、F189、R08(大日本インキ化学工業株式会社製)、Surflon S−382、SC101、102、103、104、105、106(旭硝子株式会社製)及びTroysol S−366(Troy Chemical K.K.製)を含むが、これに限定されるものではない。ポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工業株式会社製)もまた、シリコン含有界面活性剤として使用され得る。
界面活性剤が採用される場合、下層組成物の固形物成分あたり、約0.001〜約2重量%、好ましくは約0.01〜約1重量%で添加される。
熱硬化下層膜の露光波長での屈折率nは、1.55以上、1.80以下であることが好ましい。nは約1.60〜約1.70の範囲にあることがより好ましい。下層膜の最も好ましいnは、採用された像形成層のnとほぼ同一である。露光波長での下層膜の減衰係数kは、0.05以上、0.50以下である。好ましいkは、0.05〜0.39である。kは0.1〜0.33の範囲にあることがより好ましい。0.15〜0.29のkが、150nm又はそれより厚い膜厚で充分な反射防止効果を発揮するのに最も好ましい。
本発明の熱硬化性シクロオレフィンポリマー組成物は、約50℃の温度に達するまで著しい架橋を受けるべきではない。50℃以下での著しい架橋は、室温でのゲル形成をもたらし得、その寿命を減少させるだろう。ゲル形成は、結果として不均一な塗布膜をもたらし、リソグラフィにおいて使用される場合に、像を形成した形状(feature)において、線幅の制御不良をもたらすだろう。
本発明はまた、基板と、上述したように基板上に塗布された熱硬化下層組成物の膜と、熱硬化下層組成物の全面に塗布された感放射線性化学増幅型レジストと、から構成されるフォトリソグラフィ2層塗布基板に関する。
基板は、例えば、シリコンウエハ、化学物半導体(III−V)又は(II−VI)ウエハ、セラミック、ガラス又は石英基材といった半導体材料であってよい。前記基板は、有機又は無機誘電体、銅又は他の配線金属といった電子回線製造のために使用される膜又は構造を含んでもよい。
レジストは、適切な感放射線性レジストであればどれでもよい。概して、それは、ここで参照によって援用される、米国特許第5,492,793号明細書及び第5,747,622号明細書に開示されたものといった深UV領域における放射線に感受性のある化学増幅型レジストである。好ましくは、2層レジストシステムにとって、感放射線性レジストが、酸素プラズマエッチングからそれを保護するためにシリコンを含有するだろう。適切な化学増幅型レジストの例は、酸感応性基によってブロックされたアルカリ可溶化基を含む。適切なアルカリ可溶化基の例は、カルボン酸、フェノール、ヒドロキシイミド、ヒドロキシメチルイミド、フッ素化アルコール及びシラノールを含むが、これに限定されるものではない。適切なブロック基の例は、第三級炭素、及びアルファアルコキシアルキルを含むアルキル基、及びアリールイソプロピル基を含むが、これに限定されるものではない。適切なブロックされたアルカリ可溶化基の例は、t−ブチルエステル、アルファアルコキシエステル、アルファアルコキシアルキル芳香族エーテル、t−ブトキシフェニル、t−ブトキシイミド、及びt−ブトキシメチルイミドを含むが、これに限定されるものではない。ブロックされたアルカリ可溶化基の例は、米国特許第5,468,589号明細書、特許文献1、米国特許第5,679,495号明細書、第6,379,861号明細書、第6,329,125号明細書及び第5,206,317号明細書に開示され、ここで参照によって援用される。
像形成層用レジストに適したポリマーは、シリコン及びブロックされたアルカリ可溶化基の両方を含むものである。適切なポリマーは、重量で約5〜約30%シリコンのシリコン含有量を有するものである。好ましいポリマーは、重量で約8〜約25%シリコンのシリコン含有量を有するものである。適切なレジストポリマーの例は、米国特許第6,146,793号明細書、第6,165,682号明細書、第6,340,734号明細書、第6,028,154号明細書、第6,042,989号明細書、第5,882,844号明細書、第5,691,396号明細書、第5,731,126号明細書、第5,985,524号明細書、第6,916,543号明細書及び第6,929,897号明細書に開示され、ここで参照によって援用される。他の適切なポリマーは、米国特許第6,531,260号明細書及び第6,590,010号明細書に開示され、ここで参照によって援用される。シリコン内容物は、上記参照のように、塗布前にポリマーに包含されてよく、又はポリマーは、ここで参照によって援用される、米国特許第6,306,990号明細書及び第6,110,637号明細書のように塗布後シリル化されてもよい。
感放射線性レジストはまた、光酸発生剤(PAG)組成物を含むだろう。概して、PAGは、ポリマー重量で約1〜10%の量で存在するだろう。
適切な光酸発生剤組成物はいずれも、感放射線性レジストに使用されてよい。光酸発生剤組成物は公知であり、例えば、ジアゾニウム、スルホニウム、スルホキソニウム及びイオドニウム塩といったオニウム塩、ニトロベンジルスルホネートエステル、オキシムスルホネート、イミドスルホネート及びジスルホンを含む。適切な光酸発生剤組成物は、例えば、米国特許第5,558,978号明細書、第5,468,589号明細書、第5,554,664号明細書及び第6,261,738号明細書に開示され、ここで参照によって援用される。米国特許第6,261,738号明細書は、適切なオキシムスルホネートPAGの例を開示する。他の適切な光酸発生剤は、米国特許第5,554,664号明細書に開示されているように、ペルフルオロアルキルスルホニルメチド及びペルフルオロアルキルスルホニルイミドである。
光酸発生剤の適した例は、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ーナフタルイミド及び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。
適切なオニウム塩の例は、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ウ化物、トリフェニルスルホニウムメタンスルホネート、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、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロプロパンスルホネート、トリフェニルスルホニウムノナフルオロブタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムペルフルオロオクタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムフェニルスルホネート、トリフェニルスルホニウム4−メチルフェニルスルホネート、トリフェニルスルホニウム4−メトキシフェニルスルホネート、トリフェニルスルホニウム4−クロロフェニルスルホネート、トリフェニルスルホニウムカンファースルホネート、4−メチルフェニル−ジ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、ビス(4−メチルフェニル)−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、トリス−4−メチル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、4−tert−ブチルフェニル−ジ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、4−メトキシフェニル−ジ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、メシチル−ジ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、4−クロロフェニル−ジ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、ビス(4−クロロフェニル)−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、トリス(4−クロロフェニル)スルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、4−メチルフェニル−ジフェニルスルホニウムヘキサフルオロプロパンスルホネート、ビス(4−メチルフェニル)−フェニルスルホニウムヘキサフルオロプロパンスルホネート、トリス−4−メチルフェニルスルホニウムヘキサフルオロプロパンスルホネート、4−tert−ブチルフェニル−ジフェニルスルホニウムヘキサフルオロプロパンスルホネート、4−メトキシフェニル−ジフェニルスルホニウムヘキサフルオロプロパンスルホネート、メシチル−ジフェニルスルホニウムヘキサフルオロプロパンスルホネート、4−クロロフェニル−ジフェニルスルホニウムヘキサフルオロプロパンスルホネート、ビス(4−クロロフェニル)−フェニルスルホニウムヘキサフルオロプロパンスルホネート、トリス(4−クロロフェニル)スルホニウムヘキサフルオロプロパンスルホネート、4−メチルフェニル−ジフェニルスルホニウムペルフルオロオクタンスルホネート、ビス(4−メチルフェニル)−フェニルスルホニウムペルフルオロオクタンスルホネート、トリス−4−メチルフェニルスルホニウムペルフルオロオクタンスルホネート、4−tert−ブチルフェニル−ジフェニルスルホニウムペルフルオロオクタンスルホネート、4−メトキシフェニル−ジフェニルスルホニウムペルフルオロオクタンスルホネート、メシチル−ジフェニルスルホニウムペルフルオロオクタンスルホネート、4−クロロフェニル−ジフェニルスルホニウムペルフルオロオクタンスルホネート、ビス(4−クロロフェニル)−フェニルスルホニウムペルフルオロオクタンスルホネート、トリス(4−クロロフェニル)スルホニウムペルフルオロオクタンスルホネート、ジフェニルイオドニウムヘキサフルオロプロパンスルホネート、ジフェニルイオドニウム4−メチルフェニルスルホネート、ビス(4−tert−ブチルフェニル)イオドニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(4−tert−ブチルフェニル)イオドニウムヘキサフルオロメタンスルホネート、及びビス(4−シクロヘキシルフェニル)イオドニウムトリフルオロメタンスルホネートを含むが、これに限定されるものではない。
本発明における使用に適した光酸発生剤の更なる例は、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)ペント−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、tert−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、tert−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、2,4−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を含むが、これに限定されるものではない。
光酸発生剤組成物は、概して、ポリマー固形物重量で約0.0001〜20%、より好ましくは、ポリマー固形物重量で約1%〜10%の量で採用される。
像形成層用感放射線性レジストに適した溶媒は、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、プロピレングリコールメチルエチルアセテート、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、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、などといった、ケトン、エーテル及びエステルを含む。像形成層用の感放射線性レジストに採用される溶媒は、下層組成物におけるシクロオレフィンポリマー及び像形成層用の感放射線性レジストとの親和性の観点で選択されるだろう。例えば、感放射線性レジスト用の溶媒の選択と、その濃度は、原則的に、酸分解性(acid labile)ポリマーに包含される官能基の種類、光酸発生剤、及び塗布方法による。溶媒は、不活性であるべきであり、レジスト中の組成物全てを溶解すべきであり、組成物とはどのような化学反応をも起こすべきでなく、塗布後の乾燥において除去可能であるべきである。
加えて、塩基添加剤が感放射線性レジストに添加されてもよい。塩基添加剤の目的は、化学線によって照射される前にレジスト中に存在するプロトンを取り除くことである。塩基は、望ましくない酸による酸分解性基の攻撃及び切断を防ぎ、それによってレジストの性能及び安定性を向上させる。加えて、塩基は、酸が移動しすぎて、低い解像度になることを防ぐための拡散制御剤として働き得る。組成物中の塩基の割合は、光酸発生剤よりも充分に低くあるべきであり、そうでなければ光感受性は非常に低くなる。塩基組成物の好ましい範囲は、それが存在する場合、光酸発生剤組成物の重量で約3%〜50%である。窒素塩基が好ましい。塩基添加物の適切な例は、シクロプロピルアミン、シクロブチルアミン、シクロペンチルアミン、ジシクロペンチルアミン、ジシクロペンチルメチルアミン、ジシクロペンチルエチルアミン、シクロヘキシルアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルメチルアミン、ジシクロヘキシルエチルアミン、ジシクロヘキシルブチルアミン、シクロヘキシル−t−ブチルアミン、シクロヘプチルアミン、シクロオクチルアミン、1−アダマンタンアミン、1−ジメチルアミノアダマンタン、1−ジエチルアミノアダマンタン、2−アダマンタンアミン、2−ジメチルアミノアダマンタン、2−アミノノルボルネン、及び3−ノルアダマンタンアミン、2−メチルイミダゾール、テトラメチルアンモニウム無水物、テトラブチルアンモニウム無水物、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、及び1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノン−5−エン、及び1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン、グアニジン、1,1−ジメチルグアニジン、1,1,3,3−テトラメチルグアニジン、2−アミノピリジン、3−アミノピリジン、4−アミノピリジン、2−ジメチルアミノピリジン、4−ジメチルアミノピリジン、2−ジエチルアミノピリジン、2−(アミノメチル)ピリジン、2−アミノ−3−メチルピリジン、2−アミノ−4−メチルピリジン、2−アミノ−5−メチルピリジン、2−アミノ−6−メチルピリジン、3−アミノエチルピリジン、4−アミノエチルピリジン、3−アミノピロリジン、ピペラジン、N−(2−アミノエチル)ピペラジン、N−(2−アミノエチル)ピペリジン、4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−ピペリジノピペリジン、2−イミノピペリジン、1−(2−アミノエチル)ピロリジン、ピラゾール、3−アミノ−5−メチルピラゾール、5−アミノ−3−メチル−1−p−トリルピラゾール、ピラジン、2−(アミノメチル)−5−メチルピラジン、ピリミジン、2,4−ジアミノピリミジン、4,6−ジヒドロキシピリミジン、2−ピラゾリン、3−ピラゾリン、N−アミノモルフォリン、N−(2−アミノエチル)モルフォリン、トリメチルイミダゾール、トリフェニルイミダゾール、及びメチルジフェニルイミダゾールである。しかしながら、塩基組成物は、これらの例に限定されて解釈されるべきではない。
ダイは、化学線波長に対する組成物の吸光度を増加するためにレジストに添加されてもよい。ダイは、組成物を汚染してはならず、あらゆる熱処理を含む処理条件に耐えることができなければならない。適切なダイの例は、フルオレノン誘導体、アントラセン誘導体又はピレン誘導体である。感放射線性レジストに適した他の具体的なダイは、米国特許第5,593,812号明細書に記載されている。
感放射線性レジストはさらに、接着促進剤及び界面活性剤といった従来の添加剤を包含してもよい。当業者は、適切な所望の添加剤及びその濃度を選択することができるだろう。
2層積層体における下層膜は、像形成層のリソグラフィパターン形成を可能とし、後続の処理(即ちエッチング)に対して基板に充分な保護を与えるのに必要な厚みで存在する。好ましくは、下層膜厚は、約120nm〜約1200nmである。より好ましい下層膜厚の範囲は、約150nm〜約500nmである。好ましい下層膜厚は、160nm〜300nmである。
2層堆積体における像形成層の厚みは、リソグラフィ性能及び、下層膜への像転写のための酸素プラズマエッチング耐性を与える必要性にあわせて最適化される。像形成層が、約80nm〜約500nmの厚みを有することが好ましい。より好ましい像形成層の厚みの範囲は、約100nm〜約250nmである。好ましい像形成層の厚みは、110nm〜170nmである。
基板全面に下層組成物を塗布し、下層膜全面に像形成層用のレジストを塗布するのに適したいずれの方法が使用されてもよい。塗布方法は、噴霧塗布、回転塗布、オフセット印刷などを含むが、これに限定されるものではない。塗布膜はその後、ホットプレート又は当業者に公知の様々な種類のオーブンを用いた焼成工程において、乾燥され、及び/又は硬化される。より詳細な塗布及び乾燥方法は、2層積層体を用いた新規プロセスについて議論する以下の段落で述べる。
この発明はさらに、基板上にパターンを形成するためのプロセスに関し、該プロセスは次の処理工程を備える。
(a)基板を準備する工程と、
(b)前記基板に、本発明の熱硬化性下層組成物を塗布する、第1の塗布工程と、
(c)前記下層組成物を硬化して、下層膜を形成する工程と、
(d)前記下層膜全面に感放射線性レジストを塗布する、第2の塗布工程と、
(e)前記感放射線性レジストを焼成する、第2の焼成工程と、
(f)前記の2層レジスト積層体を放射線で露光する工程と、
(g)前記2層レジスト積層体の感放射線レジストの一部を現像し、且つ下にある前記下層膜の一部を露出する工程と、
(h)前記2層レジスト積層体をすすぐ工程と、
(i)前記露出した下層膜を酸素プラズマ中でエッチングして、2層レリーフ像を形成する工程。
このプロセスのため、基板及びレジストは、2層積層体として前述したとおりである。
第1の塗布工程(b)において、下層組成物は、公知の塗布方法によって適切な基板に均一に塗布されてもよい。塗布方法は、噴霧塗布、回転塗布、オフセット印刷、ローラー塗布、スクリーン印刷、押し出し塗布、メニスカス塗布、カーテン塗布、ディップ塗布、及び液浸塗布を含むが、これに限定されるものではない。
第1の塗布工程後、下層組成物の粘着性膜は、第1の焼成工程(c)において焼成される。焼成は、一つ又は複数の工程において一つの温度又は多数の温度で行われてもよい。焼成は、ホットプレート上で又は当業者に公知の様々な種類のオーブンで行われてもよい。適切なオーブンは、熱性加温を有するオーブン、熱性加温を有するバキュームオーブン、及び、赤外線オーブン又は赤外線トラックモジュールを含む。焼成に採用される典型的な時間は、選択された焼成方法によるであろうし、所望の時間と温度は、当業者に公知であるだろう。焼成の好ましい方法は、ホットプレート上での焼成である。二つの工程処理を採用してホットプレート上で焼成を行う場合、約80℃〜約130℃の間で、約0.5分〜約5分の範囲の時間が典型的であり、約170℃〜約250℃の間で約0.5分〜約5分間の硬化工程が後続するのが典型的である。一つの工程処理において、下層膜は、約170℃〜約250℃の間で、約0.5分〜約5分間硬化されるのが典型的である。下層膜が塗布された基板は、その後、冷却される。熱硬化性シクロオレフィンポリマー組成物は約150℃〜約250℃の間の温度で硬化されるのが好ましく、180℃〜220℃の温度の間がより好ましい。好ましい硬化時間は、約30秒〜約180秒であり、約60秒〜約120秒がより好ましい。典型的な膜厚は、約200nm〜約1000nmの範囲でよい。
第2の塗布工程(d)において、下層膜塗布基板は、その後レジストで被覆され、第2の焼成工程(e)において焼成される。下層膜について上述した塗布及び焼成装置が使用され得る。焼成に採用される典型的な時間は、選択された焼成方法、個々のレジスト、所望の時間及び所望の温度によるであろうし、当業者に公知であるだろう。好ましい焼成方法は、ホットプレート上での焼成である。ホットプレート上で焼成する際、約80℃〜約140℃の間の温度で、約0.5分〜約5分の範囲の時間が典型的である。最適な焼成パラメーターは、採用されたレジスト及び溶媒によって変わり得る。典型的な膜厚は、約100nm〜約500nmの範囲であってよい。
レリーフ構造の形成のため、感放射線性レジストがイメージ通りに化学線で露光される(f)。「イメージ通りの(imagewise)」露光という用語は、所定のパターンを含むフォトマスクを介した露光、例えば、塗布基板の表面全面を移動するコンピュータに制御されたレーザービームといった、あらゆる適切な化学線源による露光、コンピュータに制御された電子ビームによる露光、及び対応するマスクを介した、X線又はUV線による露光の全てを含む。イメージ通りの露光は、レジストの露光された領域において、水溶性のポリマーを結果としてもたらす酸分解性基の切断反応の触媒として働く酸を生成する。
レリーフ構造の形成について上述したプロセスは、更なる処理方法として、露光と現像液での処理との間に塗布膜の加熱を含むことが好ましい。「露光後焼成(post−exposure bake)」として知られる、この加熱処理の助けにより、ポリマー中の酸分解性基の、露光により生じた酸とのほぼ完全な反応が達成される。この露光後焼成の時間と温度は、広い範囲内で変更することができ、ポリマーの官能性、酸発生剤の種類、及びこれら二つの組成物の濃度に基本的に依存する。露光されたレジストは、概して、数秒〜数分間、約50℃〜約150℃の温度にさらされる。好ましい露光後焼成は、約5秒〜180秒間、約80℃〜130℃である。どのような適切な加熱手段が採用されてもよい。好ましい加熱手段は、ホットプレートである。
イメージ通りの露光及び材料の任意の加熱処理の後、レジストの露光された領域は、水性塩基現像液中での溶解によって除去され、レリーフ構造を生成する(g)。適切な塩基の例は、無機アルカリ(例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、アンモニア水)、1級アミン(例えば、エチルアミン、n−プロピルアミン)、2級アミン(例えば、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン)、3級アミン(例えば、トリエチルアミン)、アルコールアミン(例えば、トリエタノールアミン)、4級アンモニウム塩(例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム)、及びこれらの混合物を含むが、これに限定されるものではない。採用される塩基の濃度は、採用されたポリマーの塩基溶解度及び採用された特定の塩基によって変更されるだろう。最も好ましい現像液は、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)を含むものである。TMAHの適切な濃度は、約1%〜約5%の範囲である。加えて、適切な量の界面活性剤が、現像液に添加され得る。
現像は、液浸、噴霧、パドリング、又は当業者に公知の他の類似の現像方法によって、撹拌しながら又は撹拌せずに、約30秒〜約5分間、約10℃〜40℃の温度で、実施され得る。現像後、レリーフパターンは、任意に脱イオン水又は一つ又は複数の界面活性剤を含む脱イオン水からなるリンス液ですすがれ、回転によって、ホットプレート上又はオーブン内での焼成によって、又は他の適切な方法で乾燥されてもよい。
上述した2層プロセスの像形成層のために使用された感放射線性レジストは、概して、シリコンを含む、又は現像後、レジストにシリコンが組み込まれるだろう。画像が像形成層に形成された後、像形成された基板は、酸素からなるプラズマエッチング環境中に置かれるので、下層膜は、レジストの除去によって露出した領域において除去されるだろう。この処理は、上述した像形成層のパターンをマスクとして用いるガスプラズマエッチングによって実施され、それによって微細なパターンを形成する。有機ARC材料又は下層膜をプラズマエッチングするためのエッチングガスの混合物は、米国特許第5,773,199号明細書、第5,910,453号明細書、第6,039,888号明細書、第6,080,678号明細書、及び第6,090,722号明細書に開示されている。これらのうち、米国特許第5,773,199号明細書は、CHF+CF+O+Arのガス混合物を開示し、米国特許第5,910,453号明細書は、N+He+O又はN+O又はN+Heのガス混合物を開示し、米国特許第6,039,888号明細書は、O+COのガス混合物を開示し、米国特許第6,080,678号明細書は、O+SOのガス混合物を開示し、米国特許第6,090,722号明細書は、C+Arのガス混合物を開示している。感放射線性レジストに包含されたシリコンは、酸素プラズマに曝されると二酸化シリコンを形成して、レジストがエッチングされることから保護するため、レリーフ構造が下層膜に形成され得る。
酸素プラズマ工程後、2層レリーフ構造を有する基板は、概して、2層塗布膜によって覆われていない領域の基板を変性する、少なくとも一つの更なる処理工程にさらされる(i)。概して、これは、不純物の注入、基板上の他の材料の堆積又は基板のエッチングであり得る。これは、通常、概して、フッ素/酸素プラズマエッチングによる基板からのレジスト塗布膜の除去によって後続される。
この開示は、他に特定されなければ、部分(part)及びパーセンテージは重量による、以下の例によって説明されるが、これに限定されるものではない。
(ポリマー分析のための一般的分析方法)
分子量(Mw)及び分子量分布データは、テトラヒドロフラン(THF)溶離液及びポリスチレンキャリブレーションを用い、Millennium GPC Vソフトウエア、屈折率検出器、Phenomenexから入手した4つのGPCカラム及びガードカラム(Phenogel−10 10、500、100、&50Å(全て7.8mmID×300mm)及びPhenogel−10ガードカラム7.8×50mm)を備えるWaters Corp.の液体クロマトグラフを用いた、ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)によって測定された。熱分解測定(TGA)は、Perkin−Elmer TGA−7熱重量分析機を用いて、10℃/分の加熱レートで実施された。ガラス転移温度(Tg)は、Perkin−Elmer Pyris−1示差走査熱量測定機を用いて、10℃/分の加熱レートで決定された。構造及び組成データは、Bruker Advance 400MHz核磁気共鳴吸収スペクトル装置を用いたH及び13C NMRスペクトロメトリーで決定された。
(アセトキシ基含有シクロオレフィンポリマーの完全なメタノリシスのための一般的手法)
固体シクロオレフィンポリマーは、米国特許第6,232,417号明細書、第6,265,596号明細書及び第6,455,650号明細書に記載されているように、第8族遷移金属触媒を用いた以下のカスタム合成で商業サプライヤーから入手された。固体シクロオレフィンポリマーは、ディーン−スタークトラップ及び温度プローブを装備した3つ口丸底フラスコ中で、3/1 THF/メタノール混合物(w/w)に溶解された(25重量%)。その後、固体シクロオレフィンポリマー100gあたり、19gのナトリウムメトキシドのメタノール溶液(25重量%)が、シクロオレフィンポリマー溶液を含むフラスコに添加された。反応混合物は、7.5時間還流され、溶媒は、ディーン−スタークトラップを用いた共沸蒸留によって連続的に除去され、同量のメタノールがフラスコに添加された。反応の完了は、IR(1720cm−1より大きいピークの消失)及び13C NMR(120−122ppmまでのピークの消失及び115−116ppmまでのピーク、メタC〜OHの出現)によって確認された。溶液は、その後、室温まで冷やされ、ボトルに移された。
その後、メタノール洗浄され、乾燥させたAmberlyst15樹脂(固体シクロオレフィンポリマーのグラムあたり1g)が、シクロオレフィンポリマー溶液に添加された。混合物は、12時間回転された。溶液は、Ashless Grade 41フィルター紙を有するプラスチック製ブフナー漏斗を通して、還元型微量金属除去ボトルへとフィルターろ過された。溶液は、その後、ポンプを用いて徐々に添加されることによって塩酸(固体シクロオレフィンポリマー100gあたり4mlのエレクトロニクス用濃塩酸(HCl))を含む脱イオン水(固体シクロオレフィンポリマーのグラムあたり20mlの水)中で沈殿させられた。その後、固形物は、プラスチック製ブフナー漏斗中のAshless Grade 41フィルター紙でスラリーをフィルターろ過することによって回収され、固形物のグラムあたり4mlの脱イオン水で洗浄された。湿った固形物は、大きな漏斗を用いて丸底フラスコに移された。漏斗は、固体シクロオレフィンポリマーのグラムあたり10mlのプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)で洗浄された。シクロオレフィンポリマーは、50〜60℃で溶解され、その溶液は、共沸して水の大部分を除去するために3時間、真空(〜400mbar)下で蒸留された。溶液は、室温まで冷やされ、その後、さらにPGMEがフラスコに添加され(使用された固体シクロオレフィンポリマーのグラムあたり〜30ml)、3時間真空(〜200mbar)下で蒸留され、その後、室温まで冷やされ、ボトルに移された。最終的なシクロオレフィンポリマー溶液は、追加のPGMEを添加することによって約20重量%シクロオレフィンポリマーに調整された。水の含有量は、Karl Fisher滴定装置によって分析された(目標値<0.5重量%)。典型的な回収量は、使用されたシクロオレフィンポリマーに基づき約72%であった。
(アセトキシ基含有シクロオレフィンポリマー(フェノールアセトキシ基)の部分的メタノリシスのための一般的手法)
固体シクロオレフィンポリマーは、米国特許第6,232,417号明細書、第6,265,596号明細書及び第6,455,650号明細書に記載されているように、第8族遷移金属触媒を用いた以下のカスタム合成で商業サプライヤーから入手された。固体シクロオレフィンポリマーは、ディーン−スタークトラップ及び温度プローブを装備した3つ口丸底フラスコ中で、3/1 THF/メタノール混合物(w/w)に溶解された(25重量%)。その後、固体シクロオレフィンポリマー100gあたり、シクロオレフィンポリマー中に存在するアセトキシ基のモル量の5%等量のモル量のナトリウムメトキシドのメタノール溶液(25重量%)が、シクロオレフィンポリマー溶液を含むフラスコに添加された。反応混合物は、5時間還流され、溶媒は、ディーン−スタークトラップを用いた共沸蒸留によって連続的に除去され、同量のメタノールがフラスコに添加された。反応の完了は、13C NMR(120−122ppmまでのピークの消失及び115−116ppmまでのピーク、メタC〜OHの出現)によって確認された。溶液は、その後、室温まで冷やされ、ボトルに移された。
残りの検査プロセスが、シクロオレフィンポリマーの完全なメタノリシスについて上述したように続いた。
(光学定数n及びkの測定のための一般的手法)
n&k Technologiesから入手できるn&k1200アナライザが、熱硬化性下層膜の光学膜定数n及びkを決定するのに使用された。4インチシリコンウエハは、熱硬化性下層組成物を回転塗布され、1600Å膜厚を得るように、90秒間205℃〜250℃で塗布後焼成された。汚れのない4インチベアシリコンウエハが、ベースラインの屈折率測定のために使用された。その後、硬化膜の屈折率スペクトル(R)が深紫外線(DUV)、可視光(Visible)及び近赤外線(NIR)源を用いた、n&kアナライザ1200ツールで190〜900nmの範囲で測定された。193nmでの膜のn及びk値が、そのツールの製造業者によって提供されたソフトウエアによって、非常に高い適合度で屈折率スペクトルから計算された。そのソフトウエアは、光学定数n(λ)及びk(λ)を決定するために、米国特許第4,905,170号明細書に記載されたForouhi−Bloomer定式モデルを利用する。
(調製例のための一般的手法)
遮光ボトル中で、ポリマーのメタノリシス及び微量金属還元のための一般的手法によって用意されたシクロオレフィンポリマー溶液(10重量%のポリマー含有量になるようにPGMEで希釈されたもの)、16.26重量%の架橋剤のPGMEA溶液、25.4重量%のTAGのPGME溶液及び、その調製物の固形物含有量を調節するための溶媒が混合された。その混合物は、その後、一晩回転され、下層組成物は、0.20μmのテフロン(登録商標)フィルターを通してフィルターろ過された。
(リソグラフフィ評価のための一般的プロセス)
調製物をリソグラフィで評価するために、シリコンウエハは、熱硬化性下層組成物で回転塗布され、90秒間205℃〜250℃で塗布後焼成(乾燥及び硬化)され、結果として1600Å膜厚になった。
感放射線性レジストを含むシリコンは、27.67gのポリマー(20重量%のポリ{マレイック無水物−アリルトリメチルシラン−tert−ブチルアクリレート−3−(3,5,7,9,11,13,15−ヘプタエチルペンタシクロ[9.5.1.13,9.15,15.17,13]オクタ−シロキサン−1−イル)プロピルメタクリレート}共重合体のプロピレングリコールメチルエーテルアセテート又はPGMEA溶液)、25.2gのPAG1(15重量%のトリフェニルスルホニウムトリス(トリフルオロメチルスルホニル)メチドのPGMEA溶液)、0.33gPAG2(15重量%のジフェニル(2,4,6−トリメチルフェニル)スルホニウムペルフルオロオクタンスルホネートのPGMEA溶液)、7.58gの塩基(0.5重量%の1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン(DBU)のPGMEA溶液)、14.9gのPGMEA及び47.0gの2−ヘプタノンを混合することによって用意された。結果として生じた混合物は、0.1μmのテフロン(登録商標)フィルターを通してフィルターろ過された。ポリマー及びその合成手法は、ポリマー例16において、米国特許第6,916,543号明細書に記載されている。PAG1の合成手法は、米国特許第5,554,664号明細書に記載されている。
先の段落からの感放射性レジスト含有シリコン調製物は、下層膜全面に塗布され、90秒間125℃で軽焼成され、結果として1300Åの膜厚となった。塗布ウエハは、その後、高密度トレンチを焼き付けるために、ASML/1100スキャナを用いて、0.75の開口数及び0.92/0.72四重極(C−Quad)照明で、6%減衰位相シフトレチクルを通して露光された。露光されたウエハは、90秒間105℃で露光後焼成され、ウエハは、30秒間2.38%水性テトラメチルアンモニウム水酸化物(TMAH)溶液でパドル現像され、脱イオン水ですすがれた。1:1のピッチでの80nmトレンチのパターン信頼度は、その後、プロファイルについて、Hitachi断面SEMを用いて分析された。ウエハは、焦点深度(DOF)及び露出寛容度(EL)について、CD SEM KLA eCD2を用いてトップダウン分析された。
(合成例1〜15)
シクロオレフィンポリマーP−1〜P15、P19及びP−20は、シクロオレフィンポリマーの完全なメタノリシスのための一般的手法に従って用意された。シクロオレフィンポリマーの組成及び分析データは、表1に示される。
(合成例16〜18)
シクロオレフィンポリマーP−16〜P−18は、シクロオレフィンポリマーの部分的メタノリシスのための一般的手法に従って用意された。シクロオレフィンポリマーの組成及び分析データは、表1に示される。
Figure 2010519594
(合成例21〜28)
米国特許第6,232,417号明細書に記載の一般的合成手法(例1)に従って、メタノリシス前の塩基ポリマーを用意する。その反応は、16時間実施される。一般的なメタノリシス手法に従って、酢酸基を除去する。これにより、ポリマーP−21〜P−28が得られる(組成は表2を参照)。
Figure 2010519594
(調製例1〜36)
調製物は、調製例のための一般的手法に従って用意された。調製例26で使用されたシクロオレフィンポリマーは、PGMEAの10%溶液であり、調製例22及び23で使用されたシクロオレフィンポリマーは、PGMEの代わりにシクロヘキサノン(CyHex)の10%溶液であった。組成は、表3に記載されている。
(調製例37〜44)
調製物は、調製例のための一般的手法に従って用意される。組成は、表3に記載されている。
Figure 2010519594
(比較の調製例1)
60ml遮光ボトル中の下層組成物50gに対し、1.975gのポリマー(NISSO PHS VP9000)、3.08g(16.26%のPMGEA溶液)のCLR−19−MF架橋剤、0.10gのTAG2168E(25.4%のPGME溶液)、44.85gのPGMEAが混合された。混合物は、その後一晩回転され、下層組成物は0.20μmフィルターを通してフィルターろ過された。
(比較の調製例2)
60mlの遮光ボトル中の下層組成物50gに、5.64gのポリマー溶液(35.19重量%固形物、STD6500 NOVOLAK:m−クレゾール及びp−クレゾールの共重合体)、3.08g(16.26%のPGMEA溶液)のCLR−19−MF架橋剤、0.10gのTAG2168E(25.4%のPGME溶液)、41.17gのPGMEAが混合された。混合物は、その後、一晩回転され、下層組成物は、0.20μmのフィルターを通してフィルターろ過された。
(例1〜25)
(193nmリソグラフィ評価)
調製例1〜25は、リソグラフィ評価のための一般的プロセスに従って実施され、調製1〜10、14及び18〜25は、光学定数n及びkの測定のための一般的手法に従って実施された。結果は、下の表3に記載されている。例1〜11、24及び25における下層膜は、205℃で、例12〜16では250℃で、及び例17〜23では230℃で塗布後焼成された。感光速度(photospeed)(1:1ピッチで80nmライン/スペース(L/S)の寸法にする量)は、リソグラフィ評価されたそれらの例については、30と39mJ/cmとの間であった。
Figure 2010519594
表4に示されるように、本発明の下層組成物は、160nmの膜厚で下層膜に対し充分な反射防止効果を与えるために調節可能なkを有する。
(例26)
(193nmのリソグラフィ評価)
調製例12は、リソグラフィ評価のための一般的プロセスに従って実施される。下層膜は、230℃で塗布後焼成される。80nmのL/Sが、汚れのない垂直のプロファイルで焼き付けられる。
(例27)
(193nmのリソグラフィ評価)
調製例13は、リソグラフィ評価のための一般的なプロセスに従って実施される。下層膜は、230℃で塗布後焼成される。80nmのL/Sが、汚れのない垂直のプロファイルで焼き付けられる。
(例28)
(193nmのリソグラフィ評価)
調製例26は、リソグラフィ評価のための一般的プロセスに従って実施される。下層膜は、230℃で塗布後焼成される。80nmのL/Sが、汚れのない垂直のプロファイルで焼き付けられる。
(例29)
(リソグラフィ評価)
調製例27は、リソグラフィ評価のための一般的プロセスに従って実施される。下層膜は、230℃で塗布後焼成される。80nmのL/Sが、汚れのない垂直のプロファイルで焼き付けられる。
(例30〜44)
(193nmのリソグラフィ評価)
調製例28〜42は、リソグラフィ評価のための一般的プロセスに従って実施される。下層膜は、205℃で塗布後焼成される。80nmのL/Sが、汚れのない垂直のプロファイルで焼き付けられる。
(例45〜46)
(248nmのリソグラフィ評価)
調製例43及び44は、シリコンウエハ上に塗布され、90秒間205℃で塗布後焼成され、結果として500nm厚の下層膜を生じる。シリコン含有レジスト(TIS2000、FUJIFILM Electronic Materials U.S.A.,Inc.から入手できる化学増幅型レジスト)は、その後、下層膜全面に回転塗布され、250nm厚膜を得るために60秒間135℃で焼成される。2層塗布ウエハは、その後、パターン通りに、Cannon EX6ステッパ(バイナリレチクルで、0.65NA、5/8環状(annular))を用いて露光される。ウエハは、60秒間125℃で露光後焼成され、0.262Nの水性TMAH中で60秒間パドル現像される。ウエハは、DI水ですすがれ、回転乾燥される。結果として生じるレジストパターンは、その後、走査型電子顕微鏡(SEM)によって分析される。
パターン形成されたレジスト膜は、良好な解像度を示す。140nmの1:1トレンチのサイドウォールは垂直である。フーチング(footing)又は上部T字化(t−topping)は全く観察されない。
(例47〜55)
(フォトレジスト溶媒耐性テスト)
硬化された下層膜は、4インチシリコンウエハに、調製例28〜36からの下層組成物を、1000rpmの回転速度で回転塗布し、205℃で90秒間ホットプレート上で下層塗布ウエハを焼成することで塗布膜を乾燥し、硬化する(架橋する)ことによって用意された。このように架橋された塗布膜は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)に30秒間浸漬され、空気乾燥された。外観検査において、結果として生じた塗布膜がPGMEAに不溶であることが確認された。
(例56及び比較例1〜2)
(Wエッチング耐性)
下層膜を得るために、下層組成物は、回転塗布装置を用いて6インチシリコンウエハ上に塗布され、ホットプレート上で90秒間塗布後焼成された。下層膜は、5mTorrのチャンバー圧、500WのRFパワー、50Vのバイアス電圧、70sccmのSF6フロー及び30sccmのN2フローを有するLAMによってWエッチャー(SF6/N2)を用いてエッチングされた。エッチング時間は30秒であった。エッチング前後で下層膜厚測定が、n&kアナライザを用いて行われた。バルクエッチングレートは、以下のように計算された。
Figure 2010519594

光学パラメーターは、光学定数n及びkの測定のための一般的手法に述べたように測定された。表5は下層膜組成物についてのWエッチングレート及び光学パラメーターを示す。
Figure 2010519594
例56は、本発明の下層組成物から用意された下層膜が、優れたエッチングレート及び193nmでのkでの比較例よりも適切な光学定数を有することを示す。
本発明は、それらの特定の実施形態を参照してここで述べられている一方で、ここで開示された本発明概念の精神及び範囲から逸脱しなければ、変更、改変及び変形がなされ得ることは明らかであるだろう。従って、それは、添付する請求項の精神及び範囲に入るような全ての変更、改変及び変形を包含することが意図される。

Claims (18)

  1. フォトリソグラフィ2層塗布基板を形成する、多層リソグラフィプロセスにおいて使用するためのエッチング耐性熱硬化性下層組成物であって、該組成物が、
    (a)構造式(I)の少なくとも一つの繰り返し単位と、構造式(II)の少なくとも一つの繰り返し単位と、任意に構造式(III)の少なくとも一つの繰り返し単位と、を備える、但し、構造式(I)、構造式(II)及び構造式(III)のいずれも酸感応性基を含まず、該構造式(I)、該構造式(II)及び該構造式(III)が、
    Figure 2010519594

    (式中、R、R及びRは独立して、水素原子、C〜C10直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C10直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、C〜C10アリール基、ハロゲン原子及び極性基からなる群から選択され;Wは単結合、−O−、−S−、置換又は未置換C〜C10直鎖又は分枝鎖アルキレン基、置換又は未置換C〜C12シクロアルキレン又は脂環式基、−(CHO−、−(CHO(CH−、−(CHO(RO)−、−(CHC(=O)O−、−(CHC(=O)O(CH−、−(CHC(=O)O(RO)−、−(CHOC(=O)O(CH−、及び−(CHNRC(=O)−からなる群から選択され、式中、RはC〜C直鎖、分枝鎖又は環式アルキレン基、及び部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキレン基からなる群から選択され;Rは水素原子、C〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、及び部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基からなる群から選択され;pは0〜約4の整数値であり;q及びrは独立して、約1〜約4の整数値であり;ArはC〜C20アリーレン基及びB−L−E基からなる群から選択され、式中、BはC〜C14アリーレン基であり、EはC〜C14アリール基であり、Lは単結合、C〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキレン基、部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキレン基、−S−、−O−、−C(=O)−、−C(=O)O−、−O−C(=O)−O−、−C(R)−、−C(=CR10)−、及び−CR=CR10−からなる群から選択され、式中、R、R、R及びR10は独立して、水素原子、ハロゲン、シアノ基、C〜C10直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、及び部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C10直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基からなる群から選択され;R基は独立して、C〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、及びハロゲン原子からなる群から選択され;nは約1〜約5の整数値であり;oは0〜約6の整数値であり;X及びYは独立して、−CH−基、−O−及び−S−からなる群から選択され;mは0〜約3の整数値であり;R11、R12、R13及びR14は独立して、水素原子、C〜C10直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C10直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、ハロゲン原子、及び−OR15、−R16OR15、及び−(CHOC(O)R17から構成される群から選択される極性基からなる群から選択される、但し、R11〜R14のうち少なくとも一つが、−OR15、−R16OR15、及び−(CHOC(O)R17からなる群から選択される極性基であり;R15は水素原子及び直鎖、分枝鎖又は環状C〜Cアルキル基からなる群から選択され、R16は置換又は未置換C〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキレン基、及び部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキレン基からなる群から選択され、R17は水素原子、直鎖、分枝鎖又は環状C〜Cアルキル基、及びC〜C15脂環式基からなる群から選択され;tは0〜約4の整数値であり;sは0〜約3の整数値であり;R21、R22、R23及びR24は独立して、水素原子、C〜C10直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C10直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、ヒドロキシ基を包含しないC〜C10アリール基、ハロゲン原子及び−(CHC(O)R25、−(CHC(O)OR25、−(CHC(O)(OR26OR25及び−O(R26O)25から構成される群から選択される極性基からなる群から選択され;式中、vは0〜約5の整数値であり;xは約1〜約5の整数値であり;R25は水素原子、置換又は未置換C〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、及び部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基からなる群から選択され;R26は置換又は未置換C〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキレン基、及び部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキレン基からなる群から選択され、uは0〜約3の整数値である)で表される、少なくとも一つのシクロオレフィンポリマーと、
    (b)アミノ及びフェノール架橋剤からなる群から選択される、少なくとも一つの架橋剤と、
    (c)少なくとも一つの熱酸発生剤(TAG)と、
    (d)少なくとも一つの溶媒と、
    (e)任意に、少なくとも一つの界面活性剤と、
    から構成される、エッチング耐性熱硬化性下層組成物。
  2. 前記構造式(I)〜(III)中、
    、R及びRは、独立して、水素原子、ハロゲン原子及びエチル基からなる群から選択され;Wは、単結合、及びC〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキレン基からなる群から選択され、Arは、C〜C10アリーレン基であり;Rは独立して、水素原子、メチル、三級ブチル及びフッ素化C〜Cアルキル基からなる群から選択され;Arは、フェニル及びナフチルからなる群から選択され、Arがフェニルである場合、nは1〜3の整数値であり、oは0〜4の整数値であり、但しnとoとの合計は5以下であり、及びArがナフチルの場合、nは1〜5の整数値であり、oは0〜6の整数値であり、但しnとoとの合計は7以下であり;R11、R12、R13及びR14は独立して、水素原子、C〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、部分的又は完全にハロゲン化されたC〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、ハロゲン原子、及び−OR15、R16OR15、及び−(CHOC(O)R17から構成される群から選択される極性基からなる群から選択される、但し、R11〜R14のうち少なくとも一つが、−OR15、−R16OR15、及び−(CHOC(O)R17からなる群から選択される極性基であり;R15は、水素原子、メチル及びエチル基からなる群から選択され;R16は、置換又は未置換C〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキレン基からなる群から選択され;R17は、水素原子、直鎖、分枝鎖又は環状C〜Cアルキル基からなる群から選択され;tは0〜約2の整数値であり;sは0〜約3の整数値であり;R21、R22、R23及びR24は独立して、水素原子、C〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、C〜Cハロゲン化直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基、ハロゲン原子及び−(CHC(O)R25、−(CHC(O)OR25、−(CHC(O)(OR26OR25及び−O(R26O)25から構成される群から選択される極性基からなる群から選択され;式中、vは0又は1の整数値であり;xは整数値1であり;R25は水素原子、及びC〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキル基からなる群から選択され;R26は置換又は未置換C〜C直鎖、分枝鎖又は環状アルキレン基からなる群から選択される、
    ことを特徴とする請求項1に記載のエッチング耐性熱硬化性下層組成物。
  3. 前記構造式(I)〜(III)中、
    、R及びRは、水素原子であり;Wは、単結合及びメチレンからなる群から選択され;Rは、水素原子であり;Arは、フェニル及びナフチルからなる群から選択され、Arがフェニルの場合、nは整数値1であり、oは整数値0であり、及びArがナフチルの場合、nは整数値1であり、oは整数値0であり;mは0であり;R11、R12、R13及びR14は独立して、水素原子、メチル基、及び−OR15、−R16OR15、及び−(CHOC(O)R17から構成される群から選択される極性基からなる群から選択される、但し、R11〜R14のうち少なくとも一つは、−OR15、−R16OR15、及び−(CHOC(O)R17からなる群から選択される極性基であり;式中、R15は水素原子であり;R16はメチレン又はエチレン基からなる群から選択され;R17はメチル基であり;tは0又は1の整数値であり;R21、R22、R23及びR24は独立して、水素原子、メチル基、及び−(CHC(O)R25、−(CHC(O)OR25、−(CHC(O)(OR26OR25及び−O(R26O)25から構成される群から選択される極性基からなる群から選択され;式中、vは0又は1の整数値であり;xは整数値1であり;R25は水素原子であり;R26はエチレン及びイソプロピレンからなる群から選択される、
    ことを特徴とする請求項1に記載のエッチング耐性熱硬化性下層組成物。
  4. 前記構造式(I)〜(III)中、
    Ar(OH)(Rが、
    Figure 2010519594

    (式中、波線は、Ar(OH)(RとWとの間の結合又はポリマー骨格を示す)
    からなる群から選択される、
    ことを特徴とする請求項1に記載のエッチング耐性熱硬化性下層組成物。
  5. 前記構造式(I)の繰り返し単位が4’−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルフェノールであり;前記構造式(II)の繰り返し単位が、5−ノルボルネン−2−メタノール、5−ノルボルネン−2−メチルアセテート、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン−8−イルアセテート、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン−8−オールからなる群から選択されるモノマー単位であり;前記構造式(III)の繰り返し単位が、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−8エン、2’−ヒドロキシエチル5−ノルボルネン−2−カルボキシレート、及び2’−(5−ノルボルネン−2−メトキシ)エタノールからなる群から選択されるモノマー単位である、
    ことを特徴とする請求項1に記載のエッチング耐性熱硬化性下層組成物。
  6. 前記シクロオレフィンポリマーが、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イルフェノール及び、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン−8オールからなる繰り返し単位のポリマーである、
    ことを特徴とする請求項1に記載のエッチング耐性熱硬化性下層組成物。
  7. 基板と、該基板上に塗布された請求項1に記載の下層組成物の熱硬化膜と、該熱硬化下層組成物全面に塗布された感放射線性化学増幅型レジストと、から構成される、フォトリソグラフィ2層塗布基板。
  8. 基板と、該基板上に塗布された請求項2に記載の下層組成物の熱硬化膜と、該熱硬化下層組成物全面に塗布された感放射線性化学増幅型レジストと、から構成される、フォトリソグラフィ2層塗布基板。
  9. 基板と、該基板上に塗布された請求項3に記載の下層組成物の熱硬化膜と、該熱硬化下層組成物全面に塗布された感放射線性化学増幅型レジストと、から構成される、フォトリソグラフィ2層塗布基板。
  10. 基板と、該基板上に塗布された請求項4に記載の下層組成物の熱硬化膜と、該熱硬化下層組成物全面に塗布された感放射線性化学増幅型レジストと、から構成される、フォトリソグラフィ2層塗布基板。
  11. 基板と、該基板上に塗布された請求項5に記載の下層組成物の熱硬化膜と、該熱硬化下層組成物全面に塗布された感放射線性化学増幅型レジストと、から構成される、フォトリソグラフィ2層塗布基板。
  12. 基板と、該基板上に塗布された請求項6に記載の下層組成物の熱硬化膜と、該熱硬化下層組成物全面に塗布された感放射線性化学増幅型レジストと、から構成される、フォトリソグラフィ2層塗布基板。
  13. 基板上にパターンを形成するためのプロセスであって、次の処理工程、
    (a)基板を準備する工程と、
    (b)前記基板に請求項1に記載の熱硬化性下層組成物を塗布する、第1の塗布工程と、
    (c)前記下層組成物を熱で硬化して、下層膜を形成する工程と、
    (d)前記下層膜全面に感放射線性レジストを塗布して、2層レジスト積層体を形成する、第2の塗布工程と、
    (e)前記感放射線性レジストを焼成する、第2の焼成工程と、
    (f)前記2層レジスト積層体を露光する工程と、
    (g)前記2層レジスト積層体の前記感放射線性レジストの一部を現像し、下にある前記下層膜の一部を露出する工程と、
    (h)前記2層レジスト積層体をすすぐ工程と、
    (i)前記露出された下層膜を酸素プラズマ中でエッチングして、2層レリーフ像を形成する工程と、
    を備えるプロセス。
  14. 基板上にパターンを形成するためのプロセスであって、次の処理工程、
    (a)基板を準備する工程と、
    (b)前記基板に請求項2に記載の熱硬化性下層組成物を塗布する、第1の塗布工程と、
    (c)前記下層組成物を熱で硬化して、下層膜を形成する工程と、
    (d)前記下層膜全面に感放射線性レジストを塗布して、2層レジスト積層体を形成する、第2の塗布工程と、
    (e)前記感放射線性レジストを焼成する、第2の焼成工程と、
    (f)前記2層レジスト積層体を露光する工程と、
    (g)前記2層レジスト積層体の前記感放射線性レジストの一部を現像し、下にある前記下層膜の一部を露出する工程と、
    (h)前記2層レジスト積層体をすすぐ工程と、
    (i)前記露出された下層膜を酸素プラズマ中でエッチングして、2層レリーフ像を形成する工程と、
    を備えるプロセス。
  15. 基板上にパターンを形成するためのプロセスであって、次の処理工程、
    (a)基板を準備する工程と、
    (b)前記基板に請求項3に記載の熱硬化性下層組成物を塗布する、第1の塗布工程と、
    (c)前記下層組成物を熱で硬化して、下層膜を形成する工程と、
    (d)前記下層膜全面に感放射線性レジストを塗布して、2層レジスト積層体を形成する、第2の塗布工程と、
    (e)前記感放射線性レジストを焼成する、第2の焼成工程と、
    (f)前記2層レジスト積層体を露光する工程と、
    (g)前記2層レジスト積層体の前記感放射線性レジストの一部を現像し、下にある前記下層膜の一部を露出する工程と、
    (h)前記2層レジスト積層体をすすぐ工程と、
    (i)前記露出された下層膜を酸素プラズマ中でエッチングして、2層レリーフ像を形成する工程と、
    を備えるプロセス。
  16. 基板上にパターンを形成するためのプロセスであって、次の処理工程、
    (a)基板を準備する工程と、
    (b)前記基板に請求項4に記載の熱硬化性下層組成物を塗布する、第1の塗布工程と、
    (c)前記下層組成物を熱で硬化して、下層膜を形成する工程と、
    (d)前記下層膜全面に感放射線性レジストを塗布して、2層レジスト積層体を形成する、第2の塗布工程と、
    (e)前記感放射線性レジストを焼成する、第2の焼成工程と、
    (f)前記2層レジスト積層体を露光する工程と、
    (g)前記2層レジスト積層体の前記感放射線性レジストの一部を現像し、下にある前記下層膜の一部を露出する工程と、
    (h)前記2層レジスト積層体をすすぐ工程と、
    (i)前記露出された下層膜を酸素プラズマ中でエッチングして、2層レリーフ像を形成する工程と、
    を備えるプロセス。
  17. 基板上にパターンを形成するためのプロセスであって、次の処理工程、
    (a)基板を準備する工程と、
    (b)前記基板に請求項5に記載の熱硬化性下層組成物を塗布する、第1の塗布工程と、
    (c)前記下層組成物を熱で硬化して、下層膜を形成する工程と、
    (d)前記下層膜全面に感放射線性レジストを塗布して、2層レジスト積層体を形成する、第2の塗布工程と、
    (e)前記感放射線性レジストを焼成する、第2の焼成工程と、
    (f)前記2層レジスト積層体を露光する工程と、
    (g)前記2層レジスト積層体の前記感放射線性レジストの一部を現像し、下にある前記下層膜の一部を露出する工程と、
    (h)前記2層レジスト積層体をすすぐ工程と、
    (i)前記露出された下層膜を酸素プラズマ中でエッチングして、2層レリーフ像を形成する工程と、
    を備えるプロセス。
  18. 基板上にパターンを形成するためのプロセスであって、次の処理工程、
    (a)基板を準備する工程と、
    (b)前記基板に請求項6に記載の熱硬化性下層組成物を塗布する、第1の塗布工程と、
    (c)前記下層組成物を熱で硬化して、下層膜を形成する工程と、
    (d)前記下層膜全面に感放射線性レジストを塗布して、2層レジスト積層体を形成する、第2の塗布工程と、
    (e)前記感放射線性レジストを焼成する、第2の焼成工程と、
    (f)前記2層レジスト積層体を露光する工程と、
    (g)前記2層レジスト積層体の前記感放射線性レジストの一部を現像し、下にある前記下層膜の一部を露出する工程と、
    (h)前記2層レジスト積層体をすすぐ工程と、
    (i)前記露出された下層膜を酸素プラズマ中でエッチングして、2層レリーフ像を形成する工程と、
    を備えるプロセス。
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