JP2729939B2 - Photosensitive film - Google Patents

Photosensitive film

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JP2729939B2
JP2729939B2 JP8236047A JP23604796A JP2729939B2 JP 2729939 B2 JP2729939 B2 JP 2729939B2 JP 8236047 A JP8236047 A JP 8236047A JP 23604796 A JP23604796 A JP 23604796A JP 2729939 B2 JP2729939 B2 JP 2729939B2
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は感光性組成物及びそ
の利用、特に新規なバルビツール酸化合物からなる短波
長紫外線〔deep ultraviolet(DU
V)〕フォトレジスト増感剤を含有するポジ型フォトレ
ジスト組成物及びポジ型フォトレジスト層に関する。 【0002】 【従来の技術】フォトレジストを化学線照射、例えば紫
外線照射にさらして後に、現像剤溶液中での溶解度が変
る物質が、フォトレジストである。フォトレジスト組成
物は感光性化合物(以後時として増感剤〔sensit
izer又はphoto−sensitizer〕と呼
ぶ)、膜形成用高分子樹脂及び溶媒から成る。他の型の
組成物、例えば適当な溶媒中の感光性高分子も可能であ
る。フォトレジスト組成物をパターンを形成すべき基板
に塗布して次に通常は例えば熱で溶媒を除去して基板を
被覆した薄膜としてフォトレジストを残す。フォトレジ
ストを照射した結果として、レジスト膜の露光部分と未
露光(マスクをかぶせてあった)部分との間に異なった
溶解度を生じ、これが現像後に表面レリーフパターンを
生じる。露光した領域が現像剤溶液により可溶性になる
フォトレジストを“ポジ型”フォトレジストと呼ぶ。露
光領域が難溶性となるものを“ネガ型”フォトレジスト
と呼ぶ。本発明はポジ型フォトレジスト組成物に使用す
るのに適した種類の化合物に関する。 【0003】ポジ型フォトレジストは典型的には水性ア
ルカリに可溶な樹脂、例えばノボラック樹脂又はポリ
(p−ヒドロキシスチレン)、及びジアゾナフトキノン
スルホン酸エステル感光剤より成る。樹脂と感光剤を溶
媒又は溶媒混合物から例えばスピン被覆、散布被覆又は
他の適切な方法で基板、例えばシリコンウエハー又はク
ロムめっきガラス板に塗布する。ポジ型フォトレジスト
処理に用いられる現像剤は水性アルカリ溶液、例えばメ
タ珪酸ナトリウム、水酸化カリウム、テトラメチルアン
モニウムハイドロオキサイド及び水酸化アンモニウムで
ある。現像剤は光又は他の形式の照射を受けた被覆フォ
トレジスト膜の領域を除去してフォトレジスト膜にレリ
ーフパターンをつくり出す。 【0004】さまざまの基板にフォトレジスト膜を使用
することは集積回路製造で必須の工程である。基板は一
般にシリコンウエハーで、薄い酸化物被覆又は他の被覆
例えば窒化珪素又はアルミニウムを有していることもあ
る。(マスクパターンを通しての)露出、レジスト層に
レリーフパターンを生ずる現像及びそのパターンを基板
物質中に移す基板エッチングを含みた一連の工程中で感
光性膜が基板にパターンを形成するのに用いられる。マ
スクパターンが基板エッチングパターンに正確に再現さ
れることが必須である。この高度の正確さを達成するた
めにはマスクパターンがフォトレジスト層に充分に解像
されている必要がある。光学及び回折の法則は照射線の
波長を短くすれば解像力が向上することを示している。
従って短波長紫外(DUV)領域(200−300n
m)で操作可能なフォトレジストは近紫外(NUV)領
域(300−400nm)での操作に限定されているレ
ジストよりもより高い有効解像力を持ち有るはずであ
る。アルカリ可溶の、膜形成用高分子としてノボラック
樹脂を用いる従来のフォトレジストは約1ミクロン厚の
膜でもDUV領域で高度に吸光性であり、従ってこの領
域では使用できない。ジアゾナフトキノンスルホン酸エ
ステルが従来のNUVフォトレジストの感光剤として通
常使用されている。これらのエステル感光剤はDUVで
光学的に活性(感光性)であるが、DUV感光剤として
の用途に対しては重要な制限条件を示す。これらの感光
剤はDUV領域で強い吸収を示し、レジスト組成物まで
過度に吸光性にする。これらのDUV吸収は照射線曝露
でも僅かしか光晒白されないので、露光工程中で膜の吸
光度は大きくへることはない。理想的には、感光剤の光
学生成物はレジストの露光に使用される照射線の領域で
吸光性でなく、吸収されたすべての光が化学的に利用で
き、感度を最大にする必要がある。これらの先行技術の
感光剤はNUV吸収帯も有しており、これを従来のNU
Vフォトレジストとして使用できるようにしている。然
し、解像力の低下を防止するために露光源をフィルター
として長波長照射線を除去する必要性を生じるので、こ
のNUV応答は真のDUVレジストでは欠点とみなされ
よう。 【0005】従って、集積回路製造工程中で、DUV分
光領域で有効に作用する特異性を持つ構成の新規な感光
性化合物及び感光剤を有する処方に対して必要性がある
ことは明らかである。本発明は所望領域で使用するのに
格別に良く適している種類の化合物の利用に関する。 【0006】DUV領域用のフォトレジスト系を構成す
るいくつかの他の企図が行なわれている。例えばRei
chmanis,Wilkins,Chandross
及びGoodenは、英国特許出願(公開)第2,09
9,168号に記載されたように、高分子及び増感剤分
子の両方に結合したオルソ−ニトロベンジル基の光化学
的性質に基づくいくつかの系を示している。オルソ−ニ
トロベンジルの化学的性質をフォトレジスト用に使用す
る別の開示は米国特許第3,849,137号である。 【0007】DUVフォトレジストに適した化学的性質
には高分子量重合体の低分子量重合体への連鎖の崩壊の
性質もある。この場合、DUV光のエネルギーは重合体
連鎖の結合を破壊するのに充分であって溶解度の増した
低分子量物質を生ずる。この方法の最も常用される例は
ポリ(メチルメタクリレート)を用いる。このレジスト
の主たる欠点は分子量に充分な差を生じるためには高度
の露光を必要とすることと、現像媒体として有機溶媒を
使用する必要があることである。 【0008】DUVフォトレジスト技術の別の例はフォ
トレジスト膜の選ばれた領域を除去するために高い瞬間
フルエンスのDUVエキシマーレーザーの使用を伴う。
この技術はレーザーフォト−アブラシオンと呼ばれてい
る。例えば米国特許第4,414,059号参照。DU
V感光剤についての別の開示がヨーロッパ特許出願第0
129694号に見られ、フォトレジスト組成物に用い
るジアゾホモテトラメリック酸系の化合物を記載してい
る。 【0009】DUV領域用の特定されたフォトレジスト
についての言及をあるフォトレジストの工程と必要条件
についての更なる背景説明が、the America
nChemical Society Symposi
um Series #266、Materials
for Microlithography,L.F.
Thompson,Ed.,ACS 1984、M.
J.Bowden,“A Perspective o
n Resist Materials for Fi
ne−Line Lithography”にある。ま
たドイツの刊行物AngewChem.92(9)7
54(1980)にVon Bruno Kokel,
et al.によって1,3−ジメチル−5−ジアゾバ
ルビツール酸が開示されているが、本発明の化合物並び
にポジ型フォトレジスト組成物用の増感剤としての有用
性は本発明以前には知られていなかった。 【0010】 【発明が解決しようとする課題】本発明によれば、短波
長紫外領域ですぐれた増感性能を示す新規な種類の化合
物を利用したフォトレジストフィルムが提供される。 【0011】 【課題を解決するための手段】本発明は構造式: 【0012】 【化5】 【0013】及び 【0014】 【化6】 【0015】但し、R1 及びR2 はC3 乃至C12アルキ
ル基、シクロヘキシル基、ベンジル基及びアルキル部分
がC2 乃至C6 であるアラルキル基より成る群から選ば
れた置換基であり、R3 及びR4 はC1 乃至C12アルキ
ル基、シクロヘキシル基、ベンジル基及びアルキル部分
がC2 乃至C6 であるアラルキル基より成る群から選ば
れた置換基であり、そしてR5 はα,ω−二置換C2
至C12アルキル基、メチレンジシクロヘキシル基又はア
ルキル部分がC1 乃至C6 であるジアルキルフェニレン
基より成る群から選ばれたものである;を有する単発色
団誘導体及び2発色団誘導体から選ばれた5−ジアゾバ
ルビツール酸の置換誘導体とフィルム形成性樹脂からな
る感光性フィルムに関する。 【0016】本発明の独特の化合物は、ポジ型フォトレ
ジスト処方に用いた時に、約260nmに吸収極大を持
つ唯一のDUV応答を与える。さらにこれらの特異性あ
る化合物は露光時に増感剤の効果的な光退色を可能にす
る非吸光性アルキル基を有している。 【0017】本発明の感光性フィルムは本発明の上記増
感剤化合物を有効成分として含有する。通常この化合物
約2乃至約35乾燥重量%を含有する。残部は好ましく
は水性アルカリ(即ちアルカリ性水溶液)可溶の樹脂
(バインダー)であり、通常約65乃至98乾燥重量%
含有される。かかるフォトレジストフィルムは基板上に
形成されるが、かかるフィルム形成用のフォトレジスト
組成物は上記を適当な溶媒に溶解したものである。 【0018】上記の樹脂は本発明の増感剤がDUV領域
でのみ機能するよう構成されている点で重要な意味をも
つ。例えばNUVレジストに用いられるノボラック型樹
脂は、このスペクトル領域の高い吸光度(不透明度)の
ために好ましくない。有用な樹脂は前記したとおり水性
アルカリに可溶な樹脂であって、具体例としてはマレイ
ミド(マレインイミド)と4−イソプロピルスチレン又
は4−エチルスチレン又は4−メチルスチレン又は2,
4−ジメチルスチレン又はスチレンとのコポリマー、又
はマレイミドのホモポリマーを含有する樹脂がある。こ
れらの樹脂はDUVフォトレジスト樹脂に必要な特性を
有している。かかる特性には対象のスペクトル領域での
低い吸光度、水性アルカリ現像剤溶液中の溶解度、フォ
トレジスト増感剤及び溶媒との相容性、適当なフォトレ
ジスト溶媒からのスピン被覆による膜形成能、基板への
粘着性、処理条件での熱安定性、基板エッチング条件で
の物理的及び化学的安定性及び処理終了時の基板からの
除去容易性がある。これらの樹脂は本発明の増感剤と有
用なフォトレジスト組成物を形成する。本発明の例1−
10に用いた典型的樹脂は4−tert−ブチルスチレ
ンとマレイミドとの1:1コポリマーから成る。本発明
の増感剤の使用は特定の樹脂又は例示として記載した樹
脂と共に使用することに限定されない;本発明の増感剤
は上述のDUVフォトレジスト樹脂の要件を満たす他の
高分子樹脂と使用できる。 【0019】フォトレジスト処方物を製造するのに用い
る本発明の増感剤化合物は適切な高分子及び混合物の膜
形成に有用な溶媒、例えば2−メトキシエチルエーテル
(ジグリム)中の4−tert−ブチルスチレン/マレ
イミドコポリマー、と、(重量で)約3:1乃至10:
1の範囲の高分子/増感剤比で混合する。混合物をスピ
ン被覆でシリコンウエハーに塗布して次にベークしてジ
グリムを除き、約1μm厚の乾燥膜を残すことができ
る。膜を解像マスク、例えば石英上のクロムを通して2
60nmを中心とするDUV照射線の約50mJ/cm
2 にあてる。露光膜を次に水性アルカリ媒体中で現像し
て、即ち未照射領域に良好に膜を保持し且つ照射領域で
は基板を完全に露出しているポジ型レリーフ像をつくり
出す。 【0020】本発明の新規なフォトレジスト組成物の製
造で、フォトレジストの鍵成分は増感剤−樹脂−溶媒組
成物に包含されている新規なジアゾバルビツール酸増感
剤化合物である。本発明によれば、(適切なスペクトル
領域の)光に曝露した時に水性アルカリ現像剤により良
く溶けるようにする増感剤化合物は、1,3−二置換−
5−ジアゾバルビツール酸、即ち式: 【0021】 【化7】 【0022】の単発色団構造及び式: 【0023】 【化8】 【0024】の二発色団構造〔但し式中でR1 及びR2
はC3 乃至C12アルキル基、シクロヘキシル基、ベンジ
ル基及びアルキル部分がC2 乃至C6 であるアラルキル
基から成る群から選ばれた置換基であり、R3 及びR4
はC1 乃至C12アルキル基、シクロヘキシル基、ベンジ
ル基及びアルキル部分がC2 乃至C6 であるアラルキル
基より成る群から選ばれた置換基であり、そしてR5
α,ω−二置換C2 乃至C12アルキル、メチレンジシク
ロヘキシル又はアルキル部分がC1 乃至C6 であるジア
ルキルフェニレンから選ばれたものである、〕である。 【0025】これらの化合物の置換基は化合物が約26
0nmを最大とする単一のDUV吸収を有するように選
ぶ。NUV吸収についても良好な(吸収が無い)ように
置換し得る。好ましい態様では、所望の性状を達成する
のに使用されるアルキル置換基として、R1 =R2 =シ
クロヘキシル;R3 =R4 =ブチル及びR5 =ドデシ
ル;又はR3 =R4 =シクロヘキシル及びR5 =ドデシ
ルがある。わけても特に好ましいジアゾバルビツール酸
化合物には、1,3−ジシクロヘキシル−5−ジアゾバ
ルビツール酸;1,12−ビス(3−〔1−シクロヘキ
シル−5−ジアゾ−2,4,6−(1H,3H,5H)
−ピリミジントリオニル〕)ドデカン;1,12−ビス
(3−〔1−n−ブチル−5−ジアゾ−2,4,6(1
H,3H,5H)−ピリミジントリオニル〕)ドデカ
ン;1−(1−ブチル)−3−シクロヘシル−5−ジア
ゾバルビツール酸;及びR3 及びR4 がシクロヘキシル
でありR5 がメチレンジシクロヘキシルである上式の二
発色団化合物がある。 【0026】典型的にはこれらのジアゾバルビツール酸
増感剤をスピニング溶媒中でアルカリ可溶性高分子と適
切な高分子/増感剤比で配合し、Siウエハー上にスピ
ンして約1μmの乾燥厚を有する膜をつくる。好ましい
態様ではすぐ上に示した5種の増感剤のいずれかを、樹
脂の増感剤に対する比が重量で7:1となるように4−
ブチルスチレン/マレイミドコポリマーと配合する。好
ましい溶媒は2−メトキシエチルエーテル(ジグリム)
であり、ジグリム中の固体%は所望膜厚に応じて25乃
至35重量%である。レジストで基板をスピン被覆後、
ウエハーをベークして溶媒を除く;対流炉中で80℃で
30−40分が好ましい。ベーキング後、膜を石英上の
クロムの光マスクを通してDUV光にさらす。好ましい
照射は増感剤の吸収とマッチする260nmを中心とす
る40−60mJ/cm2 のDUV光である。露光後、
フォトレジストを水性アルカリ溶液中で現像してDUV
光に露光した膜の領域を除去してフォトレジスト層にポ
ジ型レリーフ像をつくり出す。 【0027】増感剤はアルカリ現像剤中でのフォトレジ
スト樹脂の溶解度を減少させる作用がある。光にさらさ
れると増感剤は光化学反応を受けて樹脂のアルカリ現像
剤への溶解を妨げない新しい型になる。光化学反応した
増感剤の型は、露光後の少なくとも初期段階ではα−ケ
トカルボン酸とみられている。 【0028】レジストに用いる樹脂は膜形成用成分であ
り且つ増感剤の物理的ビヒクルである。前述のようにD
UVフォトレジスト高分子として良好に作用するために
は樹脂は多数の特性を持つ必要がある。置換スチレンと
のマレイミドのコポリマーはこの用途に対する適切な樹
脂の例を示す。 【0029】本発明の新規なフォトレジストの製造に使
用される溶媒は、樹脂及び増感剤に対して良好な溶解度
を有していることを特徴とする。好ましくは又、溶媒組
成物は条痕を生じることが少なく、良好なぬれ特性であ
る必要がある。ジグリム以外に、他の好適な溶媒として
ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン及びシク
ロヘキサノンがある。溶媒組成物は適切な溶媒の混合物
であっても良い。 【0030】以下の例で本発明を更に説明する。然し、
これらの例は本発明のある好ましい態様を詳細に記載し
ているが、それらは主として例示の目的で示してあるの
で、より広い態様の本発明はここで限定されるものでは
ないことを理解されたい。 【0031】(一般的方法)固体が溶液の32重量%を
占めるようにレジストをジグリム中で配合した。レジス
ト溶液は0.2μmPTEEフィルター(Schlei
cher andSchuell)を通して清浄なガラ
ス容器に濾過した。基板は研磨シリコンウエハー(Pe
nsilco)又は熱的に生長させた二酸化珪素層を有
する研磨シリコンウエハー(Semimetals)で
あった。使用前に基板を清浄化し、共通ウエハー予備処
理として、1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシ
ラザン(HMDS)で10分蒸気処理した。基板をHe
adway Researchスピナー(モデルEC−
101)の真空チャックに装着し、フォトレジスト溶液
をピペットでウエハーに塗布した。膜はベーキング後約
1μmの厚みを与えるようにスピンした。典型的にはこ
れは40秒で6000rpmのスピン速度であった。ス
ピン処理後、レジスト被覆ウエハーを対流炉中80℃で
40分ベークした。ベーキング後、ウエハーを解像マス
クを接触法で通したDUV光で露光した。照射には26
0nm光学特性に適合させたOAI(Optical
Associates)シリーズ30光源を用いて行な
った。ランプ出力はさらに260nm広帯フィルター
(Omega Optical,50nmFWHM)で
フィルターしDUV照射のみがレジスト上に落ちるよう
にした。マスクは公称1μm迄の特有サイズ範囲を持つ
石英上のクロム(Ditric Optics)であっ
た。二次フィルター後の照射線強度をEppleyサー
モパイルで較正した。未照射領域の膜のロスを、現像前
後のこの領域の厚さをRudolf FTM干渉膜厚モ
ニターで測定して求めた。現像剤は光学及び電子顕微鏡
で検査した。 【0032】(例 1)1,3−ジシクロヘキシル−5
−ジアゾバルビツール酸をスピニング溶媒としてのジグ
リム中で4−tert−ブチルスチレン/マレイミドコ
ポリマーと6:1(w:w)の高分子/増感剤比で配合
した。高分子はフリーラジカル重合で製造した。レジス
トをSiウエハーにスピンして80℃で40分ベーキン
グ後、約1μmの乾燥厚を持つ膜をつくった。乾燥膜を
260nmを中心とするDUV光の60mJ/cm
2 で、ポジ型マスクを通して露光した。露光膜を室温の
0.20N水酸化カリウム(KOH)水溶液で60秒現
像して、未照射領域が81%膜保持率のポジ型レリーフ
像をつくった。 【0033】(例 2)樹脂/増感剤比を7:1(w:
w)に変えて例1の方法でレジストを製造した。レジス
ト膜は例1と同一の方法で製造した。ポジ型マスクを通
して膜を260nmのDUV光の48mJ/cm2 に露
光させた。露光膜を0.14N KOH溶液で230秒
現像した。78%の膜保持率のポジ型レリーフ像が生成
した。 【0034】(例 3:比較例)増感剤を1,3−ジメ
チル−5−ジアゾバルビツール酸として例1の方法に従
ってレジストを製造した。レジスト膜は例1と同一の方
法で製造した。膜をポジ型マスクを通して260nmの
DUV光の80mJ/cm2 に露出させた。露光膜を
0.15Nテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイ
ド中で90秒現像し、21%の膜保持率しか有していな
いレリーフ像を得た。(露光を大きくしてさえ、これは
例1の大約1/4倍より小さい保持率である)、従って
1 =R2 =メチルの化合物は先に製造されているが、
リトグラフコンテキスト中には記載されていない、本例
はこの化合物がコンテキストで用いられるのには不充分
であることを示している。R基が保護の目的でレジスト
膜にかなりの疎水性を与えるのには充分な大きさである
必要があることを示している。 【0035】(例 4)増感剤を1,12−ビス(3−
〔1−シクロヘキシル−5−ジアゾ−2,4,6(1
H,3H,5H)−ピリミジントリオニル〕)ドデカン
にして実施例2の方法でレジストを配合した。これは式
中でR3 =R4 =シクロヘキシルでR5 =1,12−二
置換ドデカンの構造に相当する。レジスト膜をポジ型マ
スクを通してDUV光の48mJ/cm2 に露光させ
た。露光膜を0.14N KOH溶液中で225秒現像
した。ポジ型レリーフ像が82%の膜保持率で生成し
た。このレリーフ像の走査電子顕微鏡写真をみると、シ
リコン基板上に自由に立ったフォトレジスト線を示して
いる、またシリコン上のレジスト膜中の現像像孔は残渣
が無く特徴が充分に明示されている。 【0036】(例 5)増感剤を1,12−ビス(3−
〔1−n−ブチル−5−ジアゾ−2,4,6(1H,3
H,5H)−ピリミジントリオニル〕)ドデカン、即ち
構造式のR3 =R4 =n−ブチルでR5 =1,12−二
置換ドデカンの化合物にして例2の方法でレジストを配
合した。ポジ型マスクを通してレジスト膜を48mJ/
cm2 のDUV光に露光させた。露光膜を0.14N
KOH溶液中で135秒現像して、未照射領域が74%
の膜保持率を持つポジ型レリーフ像をつくった。 【0037】(例 6)例2の方法でレジストを製造し
た。同一の方法で膜をつくり露光した。露光膜を次に
0.20N KOH溶液中で55秒現像して未照射領域
に76%の膜保持率を持つポジ型レリーフ像をつくっ
た。 【0038】(例 7)例4の方法でレジストを製造
し、同一の方法で膜をつくり、露光した。露光膜を0.
20N KOH溶液中で55秒現像し、未照射領域に7
7%の膜保持率を持つポジ型レリーフ像をつくった。 【0039】(例 8)例5の方法でレジストを製造
し、同一の方法で膜をつくり、露光した。露光膜を0.
20N KOH溶液中で30秒現像し、未照射領域に7
2%の膜保持率を持つポジ型レリーフ像をつくった。 【0040】(例 9)例4の方法でレジストを製造し
た。(熱生長させ)二酸化珪素の層を有するSiの基板
上に膜をスピンさせた。酸化物層は885nm厚でウエ
ハーはHMDSで同一の予備処理をした。ベーキングと
露光は例4の方法に従った。露光膜を0.2N KOH
溶液中で90秒現像し、未照射領域に72%の膜保持率
を持つポジ型レリーフ像をつくった。 【0041】(例 10:比較例)これらの増感剤が従
来のNUV光への応答を欠いているのを示すために例4
の方法でレジストをつくった例4と同一の方法で膜をつ
くったが、照射は360nmを中心とするNUV光の2
00mJ/cm2 であった。露光膜を0.20NKOH
溶液中で(例6の約2倍の)120秒現像した。照射及
び未照射領域が同一の厚みであるのでポジ型レリーフ像
は生じなかった。これは本発明の増感剤が、従来のレジ
ストに使われるジアゾナフトキノンスルホン酸エステル
とは異なり、NUV領域で応答しないことを確証する。
従って露光源に長波長光の存在による解像力低下防止用
のフィルターをつける必要のないことになる。 【0042】(1,3−ジアルキル−5−ジアゾバルビ
ツール酸の合成 一般的方法)1,3−ジアルキル−5
−ジアゾバルビツール酸は適切な対応する市場入手可能
なイソシアネートと第1級アミンを原料物質として、以
下の略示反応で示すように製造できる。 【0043】 【化9】【0044】但しR及びR’はR1 及びR2 についてそ
れぞれ示したものを有する。合成工程を1−(1−ブチ
ル)−3−シクロヘキシル−5−ジアゾバルビツール酸
の合成に関連して示す。 【0045】(例 11) (1−(1−ブチル)−3−シクロヘキシル尿素の合
成)温度計、乾燥管を頂部に有する圧力均等化添加漏
斗、窒素入口及び磁気攪拌子を備えた、乾いた500m
lの丸底三つ口フラスコに100mlのテトラヒドロフ
ラン(THF)を加えた。窒素下で次に98%n−ブチ
ルイソシアネートの17.24ml(0.15モル)を
加えた。46mlのTHF中の99%シクロヘキシルア
ミンの17.33ml(0.15モル)を添加漏斗に加
え、n−ブチルイソシアネートの攪拌溶液に、40℃よ
り低く温度を保つように一定の速度で(約20分かけ
て)ゆっくりと滴加した。反応完了後、反応混合物を1
時間攪拌した。ロータリーエバポレーターで溶媒を除去
した。白色残渣を室温で12時間真空乾燥した。乾燥し
た、結晶性白色生成物の収率は定量的であった。生成物
は107−108℃(未補正)でシャープにとけた。 【0046】(例 12) (1−(1−ブチル)−3−シクロヘキシルバルビツー
ル酸の合成)温度計、乾燥管を頂部に有する圧力均等化
滴下漏斗、窒素入口及び磁気攪拌子を備えた250ml
三つ口丸底フラスコ中の35mlの試薬級酢酸に15.
87g(0.080モル)の1−(1−ブチル)−3−
シクロヘキシル尿素及び8.33g(0.080モル)
のマロン酸を加えて溶液をつくった。攪拌混合物をシリ
コーン油浴中で60℃にゆっくりと加熱した。温度が6
0℃に達する前に固体がすべて溶解した。合計32ml
の無水酢酸を滴下漏斗に入れてゆっくりと(約45分か
けて)攪拌反応フラスコに滴下した。温度を次第に上げ
約90℃に7時間かけた、次に室温に迄放冷して、一晩
放置した。溶媒を加熱した水アスピレータ吸引式ロータ
リーエバポレータで除去した。粗生成物を50℃で24
時間真空乾燥した。僅かに黄色の粗生成物(20.7
g)が97%収率で単離された。これは103−106
℃でブロードにとけた。粗生成物の試料を熱エタノール
/水から再結晶し乾燥した。この白色結晶は95℃以上
で昇華し、107−108℃でとけた。粗生成物はPM
R及びIRで純粋であることが明らかとなり、次の合成
工程に使用した。 【0047】(例 13) (1−(1−ブチル)−3−シクロヘキシル−5−ジア
ゾバルビツール酸の合成)温度計、乾燥管を頂部に有す
る圧力均等化滴下漏斗、窒素入口及び磁気攪拌子を有す
る乾いた250mlの三つ口丸底フラスコに80mlの
試薬級アセトニトリル及び6.65g(0.025モ
ル)の1−(1−ブチル)−3−シクロヘキシルバルビ
ツール酸を加えた。攪拌溶液を氷浴中で2℃に冷却し
た。次に5.75g(0.029モル)のp−トルエン
スルホニルアジドの20mlアセトニトリル溶液を反応
フラスコに加えた。3.20g(0.0317モル)の
トリエチルアミンの20ml試薬級ジクロロメタン溶液
を滴下漏斗に入れ、ゆっくりと反応フラスコに添加し、
その間温度を3℃より低く保った。フラスコ温度を3℃
より低く1時間保った。攪拌反応フラスコを室温(20
℃)に昇温させて、室温に12時間保った。溶媒を室温
のロータリーエバポレーターで除いた。暗赤色残渣を3
50mlのジクロロメタンに溶かし、350mlの50
(w/v)水酸化ナトリウム水溶液で洗った。ジクロロ
メタン溶液を300ml部の蒸留水で2回洗って、無水
硫酸ナトリウムで乾燥し、ロータリーエバポレーターに
かけて乾燥した。粘稠な残渣を40℃で15時間乾燥
し、残った残渣は暗色粘稠液体であった。粗製物質をジ
クロロメタンをパックしたシリカゲル(Brinkma
n #7733)カラムでクロマトグラフィーにかけ
た。粗生成物はジクロロメタン溶液として加え、当初ジ
クロロメタンで溶離して未反応のp−トルエンスルホニ
ルアジドを除去し、次に2:1(v/v)ジクロロメタ
ン/アセトニトリルで溶離して所望成分をカラムからと
り出した。溶媒蒸発後、淡黄色残渣は室温で極めて粘稠
な液体のままであった。 【0048】(α,ω−ビス(3−〔1−アルキル−5
−ジアゾ−2,4,6(1H,3H,5H)−ピリミジ
ントリオニル〕)アルカンの合成) (一般的方法)題記の化合物は以下の略示反応で示すよ
うに市場で入手可能な原料化合物から製造される: 【0049】 【化10】 【0050】但しRはR3 及びR4 について先に示した
ものであり、R’はR5 について前述したものである。 【0051】(例 14) (1,18−ジシクロヘキシル−1,3,16,18−
テトラアザ−2,17−オクタデカンジオンの合成)温
度計、磁気攪拌子、圧力均等化滴下漏斗、窒素パージ及
び加熱マントルを備えた1000mlの丸底、三つ口フ
ラスコ中の400mlの1:1 THF/トルエンに3
0.04g(0.240モル)のシクロヘキシルイソシ
アネートを溶かした。フラスコの溶液を40℃に加熱し
た。24.04g(0.240モル)の1,12−ドデ
カンジアミンを400mlの1:1 THF/トルエン
に溶かし、イソシアネートの攪拌、加熱溶液にゆっくり
と滴下した。ジアミンの添加後、更に100mlのトル
エンをフラスコに加えた。温度を80℃に上げ、反応混
合物を12時間還流した。加熱した真空ロータリーエバ
ポレーターで溶媒を除去した。固体の白色生成物が定量
的収率で得られた。生成物を50℃で15時間真空乾燥
した。全く不溶性の生成物は207−208℃でシャー
プにとけた。 【0052】(例 15) (1,12−ビス(3−〔1−シクロヘキシル−2,
4,6(1H,3H,5H)ピリミジントリオニル〕)
ドデカンの合成) 【0053】 【化11】【0054】磁気攪拌子、窒素入口、温度計及び、乾燥
管を頂部に有する圧力均等化滴下漏斗を備えた乾いた三
つ口、1000ml丸底フラスコに900mlの試薬級
氷酢酸を加えた。8.33g(0.080モル)のマロ
ン酸及び18.03g(0.040モル)の1,18−
ジシクロヘキシル−1,3,16,18−テトラアザ−
2,17−オクタデカンジオンをフラスコに加え、攪拌
しつつ、油浴中でゆっくりと加熱した。85℃以上の温
度ですべての固体が溶解した。温度を85−90℃に保
ちつつ、1時間かけて合計85mlの無水酢酸を反応フ
ラスコにゆっくりと滴下した。無水酢酸添加後、攪拌溶
液を90℃で7時間加熱し、次に室温に冷却した。溶液
を濾過し、ロータリーエバポレーターで乾固した。固体
を50℃で12時間真空乾燥した。粗生成物は>97%
収率で単離された。粗生成物の試料の再結晶は融点(1
75−176℃)、プロトン磁気共鳴スペクトル、赤外
スペクトル及び紫外スペクトルに著しい変化は生じなか
った。 【0055】(例 16) (1,12−ビス(3−〔1−シクロヘキシル−5−ジ
アゾ−2,4,6(1H,3H,5H)−ピリミジント
リオニル〕)ドデカンの合成) 【0056】 【化12】 【0057】磁気攪拌子、温度計、圧力均一化滴下漏斗
及び窒素入口を備えた三つ口、1000ml丸底フラス
コを氷浴冷却した。先述した合成方法に従って8.88
g(0.015モル)のバルビツール酸を175mlの
ジクロロメタンに溶解しフラスコに入れた。150ml
のアセトニトリルを次にバルビツール酸の溶液に加え
た。攪拌溶液を3℃に冷却した。次に30mlのアセト
ニトリル中の6.51g(0.033モル)のp−トル
エンスルホニルアジドを反応フラスコに加えた。3.5
8g(0.035モル)のトリエチルアミンの30ml
のジクロロメタン溶液を滴下漏斗に入れ、温度を3℃よ
り低く保ちつつ60分かけてゆっくりと反応フラスコに
添加した。当初は溶液は透明であったが、3℃で2時間
たつと菫色になった。3℃で3時間おいて後、溶液を<
40℃の加添浴温度のロータリーエバポレーターで乾固
した。固体の赤味を帯びた残渣を40℃で24時間真空
乾燥した。粗製物質を最小量のジクロロメタンに溶か
し、ジクロロメタンをパックしたシリカゲル(Brin
kman #7733)のカラム上で、ジクロロメタン
/アセトニトリルで溶離するクロマトグラフィーにかけ
た。中間フラクションを確保した。中間カットから溶媒
を蒸発させると、合計6.8g(0.011モル)の乾
燥生成物が71%の収率で得られた。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001] TECHNICAL FIELD The present invention relates to a photosensitive composition and a photosensitive composition.
, Especially short wave composed of novel barbituric acid compounds
Deep UV [Deep Ultraviolet (DU
V)] Positive photoresist containing a photoresist sensitizer
The present invention relates to a distaste composition and a positive photoresist layer. [0002] 2. Description of the Related Art A photoresist is irradiated with actinic radiation, for example, purple.
After exposure to external radiation, the solubility in the developer solution changes.
Is a photoresist. Photoresist composition
The product is a photosensitive compound (hereinafter sometimes referred to as a sensitizer [sensit
iser or photo-sensitizer]
And film forming polymer resin and solvent. Other types
Compositions such as photopolymers in suitable solvents are also possible.
You. Substrate to be patterned with photoresist composition
And then remove the solvent, typically with heat, to remove the substrate
The photoresist is left as a coated thin film. Photo cash register
As a result of irradiating the resist, the exposed portion of the resist film
Different between exposed (masked) parts
Solubility, which creates a surface relief pattern after development.
Occurs. Exposed area becomes more soluble by developer solution
The photoresist is called a "positive" photoresist. Dew
"Negative-type" photoresist that makes the optical region hardly soluble
Call. The present invention is used for a positive photoresist composition.
To a class of compounds suitable for [0003] Positive-acting photoresists are typically aqueous solutions.
Resin soluble in lukari, such as novolak resin or poly
(P-hydroxystyrene) and diazonaphthoquinone
Consists of a sulfonic ester photosensitizer. Dissolve resin and photosensitizer
For example spin coating, spray coating or from a medium or solvent mixture
The substrate, e.g., a silicon wafer or crystal, may be
Apply to chrome-plated glass plate. Positive photoresist
The developer used for the processing is an aqueous alkaline solution, for example,
Sodium tasilicate, potassium hydroxide, tetramethylan
With monium hydroxide and ammonium hydroxide
is there. The developer is coated with light or other forms of irradiated coating.
The area of the photoresist film is removed and the photoresist film is
Create a roof pattern. Use of photoresist film for various substrates
Doing so is an essential step in integrated circuit manufacturing. One board
Generally a silicon wafer with a thin oxide coating or other coating
For example, they may contain silicon nitride or aluminum.
You. Exposure (through mask pattern) to resist layer
Develop the relief pattern and apply the pattern to the substrate
During a series of steps, including substrate etching into the material
An optical film is used to form a pattern on the substrate. Ma
The mask pattern is accurately reproduced in the substrate etching pattern
Is essential. To achieve this high degree of accuracy
Mask pattern is sufficiently resolved in the photoresist layer
Must have been. The laws of optics and diffraction are
This indicates that the resolution is improved by shortening the wavelength.
Therefore, the short wavelength ultraviolet (DUV) region (200-300n)
m) Photoresist that can be operated in the near ultraviolet (NUV) region
Limited to operation in the wavelength range (300-400 nm)
Should have higher effective resolution than gyst
You. Novolac as alkali-soluble, film-forming polymer
Conventional photoresist using resin is about 1 micron thick
Even membranes are highly absorbing in the DUV range, and
Can not be used in the area. Diazonaphthoquinonesulfonic acid
STELL is a traditional NUV photoresist sensitizer.
Always used. These ester sensitizers are DUV
Optically active (photosensitive), but as a DUV photosensitizer
Significant limiting conditions for the use of These exposures
The agent shows strong absorption in the DUV range, up to the resist composition
Make it too light absorbing. These DUV absorptions are exposed to radiation
However, since it is slightly exposed to light, the film is absorbed during the exposure process.
The luminosity does not increase greatly. Ideally, the light of the photosensitizer
Chemical products are in the area of the radiation used to expose the resist
Not absorbed, all absorbed light is chemically available
The sensitivity needs to be maximized. These prior art
The photosensitizer also has an NUV absorption band, which is
It can be used as a V photoresist. Naturally
And filter the exposure source to prevent a drop in resolution.
Need to remove long-wavelength radiation as
NUV response is considered a drawback in true DUV resist
Like. Therefore, during the integrated circuit manufacturing process, the DUV
A novel photosensitizer with specificity that works effectively in the optical domain
There is a need for formulas with photosensitive compounds and photosensitizers
It is clear. The present invention is suitable for use in desired areas.
It relates to the use of a class of compounds which are particularly well suited. Constructing a photoresist system for the DUV region
Several other attempts have been made. For example, Rei
chmanis, Wilkins, Chordross
And Gooden in UK Patent Application (Published) No. 2,092.
As described in No. 9,168, polymer and sensitizer components
Photochemistry of ortho-nitrobenzyl groups bound to both
Some systems based on statistical properties are shown. Orthoni
Use of trobenzyl chemistry for photoresists.
Another disclosure is U.S. Pat. No. 3,849,137. Chemical properties suitable for DUV photoresists
Of the chain breakage of a high molecular weight polymer into a low molecular weight polymer
There are also properties. In this case, the energy of DUV light is polymer
Enough to break the bonds in the chain and increased solubility
This produces low molecular weight substances. The most commonly used example of this method is
Poly (methyl methacrylate) is used. This resist
The main drawback is that high enough to make a significant difference in molecular weight
Requires the use of an organic solvent as the developing medium.
That is what you need to use. [0008] Another example of DUV photoresist technology is photoresist.
High moment to remove selected area of photoresist film
With the use of a fluence DUV excimer laser.
This technique is called Laser Photo-Abrasion
You. See, for example, U.S. Pat. No. 4,414,059. DU
Another disclosure of V photosensitizers is found in European Patent Application 0.
No. 129694, used in photoresist compositions
Diazo homotetrameric acid compounds
You. [0009] Specified photoresist for DUV region
References to photoresist processes and requirements
For further background on the Americana
nChemical Society Symposi
um Series # 266,Materials
for Microlithography, L .; F.
Thompson, Ed. , ACS 1984;
J. Bowden, "A Perspective o
n Resist Materials for Fi
Ne-Line Lithography ".
German publicationsAngew.Chem. 92 (9) 7
54 (1980), Von Bruno Kokel,
et al. 1,3-dimethyl-5-diazoba
Although rubituric acid is disclosed, the compounds of the present invention
Useful as a sensitizer for positive photoresist compositions
Sex was not known prior to the present invention. [0010] SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention,
A new type of compound showing excellent sensitizing performance in the long ultraviolet region
A photoresist film using a product is provided. [0011] SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a structural formula: [0012] Embedded image And [0014] Embedded image However, R1And RTwoIs CThreeOr C12Archi
Group, cyclohexyl group, benzyl group and alkyl moiety
Is CTwoOr C6Selected from the group consisting of aralkyl groups
Substituents, RThreeAnd RFourIs C1Or C12Archi
Group, cyclohexyl group, benzyl group and alkyl moiety
Is CTwoOr C6Selected from the group consisting of aralkyl groups
Substituents and RFiveIs α, ω-disubstituted CTwoNo
To C12Alkyl group, methylenedicyclohexyl group or
Ruquil part is C1Or C6Dialkylphenylene
Selected from the group consisting of groups;
5-diazobas selected from chromophore derivatives and bichromophore derivatives
It consists of a substituted derivative of rubituric acid and a film-forming resin.
Photosensitive film. The unique compound of the present invention is a positive type photoresist.
When used in a dysto formula, it has an absorption maximum at about 260 nm.
Gives only one DUV response. Furthermore, these specificities
Compounds enable effective photobleaching of sensitizers upon exposure
Has a non-light-absorbing alkyl group. [0017] The photosensitive film of the present invention is the above-mentioned enhancement of the present invention.
Contains a sensitizer compound as an active ingredient. Usually this compound
About 2 to about35Contains dry weight%. The rest is preferable
Is a resin soluble in aqueous alkali (ie, alkaline aqueous solution)
(Binder), usually about 65 to 98% by dry weight
Contained. Such a photoresist film is placed on a substrate
Photoresist for film formation
The composition is obtained by dissolving the above in a suitable solvent. The sensitizer of the present invention is used in the DUV region.
Important in that it is configured to work only with
One. Novolak type tree used for NUV resist
Fat has high absorbance (opacity) in this spectral region.
Not preferred. Useful resins are aqueous as described above
A resin that is soluble in alkalis.
Imide (maleimide) and 4-isopropylstyrene or
Is 4-ethylstyrene or 4-methylstyrene or 2,
4-dimethylstyrene or copolymers with styrene, or
Is a resin containing a maleimide homopolymer. This
These resins have the properties required for DUV photoresist resins.
Have. Such properties include the spectral region of interest.
Low absorbance, solubility in aqueous alkaline developer solution,
Compatibility with photoresist sensitizers and solvents, appropriate photoresist
Film forming ability by spin coating from dist solvent,
Adhesiveness, thermal stability under processing conditions, under substrate etching conditions
Physical and chemical stability of the substrate
Easy to remove. These resins are compatible with the sensitizer of the present invention.
A photoresist composition for use. Example 1 of the present invention
A typical resin used in Example 10 was 4-tert-butylstyrene.
And a 1: 1 copolymer of maleimide and maleimide. The present invention
The use of sensitizers of specific
Not limited to use with fats; sensitizers of the invention
Is another DUV photoresist resin that meets the above requirements.
Can be used with polymer resins. Used in making photoresist formulations
The sensitizer compounds of the present invention can be used as membranes of suitable polymers and mixtures.
Solvents useful for formation, such as 2-methoxyethyl ether
4-tert-butylstyrene / male in (diglyme)
An imide copolymer and from about 3: 1 to 10: (by weight)
Mix at a polymer / sensitizer ratio in the range of 1. Spin the mixture
Coating on a silicon wafer, then baking
Except for the grim, a dry film of about 1μm thickness can be left.
You. Pass the film through a resolving mask, for example, chrome on quartz.
About 50 mJ / cm of DUV radiation centered on 60 nm
TwoHit The exposed film is then developed in an aqueous alkaline medium.
That is, the film is favorably held in the non-irradiated area, and
Creates a positive relief image that completely exposes the substrate
put out. Preparation of the novel photoresist composition of the present invention
The key component of the photoresist is the sensitizer-resin-solvent set
Novel diazobarbituric acid sensitization included in the product
Agent compound. According to the present invention, (appropriate spectrum
Better with aqueous alkaline developer when exposed to light
The sensitizer compound that makes it soluble is 1,3-disubstituted-
5-diazobarbituric acid, ie the formula: [0021] Embedded image The single chromophore structure and formula: [0023] Embedded image A bichromophore structure [where R is1And RTwo
Is CThreeOr C12Alkyl group, cyclohexyl group, benzyl
And the alkyl moiety is CTwoOr C6Aralkyl that is
A substituent selected from the group consisting ofThreeAnd RFour
Is C1Or C12Alkyl group, cyclohexyl group, benzyl
And the alkyl moiety is CTwoOr C6Aralkyl that is
A substituent selected from the group consisting ofFiveIs
α, ω-disubstituted CTwoOr C12Alkyl, methylene disilic
Rohexyl or alkyl moiety is C1Or C6Zia is
Selected from Lucylphenylene]. The substituent of these compounds is about 26
Select to have a single DUV absorption maximizing 0 nm
Huh. Good for NUV absorption (no absorption)
Can be replaced. In a preferred embodiment, the desired properties are achieved
As alkyl substituents used for1= RTwo= Shi
Clohexyl; RThree= RFour= Butyl and RFive= Dodeci
Or RThree= RFour= Cyclohexyl and RFive= Dodeci
There is. Particularly preferred diazobarbituric acid
Compounds include 1,3-dicyclohexyl-5-diazobas
Rubituric acid; 1,12-bis (3- [1-cyclohexyl
Sil-5-diazo-2,4,6- (1H, 3H, 5H)
-Pyrimidinetrionyl]) dodecane; 1,12-bis
(3- [1-n-butyl-5-diazo-2,4,6 (1
H, 3H, 5H) -Pyrimidinetrionyl]) dodeca
1- (1-butyl) -3-cyclohexyl-5-dia
Zobarbituric acid; and RThreeAnd RFourIs cyclohexyl
And RFiveIs methylenedicyclohexyl
There are chromophore compounds. Typically these diazobarbituric acids
Suitable for sensitizer with alkali-soluble polymer in spinning solvent
Compounded at a sharp polymer / sensitizer ratio and spun onto a Si wafer.
To form a film having a dry thickness of about 1 μm. preferable
In one embodiment, one of the five sensitizers shown immediately above is
4- so that the ratio of fat to sensitizer is 7: 1 by weight.
Formulated with butylstyrene / maleimide copolymer. Good
Preferred solvent is 2-methoxyethyl ether (diglyme)
And the solid% in diglyme is 25% depending on the desired film thickness.
It is from 35% by weight. After spin coating the substrate with resist,
Bake wafer to remove solvent; at 80 ° C. in convection oven
30-40 minutes are preferred. After baking, place the film on quartz
Exposure to DUV light through a chrome light mask. preferable
Irradiation is centered at 260 nm, matching the absorption of the sensitizer
40-60mJ / cmTwoDUV light. After exposure,
Photoresist is developed in aqueous alkaline solution to DUV
The areas of the film exposed to light are removed and the photoresist layer is exposed to light.
Create a J-shaped relief image. The sensitizer is a photoresist in an alkaline developer.
It has the effect of reducing the solubility of the strike resin. Exposed to light
The sensitizer undergoes a photochemical reaction and develops the resin alkaline.
It is a new type that does not prevent dissolution in the agent. Photochemically reacted
The type of sensitizer, at least at the initial stage after exposure,
It is considered to be a carboxylic acid. The resin used for the resist is a component for forming a film.
And a physical vehicle for the sensitizer. D as described above
To work well as UV photoresist polymer
The resin must have a number of properties. With substituted styrene
Maleimide copolymers are suitable for this application.
The example of fat is shown. The present invention is used for manufacturing a novel photoresist.
The solvent used has good solubility in resin and sensitizer
It is characterized by having. Preferably also a solvent set
The product is less likely to produce streaks and has good wetting properties.
Need to be Other suitable solvents besides diglyme
Dimethylformamide, N-methylpyrrolidone and
There is rohexanone. Solvent composition is a mixture of suitable solvents
It may be. The following examples further illustrate the invention. But
These examples describe in detail certain preferred embodiments of the invention.
However, they are shown primarily for illustrative purposes.
Thus, the present invention in its broader aspects is not limited here.
Please understand that there is no. (General Method) 32% by weight of the solution
The resist was formulated in the diglyme to account for it. Regis
The solution is a 0.2 μm PTEE filter (Schlei
clean gala through cher and Schuell)
The solution was filtered into a container. The substrate is a polished silicon wafer (Pe
nsilco) or thermally grown silicon dioxide layer
Polished silicon wafers (Semimetals)
there were. Before using, clean the substrate and prepare the common wafer
In principle, 1,1,1,3,3,3-hexamethyldisi
Steamed with Razan (HMDS) for 10 minutes. The substrate is He
adway Research Spinner (Model EC-
101) Attach to vacuum chuck
Was applied to the wafer with a pipette. The membrane is about after baking
Spin to give 1 μm thickness. Typically
It had a spin speed of 6000 rpm in 40 seconds. S
After the pin treatment, the resist-coated wafer is heated at 80 ° C. in a convection oven.
Bake for 40 minutes. After baking, remove the wafer
The block was exposed to DUV light passed through the contact method. 26 for irradiation
OAI (Optical) adapted to 0 nm optical characteristics
Associates) series 30 light sources
Was. Lamp output is further 260nm wide band filter
(Omega Optical, 50nm FWHM)
Filter so that only DUV radiation falls on the resist
I made it. Masks have a characteristic size range up to nominally 1 μm
Chromium on quartz (Ditric Optics)
Was. The irradiation intensity after the secondary filter is
Calibrated with Mopile. Loss of film in unirradiated area before development
Later, the thickness of this region is referred to as Rudolf FTM interference film thickness model.
It was determined by measuring with a nita. Developer is optical and electron microscope
Inspected. Example 1 1,3-Dicyclohexyl-5
-Jig using diazobarbituric acid as spinning solvent
4-tert-butylstyrene / maleimideco in rim
Compounded with polymer at a polymer / sensitizer ratio of 6: 1 (w: w)
did. The polymer was produced by free radical polymerization. Regis
Spin on a Si wafer and bake at 80 ° C for 40 minutes
After the coating, a film having a dry thickness of about 1 μm was formed. Dry membrane
60 mJ / cm of DUV light centered at 260 nm
TwoAnd exposed through a positive mask. Exposure film at room temperature
Present in 0.20N potassium hydroxide (KOH) aqueous solution for 60 seconds
Imaged, positive type relief with unirradiated area of 81% film retention
I made an image. Example 2 A resin / sensitizer ratio of 7: 1 (w:
A resist was manufactured by the method of Example 1 instead of w). Regis
The membrane was produced in the same manner as in Example 1. Through a positive mask
To make the film 48 mJ / cm of 260 nm DUV light.TwoDew
Lighted. Exposure film for 230 seconds with 0.14N KOH solution
Developed. Generates a positive relief image with a film retention of 78%
did. (Example 3: Comparative example)
According to the method of Example 1 as tyl-5-diazobarbituric acid
Thus, a resist was manufactured. The same resist film as in Example 1
Manufactured by the method. The film is passed through a positive mask at 260 nm.
80mJ / cm of DUV lightTwoExposed. Exposure film
0.15N tetramethylammonium hydroxide
Developed for 90 seconds in a mask and only has a film retention of 21%.
A relief image was obtained. (Even if you increase the exposure,
Less than about 1/4 that of Example 1)
R1= RTwo= Methyl compounds have been prepared earlier,
This example is not described in the lithographic context
Is not enough for this compound to be used in context
Is shown. R group is resist for protection purpose
Large enough to give the membrane considerable hydrophobicity
Indicates that it is necessary. Example 4 The sensitizer was 1,12-bis (3-
[1-cyclohexyl-5-diazo-2,4,6 (1
H, 3H, 5H) -Pyrimidinetrionyl]) dodecane
A resist was compounded by the method of Example 2. This is the formula
R inThree= RFour= Cyclohexyl and RFive= 1,12-2
This corresponds to the structure of substituted dodecane. Use a positive resist
48mJ / cm of DUV light through the discTwoExposed to
Was. Exposure film is developed in 0.14N KOH solution for 225 seconds
did. A positive relief image is formed with a film retention of 82%.
Was. Looking at the scanning electron micrograph of this relief image,
Show free standing photoresist lines on recon board
And the developed image hole in the resist film on silicon is a residue
There are no features and the features are clearly specified. Example 5 The sensitizer was 1,12-bis (3-
[1-n-butyl-5-diazo-2,4,6 (1H, 3
H, 5H) -pyrimidinetrionyl]) dodecane, ie
R of the structural formulaThree= RFour= N-butyl and RFive= 1,12-2
A resist is applied to the substituted dodecane compound by the method of Example 2.
I combined. 48 mJ / resist film through positive mask
cmTwoOf DUV light. 0.14N exposure film
Developed in KOH solution for 135 seconds, 74% unirradiated area
A positive-type relief image having a film retention of was formed. Example 6 A resist was manufactured by the method of Example 2.
Was. A film was formed and exposed by the same method. Exposure film next
Developed in 0.20N KOH solution for 55 seconds, unirradiated area
A positive relief image with a film retention of 76%
Was. (Example 7) A resist is manufactured by the method of Example 4.
Then, a film was formed in the same manner and exposed. Set the exposure film to 0.
Develop in a 20N KOH solution for 55 seconds.
A positive relief image having a film retention of 7% was produced. (Example 8) A resist is manufactured by the method of Example 5.
Then, a film was formed in the same manner and exposed. Set the exposure film to 0.
Develop in a 20N KOH solution for 30 seconds,
A positive relief image having a film retention of 2% was produced. (Example 9) A resist was manufactured by the method of Example 4.
Was. Si substrate with thermally grown silicon dioxide layer
The film was spun on. The oxide layer is 885 nm thick and wafer
Harr did the same preliminary treatment with HMDS. Baking and
Exposure was in accordance with the method of Example 4. Exposure film is 0.2N KOH
Developed in solution for 90 seconds, 72% film retention in unirradiated area
I made a positive relief image with. (Example 10: Comparative example)
Example 4 to show lack of response to incoming NUV light
A film was formed by the same method as in Example 4 in which a resist was formed by the method described in Example 4.
However, irradiation was performed using 2 NUV light centered on 360 nm.
00mJ / cmTwoMet. Exposure film is 0.20NKOH
Developed in solution for 120 seconds (about twice as large as Example 6). Irradiation
And non-irradiated areas have the same thickness, so a positive relief image
Did not occur. This is because the sensitizer of the present invention is
Diazonaphthoquinone sulfonic acid ester used for strike
In contrast, it confirms that it does not respond in the NUV region.
Therefore, to prevent the resolution from being reduced due to the presence of long wavelength light
There is no need to attach a filter. (1,3-dialkyl-5-diazobarbi
Synthesis of tool acids General method) 1,3-dialkyl-5
-Diazobarbituric acid is the appropriate corresponding market available
Using isocyanate and primary amine as raw materials,
It can be prepared as shown in the schematic reaction below. [0043] Embedded imageWhere R and R 'are R1And RTwoAbout
Each has what is shown. The synthesis step is performed by using 1- (1-butyl
) -3-cyclohexyl-5-diazobarbituric acid
Are shown in connection with the synthesis of (Example 11) (The synthesis of 1- (1-butyl) -3-cyclohexylurea
Composition) Pressure equalization addition leak with thermometer and drying tube at the top
500 m dry, equipped with a funnel, nitrogen inlet and magnetic stir bar
l round bottom three-necked flask with 100 ml
Run (THF) was added. 98% n-butyl under nitrogen
17.24 ml (0.15 mol) of isocyanate
added. 99% cyclohexylurea in 46 ml THF
17.33 ml (0.15 mol) of min was added to the addition funnel.
First, a stirring solution of n-butyl isocyanate was added at 40 ° C.
At a constant speed to keep the temperature
T) Drops slowly. After completion of the reaction, the reaction mixture is
Stirred for hours. Remove solvent with rotary evaporator
did. The white residue was vacuum dried at room temperature for 12 hours. Dry
Also, the yield of the crystalline white product was quantitative. Product
Melted sharply at 107-108 ° C (uncorrected). (Example 12) (1- (1-butyl) -3-cyclohexyl barbituo
Synthesis of luic acid) Pressure equalization with thermometer and drying tube on top
250 ml with dropping funnel, nitrogen inlet and magnetic stirrer
15. Add 35 ml of reagent grade acetic acid in a three neck round bottom flask.
87 g (0.080 mol) of 1- (1-butyl) -3-
Cyclohexyl urea and 8.33 g (0.080 mol)
Was added to form a solution. Stir the mixture
Heat slowly to 60 ° C. in a corn oil bath. Temperature 6
All solids dissolved before reaching 0 ° C. 32ml in total
Acetic anhydride into the dropping funnel and slowly (about 45 minutes
D) into the stirred reaction flask. Gradually raise the temperature
Take about 90 ° C for 7 hours, then allow to cool to room temperature, overnight
I left it. Water aspirator suction type rotor with heated solvent
It was removed with a reevaporator. 24 hours at 50 ° C.
Vacuum dried for hours. Slightly yellow crude product (20.7
g) was isolated in 97% yield. This is 103-106
Melted at ℃. Sample of crude product in hot ethanol
/ Recrystallized from water and dried. This white crystal is above 95 ° C
Sublimed and melted at 107-108 ° C. Crude product is PM
Pure in R and IR, following synthesis
Used for the process. (Example 13) (1- (1-butyl) -3-cyclohexyl-5-dia
Synthesis of zobarbituric acid) Thermometer and drying tube at the top
With pressure equalizing dropping funnel, nitrogen inlet and magnetic stir bar
80 ml into a dry 250 ml three-necked round bottom flask
Reagent grade acetonitrile and 6.65 g (0.025
1)-(1-butyl) -3-cyclohexylbarbi
Tool acid was added. Cool the stirred solution to 2 ° C in an ice bath
Was. Next, 5.75 g (0.029 mol) of p-toluene
Reaction with 20 ml of acetonitrile solution of sulfonyl azide
Added to flask. 3.20 g (0.0317 mol)
20ml reagent grade dichloromethane solution of triethylamine
Into a dropping funnel and slowly add to the reaction flask,
Meanwhile, the temperature was kept below 3 ° C. Flask temperature 3 ℃
Lowered for one hour. Stir the reaction flask to room temperature (20
C) and kept at room temperature for 12 hours. Solvent at room temperature
Was removed with a rotary evaporator. 3 dark red residues
Dissolve in 50 ml of dichloromethane and add 350 ml of 50
(W / v) Washed with aqueous sodium hydroxide solution. Dichloro
Wash the methane solution twice with 300 ml portions of distilled water and dry
Dry over sodium sulfate and put on a rotary evaporator
Dry over. Dry viscous residue at 40 ° C for 15 hours
The remaining residue was a dark viscous liquid. Crude material
Silica gel packed with chloromethane (Brinkma
n # 7733) chromatography on the column
Was. The crude product is added as a dichloromethane solution and
Unreacted p-toluenesulfonate eluted with chloromethane
Luazide is removed and then 2: 1 (v / v) dichlorometa
Eluting with hexane / acetonitrile to remove the desired components from the column.
Started. After solvent evaporation, pale yellow residue is very viscous at room temperature
Liquid remained. (Α, ω-bis (3- [1-alkyl-5
-Diazo-2,4,6 (1H, 3H, 5H) -pyrimidi
Trionyl]) Synthesis of alkanes) (General method) The title compound is shown by the following abbreviated reaction.
Manufactured from commercially available starting compounds: [0049] Embedded image Where R is RThreeAnd RFourWas shown earlier
R ′ is RFiveIs described above. (Example 14) (1,18-dicyclohexyl-1,3,16,18-
Synthesis of tetraaza-2,17-octadecanedione)
Meter, magnetic stir bar, pressure equalizing dropping funnel, nitrogen purge and
1000ml round bottom with heating mantle
3 in 400 ml of 1: 1 THF / toluene in Lasco
0.04 g (0.240 mol) of cyclohexyl isocyanate
The anate was dissolved. Heat the solution in the flask to 40 ° C
Was. 24.04 g (0.240 mol) of 1,12-dode
400 ml of candiamine in 1: 1 THF / toluene
Dissolve in the isocyanate and stir slowly into the heated solution
Was dropped. After adding the diamine, add another 100 ml
The ene was added to the flask. Raise the temperature to 80 ° C and mix
The mixture was refluxed for 12 hours. Heated vacuum rotary evaporator
The solvent was removed with a porator. Quantification of solid white product
Obtained in a typical yield. Vacuum dry product at 50 ° C for 15 hours
did. The completely insoluble product is sheared at 207-208 ° C.
Melted. (Example 15) (1,12-bis (3- [1-cyclohexyl-2,
4,6 (1H, 3H, 5H) pyrimidinetrionyl])
Synthesis of dodecane) [0053] Embedded imageMagnetic stirrer, nitrogen inlet, thermometer and drying
Dry three with pressure equalizing dropping funnel with tube at the top
One neck, 900ml reagent grade in 1000ml round bottom flask
Glacial acetic acid was added. 8.33 g (0.080 mol) of malo
Acid and 18.03 g (0.040 mol) of 1,18-
Dicyclohexyl-1,3,16,18-tetraaza-
Add 2,17-octadecandione to the flask and stir
While heating slowly in an oil bath. Temperature of 85 ° C or higher
All solids dissolved in degrees. Keep the temperature at 85-90 ° C
Of acetic anhydride over a period of 1 hour.
It was dripped slowly into Rusco. After adding acetic anhydride, stir and dissolve
The liquid was heated at 90 ° C. for 7 hours and then cooled to room temperature. solution
Was filtered and evaporated to dryness on a rotary evaporator. solid
Was vacuum dried at 50 ° C. for 12 hours. > 97% crude product
Isolated in yield. Recrystallization of a sample of the crude product has a melting point (1
75-176 ° C), proton magnetic resonance spectrum, infrared
No significant change in the spectrum or ultraviolet spectrum
Was. (Example 16) (1,12-bis (3- [1-cyclohexyl-5-di
Azo-2,4,6 (1H, 3H, 5H) -pyrimidine
Lyonyl]) Synthesis of dodecane) [0056] Embedded image Magnetic stirrer, thermometer, pressure dropping funnel
Three-necked, 1000 ml round bottom frus with nitrogen and nitrogen inlet
The ice was cooled in an ice bath. 8.88 according to the synthesis method described above.
g (0.015 mol) of barbituric acid in 175 ml
Dissolved in dichloromethane and placed in a flask. 150ml
Of acetonitrile is then added to the barbituric acid solution
Was. The stirred solution was cooled to 3 ° C. Then 30 ml of aceto
6.51 g (0.033 mol) of p-tol in nitrile
Ensulfonyl azide was added to the reaction flask. 3.5
30 ml of 8 g (0.035 mol) of triethylamine
Into a dropping funnel and adjust the temperature to 3 ° C.
Into the reaction flask slowly over 60 minutes
Was added. Initially the solution was clear but at 3 ° C for 2 hours
It turned violet. After 3 hours at 3 ° C., the solution was <
Dry with a rotary evaporator at an addition bath temperature of 40 ° C
did. Vacuum the solid reddish residue at 40 ° C. for 24 hours
Dried. Dissolve crude material in minimal amount of dichloromethane
And silica gel packed with dichloromethane (Brin
kman # 7733) on the column
/ Chromatography eluting with acetonitrile
Was. An intermediate fraction was secured. Intermediate cut to solvent
Is evaporated to a total of 6.8 g (0.011 mol) of dry
The dried product was obtained with a yield of 71%.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル ジェームス マクファランド アメリカ合衆国ニュージャージー州 08846 ミドルセックス イースト グ リーンラウン アベニュー 212   ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (72) Inventor Michael James McFarland               United States New Jersey               08846 Middlesex East               Leanroad Avenue 212

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.構造式: 【化1】 及び 【化2】 〔但し、R1 及びR2 はC3 乃至C12アルキル基、シク
ロヘキシル基、ベンジル基及びアルキル部分がC2 乃至
6 であるアラルキル基より成る群から選ばれた置換基
であり、R3 及びR4 はC1 乃至C12アルキル基、シク
ロヘキシル基、ベンジル基及びアルキル部分がC2 乃至
6 であるアラルキル基より成る群から選ばれた置換基
であり、そしてR5 はα,ω−二置換C2 乃至C12アル
キル、メチレンジシクロヘキシル又はアルキル部分がC
1 乃至C6 であるジアルキルフェニレンより成る群から
選ばれたものである〕を有する化合物から選ばれた5−
ジアゾバルビツール酸の置換誘導体とフィルム形成性樹
脂からなる感光性フィルム。 2.フィルム形成性樹脂が水性アルカリ可溶の樹脂であ
る請求項1記載の感光性フィルム。 3.該誘導体が2乃至35乾燥重量%、該樹脂が65乃
至98乾燥重量%存在する請求項1又は2記載の感光性
フィルム。 4.該感光性フィルムが基材上に存在する請求項1〜3
のいずれか1項に記載の感光性フィルム。 5.(a)構造式: 【化3】 及び 【化4】 〔但し、R1 及びR2 はC3 乃至C12アルキル基、シク
ロヘキシル基、ベンジル基及びアルキル部分がC2 乃至
6 であるアラルキル基より成る群から選ばれた置換基
であり、R3 及びR4 はC1 乃至C12アルキル基、シク
ロヘキシル基、ベンジル基及びアルキル部分がC2 乃至
6 であるアラルキル基より成る群から選ばれた置換基
であり、そしてR5 はα,ω−二置換C2 乃至C12アル
キル、メチレンジシクロヘキシル又はアルキル部分がC
1 乃至C6 であるジアルキルフェニレンより成る群から
選ばれたものである〕を有する化合物から選ばれた5−
ジアゾバルビツール酸の置換誘導体2乃至35%乾燥重
量%; (b)水性アルカリ可溶の樹脂65乃至98乾燥重量
%;及び (c)溶媒;を含有していることを特徴とする感光性フ
ィルム形成用の組成物。
(57) [Claims] Structural formula: And [However, R 1 and R 2 are C 3 to C 12 alkyl group, a cyclohexyl group, a substituent a benzyl group and an alkyl moiety is selected from the group consisting of aralkyl groups are C 2 to C 6, R 3 and R 4 is a substituent selected from the group consisting of a C 1 -C 12 alkyl group, a cyclohexyl group, a benzyl group and an aralkyl group wherein the alkyl moiety is C 2 -C 6 , and R 5 is α, ω-dialkyl. When the substituted C 2 -C 12 alkyl, methylenedicyclohexyl or alkyl moiety is C
Selected from a compound having 1 to those selected from the group consisting of dialkyl phenylene is C 6] 5-
A photosensitive film comprising a substituted derivative of diazobarbituric acid and a film-forming resin. 2. The photosensitive film according to claim 1, wherein the film-forming resin is an aqueous alkali-soluble resin. 3. 3. The photosensitive film according to claim 1, wherein the derivative is present in an amount of 2 to 35% by dry weight and the resin is present in an amount of 65 to 98% by dry weight. 4. The photosensitive film is present on a substrate.
The photosensitive film according to any one of the above items. 5. (A) Structural formula: And [However, R 1 and R 2 are C 3 to C 12 alkyl group, a cyclohexyl group, a substituent a benzyl group and an alkyl moiety is selected from the group consisting of aralkyl groups are C 2 to C 6, R 3 and R 4 is a substituent selected from the group consisting of a C 1 -C 12 alkyl group, a cyclohexyl group, a benzyl group and an aralkyl group wherein the alkyl moiety is C 2 -C 6 , and R 5 is α, ω-dialkyl. When the substituted C 2 -C 12 alkyl, methylenedicyclohexyl or alkyl moiety is C
Selected from a compound having 1 to those selected from the group consisting of dialkyl phenylene is C 6] 5-
A photosensitive film comprising 2 to 35% by dry weight of a substituted derivative of diazobarbituric acid; (b) 65 to 98% by dry weight of an aqueous alkali-soluble resin; and (c) a solvent. A composition for forming.
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