JP2936957B2 - Resist material - Google Patents
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- JP2936957B2 JP2936957B2 JP5115306A JP11530693A JP2936957B2 JP 2936957 B2 JP2936957 B2 JP 2936957B2 JP 5115306 A JP5115306 A JP 5115306A JP 11530693 A JP11530693 A JP 11530693A JP 2936957 B2 JP2936957 B2 JP 2936957B2
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、特に超LSI製造用の
微細パターン形成材料として好適な化学増幅型レジスト
材料に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a chemically amplified resist material particularly suitable as a material for forming a fine pattern for the manufacture of VLSI.
【0002】[0002]
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
LSI技術の発展につれて、ICチップ中に集積するメ
モリーのビット数はメガビットのオーダーに突入してお
り、これに伴い配線パターンの微細化はサブミクロンの
ルールを要求されている。2. Description of the Related Art In recent years,
With the development of LSI technology, the number of bits of memory integrated in an IC chip has entered the order of megabits, and with this, sub-micron rules are required for finer wiring patterns.
【0003】このため、リソグラフィー用光源の波長は
微細パターニングに対してより有利なように紫外領域か
ら遠紫外領域へと単波長側に移りつつある。また、LS
I製造工程中のエッチング工程はRFプラズマによるド
ライエッチングが主流になっている。For this reason, the wavelength of a light source for lithography is shifting to a single wavelength side from an ultraviolet region to a far ultraviolet region so as to be more advantageous for fine patterning. Also, LS
In the etching process in the I manufacturing process, dry etching using RF plasma is mainly used.
【0004】このようなリソグラフィー技術の中にあっ
て、使用するレジスト材料には、使用する波長に対して
の感光性と透過性、耐ドライエッチング性等が要求され
る。これらの条件の下でホトリソグラフィー、特にはg
線やi線用リソグラフィーに使用されるレジストとして
は、使用する光の波長に対する光透過性、耐プラズマエ
ッチング性等の点から例えばノボラック系樹脂等の芳香
族系樹脂が好適に使用される。In such a lithography technique, a resist material to be used is required to have photosensitivity and transparency to a wavelength to be used, dry etching resistance, and the like. Under these conditions, photolithography, in particular g
As a resist used for lithography for lines and i-lines, an aromatic resin such as a novolak resin is preferably used from the viewpoint of light transmittance with respect to the wavelength of light to be used and resistance to plasma etching.
【0005】しかし、g線やi線よりも単波長にある水
銀の輝線、KrFやArFのエキシマレーザー光などの
遠紫外光の光源強度は、g線やi線の光源の強度よりも
けた違いに微弱であるので、これらの遠紫外光をホトリ
ソグラフィーに利用する場合、g線やi線のレジストと
して使用する従来型のレジスト材に対しては充分な露光
感度が得られず、また遠紫外光に対する光透過度が低下
するなどの問題点があり、このため新しいタイプのレジ
スト材が望まれていた。However, the intensity of the light source of far ultraviolet light such as mercury emission line and KrF or ArF excimer laser light having a single wavelength than that of the g-line or i-line is larger than that of the g-line or i-line light source. When utilizing such deep ultraviolet light for photolithography, sufficient exposure sensitivity cannot be obtained with respect to a conventional resist material used as a g-line or i-line resist. There are problems such as a decrease in light transmittance with respect to light, and thus a new type of resist material has been desired.
【0006】そこで、従来タイプのレジスト材に代わる
ものとして化学増幅タイプのレジスト材が検討されてお
り、例えば特開昭59−45439号公報には、酸に対
して不安定な反復的に存在する枝分かれした基を有する
重合体の一つであるp−tert−ブトキシカルボニル
オキシ−α−メチルスチレンと、放射光にさらされると
酸を生じる光重合開始剤、例えばジアリールヨードニウ
ム塩とを含むレジスト組成物を提案しており、このレジ
スト材は、遠紫外光にさらすとジアリールヨードニウム
塩が分解して酸を生じ、p−tert−ブトキシカルボ
ニルオキシ−α−メチルスチレンのp−tert−ブト
キシカルボニル基がこの酸で開裂して極性を持つ基が生
じる。Therefore, a chemically amplified resist material has been studied as a substitute for the conventional resist material. For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. Sho 59-45439 discloses a resist material which is unstable with respect to acid. A resist composition comprising p-tert-butoxycarbonyloxy-α-methylstyrene, which is one of polymers having a branched group, and a photopolymerization initiator which generates an acid when exposed to radiation, for example, a diaryliodonium salt. In this resist material, when exposed to far ultraviolet light, the diaryliodonium salt is decomposed to generate an acid, and the p-tert-butoxycarbonyl group of p-tert-butoxycarbonyloxy-α-methylstyrene is converted to Cleavage with an acid produces a polar group.
【0007】従って、このようにして露光した領域又は
未露光領域を塩基あるいは非極性溶媒で溶解して所望の
パターンを得ることができる。Accordingly, a desired pattern can be obtained by dissolving the thus exposed or unexposed area with a base or a nonpolar solvent.
【0008】また、特開昭62−115440号公報で
は、例えばポリ−4−tert−ブトキシ−α−メチル
スチレンをジ(tert−ブチルフェニル)ヨードニウ
ムトリフルオロメタンスルホネートと共にジグライムに
溶解した後に遠紫外光にて露光することを提案してお
り、これは上記特開昭59−45439号公報と同様の
反応機構により良好な解像度を得ることができる。Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-115440 discloses that, for example, poly-4-tert-butoxy-α-methylstyrene is dissolved in diglyme together with di (tert-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate and then exposed to far ultraviolet light. Exposure is proposed, and a good resolution can be obtained by the same reaction mechanism as in the above-mentioned JP-A-59-45439.
【0009】また、特開昭62−115440号公報に
は、ポリ−4−tert−ブトキシスチレンと酸発生剤
からなるレジスト材料も提案され、この提案と類似とし
たものとして特開平3−223858号公報の分子内に
tert−ブトキシ基を有する樹脂と酸発生剤からなる
二成分系レジスト材料の提案、更には特開平4−211
258号公報ではメチル基、イソプロピル基、tert
−ブチル基、テトラヒドロピラニル基、トリメチルシリ
ル基含有ポリヒドロキシスチレンと酸発生剤からなる二
成分系のレジスト材料が提案されている。Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-115440 also proposes a resist material comprising poly-4-tert-butoxystyrene and an acid generator. The publication proposes a two-component resist material comprising a resin having a tert-butoxy group in the molecule and an acid generator.
No. 258 discloses a methyl group, an isopropyl group, and tert.
A two-component resist material comprising a polyhydroxystyrene containing a -butyl group, a tetrahydropyranyl group and a trimethylsilyl group and an acid generator has been proposed.
【0010】しかしながら、本発明者の検討によると、
従来提案されている化学増幅型のベースポリマーとして
ヒドロキシスチレンの水酸基の一部をtert−ブトキ
シカルボニルオキシ基(以下、t−Boc基と称する)
で置換した樹脂は、熱安定性が非常に悪く、容易にt−
Boc基が脱離してしまうという問題点があった。ま
た、本発明者等の検討によれば、前述したようなヒドロ
キシスチレンのOH基を保護基で保護した樹脂と酸発生
剤からなる二成分系ポジ型レジスト材では、現像液に溶
解するようにするためには多くの保護基を分解する必要
がある。その際に、膜厚変化や膜内の応力或いは気泡の
発生等を引き起こす可能性が高い。[0010] However, according to the study of the present inventors,
As a chemically-amplified base polymer conventionally proposed, a part of the hydroxyl group of hydroxystyrene is replaced with a tert-butoxycarbonyloxy group (hereinafter referred to as a t-Boc group).
Is very poor in thermal stability, and easily replaced with t-
There was a problem that the Boc group was eliminated. According to the study of the present inventors, in a two-component positive resist material composed of an acid generator and a resin in which the OH group of hydroxystyrene is protected with a protecting group as described above, the resin is dissolved in a developing solution. To do so, it is necessary to decompose many protecting groups. At that time, there is a high possibility that a change in the film thickness, stress in the film, generation of bubbles, or the like is caused.
【0011】このように、従来提案されている化学増幅
系ポジ型レジスト材は多くの問題点を含んでおり、いま
だに実用に供することが難しい現状である。As described above, the conventionally proposed chemically amplified positive resist material has many problems, and it is still difficult to put it to practical use.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者等は、
高感度、高解像度、プロセス適応性に優れ、実用性の高
い化学増幅型レジスト材料につき鋭意検討を行った結
果、下記示性式(I)で示される樹脂をベース樹脂とし
て用い、これにオニウム塩を酸発生剤として配合すると
共に、更に酸不安定基を含有する溶解阻止剤を添加した
場合、従来技術に比べて膜厚変化や気泡発生をより少な
くすることができ、精密な微細加工に有利であり、超L
SI用のレジスト材料として非常に有効であることを知
見した。Means and Action for Solving the Problems The present inventors have
As a result of intensive studies on a chemically amplified resist material having high sensitivity, high resolution, excellent process adaptability, and high practicality, a resin represented by the following formula (I) was used as a base resin, and an onium salt was used. Is added as an acid generator, and when a dissolution inhibitor containing an acid labile group is further added, the change in film thickness and generation of bubbles can be reduced as compared with the prior art, which is advantageous for precise fine processing. And super L
It has been found that it is very effective as a resist material for SI.
【0013】[0013]
【化2】 (但し、R1及びR3は水素原子又はメチル基、R2 はt
ert−ブチル基を示し、m+n=1である。)Embedded image(However, R1And RThreeIs a hydrogen atom or a methyl group, RTwo Is t
tert-butyl group, m + n = 1. )
【0014】またこの場合、上記式(I)のベース樹脂
として、分子量分布Mw/Mnが1.0〜1.4の狭分散
ポリマーを用いることにより、解像度が顕著に増大し、
エキシマレーザー光による露光で0.4μm以下のレベ
ルにおいても優れた解像性を示すことを知見した。In this case, by using a narrowly dispersed polymer having a molecular weight distribution Mw / Mn of 1.0 to 1.4 as the base resin of the above formula (I), the resolution is remarkably increased,
It has been found that the excimer laser light exhibits excellent resolution even at a level of 0.4 μm or less.
【0015】即ち、上記式(I)のベース樹脂はレジス
ト材の主成分として公知であるが、これらの公知のレジ
スト材の主成分であるポリマーは、いずれもモノマーを
通常のラジカル重合又はカチオン重合することにより得
られており、この場合、ポリマーの分子量分布を制御し
たり、特にポリマーの分子量分布についての配慮がなさ
れておらず、得られるポリマーは広くてかつ不均一な分
子量分布を有するものとなる。That is, although the base resin of the above formula (I) is known as a main component of the resist material, any of the polymers which are the main components of the known resist material can be obtained by subjecting a monomer to ordinary radical polymerization or cationic polymerization. In this case, the molecular weight distribution of the polymer is not controlled, and no particular consideration is given to the molecular weight distribution of the polymer, and the obtained polymer has a broad and non-uniform molecular weight distribution. Become.
【0016】しかし、本発明者等は、これらの多分散度
のポリマーではエキシマレーザー光に対して十分対応で
きず、解像性を高め、エキシマレーザー光の露光により
超微細パターンを与えるためには、上記式(I)のベー
ス樹脂の分子量分布Mw/Mnを1.0〜1.4の範囲と
することが有効であることを知見した。However, the present inventors have found that these polymers having a polydispersity cannot sufficiently cope with excimer laser light, so that resolution is increased and an ultra-fine pattern is provided by excimer laser light exposure. It has been found that it is effective to set the molecular weight distribution M w / M n of the base resin of the above formula (I) in the range of 1.0 to 1.4.
【0017】このように分子量分布の狭いポリマーを用
いることによって、耐熱性の優れた樹脂ができること、
またこのようにして設計された樹脂を主成分とすること
により、紫外光や遠紫外光に対しても充分な露光感度が
得られ、かつ光強度が低下することがなく、しかも、ウ
エハー製造工程中の真空工程における真空度の低下、プ
ロセス雰囲気の汚染の誘発、ポリマーの溶解速度の遅速
などを生じることがないので、パターニングの不安定さ
が解消されて、超LSI等の製造に用いるレジスト材と
して好適であることを知見し、本発明をなすに至ったも
のである。By using such a polymer having a narrow molecular weight distribution, a resin having excellent heat resistance can be obtained.
Further, by using the resin thus designed as a main component, a sufficient exposure sensitivity to ultraviolet light or far ultraviolet light can be obtained, and the light intensity does not decrease. Since there is no reduction in the degree of vacuum in the middle vacuum process, no contamination of the process atmosphere, no slowing down of the dissolution rate of the polymer, etc., the instability of patterning is eliminated and the resist material used for the manufacture of VLSI etc. It has been found that the present invention is suitable for the present invention, and has led to the present invention.
【0018】従って、本発明は、(A)上記式(I)の
分子量分布Mw/Mnが1.0〜1.4であるベース樹
脂、(B)オニウム塩、(C)酸不安定基を含有する溶
解阻止剤を含有する化学増幅型レジスト材料を提供す
る。Accordingly, the present invention, (A) the above formula (I) the molecular weight distribution M w / M n is the base resin is 1.0 to 1.4 of, (B) an onium salt, (C) acid labile Provided is a chemically amplified resist material containing a dissolution inhibitor containing a group.
【0019】以下、本発明につき更に詳述すると、本発
明の化学増幅型レジスト材料の主成分((A)成分)
は、下記示性式(I)で示されるポリマーである。Hereinafter, the present invention will be described in more detail. The main component of the chemically amplified resist material of the present invention (component (A))
Is a polymer represented by the following descriptive formula (I).
【0020】[0020]
【化3】 (但し、R1及びR3は水素原子又はメチル基、R2 はt
ert−ブチル基を示し、m+n=1である。)Embedded image(However, R1And RThreeIs a hydrogen atom or a methyl group, RTwo Is t
tert-butyl group, m + n = 1. )
【0021】ここで、この式(I)のポリマーの分子量
分布Mw/Mnは、解像度を増大させるという点から1.
0〜1.4の範囲、好ましくは1.0〜1.3の範囲と
するもので、分子量分布が1.4を超えると解像度の低
下が著しくなる傾向を示す。Here, the molecular weight distribution M w / M n of the polymer of the formula (I) is obtained from the viewpoint of increasing the resolution.
The range is from 0 to 1.4, preferably from 1.0 to 1.3. When the molecular weight distribution exceeds 1.4, the resolution tends to be significantly reduced.
【0022】また、式(I)において、m+n=1であ
るが、残膜率、解像性、パターン形状等の点からmは
0.05〜0.5、好ましくは0.1〜0.3、より好
ましくは0.12〜0.25の範囲であることが推奨さ
れる。In the formula (I), m + n = 1, but from the viewpoints of the remaining film ratio, the resolution, the pattern shape, etc., m is 0.05 to 0.5, preferably 0.1 to 0.5. 3, more preferably in the range of 0.12 to 0.25.
【0023】上記ポリマーは例えばp−tert−ブト
キシスチレン或いはp−tert−ブトキシ−α−メチ
ルスチレンのモノマーを重合してポリ−p−tert−
ブトキシスチレン或いはポリ−p−tert−ブトキシ
−α−メチルスチレンを得た後、該ポリマーのエーテル
結合の一部を部分的に脱離することによって得られる。
ここで重合はラジカル重合、カチオン重合、アニオン重
合等の方法で実施可能である。次いで得られたポリマー
を更に必要に応じて、例えばメタノールを用いてポリマ
ー中の反応混合物を沈澱させて洗浄し、乾燥することに
より精製、単離することができる。通常、反応後のポリ
マーには未反応物、副反応物等が不純物として含有して
おり、このポリマーを含むレジスト材を超LSI等を製
造する際のレジストとして用いた場合、この不純物がウ
ェハー製造工程に悪影響を及ぼすことがあるので、精製
処理は充分に施すことが好ましい。更に得られたポリマ
ーの分子量分布がレジスト特性を大きく左右するので、
分子量分布を制御することが好ましく、この方法として
は、例えば分別により低分子量物を除去する等の方法で
分子量分布を1.0〜1.4の範囲に調整することがで
きる。The above-mentioned polymer is obtained, for example, by polymerizing a monomer of p-tert-butoxystyrene or p-tert-butoxy-α-methylstyrene to obtain poly-p-tert-butoxystyrene.
It can be obtained by obtaining butoxystyrene or poly-p-tert-butoxy-α-methylstyrene and then partially removing some of the ether bonds of the polymer.
Here, the polymerization can be performed by a method such as radical polymerization, cationic polymerization, or anionic polymerization. Next, the obtained polymer can be further purified and isolated as necessary by precipitating the reaction mixture in the polymer using, for example, methanol, washing and drying. Usually, the polymer after the reaction contains unreacted substances, by-products, and the like as impurities. When a resist material containing the polymer is used as a resist for manufacturing an ultra-large LSI or the like, the impurities are produced in a wafer. It is preferable that the purification treatment is sufficiently performed, since this may adversely affect the process. Furthermore, since the molecular weight distribution of the obtained polymer greatly affects the resist properties,
It is preferable to control the molecular weight distribution, and as this method, the molecular weight distribution can be adjusted to a range of 1.0 to 1.4 by, for example, removing low molecular weight substances by fractionation.
【0024】次いで、得られたポリマーのエーテル結合
を酸で部分的に切断し、示性式(I)で示されるポリマ
ーを得ることができる。この場合、エーテル結合の切断
反応はジオキサン、アセトン、アセトニトリル、ベンゼ
ン等の溶媒又はこれらの混合溶媒に溶解した後、塩酸、
臭化水素酸、パラトルエンスルホン酸ピリジニウム塩、
トリフルオロ酢酸等の酸を滴下することにより容易に行
うことができる。脱離の度合いは使用する酸によっても
異なるが、例えば塩酸の場合はエーテル結合のモル数に
対して0.1〜2倍の範囲で適宜選択することによって
調整可能である。エーテル結合の残留割合、即ちm値は
0.05〜0.5の範囲、好ましくは0.1〜0.3の
範囲、より好ましくは0.12〜0.25の範囲に調整
することが好ましい。Next, the ether bond of the obtained polymer is partially cleaved with an acid to obtain a polymer represented by the formula (I). In this case, the ether bond cleavage reaction is dissolved in a solvent such as dioxane, acetone, acetonitrile, or benzene or a mixed solvent thereof, and then hydrochloric acid,
Hydrobromic acid, pyridinium p-toluenesulfonate,
It can be easily carried out by dropping an acid such as trifluoroacetic acid. Although the degree of elimination varies depending on the acid used, for example, in the case of hydrochloric acid, it can be adjusted by appropriately selecting the molar number of the ether bond in the range of 0.1 to 2 times. It is preferable that the residual ratio of the ether bond, that is, the m value is adjusted in the range of 0.05 to 0.5, preferably in the range of 0.1 to 0.3, more preferably in the range of 0.12 to 0.25. .
【0025】次に、(B)成分のオニウム塩は、光の照
射により酸を発生する酸発生剤であり、ウェハーステッ
パーなどでレジスト膜中にオニウム塩が分解して発生し
た強酸が上記式(I)のポリマーのtert−ブトキシ
基を下記のように水酸基に開裂して、式(I)のポリマ
ーをアルカリ可溶性にするものである。Next, the onium salt of the component (B) is an acid generator that generates an acid upon irradiation with light, and the strong acid generated by the decomposition of the onium salt in the resist film by a wafer stepper or the like is represented by the above formula ( The tert-butoxy group of the polymer of I) is cleaved to a hydroxyl group as described below to render the polymer of formula (I) alkali-soluble.
【0026】[0026]
【化4】 Embedded image
【0027】このようなオニウム塩カチオン性光開始剤
の例として、下記式の化合物等を挙げることができ、更
に特開昭59−45439号、同62−115440
号、特開平1−300250号公報、米国特許第453
7854号等に開示されたオニウム塩カチオン性光開始
剤も使用することができるが、これらに制限されるもの
ではなく、光照射により酸を発生する物質であればよ
い。Examples of such an onium salt cationic photoinitiator include compounds represented by the following formulas. Further, JP-A-59-45439 and JP-A-62-115440.
No. JP-A-1-300250, U.S. Pat.
Onium salt cationic photoinitiators disclosed in No. 7854 and the like can also be used, but are not limited thereto, and may be any substance capable of generating an acid upon irradiation with light.
【0028】[0028]
【化5】 Embedded image
【0029】上記のオニウム塩カチオン性光開始剤の配
合量は、レジスト材全体の0.1〜15%(重量%、以
下同じ)、特に0.5〜1%とすることが好ましい。
0.1%未満ではポジ型のレジスト特性を示すが、感度
が低い。一方、酸発生剤の含量が増加するとレジスト感
度は高感度化する傾向を示し、15%より多くてもポジ
型の特性を示すが、含量の増加による更なる高感度化が
期待できないこと、高価なこと、レジスト内の低分子成
分の増加はレジスト膜の機械的強度を低下させること等
により含量は15%以下とするのが好適である。The amount of the above-mentioned onium salt cationic photoinitiator is preferably 0.1 to 15% (% by weight, the same applies hereinafter), particularly preferably 0.5 to 1% of the whole resist material.
If it is less than 0.1%, positive resist characteristics are exhibited, but sensitivity is low. On the other hand, when the content of the acid generator increases, the resist sensitivity tends to increase, and even when the content is more than 15%, a positive-type characteristic is exhibited. The content of the low-molecular component in the resist is preferably 15% or less by decreasing the mechanical strength of the resist film.
【0030】本発明のレジスト材には、上記(A),
(B)成分に加え、(C)成分として酸不安定基を含有
する溶解阻止剤を混合してなるものである。このような
溶解阻止剤としては、例えばビスフェノールAのOH基
をtert−ブトキシ基やtert−ブトキシカルボニ
ルオキシ基(t−Boc基)で1つ以上置換した化合物
が使用される。他の例としては下記のような溶解阻止剤
が例示されるが、特に解像性の点から酸不安定基の少な
くとも一つがtert−ブトキシカルボニルオキシ基で
あるものが好ましい。The resist material of the present invention includes the above (A),
In addition to the component (B), a dissolution inhibitor containing an acid labile group is mixed as the component (C). As such a dissolution inhibitor, for example, a compound in which one or more OH groups of bisphenol A are substituted with a tert-butoxy group or a tert-butoxycarbonyloxy group (t-Boc group) is used. As other examples, the following dissolution inhibitors are exemplified. Particularly, from the viewpoint of resolution, it is preferable that at least one of the acid labile groups is a tert-butoxycarbonyloxy group.
【0031】[0031]
【化6】 Embedded image
【0032】上記溶解阻止剤の配合量はレジスト材全体
の5〜40%がよい。5%未満では溶解阻止効果が小さ
く、40%より多いとレジストの機械的強度や耐熱性、
解像性が低下する場合がある。The amount of the dissolution inhibitor is preferably 5 to 40% of the whole resist material. If it is less than 5%, the dissolution inhibiting effect is small, and if it is more than 40%, the mechanical strength and heat resistance of the resist,
The resolution may decrease.
【0033】また、レジスト材料は通常その数倍量の有
機溶媒で溶解してレジスト材として使用するが、この有
機溶媒としては本発明のポリマーを主成分とするレジス
ト成分を充分に溶解することができ、かつレジスト膜が
均一に広がるようなものが選択される。具体的には酢酸
ブチル、キシレン、アセトン、セロソルブアセテート、
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、ジエチレングリコールジブチルエーテ
ル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、乳酸エチ
ル、乳酸メチル、乳酸プロピル、乳酸ブチル等が挙げら
れる。これら有機溶媒はその1種を単独で使用しても又
は2種以上を組み合わせてもよい。The resist material is usually used as a resist material by dissolving it in an organic solvent several times the amount of the resist material. As the organic solvent, a resist component mainly comprising the polymer of the present invention can be sufficiently dissolved. Those which can be formed and which spread the resist film uniformly are selected. Specifically, butyl acetate, xylene, acetone, cellosolve acetate,
Examples thereof include ethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, ethyl lactate, methyl lactate, propyl lactate, and butyl lactate. These organic solvents may be used alone or in a combination of two or more.
【0034】上記レジスト材の使用方法、光照射方法な
どは公知のリソグラフィー技術を採用して行なうことが
できるが、特に本発明のレジスト材は254〜193n
mの遠紫外光による微細パターニングに最適である。The method of using the resist material, the method of irradiating light, and the like can be performed by using a known lithography technique. In particular, the resist material of the present invention has a thickness of 254 to 193n.
It is most suitable for fine patterning with m deep ultraviolet light.
【0035】[0035]
【発明の効果】本発明により得られるポジ型レジスト材
料は、高エネルギー線に感応し、感度、解像性、プラズ
マエッチング耐性に優れている。しかもレジストパター
ンの耐熱性が優れている。また、パターンがオーバーハ
ング状になりにくく、寸法制御性に優れている。これら
の特性により、特にKrFエキシマレーザーの露光波長
での吸収が小さいため、微細でしかも基板に対して垂直
なパターンを容易に形成できる特徴がある。The positive resist material obtained according to the present invention is sensitive to high energy rays, and has excellent sensitivity, resolution and plasma etching resistance. Moreover, the heat resistance of the resist pattern is excellent. Further, the pattern is unlikely to be overhanging, and has excellent dimensional controllability. Due to these characteristics, the absorption at the exposure wavelength of the KrF excimer laser is small, so that a fine pattern perpendicular to the substrate can be easily formed.
【0036】[0036]
【実施例】以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体
的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるも
のではない。なお、実施例、比較例の説明に先立ち、ベ
ース樹脂の合成例を示す。EXAMPLES The present invention will be described below in detail with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples. Prior to the description of Examples and Comparative Examples, a synthesis example of a base resin will be described.
【0037】〔合成例〕500mlのフラスコに2.4
gの2,2’−アゾビスイソブチルニトリル、60gの
p−tert−ブトキシスチレン、ベンゼン120ml
を仕込み、フラスコ内を窒素置換後、この混合液を90
℃で7時間重合した。得られたポリマーをメタノールで
洗浄した後、乾燥した。このポリマーをGPCで分析し
たところ、重量平均分子量(Mw)が17000,分子
量分布(Mw/Mn)は2.01であった。なお、収率は
70%であった。[Synthesis Example] 2.4 in a 500 ml flask
g of 2,2'-azobisisobutylnitrile, 60 g of p-tert-butoxystyrene, 120 ml of benzene
, And the mixture in the flask is replaced with nitrogen.
Polymerized at 7 ° C. for 7 hours. The obtained polymer was washed with methanol and then dried. When this polymer was analyzed by GPC, the weight average molecular weight (M w ) was 17000, and the molecular weight distribution (M w / M n ) was 2.01. The yield was 70%.
【0038】該ポリマーを更にベンゼン/メタノール系
の溶媒に溶解し、分別処理を行った。このように分別処
理したポリマーを再度乾燥して、重量平均分子量150
00,分子量分布1.35のポリ−p−tert−ブト
キシスチレン29gを得た(ポリマーA)。The polymer was further dissolved in a benzene / methanol solvent and fractionated. The polymer fractionated in this manner was dried again to give a weight average molecular weight of 150.
Thus, 29 g of poly-p-tert-butoxystyrene having a molecular weight distribution of 1.35 was obtained (Polymer A).
【0039】また、上記と同様な方法によりp−ter
t−ブトキシ−α−メチルスチレンをラジカル重合した
後、分別処理して重量分子量1600,分子量分布1.
30のp−tert−ブトキシ−α−メチルスチレンポ
リマーを得た(ポリマーB)。Further, p-ter is prepared in the same manner as described above.
After radical polymerization of t-butoxy-α-methylstyrene, fractionation treatment is performed to obtain a weight molecular weight of 1600 and a molecular weight distribution of 1.
A p-tert-butoxy-α-methylstyrene polymer of 30 was obtained (Polymer B).
【0040】次に、得られたポリマーA又はB50gを
500mlのフラスコに仕込んだ後、アセトン200m
lに溶解した。その後、温度を60℃に昇温し、このフ
ラスコに下記の表1に示す量の酸を用いて約1時間かけ
て滴下して部分脱離反応を6時間行った後、フラスコを
冷却した。得られたポリマーを水洗、乾燥した後、FT
−IRで脱離化度を分析した。なお、脱離度は、151
2cm-1のフェニル基由来の吸収ピークと897cm-1
のt−ブチル基由来の吸収ピークの吸光度比から求め
た。Next, 50 g of the obtained polymer A or B was charged into a 500 ml flask, and 200 ml of acetone was added.
l. Thereafter, the temperature was raised to 60 ° C., and the amount of the acid shown in Table 1 below was dropped into this flask over about 1 hour to perform a partial desorption reaction for 6 hours. Then, the flask was cooled. After the obtained polymer is washed with water and dried, FT
The degree of desorption was analyzed by -IR. The desorption degree was 151
An absorption peak derived from a phenyl group at 2 cm -1 and 897 cm -1
Was determined from the absorbance ratio of the absorption peak derived from the t-butyl group.
【0041】[0041]
【表1】 [Table 1]
【0042】〔実施例1〕上記合成例で得られた樹脂C
(ポリ−tert−ブトキシスチレン−ポリヒドロキシ
スチレン)9.6g、酸発生剤として下記式(1)の化
合物を0.48g、溶解阻止剤として(2,2−ビス
〔p−(t−ブトキシカルボニルオキシ)フェニル〕プ
ロパンを1.92gを使用し、これらをジエチレングリ
コールジメチルエーテル66gに溶解した後、この溶液
を0.2μmのフィルターで濾過してレジスト溶液を調
製した。Example 1 The resin C obtained in the above synthesis example
9.6 g of (poly-tert-butoxystyrene-polyhydroxystyrene), 0.48 g of the compound of the following formula (1) as an acid generator, and (2,2-bis [p- (t-butoxycarbonyl) as a dissolution inhibitor Using 1.92 g of [oxy) phenyl] propane, these were dissolved in 66 g of diethylene glycol dimethyl ether, and this solution was filtered through a 0.2 μm filter to prepare a resist solution.
【0043】[0043]
【化7】 Embedded image
【0044】このレジスト溶液をシリコーン基板上に2
000rpmでスピン塗布し、ホットプレート上にて1
00℃で2分間プリベークした。膜厚は0.8μmであ
った。The resist solution was applied on a silicone substrate
Spin coating at 000 rpm and 1 on hot plate
Prebaked at 00 ° C for 2 minutes. The thickness was 0.8 μm.
【0045】加速電圧30kvの電子線で描画した後、
85℃で90秒PEB(PostExposure B
ake)を行った。2.4%のテトラメチルアンモニウ
ムヒドロキシド(TMAH)水溶液で1分間現像を行
い、水で30秒間リンスした。その結果、ポジ型の特性
を示し、D0感度は7μC/cm2であった。After drawing with an electron beam having an acceleration voltage of 30 kv,
PEB (PostExposure B at 85 ° C. for 90 seconds)
ake). Development was carried out with a 2.4% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) for 1 minute, followed by rinsing with water for 30 seconds. As a result, positive characteristics were exhibited, and the D 0 sensitivity was 7 μC / cm 2 .
【0046】また、電子線にかえて遠紫外線であるKr
Fエキシマレーザー光(波長248nm)で評価した場
合のD0感度は24mJ/cm2であった。Further, instead of the electron beam, Kr
D 0 sensitivity as assessed by the F excimer laser beam (wavelength 248 nm) was 24 mJ / cm 2.
【0047】KrFエキシマレーザー露光では0.28
μmのライン及びスペースパターンを、また、電子線露
光では0.22μmのライン及びスペースを解像した。0.28 in KrF excimer laser exposure
A line and space pattern of μm was resolved, and a line and space of 0.22 μm was resolved by electron beam exposure.
【0048】〔実施例2〕樹脂Cの代りに樹脂D(ポリ
−tert−ブトキシスチレン−ポリヒドロキシスチレ
ン)を用いた以外は実施例1と同様な方法でレジスト溶
液を調製し、評価した。その結果、電子線感度は8.4
μC/cm2、KrF感度は28mJ/cm2であり、実
施例1と同程度の解像性を有していることを確認した。
また、KrF露光では垂直な側壁をもつパターンを形成
し得ることを確認した。Example 2 A resist solution was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that resin D (poly-tert-butoxystyrene-polyhydroxystyrene) was used instead of resin C. As a result, the electron beam sensitivity was 8.4.
μC / cm 2 , KrF sensitivity was 28 mJ / cm 2 , and it was confirmed that the sample had the same resolution as that of Example 1.
It was also confirmed that a pattern having vertical side walls could be formed by KrF exposure.
【0049】〔実施例3〕樹脂E(ポリ−tert−ブ
トキシ−α−メチルスチレン−ポリヒドロキシスチレ
ン)及び酸発生剤に下記式(2)で示されるオニウム塩
を用いた以外は実施例1と同様にレジストを調製した。Example 3 Example 1 was repeated except that the resin E (poly-tert-butoxy-α-methylstyrene-polyhydroxystyrene) and an onium salt represented by the following formula (2) were used as the acid generator. Similarly, a resist was prepared.
【0050】[0050]
【化8】 Embedded image
【0051】PEBを90℃で90秒間行った結果、ポ
ジ型の特性を示すことを確認し、電子線の感度は6.5
μC/cm2であった。本レジストも実施例1の現像条
件に対して膜べりは2%程度と良好で、0.22μmラ
イン及びスペースを解像した。一方、KrFエキシマレ
ーザー露光によっても評価し、0.28μライン及びス
ペースを解像した。As a result of performing PEB at 90 ° C. for 90 seconds, it was confirmed that the film exhibited positive-type characteristics. The electron beam sensitivity was 6.5.
μC / cm 2 . This resist also had good film loss of about 2% with respect to the developing conditions of Example 1, and resolved 0.22 μm lines and spaces. On the other hand, evaluation was also made by KrF excimer laser exposure, and 0.28 μ lines and spaces were resolved.
【0052】〔比較例〕20mlのトルエンを溶媒とし
た20gのp−tert−ブトキシスチレンモノマーに
0.40gの2,2−アゾビスイソブチルニトリルを溶
解した溶液を窒素雰囲気下70℃で5時間反応させた。
生成した重合物をメタノールで洗浄後乾燥し、ポリ−t
ert−ブトキシスチレン14gを得た。このものはG
PCで重量平均分子量(Mw)9000,分散度(Mw/
Mn)1.90であった。次いで、この重合物を15%
塩酸水(3.0倍モル)で6時間部分脱離した。脱離化
度は100%であった。次いで、洗浄、乾燥した後、更
にピリジン100mlに溶解し、この溶液にジ−ter
t−ブチル−ジカーボネートを用いてt−Boc化反応
した。t−Boc化率はNMRの測定結果から20モル
%であった。Comparative Example A solution prepared by dissolving 0.40 g of 2,2-azobisisobutylnitrile in 20 g of p-tert-butoxystyrene monomer using 20 ml of toluene as a solvent was reacted at 70 ° C. for 5 hours in a nitrogen atmosphere. I let it.
The resulting polymer was washed with methanol and dried, and
14 g of tert-butoxystyrene were obtained. This one is G
The weight average molecular weight (M w ) of the PC was 9,000, and the degree of dispersion (M w /
Mn ) 1.90. Next, 15% of this polymer was used.
The mixture was partially desorbed with hydrochloric acid (3.0-fold mol) for 6 hours. The degree of elimination was 100%. Next, after washing and drying, the resultant was further dissolved in 100 ml of pyridine.
A t-Boc reaction was performed using t-butyl-dicarbonate. The t-Boc conversion was 20 mol% from the result of NMR measurement.
【0053】この重合体と、実施例1で用いた酸発生
剤、溶解阻止剤、溶剤を用いてレジストを調製した。実
施例1と同様にKrFエキシマステッパーで露光を実施
した。その結果、得られたパターンは、0.4μmまで
は解像したが、それ以下の微細パターンは解像できなか
った。A resist was prepared using this polymer, the acid generator, dissolution inhibitor and solvent used in Example 1. Exposure was performed using a KrF excimer stepper in the same manner as in Example 1. As a result, the obtained pattern was resolved up to 0.4 μm, but a fine pattern smaller than 0.4 μm could not be resolved.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 健一 新潟県中頸城郡頸城村大字西福島28−1 信越化学工業株式会社 合成技術研究 所内 (72)発明者 丸山 和政 新潟県中頸城郡頸城村大字西福島28−1 信越化学工業株式会社 合成技術研究 所内 (56)参考文献 特開 平6−167811(JP,A) 特開 平5−265214(JP,A) 特開 平5−204157(JP,A) 特開 平6−43651(JP,A) 特開 平4−211258(JP,A) 特開 平3−223858(JP,A) 特開 平2−177031(JP,A) 特開 平4−195138(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G03F 7/039 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Kenichi Ito 28-1 Nishifukushima, Kazagi-mura, Nakakushiro-gun, Niigata Pref. Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. 28-1 Nishi-Fukushima, Shinjuku-mura, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Synthetic Technology Laboratory (56) References JP-A-6-167811 (JP, A) JP-A-5-265214 (JP, A) JP-A-5-204157 ( JP, A) JP-A-6-43651 (JP, A) JP-A-4-21258 (JP, A) JP-A-3-223858 (JP, A) JP-A-2-1777031 (JP, A) JP Hei 4-195138 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) G03F 7/039
Claims (1)
ert−ブチル基を示し、m+n=1である。)で示さ
れ、分子量分布Mw/Mnが1.0〜1.4であるベース
樹脂と、オニウム塩と、酸不安定基を含有する溶解阻止
剤とを含有することを特徴とする化学増幅型レジスト材
料。1. The following chemical formula (I): (However, R 1 and R 3 are a hydrogen atom or a methyl group, and R 2 is t
tert-butyl group, m + n = 1. ), Comprising a base resin having a molecular weight distribution M w / M n of 1.0 to 1.4, an onium salt, and a dissolution inhibitor containing an acid labile group. Amplification type resist material.
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