JP3510503B2 - フォトレジスト用重合体混合物及びこれを含むフォトレジスト組成物 - Google Patents
フォトレジスト用重合体混合物及びこれを含むフォトレジスト組成物Info
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Description
質に係り、特に写真蝕刻工程に用いられるフォトレジス
ト用重合体混合物及びこれを含むフォトレジスト組成物
に関する。
ップの集積度が増加することにより、0.25μmのデ
ザインルールによる微細パターンの形成が切実に要求さ
れている。このようなパターンの微細化要求に応じて、
従来のg−ライン(436nm)及びi−ライン(36
5nm)よりさらに短波長の深紫外線(deep−U
V:248nm)を用いてパターンを形成する必要性が
提起された。しかし、深紫外線を用いる場合、従来の光
源と同一なエネルギードーズを照射すると少数の光子の
みが伝えられるため、従来と同じ写真工程の結果を得る
ためにはさらに大きな露光エネルギーのドーズが要求さ
れる。これにより、従来と類似したドーズで深紫外線を
照射しても向上した感光度により容易に感光しうる化学
増幅型フォトレジスト(Chemically Amplified Photore
sist)という新たな概念の材料が導入された。
解抑制基として酸触媒により容易に加水分解される基
(acid-labile group)が結合した重合体と、露光によ
り酸(H+、proton)を発生する光酸発生剤(photosen
sitive acid generator)で構成される。このような化
学増幅型フォトレジストを露光させると、光酸発生剤よ
り酸が生成し、このように生成した酸が触媒作用をして
重合体の骨格に結合した溶解抑制基を加水分解させて重
合体の極性(例:溶解度)を変化させる。また、酸の拡
散により重合体の酸加水分解反応が連鎖的に発生し、高
透明度を保ちながらパターンが形成できるようになる。
の前後にどのくらいの溶解度差を有するかを示す指標の
コントラストは、重合体の骨格に結合した酸により化学
反応を起こす基により決定される。
により化学反応を起こす基としてt−ブトキシカルボニ
ル(t-butoxycarbonyl:t−BOC)基を使用した重合
体を含む化学増幅型フォトレジストが開示されている。
ストでは、熱分解温度(thermal decomposition temper
ature:Td)がガラス転移温度(glass transition te
mperature:Tg)より低い。従って、露光前に有機溶
剤を揮発させ、フォトレジスト膜質を固くするためにガ
ラス転移温度以上にべークすれば、フォトレジストが熱
分解してしまう問題点がある。反面、熱分解を防止する
ためにプリべークを十分に行わないと、空気内の汚染物
質(airborne contaminant)が露光したフォトレジスト
膜の表面に吸着して酸触媒反応を妨害する。従って、T
−topプロファイルのような不良プロファイルのパタ
ーンが生成する。
する技術的課題は、コントラストが大きく、熱的特性に
優れた化学増幅型フォトレジスト用重合体混合物を提供
することにある。
は、コントラストが大きくて高解像度でパターンが形成
でき、かつ熱的特性に優れたフォトレジスト組成物を提
供することにある。
るための本発明による化学増幅型フォトレジスト用重合
体混合物は、(a)重合体の骨格に酸により化学反応を
起こす−CH(CO2 R0 )2 基(ただし、R0 は炭化
水素基である。){以下、ジアルキルマロン酸エステル
(acid-labile dialkylmalonate)基ともいう}が結合
してなる、2つ以上のモノマーが重合した重合体と、
(b)(メタ)アクリル酸誘導体モノマーと1つ以上の
他のモノマーとが重合した重合体またはアルコキシスチ
レンモノマーと1つ以上の他のモノマーとが重合した重
合体の混合物である。(a)及び(b)の混合比は0.
1:0.9乃至0.5:0.5(重量比であり、全体は
1である)である。ここで、アルコキシスチレンモノマ
ーのアルコキシとは炭素数1ないし10のものが好まし
い。
(以下、ジアルキルマロン酸エステル基ともいう)は、
−CH(CO2C4H9)2(以下、ジ−t−ブチルマ
ロン酸エステル(di-t-butyl malonate)基ともいう)
または−CH(CO2C5H9O)2(以下、ジ−テト
ラヒドロピラニルマロン酸エステル(di-tetrahydropyr
anyl malonate)基ともいう)であることが望ましい。
述した重合体混合物と、重合体混合物との総重量を基準
として1〜15重量%である光酸発生剤を含むことが好
ましい。さらに望ましくは、有機塩基、例えばアミン誘
導体をさらに含む。特に、重合体混合物の総重量を基準
として0.01〜2.0重量%である有機塩基をさらに
含むことが望ましい。
レジスト用重合体混合物、その製造方法について説明す
る。また、フォトレジスト用重合体混合物を含むフォト
レジスト組成物及びこれを用いた望ましい写真蝕刻工程
について説明する。しかし、本発明は下記実施態様に限
定されず、多様な形に具現され、ただ本実施態様は本発
明が完全に開示されるようし、当業者に発明の範囲を完
全に知らせるために提供されるものである。
は重合体の骨格に酸により化学反応を起こすジアルキル
マロン酸エステル基が結合してなる、2つ以上のモノマ
ーが重合した重合体と(メタ)アクリル酸誘導体モノマ
ーと1つ以上の他のモノマーとが重合した重合体または
アルコキシスチレンモノマーと1つ以上の他のモノマー
とが重合した重合体の混合物である。この際、ジアルキ
ルマロン酸エステル基はジ−t−ブチルマロン酸エステ
ルまたはジ−テトラヒドロピラニルマロン酸エステルで
あることが望ましい。ジアルキルマロン酸エステル基の
結合した重合体と(メタ)アクリル酸誘導体をモノマー
として含む重合体またはアルコキシスチレンをモノマー
として含む重合体の混合比は0.1:0.9乃至0.
5:0.5である。
ォトレジスト用重合体混合物は、下記化学式1で示され
る二元共重合体と下記化学式2で示される二元共重合体
との混合物である: <化学式1>
またはテトラヒドロピラニル基であり、R2 、R3 及び
R4 は水素原子またはメチル基であり、m、n、x及び
yは整数であり、m/(m+n)は0.01〜0.5で
あり、y/(x+y)は0.01〜0.5である。
との混合比は0.1:0.9乃至0.5:0.5であ
り、各重合体の重量平均分子量は5,000〜100,
000であることが望ましい。
り、R2 、R3 は水素原子であり、化学式2のR4 は水
素であり、R5 はt−ブチル基またはテトラヒドロピラ
ニル基であることが望ましい。
り、R2 、R3 は水素原子であり、化学式2のR4 はメ
チル基であり、R5 はt−ブチル基またはテトラヒドロ
ピラニル基であることが望ましい。
ォトレジスト用重合体混合物は、化学式1で示される二
元重合体と下記化学式3で示される二元重合体との混合
物であることが望ましい: <化学式1>
トラヒドロピラニル基であり、R2及びR3 は水素原子
またはメチル基であり、R7 はアルコキシ−1−エチ
ル、テトラヒドロピラニル、t−ブチルまたはt−ブト
キシカルボニル基であり、m、n、x及びyは整数であ
り、m/(m+n)は0.01〜0.5であり、y/
(x+y)は0.01〜0.5である。化学式1の重合
体と化学式3の重合体との混合比は0.1:0.9乃至
0.5:0.5であり、各重合体の重量平均分子量は
5,000〜100,000であることが望ましい。
り、R2 とR3 は水素原子であり、化学式3のR7 がエ
トキシ−1−エチル、テトラヒドロピラニル、t−ブチ
ル及びt−ブトキシカルボニルよりなる基から選択され
た何れか一つであることが望ましい。
の混合物と、重合体混合物との総重量を基準として1〜
15重量%の光酸発生剤で構成されることが好ましい。
する物質が使われることが望ましい。従って、トリアリ
ールスルホニウム塩、ジアリールヨードニウム塩または
スルホン酸が使用されうる。例えば、トリアリールスル
ホニウム塩としては、トリフェニルスルホニウムトリフ
レート(triphenyl sulfonium triflate)またはトリフ
ェニルスルホニウムアンチモン酸塩(triphenyl sulfon
ium antimonate)が、ジアリールヨードニウム塩として
は、ジフェニルヨードニウムトリフレート(diphenylio
donium triflate)、ジフェニルヨードニウムアンチモ
ン酸塩、メトキシジフェニルヨードニウムトリフレート
(methoxy diphenyl idonium triflate)またはジ−t
−ブチルジフェニルヨードニウムトリフレート(di-t-b
utyl diphenyl iodonium triflate)が、スルホン酸塩
としては、2,6−ジニトロベンジルスルホン酸塩、ピ
ロガロールトリス(アルキルスルホン酸塩)等が挙げら
れる。
組成物は、重合体混合物の総重量を基準として0.01
〜2.0重量%の有機塩基添加剤をさらに含む。有機塩
基添加剤としては、トリエチルアミン、トリイソブチル
アミン、ジエタノールアミンまたはトリエタノールアミ
ンが使われる。有機塩基添加剤は、露光後、露光部に存
在する酸が非露光部に拡散してパターンの臨界寸法を減
少させる問題点を防止する。
により化学反応を起こす基としてジアルキルマロン酸エ
ステル基を含む。ジアルキルマロン酸エステル基は大き
な基であって、露光により光酸発生剤から発生した酸の
作用によりマロン酸に加水分解される。従って、露光前
後の溶解度差、即ちコントラストが著しく増加しうる。
また、熱的に安定なジアルキルマロン酸エステル基と光
酸発生剤を含む本発明によるフォトレジスト組成物は、
ガラス転移温度(約130℃)以上の温度でも熱的安定
性を有する。
合体の製造方法 1−1.モノマーの製造:ジアルキルマロニルメチルス
チレン(化合物II)の製造 下記反応式1のように有機溶剤、例えば水素化ナトリウ
ムの溶解したテトラヒドロフラン(THF)溶液にジア
ルキルマロン酸エステル(I)を溶解させた後、この溶
液にクロロメチルスチレンを添加し、置換反応によりジ
アルキルマロニルメチルスチレン(II)を製造する: <反応式1>
トラヒドロピラニル基である。
アルキルマロニルメチルスチレン(II)、アセトキシ
スチレンまたはアセトキシスチレン誘導体(化合物II
I)モノマーよりなる二元共重合体(IV)の製造 前記二元共重合体の製造工程は下記反応式2の通り進行
する: <反応式2>
トラヒドロピラニル基であり、R2及びR3 は水素原子
またはメチル基であり、m及びnは整数であり、m/
(m+n)は0.01〜0.5である。
(II)とアセトキシスチレンまたはアセトキシスチレ
ン誘導体(III)を有機溶媒、例えばトルエン(TOLU
ENE)に溶解させた後、重合開始剤、例えばアゾビスイ
ソブチロニトリル(AIBN)を添加し重合反応を進行
して二元共重合体(IV)を製造する。
ル化 下記反応式3のように前記二元共重合体(IV)に有機
塩基を処理して脱アセチル化させて化学式1で示され、
重量平均分子量が5,000〜100,000の二元共
重合体(V)を完成する。塩基(BASE)としては水酸化
アンモニウムまたはヒドラジンを使用する: <反応式3>
造方法 2−1.二元共重合体(VIII)の製造:アセトキシ
スチレン(VI)及び(メタ)アクリル酸誘導体(化合
物VII)モノマーで構成された二元共重合体(VII
I)の製造 前記二元共重合体の製造工程は下記反応式4の通り進行
する: <反応式4>
トラヒドロピラニル基であり、R4は水素原子またはメ
チル基であり、x及びyは整数であり、y/(x+y)
は0.01〜0.5である。
(メタ)アクリル酸誘導体(VII)を有機溶媒に溶解
させた後、重合開始剤を添加し重合反応を進行して二元
共重合体(VIII)を完成する。
セチル化 下記反応式5のように前記二元共重合体(VIII)に
塩基を処理して脱アセチル化反応させて化学式2で示さ
れ、重量平均分子量が5,000〜100,000の二
元共重合体(IX)を完成する: <反応式5>
を用いた写真蝕刻方法 本発明の第1実施態様によれば、重合体の骨格に酸によ
り化学反応を起こすジアルキルマロン酸エステル基が結
合してなる2つ以上のモノマーが重合した重合体(例:
化学式1で示される二元重合体)と(メタ)アクリル酸
誘導体をモノマーとして含む重合体(例:化学式2で示
される二元重合体)を0.1:0.9乃至0.5:0.
5の混合比で混合した後、適切な溶媒に溶解させる。
て1〜15重量%の光酸発生剤を前記溶媒に混合して化
学増幅型フォトレジスト組成物を製造する。光酸発生剤
としては、熱的に安定したトリアリールスルホニウム
塩、ジアリールヨードニウム塩またはスルホニウム塩を
使用することが望ましい。
0.01〜2.0重量%の有機塩基添加剤をさらに添加
して、フォトレジスト組成物を完成することが望まし
い。有機塩基添加剤としては、トリエチルアミン、トリ
イソブチルアミン、ジエタノールアミンまたはトリエタ
ノールアミンを使用することが望ましい。
骨格に酸により化学反応を起こすジアルキルマロン酸エ
ステル基が結合してなる2つ以上のモノマーを重合した
重合体(例:化学式1で示される二元重合体)とアルコ
キシスチレンをモノマーとして含む重合体(例:化学式
3で示される二元重合体)を0.1:0.9乃至0.
5:0.5の混合比で混合した後、適切な溶媒に溶解さ
せる。次いで、光酸発生剤と有機塩基とを第1実施態様
と同じ方法で混合してフォトレジスト組成物を完成す
る。
フォトレジスト組成物は、一般の写真蝕刻工程に使用さ
れうる。特に、露光源として深紫外線を使用してデザイ
ンルールが0.25μm以下の微細パターンを形成する
に適する。
成されている基板上に前述したフォトレジスト組成物を
塗布して、所定の厚さのフォトレジスト膜を形成する。
次いで、フォトレジスト膜に対するプリべークを行う。
酸により化学反応を起こすジアルキルマロン酸エステル
基の結合した本発明によるフォトレジスト組成物はガラ
ス転移温度(Tg:約130℃)より熱分解温度(T
d:約170℃以上)が高いため、プリべークの段階時
高温熱処理が可能である。従って、空気中の汚染物質に
よるフォトレジスト膜の損傷を効率よく防止しうる。
線を使用して所定のパターンが形成されたマスクを使用
してフォトレジスト膜を露光させる。露光によりフォト
レジスト膜内の光酸発生剤から酸が発生し、このように
発生された酸が触媒作用をしてジアルキルマロン酸エス
テルをマロン酸で加水分解する。従って、露光された部
分のフォトレジスト膜の極性と非露光された部分のフォ
トレジスト膜の極性とが著しく差が出る。つまり、コン
トラストが著しく増加する。
ジスト膜を再熱処理する(露光後処理)。露光後熱処理
は露光部内に酸触媒による加水分解反応をさらに活性化
させるために実施することである。つまり、露光部内の
ジアルキルマロン酸エステルを全てマロン酸に転換させ
てコントラストを増加させるために実施することであ
る。
途で使用したか、またはネガティブ用途で使用したかに
応じて適切な現像液を使用して現象工程を実施する。以
後の工程は通常の工程を使用してフォトレジストパター
ンを完成する。
してフォトレジストパターンを形成すると良好なプロフ
ァイルのパターンを高解像度で形成しうる。
物、これを含むフォトレジスト組成物を製造した実施
例、及びこれを用いて写真蝕刻工程を行った実施例を説
明する。しかし、この実施例が本発明を制限することは
ない。
Fに溶解させた後、ゲル透過クロマトグラフィーを用い
て測定した。
ルスチレン(DBMST)モノマーの製造>水素化ナト
リウム(0.12mol) 4.8gをTHF(250
mL)に溶解させた。ここに、ジ−t−ブチルマロン酸
エステル(0.11mol) 25gを徐々に滴下した
後、約1時間反応させた。その後、クロロメチルスチレ
ン(0.1mol)を0℃で徐々に滴下した後、常温で
約12時間反応させた。置換反応の終了後、反応物を過
量の水に溶解させた後、塩酸を用いて中和させた後、ジ
エチルエチレンを用いて抽出した。
て乾燥させた後、カラムクロマトグラフィを用いて反応
生成物を分離した(収率65%)。
で核磁気共鳴(nuclear magnetic resonance:以下NM
R)及びフーリエ変換赤外線(Fourier transform infr
aredradiation:以下、FT−IRと称する)分光分析
し、その結果は次の通りである。
1.4(s,18H),3.1(d,2H),3.5
(t,1H),5.2(dd,1H), 5.7(d
d,1H),6.6(dd,1H),7.2(m,4
H) FT−IR(NaCl)(cm-1 ):2978(C−
H、t−ブチル),1727(C=O),1369,1
140,847 <実施例2:DBMST及びアセトキシスチレン(以
下、ASTと称する)モノマーで構成された二元共重合
体(DBMST−AST)の製造>DBMST(9mm
ol) 3gとAST(27mmol) 4.5gをト
ルエン(35mL)に溶解させた。ここに、AIBN
0.35gを添加し、窒素ガスで約1時間パージした
後、70℃の温度で約24時間重合させた。
キサン(約10倍)に沈殿させた後、沈殿物を約50℃
に保たれる真空オーブン内で約24時間乾燥させて反応
生成物を分離した(収率70%)。
Tモノマーで構成された二元共重合体であって、重量平
均分子量は11,157で、多分散度は1.6であっ
た。そして、FT−IR分析結果は次の通りであった。
79(C−H,t−ブチル),1767(C=O,acet
yl),1727(C=O,マロニル),1369, 1
216 <実施例3:脱アセチル化された二元共重合体(DBM
ST−ヒドロキシスチレン(以下、HSTと称する))
の製造>実施例2で製造された二元共重合体(10g)
を、水酸化アンモニウム(28%溶液、10mL)とメ
タノール(50mL)との混合溶液に約4時間還流させ
て脱アセチル化反応を施した。次いで、反応物を過量の
水で徐々に沈殿させた。
のn−ヘキサンに再沈殿させた。沈殿物を50℃の真空
オーブンで乾燥させて反応生成物を分離した(収率90
%)。
の比、即ちDBMST:HSTが25:75の二元共重
合体であって、重量平均分子量は9438、多分散度は
1.6、紫外線に対する透過率(%/μm)は74%で
あった。そして、FT−IR分析結果は次の通りであ
る。
40(O−H),2980(C−H,t−ブチル),1
728(C=O),1513,1369,1145 他の製造工程条件は全て同一にしてモノマーの比、即ち
DBMST:HST値を異にして製造した各二元共重合
体の重量平均分子量(Mw)、多分散度及び紫外線に対
する透過率(%/μm)を測定した。また、光酸発生剤
としてトリフェニルスルホニウムトリフレート(以下、
TPSOTfと称する)を二元共重合体の重量を基準と
して2.0重量%で混合させたフォトレジスト組成物を
以って、0.30μmの線幅を有するパターンを形成す
るに必要な最適露光エネルギー(mJ/cm2 )も測定
した。
ル酸(以下、BAと称する)よりなる二元共重合体(A
ST−BA)の製造>BA(60mmol) 7.8g
とAST(120mmol) 20gをトルエン(14
0mL)に溶解させた。AIBNを1.48g添加する
以外は、実施例2と同様に行って反応生成物を分離した
(収率75%)。
マーよりなる二元共重合体であって、重量平均分子量は
12,017、多分散度は1.83であって。そして、
FT−IR分析結果は次の通りであった。
78(C−H,t−ブチル),1767(C=O,acet
yl),1727(C=O),1506,1369(C−
H,t−ブチル),1217(C−O). <実施例5:脱アセチル化された二元共重合体(HST
−BA)の製造>実施例4で製造された二元共重合体
(10g)を実施例3と同じ方法で脱アセチル化させ
た。得られた反応生成物はBAとHSTモノマーよりな
る二元共重合体であって、重量平均分子量は1143
8、多分散度は1.82、紫外線に対する透過率(%/
μm)は74%であった。そして、FT−IR分析結果
は次の通りである。
97(O−H),2978(C−H,t−ブチル),1
699(C=O),1513,1369(C−H,t−
ブチル),1231(C−O). <実施例6:ポリ(エトキシ−1−エトキシスチレン−
HST)の製造>ポリ(HST)(12g)をTHF
(60mL)に溶解させた後、エチルビニルエーテル
(3.6g)を添加した。p−トルエンスルホン酸(以
下、p−TSAと称する)を触媒量分添加した後、約4
0℃に12時間反応させた。反応終了後、反応物を過量
の水に徐々に滴下した後、炭酸カリウムを用いて中和さ
せた。
のn−ヘキサンに再沈殿させた。沈殿物を50℃の真空
オーブンで乾燥させて反応生成物を分離した(収率85
%)。
12285、多分散度は1.67、紫外線に対する透過
率(%/μm)は73%であった。
ジヒドロ−2−ピランを用いた二元共重合体の製造>エ
チルビニルエーテルの代りに3,4−ジヒドロ−2−ピ
ラン(4.2g)を使用する以外は、実施例6と同様に
施してテトラヒドロピラノキシスチレンとヒドロキシス
チレンをモノマーとして含む二元共重合体を製造した
(収率90%)。
13,587、多分散度は1.74、紫外線に対する透
過率(%/μm)は72%であった。
とポリ(HST−BA)とを混合したフォトレジスト組
成物の製造及びこれを用いた写真蝕刻工程>実施例3で
製造したポリ(DBMST−HST)(0.3g)と実
施例5で製造したポリ(HST−BA)(0.7g)を
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
(以下、PGMEAと称する)(6g)に完全に溶解さ
せた後、ここに光酸発生剤としてTPSOTf(0.0
4g)を加えて十分に撹拌した。次いで、前記混合物を
0.2μmフィルターを用いてろ過してフォトレジスト
組成物を得た。
ングしようとする物質層の形成されているウェーハ上に
約0.5μmの厚さにスピンコーティングした。フォト
レジスト組成物がコーティングされた前記ウェーハを約
140℃の温度で約90秒間ソフトベーキングし、0.
30μmの線幅を有するパターンを限定するマスクと開
口数(NA)の0.45であるKrFエキシマレーザー
を用いて露光した後、ポストベーキングした。その後、
2.38重量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシ
ドで60秒間現像してフォトレジストパターンを形成し
た。このように形成されたフォトレジストパターンを使
用して前記物質層を蝕刻した。
の線幅を有するプロファイルに優れたフォトレジストパ
ターンが形成できた。
T−HST)とポリ(HST−BA)との混合比を異に
して製造したフォトレジスト組成物について写真工程を
行って、0.30μmの線幅のパターンを形成するに最
適の露光エネルギーを測定した。測定結果を下記表2に
示す。
とポリ(HST−BA)とを混合したフォトレジスト組
成物の製造及びこれを用いた写真蝕刻工程>有機塩基と
してジエタノールアミン(2mg)をさらに添加し、ソ
フトベーキングを130℃で行う以外は、実施例8と同
じ方法でフォトレジスト組成物を製造して写真蝕刻工程
を実施した。
30μmの線幅を有するプロファイルに優れたフォトレ
ジストパターンが形成できた。また、これを利用してパ
ターンプロファイルに優れた物質層パターンが形成でき
た。
T)とポリ(エトキシ−1−エトキシスチレン(EES
T)−HST)との混合物を用いたフォトレジスト組成
物の製造及びこれを用いた写真蝕刻工程>ポリ(HST
−BA)(0.7g)の代わりにポリ(EEST−HS
T)(0.7g)を使用し、ソフトベーキングを130
℃で行う以外は、実施例8と同様にフォトレジスト組成
物を製造し、これを用いて写真蝕刻工程を実施した。
の線幅を有するプロファイルに優れたフォトレジストパ
ターンが形成できた。
レジスト組成物を製造した後、それぞれに対して0.3
0μmの線幅を有するパターンを形成するに最適の露光
エネルギーを測定した。測定結果を下記表3に示す。
T)とポリ(EEST−HST)との混合物を用いたフ
ォトレジスト組成物の製造及びこれを用いた写真蝕刻工
程>有機塩基としてジエタノールアミン(2mg)をさら
に添加する以外は、実施例10と同じ方法でフォトレジ
スト組成物を製造して写真蝕刻工程を実施した。
0.30μmの線幅を有するプロファイルに優れたフォ
トレジストパターンが形成できた。また、これを用いて
パターンプロファイルに優れた物質層パターンが形成で
きた。
性測定> (1)熱的安定性の測定 本発明によるフォトレジスト組成物の熱的安定性を測定
するために、実施例3で形成した二元共重合体について
熱重量分析を実施した。昇温速度を10℃/minとし
て窒素気流下で熱を加えながら温度変化に対する二元共
重合体の重量変化を分析して百分率で示した。その結果
を図1に示す。図1の結果から分かるように、本発明の
フォトレジスト組成物の主要構成物質として、ジアルキ
ルマロン酸エステル基の結合している、二元共重合体の
熱分解温度(Td)は170℃以上の高温と示された。
ブを測定するために、露光エネルギーのドーズを変化さ
せながら露光部に残存するフォトレジスト層の厚さを測
定した。次いで、最初に塗布されたフォトレジスト層の
厚さを1μmに換算し、露光部に残存するフォトレジス
ト層の厚さ(フォトレジスト層の換算厚さ(μm))を
計算した。その結果を図2に示す。
/cm2 )以下のドーズでは換算厚さがほぼ1の値を保
ってから10(mJ/cm2 )以上の特定ドーズで急激
に0に減少した。即ち、コントラストカーブが特定ドー
ズで急激な傾度を示した。これは本発明によるフォトレ
ジスト組成物のコントラストが非常に大きいということ
を立証する。
るジアルキルマロン酸エステル基は酸により化学反応を
起こす基であって、フォトレジスト組成物の溶解を抑制
する。ジアルキルマロン酸エステル基は非常に大きな基
であって、露光により光酸発生剤から発生した酸の作用
によりマロン酸に加水分解する。従って、露光の前後の
溶解度差、即ちコントラストが従来のt−BOC基を有
するフォトレジスト組成物のコントラストに比べて著し
く増加する。
ステル基と光酸発生剤とを含む本発明によるフォトレジ
スト組成物は、ガラス転移温度(約130℃)より高い
熱分解温度を有する。従って、フォトレジスト膜の露光
前にガラス転移温度より高温でプリべークしてフォトレ
ジスト膜質を硬化しうる。従って、空気内の汚染物質が
フォトレジスト膜に吸着され、露光部内の酸の作用を妨
害することを効率よく予防しうる。よって、T−top
プロファイルのような不良パターンの形成が防止されて
所望のプロファイルの微細パターンを形成しうる。
る二元共重合体に対する熱重量分析結果の一例を示すグ
ラフである。
を示すグラフである。
Claims (24)
- 【請求項1】 (a)重合体の骨格に酸により化学反応
を起こす−CH(CO2 R0 )2 基(ただし、R0 は炭
化水素基である。)が結合してなる、2つ以上の相異な
るモノマーが重合した重合体と、 (b)(メタ)アクリル酸誘導体モノマーと1つ以上の
他のモノマーが重合した重合体とを含み、前記(a)重
合体と(b)重合体は0.1:0.9乃至0.5:0.
5の混合比で混合されてなることを特徴とする化学増幅
型フォトレジスト用重合体混合物。 - 【請求項2】 前記−CH(CO2 R0 )2 基は、−C
H(CO2C4H9)2または−CH(CO2C5H9
O)2であることを特徴とする請求項1に記載の化学増
幅型フォトレジスト用重合体混合物。 - 【請求項3】 前記(a)重合体は下記化学式1で示さ
れ、 前記(b)重合体は下記化学式2で示され、 化学式1の重合体と化学式2の重合体との混合比は0.
1:0.9乃至0.5:0.5であり、各重合体の重量
平均分子量は5,000〜100,000であることを
特徴とする請求項1に記載の化学増幅型フォトレジスト
用重合体混合物: <化学式1> 【化1】 <化学式2> 【化2】 ただし、式中、R1及びR5 はt−ブチルまたはテトラ
ヒドロピラニル基であり、R2、R3 及びR4 は水素原
子またはメチル基であり、m、n、x及びyは整数であ
り、m/(m+n)は0.01〜0.5であり、y/
(x+y)は0.01〜0.5である。 - 【請求項4】 (a)重合体の骨格に酸により化学反応
を起こす−CH(CO2 R0 )2 基(ただし、R0 は炭
化水素基である。)が結合してなる、2つ以上の相異な
るモノマーが重合した重合体と、(b)(メタ)アクリ
ル酸誘導体モノマーと1つ以上の他のモノマーが重合し
た重合体の混合されたフォトレジスト用重合体混合物で
あって、(a)と(b)が0.1:0.9乃至0.5:
0.5の比率で混合されたフォトレジスト用重合体混合
物と、 光酸発生剤を含むことを特徴とするフォトレジスト組成
物。 - 【請求項5】 前記フォトレジスト組成物は前記重合体
混合物の総重量を基準として0.01〜2.0重量%の
有機塩基をさらに含むことを特徴とする請求項4に記載
のフォトレジスト組成物。 - 【請求項6】 前記有機塩基はトリエチルアミン、トリ
イソブチルアミン、ジエタノールアミンまたはトリエタ
ノールアミンであることを特徴とする請求項5に記載の
フォトレジスト組成物。 - 【請求項7】 前記光酸発生剤はトリアリールスルホニ
ウム塩、ジアリールヨードニウム塩またはスルホン酸で
あることを特徴とする請求項4に記載のフォトレジスト
組成物。 - 【請求項8】 前記(a)重合体は下記化学式1で示さ
れ、 前記(b)重合体は下記化学式2で示され、 前記各重合体の重量平均分子量は5,000〜100,
000であり、 前記光酸発生剤は前記重合体混合物の総重量を基準とし
て1〜15重量%の範囲で混合されることを特徴とする
請求項4に記載のフォトレジスト組成物: <化学式1> 【化3】 <化学式2> 【化4】 ただし、式中、R1 及びR5 はt−ブチルまたはテトラ
ヒドロピラニル基であり、R2、R3 及びR4 は水素原
子またはメチル基であり、m、n、x及びyは整数であ
り、m/(m+n)は0.01〜0.5であり、y/
(x+y)は0.01〜0.5である。 - 【請求項9】 前記R1 はt−ブチル基であり、R2 、
R3 及びR4 は水素原子であり、R5 はt−ブチル基で
あることを特徴とする請求項8に記載のフォトレジスト
組成物。 - 【請求項10】 前記R1 はt−ブチル基であり、
R2 、R3 及びR4 は水素原子であり、R5 はテトラヒ
ドロピラニル基であることを特徴とする請求項8に記載
のフォトレジスト組成物。 - 【請求項11】 前記R1 はt−ブチル基であり、R2
及びR3 は水素原子であり、R4 はメチル基であり、R
5 はt−ブチル基であることを特徴とする請求項8に記
載のフォトレジスト組成物。 - 【請求項12】 前記R1 はt−ブチル基であり、R2
及びR3 は水素原子であり、R4 はメチル基であり、R
5 はテトラヒドロピラニル基であることを特徴とする請
求項8に記載のフォトレジスト組成物。 - 【請求項13】 (a)重合体の骨格に酸により化学反
応を起こす−CH(CO2 R0 )2 基(ただし、R0 は
炭化水素基である。)が結合してなる、2つ以上の相異
なるモノマーが重合した重合体と、 (b)アルコキシスチレンモノマーと1つ以上の他のモ
ノマーが重合した重合体とを含み、前記(a)重合体及
び(b)重合体は0.1:0.9乃至0.5:0.5の
混合比で混合されてなることを特徴とする化学増幅型フ
ォトレジスト用重合体混合物。 - 【請求項14】 前記−CH(CO2 R0 )2 基は、−
CH(CO2C4H9)2または−CH(CO2C5H
9O)2であることを特徴とする請求項13に記載の化
学増幅型フォトレジスト用重合体混合物。 - 【請求項15】 前記(a)重合体は下記化学式1で示
され、 前記(b)重合体は下記化学式3で示され、 化学式1の重合体及び化学式2の重合体の混合比は0.
1:0.9乃至0.5:0.5であり、各重合体の重量
平均分子量は5,000〜100,000であることを
特徴とする請求項13に記載の化学増幅型フォトレジス
ト用重合体混合物: <化学式1> 【化5】 <化学式3> 【化6】 ただし、式中、R1 はt−ブチルまたはテトラヒドロピ
ラニル基であり、R2 及びR3 は水素原子またはメチル
基であり、R7 はアルコキシ−1−エチル、テトラヒド
ロピラニル、t−ブチルまたはt−ブトキシカルボニル
基であり、m、n、x及びyは整数であり、m/(m+
n)は0.01〜0.5であり、y/(x+y)は0.
01〜0.5である。 - 【請求項16】 (a)重合体の骨格に酸により化学反
応を起こす−CH(CO2 R0 )2 基(ただし、R0 は
炭化水素基である。)が結合してなる、2つ以上の相異
なるモノマーが重合した重合体と、(b)アルコキシス
チレンモノマーと1つ以上の他のモノマーが重合した重
合体が混合されたフォトレジスト用重合体混合物であっ
て、(a)及び( b)が0.1:0.9乃至0.5:0.5の比率で混合
されたフォトレジスト用重合体混合物と、 光酸発生剤とを含むことを特徴とするフォトレジスト組
成物。 - 【請求項17】 前記フォトレジスト組成物は前記重合
体混合物の総重量を基準として0.01〜2.0重量%
の有機塩基をさらに含むことを特徴とする請求項16に
記載のフォトレジスト組成物。 - 【請求項18】 前記有機塩基はトリエチルアミン、ト
リイソブチルアミン、ジエタノールアミンまたはトリエ
タノールアミンであることを特徴とする請求項17に記
載のフォトレジスト組成物。 - 【請求項19】 前記光酸発生剤はトリアリールスルホ
ニウム塩、ジアリールヨードニウム塩またはスルホン酸
であることを特徴とする請求項16に記載のフォトレジ
スト組成物。 - 【請求項20】 前記(a)重合体は下記化学式1で示
され、 前記(b)重合体は下記化学式3で示され、 前記各重合体の重量平均分子量は5,000〜100,
000であり、 前記光酸発生剤は前記重合体混合物の総重量を基準とし
て1〜15重量%で混合されることを特徴とする請求項
16に記載のフォトレジスト組成物: <化学式1> 【化7】 <化学式3> 【化8】 ただし、式中、R1 はt−ブチルまたはテトラヒドロピ
ラニル基であり、R2 及びR3 は水素原子またはメチル
基であり、R7 はアルコキシ−1−エチル、テトラヒド
ロピラニル、t−ブチルまたはt−ブトキシカルボニル
基であり、m、n、x及びyは整数であり、m/(m+
n)は0.01〜0.5であり、y/(x+y)は0.
01〜0.5である。 - 【請求項21】 前記R1 はt−ブチル基であり、R2
及びR3 は水素原子であり、R7 はエトキシ−1−エチ
ル基であることを特徴とする請求項20に記載のフォト
レジスト組成物。 - 【請求項22】 前記R1 はt−ブチル基であり、R2
及びR3 は水素原子であり、R7 はテトラヒドロピラニ
ル基であることを特徴とする請求項20に記載のフォト
レジスト組成物。 - 【請求項23】 前記R1 はt−ブチル基であり、R2
及びR3 は水素原子であり、R7 はt−ブチル基である
ことを特徴とする請求項20に記載のフォトレジスト組
成物。 - 【請求項24】前記R1 はt−ブチル基であり、R2 及
びR3 は水素原子であり、R7 はt−ブトキシカルボニ
ル基であることを特徴とする請求項20に記載のフォト
レジスト組成物。
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