JPH0627669A - ネガ型放射線感応性混合物およびそれを使用して製造された放射線感応性記録材料 - Google Patents

ネガ型放射線感応性混合物およびそれを使用して製造された放射線感応性記録材料

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JPH0627669A
JPH0627669A JP4201318A JP20131892A JPH0627669A JP H0627669 A JPH0627669 A JP H0627669A JP 4201318 A JP4201318 A JP 4201318A JP 20131892 A JP20131892 A JP 20131892A JP H0627669 A JPH0627669 A JP H0627669A
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Georg Pawlowski
ゲオルク、パウロウスキー
Ralph Dammel
ラルフ、ダメル
Horst Roeschert
ホルスト、レーシェルト
Winfried Meier
ウィンフリート、マイアー
Walter Spiess
ワルター、シュピース
Klaus-Juergen Przybilla
クラウス‐ユルゲン、プルツィビラ
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Hoechst AG
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 フォトレジストの製造、電子部品および印刷
版の製造、またはケミカルミリングのために特に好適で
ある放射線応性記録材料を提供する。 【構成】 a)水素原子に結合されていない原子に結合
されている少なくとも1個の−CBr3 基を含有し且つ
活性放射線への露光時に強酸を生成する化合物、 b)少なくとも2個の酸架橋性基を含有する化合物、お
よび c)水性アルカリ性溶液に可溶性または少なくとも膨潤
性であり且つフェノール性OH基を含有する水不溶性高
分子結合剤を含有するネガ型放射線感応性混合物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、 a)水素原子に結合されていない原子に結合されている
少なくとも1個の−CBr3 基を含有し且つ活性放射線
への露光時に強酸を生成する化合物、 b)少なくとも2個の酸架橋性基を含有する化合物、お
よび c)水性アルカリ性溶液に可溶性または少なくとも膨潤
性であり且つフェノール性OH基を含有する水不溶性高
分子結合剤を含有するネガ型放射線感応性混合物に関す
る。
【0002】更に、本発明は、それを使用して製造され
且つフォトレジストの製造、そしてまた電子部品および
印刷版の製造のために、またはケミカルミリングのため
に特に好適である放射線感応性記録材料に関する。
【0003】複数のリソグラフィ技術が、ミクロ電子回
路を製造するために現在使用されている。通常のポジ型
ジアゾナフトキノン/ノボラック処方物に通常適用する
g線リソグラフィ(436nm)を使用して、0.8μm
までの解像度を有するレジスト画像を製造することが可
能である。一層微細な構造(0.5μmまで)は、i線
リソグラフィ(365nm)によってレジスト層上に有効
に画像形成することができる。i線リソグラフィの最近
の改良技術、例えば、相シフトマスク技法は、画像形成
すべき構造を約0.4μmまでまたはそれ以下に更に減
少することを可能にする。一層高い解像度は、UV2フ
ォトレジストを使用して達成できる。これに関連して、
2種の照射技術が使用されている:UV2広帯域露光
(約240〜260nm)または248nmで放出するKr
Fエキシマレーザでの露光。
【0004】例えばチップ製造におけるように、構造を
0.5μm未満の領域にまで減少することは、修正リソ
グラフィ技術を必要とする。この修正リソグラフィ技術
においては、ネガ型フォトレジストであっても特定の応
用のために好ましく使用される。このような微細構造を
画像形成するためには、高エネルギー紫外光、電子ビー
ム線、X線などの短波長の放射線が使用される。放射線
感応性混合物は、短波放射線にマッチしていなければな
らない。放射線感応性混合物についての要件が、C. G.
Willson による文献「Organic Resist Materials-Theor
y and Chemistry 」〔L.F. Thompson, C. G. Willson,
M. J. Bowden編のIntroductionto Microlithography, T
heory, Materials, and Processing, ACS Symp. Ser.,
219,87(1983),アメリカン・ケミカル・ソ
サエティー、ワシントン〕に列挙されている。それゆ
え、より現代的なテクノロジー、例えば、深UVリソグ
ラフィ〔例えば、波長248nm(KrF)、および19
3nm(ArF)のエキシマレーザに露光〕、電子ビーム
リソグラフィまたはX線リソグラフィで使用できる新規
の、特にネガ型放射線感応性混合物に対する要請が増大
している。
【0005】架橋剤としてのビスアジドおよびイソプレ
ンに由来する結合剤を含有するネガ型放射線感応性混合
物は、既知である。これは、印刷版、プリント回路およ
び集積回路の製造において放射線感応性層として使用さ
れている。しかしながら、マイクロリソグラフィにおけ
る使用は、各種の技術的欠点によって制限されている。
即ち、欠陥(ピンホール)なしに高品質層を製造するこ
とは困難である。またこの混合物の耐熱性は不十分であ
り、即ち、レジスト画像は加工時に熱束によってひず
む。最後に、その解像力は>2μmの構造に制限され
る。その理由は、有機溶媒での必要な現像時に、それが
硬化部においてさえ望ましくない程高い膨潤を示し、こ
のことが構造ひずみまたは不均一な現像プロセスを生
じ、従って露光マスクを通じて提示される画像の再現が
不正確となる。2μmよりも良い解像度を有するレジス
ト画像を製造するため、短波長の放射線、例えば、高エ
ネルギー紫外線、電子ビーム線またはX線に感応性であ
る他のネガ型放射線感応性混合物が、開発されてきた。
このような混合物は、例えば、2,3−エポキシプロピ
ルメタクリレートと(2,3−ジクロロプロピル)メタ
クリレート(DCOPA)との共重合体または対応単独
重合体の組み合わせを含有する。しかしながら、この混
合物のガラス転移温度は、多くの応用に余りに低く、特
にプラズマエッチングに対する混合物の低い抵抗性は、
批判されるべきである。加えて、低い環境許容性を有す
る有機溶媒をベースとする現像液を使用して、このレジ
スト材料も加工しなければならない。プラズマエッチン
グに対して低い抵抗性は、従来既知であり且つ主として
脂肪族ベースを有する他のネガ型フォトレジストによっ
ても示される。
【0006】欧州特許出願第0 164 248号明細
書は、水性アルカリ性媒体中で現像でき、芳香族化合物
の使用の結果として改善された耐プラズマエッチング性
を有し且つ近UV光(350〜450nm)に感受性であ
る酸硬化性混合物を記載している。この場合には、記載
されている酸生成剤は、特にジアゾナフトキノンのスル
ホン酸エステル誘導体であり、このジアゾナフトキノン
のスルホン酸エステル誘導体は露光時に弱酸性カルボン
酸を生成し、それゆえ比較的高い濃度においてのみ有効
である。しかしながら、光分解酸生成剤の弱い吸収およ
び不十分な漂白挙動の結果として、このような混合物
は、DUV線、電子ビーム線およびX線に対して低い感
度を有する。
【0007】米国特許第3,692,560号明細書
は、酸架橋性メラミン誘導体、ノボラックおよび光分解
酸生成剤としての塩素化ベンゾフェノンを含有する酸硬
化性混合物を記載している。この混合物は、深UV範囲
で十分な感度を有していない。加えて、架橋性触媒とし
て光分解的に生成された塩酸を含有する酸硬化性混合物
は、しばしば、処理方法の僅かな変化に異常に敏感に応
答し、その結果、その実用は限定される。
【0008】前記のことは、欧州特許出願第0 232
972号明細書に述べたDDTの酸生成誘導体にあて
はまり、DDTの酸発生誘導体は高度に毒性であり、こ
の理由だけでも実用には好適ではない。それでも、この
ような化合物は、深UV範囲(200〜300nm)でか
なりの感度を示し且つUV範囲内で透明であるポリヒド
ロキシスチレンと組み合わせると、比較的良好な再現性
を有する放射線感応性混合物を与える。前記特許は、光
分解供与体として或る脂肪族臭素化シアヌル酸誘導体も
述べている。しかしながら、この化合物は臭化水素を熱
的に脱離することがあるので、それを含有する混合物
は、限定された貯蔵寿命を有する。
【0009】更に、露光時に有機スルホン酸を生成する
光分解酸供与体を含有する放射線感応性混合物が提案さ
れている。例えば、独国特許出願第4006 190.
6号明細書に開示のビススルホニル−またはカルボニル
スルホニルジアゾメタンまたは独国特許出願第41 1
2 967.9号明細書、第41 12 966.0号
明細書および第41 12 965.2号明細書に記載
のN−スルホニルオキシ基を含有するピリドンが挙げら
れる。上記明細書に記載された混合物を使用しても実用
的結果が達成できるが、最適の画像再現および処理を可
能にしない多くの理由がある。独国特許出願第40 0
6 190.6号明細書に述べられたビスアリールスル
ホニルジアゾメタンは、深UV2範囲内で比較的強く吸
収し、それゆえ高感度であると同時に<0.35μmの
小さい構造を有する直交レジストエッジを製造すること
を可能にするようなレジスト材料を与えることはできな
い。同じ文献に述べられたカルボニルスルホニルジアゾ
メタンは適量の酸を生成せず、且つN−スルホニルオキ
シ基を含有するピリドンは、露光部と未露光部との間の
十分な溶解度ギャップを防げる比較的強い溶解度抑制剤
である。
【0010】高エネルギー光の照射時に強酸を生成する
更に他の化合物は、特に、オニウム塩、例えば、HSb
6 、HAsF6 、HPF6 などの非求核酸のジアゾニ
ウム塩、ホスホニウム塩、スルホニウム塩およびヨード
ニウム塩である〔J. V. Crivello, Polym. Eng. Sci.,
23(1983)953〕。加えて、ハロゲン化合物、
特に発色団置換トリクロロメチルトリアジン誘導体、ト
リクロロメチルオキサジアゾール誘導体、o−(キノン
ジアジド)スルホニルクロリド、およびo−(キノンジ
アジド)−4−スルホネートが推奨されてきた。
【0011】これらの化合物は、ネガ型またはポジ型放
射線感応性混合物で使用されている。しかしながら、こ
のような光分解酸生成剤の使用は、各種の応用分野での
可能な用途を徹底的に制限する不利も伴う。即ち、例え
ば、オニウム塩の多くは、毒性である。多くの溶媒中で
の溶解度は、不十分であり、この理由で、若干の溶媒の
みがコーティング溶液を調製するのに好適である。加え
て、オニウム塩を使用する時には、不純物原子(それら
の幾つかは望ましくない)が導入され且つこれらは、特
にマイクロリソグラフィで、プロセスの妨害を生じさせ
ることがある。更に、オニウム塩は、光分解時に高度に
腐食性のブレンステッド酸を生成する。この酸は、感受
性基板を攻撃し、その結果、このような混合物の使用は
不満足な結果をもたらす。既述のように、塩素化合物お
よびキノンジアジドスルホニルクロリドは、前記の欠点
を有する塩酸を生成する。加えて、或る基板上で、この
ような化合物は限定された耐久性のみを有し、このこと
は中間層を基板と(a)型の化合物を含有する放射線感
応性層との間に挿入することによって改善されたが、こ
のことは、欠陥の望ましくない増大および再現性の低減
をもたらした(独国特許第36 21 376号明細書
=米国特許第4,840,867号明細書)。
【0012】F. M. Houlihan等によるより最近の論文S
PIE920,67(1988)は、前記酸生成剤に加
えて、露光時に低い移行傾向を有するスルホン酸を生成
するニトロベンジルスルホネートも或る酸不安定レジス
ト処方物で使用できることを、ポジ型システムに基づい
て示した。これらの結果から、このような化合物が光硬
化性系にも使用できると推論できる。
【0013】この分野で従来行われた徹底的な研究活動
にも拘らず、前記問題および不利を有しておらず且つ最
初に記載の有利な性質を互いに組み合わせることができ
るネガ型放射線感応性記録材料を与えることができる放
射線感応性混合物は、現在知られていない。
【0014】それゆえ、本発明の目的は、従来の欠点の
ない、上述の性質を組み合わせて有する放射線感応性混
合物を提供することにある。
【0015】この目的は、 a)水素原子に結合されていない原子に結合されている
少なくとも1個の−CBr3 基を含有し且つ活性放射線
への露光時に強酸を生成する化合物、 b)少なくとも2個の酸架橋性基を含有する化合物、お
よび c)水性アルカリ性溶液に可溶性または少なくとも膨潤
性であり且つフェノール性OH基を含有する水不溶性高
分子結合剤を含有するネガ型放射線感応性混合物であっ
て、(1)該混合物は248nmで<0.4μm-1の吸収
を有し、(2)化合物(a)のCBr3 基はスルホニル
基の硫黄原子に結合されており且つ化合物(a)は成分
(b)と成分(c)との合計量に対して0.2〜10重
量%の量で混合物に含有され、(3)成分(b)および
(c)の質量比は50:50〜5:95であり、(4)
成分(c)はヒドロキシスチレンまたはその誘導体の単
独重合体または共重合体(該単独重合体または共重合体
は水酸化テトラメチルアンモニウム2.38重量%を含
有する水性アルカリ性現像液中で21℃において200
〜3,000nm/分の除去速度を有する)であることを
特徴とするネガ型放射線感応性混合物によって達成され
る。
【0016】活性放射線への露光時に、化合物(a)
は、特定の化学反応、例えば、遊離基重合を開始するこ
とができる反応性中間体を生成する。しかしながら、照
射時に、それは、特にカチオン重合、架橋、酸不安定化
合物の開裂などの反応を触媒することができる有機酸を
生成するか、塩基と反応し、このことは、例えば、指示
薬染料の色変化において現われる。
【0017】化合物(a)の例は、特にトリブロモメチ
ルフェニルスルホン、トリブロモメチルp−トリルスル
ホン、トリブロモメチル4−クロロフェニルスルホン、
トリブロモメチル4−ブロモフェニルスルホンなどのト
リブロモメチルアリールスルホンである。
【0018】(a)型の特に好ましい化合物は、トリブ
ロモメチルフェニルスルホンである。この化合物(a)
は、200〜250nmの範囲内に吸収極大を有し、それ
ゆえUV2範囲(220〜280nm)内の高エネルギー
紫外線の照射に非常によく適している。
【0019】本発明に係る混合物は、高い耐熱性および
高い耐プラズマエッチング性、0.5μm未満の範囲で
の解像に対応する顕著なリソグラフィ特性、例えば、高
い放射線感度、広い処理許容度および微小構造の精密な
画像再現特性を有する。造像的に照射した後に現像した
後、ディテールに忠実であるマスクの画像が得られる。
レジストエリアは、直交エッジを有する。照射部におい
ては、レジスト層は、水酸化テトラメチルアンモニウム
2.38重量%を含有する標準水性アルカリ性現像液を
使用する時に完全に取り除かれ、即ち、いかなる種類の
層残渣または残存物も、基板上には残らない。光分解時
に生成する酸は、レジスト成分(b)および(c)の効
率的な架橋を生じ、このことは高感度ネガ型混合物を製
造することを可能にする。
【0020】本発明に係る混合物を使用して製造される
記録材料は、最高の要件を満たす画像識別を示し、コン
トラストおよび解像力の向上を示す。本発明に係る混合
物は、例えば、高エネルギーUV2放射線(例えば、2
48nm)用高感度ネガ型フォトレジストを製造すること
を可能にする。
【0021】加えて、(a)型の化合物は、オニウム
塩、他のハロゲン化合物、特に発色団置換トリクロロメ
チルトリアジン誘導体またはトリクロロメチルオキサジ
アゾール誘導体、1,2−ジスルホン、o−(キノンジ
アジド)スルホニルクロリドまたは有機金属/有機ハロ
ゲン組み合わせと組み合わせることもできる。しかしな
がら、ビス(スルホニル)ジアゾメタンおよびスルホニ
ルカルボニルジアゾメタンとの混合物も好適である。し
かしながら、このような混合物においては、最初に述べ
た不利が再び生ずることがある。
【0022】本発明に係る混合物中の酸生成化合物
(a)の割合は、一般に、混合物中の固形分の全重量に
対して0.2〜10重量%、好ましくは0.5〜8重量
%である。 好適な酸架橋性化合物(b)は、特に単量
体およびオリゴマーメラミン/ホルムアルデヒド縮合物
および尿素/ホルムアルデヒド縮合物(EP−A第0
133 216号明細書、DE−A第36 34 37
1号明細書、DE第3711 264号明細書)であ
る。
【0023】好ましい架橋剤は、2〜6個のN−ヒドロ
キシメチル、N−アルコキシメチルまたはN−アシルオ
キシメチル基を含有するメラミン/ホルムアルデヒド誘
導体である。特に、N−アルコキシメチル誘導体は、本
発明に係る放射線感応性混合物で使用するのに好適であ
る。
【0024】平均して少なくとも3、特に少なくとも
3.5個のアルコキシメチル基を含有するメラミン誘導
体が、好ましい。その理由は、本発明に係る放射線感応
性混合物の貯蔵寿命が最良であるからである。アルコキ
シメチル基のアルキル部分の性状は、これに関連して特
に臨界的ではない。メラミン誘導体は、メトキシメチル
基に加えて、エトキシメチル、プロポキシメチルまたは
ブトキシメチル基またはそれらの混合物も含有してもよ
い。しかしながら、単独にメトキシメチル基を担持する
誘導体が、特に好ましい。各種のアルコキシメチル置換
メラミンは、市販されている。ここで特に製品Cymel
(シアナミド・カンパニー)、Nicalacs(サンワ・ケミ
カル・カンパニー)、Plastopal (BASF AG)ま
たはMaprenal(ヘキストAG)を挙げることができる。
【0025】高温において、メラミン誘導体は、光分解
的に製造された酸の影響下で(c)型の高分子結合剤を
使用して架橋することができる。一般に、それらは、前
記温度および酸条件下でカルボニウムイオンを生成する
ことができるという特性を有する。
【0026】本発明に係る放射線感応性混合物中の酸架
橋性化合物(b)の割合は、好都合には、混合物の固体
成分の全重量に対して5〜50重量%、好ましくは10
〜40重量%である。
【0027】本発明に係る放射線感応性混合物は、水性
アルカリ性溶液に可溶性または少なくとも膨潤性である
少なくとも1種の高分子水不溶性結合剤(c)を更に含
有する。結合剤の注目に値する特徴は、特に、本発明に
係る放射線感応性混合物の他の成分との良好な相容性を
有し、220〜280nmの波長範囲内でのできるだけ低
い自己吸収、即ち、高い透明性を有し、且つ水酸化テト
ラメチルアンモニウム2.38重量%を含有する水性ア
ルカリ性現像液中で21℃において200〜3000nm
/分の速度で除去されることである。
【0028】好ましい結合剤は、2−、3−および4−
ヒドロキシスチレンおよびアルキル化2−、3−および
4−ヒドロキシスチレン、特にアルキル化4−ヒドロキ
シスチレン、例えば、3−メチル−4−ヒドロキシスチ
レン、2,3−および3,5−ジメチル−4−ヒドロキ
シスチレンの単独重合体および共重合体である。アルキ
ル化ヒドロキシスチレンと非アルキル化ヒドロキシスチ
レンとの共重合体(非アルキル化ヒドロキシスチレンの
割合は有利には50重量%以下である)が、特に好まし
い。しかしながら、スチレン、(メタ)アルキル酸メチ
ルなどの化合物も、コモノマーとして使用できる。更
に、前記重合体の混合物(ブレンド)を使用してもよ
い。アルキル化ポリヒドロキシスチレンと非アルキル化
ポリヒドロキシスチレンとのブレンドがやはり好ましい
(これに関連して非アルキル化ポリヒドロキシスチレン
の割合は、可能ならば、この場合にも50重量%を超え
るべきではない)。重合体は、通常、分子量5000〜
50,000g/モル、好ましくは5000〜35,0
00g/モルを有する。
【0029】結合剤の量は、一般に、放射線感応性混合
物の固体成分の全重量に対して50〜 95重量%、好
ましくは40〜90重量%である。
【0030】波長約220〜250nmの放射線に対する
結合剤または結合剤組み合わせの吸光は、0.5μm-1
未満、好ましくは0.3μm-1未満であるべきである。
【0031】更に、染料、顔料、可塑剤、湿潤剤、均展
材、そしてまたポリグリコール、セルロースエーテル、
例えば、エチルセルロースも、可撓性、接着性、光沢な
どの特殊な要件を満たすために本発明に係る放射線感応
性混合物に場合によって添加してもよい。
【0032】基板を被覆すべきであるならば、本発明に
係る感光性混合物は、便宜上、溶媒または溶媒の組み合
わせに溶解する。エチレングリコールおよびプロピレン
グリコールおよびそれらに由来するモノアルキルエーテ
ルおよびジアルキルエーテル、特にモノメチルエーテル
およびジメチルエーテルおよびモノエチルエーテルおよ
びジエチルエーテル、脂肪族(C1 〜C6 )カルボン酸
および(C1 〜C8 )アルカノールまたは(C1
8 )アルカンジオールまたは(C1 〜C6 )アルコキ
シ(C1 〜C8 )アルカノールに由来するエステル、例
えば、酢酸エチル、酢酸ヒドロキシエチル、酢酸アルコ
キシエチル、酢酸n−ブチル、プロピレングリコールモ
ノアルキルエーテルアセテート、特にプロピレングリコ
ールメチルエーテルアセテート,および酢酸アミル;テ
トラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル;メチル
エチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタ
ノン、シクロヘキサノンなどのケトン;N,N−ジメチ
ルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドなどの
N,N−ジアルキルカルボン酸アミド、そしてまたヘキ
サメチルリン酸トリアミド、N−メチル−2−ピロリジ
ノンおよびブチロラクトン、およびこれらの所望の混合
物は、この目的に特に好適である。これらのうち、グリ
コールエーテル、脂肪族エステルおよびケトンが、特に
好ましい。
【0033】溶媒または溶媒混合物の選択は、使用する
被覆法、所望の層厚および乾燥条件に最終的に依存す
る。また、溶媒は、適用する条件下で他のコーティング
成分に対して化学的に不活性でなければならない。
【0034】前記溶媒を使用して調製する混合物は、一
般に、固形分5〜60重量%、好ましくは50重量%ま
でを有する。
【0035】最後に、本発明は、基板とその上に配置さ
れた本発明に係る放射線感応性混合物からなる放射線感
応性層とを具備する放射線感応性記録材料にも関する。
【0036】好適な基板は、コンデンサ、半導体、多層
プリント回路または集積回路を構成または製造できるす
べての材料である。具体的には、例えば、熱的に酸化で
き且つ/またはアルミニウムで被覆でき、且つまたドー
ピングすることもできるシリコン基板を挙げることがで
きる。加えて、半導体テクノロジーで標準的なすべての
他の基板、例えば、窒化ケイ素、ヒ化ガリウムおよびリ
ン化インジウムも使用可能である。更に、好適な基板と
しては、液晶ディスプレイの製造において既知の基板、
例えば、ガラスまたはインジウム−スズ酸化物、そして
また金属プレートおよびシート(例えば、アルミニウ
ム、銅、亜鉛からなる)、バイメタルおよびトリメタル
シート、そしてまた金属が蒸着された非導電性シート、
および紙がある。これらの基板は、熱前処理し、表面を
粗面化し、わずかに食刻するか、または所望の性質を改
善するために、例えば、親水性を高めるために化学薬品
で前処理してもよい。
【0037】より良い凝集性を放射線感応性層に付与し
且つおよび/またはより良い接着性を基板表面に付与す
るために、それは、接着促進剤を含有してもよい。同じ
効果は、接着促進中間層によって達成できる。シリコン
または二酸化ケイ素基板の場合には、アミノシラン型の
接着促進剤、例えば、3−アミノプロピルトリエトキシ
シランまたはヘキサメチルジシラザンがこの目的で好適
である。
【0038】凸版印刷、リソグラフィ印刷、スクリーン
印刷およびフレキソ印刷用印刷版などの光機械的記録層
の製造に好適なベースは、特にアルミニウムプレート
(予め陽極酸化、木理および/またはシリケート処理し
てもよい)、加えて、亜鉛プレートおよび鋼プレート
(場合によってクロムメッキされている)、そしてまた
プラスチックシートおよび紙である。
【0039】本発明に係る記録材料は、活性放射線に造
像的に露光する。好適な放射線源は、特にメタルハライ
ドランプ、カーボンアークランプ、キセノンランプおよ
び水銀蒸気ランプである。また、露光は、レーザ線、電
子ビーム、X線などの高エネルギー放射線を使用して行
うことができる。しかしながら、190〜260nmの波
長の光を放出できるランプ、即ち、特にキセノンランプ
および水銀蒸気ランプが、特に好ましい。加えて、レー
ザ光源、例えば、エキシマレーザ、特にそれぞれ248
または193nmで放出するKrFおよびArFレーザも
使用できる。放射線源は、前記波長範囲内で適当な放出
を有していなければならない。
【0040】感光性層の厚さは、応用目的に依存する。
一般に、それは、0.1〜100μm、好ましくは1〜
10μmである。
【0041】更に、本発明は、放射線感応性記録材料の
製法に関する。放射線感応性混合物は、吹付け、流し
塗、ローリング、スピン被覆または浸漬被覆により基板
に適用できる。次いで、溶媒は、蒸発によって除去し、
その結果、放射線感応性層が基板の表面上に残る。溶媒
の除去は、層を150℃までの温度に加熱することによ
って促進できる。しかしながら、混合物は、先ず前記方
法で中間ベースに適用し、混合物を加圧下に高温でこの
中間ベースから最終ベース材料に転写してもよい。一般
原則として、ベース材料としても好適であるすべての材
料は、中間ベースとして使用できる。次いで、層は、造
像的に照射する。照射後、層は、90〜140℃の温度
で30〜300秒間加熱して、潜像を増感する。次い
で、層は、層の未照射部を溶解し且つ除去する現像液で
処理し、その結果、造像的照射に使用するマスターの画
像は、基板表面上に残る。
【0042】現像前の層の加熱は、本発明に係る記録材
料の感度を増大し且つ極めて微細な線パターンを製造す
るのに必須である。加熱工程を余りに低い温度で行うな
らば、材料の適切な感度は達成されない。一方、余りに
高い温度は、解像力の損傷を生ずることがある。
【0043】好適な現像液は、特にアルカリ金属イオ
ン、アルカリ土類金属イオンおよび/またはアンモニウ
ムイオンのケイ酸塩、メタケイ酸塩、水酸化物、リン酸
水素塩およびリン酸二水素塩、炭酸塩または炭酸水素
塩、そしてまたアンモニアなどを含有する水溶液であ
る。金属イオンを含まない現像液は、米国特許第4,1
41,733号明細書、第4,628,023号明細
書、第4,729,941号明細書、そしてまた欧州特
許出願第0 023 758号明細書、第0 0627
33号明細書および第0 097 282号明細書に記
載されている。現像液中のこれらの物質の含量は、一般
に、現像液の重量に対して0.1〜15重量%、好まし
くは0.5〜5重量%である。金属イオンを含まない現
像液が、好ましくは使用される。少量の湿潤剤は、層の
可溶性領域のストリッピングを容易にするために現像液
に添加してもよい。
【0044】現像された層構造物は、後硬化してもよ
い。一般に、このことは、熱板上で流動点未満の温度ま
で加熱した後、全面をキセノン/水銀蒸気ランプ(20
0〜250nmの範囲)の紫外光に露光することによって
行う。この後硬化は、画像構造物を追加的に架橋し、そ
の結果、構造物は、一般に200℃よりも高い温度まで
流れ抵抗性を有する。後硬化は、単に高エネルギー紫外
光の多線量の照射によって、温度上昇なしに行うことも
できる。
【0045】本発明に係る放射線感応性混合物は、リソ
グラフィ法を使用して集積回路または個々の電気組立体
の製造において使用される。その理由は、それが特に波
長190〜300nmの光の照射時に高い光感度を有する
からである。混合物は露光時に非常によく漂白するの
で、既知の混合物を使用して可能であるものよりも微細
な構造が達成できる。これらの方法においては、現像さ
れたレジスト層は、爾後の処理工程用マスクとして作用
する。このような工程は、例えば、層ベースのエッチン
グ、イオンの層ベースへの移植または金属または他の物
質の層ベース上への付着である。
【0046】下記例は、本発明を説明するものであっ
て、制限しようとするものではない。以下で、pbw は重
量部を意味し、pbv は容量部を意味する。pbw とpbv と
の間の関係は、gとcm3 との間の関係と同じである。
【0047】本発明に係る放射線感応性混合物および記
録材料としての用途を次の通り調べ、以前に記載の混合
物と比較する。
【0048】1. 広帯域光源(240〜260nmの波
長を有する放射線を透過するフィルターは光源の前方に
置かれている)からの紫外線に対する感度および248
nmで放出するKrFエキシマレーザからの放射線に対す
る感度の測定。感度の明記の尺度は、照射領域で0.8
の残留フィルム比率を生ずるのに必要な最低照射線量
(mJ/cm2 )である。残留フィルム比率は、現像後およ
び現像前のフィルム層厚の比率と定義される。
【0049】2. 水酸化テトラメチルアンモニウム
2.38重量%を含有する水性アルカリ性現像液を使用
し且つ混合物に120秒間作用させての現像性の測定。
この測定においては、0.4μmの間隔を有する線パタ
ーンとトレンチパターンの現像の下記結果間に区別を設
ける: A) 未露光部内のレジスト層の完全なストリッピング
および露光部内のフィルム層厚の20%以下の減少、 B) 未露光部内のレジスト層の完全なストリッピング
および露光部内のフィルム層厚の20%よりも多い減
少、 C) 未露光部内のレジスト層の不完全なストリッピン
グ。
【0050】3. 走査電子顕微鏡での検査による線パ
ターンの断面形状の測定。この検査においては、形状
(D)〜(G)間に区別を設ける: D) 直交エッジおよびせいぜいわずかに丸いショルダ
ー、 E) アンダーカットエッジ、 F) 台形の断面および G) いわゆる後縁を有する台形の断面。
【0051】4. 記録材料の溶液の貯蔵寿命(H)〜
(I)の測定。
【0052】H) 可視沈殿の形成なし、および室温で
120日貯蔵後に最初に測定された感度と比較して<5
%の感度の偏差、 I) 可視沈殿および/または120日貯蔵後に最初に
測定された感度と比較して>5%の感度の偏差。
【0053】5. 材料の直線性(K)〜(M)の測
定。露光線量は、幅1.0μmのトレンチおよび線が
1:1スケールで再現されるように選んだ。次いで、幅
0.4μmのトレンチおよび線を同じ線量で測定した: K) マスクからの偏差は<5%であり、 L) マスクからの偏差は<10%であり、 M) マスクからの偏差は>10%であった。例1 重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルを使用し
て、平均分子量20,000およびガラス転移温度13
5℃を有する3−メチル−4−ヒドロキシスチレンの単
独重合体を製造した。水酸化テトラメチルアンモニウム
2.38%を含有する水性アルカリ性現像液中での純粋
な重合体のフィルムの除去速度は、350nm/分であっ
た。
【0054】コーティング溶液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42pbw 中の前記重合体
7.7pbw 、ヘキサ−N−メトキシメチルメラミン2.
3pbw および トリブロモメチルフェニルスルホン0.2pbw から調製した。溶液を孔径0.1μmの濾過器で濾過
し、二等分した。一方の部分を室温(21℃)で120
日間貯蔵し、次いで、下記の方法で更に処理するのみで
ある一方、第二部分を濾過直後に接着剤促進剤(ヘキサ
メチルジシラザン)で処理されたウェハー上に3,00
0回転でスピニングした。熱板上で100℃において1
分間乾燥した後、層厚は、1.02μmであった。
【0055】KrFエキシマレーザおよびエネルギー1
5mJ/cm2 を使用して、記録材料をマスター下で造像的
に露光し、短い貯蔵後、105℃で1分間後加熱し、次
いで、水酸化テトラメチルアンモニウム2.38重量%
を含有する水性現像液中での浸漬によって21℃で処理
した。現像時間120秒後、高いエッジ安定性(D)を
有するマスク(A)の無欠陥画像が得られ、<0.35
μmの構造もディテールに忠実に解像され且つ公称上等
しい線/トレンチ構造物の幅比率(レジストの直線性)
は1μm〜0.4μmの範囲内で事実上一定であった
(M)。溶液の第二部分を更なる処理(H)前に沈殿に
ついて調べ、次いで、濾過した。貯蔵された材料も、感
度15mJ/cm2 を有していた。例2 コーティング溶液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42pbw 中の平均分子量22,000
を有する3−メチル−4−ヒドロキシスチレン/4−ヒ
ドロキシスチレン共重合体(モル比85:15)7.5
pbw 、ヘキサ−N−メトキシメチルメラミン2.5pbw
および トリブロモメチルフェニルスルホン0.4pbw から調製した。溶液を孔径0.1μmの濾過器で濾過
し、接着剤促進剤(ヘキサメチルジシラザン)で処理さ
れたウェハー上に3,000回転でスピンした。熱板上
で90℃において1分間乾燥した後、層厚は、1.06
μmであった。
【0056】干渉フィルターを使用して、記録材料をキ
セノン/水銀蒸気ランプで放射線248±10nmおよび
エネルギー5mJ/cm2 でマスター下で造像的に露光し、
短時間貯蔵した後、110℃で90秒間後加熱し、次い
で、例1に記載の現像液を使用して処理した。
【0057】現像時間120秒後、高いエッジ安定性
(D)を有するマスク(A)の無欠陥画像が得られ、<
0.35μmの構造もこの場合にディテールに忠実に解
像された。溶液の貯蔵寿命は、(H)と分類された。例3 コーティング溶液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42pbw 中の例1に記載の単独重合体
6.5pbw 、4−ヒドロキシスチレンの単独重合体(ヘ
キスト・セラニーズ・コーポレーション)1.0pbw 、
ヘキサ−N−メトキシメチルメラミン2.5pbw および トリブロモメチルフェニルスルホン0.4pbw から調製した。溶液を孔径0.1μmの濾過器で濾過
し、接着剤促進剤(ヘキサメチルジシラザン)で処理さ
れたウェーハ上に3,000回転でスピンした。熱板上
で110℃において1分間乾燥した後、層厚は、1.0
3μmであった。
【0058】干渉フィルターを使用して、記録材料をキ
セノン/水銀蒸気ランプで放射線248±10nmおよび
エネルギー4mJ/cm2 でマスター下で造像的に露光し、
短時間貯蔵した後、110℃で90秒間後加熱し、次い
で、例1に記載の現像液を使用して加工した。
【0059】現像時間120秒後、高いエッジ安定性
(D)を有するマスク(A)の無欠陥画像が得られ、<
0.35μmの構造もこの場合にディテールに忠実に解
像された。また、溶液の貯蔵寿命は、(H)と分類され
た。例4〜39および比較例40〜52 これらの例の各々における方法は、下記の相違を除いて
例1と同一であった:表IIに明記のような組成物の種類
および量および重合体の分子量、メラミン架橋剤の種類
および量、互いの質量比およびスターター(starter)の
種類および量。
【0060】表I中、各種の重合体型を記載し、Hは単
独重合体を意味し、Cは共重合体を意味し、Bはブレン
ド(重合体の混合物)を意味する。更なる略称は、下記
意味を有する:2HS=2−ヒドロキシスチレン、3H
S=3−ヒドロキシスチレン、4HS=4−ヒドロキシ
スチレン、3Me4HS=3−メチル−4−ヒドロキシ
スチレン、2,3DMe4HS=2,3−ジメチル−4
−ヒドロキシスチレン、3,5DMe4HS=3,5−
ジメチル−4−ヒドロキシスチレン、St=スチレン、
M1=平均メトキシメチル化度>5.5を有するメトキ
シメチル化メラミン、M2=平均メトキシメチル化度
3.5を有するメトキシメチル化メラミン、M3=平均
メトキシメチル化度2.5を有するメトキシメチル化メ
ラミン、M4=平均ブトキシメチル化度>5.5を有す
るブトキシメチル化メチレン、T1=トリブロモメチル
フェニルスルホン、T2=トリブロモメチル4−クロロ
フェニルスルホン、S1=4,6−ビス(トリクロロメ
チル)−2−(4−メトキシフェニル)−1,3,5−
トリアジン、S2=1,1−ビス(4−クロロフェニ
ル)−2,2,2−トリクロロエタン(EP−A第0
232 972号明細書)、およびS3=ビス(4−t
−ブチルフェニルスルホニル)ジアゾメタン。表I 重合体 種類 比率 分子量 1 H 2HS 100 10000 2 H 3Me4HS 100 8000 3 H 3Me4HS 100 15000 4 H 3Me4HS 100 30000 5 H 2,3DMe4HS 100 9000 6 H 3,5DMe4HS 100 12000 7 C 2HS/4HS 85:15 12000 8 C 3Me4HS/4HS 95:5 18000 9 C 3Me4HS/4HS 90:10 15000 10 C 3Me4HS/4HS 90:10 22000 11 C 3Me4HS/4HS 80:20 22000 12 C 3Me4HS/3HS 85:15 20000 13 C 2,3DMe4HS/4HS 85:15 12000 14 C 3,5DMe4HS/4HS 80:20 14000 15 B 2HS/4HS 80:20 10000/20000 16 B 3Me4HS/4HS 95:5 22000/20000 17 B 3Me4HS/4HS 90:10 22000/20000 18 B 3Me4HS/4HS 80:20 22000/20000 19 B 3Me4HS/4HS 85:15 22000/20000 20 B 2,3DMe4HS/4HS 85:15 9000/20000 21 B 3,5DMe4HS/4HS 80:20 12000/20000 22 H 4HS 100 20000 23 C 4HS/ST 80:20 25000 24 C 2HS/4HS 20:80 16000 25 C 3HS/4HS 40:60 16000 表II 重合体 メラミン 比率 スターター 4 1 M1 75:25 T1 3% 5 2 M1 90:10 T1 2% 6 2 M1 80:20 T1 2% 7 2 M1 80:20 T1 4% 8 2 M2 80:20 T1 2% 9 2 M3 80:20 T1 2% 10 2 M4 80:20 T1 2% 11 3 M1 80:20 T1 2% 12 4 M1 80:20 T1 2% 13 5 M1 80:20 T1 2% 14 6 M1 80:20 T1 2% 15 7 M1 80:20 T1 2% 16 8 M1 85:15 T1 2% 17 8 M1 75:25 T1 2% 18 8 M1 80:20 T1 4% 19 9 M1 80:20 T1 2% 20 9 M2 80:20 T1 2% 21 10 M1 80:20 T1 2% 22 10 M2 80:20 T1 2% 23 11 M1 80:20 T1 2% 24 12 M1 80:20 T1 2% 25 13 M1 80:20 T1 4% 26 14 M1 80:20 T1 2% 27 15 M2 80:20 T1 2% 28 16 M1 80:20 T1 2% 29 16 M2 80:20 T1 2% 30 17 M1 75:25 T1 2% 31 17 M1 80:20 T1 2% 32 17 M2 80:20 T1 2% 33 17 M1 80:20 T1 4% 34 17 M2 80:20 T1 4% 35 18 M1 80:20 T1 4% 36 18 M1 80:20 T1 2% 37 19 M1 80:20 T1 2% 38 20 M2 80:20 T1 2% 39 21 M2 80:20 T1 2% 比較例 40 3 M1 80:20 S1 2% 41 3 M1 80:20 S2 2% 42 3 M1 80:20 S3 2% 43 3 M4 80:20 S3 2% 44 22 M1 80:20 T1 2% 45 22 M1 80:20 T1 4% 46 22 M1 80:20 S1 4% 47 22 M1 80:20 S2 4% 48 22 M2 80:20 T1 4% 49 22 M4 80:20 T1 4% 50 22 M3 80:20 T1 2% 51 23 M1 80:20 T1 2% 52 24 M1 80:20 T1 2% 表III は、前記例の放射線感応性混合物の場合に観察さ
れた調査結果を総括する。この表中、略称は下記意味を
有する: Ex. =例No. 、 Sens. =感度(mJ/cm2 )(Lambda Physics KrFエ
キシマレーザ)、 ReF.=現像後の残留膜厚(%)、 Dev.=現像の種類、 Xsh =残る線の断面形状(0.4μm)、 SL=貯蔵寿命 Lin.=直線性表III Ex. Sens. ReF. Dev. Xsh. SL Lin. 4 12 94 A D H L 5 35 90 A D H K 6 20 92 A D H K 7 5 92 A D H K 8 22 94 A D H K 9 22 85 A F H L 10 25 82 A F I L 11 20 90 A D H K 12 18 90 A D H K 13 22 87 A F H L 14 25 86 A F H L 15 32 92 A F − L 16 21 87 A F H L 17 24 92 A D H K 18 5 91 A D H K 19 18 94 A D H K 20 18 92 A D H K 21 16 89 A F H L 22 16 88 A F H L 23 15 92 A G H L 24 20 87 A F H L 25 7 92 A F H L 26 32 86 A F H L 27 19 91 A E H L 28 18 92 A E H L 29 18 95 A D H K 30 20 95 A D H K 31 18 93 A D H K 32 18 92 A D H K 33 8 90 A D H K 34 9 92 A D H K 35 6 89 A D H K 36 15 90 A D H K 37 20 85 A F H L 38 23 88 A F H L 39 18 89 A F H L 比較例 40 20 85 C G H L 41 34 89 A G H L 42 55 90 C G H L 43 60 87 C G I M 44 14 56 B E H M 45 6 87 B E H M 46 10 86 B E H M 47 8 84 B E H M 48 7 87 B E H M 49 11 82 B E I M 50 25 78 B E H M 51 15 96 C G H M 52 18 91 B E H M
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ホルスト、レーシェルト ドイツ連邦共和国オーバー‐ヒルバースハ ム、アム、ピングストボルン、16 (72)発明者 ウィンフリート、マイアー ドイツ連邦共和国フランクフルト、アム、 マイン、80、アム、ブレンハウス、19 (72)発明者 ワルター、シュピース ドイツ連邦共和国ディーブルク、ラインガ ウシュトラーセ、20 (72)発明者 クラウス‐ユルゲン、プルツィビラ ドイツ連邦共和国フランクフルト、アム、 マイン、1、ベートーベンシュトラーセ、 19

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 a)水素原子に結合されていない原子に結合されている
    少なくとも1個の−CBr3 基を含有し且つ活性放射線
    への露光時に強酸を生成する化合物、 b)少なくとも2個の酸架橋性基を含有する化合物、お
    よび c)水性アルカリ性溶液に可溶性または少なくとも膨潤
    性であり且つフェノール性OH基を含有する水不溶性高
    分子結合剤を含有するネガ型放射線感応性混合物であっ
    て、(1)該混合物は248nmで<0.4μm-1の吸収
    を有し、(2)化合物(a)のCBr3 基はスルホニル
    基の硫黄原子に結合されており且つ化合物(a)は成分
    (b)と成分(c)との合計量に対して0.2〜10重
    量%の量で混合物に含有され、(3)成分(b)および
    (c)の質量比は50:50〜5:95であり、(4)
    成分(c)はヒドロキシスチレンまたはその誘導体の単
    独重合体または共重合体(該単独重合体または共重合体
    は水酸化テトラメチルアンモニウム2.38重量%を含
    有する水性アルカリ性現像液中で21℃において200
    〜3,000nm/分の除去速度を有する)であることを
    特徴とするネガ型放射線感応性混合物。
  2. 【請求項2】化合物(a)が、トリブロモメチルアリー
    ルスルホンからなる群から選ばれる、請求項1に記載の
    ネガ型放射線感応性混合物。
  3. 【請求項3】トリブロモメチルアリールスルホンが、ト
    リブロモメチルフェニルスルホンである、請求項2に記
    載のネガ型放射線感応性混合物。
  4. 【請求項4】化合物(b)が、アルコキシメチル化また
    はアシルオキシメチル化メラミンである、請求項1に記
    載のネガ型放射線感応性混合物。
  5. 【請求項5】アルコキシメチル化メラミンが、少なくと
    も3個、好ましくは少なくとも3.5個のアルコキシメ
    チル基を含有する、請求項4に記載のネガ型放射線感応
    性混合物。
  6. 【請求項6】アルコキシメチル化メラミンがメトキシメ
    チル化メラミンである、請求項1に記載のネガ型放射線
    感応性混合物。
  7. 【請求項7】成分(c)がアルキル化ポリヒドロキシス
    チレンである、請求項1に記載のネガ型放射線感応性混
    合物。
  8. 【請求項8】成分(c)が共重合体である、請求項7に
    記載のネガ型放射線感応性混合物。
  9. 【請求項9】成分(c)が、アルキル化ポリヒドロキシ
    スチレンと非アルキル化ポリヒドロキシスチレンとの混
    合物である、請求項1に記載のネガ型放射線感応性混合
    物。
  10. 【請求項10】基板およびその上に配置された放射線感
    応性層からなる放射線感応性記録材料であって、該放射
    線感応性層が請求項1ないし9のいずれか1項に記載の
    放射線感応性混合物からなることを特徴とする放射線感
    応性記録材料。
JP4201318A 1991-07-29 1992-07-28 ネガ型放射線感応性混合物およびそれを使用して製造された放射線感応性記録材料 Pending JPH0627669A (ja)

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