JPH09301948A - グリオキシム系エステル、その製法および用途 - Google Patents
グリオキシム系エステル、その製法および用途Info
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- JPH09301948A JPH09301948A JP8113473A JP11347396A JPH09301948A JP H09301948 A JPH09301948 A JP H09301948A JP 8113473 A JP8113473 A JP 8113473A JP 11347396 A JP11347396 A JP 11347396A JP H09301948 A JPH09301948 A JP H09301948A
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Abstract
ルカリ可溶性樹脂を含有するレジスト組成物の酸発生剤
として使用できる化合物を提供し、これを用いて諸性能
に優れるレジスト組成物を提供する。 【解決手段】 式(I)で示されるグリオキシム系エス
テル。 式中、Q1 およびQ2 は互いに独立に、水素、アルキ
ル、シクロアルキル、アリールもしくはヘテロアリール
を表すか、またはQ1 とQ2 が結合して環を形成する。
式(I)のエステルは、対応するグリオキシム系N−O
H体を、10−カンファースルホニルハライドと反応さ
せることにより、製造できる。式(I)のエステルを酸
発生剤として用い、酸の作用により開裂しうる保護基を
有するアルカリ可溶性樹脂と配合して、レジスト組成物
が得られる。
Description
ム系エステル、それの製造方法およびそれのレジスト分
野への適用に関するものである。
て、クォーターミクロンのパターン形成が要求されるよ
うになっている。特に、フッ化クリプトン(KrF) やフッ
化アルゴン(ArF) からのエキシマーレーザーを利用する
リソグラフィーは、64MDRAMおよび256MDRAM の製
造を可能とすることから、注目されている。従来、リソ
グラフィープロセスには、主として近紫外線が使われて
いたが、光源の変更に伴い、レジストには、従来からの
耐熱性、残膜率、プロファイルなどの諸性能に加えて、
新たに次のような性能も要求されるようになっている。 a)KrF やArF エキシマーレーザー光源に対して高感度
であること、および b)高解像度であること。
幅効果を利用した、いわゆる化学増幅型レジストが提案
されている。化学増幅型レジストは、放射線照射により
酸発生剤から発生した酸を触媒とする反応によって、露
光部のアルカリ現像液に対する溶解性を発現させるもの
であり、これによってポジ型レジストが得られる。
おいては、露光によって発生した酸が、露光後の熱処理
(post exposure bake : 以下、PEBと略すことがあ
る)によって拡散し、樹脂等の保護基を脱離させるとと
もに、酸を再生成することにより、高感度を実現してい
るが、一層の高感度化が望まれており、また解像度の向
上も望まれている。さらに、このような化学増幅型レジ
ストには、露光からPEBまでの放置時間によって性能
が大きく変化する、いわゆるタイム・ディレイ(time de
lay)効果がある。こうしたタイム・ディレイ効果によ
り、解像度が低下するとともに、現像後のパターンに膜
張り現象(T−シェープ化)や小パターン倒れなど、プ
ロファイルの悪化が起こり、寸法の再現性が損なわれる
ことになる。
る保護基を有するアルカリ可溶性樹脂を含有するレジス
ト組成物の酸発生剤として用いた場合に優れた効果を発
揮する新規な化合物を製造し、提供することにある。
て、耐熱性、残膜率、塗布性などの諸性能を高い水準に
維持しつつ、感度、解像度およびプロファイルが改良さ
れ、またタイム・ディレイ効果も小さいレジスト組成物
を提供することにある。
意研究を行った結果、グリオキシム系の新規な化合物を
見出し、そしてこの化合物を、酸の作用により開裂しう
る保護基を有するアルカリ可溶性樹脂とともに配合した
レジスト組成物が優れた性能を発揮することを併せて見
出し、本発明を完成した。
(I)で示されるグリオキシム系エステルを提供するも
のである。
素、アルキル、シクロアルキル、アリールもしくはヘテ
ロアリールを表すか、またはQ1 とQ2 が結合して環を
形成する。
ルは、式(II)
す)で示されるグリオキシム系化合物と10−カンファ
ースルホニルハライドとを、塩基性触媒の存在下で反応
させることにより、製造することができる。
エステルを有効成分とする酸発生剤を提供し、さらに
は、この酸発生剤を、酸の作用により開裂しうる保護基
を有するアルカリ可溶性樹脂とともに配合してなるレジ
スト組成物をも提供する。
2 は互いに独立に、水素、アルキル、シクロアルキル、
アリールもしくはヘテロアリールであるか、またはQ1
とQ2 が結合して環を形成する。アルキルは、炭素数1
〜20程度であることができ、なかでも炭素数1〜12
程度のものが好ましく、例えば、メチル、エチル、プロ
ピルなどが挙げられる。シクロアルキルは、炭素数3〜
7程度であることができ、なかでも炭素数5〜7程度の
ものが好ましく、例えば、シクロペンチル、シクロヘキ
シル、シクロヘプチルなどが挙げられる。アリールは、
炭素数6〜18程度であることができ、なかでも炭素数
6〜14程度のものが好ましく、例えば、フェニル、ト
リル、キシリルなどが挙げられる。またヘテロアリール
は、酸素、窒素、イオウのようなヘテロ環原子を1個、
2個または3個含有する炭素数3〜20程度であること
ができ、なかでも炭素数3〜12程度が好ましい。Q1
とQ2 が結合して環を形成する場合、Q1 とQ2 の炭素
数の合計は、2〜5程度がよい。この場合、Q1 、Q2
およびそれらが結合する2個の炭素原子の間で、シクロ
アルカン環を形成するのが一般的であり、このシクロア
ルカン環からは、さらにアルキルなどが枝分かれしてい
てもよい。
で示されるグリオキシム系化合物と10−カンファース
ルホニルハライドとの反応により、製造することができ
る。ここで用いる10−カンファースルホニルハライド
は、光学活性体でもラセミ体でも構わない。10−カン
ファースルホニルハライドを構成するハロゲンは、フッ
素、塩素、臭素、ヨウ素などであることができる。ま
た、式(II)のグリオキシム系化合物としては、例え
ば、グリオキシム、ジメチルグリオキシム、ベンジルジ
オキシム(別名:ジフェニルグリオキシム)、ニオキシ
ム(別名:シクロヘキサン−1,2−ジオン ジオキシ
ム)などが挙げられる。
ホニルハライドは、式(II)のグリオキシム系化合物に
対し、一般には0.7〜1.5のモル比、好ましくは1.1〜
1.2のモル比で用いられる。このモル比が0.7未満にな
ると、未反応の原料グリオキシム系化合物が、またモル
比が1.5を越えると、未反応の10−カンファースルホ
ニルハライドがそれぞれ多量に残るため、反応後の精製
が難しくなる。この反応は塩基性触媒の存在下で行わ
れ、塩基性触媒としては、トリエチルアミンのような脂
肪族アミン類、ピリジンのような環状アミン類、炭酸水
素ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムのような
無機塩基類などが挙げられるが、なかでもトリエチルア
ミンやピリジンなどの有機アミン類が好ましく用いられ
る。
カンファースルホニルハライドとの反応は、極性溶媒中
で行うのが好ましい。ここで用いる極性溶媒としては、
アセトン、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、
1,3−ジオキソラン、ジメチルホルムアミド、アセト
ニトリル、γ−ブチロラクトン、ジメチルスルホキシド
のような親水性溶媒の一種または二種以上、ジクロロメ
タンやクロロホルムのような疎水性溶媒の一種または二
種以上、イオン交換水や蒸留水を包含する水などが挙げ
られる。極性溶媒は、反応原料である式(II)のグリオ
キシム系化合物と10−カンファースルホニルハライド
の合計に対し、2〜10重量倍、さらには4〜8重量倍
の範囲で用いるのが好ましい。溶媒の量があまり多いと
反応時間が長くなり、またその量があまり少ないと溶解
度の制限や攪拌動力の問題が生じやすい。
度で行われる。温度があまり高いと副反応が起こりやす
くなり、また温度があまり低いと反応時間が長くなる。
反応時間は、通常0.5〜5時間程度である。
ができる。例えば、反応後の生成物を、水への溶解度が
9g/100g以下である溶媒に溶解し、水洗分液を行
って金属含量を低減させておくのが好ましい。水への溶
解度が9g/100g以下とは、20℃の水100gに
溶ける最大量が9g以下であることを意味する。この溶
媒は特に、水への溶解度が5g/100g以下であるの
が好ましい。このような溶媒としては、例えば、トルエ
ン、酢酸エチル、塩化メチレン、n−ヘプタンなどが挙
げられる。
のようにして金属分の低減を図った式(I)のエステル
は、適当な溶媒から晶析させることができる。ここで用
いる晶析溶媒としては、例えば、四塩化炭素やクロロホ
ルムのようなハロゲン化炭化水素類単独、またはそれを
主体とする混合溶媒、n−ヘプタンやn−ヘキサン、シ
クロヘキサンのような脂肪族または脂環式炭化水素と、
ベンゼン、トルエン、キシレンのような芳香族炭化水素
との混合溶媒などが挙げられる。晶析温度は、40℃以
下、さらには25℃以下が好ましい。
は、式(I)から明らかなように不斉炭素を有し、光学
活性体またはラセミ体であることができる。式(I)の
エステルとして、具体的には例えば、次のような化合物
が挙げられる。
ニル)グリオキシム、O,O′−ビス(10−カンファ
ースルホニル)ジメチルグリオキシム、O,O′−ビス
(10−カンファースルホニル)ジフェニルグリオキシ
ム、O,O′−ビス(10−カンファースルホニル)ニ
オキシム(次式の構造を有する)
ジスト用の酸発生剤、とりわけ、酸の作用により開裂し
うる保護基を有するアルカリ可溶性樹脂を含有するレジ
スト組成物に用いられる酸発生剤として、有用である。
樹脂は、酸の作用により開裂しうる保護基を有する。そ
のベースポリマーとしては、フェノール性水酸基を有す
るものや、カルボキシル基を有するものが好ましい。具
体的には、フェノールノボラック樹脂;クレゾールノボ
ラック樹脂;キシレノールノボラック樹脂;ビニルフェ
ノール樹脂;イソプロペニルフェノール樹脂;ビニルフ
ェノールと、(メタ)アクリル酸もしくはその誘導体、
アクリロニトリル、スチレンもしくはその誘導体などと
の共重合体;イソプロペニルフェノールと、(メタ)ア
クリル酸もしくはその誘導体、アクリロニトリル、スチ
レンもしくはその誘導体などとの共重合体;スチレンも
しくはその誘導体と、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、
アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン
酸、アクリロニトリルなどとの共重合体;これらのポリ
マー鎖中にケイ素を含む化合物が導入された樹脂などを
挙げることができる。
たはカルボキシル基の少なくとも一部を、酸の作用によ
り開裂しうる保護基で修飾したもの、すなわち、水酸基
またはカルボキシル基中の水素原子の少なくとも一部
を、こうした保護基で置換したものが、本発明のレジス
ト組成物におけるアルカリ可溶性樹脂となりうる。保護
基としては、以下の構造のものが好ましい。
4 、R7 およびR11は互いに独立に、直鎖状アルキル、
分枝状アルキル、環状アルキル、アルケニル、アリール
またはアラルキルを表し;R2 、R3 、R5 、R6 、R
9 、R10およびR12は互いに独立に、水素、直鎖状アル
キル、分枝状アルキル、環状アルキル、アルケニル、ア
リールまたはアラルキルを表し;R8 は、水素、直鎖状
アルキル、分枝状アルキル、環状アルキル、 アルケニ
ル、アリール、アラルキルまたはアルコキシを表し;R
13は、水素、直鎖状アルキル、分枝状アルキル、環状ア
ルキル、 アルケニル、アリールもしくはアラルキルを
表し、R14は、直鎖状アルキル、分枝状アルキル、環状
アルキル、アルケニル、アリールもしくはアラルキルを
表すか、またはR13とR14が結合して炭素数3〜6の非
分枝アルキレンを形成する。
炭素数1〜5のものが挙げられ、分枝状アルキルとして
は、例えば炭素数3〜8のものが挙げられ、環状アルキ
ルとしては、例えば炭素数5〜16のものが挙げられ、
これはシクロアルキルの他、シクロアルキルアルキルで
あってもよく、アルケニルとしては、例えば炭素数2〜
7のものが挙げられ、アリールとしては、例えば、フェ
ニル、トリル、キシリルなど、炭素数6〜16のものが
挙げられ、アラルキルとしては、例えば、ベンジル、モ
ノまたはジメチルベンジル、フェネチルなど、炭素数7
〜16のものが挙げられ、またアルコキシとしては、例
えば炭素数1〜5のものが挙げられる。これらの基は置
換基を有していてもよく、例えば、直鎖状アルキル、分
枝状アルキルまたはアルケニルに置換してもよい基とし
ては、ハロゲンなどが挙げられ、環状アルキルを構成す
るシクロアルカン環に置換してもよい基としては、ハロ
ゲンなどが挙げられ、アリールまたはアラルキルを構成
するベンゼン環などの芳香環に置換してもよい基として
は、ハロゲンやニトロなどが挙げられる。またもちろ
ん、ここでいうシクロアルカン環や芳香環には、上記炭
素数の範囲内でアルキルなどの炭化水素基が結合してい
てもよい。
アルカリ可溶性樹脂および酸発生剤を含有するものであ
るが、その他必要に応じて、電子供与体、溶解阻止剤、
増感剤、染料、接着性向上剤、塩基性物質など、この分
野で使用されている通常の添加物を含有することもでき
る。またレジスト組成物は、全固形分重量を基準に、ア
ルカリ可溶性樹脂が40〜95重量%の範囲、酸発生剤
が0.1〜20重量%の範囲で配合されているのが好まし
い。
分濃度が10〜50重量%となるよう、上記各成分を溶
剤に混合してレジスト液が調製され、シリコンウェハー
などの基体上に塗布される。ここで用いる溶剤は、各成
分を溶解するものであればよく、この分野で通常用いら
れているものであることができる。例えば、エチルセロ
ソルブアセテート、メチルセロソルブアセテート、プロ
ピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロ
ピレングリコールモノエチルエーテルアセテートのよう
なグリコールエーテルエステル類、エチルセロソルブ、
メチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエ
ーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジ
エチレングリコールジメチルエーテルのようなグリコー
ルモノまたはジエーテル類、乳酸エチル、酢酸ブチル、
ピルビン酸エチルのようなエステル類、2−ヘプタノ
ン、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトンのよう
なケトン類、キシレンのような芳香族炭化水素類などが
挙げられる。 これらの溶剤は、それぞれ単独で、また
は2種以上組み合わせて用いることができる。
に説明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら
限定されるものではない。例中、含有量ないし使用量を
表す%および部は、特にことわらないかぎり重量基準で
ある。
(+)−10−カンファースルホニルクロリド10.44
g、およびアセトン66.45gを仕込み、25℃で30
分間攪拌したあと、トリエチルアミン4.29gを10分
かけて滴下した。滴下終了後、3時間攪拌し、次に酢酸
0.75gおよびトリエチルアミン1.01gを添加し、さ
らに1時間攪拌したあと、反応マスを濾過した。濾過物
をアセトン20gで洗浄し、この濾液および洗液を合わ
せて、そこへ酢酸エチル180gおよびトルエン140
gを加え、次に400gの蒸留水で2回洗浄した。その
後、1.71gの酢酸ナトリウムを200gの蒸留水に溶
かした水溶液を有機層に加えて洗浄し、さらにこの有機
層を200gの蒸留水で4回洗浄した。有機層を濃縮
し、得られた濃縮物13.18gにトルエン13gおよび
n−ヘキサン7.27gを加えて、析出した固体を濾別し
た。このウェットケーキを室温で一昼夜減圧乾燥して、
3.16gのO,O′−ビス(10−カンファースルホニ
ル)ニオキシムを得た。
1 (s, 6H); 1.01 (s, 6H); 1.39-1.47 (m, 2H);1.54-1.
64 (m, 2H); 1.71 (brs, 4H);1.92-2.01 (m, 4H); 2.06
-2.10 (m, 2H);2.16-2.25 (m, 2H); 2.31-2.41 (m, 2
H);2.78-2.83 (m, 4H); 3.48-3.74 (m, 4H).
リ(p−ビニルフェノール)中の水酸基のうち26モル
%がtert−ブトキシカルボニルメチルエーテル化された
ポリマー13.5部、O,O′−ビス(10−カンファー
スルホニル)ニオキシム1.0部、電子供与体として2−
ヒドロキシカルバゾール0.27部、および塩基性物質と
して2,6−ジイソプロピルアニリン0.054部を、プ
ロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート62
部に混合溶解し、孔径0.2μm のフッ素樹脂製フィルタ
ーで濾過して、レジスト液とした。
スピンコーターを用いて上記レジスト液を回転塗布し、
乾燥後の膜厚が0.539μm のレジスト膜を形成させ
た。次いで、このシリコンウェハーをホットプレート上
にて、100℃で90秒間プリベークした。プリベーク
後の塗膜を、パターンを有するクロムマスクを介して、
248nmの露光波長を有する KrFエキシマーレーザース
テッパー〔(株)ニコン製の "NSR-1755 EX8A"、NA=0.4
5 〕を用いて露光した。露光後のウェハーを、ホットプ
レート上にて100℃で90秒間加熱して、PEBを行
った。これを、テトラメチルアンモニウムハイドロオキ
サイドの2.38%水溶液で現像して、ポジ型パターンを
得た。得られたポジ型パターンにつき、以下のようにし
て評価し、それぞれの結果を得た。
断面を走査型電子顕微鏡で観察し、ベストフォーカスに
おけるラインアンドスペースが1:1になる露光量から
感度(実効感度)を求めたところ、60mJ/cm2 であっ
た。
りなく分離する最小のラインアンドスペースの幅から解
像度を求めたところ、0.26μm であった。
る0.3μm ラインアンドスペースの断面形状を走査型電
子顕微鏡で観察したところ、パターンがほぼ垂直に切れ
ており、パターントップの平坦部も明瞭に観察された。
次いでPEBを行った試料につき、レジストパターンの
倒れ具合を観察したところ、パターン倒れは認められな
かった。
酸基のうち26モル%がtert−ブトキシカルボニルメチ
ルエーテル化されたポリマーに代え、ポリ(p−ビニル
フェノール)中の水酸基のうち23モル%がtert−ブト
キシカルボニルメチルエーテル化されたポリマーを同量
用い、レジスト液の回転塗布、乾燥後の膜厚が0.653
μm であった以外は、適用例1と同様に操作して、ポジ
型パターンを得た。得られたポジ型パターンにつき、適
用例1と同様の方法で、感度、解像度およびプロファイ
ルを評価し、結果を表1に示した。
ルホニル)ニオキシムに代え、ビス(シクロヘキシルス
ルホニル)ジアゾメタンを同量用いた以外は、適用例2
と同様に操作して、ポジ型パターンを得た。得られたポ
ジ型パターンにつき、適用例1と同様の方法で、感度、
解像度およびプロファイルを評価し、結果を表1に示し
た。
外は、ほぼ垂直に切れており、パターントップの平坦部
も明瞭 プロファイルB:裾広がりの山型で、パターントップの
平坦部なし
ジスト用の酸発生剤、特に、酸の作用により開裂しうる
保護基を有するアルカリ可溶性樹脂を含むレジスト用の
酸発生剤として有用である。そして、この化合物を酸発
生剤として用いたレジスト組成物は、耐熱性、残膜率、
塗布性などの諸性能が高い水準に維持され、また感度、
解像度およびプロファイルに優れ、タイム・ディレイ効
果も抑制される。
Claims (5)
- 【請求項1】式(I) (式中、Q1 およびQ2 は互いに独立に、水素、アルキ
ル、シクロアルキル、アリールもしくはヘテロアリール
を表すか、またはQ1 とQ2 が結合して環を形成する)
で示されるグリオキシム系エステル。 - 【請求項2】O,O′−(10−カンファースルホニ
ル)ニオキシムである請求項1記載のエステル。 - 【請求項3】式(II) (式中、Q1 およびQ2 は請求項1記載の意味を表す)
で示されるグリオキシム系化合物と10−カンファース
ルホニルハライドとを、塩基性触媒の存在下で反応させ
ることを特徴とする、請求項1記載のグリオキシム系エ
ステルの製造方法。 - 【請求項4】請求項1または2記載のエステルを有効成
分とする酸発生剤。 - 【請求項5】酸の作用により開裂しうる保護基を有する
アルカリ可溶性樹脂、および請求項4記載の酸発生剤を
含有することを特徴とするレジスト組成物。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP11347396A JP3879139B2 (ja) | 1996-05-08 | 1996-05-08 | グリオキシム系エステル、その製法および用途 |
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