JPH10130340A - 化学増幅型のレジスト組成物 - Google Patents
化学増幅型のレジスト組成物Info
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Abstract
幅型のレジスト組成物を提供する。 【解決手段】 化学増幅型のレジストに用いられる次式
で表されるターポリマーを提供する: 【化1】 ここで、R1 及びR2 は水素原子、ヒドロキシル又はカ
ルボキシル基を有するC0 〜C10の脂肪族炭化水素であ
り、R3 は水素原子又はメチル、R4 はt−ブチル又は
テトラヒドロピラニルであり、m及びnは整数であり、
n/(m+n)は0.1〜0.5である。前記組成物の
重量平均分子量は3,000〜100,000であるこ
とが好ましい。
Description
ト組成物に関する。
て、フォトリソグラフィ工程において、サブクォーター
ミクロン級の微細パターンの形成が求められる。さら
に、1ギガ(Giga)級以上の素子では、従来のDU
V(deep ultraviolet)248nmの露光源であるKr
Fエキシマーレーザーよりは短い波長を有するArFエ
キシマーレーザー193nmを用いるフォトリソグラフ
ィ技術が導入されるため、新たなレジスト組成物の開発
が求められている。
学増幅型のレジスト組成物は次のような要件を満たさな
ければならない。その要件としては、1)193nmの
波長領域における透明度、2)優れる熱的特性、すなわ
ち、高いガラス転移温度(Tg )、3)膜質に対する優
れる接着力、4)乾式食刻に対する優れる耐性、5)現
像時、通常の現像液を利用できるということである。
レーザー用のレジスト組成物の一例としては、下記の式
のテトラポリマーであるポリ(IBMA−MMA−tB
MA−MAA)が提案された。
び接着力が非常に弱く、現像時には特殊な現像液を用い
なければならないという短所がある。このような問題を
解決するため、最近は下記の式のようにポリマーのバッ
クボーン(backbone)が環式構造を有するシクロポリマ
ーなどが提案されている。
は食刻に対する耐性に関する問題は解決したが、膜質に
対する接着力が弱くてレジストでリフティング現象が発
生する。また、現像時に各種のレジストに広く用いられ
る通常の現像液の代わりに、特定の範囲内の濃度を有す
る特殊な現像液を別途に用意する必要があるため非常に
ややこしい。
エキシマーレーザー波長を用いて露光可能であり、乾式
食刻に対する耐性及び膜質に対する接着力が良好であ
り、通常の現像液により現像可能な化学増幅型のレジス
ト組成物を提供することにある。
ば、化学増幅型のレジストに用いられる次式で表される
コポリマー(copolymer )を提供する:
子、ヒドロキシル又はカルボキシル基を有するC0 〜C
10の脂肪族炭化水素であり、nは整数である。前記組成
物の重量平均分子量は3,000〜100,000が好
ましい。
レジストに用いられる次式で表されるターポリマー(te
rpolymer)を提供する:
キシル又はカルボキシル基を有するC0 〜C10の脂肪族
炭化水素であり、R3 は水素原子又はメチル、R4 はt
−ブチル又はテトラヒドロピラニルであり、m及びnは
整数であり、n/(m+n)は0.1〜0.5である。
前記組成物の重量平均分子量は3,000〜100,0
00であることが好ましい。
ーポリマーとPAG(Photoacid generator )とを含む
レジスト組成物を提供する。
量に基づいて1〜20重量%であることが好ましい。前
記PAGは、トリアリールスルホニウム塩、ジアリール
ヨードニウム塩及びスルホネートよりなる群から選ばれ
たいずれか一つであることが好ましい。
実施の形態を詳しく説明する。
り提供された高分子の露光メカニズムを示す:
前の高分子(I)は現像液にほとんど溶解しないが、酸
触媒下の露光工程後の高分子(II)は現像液に良好に
溶解する。
を参照して詳しく説明する。
る。
ネン−2−メタノール(III)と9.8g(0.1モ
ル)の無水マレイン酸(IV)とを1.31g(0.0
08モル)のAIBN(2,2′−アゾビスイソブチロ
ニトリル)と共に100mlのTHF(テトラヒドロフ
ラン)に溶解させ、N2 パージのもとに約24時間、6
5〜70℃の温度を保持しながら重合させた。
せた後、沈殿物を約50℃で保持される真空オーブン内
で約24時間乾燥させてコポリマー(V)生成物を得た
(収率:70%)。この場合、前記生成物の重量平均分
子量は4,500であり、分散度(重量平均分子量/数
−平均分子量)は2.5であった(分子量はGPC(Ge
l Permeation Chromatography)により測定した)。
生成物に対するFTIR(FourierTransform Infrared
Radiation)スペクトル分析の結果は次のとおりであ
る。
OH),1782cm-1(C=O) 〔実施例2〕コポリマーの合成 本実施例によるコーポリマーの合成反応は次式で表され
る。
ネン−2,3−ジカルボン酸(VI)と9.8g(0.
1モル)の無水マレイン酸(IV)とを120mlのT
HFに溶解させた後、ここに1.31g(0.008モ
ル)のAIBNを加え、N2雰囲気下に約24時間、6
5〜70℃の温度で重合させた。
せた後、沈殿物を約50℃の温度で保持される真空オー
ブン内で約24時間乾燥させてコポリマー(VII)生
成物を得た(収率:70%)。この場合、前記生成物の
重量平均分子量は5,500であり、分散度は2.4で
あった。
る。
り、R2 はt−ブチル又はテトラヒドロピラニルであ
る。
タノール(III)、9.8g(0.1モル)の無水マ
レイン酸(IV)及び14g(0.1モル)のt−メタ
クリル酸ブチルを150mlのTHFに溶解させた後、
ここに1.64g(0.01モル)のAIBNを加えた
後、約24時間、65〜70℃の温度を保持しながら重
合させた。
せた後、沈殿物を約50℃で保持される真空オーブン内
で約24時間乾燥させてターポリマー(IX)生成物を
得た(収率:70%)。この場合、前記生成物の重量平
均分子量は6000、m:nの比率は1:1(したがっ
てn/(m+n)=0.5)、分散度は2.4、ガラス
転移温度(Tg )は135℃であった。
ー(IX)生成物に対するFTIRスペクトル分析の結
果を示すグラフであり、その結果は次のとおりである。
H),1784cm-1(C=O),1722cm-1(C
=O) (B)R2 がテトラヒドロピラニルの場合 t−メタクリル酸ブチルの代わりに17g(0.1モ
ル)のメタクリル酸テトラヒドロピラニルを用いて前記
(A)のような方法でターポリマー(IX)生成物が得
られた(収率:70%)。この場合、前記生成物の重量
平均分子量は5500であり、分散度は2.3であっ
た。
X)生成物に対するFTIRスペクトル分析の結果は次
のとおりである。
H),1784cm-1(C=O),1723cm-1(C
=O) 〔実施例4〕レジスト組成物の製造 前記の実施例3から得られた1gのターポリマー(I
X)を7gのプロピレングリコールモノメチルエーテル
アセテート(PGMEA)に溶解させた後、0.02g
のトリフェニルスルホニウムトリフラートを加えて十分
に撹拌した。次いで、前記混合物を0.2μmのマイク
ロフィルターを用いて濾過させた後、得られたレジスト
組成物をウェーハ上に約0.5μmの厚さでコーティン
グした。
0℃の温度で約90秒間のベーキングを行い、0.45
の開口数(NA)を有するKrFエキシマーレーザーを
照射して露光した後、約140℃の温度で約90秒間の
ポストベーキングを行った。その後、約2.38重量%
のTMAH(tetramethyl ammonium hydroxide)溶液を
用いて約60秒間の現像を行った。
うにして得られたレジスト組成物に対し、それぞれ31
mJ/cm2 のエネルギー及び260nmの波長を有す
る露光源と、31mJ/cm2 のエネルギー及び200
nmの波長を有する露光源を用いて露光し、その後現像
してフォトレジストパターンを形成する場合の断面図を
示す。図2からわかるように、各々の波長帯域で優れる
断面プロフィールが得られる。
UVスペクトルの各波数に対する透過度を測定した結果
である。図3において、曲線(l)はPAGを添加しな
い純粋なレジスト組成物の透過度を、曲線(m)は1w
t%のPAG、すなわちトリフェニルスルホニウム ト
リフレート(triphenylsulfonium triflate)が添加され
たレジスト組成物の透過度を、曲線(n)は2wt%の
PAG(上記と同じ)が添加されたレジスト組成物の透
過度を示す。図3の結果からわかるように、波長193
nmにおける透過度が、PAGを添加しない純粋なレジ
スト組成物の場合には65%、1wt%のPAGが添加
されたレジスト組成物の場合には53%、2wt%のP
AGが添加されたレジスト組成物の場合には43%であ
ると測定された。
組成物は乾式食刻に対して優れる耐性を有し、現像時に
現像液として通常の方法で用いる現像液、例えば2.3
8wt%のTMAH現像液を用いることができ、膜質に
対しても優れる接着力を提供する。
を詳しく説明したが、本発明は前記の実施例に限るもの
でなく、本発明の技術的な思想の範囲内で当分野の通常
の知識を持つ者により様々な変形が可能なのは明らかで
ある。
IRスペクトル分析の結果を示すグラフである。
ジストパターンを形成する場合の断面図をSEM写真で
示すものである。
クトルの各波長による透過度を測定する結果を示すグラ
フである。
Claims (19)
- 【請求項1】 化学増幅型のレジストに用いられる次式
で表されるコポリマー: 【化1】 ここで、R1 及びR2 はそれぞれ水素原子、ヒドロキシ
ル又はカルボキシル基を有するC0 〜C10の脂肪族炭化
水素であり、nは整数である。 - 【請求項2】 前記組成物の重量平均分子量は3,00
0〜100,000であることを特徴とする請求項1に
記載のコポリマー。 - 【請求項3】 R1 は水素原子、R2 はヒドロキシル基
であることを特徴とする請求項1に記載のコポリマー。 - 【請求項4】 R1 は水素原子、R2 は−CH2 OHで
あることを特徴とする請求項1に記載のコポリマー。 - 【請求項5】 R1 及びR2 はそれぞれヒドロキシル基
であることを特徴とする請求項1に記載のコポリマー。 - 【請求項6】 R1 及びR2 はそれぞれカルボキシル基
であることを特徴とする請求項1に記載のコポリマー。 - 【請求項7】 R1 及びR2 はそれぞれカルボン酸無水
物であることを特徴とする請求項1に記載のコポリマ
ー。 - 【請求項8】 化学増幅型のレジストに用いられる次式
で表されるターポリマー: 【化2】 ここで、R1 及びR2 は水素原子、ヒドロキシル又はカ
ルボキシル基を有するC0 〜C10の脂肪族炭化水素であ
り、R3 は水素原子又はメチル、R4 はt−ブチル又は
テトラヒドロピラニルであり、m及びnは整数であり、
n/(m+n)は0.1〜0.5である。 - 【請求項9】 前記組成物の重量平均分子量は3,00
0〜100,000であることを特徴とする請求項8に
記載のターポリマー。 - 【請求項10】 R1 は水素原子、R2 はヒドロキシル
基、R3 は水素原子又はメチル、R4 はt−ブチル又は
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に記載のターポリマー。 - 【請求項11】 R1 は水素原子、R2 は−CH2 O
H、R3 は水素原子又はメチル、R4 はt−ブチル又は
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に記載のターポリマー。 - 【請求項12】 R1 及びR2 はそれぞれヒドロキシル
基、R3 は水素原子又はメチル、R4 はt−ブチル又は
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に記載のターポリマー。 - 【請求項13】 R1 及びR2 はそれぞれカルボキシル
基、R3 は水素原子又はメチル、R4 はt−ブチル又は
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に記載のターポリマー。 - 【請求項14】 R1 及びR2 はそれぞれカルボン酸無
水物、R3 は水素原子又はメチル、R4 はt−ブチル又
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に記載のターポリマー。 - 【請求項15】 前記組成物の重量平均分子量は5,0
00〜30,000であることを特徴とする請求項8に
記載のターポリマー。 - 【請求項16】 請求項8に記載のターポリマーとPA
Gとを含むレジスト組成物。 - 【請求項17】 前記PAGの含量が前記ターポリマー
の重量に基づいて1〜20重量%であることを特徴とす
る請求項16に記載のレジスト組成物。 - 【請求項18】 前記ターポリマーの重量平均分子量は
5,000〜20,000であることを特徴とする請求
項16に記載のレジスト組成物。 - 【請求項19】 前記PAG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及びスルホネートよ
りなる群から選ばれたいずれか一つであることを特徴と
する請求項16に記載のレジスト組成物。
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