KR19990029309A - Crosslinkable aqueous base developable photoresist compositions and methods for their use - Google Patents
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Abstract
원자외선 및 i-라인중에서 사용하기 위한 수성 염기 현상가능한 고해상도 포토레지스트 조성물이 개시되어 있다. 본 발명의 조성물은 페놀 중합체 수지, 산 촉매반응하에 이들 수지와 반응할 수 있는 글리코우릴 유도체로부터 선택된 가교결합제, 광산 발생제, 유기 용매로 구성된다. 본 발명의 조성물은 고해상도의 네가티브 톤 상(0.25 ㎛ 미만)을 제조하는데 특히 유용하다.There is disclosed a high-resolution photoresist composition capable of developing an aqueous base for use in deep-UV and i-lines. The compositions of the present invention comprise a phenolic polymer resin, a crosslinking agent selected from glycouril derivatives capable of reacting with these resins under acid catalyzed reaction, a photoacid generator, and an organic solvent. The compositions of the present invention are particularly useful for producing high resolution negative tone images (less than 0.25 mu m).
Description
본 발명은 수성 염기 현상가능한 포토레지스트 조성물 및 이와 함께 리소그래픽 패턴(lithographic pattern)을 형성하기 위한 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an aqueous base developable photoresist composition and a method for forming a lithographic pattern therewith.
전자 산업분야에서, 전자 부품에 있어서 더욱 높은 회로 밀도를 달성하기 위해 지속적인 노력이 있어 왔다. 더욱 높은 집적도를 달성하기 위해, 새롭고 향상된 리소그래픽 도구 및 기술이 개발되어 왔으며, 리소그래픽 패턴의 해상도를 향상시킬 수 있는 새로운 포토레지스트가 요구되고 있다.In the electronics industry, there has been constant effort to achieve higher circuit densities in electronic components. In order to achieve higher densities, new and improved lithographic tools and techniques have been developed and new photoresists are needed that can improve the resolution of lithographic patterns.
가교결합을 통해 형성되는 수성 염기 현상가능한 포토레지스트 조성물이 렉(Reck) 등의 다음 문헌에 개시되어 있다[참조: SPIE regional Technical Conference on Photopolymers, Ellenville, N.Y., 63(1988); 및 필리(Feely)에게 허여된 미국 특허 제 5,034,304 호 및 제 5,204,225 호]. 이러한 제형은 친전자 방향족 치환에 영향을 받기 쉬운 방향족 잔기, 즉 폴리(하이드록시스티렌) 또는 노볼락과 산으로 처리시 카보늄 이온을 형성할 수 있는 가교결합제와 광산 발생제를 갖는 것을 특징으로 한다.An aqueous base developable photoresist composition formed through crosslinking is disclosed in Reck et al., (SPIE Regional Technical Conference on Photopolymers, Ellenville, N.Y., 63 (1988); And U.S. Pat. Nos. 5,034,304 and 5,204,225 to Feely. Such formulations are characterized by having aromatic moieties which are susceptible to electrophilic aromatic substitution, i. E. Poly (hydroxystyrene) or novolacs, and a photoacid generator capable of forming a carbonium ion upon treatment with an acid .
알렌(Allen) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,810,601 호는 방향족 화합물을 단량체상 또는 중합체상 카보늄 이온 공급원과 가교결합하여 네가티브 톤 레지스트 패턴을 형성하는 방법에 관한 것이다. 따라서, 디아세톡시메틸 벤젠 및 트리스아세톡시메지틸렌을 트리페닐 설포늄 헥사플루오로안티모네이트와 함께 사용하여 폴리(하이드록시스티렌)매트릭스를 가교결합한다.U.S. Patent No. 4,810,601 to Allen et al. Is directed to a method for crosslinking an aromatic compound with a monomeric or polymeric source of carbonium ions to form a negative tone resist pattern. Thus, diacetoxymethylbenzene and trisacetoxymethylene are used in conjunction with triphenylsulfonium hexafluoroantimonate to crosslink the poly (hydroxystyrene) matrix.
사슈데브(Sachdev)에게 허여된 미국 특허 제 5,296,332 호 및 고카이(Kokai)에게 허여된 일본 특허 제 90-15270 호 및 제 89-293339 호에는 페놀 수지(예: 폴리(하이드록시스티렌) 또는 노볼락), 산으로 처리시 카보늄 이온을 형성할 수 있는 가교결합제, 광산 발생제로 구성되는 수성 염기 현상가능한 레지스트 조성물에 대해 개시되어 있다.U.S. Patent No. 5,296,332 to Sachdev and Japanese Patent Nos. 90-15270 and 89-293339 to Kokai disclose that phenolic resins such as poly (hydroxystyrene) or novolak ), A crosslinking agent capable of forming a carbonium ion upon treatment with an acid, and a photoacid generator.
본 발명의 넓은 양태는 기재상에 0.25 ㎛ 미만의 네가티브 톤 레지스트 상을 발생시키기 위한 수성 염기 현상가능한 포토레지스트 조성물이다. 본 발명의 또 다른 양태는 기재상의 레지스트 상 사이에 미세가교를 형성하지 않는 포토레지스트 조성물이다. 이러한 포토레지스트 조성물은 (a) 페놀 기를 갖는, 필름 형성 중합체 수지, (b) 아미노플라스트 부류 및 더욱 구체적으로 글리코우릴 유도체로부터 선택된 산 촉매가능한 가교결합제, (c) 필름 형성제와 가교결합제의 가교결합시 보조하기 위한 방사선 분해가능한 산 발생제, (d) 선택적으로 제형의 저장 수명 안정성을 향상시키기 위한 유기 염기로 이루어진다. 본 발명의 페놀 중합체 수지는 하기 화학식 1의 폴리(하이드록시스티렌), 하기 화학식 2의 부분적으로 보호된 폴리(하이드록시스티렌), 하기 화학식 3의 하이드록시스티렌-비닐사이클로헥산올 공중합체 및 하기 화학식 4의 노볼락(페놀-포름알데히드) 수지로부터 선택된다:A broad aspect of the present invention is an aqueous base developable photoresist composition for generating a negative tone resist image of less than 0.25 탆 on a substrate. Another embodiment of the present invention is a photoresist composition which does not form micro-crosslinking between resist phases on a substrate. Such photoresist compositions comprise (a) a film forming polymer resin having a phenolic group, (b) an acid labile crosslinking agent selected from an aminoplast class and more specifically a glycoluril derivative, (c) a crosslinking agent of a film forming agent and a crosslinking agent (D) optionally an organic base to enhance the shelf life stability of the formulation. The phenolic polymer resin of the present invention comprises a poly (hydroxystyrene) of the following formula 1, a partially protected poly (hydroxystyrene) of the following formula 2, a hydroxystyrene-vinyl cyclohexanol copolymer of the following formula 3, 4 < / RTI > novolac (phenol-formaldehyde) resin:
본 발명의 조성물의 가교결합 제제는 하기 화학식 5의 글리코우릴 유도체로부터 선택된다:The crosslinking agent of the composition of the present invention is selected from glycouril derivatives of formula (5)
상기 식에서,In this formula,
R은 알콕시알킬, 바람직하게는 CH2OCH3이고,R is alkoxyalkyl, preferably CH 2 OCH 3 ,
R1및 R2는 수소, 알킬 및 아릴기로부터 개별적으로 선택된다.R 1 and R 2 are individually selected from hydrogen, alkyl and aryl groups.
본 발명의 조성물은 또한 방사선 분해가능한 산 발생제를 포함한다.The composition of the present invention also comprises a radiation decomposable acid generator.
본 발명의 또 다른 넓은 양태는 이러한 조성물의 가교결합제로서 작용하는 신규한 글리코우릴 유도체의 합성방법이다.Another broad aspect of the present invention is a process for the synthesis of novel glycouril derivatives which act as crosslinking agents for such compositions.
본 발명은 또한The present invention also
a) 페놀 작용기를 갖는, 필름 형성 중합체 수지, 글리코우릴 유도체로부터 선택된 산 촉매가능한 가교결합제, 방사선 분해가능한 산 발생제로 구성된 필름으로 기재를 피복하는 단계,a) coating the substrate with a film comprising a film-forming polymeric resin having phenolic functional groups, an acid-catalyzable crosslinking agent selected from glycouril derivatives, a radiation-decomposable acid generator,
b) 필름을 UV 방사선에 상방향으로 노출시켜 필름의 노출된 부분에서 가교결합을 일으키는 단계,b) exposing the film to UV radiation in an upward direction to cause cross-linking at the exposed portion of the film,
c) 승온에서 상기 기재를 하소하는 단계,c) calcining the substrate at elevated temperature,
d) 수성 염기 현상제중 필름을 현상하는 단계d) developing the film in an aqueous base developer
를 포함하는, 기재상에 네가티브 톤 레지스트 상을 발생시키기 위한 신규한 레지스트 조성물을 사용하는 방법을 제공한다.A method of using a novel resist composition for generating a negative tone resist image on a substrate.
본 발명의 조성물은 원자외선 방사선에 민감하다. 레지스트 속도는 가교결합제대 중합체 수지의 비율을 조절하고, 유기 염기를 첨가하고/첨가하거나 부분적으로 보호된 폴리(하이드록시스티렌) 또는 노볼락을 선택하여 조절될 수 있다.The composition of the present invention is sensitive to far ultraviolet radiation. The resist speed can be adjusted by adjusting the ratio of the crosslinked umbellation polymer resin, adding an organic base and / or adding a partially protected poly (hydroxystyrene) or novolac.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 상이한 조성물을 사용하여 제조된 상을 나타내는 현미경 사진이다.Figures 1 to 3 are photomicrographs depicting phases produced using different compositions of the present invention.
본 발명은 기재상에서 네가티브 톤 상을 발생시키기 위한 고해상도, 수성 염기 현상가능한 포토레지스트 조성물에 관한 것이다. 이들 조성물은 (a) 페놀 작용기를 갖는, 필름 형성 중합체 수지, (b) 산 촉매반응시 페놀 작용기와 반응하여 가교결합을 형성할 수 있는 글리코우릴 유도체 가교결합제, (c) UV 방사선에 노출시 가교결합의 형성에 필요한 산 촉매를 형성하는 광분해가능한 산 발생제, (d) 제형의 저장 수명을 증가시키고 광속을 조절하기 위해 특별히 첨가된 유기 염기(예: 3급 아민)를 포함한다. 중합체 수지와 페놀 작용기는 하기 화학식 1의 폴리(하이드록시스티렌), 하기 화학식 2의 부분적으로 보호된 폴리(하이드록시스티렌) 및 하기 화학식 3의 하이드록시스티렌-비닐사이클로헥산올 공중합체로부터 선택된다:The present invention relates to a high resolution, aqueous base developable photoresist composition for generating a negative tone image on a substrate. These compositions comprise (a) a film forming polymer resin having a phenolic functional group, (b) a glycouril derivative crosslinking agent capable of reacting with the phenolic functional group during the acid catalyzed reaction to form a crosslinking, (c) (D) an organic base (e.g., a tertiary amine) that is specifically added to increase the shelf life of the formulation and to control the light flux. The polymeric resin and the phenolic functional group are selected from poly (hydroxystyrene) of the following formula 1, partially protected poly (hydroxystyrene) of the following formula 2 and hydroxystyrene-vinyl cyclohexanol copolymer of the formula 3:
화학식 1Formula 1
화학식 2(2)
화학식 3(3)
상기 식에서,In this formula,
R은 C1-4알킬, 아세틸, 하이드록시알킬, 아세톡시알킬(CH3COCH2CH2-)을 비롯한 알킬기일 수 있고,R can be an alkyl group including C 1-4 alkyl, acetyl, hydroxyalkyl, acetoxyalkyl (CH 3 COCH 2 CH 2 -),
y는 0.5 내지 1이고, n은 1보다 크고, 바람직하게는 20보다 크고, 가장 바람직하게는 n은 20보다 크고 100보다 작다. 본 발명의 조성물을 위한 바람직한 가교결합제는 하기 화학식 5의 글리코우릴 유도체이다:y is from 0.5 to 1, n is greater than 1, preferably greater than 20, and most preferably n is greater than 20 and less than 100. Preferred cross-linking agents for compositions of the present invention are glycoluril derivatives of formula 5:
화학식 5Formula 5
상기 식에서,In this formula,
R은 알콕시알킬, 바람직하게는 CH2OCH3이고,R is alkoxyalkyl, preferably CH 2 OCH 3 ,
R1및 R2는 탄소수 1 내지 6의 알킬기로부터 개별적으로 선택되고, 이때 글리코우릴 유도체의 예를 들면R 1 and R 2 are each independently selected from alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms,
a) 하기 화학식 5a의 테트라키스-메톡시메틸-3a,6a-디에틸글리코우릴,a) tetrakis-methoxymethyl-3a, 6a-diethylglycouryl,
b) 하기 화학식 5b의 테트라키스-메톡시메틸-3a-메틸-6a-프로필글리코우릴,b) tetrakis-methoxymethyl-3a-methyl-6-propylglycouuryl of the formula 5b,
c) 하기 화학식 5c의 테트라키스-메톡시메틸-3a-메틸-6a-부틸글리코우릴과 같고,c) tetrakis-methoxymethyl-3a-methyl-6a-butylglycouryl of formula 5c,
R1및 R2는 또한 알킬 및 아릴기 또는 수소로부터 선택될 수 있고, 이때 글리코우릴 유도체의 예를 들면 (d) 테트라키스메톡시메틸-3a-페닐글리코우릴과 (e) 하기 화학식 5d 및 화학식 5e와 같은 테트라키스-메톡시메틸-3a-메틸-6a-페닐글리코우릴과 같고,R 1 and R 2 may also be selected from alkyl and aryl groups or hydrogen, with examples of glycouril derivatives such as (d) tetrakismethoxymethyl-3-phenylglycouiryl and (e) Methoxy methyl-3a-methyl-6a-phenylglycouol, such as 5e,
R1및 R2는 모두 페닐, 푸릴 또는 알킬페닐 및 할로겐화 아릴기 또는 치환된 디페닐에테르기일 수 있고, 이때 글리코우릴 유도체의 예를 들면 하기 화학식 5f 내지 5h의 화합물과 같다:R 1 and R 2 may all be phenyl, furyl or alkylphenyl and halogenated aryl groups or substituted diphenyl ether groups, wherein examples of glycouril derivatives are the same as those of the following formulas 5f to 5h:
본 발명의 조성물은 또한 바람직하게는 본원에서 참조로서 도입하는 미국 특허 제 4,175,972 호에 개시된 바와 같은 그룹 IV의 오늄 염 및 본원에서 참조로서 도입하는 미국 특허 제 4,069,055 호에 개시된 그룹 Va의 방향족 오늄 염으로부터 선택될 수 있는 광산 발생제(photoacid generator; PAG)를 포함한다. 그룹 IVa의 방향족 오늄 염은 하기 화학식 6의 화합물을 포함한다:The compositions of the present invention are also preferably prepared from an onium salt of Group IV as disclosed in U.S. Patent No. 4,175,972, incorporated herein by reference, and an aromatic onium salt of Group Va as disclosed in U.S. Patent No. 4,069,055, And a photoacid generator (PAG) that can be selected. The aromatic onium salt of group IVa comprises a compound of formula 6:
상기 식에서,In this formula,
R은 1가 방향족 유기 라디칼이고,R is a monovalent aromatic organic radical,
R1은 알킬, 사이클로알킬 및 치환된 알킬로부터 선택된 1가 유기 지방족 라디칼이고,R < 1 > is a monovalent organic aliphatic radical selected from alkyl, cycloalkyl and substituted alkyl,
R2는 헤테로사이클릭 또는 접합된 환 구조를 형성하는 다가 유기 라디칼이고, X는 그룹 IVa의 원자 또는 메탈로이드이고,R < 2 > is a multivalent organic radical that forms a heterocyclic or fused ring structure, X is an atom of group IVa or a metalloid,
Q는 할로겐 라디칼이고,Q is a halogen radical,
a는 0 이상 3 이하이고,a is 0 or more and 3 or less,
b는 0 이상 2 이하이고,b is 0 or more and 2 or less,
c는 0 또는 1이다.c is 0 or 1;
R에 포함되는 라디칼은 예를 들면 탄소수 6 이상의 방향족 탄화수소 라디칼(예: 페닐, 톨릴, 나프틸, 안트릴), 1 내지 4가 라디칼(예: C1-8알킬, C1-8알콕시, 니트로, 클로로, 플루오로 및 하이드록시)로 치환된 라디칼, 아릴아실 라디칼(예: 페닐아세틸), 방향족 헤테로사이클릭 라디칼(예: 피리딜 및 푸릴)이고,The radicals contained in R include, for example, aromatic hydrocarbon radicals having 6 or more carbon atoms such as phenyl, tolyl, naphthyl, anthryl, 1-4 of which are radicals such as C 1-8 alkyl, C 1-8 alkoxy, (E.g., pyridyl and furyl), aryl radicals (e.g., pyridyl and furyl), heteroaryl radicals (e.g., pyridyl and furyl)
R1라디칼은 C1-8알킬, 치환된 알킬(예: -C2H4OCH3, -CH2-COCH3등)이고,R 1 radicals are C 1-8 alkyl, substituted alkyl (such as -C 2 H 4 OCH 3 , -CH 2 -COCH 3, etc.)
R2라디칼은 일반식The R < 2 >
,,와 같은 구조를 포함한다. , , And the like.
상기 화학식 6중 MQe -(e-f)에 포함되는 착화합물 음이온은 예를 들면 BF4 -, PF6 -, SbF6 -, FeCl4 -, SnCl6 -, SbCl6 -, BiCl5 -, AlF6 -3, GaCl4 -, InF4 -등이다.MQ e of the formula (6) - complex anion contained in the (ef), for example, BF 4 -, PF 6 -, SbF 6 -, FeCl 4 -, SnCl 6 -, SbCl 6 -, BiCl 5 -, AlF 6 - 3 , GaCl 4 - , InF 4 -, and the like.
상기 일반식에 포함되는 그룹 VIa의 오늄 염은 예를 들면,The onium salt of the group VIa contained in the above general formula is, for example,
,,,이다. , , , to be.
본 발명의 조성물에 사용하기에 적절한 비금속 방사선 분해가능한 산 발생제중 하기 화학식 7의 N-설포닐옥시이미드가 있다:Among the nonmetallic degradable acid generators suitable for use in the compositions of the present invention are the N-sulfonyloxyimides of the formula 7:
상기 식에서,In this formula,
R은 톨루엔, 벤젠, CF3, CF2CF3및 -(CF2)n-Z로 이루어진 군으로부터 선택되고,R is toluene, benzene, CF 3, CF 2 CF 3 and - is selected from (CF 2) n -Z group consisting of,
n은 1 내지 4이고,n is from 1 to 4,
Z는 H 또는 알킬 또는 아릴이고,Z is H or alkyl or aryl,
X 및 Y는 (1) 헤테로원자를 함유하거나 함유하지 않는 폴리사이클릭 환을 형성하거나, (2) 접합된 방향족 환을 형성하거나, (3) 각각 H, 아릴, 아릴기일 수 있고,X and Y are independently selected from the group consisting of (1) forming a polycyclic ring containing or not containing a hetero atom, (2) forming a conjugated aromatic ring, or (3)
C1및 C2는 단일결합 또는 이중결합을 형성할 수 있다.C 1 and C 2 may form a single bond or a double bond.
본 발명의 조성물은 또한 임의의 유기 아민, 특히 3급 아민으로부터 선택된 소량의 염기성 화합물을 함유한다.The compositions of the present invention also contain minor amounts of basic compounds selected from any organic amine, especially a tertiary amine.
본 발명의 조성물은 바람직하게는 용매 또는 용매계중 수행된다. 이들 조성물을 운반하는데 사용된 용매 또는 용매계는 바람직하게는 기재상에 레지스트 성분을 완전한 적용범위로 균일하게 피복하기 위한 요건을 만족시킨다. 용매는 바람직하게는 레지스트의 광활성이 건조 단계시 악영향을 미치지 않도록 하는 온도에서 증발되고, 포토레지스트의 작용에 참여하지 않을 것이다(페놀 수지 및/또는 가교결합제에 대해 불활성이다). 이들 일반적인 용매는 프로필렌글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(PGMEA), 에틸-3-에톡시프로피오네이트(EEP), 메톡시프로판올, 에톡시프로판올, 부톡시프로판올, 에틸 락테이트이다.The composition of the present invention is preferably performed in a solvent or solvent system. The solvent or solvent system used to carry these compositions preferably satisfies the requirement for uniformly coating the resist components on the substrate to the full application range. The solvent is preferably evaporated at a temperature such that the photoactivity of the resist does not adversely affect the drying step, and will not participate in the action of the photoresist (inert to the phenolic resin and / or the crosslinking agent). These common solvents are propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), ethyl-3-ethoxypropionate (EEP), methoxypropanol, ethoxypropanol, butoxypropanol, ethyl lactate.
네가티브 톤 상의 형성을 위하여, 본 발명의 조성물을 기재상에 피복하고(예: 스핀-피복) 남아 있는 용매는 약 70 내지 130 ℃의 온도까지 1 내지 3분 동안 핫 플레이트상에서 기재를 가열함으로써 증발시킨다. 이어서, 필름을 약 200 내지 370 nm의 파장을 갖는 UV 방사선에 상방향으로 노출시키면, 조성물의 방사선 분해가능한 성분은 분해하여 촉매량의 산을 형성한다. 페놀 수지 및 가교결합제 사이의 가교결합 반응은 바람직하게는 1 내지 3분 동안 70 내지 130℃에서 기재를 가열함으로써 가속화된다. 따라서 상은 수성 염기 및 현상 단계에서 덜 가용성이거나 불용성이 되고, 노출된 영역은 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(TMAH)의 묽은 용액과 같은 수성 염기에 의해 제거된다.For formation of the negative tone image, the composition of the present invention is coated onto the substrate (e.g., spin-coated) and the remaining solvent is evaporated by heating the substrate on a hot plate for 1 to 3 minutes to a temperature of about 70 to 130 캜 . Then, when the film is exposed upwardly to UV radiation having a wavelength of about 200 to 370 nm, the radiation decomposable component of the composition decomposes to form a catalytic amount of acid. The crosslinking reaction between the phenolic resin and the crosslinking agent is accelerated by heating the substrate at 70 to 130 DEG C for preferably 1 to 3 minutes. Thus, the phases become less soluble or insoluble in aqueous bases and development steps, and the exposed areas are removed by aqueous bases, such as dilute solutions of tetramethylammonium hydroxide (TMAH).
본 발명의 또 다른 실시양태에 있어서, 가교결합제로서 사용되는 글리코우릴 유도체는 하기 반응식 1에 나타낸 바와 같이 상응하는 디카보닐 화합물로부터 합성된다:In another embodiment of the present invention, the glycouril derivative used as the cross-linking agent is synthesized from the corresponding dicarbonyl compound as shown in Scheme 1 below:
본 발명의 글리코우릴 유도체는 선택한 유기 용매중에서 매우 가용성이고, 비치환된 글리코우릴과 비교하여, 염기 현상제중 최종 조성물의 용해율을 낮추게 된다.The glycouril derivatives of the present invention are highly soluble in selected organic solvents and, as compared to unsubstituted glycourols, lower the solubility of the final composition in the base developer.
알킬-치환된 글리코우릴의 제조를 위한 일반적인 과정General procedure for the preparation of alkyl-substituted glycourols
이후 설명되는 알킬-치환된 글리코우릴의 합성은 3a-메틸-6a-프로필글리코우릴의 합성에 의해 예시된다.Synthesis of the alkyl-substituted glycourols described below is illustrated by the synthesis of 3a-methyl-6-propylglycouryl.
2,3-헥산디온(1.0 mol) 및 우레아(3.0 mol)를 2% 염화수소산 2.0 ℓ에 첨가하고 용액을 24시간 동안 실온에서 교반한다(선택적으로, 용액은 2 내지 3시간 동안 환류할 수 있다). 침전물을 여과하고 물 및 에탄올로 세척한 후 건조시킨다. 이어서 회백색 분말을 아세트산중에 결정화하여 분석학적으로 순수한 표제화합물을 45% 수율로 수득한다.2,3-Hexanedione (1.0 mol) and urea (3.0 mol) are added to 2.0 L of 2% hydrochloric acid and the solution is stirred for 24 hours at room temperature (alternatively, the solution can be refluxed for 2 to 3 hours ). The precipitate is filtered, washed with water and ethanol and dried. The off-white powder is then crystallized in acetic acid to give the analytically pure title compound in 45% yield.
아릴-치환된 글리코우릴의 제조를 위한 일반적인 과정General procedure for the preparation of aryl-substituted glycourols
적절한 벤질 유도체(반응식 1, R1및 R2는 아릴기 또는 알킬 및 아릴기의 조합이다)(1.0 mol) 및 우레아(0.3 mol)를 톨루엔 300 mL중 현탁시키고 트리플루오로아세트산 5.0 mL를 첨가한다. 생성된 용액을 8시간 동안 환류하고, 그 동안 물을 딘-스타크 트랩(Dean-Stark trap)을 통해 제거한다. 용액을 실온까지 냉각시키고 침전된 결정성 물질을 여과하고 톨루엔 및 헥산으로 세척하고 건조시킨다.(1.0 mol) and urea (0.3 mol) are suspended in 300 mL of toluene and 5.0 mL of trifluoroacetic acid are added, with the appropriate benzyl derivative (Scheme 1, R 1 and R 2 being an aryl group or a combination of alkyl and aryl groups) . The resulting solution is refluxed for 8 hours, during which the water is removed via a Dean-Stark trap. The solution is cooled to room temperature and the precipitated crystalline material is filtered off, washed with toluene and hexane and dried.
글리코우릴의 하이드록시메틸화 반응Hydroxymethylation of glycourols
글리코우릴 유도체(0.10 mol)를 37% 수성 포름알데히드 용액(0.5 mol)중 현탁시키고 pH를 10% 수산화나트륨을 첨가하여 10 내지 11로 조절한다. 생성된 혼합물을 50℃에서 24시간 동안 가열한 후 모든 고체를 용액중에 용해한다. 용액을 실온까지 냉각시키고 물을 감압하에 제거한다. 잔사물(고체 또는 검 물질)을 다음 단계에서 추가의 정제없이 사용한다.The glycoluril derivative (0.10 mol) is suspended in a 37% aqueous formaldehyde solution (0.5 mol) and the pH is adjusted to 10-11 by the addition of 10% sodium hydroxide. The resulting mixture is heated at 50 < 0 > C for 24 hours and all solids dissolved in solution. The solution is cooled to room temperature and the water is removed under reduced pressure. The residue (solid or gum) is used in the next step without further purification.
아미노플라스트 화합물의 에테르화 반응Etherification of aminoplast compounds
테트라키스-하이드록시메틸 글리코우릴을 과량의 2,2-디메톡시프로판중에 현탁시켜 이들의 상응하는 테트라메톡시메틸 유도체로 전환시키고, 몇 방울의 진한 염화수소산을 첨가하고 혼합물을 실온에서 24 시간 동안 교반한다. 용매를 감압하에 제거하고 잔사물을 적절한 용매(디아릴 또는 알킬 아릴 치환된 글리코우릴의 경우와 같이)로부터 결정화하거나 오일 잔사물을 높은 진공 및 고온하(예를 들면, 메틸 프로필 또는 메틸 부틸 등의 경우에)에 증류시켜 목적하는 글리코우릴의 테트라키스-메톡시메틸 유도체를 수득한다.Tetrakis-hydroxymethylglycouril is suspended in excess 2,2-dimethoxypropane and converted to their corresponding tetramethoxymethyl derivative, a few drops of concentrated hydrochloric acid are added and the mixture is stirred at room temperature for 24 hours Lt; / RTI > The solvent is removed under reduced pressure and the residue is crystallized from an appropriate solvent (such as in the case of a diaryl or alkylaryl substituted glycoururil) or the oil residue is purified by distillation under high vacuum and elevated temperature (for example methylpropyl or methylbutyl To give the tetrakis-methoxymethyl derivative of the desired glycouril.
하기 실시예는 본 발명의 제조방법 및 그 사용에 대한 상세한 기술이다. 상세한 제조방법은 상기 설명한 더욱 일반적으로 기술된 방법의 범위 안에 있으며, 예시하기 위한 것이다. 실시예들은 단지 설명의 목적이지 본 발명의 범위를 제한하거나 한정하고자 함이 아니다.The following examples are a detailed description of the preparation method of the present invention and its use. Detailed manufacturing methods are within the scope of the more generally described methods described above and are intended to be illustrative. The embodiments are for illustrative purposes only and are not intended to limit or limit the scope of the invention.
실시예 1Example 1
4-하이드록시스티렌-비닐사이클로헥산올 공중합체(이때, 하이드록시스티렌대 비닐사이클로헥산의 몰비는 9:1이다)(10 g)와 3a-메틸-6a-프로필-테트라키스-메톡시메틸글리코우릴(1.0 g)와 MDT(트리플루오로메틸설포닐옥시비사이클로[2.2.1]헵트-5-엔-2,3-디카복스이미드(100 mg)를 프로필렌글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(PGMEA) 50 mL중에 용해한다. 생성된 용액을 0.25 μ 필터를 통해 여과하고 기재상에서 스핀 피복한다. 110에서, 1분동안 하소 후, 0.5 NA I-라인 단계 및 반복도구를 사용하여 248 nm UV 광 약 20 mJ/㎠에 노출시킨다. 1분 동안 110℃에서 노출 하소 후, 포토레지스트를 0.26 N 수성 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드중 현상한다. 매우 뚜렷한 220 nm 라인으로 고해상도 상(도 1)을 형성한다.(10 g) of 4-hydroxystyrene-vinylcyclohexanol copolymer (the molar ratio of hydroxystyrene to vinylcyclohexane being 9: 1) and 3-methyl-6-propyl-tetrakis-methoxymethylglycol (1.0 g) and MDT (trifluoromethylsulfonyloxybicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2,3-dicarboximide (100 mg) were dissolved in propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) The resulting solution was filtered through a 0.25 filter and spun coated on the substrate at 110. After calcining for 1 minute, a UV light of about 20 mJ at 248 nm was spotted using a 0.5 NA I- / Cm < 2 >. After exposure at 110 [deg.] C for 1 minute, the photoresist is developed in 0.26 N aqueous tetramethylammonium hydroxide. A high resolution image (Figure 1) is formed with a very distinct 220 nm line.
실시예 2Example 2
폴리(4-하이드록시스티렌)(10 g)과 테트라키스-테트라메톡시메트-3a,6a-비스-[4-(4-t-부틸페녹시)페닐]글리코우릴(0.45 g)과 테트라키스-메톡시메틸글리코우릴(파우더링크, Powderlink)(0.8 g)과 MDT(1.20 g)을 PGMEA 50 mL중에 용해시킨다. 용액을 0.5 ㎛의 건조 두께까지 실리콘 웨이퍼상에 스핀 피복하고 248 nm UV 광 약 20 mJ/㎠로 마스크를 통해 노출시킨다. 이어서 기재를 1분 동안 110℃에서 하소하고 0.26 N 수성 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드 용액중에 현상하고 물로 세정한다. 0.22 ㎛ 이하의 고해상도 상을 SEM 조직사진(도 2)에 나타낸 바와 같이 형성한다.A mixture of poly (4-hydroxystyrene) (10 g) and tetrakis-tetramethoxymeth-3a, 6a-bis- [4- (4-t- butylphenoxy) phenyl] glycoururil (0.45 g) - Methoxymethylglycouril (Powderlink, 0.8 g) and MDT (1.20 g) are dissolved in 50 mL of PGMEA. The solution is spin-coated onto a silicon wafer to a dry thickness of 0.5 [mu] m and exposed through a mask at 248 nm UV light at about 20 mJ / cm2. The substrate is then calcined at 110 DEG C for 1 minute and developed in a 0.26 N aqueous tetramethylammonium hydroxide solution and rinsed with water. A high-resolution image of 0.22 mu m or less is formed as shown in an SEM micrograph (Fig. 2).
실시예 3Example 3
폴리(하이드록시스티렌)(10 g)과 테트라키스-메톡시메틸-3a-메틸-6a-부틸글리코우릴(1.1 g)과 MDT(1.2 g)을 PGMEA 50 g중에 용해시키고 0.2 μ 필터를 통해 여과한다. 생성된 용액을 약 0.6 μ의 건조 두께까지 실리콘 웨이퍼상에서 스핀 피복한다. 웨이퍼를 90℃에서 하소하고 과량의 용매를 제거하고, 0.5 NA 단계 및 반복도구를 사용하여 248 nm UV 광 20 mJ/㎠에 노출시킨다. 노출 후, 웨이퍼를 95℃에서 1분 동안 하소하고, 이어서 0.14 N 수성 테트라메틸암모늄 하이드록사이드중에 현상한다. 200 nm 라인의 고해상도 상(도 3)을 형성한다.(1.1 g) of poly (hydroxystyrene) (10 g), tetrakis-methoxymethyl-3a-methyl-6a-butylglycoluril (1.1 g) and MDT (1.2 g) were dissolved in 50 g of PGMEA and filtered do. The resulting solution is spin-coated onto a silicon wafer to a dry thickness of about 0.6 mu. The wafer is calcined at 90 DEG C and excess solvent is removed and exposed to 248 nm UV light at 20 mJ / cm < 2 > using a 0.5 NA step and a repeat tool. After exposure, the wafer is calcined at 95 DEG C for 1 minute and then developed in 0.14 N aqueous tetramethylammonium hydroxide. (Fig. 3) of a 200 nm line.
본 발명의 수성 염기 현상가능한 포토레지스트 조성물에 의해 고해상도의 네가티브 톤 상(0.25 ㎛ 미만)을 제조할 수 있다.A high-resolution negative tone image (less than 0.25 mu m) can be produced by the aqueous base developable photoresist composition of the present invention.
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