JP2001194792A - フェノール/脂環式コポリマーおよびフォトレジスト - Google Patents

フェノール/脂環式コポリマーおよびフォトレジスト

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 化学増幅ポジ型レジストの成分として有用な
新規なポリマーの提供。 【解決手段】 光活性な成分、ならびに1)少なくとも
約125立方オングストロームの分子容を有する第三エ
ステル脂環式基を含み、全ポリマー単位に基づいて約1
から50モル%の量で存在するフォト酸レイビルエステ
ル基;および2)全ポリマー単位に基づいて約20から
95モル%の量で存在するフェノール基の繰り返し単位
を含むポリマーを含む樹脂バインダーを含むフォトレジ
スト組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、フェノールと第三エステル脂環
式炭化水素基を含むフォト酸レイビルエステル(pho
toacid−labile ester)の繰り返し
単位を含む新規ポリマーに関する。本発明のポリマーは
化学増幅ポジ型レジストの成分として特に有用である。
【0002】フォトレジストは、イメージを基体に転写
するために用いられる感光性フィルムである。フォトレ
ジストのコーティング層は基体上に形成され、フォトマ
スクを通して活性化放射線源に露光される。フォトマス
クは活性化放射線に対して不透明な領域と活性化放射線
に対して透明な領域を有する。活性化放射線で露光する
ことによりフォトレジストコーティングの光誘起化学的
変換が起こり、これによりフォトマスクのパターンがフ
ォトレジストでコートされた基体に移される。露光後、
フォトレジストを現像してレリーフイメージを得、これ
により基体の選択的加工が可能になる。
【0003】フォトレジストはポジ型またはネガ型とし
て作用することができる。ほとんどのネガ型フォトレジ
ストについては、活性化放射線に露光されたこれらのコ
ーティング層部分は光活性化合物とフォトレジスト組成
物の重合可能な試薬との反応により重合または架橋され
る。最終的に、露光されたコーティング部分は露光され
ていない部分よりも現像液中に溶解しにくくなる。ポジ
型フォトレジストについては、露光された部分は現像液
中にさらに溶解するようになるが、露光されていない部
分は比較的現像液に溶解しにくいままである。
【0004】一般に、フォトレジスト組成物は、少なく
とも1つの樹脂バインダー成分と光活性剤を含む。フォ
トレジスト組成物は、Deforest、Photor
esist Materials and Proce
sses、McGraw Hill Book Com
pany、New York、ch.2、1975およ
びMoreau、Semiconductor Lit
hography、Principles、Pract
ices and Materials、Plenum
Press、New York,ch.2および4に
記載され、いずれもフォトレジスト組成物とその調製法
および使用法の開示に関して本発明の一部として参照さ
れる。
【0005】最近では、化学増幅型レジストが、特にサ
ブミクロンイメージ(submicron imag
e)および高性能用途について用いられることが多くな
ってきている。このようなフォトレジストはネガ型また
はポジ型であり、一般に、光生成酸(photogen
erated acid)の単位あたり多くの架橋事象
(ネガ型レジストの場合)または脱保護反応(ポジ型レ
ジストの場合)を包含する。ポジ型化学増幅レジストの
場合、フォトレジストバインダーのペンダントである特
定の「ブロッキング」基の開裂またはフォトレジストバ
インダー主鎖に含まれる特定の基の開列を誘発するため
にある種のカチオン性光開始剤が用いられてきた。たと
えば、米国特許第5075199号;第4968581
号;第4883740号;第4810613号;および
第4491628号ならびにカナダ特許出願第2001
384号参照。このようなレジストのコーティング層の
露光によりブロッキング基を開裂させることにより、カ
ルボキシまたはイミドなどの極性官能基が形成され、そ
の結果、レジストコーティング層の露光された領域と露
光されなかった領域で溶解度特性が異なることとなる。
R.D.Allenら、Proceedings of
SPIE、2724:334−343(1996);
およびP.Trefonasら、フォトポリマーに関す
る第11回国際会議録(Soc. Of Plasti
cs Engineers),pp44−58(199
7年10月6日)参照。
【0006】現在入手できるフォトレジストは多くの用
途に適しているが、現在のフォトレジストはまた、特に
高解像度の0.5ミクロン以下および0.25ミクロン
以下の性能の形成などの高性能用途において重大な欠点
がある。
【0007】したがって、約250nm以下、またはさ
らに約200nm以下、たとえば約248nmの波長
(KrFレーザーにより得られる)または193nm
(ArF露光ツールにより得られる)の露光放射線をは
じめとする短い波長の放射線でフォトイメージ化できる
フォトレジストに対する関心が増してきている。このよ
うに短い露光波長を用いることにより、より小さな形状
を形成することができる。したがって、248nmまた
は193nmで解像のよいイメージを生じるフォトレジ
ストは、産業界で常にある、より小さな寸法の回路図形
への需要にこたえる非常に小さな(たとえば、0.25
μm以下)形状を形成することができ、たとえばより大
きな回路密度および向上したデバイス性能を得ることが
できた。
【0008】しかしながら、多くの現在のフォトレジス
トは一般に比較的大きな波長、たとえばI−線(365
nm)、およびG−線(436nm)で露光することに
よりイメージ化されるようにデザインされ、一般に24
8nmなどの短い波長でのイメージ化には適していな
い。特に、従来のレジストはこれらの短い波長で露光す
ると(イメージが得られたとしても)解像度が悪い。
【0009】さらに、多くのフォトレジストは、多くの
高性能用途に必要な充分な解像度のイメージを提供する
ことができない。たとえば、最近のフォトレジストのコ
ーティング層は現像液中で未露光領域を極端に損失する
ことが多く(「UFTL(unexposed fil
m thickness loss)」または未露光フ
ィルム厚損失とも称する)、このために現像されたレジ
ストイメージの解像度が著しく損なわれる。たとえば、
高UFTLは、特に薄いフィルムレジスト用途において
は、丸みを帯びたまたは角度のあるプロフィルを有する
コントラストの低いイメージを与える。
【0010】多くの最近のフォトレジストはさらに現像
後に用いられるエッチング剤に対する耐性が比較的低
く、パターン付けられた基体に移される形状の解像度が
著しく損なわれる。
【0011】新規フォトレジスト組成物、特に248n
mなどの短い波長でイメージ形成できるレジスト組成物
が望ましい。このような高解像レリーフイメージを提供
できるレジスト組成物が特に望ましい。
【0012】本発明者らは、新規なポリマーおよび樹脂
バインダー成分として該ポリマーを含むフォトレジスト
組成物を見いだした。本発明のポリマーは、1)フェノ
ール基および2)分子容が少なくとも約125立方オン
グストロームであり、好ましくは2またはそれ以上の縮
合環または橋かけ環を有する第三エステル脂環式炭化水
素を含む酸レイビルエステル基の両方の繰り返し単位を
含む。好ましい第三エステル基としては、任意に置換さ
れていてもよいフェンシル基、特にエチルフェンシル;
任意に置換されていてもよいアルキルアダマンチル、特
にメチルアダマンチル脱離基(エステル酸素はメチルア
ダマンチル部分の第三炭素に結合している);任意に置
換されていてもよいトリシクロデカニル;および任意に
置換されていてもよいピナニルがあげられる。本発明の
フォトレジスト組成物は、300nm以下、および25
0nm以下、たとえば248nmなどの短い波長で露光
することにより高度に解像されたレリーフイメージを提
供することができる。
【0013】さらに、意外にも本発明者らは著しく向上
したリソグラフ性能および低減されたUFTLが本発明
のレジストにより得られることを見いだした。たとえ
ば、以下の実施例11の結果を参照。
【0014】さらに、驚くべきことに、本発明のポリマ
ーはたとえば脂環式基を含まないフェノール/アルキル
エステルコポリマー(たとえば、フェノール/t−ブチ
ルアクリレートコポリマー)に比べてレジストコーティ
ング層の露光された領域と露光されていない領域間で著
しく向上されたコントラストを示し、著しく向上された
解像度を示すことが見いだされた。
【0015】理論に拘束されるものではないが、比較的
嵩高い脂環式基は隣接するフェノール基を水性アルカリ
現像液との相互作用および水性アルカリ現像液による溶
解から有効に「シールド」することができると考えられ
る。従って、露光されていないコーティング層領域にお
いては、レジストはアルカリ性現像液中で比較的溶解度
が低い。しかしながら、露光された領域では、脂環式基
が除去されて極性−COO部分が生じ、フェノール基
は「非シールド」にされ、これによりアルカリ現像液中
での溶解速度が比較的高くなる。したがって、露光され
たレジスト領域と露光されていないレジスト領域間で著
しい溶解度の差が実現できる。
【0016】好ましくは、特に低減されたUFTLを得
るために、本発明のポリマーはフェノール単位の主要部
分を含有する。より詳細には、本発明の好ましいポリマ
ーは、少なくとも約30または40%のフェノール基、
より好ましくは少なくとも約50、60、70、75ま
たは80モル%のフェノール基を含み、残りは任意に置
換されていてもよい脂環式の酸レイビル基または他の基
である。本発明の特に好ましいポリマーは約30または
40から80または85モル%のフェノール基を含み、
約5、10、15、20、25、30、40または50
モル%の脂環式エステル部分を有する酸レイビル基を含
む。特に好ましい本発明のポリマーは、約65、70、
80または85モル%のフェノール単位と残りの脂環式
エステル単位を含む。
【0017】本発明者らはまた、本発明のレジストデブ
ロッキングポリマーがメタ−OH基を含むフェノール基
を含むものである本発明のフォトレジストはさらに向上
した解像度を示し、特にラインエッジ粗さが低減される
ことを見いだした。このようなポリマーについて、典型
的にはメタフェノールおよびパラフェノールの混合物が
用いられる。たとえば、メタヒドロキシフェノールとパ
ラヒドロキシフェノールの等量混合物(50:50モル
比)を用いることができ、あるいはある位置異性体の割
合が他よりも多いもの、たとえばモル比が2:1、3:
1、4:1のパラヒドロキシフェノール:メタヒドロキ
シフェノール、あるいはモル比が2:1,3:1、4:
1のメタヒドロキシフェノール:パラヒドロキシフェノ
ールを用いることができる。好ましいメタフェノールポ
リマーの一例は、それぞれのモル比が40:40:20
であるパラヒドロキシスチレン:メタヒドロキシスチレ
ン:脂環式(MAMA)エステルを有する。さらなる好
ましいメタフェノールポリマーはそれぞれのモル比が5
0:20:30のパラヒドロキシスチレン:メタヒドロ
キシスチレン:脂環式(MAMA)エステルの単位を有
する。
【0018】さらに、本発明者らは、フェンシル基、特
にエチルフェンシルを含有するフォト酸レイビルエステ
ル基を用いると、比較的低い温度で脱保護することがで
きる(必要な活性化エネルギーが低い)レジスト系が得
られることを見いだした。さらに詳細には、フェノール
単位およびエチルフェンシル脱離基を有するフォト酸レ
イビルエステル単位を有するポリマーを含む本発明のレ
ジストは、110℃以下、さらに約100℃以下または
90℃の露光後ベーキング(約60秒間)で高解像レリ
ーフイメージ(たとえば、0.25ミクロン以下)を提
供することができる。
【0019】本発明のポリマーはさらに、フェノール基
(1)および脂環式酸レイビル基(2)以外に単位を含
むことができる。たとえば、無水物およびラクトンなど
の溶解エンハンサーを本発明のポリマーに配合すること
ができる。メタクリル酸、アクリル酸の重合により得ら
れる基、およびフォト酸レイビル基、たとえばエトキシ
エチルメタクリレート、t−ブトキシメタクリレート、
t−ブチルメタクリレートなどで保護された上記の基な
どのコントラスト向上基がさらに本発明のポリマー中に
存在することができる。フォトリソグラフィーに対して
本質的に不活性な基、たとえばカルボサイクリックアリ
ール基、特にフェニル基を用いることができ、これらは
スチレンと、フォトリソグラフィーの熱(たとえば約1
50から200℃)およびフォト酸条件に対して本質的
に反応しない基により任意に置換されていてもよいフェ
ニルまたは他のアリール基との反応により得ることがで
きる。
【0020】前記のように、本発明の好ましいポリマー
はフォト酸に誘発された脱保護の前では溶解速度が非常
に低く、たとえば標準的水性塩基溶解キャラクタライゼ
ーション法において、典型的には0.26N水酸化テト
ラメチルアンモニウム水溶液中で10オングストローム
/秒未満、より典型的には0.26N水酸化テトラメチ
ルアンモニウム水溶液中で約5オングストローム/秒以
下の溶解速度である。本発明においては「標準的水性塩
基溶解キャラクタライゼーション法」または他の類似し
た表現によっては、以下の試験条件を示す:ポリマーの
液体コーティング組成物をシリコンウェファー上にスピ
ンコートし、溶媒を130℃で1分間除去する。ポリマ
ー乾燥フィルム厚は約1.0μMである。ポリマーフィ
ルムの溶解速度はコートされたウェファーを、たとえば
パーキンエルマー5900現像速度モニターのような特
定の現像機を使用して、特定の現像液(たとえば、前記
のような、0.26N水酸化テトラメチルアンモニウム
水性溶液)中に浸漬することにより測定される。
【0021】本発明はまた、各線が本質的に垂直なサイ
ドウォールを有し、線幅が約0.40ミクロン以下、さ
らには幅が約0.25、0.20または0.16ミクロ
ン以下である線のパターンなどの高度に解像されたイメ
ージを形成する方法をはじめとするレリーフイメージを
形成する方法も提供する。本発明はさらに、その上に本
発明のポリマー、フォトレジストまたはレジストレリー
フイメージがコートされているマイクロエレクトロニッ
クウェファー基体または液晶ディスプレーまたは他のフ
ラットパネルディスプレーなどの基体を含む物品を提供
する。
【0022】本発明の他の態様を開示する。
【0023】前記のように、本発明のポリマーはフェノ
ール基、および第三脂環式炭化水素エステル部分を有す
る酸レイビルエステル基、特に多環式エステル、たとえ
ばメチルアダマンチル基、エチルフェンシル基、トリシ
クロデカニル基、またはピナニル基のいずれもの繰り返
し単位を含む。本発明において、「第三脂環式エステル
基」または類似した用語は、脂環式基の第三炭素がエス
テル酸素と共有結合していること、すなわち−C(=
O)O−TR(式中、Tは脂環式基Rの第三炭素であ
る)を意味する。少なくとも多くの場合において、好ま
しくは脂環式基の第三環炭素(すなわち、エンドサイク
リック炭素)は、たとえば以下にメチルアダマンチルア
クリレートの図により例示するようにエステル酸素と共
有結合する。しかしながら、エステル酸素と結合する第
三炭素は脂環式環に対して環外にあり、典型的には、脂
環式環がエキソサイクリック第三炭素の置換基の1つで
ある場合(たとえば、以下の161立方オングストロー
ムの分子容を有する置換されたシクロヘキシル基参照)
である。典型的には、エステル酸素に結合する第三炭素
は脂環式環自身、および/または約12個の炭素、より
典型的には1から約8個の炭素、さらにより典型的には
1,2,3または4個の炭素を有する2または3のアル
キル基により置換される。脂環式基は芳香族置換基を含
まない。
【0024】アクリレート含有ポリマー、たとえばメチ
ルアダマンチルメタクリレートまたはメチルアダマンチ
ルアクリレートの反応により得られるもの、すなわち以
下の化合物:
【0025】
【化5】
【0026】が一般に好ましい。
【0027】好ましいポリマーとしては、以下の式I:
【0028】
【化6】
【0029】(式中、RおよびRはそれぞれ独立し
て水素または任意に置換されていてもよいアルキル、た
とえばCアルキルであり、好ましくはRおよび
はそれぞれ独立して水素またはメチルである;各R
は同一または異なった、好ましくは本質的に光生成酸と
反応せず、たとえばハロゲン(F、Cl、Brまたは
I);ニトロ;シアノ;ヒドロキシル;好ましくは1か
ら約20個の炭素原子を有するアルキルスルホニル;好
ましくは1から約8個の炭素原子を有する任意に置換さ
れていてもよいアルキル;1から約8個の炭素原子を有
する任意に置換されていてもよいアルコキシ;任意に置
換されていてもよいカルボサイクリックアリール、たと
えばフェニルなどの水素でないフェニル環置換基であ
る;Yは任意に置換されていてもよい脂環式基、好まし
くは7から約20の炭素を有する縮合環または橋かけ環
系(特に、二環または三環系)、たとえば、任意に置換
されていてもよいフェンシル、好ましくはエチルフェン
シル、任意に置換されていてもよいアダマンチル、好ま
しくは2−メチルアダマンチル、および任意に置換され
ていてもよいトリシクロデカニル、特に8−メチルトリ
シクロデカニルである;zは0(フェニル環がすべて水
素で置換されている場合)から4の整数であり、好まし
くはzは0、1または2である;aは図示したフェノー
ル単位のモルパーセントであり、好ましくは全ポリマー
単位に基づいて20から80モル%であるか、または他
の好ましい値は前記の通りである;bはフォト酸レイビ
ルエステル基のモルパーセントであり、好ましくは全ポ
リマー単位に基づいて20から80モル%であるか、ま
たは他の好ましい値は前記の通りである)があげられ
る。
【0030】前記式Iにおけるaとbの合計は典型的に
はポリマーの全単位の少なくとも約50モル%であり;
より典型的にはポリマーの全単位の少なくとも約60、
70、80、90または95モル%である。式Iにおい
て、フェノール単位は典型的にはヒドロキシル基でメタ
またはパラ置換され、より典型的にはパラ置換されてい
る。
【0031】本発明の特に好ましいポリマーとしては、
フェノール基と脂環式酸レイビル基のみを含むもの、た
とえば以下の式II:
【0032】
【化7】
【0033】(式中、R、R、R、Y、aおよびb
は式Iについて前記定義の通りであり、aおよびbの合
計は約100%である)の化合物があげられる。好まし
くは、RおよびRはそれぞれ独立して、水素または
メチルであり、zは0、1または2である。
【0034】前記のように、本発明のさらなる好ましい
ポリマーは、典型的なフォトリソグラフィー条件(すな
わち、熱およびフォト酸)に対して本質的に反応しない
ものをはじめとするさらなる単位、またはラクトン単位
などの他の単位を含むことができる。特に、以下の式I
II:
【0035】
【化8】
【0036】(式中、R、R、R、Y、z、aおよ
びbは式Iについて前記定義の通りである;Rは水素
またはCアルキル、好ましくは水素またはメチル
である;Xは典型的にはリソグラフィー条件、特に熱
(たとえば150℃以上)およびフォト酸に対して反応
しない基であり、任意に置換されていてもよいフェニル
およびシアノ;またはブチロラクトンなどのラクトン;
または無水イタコン酸などの無水物があげられ、好まし
くは精製されている;cは単位Xのモルパーセントであ
り、適当には少なくとも1%であり、より典型的には約
1から50モル%であり、さらに典型的には1から約3
0または40モル%であり、さらにより典型的には5か
ら約15、20、25または30モル%である);のポ
リマーが好ましい。
【0037】式IIIにおいて、a、bおよびcの合計
は好ましくは少なくとも約50モル%であり、より典型
的にはa、bおよびcの合計は少なくとも60、70ま
たは80モル%であり、好ましくは約90、95、98
または100モル%である。
【0038】前記のように、式I、IIおよび/または
IIIのポリマーの基をはじめとする本発明において記
載した種々の基は任意に置換されていてもよい。
【0039】「置換された」基は1またはそれ以上の可
能な位置で、典型的には1、2、または3の位置で、1
またはそれ以上の適当な基、たとえばハロゲン(特に
F、ClまたはBr);シアノ;ニトロ;Cアル
キルスルホニル、たとえばメシル;Cアルキル;
アルコキシ;Cアルケニル;C
ルキニル;ヒドロキシ;アルカノイル、たとえばC
アルカノイル、たとえばアシルなどにより置換されて
いてもよい。
【0040】特に好ましい本発明のポリマーは、以下
の、任意に前記のようなさらなるポリマーを含んでもよ
いが、好ましくは90モル%またはそれ以上の以下に図
示する単位、より好ましくは95モル%またはそれ以上
の以下に図示する単位を含むか、または以下に図示する
単位のみを含む。
【0041】
【化9】
【0042】(1)ポリ(4−ヒドロキシスチレン−コ
−エチルフェンコールメタクリレート) (2)ポリ(4−ヒドロキシスチレン−コ−2−メチル
アダマンチルメタクリレート) (3)ポリ(4−ヒドロキシスチレン−コ−8−メチル
トリシクロデカニルメタクリレート)
【0043】前記(1)、(2)および(3)のポリマ
ーに対応するさらなる好ましいポリマーは、エステル酸
素に結合した第三炭素で別のアルキル置換基、特に他の
アルキル置換、より典型的には他のC
ルキル置換を有する。
【0044】本発明のポリマーのフォト酸レイビル基の
好ましい脂環式基はかなり大きな体積を有する。前記の
ように、理論に拘束されるものではないが、嵩高い脂環
式基は本発明のフェノールコポリマーにおいて用いた場
合に向上したコントラストおよび解像を提供する。
【0045】より詳細には、好ましいフォト酸レイビル
エステル基の脂環式基は少なくとも約125または約1
30立方オングストロームの分子容、より好ましくは少
なくとも約135、140、150、155、160、
165、170、175、180、185、190、1
95、または200立方オングストロームの分子容を有
する。約220または250立方オングストロームより
も大きな脂環式基は少なくともいくつかの用途において
はあまり好ましくない。本発明において分子容とは、最
適化された化学結合長さおよび角度を提供する標準的コ
ンピューターモデリングにより決定される体積の大きさ
をさす。本発明において分子容を決定するための好まし
いコンピュータープログラムはTriposから入手可
能なAlchemy2000である。コンピューターに
よる分子サイズの決定についてのさらなる議論について
は、T Omoteら、 Polymers for
Advanced Technologies、第4
巻、277〜287ページ参照。
【0046】本発明の酸レイビルエステルの好ましい脂
環式基の数例をエステル酸素結合とともに以下に図示す
る。以下の構造式に示した置換基Rは、好適にはC
アルキル、より典型的にはCアルキル、たとえ
ばメチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチルなどで
ある。
【0047】
【化10】
【0048】本発明の酸レイビルエステルの特に好まし
い脂環式基の数例をエステル酸素結合とともに以下に図
示し、脂環式基の右に体積サイズ値(立方オングストロ
ーム)もあわせて記載する。
【0049】
【化11】
【0050】前記のように、さらに向上したリソグラフ
ィー結果は、本発明のポリマーにおいてメタフェノール
を使用することにより達成することができる。典型的に
は、メタフェノールをパラフェノール単位と組み合わせ
て用いるが、フェノール単位がメタ異性体だけであるコ
ポリマーも用いることができる。メタフェノール単位を
用いる場合、典型的にはポリマーは少なくとも1、2ま
たは3モル%のメタフェノール単位、より典型的には約
5、8、10、15、25、30または40モル%のメ
タフェノール単位を含む。このようなメタフェノール単
位は、たとえばメタヒドロキシスチレンまたはメタヒド
ロキシアルファスチレンの反応により容易に得ることが
できる。
【0051】本発明のポリマーは種々の方法により調製
することができる。適当な一法は、付加反応で、これは
フリーラジカル重合を含むことができ、たとえば選択さ
れたモノマーをラジカル開始剤の存在下で不活性雰囲気
下(たとえば、Nまたはアルゴン)、約70℃または
それ以上などの昇温下で反応させることにより前記の種
々の単位が得られるが、反応温度は用いた特定の試薬の
反応性および反応溶媒の沸点(溶媒を用いる場合)によ
って変わる。適当な反応溶媒としては、たとえば、テト
ラヒドロフラン、乳酸エチルなどがあげられる。特定の
系に対して適当な反応温度を、当業者らは本発明の開示
に基づいて経験的に容易に決定することができる。種々
のフリーラジカル開始剤を用いることができる。たとえ
ば、アゾ−ビス−2,4−ジメチルペンタンニトリルな
どのアゾ化合物を用いることができる。過酸化物、過エ
ステル、過酸および過硫酸塩も用いることができる。反
応条件例については以下の実施例を参照。
【0052】本発明のポリマーを得るための反応に適し
たモノマーとしては、2−メチルアダマンチルメタクリ
レート;2−メチルアダマンチルアクリレート;8−メ
チルトリシクロデカニルメタクリレート;エチルフェン
シルメタクリレート;エチルフェンシルアクリレート;
任意に置換されていてもよいビニルフェニル;任意に置
換されていてもよいスチレン;任意に置換されていても
よいアルファ−メチルスチレン;メタクリロニトリル;
アクリロニトリル;無水イタコン酸(好ましくはクロロ
ホルムでの抽出などにより精製しておく);またはアル
ファ−ブチロラクトンメタクリレートがあげられる。
【0053】反応させて本発明のポリマーを得ることが
できる他のモノマーは、当業者らにより特定することが
できる。たとえば、MAMAベースの単位以外の酸レイ
ビル基を得るためには、他の対応するモノマー、たとえ
ばt−ブチルメタクリレート、t−ブチルアクリレー
ト、t−ブトキシメタクリレート、t−ブチルメタクリ
レート、エトキシエチルメタクリレートなどを反応させ
ることができ;ペンダント酸基を得るためには、対応す
る酸モノマー、たとえばメタクリル酸およびアクリル酸
などを反応させることができ;無水イタコン酸などの適
当なモノマーの反応により得ることができる無水物など
の溶解エンハンサーなどを反応させることができる。本
発明のポリマーを合成するための試薬例については以下
の実施例を参照。
【0054】好ましくは、本発明のポリマーは1000
〜約100000の重量平均分子量(Mw)を有するの
が適当であり、より好ましくは約2000〜約3000
0、さらにより好ましくは約2000〜15000また
は20000であり、分子量分布(Mw/Mn)は約3
またはそれ以下、より好ましくは分子量分布は約2また
はそれ以下である。本発明のポリマーの分子量(Mwお
よびMnのいずれも)は適当にはゲル透過クロマトグラ
フィーにより決定される。
【0055】フォトレジスト配合物において用いられる
本発明のポリマーは所望のレジストレリーフイメージの
形成を可能にするのに充分な量の光生成された酸レイビ
ルエステル基を含まなければならない。たとえば、この
ような酸レイビルエステル基の適当な量は少なくとも全
ポリマー単位の1モル%、より好ましくは約2から50
モル%、さらにより典型的には全ポリマー単位に基づい
ては約3から30または40モル%である。好ましいポ
リマーの例については以下の実施例を参照。
【0056】前記のように、樹脂バインダー成分として
前記のポリマーを含むフォトレジスト組成物が提供され
る。
【0057】本発明のフォトレジスト組成物は、短い波
長、特に248nmに露光することにより高度に解像さ
れたレリーフイメージを提供することができる。本発明
のフォトレジストは好ましくは化学増幅ポジ型レジスト
であり、フォト酸により誘発されたペンダントアルキル
エステルポリマー基の開裂を利用してレジストコーティ
ング層の露光された領域と露光されていない領域との間
に溶解度差を生じさせる。
【0058】フォトレジスト配合物において用いられる
本発明のポリマーは所望によりレジストレリーフイメー
ジを形成するのに充分な量の光生成された酸レイビルエ
ステル基を含まなければならない。たとえば、このよう
な酸レイビルエステル基の適当な量は、全ポリマー単位
の少なくとも1モル%、より好ましくは約2から50ま
たは60モル%である。好ましいポリマーの例について
は以下の実施例を参照。
【0059】前記のように、本発明のポリマーはフォト
レジスト組成物、特に化学増幅ポジ型レジスト中の樹脂
バインダー成分として非常に有用である。本発明のフォ
トレジストは一般に光活性成分および前記ポリマーを含
む樹脂バインダー成分を含む。
【0060】樹脂バインダー成分はレジストのコーティ
ング層が水性アルカリ性現像液で現像できるようになる
量で用いる。
【0061】本発明のレジスト組成物はさらに活性化放
射線での露光によりレジストのコーティング層中に潜像
を生成するのに充分な量で好適に使用されるフォト酸生
成物質(すなわち、「PAG」)を含む。248nmで
のイメージングに好ましいPAGとしては、イミドスル
ホネート、たとえば以下の式:
【0062】
【化12】
【0063】(式中、Rはカンファー、アダマンタン、
アルキル(たとえばC12アルキル)およびペルフ
ルオロアルキル、たとえばペルフルオロ(C12
ルキル)、特にペルフロオロオクタンスルホネート、ペ
ルフルオロノナンスルホネートなどである)の化合物が
あげられる。特に好ましいPAGはN−[(ペルフルオ
ロオクタンスルホニル)オキシ]−5−ノルボルネン−
2,3−ジカルボキシイミドである。
【0064】スルホネート化合物、特にスルホン酸塩も
適当なPAGである。193nmおよび248nmイメ
ージングに対して適当な2つの化学物質は以下のPAG
1および2である:
【0065】
【化13】
【0066】このようなスルホネート化合物は、前記P
AG1の合成の詳細を記載した欧州特許出願第9611
8111.2号(公開番号第0783136号)に開示
されているようにして調製することができる。
【0067】さらに、前図に記載したカンファースルホ
ネート基以外のアニオンと錯体形成した前記の2種のヨ
ードニウム化合物も適している。特に、好ましいアニオ
ンとしては、式RSO (式中、Rはアダマンタン、
アルキル(たとえば、C 12アルキル)およびペル
フルオロアルキル、たとえばペルフルオロ(C
アルキル)である)、特にペルフルオロオクタンスルホ
ネート、ペルフルオロブタンスルホネートなどがあげら
れる。他の公知のPAGも本発明のレジストにおいて用
いることができる。
【0068】本発明のレジストの好ましい任意の添加剤
は付加塩基、特に水酸化テトラブチルアンモニウム(T
BAH)、乳酸テトラブチルアンモニウムであり、現像
されたレジストレリーフイメージの解像度を向上するこ
とができる。付加塩は全固体に対して比較的少量、たと
えば約0.03から5重量%で用いるのが適当である。
【0069】本発明のフォトレジストはさらに他の任意
の物質を含むことができる。たとえば、他の任意の添加
剤としては、抗光条剤、可塑剤、速度向上剤などがあげ
られる。このような任意の添加剤は典型的には、比較的
高濃度で存在することができるフィラーおよび染料以外
はフォトレジスト組成物中に低濃度で、たとえばレジス
トの乾燥成分の全重量の約5から30重量%の量で存在
する。
【0070】本発明のレジストは当業者により容易に調
製することができる。たとえば、本発明のフォトレジス
ト組成物は、フォトレジストの成分を適当な溶媒、たと
えば乳酸エチル、エチレングリコールモノメチルエーテ
ル、エチ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メチルエーテル;プロピ
レングリコールモノメチルエーテルアセテートおよび3
−エトキシエチルプロピオネート中に溶解させることに
より調製することができる。典型的には、組成物の固形
分はフォトレジスト組成物の全重量の約5重量%と35
重量%の間で変化する。樹脂バインダーおよび光活性成
分はフィルムコーティング層および良質な潜像およびレ
リーフイメージの形成を提供できる量で存在しなければ
ならない。レジスト成分の好ましい量の例については以
下の実施例を参照。
【0071】本発明の組成物は一般に公知の方法に従っ
て用いられる。本発明の液体コーティング組成物はスピ
ニング、ディッピング、ローラーコーティングまたは他
の公知のコーティング技術などにより基体に施用され
る。スピンコーティングの場合には、所望のフィルム厚
を得るために、用いた具体的スピニング装置、溶液の粘
度、スピナー速度およびスピニングに許容される時間に
基づいて、コーティング溶液の固形分が調節されること
ができる。
【0072】本発明のレジスト組成物は適当にはフォト
レジストでのコーティングをはじめとするプロセスにお
いて通常用いられる基体に施用される。たとえば、組成
物はマイクロプロセッサの製造用シリコンウェファーま
たは二酸化珪素でコートされたシリコンウェファーおよ
び他の集積回路に適用することができる。アルミニウム
−二酸化アルミニウム、ヒ化ガリウム、セラミック、石
英、銅、ガラス基体なども適当に用いられる。
【0073】フォトレジストを表面上にコーティングし
た後、加熱することにより乾燥して、好ましくはフォト
レジストコーティングが不粘着性になるまで溶媒を除去
する。その後、公知の方法でマスクを介してイメージ形
成する。露光はフォトレジスト系の光活性成分を有効に
活性化して、レジストコーティング層においてパターン
形成されたイメージを得ることができるものであり、よ
り詳細には、露光エネルギーは典型的には露光ツールお
よびフォトレジスト組成物の成分に応じて約1から10
0mJ/cmの範囲である。
【0074】前記のように、本発明のレジスト組成物の
コーティング層は好ましくは短い露光波長、特に300
nm以下の露光波長、たとえば248nmで光活性化さ
れる。しかしながら、本発明のレジスト組成物は高い波
長でも好適なイメージが形成できる。たとえば、本発明
の樹脂は適当なPAGとともに配合することができ、化
学増幅ポジ型I線レジスト、すなわち約365nmでイ
メージ形成されるレジストとして用いることができる。
本発明のレジストはまた電子ビームでの露光(E−ビー
ム露光)に有用であり、イクストリームUV露光(EU
V)、たとえば50nm以下または20nm以下での露
光、特に13nmでの露光にも有用である。
【0075】露光後、組成物のフィルム層を好ましくは
約70℃から約160℃の範囲の温度でベークする。そ
の後、フィルムを現像する。極性現像液、好ましくは水
性ベースの現像液、たとえば水酸化第四アンモニウム溶
液、たとえば水酸化テトラアルキルアンモニウム溶液;
種々のアミン溶液、好ましくは0.26Nテトラメチル
アンモニウムヒドロキシド、たとえばエチルアミン、n
−プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピル
アミン、トリエチルアミン、またはメチルジエチルアミ
ン;アルコールアミン、たとえばジエタノールアミンま
たはトリエタノールアミン;環状アミン、たとえばピロ
ール、ピリジンなどを用いることにより、露光されたレ
ジストフィルムはポジ型に作用する。一般に、現像は当
業界で認められた方法に従う。
【0076】基体上のフォトレジストコーティングの現
像後、現像された基体を、たとえばレジストがない基体
領域を公知の方法により化学的にエッチングまたはプレ
ーティングすることによりレジストがない領域を選択的
に加工することができる。マイクロエレクトロニック基
体を製造するために、たとえば二酸化珪素ウェファーを
製造するために、適当なエッチング剤としては、たとえ
ばハロゲンプラズマエッチング剤、たとえば塩素または
フッ素ベースのエッチング剤、たとえばプラズマ流とし
て用いられるClまたはCF/CHFエッチング
剤のようなガスエッチング剤があげられる。このような
加工の後、レジストを公知のストリッピング法を用いて
加工された基体から除去する。
【0077】本発明において記載したすべての文書は本
発明の一部として参照される。以下の非制限的な実施例
で本発明を説明する。
【0078】実施例1〜6:ケージおよびラクトンモノ
マーの合成 実施例1:エチルフェンコールメタクリレートの合成
【0079】
【化14】
【0080】 使用した物質 供給量 モル 入手源 エチルフェンコール 182.31g 1.00 Aldrich n−BuLi 440mL 1.10 Aldrich (2.5Mヘキサン中) 塩化メタクリロイル 112.4mL 1.15 Aldrich、 使用前に蒸留 THF無水物 600mL Aldrich 使用前に脱気
【0081】手順:すべての反応用ガラス器具および針
は使用前に乾燥し、乾燥Nでフラッシュし、反応は窒
素雰囲気下で行った。 1)添加漏斗および電磁撹拌機を備えた2Lの三口RB
F中に182.31gの2−エチルフェンコールおよび
600mLの無水THFを添加した。得られた無色溶液
を氷水浴で冷却した。 2)n−BuLi溶液(440mL)をダブルチップニ
ードルを通して添加漏斗に移し、冷却されたTHF溶液
に30分かけて添加した。添加すると、得られた黄色が
かった溶液を氷水浴中に保持し、2時間撹拌した。 3)塩化メタクリロイル(112.4mL、104.5
4g)を20分かけて滴下した。得られた黄色懸濁液を
室温に戻し、一夜撹拌した。 4)LiCl塩を濾過して除去した。濾液を氷水浴中で
冷却しながら、200mLのあらかじめ冷却したDI水
を添加した。得られた溶液を1.5時間撹拌し、有機層
を単離し(抽出を助けるためにエーテルまたはTHFを
添加)、DI水(2×200mL)、次に飽和Na
溶液(2×200mL)、次に再びDI水(3×2
00mL)で洗浄し、無水MgSO上で乾燥した。 5)淡黄色溶液をロータリーエバポレーター(浴温を3
5℃より低く保つ)で濃縮し、透明な淡黄色液体生成物
を得た。収率は90%より多かった。 6)ブフナー中あらかじめコンディショニングしたシリ
カ(ヘキサンを使用)を通してフラッシュ濾過して、黄
色+無水メタクリル不純物を除去して、粗EFMAを精
製することができる。モノマーはヘキサンのみで溶出さ
れ、ロートバップした際の無色液体の初期溶出フラクシ
ョン中に流出する。生成物はNMRにより純粋であるこ
とが判明した。
【0082】実施例2:2−メチル−2−アダマンチル
メタクリレート
【0083】
【化15】
【0084】 使用した物質 供給量 モル 入手源 2−アダマンタノン 150.22g 1.00 Lancaster MeLi 786mL 1.10 Aldrich (1.4Mエーテル中) 塩化メタクリロイル 112.4mL 1.15 Aldrich、 使用前に蒸留 THF無水物 600mL Aldrich 使用前に脱気
【0085】手順:すべての反応用ガラス器具および針
は使用前に乾燥し、乾燥Nでフラッシュし、反応は窒
素雰囲気下で行った。 1)メチルリチウム溶液(786mL)を添加漏斗およ
び電磁撹拌機を備えた2Lの三口RBF中にダブルチッ
プニードルを通して添加し、氷水浴で冷却した。 2)2−アダマンタノン(150.22g)を無水TH
F(600mL)中に溶解させ(0.5時間かける)、
得られた無色溶液をダブルチップニードルを通して添加
漏斗に移し、冷却したMeLi溶液に30分かけて添加
した。添加すると、得られた白色懸濁液を室温に戻し、
2時間撹拌した。 3)白色懸濁液を次に氷水浴を用いて冷却し、塩化メタ
クリロイル(112.4mL、104.54g)を20
分かけて滴下した。白色固体は消失し、新しい白色(L
iCl)懸濁液が形成された。得られた白色懸濁液を室
温に戻し、一夜撹拌した。 4)LiCl塩を濾過して除去した。濾液を氷水浴中で
冷却しながら、200mLのあらかじめ冷却したDI水
を添加した。得られた溶液を1.5時間撹拌し、有機層
を単離し(抽出を助けるためにエーテルまたはTHFを
添加)、DI水(2×200mL)、次に飽和Na
溶液(2×200mL)、次に再びDI水(3×2
00mL)で洗浄し、無水MgSO上で乾燥した。 5)少し黄色がかった溶液をロータリーエバポレーター
(浴温を35℃より低く保つ)で濃縮し、透明な少し黄
色がかった液体生成物を得た。収率は90%より多かっ
た。 6)ブフナー中あらかじめコンディショニングしたシリ
カ(ヘキサンを使用)を通してフラッシュ濾過して、黄
色+無水メタクリル不純物を除去して、粗EFMAを精
製することができる。モノマーはヘキサンのみで溶出さ
れ、ロートバップした際の無色液体の初期溶出フラクシ
ョン中に流出する。生成物はNMRにより純粋であるこ
とが判明した。
【0086】実施例3:8−メチルトリシクロデカニル
メタクリレート
【0087】
【化16】
【0088】125mlの1.4Mメチルリチウム(エ
チルエーテル中)Iの100mlのヘキサン中溶液を氷
水浴で三口丸底フラスコ中にデカントした。これに、2
4.00gのトリシクロ[5.2.1.0]デカン−8
−オンのヘキサン中溶液を滴下した。添加後、反応混合
物を4時間0℃で撹拌した。次に、16mlのメタクロ
イルクロリドの100mlのヘキサン中溶液を0℃で滴
下した。添加後、反応混合物を同じ浴で一夜(16時
間)撹拌した。白色塩を濾過した後、有機層を水で3回
(3×300ml)洗浄した。次に洗浄した有機層を無
水MgSO上で乾燥した。有機溶媒をロータリーポン
プにより除去して、標記粗モノマーを得た(23.5
g)。モノマーをフラッシュカラムクロマトグラフィー
により精製した(純度は98%より大、シリカゲルとヘ
キサン)。H NMR:6.05(1H)、5.50
(1H)、1.95(3H)、1.65(3H)、2.
25−0.85(14H)。
【0089】実施例4:テトラヒドロ−2−オキソ−2
−H−フラン−4−イルメタクリレートの合成 メタクリレートモノマー、テトラヒドロ−2−オキソ−
2−H−フラン−4−イルメタクリレートを商業的に入
手可能な化合物から一段エステル化で合成した。(S)
−(−)−γ−ヒドロキシ−γ−ブチロラクトン(4
1.77g、0.419モル)およびトリエチルアミン
(45.32g、0.449モル)の100mLの乾燥
THF中混合物を三口丸底フラスコ中に乾燥窒素雰囲気
下、氷水浴下で入れた。これに、蒸留した塩化メタクリ
ロイル(45mL、0.461モル)の200MLの乾
燥THF中溶液をゆっくり添加した(約1時間)。添加
中、白色沈殿(トリエチルアミン塩)が反応混合物中に
おいて観察された。反応混合物を一夜撹拌した(約18
時間)。得られた混合物を濾過し、濾液をロータリーポ
ンプで濃縮した。濃縮された混合物に500mLの酢酸
エチルを添加し、水で2回洗浄した(2×500m
L)。有機層を無水MgSO上で乾燥し、ロータリー
ポンプにより濃縮した。粗モノマーをカラムクロマトグ
ラフィー(中性酸化アルミニウム、300g、ヘキサ
ン、次にヘキサンEtOAc=1/1)により精製し
た。モノマーの純度は約95%(NMRによる)であ
り、収率52%である。H NMR(CDCl3、p
pm):6.20(1H)、5.70(1H)、5.5
5と4.95(1H)、4.55(dd、1H)、4.
4(d、1H)、2.90(dd、1H)、2.70
(d、1H)、1.95(3H)。13C NMR(C
DCl3、ppm)174.1、166.5、135.
5、126.8、72.9、70.0、34.5、1
7.9。
【0090】実施例5:アルファ−ブチロラクトンメタ
クリレート合成 ガス導入口、温度計、オーバーヘッドスターラーおよび
125ml均圧滴下漏斗を備えた250mlの3N−R
Bフラスコに26.5gのトリエチルアミンを添加し
た。トリエチルアミンを水/氷浴を用いて5℃に冷却し
た。トリエチルアミンが5℃になったら、メタクリル酸
を20〜25分かけて滴下した。混合物は〜10℃に発
熱した。添加が完了した後、水/氷浴を取り外した。溶
液を撹拌しながら(20分)、滴下漏斗を取り外し、清
浄な125ml均圧滴下漏斗と取り替えた。ブロモラク
トン(41.25g)/THF(62.5ml)を30
分かけて滴下した。混合物を〜18℃から〜30℃に暖
めると沈殿が生じた。反応を55℃に加熱し、油浴/ホ
ットプレートを用いて55℃に16時間保った。16時
間加熱した後、混合物を水/氷浴を用いて20℃に冷却
した。固体(44.5g)を真空濾過により除去した。
濾液を33〜34℃の分圧下で減じた。得られた暗黄褐
色/褐色油状物を90gの塩化メチレンで希釈した。こ
の溶液を塩化メチレンであらかじめコンディショニング
したシリカゲルのプラグ(180g、Baker 40
umフラッシュクロマトグラフィーパッキング)上にゆ
っくり注いだ。粗混合物を重力によりシリカゲルプラグ
を通させた。粗混合物がシリカゲルプラグの表面を通過
したら、新しい塩化メチレンをゆっくりプラグ上にゆっ
くりと注いだ。塩化メチレンを減圧を用いてシリカゲル
プラグを通して吸引した。塩化メチレンがシリカゲルプ
ラグの表面を通過したら、真空を除去し、新たな塩化メ
チレンをプラグ上に注いだ。すべての生成物が抽出され
るまでこの操作を行った。全濾液は850mlであっ
た。[生成物はTLCプレート上にアリコートをスポッ
トし、短UVで照射することにより検出した。]オレン
ジ色濾液に36gの活性炭を添加した。混合物を1.5
時間撹拌し、次にセライトプラグ(塩化メチレンであら
かじめコンディショニングした)を通して濾過した。活
性炭/セライトを洗浄した(2×100ml、1×50
ml塩化メチレン)。濾液を次に2×200mlのDI
水で洗浄した。層を分離し、有機層を100gの硫酸ナ
トリウム上で乾燥した。混合物を15〜30分間撹拌し
た。硫酸ナトリウムを除去し、2×50mLの塩化メチ
レンで洗浄した。淡黄色濾液(1.2L)を減圧下、3
3〜34℃でストリップして、36.4gの淡オレンジ
色油状物を得た。収率85.6%。
【0091】実施例6:ピナニルメタクリレートの合成
【0092】
【化17】
【0093】 使用した物質 供給量 モル 入手源 シス−ピナン−2−オール 15.43g 0.10 Fluka EtN 12.14g 0.12 Aldrich 使用前に蒸留 塩化メタクリロイル 13.07g 0.125 Aldrich、 使用前に蒸留 CHCl 230mL Aldrich 乾燥、蒸留
【0094】手順:すべての反応用ガラス器具および針
は使用前に乾燥し、乾燥Nでフラッシュし、反応は窒
素雰囲気下で行った。 1)添加漏斗および電磁撹拌機を備えた500mLの三
口丸底フラスコ中に15.43gのシス−ピナン−2−
オールと200mLの乾燥CHClを添加した(C
aH上一夜撹拌し、次に蒸留し、活性モレキュラシー
ブス上で保存した)。得られた無色溶液を氷水浴で冷却
した。 2)トリエチルアミン(12.14g)を添加漏斗から
冷却されたCHClに溶液に10分かけて添加し
た。添加後、得られた溶液をドライアイス/アセトン浴
(−67℃)中に保持した。 3)塩化メタクリロイル(13.07g)のCHCl
(30mL)溶液を20分かけて滴下した。得られた
オレンジ色懸濁液を室温に戻し、2時間撹拌した。 4)塩化物塩を濾過して除去した。濾液を飽和Na
溶液(2×200mL)、次にDI水(3×200
mL)で洗浄し、無水MgSO上で乾燥した。 5)淡黄色CHCl溶液をロータリーエバポレータ
ー(浴温を35℃より低く保つ)で濃縮し、透明な淡黄
色液体生成物を得た。収率79%。生成物はNMRによ
り純粋であると判定された。
【0095】実施例7:本発明のポリマーの合成
【0096】
【化18】
【0097】フェノール(重合したp−ヒドロキシスチ
レン)および2−メチルアダマンチルメタクリレート
(他の単位はなし)の3つのポリマー(ポリマー1〜
3)を10000Mwで調製した。ポリマー1は85モ
ル%のフェノール単位と15モル%の2−メチルアダマ
ンチルメタクリレート単位を含み;ポリマー2は80モ
ル%のフェノール単位と20モル%の2−メチルアダマ
ンチルメタクリレート単位を含み;ポリマー3は75モ
ル%のフェノール単位と25モル%の2−メチルアダマ
ンチルメタクリレート単位を含んでいた。第4のターポ
リマー(ポリマー4)を10000Mwで調製し、これ
は65モル%のフェノール単位(重合したp−ヒドロキ
シスチレン)、20モル%のフェニル単位(重合したス
チレン)、および15モル%の2−メチルアダマンチル
メタクリレート単位を有していた。
【0098】実施例8:フォトレジスト調製およびリソ
グラフィー結果 以下の成分を乳酸エチル中12.5%の固形分(固形分
は、乳酸エチル溶媒をのぞいたレジストの全成分に基づ
いた各成分の重量パーセントとして表す)で混合して本
発明のフォトレジスト(フォトレジスト1)を調製し
た。フォトレジスト1は前記実施例1に記載されている
ポリマー1を含有していた。 レジスト成分 固形分 PHS/MAMAコポリマー(80:20)(ポリマー1) 94.40 ジ−t−ブチルフェニルヨードニウムカンファースルホネート 4.72 乳酸テトラブチルアンモニウム 0.38 Silwet7604界面活性剤 0.50 (Union Carbideから入手)
【0099】以下の成分を乳酸エチル中12.5%の固
形分(固形分は、乳酸エチル溶媒をのぞいたレジストの
全成分に基づいた各成分の重量パーセントとして表す)
で混合して本発明のフォトレジスト(フォトレジスト
2)を調製した。フォトレジスト2は前記実施例1に記
載したポリマー4を含有していた。 レジスト成分 固形分 フェノール/スチレン/MAMAターポリマー(ポリマー4) 94.40 ジ−t−ブチルフェニルヨードニウムカンファースルホネート 4.72 乳酸テトラブチルアンモニウム 0.38 Silwet7604界面活性剤 0.50 (Union Carbideから入手)
【0100】前記フォトレジスト1および2をTEL
Mark8トラック(TokyoElectron L
imitedから入手)上6”シリコンウェファー(S
hipley Companyから入手したアンチリフ
レクティブコーティングAR3であらかじめコートし
た)上にスピンコートして、約4000オングストロー
ムの厚さを達成し、130℃で60秒ベークした。コー
トされたウェファーをライン/スペーステストパターン
のためにKrFレーザー(248nm)を備えたGCA
XLS7800 DUVステッパー(0.53NA、
0.74σ使用)上で露光し、続いて90秒130℃の
露光後ベークを行い、水性アルカリ性現像液で現像し
た。現像されたウェファーを切断し、走査電子顕微鏡
(SEM)により1:1ライン/スペースパターンを用
いて露光ラチチュード(exposure latit
ude)およびフォーカスラチチュード(focus
latitude)について評価した。レジスト1およ
び2のそれぞれは1:1ラインスペースパターンについ
て180nmでよく解像されたイメージを提供した。
【0101】実施例9:さらなるリソグラフィー結果 実施例7で調製したフォトレジスト1をTEL Mar
k8トラック(Tokyo Electron Lim
itedから入手)上6”シリコンウェファー(Shi
pley Companyから入手したアンチリフレク
ティブコーティングAR3であらかじめコートした)上
にスピンコートして、約4000オングストロームの厚
さを達成し、130℃で60秒ベークした。コートされ
たウェファーをライン/スペーステストパターンのため
にKrFレーザー(248nm)を備えたASM PA
S5500ステッパー(0.63NA、0.75σ使
用)上で露光し、続いて90秒露光後ベークを行い、C
D−26現像液(Shipley Companyから
入手)で現像した。3つのウェファーをコートし、加工
し、それぞれは異なるPEB温度とした(それぞれ、1
30、135、および140℃)。現像されたウェファ
ーを切断し、走査電子顕微鏡(SEM)により1:1ラ
イン/スペースパターンを用いて露光ラチチュードおよ
びフォーカスラチチュードについて130、140、お
よび150nm形状サイズで評価した。フォトレジスト
1は1:1ラインスペースパターンについて130nm
でよく解像された性能を提供した。
【0102】実施例10:フェノール/トリシクロデカ
ニルエステル(コポリマー5)フォトレジストの合成 調製およびリソグラフィー結果 コポリマー5:
【0103】
【化19】
【0104】前記フェノール/トリシクロデカニルエス
テルポリマー(コポリマー5)を以下のようにして調製
した。8−メチルトリシクロ[5.2.1.0]デカニ
ルメタクリレート(5.03g)、4−アセトキシスチ
レン(10.44g)、およびAIBN(0.57g)
の40mLのイソプロパノール中混合物を丸底フラスコ
中に入れた。次に、フラスコを予熱した90℃の油浴に
入れた。反応混合物をこの温度で18時間撹拌した。次
に、反応混合物に、10mlの10M NHOAc
(水性)を添加した。反応混合物を、さらに20時間撹
拌し、加熱した。冷却後、700gの水中に沈降させる
ことによりポリマーを単離した。懸濁されたポリマーを
60分間撹拌した。次に、ポリマーを濾過により除去
し、ポリマーをさらなる100mLのヘキサンで洗浄し
た。ポリマーを真空オーブン中で50℃で24時間乾燥
した。収率=91%。Tg:144℃、Mw=1000
0、OD:0.235/ミクロン(248nm)。
【0105】以下の成分を乳酸エチル中12.5%の固
形分(固形分は、乳酸エチル溶媒をのぞいたレジストの
全成分に基づいた各成分の重量パーセントとして表す)
で混合して本発明のフォトレジスト組成物(コポリマー
5レジスト)を調製した。 レジスト成分 固形分 フェノール/トリシクロデカニルエステルポリマー 94.40 (前記コポリマー5)(80モル%フェノール:20モル% トリシクロデカニルエステル) ジ−t−ブチルフェニルヨードニウムカンファースルホネート 4.72 乳酸テトラブチルアンモニウム 0.38 Silwet7604界面活性剤 0.50 (Union Carbideから入手)
【0106】前記のようにして調製した前記「コポリマ
ー5レジスト」をTEL Mark8トラック(Tok
yo Electron Limitedから入手)上
6”シリコンウェファー(Shipley Compa
nyから入手したアンチリフレクティブコーティングA
R3であらかじめコートした)上にスピンコートして、
約400Åの厚さを達成し、130℃で60秒ベークし
た。コートされたウェファーをライン/スペーステスト
パターンのためにKrFレーザー(248nm)を備え
たASM PAS5500ステッパー(0.63NA、
0.75σ使用)上で露光し、続いて90秒露光後ベー
クを行い、0.26N水酸化テトラブチルアンモニウム
水溶液で現像した。3つのウェファーをコートし、加工
し、それぞれは異なるPEB温度とした(それぞれ、1
30、135、および140℃)。現像されたウェファ
ーを切断し、走査電子顕微鏡(SEM)により1:1ラ
イン/スペースパターンを用いて露光ラチチュードおよ
びフォーカスラチチュードについて130、140、お
よび150nmの形状サイズで評価した。1:1ライン
スペースパターンについて130nmで高度に解像され
た性能が得られた。
【0107】実施例11:溶解度試験 選択されたポリマーを0.26N水酸化テトラブチルア
ンモニウム水溶液中で溶解速度について評価した。結果
を以下の表1に示す。以下の標準法を用いた:ポリマー
の液体配合物をシリコンウェファー上にスピンコート
し、溶媒を130℃で1分間除去した。ポリマーフィル
ム厚は約1.0μMであった。ポリマーフィルムの溶解
速度を、0.26N水酸化テトラメチルアンモニウム水
溶液中にコートされたウェファーを浸漬させることによ
りPerkin−Elmer5900現像速度モニター
を用いて測定した。
【0108】80/20コポリマーの0.26N TM
AH中の溶解速度
【0109】
【化20】
【0110】本発明の前記載事項は単に例示的であっ
て、請求項に記載した本発明の精神または範囲を逸脱す
ることなく変形または修正することができると考えられ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // C07C 69/54 C07C 69/54 B (71)出願人 596156668 455 Forest Street,Ma rlborough,MA 01752 U. S.A (72)発明者 アシシュ・パンディア アメリカ合衆国マサチューセッツ州01760, ナティック,ウッドバイン・ロード・31, アパートメント・5 (72)発明者 ワン・ユイー アメリカ合衆国マサチューセッツ州01545, シュルースベリー,ファーミントン・ドラ イブ・22 (72)発明者 アンソニー・ザンピニ アメリカ合衆国マサチューセッツ州01581, ウェストバロウ,ウェイサイド・ドライ ブ・43 (72)発明者 ゲーリー・ゲンフュイ・テン アメリカ合衆国マサチューセッツ州01532, ノースバロウ,ケンダール・ドライブ・10 (72)発明者 ジビアオ・マオ アメリカ合衆国マサチューセッツ州01545, シュルースベリー,シュルースベリー・グ リーン・ドライブ・56・ケー

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光活性な成分、ならびに1)少なくとも
    約125立方オングストロームの分子容を有する第三エ
    ステル脂環式基を含み、全ポリマー単位に基づいて約1
    から50モル%の量で存在するフォト酸レイビルエステ
    ル基;および2)全ポリマー単位に基づいて約20から
    95モル%の量で存在するフェノール基の繰り返し単位
    を含むポリマーを含む樹脂バインダー、を含むフォトレ
    ジスト組成物。
  2. 【請求項2】 脂環式基が1つの環を含む請求項1記載
    のフォトレジスト組成物。
  3. 【請求項3】 脂環式基が2またはそれ以上の縮合環ま
    たは橋かけ環を含む請求項1記載のフォトレジスト組成
    物。
  4. 【請求項4】 脂環式基が二環式である請求項1記載の
    フォトレジスト組成物。
  5. 【請求項5】 脂環式基が三環式である請求項1記載の
    フォトレジスト組成物。
  6. 【請求項6】 脂環式基が任意に置換されていてもよい
    アルキルアダマンチル、任意に置換されていてもよいフ
    ェンシル、任意に置換されていてもよいトリシクロデカ
    ニル、または任意に置換されていてもよいピナニルであ
    る請求項1記載のフォトレジスト組成物。
  7. 【請求項7】 脂環式基が2−メチルアダマンチル、エ
    チルフェンシルまたは8−メチルトリシクロ[5.2.
    1.0]デカニルである請求項1記載のフォトレジス
    ト。
  8. 【請求項8】 脂環式基が、2−メチルアダマンチルメ
    タクリレート,2−メチルアダマンチルアクリレート、
    8−メチルトリシクロ[5.2.1.0]デカニルメタ
    クリレート、8−メチルトリシクロ[5.2.1.0]
    デカニルアクリレート、エチルフェンシルメタクリレー
    ト、エチルフェンシルアクリレート、ピナニルメタクリ
    レート、またはピナニルアクリレートの反応により得ら
    れる請求項1記載のフォトレジスト。
  9. 【請求項9】 脂環式基が以下の構造式: 【化1】 (式中、前記構造式のそれぞれの置換基Rは独立して1
    から約8個の炭素原子を有する分岐または非分岐アルキ
    ルである)のうちの1つにより表される請求項1記載の
    フォトレジスト。
  10. 【請求項10】 脂環式基が以下の構造式: 【化2】 のうちの1つに対応する請求項1記載のフォトレジス
    ト。
  11. 【請求項11】 脂環式基が少なくとも約140立方オ
    ングストロームの分子容を有する請求項1記載のフォト
    レジスト。
  12. 【請求項12】 ポリマーがさらに、脂環式基を含まな
    い脱離基を含む酸レイビル基;酸;ニトリル;フェニル
    基;ラクトン;または酸無水物からなる群から選択され
    る1またはそれ以上の単位を含む請求項1記載のフォト
    レジスト。
  13. 【請求項13】 酸レイビル基が全ポリマー単位に基づ
    いて約30モル%以下の量で存在する請求項1記載のフ
    ォトレジスト。
  14. 【請求項14】 ポリマーが約70モル%以上のフェノ
    ール基を含有する請求項1記載のフォトレジスト。
  15. 【請求項15】 ポリマーがメタ−フェノール基を含有
    する請求項1記載のフォトレジスト。
  16. 【請求項16】 ポリマーが以下の式I: 【化3】 (式中、RおよびRはそれぞれ独立して水素または
    任意に置換されていてもよいCアルキルであり;
    各Rは同一または異なった非水素フェニル環置換基であ
    り;Yは7から約20個の炭素を含む橋かけまたは縮合
    環脂環基であり;zは0から4の整数であり;aは全ポ
    リマー単位に基づいて20から80モル%であり;bは
    全ポリマー単位に基づいて20から80モル%である)
    の単位を含む請求項1記載のフォトレジスト。
  17. 【請求項17】 aとbの合計が少なくとも約90モル
    %である請求項16記載のフォトレジスト。
  18. 【請求項18】 RおよびRが水素またはメチルで
    ある請求項17記載のフォトレジスト。
  19. 【請求項19】 aが約60から85モル%であり、b
    が15から40モル%である請求項1記載のフォトレジ
    スト。
  20. 【請求項20】 ポリマーが以下の式III: 【化4】 (式中、R、R、およびRはそれぞれ独立して、
    水素またはCアルキルであり;Yは7から約20
    個の炭素を含有する橋かけまたは縮合脂環式基であり;
    Xは任意に置換されていてもよいフェニル、シアノ、ラ
    クトンまたは無水物であり;各Rは同じまたは異なる非
    水素フェニル環置換基であり;zは0から4の整数であ
    り;aは全ポリマー単位に基づいて20から80モル%
    であり;bは全ポリマー単位に基づいて20から80モ
    ル%であり;cは約1から50モル%である)の単位を
    含むポリマーである請求項1記載のフォトレジスト。
  21. 【請求項21】 光活性成分、ならびに1)3またはそ
    れ以上の橋かけまたは縮合環を有する第三エステル脂環
    式基を含むフォト酸レイビルエステル基;および2)フ
    ェノール基のくり返し単位を含むポリマーを含む樹脂バ
    インダー、を含むフォトレジスト組成物。
  22. 【請求項22】 (a)請求項1記載のフォトレジスト
    のコーティング層を基体上に施用し; (b)フォトレジスト層を露光し、現像して、レリーフ
    イメージを得ることを含む、ポジ形フォトレジストレリ
    ーフイメージを形成する方法。
  23. 【請求項23】 フォトレジスト層を約248nmの波
    長の放射線で露光する請求項22記載の方法。
  24. 【請求項24】 フォトレジスト層を電子線照射で露光
    する請求項22記載の方法。
  25. 【請求項25】 フォトレジスト層を約50nm未満の
    波長を有する放射線で露光する請求項22記載の方法。
  26. 【請求項26】 その上に請求項1記載のフォトレジス
    ト組成物の層がコートされているマイクロ電子ウェファ
    ー基体を含む製品。
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