JP3374380B2 - 高塩基濃度水溶液の現像液とともに使用でき、架橋可能な高解像度フォトレジスト組成物、および該組成物を用いるフォトレジスト・パターンの形成方法 - Google Patents
高塩基濃度水溶液の現像液とともに使用でき、架橋可能な高解像度フォトレジスト組成物、および該組成物を用いるフォトレジスト・パターンの形成方法Info
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、強塩基水溶液で現
像可能なフォトレジスト組成物、および該組成物により
リソグラフ・パターンを形成する方法に関する。
像可能なフォトレジスト組成物、および該組成物により
リソグラフ・パターンを形成する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】電気機器の回路密度を高めるために電子
工業においては、弛まない努力が続けられている。集積
度を向上させるため、新しく改良されたリソグラフ手段
や技術が開発されてきたが、そのことでリソグラフ・パ
ターンの解像度を高めることができる新しいフォトレジ
ストが要求される。塩基水溶液で現像可能な架橋により
形成されるフォトレジスト組成物は、ReckらのSP
IE reginalTechnical Confe
rence on Photopolymers,El
lenville,N.Y.,63(1988)やFe
elyの米国特許5,034,304号および米国特許
5,204,225号に開示されている。このような配
合物は、求電子置換を受けやすいポリヒドロキシスチレ
ンまたはノボラックのような芳香族成分を有するポリマ
ーと、酸や光酸発生剤(photoacid gene
rator)で処理された場合にカルボニウムイオンを
形成する架橋剤とにより特徴づけられている。
工業においては、弛まない努力が続けられている。集積
度を向上させるため、新しく改良されたリソグラフ手段
や技術が開発されてきたが、そのことでリソグラフ・パ
ターンの解像度を高めることができる新しいフォトレジ
ストが要求される。塩基水溶液で現像可能な架橋により
形成されるフォトレジスト組成物は、ReckらのSP
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rence on Photopolymers,El
lenville,N.Y.,63(1988)やFe
elyの米国特許5,034,304号および米国特許
5,204,225号に開示されている。このような配
合物は、求電子置換を受けやすいポリヒドロキシスチレ
ンまたはノボラックのような芳香族成分を有するポリマ
ーと、酸や光酸発生剤(photoacid gene
rator)で処理された場合にカルボニウムイオンを
形成する架橋剤とにより特徴づけられている。
【0003】Allenらの米国特許4,810,60
1号は、カルボニウムイオン源となるモノマーまたはポ
リマーを有する芳香族化合物を架橋することによりネガ
型レジスト・パターンを形成することに関するものであ
る。ジアセトキシメチルベンゼンおよびトリアセトキシ
メシチレンがトリフェニルスルホニウムヘキサフルオロ
アンチモネートとともに用いられ、ポリ(ヒドロキシス
チレン)マトリックスを架橋している。
1号は、カルボニウムイオン源となるモノマーまたはポ
リマーを有する芳香族化合物を架橋することによりネガ
型レジスト・パターンを形成することに関するものであ
る。ジアセトキシメチルベンゼンおよびトリアセトキシ
メシチレンがトリフェニルスルホニウムヘキサフルオロ
アンチモネートとともに用いられ、ポリ(ヒドロキシス
チレン)マトリックスを架橋している。
【0004】また、Sachdevの米国特許5,29
6,332号、特開平2−15270号公報および特開
平1−293339号公報は、ポリ(ヒドロキシスチレ
ン)またはノボラックのようなフェノール基を有する樹
脂と、酸で処理された場合にカルボニウムイオンを形成
する架橋剤と、光酸発生剤とを含む塩基水溶液で現像可
能なレジスト組成物が開示されている。
6,332号、特開平2−15270号公報および特開
平1−293339号公報は、ポリ(ヒドロキシスチレ
ン)またはノボラックのようなフェノール基を有する樹
脂と、酸で処理された場合にカルボニウムイオンを形成
する架橋剤と、光酸発生剤とを含む塩基水溶液で現像可
能なレジスト組成物が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は概ね、
基板上に0.125μm以下の解像度のネガ型レジスト
像を形成するための、塩基水溶液において現像すること
が可能なフォトレジスト組成物を提供することにある。
本発明の別の目的は、ポジ型レジストを形成するために
用いられる現像液とともに使用可能な、ポリヒドロキシ
スチレン・レジスト組成物より高濃度の塩基現像液によ
る現像が可能で、基板上でレジスト・イメージの間にマ
イクロブリッジを形成しないフォトレジスト組成物を提
供することにある。
基板上に0.125μm以下の解像度のネガ型レジスト
像を形成するための、塩基水溶液において現像すること
が可能なフォトレジスト組成物を提供することにある。
本発明の別の目的は、ポジ型レジストを形成するために
用いられる現像液とともに使用可能な、ポリヒドロキシ
スチレン・レジスト組成物より高濃度の塩基現像液によ
る現像が可能で、基板上でレジスト・イメージの間にマ
イクロブリッジを形成しないフォトレジスト組成物を提
供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のフォトレジスト
組成物は、(a)ペンダント・フェノール基を有するメ
タクリレート樹脂から形成されたフィルム形成性ポリマ
ーと、(b)アミノプラスト・ファミリ、特にグリコー
ルウリル誘導体から選択される酸触媒架橋剤と、(c)
フィルム成形体と架橋剤との架橋を促進する放射分解性
の酸発生剤と、好ましくは(d)該組成物のシェルフ・
ライフ安定性(棚持ち)を改善するための有機塩基とか
ら構成される。本発明のフェノール基を有するポリマー
樹脂は、次式で示されるような数平均分子量が6000
〜8000のポリ(4−ヒドロキシフェニルエチルメタ
クリレート)の変性されていないホモポリマーから選択
される。
組成物は、(a)ペンダント・フェノール基を有するメ
タクリレート樹脂から形成されたフィルム形成性ポリマ
ーと、(b)アミノプラスト・ファミリ、特にグリコー
ルウリル誘導体から選択される酸触媒架橋剤と、(c)
フィルム成形体と架橋剤との架橋を促進する放射分解性
の酸発生剤と、好ましくは(d)該組成物のシェルフ・
ライフ安定性(棚持ち)を改善するための有機塩基とか
ら構成される。本発明のフェノール基を有するポリマー
樹脂は、次式で示されるような数平均分子量が6000
〜8000のポリ(4−ヒドロキシフェニルエチルメタ
クリレート)の変性されていないホモポリマーから選択
される。
【0007】
【化3】
【0008】この組成物の架橋剤としては、次式で示さ
れるグリコールウリル誘導体から選択される。
れるグリコールウリル誘導体から選択される。
【0009】
【化4】
【0010】上式中Rは、アルキル基であり、好ましく
はCH 3 であり、R1およびR2は、炭素数C(1〜
6)のアルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、フェ
ニル基またはフリル基またはチエニル基を含むアリール
基、トリル基、キシリル基、メシチル基といったアルキ
ルアリール基、またはnが3〜6であるCnH2n+1
C 6 H 4 基、ハロゲン化アリール基、ジフェニルエーテ
ルおよびジフェニルスルフィドからなる群からそれぞれ
選択することができる。本発明の組成物は、放射分解性
の酸発生剤をも含む。
はCH 3 であり、R1およびR2は、炭素数C(1〜
6)のアルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、フェ
ニル基またはフリル基またはチエニル基を含むアリール
基、トリル基、キシリル基、メシチル基といったアルキ
ルアリール基、またはnが3〜6であるCnH2n+1
C 6 H 4 基、ハロゲン化アリール基、ジフェニルエーテ
ルおよびジフェニルスルフィドからなる群からそれぞれ
選択することができる。本発明の組成物は、放射分解性
の酸発生剤をも含む。
【0011】また、本発明は、新規なレジスト組成物を
使用して基板上にネガ型レジスト像を形成する方法も提
供するものであり、該方法は、 a)フェノール性機能(phenolic funct
ional)を有するフィルム形成性のポリマー樹脂
と、グリコールウリル誘導体から選択される酸触媒的架
橋剤と、光分解性の酸発生剤とを含むフィルムを基板に
コーティングし、 b)紫外線放射により前記フィルムを像状露光して、前
記フィルムの露光部分を架橋し、 c)高温で前記基板をベークし、 d)塩基水溶液の現像液でフィルムを現像するものであ
る。
使用して基板上にネガ型レジスト像を形成する方法も提
供するものであり、該方法は、 a)フェノール性機能(phenolic funct
ional)を有するフィルム形成性のポリマー樹脂
と、グリコールウリル誘導体から選択される酸触媒的架
橋剤と、光分解性の酸発生剤とを含むフィルムを基板に
コーティングし、 b)紫外線放射により前記フィルムを像状露光して、前
記フィルムの露光部分を架橋し、 c)高温で前記基板をベークし、 d)塩基水溶液の現像液でフィルムを現像するものであ
る。
【0012】本発明の組成物は、深紫外線に対する感度
が高い。レジスト速度は、架橋剤とポリマー樹脂との比
を調節することおよび有機塩基の添加により調節するこ
とができる。
が高い。レジスト速度は、架橋剤とポリマー樹脂との比
を調節することおよび有機塩基の添加により調節するこ
とができる。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明は、基板上にネガ型像を形
成するための高解像度、かつ塩基水溶液で現像可能なフ
ォトレジスト組成物に関する。この組成物は、 (a)フェノール基を有するフィルム形成性のフェノー
ル性機能を有するメタクリルレート樹脂と、 (b)酸触媒により、フェノール性機能と反応して架橋
を形成するグリコールウリル誘導体架橋剤と、 (c)紫外線放射に露光されて、架橋形成に必要とされ
る酸触媒を形成するための光分解性の酸発生剤と、 (d)形成物のシェルフ・ライフを延長し、露光速度を
調節するため、特に添加される第3アミンといった有機
塩基とを含む。このポリマー樹脂は、次式で示す少なく
とも数平均分子量が6000で、より好ましくは600
0〜8000のポリ(4−ヒドロキシフェニルエチルメ
タクリレート)から選択される。
成するための高解像度、かつ塩基水溶液で現像可能なフ
ォトレジスト組成物に関する。この組成物は、 (a)フェノール基を有するフィルム形成性のフェノー
ル性機能を有するメタクリルレート樹脂と、 (b)酸触媒により、フェノール性機能と反応して架橋
を形成するグリコールウリル誘導体架橋剤と、 (c)紫外線放射に露光されて、架橋形成に必要とされ
る酸触媒を形成するための光分解性の酸発生剤と、 (d)形成物のシェルフ・ライフを延長し、露光速度を
調節するため、特に添加される第3アミンといった有機
塩基とを含む。このポリマー樹脂は、次式で示す少なく
とも数平均分子量が6000で、より好ましくは600
0〜8000のポリ(4−ヒドロキシフェニルエチルメ
タクリレート)から選択される。
【0014】
【化5】
【0015】本発明の組成物に用いられる架橋剤は、次
の一般式
の一般式
【0016】
【化6】
【0017】で示されるグリコールウリル誘導体であ
る。上式中Rは、好ましくはCH 3 のアルキル基であ
り、R1およびR2は、炭素原子Cが1個〜6個のアル
キル基からそれぞれ選択され、例えば、 (a)テトラキス−メトキシメチル−3a,6a−ジエ
チルグリコールウリル基、 (b)テトラキス−メトキシメチル−3a−メチル−6
a−プロピルグリコールウリル基、 (c)下記式で示されるテトラキス−メトキシメチル−
3a−メチル−6a−ブチルグリコールウリル基であ
る。
る。上式中Rは、好ましくはCH 3 のアルキル基であ
り、R1およびR2は、炭素原子Cが1個〜6個のアル
キル基からそれぞれ選択され、例えば、 (a)テトラキス−メトキシメチル−3a,6a−ジエ
チルグリコールウリル基、 (b)テトラキス−メトキシメチル−3a−メチル−6
a−プロピルグリコールウリル基、 (c)下記式で示されるテトラキス−メトキシメチル−
3a−メチル−6a−ブチルグリコールウリル基であ
る。
【0018】
【化7】
【0019】R1およびR2は、アルキル基およびアリ
ール基、および (d)テトラキス−メトキシメチル−3a−フェニルグ
リコールウリル基、 (e)下記式で示されるテトラキス−メトキシメチル−
3a−メチル−6a−フェニルグリコールウリル基とい
ったアリール基から選択することもできる。
ール基、および (d)テトラキス−メトキシメチル−3a−フェニルグ
リコールウリル基、 (e)下記式で示されるテトラキス−メトキシメチル−
3a−メチル−6a−フェニルグリコールウリル基とい
ったアリール基から選択することもできる。
【0020】
【化8】
【0021】R1およびR2は、両方とも、フェニル
基、フリル基、またはアルキルフェニル基、ハロゲン化
アリール基、または下記式(f)〜(h)に例示される
置換ジフェニルエーテル基から選択することができる。
基、フリル基、またはアルキルフェニル基、ハロゲン化
アリール基、または下記式(f)〜(h)に例示される
置換ジフェニルエーテル基から選択することができる。
【0022】
【化9】
【0023】本発明の組成物は、好ましくは光酸発生剤
(PAG)を含む。上述した光酸発生剤としては、米国
特許4,175,972号に開示のIV族元素のオニウム
塩から選択されるもの、および米国特許4,069,0
55号に開示のVIa族元素のオニウム塩から選択される
芳香族オニウム塩を挙げることができる。IVa族元素の
オニウム塩は、次式
(PAG)を含む。上述した光酸発生剤としては、米国
特許4,175,972号に開示のIV族元素のオニウム
塩から選択されるもの、および米国特許4,069,0
55号に開示のVIa族元素のオニウム塩から選択される
芳香族オニウム塩を挙げることができる。IVa族元素の
オニウム塩は、次式
【0024】
【化10】
【0025】で示される。上式中Rは、一価の芳香族有
機ラジカルであり、R1は、アルキル基、シクロアルキ
ル基、置換アルキル基から選択される一価の有機脂肪酸
ラジカルであり、R2は、ヘテロ環式構造または縮合環
状構造を形成する多価有機ラジカルである。xは、IVa
族元素またはメタロイドであり、Qは、ハロゲンラジカ
ル、aは、0〜3までの整数、bは、0〜2までの整
数、cは、0または1のいずれかの整数である。Rに含
まれるラジカルとしては、例えばフェニル基、トリル
基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基といった
(C6−C)芳香族炭化水素ラジカルや、C(1〜8)
のアルキル基、C(1〜8)のアルコキシ基、ニトロ
基、クロル基、フルオロ基、水酸基といった1〜4価の
ラジカルで置換されたラジカル、フェニルアセチル基と
いったアリールアシルラジカル、ピリジル基やフリル基
といった芳香族ヘテロシクロラジカルが挙げられる。R
1ラジカルは、C(1〜8)のアルキル基、C2H4O
CH3基やCH2−COCH3基などのアルキル置換基
を挙げることができ、R2ラジカルは、下記構造を含
む。
機ラジカルであり、R1は、アルキル基、シクロアルキ
ル基、置換アルキル基から選択される一価の有機脂肪酸
ラジカルであり、R2は、ヘテロ環式構造または縮合環
状構造を形成する多価有機ラジカルである。xは、IVa
族元素またはメタロイドであり、Qは、ハロゲンラジカ
ル、aは、0〜3までの整数、bは、0〜2までの整
数、cは、0または1のいずれかの整数である。Rに含
まれるラジカルとしては、例えばフェニル基、トリル
基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基といった
(C6−C)芳香族炭化水素ラジカルや、C(1〜8)
のアルキル基、C(1〜8)のアルコキシ基、ニトロ
基、クロル基、フルオロ基、水酸基といった1〜4価の
ラジカルで置換されたラジカル、フェニルアセチル基と
いったアリールアシルラジカル、ピリジル基やフリル基
といった芳香族ヘテロシクロラジカルが挙げられる。R
1ラジカルは、C(1〜8)のアルキル基、C2H4O
CH3基やCH2−COCH3基などのアルキル置換基
を挙げることができ、R2ラジカルは、下記構造を含
む。
【0026】
【化11】
【0027】
【化12】
【0028】
【化13】
【0029】上述した式MQe−(e−f)に含まれる
アニオン錯体としては、例えばBF4−、PF6−、S
bF6−、FeCl4−、SnCl6−、SbC
l6 −、BiCl5−、AlF63−、GaCl4−、
InF4−などを挙げることができる。上記式に含まれ
るVIa族元素のオニウム塩としては、例えば、
アニオン錯体としては、例えばBF4−、PF6−、S
bF6−、FeCl4−、SnCl6−、SbC
l6 −、BiCl5−、AlF63−、GaCl4−、
InF4−などを挙げることができる。上記式に含まれ
るVIa族元素のオニウム塩としては、例えば、
【0030】
【化14】
【0031】
【化15】
【0032】
【化16】
【0033】
【化17】
【0034】を挙げることができる。本発明の組成物に
用いる適切な非金属、放射分解性酸発生剤としては、N
−スルホニルオキシイミドを挙げることができる。
用いる適切な非金属、放射分解性酸発生剤としては、N
−スルホニルオキシイミドを挙げることができる。
【0035】本発明の組成物は、いかなる有機アミン、
特に第3アミンから選択される塩基化合物を少量含む。
本発明の組成物は、溶媒または溶媒系中に保持されるの
が好ましい。上述した組成物を保持するために用いられ
る溶媒または溶媒系は、基板をレジスト成分で完全に被
覆する均一なコーティングを行うための要求を、満足す
ることが好ましい。溶媒は、レジストの光活性に対して
乾燥段階で悪影響を及ぼさないような温度で蒸発される
ことが好ましく、溶媒は、(フェノール基を有する樹脂
または架橋剤に対して作用しないことで)フォトレジス
ト操作に寄与しないことが好ましい。これらの溶媒とし
ては、典型的には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)、エチル−3−エトキシ
プロピオネート(EEP)、メトキシプロパノール、エ
トキシプロパノール、ブトキシプロパノールおよびエチ
ルラクテートを挙げることができる。
特に第3アミンから選択される塩基化合物を少量含む。
本発明の組成物は、溶媒または溶媒系中に保持されるの
が好ましい。上述した組成物を保持するために用いられ
る溶媒または溶媒系は、基板をレジスト成分で完全に被
覆する均一なコーティングを行うための要求を、満足す
ることが好ましい。溶媒は、レジストの光活性に対して
乾燥段階で悪影響を及ぼさないような温度で蒸発される
ことが好ましく、溶媒は、(フェノール基を有する樹脂
または架橋剤に対して作用しないことで)フォトレジス
ト操作に寄与しないことが好ましい。これらの溶媒とし
ては、典型的には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)、エチル−3−エトキシ
プロピオネート(EEP)、メトキシプロパノール、エ
トキシプロパノール、ブトキシプロパノールおよびエチ
ルラクテートを挙げることができる。
【0036】ネガ型像の形成のために本発明の組成物
は、(例えばスピンコート法などによって)基板上に塗
布され、残留した溶媒は、約70〜130℃の温度のホ
ットプレート上で、基板を1〜3分加熱することにより
蒸発される。このフィルムは、約200〜370nmの
波長の紫外線放射で像状露光される。組成物の光分解成
分は、分解して触媒量の酸を形成する。フェノール性樹
脂と架橋剤との間の架橋反応は、基板を70〜110
℃、好ましくは1〜3分加熱することにより加速され
る。このように形成された像は、現像段階において塩基
水溶液にほとんど可溶性がないか、または不溶性とな
り、露光されない部分は、水酸化テトラメチルアンモニ
ウムの希薄溶液(TMAH)といった塩基水溶液により
除去される。
は、(例えばスピンコート法などによって)基板上に塗
布され、残留した溶媒は、約70〜130℃の温度のホ
ットプレート上で、基板を1〜3分加熱することにより
蒸発される。このフィルムは、約200〜370nmの
波長の紫外線放射で像状露光される。組成物の光分解成
分は、分解して触媒量の酸を形成する。フェノール性樹
脂と架橋剤との間の架橋反応は、基板を70〜110
℃、好ましくは1〜3分加熱することにより加速され
る。このように形成された像は、現像段階において塩基
水溶液にほとんど可溶性がないか、または不溶性とな
り、露光されない部分は、水酸化テトラメチルアンモニ
ウムの希薄溶液(TMAH)といった塩基水溶液により
除去される。
【0037】本発明の別の実施の形態では、架橋剤とし
て使用されるグリコールウリル誘導体は、後述するよう
にジカルボニル化合物から合成される。本発明のグリコ
ールウリル誘導体は、置換されていないグリコールウリ
ル誘導体と比較すると選択した有機溶媒に高い溶解性を
有し、塩基現像液中で最終組成物の溶解速度を低下させ
る。
て使用されるグリコールウリル誘導体は、後述するよう
にジカルボニル化合物から合成される。本発明のグリコ
ールウリル誘導体は、置換されていないグリコールウリ
ル誘導体と比較すると選択した有機溶媒に高い溶解性を
有し、塩基現像液中で最終組成物の溶解速度を低下させ
る。
【0038】(アルキル基置換グリコールウリルの製造
のための概略手順) アルキル基置換グリコールウリルの合成を、後述する3
a−メチル−6a−プロピルグリコールウリルの合成を
例にとって例示する。2,3−ヘキサンジオン(1.0
モル)と、(尿素3.0モル)とを2%塩酸2.0リッ
トルに加え、この溶液を室温で24時間撹拌する(これ
とは別に溶液を2〜3時間還流してもよい)。沈殿物
は、ろ過され、水、その後エタノールで洗浄され、乾燥
される。灰白かかった白のオフホワイト粉末を酢酸中で
結晶化させて、分析的に純粋な標記の成分を45%収率
で得る。
のための概略手順) アルキル基置換グリコールウリルの合成を、後述する3
a−メチル−6a−プロピルグリコールウリルの合成を
例にとって例示する。2,3−ヘキサンジオン(1.0
モル)と、(尿素3.0モル)とを2%塩酸2.0リッ
トルに加え、この溶液を室温で24時間撹拌する(これ
とは別に溶液を2〜3時間還流してもよい)。沈殿物
は、ろ過され、水、その後エタノールで洗浄され、乾燥
される。灰白かかった白のオフホワイト粉末を酢酸中で
結晶化させて、分析的に純粋な標記の成分を45%収率
で得る。
【0039】(アリール基置換グリコールウリルの製造
のための概略手順) 適切なベンジル誘導体(スキームI、R1およびR
2は、アリール基またはアルキル基とアリール基との組
み合わせ)(1.0モル)と、尿素(0.3モル)とを
トルエン300mlに懸濁させ、トリフルオロ酢酸5.
0mlを添加する。得られた溶液をDean−Star
kトラップを通して水を除去しながら、8時間還流す
る。溶液を室温まで冷却し、沈殿した結晶性物質をろ過
して、トルエン、その後にヘキサンで洗浄し、乾燥す
る。
のための概略手順) 適切なベンジル誘導体(スキームI、R1およびR
2は、アリール基またはアルキル基とアリール基との組
み合わせ)(1.0モル)と、尿素(0.3モル)とを
トルエン300mlに懸濁させ、トリフルオロ酢酸5.
0mlを添加する。得られた溶液をDean−Star
kトラップを通して水を除去しながら、8時間還流す
る。溶液を室温まで冷却し、沈殿した結晶性物質をろ過
して、トルエン、その後にヘキサンで洗浄し、乾燥す
る。
【0040】(グリコールウリルのヒドロキシメチル
化) グリコールウリル誘導体(0.10モル)を37%ホル
ムアルデヒド水溶液(0.5モル)中に懸濁し、10%
水酸化ナトリウム水溶液を添加することによりpHを1
0〜11に調整する。すべての固型分が溶液中に溶解
後、得られた混合物を50℃で24時間加熱する。その
溶液を室温まで冷却し、減圧下で水を除去する。(固体
あるいはゴム状物質といった)残留物は、純度を上げる
ことなしに次の段階において使用される。
化) グリコールウリル誘導体(0.10モル)を37%ホル
ムアルデヒド水溶液(0.5モル)中に懸濁し、10%
水酸化ナトリウム水溶液を添加することによりpHを1
0〜11に調整する。すべての固型分が溶液中に溶解
後、得られた混合物を50℃で24時間加熱する。その
溶液を室温まで冷却し、減圧下で水を除去する。(固体
あるいはゴム状物質といった)残留物は、純度を上げる
ことなしに次の段階において使用される。
【0041】(アミノプラスト化合物のエーテル化)
テトラキス−ヒドロキシメチルグリコールウリルを過剰
の2,2−ジメトキシプロパン中に懸濁することによ
り、テトラメトキシメチル誘導体に変換する。その後数
滴の濃塩酸を加え、混合物を室温で24時間撹拌する。
減圧下で溶媒を除去し、残査を(アルキルアリール基置
換グリコールウリル、またはジアリール基置換グリコー
ルウリルの場合のように)適切な溶媒によって結晶化す
るか、または油状の残査を(例えば、メチルプロピル基
またはメチルブチル基などの場合のように)高真空およ
び高温度下で蒸留して、望ましいグリコールウリルのテ
トラキス−メトキシメチル誘導体を与える。
の2,2−ジメトキシプロパン中に懸濁することによ
り、テトラメトキシメチル誘導体に変換する。その後数
滴の濃塩酸を加え、混合物を室温で24時間撹拌する。
減圧下で溶媒を除去し、残査を(アルキルアリール基置
換グリコールウリル、またはジアリール基置換グリコー
ルウリルの場合のように)適切な溶媒によって結晶化す
るか、または油状の残査を(例えば、メチルプロピル基
またはメチルブチル基などの場合のように)高真空およ
び高温度下で蒸留して、望ましいグリコールウリルのテ
トラキス−メトキシメチル誘導体を与える。
【0042】後述する実施例は、本発明の組成物の製造
方法と本発明のプロセスの使用を詳細に説明するもので
ある。詳細な製造も範囲内のものであり、上述した概略
的な方法の例示を与えるものである。また、実施例は、
図示する目的のためのみ示されており、本発明の範囲を
限定または制限するものではない。
方法と本発明のプロセスの使用を詳細に説明するもので
ある。詳細な製造も範囲内のものであり、上述した概略
的な方法の例示を与えるものである。また、実施例は、
図示する目的のためのみ示されており、本発明の範囲を
限定または制限するものではない。
【0043】(実施例)
数平均分子量(Mn)=7000のポリ(4−ヒドロキ
シフェニルエチルメタクリレート)(8g)と、3a−
メチル−6a−プロピル−テトラキス−メトキシメチル
グリコールウリル(1.0g)と、MDT(トリフルオ
ロメチルスルホニルオキシビシクロ[2,2,1]ヘプ
ト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)(1.0
0g)とをプロピレングリコールモノエーテルアセテー
ト(PGMEA)50mLに溶解する。得られた溶液を
0.25μmフィルタを通してろ過し、基板上にスピン
・コートする。95℃で1分ベークした後、0.6NA
の248nmステッパおよびリピート手段を使用して2
48nmの紫外光線を約25mj/cm2で露光する。
110℃で1分露光してベ−クした後、フォトレジスト
を0.26Nの水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液
で現像する。良好に規定された0.125μmラインを
有する高解像度の像(図1〜図4)が形成される。ここ
で、図1は架橋剤として、前出(b)の置換基を有する
グリコールウリル誘導体を、図2は前出(f)の置換基
を有するグリコールウリル誘導体を、そして図3は前
(c)の置換基を有するグリコーウリル誘導体を用いた
場合の像を示す。図4は0.125μmのラインを、
0.375μmの間隔の配列で、本発明による架橋剤を
用いて実現した様子を示す。
シフェニルエチルメタクリレート)(8g)と、3a−
メチル−6a−プロピル−テトラキス−メトキシメチル
グリコールウリル(1.0g)と、MDT(トリフルオ
ロメチルスルホニルオキシビシクロ[2,2,1]ヘプ
ト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)(1.0
0g)とをプロピレングリコールモノエーテルアセテー
ト(PGMEA)50mLに溶解する。得られた溶液を
0.25μmフィルタを通してろ過し、基板上にスピン
・コートする。95℃で1分ベークした後、0.6NA
の248nmステッパおよびリピート手段を使用して2
48nmの紫外光線を約25mj/cm2で露光する。
110℃で1分露光してベ−クした後、フォトレジスト
を0.26Nの水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液
で現像する。良好に規定された0.125μmラインを
有する高解像度の像(図1〜図4)が形成される。ここ
で、図1は架橋剤として、前出(b)の置換基を有する
グリコールウリル誘導体を、図2は前出(f)の置換基
を有するグリコールウリル誘導体を、そして図3は前
(c)の置換基を有するグリコーウリル誘導体を用いた
場合の像を示す。図4は0.125μmのラインを、
0.375μmの間隔の配列で、本発明による架橋剤を
用いて実現した様子を示す。
【0044】以下に本発明をまとめる。
(1)フォトレジスト・パターンを形成する方法であっ
て、フェノール性のメタクリレート樹脂またはポリマー
と、グリコールウリル誘導体と、光酸発生剤と、有機溶
媒とを含む未硬化フィルムを基板上に形成し、前記フィ
ルムに所定パターンを形成するように紫外線を像状露光
して、前記パターンとして酸触媒を発生させ、露光され
た前記フィルムを90〜130℃で1〜2分ベークし、
塩基水溶液中で前記フォトレジストを現像する、フォト
レジスト・パターンの形成方法。 (2)前記紫外光線の波長は、250〜370nmであ
る、(1)に記載のフォトレジスト・パターンの形成方
法。 (3)前記フェノール基を有する樹脂は、少なくとも分
子量が6000、好ましくは分子量が6000〜800
0であるポリ(4−ヒドロキシフェニルエチルメタクリ
レート)である、(1)に記載のフォトレジスト・パタ
ーンの形成方法。 (4)前記グリコールウリル誘導体は、下記一般式
て、フェノール性のメタクリレート樹脂またはポリマー
と、グリコールウリル誘導体と、光酸発生剤と、有機溶
媒とを含む未硬化フィルムを基板上に形成し、前記フィ
ルムに所定パターンを形成するように紫外線を像状露光
して、前記パターンとして酸触媒を発生させ、露光され
た前記フィルムを90〜130℃で1〜2分ベークし、
塩基水溶液中で前記フォトレジストを現像する、フォト
レジスト・パターンの形成方法。 (2)前記紫外光線の波長は、250〜370nmであ
る、(1)に記載のフォトレジスト・パターンの形成方
法。 (3)前記フェノール基を有する樹脂は、少なくとも分
子量が6000、好ましくは分子量が6000〜800
0であるポリ(4−ヒドロキシフェニルエチルメタクリ
レート)である、(1)に記載のフォトレジスト・パタ
ーンの形成方法。 (4)前記グリコールウリル誘導体は、下記一般式
【化18】
で示され、Rはアルキル基であり、R1およびR2は、
炭素数C(1〜6)のアルキル基、アルケニル基、アル
コキシ基、フェニル基またはフリル基またはチエニル基
を含むアリール基、トリル基、キシリル基、メシチル基
といったアルキルアリール基、またはnが3〜6である
CnH2n+1C6H4基、ハロゲン化アリール基、ジ
フェニルエーテルおよびジフェニルスルフィドからなる
群からそれぞれ選択される、(1)に記載のフォトレジ
スト・パターンの形成方法。 (5)前記光酸発生剤は、IV族元素のオニウム塩から選
択される、(1)に記載のフォトレジスト・パターンの
形成方法。 (6)前記光酸発生剤は、VIa族元素のオニウム塩から
選択される、(1)に記載のフォトレジスト・パターン
の形成方法。 (7)前記光酸発生剤は、N−ヒドロキシイミドのスル
ホネートから選択される、(1)に記載のフォトレジス
ト・パターンの形成方法。 (8)前記光酸発生剤は、MDT(トリフルオロメチル
スルホニルオキシビシクロ[2,2,1]ヘプト−5−
エン−2,3−ジカルボキシイミド)である、(1)に
記載のフォトレジスト・パターンの形成方法。 (9)前記フェノール基を有する樹脂またはポリマー
と、前記グリコールウリル誘導体と、前記光酸発生剤
と、前記溶媒とは、前記フェノール基を有する樹脂また
はポリマーを60〜90%、前記グリコールウリル誘導
体を5〜20%、前記光酸発生剤を2〜20%、前記有
機塩基を0.02〜0.5%を含有する混合物を形成す
る、(1)に記載のフォトレジスト・パターンの形成方
法。 (10)フォトレジスト・パターンを形成する方法であ
って、フェノール基を有する樹脂またはポリマーと、グ
リコールウリル誘導体と、光酸発生剤と、有機溶媒と、
有機塩基とを含むフィルムを形成し、前記フィルムに所
定パターンを形成するように紫外光線を像状露光して、
前記パターンとして酸触媒を発生させ、露光された前記
フィルムをベークし、少なくとも0.26Nの水性現像
液で前記フォトレジストを現像する、(1)に記載のフ
ォトレジスト・パターンの形成方法。 (11)フェノール基を有する樹脂またはポリマーと、
グリコールウリル誘導体と、光酸発生剤と、有機溶媒
と、有機塩基との混合物を含む組成物。 (12)前記フェノール基を有する樹脂は、ポリ(4−
ヒドロキシフェニルエチルメタクリレート)である、
(11)に記載の組成物。 (13)前記グリコールウリル誘導体は、下記一般式
炭素数C(1〜6)のアルキル基、アルケニル基、アル
コキシ基、フェニル基またはフリル基またはチエニル基
を含むアリール基、トリル基、キシリル基、メシチル基
といったアルキルアリール基、またはnが3〜6である
CnH2n+1C6H4基、ハロゲン化アリール基、ジ
フェニルエーテルおよびジフェニルスルフィドからなる
群からそれぞれ選択される、(1)に記載のフォトレジ
スト・パターンの形成方法。 (5)前記光酸発生剤は、IV族元素のオニウム塩から選
択される、(1)に記載のフォトレジスト・パターンの
形成方法。 (6)前記光酸発生剤は、VIa族元素のオニウム塩から
選択される、(1)に記載のフォトレジスト・パターン
の形成方法。 (7)前記光酸発生剤は、N−ヒドロキシイミドのスル
ホネートから選択される、(1)に記載のフォトレジス
ト・パターンの形成方法。 (8)前記光酸発生剤は、MDT(トリフルオロメチル
スルホニルオキシビシクロ[2,2,1]ヘプト−5−
エン−2,3−ジカルボキシイミド)である、(1)に
記載のフォトレジスト・パターンの形成方法。 (9)前記フェノール基を有する樹脂またはポリマー
と、前記グリコールウリル誘導体と、前記光酸発生剤
と、前記溶媒とは、前記フェノール基を有する樹脂また
はポリマーを60〜90%、前記グリコールウリル誘導
体を5〜20%、前記光酸発生剤を2〜20%、前記有
機塩基を0.02〜0.5%を含有する混合物を形成す
る、(1)に記載のフォトレジスト・パターンの形成方
法。 (10)フォトレジスト・パターンを形成する方法であ
って、フェノール基を有する樹脂またはポリマーと、グ
リコールウリル誘導体と、光酸発生剤と、有機溶媒と、
有機塩基とを含むフィルムを形成し、前記フィルムに所
定パターンを形成するように紫外光線を像状露光して、
前記パターンとして酸触媒を発生させ、露光された前記
フィルムをベークし、少なくとも0.26Nの水性現像
液で前記フォトレジストを現像する、(1)に記載のフ
ォトレジスト・パターンの形成方法。 (11)フェノール基を有する樹脂またはポリマーと、
グリコールウリル誘導体と、光酸発生剤と、有機溶媒
と、有機塩基との混合物を含む組成物。 (12)前記フェノール基を有する樹脂は、ポリ(4−
ヒドロキシフェニルエチルメタクリレート)である、
(11)に記載の組成物。 (13)前記グリコールウリル誘導体は、下記一般式
【化19】
で示され、Rはアルキル基であり、R1およびR2は、
炭素数C(1〜6)のアルキル基、アルケニル基、アル
コキシ基、フェニル基またはフリル基またはチエニル基
を含むアリール基、トリル基、キシリル基、メシチル基
といったアルキルアリール基、nが3〜6のCnH2n
+1C6H4基、ハロゲン化アリール基、ジフェニルエ
ーテルおよびジフェニルスルフィドからなる群からそれ
ぞれ選択される、(11)に記載の組成物。 (14)前記光酸発生剤は、IV族元素のオニウム塩から
選択される、(11)に記載の組成物。 (15)前記光酸発生剤は、VIa族元素のオニウム塩か
ら選択される、(11)に記載の組成物。 (16)前記光酸発生剤は、N−ヒドロキシイミドのス
ルホネートから選択される、(11)に記載の組成物。 (17)前記フェノール基を有する樹脂またはポリマー
と、前記グリコールウリル誘導体と、前記光酸発生剤
と、前記溶媒とは、前記フェノール基を有する樹脂また
はポリマーを40〜80%、前記グリコールウリル誘導
体を5〜25%、前記光酸発生剤を2〜20%、前記有
機塩基を0.01〜0.5%を含有する混合物である、
(11)に記載の組成物。
炭素数C(1〜6)のアルキル基、アルケニル基、アル
コキシ基、フェニル基またはフリル基またはチエニル基
を含むアリール基、トリル基、キシリル基、メシチル基
といったアルキルアリール基、nが3〜6のCnH2n
+1C6H4基、ハロゲン化アリール基、ジフェニルエ
ーテルおよびジフェニルスルフィドからなる群からそれ
ぞれ選択される、(11)に記載の組成物。 (14)前記光酸発生剤は、IV族元素のオニウム塩から
選択される、(11)に記載の組成物。 (15)前記光酸発生剤は、VIa族元素のオニウム塩か
ら選択される、(11)に記載の組成物。 (16)前記光酸発生剤は、N−ヒドロキシイミドのス
ルホネートから選択される、(11)に記載の組成物。 (17)前記フェノール基を有する樹脂またはポリマー
と、前記グリコールウリル誘導体と、前記光酸発生剤
と、前記溶媒とは、前記フェノール基を有する樹脂また
はポリマーを40〜80%、前記グリコールウリル誘導
体を5〜25%、前記光酸発生剤を2〜20%、前記有
機塩基を0.01〜0.5%を含有する混合物である、
(11)に記載の組成物。
【図1】 本発明の異なった組成物を用いて作成した画
像を示した顕微鏡写真。
像を示した顕微鏡写真。
【図2】 本発明の異なった組成物を用いて作成した画
像を示した顕微鏡写真。
像を示した顕微鏡写真。
【図3】 本発明の異なった組成物を用いて作成した画
像を示した顕微鏡写真。
像を示した顕微鏡写真。
【図4】 本発明の異なった組成物を用いて作成した画
像を示した顕微鏡写真。
像を示した顕微鏡写真。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 FI
G03F 7/004 503 G03F 7/004 503A
7/38 511 7/38 511
H01L 21/027 H01L 21/30 502R
(72)発明者 アリ・アフザリ−アルダカニ
アメリカ合衆国、10598、ニューヨーク
州ヨークタウン・ハイツ、ウッドラン
ド・ドライブ、91
(72)発明者 テレシタ・オードネズ・グラハム
アメリカ合衆国、10533、ニューヨーク
州アービントン、センタ・ストリート、
4
(72)発明者 ローラ・ルイス・コスバ
アメリカ合衆国、10547、ニューヨーク
州モーガン・レイク、ホートン・ロー
ド、1734
(56)参考文献 特開 平11−176750(JP,A)
特開 平11−258805(JP,A)
特開 平8−44063(JP,A)
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
G03F 7/038 601
G03F 7/004 501
G03F 7/38 511
C08K 5/00
C08K 5/3475
C08L 33/14
H01L 21/027
Claims (16)
- 【請求項1】 フォトレジスト・パターンを形成する方
法であって、少なくとも分子量が6000であるポリ(4−ヒドロキ
シフェニルエチルメタクリレート) と、グリコールウリ
ル誘導体と、光酸発生剤と、有機溶媒とを含む未硬化フ
ィルムを基板上に形成し、 前記フィルムに所定パターンを形成するように紫外線を
像状露光して、前記パターンとして酸触媒を発生させ、 露光された前記フィルムを90〜130℃で1〜2分間
ベークし、 塩基水溶液中で前記フォトレジストを現像する、 フォトレジスト・パターンの形成方法。 - 【請求項2】 前記紫外光線の波長は、250〜370
nmである、請求項1に記載のフォトレジスト・パター
ンの形成方法。 - 【請求項3】 前記ポリ(4−ヒドロキシフェニルエチ
ルメタクリレート)は、分子量が6000〜8000で
ある、請求項1に記載のフォトレジスト・パターンの形
成方法。 - 【請求項4】 前記グリコールウリル誘導体は、下記一
般式 【化1】 で示され、Rはアルキル基であり、R1およびR2は、
炭素数C(1〜6)のアルキル基、アルケニル基、アル
コキシ基、フェニル基またはフリル基またはチエニル基
を含むアリール基、トリル基、キシリル基、メシチル基
といったアルキルアリール基、またはnが3〜6である
CnH2n+1C6H4基、ハロゲン化アリール基、ジ
フェニルエーテルおよびジフェニルスルフィドからなる
群からそれぞれ選択される、請求項1に記載のフォトレ
ジスト・パターンの形成方法。 - 【請求項5】 前記光酸発生剤は、IV族元素のオニウム
塩から選択される、請求項1に記載のフォトレジスト・
パターンの形成方法。 - 【請求項6】 前記光酸発生剤は、VIa族元素のオニウ
ム塩から選択される、請求項1に記載のフォトレジスト
・パターンの形成方法。 - 【請求項7】 前記光酸発生剤は、N−ヒドロキシイミ
ドのスルホネートから選択される、請求項1に記載のフ
ォトレジスト・パターンの形成方法。 - 【請求項8】 前記光酸発生剤は、MDT(トリフルオ
ロメチルスルホニルオキシビシクロ[2,2,1]ヘプ
ト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド)である、
請求項1に記載のフォトレジスト・パターンの形成方
法。 - 【請求項9】 前記ポリ(4−ヒドロキシフェニルエチ
ルメタクリレート)と、前記グリコールウリル誘導体
と、前記光酸発生剤と、前記溶媒とは、前記ポリ(4−
ヒドロキシフェニルエチルメタクリレート)を60〜9
0%、前記グリコールウリル誘導体を5〜20%、前記
光酸発生剤を2〜20%、前記有機塩基を0.02〜
0.5%を含有する混合物を形成する、請求項1に記載
のフォトレジスト・パターンの形成方法。 - 【請求項10】 フォトレジスト・パターンを形成する
方法であって、ポリ(4−ヒドロキシフェニルエチルメタクリレート)
と、グリコールウリル誘導体と、光酸発生剤と、有機溶
媒と、有機塩基とを含むフィルムを形成し、 前記フィルムに所定パターンを形成するように紫外光線
を像状露光して、前記パターンとして酸触媒を発生さ
せ、 露光された前記フィルムをベークし、 少なくとも0.26Nの水性現像液で前記フォトレジス
トを現像する、請求項1に記載のフォトレジスト・パタ
ーンの形成方法。 - 【請求項11】 少なくとも分子量が6000であるポ
リ(4−ヒドロキシフェニルエチルメタクリレート)
と、グリコールウリル誘導体と、光酸発生剤と、有機溶
媒と、有機塩基との混合物を含む組成物。 - 【請求項12】 前記グリコールウリル誘導体は、下記
一般式 【化2】 で示され、Rはアルキル基であり、R1およびR2は、
炭素数C(1〜6)のアルキル基、アルケニル基、アル
コキシ基、フェニル基またはフリル基またはチエニル基
を含むアリール基、トリル基、キシリル基、メシチル基
といったアルキルアリール基、nが3〜6のCnH2n
+1C6H4基、ハロゲン化アリール基、ジフェニルエ
ーテルおよびジフェニルスルフィドからなる群からそれ
ぞれ選択される、請求項11に記載の組成物。 - 【請求項13】 前記光酸発生剤は、IV族元素のオニウ
ム塩から選択される、請求項11に記載の組成物。 - 【請求項14】 前記光酸発生剤は、VIa族元素のオニ
ウム塩から選択される、請求項11に記載の組成物。 - 【請求項15】 前記光酸発生剤は、N−ヒドロキシイ
ミドのスルホネートから選択される、請求項11に記載
の組成物。 - 【請求項16】 前記ポリ(4−ヒドロキシフェニルエ
チルメタクリレート)と、前記グリコールウリル誘導体
と、前記光酸発生剤と、前記溶媒とは、前記ポリ(4−
ヒドロキシフェニルエチルメタクリレート)を40〜8
0%、前記グリコールウリル誘導体を5〜25%、前記
光酸発生剤を2〜20%、前記有機塩基を0.01〜
0.5%を含有する混合物である、請求項11に記載の
組成物。
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