JPH01155337A - 感光剤 - Google Patents

感光剤

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JPH01155337A
JPH01155337A JP31400287A JP31400287A JPH01155337A JP H01155337 A JPH01155337 A JP H01155337A JP 31400287 A JP31400287 A JP 31400287A JP 31400287 A JP31400287 A JP 31400287A JP H01155337 A JPH01155337 A JP H01155337A
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江幡 啓介
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/016Diazonium salts or compounds
    • G03F7/0163Non ionic diazonium compounds, e.g. diazosulphonates; Precursors thereof, e.g. triazenes

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は感光剤に係り、特に、ポジ形KrF エキシマ
レーザレジストに好適な感光剤に関する。本発明の感光
剤は、アルカリ可溶性機首との組成物として、半導体素
子等の製造に必要な微細なパターン形成に利用される。
〔従来の技術〕
LSIを製造するためのパターン形成法としては、従来
より、y l@ (456nrn )あるいはc巌(3
65ルア71)の光を使った縮少投影露光法が採用され
て米た。しかしながら、これらUV元を用いたりソグラ
フイ技術では、その解像度限界は、理論的には、4Mb
DRAMの最少戚幅に対応したα8μmと予感され、1
6MbDRAMの製造に必要な最少巌幅0.8μmを解
像することは、従来のリングラフィ技術を用いては困難
であると考えられている。そこで、0.5μmを解像す
るための新しいレジスト材料・プロセスあるいはハード
が近年活発に研究されて米だが、敢近、frFエキシマ
レーザ(249ルアy&)光を用いた縮少投影露光技術
がCJ、51uIL以下の#1幅を解像するための有力
なリングラフィ技術として注目されている。この技術は
UV元よりもさらに短波長の光を用いて解像度を上げよ
うとするものであるが、使用する元の波長が短波長にな
るとレジスト材料に大きな問題が生じる。
例えば、遠藤らの報告(電気通信学会技術研究報告、8
6巻、139号、第1貞(1987) )によれば、従
来からUV用として実用に供されている溶解阻害型ノボ
ラックホボジ形レジスト(ノボラック1N脂とナフトキ
ノンジアジドスルホン酸エステルの組成物)はKrFエ
キシマレーザ照射では艮好なパターンを与えない。これ
は、ベースポリマであるノボラック樹脂が249nmに
大きな元吸収帯を持っていること、および、感光剤であ
るナフトキノンジアジドスルホン酸エステルが2497
&77Lにおいてブリーチングしないことが原因で、嬉
元元がレジストの底部にまで到遅しないからである。こ
のように、 KrFエキシマレーザ用の浴屏阻v型ポジ
形レジストとしては、末だ、特性に優れたものは見い出
されておらず、ベースポリマに関しては、24937K
 ICオケる光透過性のよいポリマが、感光剤に関して
は、249 nmにおいてブリーチング作用の大きな材
料の開発が望まれていた。
なお、近年、Dg gpUV用の感光剤として、コール
酸−O−二トaベンジルエステル(E 、 Rgich
m−arLiz 、  gtal、、 7 、 Vac
 、 5tLi  、 Tgchnol、、 19゜1
338 (1981) )や5−ジアゾメルドラム酸C
B。
D、GranT etal、、 IEEE Trans
 、 Electron Devices。
ED −28、1300(1981)鳥が研究されてい
るが、前者は芳香域を含むためブリーチング効果が小さ
(、また、後者は、ブリーチング作用は起きるものの、
昇華性があり、溶解性も悪いという問題があった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記シタように、従来の溶解阻害型ポジ形レジストは、
ベースポリマに関しては、249nmにおける光透過性
が悪く、また、感光剤に関してはブリーチング作用が起
らないために、 KrFエキシマレーザレジストとして
は実用に供し得ないものであった。
本発明の目的は、上記問題点のうち、KrFエキシマレ
ーザレジストの開発に最も11L要となる感光剤、すな
わち、3QQnm以下の光に対してブリーチング作用が
大きく、溶解性に捩れ、昇華性のない感光剤を提供する
ことにある。
〔問題点を解決するための手段〕
溶解[害mKrFエキシマレーサボジ形レジスト用の感
光剤に要求される王な特性は、■249nmの光吸収が
大であること。■元反応の菫子収率が犬であること。■
光反応生成物が2494mK吸収を持ないことの他に、
−船釣には、元反応剖俊でアルカリ浴解阻害幼釆が大き
いことやベースポリマとの相容性か大であること、ある
いは、:1m度の結晶性を有していることなどもl豐な
因子である。従来からUV用に使われているナフトキノ
ンジアジドスルホン酸エステルは、分子内に芳:f堀を
待っているために、要X特性■を満足せず、KrFエキ
シマレーザ用感元感光しては使用できない。そこで、光
反応生成物が249rLmに光吸収を持たないよう、芳
香場を含まないHtlu族ジアフジアゾケトンすること
にした。まず、要X特性■■Cを瀾足する脂肪族ジアゾ
ケトンを極々検討した結果、下記一般式(6)で示され
る化合物が上記特性を満足する脂肪族ジアゾケトンであ
ることを見い出した。
ここで、R1−R4は芳香環を含まない一価の有機基で
、具体的にはR1はCIWC,oのアルキル基やしては
C,NC,。のアルキル基である。しかしながら、これ
ら化合物は、感光剤として一般に賛xされる、元反応前
恢における大きな溶解阻害効果の産を出すことは困鐘で
あった。そこで、R4として。
エステル結合で結合できる置換基を種々検討した結果、
母体として、水酸基を側鎖に有する飽和炭化水製骨格が
良いことを見い出した。このような化合物としては、例
えば、(7)〜(15)  のような水酸基を有するビ
シクロ化合物や(16)〜(21)のようなリトコール
峡、デオΦシコール酸、コール酸およびこれらの優導体
等が挙げられる。(但し、R8はHあるいは01〜C1
゜のアルキル基である。)感光剤としては、これらの母
体に少なくとも1個の感光基(一般式(11)をエステ
ル結合を介して結合させれば良い。すなわち、これら母
体の水酸基+71       g3+       
(91のHを少な(とも1個の一般式(5)に変換すれ
は良い。
R,−C−C−0−+51 これらの感光剤は300 nm以下の領域に大きな元吸
収帯を持つか、光照射により効率良(カルボンばに変化
して、光吸収強度が大きく減少し、後れたブリーチング
作用を示す。また、昇華性はなく、mm性にも優れ、通
常のレジスト溶剤である1−アセトキシ−2−エトキシ
エタンにも容易に溶解する。さらに、アルカリ可溶性樹
脂に対する溶解阻害効果にも優れ、本発明の感光剤は、
アルカリ可溶性樹脂との組成物として、KrFエキシマ
レーザポジ形レジストに使用することができる。
〔作用〕
本発明の感光剤は、脂肪族ジアゾケトンを感光基に用い
ることにより、300rLrn以下の元に対し℃効率の
良い優れたブリーチング作用を発現し、また、上記脂肪
族ジアゾケトンをエステル結合を介して、水酸基を側鎖
に有する飽和炭化水素骨格に結合させることにより、優
れた溶解性を生み出し、昇華性もなくなったものと考え
られる。
〔実施例〕
以下、本発明を合成例および実施例をもって具体的に説
明するが、本発明はこれらの合成例および実力例に限定
されるものではない。
合成例1 1.1 の合成 還流管、滴下a −)および攪拌子を備えた100m1
三ツロフラスコに、コール酸メチル2.Hy (3、Q
Ommol ) 、 1.4−ジオキサン10m1.お
よびP−トルエンスルホン酸水和物0.14y  を入
れ、加熱還流する。攪拌しながら、ジケテン1.68y
 (200mmol )の1,4−ジオキサンtayx
l溶液を40分で滴下し、熟成を4時間行なう。反応終
了恢、溶媒を減圧下貿去し、残渣をジエチルエーテルに
溶解し、水および飽和食塩水で洗う。無水硫酸す) I
Jウムで乾燥後、ジエチルエーテルを留去し、カラムク
ロマドグラフィにて標題化合物を単離する。
収電1.56!1.収率60.5チ。NMRスペクトル
(60、MIMz 、 CD CIs )の特徴的ビー
ク:A(δ2.17゜2.20 ; CH,−C−) 
t B (δ、3.32 、3.36 、3.41;強
度比、4:B:(1’=3:2:1゜IRスペクトルの
特徴的ビーク: 1700’yx−’ 。
IC=。
還流管および攪拌子を備えたニツロ7ラス;に、1.1
項記載〕化合物1.56g (2,51mmol  )
 、 )リエチルアミン0.77jl (7,62rn
mol  )およびアセトニトリル10 ml ヲ71
0t、 サラに、P−)ルエンスルホニルアジドf、5
0y (7,62myl  )のアセトニトリル5mj
溶液を滴下する。室温で2時間攪拌した後、溶媒を減圧
下留去し、ジエチルエーテルで抽出を行なう。ジエチル
エーテル溶液を、水酸化カリウム水溶液、飽和食塩水で
洗浄した後、無水*酸ナトリウムで乾燥する。ジエチル
エーテルを減圧下留去し、エタノールから再maIする
ことにより、標題化合物を得た。収!1.513j7゜
収率80.0チ。融点139℃。NMRスペクトk (
601dHz 。
比、(:B=3:1゜IRスペクトルの特徴的ビーク:
 (2160C−” ; J C=H1) g (17
50cm−’ s 1675am” ; 7C= O)
。UVスペl )ル(THF中):λmay: 258
nln eε24,500゜合成例101.1項記載の
ジケテンをコール酸メチルに対して2.2倍等童使い、
以下合成例1と同様の操作を行な5ことにより、標題化
合物を得た。
合成例101.1項記載のジケテンをコール酸メチルに
対して1.1倍等量使い、以下合成例1と同様の操作を
行なうことにより、標題化合物を得た。
コール酸−ルーブロビル5.11y (11,3mwo
l) 。
ジケテン5.81!I(45,4mmol )およびP
−トルエンスルホン醒水和物0.44yから、合成例1
の1.1項と同様の操作でコール酸−ループロピルに5
個アセト酢酸エステル基を導入した化合物を合成した後
(収量7.25.y ) 、カラムクロマトグラフィで
単離することなしに、P−トルエンスルホニルアジド6
.09j/ (50,9mmol  )とトリエチルア
ミン3.14!1(50,9mmol  )を反応させ
、合成例101.2項と同様の操作でジアゾ化を行なっ
た。反応残渣を酢酸エチルとヘキサンの混合溶媒から再
結晶することにより、標題化合物を4.56!/得た。
収率63.0%。融点110〜112℃。NMRスペク
トJRスペクトルの特徴的ビーク* (2160cm−
” ;JC=Nz) # (1720cm−’、 16
80cm−’;/(’==O)。
UVスペクトkcTHF中):λma:I:25Bnm
 eB3,800 合成例5 リトコール酸メチルL95y (5,00yyanol
 ) 。
ジケテン0.5C1y (6,0rvnol ) 、お
よびP−)ルエンスルホン酸水和物57my  を1,
2−ジクaaエタンfJrnl中で、合成例1の1.1
項と同様の操作で反応させ、残渣をメタノールから再結
晶するととにより、リトコール酸メチルに1個アセト酢
酸エステルを導入した化合物を合成した後(収量L44
,9゜収率60.7%。融点184〜189℃)、P−
トルエンスルホニルアジド0.60j7 (5,0mm
ol )とトリエチルアミン0.317 (5,0mm
ol )を、合成例1の1.2項と同様の操作で反応さ
せ、ジアゾ化を行なった。反応残渣からカラムクロマク
グラフィにより標題化合物を1.12y得た。収率75
.0%。
−C−0−CHs) 、強度比、4:B=1:1゜IR
スペクトルの特徴的ピーク: (2j6Dcm−重;J
C=Nl ) 、 (1755cm−”、 1750c
m−”; / C= O)。UVスペクトルcTHF中
):λnuns 258?&77L 、 gs、600
゜実施例1 (α1溶解性 合成例1の化合物は、テトラヒトミフランなどのエーテ
ル系溶剤、メタノールなどのアルコール系溶剤、アセト
ンなどのケトン系溶剤、酢酸エチルなどのエステル系溶
剤、りC!クロルム等の)”10グン系溶剤に容易に溶
解し、通常の有機溶剤に対して優れた溶解性を示した。
IAI感光域、およびブリーチング作用合成例1の化合
物は、テトラヒトミフラン中のUVスペクトルからλm
ar 25Bnm 、 g 24400と300rLm
以下の領域に感光域を持つ。さらに、249amではε
22700であり、上記UV6JJ定サンプルにXg 
−H!1ランプを用いて40秒光照射すると、 249
nmにおいて、g5400と光吸収強度が約7に減少し
た。
したがって、合成例1の化合物は3DO3m以下の光に
効率良く反応して優れたブリーチング作用を示す。
(C1元反応生成物 合成例1の化合物の光反応を、JRスペクトルおよびN
MRスペクトルを用いて追跡した。
JRスペクトルでは、光照射により、ジアゾ基にもとづ
く吸収が消失し、新たに、カンボン酸の−OH&Cもと
づく幅広い吸収が5200cm−1を中心ににもとづく
吸収が消失し、新たに、カルボン酸にもとづ(吸収がδ
8.25にあられれた。
以上から、合成例1の化合物は、光照射により、下記の
反応が起こり、カルボン酸が生成する。
μ)成膜性、昇華性 合成例1の化合物とアルカリ可溶性樹脂Cノボラック樹
脂、ポリビニルフェノール、ポリCP−ヒトaキシベン
ジルシルセスキオキサン))は1−アセトキシ−2−エ
トキシエタン中、種々の配合量で自由に混合し、上記混
合物および合成例1の化合物の1−アセトキシ−2−エ
トキシエタン溶液をシリコンウェハ上にスピン塗布した
ところ、均一な膜を形成した。また、熱天秤を用い℃、
加熱による重量減少を観察したところ、合成例1の化合
物の昇華性は見られなかった。
(−)溶解阻害性 シリコンウェハ上に成層した、ポリCP−ヒトaキシベ
ンジルシルセスΦオキサン)(サンプル1)および合成
例1の化合物を20重量部含有させた上記ポリマ(サン
プル2)を、 o、oso規定の(HOCH,CH,)
40H水溶液に浸漬したところ、サンプル2の膜厚減少
速度はサンプル1に比べて、約1719に減少し、合成
例1の化合物は優れた溶解阻害効果を示した。
実施例2〜5 合成例2〜5の化合物について、実施例1と同様に、感
光剤としての有用性を調べたところ、溶解性、感光域、
1反応生成物、および昇華性については合成例1の化合
物と同様であった。また、これら化合物のブリーチング
作用、溶解阻害性については、それらの大兄の値を表1
にまとめた。
表1  合成例2〜5の化合物に関する実施例1、合成
側番号    2.249nmにおけるI比3、膜厚減
少速度比 〔発明の効果〕 本発明の感光剤は、s o onu以下の光照射により
、効率の良い優れたブリーチング作用を示すばかりでな
(、溶解性、成膜性に優れ、昇華性もない。
また、アルカリ可溶性樹脂に対して大きな溶解阻害効果
を有する。したがって、本発明の感光剤は、KrFエキ
シマレーザ用ポジ形レジスト等の感光剤として、極めて
効用の大なるものである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、水酸基を側鎖に有する飽和炭化水素骨格を母体とし
    、脂肪族ジアゾケトン基を、母体の水酸基から誘導され
    るエステル結合を介して母体に結合させてなることを特
    徴とする感光剤。 2、上記母体が、コール酸、デオキシコール酸、リトコ
    ール酸およびこれらの誘導体であることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の感光剤。 3、上記脂肪族ジアゾケトン基が下記一般式(1)で示
    される脂肪族ジアゾケトン基であることを特徴とする特
    許請求の範囲第2項記載の感光剤。 ▲数式、化学式、表等があります▼(1) 但し、R_1は芳香環を含まない一価の有機基である。 4、下記一般式(2)、(3)、(4)で示される化合
    物であることを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の
    感光剤。 ▲数式、化学式、表等があります▼(2) 但し、R_2はHあるいはC_1〜C_1_0のアルキ
    ル基、R_3はHあるいは下記一般式(5)で示される
    基で、OR_3基のすべてがOH基の場合を除く。 ▲数式、化学式、表等があります▼(5)
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110244402A1 (en) * 2010-03-31 2011-10-06 Tokyo Electron Limited Method of slimming radiation-sensitive material lines in lithographic applications
US8435728B2 (en) 2010-03-31 2013-05-07 Tokyo Electron Limited Method of slimming radiation-sensitive material lines in lithographic applications

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