JPH0655706B2 - スルホン酸エステル及び前記スルホン酸エステルを含むポジテイブ・レジスト - Google Patents

スルホン酸エステル及び前記スルホン酸エステルを含むポジテイブ・レジスト

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JPH0655706B2
JPH0655706B2 JP63263016A JP26301688A JPH0655706B2 JP H0655706 B2 JPH0655706 B2 JP H0655706B2 JP 63263016 A JP63263016 A JP 63263016A JP 26301688 A JP26301688 A JP 26301688A JP H0655706 B2 JPH0655706 B2 JP H0655706B2
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sulfonic acid
acid ester
positive resist
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resist
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デニイズ・リチヤード・マツケーン
ロバート・デニイズ・ミイラー
ジヨセフ・グレゴリイ・ワルシユ
カルトン・グランド・ウイルソン
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インターナシヨナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーシヨン
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    • GPHYSICS
    • 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
    • G03F7/022Quinonediazides

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Non-Silver Salt Photosensitive Materials And Non-Silver Salt Photography (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、ポジティブ・レジストの増感剤として有用な
スルホン酸エステルに関するものである。このレジスト
は、低い光学濃度を必要とする比較的厚いレジストとし
て、365nmの放射線とともに使用するのに、特に有
用である。
B.従来技術 米国特許第4397937号明細書には、1−オキソ−
2−ジアゾナフタリンスルホン酸と、トリシクロデカン
誘導体を含むある種のジオールとのエステル類からなる
増感剤が開示されている。上記の特許はジオールのエス
テル類のみに関するものであり、一価のアルコールのエ
ステルのみに関する本発明とは対象とする所が異なると
いえる。この従来技術の特許による化合物は、365n
mの波長で使用した場合、高いコントラスト性能を得る
ために必要なローディングで、本発明の化合物より光学
濃度がはるかに高くなる。これらの材料は、より短い波
長(たとえば313nm)で使用するのにすぐれてい
る。
欧州特許出願第0147596号明細書には、1−オキ
ソ−2−ジアゾナフタリンスルホン酸とある種のジオー
ルとのエステル類が開示されている。この特許出願には
モノエステル類は開示されていない。
米国特許第3640932号明細書には、単一の化合
物、すなわち1,2−ナフトキノンジアジド(2)4−
スルホン酸のp−クミルフェノールエステルが開示され
ている。本発明より以前の15年間にわたり、上記の化
合物は、既知のジアゾキノンモノエステル中最も溶解度
の高いものであった。本発明のモノエステルは、上記の
化合物より溶解度が高く、その上吸光度が良好で脱色が
改善されているという利点もある。
C.開示の概要 本発明の化合物は、スルホン酸基が4位または5位にあ
る1−オキソ−2−ジアゾナフタリンスルホン酸と、ヒ
ドロキシメチル基が3位または4位にあるヒドロキシメ
チルトリシクロ[5.2.1.02,6]デカンのエステ
ルである。これらの化合物は新規のものであると考えら
れる。これらは、スルホン酸の塩化スルホニル誘導体
と、ヒドロキシメチルトリシクロ化合物から、常法で合
成される。これらの出発原料は市販されているものであ
る。
現在、レジスト業界は、水銀灯のI線(365nm)の
光を利用して分解能を高める傾向にある。この波長で使
用するレンズその他の装置は現在容易に入手可能であ
る。しかし、現在入手可能な増感剤は、この波長で使用
するには欠陥がある。増感剤はいくつかの特性の全てを
同時に有するものでなければならない。すなわち、可溶
性であり、高いコントラスト性能に適した濃度での光学
濃度が低く、365nmの光を吸収しなければならな
い。また、増感剤は熱に安定であることも必要である。
本発明のエステル類は、これらの性質をすべて有する独
特なものである。
トリシクロ[5.2.1.02,6]デカンの骨格は、ジ
シクロペンタジエン及びその誘導体から得られ、その様
々な部位を水酸化またはヒドロキシメチル化して、一官
能性及び二官能性の誘導体を生成させることができる。
本明細書では、特にエピマー及び異性体の混合物として
市販されている3(4)−ヒドロキシメチルトリシクロ
[5.2.1.02,6]デカン(構造III)から生成した
材料を指す。この点に関して、この混合物は、4または
5−クロロスルホニル−1−オキソ−2−ジアゾナフタ
リン(構造I及びII)との反応で誘導されるスルホン酸
エステル類が固体で非結晶性の材料であり、かつ一般に
レジストに用いられる多くの樹脂と溶媒の混合物に対す
る溶解性が高いので、しばしば好ましい出発原料とな
る。さらに、構造IとIIは、吸光スペクトルが著しく異
なり、互いに相溶性があり、上記の樹脂との混合物に溶
解するので、これらを使用すると、非常に広いスペクト
ル範囲(300〜450nm)にわたって自由に光学濃
度を調節することが可能になり、これによって、従来は
得られなかった処方の柔軟性が得られる。
本発明の新規のエステル類は、ポジティブ・レジスト用
増感剤として特に有用である。したがって、これらはポ
ジティブ・レジストに通常使用される多くの樹脂のいず
れとも一緒に使用できる。特に有用なものは、ノボラッ
ク樹脂等のフェノール系樹脂、及びp−オキシスチレン
の重合体または共重合体である。
D.実施例 合成 3′,(4′)−4−スルホニルオキシメチル−
1−オキソ−2−ジアゾナフタリン−トリシクロ[5.
2.1.02,6]デカンA:フラスコに3(4)−ヒド
ロキシメチルトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン
0.5g(3.0ミリモル)、トリエチルアミン0.7
m、4−ジメチルアミノピリジン38mg(0.3ミリ
モル)及び塩化メチレン20mを入れ、これに4−ク
ロロスルホニル−1−オキソ−2−ジアゾナフタリン
1.183g(4.4ミリモル)を3回に分けて、25
℃で30分かけて添加した。18時間後、トリエチルア
ミン0.24mと、塩化スルホニル0.35gをさら
に添加し、6時間かく拌を続けた。混合物を塩化メチレ
ンで希釈し、10%K2CO3、6NのHCl、及び飽和
NaHCOで2回洗浄した後、Na2SO4上で乾燥し
た。粗生成物を、塩化メチレンの3%アセトン溶液を溶
離液としてシリカ・ゲルによるクロマトグラフィで精製
した。この方法により純粋な生成物Aを620mg得た。
同様な方法により、相当する5−クロロスルホニル化合
物である3′,(4′)−5−スルホニルオキシメチル
−1−オキシ−2−ジアゾナフタリン−トリシクロ
[5.2.1.02,6]デカンBを合成した。
NMR及びUV解析の結果は以下のとおりであった。
A:1HのNMR δ(CDCl3)8.0〜8.6
(m、3H)、7.3〜7.8(m、2H)、3.6〜
4.1(m、2H)、0.5〜2.5(m、15H);
UV(EtOH)、260(21073)、301(2
863)、313(2500)、378(3200)。
B:1HのNMR δ(CDCl3)8.1〜8.7
(m,2H)、7.0〜7.6(m、3H)、3.55
〜3.90(M、2H)、0.4〜2.4(m、15
H);UV(EtOH)、227(25461)、26
0(19476)、336(8690)、399(79
48)。
リソグラフィ 増感剤A 0.2g及びバルカム(Varcu
m)樹脂(バルカムはライクホールド・ケミカルズ(Reich
hold Chemical Co.)のクレゾール・ホルムアルデヒド樹
脂の商標)1.0gをジグリム2.8gに溶解してレジ
スト処方を調製した。この溶液を濾過した後、シリコン
・ウェーハ上に、約1μmの厚さにスピン・コーティン
グした。皮膜を90℃で5分間焼付けを行なった後、波
長365nmの光に露光した。
レジストの光脱色特性は、皮膜を100mJ/cm2の間隔で
波長365nmの光で露光して調べた。365nmの初
期吸光度(0.34)が照射のたびに連続的に減少する
のが観察された。最後に、3回の照射(合計照射量30
0mJ/cm2)の後、吸光度は0.05未満に減少した。
レジストのコントラストは、市販のアルカリ水溶液の各
種の希釈液を用いて測定した。ウェーハの領域ごとに異
なる強さで露光することができるステップ・ウェッジ・
フィルタを介して、皮膜に365nmの光(100mj/
cm2)を照射した。次にこの皮膜を最大の強さの光を受
けた領域が完全に溶解するのが観察されるまで、現像液
に浸漬した。次に、すべての領域の皮膜の厚さを測定
し、1μmの皮膜現像に正規化した。これらのプロット
の勾配を測定することにより、コントラスト値を求め
た。コントラストは、現像液の濃度が減少するほど増大
することが観察され、充分に希釈した塩基を用いて現像
時間を3分未満にした場合に、2を超えるコントラスト
値が得られた。
上述の条件を用いてフォトレジスト像を得た。露光しな
い領域では、皮膜の損失はほとんど認められず、様々な
形状の像の質は良好であった。
これらの増感剤は流し込み成形溶剤及び皮膜に対する溶
解性及び相溶性が高いため、他のいくつかの有用な処方
が使用できるようになった。露光しない領域での皮膜の
溶解をも抑制することのできる各種の皮膜形成用処方を
使用して、広範囲の光学濃度が得られた。厚い皮膜のパ
ターン付けに光学濃度の低いレジストを使用することの
利点はすでに立証されている。
タイプA及びタイプBの増感剤を、バルカム(Varcum )
樹脂と混合すると、独特な特性をもつレジストが得られ
る。このような処方によって得られた皮膜は、300n
mから440nmを超えるほぼ連続した脱色可能な吸収
を有し、したがって、きわめて広帯域の放射線を作像に
使用することができる。X線及び電子線の照射も、作像
工程に有用であった。本発明のレジストは、低い光学濃
度を必要とする365nmの放射線で比較的厚いレジス
トとして使用するのに特に有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジヨセフ・グレゴリイ・ワルシユ アメリカ合衆国カリフオルニア州オークラ ンド、フアルブロツク・ウエイ10723番地 (72)発明者 カルトン・グランド・ウイルソン アメリカ合衆国カリフオルニア州サン・ホ セ、ユニヴアーシテイ・アヴエニユー1982 番地 (56)参考文献 特開 昭58−145938(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】1−オキソ−2−ジアゾナフタレン−4−
    スルホン酸及び1−オキソ−2−ジアゾナフタレン−5
    −スルホン酸からなる群から選択される酸と、3−ヒド
    ロキシメチルトリシクロ[5.2.1.0]デカン及び
    4−ヒドロキシメチルトリシクロ[5.2.1.0]デ
    カンからなる群から選択されるアルコールとのモノエス
    テル。
  2. 【請求項2】請求項1に記載のモノエステルと樹脂とか
    らなるポジティブ・レジスト。
JP63263016A 1988-01-15 1988-10-20 スルホン酸エステル及び前記スルホン酸エステルを含むポジテイブ・レジスト Expired - Lifetime JPH0655706B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/144,825 US4853315A (en) 1988-01-15 1988-01-15 O-quinone diazide sulfonic acid monoesters useful as sensitizers for positive resists
US144825 1988-01-15

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH01190665A JPH01190665A (ja) 1989-07-31
JPH0655706B2 true JPH0655706B2 (ja) 1994-07-27

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JP63263016A Expired - Lifetime JPH0655706B2 (ja) 1988-01-15 1988-10-20 スルホン酸エステル及び前記スルホン酸エステルを含むポジテイブ・レジスト

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EP (1) EP0328824B1 (ja)
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EP0328824B1 (en) 1993-05-05
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EP0328824A3 (en) 1990-06-20
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