JPH10153864A - 化学増幅型レジスト組成物 - Google Patents
化学増幅型レジスト組成物Info
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- JPH10153864A JPH10153864A JP9279070A JP27907097A JPH10153864A JP H10153864 A JPH10153864 A JP H10153864A JP 9279070 A JP9279070 A JP 9279070A JP 27907097 A JP27907097 A JP 27907097A JP H10153864 A JPH10153864 A JP H10153864A
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Abstract
を含む化学増幅型レジスト組成物を提供する。 【解決手段】 化学式1の高分子及びPAGを含む化学
増幅型のレジスト組成物: 式中R1 及びR2 はヒドロキシル基又はカルボキシル基
を有するC1 〜C10の脂肪族炭化水素、R3 は水素原子
又はメチル基、R4 はt−ブチル基あるいはテトラヒド
ロピラニル基、mおよびnは定数で、n/(m+n)=
0.1〜0.5である。また、化学式2の高分子及びP
AGを含む化学増幅型レジスト組成物: 式中、XはC5 〜C8 である環式又は脂環式化合物、R
1 は水素原子又はメチル基、R2 はt−ブチル基、テト
ラヒドロピラニル基、アダマンチル基よりなる群から選
ばれるいずれか、mおよびnは定数で、n/(m+n)
=0.1〜0.5である。
Description
組成物に関し、特にArF(エキシマーレーザー)波長
に露光するとき、膜質に対して優秀な接着力を提供し、
現像時には一般的な現像液の使用が可能であり、食刻に
対する耐性(Etch Resistance)が優れ
た化学増幅型レジスト組成物に関する。
て、フォトリソグラフィ工程において、サブクォーター
ミクロン級の微細パターンの形成が求められる。さら
に、1ギガ(Giga)級以上の素子では、従来のDU
V(deep ultraviolet)248nmの
露光源であるKrFエキシマーレーザーよりは短い波長
を有するArFエキシマーレーザー193nmを用いる
フォトリソグラフィ技術が導入され、新たなレジスト組
成物の開発が求められている。
学増幅型のレジスト組成物は次のような要件を満たさな
ければならない。その要件としては、1)193nmの
波長領域における透過度、2)優れる熱的特性、すなわ
ち、高いガラス転移温度(Tg )、3)膜質に対する優
れる接着力、4)乾式食刻に対する優れる耐性、5)現
像時、通常の現像液を利用できるということである。
レーザー用のレジスト組成物の一例としては、下記の式
のテトラポリマーであるポリ(IBMA−MMA−tB
MA−MAA)が提案された:
び接着力が非常に弱く、現像時には特殊な現像液を用い
なければならないという短所がある。このような問題を
解決するため、最近は下記の式のようにポリマーのバッ
クボーン(backbone)が環式構造を有するシク
ロポリマーなどが提案されている:
は食刻に対する耐性に関する問題はある程度解決した
が、満足するほどまではないし、膜質に対する接着力が
弱くてレジストでリフティング現象が発生する。また、
現像時に各種のレジストに広く用いられる通常の現像液
の代わりに、特定の範囲内の濃度を有する特殊な現像液
を別途に用意する必要があるため、製造することが複雑
である。
レイン酸を利用した重合システムで脂環式基(Alic
yclic Group)自体に環式(cyclic)
基を直接結合させた二環式または三環式(Bi,Tri
−サイクル)構造のモノマーを重合することにより、A
rFエキシマーレーザー波長に露光するとき、膜質に対
して優秀な接着力を提供し、現像時には通常の現像液の
使用が可能であり、食刻に対して耐性が優れた化学増幅
型レジスト組成物を提供することにある。
に、本発明は化学式1の高分子及びPAG(Photo
acid Generator)を含む化学増幅型レジ
スト組成物を提供する:
ル基又はカルボキシル基を有するC1 〜C10の脂肪族炭
化水素であり、R3 は水素原子又はメチル基であり、R
4 はt−ブチル基あるいはテトラヒドロピラニル基であ
り、mおよびnは整数で、n/(m+n)=0.1〜
0.5である。
分子の重量を基準として1〜20重量%であり、R1 及
びR2 中のいずれかはヒドロキシメチル基、カルボキシ
ル基又は無水カルボキシル基である。
量平均分子量は5,000〜200,000であり、P
AGはトリアリールスルホニウム塩、ジアリールヨード
ニウム塩、スルホン酸塩よりなる群から選ばれる。
実施の形態を詳しく説明する。
例により提供された高分子の露光メカニズムを示す:
前の高分子(I)は現像液にほとんど溶解しないが、酸
触媒下の露光工程後の高分子(II)は現像液に良好に
溶解する。
は化学式2の高分子及びPAGを含む化学増幅型レジス
ト組成物を提供する:
(Cyclic)又は脂環式(Alicyclic)化
合物であり、R1 は水素原子又はメチル基であり、R2
はt−ブチル基、テトラヒドロピラニル基、アダマンチ
ル基よりなる群から選ばれるいずれかであり、mおよび
nは整数としてn/(m+n)=0.1〜0.5であ
る。
の高分子の重量を基準として0.5〜10重量%であ
る。また、望ましくは、化学式2の高分子の重量平均分
子量は、2,000〜100,000であり、PAGは
トリアリールスルホニウム塩またはジアリールヨードニ
ウム塩である。
フェニルトリフレート(Triphenyltrifl
ate)、トリフェニルアンチモネート、メトキシ ト
リフェニルトリフレート(Methoxy Triph
enyltriflate)、メトキシ トリフェニル
アンチモネート、トリメチル トリフェニルトリフレー
ト(Triphenyl Triphenyltrif
late)およびナフタリン トリフレート(trif
late)よりなる群から選ばれた少なくとも一つであ
ることが好ましい。
aryliodonium)塩は、ジフェニルヨードニ
ウム トリフレート(Diphenyliodoniu
mtriflate)、メトキシフェニルヨードニウム
アンチモネート(Methoxyphenyliodo
niumantimonate)、メトキシフェニルヨ
ードニウムトリフレート(Methoxyphenyl
iodoniumtriflate)、ジ−t−ブチル
ビスフェニルアンチモネート(Di−t−butylb
isphenylantimonate)およびジ−t
−ブチルビスフェニルトリフレート(Di−t−but
ylbisphenyltriflate)よりなる群
から選ばれた少なくとも一つであることが好ましい。
する。
る:
I)12.4g(0.1モル)と無水マレイン酸(I
V)9.8g(0.1モル)とをAIBN(2,2′−
アゾビスイソブチロニトリル)1.31g(0.008
モル)とともに、THF(テトラヒドロフラン)200
mlに溶解させ、N2 パージのもとに約24時間、65
〜70℃の温度を保持しながら重合させた。
せた後、沈殿物を約50℃で保持される真空オーブン内
で約24時間乾燥させてコポリマー(V)生成物を得た
(収率:85%)。
25,000であり、分散度(重量平均分子量/数平均
分子量)は2.5であった(分子量はGPC(Gel
Permeation Chromatograph
y)により測定した)。
る:
(VI)16.4g(0.1モル)と無水マレイン酸
(IV)9.8g(0.1モル)とをTHF200ml
に溶解させた後、ここにAIBN1.31g(0.00
8モル)を加え、N2 雰囲気下に約24時間、65〜7
0℃の温度で重合させた。
せた後、沈殿物を約50℃の温度で保持される真空オー
ブン内で約24時間乾燥させてコポリマー(VII)生
成物を得た(収率:80%)。このとき、前記生成物の
重量平均分子量は31,000であり、分散度は2.4
であった。
る:
り、R2 はt−ブチル又はテトラヒドロピラニルであ
る。
g(0.1モル)、無水マレイン酸(IV)9.8g
(0.1モル)及びt−メタクリル酸ブチル7.1g
(0.05モル)をTHF250mlに溶解させた後、
ここにAIBN1.4g(0.01モル)を加えた後、
約24時間、65〜70℃の温度を保持しながら重合さ
せた。
せた後、沈殿物を約50℃で保持される真空オーブン内
で約24時間乾燥させてターポリマー(IX)生成物を
得た(収率:80%)。
33,000、分散度は2.4であった。
ヒドロピラニル8.5g(0.05モル)を用いて前記
(A)のような方法でターポリマー(IX)生成物が得
られた。この場合、前記生成物の重量平均分子量は3
5,000であり、分散度は2.3であった。
を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)7gに溶解させた後、トリフェニルスル
ホニウムトリフレート0.02gを加えて十分に撹拌し
た。次いで、前記混合物を0.2μmのマイクロフィル
ターを用いて濾過させた後、得られたレジスト組成物を
ウェーハ上に約0.5μmの厚さでコーティングした。
0℃の温度で約90秒間のベーキングを行い、0.45
の開口数(NA)を有するArFエキシマーレーザーを
照射して露光した後、約110℃の温度で約90秒間の
ポストベーキングを行った。その後、約2.38重量%
のTMAH(tetramethyl ammoniu
m hydroxide)溶液を用いて現像を行った。
明の他の特徴を構成するベースポリマーのポリOL/M
A−tBMA(Octalol/Maleicanhy
dride−tert−Butylmethylmet
hacrylate)が得られた。
ne Monomer)の製造 本実施例によるオクタロンモノマーの合成反応は次の式
で表示することができる:
ol)が溶解したドライトルエン100mlに塩化アル
ミニウム1.66g(12.5mmol)が溶解された
ドライトルエン100mlを添加した後、N2 パージ下
に常温で60分間、撹拌混合した。
(300mmol)が溶解されたドライトルエンを添加
混合し、その混合物を40℃で7時間反応させた。
後、エチルエーテルで抽出するが、前記の抽出工程は飽
和食塩水で洗浄した後、硫酸マグネシウムで乾燥させ
る。乾燥後、真空下で蒸発させた後、その残留物をヘキ
サンとエーテルの比率が9:1であるカラムクロマトグ
ラフィーを通過させてオクタロンを分離した(収率約7
0〜80%)。
のジアステレオ異性体が存在する。このように製造され
たオクタロンモノマーの特性は次のようである。
1,700(C=O)Cm-1 1 H No.:δ0.7〜0.9(1H,4)、1.2
〜1.5(2H,CH 2 ブリッジ)、1.6〜1.85
(2H,3)、1.85〜1.9(1H,2)、1.9
〜2.0(1H,4)、2.31(1H,2)、2.6
〜2.73(2H,9,10)、2.88(1H,
5)、3.26(1H,8)、6.01〜6.17(2
H,6,7)。
ol monomer)の製造 本実施例によるオクタロルモノマーの合成反応は次式で
表示できる:
odium borohydride)3.783g
(0.1mol)をジエチルエーテル200mlに溶解
した後、(i)で製造されたオクタロン16.4g
(0.1mol)を滴下させ、滴下したのち反応物を約
12時間の間、還流させる。
HClで中和させ、ジエチルエーテルで抽出する。
溜してオクタロルを分離した(収率75%)。
マーの特性は次のようである: IR:3,619(アルコール性OH)、3,060
(オレフィン性CH)Cm-1 1HNo.:δ2.8〜
2.9(2H,6,11)、6.1〜6.3(2H,
8,9)、4.1(1H,1) (iii)ポリ(OL/MA−tBMA)の合成 本実施例によるポリ(OL/MA−tBMA)の合成反
応は次の式で表示できる:
g(20mmol)、無水マレイン酸5.884g(6
0mmol)、t−BMA(Tert−butylme
thylmethacrylate)2.84g(20
mmol)をテトラハイドロフラン(THF)62ml
に混合した後、重合開始剤1mol%を加えて、70℃
で21時間還流させた。
た後、40℃真空ドライオーブンで24時間乾燥させた
結果、ベースポリマーのポリ(OL/MA−tBMA)
が得られた。
(Cyclic) 又は脂環式(Alicyclic)
化合物であり、R1 は水素原子又はメチル基であり、R
2 はt−ブチル基、テトラヒドロピラニル基、アダマン
チル基よりなる群から選ばれるいずれかであり、mおよ
びnは定数としてn/(m+n)=0.1〜0.5であ
る。
の重量を基準として0.5〜10重量%である。また、
前記PAGはトリアリールスルホニウム塩またはジアリ
ールヨードニウム塩からなる群より選ばれるいずれか、
前記化学式2の高分子の重量平均分子量は、2,000
〜100,000である。
フェニルトリフレート(Triphenyltrifl
ate)、トリフェニルアンチモネート、メトキシ ト
リフェニルトリフレート(Methoxy Triph
enyltriflate)、メトキシ トリフェニル
アンチモネート、トリメチル トリフェニルトリフレー
ト(Triphenyl Triphenyltrif
late)およびナフタリン トリフレート(trif
late)からなる群より選ばれた少なくとも一つであ
る。また、前記ジアリールヨードニウム(Diaryl
iodonium) 塩は、ジフェニルヨードニウム
トリフレート(Diphenyliodonium t
riflate)、メトキシフェニルヨードニウムアン
チモネート(Methoxyphenyliodoni
umantimonate)、メトキシフェニルヨード
ニウムトリフレート(Methoxyphenylio
doniumutriflate)、ジ−t−ブチルビ
スフェニルアンチモネート(Di−t−butylbi
sphenylantimonate)およびジ−t−
ブチルビスフェニルトリフレート(Di−t−buty
lbisphenyltriflate)よりなる群か
ら選ばれる。
ンポリ(OL/MA−tBMA)の食刻耐性及び食刻率
をリングパラメーター(Ring Paramete
r)とオニシパラメーター(Ohnishi Para
meter)を利用してシミュレーションし、その結果
を図1及び図2に示す。
tBMA)の食刻耐性をリングパラメーターを利用して
シミュレーションした結果を示すグラフである。
イン酸重合体の食刻率(EtchRate)を示し、線
IIはポリ(OL/MA−tBMA)の最小食刻耐性を
シミュレーションした結果を示す一方、線III はポリ
(OL/MA−tBMA)の実際の食刻耐性を予想した
結果を示す。
60−tBMA20)(ただし、式中、40/60/20
は、重合初期の各成分に対する含量比を示す。)の食刻
率をオニシパラメーター及びリングパラメーターを利用
してテストした結果を示すグラフである。
4 /CHF3 /Arであり、条件はそれぞれ20/35
/50SCCM、60mT、80Gであり、使用装備は
メリエタイプ(MERIE TYPE)のP−5000
である。このような食刻薬品条件で既存の無水マレイン
酸重合体のArFレジストが見える食刻率は1.39程
度の値であるが、シミュレーションした後、実際に重合
したオクタロル系列の重合体は1.24、1.21程度
の満足するほどの食刻率が得られた。
像液として通常の方法で用いられる現像液を用いること
ができるし、食刻耐性が優れ、膜質に対して優秀な接着
力を提供できる。
を詳しく説明したが、本発明は前記の実施例に限るもの
でなく、本発明の技術的な思想の範囲内で当分野の通常
の知識を持つ者により様々な変形が可能なのは明らかで
ある。
食刻耐性をリングパラメーターを利用してシミュレーシ
ョンした結果を示すグラフである。
20)の食刻率をオニシパラメーター及びリングパラメー
ターを利用して測定した結果を示すグラフである。
Claims (11)
- 【請求項1】 化学式1の高分子及びPAG(Phot
oacid Generator)を含む化学増幅型レ
ジスト組成物: 【化1】 ここで、R1 及びR2 はヒドロキシル基又はカルボキシ
ル基を有するC1 〜C10の脂肪族炭化水素であり、R3
は水素原子又はメチル基であり、R4 はt−ブチル基あ
るいはテトラヒドロピラニル基であり、mおよびnは整
数であり、n/(m+n)=0.1〜0.5である。 - 【請求項2】 前記PAGの含量は前記化学式1の高分
子の重量を基準として1〜20重量%である請求項1に
記載の組成物。 - 【請求項3】 前記R1 およびR2 のある一つはヒドロ
キシメチル基、カルボキシル基又は無水カルボキシル基
である請求項1に記載の組成物。 - 【請求項4】 前記化学式1の高分子の重量平均分子量
は、5,000〜200,000である請求項1に記載
の組成物。 - 【請求項5】 前記PAGはトリアリールスルホニウム
塩、ジアリールヨードニウム塩およびスルホン酸塩より
なる群から選ばれたいずれか一つである請求項1に記載
の組成物。 - 【請求項6】 化学式2の高分子及びPAG(Phot
oacid Generator)を含む化学増幅型レ
ジスト組成物: 【化2】 ここで、式中、XはC5 〜C8 である環式(Cycli
c)又は脂環式(Alicyclic)化合物であり、
R1 は水素原子又はメチル基であり、R2 はt−ブチル
基、テトラヒドロピラニル基、アダマンチル基よりなる
群から選ばれるいずれかであり、mおよびnは整数であ
り、n/(m+n)=0.1〜0.5である。 - 【請求項7】 前記PAGの含量は前記化学式2の高分
子の重量を基準として0.5〜10重量%である請求項
6に記載の組成物。 - 【請求項8】 前記PAGはトリアリールスルホニウム
塩またはジアリールヨードニウム塩である請求項6に記
載の組成物。 - 【請求項9】 前記化学式2の高分子の重量平均分子量
は、2,000〜100,000である請求項6に記載
の組成物。 - 【請求項10】 前記トリアリールスルホニウム塩は、
トリフェニルトリフレート、トリフェニルアンチモネー
ト、メトキシ トリフェニルトリフレート、メトキシ
トリフェニルアンチモネート、トリメチル トリフェニ
ルトリフレートおよびナフタリン トリフレートよりな
る群から選ばれた少なくとも一つである請求項8に記載
の組成物。 - 【請求項11】 前記ジアリールヨードニウム塩は、ジ
フェニルヨードニウム トリフレート、メトキシフェニ
ルヨードニウムアンチモネート、メトキシフェニルヨー
ドニウムトリフレート、ジ−t−ブチルビスフェニルア
ンチモネートおよびジ−t−ブチルビスフェニルトリフ
レートよりなる群から選ばれた少なくとも一つである請
求項8に記載の組成物。
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|---|---|---|---|
| KR19960045396 | 1996-10-11 | ||
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| KR97P51055 | 1997-10-02 |
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| Country | Link |
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