JP3509988B2 - 放射感応性混合物 - Google Patents
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Description
するレジスト材料に関し、KrFエキシマレーザー、X
線および電子線照射に対し、ポジ型ならびにネガ型両方
のパターン形成に有効な化学的に酸を制御する方法を用
いた半導体素子、及びマスク製造用高感度、高解像度を
有する、放射感応性混合物に関する。
感応性混合物はそれ自体公知である。商業的には、特に
ポジ型混合物が、o−キノンジアジドの他に、ポリ(4
−ヒドロキシスチレン)またはノボラックの様なアルカ
リ水溶液に可溶な結合剤を含むレジスト材料として使用
されている。しかし、これらの系の放射、特に短波長放
射に対する感度および解像力は不十分である。ノボラッ
クは、UV−2領域(220〜300nm)における固有
吸収が高いために、遠(ディープ)UV(220〜30
0nm)用の単層レジスト材料における結合剤としては不
適当である。これに対してポリ(ヒドロキシスチレン)
(PHS)はUV領域においてより有利な吸収特性を有
し、熱安定性がより高く、ドライエッチング耐性が良い
のが特徴である。
Sを使用するUV−2用のポジ型放射感応性混合物は、
例えばUSP 4,491,628により公知である。
また、放射の作用により酸を放出し、次いでその酸が二
次反応に触媒作用を及ぼす様な化合物を添加することに
より、放射感応性混合物の放射感度が高くなることも知
られている。その様な、酸の作用により強酸を形成する
化合物としては、例えばジアゾニウム、ホスホニウム
塩、スルホニウム塩およびヨードニウム塩、ニトロベン
ジルエステル、フェノール性メタンスルホネート、ジア
ゾ化合物およびハロゲン化合物、ビススルホニルメタン
化合物、ビススルホニルジアゾメタン化合物がある。
UVフォトレジストの重要なプロセスパラメータ」[レ
ジスト技術および処理における進歩IX、アンソニー
E.ノベンバー、編集、Proc.SPIE 167
2、33〜45(1992)]中で、PHS共重合体、
酸発生化合物およびN,O−アセタール系のオリゴ分子
防止剤からなるポジ型放射感応性混合物を記載してい
る。この感光性混合物の問題点は、酸潜像(latent Saeu
rebild) の不安定性に対して非常に敏感なことである。
酸潜像の不安定性の問題は、化学的増幅の原理により機
能する新しいレジスト材料の根本的な問題である。この
問題は、専門的な文献中で、例えば「化学的に増幅した
レジストの空気により運ばれる化学的汚染物」S.A.
マクドナルドら、レジスト技術および処理における進歩
VIII、ヒロシ イトー、編集、Proc.SPIE 1
466、2〜12(1991)で十分に考察されてい
る。L.シュレーゲルの研究は、化学的増幅したレジス
ト材料における拡散の問題を示している(L.シュレー
ゲルら、Jap.Journ.of Applied Physics Series 5、1
991国際マイクロプロセス会議の研究発表、175〜
180頁)。触媒として作用する酸の平均移動半径は、
248nm用の高解像力レジストにおいては、その解像す
べき構造と同じ大きさである。J.ナカムラは、Jap.Jo
urn.of Applied Physics(第30巻、No. 10、199
1年10月、2619〜2625頁)で、化学的増幅し
たレジスト材料における拡散長さおよび拡散定数を調べ
ることができる方法を記載している。活性エネルギーバ
リヤーが低いために酸潜像の変化に特に敏感に反応する
化学的増幅系では、この基本的な物理現象が解像力を制
限する。H.レッシェルトらにより[レジスト技術およ
び処理における進歩IX、アンソニーE.ノベンバー、編
集、Proc.SPIE1672、33〜45(199
2)]中に記載されているレジストは、拡散の問題のた
めに、添加剤を使用しない場合、下記の好ましくない特
性を有する。 1)解像力は僅かに0.5μmまでである。 2)高解像度は、直線性の好ましくない偏向によっての
み達成し得る。 3)露出寛容度が非常に小さい。 4)露光とその後の露光後焼付けとの間の停止時間(引
き置き時間)安定性が非常に低く、非露光レジスト区域
の線幅変化が著しく大きい。
リ水溶液で現像でき、安定した酸潜像を有する、半導体
構造製造用の、新規な、短波長UV、X線、電子線など
の放射線領域において高い放射感応性を有する混合物を
提供することである。
化合物、またはb2 )酸により化合物a)と架橋する結
合を少なくとも1つ有する化合物、 c)放射により酸を形成する化合物、及び d)塩基性ヨードニウム化合物 を含む放射感応性混合物により達成される。上記成分
a)〜d)はそれぞれ1種のまたはそれ以上の混合物と
して用いられる。
合物d)は一般式I)
アルキル、アリール、ヘテロアリールを意味するか、あ
るいはアルキル、アリール、ハロゲン、アルコキシ、フ
ェノキシ、フェニルチオ、フェニルスルホニル、フェニ
ルスルフィニルによりモノ、ジまたはトリ置換されたア
リールを意味し、Xは、pKB値が−3〜+5である塩
基性陰イオンである。R1 およびR 2 の水素原子の少な
くとも1つが、対アニオンXにより置換された分子内塩
の形態であってもよい。)の化合物が用いられる。
合物c)から理論的に形成され得る酸の最大量に対して
0.01〜2.00モル当量になる。
化合物が適している。 1)レジスト中の溶解性が十分であること 2)熱安定性が十分であること 3)対イオンの塩基性が十分であること 一般式I)において、特に好ましくは、R1、R2が、
相互に独立して、メチル、エチル、プロピル、イソプロ
ピル、ブチル、フェニル、ビフェニル、トルイル、キシ
リル、クロロフェニル、ブロモフェニル、メトキシフェ
ニル、エトキシフェニル、プロピルオキシフェニル、ブ
チルオキシフェニル、tert.−ブチルオキシフェニ
ル、フェノキシフェニル、フェニルチオフェニル、フェ
ニルスルホニルフェニルであり、Xが水酸基、RO
−(R=C1〜C4アルキル)、RCOO−(R=C1
〜C10アルキル、アリール、アルキルアリール)、O
COO−である。R1 およびR 2 の水素原子の少なくと
も1つが、対アニオンXにより置換された分子内塩の形
態であってもよい。Xが塩基性官能基とRからなると
き、塩基性官能基がRを介してまたは介さずにR1 また
はR 2 と結合して分子内塩を形成することもできる。例
えばジフェニルヨードニウム−2−カルボキシレートな
どがあげられる。
ウム塩は、専門文献で十分公知であり、光化学重合触媒
として技術的に非常に重要である。レジスト材料におけ
るオニウム塩の使用は、クリベロによりOrg. Coatings
and Appl. Polym. Sci. 、48、65〜69頁(198
5)で概観されている。合成および光化学特性は、クリ
ベロの概観「陽イオン重合−ヨードニウム塩およびスル
ホニウム塩光反応開始剤」、J.V.クリベロ、重合体
科学における進歩62、スプリンガー出版、ベルリン
ハイデルベルグ1984にまとめられている。
ニウムを製造するための、金属イオンによる化合物の汚
染を防止した方法を開発した。この方法は、本発明の放
射感応性混合物を半導体技術に使用する上で極めて重要
である。イオン交換クロマトグラフィーを極性または非
極性溶離剤中で使用する。好ましい樹脂は、第四アンモ
ニウム基を有するアンバーリスト型の樹脂である。原則
的に、イオン交換樹脂は、塩基性対イオンを有する任意
のテトラアルキルアンモニウム溶液により塩基性形に変
換することができる。特に、水酸化テトラメチルアンモ
ニウムが適している。溶離剤としては水、アルコール、
テトラヒドロフランまたは非極性有機溶剤が好適であ
る。特にメタノールまたはエタノールが好ましい。
に、対応するハロゲン化物を使用するが、他の陰イオ
ン、例えば錯体の金属フッ化物、テトラフルオロホウ素
酸塩、ヘキサフルオロリン酸塩も可能である。ヨードニ
ウム塩は少量の溶離剤に溶解させ、交換体カラム上に加
える。溶離速度は、カラムの寸法および負荷によっても
左右されるが、イオン交換クロマトグラフィーで強電解
質を交換する場合よりも本質的に低い。というのは、カ
ラムの理論的な基準に平衡調節するのに、化合物が溶離
剤中に強く解離している場合よりも多くの時間を必要と
するためである。
定し、理論的な値と一致している。0.1nHClを含
む水/メタノール中の水酸化ビス(t−ブチルフェニ
ル)ヨードニウムの滴定曲線は、pH=7の領域で明らか
な緩衝剤特性を示す。したがって、水酸化ビス(t−ブ
チルフェニル)ヨードニウムは溶液中で、予想された様
な強電解質ではなく、両性分子である。
成される。塩基性ヨードニウム塩溶液の他の特性は、U
V分光法により研究することができる。極大の位置およ
び極大の吸光率は、使用した非塩基性ヨードニウム塩と
比較して変化していない。したがって、この陰イオン
の、ヨードニウム発色団の吸収特性に対する影響は少な
い。
により、他の好適な溶剤で置き換えることができる。
剤中の、特定水酸化ヨードニウム濃度の溶液を得ること
ができる。
ム塩に関する本発明の方法は、水酸化物の製造に限定さ
れるものではない。イオン交換クロマトグラフィーによ
り、その陰イオンがどの様なpKB 値を有するかに応じ
て、他の塩基性および非塩基性溶液も製造することがで
きる。しかし、共役酸を単に加えるだけで、水酸化物か
らすべての他の塩基性および非塩基性化合物を特に簡単
に得ることができる。
を使用することにより、あるいは水酸化物溶液を対応す
る共役酸で逆滴定することにより、任意の陰イオンを有
するヨードニウム塩を非常に簡単に得ることができる。
し、それを放射感応性混合物に使用できること、 3)純粋な形では製造できないヨードニウム塩を製造
し、それを放射感応性混合物に使用できることである。
ための本発明の方法は、エステルの加水分解により酢酸
ヨードニウム溶液を特に簡単に製造する上で適してい
る。酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル(P
GMEA)は、レジスト技術用の好ましい溶剤である。
塩基性水酸化ヨードニウム溶液の溶離剤をPGMEAで
置き換えると、溶剤のエステル開裂が起こり、短時間で
終了する。
中でフェノール性結合剤と酸−塩基反応し、ポリフェノ
ラート陰イオンになり、これが非露光区域中に拡散して
行く酸を中和する。
ラフィーで解像力が向上し、停止時間安定性(引き置き
時間安定性)が高くなり、処理幅(露光裕度)が増大す
る。
物に塩基性化合物を加えることは、その塩基が非露光区
域中に拡散して行く酸のみならず、露光区域中にある酸
も中和するので、それ自体矛盾している。しかし、溶解
性に差を持たせるためには、酸が触媒性反応に必要であ
る。
性水酸化ヨードニウムの技術的な長所は、それ自体が光
活性であり、露光区域でそれ自体が中和することであ
る。そのために、放射感応性を著しく失うことなく、大
量の塩基をレジスト中に加えることが可能になる。
を含む結合剤が適しており、ポリ(ヒドロキシスチレ
ン)は、熱安定性が高く、ドライエッチング耐性が良好
で、248nm領域におけるUV透明性が高いので、特に
好適である。特に好適な結合剤は、ポリ(4−ヒドロキ
シスチレン)およびその、アルキル置換した4−ヒドロ
キシスチレンとの共重合体である。特に、共重合体ポリ
[4−ヒドロキシスチレン−コ−4−ヒドロキシ−3−
メチルスチレン]およびポリ[4−ヒドロキシスチレン
−コ−4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルスチレン]が
好適である。モノマー比は10%〜90%の間で変える
ことができるが、最適な溶解特性を得るためにはモノマ
ー比2:1〜1:2が特に好適であり、重合体マトリッ
クスにとっては水性アルカリ現像剤に対するその溶解度
が最も重要である。分子量MW は3000〜100,0
00ダルトンでよいが、8000〜30,000が好ま
しく、分散度は2以下である必要がある。
リ(4−ヒドロキシスチレン)を他のフェノール性結合
剤と混合することにより行う。PHSと混合するには、
アルキル置換したポリ(ヒドロキシスチレン)、特にポ
リ(4−ヒドロキシ−3−メチルスチレン)またはノボ
ラックも適している。
有する化合物b1 )としては、C−O−CまたはC−N
−C結合を少なくとも一つ有する化合物が好ましくは用
いられる。このようなものとしては、一般式IV) (式中、R1 はC1 〜C4 アルキレン基であり、R2 は
C1 〜C4 アルキル基であり、R3 はC1 〜C10アルキ
ル基またはアリール基であり、Xは基−CO−、−O−
CO−または−NH−COであり、nは1を超える整数
である。)の化合物が好適である。
ルアセタールおよび対応するアルコール成分による酸触
媒反応性アセタール交換により生じるポリ−N,O−ア
セタールが重要である。縮合度および分子量分布は、重
縮合条件により調整される。
くとも一つ有する化合物b2 )としては、酸により化合
物a)と架橋し得るC−O−C結合を少なくとも1つ有
する化合物が好ましく用いられる。このようなものとし
ては、一般式V)
ル基又は水素原子であり、Yは、Xと同一、水素原子、
C1 〜C6 アルキル基、C5 もしくはC6 シクロアルキ
ル基、置換したもしくは置換していないC6 〜C12アリ
ール基、C6 〜C12アラルキル基もしくはC6 〜C12ア
シル基であり、又は酸素、窒素もしくは硫黄を含む)の
複素環式芳香族化合物; 一般式VI)
わされるウレタンホルムアルデヒド樹脂; 一般式VII ) (R12−O−R14)n−A−(R14−O−R13)m VII ) (式中、Aは−B−(Z)p−または−B−Z−B−で
あり、Bは置換したもしくは置換していない単核芳香族
炭化水素または酸素原子、窒素原子もしくは硫黄原子を
含む複素環式芳香族化合物であり、Zは単結合、C1 〜
C4 アルキレン、C1 〜C9 アルキレンジオキシまたは
置換されていてもよいフェニレン基であって、それらは
窒素原子、−NH−、−O−,−S−,−SO2 −,−
CO−,−CO2 −,−OCO2 −,−CONH−また
は−O−C6 H4 O−により中断されていてもよく、R
12及びR13は水素原子、C1 〜C6 アルキル基、C1 〜
C9脂肪族不飽和カルボニル基、C5 もしくはC6 シク
ロアルキル基、置換したもしくは置換していないC6 〜
C12アリール基、C6 〜C12アラルキル基またはアシル
基であり、R14は、C1 〜C4 アルキレン基であって、
その鎖は窒素原子、−O−、−CO−もしくは−CON
H−により置換されていてもよく、または置換したもし
くは置換していないフェニルであり、nは1〜3の整数
であり、mは0〜3の整数で、かつn+mが少なくとも
2であり、pは0〜3の整数である)で表わされる架橋
剤が好適である。
R′結合を含むものが好ましく、特に(R−O−CH2
R′)−N基を含む一般式V)で表わされる化合物が好
ましい。
塩、、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、ハロゲン化
物、オルト−キノンジアジド−スルホン酸エステルが好
適である。上記のオニウム塩は、一般的にそれらの有機
溶剤に可溶な塩の形で、多くはテトラフルオロホウ素酸
塩、ヘキサフルオロリン酸塩、ヘキサフルオロアンチモ
ン酸塩またはヘキサフルオロヒ素酸塩またはスルホン酸
塩、例えばトリフルオロメチルスルホン酸塩またはヘキ
サフルオロプロピルスルホン酸塩として使用される。ハ
ロゲン化合物の中では、トリクロロメチル基および/ま
たはトリブロモメチル基により置換されたトリアジン、
オキサゾール、オキサジアゾール、チアゾール、および
2−ピロンが好ましい。その他に、ハロゲン化した、特
に塩素化および臭素化芳香族化合物も酸発生剤として好
適である。
し、吸収特性を示す様な化合物が好ましい。
明性が高いので、フェノール性スルホン酸エステル、ビ
ススルホニルメタンまたは一般式VIII) (式中、R、R' は、互いに独立して、アルキル、シク
ロアルキル、アリール、またはヘテロアリール基であ
る。)のα,α−ビススルホニルジアゾメタンが特に好
適である。
率が高いジアリールヨードニウム塩が好ましい。上記ヨ
ードニウム−スルホン酸塩は、たとえば、塩基性ヨード
ニウム塩溶液にスルホン酸を加えることにより得ること
ができ、さらに具体的にはビス(t−ブチルフェニルヨ
ードニウム)スルホン酸塩等が挙げられる。ここで用い
られるスルホン酸としては、たとえば、アルキルスルホ
ン酸、部分的にフッ素化された、または全てフッ素化さ
れたアルキルスルホン酸、アリールスルホン酸、ハロゲ
ン、アルキルまたはアルコキシ、ニトロ、シアノまたは
ハロゲンアルキル基により置換されたアリールスルホン
酸等が挙げられる。化合物c)の含有量は固体含有量の
1〜10重量%である。1種またはそれ以上の光活性化
合物の混合物がレジスト中で有利な特性を有することが
ある。
有機溶剤に溶解させるが、その際、固体含有量を一般的
に5〜40重量%の範囲にする。溶剤としては、脂肪族
ケトン、エーテルおよびエステルならびにそれらの任意
の混合物が好ましい。特に好ましい溶剤は、1−メトキ
シ−2−プロパノールの様なアルキレングリコール−モ
ノアルキルエーテル、および1−メトキシ−2−プロパ
ノール−アセテート(PGMEA)の様なアルキレング
リコールアルキルエーテルエステルである。
び可塑剤の様な他の添加剤を加えることができる。
まで感応性にするために、所望により少量の増感剤を加
えることもできる。これには、ピレンおよびペリレンの
様な多環式芳香族化合物が好ましいが、増感剤として作
用する染料を使用することもできる。
ジスト溶液は、一般的に0.1〜5μm 、好ましくは
0.5〜1.5μm の層で、好適な基材、例えばベアシ
リコンウエハー上にスピンコーティングし、乾燥させ
(例えば70〜130℃の温度で)、好適な光源によ
り、フォトマスクを通して画像を映す様に照射する。画
像を映す様に照射した後、温度40〜130℃で、18
0〜30秒間焼付け処理(露光後焼付け)を行う。フォ
トレジストは、好ましくは金属イオンを含まないアルカ
リ性現像剤、たとえば、水酸化テトラメチルアンモニウ
ム水溶液で現像する。水酸化テトラメチルアンモニウム
水溶液を用いる場合、濃度が1.0〜4.0重量%のも
のが好ましい。解像度は0.5ミクロン未満の範囲にあ
る。本発明の放射感応性混合物に必要なディープUV照
射エネルギーは、一般的に5〜100 mJ/cm2 である。
化させる。これは一般的にレジスト構造をホットプレー
ト上で流動温度(Fliesstemperatur)未満の温度に加熱
し、続いてキセノン−水銀蒸気ランプ(200〜250
nm領域)で全面照射する。この後硬化により、レジスト
構造が架橋し、一般的に200℃の温度まで耐流動性
(Fliessstandigkeit )を有する様になる。
は、集積回路または種々の電子部品の製造用レジスト材
料である。その際、この混合物から製造された記録材料
は、その後の工程におけるマスクとして使用できる。以
下、例えば層支持体のエッチング、層支持体中へのイオ
ン埋め込み、または金属の分離が行われる。その他、本
発明の放射感応性混合物は平版印刷版の製造にも適して
いる。水酸化ビス(t−ブチルフェニル)ヨードニウムのプロ
ピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PG
MEA)溶液の製造方法 長さ55cmで内径5cmのカラムにアンバーリストA−2
6 700gを塩化物形で充填する。この目的には、樹
脂をメタノール中に分散させ、カラム中に流し込む。水
酸化テトラメチルアンモニウムの0.54N溶液3リッ
トルにメタノール3リットルを加える。準備したカラム
を、このアルカリ性溶液で水酸化物形に変換する。
ルのメタノールで洗い流す。
トリフレート1.8mmol(1.0g)を少量のメタノー
ルに溶解させ、カラム上に加える。溶離速度は30ml/h
である。溶離は、電位差測定により、またはUV吸収に
より記録する。0.1NHClで滴定することにより、
塩基含有量を測定する。硝酸銀による臭素イオン検査は
陰性である。含有量測定により、交換率は93.7%で
あることが分かった。メタノールを回転蒸発装置中で減
圧で蒸発させ、続いて、最終的に水酸化ビス(t−ブチ
ルフェニル)ヨードニウム(BPIH)の0.1mmo
l/gPGMEA溶液が得られるまで、PGMEAで置
き換える。
チルエーテルで置き換えても、溶液中のBPIH濃度は
変化しない。
ニウムおよび水酸化4−メトキシジフェニルヨードニウ
ムの溶液を製造した。
た。 重合体A: ポリ[4−ヒドロキシスチレン−コ−4−ヒドロキシ−
3−メチルスチレン] (2:1共重合体) MW =14000 g/mol、MN =7000 g/mol 光学密度(248nm)=0.18/μm -1 ポリ−N,O−アセタールB:R1 =n−プロピル R2 =エチレン R3 =アリール X=O−CO− n:MW =2500 mol/g MW /MN >2.5 光活性化合物C:ビス(4−クロロフェニルスルホニ
ル)ジアゾメタン D:ビス(t−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフラ
ート E:トリフェニルスルホニウムトリフラート F:トリブロモメチルフェニルスルホン 溶剤:1−メトキシ−プロピレングリコール−2−アセ
テート(PGMEA)供試放射感応性混合物の構成は重
量部で示す。実施例1〜6 下記の組成を有する放射感応性混合物を製造した。実施
例6については、光活性化合物D0.02重量部をさら
に加えた。 1.40重量部 重合体A 0.70重量部 ポリ−N,O−アセタールB 0.04重量部 光活性化合物C 8.00重量部 PGMEA この溶液を細孔径0.2μm のフィルターで濾過し、密
着促進剤としてヘキサメチルジシラザンで前処理したシ
リコンウエハー上に、1μm 厚の一様な層としてスピン
コーティングした。このウエハーをホットプレート上で
120℃で60秒間乾燥(軟焼付け)させ、続いて画像
を映す様に構造化した。照射は、開口数0.50ニコン
エキシマステッパーにより、248nmKrFエキシマレ
ーザー照射で、様々な構造寸法を有するテストマスクを
使用して行なった。照射およびそれに続く焼付け工程
(露光後焼付けPEB)および現像の間の停止時間は重
要なプロセスパラメータであり、これらの照射実験で
は、他に指示がない限り、2分間未満に維持した。露光
後焼付けは、標準的に60℃で60秒間行なった。照射
したウエハーの現像は、2.38重量%水酸化テトラメ
チルアンモニウム溶液(0.265N)中に浸漬して行
なった。平版印刷の結果は、達成された線および溝(線
/空間構造)の1:1解像度(リニアリティーを保った
解像度)により評価した。
時間を変化させ、PEBの直後に現像を行なった。結果
は、得られた構造の、同じ線量で停止時間なしに得た構
造幅に対する相対的な線幅損失(スリミング)により評
価した。
表中のPACとは光活性化合物を意味する。
着促進剤としてヘキサメチルジシラザンで前処理したシ
リコンウエハー上に、1μm 厚の一様な層としてスピン
コーティングした。このウエハーをホットプレート上で
120℃で60秒間乾燥(軟焼付け)させ、続いて画像
を映す様に構造化した。照射は、開口数0.50のニコ
ンエキシマステッパーにより、248nmKrFエキシマ
レーザー照射で、様々な構造寸法を有するテストマスク
を使用して行なった。照射およびそれに続く焼付け工程
(露光後焼付けPEB)および現像の間の停止時間は重
要なプロセスパラメータであり、これらの照射実験で
は、他に指示がない限り、2分間未満に維持した。露光
後焼付けは、標準的に90℃で60秒間行なった。照射
したウエハーの現像は、水酸化テトラメチルアンモニウ
ム溶液(0.15N)中に浸漬して行なった。前記実施
例と同様にしてレジスト材料の解像度を評価した結果、
同様に改良されていることがわかった。実施例8 下記の組成を有する放射感応性混合物を製造した。 2.00重量部 フェノール性OH基をシラノール基で40%まで エーテル化したポリヒドロキシスチレン 0.05重量部 光活性重合体E 8.00重量部 PGMEA 50% 0.1mmol/gPGMEA溶液としてのBPIH (レジスト中の化合物Eの量に対して50モル%加える) この溶液を細孔径0.2μm のフィルターで濾過し、密
着促進剤としてヘキサメチルジシラザンで前処理したシ
リコンウエハー上に、1μm 厚の一様な層としてスピン
コーティングした。このウエハーをホットプレート上で
120℃で60秒間乾燥(軟焼付け)させ、続いて画像
を映す様に構造化した。照射は、開口数0.50のニコ
ンエキシマステッパーにより、248nmKrFエキシマ
レーザー照射で、様々な構造寸法を有するテストマスク
を使用して行なった。照射およびそれに続く焼付け工程
(露光後焼付けPEB)および現像の間の停止時間は重
要なプロセスパラメータであり、これらの照射実験で
は、他に指示がない限り、2分間未満に維持する。露光
後焼付けは、標準的に70℃で60秒間行なった。照射
したウエハーの現像は、水酸化テトラメチルアンモニウ
ム溶液(0.15N)中に浸漬して行なった。前記実施
例と同様にしてレジスト材料の解像度を評価した結果、
同様に改良されていることがわかった。実施例9 下記の組成を有する放射感応性混合物を製造した。 2.00重量部 フェノール性OH基をテトラヒドロピラニル基で 40%までエーテル化したポリヒドロキシスチレン 0.05重量部 光活性重合体E 8.00重量部 PGMEA 50% 0.1mmol/gPGMEA溶液としてのBPIH (レジスト中の化合物Eの量に対して50モル%加える) この溶液を細孔径0.2μm のフィルターで濾過し、密
着促進剤としてヘキサメチルジシラザンで前処理したシ
リコンウエハー上に、1μm 厚の一様な層としてスピン
コーティングした。このウエハーをホットプレート上で
120℃で60秒間乾燥(軟焼付け)させ、続いて画像
を映す様に構造化した。照射は、開口数0.50のニコ
ンエキシマステッパーにより、248nmKrFエキシマ
レーザー照射で、様々な構造寸法を有するテストマスク
を使用して行なった。照射およびそれに続く焼付け工程
(露光後焼付けPEB)および現像の間の停止時間は重
要なプロセスパラメータであり、これらの照射実験で
は、他に指示がない限り、2分間未満に維持した。露光
後焼付けは、標準的に70℃で60秒間行なった。照射
したウエハーの現像は、水酸化テトラメチルアンモニウ
ム溶液(0.15N)中に浸漬して行なった。前記実施
例と同様にしてレジスト材料の解像度を評価した結果、
同様に改良されていることがわかった。実施例10 下記の組成を有する放射感応性混合物を製造した。 2.00重量部 フェノール性OH基をtert.−ブチルエステル基で 40%までエーテル化したポリヒドロキシスチレン 0.05重量部 光活性重合体E 8.00重量部 PGMEA 50% 0.1mmol/gPGMEA溶液としてのBPIH (レジスト中の化合物Eの量に対して50モル%加える) この溶液を細孔径0.2μm のフィルターで濾過し、密
着促進剤としてヘキサメチルジシラザンで前処理したシ
リコンウエハー上に、1μm 厚の一様な層としてスピン
コーティングした。このウエハーをホットプレート上で
120℃で60秒間乾燥(軟焼付け)させ、続いて画像
を映す様に構造化した。照射は、開口数0.50のニコ
ンエキシマステッパーにより、248nmKrFエキシマ
レーザー照射で、様々な構造寸法を有するテストマスク
を使用して行なった。照射およびそれに続く焼付け工程
(露光後焼付けPEB)および現像の間の停止時間は重
要なプロセスパラメータであり、これらの照射実験で
は、他に指示がない限り、2分間未満に維持した。露光
後焼付けは、標準的に90℃で60秒間行なった。照射
したウエハーの現像は、水酸化テトラメチルアンモニウ
ム溶液(0.15N)中に浸漬して行う。前記実施例と
同様にしてレジスト材料の解像度を評価した結果、同様
に改良されていることがわかった。実施例11 下記の組成を有するネガ型放射感応性混合物を製造す
る。 1.60重量部 ポリ(3−メトキシメチル−4−ヒドロキシスチレン) 0.4重量部 ヘキサメトキシメチロールメラミン 0.02重量部 光重合体D 8.00重量部 PGMEA 50% 0.1mmol/gPGMEA溶液としてのBPIH (レジスト中の化合物Dの量に対して50モル%加える) この溶液を細孔径0.2μm のフィルターで濾過し、密
着促進剤としてヘキサメチルジシラザンで前処理したシ
リコンウエハー上に、1μm 厚の一様な層としてスピン
コーティングした。このウエハーをホットプレート上で
110℃で60秒間乾燥(軟焼付け)させ、続いて画像
を映す様に構造化した。照射は、開口数0.50のニコ
ンエキシマーステッパーにより、248nmKrFエキシ
マレーザー照射で、様々な構造寸法を有するテストマス
クを使用して行なった。照射およびそれに続く焼付け工
程(露光後焼付けPEB)および現像の間の停止時間は
重要なプロセスパラメータであり、これらの照射実験で
は、他に指示がない限り、2分間未満に維持した。露光
後焼付けは、標準的に105℃で120秒間行なった。
照射したウエハーの現像は、水酸化テトラメチルアンモ
ニウム溶液(0.26N)中に浸漬して行う。前記ポジ
型レジスト実施例と同様にしてレジスト材料の解像度を
評価した結果、線および溝の1:1解像度がリニアリテ
ィーを保ったまま0.30μmに到達していた。比較例1 上記実施例11のうち、BPIHを添加せずに他の成分
は同じにしてネガレジストを製造した。このレジスト材
料を同様に評価した結果、線および溝の1:1解像度は
0.4μmまでしか到達していなかった。実施例12 光重合体Dに代えて光重合体Eを用いた以外は実施例1
1と同じにしてネガ型放射感応性混合物を製造した。
果、線および溝の1:1解像度がリニアリティーを保っ
たまま0.32μmに到達していた。比較例2 上記実施例12のうち、BPIHを添加せずに他の成分
は同じにしてネガ型レジストを製造した。このレジスト
材料を同様に評価した結果、線および溝の1:1解像度
は0.4μmまでしか到達していなかった。
て列記する。 1. 前記化合物b1 )が酸により開裂し得るC−O−
CまたはC−N−C結合を少なくとも一つ有する化合物
であるポジ型放射感応性混合物。
と架橋し得るC−O−C結合を少なくとも一つ有する化
合物であるネガ型放射感応性混合物。
量が、化合物c)から理論的に形成される酸の最大量に
対して0.01〜2.00モル当量になることを特徴と
する、1または2に記載の放射感応性混合物。
部への拡散及びこれによる暗反応の進行を、塩基性ヨー
ドニウム塩を用いることにより中和し制御する1〜3の
いずれかに記載の放射感応性混合物。
一般式I)
アルキル、アリール、ヘテロアリールを意味するか、あ
るいはアルキル、アリール、ハロゲン、アルコキシ、フ
ェノキシ、フェニルチオ、フェニルスルホニル、フェニ
ルスルフィニルによりモノ、ジまたはトリ置換されたア
リールを意味し、Xは、pKB値が−3〜+5である塩
基性陰イオンである。R1 およびR 2 の水素原子の少な
くとも1つが、対アニオンXにより置換された分子内塩
の形態であってもよい。)の化合物であることを特徴と
する1〜4のいずれかに記載の放射感応性混合物。
チル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、フェ
ニル、ビフェニル、トルイル、キシリル、クロロフェニ
ル、ブロモフェニル、メトキシフェニル、エトキシフェ
ニル、プロピルオキシフェニル、ブチルオキシフェニ
ル、tert.−ブチルオキシフェニル、フェノキシフ
ェニル、フェニルチオフェニル、フェニルスルホニルフ
ェニルであり、Xが水酸基、RO−(R=C1〜C4ア
ルキル)、RCOO−(R=C1〜C10アルキル、ア
リール、アルキルアリール)、OCOO−である。R1
およびR2の水素原子の少なくとも1つが、対アニオン
Xにより置換された分子内塩の形態であってもよい。X
が塩基性官能基とRからなるとき、塩基性官能基がRを
介してまたは介さずにR1 またはR 2 と結合して分子内
塩を形成することもできることを特徴とする、5に記載
の放射感応性混合物。
を含むことを特徴とする、1〜6のいずれかに記載の放
射感応性混合物。
レン)、アルキル置換されたポリ(ヒドロキシスチレ
ン)またはその共重合体であることを特徴とする、1〜
7のいずれかに記載の放射感応性混合物。
レンの他に、さらに他の1種類のフェノール性結合剤を
含むことを特徴とする、1〜8のいずれかに記載の放射
感応性混合物。
C1 〜C4 アルキル基であり、R3 はC1 〜C10アルキ
ル基またはアリール基であり、Xは基−CO−、−O−
CO−または−NH−COであり、nは1を超える整数
である。)で表わされることを特徴とする、1〜9のい
ずれかに記載の放射感応性混合物。
濃度で含むことを特徴とする、10に記載の放射感応性
混合物。
ル基又は水素原子であり、Yは、Xと同一の定義である
か、水素原子、C1 〜C6 アルキル基、C5 もしくはC
6 シクロアルキル基、C6 〜C12アリール基、C6 〜C
12アラルキル基またはC6 〜C12アシル基であって、Y
はトリアジン環と直接結合しているかまたは−O−、−
NH−、−S−を介して結合しており、前記シクロアル
キル基、アリール基、アラルキル基、アシル基の環を構
成する炭素原子は、酸素原子、窒素原子または硫黄原子
で置換されていてもよい)で表わされることを特徴とす
る1〜9のいずれかに記載の放射感応性混合物。
濃度で含むことを特徴とする、12に記載のネガ型放射
感応性混合物。
り分解し、スルホン酸を形成することを特徴とする、1
〜11のいずれかに記載の放射感応性混合物。
ル、またはヘテロアリール基である。)のα,α−ビス
−スルホニルジアゾメタン誘導体であることを特徴とす
る、1〜14のいずれかに記載の放射感応性混合物。
ホニルメタン誘導体またはフェノール性スルホン酸エス
テルであることを特徴とする、請求項1〜15のいずれ
かに記載の放射感応性混合物。
0重量%までの濃度で存在することを特徴とする、1〜
16のいずれかに記載の放射感応性混合物。
Claims (4)
- 【請求項1】必須成分として、 a)水に不溶かつアルカリ水溶液に可溶な結合剤、 b1)酸により開裂し得る結合を少なくとも一つ有する
化合物、 c)放射により酸を発生する化合物、及び d)下記一般式I)で表される塩基性ヨードニウム化合
物: [IR 1 R 2 ] + X − I) (式中、R 1 、R 2 は、相互に独立して、C 1〜C 18
アルキル、アリール、ヘテロアリールを意味するか、あ
るいはアルキル、アリール、ハロゲン、アルコキシ、フ
ェノキシ、フェニルチオ、フェニルスルホニル、フェニ
ルスルフィニルによりモノ、ジまたはとり置換されたア
リールを意味し、XはpK B値が−3〜+5である塩基
性陰イオンである。R 1 およびR 2 の水素原子の少なく
とも一つが、対アニオンXにより置換された分子内塩の
形態であってもよい。 )を含み、前記塩基性ヨードニウ
ム化合物の含有量が、前記放射により酸を発生する化合
物から理論的に形成され得る酸の最大量に対して0.0
1〜2.00モル当量であることを特徴とする、ポジ型
放射感応性混合物。 - 【請求項2】必須成分として、 a)水に不溶かつアルカリ水溶液に可溶な結合剤、 b2)酸により化合物a)と架橋する結合を少なくとも
一つ有する化合物、 c)放射により酸を発生する化合物、及び d)下記一般式I)で表される塩基性ヨードニウム化合
物: [IR 1 R 2 ] + X − I) (式中、R 1 、R 2 は、相互に独立して、C 1〜C 18
アルキル、アリール、ヘテロアリールを意味するか、あ
るいはアルキル、アリール、ハロゲン、アルコキシ、フ
ェノキシ、フェニルチオ、フェニルスルホニル、フェニ
ルスルフィニルによりモノ、ジまたはとり置換されたア
リールを意味し、XはpK B値が−3〜+5である塩基
性陰イオンである。R 1 およびR 2 の水素原子の少なく
とも一つが、対アニオンXにより置換された分子内塩の
形態であってもよい。 )を含み、前記塩基性ヨードニウ
ム化合物の含有量が、前記放射により酸を発生する化合
物から理論的に形成され得る酸の最大量に対して0.0
1〜2.00モル当量であることを特徴とする、ネガ型
放射感応性混合物。 - 【請求項3】層支持体および放射感応性層からなる放射
感応性記録材料であって、前記放射感応性層が請求項1
または2に記載の放射感応性混合物からなることを特徴
とする記録材料。 - 【請求項4】イオン交換クロマトグラフィーによる塩基
性ヨードニウム化合物の製造方法であって、a)交換体
樹脂が第四アンモニウム基を有するアンバーリストであ
ること、b)交換体樹脂が金属イオンを含まない極性ま
たは非極性溶離剤によりOH形に変換されること、及び
c)溶離剤が、水、または極性もしくは非極性有機溶剤
であること、を特徴とする方法によって製造された塩基
性ヨードニウム化合物を用いたことを特徴とする請求項
1または2に記載の放射感応性混合物。
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