JP2002351062A - 電子線又はx線用ネガ型レジスト組成物 - Google Patents
電子線又はx線用ネガ型レジスト組成物Info
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Abstract
ことのでき、矩形プロファイルが得られ且つ減圧条件下
における電離放射線照射後引き置き時の線幅変化が低減
されたネガ型レジスト組成物を提供すること。 【解決手段】 電子線又はX線の照射により、酸を発生
する化合物、アルカリ水溶液に可溶な樹脂、酸の作用に
より水を発生する化合物、溶剤、界面活性剤、及び塩基
性化合物を含有することを特徴とする電子線又はX線用
ネガ型レジスト組成物。
Description
び矩形プロファイルを達成でき、且つ減圧条件下におけ
る電離放射線照射後引き置き時の線幅変化が低減された
電子線又はX線ネガ型レジスト組成物に関する。
物が提案されている。電子線を光源として利用したパタ
ーン形成プロセスは、i線、エキシマレーザー等の放射
線を光源として利用したプロセスに比べ、高解像度化が
可能であるとして、次世代の256メガ、1ギガ、4ギ
ガ等の超高集積度半導体素子の製造にその適用が検討さ
れている。しかし、電子線を用いたパターン形成は、i
線、エキシマレーザー等の光源を用いたパターン形成に
おける一括露光方法とは異なり、マスクパターンを描画
していく方法をとるため、描画するパターンが多ければ
多いほど露光(描画)時間がかかり、パターン形成に時
間がかかることが欠点とされている。そのため、256
メガ、1ギガ、4ギガと、集積度が飛躍的に高まるにつ
れ、その分パターン形成時間も飛躍的に長くなることに
なり、スループットが著しく劣ることが懸念される。以
上のことから、電子線を利用したパターン形成プロセス
を実用化させるためには、露光時間をできるだけ少なく
することが必須であり、そのためには、パターン形成材
料であるレジスト組成物の高感度化が強く望まれてい
た。しかし高感度化に伴い、解像力が劣化する問題が生
じるため、高感度かつ高解像を両立させることが課題と
なっていた。また同時に、電子線を用いたパターン形成
に特有の問題である、減圧条件下における露光後引き置
き時に線幅変化が大きくなる問題も未解決であった。特
開平10−268518号公報には、アルカリ可溶性高
分子、芳香環に直接結合した炭素上に水酸基を有する三
級アルコール、放射線の放射により酸を発生する酸前駆
体、特定の塩基性化合物を含むパターン形成材料を開示
している。特開平11−133606号公報には、アル
カリ可溶性高分子、芳香環に直接結合した炭素上に水酸
基を有する三級アルコール、放射線の放射により酸を発
生する酸前駆体、特定の有機塩を含むパターン形成材料
を開示している。これらは、放射線照射後の加熱処理時
にウエハ面内で生じる温度分布に対する感度のばらつき
を抑制し、パターン形成時の寸法精度が向上するものと
記載されている。しかしながら、これら技術でも、いま
だ感度と解像力の両立は不十分で、減圧条件下における
露光後引き置き時に線幅変化が大きくなる問題も未解決
で、更に得られるプロファイルについてもすそ引き形状
になり改善の余地があった。
は、所望の高感度及び高解像度の両立を達成することの
でき、矩形プロファイルが得られ且つ減圧条件下におけ
る電離放射線照射後引き置き時の線幅変化が低減された
ネガ型レジスト組成物を提供することにある。
解決するため鋭意研究を重ねた結果、本発明者らは上記
課題を解決するため鋭意研究を重ねた結果、ネガ型レジ
スト組成物に特定の化合物を添加し組み合わせることに
より、高感度、高解像及び矩形プロファイル且つ減圧条
件下における電離放射線照射後引き置き時の線幅変化の
低減のすべてが達成されることを見出し、本研究を完成
するに至った。即ち、本発明は下記の構成である。
り、酸を発生する化合物、(B)アルカリ水溶液に可溶
な樹脂、(C)酸の作用により水を発生する化合物、
(D)溶剤、(E)界面活性剤、及び(F)塩基性化合
物を含有することを特徴とする電子線又はX線用ネガ型
レジスト組成物。
化合物は、酸の作用により水を発生後、付加反応及び/
又は極性変換を起こす化合物であることを特徴とする上
記(1)に記載の電子線又はX線用ネガ型レジスト組成
物。 (3)(C)酸の作用により水を発生する化合物は、芳
香環に直接結合した炭素上に水酸基を有する二級又は三
級アルコール構造を含有することを特徴とする上記
(1)又は(2)に記載の電子線又はX線用ネガ型レジ
スト組成物。 (4)(C)酸の作用により水を発生する化合物は、芳
香環に直接結合した炭素上に水酸基を有する三級アルコ
ール構造を含有することを特徴とする上記(1)〜
(3)のいずれかに記載の電子線又はX線用ネガ型レジ
スト組成物。
原子を含有する3〜18環員数の脂環式アミン、置換も
しくは無置換のインドリン、縮合環が縮合した環中に窒
素原子を含有する4〜9環員数の脂環式アミン、置換も
しくは無置換のピラゾール、置換もしくは無置換のイミ
ダゾール、置換もしくは無置換のトリアゾール、置換も
しくは無置換のテトラゾール、置換もしくは無置換のイ
ソキサゾール、置換もしくは無置換のオキサゾール、置
換もしくは無置換のチアゾール、置換もしくは無置換の
インドール、置換もしくは無置換のカルバゾール、置換
もしくは無置換のインダゾール、置換もしくは無置換の
ベンツイミダゾール、置換もしくは無置換のベンゾトリ
アゾール、置換もしくは無置換のピリミジン、及び置換
もしくは無置換のピラジンの群から選ばれる少なくとも
1種であることを特徴とする上記(1)〜(4)のいず
れか1項に記載の電子線又はX線用ネガ型レジスト組成
物。
生する化合物以外の、(G)酸の作用により架橋反応す
る架橋剤を含有することを特徴とする上記(1)〜
(5)のいずれかに記載の電子線又はX線用ネガ型レジ
スト組成物。 (7) 電子線又はX線用レジスト組成物を塗布し、成
膜したネガ型レジスト膜が、以下のi)の特性を有する
ことを特徴とする上記(1)〜(6)のいずれか1項に
記載の電子線又はX線用ネガ型レジスト組成物。 i)1.0×10-3 Torr以下の減圧条件下におけ
る電子線又はX線の照射時に潜像が形成される。
件下における電離放射線照射後引き置き時の線幅変化の
低減の機構については、明らかではないが、おそらく、
例えば電子線照射装置中の減圧条件下で、電子線照射時
にネガ化酸触媒反応が多分に進行しているためと推定さ
れる。従来のネガ型レジストの組成では、電子線照射時
に酸発生反応が生じるものの、それに続くネガ化酸触媒
反応は、大部分が電子線照射後の加熱工程時に進行させ
るものであった。このような電子線照射時にネガ化酸触
媒反応が多分に進行しない従来のレシ゛ストの場合、続く加
熱工程までの引き置き時間中に酸の失活や膜中の水分の
蒸発等の問題が生じるため、減圧条件下における電子線
照射後引き置き時の線幅変化が大きいものと推定され
る。一方、本発明では電子線又はX線照射時に即座にネ
ガ化触媒反応が進行するため、上記問題が回避されると
考えられる。本発明においては、そのネガ化酸触媒反応
の結果が、潜像として観察される場合が好ましい。
成物に使用する化合物について詳細に説明する。
酸を発生する化合物(酸発生剤) 本発明で使用される酸発生剤としては、電子線又はX線
の照射により酸を発生する化合物で、光カチオン重合の
光開始剤、光ラジカル重合の光開始剤、色素類の光消色
剤、光変色剤、あるいはマイクロレジスト等に使用され
ている公知の光(400〜200nmの紫外線、遠紫外
線(g線、h線、i線、KrFエキシマレーザー
光))、ArFエキシマレーザー光、電子線、X線、分
子線又はイオンビームにより酸を発生する化合物及びそ
れらの混合物の中で、適宜に選択して使用することがで
きる。
剤としては、たとえばジアゾニウム塩、アンモニウム
塩、ホスホニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニウム
塩、セレノニウム塩、アルソニウム塩等のオニウム塩、
有機ハロゲン化合物、有機金属/有機ハロゲン化物、o
−ニトロベンジル型保護基を有する酸発生剤、イミノス
ルフォネ−ト等に代表される光分解してスルホン酸を発
生する化合物、ジスルホン化合物、ジアゾケトスルホ
ン、ジアゾジスルホン化合物等を挙げることができる。
また、これらの酸を発生する基、あるいは化合物をポリ
マーの主鎖又は側鎖に導入した化合物を用いることがで
きる。
0)、A.Abad etal,Tetrahedron Lett.,(47)4555(1971)、
D.H.R.Barton etal,J.Chem.Soc.,(C),329(1970)、米国
特許第3,779,778号、欧州特許第126,712号等に記載の酸
を発生する化合物も使用することができる。
のの一例として、アニオンがフッ素原子を有している酸
発生剤が挙げられる。例えば、カチオン部がヨードニウ
ム又はスルホニウムで構成され、アニオン部がRFSO3
-(式中、上記RFは、炭素数1〜10のフッ素置換され
たアルキル基を表す)で示されるアニオンで構成されて
いるスルホン酸塩から選択された酸発生剤が用いられ
る。RFで表されるフッ素置換されたアルキル基は、直
鎖状、分岐状、環状いずれであってもよい。好ましいR
Fとしては、CF3(CF2)yで表され、yが0〜9の
整数であるフッ素置換直鎖状アルキル基である。酸発生
剤のカチオン部は、好ましくは下記一般式(I)〜(II
I)で表される。
〜R37は、同一又は異なって水素原子、直鎖状、分岐状
あるいは環状アルキル基、直鎖状、分岐状あるいは環状
アルコキシ基、ヒドロキシル基、ハロゲン原子又は−S
−R38基を表す。R38は、直鎖状、分岐状あるいは環状
アルキル基又はアリール基を表す。R1〜R15、R16〜
R27、R28〜R37のうち、2つ以上が結合して、単結
合、炭素原子、酸素原子、イオウ原子及び窒素原子から
選択される1種又は2種以上を含む環を形成してもよ
い。
38の直鎖状、分岐状アルキル基としては、置換基を有し
てもよい、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチ
ル基、sec−ブチル基、t−ブチル基のような炭素数
1〜4個のものが挙げられる。環状アルキル基として
は、置換基を有してもよい、シクロプロピル基、シクロ
ペンチル基、シクロヘキシル基のような炭素数3〜8個
のものが挙げられる。R1〜R37の直鎖状、分岐状アル
コキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、
ヒドロキシエトキシ基、プロポキシ基、n−ブトキシ
基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基、t−ブトキ
シ基のような炭素数1〜4個のものが挙げられる。環状
アルコキシ基としては、シクロペンチルオキシ基、例え
ば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基
が挙げられる。
素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子を挙げることが
できる。R38のアリール基としては、例えば、フェニル
基、トリル基、メトキシフェニル基、ナフチル基のよう
な置換基を有してもよい炭素数6〜14個のものが挙げ
られる。これらの置換基として好ましくは、炭素数1〜
4個のアルコキシ基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素
原子、沃素原子)、炭素数6〜10個のアリール基、炭
素数2〜6個のアルケニル基、シアノ基、ヒドロキシ
基、カルボキシ基、アルコキシカルボニル基、ニトロ基
等が挙げられる。
37のうち、2つ以上が結合して形成する、単結合、炭
素、酸素、イオウ、及び窒素から選択される1種又は2
種以上を含む環としては、例えば、フラン環、ジヒドロ
フラン環、ピラン環、トリヒドロピラン環、チオフェン
環、ピロール環等を挙げることができる。
体例(A1−1)〜(A1−64)を以下に示す。
る。 (1)トリハロメチル基が置換した下記一般式(PAG
1)で表されるオキサゾール誘導体又は一般式(PAG
2)で表されるS−トリアジン誘導体。
リール基、アルケニル基、R202は置換もしくは未置換
のアリール基、アルケニル基、アルキル基、−C(Y)
3を示す。Yは、塩素原子又は臭素原子を示す。具体的
には以下の化合物を挙げることができるがこれらに限定
されるものではない。
るヨードニウム塩、又は一般式(PAG4)で表される
スルホニウム塩。
に、置換もしくは未置換のアリール基を示す。R203、
R204、R205は、各々独立に、置換もしくは未置換のア
ルキル基、アリール基を示す。Z-は、対アニオンを示
し、例えばBF4 -、AsF6 -、PF6 -、SbF6 -、Si
F6 2-、ClO4 -、CF3SO3 -等のパーフルオロアルカ
ンスルホン酸アニオン、ペンタフルオロベンゼンスルホ
ン酸アニオン、ナフタレン−1−スルホン酸アニオン等
の縮合多核芳香族スルホン酸アニオン、アントラキノン
スルホン酸アニオン、スルホン酸基含有染料等を挙げる
ことができるがこれらに限定されるものではない。
びAr1、Ar2はそれぞれの単結合又は置換基を介して
結合してもよい。具体例としては以下に示す化合物が挙
げられるが、これらに限定されるものではない。
れる上記オニウム塩は公知であり、例えば、米国特許第
2,807,648 号及び同4,247,473号、特開昭53-101,331号
等に記載の方法により合成することができる。
ジスルホン誘導体又は一般式(PAG6)で表されるイ
ミノスルホネート誘導体。
もしくは未置換のアリール基を示す。R206は置換もし
くは未置換のアルキル基、アリール基を示す。Aは置換
もしくは未置換のアルキレン基、アルケニレン基、アリ
ーレン基を示す。具体例としては以下に示す化合物が挙
げられるが、これらに限定されるものではない。
ジアゾジスルホン誘導体。
基、あるいは置換していてもよいアリール基を表す。具
体例としては以下に示す化合物が挙げられるが、これら
に限定されるものではない。
固形分を基準として、通常0.001〜40重量%の範
囲で用いられ、好ましくは0.01〜20重量%、更に
好ましくは0.1〜5重量%の範囲で使用される。酸発
生剤の添加量が、0.001重量%より少ないと感度が
低くなり、また添加量が40重量%より多いとプロファ
イルの悪化や、プロセス(特にベーク)マージンが狭く
なり好ましくない。
(以下、アルカリ可溶性樹脂ともいう) 本発明においてアルカリ可溶性樹脂は、これまでネガ化
学増幅型レジストで開示されたフェノールノボラック樹
脂、ポリビニルフェノール樹脂、ビニルフェノール由来
の構造単位を有する共重合体、及びポリビニルフェノー
ル樹脂を一部保護又は修飾することで得られる樹脂等、
フェノール骨格を有するポリマーを広く使用することが
できる。(B)成分の樹脂が、一般式(a)の繰り返し
単位を含有する樹脂であることが好ましい。
アノ基、置換基を有していても良い、アルキル基又はハ
ロアルキル基を表す。R2は水素原子、置換基を有して
いても良い、アルキル基、シクロアルキル基、アリール
基、アラルキル基、あるいはアシル基を表す。R3、R4
は同じでも異なっていても良く、水素原子、ハロゲン原
子、シアノ基、又は置換基を有していても良い、アルキ
ル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アラルキル
基、もしくはアリール基を表す。
のアルキレン基、アルケニレン基、シクロアルキレン
基、もしくはアリーレン基、又は−O−、−SO2−、
−O−CO−R5−、−CO−O−R6−、−CO−N
(R7)−R8−を表す。R5、R6、R8は同じでも異な
っていても良く、単結合、置換基を有しても良い、アル
キレン基、アルケニレン基、シクロアルキレン基、もし
くはアリーレン基の単独、又はこれらの基とエーテル構
造、エステル構造、アミド構造、ウレタン構造もしくは
ウレイド構造の群より選択される少なくとも1種が一緒
になって形成した2価の基を表す。R7は同じでも異な
っていても良く、水素原子、置換基を有していても良
い、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、又
はアリール基を表す。nは1〜3の整数を表す。また複
数のR2、又はR2とR3もしくはR4が結合して環を形成
しても良い。より好ましくは上記一般式(a)で表され
る繰り返し構造単位を含有するフェノール樹脂を挙げる
ことができる。
は、例えば炭素数1〜8個のアルキル基であって、具体
的には、メチル基、エチル基、プロピル基、n-ブチル
基、sec-ブチル基、ヘキシル基、2−エチルヘキシル
基、オクチル基を好ましく挙げることができる。 R2〜
R4、R7のシクロアルキル基は単環型でも良く、多環型
でも良い。単環型としては炭素数3〜8個の例えば、シ
クロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基
を好ましく挙げることができる。多環型としては例え
ば、アダマンチル基、ノルボルニル基、イソボロニル
基、ジシクロペンチル基、a−ピネル基、トリシクロデ
カニル基等を好ましく挙げることができる。R3、R4の
アルケニル基としては、例えば炭素数2〜8個のアルケ
ニル基であって、具体的には、ビニル基、アリル基、ブ
テニル基、シクロヘキセニル基を好ましく挙げることが
できる。
えば炭素数6〜15個のアリール基であって、具体的に
は、フェニル基、トリル基、ジメチルフェニル基、2,
4,6−トリメチルフェニル基、ナフチル基、アントリ
ル基等を好ましく挙げることができる。R2〜R4、R7
のアラルキル基としては、例えば炭素数7〜12個のア
ラルキル基であって、具体的には、ベンジル基、フェネ
チル基、ナフチルメチル基等を好ましく挙げることがで
きる。
素数1〜4個のハロアルキル基であって、具体的にはク
ロロメチル基、クロロエチル基、クロロプロピル基、ク
ロロブチル基、ブロモメチル基、ブロモエチル基等を好
ましく挙げることができる。
〜8個のアシル基であって、具体的には、ホルミル基、
アセチル基、プロパノイル基、ブタノイル基、ピバロイ
ル基、ベンゾイル基等を好ましく挙げることができる。
は、好ましくは置換基を有していても良い、メチレン
基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレ
ン基、オクチレン基等の炭素数1〜8個のものが挙げら
れる。A、R5、R6、R8のアルケニレン基としては、
好ましくは置換基を有していても良い、エテニレン基、
プロペニレン基、ブテニレン基等の炭素数2〜6個のも
のが挙げられる。
としては、好ましくは置換基を有していても良い、シク
ロペンチレン基、シクロヘキシレン基等の炭素数5〜8
個のものが挙げられる。A、R5、R6、R8のアリーレ
ン基としては、好ましくはフェニレン基、トリレン基、
ナフチレン基等の炭素数6〜12個のものが挙げられ
る。
アミノ基、アミド基、ウレイド基、ウレタン基、ヒドロ
キシル基、カルボキシル基等の活性水素を有するもの
や、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、
沃素原子)、アルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、
プロポキシ基、ブトキシ基等)、チオエーテル基、アシ
ル基(アセチル基、プロパノイル基、ベンゾイル基
等)、アシロキシ基(アセトキシ基、プロパノイルオキ
シ基、ベンゾイルオキシ基等)、アルコキシカルボニル
基(メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プ
ロポキシカルボニル基等)、シアノ基、ニトロ基等が挙
げられる。特にアミノ基、ヒドロキシル基、カルボキシ
ル基等の活性水素を有するものが好ましい。
R4が結合して形成した環としては、ベンゾフラン環、
ベンゾジオキソノール環、ベンゾピラン環等の酸素原子
を含有する4〜7員環が挙げられる。
される繰り返し構造単位のみからなる樹脂であっても良
いが、更に本発明のネガ型レジストの性能を向上させる
目的で、他の重合性モノマーを共重合させても良い。
ては、以下に示すものが含まれる。例えば、上記以外の
アクリル酸エステル類、アクリルアミド類、メタクリル
酸エステル類、メタクリルアミド類、アリル化合物、ビ
ニルエーテル類、ビニルエステル類、スチレン類、クロ
トン酸エステル類などから選ばれる付加重合性不飽和結
合を1個有する化合物である。
類、例えばアルキル(アルキル基の炭素原子数は1〜1
0のものが好ましい)アクリレート(例えば、アクリル
酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、ア
クリル酸t−ブチル、アクリル酸アミル、アクリル酸シ
クロヘキシル、アクリル酸エチルヘキシル、アクリル酸
オクチル、アクリル酸−t−オクチル、クロルエチルア
クリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート2,2
−ジメチルヒドロキシプロピルアクリレート、5−ヒド
ロキシペンチルアクリレート、トリメチロールプロパン
モノアクリレート、ペンタエリスリトールモノアクリレ
ート、グリシジルアクリレート、ベンジルアクリレー
ト、フルフリルアクリレート、テトラヒドロフルフリル
アクリレート、など)アリールアクリレート(例えばフ
ェニルアクリレートなど);
ル(アルキル基の炭素原子数は1〜10のものが好まし
い)メタクリレート(例えば、メチルメタクリレート、
エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、イソ
プロピルメタクリレート、t−ブチルメタクリレート、
アミルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、シク
ロヘキシルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、
クロルベンジルメタクリレート、オクチルメタクリレー
ト、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、4−ヒドロ
キシブチルメタクリレート、5−ヒドロキシペンチルメ
タクリレート、2,2−ジメチル−3−ヒドロキシプロ
ピルメタクリレート、トリメチロールプロパンモノメタ
クリレート、ペンタエリスリトールモノメタクリレー
ト、グリシジルメタクリレート、フルフリルメタクリレ
ート、テトラヒドロフルフリルメタクリレートなど)、
アリールメタクリレート(例えば、フェニルメタクリレ
ート、クレジルメタクリレート、ナフチルメタクリレー
トなど);
ド、N−アルキルアクリルアミド、(アルキル基として
は、炭素原子数1〜10のもの、例えば、メチル基、エ
チル基、プロピル基、ブチル基、t−ブチル基、ヘプチ
ル基、オクチル基、シクロヘキシル基、ベンジル基、ヒ
ドロキシエチル基、ベンジル基などがある。)、N−ア
リールアクリルアミド(アリール基としては、例えばフ
ェニル基、トリル基、ニトロフェニル基、ナフチル基、
シアノフェニル基、ヒドロキシフェニル基、カルボキシ
フェニル基などがある。)、N,N−ジアルキルアクリ
ルアミド(アルキル基としては、炭素原子数1〜10の
もの、例えば、メチル基、エチル基、ブチル基、イソブ
チル基、エチルヘキシル基、シクロヘキシル基などがあ
る。)、N,N−ジアリールアクリルアミド(アリール
基としては、例えばフェニル基などがある。)、N−メ
チル−N−フェニルアクリルアミド、N−ヒドロキシエ
チル−N−メチルアクリルアミド、N−2−アセトアミ
ドエチル−N−アセチルアクリルアミドなど;
アミド、N−アルキルメタクリルアミド(アルキル基と
しては、炭素原子数1〜10のもの、例えば、メチル
基、エチル基、t−ブチル基、エチルヘキシル基、ヒド
ロキシエチル基、シクロヘキシル基などがある。)、N
−アリールメタクリルアミド(アリール基としては、フ
ェニル基などがある。)、N,N−ジアルキルメタクリ
ルアミド(アルキル基としては、エチル基、プロピル
基、ブチル基などがある。)、N,N−ジアリールメタ
クリルアミド(アリール基としては、フェニル基などが
ある。)、N−ヒドロキシエチル−N−メチルメタクリ
ルアミド、N−メチル−N−フェニルメタクリルアミ
ド、N−エチル−N−フェニルメタクリルアミドなど;
アリル化合物、例えば、アリルエステル類(例えば、酢
酸アリル、カプロン酸アリル、カプリル酸アリル、ラウ
リン酸アリル、パルミチン酸アリル、ステアリン酸アリ
ル、安息香酸アリル、アセト酢酸アリル、乳酸アリルな
ど)、アリルオキシエタノールなど;
ルエーテル(例えば、ヘキシルビニルエーテル、オクチ
ルビニルエーテル、デシルビニルエーテル、エチルヘキ
シルビニルエーテル、メトキシエチルビニルエーテル、
エトキシエチルビニルエーテル、クロルエチルビニルエ
ーテル、1−メチル−2,2−ジメチルプロピルビニル
エーテル、2−エチルブチルビニルエーテル、ヒドロキ
シエチルビニルエーテル、ジエチレングリコールビニル
エーテル、ジメチルアミノエチルビニルエーテル、ジエ
チルアミノエチルビニルエーテル、ブチルアミノエチル
ビニルエーテル、ベンジルビニルエーテル、テトラヒド
ロフルフリルビニルエーテルなど)、ビニルアリールエ
ーテル(例えばビニルフェニルエーテル、ビニルトリル
エーテル、ビニルクロルフェニルエーテル、ビニル−
2,4−ジクロルフェニルエーテル、ビニルナフチルエ
ーテル、ビニルアントラニルエーテルなど);
ート、ビニルイソブチレート、ビニルトリメチルアセテ
ート、ビニルジエチルアセテート、ビニルバレート、ビ
ニルカプロエート、ビニルクロルアセテート、ビニルジ
クロルアセテート、ビニルメトキシアセテート、ビニル
ブトキシアセテート、ビニルフェニルアセテート、ビニ
ルアセトアセテート、ビニルラクテート、ビニル−β−
フェニルブチレート、ビニルシクロヘキシルカルボキシ
レート、安息香酸ビニル、サルチル酸ビニル、クロル安
息香酸ビニル、テトラクロル安息香酸ビニル、ナフトエ
酸ビニルなど;
スチレン(例えば、メチルスチレン、ジメチルスチレ
ン、トリメチルスチレン、エチルスチレン、ジエチルス
チレン、イソプロピルスチレン、ブチルスチレン、ヘキ
シルスチレン、シクロヘキシルスチレン、デシルスチレ
ン、ベンジルスチレン、クロルメチルスチレン、トリフ
ルオルメチルスチレン、エトキシメチルスチレン、アセ
トキシメチルスチレンなど)、アルコキシスチレン(例
えば、メトキシスチレン、4−メトキシ−3−メチルス
チレン、ジメトキシスチレンなど)、ハロゲンスチレン
(例えば、クロルスチレン、ジクロルスチレン、トリク
ロルスチレン、テトラクロルスチレン、ペンタクロルス
チレン、ブロムスチレン、ジブロムスチレン、ヨードス
チレン、フルオルスチレン、トリフルオルスチレン、2
−ブロム−4−トリフルオルメチルスチレン、4−フル
オル−3−トリフルオルメチルスチレンなど)、カルボ
キシスチレン;
酸アルキル(例えば、クロトン酸ブチル、クロトン酸ヘ
キシル、グリセリンモノクロトネートなど);イタコン
酸ジアルキル類(例えば、イタコン酸ジメチル、イタコ
ン酸ジエチル、イタコン酸ジブチルなど);マレイン酸
あるいはフマール酸のジアルキルエステル類(例えば、
ジメチルマレレート、ジブチルフマレートなど)、無水
マレイン酸、マレイミド、アクリロニトリル、メタクリ
ロニトリル、マレイロニトリル等がある。その他、一般
的には共重合可能である付加重合性不飽和化合物であれ
ばよい。
ルボキシフェニル)アクリルアミド、N−(カルボキシ
フェニル)メタクリルアミド等のようなカルボキシル基
を有するモノマー、マレイミド等、アルカリ溶解性を向
上させるモノマーが共重合成分として好ましい。本発明
における樹脂中の他の重合性モノマーの含有量として
は、全繰り返し単位に対して、50モル%以下が好まし
く、より好ましくは30モル%以下である。
造単位を有する樹脂の具体例を示すが、本発明がこれに
限定されるものではない。
y、zは樹脂組成のモル比を表し、2成分からなる樹脂
では、x=10〜95、y=5〜90、好ましくはx=
40〜90、y=10〜60の範囲で使用される。3成
分からなる樹脂では、 x=10〜90、y=5〜8
5、z=5〜85、好ましくはx=40〜80、y=1
0〜50、z=10〜50の範囲で使用される。
される繰り返し構造単位を有する樹脂の好ましい分子量
は重量平均で1,000〜200,000であり、更に
好ましくは3,000〜50,000の範囲で使用され
る。分子量分布は1〜10であり、好ましくは1〜3、
更に好ましくは1〜1.5の範囲のものが使用される。
分子量分布が小さいものほど、解像度、レジスト形状、
及びレジストパターンの側壁がスムーズであり、ラフネ
ス性に優れる。一般式(a)で表される繰り返し構造単
位の含有量は、全体の樹脂に対して、5〜100モル
%、好ましくは10〜90モル%である。
れる構造単位を含有するアルカリ可溶性樹脂は、Macrom
olecules (1995), 28(11), 3787〜3789, Polym. Bull.
(Berlin)(1990), 24(4), 385〜389,特開平8−2863
75に記載されている方法により合成することができ
る。即ち、ラジカル重合もしくはリビングアニオン重合
法により目的のアルカリ可溶性樹脂を得ることができ
る。これらの樹脂は1種で使用しても良いし、複数を混
合して用いても良い。
ションクロマトグラフィーのポリスチレン換算値をもっ
て定義される。アルカリ可溶性樹脂のアルカリ溶解速度
は、0.261Nテトラメチルアンモニウムハイドロオ
キサイド(TMAH)で測定(23℃)して20Å/秒
以上のものが好ましい。特に好ましくは200Å/秒以
上のものである。本発明において、一般式(a)で示さ
れる繰り返し単位を有するアルカリ可溶性樹脂は、単独
で用いても良いが、他のアルカリ可溶性樹脂を併用する
こともできる。使用比率は一般式(a)で示される繰り
返し単位を有するアルカリ可溶性樹脂100重量部に対
してそれ以外の他のアルカリ可溶性樹脂を最大100重
量部まで併用することができる。以下に併用できるアル
カリ可溶性樹脂を例示する。例えばノボラック樹脂、水
素化ノボラツク樹脂、アセトン−ピロガロール樹脂、ス
チレン−無水マレイン酸共重合体、カルボキシル基含有
メタクリル系樹脂及びその誘導体を挙げることができる
が、これらに限定されるものではない。樹脂(B)の添
加量は組成物の全固形分に対し、30〜95重量%、好
ましくは40〜90重量%、更に好ましくは50〜80
重量%の範囲で使用される。
合物としては、(A)成分から発生した酸により水を発
生するもので、付加反応及び/又は極性変換を起こすも
のが好ましい。ここで、付加反応とは、2種以上の分子
が直接結合する反応のことを意味する。本発明において
は、本発明のレジスト組成物中の構成成分(アルカリ可
溶性樹脂等)と(C)成分が付加反応を起こすことが好
ましい。また、本発明の(C)酸の作用により水を発生
する化合物は、(A)成分から発生した酸により、
(B)成分と付加する作用を有するものが好ましい。ま
た、極性変換とは、本発明を例にとると、水酸基のよう
なアルカリ水溶液に対して溶解促進(プロモーション)
作用を有する部位が、二重結合のようなアルカリ水溶液
に対して溶解阻害(インヒビション)作用のある部位に
変換されることを意味する。このようにアルカリ水溶液
に対して溶解阻害(インヒビション)作用のある部位に
変換されることで、(C)の化合物がレジスト膜全体の
アルカリ水溶液に対する溶解性を阻害するものであるこ
とが好ましい。この溶解阻害(インヒビション)作用に
より、アルカリ水溶液に対する溶解性が急激に減少する
ことからネガ化として観察される。(C)酸の作用によ
り水を発生する化合物は、芳香環に直接結合した炭素上
に水酸基を有する二級又は三級アルコール構造を含有す
ることが好ましく、より好ましくは、芳香環に直接結合
した炭素上に水酸基を有する三級アルコール構造を含有
する化合物である。
を発生する化合物は、下記一般式(1)〜(5)で示さ
れる化合物が好ましく例示される。
又は無置換の環状あるいは鎖状アルキル基、水酸基、ア
セトキシ基及び炭素数1〜6のアルコキシ基を表す。R
2は炭素数1〜9の置換又は無置換の環状、鎖状アルキ
ル基を表す。lは1〜4の整数、mは0〜3の整数、n
は1〜3の整数、qは1〜4の整数、rは1〜6の整数
を表す。R1、R2上の置換基としては、炭素数2〜6の
アシル基、アミノ基、アミド基、イミド基、ハロゲン原
子、ハロゲン置換アルキル基、ハロゲン置換アリール
基、アルキルオキシ基、アルケニルオキシ基、アルキル
エステル基、水酸基、カルボキシル基、チオール基、シ
アノ基、ニトロ基、ホルミル基、スルホニル基、スルホ
ンアミド基、アシル基、アシルオキシ基等の置換基が例
示される。
基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec
−ブチル基、tert−ブチル基、ヘキシル基、シクロペン
チル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマン
チル基、トリフルオロメチル基、メトキシ基、エトキシ
基、n−ブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ
基、アセトキシ基が例示されるが、その中でもメチル
基、エチル基、シクロヘキシル基が好ましい。
基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−
ブチル基、tert−ブチル基、ヘキシル基、シクロペンチ
ル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチ
ル基、トリフルオロメチル基が例示されるが、その中で
もメチル基、エチル基、シクロヘキシル基が好ましい。
−C(R1)(R2)OHで置換されていない、縮合環炭
素原子上には、置換基で置換されてもよい。
1〜6の直鎖又は分鎖のアルキレン、炭素数6〜15の
フェニレン、アリーレン、−S−、−S(=O)−、−
S(=O)2―、−S−S−、−O−、−NH2−、及び
それらの組み合わせからなる基を表す。YはCH、N、
又はC(OH)を表す。
上の置換基、及び−C(R1)(R2)OHで置換されて
いない縮合環炭素原子上の置換基としては、炭素数1〜
20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素
数2〜10のアルケニル基、炭素数7〜15のアラルキ
ル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数2〜20
のアシル基、第一級脂肪族アミノ基、第二級脂肪族アミ
ノ基、混成アミン類置換基、芳香族アミン類置換基、複
素環アミン類置換基、アミド基、イミド基、ハロゲン原
子、ハロゲン置換アルキル基、ハロゲン置換アリール
基、アルキルオキシ基、アルケニルオキシ基、アルキル
エステル基、ヘテロ環基、水酸基、カルボキシル基、チ
オール基、シアノ基、ニトロ基、ホルミル基、スルホニ
ル基、スルホンアミド基、アルコキシ基、アシル基、ア
シルオキシ基等の置換基が例示される。以下、これらの
具体例を例示する。
ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル
基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル
基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル
基、tert−アミル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オ
クチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シク
ロヘプチル基、シクロプロピルメチル基、4−メチルシ
クロヘキシル基、シクロヘキシルメチル基、ノルボルニ
ル基、アダマンチル基、デカニル基、ラウリル基、パル
チミル基、ステアリル基等が例示される。
ましく、具体的には、フェニル基、ナフチル基、ビフェ
ニル基、フェナントレニル基、アントラニル基、フルオ
レニル基、ピレン基等や、p−メトキシフェニル基、m
−メトキシフェニル基、o−メトキシフェニル基、エト
キシフェニル基、p−tert−ブトキシフェニル基、
m−tert−ブトキシフェニル基等のアルコキシフェ
ニル基、2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル
基、4−メチルフェニル基、エチルフェニル基、4−t
ert−ブチルフェニル基、4−ブチルフェニル基、ジ
メチルフェニル基等のアルキルフェニル基、メチルナフ
チル基、エチルナフチル基等のアルキルナフチル基、メ
トキシナフチル基、エトキシナフチル基等のアルコキシ
ナフチル基、ジメチルナフチル基、ジエチルナフチル基
等のジアルキルナフチル基、ジメトキシナフチル基、ジ
エトキシナフチル基等のジアルコキシナフチル基等が例
示される。アルケニル基は、炭素数2〜10のものが好
ましく、具体的には、ビニル基、アリル基、プロペニル
基、ブテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基等
が例示される。アラルキル基は、炭素数7〜15のもの
が好ましく、具体的には、ベンジル基、フェニルエチル
基、フェネチル基等が例示される。
ノ基、メチルアミノ基、エチルアミノ基、n−プロピル
アミノ基、イソプロピルアミノ基、n−ブチルアミノ
基、イソブチルアミノ基、sec−ブチルアミノ基、t
ert−ブチルアミノ基、ペンチルアミノ基、tert
−アミルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、ヘキシル
アミノ基、シクロヘキシルアミノ基、ヘプチルアミノ
基、オクチルアミノ基、ノニルアミノ基、デシルアミノ
基、ドデシルアミノ基、セチルアミノ基、メチレンジア
ミノ基、エチレンジアミノ基、テトラエチレンペンタア
ミノ基等が例示される。
メチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジ−n−プロピル
アミノ基、ジイソプロピルアミノ基、ジ−n−ブチルア
ミノ基、ジイソブチルアミノ基、ジ−sec−ブチルア
ミノ基、ジペンチルアミノ基、ジシクロペンチルアミノ
基、ジシクロヘキシルアミノ基、ジヘプチルアミノ基、
ジオクチルアミノ基、ジノニルアミノ基、ジデシルアミ
ノ基、ジドデシルアミノ基、ジセチルアミノ基等が例示
される。
(炭素原子または窒素原子上で置換される)の具体例と
しては、アニリン誘導体(例えばアニリン、N−メチル
アニリン、N−エチルアニリン、N,N′−ジメチルア
ニリン、N,N′−ジエチルアニリン、N−プロピルア
ニリン、2−メチルアニリン、3−メチルアニリン、4
−メチルアニリン、2,6−ジニトロアニリン等)、ジ
フェニルアミン、フェニレンジアミン、ナフチルアミ
ン、ジアミノナフタレン、ピロール誘導体(例えばピロ
ール、2H−ピロール、1−メチルピロール、2,4−
ジメチルピロール、2,4−ジメチルピロール、2,5
−ジメチルピロール等)、オキサゾール誘導体(例えば
オキサゾール、イソオキサゾール等)、チアゾール誘導
体(例えばチアゾール、イソチアゾール等)、イミダゾ
ール誘導体(例えばイミダゾール、4−メチルイミダゾ
ール、4−メチル−2−フェニルイミダゾール等)、ピ
ラゾール誘導体、フラザン誘導体、ピロリン誘導体(例
えばピロリン、2−メチル−1−ピロリン等)、ピロリ
ジン誘導体(例えばピロリジン、N−メチルピロリジ
ン、ピロリジノン、N−メチルピロリドン等)、イミダ
ゾリン誘導体、イミダゾリジン誘導体、ピリジン誘導体
(例えばピリジン、メチルピリジン、エチルピリジン、
プロピルピリジン、ブチルピリジン、4−(1−ブチル
ペンチル)ピリジン、ジメチルピリジン、トリメチルピ
リジン、トリエチルピリジン、フェニルピリジン、3−
メチル−2−フェニルピリジン、4−tert−ブチル
ピリジン、ジフェニルピリジン、メトキシピリジン、ブ
トキシピリジン、ジメトキシピリジン、1−メチル−2
−ピリジン、4−ピロリジノピリジン、1−メチル−4
−フェニルピリジン、2−(1−エチルプロピル)ピリ
ジン、アミノピリジン、ジメチルアミノピリジン等)、
ピリダジン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導
体、ピラゾロン誘導体、ピラゾリジン誘導体、ピペリジ
ン誘導体、ピペラジン誘導体、モルホリン誘導体、イン
ドール誘導体、イソインドール誘導体、1H−インダゾ
ール誘導体、インドリン誘導体、グアニジン誘導体、キ
ノリン誘導体(例えばキノリン、3−キノリンカルボニ
トリル等)、イソキノリン誘導体、シンノリン誘導体、
キナゾリン誘導体、キノキサリン誘導体、フタラジン誘
導体、プリン誘導体、プテリジン誘導体、カルバゾール
誘導体、フェナントリジン誘導体、アクリジン誘導体、
フェナジン誘導体、フェナントロリン誘導体、アデニン
誘導体、アデノシン誘導体、グアニン誘導体、グアノシ
ン誘導体、ウラシル誘導体、ウリジン誘導体等が例示さ
れる。
メチルカルバモイル基、N,N−ジメチルカルバモイル
基、アセトアミド基、N−メチルアセトアミド基、プロ
ピオンアミド基、ベンズアミド基、メタクリルアミド
基、デカニルアミド基、ラウリルアミド基、パルチミル
アミド基、ステアリルアミド基等が例示される。イミド
基としては、フタルイミド基、サクシンイミド基、マレ
イミド基等が例示される。
チルエステル基、エチルエステル基、プロピルエステル
基、イソプロピルエステル基、n−ブチルエステル基、
sec−ブチルエステル基、tert−ブチルエステル
基、ペンチルエステル基、イソペンチルエステル基、t
ert−アミルエステル基、ヘキシルエステル基、ヘプ
チルエステル基、オクチルエステル基、シクロペンチル
エステル基、シクロヘキシルエステル基、シクロヘプチ
ルエステル基、ノルボルニルエステル基、アダマンチル
エステル基等が例示される。
ルオロメチル基、1,1,1−トリフルオロエチル基、
1,1,1−トリクロロエチル基、ノナフルオロブチル
基等が例示される。
ロベンゼン基、クロロベンゼン基、1,2,3,4,5
−ペンタフルオロベンゼン基等が例示される。
しては、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、
イソプロピルオキシ基、n−ブトキシ基、sec−ブト
キシ基、tert−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、イ
ソペンチルオキシ基、tert−アミルオキシ基、ヘキ
シルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、
シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、シ
クロヘプチルオキシ基、ノルボルニルオキシ基、アダマ
ンチルオキシ基、アクリルオキシ基、メタクリルオキシ
基等が例示される。ヘテロ環基としては、チオフェン、
フラン、テトラヒドロフラン、モルホリン、ピラン、テ
トラヒドロピラン、ジオキサン、チオカルバゾール、キ
サンテン基、チオキサンテン基が例示される。
る化合物は、−C(R1)(R2)OHで表される官能基
を3個以上有することが好ましく、特に3、4個有する
ことが好ましい。
の具体例を示すが、本発明の内容がこれらに限定される
ものではない。
発生する化合物は、市販されているものを使用すること
ができ、例えば本州化学工業株式会社、東京化成工業株
式会社、Sigma-Aldrich Co.等から販売されているもの
を使用できる。
記酸の作用により水を発生する化合物とともに、水を発
生しない、酸により架橋する化合物(以下、適宜、酸架
橋剤又は単に架橋剤と称する)を使用することが好まし
い。これにより、レジスト組成物液の溶解時のパーティ
クルの発生を低減できる。ここでは公知の酸架橋剤を有
効に使用することができる。好ましくは、ヒドロキシメ
チル基、アルコキシメチル基、アシルオキシメチル基、
又はアルコキシメチルエーテル基を1個以上、より好ま
しくは2〜16個、更に好ましくは4〜10個有する化
合物あるいは樹脂、又はエポキシ化合物である。
シルオキシメチル化メラミン化合物あるいは樹脂、アル
コキシメチル化、アシルオキシメチル化ウレア化合物あ
るいは樹脂、ヒドロキシメチル化、アルコキシメチル
化、アシルオキシメチル化フェノール化合物あるいは樹
脂、及びアルコキシメチルエーテル化フェノール化合物
あるいは樹脂等が挙げられる。
好ましくは、分子量が1200以下、分子内にベンゼン
環を3〜5個含み、さらにヒドロキシメチル基またはア
ルコキシメチル基を合わせて2個以上有し、そのヒドロ
キシメチル基、アルコキシメチル基を少なくともいずれ
かのベンゼン環に集中させ、あるいは振り分けて結合し
てなるフェノール誘導体を挙げることができる。このよ
うなフェノール誘導体を用いることにより、本発明の効
果をより顕著にすることができる。ベンゼン環に結合す
るアルコキシメチル基としては、炭素数6個以下のもの
が好ましい。具体的にはメトキシメチル基、エトキシメ
チル基、n−プロポキシメチル基、i−プロポキシメチ
ル基、n−ブトキシメチル基、i−ブトキシメチル基、
sec−ブトキシメチル基、t−ブトキシメチル基が好
ましい。さらに、2−メトキシエトキシ基及び、2−メ
トキシ−1−プロピル基の様に、アルコキシ置換された
アルコキシ基も好ましい。これらのフェノール誘導体の
内、特に好ましいものを以下に挙げる。
っていてもよく、ヒドロキシメチル基、メトキシメチル
基又はエトキシメチル基を示す。) ヒドロキシメチル基を有するフェノール誘導体は、対応
するヒドロキシメチル基を有さないフェノール化合物
(上記式においてL1〜L8が水素原子である化合物)と
ホルムアルデヒドを塩基触媒下で反応させることによっ
て得ることができる。この際、樹脂化やゲル化を防ぐた
めに、反応温度を60℃以下で行うことが好ましい。具
体的には、特開平6−282067号、特開平7−64
285号等に記載されている方法にて合成することがで
きる。
導体は、対応するヒドロキシメチル基を有するフェノー
ル誘導体とアルコールを酸触媒下で反応させることによ
って得ることができる。この際、樹脂化やゲル化を防ぐ
ために、反応温度を100℃以下で行うことが好まし
い。具体的には、欧州特許EP632003A1等に記
載されている方法にて合成することができる。このよう
にして合成されたヒドロキシメチル基またはアルコキシ
メチル基を有するフェノール誘導体は、保存時の安定性
の点で好ましいが、アルコキシメチル基を有するフェノ
ール誘導体は保存時の安定性の観点から特に好ましい。
ヒドロキシメチル基またはアルコキシメチル基を合わせ
て2個以上有し、いずれかのベンゼン環に集中させ、あ
るいは振り分けて結合してなるこのようなフェノール誘
導体は、単独で使用してもよく、また2種以上を組み合
わせて使用してもよい。
コキシメチル基、若しくはN−アシルオキシメチル基を
有する化合物としては、欧州特許公開(以下、「EP−
A」と記載する)第0,133,216号、西独特許第
3,634,671号、同第3,711,264号に開
示された単量体及びオリゴマー−メラミン−ホルムアル
デヒド縮合物並びに尿素−ホルムアルデヒド縮合物、E
P−A第0,212,482号に開示されたアルコキシ
置換化合物等に開示されたベンゾグアナミン−ホルムア
ルデヒド縮合物等が挙げられる。更に好ましい例として
は、例えば、少なくとも2個の遊離N−ヒドロキシメチ
ル基、N−アルコキシメチル基、若しくはN−アシルオ
キシメチル基を有するメラミン−ホルムアルデヒド誘導
体が挙げられ、中でもN−アルコキシメチル誘導体が特
に好ましい。
上のエポキシ基を含む、モノマー、ダイマー、オリゴマ
ー、ポリマー状のエポキシ化合物を挙げることができ
る。例えば、ビスフェノールAとエピクロルヒドリンと
の反応生成物、低分子量フェノール−ホルムアルデヒド
樹脂とエピクロルヒドリンとの反応生成物等が挙げられ
る。その他、米国特許第4,026,705号公報、英
国特許第1,539,192号公報に記載され、使用さ
れているエポキシ樹脂を挙げることができる。
と、上記架橋剤の総量は、全レジスト組成物固形分中、
一般的に3〜65重量%、好ましくは5〜50重量%の
添加量で用いられる。架橋剤の添加量が3重量%未満で
あると残膜率が低下し、また、65重量%を越えると解
像力が低下し、更にレジスト液の保存時の安定性の点で
余り好ましくない。
より水を発生する化合物に、例えば(i)、(ii)、
(iii)のような(C)酸の作用により水を発生する化
合物以外の、(G)酸の作用により架橋反応する架橋剤
を併用することもできる。(C)と(G)の架橋剤の比
率は、重量比で100/0〜20/80、好ましくは90/10
〜40/60、更に好ましくは80/20〜50/50で
ある。
化合物を含有する。例えば以下の構造を有するものが挙
げられる。
独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数
1〜6のアミノアルキル基、炭素数1〜6のヒドロキシ
アルキル基又は炭素数6〜20の置換もしくは非置換の
アリール基であり、ここで、R251とR252は互いに結合
して環を形成してもよい。
256は、各々独立に、炭素数1〜6のアルキル基を示
す) 更に好ましい化合物は、環中に窒素原子を含有する3〜
18環員数の脂環式アミン、置換もしくは無置換のイン
ドリン、縮合環が縮合した環中に窒素原子を含有する4
〜9環員数の脂環式アミン、置換もしくは無置換のピラ
ゾール、置換もしくは無置換のイミダゾール、置換もし
くは無置換のトリアゾール、置換もしくは無置換のテト
ラゾール、置換もしくは無置換のイソキサゾール、置換
もしくは無置換のオキサゾール、置換もしくは無置換の
チアゾール、置換もしくは無置換のインドール、置換も
しくは無置換のカルバゾール、置換もしくは無置換のイ
ンダゾール、置換もしくは無置換のベンツイミダゾー
ル、置換もしくは無置換のベンゾトリアゾール、置換も
しくは無置換のピリミジン、置換もしくは無置換のピラ
ジン等が挙げられる。これにより、解像力が一層向上す
る。
8環員数の脂環式アミンとしては、骨格として、後述の
具体的化合物例(10−1)〜(10−124)、で示
した各構造中における環中に窒素原子を含有する3〜1
8環員数の脂環を挙げることができる。縮合環が縮合し
た環中に窒素原子を含有する4〜9環員数の脂環式アミ
ンとしては、骨格として、後述の具体的化合物例(11
−1)〜(11−4)、(12−1)〜(12−5)で
示した各構造中における縮合環が縮合した環中に窒素原
子を含有する4〜9環員数の脂環を挙げることができ
る。
数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール
基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数7〜15の
アラルキル基、第1級の脂肪族アミン置換基、第2級の
脂肪族アミン置換基、炭素数1〜20のアルコキシ基、
炭素数2〜20のアシル基、アミド基、イミド基、エス
テル基、ハロゲン原子、ハロゲン置換アルキル基、ハロ
ゲン置換アリール基、アルキルオキシ基、アルケニルオ
キシ基、ヘテロ環基、水酸基、チオール基、シアノ基、
ニトロ基、ホルミル基、スルホンアミド基、アシル基、
アシルオキシ基等の置換基が例示される。
は、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル
基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチ
ル基、ペンチル基、イソペンチル基、tert−アミル
基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、シクロペン
チル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロ
プロピルメチル基、4−メチルシクロヘキシル基、シク
ロヘキシルメチル基、ノルボルニル基、アダマンチル
基、デカニル基、ラウリル基、パルチミル基、ステアリ
ル基、1,2−不飽和シクロペンチル基、1,2−不飽和
シクロヘキシル基、1,2−不飽和シクロヘプチル基が
例示される。アルキル基は更にアミノ基、ヒドロキシル
基、アルキルオキシ基、フェニル基で置換されてもよ
い。この場合、具体的には、ヒドロキシメチル基、2−
ヒドロキシエチル基、アミノメチル基、2-アミノエチ
ル基、3−アミノプロピル基、4−アミノブチル基、メ
トキシメチル基、フェニルメチル基が例示される。ま
た、隣接する炭素上に置換したアルキル基どうしが連結
して環を形成してもよい。この場合、形成する環はシク
ロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘ
プタン、シクロオクタンが例示される。
は、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フェナン
トレニル基、アントラニル基、フルオレニル基、ピレン
基等や、p−メトキシフェニル基、m−メトキシフェニ
ル基、o−メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、
p−tert−ブトキシフェニル基、m−tert−ブ
トキシフェニル基等のアルコキシフェニル基、2−メチ
ルフェニル基、3−メチルフェニル基、4−メチルフェ
ニル基、エチルフェニル基、4−tert−ブチルフェ
ニル基、4−ブチルフェニル基、ジメチルフェニル基等
のアルキルフェニル基、メチルナフチル基、エチルナフ
チル基等のアルキルナフチル基、メトキシナフチル基、
エトキシナフチル基等のアルコキシナフチル基、ジメチ
ルナフチル基、ジエチルナフチル基等のジアルキルナフ
チル基、ジメトキシナフチル基、ジエトキシナフチル基
等のジアルコキシナフチル基、4−ヒドロキシフェニル
基、2−ヒドロキシフェニル基等のヒドロキシフェニル
基や、4−アミノフェニル基、2−アミノフェニル基等
のアミノフェニル基、トリル基、4−アミルフェニル基
が例示される。
好ましく、具体的には、ビニル基、アリル基、プロペニ
ル基、ブテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基
等が例示される。アラルキル基は、炭素数7〜15のも
のが好ましく、具体的には、ベンジル基、フェニルエチ
ル基、フェネチル基等が例示される。
体的にはアミノ基、メチルアミノ基、エチルアミノ基、
n−プロピルアミノ基、イソプロピルアミノ基、n−ブ
チルアミノ基、イソブチルアミノ基、sec−ブチルア
ミノ基、tert−ブチルアミノ基、ペンチルアミノ
基、tert−アミルアミノ基、シクロペンチルアミノ
基、ヘキシルアミノ基、シクロヘキシルアミノ基、ヘプ
チルアミノ基、オクチルアミノ基、ノニルアミノ基、デ
シルアミノ基、ドデシルアミノ基、セチルアミノ基、メ
チレンジアミノ基、エチレンジアミノ基、テトラエチレ
ンペンタアミノ基等が例示される。
具体的には、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジ
−n−プロピルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、ジ
−n−ブチルアミノ基、ジイソブチルアミノ基、ジ−s
ec−ブチルアミノ基、ジペンチルアミノ基、ジシクロ
ペンチルアミノ基、ジシクロヘキシルアミノ基、ジヘプ
チルアミノ基、ジオクチルアミノ基、ジノニルアミノ
基、ジデシルアミノ基、ジドデシルアミノ基、ジセチル
アミノ基等が例示される。
メチルカルバモイル基、N,N−ジメチルカルバモイル
基、アセトアミド基、N−メチルアセトアミド基、プロ
ピオンアミド基、ベンズアミド基、メタクリルアミド
基、デカニルアミド基、ラウリルアミド基、パルチミル
アミド基、ステアリルアミド基等が例示される。
チルエステル基、エチルエステル基、プロピルエステル
基、イソプロピルエステル基、n−ブチルエステル基、
sec−ブチルエステル基、tert−ブチルエステル
基、ペンチルエステル基、イソペンチルエステル基、t
ert−アミルエステル基、ヘキシルエステル基、ヘプ
チルエステル基、オクチルエステル基、シクロペンチル
エステル基、シクロヘキシルエステル基、シクロヘプチ
ルエステル基、ノルボルニルエステル基、アダマンチル
エステル基等が例示される。
メチル基、トリフルオロメチル基、1,1,1−トリフ
ルオロエチル基、1,1,1−トリクロロエチル基、ノ
ナフルオロブチル基等が例示される。
ロベンゼン基、クロロベンゼン基、ブロモベンゼン基、
ヨードベンゼン基、2―フッ化フェニル基、3―フッ化
フェニル基、4―フッ化フェニル基、2,3,5,6―フッ化
フェニル基、2,3,4,5,6―フッ化フェニル基が例示され
る。
しては、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、
イソプロピルオキシ基、n−ブトキシ基、sec−ブト
キシ基、tert−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、イ
ソペンチルオキシ基、tert−アミルオキシ基、ヘキ
シルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、
シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、シ
クロヘプチルオキシ基、ノルボルニルオキシ基、アダマ
ンチルオキシ基、アクリルオキシ基、メタクリルオキシ
基等が例示される。
フルオロアセチル基、ベンゾイル基、ナフタレノイル基
が例示される。
以下化合物10−1〜化合物26−31が挙げられる。
シクロ〔4.3.0〕ノナ−5−エン、1,8−ジアザビ
シクロ〔5.4.0〕ウンデカ−7−エン、1,4−ジア
ザビシクロ〔2.2.2〕オクタン、ヘキサメチレンテト
ラミン、ピラゾール類、イミダゾール類、ピリミジン
類、CHMETU等の3級モルホリン類、キヌクリジ
ン、(−)−スパルテイン(前述の化合物No.10−9
8)、2,8−ジメチル−6H,12H−5,11−メ
タノジベンゾ[b,f][1,5]ジアゾシン(前述の
化合物No.12−5)、ジュロリジン等を挙げることが
できる。
5−ジアザビシクロ〔4.3.0〕ノナ−5−エン、
1,8−ジアザビシクロ〔5.4.0〕ウンデカ−7−
エン、1,4−ジアザビシクロ〔2.2.2〕オクタ
ン、ヘキサメチレンテトラミン、CHMETU、キヌク
リジン、(−)−スパルテイン(前述の化合物No.10
−98)、2,8−ジメチル−6H,12H−5,11
−メタノジベンゾ[b,f][1,5]ジアゾシン(前
述の化合物No.12−5)、ジュロリジンが好ましい。
は、単独であるいは2種以上組み合わせて用いられる。
使用量は、レジスト組成物の全組成物の固形分に対し、
通常、0.001〜10重量%、好ましくは0.01〜
5重量%である。0.001重量%未満では上記塩基性
化合物の添加の効果が得られない。一方、10重量%を
超えると感度の低下や非露光部の現像性が悪化する傾向
がある。
界面活性剤、好ましくは、フッ素系界面活性剤、シリコ
ン系界面活性剤及びフッ素原子と珪素原子の両方を含有
する界面活性剤のいずれか、あるいは2種以上を含有す
る。
62-36663号、特開昭61-226746号、特開昭61-226745号、
特開昭62-170950号、特開昭63-34540号、特開平7-23016
5号、特開平8-62834号、特開平9-54432号、特開平9-598
8号、米国特許5405720号、同5360692号、同5529881号、
同5296330号、同5436098号、同5576143号、同5294511
号、同5824451号記載、等に記載の界面活性剤を挙げる
ことができ、下記市販の界面活性剤をそのまま用いるこ
ともできる。市販の界面活性剤として、例えばエフトッ
プEF301、EF303、(新秋田化成(株)製)、フロラードFC43
0、431(住友スリーエム(株)製)、メガファックF171、F1
73、F176、F189、R08(大日本インキ(株)製)、サー
フロンS−382、SC101、102、103、104、105、106(旭硝
子(株)製)、トロイゾルS-366(トロイケミカル
(株)製)等のフッ素系界面活性剤又はシリコン系界面
活性剤を挙げることができる。またポリシロキサンポリ
マーKP−341(信越化学工業(株)製)もシリコン系界
面活性剤として用いることができる。
剤としては、具体的には、ポリオキシエチレンラウリル
エーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポ
リオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレン
オレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエー
テル類、ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテ
ル、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル等の
ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類、ポリオ
キシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマ
ー類、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパル
ミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモ
ノオレエート、ソルビタントリオレエート、ソルビタン
トリステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル類、ポ
リオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキ
シエチレンソルビタンモノパルミテ−ト、ポリオキシエ
チレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレ
ンソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレンソル
ビタントリステアレート等のポリオキシエチレンソルビ
タン脂肪酸エステル類等のノニオン系界面活性剤等を挙
げることができる。
及びシリコン系界面活性剤)の配合量は、本発明の組成
物中の固形分を基準として、通常0.001重量%〜2
重量%、好ましくは0.01重量%〜1重量%である。
これらの界面活性剤は単独で添加してもよいし、また、
いくつかの組み合わせで添加することもできる。
の他の成分 本発明のネガ型レジスト組成物には必要に応じて、更に
染料などを含有させることができる。
体的にはオイルイエロー#101、オイルイエロー#1
03、オイルピンク#312、オイルグリーンBG、オ
イルブルーBOS,オイルブルー#603、オイルブラ
ックBY、オイルブラックBS、オイルブラックT−5
05(以上オリエント化学工業株式会社製)、クリスタ
ルバイオレット(CI42555)、メチルバイオレッ
ト(CI42535)、ローダミンB(CI45170
B)、マラカイトグリーン(CI42000)、メチレ
ンブルー(CI52015)等を挙げることができる。
溶媒に溶かして支持体上に塗布する。ここで使用する溶
媒としては、(i)プロピレングリコールモノメチルエ
ーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、酢
酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、エチレングリコー
ル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレン
グリコールモノエチルエーテルに代表されるアルコール
溶媒及び、(ii)エチレンクロライド、シクロヘキサ
ノン、シクロペンタノン、2−ヘプタノン、γ−ブチロ
ラクトン、メチルエチルケトン、2−メトキシエチルア
セテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセ
テート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテ
ート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテ
ート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテ
ート、トルエン、メトキシプロピオン酸メチル、エトキ
シプロピオン酸エチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸
エチル、ピルビン酸プロピル、N,N−ジメチルホルム
アミド、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリド
ン、テトラヒドロフラン、プロピレンカーボネートに代
表される非アルコール溶媒が使用され、特に(i)アル
コール溶媒が好ましく使用される。 (i)アルコール溶媒は、(C)酸の作用により水を発
生する化合物の溶解性が良い。また、上述した溶媒を単
独で使用しても、複数混合して使用してもよい。(i
i)非アルコール溶媒には、すそ引き形状を低減する
等、プロファイルの改善や面内均一性向上に効果があ
り、混合して使用する場合、特に(i)アルコール溶媒
と(ii)非アルコール溶媒からそれぞれ少なくとも一
種づつ選ばれる、2種以上組み合わせたものが好ましく
使用される。(i)アルコール溶媒と(ii)非アルコ
ール溶媒の混合比率は、99.9/0.1〜10/90、
好ましくは95/5〜20/80、更に好ましくは90/
10〜40/60である。
スト膜上へのパターン形成工程は、基板(例:シリコン
/二酸化シリコン皮覆、ガラス基板、ITO基板等の透
明基板等)上に、本発明のネガ型フォトレジスト組成物
を塗布し成膜してネガ型レジスト膜を形成する。ここ
で、成膜したネガ型レジスト膜が、以下のi)の特性を
有することが好ましい。これにより、減圧条件下での引
き置きによる線幅変動を低減できる。i)1.0×10
-3 Torr以下の減圧条件下における電子線又はX線
の照射時に潜像が形成される。
は、膜厚300nmのレジスト膜に、縦×横1cm角の
方形の繰り返しレジストパターンを各々の方形ごとに照
射量を変化させて照射パターンを形成する場合におい
て、照射量20μC/cm2以上で照射された方形パタ
ーンにおいて目視により潜像が確認できることを示す。
好ましくは15μC/cm2以上、更に好ましくは10
μC/cm2以上、特に好ましくは6μC/cm2以上の
パターンが目視で確認できることが好ましい。ここで、
照射量の上限としては50μC/cm2である。照射量
がより少ないパターンで潜像を目視で確認できるレジス
ト膜を形成できる組成物程、減圧条件下での引き置きに
よる線幅変動が低減できる傾向にある。
下)又はX線描画装置を用いて照射を行い、加熱、現
像、リンス、乾燥することにより良好なレジストパター
ンを形成することができる。
像液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭
酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウ
ム、アンモニア水等の無機アルカリ類、エチルアミン、
n−プロピルアミン等の第一アミン類、ジエチルアミ
ン、ジ−n−ブチルアミン等の第二アミン類、トリエチ
ルアミン、メチルジエチルアミン等の第三アミン類、ジ
メチルエタノールアミン、トリエタノーアミン等のアル
コ−ルアミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシ
ド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、コリン等
の第四級アンモニウム塩、ピロール、ピペリジン等の環
状アミン類、等のアルカリ類の水溶液を使用することが
できる。更に、上記アルカリ類の水溶液にイソプロピル
アルコール等のアルコール類、ノニオン系等の界面活性
剤を適当量添加して使用することもできる。これらの現
像液の中で好ましくは第四アンモニウム塩、更に好まし
くは、テトラメチルアンモニウムヒドロオキシド、コリ
ンである。
するが、本発明の内容がこれにより限定されるものでは
ない。
4−メトキシスチレン0.8g(0.006モル)を1
−メトキシ−2−プロパノール30mlに溶解し、窒素
気流及び撹拌下、70℃にて重合開始剤2,2’−アゾ
ビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)(和光純薬工
業(株)製;商品名V−65)50mg、4−アセトキ
シスチレン9.1g(0.056モル)、4−メトキシ
スチレン1.9g(0.014モル)の1−メトキシ−
2−プロパノール70ml溶液を2時間かけて滴下し
た。2時間後開始剤50mgを追加し、更に2時間反応
を行った。その後90℃に昇温し撹拌を1時間続けた。
反応液を放冷後、イオン交換水1Lに激しく撹拌しなが
ら投入することにより、白色樹脂を析出させた。得られ
た樹脂を乾燥後、メタノール100mLに溶解し、25
%テトラメチルアンモニウムヒドロキシドを加え、樹脂
中のアセトキシ基を加水分解した後、塩酸水溶液にて中
和して白色樹脂を析出させた。イオン交換水にて水洗、
減圧下で乾燥後、本発明の樹脂a−(29)11.6g
を得た。GPCにて分子量を測定したところ、重量平均
(Mw:ポリスチレン換算)で9,200、分散度(M
w/Mn)で2.2であった。またNMR測定にて組成
比を算出したところ、モル比でx/y=80/20であ
った。
0,500、Mw/Mn=1.2)をアセトン100m
lに溶解し、ピリジン2.0gを加え、無水酢酸1.3
gを添加し、撹拌下50℃にて3時間反応させた。反応
液をイオン交換水1Lに激しく撹拌しながら投入するこ
とにより、白色樹脂を析出させた。得られた樹脂を減圧
下で乾燥後、本発明の樹脂a−(39)12.2gを得
た。GPCにて分子量を測定したところ、重量平均(M
w:ポリスチレン換算)で11,400、分散度(Mw
/Mn)で1.2であった。またNMR測定にて組成比
を算出したところ、モル比でx/y(4−ヒドロキシス
チレン/4−アセトキシスチレン)=88/12であっ
た。
シ]エチルメタクリレート3.8g(0.015モ
ル)、2−ヒドロキシエチルアクリレート1.0g
(0.009モル)、アクリロニトリル0.3g(0.
006モル)を1−メトキシ−2−プロパノール30m
lに溶解し、窒素気流及び撹拌下、70℃にて重合開始
剤2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリ
ル)(和光純薬工業(株)製;商品名V−65)50m
g、2−[(4’−ヒドロキシフェニル)カルボニルオ
キシ]エチルメタクリレート8.8g(0.035モ
ル)、2−ヒドロキシエチルアクリレート2.4g
(0.021モル)、アクリロニトリル0.7g(0.
014モル)の1−メトキシ−2−プロパノール70m
l溶液を2時間かけて滴下した。2時間後開始剤50m
gを追加し、更に2時間反応を行った。その後90℃に
昇温し撹拌を1時間続けた。反応液を放冷後、イオン交
換水1Lに激しく撹拌しながら投入することにより、白
色樹脂を析出させた。得られた樹脂を減圧下で乾燥後、
本発明の樹脂a−(91)15.8gを得た。GPCに
て分子量を測定したところ、重量平均(Mw:ポリスチ
レン換算)で11,000、分散度(Mw/Mn)で
1.5であった。またNMR測定にて組成比を算出した
ところ、モル比でx/y/z=60/30/10であっ
た。以下、同様にして本発明(B)の樹脂を合成した。
チル〕−4−〔α,α−ビス(4−ヒドロキシフェニ
ル)エチル〕ベンゼン20g(本州化学工業(株)製T
risp−PA)を10%水酸化カリウム水溶液に加
え、撹拌、溶解した。次にこの溶液を撹伴しながら、3
7%ホルマリン水溶液60mlを室温下で1時間かけて
徐々に加えた。さらに室温下で6時間撹伴した後、希硫
酸水溶液に投人した。析出物をろ過し、十分水洗した
後、メタノール30mlより再結晶することにより、下
記構造のヒドロキシメチル基を有するフェノール誘導体
〔HM−1]の白色粉末20gを得た。純度は92%で
あった(液体クロマトグラフィー法)。
ノール誘導体〔HM−1〕20gを1リットルのメタノ
ールに加え、加熱撹拌し、溶解した。次に、この溶液に
濃硫酸1mlを加え、12時間加熱還流した。反応終了
後、反応液を冷却し、炭酸カリウム2gをを加えた。こ
の混合物を十分濃縮した後、酢酸エチル300mlを加
えた。この溶液を水洗した後、濃縮乾固させることによ
り、下記構造のメトキシメチル基を有するフェノール誘
導体〔MM−1〕の白色固体22gを得た。純度は90
%であった(液体クロマトグラフィー法)。
誘導体を合成した。
ジスト組成物を調整した。
商標)フィルターで濾過した後、スピンコーターにより
ヘキサメチルジシラザン処理を施したシリコンウェハー
上に塗布し、110℃、90秒間真空密着型のホットプ
レート上で加熱乾燥して、膜厚0.3μmのレジスト膜
を得た。
(3)、(25)、(27)、(31)、(35)、
(39)、(57)、(91)、(93)の組成(モル
比)及び分子量は以下の通りである。
成分、(F)成分及び溶剤を2種使用の場合、及び
(C)と(G)成分を併用する場合の比は重量比であ
る。また、架橋剤CL−1、CL−2、溶剤、塩基性化
合物および界面活性剤は以下のものである。
示した。界面活性剤は以下のとおりである。 W1:メガファックF176(大日本インキ化学工業
(株)製)(フッ素系)、 W2:メガファックR08(大日本インキ化学工業
(株)製)(フッ素及びシリコーン系)、 W3:ポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学
工業(株)製)、 W4:ポリオキシエチレントリフェニルエーテル、 W5:トロイゾルS−366(トロイケミカル(株)
製)、
ート、 S2:プロビレングリコールモノメチルエーテルプロピ
オネート、 S3:乳酸エチル、 S4:酢酸ブチル、 S5:2−ヘプタノン、 S6:プロピレングリコールモノメチルエーテル、 S7:エトキシチルプロピオネート、 S8:γ−ブチロラクトン、 S9:エチレンカーボネート、 S10:プロピレンカーボネート、 S11:シクロヘキサノン
V)を用いて照射を行った。照射後にそれぞれ110℃
の真空吸着型ホットプレートで60秒間加熱を行い、
2.38%テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイ
ド(TMAH)水溶液で60秒間浸漬し、30秒間水で
リンスして乾燥した。得られたパターンの断面形状を走
査型電子顕微鏡により観察した。
μmライン(ライン:スペース=1:1)を解像する時
の最小照射エネルギーを感度とし、その照射量における
限界解像力(ラインとスペースが分離解像)を解像力と
した。0.15μmライン(ライン:スペース=1:
1)が解像しないものついては限界の解像力を解像力と
し、その時の照射エネルギーを感度とした。
成物溶液を塗布し焼成して形成したレジスト被膜に、
0.15μmのラインアンドスペースパターンが設計ど
うりにパターン形成できる放射線照射量(例えば電子線
照射量:6μC/cm2)を減圧条件下(1.6×10-6 Tor
r)で照射し、放射線照射の工程までを行ったウェハー
を、2時間放射線照射時と同じ減圧条件下で放置した。
ついで放射線照射後の焼成に続いて現像し、0.15μ
mラインアンドスペースパターンの設計寸法からのずれ
を測定した。 |設計寸法−実寸法|/設計寸法×100(%) 値が小さいほど良好であると判断した。
調整したネガ型レジスト組成物溶液についての調液直後
の液中のパーティクルを、リオン製パーティクルカウン
ターにてカウントした。 [潜像が目視で確認できた最低照射量]潜像が目視で確
認できた最低照射量は、電子線の照射量を変化させてマ
スクパターンにより照射された部分が目視で確認できる
(色の変化)最低照射量で評価した。
ト組成物は、比較例に比べ、パターンプロファイル、感
度、解像力が著しく優れ且つ減圧条件下のPED安定性
を改善できることが判る。
成を用い、上記と同様にして作成したレジスト膜に対
し、100KeVの加速電圧の条件で、電子線描画装置
を用いて照射を行った。照射後に上記実施例と同様に加
熱、現像、リンスを行い、得られたパターンを走査型電
子顕微鏡により観察した。上記実施例と同様に評価した
結果を表5に示した。
組成物は、比較例9の組成物に対して、高加速電圧での
電子線照射においても、良好なパターンプロファイル、
感度、解像力を有し且つ減圧条件下のPED安定性を改
善できることが判る。
ても、矩形パターンプロファイル、高感度、高解像、減
圧条件下における引き置き時の線幅変化の小さいネガ型
レジスト組成物を提供できる。
Claims (7)
- 【請求項1】(A)電子線又はX線の照射により、酸を
発生する化合物、 (B)アルカリ水溶液に可溶な樹脂、 (C)酸の作用により水を発生する化合物、 (D)溶剤、 (E)界面活性剤、及び (F)塩基性化合物 を含有することを特徴とする電子線又はX線用ネガ型レ
ジスト組成物。 - 【請求項2】(C)酸の作用により水を発生する化合物
は、酸の作用により水を発生後、付加反応及び/又は極
性変換を起こす化合物であることを特徴とする請求項1
に記載の電子線又はX線用ネガ型レジスト組成物。 - 【請求項3】(C)酸の作用により水を発生する化合物
は、芳香環に直接結合した炭素上に水酸基を有する二級
又は三級アルコール構造を含有することを特徴とする請
求項1又は2に記載の電子線又はX線用ネガ型レジスト
組成物。 - 【請求項4】(C)酸の作用により水を発生する化合物
は、芳香環に直接結合した炭素上に水酸基を有する三級
アルコール構造を含有することを特徴とする請求項1〜
3のいずれかに記載の電子線又はX線用ネガ型レジスト
組成物。 - 【請求項5】(F)塩基性化合物が、環中に窒素原子を
含有する3〜18環員数の脂環式アミン、置換もしくは
無置換のインドリン、縮合環が縮合した環中に窒素原子
を含有する4〜9環員数の脂環式アミン、置換もしくは
無置換のピラゾール、置換もしくは無置換のイミダゾー
ル、置換もしくは無置換のトリアゾール、置換もしくは
無置換のテトラゾール、置換もしくは無置換のイソキサ
ゾール、置換もしくは無置換のオキサゾール、置換もし
くは無置換のチアゾール、置換もしくは無置換のインド
ール、置換もしくは無置換のカルバゾール、置換もしく
は無置換のインダゾール、置換もしくは無置換のベンツ
イミダゾール、置換もしくは無置換のベンゾトリアゾー
ル、置換もしくは無置換のピリミジン、及び置換もしく
は無置換のピラジンの群から選ばれる少なくとも1種で
あることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記
載の電子線又はX線用ネガ型レジスト組成物。 - 【請求項6】 更に(C)酸の作用により水を発生する
化合物以外の、(G)酸の作用により架橋反応する架橋
剤を含有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか
に記載の電子線又はX線用ネガ型レジスト組成物。 - 【請求項7】 電子線又はX線用レジスト組成物を塗布
し、成膜したネガ型レジスト膜が、以下のi)の特性を
有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に
記載の電子線又はX線用ネガ型レジスト組成物。i)
1.0×10-3 Torr以下の減圧条件下における電
子線又はX線の照射時に潜像が形成される。
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