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JP2960656B2 - ポジ型レジスト組成物 - Google Patents

ポジ型レジスト組成物

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JP2960656B2
JP2960656B2 JP6286168A JP28616894A JP2960656B2 JP 2960656 B2 JP2960656 B2 JP 2960656B2 JP 6286168 A JP6286168 A JP 6286168A JP 28616894 A JP28616894 A JP 28616894A JP 2960656 B2 JP2960656 B2 JP 2960656B2
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acid
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polyhydroxystyrene
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和行 新田
悦子 井口
与日 坂井
和史 佐藤
寿昌 中山
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ポジ型レジスト組成
物、さらに詳しくは、高感度、高解像性で、かつ耐熱性
及び断面形状の良好なレジストパターンを形成できるd
eep−UVやエキシマレーザー用レジストとして有用
な化学増幅型のポジ型レジスト組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ICやLSIなどの半導体デバイ
スの製造プロセスにおいては、ホトレジスト組成物を用
いたリソグラフイーによる微細加工がなされている。こ
れはシリコンウエーハ上にホトレジスト組成物の薄膜を
形成し、その上に半導体デバイスのパターンが描かれた
マスクパターンを介して紫外線などの活性光線を照射
後、現像して得られたレジストパターンを保護膜として
該シリコンウエーハをエッチングする方法である。そし
て、この方法において用いられる好適なホトレジスト組
成物としては、被膜形成用のアルカリ可溶性ノボラック
樹脂に、キノンジアジド基含有化合物から成る感光成分
を組み合せたポジ型ホトレジスト組成物が知られてい
る。
【0003】ところが、近年、半導体デバイスの高集積
度化が急速に高まり、超LSIなどの製造においてはサ
ブミクロン領域やクオーターミクロン領域の超微細パタ
ーンの加工精度が要求されるようになってきた。それに
伴って露光波長もg線からi線、deep−UVに、さ
らにはKrFレーザーなどのエキシマレーザーといった
短波長化の傾向にあり、現在ではdeep−UVやエキ
シマレーザーを用いるリソグラフイーがこの分野におけ
る重要な加工技術として注目されている。
【0004】従来のg線やi線用のノボラック−キノン
ジアジド系レジストでは、deep−UVやエキシマレ
ーザー光の吸収が大きいことから、前記光の吸収が少な
いポリヒドロキシスチレンをベース樹脂とした化学増幅
型レジストが期待されている。
【0005】上記化学増幅型レジストは、放射線照射に
より生成した酸の触媒作用を利用したレジストであっ
て、高い感度と解像性を有し、放射線の照射により酸を
発生する化合物(以下酸発生剤という)が少量で済むと
いう利点を有している。該化学増幅型レジストにはポジ
型とネガ型の2つのタイプがあり、前者のポジ型レジス
トは、一般に酸発生剤と発生した酸の作用によりアルカ
リ水溶液に対する溶解性が増大する樹脂成分(以下樹脂
成分という)とから構成されている。一方、ネガ型レジ
ストは、酸発生剤と架橋剤とアルカリ可溶性樹脂成分と
から構成されている。
【0006】このような化学増幅型のポジ型レジストと
しては、例えばポリビニルフェノールの水酸基をter
t−ブトキシカルボニルオキシ基などで置換した樹脂成
分と、酸発生剤としてオニウム塩を使用したレジストが
知られ、またp−(tert−ブトキシカルボニルオキ
シ)スチレンのポリマー及びナフトキノン−1,2−ジ
アジド−4−スルホン酸とビスフエノールAとのエステ
ル化物からなる化学増幅型のポジ型放射線感応組成物
(特開平3−249654号公報)も知られている。
【0007】しかしながら、上記既存の化学増幅型のポ
ジ型レジストにあっては、deep−UVやエキシマレ
ーザー光に対する光透過性が必ずしも十分でない上、感
度、解像性、耐熱性及びレジストパターンの断面形状も
十分に満足しうるものでなく、実用上満足できるレジス
トではなかった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者等
は、上記問題のない化学増幅型のポジ型レジスト組成物
を開発すべく鋭意研究を重ねた結果、樹脂成分として、
水酸基の特定の割合がtert−ブトキシカルボニルオ
キシ基で置換されたポリヒドロキシスチレンと、水酸基
の特定の割合を特定の残基で置換されたポリヒドロキシ
スチレンとの混合物を用いると、deep−UVやエキ
シマレーザー光に対する光透過性が優れ、高感度、高解
像性で耐熱性及び断面形状の良好なレジストパターンを
形成できる化学増幅型のポジ型レジスト組成物が得られ
ることを見出し、本発明を完成したものである。すなわ
【0009】本発明は、deep−UVやエキシマレー
ザー光に対する光透過性に優れ、高感度、高解像性で耐
熱性及び断面形状の良好なレジストパターンを形成でき
る化学増幅型のポジ型レジスト組成物を提供することを
目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、樹脂成分と、酸発生剤を含むポジ型レジスト組成
物において、前記樹脂成分が(A)水酸基の10〜60
モル%がtert−ブトキシカルボニルオキシ基で置換
されたポリヒドロキシスチレンと(B)水酸基の10〜
60モル%が一般式化2
【0011】
【化2】 (式中、R1は水素原子又はメチル基であり、R2はメチ
ル基又はエチル基 であり、R3は低級アルキル基であ
る)で表わされる残基で置換されたポリヒドロキシスチ
レンとの混合物であるポジ型レジスト組成物に係る。
【0012】上記樹脂成分は、(A)成分が10〜70
重量%と(B)成分が30〜90重量%、好ましくは
(A)成分が20〜50重量%と(B)成分が50〜8
0重量%の範囲の配合割合からなり、酸発生剤から生じ
る酸がtert−ブトキシカルボニルオキシ基及び前記
一般式化2の残基を分解し、それらが樹脂成分の溶解と
前記tert−ブトキシカルボニルオキシ基による溶解
阻害能を程よく釣り合わせ、高感度と高解像性を達成す
ることができる。樹脂成分の配合割合が前記範囲を逸脱
するとこれらの特性を得ることができない。
【0013】上記(A)成分は、ポリヒドロキシスチレ
ンの水酸基を、例えばジ−tert−ブチル−ジ−カー
ボネートなどにより、公知の置換反応に従いtert−
ブトキシカルボニルオキシ基で置換したもので、その置
換率は10〜60モル%、好ましくは20〜50モル%
が好適である。この置換率が10モル%未満では形状に
優れたパターンが得られず、また60モル%を超えると
レジストの感度が低下するため好ましくなく、実用上は
20〜50モル%が有効である。
【0014】一方、(B)成分は、ポリヒドロキシスチ
レンの水酸基の10〜60モル%、好ましくは20〜5
0モル%を一般式化2の残基で置換した化合物であり、
ポリヒドロキシスチレンと例えば、1−クロロ−1−エ
トキシエタン、1−クロロ−1−メトキシプロパンなど
を反応させることにより得られる。前記一般式化2の残
基としては、1−メトキシエトキシ基、1−エトキシエ
トキシ基、1−n−プロポキシエトキシ基、1−イソプ
ロポキシエトキシ基、1−n−ブトキシエトキシ基、1
−イソブトキシエトキシ基、1−(1,1−ジメチルエ
トキシ)−1−メチルエトキシ基、1−メトキシ−1−
メチルエトキシ基、1−エトキシ−1−メチルエトキシ
基、1−n−プロポキシ−1−メチルエトキシ基、1−
イソブトキシ−1−メチルエトキシ基、1−メトキシ−
n−プロポキシ基、1−エトキシ−n−プロポキシ基な
どが挙げられる。特に1−エトキシエトキシ基および1
−メトキシ−n−プロポキシ基が感度、解像力がバラン
ス良く向上するので好ましい。前記置換率が10モル%
未満では形状のすぐれたパターンが得られず、また60
モル%を超えるとレジストの感度が低下するため好まし
くなく、実用的には20〜50モル%が有効である。
【0015】さらに、上記樹脂成分の重量平均分子量
は、ゲルパーミネーションクロマト法(GPC法)に基
づきポリスチレン基準で3,000〜30,000の範
囲である。前記重量平均分子量が前記範囲未満では被膜
性に劣り、また前記上限範囲を超えるとアルカリ水溶液
に対する溶解性が低下する。
【0016】本発明で使用する酸発生剤としては、従来
より酸発生剤として公知のものを使用することができ、
特に制限はないが、具体的には(a)ビス(p−トルエ
ンスルホニル)ジアゾメタン、メチルスルホニル−p−
トルエンスルホニルジアゾメタン、1−シクロヘキシル
スルホニル−1−(1,1−ジメチルエチルスルホニ
ル)ジアゾメタン、ビス(1,1−ジメチルエチルスル
ホニル)ジアゾメタン、ビス(1−メチルエチルスルホ
ニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニ
ル)ジアゾメタン、ビス(2,4−ジメチルフェニルス
ルホニル)ジアゾメタン、ビス(4−エチルフェニルス
ルホニル)ジアゾメタン、ビス(3−メチルフェニルス
ルホニル)ジアゾメタン、ビス(4−メトキシフェニル
スルホニル)ジアゾメタン、ビス(4−フルオロフェニ
ルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(4−クロロフェニ
ルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(4−tert−ブ
チルフェニルスルホニル)ジアゾメタンなどのビススル
ホニルジアゾメタン類、(b)2−メチル−2−(p−
トルエンスルホニル)プロピオフエノン、2−(シクロ
ヘキシルカルボニル)−2−(p−トルエンスルホニ
ル)プロパン、2−メタンスルホニル−2−メチル−
(4−メチルチオ)プロピオフエノン、2,4−ジメチ
ル−2−(p−トルエンスルホニル)ペンタン−3−オ
ンなどのスルホニルカルボニルアルカン類、(c)1−
p−トルエンスルホニル−1−シクロヘキシルカルボニ
ルジアゾメタン、1−ジアゾ−1−メチルスルホニル−
4−フエニル−2−ブタノン、1−シクロヘキシルスル
ホニル−1−シクロヘキシルカルボニルジアゾメタン、
1−ジアゾ−1−シクロヘキシルスルホニル−3,3−
ジメチル−2−ブタノン、1−ジアゾ−1−(1,1−
ジメチルエチルスルホニル)−3,3−ジメチル−2−
ブタノン、1−アセチル−1−(1−メチルエチルスル
ホニル)ジアゾメタン、1−ジアゾ−1−(p−トルエ
ンスルホニル)−3,3−ジメチル−2−ブタノン、1
−ジアゾ−1−ベンゼンスルホニル−3,3−ジメチル
−2−ブタノン、1−ジアゾ−1−(p−トルエンスル
ホニル)−3−メチル−2−ブタノン、2−ジアゾ−2
−(p−トルエンスルホニル)酢酸シクロヘキシル、2
−ジアゾ−2−ベンゼンスルホニル酢酸tert−ブチ
ル、2−ジアゾ−2−メタンスルホニル酢酸イソプロピ
ル、2−ジアゾ−2−ベンゼンスルホニル酢酸シクロヘ
キシル、2−ジアゾ−2−(p−トルエンスルホニル)
酢酸tert−ブチルなどのスルホニルカルボニルジア
ゾメタン類、(d)p−トルエンスルホン酸2−ニトロ
ベンジル、p−トルエンスルホン酸2,6−ジニトロベ
ンジル、p−トリフルオロメチルベンゼンスルホン酸
2,4−ジニトロベンジルなどのニトロベンジル誘導
体、(e)ピロガロールのメタンスルホン酸エステル、
ピロガロールのベンゼンスルホン酸エステル、ピロガロ
ールのp−トルエンスルホン酸エステル、ピロガロール
のp−メトキシベンゼンスルホン酸エステル、ピロガロ
ールのメシチレンスルホン酸エステル、ピロガロールの
ベンジルスルホン酸エステル、没食子酸アルキルのメタ
ンスルホン酸エステル、没食子酸アルキルのベンゼンス
ルホン酸エステル、没食子酸アルキルのp−トルエンス
ルホン酸エステル、没食子酸アルキルのp−メトキシベ
ンゼンスルホン酸エステル、没食子酸アルキルのメシチ
レンスルホン酸エステル、没食子酸アルキルのベンジル
スルホン酸エステルなどのポリヒドロキシ化合物と脂肪
族又は芳香族スルホン酸エステル類などを挙げることが
できる。前記没食子酸アルキルにおけるアルキル基は、
炭素数1〜15のアルキル基、特にオクチル基およびラ
ウリル基が好ましい。前記酸発生剤の中で、特にビスス
ルホニルジアゾメタン類が好ましく、中でもビス(シク
ロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン及びビス(2,4
−ジメチルフェニルスルホニル)ジアゾメタンが好適で
ある。これらの酸発生剤は1種を用いてもよいし、2種
以上を組み合せて用いてもよい。
【0017】上記酸発生剤の配合割合は、樹脂成分10
0重量部に対し1〜20重量部、好ましくは2〜10重
量部の割合である。酸発生剤が1重量部未満の配合では
効果が不十分であり、20重量部を超えると、溶剤に溶
け切れず、また樹脂成分との混和性が悪くなる。
【0018】本発明のポジ型レジスト組成物は上記樹脂
成分、酸発生剤に加えて感度や解像性を向上させるため
吸光剤を配合するのが好ましい。前記吸光剤としては、
例えばメルカプトオキサゾール、メルカプトベンゾキサ
ゾール、メルカプトオキサゾリン、メルカプトベンゾチ
アゾール、ベンゾキサゾリノン、ベンゾチアゾロン、メ
ルカプトベンゾイミダゾール、ウラゾール、チオウラシ
ル、メルカプトピリミジン、ベンゾフエノン及びこれら
の誘導体を挙げることができ、特にベンゾフエノンが感
度及び解像性の向上効果に優れるとともに、定在波の影
響を抑制し断面形状が波状とならず矩形のレジストパタ
ーンを形成する作用をも有するため好ましく使用でき
る。この吸光剤の配合量としては上記した樹脂成分と酸
発生剤との合計量に対して30重量%を超えない範囲で
配合され、好ましくは0.5〜15重量%の範囲で配合
される。この配合量が30重量%を超えるとプロファイ
ル形状が悪くなるため好ましくない。
【0019】また、本発明のポジ型レジスト組成物に
は、有機カルボン酸化合物、具体的にはギ酸、酢酸、プ
ロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、シュウ酸、マロン酸、コ
ハク酸、グルタル酸、アジピン酸などの1価或は多価脂
肪族カルボン酸、1,1−シクロヘキサンジカルボン
酸、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、1,3−シ
クロヘキサンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジ
カルボン酸、1,1−シクロヘキシルジ酢酸などの脂環
式カルボン酸、アクリル酸、クロトン酸、イソクロトン
酸、3−ブテン酸、メタクリル酸、4−ペンテン酸、プ
ロピオル酸、2−ブチン酸、マレイン酸、フマル酸、ア
セチレンカルボン酸などの不飽和脂肪族カルボン酸、オ
キシ酢酸などのオキシカルボン酸、メトキシ酢酸、エト
キシ酢酸などのアルコキシカルボン酸、ピルビン酸など
のケトカルボン酸、一般式化3
【0020】
【化3】 [式中、 及びR はそれぞれ独立して水素原子、水
酸基、ニトロ基、カルボキシル基、ビニル基を表す(た
だし, 及びR が共に水素原子の場合は除く。)]
および一般式化4
【0021】
【化4】 [式中、nは0又は1〜10の整数を示す]で表される
芳香族カルボン酸化合物を配合することができる。前記
一般式化3で表わされる芳香族カルボン酸化合物として
は、例えばp−ヒドロキシ安息香酸、o−ヒドロキシ安
息香酸、2−ヒドロキシ−3−ニトロ安息香酸、3,5
−ジニトロ安息香酸、2−ニトロ安息香酸、2,4−ジ
ヒドロキシ安息香酸、2,5−ジヒドロキシ安息香酸、
2,6−ジヒドロキシ安息香酸、3,4−ジヒドロキシ
安息香酸、3,5−ジヒドロキシ安息香酸、2ービニル
安息香酸、4ービニル安息香酸、フタル酸、テレフタル
酸、イソフタル酸などを挙げることができ、特にo−位
に置換基を有する安息香酸、例えばo−ヒドロキシ安息
香酸、o−ニトロ安息香酸、フタル酸などが好適であ
る。
【0022】また、一般式化4で表わされる芳香族カル
ボン酸化合物としては、式中のnが単一のもののみ、ま
たは異種のものを組み合わせても使用することができる
が、実用的にはフェノール化合物として市販されている
SAX(商品名、三井東圧化学社製)が好ましく用いら
れる。
【0023】上記有機カルボン酸化合物は、それぞれ単
独でも2種以上を混合して用いてもよい。これらの有機
カルボン酸化合物の配合により断面形状の良好なレジス
トパターンを形成することができ、特に一般式化4で表
わされる芳香族カルボン酸化合物は矩形の断面形状が形
成できるため好適である。
【0024】上記有機カルボン酸化合物の配合量として
は、樹脂成分及び酸発生剤の合計量に対して0.01〜
1重量%、好ましくは0.05〜0.5重量%の範囲で
用いられる。有機カルボン酸化合物の配合量が0.01
重量%未満では断面形状の良好なレジストパターンが得
られず、また1重量%を超えると現像性が低下するため
好ましくない。
【0025】本発明のポジ型レジスト組成物は、その使
用に当たっては上記成分を溶剤に溶解した溶液の形で用
いるのが好ましい。このような溶剤の例としては、アセ
トン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチル
イソアミルケトンなどのケトン類;エチレングリコー
ル、エチレングリコールモノアセテート、ジエチレング
リコール、ジエチレングリコールモノアセテート、プロ
ピレングリコール、プロピレングリコールモノアセテー
ト、ジプロピレングリコール又はジプロピレングリコー
ルモノアセテートのモノメチルエーテル、モノエチルエ
ーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル又
はモノフエニルエーテルなどの多価アルコール類及びそ
の誘導体;ジオキサンのような環式エーテル類;及び乳
酸メチル、乳酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸
ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、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な
どのエステル類を挙げることができる。これらは単独で
用いてもよいし、2種以上混合して用いてもよい。
【0026】本発明のポジ型レジスト組成物には、さら
に所望により混和性のある添加物、例えばレジスト膜の
性能を改良するための付加的樹脂、可塑剤、安定剤、着
色剤、界面活性剤などの慣用されているものを添加含有
させることができる。
【0027】本発明のポジ型レジスト組成物の使用方法
としては従来のホトレジスト技術のレジストパターン形
成方法が用いられるが、その好適な例を次に示す。まず
シリコンウエーハのような支持体上に、樹脂成分、酸発
生剤及び必要に応じて配合される吸光剤及び有機カルボ
ン酸化合物並びに所望により配合される各種添加物を上
記の溶剤に溶解した溶液をスピンナーなどで塗布し、乾
燥して感光層を形成させ、これに縮小投影露光装置など
により、エキシマレーザー光を所望のマスクパターンを
介して照射し、次いでこれを現像液、例えば1〜10重
量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液のよ
うな弱アルカリ性水溶液などを用いて現像処理する。こ
の形成方法でマスクパターンに忠実な画像を得ることが
できる。
【0028】
【実施例】次に(A)成分及び(B)成分の製造例、並
びに前記成分を使用した実施例により本発明をさらに詳
細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限
定されるものではない。
【0029】製造例1(水酸基の8モル%がtert−
ブトキシカルボニルオキシ基で置換されたポリヒドロキ
シスチレンの合成) 重量平均分子量20,000のポリヒドロキシスチレン
120gをN,N−ジメチルアセトアミド680gに溶
解し、この溶液の中にジ−tert−ブチル−ジ−カー
ボネート17.4gを加え、かき混ぜて完全に溶解した
のち、かき混ぜながらトリエチルアミン59gを約15
分間かけて滴下した。滴下終了後、そのまま約3時間か
き混ぜた。次いで、得られた溶液に対して20倍量の純
水を加え、かき混ぜて水酸基がtert−ブトキシカル
ボニルオキシ基で置換されたポリヒドロキシスチレンを
析出させた。該析出物を洗浄、脱水、乾燥して水酸基の
8モル%がtert−ブトキシカルボニルオキシ基で置
換されたポリヒドロキシスチレン125gを得た。
【0030】製造例2(水酸基の35モル%がtert
−ブトキシカルボニルオキシ基で置換されたポリヒドロ
キシスチレンの合成) 製造例1において、ジ−tert−ブチル−ジ−カーボ
ネートの添加量を76.5gに代えた以外は、製造例1
と同様にして水酸基の35モル%がtert−ブトキシ
カルボニルオキシ基で置換されたポリヒドロキシスチレ
ン145gを得た。
【0031】製造例3(水酸基の39モル%がtert
−ブトキシカルボニルオキシ基で置換されたポリヒドロ
キシスチレンの合成) 製造例1において、ジ−tert−ブチル−ジ−カーボ
ネートの添加量を85.0gに代えた以外は、製造例1
と同様にして水酸基の39モル%がtert−ブトキシ
カルボニルオキシ基で置換されたポリヒドロキシスチレ
ン150gを得た。
【0032】製造例4(水酸基の70モル%がtert
−ブトキシカルボニルオキシ基で置換されたポリヒドロ
キシスチレンの合成) 製造例1において、ジ−tert−ブチル−ジ−カーボ
ネートの添加量を153gに代えた以外は、製造例1と
同様にして水酸基の70モル%がtert−ブトキシカ
ルボニルオキシ基で置換されたポリヒドロキシスチレン
180gを得た。
【0033】製造例5(水酸基の35モル%がエトキシ
エトキシ基で置換されたポリヒドロキシスチレンの合
成) 重量平均分子量20,000のポリヒドロキシスチレン
120gをN,N−ジメチルアセトアミド680gに溶
解し、この溶液の中に1−クロロ−1−エトキシエタン
37.2gを加え、かき混ぜて完全に溶解したのち、か
き混ぜながらトリエチルアミン78.8gを約30分間
かけて滴下した。滴下終了後、そのまま約3時間かき混
ぜた。次いで、得られた溶液に対して20倍量の純水を
加え、かき混ぜて水酸基が1−エトキシエトキシ基で置
換されたポリヒドロキシスチレン130gを得た。
【0034】製造例6(水酸基の8モル%がメトキシ−
n−プロピルオキシ基で置換されたポリヒドロキシスチ
レンの合成)重量平均分子量20,000のポリヒドロ
キシスチレン120gをN,N−ジメチルアセトアミド
680gに溶解し、この溶液の中に1−クロロ−1−メ
トキシプロパン8.6gを加え、かき混ぜて完全に溶解
したのち、かき混ぜながらトリエチルアミン78.8g
を約30分間かけて滴下した。滴下終了後、そのまま約
3時間かき混ぜた。次いで、得られた溶液に対して20
倍量の純水を加え、かき混ぜて水酸基が1−メトキシ−
n−プロピルオキシ基で置換されたポリヒドロキシスチ
レンを析出させた。該析出物を洗浄、脱水、乾燥して水
酸基の8モル%が1−メトキシ−n−プロピルオキシ基
で置換されたポリヒドロキシスチレン125gを得た。
【0035】製造例7(水酸基の39モル%がメトキシ
−n−プロピルオキシ基で置換されたポリヒドロキシス
チレンの合成) 製造例6において、1−クロロ−1−メトキシプロパン
の添加量を42.3gに代えた以外は、製造例6と同様
にして水酸基の39モル%が1−メトキシ−n−プロピ
ルオキシ基で置換されたポリヒドロキシスチレン130
gを得た。
【0036】製造例8(水酸基の70モル%がメトキシ
−n−プロピルオキシ基で置換されたポリヒドロキシス
チレンの合成) 製造例6において、1−クロロ−1−メトキシプロパン
の添加量を75.6gに代えた以外は、製造例6と同様
にして水酸基の70モル%が1−メトキシ−n−プロピ
ルオキシ基で置換されたポリヒドロキシスチレン150
gを得た。
【0037】実施例1 製造例2で得られた水酸基の35モル%がtert−ブ
トキシカルボニルオキシ基で置換されたポリヒドロキシ
スチレン1.48gと製造例5で得られた水酸基の35
モル%をエトキシエトキシ基で置換されたポリヒドロキ
シスチレン1.48g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16.8gに溶解したのち、ビス
(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン0.148
gとベンゾフエノン0.093gを更に加えて溶解して
得られた溶液を0.2μmメンブレンフイルターでろ過
したものをポジ型レジストの塗布液として調製した。
【0038】調製された塗布液をスピンナーを使用して
6インチシリコンウエ−ハ上に塗布し、ホットプレート
で90℃、90秒間乾燥して膜厚0.7μmのレジスト
膜を得た。この膜に縮小投影露光装置NSR−2005
EX8A(ニコン社製)を用い、テストチャートマスク
を介して露光したのち、120℃、90秒間加熱し、次
いで2.38重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキ
シド水溶液で65秒間浸漬現像し、30秒間水洗して乾
燥してレジストパターンを形成したところ、0.21μ
mのラインアンドスペースパターンが形成され、そのレ
ジストパターン断面は、若干台形状であるが、定在波の
影響はなく矩形に近い良好なものであった。また、目視
で確認できる大面積のレジストパターンがパターニング
され基板表面が現れる最小露光量(以下最小露光量とい
う)を測定した結果、7mJ/cm2であった。さらに
形成された0.5μmのラインパターンの耐熱性(熱に
よるフローが生じる温度)を調べた結果、130℃であ
った。
【0039】実施例2 実施例1の塗布液の調製において、ベンゾフェノンを除
いた以外は実施例1と同様の操作によりレジストパター
ンを形成したところ、0.21μmのラインアンドスペ
ースパターンが形成され、そのレジストパターン断面
は、若干波を打っているものの支障のない程度のもので
あり、矩形で良好なものであった。また、最小露光量を
測定した結果、6mJ/cm2であった。さらに形成さ
れた0.5μmのラインスペースパターンの耐熱性を調
べた結果、130℃であった。
【0040】比較例1 製造例2で得られた水酸基の35モル%がtert−ブ
トキシカルボニルオキシ基で置換されたポリヒドロキシ
スチレン2.96g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16.8gに溶解したのち、ビス
(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン0.148
gとベンゾフエノン0.093gを更に加えて溶解して
得られた溶液を0.2μmメンブレンフイルターでろ過
したものをポジ型レジストの塗布液として調製した。
【0041】調製した塗布液を使用して実施例1と同様
の操作によりレジストパターンを形成したところ、0.
28μmのラインアンドスペースパターンが限界であ
り、そのレジストパターン断面は、裾引きのある不良な
ものであった。また、最小露光量を測定した結果、35
mJ/cm2であった。さらに形成された0.5μmの
ラインスペースパターンの耐熱性を調べた結果、150
℃であった。
【0042】比較例2 製造例5で得られた水酸基の35モル%をエトキシエト
キシ基で置換されたポリヒドロキシスチレン2.96g
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
16.8gに溶解したのち、ビス(シクロヘキシルスル
ホニル)ジアゾメタン0.148gとベンゾフエノン
0.093gを更に加えて溶解して得られた溶液を0.
2μmメンブレンフイルターでろ過したものをポジ型レ
ジストの塗布液として調製した。
【0043】調製した塗布液を使用して実施例1と同様
の操作によりレジストパターンを形成したところ、0.
25μmのラインアンドスペースパターンが限界であ
り、そのレジストパターン断面は、逆三角形状の不良な
ものであった。また、最小露光量を測定した結果、7m
J/cm2であった。さらに形成された0.5μmのラ
インスペースパターンの耐熱性を調べた結果、120℃
であった。
【0044】実施例3 製造例3で得られた水酸基の3
9%がtert−ブトキシカルボニルオキシ基で置換さ
れたポリヒドロキシスチレン1.05gと製造例7で得
られた水酸基の39%がメトキシ−n−プロピルオキシ
基で置換されたポリヒドロキシスチレン1.95g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1
6.8gに溶解したのち、ビス(シクロヘキシルスルホ
ニル)ジアゾメタン0.21gとo−ニトロ安息香酸
0.009gを更に加えて、溶解して得られた溶液を
0.2μmメンブレンフイルターでろ過し、ポジ型レジ
ストの塗布液として調製した。
【0045】調製された塗布液をスピンナーを使用して
6インチシリコンウエ−ハ上に塗布し、ホットプレート
で90℃、90秒間乾燥して膜厚0.7μmのレジスト
膜を得た。この膜に縮小投影露光装置NSR−2005
EX8A(ニコン社製)を用い、テストチャートマスク
を介して露光したのち、110℃、90秒間加熱し、次
いで2.38重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキ
シド水溶液で65秒間パドル現像し、30秒間水洗し、
乾燥してレジストパターンを形成したところ、0.22
μmのラインアンドスペースパターンが形成された。そ
のレジストパターン断面は、若干波を打っているものの
支障のない程度のものであり、矩形で良好なものであっ
た。また、最小露光量を測定した結果、15mJ/cm
2であった。さらに形成された0.5μmのラインパタ
ーンの耐熱性を調べた結果、130℃であった。
【0046】実施例4 実施例3の塗布液の調製において、o−ニトロ安息香酸
をSAX(三井東圧化学社製)に代え、さらにベンゾフ
ェノン0.128gを加えた以外は、実施例3と同様の
操作によりレジスト特性の評価を行ったところ、0.2
2μmのラインアンドスペースパターンが形成され、そ
のレジストパターン断面は、定在波の影響はなく矩形で
良好なものであった。また、最小露光量は13mJ/c
2であった。さらに形成された0.5μmのラインス
ペースパターンの耐熱性を調べた結果、130℃であっ
た。
【0047】実施例5 実施例3の塗布液の調製において、o−ニトロ安息香酸
をサリチル酸に代え、かつその添加量を0.003gに
代え、さらにベンゾフェノン0.128gを加えた以外
は、実施例3と同様にして塗布液を調製した。
【0048】次いで、実施例3と同様なレジスト特性の
評価を行ったところ、0.22μmのラインアンドスペ
ースパターンが形成され、そのレジストパターン断面
は、トップがやや丸みを帯びているが、定在波の影響は
なく矩形に近い良好なものであった。また、最小露光量
は7mJ/cm2であった。さらに形成された0.5μ
mのラインスペースパターンの耐熱性を調べた結果、1
30℃であった。
【0049】比較例3 製造例1で得られた水酸基の8
モル%がtert−ブトキシカルボニルオキシ基で置換
されたポリヒドロキシスチレン1.05gと製造例6で
得られた水酸基の8モル%が1−メトキシ−n−プロピ
ルオキシ基で置換されたポリヒドロキシスチレン1.9
5g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16.8gに溶解したのち、ビス(シクロヘキシル
スルホニル)ジアゾメタン0.21g、o−ニトロ安息
香酸0.009g、ベンゾフェノン0.128gを更に
加えて、溶解して得られた溶液を0.2μmメンブレン
フイルターでろ過し、ポジ型レジストの塗布液を調製し
た。
【0050】上記塗布液について実施例3と同様のレジ
スト特性の評価を行ったところ、レジストパターンが得
られず、評価が不能であった。
【0051】比較例4 製造例4で得られた水酸基の7
モル%がtert−ブトキシカルボニルオキシ基で置
されたポリヒドロキシスチレン1.05gと製造例8
で得られた水酸基の70モル%が1−メトキシ−n−プ
ロピルオキシ基で置換されたポリヒドロキシスチレン
1.95g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16.8gに溶解したのち、ビス(シクロヘ
キシルスルホニル)ジアゾメタン0.21g、SAX
(三井東圧化学社製)0.009g)ベンゾフェノン
0.128gを更に加えて、溶解して得られた溶液を
0.2μmメンブレンフイルターでろ過し、ポジ型レジ
ストの塗布液を調製した。
【0052】上記塗布液について実施例3と同様のレジ
スト特性の評価を行ったところ、0.3μmのラインア
ンドスペースパターンが限界であり、そのレジストパタ
ーン断面は、T字形を呈し不良なものであった。また、
最小露光量は20mJ/cm2であった。さらに形成さ
れた0.5μmのラインスペースパターンの耐熱性を調
べた結果、130℃であった。
【0053】比較例5 製造例1で得られた水酸基の8
モル%がtert−ブトキシカルボニルオキシ基で置換
たポリヒドロキシスチレン1.05gと製造例8で得ら
れた水酸基の70モル%が1−メトキシ−n−プロピル
ォキシ基で置換されたポリヒドロキシスチレン1.95
g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16.8gに溶解したのち、ビス(シクロヘキシルス
ルホニル)ジアゾメタン0.21g、フタル酸0.00
9g、ベンゾフェノン0.128gを更に加えて、溶解
して得られた溶液を0.2μmメンブレンフイルターで
ろ過し、ポジ型レジストの塗布液を調製した。
【0054】上記塗布液について実施例3と同様のレジ
スト特性の評価を行ったところ、0.3μmのラインア
ンドスペースパターンが限界であり、そのレジストパタ
ーン断面は、逆三角形に近い形を呈し不良なものであっ
た。また、最小露光量は10mJ/cm2であった。さ
らに形成された0.5μmのラインスペースパターンの
耐熱性を調べた結果、130℃であった。
【0055】
【発明の効果】本発明のポジ型レジスト組成物は、化学
増幅型であって、高感度、高解像性でかつ耐熱性及び断
面形状の良好なレジストパターンを形成でき、deep
−UVやエキシマレーザー用レジストとして好適で、超
LSIの製造工程の微細加工に特に有効に使用できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂井 与日 神奈川県川崎市中原区中丸子150番地 東京応化工業株式会社内 (72)発明者 佐藤 和史 神奈川県川崎市中原区中丸子150番地 東京応化工業株式会社内 (72)発明者 中山 寿昌 神奈川県川崎市中原区中丸子150番地 東京応化工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平6−199770(JP,A) 特開 平4−215662(JP,A) 特開 平5−194472(JP,A) 特開 平6−83058(JP,A) 特開 平5−181279(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G03F 7/00 - 7/42 H01L 21/027

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】樹脂成分と、放射線の照射により酸を発生
    する化合物を含むポジ型レジスト組成物において、前記
    樹脂成分が(A)水酸基の10〜60モル%がtert
    −ブトキシカルボニルオキシ基で置換されたポリヒドロ
    キシスチレンと(B)水酸基の10〜60モル%が、一
    般式化1 【化1】 (式中、Rは水素原子又はメチル基であり、Rはメ
    チル基又はエチル基であり、Rは低級アルキル基であ
    る)で表わされる残基で置換されたポリヒドロキシスチ
    レンとの混合物であることを特徴とするポジ型レジスト
    組成物。
  2. 【請求項2】放射線の照射により酸を発生する化合物が
    ビススルホニルジアゾメタン類であることを特徴とする
    請求項1記載のポジ型レジスト組成物。
  3. 【請求項3】樹脂成分の混合割合が(A)成分10〜7
    0重量%と(B)成分30〜90重量%であることを特
    徴とする請求項1記載のポジ型レジスト組成物。
  4. 【請求項4】放射線の照射により酸を発生する化合物の
    配合量が樹脂成分100重量部に対し1〜20重量部で
    あることを特徴とする請求項1記載のポジ型レジスト組
    成物。
  5. 【請求項5】吸光剤を樹脂成分及び放射線の照射により
    酸を発生する化合物の合計量に対して30重量%を超え
    ない範囲で含有することを特徴とする請求項1記載のポ
    ジ型レジスト組成物。
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