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JPH10133379A - Positive chemically amplifying photosensitive resin composition and production of resist image - Google Patents

Positive chemically amplifying photosensitive resin composition and production of resist image

Info

Publication number
JPH10133379A
JPH10133379A JP9210287A JP21028797A JPH10133379A JP H10133379 A JPH10133379 A JP H10133379A JP 9210287 A JP9210287 A JP 9210287A JP 21028797 A JP21028797 A JP 21028797A JP H10133379 A JPH10133379 A JP H10133379A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
acid
resin
photosensitive resin
resin composition
compound
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9210287A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeru Nishio
繁 西尾
Koji Kato
幸治 加藤
Tadahiro Kimura
忠広 木村
Masahiro Hashimoto
政弘 橋本
Shigeru Koibuchi
滋 鯉渕
Michiaki Hashimoto
通晰 橋本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Resonac Corp
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Chemical Co Ltd filed Critical Hitachi Chemical Co Ltd
Priority to JP9210287A priority Critical patent/JPH10133379A/en
Publication of JPH10133379A publication Critical patent/JPH10133379A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain good characteristics of sensitivity, resolution and heat resistance by incorporating a resin soluble with an alkali soln., a specified trihydroxybenzene compd., a compd. which produces acid by irradiation of active chemical rays, and a specified compd. SOLUTION: This positive chemically amplifying photosensitive resin compsn. contains a resin soluble with an alkali soln., a trihydroxybenzene compd. expressed by the formula, a compd. which produces acid by irradiation of active chemical rays, and a compd. having an acid decomposing group in side chains which increases solubility with an alkali soln. by the reaction of acid catalyst. In the formula, R<1> to R<3> are hydrogen atoms, alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms, alkoxy groups or phenyl groups having 1 to 5 carbon atoms, and R<1> to R3 may be same or different. As for the resin soluble with an alkali soln., for example, a novolac resin, acryl resin, styrene-acrylic acid copolymer and hydroxystyrene polymer can be used.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置等の微
細加工に用いられるポジ型化学増幅系感光性樹脂組成物
及びレジスト像の製造法に関し、特に、紫外線、遠紫外
線、X線、電子線等の放射線のパタン状照射によりパタ
ン潛像形成部に酸を発生させ、この酸を触媒とする反応
によって、当該照射部と未照射部のアルカリ現像液に対
する溶解性を変化させ、パターンを現出させるポジ型化
学増幅系感光性樹脂組成物及びこれを用いるレジスト像
の製造法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a positive chemically amplified photosensitive resin composition and a method for producing a resist image used in microfabrication of semiconductor devices and the like, and more particularly, to ultraviolet rays, far ultraviolet rays, X-rays, and electron beams. An acid is generated in the pattern latent image forming area by pattern irradiation of radiation such as, and a reaction using this acid as a catalyst changes the solubility of the irradiated part and the unirradiated part in the alkali developing solution, and the pattern appears. The present invention relates to a positive chemically amplified photosensitive resin composition and a method for producing a resist image using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、集積回路については高集積化に伴
う微細化が進み、64Mあるいは256MDRAM等に
おいては、サブハーフミクロン以下のパタン形成が要求
されるようになり、解像力の優れたレジスト材料が要望
されている。従来、集積回路の作成には、縮小投影露光
装置が用いられており、現在では、フォトマスクの工夫
等により、露光波長以下のパタンが解像可能となった。
しかし、64Mあるいは256MDRAMに対応できる
ほどの解像力は得られていない。
2. Description of the Related Art In recent years, integrated circuits have been miniaturized in accordance with high integration, and 64M or 256M DRAMs and the like have been required to form patterns of sub-half micron or less, and resist materials having excellent resolution have been developed. Requested. Conventionally, a reduction projection exposure apparatus has been used for producing an integrated circuit. At present, a pattern having an exposure wavelength or less can be resolved by devising a photomask or the like.
However, a resolving power sufficient to support 64M or 256M DRAM has not been obtained.

【0003】一方、光を用いる露光よりもさらにパター
ンの微細加工を期待できるのがX線や電子線による露光
である。パターンの最小寸法は、ビ−ム径に依存し、高
い解像力が得られる。しかしながらどんなに微細加工が
可能な露光方式でも、LSI量産の面からはウエハ処理
のスループットが問題となる。スループットを向上させ
る方法としては、装置の改良もさることながら、用いる
レジストの高感度化が重要となる。
On the other hand, exposure using X-rays or electron beams can be expected to achieve finer pattern processing than exposure using light. The minimum dimension of the pattern depends on the beam diameter, and a high resolution can be obtained. However, even in an exposure method that can perform fine processing, the throughput of wafer processing poses a problem in terms of LSI mass production. As a method for improving the throughput, it is important to improve the sensitivity of the resist used, as well as to improve the apparatus.

【0004】高感度化を達成するためのレジスト材料と
しては、例えば、酸触媒下で反応性の高い媒体と活性化
学線の照射で酸を発生する酸前駆体を含む組成物とし
て、米国特許第3,779,778号明細書、特開昭5
9−45439号公報、特開平2−25850号公報に
記載の化学増幅系感光性樹脂組成物が知られている。こ
れらの公知例には、反応性の高い媒体としてアセタ−ル
基を含む化合物又は重合体、t−ブチル基を含む化合物
又は重合体が開示されている。これらの媒体は、酸によ
り分解する基を含み、活性化学線照射により発生した酸
を触媒として、現像液に対する溶解性を変化させる化合
物又は重合体に変性する。
As a resist material for achieving high sensitivity, for example, a composition containing a highly reactive medium in the presence of an acid catalyst and an acid precursor which generates an acid upon irradiation with actinic radiation is disclosed in US Pat. 3,779,778, JP-A-5
JP-A-9-45439 and JP-A-2-25850 have known a chemically amplified photosensitive resin composition. These known examples disclose a compound or polymer containing an acetal group and a compound or polymer containing a t-butyl group as a highly reactive medium. These media contain a group that is decomposed by an acid, and are modified into a compound or a polymer that changes the solubility in a developer using the acid generated by irradiation with actinic radiation as a catalyst.

【0005】微細なパターンを形状よく得るために必要
となる照射部と未照射部との現像液に対する溶解速度の
差が大きいことが必要であるが、従来のレジスト材料
は、この溶解度の差が小さいことから生じる、いわゆる
γ値の低下(解像度の低下)という問題があった。 ま
た、アルカリ可溶性樹脂と酸触媒下で反応する成分とを
混合して用いると、不均質な2層に分離したり、あるい
はミクロ層分離によりレジスト表面に難溶化層が形成さ
れ、パターン形状が悪化するという極めて重大な問題点
があった。
[0005] It is necessary that the difference in the dissolving rate between the irradiated portion and the non-irradiated portion in the developing solution necessary for obtaining a fine pattern with good shape is large. There is a problem that the so-called γ value decreases (resolution decreases) due to the small size. If an alkali-soluble resin is mixed with a component that reacts under an acid catalyst, the mixture may be separated into two inhomogeneous layers, or a poorly soluble layer may be formed on the resist surface by micro-layer separation, thereby deteriorating the pattern shape. There was a very serious problem.

【0006】このように、レジスト材料には高感度で高
解像度が望まれているが、その他にもドライエッチの際
に発生する高温に対する耐性、すなわち高耐熱性が望ま
れている。感光剤としてキノンジアジド系化合物を含有
する感光性樹脂組成物では、高感度、高解像度、でかつ
高耐熱性を両立させるためにアルカリ可溶性樹脂の改良
が試みられている。例えば、アルカリ水溶液可溶性樹脂
として、米国特許第4,529,682号明細書にはo
−クレゾール、m−クレゾール及びp−クレゾールから
なる混合物をホルムアルデヒドと縮合させて得たノボラ
ック樹脂、特開昭60−158440号公報にはm−ク
レゾール、p−クレゾール及び2,5−キシレノールか
らなる混合物をホルムアルデヒドと縮合させて得たノボ
ラック樹脂、特開昭63−234249号公報にはm−
クレゾール、p−クレゾール及び3,5−キシレノール
からなる混合物をホルムアルデヒドと縮合させて得たノ
ボラック樹脂がそれぞれ提案されている。このように、
アルカリ水溶液可溶性樹脂の合成原料を限定することに
より、高感度、高解像度のレジスト材料を提供すること
ができた。しかし、高耐熱性のものを提供することはで
きなかった。
As described above, the resist material is desired to have high sensitivity and high resolution, but also to be resistant to high temperatures generated during dry etching, that is, high heat resistance. In a photosensitive resin composition containing a quinonediazide compound as a photosensitive agent, improvement of an alkali-soluble resin has been attempted in order to achieve both high sensitivity, high resolution, and high heat resistance. For example, as an aqueous alkali soluble resin, US Pat. No. 4,529,682 discloses o.
Novolak resin obtained by condensing a mixture of cresol, m-cresol and p-cresol with formaldehyde, a mixture of m-cresol, p-cresol and 2,5-xylenol in JP-A-60-158440 Is a novolak resin obtained by condensing the compound with formaldehyde, and JP-A-63-234249 discloses m-lac resin.
Novolak resins obtained by condensing a mixture of cresol, p-cresol and 3,5-xylenol with formaldehyde have been proposed. in this way,
By limiting the raw materials for synthesizing the resin soluble in the aqueous alkali solution, it was possible to provide a resist material having high sensitivity and high resolution. However, it was not possible to provide a material having high heat resistance.

【0007】また、アルカリ水溶液可溶性樹脂の分子量
の改良によるレジスト材料の耐熱性向上も提案されてい
る。例えば、特開昭64−14229号公報及び特開平
2−60915号公報には、アルカリ可溶性樹脂の低分
子量部分を除去して耐熱性を向上させることが提案され
ている。しかし、アルカリ水溶液可溶性樹脂の低分子量
成分を除去することにより感度、解像度の低下が起こ
り、特性のバランスのとれたレジスト材料を提供するこ
とは困難であった。
[0007] It has also been proposed to improve the heat resistance of a resist material by improving the molecular weight of a resin soluble in an aqueous alkali solution. For example, JP-A-64-14229 and JP-A-2-60915 propose to improve the heat resistance by removing a low molecular weight portion of an alkali-soluble resin. However, the removal of the low molecular weight component of the resin soluble in an aqueous alkali solution causes a decrease in sensitivity and resolution, and it has been difficult to provide a resist material having well-balanced properties.

【0008】酸触媒反応を利用したポジ型化学増幅系レ
ジストにおいても、上述したようなアルカリ水溶液可溶
性樹脂の合成原料の限定あるいは分子量の改良による感
度、解像度及び耐熱性の特性の両立が試みられてきた
が、特性のバランスのとれたレジスト材料を提供するこ
とは困難であった。
In the case of a positive chemically amplified resist utilizing an acid catalyzed reaction, attempts have been made to achieve both sensitivity, resolution and heat resistance characteristics by limiting the synthesis raw materials of the above-mentioned alkaline aqueous solution-soluble resin or improving the molecular weight. However, it has been difficult to provide a resist material having well-balanced properties.

【0009】[0009]

【本発明が解決しようとする課題】請求項1における本
発明は、紫外線、遠紫外線、X線、電子線等の放射線の
パターン状照射によりパターン潜像形成部に酸を発生さ
せ、この酸を触媒とする反応によって、当該照射部と未
照射部のアルカリ現像液に対する溶解性を変化させ、パ
ターンを現出させるポジ型化学増幅系感光性樹脂組成物
において、高感度、高解像度でかつ高耐熱性のポジ型化
学増幅系感光性樹脂組成物を提供するものである。請求
項2における発明は、請求項1におけるものについて、
さらに高耐熱性であるポジ型化学増幅系感光性樹脂組成
物を提供するものである。請求項3における発明は、解
像度の良好なレジストパタ−ンを現出させることができ
るレジスト像の製造法を提供するものである。
According to the first aspect of the present invention, an acid is generated in a pattern latent image forming portion by pattern irradiation of radiation such as ultraviolet rays, far ultraviolet rays, X-rays, and electron beams. The reaction as a catalyst changes the solubility of the irradiated part and the unirradiated part in an alkali developing solution, and provides a high sensitivity, high resolution, and high heat resistance in a positive-type chemically amplified photosensitive resin composition that reveals a pattern. The present invention provides a positive type chemically amplified photosensitive resin composition. The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1,
Another object of the present invention is to provide a positive chemically amplified photosensitive resin composition having high heat resistance. The third aspect of the present invention is to provide a method of manufacturing a resist image capable of exhibiting a resist pattern having good resolution.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、(a)アルカ
リ水溶液可溶性樹脂、(b)一般式(I)
According to the present invention, there are provided (a) an alkali aqueous solution-soluble resin, and (b) a general formula (I)

【化2】 (ただし、式中、R1、R2及びR3は水素原子、炭素数
1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のアルコキシ基又は
フェニル基を示し、R1、R2及びR3は互いに同じでも
異なっていてもよい)で表されるトリヒドロキシベンゼ
ン化合物、(c)活性化学線照射により酸を生じる化合
物及び(d)側鎖に酸触媒反応によりアルカリ水溶液に
対する溶解性が増加される酸分解性基を有する化合物を
含有してなるポジ型化学増幅系感光性樹脂組成物に関す
る。
Embedded image (Wherein, R 1 , R 2 and R 3 represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms or a phenyl group, and R 1 , R 2 and R 3 represent (C) a compound which generates an acid upon irradiation with active actinic radiation, and (d) an acid-catalyzed reaction of a side chain with an alkali aqueous solution to increase the solubility in an aqueous alkali solution. The present invention relates to a positive chemically amplified photosensitive resin composition containing a compound having an acid-decomposable group.

【0011】また、本発明は、アルカリ水溶液可溶性樹
脂が、ポリスチレン換算重量平均分子量2,000以下
の低分子量成分の含有率が10重量%以下のものである
前記ポジ型化学増幅系感光性樹脂組成物に関する。ま
た、本発明は、前記ポジ型化学増幅系感光性樹脂組成物
の塗膜を、活性化学線で照射し、ついで現像することを
特徴とするレジスト像の製造法に関する。
[0011] The present invention also provides the positive chemically amplified photosensitive resin composition as described above, wherein the content of the low molecular weight component having a weight average molecular weight of 2,000 or less in terms of polystyrene is 10% by weight or less. About things. Further, the present invention relates to a method for producing a resist image, which comprises irradiating a coating film of the positive-type chemically amplified photosensitive resin composition with active actinic radiation, and then developing the resist film.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明において用いられるアルカ
リ水溶液可溶性樹脂としては、例えば、ノボラック樹
脂、アクリル樹脂、スチレンとアクリル酸との共重合
体、ヒドロキシスチレンの重合体などが挙げられる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Examples of the resin soluble in an aqueous alkali solution used in the present invention include a novolak resin, an acrylic resin, a copolymer of styrene and acrylic acid, and a polymer of hydroxystyrene.

【0013】本発明に用いられるアルカリ水溶液可溶性
樹脂は、フェノール性水酸基を1個以上有するフェノー
ル類をアルデヒド類を用いて重縮合させたノボラック樹
脂が好適である。例えば、フェノール、o−クレゾー
ル、m−クレゾール、p−クレゾール、2,3−キシレ
ノール、2,4−キシレノ−ル、2,5−キシレノー
ル、3,4−キシレノール、3,5−キシレノール、
2,3,5−トリメチルフェノールなどのフェノール性
水酸基を1個有するフェノール類、レゾルシノール、カ
テコールなどのフェノール性水酸基を2個有するフェノ
ール類、フロログルシン、ピロガロール、ヒドロキシヒ
ドロキノンなどの3個有するフェノール類が挙げられ
る。これらのフェノール類は、それぞれ一種単独でまた
は二種以上を用いることができる。アルデヒド類として
は、例えば、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド
などを挙げることができる。アルデヒド類の使用量は、
フェノール類1モルに対して0.5〜1.5モルの範囲
が好ましい。
The alkali aqueous solution-soluble resin used in the present invention is preferably a novolak resin obtained by polycondensing a phenol having at least one phenolic hydroxyl group with an aldehyde. For example, phenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, 2,3-xylenol, 2,4-xylenol, 2,5-xylenol, 3,4-xylenol, 3,5-xylenol,
Examples include phenols having one phenolic hydroxyl group such as 2,3,5-trimethylphenol, phenols having two phenolic hydroxyl groups such as resorcinol and catechol, and phenols having three such as phloroglucin, pyrogallol and hydroxyhydroquinone. Can be These phenols can be used alone or in combination of two or more. Aldehydes include, for example, formaldehyde, paraformaldehyde and the like. The amount of aldehydes used is
The range is preferably 0.5 to 1.5 mol per 1 mol of the phenol.

【0014】上記の重縮合には、高分子量化させること
ができる酸触媒を使用することが好ましい。その酸触媒
としては、塩酸、硝酸、硫酸などの無機酸、及び蟻酸、
蓚酸、酢酸などの有機酸を挙げることができる。酸触媒
の使用量は、フェノール類1モルに対して、1×10-5
〜1×10-1モルの範囲が好ましい。重縮合の反応温度
と反応時間は、合成原料の反応性に応じて適宜調整する
ことができるが、通常、反応温度は、70〜130℃で
あり、反応時間は、1〜12時間である。重縮合反応の
方法としては、フェノール類、アルデヒド類及び触媒を
一括で仕込む方法、酸触媒下にフェノール類及びアルデ
ヒド類を反応の進行と共に加えていく方法などを挙げる
ことができる。重縮合終了後は、減圧下、例えば、20
〜50mmHgで、反応系内の温度を150〜200℃に上
昇させて、反応系内に存在する未反応原料、縮合水、触
媒などを除去し、その後、樹脂を回収する。
In the above polycondensation, it is preferable to use an acid catalyst capable of increasing the molecular weight. As the acid catalyst, inorganic acids such as hydrochloric acid, nitric acid and sulfuric acid, and formic acid,
Organic acids such as oxalic acid and acetic acid can be mentioned. The amount of the acid catalyst used is 1 × 10 −5 to 1 mol of phenols.
The range is preferably from 1 to 10 -1 mol. The reaction temperature and the reaction time of the polycondensation can be appropriately adjusted according to the reactivity of the raw materials for synthesis, but usually the reaction temperature is 70 to 130 ° C. and the reaction time is 1 to 12 hours. Examples of the method of the polycondensation reaction include a method in which phenols, aldehydes and a catalyst are charged at once, a method in which phenols and aldehydes are added with an acid catalyst as the reaction proceeds. After the completion of the polycondensation, under reduced pressure, for example, 20
At a pressure of 5050 mmHg, the temperature in the reaction system is raised to 150 to 200 ° C. to remove unreacted raw materials, condensed water, a catalyst and the like present in the reaction system, and then recover the resin.

【0015】本発明では、アルカリ水溶液可溶性樹脂
は、ポリスチレン換算分子量2,000以下の低分子量
成分を10重量%以下(0%であってもよい)だけ含む
ものが特に好ましい。アルカリ水溶液可溶性樹脂におい
て、このような低分子量成分を削減あるいは除去する方
法としては、溶解分別法が一般的である。すなわち、ア
ルカリ水溶液可溶性樹脂をアセトン、テトラヒドロフラ
ン、メチルエチルケトン、エチルセロソルブアセテート
のような良溶媒に溶解させ樹脂ワニスとし、この樹脂ワ
ニスをトルエン、ヘキサン、ペンタン、キシレン、水の
ような貧溶媒に添加していき、低分子量成分の多い希薄
相と高分子量成分の多い濃厚相に分けるか、あるいは、
高分子量成分の多い沈殿相を作ることにより、低分子量
成分の削減あるいは除去を行う。
In the present invention, the alkali aqueous solution-soluble resin is particularly preferably one containing only 10% by weight or less (may be 0%) of a low molecular weight component having a molecular weight of 2,000 or less in terms of polystyrene. As a method for reducing or removing such low molecular weight components in the alkali aqueous solution-soluble resin, a dissolution fractionation method is generally used. That is, an alkaline aqueous solution-soluble resin is dissolved in a good solvent such as acetone, tetrahydrofuran, methyl ethyl ketone, and ethyl cellosolve acetate to form a resin varnish. To separate into a dilute phase with many low molecular weight components and a dense phase with many high molecular weight components, or
By forming a precipitated phase having a high molecular weight component, the low molecular weight component is reduced or removed.

【0016】また、特開昭64−14229号公報に示
されるように、アルカリ水溶液可溶性樹脂を粉砕しトル
エン、キシレンのような芳香族溶媒中に分散させること
により抽出させ低分子量成分の削減あるいは除去を行っ
ても良い。また、本発明では、特開平2−222409
号公報に示されるように、アルカリ水溶液可溶性樹脂を
合成する際に樹脂に対して前述したものと同様な良溶媒
と貧溶媒を混合させて通常の重縮合合成反応を行って、
低分子量成分の少ないアルカリ水溶液可溶性樹脂を得る
方法を用いても良い。このような方法により、アルカリ
水溶液可溶性樹脂のポリスチレン換算分子量2,000
以下の低分子量成分を0〜10重量%の範囲とすること
ができる。
As shown in JP-A-64-14229, a resin soluble in an aqueous alkali solution is pulverized and dispersed in an aromatic solvent such as toluene or xylene to extract and reduce or remove low molecular weight components. May be performed. Also, in the present invention, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-222409
As shown in the publication, when synthesizing an alkali aqueous solution-soluble resin, a normal polycondensation synthesis reaction is performed by mixing a good solvent and a poor solvent similar to those described above for the resin,
A method of obtaining a resin soluble in an aqueous alkaline solution having a low molecular weight component may be used. By such a method, the polystyrene-equivalent molecular weight of the aqueous alkali-soluble resin is 2,000.
The following low molecular weight components can range from 0 to 10% by weight.

【0017】本発明で用いられるトリヒドロキシベンゼ
ン化合物の例としては、ピロガロール(1,2,3−ト
リヒドロキシベンゼン)、フロログルシン(1,3,5
−トリヒドロキシベンゼン)、ヒドロキシヒドロキノン
(1,2,4−トリヒドロキシベンゼン)があり、これ
らはいずれも市販品として求めることが出来る。トリヒ
ドロキシベンゼン化合物はそれぞれ単独で用いても、ま
た2種類以上用いられても良い。トリヒドロキシベンゼ
ン化合物の配合量は、アルカリ水溶液可溶性樹脂100
重量部に対して2〜50重量部であることが好ましく、
3〜40重量部であることがより好ましく、特に5〜3
0重量部であることが好ましい。トリヒドロキシベンゼ
ン化合物の配合量が少なすぎると十分な解像度を得るこ
とが困難となり、配合量が多すぎると感度と解像度の両
立が難しくなる傾向がある。
Examples of the trihydroxybenzene compound used in the present invention include pyrogallol (1,2,3-trihydroxybenzene) and phloroglucin (1,3,5).
-Trihydroxybenzene) and hydroxyhydroquinone (1,2,4-trihydroxybenzene), all of which can be obtained as commercial products. The trihydroxybenzene compounds may be used alone or in combination of two or more. The blending amount of the trihydroxybenzene compound is 100
It is preferably 2 to 50 parts by weight with respect to parts by weight,
The amount is more preferably 3 to 40 parts by weight, particularly 5 to 3 parts by weight.
It is preferably 0 parts by weight. If the amount of the trihydroxybenzene compound is too small, it is difficult to obtain a sufficient resolution, and if the amount is too large, it tends to be difficult to achieve both sensitivity and resolution.

【0018】本発明に用いられる活性化学線照射により
酸を生じる化合物は、オニウム塩、ハロゲン含有化合
物、キノンジアジド化合物、スルホン酸エステル化合物
等が挙げられる。
The compound which generates an acid upon irradiation with active actinic radiation used in the present invention includes an onium salt, a halogen-containing compound, a quinonediazide compound and a sulfonic acid ester compound.

【0019】オニウム塩としては、ヨードニウム塩、ス
ルホニウム塩、ホスホニウム塩、アンモニウム塩、ジア
ゾニウム塩などを挙げることができ、好ましくは、ジア
リールヨードニウム塩、トリアリ−ルスルホニウム塩、
炭素数1〜4のトリアルキルスルホニウム塩があり、オ
ニウム塩の対アニオンは、例えば、テトラフルオロホウ
酸、ヘキサフルオロアンチモン酸、トリフルオロメタン
スルホン酸、トリフルオロ酢酸、トルエンスルホン酸な
どがある。
Examples of the onium salt include an iodonium salt, a sulfonium salt, a phosphonium salt, an ammonium salt, a diazonium salt and the like, preferably a diaryliodonium salt, a triarylsulfonium salt,
There is a trialkylsulfonium salt having 1 to 4 carbon atoms, and a counter anion of the onium salt includes, for example, tetrafluoroboric acid, hexafluoroantimonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, trifluoroacetic acid, and toluenesulfonic acid.

【0020】ハロゲン含有化合物としては、ハロアルキ
ル基含有炭化水素系化合物、ハロアルキル基含有ヘテロ
環状化合物などを挙げることができ、好ましくは、トリ
クロロメチルトリアジン、ブロモアセチルベンゼンなど
がある。
Examples of the halogen-containing compound include a haloalkyl group-containing hydrocarbon compound and a haloalkyl group-containing heterocyclic compound, and preferably include trichloromethyltriazine and bromoacetylbenzene.

【0021】キノンジアジド化合物としては、ジアゾベ
ンゾキノン化合物、ジアゾナフトキノン化合物などを挙
げることができる。
Examples of the quinonediazide compound include a diazobenzoquinone compound and a diazonaphthoquinone compound.

【0022】スルホン酸エステル化合物としては、例え
ば、フェノール性水酸基を有する芳香族化合物とアルキ
ルスルホン酸あるいは芳香族スルホン酸とのエステル化
合物を挙げることができ、好ましくは、フェノール性水
酸基を有する芳香族化合物として、フェノール、レゾル
シノール、ピロガロール、1,2−ヒドロキシナフタレ
ンなどがあり、アルキルスルホン酸としては、メタンス
ルホン酸、エタンスルホン酸、プロパンスルホン酸など
があり、芳香族スルホン酸としては、ベンゼンスルホン
酸などがある。
Examples of the sulfonic acid ester compound include an ester compound of an aromatic compound having a phenolic hydroxyl group and an alkyl sulfonic acid or an aromatic sulfonic acid, preferably an aromatic compound having a phenolic hydroxyl group. Include phenol, resorcinol, pyrogallol, 1,2-hydroxynaphthalene, and the like, alkyl sulfonic acids include methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, and propanesulfonic acid; and aromatic sulfonic acids include benzenesulfonic acid and the like. There is.

【0023】活性化学線照射により酸を生じる化合物の
添加量は、アルカリ水溶液可溶性樹脂100重量部に対
して0.5〜30重量部であることが好ましく、さら
に、2〜15重量部であることが好ましい。活性化学線
により酸を生じる化合物が多すぎると、溶剤に対する溶
解性が低下し、また、少なすぎると十分な感度が与えら
れない。
The amount of the compound that generates an acid upon irradiation with active actinic radiation is preferably 0.5 to 30 parts by weight, more preferably 2 to 15 parts by weight, based on 100 parts by weight of the aqueous alkali-soluble resin. Is preferred. If the amount of the compound that generates an acid by actinic radiation is too large, the solubility in a solvent is reduced. If the amount is too small, sufficient sensitivity is not provided.

【0024】本発明に用いられる、側鎖に酸触媒反応に
よりアルカリ水溶液に対する溶解性を増加させる酸分解
性基を有する化合物として望ましいものは、酸によって
効率的に側鎖の酸分解性基が解離され、その最終生成物
のアルカリ水溶液に対する溶解性が解離前の重合体のそ
れと著しく異なる化合物である。このような化合物は、
例えば、前記したようなフェノール類とアルデヒド類を
重縮合させて得られるノボラック樹脂、アクリル樹脂、
スチレンとアクリル酸との共重合体、ヒドロキシスチレ
ンの重合体などのアルカリ水溶液可溶性樹脂のフェノー
ル性水酸基、カルボキシル基などの水素原子を酸の存在
下で解離することが可能な基で置換した化合物が挙げら
れる。
The compound having an acid-decomposable group which increases the solubility in an aqueous alkali solution by an acid-catalyzed reaction in the side chain, which is desirable for use in the present invention, is such that the acid-decomposable group on the side chain is efficiently dissociated by an acid. This is a compound in which the solubility of the final product in an aqueous alkaline solution is significantly different from that of the polymer before dissociation. Such compounds are:
For example, a novolak resin obtained by polycondensing a phenol and an aldehyde as described above, an acrylic resin,
A compound in which a hydrogen atom such as a phenolic hydroxyl group or a carboxyl group of an alkaline aqueous solution-soluble resin such as a copolymer of styrene and acrylic acid or a hydroxystyrene polymer is substituted with a group capable of dissociating in the presence of an acid. No.

【0025】酸の存在下で解離することが可能な基の具
体例としては、メトキシメチル基、メトキシエトキシメ
チル基、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニ
ル基、ベンジルオキシメチル基、1−メトキシエチル
基、1−エトキシエチル基、メトキシベンジル基、tert
−ブチル基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニ
ル基、tert−ブトキシカルボニル基、トリメチルシリル
基、トリエチルシリル基、フェニルジメチルシリル基な
どを挙げることができる。
Specific examples of groups that can be dissociated in the presence of an acid include methoxymethyl, methoxyethoxymethyl, tetrahydropyranyl, tetrahydrofuranyl, benzyloxymethyl, 1-methoxyethyl, 1-ethoxyethyl group, methoxybenzyl group, tert
-Butyl group, methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, tert-butoxycarbonyl group, trimethylsilyl group, triethylsilyl group, phenyldimethylsilyl group and the like.

【0026】酸の存在下で解離することが可能な基のフ
ェノ−ル性水酸基、あるいはカルボキシル基の水素への
置換率は、15〜100%であることが好ましく、さら
に、30〜100%であることが好ましい。
The substitution rate of the phenolic hydroxyl group or carboxyl group of a group which can be dissociated in the presence of an acid with hydrogen is preferably 15 to 100%, and more preferably 30 to 100%. Preferably, there is.

【0027】側鎖に酸触媒反応によりアルカリ水溶液に
対する溶解性が増加される酸分解性基を有する化合物の
分子量については、GPC(ゲルパ−ミエ−ションクロ
マトグラフ)により求められたポリスチレン換算重量平
均分子量(Mw)が1,500〜3,000のものが好
ましい。この分子量の範囲の化合物は、アルカリ水溶液
可溶性樹脂との相溶性が良いので、レジスト表面のアル
カリ水溶液に対する難溶化層の形成がなく、高解像度の
レジスト材料となる。
The molecular weight of a compound having an acid-decomposable group whose solubility in an aqueous alkali solution is increased by an acid-catalyzed reaction in the side chain is determined by GPC (gel permeation chromatography) in terms of polystyrene equivalent weight average molecular weight. Those having (Mw) of 1,500 to 3,000 are preferred. Since the compound having this molecular weight range has good compatibility with the resin soluble in the aqueous alkali solution, there is no formation of a layer hardly soluble in the aqueous alkali solution on the resist surface, and a high-resolution resist material can be obtained.

【0028】酸触媒反応によりアルカリ水溶液に対する
溶解性が増加される酸分解性基を有する化合物の配合量
は、アルカリ水溶液可溶性樹脂100重量部に対して3
〜300重量部であることが好ましく、さらに、5〜2
00重量部であることが好ましい。酸触媒反応によりア
ルカリ水溶液に対する溶解性が増加される酸分解性基を
有する化合物の配合量が多すぎると、照射部の現像液に
対する溶解速度が低下し、また、酸触媒反応によりアル
カリ水溶液に対する溶解性が増加される酸分解性基を有
する化合物の配合量が少なすぎると未照射部の膜減りが
大きくなる傾向がある。
The compound having an acid-decomposable group whose solubility in an aqueous alkali solution is increased by an acid-catalyzed reaction is added in an amount of 3 parts by weight per 100 parts by weight of the resin soluble in an aqueous alkali solution.
To 300 parts by weight, more preferably 5 to 2 parts by weight.
It is preferably 00 parts by weight. If the amount of the compound having an acid-decomposable group that increases the solubility in an aqueous alkali solution by an acid-catalyzed reaction is too large, the dissolution rate of the irradiated portion in a developing solution decreases, and the acid-catalyzed reaction dissolves in an aqueous alkali solution. When the compounding amount of the compound having an acid-decomposable group whose property is increased is too small, the film loss of the unirradiated portion tends to increase.

【0029】本発明に用いられる溶剤としては、例え
ば、エチレングリコールモノメチルエーテル等のグリコ
ールエーテル類、メチルセロソルブアセテート等のエチ
レングリコ−ルアルキルエーテルアセテート類、ジエチ
レングリコールモノメチルエ−テル等のジエチレングリ
コール類、プロピレングリコールメチルエーテルアセテ
ート等のプロピレングリコールアルキルエーテルアセテ
ート類、トルエン等の芳香族炭化水素類、シクロヘキサ
ノン等のケトン類、2−ヒドロキシプロピオン酸エステ
ル等のエステル類を用いることができる。
Examples of the solvent used in the present invention include glycol ethers such as ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol alkyl ether acetates such as methyl cellosolve acetate, diethylene glycols such as diethylene glycol monomethyl ether, and propylene glycol. Propylene glycol alkyl ether acetates such as methyl ether acetate, aromatic hydrocarbons such as toluene, ketones such as cyclohexanone, and esters such as 2-hydroxypropionate can be used.

【0030】溶剤の使用量は、溶剤を含む感光性樹脂組
成物の総量に対して、50〜95重量%であることが好
ましく、さらに、75〜95重量%であることが好まし
い。溶剤の使用量が少なすぎると溶剤のレジスト材料に
対する溶解性が不足し、溶剤の使用量が多すぎるとレジ
スト塗膜とした場合に十分な膜厚が得られない。
The amount of the solvent used is preferably from 50 to 95% by weight, more preferably from 75 to 95% by weight, based on the total amount of the photosensitive resin composition containing the solvent. If the amount of the solvent is too small, the solubility of the solvent in the resist material is insufficient, and if the amount of the solvent is too large, a sufficient film thickness cannot be obtained when a resist coating film is formed.

【0031】本発明の感光性樹脂組成物には、塗布性、
例えばストリエ−ション(膜厚のムラ)を防いだり、現
像性を良くしたりするための界面活性剤を配合すること
ができる。界面活性剤としては、例えば、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オレイルエーテル、ポ
リオキシエチレンオクチルフェノールエーテル、市販品
としては、メガファックF171(大日本インキ化学工
業(株)商品名)、フロラードFC430、FC431
(住友スリ−エム(株)商品名)、オルガノシロキサンポ
リマ−KP341(信越化学工業(株)商品名)などがあ
る。さらに、本発明の感光性樹脂組成物には、必要に応
じて、保存安定剤、溶解抑止剤等も配合することができ
る。
The photosensitive resin composition of the present invention has coatability,
For example, a surfactant for preventing striation (unevenness in film thickness) and improving developability can be added. Examples of the surfactant include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, and polyoxyethylene octyl phenol ether. Commercially available products include Megafac F171 (a product of Dainippon Ink and Chemicals, Inc.). Name), Florado FC430, FC431
(Trade name of Sumitomo 3M), and organosiloxane polymer KP341 (trade name of Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.). Further, the photosensitive resin composition of the present invention may optionally contain a storage stabilizer, a dissolution inhibitor, and the like.

【0032】本発明の感光性樹脂組成物は、溶液状とし
これによって半導体製造用基板上に塗膜を形成し、次い
で活性化学線をパターン照射した後、現像することによ
り、レジスト像が製造される。活性化学線には制限はな
く、例えば、エキシマレ−ザなどの遠紫外線、シンクロ
トロン放射線などのX線、電子線などの荷電粒子線のよ
うな放射線が用いられる。また、現像の条件にも制限が
なく、現像液としては、例えば、水酸化ナトリウム等の
無機アルカリ類、エチルアミン等の第1級アミン類、ジ
エチルアミン等の第2級アミン類、トリエチルアミン等
の第3級アミン類、ジメチルエタノ−ルアミン等のアル
コ−ルアミン類、水酸化テトラメチルアンモニウム、コ
リン等の第4級アンモニウム塩、またはピペリジン等の
環状アミン類を溶解させたアルカリ水溶液が使用され
る。
The photosensitive resin composition of the present invention is prepared in the form of a solution, thereby forming a coating film on a substrate for producing a semiconductor, then irradiating the pattern with active actinic radiation, and developing the resist image to form a resist image. You. The active actinic radiation is not limited, and for example, radiation such as far ultraviolet rays such as excimer lasers, X-rays such as synchrotron radiation, and charged particle beams such as electron beams is used. The conditions for development are not limited, and examples of the developer include inorganic alkalis such as sodium hydroxide, primary amines such as ethylamine, secondary amines such as diethylamine, and tertiary amines such as triethylamine. An alkaline aqueous solution in which alcohol amines such as quaternary amines and dimethylethanolamine, quaternary ammonium salts such as tetramethylammonium hydroxide and choline, or cyclic amines such as piperidine is used.

【0033】[0033]

【作用】一般に、ポジ型感光性樹脂組成物では、照射部
と未照射部の現像液に対する溶解速度の比を大きくする
ことが高解像度化につながる。本発明で添加したトリヒ
ドロキシベンゼン化合物は、未照射部のアルカリ現像液
に対する溶解速度を十分遅くさせる効果があり、このこ
とによりポジ型感光性樹脂組成物の高解像度化を達成す
ることができた。アルカリ水溶液可溶性樹脂に側鎖に酸
触媒反応によりアルカリ水溶液に対する溶解性が増加す
る酸分解性基を有する化合物を配合することにより生じ
るアルカリ水溶液に対する溶解阻害効果を評価するため
に、アルカリ水溶液可溶性樹脂100重量部に対して、
側鎖に酸触媒反応によりアルカリ水溶液に対する溶解性
が増加する酸分解性基を有する化合物を5重量部配合し
た場合の水酸化テトラメチルアンモニウムの2.38重
量%水溶液に対する溶解速度に対するアルカリ水溶液可
溶性樹脂の溶解速度の比率を測定した。この溶解阻害効
果を表すパラメ−タの数値の大きいほど溶解阻害効果が
大きく、ポジ型感光性樹脂組成物の高解像度が期待され
る。アルカリ水溶液可溶性樹脂だけではこの比率は4〜
10であったが、トリヒドロキシベンゼン化合物を添加
することによりこの比率を30〜100まで大きくする
ことができる。
In general, in the positive photosensitive resin composition, increasing the ratio of the dissolution rate of the irradiated portion to the developing solution in the unirradiated portion leads to higher resolution. The trihydroxybenzene compound added in the present invention has an effect of sufficiently lowering the dissolution rate of the non-irradiated portion in the alkali developing solution, whereby high resolution of the positive photosensitive resin composition can be achieved. . In order to evaluate the dissolution inhibiting effect on an aqueous alkali solution produced by blending a compound having an acid-decomposable group whose solubility in an aqueous alkali solution increases by an acid catalyzed reaction in a side chain with the aqueous alkali soluble resin, an alkali aqueous soluble resin 100 was used. For parts by weight,
Resin soluble in aqueous alkali solution with respect to dissolution rate of 2.38 wt% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide when 5 parts by weight of a compound having an acid-decomposable group whose solubility in an aqueous alkali solution increases due to an acid catalyzed reaction in a side chain Was measured. The larger the numerical value of the parameter indicating the dissolution inhibiting effect, the greater the dissolution inhibiting effect, and high resolution of the positive photosensitive resin composition is expected. This ratio is 4 ~
Although it was 10, this ratio can be increased to 30 to 100 by adding a trihydroxybenzene compound.

【0034】また、レジスト材料の耐熱性にはベ−ス樹
脂の分子量及び分子量分布が大きく影響する。分子量が
大きいほどあるいは耐熱性を低下させる低分子量成分の
割合の少ないほど、レジスト材料の耐熱性は向上する。
今回、ベ−ス樹脂であるアルカリ水溶液可溶性樹脂の分
子量を大きくすると感度が低下することから、ポリスチ
レン換算分子量2,000以下の低分子量成分を0〜1
0重量%とした。低分子量成分を少なくすることによっ
ても感度、解像度の低下は起こるが、上述したトリヒド
ロキシベンゼン化合物の添加により感度については低下
することなく、また解像度についてはさらに向上させる
ことができる。
The heat resistance of the resist material is greatly affected by the molecular weight and molecular weight distribution of the base resin. The higher the molecular weight or the lower the proportion of the low molecular weight component that lowers the heat resistance, the better the heat resistance of the resist material.
In this case, when the molecular weight of the alkali aqueous solution-soluble resin as the base resin is increased, the sensitivity is lowered.
0% by weight. Although the sensitivity and resolution may be reduced by reducing the number of low molecular weight components, the addition of the above-mentioned trihydroxybenzene compound does not reduce the sensitivity and can further improve the resolution.

【0035】[0035]

【実施例】以下、実施例により本発明を説明する。 合成例1−1 撹拌器、冷却管及び温度計を装着したセパラブルフラス
コにm−クレゾール328.1g、p−クレゾール40
0.9g、37重量%ホルマリン361.2g及び蓚酸
2.2gを仕込み、セパラブルフラスコを油浴に浸し、
内温を97℃に保ち撹拌しながら3時間重縮合を行っ
た。その後、内温を180℃まで上げ、同時に反応容器
内の圧力を10〜20mmHgまで減圧し、未反応のフェノ
ール類、ホルムアルデヒド、水及び蓚酸を回収した。次
いで、溶融した樹脂を金属バットにあけクレゾ−ルノボ
ラック樹脂を回収した。この樹脂を樹脂1−1とする。
The present invention will be described below with reference to examples. Synthesis Example 1-1 m-cresol 328.1 g, p-cresol 40 in a separable flask equipped with a stirrer, a cooling tube, and a thermometer.
0.9 g, 361.2 g of 37% by weight formalin and 2.2 g of oxalic acid were charged, and the separable flask was immersed in an oil bath.
The polycondensation was carried out for 3 hours while keeping the internal temperature at 97 ° C while stirring. Thereafter, the internal temperature was raised to 180 ° C., and simultaneously the pressure in the reaction vessel was reduced to 10 to 20 mmHg to recover unreacted phenols, formaldehyde, water and oxalic acid. Next, the molten resin was poured into a metal vat to collect the cresol novolak resin. This resin is referred to as a resin 1-1.

【0036】合成例1−2 合成例1−1で得られた樹脂550gをエチルセロソル
ブアセテート1,100gに溶解させ樹脂ワニスとし、
これにトルエン1,000g及びヘキサン1,000g
を30分間混合撹拌した後、放置した。これにより、下
層部分に高分子量成分の多い濃厚相を得ることができ
た。この濃厚相を分取し、減圧下乾燥させることによ
り、低分子量成分の削減されたアルカリ水溶液可溶性樹
脂を得ることができた(以下、この樹脂を樹脂1−2と
する)。樹脂1−2をGPCを用いて測定し、ポリスチ
レン換算重量平均分子量が2,000以下のピークの面
積比率の計算からポリスチレン換算重量平均分子量が
2,000以下の低分子量成分の重量比率は5重量%で
あった。
Synthesis Example 1-2 550 g of the resin obtained in Synthesis Example 1-1 was dissolved in 1,100 g of ethyl cellosolve acetate to form a resin varnish.
To this, 1,000 g of toluene and 1,000 g of hexane
Was mixed and stirred for 30 minutes, and then allowed to stand. As a result, a dense phase having a high molecular weight component was obtained in the lower layer. The concentrated phase was separated and dried under reduced pressure to obtain an alkali aqueous solution-soluble resin having reduced low molecular weight components (hereinafter, this resin is referred to as resin 1-2). The resin 1-2 was measured using GPC, and from the calculation of the area ratio of the peak having a polystyrene equivalent weight average molecular weight of 2,000 or less, the weight ratio of the low molecular weight component having a polystyrene equivalent weight average molecular weight of 2,000 or less was 5%. %Met.

【0037】合成例2 クレゾ−ルノボラック樹脂CN−19(明和化成(株)
製)200gをメチルエチルケトン800gに溶解させ
樹脂ワニスとし、ヘキサン1,000g中にこの樹脂ワ
ニスを徐々に滴下し30分間混合撹拌した後、沈殿物を
回収し、減圧乾燥させることにより、低分子量成分の削
減されたアルカリ水溶液可溶性樹脂を得ることができた
(以下、この樹脂を樹脂2とする)。樹脂2をGPCを
用いて測定し、ポリスチレン換算重量平均分子量が2,
000以下のピークの面積比率の計算からポリスチレン
換算重量平均分子量が2,000以下の低分子量成分の
重量比率は7重量%であった。
Synthesis Example 2 Cresol-novolak resin CN-19 (Meiwa Kasei Co., Ltd.)
200 g) was dissolved in 800 g of methyl ethyl ketone to form a resin varnish. The resin varnish was gradually dropped into 1,000 g of hexane, mixed and stirred for 30 minutes, and the precipitate was recovered and dried under reduced pressure to obtain a low molecular weight component. A reduced alkali aqueous solution soluble resin was obtained (hereinafter, this resin is referred to as resin 2). Resin 2 was measured using GPC and found to have a weight average molecular weight in terms of polystyrene of 2,
From the calculation of the area ratio of the peak of 000 or less, the weight ratio of the low molecular weight component having a polystyrene equivalent weight average molecular weight of 2,000 or less was 7% by weight.

【0038】合成例3 撹拌器を装着したセパラブルフラスコにポリ(p−ビニ
ルフェノール)(商品名リンカーM、丸善石油化学(株)
製)20g、酢酸エチル300mlを仕込み、室温(25
℃)下で撹拌し溶解させた。次いでフラスコ中に3,4
−ジヒドロ−2H−ピラン105g、12N塩酸0.5
mlを添加し、室温下で1時間撹拌した後、室温下で3日
間放置した。次いで、反応溶液に水酸化テトラメチルア
ンモニウムの2.38重量%水溶液を160ml加えてよ
く撹拌した後、有機層を取り出した。ここで得られた有
機層の溶液を蒸留水300mlで3回洗浄した後、有機層
を乾燥させエバポレータにより濃縮した。濃縮溶液50
mlに対して石油エーテル500mlを用いて再沈殿を行っ
た。再沈殿操作を2回繰り返した後、生成物を減圧乾燥
器(3mmHg、40℃)で8時間乾燥し、重合体中の水酸
基のうち95%の水酸基の水素をテトラヒドロピラニル
基で置換したポリ(p−ビニルフェノール)22gを得
た。
Synthesis Example 3 Poly (p-vinylphenol) (trade name: Linker M, Maruzen Petrochemical Co., Ltd.) was placed in a separable flask equipped with a stirrer.
20 ml) and 300 ml of ethyl acetate.
℃) to dissolve. Then, in the flask,
-Dihydro-2H-pyran 105 g, 12N hydrochloric acid 0.5
After stirring for 1 hour at room temperature, the mixture was allowed to stand at room temperature for 3 days. Next, 160 ml of a 2.38% by weight aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide was added to the reaction solution, and the mixture was stirred well, and the organic layer was taken out. The obtained organic layer solution was washed three times with 300 ml of distilled water, and then the organic layer was dried and concentrated by an evaporator. Concentrated solution 50
Reprecipitation was carried out using 500 ml of petroleum ether per ml. After the reprecipitation operation was repeated twice, the product was dried in a vacuum dryer (3 mmHg, 40 ° C.) for 8 hours, and poly (95%) of the hydroxyl groups in the polymer were replaced with tetrahydropyranyl groups. 22 g of (p-vinylphenol) were obtained.

【0039】合成例4 トリフルオロメタンスルホン酸銀25gをテトラヒドロ
フラン200mlに溶解し、これにヨウ化トリメチルスル
ホニウム20gを加え撹拌する。室温で約1日間反応さ
せた後、析出したヨウ化銀をろ別除去する。ろ液を濃縮
し、得られた粗生成物をエチルアルコールを用いて、再
結晶を行い、トリメチルスルホニオトリフルオロメタン
スルホナート17gが得られた。
Synthesis Example 4 25 g of silver trifluoromethanesulfonate was dissolved in 200 ml of tetrahydrofuran, and 20 g of trimethylsulfonium iodide was added thereto and stirred. After reacting at room temperature for about 1 day, the precipitated silver iodide is removed by filtration. The filtrate was concentrated, and the obtained crude product was recrystallized using ethyl alcohol to obtain 17 g of trimethylsulfoniotrifluoromethanesulfonate.

【0040】実施例1 撹拌器を装着したセパラブルフラスコに、合成例1−1
で得た樹脂1−1を82.8g、ピロガロール(和光純
薬工業(株)製)を9.2g、合成例3で得られた水酸基
をテトラヒドロピラニル基で保護したポリ(p−ビニル
フェノ−ル)を8g、活性化学線照射により酸を生じる
化合物として合成例4で得られたトリメチルスルホニオ
トリフルオロメタンスルホナ−ト5g及びメチルセロソ
ルブアセテ−ト300gを仕込み、溶解し均一な溶液と
なったことを確認した後、孔径0.1μmのメンブラン
フィルタでろ過し、レジスト溶液を調製した。
Example 1 Synthesis Example 1-1 was placed in a separable flask equipped with a stirrer.
82.8 g of resin 1-1 obtained in the above, 9.2 g of pyrogallol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and poly (p-vinylphenol-) having the hydroxyl group obtained in Synthesis Example 3 protected by a tetrahydropyranyl group. ), 5 g of trimethylsulfoniotrifluoromethanesulfonate and 300 g of methylcellosolve acetate obtained in Synthesis Example 4 as compounds which generate an acid upon irradiation with active actinic radiation, and dissolved to form a uniform solution. After confirming this, the solution was filtered through a membrane filter having a pore size of 0.1 μm to prepare a resist solution.

【0041】得られたレジスト溶液をシリコンウエハ上
に塗布し、90℃、10分間熱処理して1.0μmの膜
厚のレジスト膜を得た。この基板に50kVの加速電圧の
電子線描画装置を用いて、2.5μC/cm2の照射量でホ
−ルパタンをレジストに描画後、110℃、10分間熱
処理してレジストの潜像部分のアルカリ水溶液に対する
溶解性を増加させる反応を促進した。この熱処理の後、
水酸化テトラメチルアンモニウムの2.38重量%水溶
液を用いて潜像を形成したレジスト膜を90秒間現像
し、ポジ型のレジストパタンを得た。0.2μmのホ−
ルパタンの断面形状を電子顕微鏡で観察した結果、レジ
ストパタンは矩形であり良好であった。また、現像後の
膜減り量は0.02μmであり、良好であった。形成し
たレジストパタ−ンを120℃のホットプレ−ト上で5
分間放置してもレジストパタ−ンの変形はなく、耐熱性
は良好であった。
The resulting resist solution was applied on a silicon wafer and heat-treated at 90 ° C. for 10 minutes to obtain a resist film having a thickness of 1.0 μm. Using an electron beam writing apparatus of an acceleration voltage of 50kV to the substrate, e in dose of 2.5μC / cm 2 - after drawing a Rupatan to resist, 110 ° C., and heat-treated for 10 minutes in the latent image portion of the resist alkali Accelerated reactions that increase solubility in aqueous solutions. After this heat treatment,
The resist film on which the latent image was formed was developed for 90 seconds using a 2.38% by weight aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide to obtain a positive resist pattern. 0.2 μm
As a result of observing the cross-sectional shape of the lupatan with an electron microscope, the resist pattern was rectangular and good. The amount of film reduction after development was 0.02 μm, which was good. The formed resist pattern is placed on a hot plate at 120 ° C. for 5 hours.
The resist pattern was not deformed even after standing for minutes, and the heat resistance was good.

【0042】実施例2 実施例1において、樹脂1−1の代わりに樹脂1−2を
82.8g用いた以外は実施例1と同様にして、レジス
トを調製し、4.5μC/cm2の照射量で電子線描画実験
を行った。0.2μmのホ−ルパタンの断面形状を電子
顕微鏡で観察した結果、レジストパタンは矩形であり良
好であった。また、現像後の膜減り量は0.02μmで
あり、良好であった。形成したレジストパタ−ンを12
0℃のホットプレ−ト上で5分間放置してもレジストパ
タ−ンの変形はなく、耐熱性は良好であった。
Example 2 A resist was prepared in the same manner as in Example 1 except that 82.8 g of Resin 1-2 was used instead of Resin 1-1, and a resist was prepared at 4.5 μC / cm 2 . An electron beam writing experiment was performed with the irradiation dose. As a result of observing the cross-sectional shape of the hole pattern of 0.2 μm with an electron microscope, the resist pattern was rectangular and good. The amount of film reduction after development was 0.02 μm, which was good. The formed resist pattern is 12
Even when left on a hot plate at 0 ° C. for 5 minutes, the resist pattern was not deformed, and the heat resistance was good.

【0043】実施例3 実施例1において、ピロガロール(和光純薬工業(株)
製)の代わりにフロログルシン(和光純薬工業(株)製)
を9.2g用いた以外は実施例1と同様にして、レジス
トを調製し、4.0μC/cm2の照射量で電子線描画実験
を行った。0.2μmのホ−ルパタンの断面形状を電子
顕微鏡で観察した結果、レジストパタンは矩形であり良
好であった。また、現像後の膜減り量は0.02μmで
あり、良好であった。形成したレジストパタ−ンを12
0℃のホットプレ−ト上で5分間放置してもレジストパ
タ−ンの変形はなく、耐熱性は良好であった。
Example 3 In Example 1, pyrogallol (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
) Instead of phloroglucin (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
Was prepared in the same manner as in Example 1 except that 9.2 g of was used, and an electron beam lithography experiment was performed with an irradiation amount of 4.0 μC / cm 2 . As a result of observing the cross-sectional shape of the hole pattern of 0.2 μm with an electron microscope, the resist pattern was rectangular and good. The amount of film reduction after development was 0.02 μm, which was good. The formed resist pattern is 12
Even when left on a hot plate at 0 ° C. for 5 minutes, the resist pattern was not deformed, and the heat resistance was good.

【0044】実施例4 実施例1において、樹脂1−2の代わりに樹脂2を8
2.8g用いた以外は実施例1と同様にして、レジスト
を調製し、5.5μC/cm2の照射量で電子線描画実験を
行った。0.2μmのホ−ルパタンの断面形状を電子顕
微鏡で観察した結果、レジストパタンは矩形であり良好
であった。また、現像後の膜減り量は0.02μmであ
り、良好であった。形成したレジストパタ−ンを120
℃のホットプレ−ト上で5分間放置してもレジストパタ
−ンの変形はなく、耐熱性は良好であった。
Example 4 In Example 1, resin 2 was replaced with resin 8 in place of resin 1-2.
A resist was prepared in the same manner as in Example 1 except that 2.8 g was used, and an electron beam lithography experiment was performed at an irradiation dose of 5.5 μC / cm 2 . As a result of observing the cross-sectional shape of the hole pattern of 0.2 μm with an electron microscope, the resist pattern was rectangular and good. The amount of film reduction after development was 0.02 μm, which was good. The formed resist pattern is 120
The resist pattern was not deformed even when left on a hot plate at 5 ° C. for 5 minutes, and the heat resistance was good.

【0045】比較例1 実施例1において、ピロガロールを添加しない以外は実
施例1と同様にして、レジストを調製し、11.0μC/
cm2の照射量で電子線描画実験を行った。0.4μmの
ホ−ルパタンの断面形状を電子顕微鏡で観察した結果、
レジストパタンは矩形であり良好であった。しかし、そ
れよりも小さいホ−ルパタンは解像されずポリフェノ−
ル類を添加したレジストより解像度が劣っていた。
Comparative Example 1 A resist was prepared in the same manner as in Example 1 except that pyrogallol was not added.
An electron beam lithography experiment was performed with an irradiation dose of cm 2 . As a result of observing the cross-sectional shape of the hole pattern of 0.4 μm with an electron microscope,
The resist pattern was rectangular and good. However, smaller hole patterns are not resolved and polyphenol
The resolution was inferior to that of the resist to which the compounds were added.

【0046】比較例2 実施例2において、ピロガロールを添加しない以外は実
施例1と同様にして、レジストを調製し、15.5μC/
cm2の照射量で電子線描画実験を行った。0.4μmの
ホ−ルパタンの断面形状を電子顕微鏡で観察した結果、
レジストパタンは矩形であり良好であった。しかし、そ
れよりも小さいホ−ルパタンは解像されずポリフェノ−
ル類を添加したレジストより解像度が劣っていた。
Comparative Example 2 A resist was prepared in the same manner as in Example 2 except that pyrogallol was not added.
An electron beam lithography experiment was performed with an irradiation dose of cm 2 . As a result of observing the cross-sectional shape of the hole pattern of 0.4 μm with an electron microscope,
The resist pattern was rectangular and good. However, smaller hole patterns are not resolved and polyphenol
The resolution was inferior to that of the resist to which the compounds were added.

【0047】[0047]

【発明の効果】請求項1記載のポジ型化学増幅系感光性
樹脂組成物は、紫外線、遠紫外線、電子線、X線、その
他の活性化学線に対して、感度及び解像度が優れる。請
求項2記載のポジ型化学増幅系感光性樹脂組成物は、紫
外線、遠紫外線、電子線、X線、その他の活性化学線に
対して、感度、解像度及び耐熱性が優れる。請求項3記
載のレジスト像の製造法は、解像度の優れた、また、解
像度及び耐熱性の優れたレジストパタ−ンを作成するこ
とができる。
The positive type chemically amplified photosensitive resin composition according to the first aspect has excellent sensitivity and resolution to ultraviolet rays, far ultraviolet rays, electron beams, X-rays and other active actinic rays. The positive type chemically amplified photosensitive resin composition according to claim 2 has excellent sensitivity, resolution, and heat resistance to ultraviolet rays, far ultraviolet rays, electron beams, X-rays, and other active actinic rays. According to the method for manufacturing a resist image according to the third aspect, a resist pattern having excellent resolution and excellent resolution and heat resistance can be produced.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 政弘 茨城県日立市東町四丁目13番1号 日立化 成工業株式会社山崎工場内 (72)発明者 鯉渕 滋 茨城県日立市東町四丁目13番1号 日立化 成工業株式会社山崎工場内 (72)発明者 橋本 通晰 茨城県日立市東町四丁目13番1号 日立化 成工業株式会社山崎工場内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Masahiro Hashimoto 4-3-1-1, Higashicho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside the Yamazaki Plant of Hitachi Chemical Co., Ltd. (72) Inventor Shigeru Koibuchi 4--13 Higashicho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture No. 1 Inside the Yamazaki Plant of Hitachi Chemical Co., Ltd. (72) Inventor Tsuru Hashimoto 4-13-1, Higashicho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside the Yamazaki Plant of Hitachi Chemical Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (a)アルカリ水溶液可溶性樹脂、
(b)一般式(I) 【化1】 (ただし、式中、R1、R2及びR3は水素原子、炭素数
1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のアルコキシ基又は
フェニル基を示し、R1、R2及びR3は互いに同じでも
異なっていてもよい)で表されるトリヒドロキシベンゼ
ン化合物、(c)活性化学線照射により酸を生じる化合
物及び(d)側鎖に酸触媒反応によりアルカリ水溶液に
対する溶解性が増加される酸分解性基を有する化合物を
含有してなるポジ型化学増幅系感光性樹脂組成物。
(1) an aqueous alkali-soluble resin,
(B) General formula (I) (Wherein, R 1 , R 2 and R 3 represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms or a phenyl group, and R 1 , R 2 and R 3 represent (C) a compound which generates an acid upon irradiation with active actinic radiation, and (d) an acid-catalyzed reaction of a side chain with an alkali aqueous solution to increase the solubility in an aqueous alkali solution. A positive chemically amplified photosensitive resin composition containing a compound having an acid-decomposable group.
【請求項2】 アルカリ水溶液可溶性樹脂が、ポリスチ
レン換算重量平均分子量2,000以下の低分子量成分
の含有率が10重量%以下のものである請求項1記載の
ポジ型化学増幅系感光性樹脂組成物。
2. The positive-type chemically amplified photosensitive resin composition according to claim 1, wherein the content of the low molecular weight component having a weight average molecular weight of 2,000 or less in terms of polystyrene is 10% by weight or less. Stuff.
【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載のポジ型化
学増幅系感光性樹脂組成物の塗膜を、活性化学線で照射
し、ついで現像することを特徴とするレジスト像の製造
法。
3. A method for producing a resist image, comprising irradiating a coating film of the positive-type chemically amplified photosensitive resin composition according to claim 1 with an actinic ray, and then developing the coating film. .
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100585301B1 (en) * 2001-08-06 2006-06-01 도오꾜오까고오교 가부시끼가이샤 Chemical amplified type positive resist composition for liquid crystal element

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100585301B1 (en) * 2001-08-06 2006-06-01 도오꾜오까고오교 가부시끼가이샤 Chemical amplified type positive resist composition for liquid crystal element

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