WO1998037458A1 - Resist composition - Google Patents
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- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
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- G03F7/039—Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists
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- G03F7/0045—Photosensitive materials with organic non-macromolecular light-sensitive compounds not otherwise provided for, e.g. dissolution inhibitors
Definitions
- the present invention relates to a resist composition useful for manufacturing an integrated circuit (IC), a large-scale integrated circuit (LSI), or the like using a lithography technique.
- the present invention relates to a resist composition useful for manufacturing semiconductor devices by ultra-fine processing using activating radiation such as far-ultraviolet rays such as ArF excimer lasers, charged particles such as electron beams, and X-rays.
- activating radiation such as far-ultraviolet rays such as ArF excimer lasers, charged particles such as electron beams, and X-rays.
- a fine pattern is formed on the substrate using lithography technology.
- lithography technology (1) a photosensitive polymer material called a resist is dissolved in an organic solvent on a substrate such as a silicon wafer on which a layer to be processed (for example, an oxide film) is formed. The resist solution is applied, and the excess organic solvent is evaporated by a pre-bake to form a resist film. (2) The resist film is partially exposed to light (ultraviolet rays, (Ultraviolet rays, electron beams, X-rays, etc.) to form a latent image. (3) Use a developer to remove unnecessary portions of the resist film to form a negative or positive resist pattern. 4 Dry etching of the exposed surface of the substrate etc. using this resist pattern as an etching resistant mask. 5 Finally, removing unnecessary resist. I have.
- a technology capable of forming a fine pattern of 0.5 / m or less is required.
- the yield has been significantly reduced.
- far-ultraviolet light short-wave ultraviolet light
- a KrF excimer laser with a wavelength of 248 nm
- a wavelength of 193 A lithographic technique using a nm ArF excimer laser is being studied.
- a novolak resin is used as a base polymer for a resist.
- nopolak resin has good transparency to ultraviolet light with a wavelength of 350 to 450 nm, it has a shorter wavelength of far ultraviolet light and a KrF or ArF excimer laser.
- the transmittance is extremely deteriorated. Therefore, if a resist using a novolak resin as a base polymer was used, there was a problem that sufficient sensitivity could not be obtained and the pattern shape was poor.
- chemically amplified resists include, for example, (1) a base polymer, (2) a photoacid generator (a compound that generates an acid by light irradiation), and (3) an acid sensitive substance (light A three-component resist composition is known, which reacts with an acid generated from an acid generator by irradiation as a catalyst to change the solubility of a base polymer.
- a two-component resist composition comprising a (blocked) polymer compound and a photoacid generator is known.
- the acid (protonic acid) generated by the photoacid generator upon irradiation with light is transferred to the resist solid phase by heat treatment after exposure to light.
- Acids are used to catalytically amplify chemical changes in the base polymer and other components.
- the protecting group is removed by a chain reaction using an acid generated by light irradiation as a catalyst, so that the base polymer can be used in a developer. Restores solubility.
- Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-249673 discloses a photosensitive composition comprising a resin binder and a photoacid generator, wherein the resin binder comprises a phenolic unit and a non-aromatic cyclic compound.
- a photosensitive composition comprising a polymer having an alcohol unit, wherein at least a part of the hydroxyl group of the polymer is protected by an acid labile (1 abi 1 e) group. Proposed.
- a base polymer a polymer formed by partial hydrogenation of a novolak resin or a poly (vinyl alcohol) is used.
- a partially hydrogenated polymer As the base polymer, the transmittance for short-wavelength activating radiation can be increased.
- ArF excimer laser exposure In lithography using light having a shorter wavelength, it is not preferable that an aromatic ring absorbing the shorter wavelength be present in the base polymer.
- Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. Hei 7-199467 describes a polymer having no aromatic ring as a “polymer compound containing a group that converts polarity by reacting with an acid”.
- Lulic acid ester copolymers for example, tricyclodecanoinolemethacrylate, tetrahydrobiranylmethacrylate / It is proposed to use methacrylic acid copolymer].
- methacrylic acid copolymer for chemically amplified resist compositions using a (meth) acrylic acid ester copolymer as a base polymer. Among them, there are many proposals.
- the chemically amplified resist composition may cause an abnormality in the cross-sectional shape of the pattern due to the influence of the surroundings. For example, under the influence of the substrate material, a footing may occur at the interface between the pattern and the substrate.
- the acid is neutralized by a trace amount of a basic substance present in the atmosphere and loses its catalytic activity, a poorly soluble layer is formed on the resist pattern film surface, and this poorly soluble layer is formed. It is known that it remains like an eave (T-Topping).
- JP-A-6-26611 discloses that (a) an alkali-soluble polymer of an alkali-soluble polymer is modified by an acid-labile group.
- a chemically amplified resist composition comprising a protected polymer and (b) a compound capable of generating an acid upon exposure to light, It has been proposed to add an amine compound selected from the group consisting of an imidazole compound, an alanine compound, an adenine compound, and an adenosine compound.
- these amine compounds are strongly basic or sublimable compounds having no boiling point, there was a problem in the storage stability of the resist composition.
- an alcohol-soluble polymer having a phenol skeleton is regarded as a polymer.
- the phenolic hydroxyl group is etherified or esterified by treating it with an etherified ester IJ or an esterifying agent, the transmittance of short-wavelength activating radiation is reduced. Not enough.
- Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-129929 proposes to add a basic compound having a pKa of 6 or less to a chemically amplified resist composition.
- the basic compound used in the examples is a low-boiling amide compound such as pyridine or N-methylaniline, and in a semiconductor manufacturing process including a step of baking at a high temperature, It does not always provide sufficient performance.
- the base polymer is an aromatic ring-containing polymer such as polyvinyl phenol or partially hydrogenated polyvinyl phenol. , The transmittance of short-wavelength activating radiation is not sufficient. Disclosure of the invention
- An object of the present invention is to form a pattern having a high sensitivity and a high resolution with respect to short-wavelength activating radiation, a good cross-sectional shape, a good mask linearity, and a light exposure.
- An object of the present invention is to provide a chemically amplified resist composition having excellent post-baking resistance and excellent storage stability.
- the present inventors have conducted intensive studies to overcome the above-mentioned problems of the prior art. (1) Protecting the functional group that controls the solubility of the base polymer with an acid-labile group
- the chemically amplified resist composition containing the polymer compound obtained above and (2) a photoacid generator has, as the polymer compound, a functional group which is decomposed by an acid to impart solubility to the acid.
- a polymer compound (A) having a functional group which is decomposed by an acid to impart solubility, and has no aromatic ring is obtained by irradiation with activating radiation.
- a compound (B) which generates an acid and an amine (C) having a molecular weight of 100 to 240 and a boiling point of 200 to 350 ° C at 760 mmHg. ) is provided.
- the polymer compound (A) used in the present invention is a polymer compound having a functional group that is decomposed by an acid to impart alkali solubility and does not have an aromatic ring such as a benzene nucleus.
- the high molecular compound having a functional group that is decomposed by an acid to impart alkali solubility generally refers to an alkali-soluble group of an alkali-soluble polymer that is not stable to an acid. It is a polymer protected by a group.
- Examples of the functional group that is decomposed by an acid to impart alkanol solubility include t-butyl ester group and t-butyl carbonate described in Japanese Patent Publication No. 2-27660; Japanese Patent Publication No. 5 — 6 9 4 2 0 Tertiary alkyloxy group, t-aminoloxy group, t-aminoloxycarbonyl group, tertiary alkyloxy group, tertiary alkyloxycarbonyl group, tertiary alkyloxycarbonyloxy group; -Acetal structure described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-3451; Ketal structure described in Japanese Unexamined Patent Application Publication No.
- Substitutable 1-viranyl group; 3-oxocyclohexyl group Or 5—Me 3 Substitutable such as oxocyclohexyl group, etc.
- Substitutable such as 3-oxocyclohexyl group; 3- (5-pentanoid) group, 3-methyl-5- (5-pentanoide) group 3 — (5 — pentanoide) group; 2 — methyl-1 2 — adamantyl group etc.
- Substitutable 2 adamantyl group; cyclic ester-containing groups such as mevalonic crackon group Is exemplified. These groups may be directly bonded to the base polymer, or may be bonded via a divalent or higher valent organic group.
- Such a polymer compound (A) include 2-substituted 2-norbornane-2-substituted methacrylate esters described in JP-A-5-80515.
- a copolymer of an acrylate ester compound having a norpolnanone skeleton in the ester moiety and an adamantan skeleton in the ester moiety described in JP-A-5-257284 (Co) polymers of acrylate esters based on acrylates and acrylates having an adamantanone skeleton in the ester moiety described in JP-A-5-265212 Copolymers of lylic acids with tetrahydroviranyl ester, (meta) acrylic acid 3 —isolated as described in JP-A-5-346666 Copolymers having repeating units derived from hexyl hexyl, (1) a (meth) acrylate having a functional group decomposed by an acid, and (2) an alicyclic alkyl (met
- a copolymer containing a structural unit derived from an alicyclic alkyl (meth) acrylate is preferable because it has excellent register properties.
- the polymer compound (A) has a (meth) acrylate (a ⁇ ) having a functional group decomposed by an acid and an alicyclic alkyl (meth) acrylate (a The copolymer (A) with 2 ) is more preferable in order to achieve a high balance of resist properties.
- the polymer (A) is a functional group that is decomposed by an acid.
- the copolymer is a copolymer of methacrylate having a methacrylate and an alicyclic alkyl methacrylate.
- a copolymer of a (meth) acrylate compound having a cyclic ester such as an amino acid structure and a (meta) acrylate compound having an adamantane skeleton in an ester portion is exemplified.
- a (meth) acrylate having a functional group that can be decomposed by an acid where a ⁇ is (soil) is a nickel lactone (Meta) acrylates are preferred, (c) nick lactones are preferred, and alicyclic alkyl (meta) acrylates are preferred.
- a ⁇ is (soil) is a nickel lactone (Meta) acrylates
- nick lactones are preferred
- alicyclic alkyl (meta) acrylates are preferred.
- 2-methinolate 2-adamantyl (meta) acrylate is preferable, and 2-methylone 2-adamantyl methacrylate Is more preferred.
- the polymer compound (A) is formed by co-polymerization of (Sat) -mevalonic crack methacrylate and 2—methyl-1-2—adamantyl methacrylate. Most preferably, they are united.
- Such a copolymer is represented by the formula (1)
- R 1 and R 2 each independently represent an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, m and n each represent a ratio of each repeating unit, and m: n is a molar ratio, usually 30: 70 to 70: 30; preferably 40: 60 to 60: 40, more preferably 45: 55 to 55: 45. ]
- examples of the alkyl group having 1 to 3 carbon atoms include a linear or branched alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and an isopropyl group.
- Particularly preferred examples of the copolymer represented by the formula (1) include 2-methyl-2 -adamantyl methacrylate in which R 1 is a methyl group, and R 2 in a methyl group.
- Certain (Sat) is a copolymer with nickel lactone methacrylate.
- Such a copolymer is prepared, for example, by dissolving a monomer component in an organic solvent, adding a polymerization initiator such as azosobutyronitrile, and reacting at a reaction temperature of 40 to 150 ° C. It can be obtained by reacting for 1 to 24 hours. After the polymerization reaction, it can be optionally purified by a conventional method.
- a polymerization initiator such as azosobutyronitrile
- the weight average molecular weight (Mw) of the polymer compound (A) used in the present invention is not particularly limited, but is usually from 1,000 to 100,000, preferably More preferably, it is 2, 000 to 50,000, 0000, more preferably, 3, 000 to 20, 0, 000. If the weight average molecular weight of the high molecular compound (A) is too low, the resist film tends to be brittle and the heat resistance of the resist film tends to decrease. Conversely, if the weight average molecular weight is too high, There is a problem that the resist film becomes cloudy during coating.
- the weight-average molecular weight / number-average molecular weight (MwZMn) of the polymer compound (A) used in the present invention is usually from 1.0 to 3.0, preferably from 1.0 to 2.5. Preferably it is between 1.0 and 2.0.
- both the weight average molecular weight (M w) and the number average molecular weight (M n) were measured using a refractive index meter (RI) in gel solvent in tetrahydrofuran solvent. It is measured as a polystyrene equivalent value measured by chromatography.
- the resist composition of the present invention contains the polymer compound (A) and a compound (B) that generates an acid upon irradiation with activating radiation (that is, a photoacid generator; PAG). It is a chemically amplified resist.
- An acid is generated from the photoacid generator by the irradiation of the activating radiation, and the acid is used as a catalyst to remove the protecting group of the polymer compound (A) in a chain reaction, thereby improving the alkali solubility. I do.
- the photoacid generator (B) used in the present invention is not particularly limited as long as it is a substance that generates brenstead acid or Louis acid when exposed to activating radiation.
- Known compounds such as organic acid ester compounds, organic acid amide compounds, and organic acid imide compounds can be used.
- sodium salts include sodium salts such as diazonium salts, ammonium salts, diphenyl-donium triflate; sulfonates such as triphenylsulfonium triflate; Dimethyl salt; examples include phosphonium salt, arsonium salt, and oxonium salt.
- halogenated organic compounds include halogen-containing oxazine-based compounds, halogen-containing triazine-based compounds, halogen-containing acetate-non-compounds, and halogen-containing benzophenone-containing compounds.
- Compounds, halogen-containing sulfoxide compounds, halogen-containing sulfon compounds, halogen-containing thiazole compounds, halogen-containing oxazole compounds, and halogen-containing triazoles Compounds, halogen-containing 2-pyrone compounds, other halogen-containing heterocyclic compounds, halogen-containing aliphatic hydrocarbon compounds, halogen-containing aromatic hydrocarbon compounds, sulfenylhalai Compounds.
- examples of the halogenated organic compound include tris (2,3—dibromopropinole) phosphate and tris (2,3—jib-mouth).
- B Propinolate) Phosphate, Tetrabromochlorobutane, Hexaclo benzene, Hexabromobenzene, Hexabuta Cyclododecane, Heki Micrododesen for sub mouth, Mobifenil for hex sub mouth, bisect phenyl alcohol, Tetraclo bis bisphenol A, Tetrablo bisphenol Bis (chloroethyl) ether of bisphenol A, bis (chloroethyl) ether of tetrachloro, bis (bromoethyl) ether of tetrabromobisphenol A, bisphenol -Nore A's screw (2,3 Pill) Ether, bisphenol A bis (2,3—dipropyl propyl) Ether, tetrachloride
- quinone diazide compounds include 1,2—benzoquinone diazide 4—snolefonic acid ester and 1,2—naphthoquinone diazide.
- 4-Sulfonate ester 1, 2-Naphthoquinone diazide 1-5-Sulfonate ester, 2, 1-Naphthoquinone diazide 4-Sulfonate Acid ester, 2,1—benzoquinonediazide-15-sulfonate of quinonediazide derivative such as sulfonate ester; 1,2-benzoquinodia 1-2-diazido 4-snorrephonic acid chloride, 1, 2-naphthoquinone 1-2-diazide 1-4-sulphonic acid chloride, 1, 2-naph Tokinon-1 2 — Diazide 5 — Sulfonic acid chloride, 1, 2 —Naphthoquinone 1 —Diazido 6 —
- a, a' Examples of bis (sulfonyl) diazomethane compounds include unsubstituted, symmetrically or asymmetrically substituted alkyl, alkenyl, aralkyl, aromatic, and the like. And a, a'-bis (sulfonyl) diazomethane having a heterocyclic group.
- Examples of a-carbonyl-unsulfonyldiazomethane compounds include unsubstituted, symmetrically or asymmetrically substituted alkyl, alkenyl, aralkyl, aromatic, And carbonyl- ⁇ -sulfoninoresizomethane having a heterocyclic group.
- sulfone compound examples include a sulfone compound having an unsubstituted, symmetrically or asymmetrically substituted alkyl group, alkenyl group, aralkyl group, aromatic group, or heterocyclic group. And disulfone compounds.
- Examples of the organic acid ester include a carboxylic acid ester, a sulfonate, a phosphate and the like.
- Examples of the organic acid amide include carboxylic acid amide, sulfonate amide, and phosphoric acid amide.
- Examples of the organic acid imide include a carboxylic acid imide, a sulfonate imide, and a phosphoric acid imide.
- the above-mentioned photoacid generator is also used for a KrF excimer laser resist, and among these, the wavelength near the ArF excimer laser (18) (5.5 to 220 nm), for example, the formula (2) disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. R,
- R. is a linear, branched or cyclic alkyl
- R 3 is a linear, branched or cyclic alkyl group, a 2-oxo cyclic alkyl group, or a 2-oxo linear chain Joma other branched alkyl group
- Y one is, BF, A s -, S b F 6 -, PF 6 -, CF 3 C 0 0 one, C 1 0 4 - or the CF 3 S 0 3 — And so on.
- Y one is, BF, A s -, S b F 6 -, PF 6 -, CF 3 C 0 0 one, C 1 0 4 - or the CF 3 S 0 3 — And so on.
- R 2 are each independently a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group; Is a hydrogen atom, a straight-chain, branched or cyclic alkyl group, or a haloalkyl group represented by a benzoalkyl group such as trifluorophenol. ]
- the compound represented by is preferred.
- these compounds include, for example, cyclohexylmethyl (2-year-old cyclohexyl) sulfonium trifluorene snorrehonate, dicytamine Chromohexyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium trifluorene snorehonate, 2-oxocyclohexyl (2-nonorebornyl) ) Sulfonium trifluorene methanol snorehonate, 2-cyclohexenoresinolenorhinolene cyclohexanone, dimethyl (2-year old ciscyclohexyl) Tri-Fol-Lo-Norme, Tri-Fenol Sulfonium, Tri-Fr-No-Sl Tri-no-re-no-me, sn-re-ho-na-to, N-Hydroxy-succin
- photoacid generators (B) can be used alone or in combination of two or more.
- the mixing ratio of the photoacid generator (B) is usually from 0.01 to 50 parts by weight, preferably from 0.2 to 30 parts by weight, per 100 parts by weight of the polymer compound (A). Parts by weight. If the proportion of the photoacid generator is too small, it is difficult to form a resist pattern. On the other hand, if the proportion is too large, development residue tends to be generated during development, and Problems such as the deterioration of the cross-sectional shape of the car.
- the molecular weight is 100 to 240, preferably 120 to 220, more preferably 1 to 220. 40-200, boiling point at 720 mm Hg is 200-350. C, preferably using amines at 210-330 ° C.
- the melting point of the amines is too large, the melting point generally tends to be high, so that when the resist composition (especially a solution of the resist composition) is stored, or when the resist film is developed with an alkaline developer.
- amines tend to precipitate, and conversely, if they are too small, the boiling point will be low. If the boiling point of amines is too high, the molecular weight usually increases and the molecular structure becomes a bulky compound, so that diffusion in the resist film becomes insufficient and the surface becomes a hardly soluble layer. Pattern shape is reduced due to the influence of If the boiling point of the amines is too low, they will volatilize at the baking temperature at the time of pattern formation, and there is a tendency that a sufficient reforming effect cannot be obtained by the addition.
- amines (C) include, for example, fats such as nonylamine, desilamine, tridecinoleamine, tetradecylamine, pentadecylamine, etc.
- Aliphatic N-amimins such as Jamilamin
- Aliphatic N-amimins such as Triptylamin and Triamilamin
- 4-Aminobenzene Benzomin Aromatic amines such as amin, diphenylamine, tribenzylamine, and cycloaliphatic amines such as hexamethylentramine And the like.
- aromatic amines such as diphenylamine and cycloaliphatic amines such as hexamethylenetetramine are preferred.
- the mixing ratio of A Mi emissions such (C) is Soo Doo composition (A + B) with respect to 2 0 g, typically, 0. 0 0 IX 1 0 one 4 ⁇ 1 0 0 x 1 0 one 4 mol
- Preferred Ku is 0. 0 1 x 1 0- 4 ⁇ 1 0 X 1 0 _ 4 mol.
- Each component constituting the resist composition of the present invention is usually used by dissolving it in an organic solvent to form a resist film.
- the proportion of the organic solvent used is such that the components constituting the resist composition are dissolved in a uniform amount.
- the organic solvent is not particularly limited, and any of those generally used as a solvent for a resist composition can be used.
- organic solvents e.g., acetone tons, main Chiruechiruke tons, which keto emissions such as shea click Ropen evening Bruno emissions, Kisano down to shea click b; n - flop 0 Bruno Lumpur, i -loop 0 Bruno Lumpur, n - butanoate Lumpur, i - butanoate Lumpur, t - butanoate one Honoré, shea click b to hexa Roh one Norre of any Anoreko one Honoré acids; E Ji les ring Li Koruji main Ethers such as ethyl alcohol, ethylene glycol, and dioxane; ethyl alcohol, methyl alcohol, ethylene glycol, ethyl alcohol, etc.
- Alcohol ethers such as propylene monomethyl ether and propylene glycol monoether; propyl formate, butyrate, propyl acetate, butyl acetate, propionic acid Esters such as methyl, ethyl propionate, methyl butyrate, ethyl butyrate; methyl 2-oxypropionate, methyl 2-oxypropionate, methyl 2-methoxypropionate, 2 — Oxycarbonates such as methyl ethoxypropionate; cello sonolecetate, methyl cellosol acetate, solvent ethyl acetate, solvent sorbate acetate, solvent sorbase acetate, butyl cellulose, etc.
- Cerro Solves Ternes: propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monobutyl ether Propylene glycols; ethylene glycol, methyl ether, diethyl alcohol methyl ether, diethyl alcohol methyl ether, diethyl glycol 1-Diethylenic alcohols such as rutile ether; Halogenated hydrocarbons such as trichloroethylene; aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylinolacetamide, N-methylacetamide, N-methylpyro Polar solvents such as redox; and the like. These organic solvents can be used alone or in combination of two or more.
- additives generally added to the resist composition can be added to the resist composition of the present invention, if necessary.
- additives include, for example, silicone-based or fluorine-based surfactants, storage stabilizers, sensitizers, and striation inhibitor.
- Compatible additives can be mentioned.
- an acid generated from the photoacid generator (B) by the irradiation of the activating radiation acts on the developer of the high molecular compound (A) in the irradiated portion.
- the solubility changes. That is, the protecting group in the functional group of the polymer compound (A) is removed by the catalytic action of the acid, and the polymer compound is converted into an alkali-soluble group. Therefore, the resist composition of the present invention acts as a post-type resist by using an alkaline developer.
- the resolution can be improved by adding amines (C). Improves register characteristics such as properties, pattern shape, and maskability.
- an alkali developer is usually used as a developer.
- the alkali developer include, for example, aqueous solutions of inorganic alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium gayate, and ammonia; Aqueous solutions of primary amines such as pyramin; Aqueous solutions of secondary amines such as getylamine and dipropylamine; Tertiary amines such as trimethylammine and triethylamine Aqueous solutions of alcohols; aqueous solutions of alcohol amines such as getyl ethanolamine, triethanolamine, etc .; Labylammonium Hydroxide, Trimethyl Hydroxymethylide Ammonium Hydroxide, Triethyl Hydroxymethide A Nmoniu shuttleless Dorokishi de, such as an aqueous solution of Application Benefits main Chinorehi Doroki Shechirua Nmoniu shuttleless Doroki shea de of any quaternary A Nmoniu arm
- a water-soluble organic solvent such as isopropanol, a surfactant, a resin dissolution inhibitor or the like can be preferably added, such as ethanol or ethylene glycol.
- a resist composition solution is applied to a substrate by a method such as spin coating and dried, and dried to a desired film thickness (dry film thickness).
- a resist film of about 0.01 / m to 2 ⁇ m) is formed.
- This resist film is subjected to butter exposure using activating radiation.
- activating radiation a short wavelength of 190 to 250 nm, such as a deep ultraviolet ray, a KrF excimer laser, an ArF excimer laser, etc. Light sources can be used.
- a temperature within a range where the resist film is not deteriorated by heat usually 80 to 190 ° C, preferably 100 to 170 ° C
- Prebaking at ° C is preferred. If the pre-bake temperature is lower than this range, a hardly soluble layer is likely to be generated on the surface, and if the pre-bake temperature is higher, thermosetting or thermal decomposition may occur. I don't like it.
- a post-exposure bake is usually performed.
- the post-exposure bake temperature is usually 70 to 18 ° C. In order to develop the resist film after the exposure, the above-described developer may be used.
- the methods for evaluating the physical properties and register characteristics of the polymer compound are as follows.
- Weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) were measured by gel permeation chromatography (GPC) in tetrahydrofuran solvent using a refractometer (RI). ) Is the Polystyrene conversion value measured by).
- the measurement conditions are as follows.
- composition ratio of the copolymer is a value measured by an ifi-NMR spectrum.
- the minimum line size (unit: ⁇ m) where the line width of the line and space (hereinafter abbreviated as L & S) and the space width pass equally And
- the exposure amount (unit: mJ / cm 2 ) when the above-mentioned resolution was obtained was defined as the sensitivity.
- the resist film is exposed at an exposure amount such that the L & S line width and space width of 0.2 ⁇ m pass through at the same length, and then the exposure starts from the 0.1 m L & S.
- the actual dimensions of the 25 ⁇ m L & S were measured with a length-measuring SEM, and how much the dimensions differed from the mask dimensions was measured. If the difference is less than 10% of the mask dimension, it is judged that there is mask linearity ("Yes" in the table), and if it is more than 10%, there is no mask linearity. ("None" in the table).
- the resist composition solution is stored at room temperature for 6 months from the date of manufacture, and after 6 months, the resist composition solution is applied on a silicon wafer substrate, and a dust inspection device (silicon wafer surface) is applied.
- a dust inspection device silicon wafer surface
- Those with less than 50 particles were evaluated as having good storage stability ("good” in the table), and those with 50 or more particles were evaluated as having poor storage stability ("bad” in the table). .
- MLMA mevalonic lactone methacrylate
- 2MAdMA 2-methyl-12-adamantyl methacrylate copo
- the chemically amplified resist composition to which the amine having a molecular weight of 100 to 240 and a boiling point of 200 to 350 ° C is added is an ArF ferrite.
- Exposure with a single laser beam (193 nm wavelength) provides excellent resolution and It showed a pattern shape and maskability, and was found to be excellent in sensitivity, PED resistance, storage stability, etc.
- a mask having high sensitivity, high resolution, and a good cross-sectional shape can be formed with respect to short-wavelength activating radiation such as an ArF excimer laser beam, and a mask can be formed.
- a chemically amplified resist composition having good linearity, excellent PED resistance, and excellent storage stability is provided.
- the resist composition of the present invention is useful when manufacturing semiconductor elements such as ICs and LSIs, liquid crystal display substrates, print substrates, and the like by lithography technology, It is suitable for a semiconductor element manufacturing process that requires pattern formation.
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Abstract
A resist composition comprising (A) a high-molecular compound having at least one functional group which is decomposed by an acid to impart alkali solubility and containing no aromatic rings, (B) a compound which generates an acid upon irradiation with an actinic radiation, and (C) an amine having a molecular weight of 100 to 240 and a boiling point at 760 mmHg of 200 to 350 °C.
Description
P P
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明細書 レ ジス ト組成物 技術分野 Description Register composition Technical field
本発明は、 リ ソグラ フ ィ 一技術を用いた集積回路 ( I C ) ゃ大規 模集積回路 ( L S I ) 等の製造に有用な レ ジス 卜組成物に関し、 さ らに詳し く は、 K r Fや A r Fエキシマ レーザなどの遠紫外線、 電 子線などの荷電粒子線、 X線といつた活性化放射線を用いた超微細 加工による半導体素子の製造に有用な レ ジス ト組成物に関する。 背景技術 The present invention relates to a resist composition useful for manufacturing an integrated circuit (IC), a large-scale integrated circuit (LSI), or the like using a lithography technique. The present invention relates to a resist composition useful for manufacturing semiconductor devices by ultra-fine processing using activating radiation such as far-ultraviolet rays such as ArF excimer lasers, charged particles such as electron beams, and X-rays. Background art
I C や L S I な どの半導体素子、 液晶表示基板 ( L C D ) 、 プリ ン ト基板 ( P W B ) などを製造する場合、 リ ソグラ フ ィ 一技術を用 いて、 基板上に微細なバタ一ンを形成している。 具体的に リ ソグラ フ ィ ー技術では、 ①被加工層 (例えば、 酸化膜) を形成したシ リ コ ン ウェハな どの基板上に、 レ ジス ト と呼ばれる感光性高分子材料を 有機溶媒に溶解させた溶液を塗布し、 プリべークで余分な有機溶媒 を蒸発させて レジス ト膜を形成する、 ②レジス ト膜に、 フ ォ トマス クを用いるなどして部分的に光 (紫外線、 遠紫外線、 電子線、 X線 など) を照射して潜像を形成する、 ③現像液によ り不要な部分の レ ジス 卜膜を除去して、 ネガ型またはポジ型の レジス トパター ンを形 成する、 ④この レジス ト ノ タ ー ンを耐エッチングマスク と して露出 した基板などの表面を ドライエツチ ングする、 ⑤最後に不要な レジ ス トを除去する、 各工程によ り微細加工を行っている。 When manufacturing semiconductor devices such as ICs and LSIs, liquid crystal display substrates (LCDs), and print substrates (PWBs), a fine pattern is formed on the substrate using lithography technology. I have. Specifically, in the lithography technology, (1) a photosensitive polymer material called a resist is dissolved in an organic solvent on a substrate such as a silicon wafer on which a layer to be processed (for example, an oxide film) is formed. The resist solution is applied, and the excess organic solvent is evaporated by a pre-bake to form a resist film. (2) The resist film is partially exposed to light (ultraviolet rays, (Ultraviolet rays, electron beams, X-rays, etc.) to form a latent image. (3) Use a developer to remove unnecessary portions of the resist film to form a negative or positive resist pattern. ④ Dry etching of the exposed surface of the substrate etc. using this resist pattern as an etching resistant mask. ⑤ Finally, removing unnecessary resist. I have.
ところで、 近年、 I Cや L S I、 さ らに超大規模集積回路 (V L S I )
へと半導体素子の高集積化、 高密度化、 小型化、 高速化が進むにつ れて、 半導体素子の微細加工に対する要求水準は高ま り、 現在では、By the way, in recent years, ICs and LSIs, and very large scale integrated circuits (VLSI) As the integration, density, size, and speed of semiconductor devices increase, the demand for fine processing of semiconductor devices increases.
0 . 5 / m以下の微細パターンを形成し得る技術が要求されている。 しかしながら、 露光源と して、 可視光線や波長 3 5 0 ~ 4 5 0 n m の近紫外線を用いる従来の リ ソグラ フ ィ ー技術では、 このよ う な微 細パター ンの形成が極めて困難であ り、 歩留り の低下も著しい。 このため、 可視光線や近紫外線にかえて、 露光の解像度を高める ために、 波長の短い遠紫外線 (短波長紫外線) 、 波長 2 4 8 n mの K r Fエキ シマ レ一ザ、 波長 1 9 3 n mの A r Fエキ シマ レ一ザな どを用いる リ ソグラ フ ィ 一技術が研究されている。 A technology capable of forming a fine pattern of 0.5 / m or less is required. However, it is extremely difficult to form such a fine pattern by the conventional lithography technology using visible light or near-ultraviolet light having a wavelength of 350 to 450 nm as an exposure source. And the yield has been significantly reduced. For this reason, instead of visible light and near-ultraviolet light, in order to increase the exposure resolution, far-ultraviolet light (short-wave ultraviolet light) with a short wavelength, a KrF excimer laser with a wavelength of 248 nm, and a wavelength of 193 A lithographic technique using a nm ArF excimer laser is being studied.
従来、 近紫外線光を利用する リ ソグラフ ィ 一技術では、 レジス 卜 の基材高分子と してノ ボラ ッ ク樹脂が使用されている。 しかし、 ノ ポラ ッ ク樹脂は、 波長 3 5 0 〜 4 5 0 n mの紫外線に対する透過性 は良好である ものの、 それよ り も短波長の遠紫外線や K r Fまたは A r Fエキシマ レ一ザのよ う な波長が極めて短い光に対しては、 透 過率が極端に悪化する。 したがっ て、 ノ ボラ ッ ク樹脂を基材高分子 とする レジス 卜を用いたのでは、 十分な感度を得る こ とができず、 パターン形状も悪いといった問題点があった。 Conventionally, in one lithographic technique utilizing near-ultraviolet light, a novolak resin is used as a base polymer for a resist. However, although nopolak resin has good transparency to ultraviolet light with a wavelength of 350 to 450 nm, it has a shorter wavelength of far ultraviolet light and a KrF or ArF excimer laser. For light having a very short wavelength, such as that described above, the transmittance is extremely deteriorated. Therefore, if a resist using a novolak resin as a base polymer was used, there was a problem that sufficient sensitivity could not be obtained and the pattern shape was poor.
近年、 レ ジス ト の高感度化の方法と して、 感光剤と して光酸発生 剤を用いた化学増幅型レ ジス 卜 の研究開発が進められている。 化学 増幅型レ ジス 卜 の代表的な もの と しては、 例えば、 ①基材高分子、 ②光酸発生剤 (光照射によ り酸を発生する化合物) 、 及び③感酸物 質 (光照射によ り酸発生剤から発生した酸を触媒と して反応し、 基 材高分子の溶解性などを変化させる物質) の 3成分系レ ジス ト組成 物が知られている。 また、 化学増幅型レ ジス 卜 と して、 ①基材高分 子の溶解性を支配している官能基を、 酸に対して不安定な基で保護
(ブロ ッ ク) した高分子化合物、 及び②光酸発生剤の 2成分系レ ジ ス ト組成物が知られている。 化学増幅型レ ジス 卜組成物では、 光照 射によ り光酸発生剤が発生する酸 (プロ ト ン酸) を、 露光後の加熱 処理によ り レ ジス ト固相內を移動させ、 該酸によ り基材高分子など の化学変化を触媒反応的に増幅させている。 例えば、 前記 2成分系 の化学増幅型レ ジス ト組成物では、 光照射によ り発生する酸を触媒 と して、 連鎖反応的に保護基をはずし、 基材高分子の現像液に対す る溶解性を復元している。 In recent years, as a method of increasing the sensitivity of a resist, research and development of a chemically amplified resist using a photoacid generator as a photosensitive agent have been advanced. Representative examples of chemically amplified resists include, for example, (1) a base polymer, (2) a photoacid generator (a compound that generates an acid by light irradiation), and (3) an acid sensitive substance (light A three-component resist composition is known, which reacts with an acid generated from an acid generator by irradiation as a catalyst to change the solubility of a base polymer. In addition, as a chemically amplified resist: (1) Protect the functional group that controls the solubility of the base polymer with an acid-labile group A two-component resist composition comprising a (blocked) polymer compound and a photoacid generator is known. In the chemically amplified resist composition, the acid (protonic acid) generated by the photoacid generator upon irradiation with light is transferred to the resist solid phase by heat treatment after exposure to light. Acids are used to catalytically amplify chemical changes in the base polymer and other components. For example, in the above-mentioned two-component chemically amplified resist composition, the protecting group is removed by a chain reaction using an acid generated by light irradiation as a catalyst, so that the base polymer can be used in a developer. Restores solubility.
従来よ り、 K r Fエキシマ レーザなどの短波長の活性化放射線を 用いて露光する こ とができ る化学増幅型 レ ジス ト組成物について、 種々 の提案がな さ れている。 特開平 5 - 2 4 9 6 7 3号公報では、 樹脂結合剤と光酸発生剤とからなる感光性組成物であ っ て、 樹脂結 合剤がフ ノ —ル単位と非芳香族環式アルコ ール単位を有するポ リ マ一からな り、 ポ リ マーのヒ ドロキシル基の少な く と も一部が酸レ ィ ビル ( 1 a b i 1 e ) 基で保護されている感光性組成物が提案さ れている。 こ の感光性組成物では、 基材高分子と して、 ノ ボラ ッ ク 樹脂またはポ リ (ビニルフ X ノ ール) の部分水素添加によ り形成さ れるポリ マーが用いられている。 基材高分子と して、 部分水素化し たポ リ マ—を使用する こ と によ り 、 短波長の活性化放射線に対する 透過率を高めるこ とができる ものの、 A r Fエキシマ レーザ露光な どの更に波長の短い光を用いる リ ソグラ フ ィ 一では、 短波長を吸収 する芳香環が基材高分子中に存在する こ とは好ま し く ない。 Conventionally, various proposals have been made on chemically amplified resist compositions that can be exposed using activating radiation having a short wavelength such as a KrF excimer laser. Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-249673 discloses a photosensitive composition comprising a resin binder and a photoacid generator, wherein the resin binder comprises a phenolic unit and a non-aromatic cyclic compound. A photosensitive composition comprising a polymer having an alcohol unit, wherein at least a part of the hydroxyl group of the polymer is protected by an acid labile (1 abi 1 e) group. Proposed. In this photosensitive composition, as a base polymer, a polymer formed by partial hydrogenation of a novolak resin or a poly (vinyl alcohol) is used. By using a partially hydrogenated polymer as the base polymer, the transmittance for short-wavelength activating radiation can be increased. However, such as ArF excimer laser exposure In lithography using light having a shorter wavelength, it is not preferable that an aromatic ring absorbing the shorter wavelength be present in the base polymer.
このため、 特開平 7 — 1 9 9 4 6 7号公報では、 「酸と反応する こ とで極性を変換する基を含有する高分子化合物」 と して、 芳香環 を持たないメ タ ク リ ル酸エステル系共重合体 〔例えば、 ト リ シク ロ デカニノレメ タ ク リ レー ト テ ト ラ ヒ ドロ ビラニルメ タ ク リ レー ト /
メ 夕 ク リ ル酸共重合体〕 を用いる こ とが提案されている。 この他に も、 (メ タ) アク リ ル酸エステル系共重合体を基材高分子とする化 学増幅型レ ジス ト組成物について、 多 く の提案がなされており、 そ れらの中でも、 耐ェッチ ング性ゃ遠紫外線光などの短波長の活性化 放射線に対する透過性を向上させるために、 エステル部にァダマ ン タ ン骨格やノ ルボルナン骨格を有する (メ タ) アク リ ル酸エステル 系 (共) 重合体を基材高分子と して用いた レ ジス ト組成物が注目 さ れている (特開平 4 — 3 9 6 6 5号公報、 特開平 5 — 2 5 7 2 8 4 号公報、 特開平 5 - 2 6 5 2 1 2号公報、 特開平 7 - 2 3 4 5 1 1 号公報) 。 For this reason, Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. Hei 7-199467 describes a polymer having no aromatic ring as a “polymer compound containing a group that converts polarity by reacting with an acid”. Lulic acid ester copolymers [for example, tricyclodecanoinolemethacrylate, tetrahydrobiranylmethacrylate / It is proposed to use methacrylic acid copolymer]. In addition, many proposals have been made for chemically amplified resist compositions using a (meth) acrylic acid ester copolymer as a base polymer. Among them, there are many proposals. (Meth) acrylic acid ester with an adamantan skeleton or a norbornane skeleton in the ester part to improve the transmittance to short-wavelength activating radiation such as far ultraviolet light Attention has been drawn to resist compositions using (co) polymers as the base polymer (Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 4-36965 and 5-257284). Gazette, JP-A-5-265215, JP-A-7-234511).
しかしながら、 A r Fエキシマ レ一ザなどの短波長の活性化放射 線を用いる リ ソ グラ フ ィ 一についての研究は、 未だ実用 レベルに到 達しておらず、 解像度、 感度、 パタ一ン形状、 マスク リ ニア リ テ ィ などレジス 卜諸特性のバラ ンスが高度に優れた ものを得るために、 新たな レジス 卜の出現が望まれているのが現状である。 However, research on lithography using short-wavelength activating radiation such as an ArF excimer laser has not yet reached a practical level, and resolution, sensitivity, pattern shape, At present, the emergence of a new registry is desired in order to obtain a highly excellent balance of various registry characteristics such as mask linearity.
化学増幅型レジス ト組成物は、 露光によ り発生する酸が微量であ るため、 周囲の影響を受けて、 パター ンの断面形状に異常を生じる こ とがある。 例えば、 基板素材の影響を受けて、 パター ンの基板と の界面に裾引きを生じる こ とがある。 また、 酸が大気中に存在する 微量の塩基性物質によ り中和されて触媒活性を失う と、 レ ジス 卜パ ター ンの膜表面に難溶化層が形成され、 こ の難溶化層が庇状に残る ( T一 T o p p i n g ) こ とが知られている。 Since the amount of acid generated by exposure to light is very small, the chemically amplified resist composition may cause an abnormality in the cross-sectional shape of the pattern due to the influence of the surroundings. For example, under the influence of the substrate material, a footing may occur at the interface between the pattern and the substrate. When the acid is neutralized by a trace amount of a basic substance present in the atmosphere and loses its catalytic activity, a poorly soluble layer is formed on the resist pattern film surface, and this poorly soluble layer is formed. It is known that it remains like an eave (T-Topping).
上記の如き問題を解決するために、 特開平 6 — 2 6 6 1 1 1 号公 報では、 ( a ) アルカ リ可溶性ポ リ マーのアルカ リ可溶性基を、 酸 に対して不安定な基によって保護してなるポ リ マー と、 ( b ) 露光 によ り酸を発生する化合物とを含む化学増幅型レ ジス 卜組成物に、
ィ ミ ダゾール化合物、 ァラニ ン化合物、 アデ二ン化合物、 及びアデ ノ シ ン化合物からなる群よ り選ばれるア ミ ン化合物を添加する こ と が提案されている。 しかしながら、 これらのア ミ ン化合物は、 強塩 基性であるか、 あるいは沸点のない昇華性の化合物であるため、 レ ジス ト組成物の保存安定性に問題があ っ た。 また、 この化学増幅型 レ ジス ト組成物では、 前記成分 ( a ) のポ リ マーと して、 フ エ ノ ー ル骨格を有するアル力 リ可溶性ポ リ マ一をべ一スポ リ マーと し、 そ のフ ヱ ノ ール性水酸基をェ一テル化斉 IJまたはエステル化剤で処理し てエーテル化ま たはエステル化 した ものを用いている ため、 短波長 の活性化放射線の透過率が十分ではない。 In order to solve the above problems, JP-A-6-26611 discloses that (a) an alkali-soluble polymer of an alkali-soluble polymer is modified by an acid-labile group. A chemically amplified resist composition comprising a protected polymer and (b) a compound capable of generating an acid upon exposure to light, It has been proposed to add an amine compound selected from the group consisting of an imidazole compound, an alanine compound, an adenine compound, and an adenosine compound. However, since these amine compounds are strongly basic or sublimable compounds having no boiling point, there was a problem in the storage stability of the resist composition. Further, in the chemically amplified resist composition, as the polymer of the component (a), an alcohol-soluble polymer having a phenol skeleton is regarded as a polymer. However, since the phenolic hydroxyl group is etherified or esterified by treating it with an etherified ester IJ or an esterifying agent, the transmittance of short-wavelength activating radiation is reduced. Not enough.
また、 特開平 7 — 1 2 0 9 2 9号公報では、 化学増幅型レ ジス ト 組成物に、 p K a 6以下の塩基性化合物を添加する こ とが提案され ている。 しかし、 その実施例で用いられている塩基性化合物は、 ピ リ ジンや N — メ チルァニ リ ンなどの低沸点のァ ミ ン化合物であ り、 高温でベークする工程を含む半導体製造工程では、 必ずしも十分な 性能は発揮しない。 また、 こ の化学増幅型レ ジス ト組成物では、 基 材高分子と して、 ポ リ ビニルフ ヱ ノ ールゃ一部水素添加ポ リ ビニル フ エ ノ ールなどの芳香環含有ポ リ マーが用いられているため、 短波 長の活性化放射線の透過率が十分ではない。 発明の開示 Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-129929 proposes to add a basic compound having a pKa of 6 or less to a chemically amplified resist composition. However, the basic compound used in the examples is a low-boiling amide compound such as pyridine or N-methylaniline, and in a semiconductor manufacturing process including a step of baking at a high temperature, It does not always provide sufficient performance. In the chemically amplified resist composition, the base polymer is an aromatic ring-containing polymer such as polyvinyl phenol or partially hydrogenated polyvinyl phenol. , The transmittance of short-wavelength activating radiation is not sufficient. Disclosure of the invention
本発明の目的は、 短波長の活性化放射線に対して高感度かつ高解 像性で、 良好な断面形状を有するパター ンを形成する こ とができ、 マスク リ ニア リ ティ が良好で、 露光後べ一ク耐性に優れ、 しかも、 保存安定性に優れた化学増幅型レ ジス 卜組成物を提供する こ と にあ る。
本発明者らは、 前記従来技術の問題点を克服するために鋭意研究 した結果、 ①基材高分子の溶解性を支配している官能基を、 酸に対 して不安定な基で保護した高分子化合物と、 ②光酸発生剤とを含有 する化学増幅型レジス ト組成物において、 高分子化合物と して、 酸 によ り分解されてアル力 リ可溶性を付与する官能基を有し、 芳香環 を持たない高分子化合物を用い、 かつ、 特定のア ミ ン類を選択して 添加する こ とによ り 、 前記レ ジス ト諸特性が高度にバラ ンス した化 学増幅型レジス ト組成物の得られる こ とを見いだした。 本発明は、 これらの知見に基づいて完成する に至っ た ものであ る。 An object of the present invention is to form a pattern having a high sensitivity and a high resolution with respect to short-wavelength activating radiation, a good cross-sectional shape, a good mask linearity, and a light exposure. An object of the present invention is to provide a chemically amplified resist composition having excellent post-baking resistance and excellent storage stability. The present inventors have conducted intensive studies to overcome the above-mentioned problems of the prior art. (1) Protecting the functional group that controls the solubility of the base polymer with an acid-labile group The chemically amplified resist composition containing the polymer compound obtained above and (2) a photoacid generator has, as the polymer compound, a functional group which is decomposed by an acid to impart solubility to the acid. By using a polymer compound having no aromatic ring and selecting and adding specific amines, a chemically amplified resist in which the above-mentioned various properties are highly balanced is obtained. It has been found that a composition can be obtained. The present invention has been completed based on these findings.
かく して、 本発明によれば、 酸によ り分解されてアル力 リ可溶性 を付与する官能基を有し、 芳香環を持たない高分子化合物 ( A ) 、 活性化放射線の照射によ り酸を発生する化合物 ( B ) 、 及び分子量 力、' 1 0 0 ~ 2 4 0 で、 7 6 0 m m H g での沸点が 2 0 0〜 3 5 0 °C であるア ミ ン類 ( C ) を含有する レジス ト組成物が提供される。 発明を実施するための最良の形態 Thus, according to the present invention, a polymer compound (A) having a functional group which is decomposed by an acid to impart solubility, and has no aromatic ring, is obtained by irradiation with activating radiation. A compound (B) which generates an acid and an amine (C) having a molecular weight of 100 to 240 and a boiling point of 200 to 350 ° C at 760 mmHg. ) Is provided. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
( A ) 高分子化合物 (A) Polymer compound
本発明で用いられる高分子化合物 ( A ) は、 酸によ り分解されて アルカ リ可溶性を付与する官能基を有し、 かつ、 ベ ンゼ ン核などの 芳香環を持たない高分子化合物である。 こ こで、 酸によ り分解され てアルカ リ可溶性を付与する官能基を有する高分子化合物とは、 通 常、 アルカ リ可溶性ポ リ マーのアルカ リ可溶性基を、 酸に対して不 安定な基によって保護してなるポ リ マ一である。 The polymer compound (A) used in the present invention is a polymer compound having a functional group that is decomposed by an acid to impart alkali solubility and does not have an aromatic ring such as a benzene nucleus. . Here, the high molecular compound having a functional group that is decomposed by an acid to impart alkali solubility generally refers to an alkali-soluble group of an alkali-soluble polymer that is not stable to an acid. It is a polymer protected by a group.
酸によ り分解されてアル力 リ可溶性を付与する官能基と しては、 例えば、 特公平 2 — 2 7 6 6 0号公報に記載の t —プチルエステル 基、 t — ブチルカルボナ— 卜 ; 特公平 5 — 6 9 4 2 0号公報に記載
の 3級アルキルォキ シ基、 t 一 ア ミ ノレォキ シ基、 t — ア ミ ルォキ シ カルボニル基な ど 3 級アルキルォキシ基、 3 級アルキルォキシ カル ボニル基、 3級アルキルォキシカルボニルォキシ基;特公平 6 - 4 3 4 5 1 号公報に記載のァセタール構造 ; 特開平 2 — 1 6 1 4 3 6号公報記 載のケタール構造 ; 特開平 8 — 1 0 1 5 0 9号公報に記載の 1 —ァ ルキノレシ ク ロ アノレキノレオキシ基、 1 — アルキルシ ク ロ アノレキルォキ シカルボニル基 ; 特開平 8 — 2 1 1 6 1 3号公報に記載の 2以上の 官能基を有する置換ァ リ ルォキシ基、 置換ァ リ ルォキシカルボニル 基、 置換ァ リ ルォキシカルボニルォキシ基 ; 1 — ビラ二ル基、 3 — メ チル— 1 一 ビラニル基などの置換可 1 — ビラ二ル基 ; 3 —ォキソ シク ロへキシル基や 5 —メ チルー 3 —ォキソ シク ロへキシル基など の置換可 3 —ォキソ シク ロへキシル基 ; 3 — ( 5 —ペンタ ノ ィ ド) 基、 3 —メ チル— 3 — ( 5 —ペンタノ イ ド) 基などの置換可 3 — ( 5 —ペンタ ノ ィ ド) 基 ; 2 — メ チル一 2 — ァダマ ンチル基などの置換 可 2 —ァダマ ンチル基 ; メバロニッ ク ラ ク ト ン基のよ う な環状エス テル含有基等が例示される。 これ らの基は、 直接、 基材高分子に結 合していても、 また 2価以上の有機基を介して結合していてもよい。 Examples of the functional group that is decomposed by an acid to impart alkanol solubility include t-butyl ester group and t-butyl carbonate described in Japanese Patent Publication No. 2-27660; Japanese Patent Publication No. 5 — 6 9 4 2 0 Tertiary alkyloxy group, t-aminoloxy group, t-aminoloxycarbonyl group, tertiary alkyloxy group, tertiary alkyloxycarbonyl group, tertiary alkyloxycarbonyloxy group; -Acetal structure described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-3451; Ketal structure described in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2-161634; A quinoleoxy cycloanolequinoleoxy group, a 1-alkylcycloanolequinoxycarbonyl group; a substituted aryloxy group or a substituted aryl group having two or more functional groups described in JP-A-8-21613; Roxycarbonyl group, substituted aryloxycarbonyloxy group; 1-viranyl group, 3-methyl- 1-viranyl group, etc. Substitutable 1-viranyl group; 3-oxocyclohexyl group Or 5—Me 3 Substitutable such as oxocyclohexyl group, etc. Substitutable such as 3-oxocyclohexyl group; 3- (5-pentanoid) group, 3-methyl-5- (5-pentanoide) group 3 — (5 — pentanoide) group; 2 — methyl-1 2 — adamantyl group etc. Substitutable 2 — adamantyl group; cyclic ester-containing groups such as mevalonic crackon group Is exemplified. These groups may be directly bonded to the base polymer, or may be bonded via a divalent or higher valent organic group.
このような高分子化合物 (A ) の具体例としては、 特開平 5 - 8 0 5 1 5 号公報に記載の 2 — ノ ルボルネ ン— 2 —置換体とメ タ ク リ ル酸ェス テルとの共重合体、 特開平 5 — 2 5 7 2 8 4号公報に記載のエステ ル部にノルポルナン骨格を有するァク リル酸エステル系化合物の (共) 重合体、 エステル部にァダマ ンタ ン骨格を有するァク リ ル酸エステ ル系化合物の (共) 重合体、 特開平 5 - 2 6 5 2 1 2号公報記載の エステル部にァダマ ンタ ン骨格を有するァク リ ル酸エステル類とァ ク リ ル酸類のテ ト ラ ヒ ドロ ビラニルエステルとの共重合体、 特開平 5 — 3 4 6 6 6 8号公報に記載の (メ タ) アク リ ル酸 3 —才キソ シ
ク 口へキシル由来の繰り返し単位を有する共重合体、 ①酸によ り分 解される官能基を有する (メ タ) ァク リ レー ト と、 ②脂環式アルキ ル (メ タ) ァク リ レー 卜 との共重合体などが挙げられる。 Specific examples of such a polymer compound (A) include 2-substituted 2-norbornane-2-substituted methacrylate esters described in JP-A-5-80515. A copolymer of an acrylate ester compound having a norpolnanone skeleton in the ester moiety and an adamantan skeleton in the ester moiety described in JP-A-5-257284 (Co) polymers of acrylate esters based on acrylates and acrylates having an adamantanone skeleton in the ester moiety described in JP-A-5-265212 Copolymers of lylic acids with tetrahydroviranyl ester, (meta) acrylic acid 3 —isolated as described in JP-A-5-346666 Copolymers having repeating units derived from hexyl hexyl, (1) a (meth) acrylate having a functional group decomposed by an acid, and (2) an alicyclic alkyl (meta) acrylate. Copolymers with relays and the like can be mentioned.
これらの高分子化合物 (A ) の中でも、 脂環式アルキル (メ タ) アタ リ レー ト由来の構造単位を含む共重合体は、 レ ジス ト諸特性に 優れているため好ま しい。 また、 高分子化合物 (A ) が、 酸によ り 分解される官能基を有する (メ タ) ァク リ レー ト ( a ^ と脂環式ァ ルキル (メ タ) ァク リ レー ト ( a 2) との共重合体 (A である こ と が、 レジス ト諸特性を高度にバラ ンスさせる上で、 よ り好ま しい。 高分子化合物 ( A ) が、 酸によ り分解される官能基を有するメ タ ク リ レー 卜 と脂環式ァルキルメ タ ク リ レー ト との共重合体である こ と が、 多く の場合、 さ らに好ま しい。 具体的には、 エステル部にラ ク ト ン構造などの環状エステルを有する (メ タ) ァク リ レー ト化合物 とエステル部にァダマンタ ン骨格を有する (メ タ) アタ リ レー ト化 合物との共重合体が挙げられる。 Among these polymer compounds (A), a copolymer containing a structural unit derived from an alicyclic alkyl (meth) acrylate is preferable because it has excellent register properties. In addition, the polymer compound (A) has a (meth) acrylate (a ^) having a functional group decomposed by an acid and an alicyclic alkyl (meth) acrylate (a The copolymer (A) with 2 ) is more preferable in order to achieve a high balance of resist properties. The polymer (A) is a functional group that is decomposed by an acid. In many cases, it is more preferable that the copolymer is a copolymer of methacrylate having a methacrylate and an alicyclic alkyl methacrylate. A copolymer of a (meth) acrylate compound having a cyclic ester such as an amino acid structure and a (meta) acrylate compound having an adamantane skeleton in an ester portion is exemplified.
よ り具体的には、 酸によ り分解される官能基を有する (メ タ) ァ ク リ レー ト ( a ^ と しては、 (土) 一 メ ノく口ニ ッ ク ラ ク ト ン (メ タ) アタ リ レー トが好ま し く 、 (士) 一 メ ノく口ニ ッ ク ラ ク ト ンメ タ ク リ レー トがよ り好ま しい。 また、 脂環式アルキル (メ タ) ァク リ レー ト ( a 2) と しては、 2 — メ チノレー 2 —ァダマ ンチル (メ タ) ァ ク リ レ一 卜が好ま し く 、 2 —メ チル一 2 —ァダマ ンチルメ タ ク リ レー ト がよ り好ま しい。 More specifically, a (meth) acrylate having a functional group that can be decomposed by an acid (where a ^ is (soil) is a nickel lactone (Meta) acrylates are preferred, (c) nick lactones are preferred, and alicyclic alkyl (meta) acrylates are preferred. As the create (a 2 ), 2-methinolate 2-adamantyl (meta) acrylate is preferable, and 2-methylone 2-adamantyl methacrylate Is more preferred.
さ らに具体的には、 高分子化合物 ( A ) が、 (土) ーメバロニ ッ ク ラ ク ト ンメ タ ク リ レー 卜 と 2 — メ チル一 2 — ァダマ ンチルメ タ ク リ レー 卜 との共重合体である こ とが最も好ま しい。 このよ う な共重 合体は、 式 ( 1 )
More specifically, the polymer compound (A) is formed by co-polymerization of (Sat) -mevalonic crack methacrylate and 2—methyl-1-2—adamantyl methacrylate. Most preferably, they are united. Such a copolymer is represented by the formula (1)
〔式中、 R1及び は、 それぞれ独立に炭素数 1〜 3のアルキル基で あ り、 m及び nは、 各繰り返し単位の割合を示し、 m : nは、 モル 比で、 通常 3 0 : 7 0〜 7 0 : 3 0、 好ま し く は 4 0 : 6 0〜 6 0 : 4 0、 よ り好ま し く は 4 5 : 5 5〜 5 5 : 4 5である。 〕 [Wherein, R 1 and R 2 each independently represent an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, m and n each represent a ratio of each repeating unit, and m: n is a molar ratio, usually 30: 70 to 70: 30; preferably 40: 60 to 60: 40, more preferably 45: 55 to 55: 45. ]
で表すこ とができ る。 こ の共重合体において、 エステル部にァダマ ンタ ン骨格を有する化合物由来の構造単位が少なすぎる と十分な耐 ドライエッ チング性が得られず、 逆に多すぎる と基板との密着性が 悪く な り、 いずれも好ま し く ない。 Can be represented by In this copolymer, if the structural unit derived from the compound having an adamantan skeleton in the ester portion is too small, sufficient dry etching resistance cannot be obtained, and if it is too large, adhesion to the substrate will be poor. Neither is preferred.
式 ( 1 ) において、 炭素数 1 〜 3のアルキル基の例と しては、 メ チル基、 ェチル基、 プロ ピル基、 イ ソプロ ピル基などの直鎖または 分岐したアルキル基が挙げられる。 式 ( 1 ) で表される共重合体の 特に好ま しい例と しては、 R 1がメ チル基である 2—メ チルー 2 —ァ ダマンチルメ タク リ レー 卜 と、 R 2がメ チル基である (土) 一 メ ノく口 ニッ ク ラ ク ト ンメ タ ク リ レー 卜 との共重合体が挙げられる。 このよ う な共重合体は、 例えば、 モ ノ マー成分を有機溶媒中に溶解させ、 ァゾィ ソブチロニ ト リ ル等の重合開始剤を添加して、 反応温度 4 0 〜 1 5 0 °Cで、 1 〜 2 4時間反応させる こ とによ り得る こ とができ る。 重合反応後、 任意に常法によ り精製する こ と もでき る。 In the formula (1), examples of the alkyl group having 1 to 3 carbon atoms include a linear or branched alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and an isopropyl group. Particularly preferred examples of the copolymer represented by the formula (1) include 2-methyl-2 -adamantyl methacrylate in which R 1 is a methyl group, and R 2 in a methyl group. Certain (Sat) is a copolymer with nickel lactone methacrylate. Such a copolymer is prepared, for example, by dissolving a monomer component in an organic solvent, adding a polymerization initiator such as azosobutyronitrile, and reacting at a reaction temperature of 40 to 150 ° C. It can be obtained by reacting for 1 to 24 hours. After the polymerization reaction, it can be optionally purified by a conventional method.
本発明で用いる高分子化合物 (A) の、 重量平均分子量 (Mw) は、 特に限定されないが、 通常、 1, 0 0 0〜 1 0 0, 0 0 0、 好
ま し く は 2, 0 0 0〜 5 0, 0 0 0、 よ り好ま し く は 3, 0 0 0 〜 2 0, 0 0 0 である。 高分子化合物 ( A ) の重量平均分子量が低す ぎる と、 レジス ト膜が脆く なつた り、 レジス ト膜の耐熱性が低下す る傾向にあ り、 逆に重量平均分子量が高すぎる と、 塗布時の レ ジス ト膜の白濁という問題がある。 The weight average molecular weight (Mw) of the polymer compound (A) used in the present invention is not particularly limited, but is usually from 1,000 to 100,000, preferably More preferably, it is 2, 000 to 50,000, 0000, more preferably, 3, 000 to 20, 0, 000. If the weight average molecular weight of the high molecular compound (A) is too low, the resist film tends to be brittle and the heat resistance of the resist film tends to decrease. Conversely, if the weight average molecular weight is too high, There is a problem that the resist film becomes cloudy during coating.
また、 本発明で用いる高分子化合物 (A ) の重量平均分子量/数 平均分子量 (MwZM n ) は、 通常、 1 . 0〜 3 . 0、 好ま し く は 1 . 0〜 2 . 5、 よ り好ま し く は 1 . 0〜 2 . 0である。 こ こ で、 重量平均分子量 (M w) 及び数平均分子量 (M n ) は、 いずれも屈 折率計 (R I ) を用いたテ ト ラ ヒ ドロフ ラ ン溶媒でのゲルパ一 ミ ェ一 シ ョ ンク ロマ ト グラ フ ィ 一によ り測定されたポ リ スチ レ ン換算値と して測定さ れる ものである。 The weight-average molecular weight / number-average molecular weight (MwZMn) of the polymer compound (A) used in the present invention is usually from 1.0 to 3.0, preferably from 1.0 to 2.5. Preferably it is between 1.0 and 2.0. Here, both the weight average molecular weight (M w) and the number average molecular weight (M n) were measured using a refractive index meter (RI) in gel solvent in tetrahydrofuran solvent. It is measured as a polystyrene equivalent value measured by chromatography.
( B ) 光酸発生剤 (B) Photoacid generator
本発明の レ ジス 卜組成物は、 前記高分子化合物 ( A ) と、 活性化 放射線の照射によ り酸を発生する化合物 ( B ) (すなわち、 光酸発 生剤 ; P A G ) とを含有する化学増幅型レ ジス ト である。 活性化放 射線の照射によ り光酸発生剤から酸が発生し、 該酸を触媒と して、 連鎖反応的に高分子化合物 ( A ) の保護基をはず して、 アルカ リ 可 溶性とする。 The resist composition of the present invention contains the polymer compound (A) and a compound (B) that generates an acid upon irradiation with activating radiation (that is, a photoacid generator; PAG). It is a chemically amplified resist. An acid is generated from the photoacid generator by the irradiation of the activating radiation, and the acid is used as a catalyst to remove the protecting group of the polymer compound (A) in a chain reaction, thereby improving the alkali solubility. I do.
本発明で用いられる光酸発生剤 ( B ) は、 活性化放射線によ り露 光される とブレンステ ツ ド酸またはルイ ス酸を発生する物質であれ ば特に制限はな く 、 例えば、 ォニゥム塩、 ハロゲン化有機化合物、 キノ ン ジア ジ ド化合物、 a , a ' — ビス (スルホニル) ジァゾメ タ ン系化合物、 α —力ノレボニ ノレー α ' —スルホニ ノレジァゾメ タ ン系ィ匕 合物、 スルホ ン化合物、 有機酸エステル化合物、 有機酸ア ミ ド化合 物、 有機酸.ィ ミ ド化合物など公知のものを用いる こ とができる。
ォニゥム塩の例と しては、 ジァゾニゥム塩、 ア ンモニゥム塩、 ジ フ エ二ルョ 一 ドニゥ ム ト リ フ レー ト な どの ョ ー ドニゥ ム塩 ; ト リ フ ェニルスルホニゥ ム ト リ フ レー ト な どのスルホ二ゥ ム塩 ; ホスホニ ゥ ム塩、 アルソニゥ ム塩、 ォキソニゥ ム塩な どが挙げられる。 The photoacid generator (B) used in the present invention is not particularly limited as long as it is a substance that generates brenstead acid or Louis acid when exposed to activating radiation. , A halogenated organic compound, a quinone diazide compound, a, a'-bis (sulfonyl) diazomethane compound, α-force olevoninole α'-sulfoninoresizometanide compound, a sulfone compound, Known compounds such as organic acid ester compounds, organic acid amide compounds, and organic acid imide compounds can be used. Examples of sodium salts include sodium salts such as diazonium salts, ammonium salts, diphenyl-donium triflate; sulfonates such as triphenylsulfonium triflate; Dimethyl salt; examples include phosphonium salt, arsonium salt, and oxonium salt.
ハロゲン化有機化合物の例と しては、 ハロゲン含有ォキサジァゾ一 ル系化合物、 ハロゲン含有 ト リ アジン系化合物、 ハロゲン含有ァセ ト フ X ノ ン系化合物、 ハ ロ ゲ ン含有ベ ン ゾフ ヱ ノ ン系化合物、 ハ ロ ゲン含有スルホキサイ ド系化合物、 ハロゲン含有スルホ ン系化合物、 ハロゲ ン含有チアゾ―ル系化合物、 ハ ロゲ ン含有ォキサゾ—ル系化 合物、 ハ ロ ゲ ン含有 ト リ ァ ゾ一ル化合物、 ハロ ゲ ン含有 2 — ピロ ン 系化合物、 その他ハ ロ ゲ ン含有へテ ロ環状化合物、 ハ ロ ゲ ン含有脂 肪族炭化水素化合物、 ハロ ゲ ン含有芳香族炭化水素化合物、 スルフ ェニルハライ ド化合物などが挙げられる。 よ り具体的に、 ハロゲン 化有機化合物と しては、 例えば、 卜 リ ス ( 2, 3 — ジブロ モプロ ピ ノレ) ホス フ ェ ー ト、 卜 リ ス ( 2 , 3 — ジブ口 モー 3 — ク ロ 口 プロ ピ ノレ) ホス フ ヱ ー 卜、 テ ト ラ ブロ モ ク ロ ロ ブタ ン、 へキサ ク ロ 口ベ ン ゼン、 へキサブロ モベ ンゼン、 へキサブ口 モ シ ク ロ ドデカ ン、 へキ サブ口モ シ ク ロ ドデセ ン、 へキサブ口 モ ビフ ヱニル、 ァ リ ル 卜 リ ブ ロモフ エ二ルェ一テル、 テ ト ラ ク ロ 口 ビス フ エ ノ ーノレ A、 テ ト ラ ブ ロモ ビス フ エ ノ 一ル八、 テ 卜 ラ ク ロ 口 ビス フ エ ノ ーノレ Aの ビス (ク ロ ロェチル) エーテル、 テ ト ラ ブロ モ ビス フ エ ノ ール Aの ビス (ブ ロモェチル) エーテル、 ビス フ エ ノ ーノレ Aの ビス ( 2 , 3 — ジク ロ 口プロ ピル) エーテル、 ビス フ エ ノ 一ル Aの ビス ( 2, 3 — ジブ口 モプロ ピル) エーテル、 テ ト ラ ク ロ 口 ビスフ エ ノ ール Aの ビス ( 2 , 3 — ジク ロ ロ プロ ピル) エーテル、 テ ト ラ ブロ モ ビス フ ェ ノ ール A の ビス ( 2, 3 — ジブロ モプロ ピル) エーテル、 テ ト ラ ク ロ 口 ビス
フ エ ノ ーノレ S 、 テ ト ラ ブロ モ ビス フ エ ノ ー ル 3 、 テ ト ラ ク ロ 口 ビス フ エ ノ ー ル S の ビス (ク ロ ロ ェチル) エー テル、 テ 卜 ラ ブロ モ ビス フ エ ノ ール S の ビス (ブロ モェチル) エーテル、 ビス フ エ ノ ール S の ビス ( 2 , 3 — ジ ク ロ ロ プロ ピル) エーテル、 ビス フ エ ノ ーノレ S の ビス ( 2 3 — ジ ブロ モプロ ピル) エーテル、 ト リ ス ( 2 , 3 — ジブロ モ プロ ピル) イ ソ シ ァ ヌ レ ー ト 、 2 2 — ビス ( 4 ー ヒ ド ロ キ シ ー 3 5 — ジブロ モ フ エ ニル) プ ン、 2 2 — ビス ( 4 一 ( 2 — ヒ ド ロ キ シエ ト キ シ) 一 3 , 5 — ジ ブロ モ フ エ ニル) プ ンな どのハ ロゲ ン系難燃剤 ; ジ ク ロ ロ ジ フ エニル ト リ ク ロ ロ ェタ ン、 ペ ン タ ク ロ ロ フ エ ノ 一ノレ、 2 , 4 , 6 — ト リ ク ロ 口 フ エ 二ノレ 4 — ニ ト ロ フ ヱ ニルエー テル、 2 , 4 ー ジ ク ロ ロ フ ヱ ニル 3 ' — メ 卜 キ シ 一 4 ' ト ロ フ エ ニ ノレ エ 一 テル、 2 , 4 ー ジ ク ロ ロ フ エ ノ キ シ酢酸、 4 , 5 , 6 , 7 — テ ト ラ ク ロ ロ フ タ リ ド、 1 , 1 — ビス ( 4 — ク ロ 口 フ エ ニル) エタ ノ ール、 1 , 1 — ビス ( 4 一 ク ロ 口 フ エ 二 ノレ) 一 2 , 2 , 2 — ト リ ク ロ 口 エ タ ノ ーノレ、 2 , 4 , 4 ' , 5 — テ ト ラ ク ロ 口 ジ フ ヱ ニノレスルフ イ ド、 2 , 4 , 4 ' , 5 — テ ト ラ ク ロ 口 ジ フ ヱ ニルスルホ ンな どの有機ク ロ 口系農薬 ; な どが例示される。 キ ノ ン ジア ジ ド化合物の例 と して は、 1 , 2 — べ ン ゾキ ノ ン ジ ァ ジ ドー 4 — スノレホ ン酸エス テル、 1 , 2 — ナ フ ト キ ノ ン ジア ジ ド 一 4 ー スルホ ン酸エス テル、 1 , 2 — ナ フ 卜 キ ノ ン ジ ア ジ ド 一 5 — ス ルホ ン酸エス テル、 2 , 1 —ナ フ ト キ ノ ン ジア ジ ド ー 4 — スルホ ン 酸エステル、 2 , 1 —ベ ン ゾキ ノ ン ジア ジ ド 一 5 — スルホ ン酸エス テルの よ う な キ ノ ン ジア ジ ド誘導体のスルホ ン酸エステル ; 1 , 2 一べ ン ゾキ ノ ン 一 2 — ジア ジ ド ー 4 ー スノレホ ン酸ク ロ ラ イ ド、 1 , 2 —ナ フ ト キノ ン一 2 — ジア ジ ド一 4 — スルホ ン酸ク ロ ライ ド、 1 , 2 — ナフ ト キノ ン一 2 — ジア ジ ド一 5 — スルホ ン酸ク ロ ラ イ ド、 1 ,
2 —ナフ トキノ ン一 1 —ジアジ ドー 6 —スルホン酸ク ロ ライ ド、 1 , 2 —べン ゾキノ ンー 1 ー ジア ジ ド一 5 — スルホ ン酸ク ロ ラ イ ド等の キノ ンジア ジ ド誘導体のスルホ ン酸ク ロ ライ ド ; などが挙げられる。 Examples of halogenated organic compounds include halogen-containing oxazine-based compounds, halogen-containing triazine-based compounds, halogen-containing acetate-non-compounds, and halogen-containing benzophenone-containing compounds. Compounds, halogen-containing sulfoxide compounds, halogen-containing sulfon compounds, halogen-containing thiazole compounds, halogen-containing oxazole compounds, and halogen-containing triazoles Compounds, halogen-containing 2-pyrone compounds, other halogen-containing heterocyclic compounds, halogen-containing aliphatic hydrocarbon compounds, halogen-containing aromatic hydrocarbon compounds, sulfenylhalai Compounds. More specifically, examples of the halogenated organic compound include tris (2,3—dibromopropinole) phosphate and tris (2,3—jib-mouth). (B) Propinolate) Phosphate, Tetrabromochlorobutane, Hexaclo benzene, Hexabromobenzene, Hexabuta Cyclododecane, Heki Micrododesen for sub mouth, Mobifenil for hex sub mouth, bisect phenyl alcohol, Tetraclo bis bisphenol A, Tetrablo bisphenol Bis (chloroethyl) ether of bisphenol A, bis (chloroethyl) ether of tetrachloro, bis (bromoethyl) ether of tetrabromobisphenol A, bisphenol -Nore A's screw (2,3 Pill) Ether, bisphenol A bis (2,3—dipropyl propyl) Ether, tetrachloride bisphenol A bis (2,3—dichloropropyl) Ether, Tetrabromobisphenol A bis (2,3—dibromopropyl) Ether, Tetraclo mouth bis Phenolone S, Tetrabromobisphenol 3, Tetraclos-opened bisphenol S bis (chloroethyl) ether, Tetrabromobisphenol Bis (bromoethyl) ether of enol S, bis (2,3—dichloropropyl) ether of bisphenol S, bis (23—dibro) of bisphenol S Mopropyr) Ether, Tris (2,3—dibromopropyl) Isonurate, 22—Bis (4hydroxy-3-5—dibromophenyl) Halogen flame retardants such as bis, bis (bis- (2-hydroxyloxy) 1-3, 5-dibromophenyl) Eniltrichloroethane, Pentachlorophenyl, 2, 4, 6 Cloth mouth 4-Nitrophenyl ether, 2,4-dichlorobenzene 3 '-Methoxy 1 4' Trophenylene ether, 2, 4-Dichlorophenoxyacetic acid, 4, 5, 6, 7—Tetrachlorophthalide, 1, 1—Bis (4—Chlorophenyl) ethanol , 1, 1 — Screws (41 cross mouths) 12, 2, 2 — Tricro mouths Ethanol holes, 2, 4, 4 ', 5 — Tetrakuro mouths Examples thereof include divinyl sulfide, 2, 4, 4 ', and 5—organic macro-pesticides such as tetrachloro diphenyl sulfone; and the like. Examples of quinone diazide compounds include 1,2—benzoquinone diazide 4—snolefonic acid ester and 1,2—naphthoquinone diazide. 4-Sulfonate ester, 1, 2-Naphthoquinone diazide 1-5-Sulfonate ester, 2, 1-Naphthoquinone diazide 4-Sulfonate Acid ester, 2,1—benzoquinonediazide-15-sulfonate of quinonediazide derivative such as sulfonate ester; 1,2-benzoquinodia 1-2-diazido 4-snorrephonic acid chloride, 1, 2-naphthoquinone 1-2-diazide 1-4-sulphonic acid chloride, 1, 2-naph Tokinon-1 2 — Diazide 5 — Sulfonic acid chloride, 1, 2 —Naphthoquinone 1 —Diazido 6 —Sulfonyl chloride, 1,2 —Benzoquinone-1-diazide-1 5 —Quinondiazide derivative such as sulfonyl chloride Sulfonyl chloride; and the like.
a , a ' — ビス (スルホニル) ジァゾメ タ ン系化合物の例と して は、 未置換、 対称的ま たは非対称的に置換されたアルキル基、 アル ケニル基、 ァラルキル基、 芳香族基、 ま たはへテロ環状基を有する a , a ' — ビス (スルホニル) ジァゾメ タ ンな どが挙げ られる。 a 一 カルボニル一 ひ 一 スルホニルジァゾメ タ ン系化合物の例と し ては、 未置換、 対称的ま たは非対称的に置換されたアルキル基、 ァ ルケニル基、 ァラルキル基、 芳香族基、 ま たはへテ ロ環状基を有す る ひ 一 カルボニル一 α —スルホニ ノレジァゾメ タ ンなどが挙げられる。 スルホ ン化合物の例と しては、 未置換、 対称的ま たは非対称的に 置換されたアルキル基、 アルケニル基、 ァラルキル基、 芳香族基、 ま たはへテ ロ環状基を有する スルホ ン化合物、 ジスルホ ン化合物な どが挙げられる。 a, a'—Examples of bis (sulfonyl) diazomethane compounds include unsubstituted, symmetrically or asymmetrically substituted alkyl, alkenyl, aralkyl, aromatic, and the like. And a, a'-bis (sulfonyl) diazomethane having a heterocyclic group. Examples of a-carbonyl-unsulfonyldiazomethane compounds include unsubstituted, symmetrically or asymmetrically substituted alkyl, alkenyl, aralkyl, aromatic, And carbonyl-α-sulfoninoresizomethane having a heterocyclic group. Examples of the sulfone compound include a sulfone compound having an unsubstituted, symmetrically or asymmetrically substituted alkyl group, alkenyl group, aralkyl group, aromatic group, or heterocyclic group. And disulfone compounds.
有機酸エステルの例と しては、 カルボン酸エステル、 スルホ ン酸 エステル、 リ ン酸エステルな どが挙げ られる。 有機酸ア ミ ドの例と しては、 カ ルボ ン酸ア ミ ド、 スルホ ン酸ア ミ ド、 リ ン酸ア ミ ドな ど が挙げられる。 有機酸イ ミ ドの例と しては、 カルボン酸イ ミ ド、 ス ルホ ン酸ィ ミ ド、 リ ン酸ィ ミ ドな どが挙げられる。 Examples of the organic acid ester include a carboxylic acid ester, a sulfonate, a phosphate and the like. Examples of the organic acid amide include carboxylic acid amide, sulfonate amide, and phosphoric acid amide. Examples of the organic acid imide include a carboxylic acid imide, a sulfonate imide, and a phosphoric acid imide.
上述した光酸発生剤は、 K r F エキ シマ レ一ザ用 レ ジス ト に も用 い られている ものであるが、 これ らの中でも、 A r Fエキ シマ レー ザの波長付近 ( 1 8 5 . 5 〜 2 2 0 n m ) の光吸収が少ない もの、 例えば、 特開平 7 — 1 9 9 4 6 7号公報に開示されている式 ( 2 )
R, The above-mentioned photoacid generator is also used for a KrF excimer laser resist, and among these, the wavelength near the ArF excimer laser (18) (5.5 to 220 nm), for example, the formula (2) disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. R,
( 2 ) (2)
R2 - S+ - R3 R 2 -S + -R 3
Y— Y—
〔式中、 及び R。は、 直鎖状、 分枝状または環状のアルキル、 R 3 は、 直鎖状、 分枝状または環状のアルキル基、 2 —ォキソ環状アル キル基、 あ る いは 2 — ォキ ソ直鎖状ま たは分枝状アルキル基、 Y一 は、 B F 、 A s —、 S b F 6―、 P F 6―、 C F 3 C 0 0一、 C 1 0 4 —ま たは C F 3 S 0 3—な どの対イ オ ンであ る。 〕 [Wherein, and R. Is a linear, branched or cyclic alkyl, R 3 is a linear, branched or cyclic alkyl group, a 2-oxo cyclic alkyl group, or a 2-oxo linear chain Joma other branched alkyl group, Y one is, BF, A s -, S b F 6 -, PF 6 -, CF 3 C 0 0 one, C 1 0 4 - or the CF 3 S 0 3 — And so on. ]
及び式 ( 3 ) And formula (3)
〔式中、 及び R 2は、 それぞれ独立に、 水素原子、 直鎖状、 分枝状 または環状のアルキル基、 R。は、 水素原子、 直鎖状、 分枝状または 環状のアルキル基、 ま たは ト リ フ ノレオ ロ メ チノレな どのべノレフ クレオ 口 ァノレキルに代表される ハ ロ ア ルキル基であ る。 〕 [Wherein, and R 2 are each independently a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group; Is a hydrogen atom, a straight-chain, branched or cyclic alkyl group, or a haloalkyl group represented by a benzoalkyl group such as trifluorophenol. ]
で表される化合物が好ま しい。 これらの化合物の具体例と しては、 例えば、 シ ク ロへキ シルメ チル ( 2 — 才キ ソ シ ク ロ へキ シル) スル ホニゥ ム ト リ フ ルォ ロ メ タ ン スノレホナ一 ト 、 ジ シ ク ロへキ シル ( 2 ー ォキ ソ シ ク ロ へキ シル) スルホニ ゥ ム ト リ フ ルォ ロ メ 夕 ン スノレホ ナ一 ト 、 2 ― ォキ ソ シ ク ロへキ シル ( 2 — ノ ノレボルニル) スルホ二 ゥ ム 卜 リ フ ノレオ ロ メ タ ン スノレホナ一 ト 、 2 — シ ク ロ へキ シノレスノレホ ニノレシ ク ロへキサ ノ ン、 ジ メ チル ( 2 — 才キ ソ シ ク ロへキ シル) ス ルホニ ゥ ム ト リ フ ルォ ロ メ 夕 ン スノレホ ナ一 ト 、 ト リ フ ェ ニルスルホ ニゥ ム ト リ フ ノレオ ロ メ タ ン スノレホナ一 卜 、 ジ フ エ ニノレ ョ 一 ドニゥ ム
ト リ フ ノレオ ロ メ 夕 ン スノレホナ 一 ト 、 N — ヒ ド ロ キ シ ス ク シ イ ミ ド ト リ フルォ ロ メ タ ン スノレホナー ト 、 フ エ ニ ルノ、。ラ トノレエ ン スルホナ一 トなどが挙げられる。 また、 次式 ( 4 ) 〜 ( 1 3 ) で表される化合 物が、 光酸発生剤と して好ま しい。 The compound represented by is preferred. Specific examples of these compounds include, for example, cyclohexylmethyl (2-year-old cyclohexyl) sulfonium trifluorene snorrehonate, dicytamine Chromohexyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium trifluorene snorehonate, 2-oxocyclohexyl (2-nonorebornyl) ) Sulfonium trifluorene methanol snorehonate, 2-cyclohexenoresinolenorhinolene cyclohexanone, dimethyl (2-year old ciscyclohexyl) Tri-Fol-Lo-Norme, Tri-Fenol Sulfonium, Tri-Fr-No-Sl Tri-no-re-no-me, sn-re-ho-na-to, N-Hydroxy-succinimide-tri-fluoro-no-me-no-s-ho-re-ho-nat, fenirno ,. Rat norenen sulfonate and the like. Further, compounds represented by the following formulas (4) to (13) are preferable as the photoacid generator.
これらの光酸発生剤 ( B ) は、 それぞれ単独で、 あるいは 2種以 上を組み合わせて用いる こ とができ る。 光酸発生剤 ( B ) の配合割 合は、 高分子化合物 (A) 1 0 0重量部に対して、 通常、 0. 0 1 〜 5 0重量部、 好ま し く は 0. 2〜 3 0重量部である。 光酸発生剤 の配合割合が小さすぎる と レ ジス トパター ンの形成が困難とな り、 逆に、 大きすぎると現像時に現像残が発生しやすく なつたり、 パター
ン断面形状が悪化するなどの問題が生じゃすい。 These photoacid generators (B) can be used alone or in combination of two or more. The mixing ratio of the photoacid generator (B) is usually from 0.01 to 50 parts by weight, preferably from 0.2 to 30 parts by weight, per 100 parts by weight of the polymer compound (A). Parts by weight. If the proportion of the photoacid generator is too small, it is difficult to form a resist pattern. On the other hand, if the proportion is too large, development residue tends to be generated during development, and Problems such as the deterioration of the cross-sectional shape of the car.
( C ) ア ミ ン類 (C) Amines
本発明では、 パター ン形状の改善等を図るための改質剤と して、 分子量が 1 0 0〜 2 4 0、 好ま し く は 1 2 0〜 2 2 0、 よ り好ま し く は 1 4 0〜 2 0 0で、 7 6 0 mm H gでの沸点が 2 0 0〜 3 5 0 。C、 好ま し く は 2 1 0〜 3 3 0 °Cのア ミ ン類を使用する。 In the present invention, as a modifying agent for improving the pattern shape, etc., the molecular weight is 100 to 240, preferably 120 to 220, more preferably 1 to 220. 40-200, boiling point at 720 mm Hg is 200-350. C, preferably using amines at 210-330 ° C.
ァ ミ ン類の分子量が大きすぎる と、 一般に融点が高く なる傾向に あり、 レジス 卜組成物 (特に レジス ト組成物の溶液) の保存時や、 レ ジス ト膜のアルカ リ現像液による現像時に、 ア ミ ンが析出する傾 向にあ り、 逆に、 小さすぎる と沸点が低く なつて しま う。 ア ミ ン類 の沸点が高すぎる と、 通常、 分子量も大き く な り、 分子構造が嵩高 い化合物となるため、 レ ジス 卜膜中での拡散が不十分とな り、 表面 の難溶化層の影響を受けて、 パター ン形状が低下する。 ァ ミ ン類の 沸点が低すぎると、 パターン形成時のベ一ク温度で揮発して しまい、 添加による十分な改質効果が得られない傾向にある。 If the molecular weight of the amines is too large, the melting point generally tends to be high, so that when the resist composition (especially a solution of the resist composition) is stored, or when the resist film is developed with an alkaline developer. However, amines tend to precipitate, and conversely, if they are too small, the boiling point will be low. If the boiling point of amines is too high, the molecular weight usually increases and the molecular structure becomes a bulky compound, so that diffusion in the resist film becomes insufficient and the surface becomes a hardly soluble layer. Pattern shape is reduced due to the influence of If the boiling point of the amines is too low, they will volatilize at the baking temperature at the time of pattern formation, and there is a tendency that a sufficient reforming effect cannot be obtained by the addition.
ア ミ ン類 ( C ) の具体例と しては、 例えば、 ノ ニルァ ミ ン、 デシ ルァ ミ ン、 ト リ デシノレア ミ ン、 テ ト ラ デシルァ ミ ン、 ペ ン タ デシル ァ ミ ンな どの脂肪族第一ァ ミ ン類 ; ジァ ミ ルァ ミ ンな どの脂肪族第 ニァ ミ ン類 ; ト リ プチルァ ミ ン、 ト リ ア ミ ルァ ミ ンな どの脂肪族第 三ァ ミ ン類 ; ジ ( 4 ーメ チノレべン ジノレ) ァ ミ ン、 ジフ エニルァ ミ ン、 ト リ べン ジルア ミ ンな どの芳香族ア ミ ン類 ; へキサメ チ レ ンテ ト ラ ミ ンなどの環状脂肪族ア ミ ン類 ; などが挙げられる。 これらの中で も、 ジフ ヱ ニルァ ミ ンな どの芳香族ァ ミ ン類と、 へキサメ チ レ ンテ ト ラ ミ ンな どの環状脂肪族ァ ミ ン類が好ま しい。 Specific examples of the amines (C) include, for example, fats such as nonylamine, desilamine, tridecinoleamine, tetradecylamine, pentadecylamine, etc. Aliphatic N-amimins such as Jamilamin; Aliphatic N-amimins such as Triptylamin and Triamilamin; 4-Aminobenzene Benzomin) Aromatic amines such as amin, diphenylamine, tribenzylamine, and cycloaliphatic amines such as hexamethylentramine And the like. Among them, aromatic amines such as diphenylamine and cycloaliphatic amines such as hexamethylenetetramine are preferred.
ア ミ ン類 ( C ) の配合割合は、 レ ジス ト組成物 ( A + B ) 2 0 g に対して、 通常、 0. 0 0 I X 1 0一4〜 1 0 0 x 1 0一4モル、 好ま し
く は 0 . 0 1 x 1 0— 4〜 1 0 X 1 0 _4モルである。 ア ミ ン類の配合割 合が上記範囲内にある こ と によ っ て、 解像性、 パター ン形状、 マス ク リ ニア リ テ ィ な どの レ ジス ト諸特性が向上する。 The mixing ratio of A Mi emissions such (C) is Soo Doo composition (A + B) with respect to 2 0 g, typically, 0. 0 0 IX 1 0 one 4 ~ 1 0 0 x 1 0 one 4 mol , Preferred Ku is 0. 0 1 x 1 0- 4 ~ 1 0 X 1 0 _ 4 mol. When the compounding ratio of the amines is within the above range, various resist properties such as resolution, pattern shape, and maskability are improved.
( D ) 溶媒 (D) Solvent
本発明の レジス ト組成物を構成する各成分は、 レジス ト膜を形成 するために、 通常、 有機溶媒に溶解させて使用する。 有機溶媒の使 用割合は、 レジス ト組成物を構成する各成分が均一に溶解するに足 る量比とする。 有機溶媒と しては、 特に限定さ れず、 一般に レ ジス 卜組成物用の溶媒と して使用 されている ものを用いる こ とができ、 る。 Each component constituting the resist composition of the present invention is usually used by dissolving it in an organic solvent to form a resist film. The proportion of the organic solvent used is such that the components constituting the resist composition are dissolved in a uniform amount. The organic solvent is not particularly limited, and any of those generally used as a solvent for a resist composition can be used.
有機溶媒の具体例と しては、 例えば、 アセ ト ン、 メ チルェチルケ ト ン、 シ ク ロペン夕 ノ ン、 シ ク ロへキサノ ンな どのケ ト ン類 ; n — プ 0ノ ール、 i ー プ 0ノ ール、 n — ブタ ノ ール、 i — ブタ ノ ー ル、 t — ブタ ノ 一ノレ、 シ ク ロへキサ ノ 一ノレな どのァノレコ 一ノレ類 ; ェ チ レ ング リ コールジ メ チルェ一テル、 エチ レ ン グ リ コ ーノレジェチル エーテル、 ジォキサ ンな どのエーテル類 ; エチ レ ン グ リ コ ールジ メ チノレエ一テル、 エチ レ ン グ リ コ一ノレモ ノ ェチルェ一テノレ、 プロ ピ レ ング リ コ 一ノレモノ メ チルエーテル、 プロ ピ レ ン グ リ コールモ ノ ェチ ルェ一テルな どのアルコ ールエーテル類 ; ギ酸プロ ピル、 ギ酸ブチ ル、 酢酸プロ ピル、 酢酸プチル、 プロ ピオ ン酸メ チル、 プロ ピオ ン 酸ェチル、 酪酸メ チル、 酪酸ェチルな どのエステル類 ; 2 —ォキシ プロ ピオ ン酸メ チル、 2 —ォキシプロ ピオ ン酸ェチル、 2 — メ ト キ シプロ ピオ ン酸メ チル、 2 — メ ト キシ プロ ピオ ン酸ェチルな どのォ キシカルボ ン酸エステル類 ; セロ ソノレブアセテー ト、 メ チルセロ ソ ルブァセテ一 ト、 ェチルセ 口 ソルブァセテー ト 、 プロ ピノレセロ ソル ブァセテ一 卜、 ブチルセ口 ソ ルブァセテ一 ト な どのセロ ソルブェス
テル類 ; プロ ピ レ ン グ リ コ 一ノレ、 プロ ピ レ ン グ リ コ ールモ ノ メ チル エーテルァセテ一 ト 、 プロ ピ レ ン グ リ コ ールモ ノ ェチルエーテルァ セテ一 卜、 プロ ピ レ ング リ コ ールモノ ブチルエーテルな どのプロ ピ レ ング リ コ ール類 ; ジエチ レ ング リ コ ーノレモ ノ メ チルエーテル、 ジ エチ レ ン グ リ コ ールモ ノ ェチルエーテル、 ジエチ レ ン グ リ コ 一ノレジ メ チルエーテル、 ジエチ レ ン グ リ コ 一ルジェチルエーテルな どの ジ エチ レ ン グ リ コ ール類 ; ト リ ク ロ 口エチ レ ンな どのハ ロ ゲ ン化炭化 水素類 ; ト ルエ ン、 キシ レ ンな どの芳香族炭化水素類 ; N, N — ジ メ チルホルムア ミ ド、 N, N — ジメ チノレアセ 卜 ア ミ ド、 N — メ チル ァセ ト ア ミ ド、 N — メ チル ピロ リ ド ンな どの極性溶媒 ; な どが例示 される。 これ らの有機溶媒は、 それぞれ単独で、 あるいは 2種以上 を組み合わせて使用する こ とができる。 Is a specific example of the organic solvents, e.g., acetone tons, main Chiruechiruke tons, which keto emissions such as shea click Ropen evening Bruno emissions, Kisano down to shea click b; n - flop 0 Bruno Lumpur, i -loop 0 Bruno Lumpur, n - butanoate Lumpur, i - butanoate Lumpur, t - butanoate one Honoré, shea click b to hexa Roh one Norre of any Anoreko one Honoré acids; E Ji les ring Li Koruji main Ethers such as ethyl alcohol, ethylene glycol, and dioxane; ethyl alcohol, methyl alcohol, ethylene glycol, ethyl alcohol, etc. Alcohol ethers such as propylene monomethyl ether and propylene glycol monoether; propyl formate, butyrate, propyl acetate, butyl acetate, propionic acid Esters such as methyl, ethyl propionate, methyl butyrate, ethyl butyrate; methyl 2-oxypropionate, methyl 2-oxypropionate, methyl 2-methoxypropionate, 2 — Oxycarbonates such as methyl ethoxypropionate; cello sonolecetate, methyl cellosol acetate, solvent ethyl acetate, solvent sorbate acetate, solvent sorbase acetate, butyl cellulose, etc. Cerro Solves Ternes: propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monobutyl ether Propylene glycols; ethylene glycol, methyl ether, diethyl alcohol methyl ether, diethyl alcohol methyl ether, diethyl glycol 1-Diethylenic alcohols such as rutile ether; Halogenated hydrocarbons such as trichloroethylene; aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylinolacetamide, N-methylacetamide, N-methylpyro Polar solvents such as redox; and the like. These organic solvents can be used alone or in combination of two or more.
( E ) その他の添加剤 (E) Other additives
本発明の レ ジス ト組成物には、 必要に応じて、 レ ジス ト組成物に 一般に添加されている各種添加剤を配合する こ とができ る。 こ のよ う な添加剤と しては、 例えば、 シ リ コ ン系ま たはフ ッ素系の界面活 性剤、 保存安定剤、 増感剤、 ス ト リ エー シ ヨ ン防止剤など相溶性の ある添加剤を挙げる こ とができる。 Various additives generally added to the resist composition can be added to the resist composition of the present invention, if necessary. Such additives include, for example, silicone-based or fluorine-based surfactants, storage stabilizers, sensitizers, and striation inhibitor. Compatible additives can be mentioned.
( F ) 現像液 (F) Developer
本発明の レ ジス ト組成物においては、 活性化放射線の照射によ り 光酸発生剤 ( B ) から発生する酸の作用を受けて、 被照射部分の高 分子化合物 ( A ) の現像液に対する溶解度が変化する。 すなわち、 酸の触媒的作用によ り、 高分子化合物 (A ) の官能基中の保護基が はずれて、 アルカ リ可溶性基に変換する。 したがって、 本発明の レ ジス ト組成物は、 アルカ リ現像液を用いる こ と によ り 、 ポ ジ型レ ジ ス ト と して作用する。 ア ミ ン類 ( C ) を添加する こ と によ り 、 解像
性、 パター ン形状、 マス ク リ ニア リ テ ィ な どの レ ジス ト諸特性が向 上する。 In the resist composition of the present invention, an acid generated from the photoacid generator (B) by the irradiation of the activating radiation acts on the developer of the high molecular compound (A) in the irradiated portion. The solubility changes. That is, the protecting group in the functional group of the polymer compound (A) is removed by the catalytic action of the acid, and the polymer compound is converted into an alkali-soluble group. Therefore, the resist composition of the present invention acts as a post-type resist by using an alkaline developer. The resolution can be improved by adding amines (C). Improves register characteristics such as properties, pattern shape, and maskability.
本発明の レジス ト組成物は、 現像液と して、 通常、 アルカ リ現像 液を用いる。 アルカ リ現像液の具体例と しては、 例えば、 水酸化ナ ト リ ウム、 水酸化カ リ ウム、 ゲイ酸ナ ト リ ウ ム、 ア ンモニアな どの 無機アルカ リ の水溶液 ; ェチルア ミ ン、 プロ ピルア ミ ンな どの第一 ア ミ ン類の水溶液 ; ジェチルア ミ ン、 ジプロ ピルア ミ ンな どの第二 ァ ミ ンの水溶液 ; 卜 リ メ チルァ ミ ン、 ト リ ェチルァ ミ ンな どの第三 ア ミ ンの水溶液 ; ジェチルエタ ノ ーノレア ミ ン、 ト リ エタ ノ ーノレア ミ ンな どのアルコ ールア ミ ン類の水溶液 ; テ ト ラ メ チルア ンモニゥ ム ヒ ドロキシ ド、 テ ト ラエチノレア ンモニ ゥ ム ヒ ドロキシ ド、 テ ト ラ ブ チルア ンモニゥ ム ヒ ドロキ シ ド、 卜 リ メ チルヒ ドロキシ メ チルア ン モニゥ ム ヒ ドロキシ ド、 卜 リ エチル ヒ ドロキシ メ チルア ンモニゥ ム ヒ ドロキシ ド、 ト リ メ チノレヒ ドロキ シェチルア ンモニゥ ム ヒ ドロキ シ ドな どの第四級ア ンモニゥ ム ヒ ドロ キシ ドの水溶液などが挙げら れる。 また、 必要に応じて、 上記アル力 リ水溶液に、 通常、 メ タノ ー ル、 エタ ノ ール、 プロノ、。ノ ール、 エチ レ ン グ リ コ ールな ど、 好ま し く はイ ソプロパノ ールなどの水溶性有機溶媒、 界面活性剤、 樹脂の 溶解抑止剤などを添加する こ とができ る。 In the resist composition of the present invention, an alkali developer is usually used as a developer. Specific examples of the alkali developer include, for example, aqueous solutions of inorganic alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium gayate, and ammonia; Aqueous solutions of primary amines such as pyramin; Aqueous solutions of secondary amines such as getylamine and dipropylamine; Tertiary amines such as trimethylammine and triethylamine Aqueous solutions of alcohols; aqueous solutions of alcohol amines such as getyl ethanolamine, triethanolamine, etc .; Labylammonium Hydroxide, Trimethyl Hydroxymethylide Ammonium Hydroxide, Triethyl Hydroxymethide A Nmoniu shuttleless Dorokishi de, such as an aqueous solution of Application Benefits main Chinorehi Doroki Shechirua Nmoniu shuttleless Doroki shea de of any quaternary A Nmoniu arm hydroxycarboxylic de is like et be. If necessary, add methanol, ethanol, prono, etc. to the above aqueous solution. A water-soluble organic solvent such as isopropanol, a surfactant, a resin dissolution inhibitor or the like can be preferably added, such as ethanol or ethylene glycol.
( G ) パター ン形成方法 (G) Pattern formation method
本発明の レジス 卜組成物を用いてパタ一ンを形成するには、 レジ ス ト組成物溶液を基板上に回転塗布などの方法で塗布し乾燥して、 任意の膜厚 (乾燥膜厚で通常 0 . 0 1 / m〜 2 ^ m程度) の レ ジス ト膜を形成させる。 この レ ジス ト膜に、 活性化放射線を用いてバタ一 ン露光する。 活性化放射線と しては、 遠紫外線、 K r Fエキシマ レ— ザ、 A r F エキシマ レーザな どの波長 1 9 0〜 2 5 0 n mの短波長
光源を用いる こ とができ る。 レ ジス ト膜を形成した後、 露光前に、 レ ジス 卜膜が熱によ り劣化しない範囲内の温度、 通常 8 0〜 1 9 0 °C、 好ま し く は 1 0 0〜 1 7 0 °Cでプリべークするこ とが好ま しい。 プリべ—ク温度が、 この範囲を超えて低温であると、 表面に難溶解 層が発生しやすく 、 逆に、 高温である と、 熱硬化や熱分解が起こ る 恐れがあるので、 いずれも好ま し く ない。 露光光源と して、 マスク を介して露光できる A r Fエキシマ レ一ザ光を用いる とき、 と りわ け本発明の効果が発揮される。 露光後には、 露光後べ一クを行う の が普通である。 こ の露光後べ一ク温度は、 通常、 7 0〜 1 8 ◦ °Cで ある。 露光後に レ ジス ト膜を現像するには、 上述した現像液を用い ればよい。 実施例 In order to form a pattern using the resist composition of the present invention, a resist composition solution is applied to a substrate by a method such as spin coating and dried, and dried to a desired film thickness (dry film thickness). Usually, a resist film of about 0.01 / m to 2 ^ m) is formed. This resist film is subjected to butter exposure using activating radiation. As the activating radiation, a short wavelength of 190 to 250 nm, such as a deep ultraviolet ray, a KrF excimer laser, an ArF excimer laser, etc. Light sources can be used. After forming the resist film and before exposure, a temperature within a range where the resist film is not deteriorated by heat, usually 80 to 190 ° C, preferably 100 to 170 ° C Prebaking at ° C is preferred. If the pre-bake temperature is lower than this range, a hardly soluble layer is likely to be generated on the surface, and if the pre-bake temperature is higher, thermosetting or thermal decomposition may occur. I don't like it. When an ArF excimer laser beam that can be exposed through a mask is used as an exposure light source, the effect of the present invention is particularly exerted. After exposure, a post-exposure bake is usually performed. The post-exposure bake temperature is usually 70 to 18 ° C. In order to develop the resist film after the exposure, the above-described developer may be used. Example
以下に実施例を挙げて、 本発明をさ らに具体的に説明する。 各例 中の部及び%は、 特に断り のない限り重量基準である。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. Parts and percentages in each case are by weight unless otherwise specified.
高分子化合物の物性及びレ ジス 卜特性の評価法は、 次のとお りで ある。 The methods for evaluating the physical properties and register characteristics of the polymer compound are as follows.
( 1 ) 重量平均分子量 (Mw) 及び数平均分子量 (M n ) (1) Weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn)
重量平均分子量 (Mw) 及び数平均分子量 (M n ) は、 屈折率計 ( R I ) を用いたテ ト ラ ヒ ドロ フラ ン溶媒でのゲルパー ミ エ一シ ョ ンク ロマ ト グラ フ ィ ー ( G P C ) によ り測定されたポ リ スチ レン換 算値である。 測定条件は、 次のとおりである。 Weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) were measured by gel permeation chromatography (GPC) in tetrahydrofuran solvent using a refractometer (RI). ) Is the Polystyrene conversion value measured by). The measurement conditions are as follows.
カラム温度 : 4 0 °C Column temperature: 40 ° C
R I温度 : 4 0 °C RI temperature: 40 ° C
カラム : 東ソー社製カラム G 5 0 0 0 H X Lを 2本直列につないだ。 テ ト ラ ヒ ドロ フ ラ ンの流速 : 1 . O m l Z分
( 2 ) 共重合体の組成比 Column: Two Tosoh columns G500HXL were connected in series. Flow rate of tetrahydrofuran: 1. O ml Z min (2) Composition ratio of copolymer
共重合体の組成比は、 ifi— NMRスぺク トルによ り測定された値 である。 The composition ratio of the copolymer is a value measured by an ifi-NMR spectrum.
( 3 ) 解像度 (3) Resolution
ラ イ ン . ア ン ド . スペー ス (以下、 L & S と略記) の ラ イ ン幅と スペー ス幅とが等し く抜ける最小のラ イ ン寸法 (単位 : 〃 m) を解 像度と した。 The minimum line size (unit: 〃m) where the line width of the line and space (hereinafter abbreviated as L & S) and the space width pass equally And
( 4 ) 感度 (4) Sensitivity
上述した解像度が得られたときの露光量 (単位 : m J / c m2) を 感度と した。 The exposure amount (unit: mJ / cm 2 ) when the above-mentioned resolution was obtained was defined as the sensitivity.
( 5 ) 裾引き (5) Hemming
パター ン断面形状を観察し、 基板との界面におけるボ ト ム寸法が 基板から 0. 2 5 mの高さでのパター ン寸法に比べて 1 0 %以上 太い場合は、 裾引きがある (表中は 「あり」 ) と評価し、 1 0 %未 満である場合は、 裾引きがない (表中は 「な し」 ) と評価した。 ( 6 ) 庇 ( T— T o p ) Observe the cross-sectional shape of the pattern, and if the bottom dimension at the interface with the substrate is 10% or more thicker than the pattern size at a height of 0.25 m from the substrate, there is tailing (Table The score was evaluated as “Yes” in the middle, and if less than 10%, there was no tailing (No in the table). (6) Eaves (T—Top)
S E M (走査型電子顕微鏡) によ りパター ン断面形状を観察し、 パター ンの ト ッ プに庇がある場合は、 T— t o pあ り (表中は 「あ り」 ) と評価し、 庇がない場合は、 T— t o pなし (表中は 「な し」 ) と評価した。 Observe the cross-sectional shape of the pattern with an SEM (scanning electron microscope). If there is an eaves at the top of the pattern, it is evaluated as T-top ("Ari" in the table). When there was no, it was evaluated as T-no top ("None" in the table).
( 7 ) P E D ( Post Exposure Delay ) 耐性 (7) PED (Post Exposure Delay) resistance
レ ジス ト膜を 0. 2 0 mの L & Sが抜ける露光量にて露光した 後、 ア ンモニア濃度 0. S ^ g Z c m*3の室内に 2 4時間放置し、 次 いで、 1 3 0 °Cで 6 0秒間のボス 卜 ' ェクスポ一ジャー ' ベーク (露 光後べ一ク ; P E B ) を行い、 さ らに現像した後、 得られたパター ンの断面形状を S E Mで観察した。 一方、 同じ露光量にて露光した
後、 ア ンモニア雰囲気に曝すこ とな く 直ちに 1 3 0 °Cで 6 0秒間の 露光後べ一クを行い、 さ らに現像した後、 得られたパター ンの断面 形状を S E Mで観察した。 両者のパター ン形状に変化が認められな かったものを 「良」 と評価し、 変化が認められたものを 「悪」 と評 価した。 After exposing the resist film at an exposure amount of 0.20 m L & S, the film was left in a room with an ammonia concentration of 0. S ^ g Z cm * 3 for 24 hours, and then 1 3 A BOSS 'exposure' bake (PEB) after 60 seconds at 0 ° C was performed, and after further development, the cross-sectional shape of the obtained pattern was observed by SEM. On the other hand, the same exposure Immediately after exposure without exposure to an ammonia atmosphere, a bake was performed at 130 ° C for 60 seconds, and after further development, the cross-sectional shape of the obtained pattern was observed by SEM. . Those with no change in the pattern shape were evaluated as “good”, and those with change were evaluated as “bad”.
( 8 ) マス ク リ ニア リ テ ィ (8) Mask cleanliness
レ ジス ト膜に 0. 2 〃 mの L & Sの ラ イ ン幅とスペース幅とが等 しい長さで抜ける露光量にて露光し、 その時 0. 1 6 mの L & S から 0. 2 5 u mの L & Sの実際の寸法を測長 S E Mで測長し、 そ の寸法がマスク寸法と どれだけ違うかを測定した。 その差がマスク 寸法の 1 0 %未満の場合、 マス ク リ ニア リ ティ がある (表中は 「あ り」 ) と評価し、 1 0 %以上である場合、 マスク リ ニア リ ティ がな い (表中は 「な し」 ) と評価した。 The resist film is exposed at an exposure amount such that the L & S line width and space width of 0.2 μm pass through at the same length, and then the exposure starts from the 0.1 m L & S. The actual dimensions of the 25 μm L & S were measured with a length-measuring SEM, and how much the dimensions differed from the mask dimensions was measured. If the difference is less than 10% of the mask dimension, it is judged that there is mask linearity ("Yes" in the table), and if it is more than 10%, there is no mask linearity. ("None" in the table).
( 9 ) 保存安定性 (9) Storage stability
レ ジス ト組成物溶液を製造した日から 6 ヶ月間室温で保存し、 6 ヶ月後に該レ ジス ト組成物溶液をシ リ コ ンウェハ基板上に塗布し、 シ リ コ ンウェハ表面のゴミ検査装置 ( 卜プコ ン社製) で微粒子数を 測定した。 微粒子数が 5 0個未満のものを保存安定性が良い (表中 は 「良」 ) と評価し、 5 0個以上のものを保存安定性が悪い (表中 は 「悪」 ) と評価した。 The resist composition solution is stored at room temperature for 6 months from the date of manufacture, and after 6 months, the resist composition solution is applied on a silicon wafer substrate, and a dust inspection device (silicon wafer surface) is applied. (Manufactured by Topcon Corporation). Those with less than 50 particles were evaluated as having good storage stability ("good" in the table), and those with 50 or more particles were evaluated as having poor storage stability ("bad" in the table). .
[実施例 1 〜 2、 及び比較例 1 〜 5 ] [Examples 1 and 2, and Comparative Examples 1 to 5]
高分子化合物 (A) と してメバロニッ ク ラ ク ト ンメ タ ク リ レー ト (MLMA) / 2—メチル一 2—ァダマンチルメタクリ レート (2MAdMA) 共重合体 〔組成比 (M L MA : 2 M A d M A ) = 5 0 : 5 0、 M w = 9 , 6 5 8. Mw/M n = 2. 1 7 ) 1 0 0重量部と、 光酸発生 剤 ( B ) と して ト リ フ エニルスルホニゥ ム ト リ フルォロ メ タ ンスル
ホナ一 ト 2 重量部と を乳酸ェチルに溶解させ、 次いでア ミ ン類と し て表 1 に記載の化合物を表 1記載の配合割合 (レジス ト組成物 2 0 g に対する割合) で加え、 均一に溶解させた。 得られた溶液を、 0 . l /i mのポ リ テ ト ラ フルォロエチ レ ン製フ ィ ルター ( ミ リ ポア社製) を用いて濾過して、 レ ジス ト組成物の溶液を調製した。 The polymer compound (A) is mevalonic lactone methacrylate (MLMA) / 2-methyl-12-adamantyl methacrylate (2MAdMA) copolymer [composition ratio (MLMA: 2MA d MA) = 50: 50, M w = 9,65 8. Mw / M n = 2.17) 100 parts by weight and triphenylsulfonate as photoacid generator (B) Muturi Fluoro Meter 2 parts by weight of sodium hydroxide were dissolved in ethyl lactate, and then the compounds listed in Table 1 were added as amines at the blending ratio shown in Table 1 (ratio to 20 g of the resist composition). Was dissolved. The resulting solution was filtered using a 0.1 l / im filter made of Polytetrafluoroethylene (manufactured by Millipore) to prepare a solution of the resist composition.
この レ ジス ト組成物溶液をシ リ コ ン ウェハ上に、 膜厚 0 . 5 〃 m となるよう にス ピンコ一 卜 した後、 1 3 0 °Cで 6 0秒間のプリ べ一 ク を行っ た。 こ のよ う に して シ リ コ ン ウェハ上に形成された レ ジス ト膜に、 A r F エキシマ レーザー光ステ ツノ、0 ( N A = 0 . 5 5 ) を 用いて露光を行った。 露光後、 1 3 0 °Cで 6 0秒間の露光後べ—ク を行い、 その後、 2 . 3 8 %テ ト ラ メ チルア ンモニゥ ム ヒ ドロキシ ド水溶液で 6 0秒間の浸漬現像を行い、 超純水でリ ンス してポジ型 パター ンを得た。 結果を表 1 に示す。
This resist composition solution was spin-coated on a silicon wafer to a film thickness of 0.5 μm, and then pre-baked at 130 ° C for 60 seconds. Was. In the earthenware pots good this to shea Re co down Les Soo preparative film formed on the wafer, A r F excimer laser beam stearyl horns, 0 exposure using the (NA = 0. 5 5) was carried out. After the exposure, a post-exposure bake is performed at 130 ° C for 60 seconds, and then an immersion development is performed for 60 seconds with a 2.38% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution. Rinse with pure water to obtain a positive pattern. Table 1 shows the results.
表 1 の結果から、 分子量が 1 0 0 〜 2 4 0で、 沸点が 2 0 0 〜 3 5 0 °Cのア ミ ン類を添加した化学増幅型レ ジス ト組成物は、 A r Fェキ シマ レ一ザ一光 (波長 1 9 3 n m ) による露光で、 優れた解像度、
パター ン形状、 マ ス ク リ ニア リ ティ を示し、 感度、 P E D耐性、 保 存安定性などにも優れる こ とが判った。 産業上の利用可能性 From the results in Table 1, it can be seen that the chemically amplified resist composition to which the amine having a molecular weight of 100 to 240 and a boiling point of 200 to 350 ° C is added is an ArF ferrite. Exposure with a single laser beam (193 nm wavelength) provides excellent resolution and It showed a pattern shape and maskability, and was found to be excellent in sensitivity, PED resistance, storage stability, etc. Industrial applicability
本発明によれば、 A r Fエキシマ レーザ一光などの短波長の活性 化放射線に対して高感度かつ高解像性で、 良好な断面形状を有する ノ ターンを形成するこ とができ、 マスク リニアリ ティ が良好で、 P E D 耐性に優れ、 しかも、 保存安定性に優れた化学増幅型レ ジ ス ト組成 物が提供される。 本発明の レ ジス ト組成物は、 I Cや L S I などの 半導体素子、 液晶表示基板、 プリ ン 卜基板などを リ ソ グラ フ ィ ー技 術によ り製造する際に有用であり、 特に、 微細パター ンの形成が要 求される半導体素子の製造工程に好適である。
According to the present invention, a mask having high sensitivity, high resolution, and a good cross-sectional shape can be formed with respect to short-wavelength activating radiation such as an ArF excimer laser beam, and a mask can be formed. A chemically amplified resist composition having good linearity, excellent PED resistance, and excellent storage stability is provided. The resist composition of the present invention is useful when manufacturing semiconductor elements such as ICs and LSIs, liquid crystal display substrates, print substrates, and the like by lithography technology, It is suitable for a semiconductor element manufacturing process that requires pattern formation.
Claims
1. 酸によ り分解されてアル力 リ可溶性を付与する官能基を有 し、 芳香環を持たない高分子化合物 (A) 、 活性化放射線の照射に よ り酸を発生する化合物 (B ) 、 及び分子量が 1 0 0〜 2 4 0で、 7 6 O mm H gでの沸点が 2 0 0〜 3 5 0 °Cであ る ア ミ ン類 ( C ) を含有する レ ジス ト組成物。 1. High molecular compound (A) that has a functional group that is decomposed by an acid to impart solubility, and has no aromatic ring (A), and a compound that generates an acid upon irradiation with activating radiation (B) , And a resist composition containing an amine (C) having a molecular weight of 100 to 240 and a boiling point of 76 to 350 ° C at 76 OmmHg. .
2. 高分子化合物 (A) が、 酸によ り分解される官能基を有す る (メ タ) ァク リ レー ト ( a ^ と脂環式アルキル (メ タ) ァク リ レー 卜 (a2) との共重合体 (A^ である請求項 1記載のレジス 卜組成物。 2. The polymer compound (A) has a functional group that can be decomposed by an acid (meth) acrylate (a ^ and alicyclic alkyl (meta) acrylate ( 2. The resist composition according to claim 1, which is a copolymer with a 2 ) (A ^).
3. (メ タ) ァ ク リ レー ト ( a ^ が、 (土) 一メ ノ 口ニ ッ ク ラ ク ト ン (メ タ) ァク リ レー 卜である請求項 2記載のレ ジス 卜組成物。 3. The registry composition according to claim 2, wherein the (meta) acrylate (a ^ is (soil) one-neck lactone (meta) acrylate. object.
4. 脂環式アルキル (メ タ) ァ ク リ レー ト ( a 0) が、 2 — メ チ ルー 2 — ァダマ ンチル (メ タ) ァ ク リ レー ト であ る請求項 2記載の レ ジス ト組成物。 4. alicyclic alkyl (meth) § click Li rate (a 0) is 2 - main Chi Lu 2 - Adama pentyl (meth) § click Li rate der Ru according to claim 2, wherein Re Soo DOO Composition.
5. 共重合体 ( A が、 式 ( 1 )
5. The copolymer (A is represented by the formula (1)
〔式中、 R1及び R2は、 それぞれ独立に炭素数 1〜 3のアルキル基で あり、 m及び nは、 各繰り返し単位の割合を示し、 m : nは、 モル 比で 3 0 : 7 0〜 7 0 : 3 0であ る。 〕 [Wherein, R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, m and n each represent a ratio of each repeating unit, and m: n is a molar ratio of 30: 7. 0 to 70: 30. ]
で表され、 重量平均分子量 (Mw) が 1, 0 0 0〜 1 0 0, 0 0 0 で、 重量平均分子量 Z数平均分子量 (Mw/M n ) の比が 1. 0〜 3. 0の範囲内にある共重合体である請求項 2記載のレ ジ ス 卜組成 物。 Where the weight-average molecular weight (Mw) is 1.0000 to 100,000 and the ratio of weight-average molecular weight Z number-average molecular weight (Mw / Mn) is 1.0 to 3.0 3. The resist composition according to claim 2, which is a copolymer falling within the range.
6. 共重合体 (A^ が、 ( 土 ) 一 メ ノく口ニ ッ ク ラ ク ト ンメ タ ク リ レ ー 卜 と 2 — メ チルー 2 — ァ ダマ ン チルメ タ ク リ レ 一 卜 と の共重 合体である請求項 5記載の レ ジ ス ト組成物。 6. Copolymer (A ^ is a mixture of (Sat) one-necked nickel methacrylate and 2—methyl-2—adamantyl methacrylate 6. The resist composition according to claim 5, which is a copolymer.
7. ア ミ ン類 ( C ) が、 脂肪族第一ア ミ ン類、 脂肪族第二ア ミ ン類、 脂肪族第三ア ミ ン類、 芳香族ア ミ ン類、 または環状脂肪族ァ ミ ン類である請求項 1記載の レ ジ ス ト組成物。 7. Amines (C) are aliphatic primary amines, aliphatic secondary amines, aliphatic tertiary amines, aromatic amines, or cycloaliphatic amines. 2. The resist composition according to claim 1, which is a mineral.
8. 脂肪族第一ァ ミ ン類がノ ニルァ ミ ン、 デシ ルァ ミ ン、 ト リ デシノレア ミ ン、 テ ト ラ デシノレア ミ ン、 ま たはペ ン 夕 デシノレア ミ ンで あり、 脂肪族第二ア ミ ン類がジァ ミ ルア ミ ンであ り、 脂肪族第三ァ ミ ン類力、' ト リ プチルァ ミ ン、 ま たは ト リ ア ミ ルァ ミ ンであ り 、 芳香
族ァ ミ ン類がジ ( 4 一 メ チルベン ジル) ァ ミ ン、 ジフ ヱニルァ ミ ン、 ま たは ト リ ベン ジルァ ミ ンであ り 、 環状脂肪族ァ ミ ン類がへキサメ チ レ ンテ ト ラ ミ ンである請求項 7記載の レ ジス ト組成物。 8. Aliphatic primary amines are nonylamine, desilamine, tridecinoleamine, tetradecinoleamine, or pen desinoleamine, and aliphatic unsubstituted. Amines are diamylamines, aliphatic tertiary amines, triptylamins, or triamylamines, and aromatic The family amides are di (41-methylbenzyl) amine, diphenylamine, or tribenzilamine, and the cycloaliphatic amines are hexamethylene tentates. 8. The resist composition according to claim 7, which is a lamin.
9. 高分子化合物 (A) 1 0 0重量部に対して、 活性化放射線 の照射によ り酸を発生する化合物 ( B ) 0. 0 1 〜 5 0重量部、 及 びァ ミ ン類 (C ) をレジス ト組成物 2 0 gに対して 0. 0 0 l x l 0 一4〜 1 0 0 X 1 0_4モル含有する請求項 1記載の レ ジス ト組成物。 9. With respect to 100 parts by weight of polymer compound (A), compound (B) that generates acid by irradiation with activating radiation (B) 0.01 to 50 parts by weight, and amines ( C) the registry compositions 2 0 g relative to 0. 0 0 lxl 0 one 4 ~ 1 0 0 X 1 0_ 4 mol les Soo DOO composition according to claim 1, further comprising.
1 0. 各成分 (A) 〜 ( C ) を均一に溶解するに足る量の有機 溶媒をさ らに含有する請求項 1記載の レ ジス ト組成物。 10. The resist composition according to claim 1, further comprising an organic solvent in an amount sufficient to uniformly dissolve each of the components (A) to (C).
1 1. 基板上に、 酸によ り分解されてアルカ リ可溶性を付与す る官能基を有し、 芳香環を持たない高分子化合物 (A) 、 活性化放 射線の照射によ り酸を発生する化合物 ( B ) 、 及び分子量が 1 0 0 〜 2 4 0で、 7 6 O mm H gでの沸点が 2 0 0〜 3 5 0 °Cであるァ ミ ン類 ( C ) を含有する レ ジス ト組成物か らな る レ ジス ト膜を形成 する工程、 該レジス 卜膜にパター ン露光する工程、 露光後の レジス ト膜をボス ト ェク スポー ジ ャ ーべ一 ク する工程、 及び現像液と して アル力 リ現像液を用いて現像する工程を含むパター ン形成方法。
1 1. On the substrate, a polymer compound (A) that has a functional group that is decomposed by an acid to impart alkali solubility and does not have an aromatic ring. The acid is irradiated by irradiation with activating radiation. Contains the generated compound (B) and the amides (C) having a molecular weight of 100 to 240 and a boiling point of 76 to 350 ° C at 76 OmmHg. A step of forming a resist film made of a resist composition, a step of pattern-exposing the resist film, a step of boosting the resist film after the exposure, And a pattern forming method including a step of developing using an alkaline developer as a developer.
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