JP2000147769A - Negative photoresist material and pattern forming method using the material - Google Patents

Negative photoresist material and pattern forming method using the material

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JP2000147769A
JP2000147769A JP32849198A JP32849198A JP2000147769A JP 2000147769 A JP2000147769 A JP 2000147769A JP 32849198 A JP32849198 A JP 32849198A JP 32849198 A JP32849198 A JP 32849198A JP 2000147769 A JP2000147769 A JP 2000147769A
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negative photoresist
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polymer
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勝美 前田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a negative photoresist material having excellent transparency and durability against etching and high sensitivity to be used for lithography using exposure light especially in a specified range by incorporating at least a specified polymer and a photoacid producing agent which produces an acid by exposure. SOLUTION: This negative photoresist material contains a polymer expressed by the formula and at least a photoacid producing agent which produces an acid by exposure. In the formula, each of R1 to R3 and R5 is a hydrogen atom or methyl group, R4 is a 3-13C hydrocarbon group having epoxy groups, R6 is a hydrogen atom or 7-13C org. cyclic hydrocarbon group having carboxyl groups, and x, y, z are numbers satisfying x+y+z=1, 0<x<1, 0<y<1 and 0<z<1. Thereby, the obtd. negative photoresist material has excellent transparency and etching durability and high sensitivity and can be used for lithography using exposure light at <220 nm wavelengths.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイス製
造におけるリソグラフィー工程に関し、特に波長が22
0nm以下の遠紫外光を露光光とするリソグラフィーに
好適なネガティブフォトレジスト材料およびパターン形
成方法に関するものである。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a lithography process in the manufacture of semiconductor devices, and more particularly to a lithography process having a wavelength of 22 nm.
The present invention relates to a negative photoresist material and a pattern forming method suitable for lithography using far ultraviolet light of 0 nm or less as exposure light.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体デバイスに代表されるハーフミク
ロンオ−ダ−の微細加工を必要とする各種電子デバイス
製造の分野では、デバイスのより一層の高密度、高集積
化の要求が高まっている。そのため、微細パタ−ン形成
のためのフォトリソグラフィ−技術に対する要求がます
ます厳しくなっている。特に0.18μm以下の加工技
術を必要とする1Gビット以上の集積度を持つDRAM
の製造には、ArFエキシマレ−ザ(193nm)を用
いたフォトリソグラフィーの利用が最近考えられている
[ドナルド C.ホッファーら、ジャ−ナル・オブ・フ
ォトポリマ−・サイエンス・アンド・テクノロジ−(J
ournal of Photopolymer Sc
ience and Technology)、9巻
(3号)、387頁〜397頁(1996年)]。
2. Description of the Related Art In the field of manufacturing various electronic devices that require fine processing of a half-micron order represented by a semiconductor device, there is an increasing demand for higher density and higher integration of devices. Therefore, the demand for photolithography technology for forming fine patterns has become more and more severe. In particular, a DRAM having an integration of 1 Gbit or more that requires a processing technology of 0.18 μm or less
The use of photolithography with an ArF excimer laser (193 nm) has recently been considered for the production of [Donald C. et al. Hoffer et al., Journal of Photopolymer Science and Technology (J
ownnal of Photopolymer Sc
issue and Technology), 9 (3), pp. 387-397 (1996)].

【0003】このためArF光を用いたフォトリソグラ
フィ−に対応するレジスト材料の開発が望まれている。
このArF露光用レジストの開発に際しては、レ−ザの
原料であるガスの寿命が短いこと、レ−ザ装置自体が高
価であるなどから、レ−ザのコストパフォ−マンスの向
上を満たす必要がある。このため、加工寸法の微細化に
対応する高解像性に加え、高感度化への要求が高い。
Therefore, development of a resist material corresponding to photolithography using ArF light is desired.
In developing this resist for ArF exposure, it is necessary to satisfy the improvement of laser cost performance because the life of the gas which is the material of the laser is short and the laser device itself is expensive. is there. For this reason, there is a high demand for high sensitivity in addition to high resolution corresponding to miniaturization of processing dimensions.

【0004】レジストの高感度化の方法として、感光剤
である光酸発生剤を利用した化学増幅型レジストが良く
知られている。例えば代表的な例としては、特開平2−
27660号公報には、トリフェニルスルホニウム・ヘ
キサフルオロア−セナ−トとポリ(p−tert−ブト
キシカルボニルオキシ−α−メチルスチレン)の組み合
わせからなるレジストが記載されている。このような化
学増幅型レジストは現在KrFエキシマレ−ザ用レジス
トに広く用いられている[例えば、ヒロシ イト−、
C.グラントウイルソン、アメリカン・ケミカル・ソサ
イアテイ・シンポジウム・シリ−ズ 242巻、11頁
〜23頁(1984年)]。化学増幅型レジストの特徴
は、含有成分である光酸発生剤から光照射により発生し
たプロトン酸が、露光後の加熱処理によりレジスト樹脂
などと酸触媒反応を起こすことである。このようにして
光反応効率(一光子あたりの反応)が1未満の従来のレ
ジストに比べて飛躍的な高感度化を達成している。現在
では開発されるレジストの大半が化学増幅型である。
As a method for increasing the sensitivity of a resist, a chemically amplified resist utilizing a photoacid generator as a photosensitive agent is well known. For example, a typical example is disclosed in
No. 27660 describes a resist comprising a combination of triphenylsulfonium hexafluoroacetate and poly (p-tert-butoxycarbonyloxy-α-methylstyrene). Such chemically amplified resists are currently widely used as resists for KrF excimer lasers [for example, Hiroshito,
C. Grant Wilson, American Chemical Society Symposium Series 242, pp. 11-23 (1984)]. A characteristic of the chemically amplified resist is that a proton acid generated by light irradiation from a photoacid generator as a contained component causes an acid-catalyzed reaction with a resist resin or the like by heat treatment after exposure. In this way, the photoreaction efficiency (reaction per photon) is significantly higher than that of a conventional resist having less than 1. At present, most of the developed resists are chemically amplified.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、ArFエキシ
マレーザ光に代表される220nm以下の短波長光を用
いたリソグラフィ−の場合、微細パタ−ンを形成するた
めのネガティブフォトレジスト材料には従来の材料では
満足できない新たな特性、即ち220nm以下の露光光
に対する高透明性とドライエッチング耐性が必要とされ
ている。
However, in the case of lithography using short-wavelength light of 220 nm or less typified by ArF excimer laser light, a negative photoresist material for forming a fine pattern is a conventional negative photoresist material. There is a need for new properties that cannot be satisfied with materials, that is, high transparency to exposure light of 220 nm or less and dry etching resistance.

【0006】従来のg線(438nm)、i線(365
nm)、KrFエキシマレ−ザ(248nm)用のネガ
ティブフォトレジスト材料は主に樹脂と架橋剤からな
り、樹脂成分としてはノボラック樹脂あるいはポリ(p
−ビニルフェノ−ル)など構造単位中に芳香環を有する
樹脂が利用されており、この芳香環のドライエッチング
耐性により樹脂のエッチング耐性を維持できた。また架
橋剤としては、例えば、2,6−ジ(4’−アジドベン
ザル)―4−メチルシクロヘキサノンや3,3’−ジア
ジドジフェニルスルホン等のアジド化合物やメチロール
メラミン樹脂が利用されている。しかし、芳香環を有す
る樹脂は220nm以下の波長の光に対する光吸収が極
めて強い。そのため、レジスト表面で大部分の露光光が
吸収され、露光光が基板まで透過しないため、微細なレ
ジストパタ−ンの形成が出来ない。このため従来樹脂を
そのまま220nm以下の短波長光を用いたフォトリソ
グラフィーには適用できない。従って、芳香環を含まず
且つエッチング耐性を有し、220nm以下の波長に対
して透明なネガティブフォトレジスト材料が切望されて
いる。
Conventional g-line (438 nm) and i-line (365 nm)
The negative photoresist material for the KrF excimer laser (248 nm) mainly comprises a resin and a cross-linking agent, and the resin component is a novolak resin or poly (p).
A resin having an aromatic ring in a structural unit such as (vinyl phenol) is used, and the etching resistance of the resin can be maintained by the dry etching resistance of the aromatic ring. As the cross-linking agent, for example, an azide compound such as 2,6-di (4′-azidobenzal) -4-methylcyclohexanone or 3,3′-diazidodiphenyl sulfone, or a methylol melamine resin is used. However, the resin having an aromatic ring has extremely strong light absorption for light having a wavelength of 220 nm or less. Therefore, most of the exposure light is absorbed by the resist surface, and the exposure light does not transmit to the substrate, so that a fine resist pattern cannot be formed. For this reason, conventional resins cannot be directly applied to photolithography using short-wavelength light of 220 nm or less. Therefore, a negative photoresist material that does not contain an aromatic ring, has etching resistance, and is transparent to a wavelength of 220 nm or less has been desired.

【0007】ArFエキシマレーザ光(193nm)に
対し透明性を持ち、なおかつドライエッチング耐性を持
つ高分子化合物として、脂環族高分子であるアダマンチ
ルメタクリレート単位を持つ共重合体[武智ら、ジャ−
ナル・オブ・フォトポリマ−・サイエンス・アンド・テ
クノロジ−(Journal of Photopol
ymer Science and Technolo
gy)、5巻(3号)、439頁〜446頁(1992
年)]やイソボルニルメタクリレート単位を持つ共重合
体[R.D.アレン(R.D.Allen)ら、ジャ−
ナル・オブ・フォトポリマ−・サイエンス・アンド・テ
クノロジ−(Journal of Photopol
ymer Science and Technolo
gy)、8巻(4号)、623頁〜636頁(1995
年)、および9巻(3号)、465頁〜474頁(19
96年)]等が提案されている。
As a polymer compound having transparency to ArF excimer laser light (193 nm) and resistance to dry etching, a copolymer having an adamantyl methacrylate unit which is an alicyclic polymer [Takechi et al.
Null of Photopolymer Science and Technology (Journal of Photopol)
ymer Science and Technology
gy), 5 (3), pages 439-446 (1992)
Years)] and copolymers having isobornyl methacrylate units [R. D. RD Allen et al., Jar.
Null of Photopolymer Science and Technology (Journal of Photopol)
ymer Science and Technology
gy), Volume 8 (No. 4), pp. 623-636 (1995)
Year 9), and Volume 9 (No. 3), pp. 465-474 (19
1996)] has been proposed.

【0008】発明者らも以前、これらの要件を満足する
レジスト材料として、特開平7−252324号公報、
及び特開平8−259626号公報に開示の樹脂を開発
した。しかしこれらのフォトレジスト材料は、酸分解性
基を有する樹脂と光酸発生剤から成る化学増幅ポジティ
ブフォトレジストで、ポジティブパターンを与えるもの
であり、上記要件を満足させるネガティブフォトレジス
トは開発されていない。そこで本発明は、波長が220
nm以下の露光光、特に180nm〜220nmの露光
光を用いたリソグラフィーに用いられる透明性およびエ
ッチング耐性に優れた高感度のネガティブフォトレジス
ト材料を提供することを目的とする。また、このネガテ
ィブフォトレジスト材料を用いたパターン形成方法を提
供することを目的とする。
[0008] The inventors have also previously disclosed JP-A-7-252324 as a resist material satisfying these requirements.
And a resin disclosed in JP-A-8-259626. However, these photoresist materials are chemically amplified positive photoresists composed of a resin having an acid-decomposable group and a photoacid generator and give a positive pattern, and a negative photoresist satisfying the above requirements has not been developed. . Therefore, the present invention proposes that the wavelength 220
It is an object of the present invention to provide a highly sensitive negative photoresist material excellent in transparency and etching resistance used in lithography using exposure light of nm or less, particularly exposure light of 180 nm to 220 nm. It is another object of the present invention to provide a pattern forming method using the negative photoresist material.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前記の目的は以下の手段
によって達成される。すなわち、本発明は 一般式
(1)で示される重合体、及び露光により酸を発生する
光酸発生剤を少なくとも含有することを特徴とするネガ
ティブフォトレジスト材料。
The above object is achieved by the following means. That is, the present invention provides a negative photoresist material comprising at least a polymer represented by the general formula (1) and a photoacid generator which generates an acid upon exposure.

【0010】[0010]

【化2】 (上式において、R1、R2、R3、R5は水素原子または
メチル基、R4はエポキシ基を有する炭素数3〜13の
炭化水素基、R6は水素原子またはカルボキシル基を有
する炭素数7〜13の有橋環式炭化水素基を表す。また
x、y、zはそれぞれx+y+z=1、0<x<1、0
<y<1、0<z<1を満たす任意の数である。また重
合体の重量平均分子量は2000〜200000)を提
案するものであり、 前記材料にさらに多価アルコール
を含有することを含む。また、本発明は 前記のフォト
レジスト材料を被加工基板上に塗布する工程、180〜
220nmの波長の光で露光する工程、ベークを行う工
程、及び現像を行う工程を少なくとも有することを特徴
とするパターン形成方法を提案するものであり、 露光
光がArFエキシマレーザ光であることを含む。
Embedded image (In the above formula, R 1 , R 2 , R 3 , and R 5 are a hydrogen atom or a methyl group, R 4 is a hydrocarbon group having 3 to 13 carbon atoms having an epoxy group, and R 6 has a hydrogen atom or a carboxyl group. Represents a bridged cyclic hydrocarbon group having 7 to 13 carbon atoms, and x, y, and z are respectively x + y + z = 1, 0 <x <1, 0
Any number that satisfies <y <1, 0 <z <1. Further, the weight-average molecular weight of the polymer is 2,000 to 200,000), and the method further includes that the material further contains a polyhydric alcohol. The present invention also provides a step of applying the photoresist material on a substrate to be processed,
The present invention proposes a pattern forming method characterized by having at least a step of exposing to light having a wavelength of 220 nm, a step of performing baking, and a step of performing development, including that the exposure light is ArF excimer laser light. .

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに、詳細に説
明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

【0012】一般式(1)において、R1、R2、R3
5は水素原子またはメチル基である。またR4はエポキ
シ基を有する炭素数3〜13の炭化水素基であり、具体
的には表1に示すようなグリシジル基、3,4−エポキ
シ−1−シクロヘキシルメチル基、5,6−エポキシ−
2−ノルボルニル基、5(6)−エポキシエチル−2−
ノルボルニル基、5,6−エポキシ−2−ノルボルニル
メチル基、3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6
デシル基、3,4−エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6
デシルオキシエチル基、3,4−エポキシテトラシクロ
[4.4.0.12,5.1 7,10]ドデシル基、3,4−エポキシテ
トラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシルメチル基等が
挙げられるが、これらだけに限定されるものではない。
またR6は水素原子またはカルボキシル基を有する炭素
数7〜13の有橋環式炭化水素基であり、具体的には表
2に示すようなカルボキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デ
シルメチル基、カルボキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デ
シル基、カルボキシアダマンチル基、カルボキシノルボ
ルニル基、カルボキシメチルノルボルニル基、カルボキ
シイソボルニル基、カルボキシテトラシクロ[4.4.0.1
2,5.17,10]ドデシル基、カルボキシメチルテトラシク
ロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル基等が挙げられるがこ
れらだけに限定されるものではない。
In the general formula (1), R1, RTwo, RThree,
RFiveIs a hydrogen atom or a methyl group. Also RFourIs Epoki
A hydrocarbon group having 3 to 13 carbon atoms having
Glycidyl groups and 3,4-epoxy as shown in Table 1
C-1-cyclohexylmethyl group, 5,6-epoxy-
2-norbornyl group, 5 (6) -epoxyethyl-2-
Norbornyl group, 5,6-epoxy-2-norbornyl
Methyl group, 3,4-epoxytricyclo [5.2.1.02,6]
Decyl group, 3,4-epoxytricyclo [5.2.1.02,6]
Decyloxyethyl group, 3,4-epoxytetracyclo
[4.4.0.12,5.1 7,10] Dodecyl group, 3,4-epoxyte
Toracyclo [4.4.0.12,5.17,10A dodecylmethyl group, etc.
But not limited to these.
Also R6Is a carbon atom having a hydrogen atom or a carboxyl group
A bridged cyclic hydrocarbon group of the formulas 7 to 13;
Carboxytricyclo [5.2.1.02,6]
Silmethyl group, carboxytricyclo [5.2.1.02,6]
Sil group, carboxyadamantyl group, carboxynorbo
Lunyl group, carboxymethylnorbornyl group, carboxyl
Siisobornyl group, carboxytetracyclo [4.4.0.1
2,5.17,10] Dodecyl group, carboxymethyltetracycline
B [4.4.0.12,5.17,10A dodecyl group, etc.
However, it is not limited to these.

【0013】[0013]

【表1】 [Table 1]

【0014】[0014]

【表2】 本発明に用いる重合体は、原料である(メタ)アクリレ
ートモノマーをラジカル重合、イオン重合などの通常の
重合方法によって得ることができる。例えば乾燥テトラ
ヒドロフラン中、不活性ガス(アルゴン、窒素など)雰
囲気下、適当なラジカル重合開始剤[例えばアゾビスイ
ソブチロニトリル(AIBN)]を加えて50〜70℃
で0.5〜12時間加熱攪拌することにより得られる。
また本発明の重合体の重量平均分子量は2000〜20
0000であり、より好ましくは3000〜10000
0である。また共重合体のモノマーの仕込み割合および
その他の重合条件を選定することにより任意の共重合体
を得ることができる。
[Table 2] The polymer used in the present invention can be obtained by subjecting a (meth) acrylate monomer as a raw material to a usual polymerization method such as radical polymerization or ionic polymerization. For example, in dry tetrahydrofuran, under an atmosphere of an inert gas (argon, nitrogen, etc.), a suitable radical polymerization initiator [for example, azobisisobutyronitrile (AIBN)] is added at 50 to 70 ° C.
By stirring with heating for 0.5 to 12 hours.
The weight average molecular weight of the polymer of the present invention is 2,000 to 20.
0000, more preferably 3000-10000
0. Also, an arbitrary copolymer can be obtained by selecting the proportion of charged monomers of the copolymer and other polymerization conditions.

【0015】なお、重合体の原料であるカルボキシル基
を有する炭素数7〜13の有橋環式炭化水素基を持つ
(メタ)アクリレートモノマーは、発明者らが既に開示
した特開平8−259626号公報に記載の方法により
得られる。またエポキシ基を有する(メタ)アクリレー
トモノマーのうち、例えば3,4−エポシキトリシクロ
[5.2.1.02,6]デシルアクリレートはジシクロペンテニ
ルアクリレートを酢酸中過酢酸でエポキシ化反応に供す
ることで得られる。同様にして5,6−エポキシ−2−
ノルボルニルメタクリレートは5−ノルボルネン−2−
メタクリレートをエポキシ化反応に供することで得られ
る。
The (meth) acrylate monomer having a carboxyl group and a bridged cyclic hydrocarbon group having 7 to 13 carbon atoms, which is a raw material of the polymer, is disclosed in JP-A-8-259626, which has already been disclosed by the present inventors. It can be obtained by the method described in the gazette. Among (meth) acrylate monomers having an epoxy group, for example, 3,4-epoxytricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decyl acrylate is obtained by subjecting dicyclopentenyl acrylate to an epoxidation reaction with peracetic acid in acetic acid. Can be Similarly, 5,6-epoxy-2-
Norbornyl methacrylate is 5-norbornene-2-
It is obtained by subjecting methacrylate to an epoxidation reaction.

【0016】本発明のネガティブフォトレジスト材料の
構成要素である重合体の含有率は、それ自身を含む全構
成分100重量部に対して通常60〜99.8重量部、
好ましくは70〜99重量部である。
The content of the polymer which is a component of the negative photoresist material of the present invention is usually from 60 to 99.8 parts by weight based on 100 parts by weight of the total components including itself.
Preferably it is 70 to 99 parts by weight.

【0017】また本発明に用いる光酸発生剤は、400
nm以下、好ましくは180nm〜220nmの範囲の
光照射により酸を発生する光酸発生剤であることが望ま
しく、なおかつ先に示した本発明における重合体等との
混合物が有機溶媒に十分に溶解し、かつその溶液がスピ
ンコ−トなどの製膜法で均一な塗布膜が形成可能なもの
であれば、いかなる光酸発生剤でもよい。また、単独で
も、2種以上を混合して用いてもよい。
The photoacid generator used in the present invention is 400
nm or less, preferably a photoacid generator that generates an acid by light irradiation in the range of 180 nm to 220 nm, and the mixture with the polymer or the like in the present invention described above is sufficiently dissolved in an organic solvent. Any photoacid generator may be used as long as the solution can form a uniform coating film by a film forming method such as spin coating. Moreover, you may use individually or in mixture of 2 or more types.

【0018】使用可能な光酸発生剤の例としては、例え
ば、ジャ−ナル・オブ・ジ・オ−ガニック・ケミストリ
−(Journal of the Organic Chemistry) 43巻、15
号、3055頁〜3058頁(1978年)に記載されて
いるJ.V.クリベロ(J.V.Crivello)らのトリフェニル
スルホニウム塩誘導体、およびそれに代表される他のオ
ニウム塩(例えば、スルホニウム塩、ヨ−ドニウム塩、
ホスホニウム塩、ジアゾニウム塩、アンモニウム塩など
の化合物)や、2、6−ジニトロベンジルエステル類
[O.ナラマス(O. Nalamasu)ら、SPIEプロシ−ディン
グ、1262巻、32頁(1990年)]、1、2、3
−トリ(メタンスルホニルオキシ)ベンゼン[タクミ
ウエノら、プロシ−ディング・オブ・PME'89、講談社、
413〜424頁(1990年)]、平5−13441
6号公開特許公報で開示されたスルホサクシンイミドな
どがある。光酸発生剤の含有率は、それ自身を含む全構
成成分100重量部に対して通常0.2〜15重量部、
好ましくは1〜10重量部である。
Examples of usable photoacid generators include, for example, Journal of the Organic Chemistry, 43, 15
No., pp. 3055-3058 (1978). V. JVCrivello et al., A triphenylsulfonium salt derivative, and other onium salts represented by the derivative (eg, a sulfonium salt, an iodonium salt,
Compounds such as phosphonium salts, diazonium salts, and ammonium salts) and 2,6-dinitrobenzyl esters [O. O. Nalamasu et al., SPIE Proceeding, 1262, 32 (1990)], 1, 2, 3.
-Tri (methanesulfonyloxy) benzene [Takumi
Ueno et al., Proceeding of PME'89, Kodansha,
413-424 (1990)], Hei 5-13441
And Sulfosuccinimide disclosed in US Pat. The content of the photoacid generator is usually 0.2 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of all components including itself.
Preferably it is 1 to 10 parts by weight.

【0019】この含有率が0.2重量部未満では本発明
の感度が著るしく低下し、パターンの形成が困難にな
る。また、15重量部を越えると、均一な塗布膜の形成
が困難となり、さらに現像後に残さ(スカム)が発生し
易くなる等の問題を生ずる。
When the content is less than 0.2 parts by weight, the sensitivity of the present invention is remarkably reduced, and it becomes difficult to form a pattern. On the other hand, when the amount exceeds 15 parts by weight, it becomes difficult to form a uniform coating film, and there is a problem that a residue (scum) is easily generated after development.

【0020】また本発明に用いる多価アルコールとして
は、例えば、エチレングリコール、グリセロール、1,
2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4
−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,2,
4−ブタントリオール、1,2−ペンタンジオール、
1,4−ペンタンジオール、1,5−ペンタンジオー
ル、2,4−ペンタンジオール、1,2−ヘキサンジオ
ール、1,5−ヘキサンジオール、1,6−ヘキサンジ
オール、2,5−ヘキサンジオール、1,2−シクロヘ
キサンジオール、1,3−シクロヘキサンジオール、
1,4−シクロヘキサンジオール、1,2−シクロヘキ
サンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジメタノー
ル、1,3,5−シクロヘキサントリメタノール、1,
2−シクロペンタンジオール、1,3−シクロペンタン
ジオール、1,2−シクロオクタンジオール、1,5−
シクロオクタンジオール、トリシクロデカンジメタノー
ル、2,3−ノルボルナンジオール、2(3)−ヒドロ
キシ−5、6−ビス(ヒドロキシメチル)ノルボルナ
ン、2,3−ジヒドロキシ−5(6)−ヒドロキシメチ
ルノルボルナン、1,4−アンヒドロエリトリオール,
L−アラビノース、L−アラビトール、D−セロビオー
ス、セルロース、1,5−デカリンジオール、グルコー
ス、ガラクトース、ラクトース、マルトース、マンノー
ス、マンニトール、トリス(2―ヒドロキシエチル)イ
ソシアヌレート等が挙げられるがこれらだけに限定され
るものではない。多価アルコールの含有率はそれ自身を
含む全構成成分100重量部に対して通常1〜40重量
部、好ましくは5〜30重量部である。また単独でも2
種以上混合してもよい。
The polyhydric alcohol used in the present invention includes, for example, ethylene glycol, glycerol,
2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4
-Butanediol, 2,3-butanediol, 1,2,
4-butanetriol, 1,2-pentanediol,
1,4-pentanediol, 1,5-pentanediol, 2,4-pentanediol, 1,2-hexanediol, 1,5-hexanediol, 1,6-hexanediol, 2,5-hexanediol, , 2-cyclohexanediol, 1,3-cyclohexanediol,
1,4-cyclohexanediol, 1,2-cyclohexanedimethanol, 1,4-cyclohexanedimethanol, 1,3,5-cyclohexanetrimethanol,
2-cyclopentanediol, 1,3-cyclopentanediol, 1,2-cyclooctanediol, 1,5-
Cyclooctanediol, tricyclodecanedimethanol, 2,3-norbornanediol, 2 (3) -hydroxy-5,6-bis (hydroxymethyl) norbornane, 2,3-dihydroxy-5 (6) -hydroxymethylnorbornane, 1,4-anhydroerythriol,
L-arabinose, L-arabitol, D-cellobiose, cellulose, 1,5-decalindiol, glucose, galactose, lactose, maltose, mannose, mannitol, tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate and the like, but only these. It is not limited. The content of the polyhydric alcohol is usually 1 to 40 parts by weight, preferably 5 to 30 parts by weight, based on 100 parts by weight of all components including itself. Also, alone 2
Species or more may be mixed.

【0021】本発明のネガティブフォトレジスト材料
は、使用に際して全構成成分の濃度が5〜40重量%と
なるように溶剤に溶解した後、フィルターでろ過するこ
とにより調製される。用いる溶剤として好ましいもの
は、樹脂、光酸発生剤、多価アルコールからなる成分が
充分に溶解し、かつその溶液がスピンコ−ト法などの方
法で均一な塗布膜が形成可能な有機溶媒であればいかな
る溶媒でもよい。また、単独でも2種類以上を混合して
用いても良い。具体的には、n−プロピルアルコ−ル、
イソプロピルアルコ−ル、n−ブチルアルコ−ル、te
rt−ブチルアルコ−ル、メチルセロソルブアセテ−
ト、エチルセロソルブアセテ−ト、プロピレングリコ−
ルモノエチルエ−テルアセテ−ト、乳酸メチル、乳酸エ
チル、酢酸2−メトキシブチル、酢酸2−エトキシエチ
ル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、3−メトキ
シプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチ
ル、N−メチル−2−ピロリジノン、シクロヘキサノ
ン、シクロペンタノン、シクロヘキサノ−ル、メチルエ
チルケトン、1,4−ジオキサン、エチレングリコ−ル
モノメチルエ−テル、エチレングリコ−ルモノメチルエ
−テルアセテ−ト、エチレングリコ−ルモノエチルエ−
テル、エチレングリコ−ルモノイソプロピルエ−テル、
ジエチレングリコ−ルモノメチルエ−テル、ジエチレン
グリコ−ルジメチルエ−テルなどが挙げられるが、もち
ろんこれらだけに限定されるものではない。
The negative photoresist material of the present invention is prepared by dissolving the components in a solvent so that the concentration of all the constituents at the time of use is 5 to 40% by weight, and then filtering through a filter. A preferred solvent to be used is an organic solvent in which components composed of a resin, a photoacid generator, and a polyhydric alcohol are sufficiently dissolved, and the solution is capable of forming a uniform coating film by a method such as spin coating. Any solvent may be used. Moreover, you may use individually or in mixture of 2 or more types. Specifically, n-propyl alcohol,
Isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, te
rt-butyl alcohol, methyl cellosolve acetate
G, ethyl cellosolve acetate, propylene glyco-
Lumonoethyl ether acetate, methyl lactate, ethyl lactate, 2-methoxybutyl acetate, 2-ethoxyethyl acetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, N-methyl- 2-pyrrolidinone, cyclohexanone, cyclopentanone, cyclohexanol, methyl ethyl ketone, 1,4-dioxane, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether
Ter, ethylene glycol monoisopropyl ether,
Examples include diethylene glycol monomethyl ether and diethylene glycol dimethyl ether, but are not limited thereto.

【0022】さらに本発明のレジスト材料には、必要に
応じて、界面活性剤、色素、塩基性添加剤、安定剤、塗
布性改良剤、染料などの他の成分を添加しても構わな
い。
Further, other components such as a surfactant, a dye, a basic additive, a stabilizer, a coating improver, and a dye may be added to the resist composition of the present invention, if necessary.

【0023】また本発明は、上記ネガティブフォトレジ
スト材料を使用して、被加工基板上にフォトレジストの
ネガティブパターンを形成する方法も提供する。本発明
のネガティブパターン形成の方法を図1に示す。まず、
図1(A)に示すように、本発明のネガティブフォトレ
ジスト材料を被加工基板1上に塗布し、そして60〜1
70℃で、30〜240秒間、ホットプレート等の加熱
手段を用いてプリベーク処理することでレジスト膜2を
形成する。次に、図1(B)に示すように、レジスト膜
2を露光装置を用いて選択的に露光する。そして露光
後、レジスト膜2を加熱処理する。その結果、露光領域
では、エポキシ基が、光酸発生剤から発生した酸の作用
により開環重合反応を起こし、図1(C)に示すように
樹脂の架橋が起こる。また多価アルコールを添加したフ
ォトレジスト材料を用いた場合、露光領域では、エポキ
シ基は酸の作用によりエポキシ基同士だけでなく多価ア
ルコールとも反応するため、多価アルコールを添加しな
い場合に比べ樹脂の架橋は促進される。そして最後に図
1(D)に示すようにテトラメチルアンモニウムヒドロ
キシド(TMAH)水溶液等のアルカリ現像液により、
レジスト膜2の未露光部が選択的に溶解除去され、ネガ
ティブパターンが形成される。
The present invention also provides a method for forming a negative photoresist pattern on a substrate to be processed using the above negative photoresist material. FIG. 1 shows a method for forming a negative pattern according to the present invention. First,
As shown in FIG. 1A, a negative photoresist material of the present invention is applied on a substrate 1 to be processed, and 60 to 1
The resist film 2 is formed by performing a pre-baking process at 70 ° C. for 30 to 240 seconds using a heating means such as a hot plate. Next, as shown in FIG. 1B, the resist film 2 is selectively exposed using an exposure apparatus. After the exposure, the resist film 2 is subjected to a heat treatment. As a result, in the exposed region, the epoxy group causes a ring-opening polymerization reaction due to the action of the acid generated from the photoacid generator, and cross-linking of the resin occurs as shown in FIG. 1 (C). In addition, when a photoresist material to which a polyhydric alcohol is added is used, in the exposed region, the epoxy group reacts not only with the epoxy groups but also with the polyhydric alcohol by the action of an acid. Is promoted. Finally, as shown in FIG. 1 (D), an alkaline developing solution such as an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) is used.
The unexposed portions of the resist film 2 are selectively dissolved and removed to form a negative pattern.

【0024】本発明のネガティブフォトレジスト材料は
220nm以下の光の透明性が高く、ドラエッチング耐
性が高く新しいネガティブフォトレジスト材料として利
用できる。さらに本発明のネガティブフォトレジスト材
料をフォトリソグラフィー工程に用いることで、ネガテ
ィブパターン形成が可能となる。
The negative photoresist material of the present invention has high transparency to light of 220 nm or less, has high dry etching resistance, and can be used as a new negative photoresist material. Further, by using the negative photoresist material of the present invention in a photolithography process, a negative pattern can be formed.

【0025】[0025]

【実施例】次に実施例により本発明をさらに詳細に説明
するが、本発明はこれらの例によって何ら制限されるも
のではない。 (合成例1)5-Acryloyloxy-2,6-norbornanecarbolacto
neの合成。
Next, the present invention will be described in more detail by way of examples, which should not be construed as limiting the present invention. (Synthesis Example 1) 5-Acryloyloxy-2,6-norbornanecarbolacto
Synthesis of ne.

【0026】[0026]

【化3】 5-Hydroxy-2,6-norbornanecarbolactone(H.B.He
nbestら、J.Chem.Soc.,221―22
6頁(1959年))10g(0.0653mol)、
N,N−ジメチルアニリン9.49g、フェノチアジン
20mgを乾燥THF60mlに溶解し氷冷する。そこ
に塩化アクリロイル6.5gを乾燥THF10mlに溶
解したものを滴下する。氷冷下2時間、室温で3時間攪
拌した後、濾液を減圧下濃縮する。残さにエーテル25
0mlを加え、0.5N塩酸200ml、飽和食塩水、
3%NaHCO3水溶液200ml、飽和食塩水、水の
順に洗浄する。エーテル層をMgSO4で乾燥後、エー
テルを減圧下留去し、析出した白色結晶をヘキサン80
ml×2で洗浄することで目的物を5.38g得た(白
色固体、収率40%)。融点:96℃;1H-NMR
(CDCl3)δ1.66(1H,d)、1.78(1
H,d)、1.99−2.11(2H,m)、2.53−
2.62(2H,m)、3.18−3.25(1H,
m)、4.59(1H,d)、4.64(1H,s)、
5.89(1H,dd)、6.11(1H,dd)、6.
43(1H,dd);IR(KBr)2880,298
0(νC−H)、1712,1773(νC=O)、1
618,1630(νC=C)、1186,1205
(νC−O)cm-1 (合成例2)5-Methacryloyloxy-2,6-norbornanecarbol
actone(下記構造のメタクリレート)の合成。
Embedded image 5-Hydroxy-2,6-norbornanecarbolactone (HB He
nbest et al. Chem. Soc. , 221-22
6 g (1959)) 10 g (0.0653 mol),
9.49 g of N, N-dimethylaniline and 20 mg of phenothiazine are dissolved in 60 ml of dry THF and cooled with ice. A solution obtained by dissolving 6.5 g of acryloyl chloride in 10 ml of dry THF is added dropwise thereto. After stirring for 2 hours under ice cooling and 3 hours at room temperature, the filtrate is concentrated under reduced pressure. Ether 25
0 ml, 0.5N hydrochloric acid 200 ml, saturated saline,
Wash with 200 ml of 3% NaHCO 3 aqueous solution, saturated saline solution and water in that order. After the ether layer was dried over MgSO 4 , the ether was distilled off under reduced pressure.
After washing with ml × 2, 5.38 g of the desired product was obtained (white solid, yield: 40%). Melting point: 96 ° C; 1H-NMR
(CDCl3) δ 1.66 (1H, d), 1.78 (1
H, d), 1.99-2.11 (2H, m), 2.53-
2.62 (2H, m), 3.18-3.25 (1H,
m), 4.59 (1H, d), 4.64 (1H, s),
5.89 (1H, dd), 6.11 (1H, dd), 6.
43 (1H, dd); IR (KBr) 2880,298
0 (νC−H), 1712, 1773 (νC = O), 1
618, 1630 (νC = C), 1186, 1205
(ΝC-O) cm -1 (Synthesis Example 2) 5-Methacryloyloxy-2,6-norbornanecarbol
Synthesis of actone (methacrylate of the following structure).

【0027】[0027]

【化4】 合成例1と同様に但し、塩化アクリロイルに代えてメタ
クリロイルクロリドを用いて合成した(収率20%)。
1H-NMR(CDCl3)δ1.62(1H,d)、
1.75(1H,d)、1.92(3H,s)、1.95
−2.16(2H,m)、2.53−2.66(2H,
m)、3.20−3.28(1H,m)、4.59(1
H,d)、4.65(1H,s)、5.62(1H,d
d)、6.10(1H,dd);IR(KBr)288
0,2982(νC−H)、1715,1780(νC
=O)、1630(νC=C)、1156,1178
(νC−O)cm-1 (合成例3)下記構造の重合体(一般式(1)におい
て、R1、R2、R3、R5が水素原子、R 4がエポキシエ
チルノルボルニル基、R6がカルボキシテトラシクロ
[4.4.0.12, 5.17,10]ドデシル基、x=0.2、y=
0.47、z=0.33)
Embedded imageSame as in Synthesis Example 1, except that acryloyl chloride is replaced with meta
It was synthesized using acryloyl chloride (yield 20%).
1H-NMR (CDCl3) δ 1.62 (1H, d),
1.75 (1H, d), 1.92 (3H, s), 1.95
-2.16 (2H, m), 2.53-2.66 (2H,
m), 3.20-3.28 (1H, m), 4.59 (1
H, d), 4.65 (1H, s), 5.62 (1H, d)
d), 6.10 (1H, dd); IR (KBr) 288
0, 2982 (νC-H), 1715, 1780 (νC
= O), 1630 (νC = C), 1156, 1178
(ΝC-O) cm-1 (Synthesis Example 3) Polymer having the following structure (in general formula (1)
And R1, RTwo, RThree, RFiveIs a hydrogen atom, R FourIs epoxy
Tylnorbornyl group, R6 is carboxytetracyclo
[4.4.0.12, Five.17,10A dodecyl group, x = 0.2, y =
0.47, z = 0.33)

【0028】[0028]

【化5】 還流管を付けた100mlナスフラスコ中、合成例1で
得たアクリレート2gとエポキシエチルノルボルニルア
クリレート4.7g、カルボキシテトラシクロドデシル
アクリレート4.38gを乾燥テトラヒドロフラン60
mlに溶解し、そこにAIBN295mg(モノマー/
AIBN=28/1)を加え、アルゴン雰囲気下60〜
65℃で撹拌する。2時間後放冷し、反応混合物をヘキ
サン/トルエン(2/1)混合液900mlに注ぎ、析
出した沈殿を濾別する。更にもう一度再沈精製を行うこ
とにより目的物を5.69g得た(収率51%)。ま
た、この時の共重合比は1H−NMRの積分比から2
0:47:33であった(x=0.2、y=0.47、
Z=0.33)。またGPC分析により重量平均分子量
(Mw)は8600(ポリスチレン換算)、分散度(M
w/Mn)は1.45であった。 (合成例4、5)合成例3と同様に、但しモノマーの仕
込み比を変えて重合した。以下の表3にモノマーの仕込
み比、重合体の共重合比(x/y/z)、重量平均分子
量を示す。
Embedded image In a 100 ml eggplant flask equipped with a reflux tube, 2 g of the acrylate obtained in Synthesis Example 1, 4.7 g of epoxyethylnorbornyl acrylate, and 4.38 g of carboxytetracyclododecyl acrylate were placed in dry tetrahydrofuran 60.
and 295 mg of AIBN (monomer /
AIBN = 28/1) and added under argon atmosphere
Stir at 65 ° C. After cooling for 2 hours, the reaction mixture was poured into 900 ml of a hexane / toluene (2/1) mixed solution, and the deposited precipitate was separated by filtration. Further purification was performed once again to obtain 5.69 g of the desired product (yield: 51%). The copolymerization ratio at this time was 2 from the integration ratio of 1 H-NMR.
0:47:33 (x = 0.2, y = 0.47,
Z = 0.33). According to GPC analysis, the weight average molecular weight (Mw) was 8600 (in terms of polystyrene), and the degree of dispersion (Mw) was
w / Mn) was 1.45. (Synthesis Examples 4 and 5) Polymerization was carried out in the same manner as in Synthesis Example 3 except that the charge ratio of the monomers was changed. Table 3 below shows the charge ratio of the monomers, the copolymerization ratio (x / y / z) of the polymer, and the weight average molecular weight.

【0029】[0029]

【表3】 (合成例6、7)合成例3と同様に、但しAIBNの量
(モノマー/AIBN)を変えて重合した。以下の表4
に重合体の共重合比、重量平均分子量を示す。
[Table 3] (Synthesis Examples 6 and 7) Polymerization was carried out in the same manner as in Synthesis Example 3, except that the amount of AIBN (monomer / AIBN) was changed. Table 4 below
Shows the copolymerization ratio and weight average molecular weight of the polymer.

【0030】[0030]

【表4】 (合成例8)下記構造の重合体(一般式(1)におい
て、R1、R2、R3が水素原子、R4がエポキシエチルノ
ルボルニル基、R5がメチル基、R6が水素原子、x=
0.2、y=0.47、z=0.33)
[Table 4] (Synthesis Example 8) A polymer having the following structure (in the general formula (1), R 1 , R 2 and R 3 are hydrogen atoms, R 4 is an epoxyethylnorbornyl group, R 5 is a methyl group, and R 6 is hydrogen Atom, x =
0.2, y = 0.47, z = 0.33)

【0031】[0031]

【化6】 合成例3と同様に、但しカルボキシテトラシクロドデシ
ルアクリレートに代えて、メタクリル酸を用いて合成し
た。収率61%、Mw=10800、Mw/Mn=1.
55 (合成例9)下記構造の重合体(一般式(1)におい
て、R1、R5がメチル基、R2、R3が水素原子、R4
エポキシエチルノルボルニル基、R6がカルボキシノル
ボルニル基、x=0.2、y=0.47、z=0.3
3)
Embedded image Synthesis was performed in the same manner as in Synthesis Example 3, except that methacrylic acid was used instead of carboxytetracyclododecyl acrylate. Yield 61%, Mw = 10800, Mw / Mn = 1.
55 (Synthesis Example 9) Polymer having the following structure (in the general formula (1), R 1 and R 5 are methyl groups, R 2 and R 3 are hydrogen atoms, R 4 is an epoxyethylnorbornyl group, and R 6 is Carboxynorbornyl group, x = 0.2, y = 0.47, z = 0.3
3)

【0032】[0032]

【化7】 合成例3と同様に、但し合成例1で得たモノマーの代わ
りに合成例2で得たモノマーを、またカルボキシテトラ
シクロドデシルアクリレートに代えて、カルボキシノル
ボルニルメタクリレートを用いて合成した。収率53
%、Mw=16300、Mw/Mn=1.4 (合成例10)下記構造の重合体(一般式(2)におい
て、R1、R2、R3が水素原子、R4が3,4−エポキシ
トリシクロ[5.2.1.02,6]デシル基、R5がメチル基、
6がカルボキシテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ド
デシル基、x=0.2、y=0.47、z=0.33)
Embedded image Synthesis was performed in the same manner as in Synthesis Example 3, except that the monomer obtained in Synthesis Example 2 was used instead of the monomer obtained in Synthesis Example 1, and carboxynorbornyl methacrylate was used instead of carboxytetracyclododecyl acrylate. Yield 53
%, Mw = 16300, Mw / Mn = 1.4 (Synthesis Example 10) A polymer having the following structure (in the general formula (2), R 1 , R 2 , and R 3 are hydrogen atoms, and R 4 is 3,4- An epoxytricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decyl group, R 5 is a methyl group,
R 6 is carboxy tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodecyl group, x = 0.2, y = 0.47 , z = 0.33)

【0033】[0033]

【化8】 合成例3と同様に、但しエポキシエチルノルボルニルア
クリレートに代えて3,4−エポキシトリシクロ[5.2.
1.02,6]デシルアクリレートを、カルボキシテトラシク
ロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシルアクリレートに代えて
カルボキシテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデシル
メタクリレートを用いて合成した。収率46%、Mw=
17000、Mw/Mn=1.5 (合成例11)下記構造の多価アルコール(2,3−ジ
ヒドロキシ−5(6)−ヒドロキシメチルノルボルナ
ン)
Embedded image As in Synthesis Example 3, except that epoxyethyl norbornyl acrylate was used instead of 3,4-epoxytricyclo [5.2.
1.0 2,6] decyl acrylate, using carboxy-tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodecyl methacrylate in place of the carboxy-tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .1 7,10] dodecyl acrylate And synthesized. Yield 46%, Mw =
17000, Mw / Mn = 1.5 (Synthesis Example 11) Polyhydric alcohol having the following structure (2,3-dihydroxy-5 (6) -hydroxymethylnorbornane)

【0034】[0034]

【化9】 2−ヒドロキシメチル−5−ノルボルネン11gをピリ
ジン21mlに溶解し、そこに無水酢酸11mlを滴下
し、室温で12時間攪拌する。反応混合物を水100m
lに注ぎ、有機層を酢酸エチル100mlで抽出する。
そして有機層を0.5N塩酸、3%炭酸ナトリウム水溶
液、飽和食塩水の順で洗浄する。硫酸マグネシウムで乾
燥後、減圧下酢酸エチルを留去することで2−アセトキ
シ−5ノルボルネンを13g得た。次に90%ぎ酸50
mlと30%過酸化水素水13mlの混合物に氷冷下2
−アセトキシ−5ノルボルネン13gを滴下し、さらに
室温で12時間攪拌する。減圧下ぎ酸を留去し、残さに
メタノール30mlと水酸化ナトリウム13g、水25
mlを加え45〜50℃で1時間反応させる。放冷後酢
酸エチル100mlで有機層を抽出し、有機層を飽和食
塩水で洗浄後、硫酸マグネシウムで乾燥する。減圧下溶
媒を留去することで2,3−ジヒドロキシ−5(6)−
ヒドロキシメチルノルボルナンを5g得た。IR(KB
r)3380(νO-H)、2950,2860(νC-
H)、1050(νC-O)cm-1 (実施例1) (重合体のエッチング耐性の評価)合成例3で得た樹脂
2gを乳酸エチル10gに溶解し、次いで0.2μmの
テフロンフィルターを用いてろ過した。次に3インチシ
リコン基板上にスピンコート塗布し、90℃、60秒間
ホットプレート上でベーキングを行い、膜厚0.7μm
の薄膜を形成した。得られた膜を日電アネルバ製DEM
451リアクティブイオンエッチング(RIE)装置を
用いてCF4ガスに対するエッチング速度を測定した
(エッチング条件:Power=100W、圧力=5P
a、ガス流量=30sccm)。その結果を表5に示
す。同様にして、合成例10で得た樹脂についてもエッ
チング速度を測定した。比較例としてノボラックレジス
ト(住友化学社製PFI−15A)、KrFレジストの
ベース樹脂として使用されているポリ(p−ビニルフェ
ノール)、および分子構造に有橋環式炭化水素基も持た
ない樹脂であるポリ(メチルメタクリレート)塗布膜の
結果も示す。なおエッチング速度はノボラックレジスト
に対して規格化した。
Embedded image 11 g of 2-hydroxymethyl-5-norbornene is dissolved in 21 ml of pyridine, 11 ml of acetic anhydride is added dropwise thereto, and the mixture is stirred at room temperature for 12 hours. 100 m of water in the reaction mixture
and extract the organic layer with 100 ml of ethyl acetate.
Then, the organic layer is washed with 0.5N hydrochloric acid, 3% aqueous sodium carbonate solution and saturated saline in this order. After drying over magnesium sulfate, ethyl acetate was distilled off under reduced pressure to obtain 13 g of 2-acetoxy-5-norbornene. Next, 90% formic acid 50
and a mixture of 13 ml of 30% aqueous hydrogen peroxide under ice-cooling.
-13 g of acetoxy-5 norbornene is added dropwise, and the mixture is further stirred at room temperature for 12 hours. The formic acid was distilled off under reduced pressure, and 30 ml of methanol, 13 g of sodium hydroxide, and 25
Then, the mixture is reacted at 45 to 50 ° C. for 1 hour. After allowing to cool, the organic layer is extracted with 100 ml of ethyl acetate, and the organic layer is washed with brine and dried over magnesium sulfate. The solvent is distilled off under reduced pressure to give 2,3-dihydroxy-5 (6)-.
5 g of hydroxymethylnorbornane were obtained. IR (KB
r) 3380 (νO-H), 2950, 2860 (νC-
H), 1050 (νC-O) cm -1 (Example 1) (Evaluation of etching resistance of polymer) 2 g of the resin obtained in Synthesis Example 3 was dissolved in 10 g of ethyl lactate, and then a 0.2 μm Teflon filter was used. And filtered. Next, spin coating is performed on a 3-inch silicon substrate and baked on a hot plate at 90 ° C. for 60 seconds to form a film having a thickness of 0.7 μm.
Was formed. The obtained film was used as a DEM manufactured by Nidec Anelva.
The etching rate for CF 4 gas was measured using a 451 reactive ion etching (RIE) apparatus (etching conditions: Power = 100 W, pressure = 5 P)
a, gas flow rate = 30 sccm). Table 5 shows the results. Similarly, the etching rate of the resin obtained in Synthesis Example 10 was measured. As comparative examples, novolak resist (PFI-15A manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), poly (p-vinylphenol) used as a base resin of KrF resist, and a resin having no bridged cyclic hydrocarbon group in its molecular structure. The results for a poly (methyl methacrylate) coating film are also shown. The etching rate was standardized for the novolak resist.

【0035】[0035]

【表5】 上記の結果から、本発明で用いた樹脂はCF4ガスに対
するエッチング速度が遅く、ドライエッチング耐性に優
れていることが示された。 (実施例2) (重合体の透明性の評価)合成例3で得た樹脂2.5g
を乳酸エチル10gに溶解し、次いで0.2μmのテフ
ロン(登録商標)フィルターを用い濾過した。次に3イ
ンチ石英基板上にスピンコート塗布し、90℃、60秒
間ホットプレート上でベーキングを行い、膜厚1μmの
薄膜を形成した。この薄膜について、紫外可視分光光度
計を用いてArFエキシマレーザ光の中心波長である1
93.4nmにおける透過率を測定した。同様にして、
合成例10で得た樹脂についても測定した。その結果、
透過率は合成例3で得た重合体が53%/μm、合成例
10の重合体が57%/μmであった。この結果から、
本発明の重合体は、単層レジストとして利用可能な透明
性を示すことを確認できた。 (実施例3) (重合体を用いたレジストのパターニング評価1)下記
の組成からなるレジスト溶液を調製した。 (a)重合体(合成例3):2g (b)光酸発生剤(トリフェニルスルホニウムトリフレ
ート):0.04g (c)乳酸エチル:11.5g 上記混合物を0.2μmのテフロンフィルターを用いて
ろ過し、レジスト溶液を調製した。4インチシリコン基
板上に上記レジスト溶液をスピンコート塗布し、80℃
1分間ホットプレート上でベークし、膜厚0.4μmの
薄膜を形成した。そして窒素で充分パ−ジされた密着型
露光実験機中に成膜したウェハ−を静置した。石英板上
にクロムでパタ−ンを描いたマスクをレジスト膜上に密
着させ、そのマスクを通してArFエキシマレ−ザ光を
照射した。その後すぐさま130℃、60秒間ホットプ
レ−ト上でベ−クし、液温23℃の2.38%TMAH
水溶液で60秒間浸漬法による現像をおこない、続けて
20秒間純水でリンス処理をそれぞれおこなった。この
結果、レジスト膜の未露光部分のみが現像液に溶解除去
されネガ型のパタ−ンが得られた。同様にして合成例1
0で得た重合体を用いたレジストについても評価した。
表6に感度、および解像度の結果を示す。
[Table 5] The above results indicate that the resin used in the present invention has a low etching rate with respect to CF 4 gas and is excellent in dry etching resistance. (Example 2) (Evaluation of transparency of polymer) 2.5 g of resin obtained in Synthesis Example 3
Was dissolved in 10 g of ethyl lactate, and then filtered using a 0.2 μm Teflon (registered trademark) filter. Next, spin coating was performed on a 3-inch quartz substrate, and baked on a hot plate at 90 ° C. for 60 seconds to form a thin film having a thickness of 1 μm. The center wavelength of the ArF excimer laser light was 1 for this thin film using an ultraviolet-visible spectrophotometer.
The transmittance at 93.4 nm was measured. Similarly,
The resin obtained in Synthesis Example 10 was also measured. as a result,
The transmittance of the polymer obtained in Synthesis Example 3 was 53% / μm, and the transmittance of the polymer of Synthesis Example 10 was 57% / μm. from this result,
It was confirmed that the polymer of the present invention exhibited transparency usable as a single-layer resist. (Example 3) (Evaluation of patterning of resist using polymer 1) A resist solution having the following composition was prepared. (A) Polymer (Synthesis Example 3): 2 g (b) Photoacid generator (triphenylsulfonium triflate): 0.04 g (c) Ethyl lactate: 11.5 g Using a 0.2 μm Teflon filter, the above mixture was used. And filtered to prepare a resist solution. The above resist solution is spin-coated on a 4-inch silicon substrate,
Baking was performed on a hot plate for 1 minute to form a thin film having a thickness of 0.4 μm. Then, the wafer having the film formed thereon was allowed to stand in a contact-type exposure experiment machine sufficiently purged with nitrogen. A mask in which a pattern of chrome was drawn on a quartz plate was adhered to the resist film, and ArF excimer laser light was irradiated through the mask. Immediately thereafter, baked on a hot plate at 130 ° C. for 60 seconds, and 2.38% TMAH at a liquid temperature of 23 ° C.
Development was carried out by immersion in an aqueous solution for 60 seconds, followed by rinsing with pure water for 20 seconds. As a result, only the unexposed portion of the resist film was dissolved and removed in the developing solution to obtain a negative pattern. Synthesis Example 1
The resist using the polymer obtained in Step No. 0 was also evaluated.
Table 6 shows the results of sensitivity and resolution.

【0036】[0036]

【表6】 (実施例4) (重合体を用いたレジストのパターニング評価2)下記
の組成からなるレジストを調製した。 (a)重合体(合成例3):2g (b)多価アルコール(合成例11):0.3g (c)光酸発生剤(トリフェニルスルホニウムトリフレ
ート):0.04g (d)乳酸エチル:11.5g 実施例3と同様に、露光、ベーク、現像処理を行い、パ
ターニング評価した。同様にして多価アルコールとして
トリシクロ[5.2.1.02,6]デカンジメタノール(東京化
成工業(株)製)を添加したレジストについても評価し
た。表7に感度、および解像度の結果を示す。
[Table 6] (Example 4) (Evaluation of resist patterning using polymer 2) A resist having the following composition was prepared. (A) Polymer (Synthesis Example 3): 2 g (b) Polyhydric alcohol (Synthesis Example 11): 0.3 g (c) Photoacid generator (triphenylsulfonium triflate): 0.04 g (d) Ethyl lactate Exposure, baking, and development were performed in the same manner as in Example 3 to evaluate patterning. Similarly, a resist to which tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane dimethanol (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added as a polyhydric alcohol was also evaluated. Table 7 shows the results of sensitivity and resolution.

【0037】[0037]

【表7】 以上実施例3、及び実施例4の結果から、本発明のネガ
ティブフォトレジスト材料は、優れた解像特性を有する
ことが分かった。またパタ−ン剥がれなどの現象がなか
ったことから、基板密着性にも優れていることが確認で
きた。さらに多価アルコールを添加することで、解像
度、及び感度が向上することも明らかとなった。
[Table 7] From the results of Example 3 and Example 4, it was found that the negative photoresist material of the present invention had excellent resolution characteristics. In addition, since there was no phenomenon such as pattern peeling, it was confirmed that the substrate had excellent adhesiveness. It has also been found that the resolution and sensitivity are improved by adding a polyhydric alcohol.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上に説明したことから明らかなよう
に、本発明のネガティブフォトレジスト材料はドライエ
ッチング耐性、透明性に優れ、更に本発明のネガティブ
フォトレジスト材料は解像度、基板密着性に優れてお
り、半導体素子製造に必要な微細パターン形成が可能で
ある。
As is apparent from the above description, the negative photoresist material of the present invention has excellent dry etching resistance and transparency, and the negative photoresist material of the present invention has excellent resolution and substrate adhesion. Thus, it is possible to form a fine pattern required for manufacturing a semiconductor device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1(A)〜(D)は本発明のレジストパター
ン形成方法を示した断面図である。
FIGS. 1A to 1D are cross-sectional views illustrating a method for forming a resist pattern according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:被加工基板 2:レジスト膜 3:マスク 4:架橋した領域 1: substrate to be processed 2: resist film 3: mask 4: cross-linked area

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 悦雄 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内 Fターム(参考) 2H025 AA01 AA02 AA09 AB16 AC08 AD01 BD23 BE10 CB14 CB41 CB43 CB55 CC20 FA12 2H096 AA25 AA27 BA06 EA05 FA01 GA08  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Etsuo Hasegawa 5-7-1 Shiba, Minato-ku, Tokyo F-term in NEC Corporation (Reference) 2H025 AA01 AA02 AA09 AB16 AC08 AD01 BD23 BE10 CB14 CB41 CB43 CB55 CC20 FA12 2H096 AA25 AA27 BA06 EA05 FA01 GA08

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一般式(1)で示される重合体、及び
露光により酸を発生する光酸発生剤を少なくとも含有す
ることを特徴とするネガティブフォトレジスト材料。 【化1】 (上式において、R1、R2、R3、R5は水素原子または
メチル基、R4はエポキシ基を有する炭素数3〜13の
炭化水素基、R6は水素原子またはカルボキシル基を有
する炭素数7〜13の有橋環式炭化水素基を表す。また
x、y、zはそれぞれx+y+z=1、0<x<1、0
<y<1、0<z<1を満たす任意の数である。また重
合体の重量平均分子量は2000〜200000)
1. A negative photoresist material comprising at least a polymer represented by the general formula (1) and a photoacid generator which generates an acid upon exposure. Embedded image (In the above formula, R 1 , R 2 , R 3 , R 5 are a hydrogen atom or a methyl group, R 4 is a C 3-13 hydrocarbon group having an epoxy group, and R 6 is a hydrogen atom or a carboxyl group. Represents a bridged cyclic hydrocarbon group having 7 to 13 carbon atoms, and x, y, and z are respectively x + y + z = 1, 0 <x <1, 0
Any number that satisfies <y <1, 0 <z <1. The weight average molecular weight of the polymer is 2,000 to 200,000.)
【請求項2】 前記材料にさらに多価アルコールを含
有する請求項1記載のネガティブフォトレジスト材料。
2. The negative photoresist material according to claim 1, wherein said material further contains a polyhydric alcohol.
【請求項3】 請求項1ないし2のうち、いずれか1項
に記載のフォトレジスト材料を被加工基板上に塗布する
工程、180〜220nmの波長の光で露光する工程、
ベークを行う工程、及び現像を行う工程を少なくとも含
有することを特徴とするパターン形成方法。
3. A step of applying the photoresist material according to claim 1 on a substrate to be processed, a step of exposing the substrate to light having a wavelength of 180 to 220 nm,
A pattern forming method comprising at least a baking step and a developing step.
【請求項4】 露光光がArFエキシマレーザ光であ
る請求項3記載のパターン形成方法。
4. The pattern forming method according to claim 3, wherein the exposure light is ArF excimer laser light.
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