JPH07199468A - Photosensitive composition and method for forming pattern using same - Google Patents

Photosensitive composition and method for forming pattern using same

Info

Publication number
JPH07199468A
JPH07199468A JP5354206A JP35420693A JPH07199468A JP H07199468 A JPH07199468 A JP H07199468A JP 5354206 A JP5354206 A JP 5354206A JP 35420693 A JP35420693 A JP 35420693A JP H07199468 A JPH07199468 A JP H07199468A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
compound
acid
photosensitive composition
component
group
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP5354206A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3290793B2 (en
Inventor
Kiyonobu Onishi
廉伸 大西
Kazuo Sato
一夫 佐藤
Kenji Chiba
謙治 千葉
Yoshio Hayashi
理生 林
Rumiko Hayase
留美子 早瀬
Hiroichi Niki
博一 仁木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP35420693A priority Critical patent/JP3290793B2/en
Publication of JPH07199468A publication Critical patent/JPH07199468A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3290793B2 publication Critical patent/JP3290793B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To provide a photosensitive composition which is suitably used as a resist material, provides high sensitivity to light sources of short wavelengths and high resolution, and enables a fine resist pattern of rectangular cross section to be stably obtained. CONSTITUTION:A photosensitive composition contains a compound that is dissolved by acid and becomes soluble to alkaline solutions and a compound that produces an acid when exposed to light; the compound that is dissolved by acid and becomes soluble to alkaline solutions contains a component 2 having small molecular polarities and dissolving in an alkaline solution at slow rate and a component 4 having large molecular polarities and dissolving in an alkaline solution at high rate.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、フォトレジスト等に適
用され得る感光性組成物に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a photosensitive composition which can be applied to photoresists and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】LSI等の半導体装置の製造には、フォ
トリソグラフィによる微細加工技術が採用されている。
かかる技術は、具体的には、以下の如きプロセスに沿っ
て行われる。即ち、まずシリコン単結晶ウェハ等の基板
上に、例えばスピンコーティング法によってフォトレジ
スト膜を形成する。次いで、このレジスト膜に対して露
光を行った後、現像、リンス等の処理を施してレジスト
パターンを形成する。続いて、レジストパターンを耐エ
ッチングマスクとして用いて露出するウェハ表面をエッ
チングすることにより、微細な幅の線や窓を開孔し、所
望のパターンを形成する。
2. Description of the Related Art A microfabrication technique by photolithography is used for manufacturing a semiconductor device such as an LSI.
Specifically, this technique is performed according to the following process. That is, first, a photoresist film is formed on a substrate such as a silicon single crystal wafer by, for example, a spin coating method. Next, after exposing this resist film, processing such as development and rinsing is performed to form a resist pattern. Then, the exposed wafer surface is etched using the resist pattern as an etching resistant mask to open lines and windows having a minute width to form a desired pattern.

【0003】LSIの製造工程においては、LSIの高
密度集積化に伴い、リソグラフィ技術に対し、より微細
なパターン形成の可能な加工技術が求められている。か
かる要望に対して、従来より露光光源の短波長化が試み
られている。その具体的な施策として、KrFエキシマ
レーザ(波長248nm)、ArFエキシマレーザ(波
長193nm)等のdeepUVを光源として用いるリ
ソグラフィ技術が検討されている。
In the manufacturing process of an LSI, a processing technique capable of forming a finer pattern is required for the lithography technique as the LSI is highly integrated. In response to such a demand, attempts have been made to shorten the wavelength of the exposure light source. As a concrete measure, a lithography technique using deep UV as a light source such as a KrF excimer laser (wavelength 248 nm) and an ArF excimer laser (wavelength 193 nm) is being studied.

【0004】しかしながら、従来のレジスト材料では、
deepUVに対する吸収が過度に大きいため、露光時
において、レジスト膜の表面から離れた部分(例えば、
レジスト膜の基板と接する界面領域)にまでUV光を十
分に到達させることができない。その結果、レジスト膜
の露光部では、全膜厚に亘って露光による化学変化が充
分に起こらず膜厚方向での現像液に対する溶解性が不均
一になる。特に、上述のようなレジスト膜の表面から離
れた部分での溶解性は充分ではなく、現像後のレジスト
パターンの断面形状が三角形となる。従って、得られた
レジストパターンを耐エッチングマスクとして使用する
場合、目的とする微細なパターンを基板等に転写できず
問題となっていた。
However, in the conventional resist material,
Since the absorption of deep UV is excessively large, a portion (eg,
UV light cannot sufficiently reach the interface region of the resist film, which is in contact with the substrate. As a result, in the exposed portion of the resist film, chemical change due to exposure does not sufficiently occur over the entire film thickness, and the solubility in the developing solution in the film thickness direction becomes uneven. In particular, the solubility in the portion away from the surface of the resist film as described above is not sufficient, and the cross-sectional shape of the resist pattern after development becomes triangular. Therefore, when the obtained resist pattern is used as an etching resistant mask, a target fine pattern cannot be transferred to a substrate or the like, which is a problem.

【0005】このような問題を解決するレジスト材料と
して、化学増幅型と呼ばれるレジストが提案されてい
る。化学増幅型レジストとは、光照射により強酸を発生
する化合物、即ち、酸発生剤と、発生した酸により疎水
性の基が分解されて、親水性の物質に変化する化合物と
を含有する感光性組成物である。具体的には、H.It
o,C,G,Wilson,J.M.J.Franch
et、米国特許第4,491,628号(1985)
に、ポリ(p−ヒドロキシスチレン)の水酸基をブトキ
シカルボニル基でブロックしてなるポリマーと、酸発生
剤としてオニウム塩とを含むポジ型レジストが開示され
ている。また、M.J.O´Brien,J,V.Cr
ivello,SPIE Vol,920,Advan
ces inResist Technology a
nd Processing,p42,(1988)に
は、m−クレゾールノボラック樹脂とナフタレン−2−
カルボン酸−tert−ブチルエステルと、酸発生剤と
してトリフェニルスルホニウム塩を含むポジ型レジスト
が開示されている。更に、H.Ito,SPIE Vo
l,920,Advances in Resist
Technologyand Processing,
p33,(1988)には、2,2−ビス(4−ter
t−ブトキシカルボニルオキシフェニル)プロパンやポ
リフタルアルデヒド塩と、酸発生剤としてオニウム塩を
含むポジ型レジストが開示されている。
As a resist material that solves such a problem, a chemically amplified resist has been proposed. A chemically amplified resist is a photosensitizer containing a compound that generates a strong acid upon irradiation with light, that is, an acid generator and a compound that decomposes a hydrophobic group by the generated acid to become a hydrophilic substance. It is a composition. Specifically, H.264. It
o, C, G, Wilson, J .; M. J. French
et al., U.S. Pat. No. 4,491,628 (1985).
Discloses a positive resist containing a polymer obtained by blocking the hydroxyl group of poly (p-hydroxystyrene) with a butoxycarbonyl group, and an onium salt as an acid generator. In addition, M. J. O'Brien, J, V. Cr
ivello, SPIE Vol, 920, Advan
ces inResist Technology a
nd Processing, p42, (1988), m-cresol novolac resin and naphthalene-2-.
A positive resist containing a carboxylic acid-tert-butyl ester and a triphenylsulfonium salt as an acid generator is disclosed. Furthermore, H. Ito, SPIE Vo
1, 920, Advances in Resist
Technology and Processing,
p33, (1988), 2,2-bis (4-ter)
A positive resist containing t-butoxycarbonyloxyphenyl) propane, a polyphthalaldehyde salt, and an onium salt as an acid generator is disclosed.

【0006】これら化学増幅型レジストでは、酸発生剤
より発生する酸が触媒として機能し、微量でも効率よく
レジスト内部で化学変化を引き起こす。その結果、レジ
スト膜に露光した際、放射線が膜表面に比べて到達し難
い膜内部においても充分に反応が進行し、形成されるレ
ジストパターンの断面形状は改善されつつある。しかし
ながら、上述のレジストにおいて、解像性を高めるため
に溶解抑止基の含有量を多くすると、樹脂又は溶解抑止
基を有する樹脂との相溶性が悪くなって相分離を起こ
す。この相分離は、現像処理後にパターンの表面及び側
面に凹凸を引き起こすので、結果として高解像性パター
ンを形成できない。
[0006] In these chemically amplified resists, the acid generated from the acid generator functions as a catalyst, and even a trace amount efficiently causes a chemical change inside the resist. As a result, when the resist film is exposed, the reaction sufficiently progresses even in the inside of the film where the radiation is hard to reach as compared with the film surface, and the cross-sectional shape of the resist pattern formed is being improved. However, in the above resist, if the content of the dissolution inhibiting group is increased in order to enhance the resolution, the compatibility with the resin or the resin having the dissolution inhibiting group deteriorates and phase separation occurs. This phase separation causes unevenness on the surface and side surfaces of the pattern after the development process, and as a result, a high resolution pattern cannot be formed.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑みてなされたもので、特に短波長の光源に対して高
感度、高解像性であり、断面矩形の微細なレジストパタ
ーンを安定して得ることの可能な感光性組成物を提供す
ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and provides a fine resist pattern having a rectangular cross section, which has high sensitivity and high resolution particularly for a light source of short wavelength. An object is to provide a photosensitive composition that can be stably obtained.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、酸により分解してアルカリ溶液に可溶と
なる化合物(溶解抑止剤)と、光の照射により酸を発生
する化合物(酸発生剤)とを含有する感光性組成物であ
って、前記酸により分解してアルカリ溶液に可溶となる
化合物は、a)分子の極性が小さくアルカリ溶解速度が
遅い成分と、b)分子の極性が大きくアルカリ溶解速度
が速い成分とを含むことを特徴とする感光性組成物を提
供する。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention relates to a compound which is decomposed by an acid and becomes soluble in an alkaline solution (dissolution inhibitor), and a compound which generates an acid when irradiated with light. (Acid generator), which is a photosensitive composition, wherein the compound that is decomposed by the acid to be soluble in an alkaline solution is a) a component having a small molecular polarity and a slow alkali dissolution rate, and b) Provided is a photosensitive composition containing a component having a large molecular polarity and a high alkali dissolution rate.

【0009】また、本発明は、前記感光性組成物におい
て、a成分は、そのアルカリ可溶性基の20%以上が溶
解抑止基で保護され、かつ重量平均分子量が5,000
以上の高分子化合物であり、b成分は、そのアルカリ可
溶性基の20%未満が溶解抑止基で保護され、かつ重量
平均分子量が10,000未満の化合物であることを特
徴とする感光性組成物を提供する。
Further, in the present invention, in the above-mentioned photosensitive composition, the component a has 20% or more of its alkali-soluble groups protected by a dissolution inhibiting group and has a weight average molecular weight of 5,000.
The above-described polymer compound, wherein the component b is a compound in which less than 20% of its alkali-soluble groups are protected by a dissolution inhibiting group and which has a weight average molecular weight of less than 10,000. I will provide a.

【0010】さらに、本発明は、前記感光性組成物にお
いて、a成分は、溶解抑止基でフェノール基を保護した
置換基を有する化合物であり、b成分は、溶解抑止基で
カルボキシル基を保護した置換基を有する化合物である
ことを特徴とする感光性組成物を提供する。
Furthermore, in the present invention, in the above photosensitive composition, the component a is a compound having a substituent in which a phenol group is protected by a dissolution inhibiting group, and the component b is a carboxyl group protected by a dissolution inhibiting group. Provided is a photosensitive composition, which is a compound having a substituent.

【0011】またさらに、本発明は、酸により分解して
アルカリ溶液に可溶となる化合物と、アルカリ可溶性重
合体と、光の照射により酸を発生する化合物と、下記化
1に示す一般式(I)で表わされる多価フェノール化合
物とを含むことを特徴とする感光性組成物を提供する。
The present invention further includes a compound which is decomposed by an acid to be soluble in an alkaline solution, an alkali-soluble polymer, a compound which generates an acid upon irradiation with light, and a compound represented by the following general formula (1): A photosensitive composition comprising a polyhydric phenol compound represented by I).

【0012】[0012]

【化1】 (上記一般式(I)中、R1 及びR2 は、それぞれ独立
して水素原子、炭素数1〜10の直鎖状、分枝状、又は
環状のアルキル基を表わす。) 加えて本発明は、前記化1に示した一般式(I)で表わ
される多価フェノール化合物のフェノール骨格における
水酸基を、溶解抑止基で保護してなる化合物と、光の照
射により酸を発生する化合物と、アルカリ可溶性重合体
とを含むことを特徴とする感光性組成物を提供する。
[Chemical 1] (In the general formula (I), R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.) In addition, the present invention Is a compound in which a hydroxyl group in the phenol skeleton of the polyhydric phenol compound represented by the general formula (I) shown in Chemical Formula 1 is protected by a dissolution inhibiting group, a compound which generates an acid when irradiated with light, and an alkali. A photosensitive composition comprising a soluble polymer is provided.

【0013】また、本発明は、酸により分解してアルカ
リ溶液に可溶となる化合物と、光の照射により酸を発生
する化合物とを含有し、前記酸により分解してアルカリ
溶液に可溶となる化合物は、分子の極性が小さくアルカ
リ溶解速度が遅い成分と、分子の極性が大きくアルカリ
溶解速度が速い成分とを含むことを特徴とする感光性組
成物を基板上に形成する工程と、前記感光性組成物を所
定の形状にパターン露光する工程と、前記露光後の感光
性組成物をベーキングする工程と、前記ベーキング後の
感光性組成物を、アルカリ溶液で現像処理する工程とを
具備するパターンの形成方法を提供する。
Further, the present invention comprises a compound which is decomposed by an acid and becomes soluble in an alkaline solution, and a compound which generates an acid by irradiation of light, and is decomposed by the acid and soluble in an alkaline solution. The compound consisting of a component having a small molecule polarity and a slow alkali dissolution rate, and a step of forming a photosensitive composition on the substrate, which comprises a component having a large molecule polarity and a high alkali dissolution rate, It comprises a step of pattern-exposing the photosensitive composition into a predetermined shape, a step of baking the exposed photosensitive composition, and a step of developing the baked photosensitive composition with an alkaline solution. A method for forming a pattern is provided.

【0014】以下、本発明を詳細に説明する。The present invention will be described in detail below.

【0015】アルカリ可溶性基を保護する溶解抑止基と
しては、特開平2−27660号に開示されているよう
なカルボン酸のtert−ブチルエステル、tert−
ブチルカルボナート等の第三級炭素を有する保護基、特
開昭63−13943号に開示されているようなシクロ
ヘキシル、sec−ブチル基、イソプロピル基等の第二
級炭素を有する保護基、特開昭60−52845号に開
示されているようなトリアルキル基、フェニルシリル
基、特開平2−19847号に開示されているようなテ
トラヒドロピラニル基、メチルメトキシ基等の酸に対し
て不安定な保護基が挙げられる。
Examples of the dissolution inhibiting group for protecting the alkali-soluble group include tert-butyl ester of carboxylic acid and tert-butyl ester as disclosed in JP-A-2-27660.
A protecting group having a tertiary carbon such as butyl carbonate, a protecting group having a secondary carbon such as cyclohexyl, sec-butyl group and isopropyl group as disclosed in JP-A-63-13943, Unstable to acids such as trialkyl group and phenylsilyl group as disclosed in JP-A-60-52845, tetrahydropyranyl group and methylmethoxy group as disclosed in JP-A-2-19847. Protecting groups may be mentioned.

【0016】また、アルカリ可溶性化合物としては、ヒ
ドロキシ基が導入されたアリール基又はカルボキシ基を
含む樹脂が望ましい。具体的には、フェノールノボラッ
ク樹脂、クレゾールノボラック樹脂、キシレノールノボ
ラック樹脂、ビニルフェノール樹脂、イソプロペニルフ
ェノール樹脂、ビニルフェノールとアクリル酸、メタク
リル酸誘導体、アクリロニトリル、スチレン誘導体など
どの共重合体;イソプロペニルフェノールとアクリル
酸、メタクリル酸誘導体、アクリロニトリル、スチレン
誘導体などとの共重合体;スチレン誘導体とアクリル樹
脂、メタクリル樹脂、アクリル酸、メタクリル酸、マレ
イン酸、無水マレイン酸、アクリロニトリルなどとの共
重合体;又はこれらのポリマーにケイ素を含む化合物等
を挙げることができる。ただし、ドライエッチングの際
の耐性の点から、芳香環を含む樹脂が好ましく、例え
ば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック
樹脂などが挙げられる。
As the alkali-soluble compound, a resin containing a hydroxy group-introduced aryl group or carboxy group is desirable. Specifically, phenol novolac resin, cresol novolac resin, xylenol novolac resin, vinylphenol resin, isopropenylphenol resin, vinylphenol and acrylic acid, methacrylic acid derivative, acrylonitrile, styrene derivative and other copolymers; isopropenylphenol and Copolymers of acrylic acid, methacrylic acid derivatives, acrylonitrile, styrene derivatives, etc .; Copolymers of styrene derivatives with acrylic resins, methacrylic resins, acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, maleic anhydride, acrylonitrile, etc .; or these Examples of the polymer include a compound containing silicon. However, from the viewpoint of resistance to dry etching, a resin containing an aromatic ring is preferable, and examples thereof include phenol novolac resin and cresol novolac resin.

【0017】さらに、多価フェノール化合物、多価カル
ボン酸化合物などを使用してもよい。
Further, a polyhydric phenol compound, a polyhydric carboxylic acid compound or the like may be used.

【0018】また、本発明の感光性組成物において感光
剤に相当する、光の照射により酸を発生する化合物(酸
発生剤)としては、各種の公知の化合物及びそれらの混
合物を使用することができる。例えば、CF3
3 - 、p−CH3 PhSO3 - 、p−NO2 PhSO
3 - 等を対アニオンとするジアゾニウム塩、ホスホニウ
ム塩、スルホニウム塩、及びヨードニウム塩、有機ハロ
ゲン化合物、オルトキノンジアジドスルホン酸エステル
等が使用され得る。また、遊離基を形成する光開始剤と
して知られた有機ハロゲン化合物も、ハロゲン化水素酸
を形成する化合物であり、本発明における光照射により
酸を発生する化合物として使用できる。
As the compound (acid generator) which generates an acid upon irradiation with light, which corresponds to the photosensitizer in the photosensitive composition of the present invention, various known compounds and mixtures thereof can be used. it can. For example, CF 3 S
O 3 -, p-CH 3 PhSO 3 -, p-NO 2 PhSO
A diazonium salt, a phosphonium salt, a sulfonium salt, an iodonium salt, an organohalogen compound, orthoquinonediazide sulfonic acid ester having 3- and the like as a counter anion can be used. Further, an organic halogen compound known as a photoinitiator that forms a free radical is also a compound that forms a hydrohalic acid, and can be used as a compound that generates an acid upon irradiation with light in the present invention.

【0019】酸発生剤の具体例としては、ジ(パラター
シャリブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタ
ンスルホネート、ベンゾイントシレート、オルトニトロ
ベンゼンパラトルエンスルホネート、トリフェニルスル
ホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリ(ター
シャリブチルフェニル)スルホニウムトリフルオロメタ
ンスルホネート、ベンゼンジアゾニウムパラトルエンス
ルホネート、トリス−ジブロモメチル−s−トリアジ
ン、o−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エステ
ル等が挙げられる。
Specific examples of the acid generator include di (paratertiarybutylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate, benzointosylate, orthonitrobenzene paratoluenesulfonate, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, tri (tertiarybutylphenyl) sulfonium. Examples thereof include trifluoromethanesulfonate, benzenediazonium paratoluenesulfonate, tris-dibromomethyl-s-triazine, o-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester and the like.

【0020】本発明の感光性組成物における前記酸発生
剤の配合量は、感光性組成物の固形分の全重量に対し
て、好ましくは約0.01〜約20重量%の範囲であ
り、より好ましくは0.1〜10重量%の範囲である。
この配合量が0.01重量%未満では、該化合物の添加
効果が得られず、一方、10重量%を越えると、膜形成
の際に塗膜性が低下する恐れがある。
The amount of the acid generator compounded in the photosensitive composition of the present invention is preferably in the range of about 0.01 to about 20% by weight, based on the total weight of the solid content of the photosensitive composition. The range is more preferably 0.1 to 10% by weight.
If the blending amount is less than 0.01% by weight, the effect of adding the compound cannot be obtained. On the other hand, if the blending amount exceeds 10% by weight, the coating property may be deteriorated during film formation.

【0021】本発明の感光性組成物に使用される、a)
分子の極性が小さく、かつアルカリ溶解速度が遅い成分
と、b)分子の極性が大きく、かつアルカリ溶解速度が
速い成分とは、いずれかの成分が少なくとも1重量%存
在するように混合する。
Used in the photosensitive composition of the present invention, a)
A component having a small molecule polarity and a low alkali dissolution rate and a component b) having a large molecule polarity and a high alkali dissolution rate are mixed so that at least 1% by weight of any component is present.

【0022】また、本発明の感光性組成物には、必要に
応じて例えば、塗膜改質剤としての界面活性剤、酸の拡
散を抑制するための酸トラップ剤としてのアミン類など
の塩基性化合物、溶解速度調整剤としてのカルボン酸
類、フェノール類などのアルカリ可溶性化合物、又は反
射防止膜としての染料等を配合してもよい。
In the photosensitive composition of the present invention, if necessary, for example, a surfactant as a coating film modifier, a base such as amines as an acid trap agent for suppressing acid diffusion, and the like. , A carboxylic acid as a dissolution rate adjusting agent, an alkali-soluble compound such as phenols, or a dye as an antireflection film may be added.

【0023】次に、a成分である分子の極性が小さく、
かつアルカリ溶解速度が遅い成分と、b成分である分子
の極性が大きく、かつアルカリ溶解速度が速い成分とに
ついて、詳細に説明する。
Next, the polarity of the molecule of the a component is small,
The component having a slow alkali dissolution rate and the component having a large polarity of the molecule of the component b and having a high alkali dissolution rate will be described in detail.

【0024】分子の極性は、溶解抑止基でのアルカリ可
溶性基の保護率に関係し、保護率が高いほど極性は小さ
くなる。また、アルカリに対する溶解速度は、分子量が
大きくなると遅くなり、分子量が小さくなると速くな
る。例えば、溶解抑止基でアルカリ可溶性基を保護した
高分子量化合物の極性は、保護率が高いほど小さくな
り、逆に保護率が低いほど大きくなる。
The polarity of the molecule is related to the protection rate of the alkali-soluble group in the dissolution inhibiting group, and the higher the protection rate, the smaller the polarity. Further, the dissolution rate in alkali becomes slower as the molecular weight becomes larger, and becomes faster as the molecular weight becomes smaller. For example, the polarity of the high molecular weight compound in which the alkali-soluble group is protected by the dissolution inhibiting group becomes smaller as the protection rate becomes higher, and conversely becomes larger as the protection rate becomes lower.

【0025】さらに、アルカリ溶解速度は、保護される
アルカリ可溶性基によっても異なり、例えば、カルボキ
シル基を溶解抑止基で保護した化合物の溶解速度は、フ
ェノール基を保護した化合物の場合より速い。
Further, the rate of alkali dissolution also varies depending on the alkali-soluble group to be protected, and for example, the dissolution rate of the compound in which the carboxyl group is protected by the dissolution inhibiting group is faster than that in the case of the compound in which the phenol group is protected.

【0026】分子の極性及びアルカリ溶解速度に相対的
な差を与えるこれらの要因を任意に選択して、極性が小
さくアルカリ溶解速度の遅い成分と、極性が大きくアル
カリ溶解速度が速い成分とを得る。特性の相反するこれ
らの2種類を用いて、本発明の感光性組成物を調製す
る。
These factors that give a relative difference in the polarity of the molecule and the alkali dissolution rate are arbitrarily selected to obtain a component having a small polarity and a slow alkali dissolution rate and a component having a large polarity and a high alkali dissolution rate. . These two types having contradictory properties are used to prepare the photosensitive composition of the present invention.

【0027】第1の態様においては、a成分として、重
量平均分子量が5,000以上であり、アルカリ可溶性
基が20モル%以上保護された化合物を使用し、b成分
としては、重量平均分子量が10,000未満であり、
アルカリ可溶性基の保護率が20モル%未満である化合
物を使用する。
In the first embodiment, a compound having a weight average molecular weight of 5,000 or more and having an alkali-soluble group protected by 20 mol% or more is used as the component a, and the component b has a weight average molecular weight of Less than 10,000,
A compound having an alkali-soluble group protection rate of less than 20 mol% is used.

【0028】溶解抑止基でのアルカリ可溶性基の保護率
が20%よりも低いと、露光部と未露光部との溶解速度
比がとれず、解像性が悪くなる。したがって、高分子量
成分における溶解抑止基の保護率は、20%以上である
ことが望ましく、低分子量成分における保護率は、20
%未満が望ましい。
When the protection rate of the alkali-soluble group in the dissolution inhibiting group is lower than 20%, the dissolution rate ratio between the exposed area and the unexposed area cannot be kept, resulting in poor resolution. Therefore, the protection rate of the dissolution inhibiting group in the high molecular weight component is preferably 20% or more, and the protection rate of the low molecular weight component is 20% or more.
% Is desirable.

【0029】重量平均分子量が10,000未満の化合
物としては、前述のアルカリ可溶性化合物のうち、多価
フェノール化合物及び多価カルボン酸化合物が挙げら
れ、これ以外のものは、重量平均分子量が10,000
以上の高分子化合物である。
Examples of the compound having a weight average molecular weight of less than 10,000 include polyhydric phenol compounds and polyvalent carboxylic acid compounds among the above-mentioned alkali-soluble compounds, and compounds other than these have a weight average molecular weight of 10, 000
It is the above polymer compound.

【0030】また、各成分における溶解抑止基でのアル
カリ可溶性基の保護率は、その製造工程において所定の
値とすることができる。
The protection rate of the alkali-soluble group in the dissolution inhibiting group of each component can be set to a predetermined value in the manufacturing process.

【0031】第2の態様においては、a成分として、溶
解抑止基でフェノール基を保護した置換基を有する化合
物を使用し、b成分としては、溶解抑止基でカルボキシ
ル基を保護した置換基を有する化合物を使用する。
In the second embodiment, a compound having a substituent in which a phenol group is protected by a dissolution inhibiting group is used as the component a, and a substituent in which a carboxyl group is protected by a dissolution inhibiting group is used as the component b. Compound is used.

【0032】フェノール化合物としては、フェノール基
を有する樹脂、あるいは低分子化合物が用いられる。具
体的には、フェノールノボラック樹脂;クレゾールノボ
ラック樹脂;キシレノールノボラック樹脂;ビニルフェ
ノール樹脂;イソプロペニルフェノール樹脂;ビニルフ
ェノールとアクリロニトリル、スチレン誘導体、アルリ
ル酸エステル、メタクリル酸エステルなどとの共重合
体;イソプロペニルフェノールとアクリロニトリル、ス
チレン誘導体、アクリル酸エステル、メタクリル酸エス
テルなどとの共重合体が樹脂として挙げられる。低分子
フェノール化合物としては、置換あるいは未置換フェノ
ール、多価フェノール化合物が用いられ、具体的には、
フェノール、t−ブチルフェノール、アミルフェノー
ル、キシレノール、イソプロピルフェノール、ビスフェ
ノールA、ビスフェノールS、ビスフェノールF、トリ
フェノール誘導体、トリフェノール誘導体とフェノール
化合物との縮合体等が挙げられる。
As the phenol compound, a resin having a phenol group or a low molecular weight compound is used. Specifically, phenol novolac resin; cresol novolac resin; xylenol novolac resin; vinyl phenol resin; isopropenyl phenol resin; copolymer of vinyl phenol and acrylonitrile, styrene derivative, allyl acid ester, methacrylic acid ester, etc .; isopropenyl The resin may be a copolymer of phenol and acrylonitrile, a styrene derivative, an acrylic acid ester, a methacrylic acid ester, or the like. As the low molecular weight phenol compound, a substituted or unsubstituted phenol or a polyhydric phenol compound is used, and specifically,
Examples thereof include phenol, t-butylphenol, amylphenol, xylenol, isopropylphenol, bisphenol A, bisphenol S, bisphenol F, triphenol derivative, and a condensate of a triphenol derivative and a phenol compound.

【0033】カルボン酸化合物としては、カルボキシル
基を有する樹脂、あるいは低分子量化合物が用いられ
る。具体的には、アクリル酸あるいはその誘導体からな
る樹脂;メタクリル酸あるいはその誘導体からなる樹
脂;アクリル酸とアクリロニトリル、スチレン誘導体、
アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル等のビニル
基あるいは置換ビニル基含有モノマーとの共重合体;メ
タクリル酸とアクリロニトリル、スチレン誘導体、アク
リル酸エステル、メタクリル酸エステル等のビニル基あ
るいは置換ビニル基含有モノマーとの共重合体;マレイ
ン酸重合体;マレイン酸とスチレン誘導体、メチルビニ
ルエーテル、アクリロニトリル等のビニル基あるいは置
換ビニル基含有モノマーとの共重合体が挙げられる。低
分子量化合物としては、置換あるいは未置換安息香酸等
のフェニル基含有化合物、リンゴ酸、ヘキサン等のアル
キル誘導体よりなるカルボン酸が挙げられる。
As the carboxylic acid compound, a resin having a carboxyl group or a low molecular weight compound is used. Specifically, a resin made of acrylic acid or its derivative; a resin made of methacrylic acid or its derivative; acrylic acid and acrylonitrile, a styrene derivative,
Copolymers with vinyl group- or substituted vinyl group-containing monomers such as acrylic acid esters and methacrylic acid esters; of methacrylic acid and vinyl group- or substituted vinyl group-containing monomers such as acrylonitrile, styrene derivatives, acrylic acid esters, and methacrylic acid esters Copolymers; maleic acid polymers; copolymers of maleic acid with vinyl group- or substituted vinyl group-containing monomers such as styrene derivatives, methyl vinyl ether and acrylonitrile. Examples of the low molecular weight compound include phenyl group-containing compounds such as substituted or unsubstituted benzoic acid, and carboxylic acids composed of alkyl derivatives such as malic acid and hexane.

【0034】以下の第3及び第4の態様においては、分
子の極性とアルカリ溶解速度とを決定する要因を組合わ
せて調製した化合物を用いて、本発明の感光性組成物を
製造する。
In the following third and fourth aspects, the photosensitive composition of the present invention is produced using a compound prepared by combining the factors that determine the polarity of the molecule and the alkali dissolution rate.

【0035】第3の態様においては、極性の大きなb成
分としては前記化1に示した多価フェノール化合物を使
用し、a成分としてはアルカリ可溶性重合体を使用す
る。なお、アルカリ可溶性重合体は、そのアルカリ可溶
性基を溶解抑止基で保護したポリマー溶解抑止剤として
使用してもよい。
In the third embodiment, the polyhydric phenol compound shown in Chemical formula 1 is used as the b component having a large polarity, and the alkali-soluble polymer is used as the a component. The alkali-soluble polymer may be used as a polymer dissolution inhibitor in which the alkali-soluble group is protected by a dissolution inhibiting group.

【0036】多価フェノール化合物は、第1の態様にお
けるアルカリ可溶性基の保護率が20%未満であって、
重量平均分子量10,000未満の化合物に該当するも
のであり、下記化2に示す一般式(II)で表わされるト
リフェノール化合物をアルカリ溶液中でホルマリンによ
りメチロール化し、さらに一般式(III)で表わされるフ
ェノール化合物と縮合させることにより容易に合成する
ことができる。
The polyhydric phenol compound has a protection rate of the alkali-soluble group of less than 20% in the first embodiment,
It corresponds to a compound having a weight average molecular weight of less than 10,000. A triphenol compound represented by the following general formula (II) is converted to methylol with formalin in an alkaline solution, and further represented by the general formula (III). It can be easily synthesized by condensation with a phenol compound.

【0037】[0037]

【化2】 一般式(III)に表わされるフェノール化合物の例として
は、例えば、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾ
ール、p−クレゾール、o−エチルフェノール、m−エ
チルフェノール、p−エチルフェノール、o−プロピル
フェノール、m−プロピルフェノール、p−プロピルフ
ェノール、o−iso−プロピルフェノール、m−is
o−プロピルフェノール、p−iso−プロピルフェノ
ール、o−n−ブチルフェノール、m−n−ブチルフェ
ノール、p−n−ブチルフェノール、o−iso−ブチ
ルフェノール、m−iso−ブチルフェノール、p−i
so−ブチルフェノール、o−t−ブチルフェノール、
m−t−ブチルフェノール、p−t−ブチルフェノー
ル、o−アミルフェノール、m−アミルフェノール、p
−アミルフェノール、o−iso−アミルフェノール、
m−iso−アミルフェノール、p−iso−アミルフ
ェノール、o−シクロヘキシルフェノール、m−シクロ
ヘキシルフェノール、p−シクロヘキシルフェノール、
2,3−キシレノール、2,4−キシレノール、2,5
−キシレノール、2,6−キシレノール、2,3−ジ−
イソプロピルフェノール、2,4−ジ−イソプロピルフ
ェノール、2,5−ジ−イソプロピルフェノール、2,
6−ジ−イソプロピルフェノール、2,3−ジ−t−ブ
チルフェノール、2,4−ジ−t−ブチルフェノール、
2,5−ジ−t−ブチルフェノール、2,6−ジ−t−
ブチルフェノール等を挙げることができる。
[Chemical 2] Examples of the phenol compound represented by the general formula (III) include, for example, phenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, o-ethylphenol, m-ethylphenol, p-ethylphenol, o-propylphenol. , M-propylphenol, p-propylphenol, o-iso-propylphenol, m-is
o-propylphenol, p-iso-propylphenol, o-n-butylphenol, m-n-butylphenol, p-n-butylphenol, o-iso-butylphenol, m-iso-butylphenol, p-i
so-butylphenol, ot-butylphenol,
m-t-butylphenol, pt-butylphenol, o-amylphenol, m-amylphenol, p
-Amylphenol, o-iso-amylphenol,
m-iso-amylphenol, p-iso-amylphenol, o-cyclohexylphenol, m-cyclohexylphenol, p-cyclohexylphenol,
2,3-xylenol, 2,4-xylenol, 2,5
-Xylenol, 2,6-xylenol, 2,3-di-
Isopropylphenol, 2,4-di-isopropylphenol, 2,5-di-isopropylphenol, 2,
6-di-isopropylphenol, 2,3-di-t-butylphenol, 2,4-di-t-butylphenol,
2,5-di-t-butylphenol, 2,6-di-t-
Butylphenol and the like can be mentioned.

【0038】使用し得る溶解抑止基としては、例えば、
t−ブトキシカルボニル基、テトラヒドロピラニル基、
t−ブトキシカルボニルメチル基等が挙げられる。
Examples of the dissolution inhibiting group that can be used include
t-butoxycarbonyl group, tetrahydropyranyl group,
Examples thereof include t-butoxycarbonylmethyl group.

【0039】また、アルカリ可溶性重合体としては、例
えば、ポリ(p−ヒドロキシスチレン)、m−イソプロ
ペニルフェノールとアクリロニトリルとの共重合体、p
−イソプロペニルフェノールとメタクリル酸メチルとの
共重合体、p−ヒドロキシスチレンとスチレンとの共重
合体、p−イソプロペニルフェノールとスチレンとの共
重合体、m−イソプロペニルフェノールとスチレンとの
共重合体、m−ヒドロキシスチレンとスチレンとの共重
合体、及びメタクリル酸t−ブチルとメタクリル酸メチ
ルとの共重合体などが挙げられる。これらの重合体は、
単独で用いても、混合物の形で用いてもよい。
Examples of the alkali-soluble polymer include poly (p-hydroxystyrene), a copolymer of m-isopropenylphenol and acrylonitrile, and p.
-Copolymer of isopropenylphenol and methyl methacrylate, Copolymer of p-hydroxystyrene and styrene, Copolymer of p-isopropenylphenol and styrene, Copolymer of m-isopropenylphenol and styrene Examples thereof include a polymer, a copolymer of m-hydroxystyrene and styrene, and a copolymer of t-butyl methacrylate and methyl methacrylate. These polymers are
They may be used alone or in the form of a mixture.

【0040】ポリマー溶解抑止剤における溶解抑止基の
保護率は、5〜100%、この好ましくは10〜50%
の範囲である。この保護率が5%未満であると、前記ア
ルカリ可溶性重合体に対して十分なアルカリ溶解抑止効
果を与えることができない。なお、溶解抑止基の種類に
よっては、高保護率になるとアルカリ水溶液による現像
が不可能になることがある。
The degree of protection of the dissolution inhibiting group in the polymer dissolution inhibiting agent is 5 to 100%, preferably 10 to 50%.
Is the range. If this protection rate is less than 5%, a sufficient alkali dissolution inhibiting effect cannot be given to the alkali-soluble polymer. Depending on the type of dissolution inhibiting group, development with an alkaline aqueous solution may become impossible at a high protection rate.

【0041】第4の態様においては、極性の小さなa成
分として、前記化1に示した一般式(I)で表わされる
多価フェノールのフェノール骨格における水酸基を、溶
解抑止基で保護してなる化合物を使用し、b成分として
は、アルカリ可溶性重合体を使用して感光性組成物を調
製する。
In the fourth embodiment, as a component having a small polarity, a compound obtained by protecting the hydroxyl group in the phenol skeleton of the polyhydric phenol represented by the general formula (I) shown in Chemical Formula 1 with a dissolution inhibiting group. And an alkali-soluble polymer is used as the component b to prepare a photosensitive composition.

【0042】一般式(I)で表わされる多価フェノール
化合物の溶解速度は、アルカリ可溶性重合体の溶解速度
より遅い。
The dissolution rate of the polyhydric phenol compound represented by the general formula (I) is slower than the dissolution rate of the alkali-soluble polymer.

【0043】ここで使用し得る溶解抑止基としては、上
述のアルカリ可溶性化合物のアルカリ可溶性基を保護す
る溶解抑止基と同様のものを使用することができる。こ
れらの溶解抑止基の多価フェノール化合物に対する平均
保護率は、5〜100%、好ましくは10〜100%で
ある。この導入率が5%未満であると、前記多価フェノ
ール化合物に対して十分なアルカリ溶解抑止効果を与え
ることができない。
As the dissolution inhibiting group that can be used here, the same dissolution inhibiting groups that protect the alkali-soluble group of the above-mentioned alkali-soluble compound can be used. The average protection rate of these dissolution inhibiting groups with respect to the polyhydric phenol compound is 5 to 100%, preferably 10 to 100%. If this introduction rate is less than 5%, a sufficient alkali dissolution inhibiting effect cannot be given to the polyhydric phenol compound.

【0044】アルカリ可溶性重合体としては、前述と同
様のものを使用することができる。
As the alkali-soluble polymer, the same ones as described above can be used.

【0045】なお、これらのアルカリ可溶性重合体とと
もに、アルカリ可溶性基を溶解抑止基で保護したポリマ
ー溶解抑止剤を併用してもよい。使用し得る溶解抑止剤
の例としては、前述の化合物が挙げられる。
A polymer dissolution inhibitor in which an alkali-soluble group is protected by a dissolution-inhibiting group may be used together with these alkali-soluble polymers. Examples of dissolution inhibitors that may be used include the compounds mentioned above.

【0046】本発明の感光性組成物は、前記酸発生剤の
機能により、特にポジ型フォトレジストとして好適に用
いることができる。即ち、本発明の感光性組成物は、未
露光の状態では上述のように酸に対して不安定な溶解抑
止基が疎水性の保護基として働くので、アルカリに対す
る溶解性が抑制されている。これに対して、露光時には
露光部において前記光照射により酸発生剤から酸が発生
し、この酸が前記アルカリ可溶性化合物のアルカリ可溶
性基をブロックしていた溶解抑止基を分解する。該溶解
抑止基は、疎水性の保護基から水酸基又はカルボン酸基
等の親水性の基へと変化する。これによって、感光性組
成物の露光領域では、前記アルカリ溶解性が抑制されて
いた化合物のアルカリ現像液に対する溶解性が増大す
る。この後、感光性組成物に対して適切な濃度のアルカ
リ現像液で現像処理を行なうことによって、感光性組成
物の露光領域のみを溶解して除去することができ、ポジ
型のレジストパターンが形成される。
The photosensitive composition of the present invention can be particularly preferably used as a positive photoresist because of the function of the acid generator. That is, in the photosensitive composition of the present invention, the acid-unstable dissolution inhibiting group acts as a hydrophobic protecting group in the unexposed state as described above, and therefore the solubility in alkali is suppressed. On the other hand, at the time of exposure, an acid is generated from the acid generator in the exposed portion by the light irradiation, and the acid decomposes the dissolution inhibiting group that has blocked the alkali-soluble group of the alkali-soluble compound. The dissolution inhibiting group changes from a hydrophobic protecting group to a hydrophilic group such as a hydroxyl group or a carboxylic acid group. As a result, in the exposed region of the photosensitive composition, the solubility of the compound, the alkali solubility of which has been suppressed, in the alkali developer is increased. Thereafter, by subjecting the photosensitive composition to a developing treatment with an alkali developing solution having an appropriate concentration, only the exposed region of the photosensitive composition can be dissolved and removed, and a positive resist pattern is formed. To be done.

【0047】なお、本発明の感光性組成物においては、
露光後に現像段階において適切な有機系の現像液を用い
た場合、疎水性である未露光領域が溶解するため、ネガ
型のパターンを形成することもできる。
In the photosensitive composition of the present invention,
When a suitable organic developer is used in the developing step after exposure, a negative pattern can be formed because the hydrophobic unexposed area is dissolved.

【0048】次に、本発明の感光性組成物をフォトレジ
ストとして使用する場合のより具体的なパターンの形成
プロセスについて説明する。
Next, a more specific pattern forming process when the photosensitive composition of the present invention is used as a photoresist will be described.

【0049】まず、本発明の感光性組成物を有機溶媒に
溶解し、この溶液をスピンコート法やディッピング法に
より基板上に塗布した後、60℃〜140℃で加熱乾燥
してレジスト膜を形成する。60℃未満ではレジスト膜
の乾燥が不十分となり、一方140℃を越えると、組成
物中の各成分の変性によってレジストとしての性能劣化
が生じることがある。
First, the photosensitive composition of the present invention is dissolved in an organic solvent, the solution is applied onto a substrate by a spin coating method or a dipping method, and then dried by heating at 60 ° C. to 140 ° C. to form a resist film. To do. If the temperature is lower than 60 ° C, the resist film is insufficiently dried, whereas if the temperature exceeds 140 ° C, the performance of the resist may be deteriorated due to the modification of each component in the composition.

【0050】なお、基板としては、例えばシリコンウェ
ハ、表面に各種の絶縁膜、電極、配線等が形成された段
差を有するシリコンウェハ、ブランクマスク等を使用す
ることができる。また、前記感光性組成物を溶解させる
有機溶媒としては、例えば、シクロヘキサノン、アセト
ン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等の
ケトン系溶媒、メチルセロソルブ、メチルセロソルブア
セテート、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソ
ルブアセテート等のセロソルブ系溶媒、酢酸エチル、酢
酸ブチル、酢酸イソアミル等のエステル系溶媒が挙げら
れる。これら有機溶媒は、単独又は混合物の形で使用さ
れ得る。
As the substrate, for example, a silicon wafer, a silicon wafer having a stepped surface on which various insulating films, electrodes, wirings and the like are formed, a blank mask and the like can be used. Examples of the organic solvent that dissolves the photosensitive composition include cyclohexanone, acetone, methyl ethyl ketone, ketone-based solvents such as methyl isobutyl ketone, methyl cellosolve, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, and butyl cellosolve acetate. Ester solvents such as ethyl acetate, butyl acetate, and isoamyl acetate. These organic solvents can be used alone or in the form of a mixture.

【0051】次に、前記レジスト膜にパターン露光す
る。このとき、レジスト膜の露光部では、酸が発生す
る。ここでの露光の光源には、例えば、水銀ランプのi
線、h線、g線、キセノンランプ、KrFエキシマレー
ザ、ArFエキシマレーザのような紫外線、X線、電子
線、イオンビームを用いることができる。パターン露光
の具体的な方法としては、紫外線、X線を用いる場合、
前記レジスト膜に所定のパターンマスクを介して選択的
な露光を行なう。一方、電子線、イオンビーム等を用い
る場合、マスクを用いずこれら放射線を走査して、前記
レジスト膜に直接パターン露光行なうことができる。
Next, pattern exposure is performed on the resist film. At this time, acid is generated in the exposed portion of the resist film. The light source for the exposure here is, for example, i of a mercury lamp.
Rays, h rays, g rays, xenon lamps, ultraviolet rays such as KrF excimer laser, ArF excimer laser, X rays, electron beams, and ion beams can be used. As a specific method of pattern exposure, when ultraviolet rays or X-rays are used,
Selective exposure is performed on the resist film through a predetermined pattern mask. On the other hand, when an electron beam, an ion beam or the like is used, the resist film can be directly subjected to pattern exposure by scanning these radiations without using a mask.

【0052】続いて、パターン露光後のレジスト膜を熱
処理(ベーキング)する。この処理条件は、前記酸発生
剤種類により異なるが、例えば、40℃以上140℃以
下の範囲で、30秒から600秒とすることができる。
かかるベーキングによって、レジスト膜の露光部では、
酸が拡散し、酸に対して不安定な置換基を有する化合物
と反応する。この化合物は、置換基が分解してアルカリ
可溶性の化合物に変化する。なお、ベーキング温度が4
0℃未満では、レジスト膜の露光部において、発生した
酸による溶解抑止基の分解反応が十分に進行しない。一
方、140℃を越えると、レジスト膜の未露光部におい
て、熱分解が進行し、最終的に形成されるレジストパタ
ーンのコントラストが低下する恐れがある。
Subsequently, the resist film after pattern exposure is heat-treated (baked). This treatment condition varies depending on the type of the acid generator, but can be, for example, 30 seconds to 600 seconds in the range of 40 ° C. or higher and 140 ° C. or lower.
By such baking, in the exposed portion of the resist film,
The acid diffuses and reacts with the compound having a substituent labile to the acid. In this compound, the substituent is decomposed to be an alkali-soluble compound. The baking temperature is 4
If the temperature is lower than 0 ° C, the decomposition reaction of the dissolution inhibiting group by the generated acid does not proceed sufficiently in the exposed portion of the resist film. On the other hand, when the temperature exceeds 140 ° C., thermal decomposition proceeds in the unexposed portion of the resist film, which may reduce the contrast of the resist pattern finally formed.

【0053】次いで、ベーキング後のレジスト膜をアル
カリ溶液を用いて現像処理し、レジスト悪の露光部を選
択的に溶解除去し、所望のパターンを得る。ここで現像
液として用いるアルカリ溶液としては、レジスト膜の露
光部分が速やかに溶解し、他の露光部分に対する溶解速
度が極度に低い性質を有するものであれば、いずれのも
のでもよい。具体例としては、テトラメチルアンモニウ
ムハイドロオキシド水溶液等のテトラメチルアンモニウ
ム系水溶液、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等の無
機アルカリ水溶液等が挙げられる。これらアルカリ水溶
液は、通常、15重量%以下の濃度で使用される。現像
手段としては、例えば浸漬法、スプレー法等を用いるこ
とができる。
Next, the resist film after baking is developed using an alkaline solution to selectively dissolve and remove the exposed portion with bad resist to obtain a desired pattern. Any alkaline solution may be used as the developing solution as long as it has a property that the exposed portion of the resist film is rapidly dissolved and the dissolution rate with respect to other exposed portions is extremely low. Specific examples include a tetramethylammonium-based aqueous solution such as a tetramethylammonium hydroxide aqueous solution and an inorganic alkali aqueous solution such as potassium hydroxide and sodium hydroxide. These alkaline aqueous solutions are usually used at a concentration of 15% by weight or less. As the developing means, for example, a dipping method, a spray method or the like can be used.

【0054】現像処理後の基板及びレジスト膜(レジス
トパターン)に対しては、水等を用いてリンス処理を施
し、さらに乾燥させる。
The developed substrate and resist film (resist pattern) are rinsed with water or the like, and dried.

【0055】以上のように形成されたレジストパターン
をマスクとして用い、ウェットエッチング法、又はドラ
イエッチング法等により基板(ウェハ)をエッチング加
工する。なお、3μm以下の微細なパターンを形成する
場合には、ドライエッチング法が好ましい。
Using the resist pattern formed as described above as a mask, the substrate (wafer) is etched by a wet etching method, a dry etching method or the like. When forming a fine pattern of 3 μm or less, a dry etching method is preferable.

【0056】ウェットエッチング剤は、エッチング対象
によって適宜選択することができ、例えば、エッチング
対象がシリコン酸化膜の場合には、リン酸水溶液、酢酸
水溶液、硝酸水溶液等を使用でき、クロム系膜の場合に
は、硝酸セリウムアンモニウム水溶液を使用できる。
The wet etching agent can be appropriately selected according to the etching target. For example, when the etching target is a silicon oxide film, an aqueous solution of phosphoric acid, an aqueous solution of acetic acid, an aqueous solution of nitric acid or the like can be used. For this, an aqueous solution of cerium ammonium nitrate can be used.

【0057】ドライエッチング用ガスとしては、例え
ば、CF4 、C2 6 、CCl4 、BCl3 、Cl2
HCl等が挙げられ、これらのガスは、必要に応じて組
み合わせて用いてもよい。
As the dry etching gas, for example, CF 4 , C 2 F 6 , CCl 4 , BCl 3 , Cl 2 ,
For example, HCl may be used, and these gases may be used in combination as necessary.

【0058】なお、エッチング条件に関しては、微細パ
ターンが形成される基板の種類と感光性組成物との組合
わせに基づき、反応槽内のウェットエッチング剤の濃度
又はドライエッチング用ガスの濃度、反応温度、反応時
間等をそれぞれ設定することができるが、その方法は特
に限定されない。
Regarding the etching conditions, based on the combination of the type of substrate on which the fine pattern is formed and the photosensitive composition, the concentration of the wet etching agent in the reaction tank or the concentration of the dry etching gas, the reaction temperature, etc. , Reaction time and the like can be set, respectively, but the method is not particularly limited.

【0059】さらに、エッチング後には、前記基板上に
残存する感光性組成物のレジストパターン、更には多層
レジスト技術が採用された場合に残存する平坦化層等
を、例えば、剥離剤(J-100:ナガセ化成社製等)、酸
素ガスプラズマ等によって除去する。
Further, after etching, the resist pattern of the photosensitive composition remaining on the substrate, and the flattening layer remaining when a multilayer resist technique is adopted are removed by, for example, a release agent (J-100). : Nagase Kasei Co., Ltd.), oxygen gas plasma, etc.

【0060】以上の工程以外に、必要に応じて他の工程
を採用することもできる。例えば、本発明の感光性組成
物によって形成されるレジスト膜と基板との密着性、ま
た多層レジスト技術が採用される場合におけるレジスト
膜及び平坦化層間、平坦化層及び基板間等の密着性を向
上させる目的で、各層に対して前処理が行なわれる。こ
の他、現像処理前後にはベーキングを、ドライエッチン
グ前には紫外線再照射等をそれぞれ行なってもよい。
In addition to the above steps, other steps can be adopted as required. For example, the adhesiveness between the resist film formed by the photosensitive composition of the present invention and the substrate, and the adhesiveness between the resist film and the planarization layer, the planarization layer and the substrate when the multilayer resist technique is adopted, For the purpose of improvement, each layer is pretreated. In addition, baking may be performed before and after the development treatment, and ultraviolet ray re-irradiation may be performed before the dry etching.

【0061】[0061]

【作用】本発明の感光性組成物は、酸により分解してア
ルカリ溶液に可溶となる化合物と、光の照射により酸を
発生する化合物とを含み、前記アルカリ溶液に可溶とな
る化合物は、分子の極性が小さくアルカリ溶解速度が遅
い成分と、分子の極性が大きくアルカリ溶解速度が速い
成分との2種類の成分を含む。
The photosensitive composition of the present invention contains a compound which is decomposed by an acid and becomes soluble in an alkaline solution, and a compound which generates an acid when irradiated with light, and the compound which is soluble in the alkaline solution is , A component having a small molecule polarity and a slow alkali dissolution rate, and a component having a large molecule polarity and a high alkali dissolution rate.

【0062】本発明者らは、感光性組成物を含む溶液を
基板上に塗布し、乾燥させたレジスト膜では、レジスト
層の表面近傍には極性の小さな成分が集中し、基板付近
には極性の大きな成分が集中するという分布があること
を見出だした。
The inventors of the present invention applied a solution containing a photosensitive composition onto a substrate and dried it. In the resist film, components having small polarity were concentrated near the surface of the resist layer, and polar components were present near the substrate. It has been found that there is a distribution in which large components of are concentrated.

【0063】また、感光性組成物の膜厚方向の溶解速度
を、表面近傍の上層を遅く、下層を速くすることによっ
て断面形状が垂直になることを見出だした。
Further, it was found that the dissolution rate in the film thickness direction of the photosensitive composition was such that the cross-sectional shape became vertical by making the upper layer near the surface slow and the lower layer fast.

【0064】分子の極性は、溶解抑止基でのアルカリ可
溶性基の保護率の大小によって決定され、アルカリ溶解
速度は、分子量によって決定される。また、保護される
アルカリ可溶性基の種類も、アルカリ溶解速度の速さを
決定する要因である。
The polarity of the molecule is determined by the degree of protection of the alkali-soluble group in the dissolution inhibiting group, and the alkali dissolution rate is determined by the molecular weight. The type of alkali-soluble group to be protected is also a factor that determines the rate of alkali dissolution.

【0065】そこで、これらの要因を組み合わせて、表
面に存在する極性の小さな成分のアルカリ溶解速度を遅
くし、下層に存在する極性の大きな成分のアルカリ溶解
速度を速くした。即ち、本発明の感光性組成物を塗布し
たレジスト膜の溶解速度は、最も長時間アルカリ溶液に
曝される表面近傍において相対的に遅く、最も短時間ア
ルカリ溶液に曝される基板付近において相対的に速くな
る。したがって、本発明の感光性組成物を用いると、矩
形の断面形状を有し、かつ微細なパターンを形成でき
る。
Therefore, by combining these factors, the alkali dissolution rate of the component having a small polarity existing on the surface is slowed, and the alkali dissolution rate of the component having a large polarity existing in the lower layer is increased. That is, the dissolution rate of the resist film coated with the photosensitive composition of the present invention is relatively slow in the vicinity of the surface exposed to the alkaline solution for the longest time and relatively in the vicinity of the substrate exposed to the alkaline solution for the shortest time. Get faster. Therefore, when the photosensitive composition of the present invention is used, it is possible to form a fine pattern having a rectangular cross-sectional shape.

【0066】次に、図面を参照して上記のメカニズムを
説明する。
Next, the above mechanism will be described with reference to the drawings.

【0067】図1は、本発明の感光性組成物を用いたパ
ターンの形成方法を示す工程図である。
FIG. 1 is a process chart showing a method for forming a pattern using the photosensitive composition of the present invention.

【0068】図1(a)には、極性の小さな成分2、極
性の大きな成分4、感光剤5、及び溶媒3を含むレジス
ト膜6が、基板1上に塗布された直後の状態を示す。図
1(a)に示すように、塗布直後のレジスト膜において
は、極性の小さな成分2と極性の大きな成分4とは、ラ
ンダムに存在している。
FIG. 1A shows a state immediately after the resist film 6 containing the component 2 having a small polarity, the component 4 having a large polarity, the photosensitizer 5, and the solvent 3 is applied on the substrate 1. As shown in FIG. 1A, the component 2 having a small polarity and the component 4 having a large polarity are randomly present in the resist film immediately after coating.

【0069】図1(b)には、レジスト膜6中に存在す
る溶媒3を揮発させて、レジスト膜を乾燥させる状態を
示しており、このとき、極性の小さな成分2と極性の大
きな成分4との間に分布が生じる。即ち、極性の小さな
成分2はレジスト膜の表面近傍に集中し、一方、極性の
大きな成分4は基板付近に集中する。
FIG. 1B shows a state in which the solvent 3 present in the resist film 6 is volatilized to dry the resist film. At this time, the component 2 having a small polarity and the component 4 having a large polarity are shown. There is a distribution between and. That is, the component 2 having a small polarity is concentrated near the surface of the resist film, while the component 4 having a large polarity is concentrated near the substrate.

【0070】次に、図1(c)に示すように、所望のパ
ターンを有するマスク7を介してレジスト膜6に露光光
8を照射し、次いで熱処理を行なう。これらの処理によ
って、露光部では酸が発生しこの酸が溶解抑止基を分解
する。
Next, as shown in FIG. 1C, the resist film 6 is irradiated with exposure light 8 through a mask 7 having a desired pattern, and then heat treatment is performed. By these treatments, an acid is generated in the exposed area and the acid decomposes the dissolution inhibiting group.

【0071】最後に、アルカリ水溶液によってレジスト
膜を現像して露光部を溶解させる。上で説明したよう
に、本発明の感光性組成物では、レジスト膜の上層は溶
解速度が遅く、下層は溶解速度が遅い。したがって、垂
直な形状を有するレジストパターン9を、高解像度で形
成することができる。
Finally, the resist film is developed with an alkaline aqueous solution to dissolve the exposed portion. As described above, in the photosensitive composition of the present invention, the upper layer of the resist film has a slower dissolution rate and the lower layer has a slower dissolution rate. Therefore, the resist pattern 9 having a vertical shape can be formed with high resolution.

【0072】[0072]

【実施例】以下、本発明を実施例を用いてより詳細に説
明する。 (実施例1)ポリパラビニルフェノール(重量平均分子
量:35,000)の水酸基を、ブロモ酢酸tert−
ブチルと反応させることにより、その水酸基の25%を
t−ブチル酢酸化したポリマーを得、化合物A−1とし
た。また、ポリパラビニルフェノール(重量平均分子
量:7,000)の水酸基の5モル%にt−ブトキシカ
ルボニルメチル基を導入したポリマーを得、化合物A−
6とした。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples. (Example 1) The hydroxyl group of polyparavinylphenol (weight average molecular weight: 35,000) was converted to tert-bromoacetate.
By reacting with butyl, a polymer in which 25% of the hydroxyl group was t-butylacetic acid was obtained, and was named compound A-1. Further, a polymer in which a t-butoxycarbonylmethyl group was introduced into 5 mol% of hydroxyl groups of polyparavinylphenol (weight average molecular weight: 7,000) was obtained, and compound A-
It was set to 6.

【0073】化合物A−1及び化合物A−6は、それぞ
れ、極性が小さく溶解速度の小さい化合物、及び極性が
大きく溶解速度の大きい化合物であり、本実施例におい
ては、溶解抑止剤I及びIIとして用いる。
Compound A-1 and compound A-6 are a compound having a small polarity and a small dissolution rate, and a compound having a large polarity and a large dissolution rate, respectively. In this example, as dissolution inhibitors I and II, To use.

【0074】前記化合物A−1 23g、化合物A−6
2g、酸発生剤トリフェニルスルホニウムトリフルオ
ロメタンスルホネート(B−2)250mg、添加物と
してのトリ−n−ブチルアミン(C−1)100mgを
メトキシプロピオン酸メチル(S−1)75gに溶解さ
せ、この溶液を0.2μmのフッ素樹脂製メンブランフ
ィルターを用いてロ過して、本発明の感光性組成物を含
有した溶液を調製した。
23 g of the above compound A-1 and compound A-6
2 g, acid generator triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate (B-2) 250 mg, and tri-n-butylamine (C-1) 100 mg as an additive were dissolved in methyl methoxypropionate (S-1) 75 g, and this solution was prepared. Was filtered through a 0.2 μm fluororesin membrane filter to prepare a solution containing the photosensitive composition of the present invention.

【0075】次いで、前記溶液をシリコンウェハ上に塗
布し、ホットプレート上で100℃、1分間乾燥させ、
厚さ10μmのレジスト膜を形成した。続いて、該レジ
スト膜に所定のパターンを有するマスクを介してKrF
エキシマレーザ光(248nm)を用いた縮小投影露光
機を用いて露光(50mJ/cm2 )を行なった。さら
に、露光後のレジスト膜をホットプレート上90℃、3
分間ベークした後、濃度2.38%のテトラメチルアン
モニウムハイドロオキシド水曜襟に1分間浸漬して、現
像し、さらに水洗いしてレジストパターンを得た。この
パターンの断面を走査型電子顕微鏡により観察したとこ
ろ、線幅0.25μmでレジスト側面角度89.5°の
断面矩形の高精度パターンが形成されていた。 (実施例2〜6)下記表1に記載の組成にしたがってレ
ジスト溶液を調製し、実施例1と同様の方法でシリコン
ウェハに塗布しパターニングした後、得られたパターン
の断面観察を行なったところ、表に記載のように、断面
矩形の高精度レジストパターンが形成されていた。
Next, the solution is applied onto a silicon wafer and dried on a hot plate at 100 ° C. for 1 minute,
A resist film having a thickness of 10 μm was formed. Then, KrF is applied to the resist film through a mask having a predetermined pattern.
Exposure (50 mJ / cm 2 ) was performed using a reduction projection exposure machine using excimer laser light (248 nm). Further, the resist film after exposure is placed on a hot plate at 90 ° C. for 3
After baking for a minute, the resist pattern was obtained by immersing in a tetramethylammonium hydroxide Wednesday collar with a concentration of 2.38% for 1 minute, developing and further washing with water. When the cross section of this pattern was observed with a scanning electron microscope, a high-precision pattern having a rectangular cross section with a line width of 0.25 μm and a resist side surface angle of 89.5 ° was formed. (Examples 2 to 6) A resist solution was prepared according to the composition shown in Table 1 below, applied to a silicon wafer in the same manner as in Example 1 and patterned, and then the cross section of the obtained pattern was observed. As shown in the table, a high precision resist pattern having a rectangular cross section was formed.

【0076】[0076]

【表1】 (実施例7〜12)下記表2に記載の組成にしたがっ
て、レジスト溶液を調製した。
[Table 1] (Examples 7 to 12) Resist solutions were prepared according to the compositions shown in Table 2 below.

【0077】これらの実施例においては、溶解抑止剤I
として、酸により分解する溶解抑止基でフェノール基を
保護した置換基を有する化合物を使用し、溶解抑止剤II
としては、溶解抑止基でカルボキシル基を保護した置換
基を有する化合物を使用した。
In these examples, dissolution inhibitor I
As the dissolution inhibitor II, a compound having a substituent in which a phenol group is protected by a dissolution inhibitor that is decomposed by an acid is used.
As the compound, a compound having a substituent in which a carboxyl group was protected by a dissolution inhibiting group was used.

【0078】各レジスト溶液を用いて、実施例1と同様
の方法でシリコンウェハに塗布し、パターニングした
後、パターンの断面観察を行なったところ、表2に記載
のように、断面矩形の高精度レジストパターンが形成さ
れていた。
Each resist solution was applied to a silicon wafer in the same manner as in Example 1 and patterned, and then the cross section of the pattern was observed. A resist pattern was formed.

【0079】なお用いた化合物を、下記化3〜化11に
示す。
The compounds used are shown in Chemical Formulas 3 to 11 below.

【0080】[0080]

【表2】 [Table 2]

【0081】[0081]

【化3】 [Chemical 3]

【0082】[0082]

【化4】 [Chemical 4]

【0083】[0083]

【化5】 [Chemical 5]

【0084】[0084]

【化6】 [Chemical 6]

【0085】[0085]

【化7】 [Chemical 7]

【0086】[0086]

【化8】 [Chemical 8]

【0087】[0087]

【化9】 [Chemical 9]

【0088】[0088]

【化10】 [Chemical 10]

【0089】[0089]

【化11】 (比較例1〜2)溶解抑止剤I、及び溶解抑止剤IIとし
て、極性が小で露光時の溶解速度が大となる化合物、及
び極性が大で溶解速度が小となる化合物を、それぞれ用
いた比較例1のレジスト溶液、及び単一の溶解抑止剤を
2種類の溶解抑止剤を含まない比較例2のレジスト溶液
を、下記表3に記載の組成にしたがって調製した。得ら
れたレジスト溶液を塗布し、実施例1と同様の方法でパ
ターニングしたところ、解像性、側面角度に劣るパター
ンしか得られなかった。
[Chemical 11] (Comparative Examples 1 and 2) As the dissolution inhibitor I and the dissolution inhibitor II, a compound having a small polarity and a large dissolution rate at the time of exposure, and a compound having a large polarity and a small dissolution rate are used, respectively. The resist solution of Comparative Example 1 and the resist solution of Comparative Example 2 containing no single dissolution inhibitor were prepared according to the compositions shown in Table 3 below. When the obtained resist solution was applied and patterned in the same manner as in Example 1, only a pattern having poor resolution and side angle was obtained.

【0090】[0090]

【表3】 (実施例13)多価フェノール化合物としての化合物E
−1を0.1g、溶解抑止剤としての化合物D−1を8
g、及び酸発生剤としての化合物B−2(トリフェニル
スルホニウムトリフルオロメタンスルホネート) 0.
2gをメチルメトキシプロピオネート(S−1)23g
に溶解した。得られた溶液を、0.2μmのフッ素樹脂
製メンブランフィルターを用いてロ過し、本発明の感光
性組成物を含有した溶液を調製した。
[Table 3] (Example 13) Compound E as a polyhydric phenol compound
-1 of 0.1 g, compound D-1 as a dissolution inhibitor 8
and compound B-2 (triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate) as an acid generator.
2 g of methyl methoxypropionate (S-1) 23 g
Dissolved in. The resulting solution was filtered using a 0.2 μm fluororesin membrane filter to prepare a solution containing the photosensitive composition of the present invention.

【0091】次いで、前記溶液をシリコンウェハ上に塗
布し、ホットプレート上で100℃、2分間ベークし
て、厚さ1.0μmのレジスト膜を形成した。続いて、
該レジスト膜に所定のパターンを有するマスクを介して
KrFエキシマレーザ光(248nm)を用いた縮小投
影露光機を用いて露光(50mJ/cm2 )を行なっ
た。さらに、露光後のレジスト膜をホットプレート上で
100℃、2分間ベークした後、濃度2.38%のテト
ラメチルアンモニウムハイドロオキシド水溶液に1分間
浸漬して現像し、さらに水洗いしてレジストパターンを
得た。このパターンの断面を走査型電子顕微鏡により観
察したところ、線幅0.275μmでレジスト側面角度
88.9°の高精度パターンが形成されていた。 (実施例14〜18)下記表4に記載の組成にしたがっ
て、レジスト溶液を調製し、実施例13と同様の方法で
シリコンウェハに塗布しパターニングした後、得られた
パターンの断面観察を行なったところ、表に記載のよう
に断面矩形の高精度パターンが形成されていた。
Next, the solution was applied onto a silicon wafer and baked on a hot plate at 100 ° C. for 2 minutes to form a resist film having a thickness of 1.0 μm. continue,
The resist film was exposed (50 mJ / cm 2 ) through a mask having a predetermined pattern using a reduction projection exposure machine using KrF excimer laser light (248 nm). Further, after the exposed resist film is baked on a hot plate at 100 ° C. for 2 minutes, it is immersed in an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide having a concentration of 2.38% for 1 minute for development, and then washed with water to obtain a resist pattern. It was When the cross section of this pattern was observed with a scanning electron microscope, a high-precision pattern having a line width of 0.275 μm and a resist side surface angle of 88.9 ° was formed. (Examples 14 to 18) A resist solution was prepared according to the composition shown in Table 4 below, applied to a silicon wafer and patterned in the same manner as in Example 13, and then the cross section of the obtained pattern was observed. However, as shown in the table, a high precision pattern having a rectangular cross section was formed.

【0092】なお、用いた化合物を下記化12〜化16
に示す。
The compounds used are represented by the following chemical formulas 12 to 16
Shown in.

【0093】[0093]

【表4】 [Table 4]

【0094】[0094]

【化12】 [Chemical 12]

【0095】[0095]

【化13】 [Chemical 13]

【0096】[0096]

【化14】 [Chemical 14]

【0097】[0097]

【化15】 [Chemical 15]

【0098】[0098]

【化16】 (実施例19〜24)下記表5に記載の組成にしたがっ
て、レジスト溶液を調製し、実施例13と同様の方法で
シリコンウェハに塗布しパターニングした後、得られた
パターンの断面観察を行なったところ、表に記載のよう
に断面矩形の高精度パターンが形成されていた。
[Chemical 16] (Examples 19 to 24) A resist solution was prepared according to the composition shown in Table 5 below, coated on a silicon wafer in the same manner as in Example 13 and patterned, and then the cross section of the obtained pattern was observed. However, as shown in the table, a high precision pattern having a rectangular cross section was formed.

【0099】[0099]

【表5】 (実施例25〜30)下記表6に記載の組成にしたがっ
て、レジスト溶液を調製し、実施例13と同様の方法で
シリコンウェハに塗布しパターニングした後、得られた
パターンの断面観察を行なったところ、表に記載のよう
に断面矩形の高精度パターンが形成されていた。
[Table 5] (Examples 25 to 30) A resist solution was prepared according to the composition shown in Table 6 below, coated on a silicon wafer in the same manner as in Example 13 and patterned, and then the cross section of the obtained pattern was observed. However, as shown in the table, a high precision pattern having a rectangular cross section was formed.

【0100】[0100]

【表6】 (実施例31〜36)下記表7に記載の組成にしたがっ
て、レジスト溶液を調製し、実施例13と同様の方法で
シリコンンウェハに塗布しパターニングした後、得られ
たパターンの断面観察を行なったところ、表に記載のよ
うに断面矩形の高精度パターンが形成されていた。
[Table 6] (Examples 31 to 36) A resist solution was prepared according to the composition shown in Table 7 below, applied to a silicon wafer in the same manner as in Example 13 and patterned, and then the cross section of the obtained pattern was observed. As a result, a high-precision pattern having a rectangular cross section was formed as shown in the table.

【0101】[0101]

【表7】 (比較例3)多価フェノール化合物を添加しない以外
は、実施例13と同様の組成でレジスト溶液を調製し、
実施例13と同様の方法でシリコンウェハに塗布しパタ
ーニングした後、得られたパターンの断面観察を行なっ
た。パターン上部には、難溶解化層が庇状に残ってお
り、線幅0.325μmの断面がT字形状のレジストパ
ターンとなった。 (実施例37)多価フェノールの溶解抑止剤として化合
物F−1(抑止基の平均導入率:65%)10gと、ア
ルカリ可溶性重合体としての化合物G−1(ポリp−ビ
ニルフェノール)15gと、酸発生剤としての化合物B
−1(2,3,4,4´−テトラヒドロキシベンゾフェ
ノンのナフトキノジアジド−4−スルホン酸トリエステ
ル)1gを、乳酸エチル(化合物S−2)74gに溶解
した。得られた溶液を0.2μmのフッ素樹脂製メンブ
ランフィルターを用いてロ過し、本発明の感光性組成物
を含有した溶液を調製した。
[Table 7] (Comparative Example 3) A resist solution was prepared with the same composition as in Example 13, except that the polyhydric phenol compound was not added,
After coating and patterning on a silicon wafer in the same manner as in Example 13, the cross section of the obtained pattern was observed. The sparingly soluble layer remained in the shape of an eaves on the upper part of the pattern, and the cross section having a line width of 0.325 μm became a T-shaped resist pattern. (Example 37) 10 g of compound F-1 (average introduction ratio of inhibiting group: 65%) as a dissolution inhibitor of polyhydric phenol, and 15 g of compound G-1 (poly p-vinylphenol) as an alkali-soluble polymer. , Compound B as an acid generator
1 g of -1 (2,3,4,4'-naphthoquinodiazide-4-sulfonic acid triester of tetrahydroxybenzophenone) was dissolved in 74 g of ethyl lactate (Compound S-2). The resulting solution was filtered using a 0.2 μm fluororesin membrane filter to prepare a solution containing the photosensitive composition of the present invention.

【0102】次いで、前記溶液をシリコンウェハ上に塗
布し、ホットプレート上で100℃、1分間ベークし
て、厚さ1.0μmのレジスト膜を形成した。続いて、
該レジスト膜に所定のパターンを有するマスクを介して
KrFエキシマレーザ光(248nm)を用いた縮小投
影露光機を用いて露光(50mJ/cm2 )を行なっ
た。さらに、露光後のレジスト膜をホットプレート上で
90℃、3分間ベークした後、濃度2.38%のテトラ
メチルアンモニウムハイドロオキシド水溶液に1分間浸
漬して現像し、さらに水洗いしてレジストパターンを得
た。このパターンの断面を走査型電子顕微鏡により観察
したところ、線幅0.30μmでレジストの側面角度8
8.9°の高精度パターンが形成されていた。 (実施例38〜42)下記表8に記載の組成にしたがっ
てレジスト溶液を調製し、実施例37と同様の方法でシ
リコンウェハ上に塗布しパターニングした後、得られた
パターンの断面観察を行なったところ、表に記載のよう
に断面矩形の高精度レジストパターンが形成されてい
た。
Next, the solution was applied onto a silicon wafer and baked on a hot plate at 100 ° C. for 1 minute to form a resist film having a thickness of 1.0 μm. continue,
The resist film was exposed (50 mJ / cm 2 ) through a mask having a predetermined pattern using a reduction projection exposure machine using KrF excimer laser light (248 nm). Furthermore, after the exposed resist film is baked on a hot plate at 90 ° C. for 3 minutes, it is immersed in an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide having a concentration of 2.38% for 1 minute for development, and then washed with water to obtain a resist pattern. It was When the cross section of this pattern was observed with a scanning electron microscope, the side angle of the resist was 8 when the line width was 0.30 μm.
A high-precision pattern of 8.9 ° was formed. (Examples 38 to 42) A resist solution was prepared according to the composition shown in Table 8 below, applied on a silicon wafer in the same manner as in Example 37 and patterned, and then the cross section of the obtained pattern was observed. However, as shown in the table, a high precision resist pattern having a rectangular cross section was formed.

【0103】なお、用いた化合物を下記化17〜化20
に示す。
The compounds used are represented by the following chemical formulas 17 to 20.
Shown in.

【0104】[0104]

【表8】 [Table 8]

【0105】[0105]

【化17】 [Chemical 17]

【0106】[0106]

【化18】 [Chemical 18]

【0107】[0107]

【化19】 [Chemical 19]

【0108】[0108]

【化20】 (実施例43〜48)下記表9に記載の組成にしたがっ
てレジスト溶液を調製し、実施例37と同様の方法でシ
リコンウェハ上に塗布しパターニングした後、得られた
パターンの断面観察を行なったところ、表に記載のよう
に断面矩形の高精度レジストパターンが形成されてい
た。
[Chemical 20] (Examples 43 to 48) A resist solution was prepared according to the composition shown in Table 9 below, coated on a silicon wafer in the same manner as in Example 37 and patterned, and then the cross section of the obtained pattern was observed. However, as shown in the table, a high precision resist pattern having a rectangular cross section was formed.

【0109】[0109]

【表9】 (実施例49〜54)下記表10に記載の組成にしたが
ってレジスト溶液を調製し、実施例37と同様の方法で
シリコンウェハ上に塗布しパターニングした後、得られ
たパターンの断面観察を行なったところ、表に記載のよ
うに断面矩形の高精度レジストパターンが形成されてい
た。
[Table 9] (Examples 49 to 54) A resist solution was prepared according to the composition shown in Table 10 below, coated on a silicon wafer in the same manner as in Example 37 and patterned, and then the cross section of the obtained pattern was observed. However, as shown in the table, a high precision resist pattern having a rectangular cross section was formed.

【0110】[0110]

【表10】 (実施例55〜60)下記表11に記載の組成にしたが
ってレジスト溶液を調製し、実施例37と同様の方法で
シリコンウェハ上に塗布しパターニングした後、得られ
たパターンの断面観察を行なったところ、表に記載のよ
うに断面矩形の高精度レジストパターンが形成されてい
た。
[Table 10] (Examples 55 to 60) A resist solution was prepared according to the composition shown in Table 11 below, coated on a silicon wafer in the same manner as in Example 37 and patterned, and then the cross section of the obtained pattern was observed. However, as shown in the table, a high precision resist pattern having a rectangular cross section was formed.

【0111】[0111]

【表11】 (比較例3)多価フェノールの代わりにビスフェノール
Aを用い、溶解抑止基としてt−ブトキシカルボニル基
を100%導入して溶解抑止剤を調製した。この溶解抑
止剤を実施例37と同様の割合で混合してレジスト溶液
を調製し、実施例37と同様の方法及び条件でパターニ
ングした。現像後白濁してパターン表面に10μm以上
の穴が発生し、パターン形成ができなかった。そこで、
溶解抑止剤の配合割合を5%にしたが、まだ表面が白濁
したように見え(無数の穴があいている)、3%にして
はじめてパターニングできた。得られたパターンの線幅
は線幅0.6μmであり、その断面は三角形状であっ
た。 (比較例4〜比較例6)比較例3と同様の成分を、実施
例43、49、及び56と同様の組成で混合そいてレジ
スト溶液を調製した。得られた各レジスト溶液を用いて
基板に塗布し同様に評価したところ、前述と同様の理由
でパターン形成はできなかった。また、溶解抑止基の割
合を減らすとパターン断面形状が三角形となり、いずれ
の場合にも、断面矩形のパターンは得られなかった。
[Table 11] (Comparative Example 3) Bisphenol A was used instead of polyhydric phenol, and a dissolution inhibitor was prepared by introducing 100% of t-butoxycarbonyl group as a dissolution inhibitor group. This dissolution inhibitor was mixed in the same ratio as in Example 37 to prepare a resist solution, and patterning was performed by the same method and conditions as in Example 37. After development, it became cloudy and holes of 10 μm or more were generated on the surface of the pattern, and the pattern could not be formed. Therefore,
Although the content of the dissolution inhibitor was set to 5%, the surface still looked cloudy (innumerable holes were formed), and the patterning was possible only when the content was 3%. The line width of the obtained pattern was 0.6 μm, and its cross section was triangular. Comparative Examples 4 to 6 Components similar to those in Comparative Example 3 were mixed with the same composition as in Examples 43, 49 and 56 to prepare resist solutions. When each of the obtained resist solutions was applied to a substrate and evaluated in the same manner, pattern formation could not be performed for the same reason as described above. Further, when the proportion of the dissolution inhibiting group was reduced, the cross-sectional shape of the pattern became triangular, and in any case, a pattern having a rectangular cross-section could not be obtained.

【0112】[0112]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
特に短波長の光源に対して高感度、高解像性であり、断
面矩形で微細なレジストパターンを形成可能な感光性組
成物を提供される。かかる感光性組成物、更にこれを用
いたパターンの形成は、半導体装置製造プロセスのフォ
トリソグラフィ技術において顕著な効果を奏するもので
あり、その工業的価値は極めて大きい。
As described in detail above, according to the present invention,
A photosensitive composition having high sensitivity and high resolution particularly for a light source of a short wavelength and capable of forming a fine resist pattern having a rectangular cross section is provided. Such a photosensitive composition and the formation of a pattern using the same exhibit a remarkable effect in the photolithography technique of the semiconductor device manufacturing process, and their industrial value is extremely large.

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

【図1】本発明の感光性組成物を用いたパターンの形成
方法を示す工程図。
FIG. 1 is a process drawing showing a method for forming a pattern using the photosensitive composition of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…基板,2…極性の小さい成分,3…溶媒,4…極性
の大きい成分 5…感光剤,6…レジスト膜,7…マスク,8…露光
光,9…パターン。
1 ... Substrate, 2 ... Small polarity component, 3 ... Solvent, 4 ... Large polarity component 5 ... Photosensitizer, 6 ... Resist film, 7 ... Mask, 8 ... Exposure light, 9 ... Pattern.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 理生 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 早瀬 留美子 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 仁木 博一 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Rio Hayashi 1 Komukai Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Inside the Toshiba Research and Development Center (72) Inventor Rumiko Hayase Komukai-Toshiba, Kawasaki-shi, Kanagawa Town No. 1 Incorporated Toshiba Corporation R & D Center (72) Inventor Hirokazu Niki Komukai Toshiba Town No. 1, Komukai Toshiba Town, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 酸により分解してアルカリ溶液に可溶と
なる化合物と、光の照射により酸を発生する化合物とを
含有する感光性組成物であって、前記酸により分解して
アルカリ溶液に可溶となる化合物は、分子の極性が小さ
くアルカリ溶解速度が遅い成分と、分子の極性が大きく
アルカリ溶解速度が速い成分とを含むことを特徴とする
感光性組成物。
1. A photosensitive composition comprising a compound which is decomposed by an acid and becomes soluble in an alkaline solution, and a compound which generates an acid when irradiated with light, the composition being decomposed by the acid to be an alkaline solution. The photosensitive composition is characterized in that the soluble compound contains a component having a small molecule polarity and a slow alkali dissolution rate, and a component having a large molecule polarity and a high alkali dissolution rate.
【請求項2】 酸により分解してアルカリ溶液に可溶と
なる化合物と、光の照射により酸を発生する化合物とを
含有する感光性組成物であって、前記酸により分解して
アルカリ溶液に可溶となる化合物は、分子の極性が小さ
くアルカリ溶解速度が遅い成分と、分子の極性が大きく
アルカリ溶解速度が速い成分とを含み、前記分子の極性
が小さくアルカリ溶解速度が遅い成分は、そのアルカリ
可溶性基の20%以上が酸により分解する基で保護さ
れ、重量平均分子量が5,000以上の高分子化合物で
あり、前記分子の極性が大きくアルカリ溶解速度が速い
成分は、そのアルカリ可溶性基の20%未満が酸により
分解する基で保護され、重量平均分子量10,000未
満の化合物であることを特徴とする感光性組成物。
2. A photosensitive composition comprising a compound that is decomposed by an acid and becomes soluble in an alkaline solution, and a compound that generates an acid when irradiated with light, the composition being decomposed by the acid to be an alkaline solution. The compound to be soluble includes a component having a small molecule polarity and a slow alkali dissolution rate, and a component having a large molecule polarity and a high alkali dissolution rate, and the molecule having a small polarity and a slow alkali dissolution rate is 20% or more of the alkali-soluble group is protected by an acid-decomposable group, is a polymer compound having a weight average molecular weight of 5,000 or more, and the component having a large polarity of the molecule and a high alkali dissolution rate is the alkali-soluble group. Less than 20% of the compound is protected by an acid-decomposable group, and the compound has a weight average molecular weight of less than 10,000.
【請求項3】 酸により分解してアルカリ溶液に可溶と
なる化合物と、光の照射により酸を発生する化合物とを
含有する感光性組成物であって、前記酸により分解して
アルカリ溶液に可溶となる化合物は、分子の極性が小さ
くアルカリ溶解速度が遅い成分と、分子の極性が大きく
アルカリ溶解速度が速い成分とを含み、前記分子の極性
が小さく、アルカリ溶解速度が遅い成分が、酸により分
解する基でフェノール基を保護した置換基を有する化合
物であり、前記分子の極性が大きく、アルカリ溶解速度
が速い成分が、酸により分解する基でカルボキシル基を
保護した置換基を有する化合物であることを特徴とする
感光性組成物。
3. A photosensitive composition comprising a compound that is decomposed by an acid and becomes soluble in an alkaline solution, and a compound that generates an acid when irradiated with light, the composition being decomposed by the acid to be an alkaline solution. The compound to be soluble includes a component having a small molecule polarity and a low alkali dissolution rate, and a component having a large molecule polarity and a high alkali dissolution rate, and having a small molecule polarity and a low alkali dissolution rate, A compound having a substituent in which a phenol group is protected by an acid-decomposable group, wherein the component having a large polarity of the molecule and having a high alkali dissolution rate is a compound having a substituent in which a carboxyl group is protected by an acid-decomposable group. And a photosensitive composition.
【請求項4】 酸により分解してアルカリ溶液に可溶と
なる化合物と、光の照射により酸を発生する化合物とを
含有し、前記酸により分解してアルカリ溶液に可溶とな
る化合物は、分子の極性が小さくアルカリ溶解速度が遅
い成分と、分子の極性が大きくアルカリ溶解速度が速い
成分とを含む感光性組成物を基板上に形成する工程と、
前記感光性組成物を所定の形状にパターン露光する工程
と、前記露光後の感光性組成物をベーキングする工程
と、前記ベーキング後の感光性組成物を、アルカリ溶液
で現像処理する工程とを具備するパターン形成方法。
4. A compound containing a compound that is soluble in an alkaline solution when decomposed by an acid and a compound that generates an acid when irradiated with light, and the compound that is soluble in an alkaline solution when decomposed by the acid is: A step of forming on the substrate a photosensitive composition containing a component having a small molecule polarity and a low alkali dissolution rate, and a component having a large molecule polarity and a high alkali dissolution rate;
The method comprises pattern-exposing the photosensitive composition into a predetermined shape, baking the exposed photosensitive composition, and developing the baked photosensitive composition with an alkaline solution. Pattern forming method.
JP35420693A 1993-12-28 1993-12-28 Photosensitive composition and pattern forming method using the same Expired - Fee Related JP3290793B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP35420693A JP3290793B2 (en) 1993-12-28 1993-12-28 Photosensitive composition and pattern forming method using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP35420693A JP3290793B2 (en) 1993-12-28 1993-12-28 Photosensitive composition and pattern forming method using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH07199468A true JPH07199468A (en) 1995-08-04
JP3290793B2 JP3290793B2 (en) 2002-06-10

Family

ID=18436001

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP35420693A Expired - Fee Related JP3290793B2 (en) 1993-12-28 1993-12-28 Photosensitive composition and pattern forming method using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3290793B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0967421A (en) * 1995-08-30 1997-03-11 Toshiba Corp Functional organic material, functional organic resin composition, control of optical transparency and production of colored thin-film pattern
JP2001027809A (en) * 1999-07-13 2001-01-30 Nec Corp Chemical amplification series positive type resist
US6444394B1 (en) 1999-03-18 2002-09-03 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Positive-working photoresist composition

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0967421A (en) * 1995-08-30 1997-03-11 Toshiba Corp Functional organic material, functional organic resin composition, control of optical transparency and production of colored thin-film pattern
US6444394B1 (en) 1999-03-18 2002-09-03 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Positive-working photoresist composition
US6677103B2 (en) 1999-03-18 2004-01-13 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Positive-working photoresist composition
JP2001027809A (en) * 1999-07-13 2001-01-30 Nec Corp Chemical amplification series positive type resist

Also Published As

Publication number Publication date
JP3290793B2 (en) 2002-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
USRE35821E (en) Pattern forming method including the formation of an acidic coating layer on the radiation-sensitive layer
JP3297199B2 (en) Resist composition
US20070105043A1 (en) Photosensitive coating for enhancing a contrast of a photolithographic exposure
WO2005008340A1 (en) Material for forming fine pattern and method for forming fine pattern using the same
JP3192505B2 (en) Pattern forming method for semiconductor device manufacturing
JPH05181279A (en) Pattern forming resist and pattern forming method
JPH06266111A (en) Photosensitive composition and pattern forming method using the same
JPH06289608A (en) Resist composition
JPH0792680A (en) Resist composition
JP3711198B2 (en) Method for forming resist pattern
US5814432A (en) Method of forming patterns for use in manufacturing electronic devices
JPH0792681A (en) Resist composition
JPH07146558A (en) Photosensitive composition and pattern forming method using the same
JP3290793B2 (en) Photosensitive composition and pattern forming method using the same
JPH1195418A (en) Photoresist film and pattern forming method
JP3249194B2 (en) Photosensitive resist composition
JPH0792679A (en) Resist composition
KR100751739B1 (en) Composition for lithographic anti-reflection coating, and resist laminate using the same
JPH07134416A (en) Radiation sensitive resin composition
JP3517144B2 (en) Photosensitive composition
JPH03249654A (en) Positive type radiation sensitive composition and pattern forming method using the same
WO2001022170A1 (en) Method for forming resist pattern having improved dry-etching resistance
JPH06289615A (en) Resist composition
JPH06289617A (en) Resist composition
JP2861992B2 (en) New resist material

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080322

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090322

Year of fee payment: 7

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees