DE10027091A1 - Negativ arbeitende Resistzusammensetzungen des chemischen Verstärkungstyps - Google Patents

Negativ arbeitende Resistzusammensetzungen des chemischen Verstärkungstyps

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Yasunori Uetani
Airi Yamada
Hiroki Inoue
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Abstract

Eine negativ arbeitende Resistzusammensetzung des chemischen Verstärkungstyps, die verbesserte Auflösung ergibt und ein alkalilösliches Harz, ein Vernetzungsmittel, eine N-substituierte Succinimidverbindung der folgenden Formel (I): DOLLAR F1 in der R einen unsubstituierten oder substituierten Alkylrest, einen alicyclischen Kohlenwasserstoffrest, einen Arylrest oder eine Camphergruppe darstellt, und einen Säuregenerator, der zur vorstehenden N-substituierten Succinimidverbindung verschieden ist, umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine negativ arbeitende Resistzusammensetzung des chemischen Verstärkungstyps, die durch Bestrahlung mit Strahlen, wie UV-Strahlen, Elektronenstrahl oder Röntgenstrahlen, und durch Alkalientwicklung ein Resistmuster ergibt und zur Herstellung von integrierten Schaltungen für Halbleiter verwendet wird.
Negativ arbeitende Resists des chemischen Verstärkungstyps, die ein alkalilösli­ ches Harz, ein Vernetzungsmittel und einen Säuregenerator umfassen, sind als solche alkalilöslich, werden aber alkaliunlöslich durch Vernetzung des alkalilöslichen Harzes mit dem Vernetzungsmittel durch Härtung nach Belichtung (manchmal als PEB abgekürzt) mit Hilfe einer Säure, die aus dem Säuregenerator durch Bestrahlung mit Strahlen erzeugt wird und als Katalysator wirkt. Daher können diese Resists durch Bestrahlung mit Strahlen durch eine Maske (sogenannte Musterbildungsbelichtung) und alkalische Entwicklung ein negatives Bild ergeben. Die negativ arbeitenden Resists des chemischen Verstärkungstyps wurden wegen ihrer ausgezeichneten Auflösung und Empfindlichkeit häufig zur Herstellung von integrierten Schaltungen verwendet. Wegen der neuerdings verlangten Erhöhung des Integrationsgrads von integrierten Schaltungen war eine weitere Verbesserung in der Auflösung erforderlich.
Alkalilösliche Harze, die in bekannten negativ arbeitenden Resists des chemischen Verstärkungstyps verwendet wurden, waren Novolakharze, Polyvinylphenol und Polyvinylphenolverbindungen, in denen Hydroxylgruppen teilweise alkylverethert sind, wie in JP-A-7-295220 offenbart. Eine ausreichende und zufriedenstellende Auflösung zur Erfüllung des neuesten Bedarfs konnte jedoch durch einfache Verbesserung des alkalilöslichen Harzes nicht erhalten werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, negativ arbeitende Resistzusammenset­ zungen des chemischen Verstärkungstyps mit verbesserter Auflösung bereitzustellen. Als Ergebnis umfassender Untersuchungen zum Lösen dieser Aufgabe wurde festgestellt, dass die Auflösung weiter verbessert werden kann, wenn eine spezielle Verbindung zusammen mit einem alkalilöslichen Harz, einem Vernetzungsmittel und einem Säuregenerator vorhanden ist.
Die vorliegende Erfindung stellt eine negativ arbeitende Resistzusammensetzung des chemischen Verstärkungstyps bereit, umfassend ein alkalilösliches Harz, ein Vernet­ zungsmittel, eine N-substituierte Succinimidverbindung der folgenden Formel (I):
in der R einen unsubstituierten oder substituierten Alkylrest, einen alicyclischen Koh­ lenwasserstoffrest, einen Arylrest oder eine Camphergruppe darstellt, und einen Säuregenerator, der zur vorstehenden N-substituierten Succinimidverbindung ver­ schieden ist.
Das alkalilösliche Harz und das Vernetzungsmittel in der vorliegenden Erfindung können die allgemein auf dem Fachgebiet verwendeten sein. Als alkalilösliches Harz wird allgemein ein Novolakharz, Polyvinylphenol oder eine Polyvinylphenolverbindung, in der die Hydroxylgruppen teilweise alkylverethert sind, verwendet.
Ein Novolakharz kann üblicherweise durch Kondensieren einer Phenolverbindung und eines Aldehyds in Gegenwart eines sauren Katalysators erhalten werden.
Beispiele der in der Herstellung des Novolakharzes verwendeten Phenolverbin­ dung schließen Phenol, o-Cresol, m-Cresol, p-Cresol, 2,3-Xylenol, 2,5-Xylenol, 3,4- Xylenol, 3,5-Xylenol, 2,3,5-Trimethylphenol, 2-tert-Butylphenol, 3-tert-Butylphenol, 4- tert-Butylphenol, 2-tert-Butyl-4-methylphenol, 2-tert-Butyl-5-methylphenol, 2-Methylre­ sorcin, 4-Methylresorcin, 5-Methylresorcin, 2-Methoxyphenol, 3-Methoxyphenol, 4- Methoxyphenol, 2,3-Dimethoxyphenol, 2,5-Dimethoxyphenol, 3,5-Dimethoxyphenol, 2- Methoxyresorcin, 4-tert-Butylkatechin, 2-Ethylphenol, 3-Ethylphenol, 4-Ethylphenol, 2,5- Diethylphenol, 3,5-Diethylphenol, 2,3,5-Triethylphenol, 2-Naphthol, 1,3- Dihydroxynaphthalin, 1,5-Dihydroxynaphthalin, 1,7-Dihydroxynaphthalin und eine durch Kondensation von Xylenol und Hydroxybenzaldehyd erhältliche Po­ lyhydroxytriphenylmethanverbindung ein. Diese Phenolverbindungen können einzeln oder in Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden.
Beispiele des in der Herstellung des Novolakharzes verwendeten Aldehyds schließen aliphatische Aldehyde, wie Formaldehyd, Acetaldehyd, Propionaldehyd, n- Butyraldehyd, iso-Butyraldehyd, Pivalaldehyd, n-Hexylaldehyd, Acrolein und Crotonal­ dehyd; alicyclische Aldehyde, wie Cyclohexanaldehyd, Cyclopentanaldehyd, Furfural und Furylacrolein; aromatische Aldehyde, wie Benzaldehyd, o-Methylbenzaldehyd, m- Methylbenzaldehyd, p-Methylbenzaldehyd, p-Ethylbenzaldehyd, 2,4-Dimethylbenzalde­ hyd, 2,5-Dimethylbenzaldehyd, 3,4-Dimethylbenzaldehyd, 3,5-Dimethylbenzaldehyd, o- Hydroxybenzaldehyd, m-Hydroxybenzaldehyd, p-Hydroxybenzaldehyd, o-Anisaldehyd, m-Anisaldehyd, p-Anisaldehyd und Vanillin; und aromatisch-aliphatische Aldehyde, wie Phenylacetaldehyd und Zimtaldehyd; ein. Diese Aldehyde können einzeln oder in Kom­ bination von zwei oder mehreren verwendet werden. Unter diesen Aldehyden wird Formaldehyd wegen seiner leichten Verfügbarkeit in der Industrie vorzugsweise verwen­ det.
Beispiele des zur Kondensation der Phenolverbindung mit der Aldehydverbindung verwendeten sauren Katalysators schließen anorganische Säuren, wie Salzsäure, Schwefelsäure, Perchlorsäure und Phosphorsäure; organische Säuren, wie Ameisensäure, Essigsäure, Oxalsäure, Trichloressigsäure und p-Toluolsulfonsäure; und zweiwertige Metallsalze, wie Zinkacetat, Zinkchlorid und Magnesiumacetat, ein. Diese sauren Katalysatoren können einzeln oder in Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden. Die Kondensationsreaktion kann auf übliche Weise, zum Beispiel bei einer Temperatur im Bereich von 60 bis 120°C für 2 bis 30 Stunden, durchgeführt werden.
Zur Verbesserung der Auflösung des Resists ist bevorzugt, dass ein Novolakharz mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 900 oder weniger als Teil des al­ kalilöslichen Harzes enthalten ist. Das Gewichtsmittel des Molekulargewichts bezieht sich hier auf einen Wert, gemessen mit Gelpermeationschromatographie (GPC) unter Verwendung von Polystyrol als Standard. Das gilt auch für andere Gewichtsmittel des Molekulargewichts, auf die nachstehend in dieser Beschreibung Bezug genommen wird. Dieses Novolakharz-Oligomer mit niedrigem Molekulargewicht kann auch durch Kon­ densieren einer Phenolverbindung wie vorstehend beschrieben und eines Aldehyds in Gegenwart eines sauren Katalysators gemäß dem üblichen Verfahren hergestellt werden. In dieser Reaktion sollten Reaktionsbedingungen zum Erhalt eines Produkts mit niedrigem Molekulargewicht angewandt werden. Zum Beispiel sollte die Menge an Säure kleiner sein, wie etwa das 0,001- bis 0,01fache der Mole der Phenolverbindung als Ausgangs­ substanz und der Reaktionszeitraum sollte kürzer sein, wie etwa 1 bis 5 Stunden.
Wenn das Novolakharz-Oligomer mit niedrigem Molekulargewicht als Teil des alkalilöslichen Harzes verwendet wird, ist der Rest des alkalilöslichen Harzes vor­ zugsweise ein Harz mit einem größeren Gewichtsmittel des Molekulargewichts als dieses Harz. Zum Beispiel ist ein Harz mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 2000 oder mehr bevorzugt. Insbesondere ist die gleichzeitige Verwendung eines Novo­ lakharzes, das hauptsächlich einen Anteil mit höherem Molekulargewicht umfasst, zur Verbesserung der Auflösung bevorzugt. Insbesondere ist bevorzugt, dass eine Muster­ fläche des Harzes, die Polymeren mit einem Molekulargewicht von 1000 oder weniger entspricht, 25% oder weniger, stärker bevorzugt 20% oder weniger, der gesamten Musterfläche ausmacht, ausgenommen die Fläche für die nicht umgesetzte Phenolverbindung als Ausgangssubstanz. Die Musterfläche bezieht sich hier auf eine mit GPC mit einem UV-Detektor bei 254 nm gemessene Fläche. Das Molekulargewicht bezieht sich hier auf einen unter Verwendung von Polystyrol als Standard, wie vorstehend beim Gewichtsmittel des Molekulargewichts beschrieben, gemessenen Wert. Das vorstehend beschriebene Novolakharz, das hauptsächlich einen Anteil mit höherem Molekulargewicht umfasst, kann zum Beispiel durch Fraktionierung eines durch die Kondensationsreaktion erhaltenen Novolakharzes hergestellt werden. Zum Durchführen der Fraktionierung verwendbare Verfahren schließen ein: ein Verfahren, in dem ein Novolakharz in einem guten Lösungsmittel gelöst und dann die Lösung in Wasser gegossen wird, um den Anteil mit höherem Molekulargewicht auszufällen; und ein Verfahren, in dem die Lösung mit einem schlechten Lösungsmittel, wie Pentan, Hexan oder Heptan, gemischt und die untere Schicht, die hauptsächlich die Fraktion mit höherem Molekulargewicht enthält, abgetrennt wird. Beispiele des guten Lösungsmittels schließen Alkohole, wie Methanol und Ethanol, Ketone, wie Aceton, Methylethylketon und Methylisobutylketon, Glycolether, wie Ethylcellosolve, Glycoletherester, wie Ethylcellosolveacetat, oder Ether, wie Tetrahydrofuran, ein. Vorzugsweise weist das Novolakharz, das hauptsächlich einen Anteil mit höherem Molekulargewicht umfasst, ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 5000 oder mehr, insbesondere 6000 oder mehr, auf.
Polyvinylphenol und sein teilweise alkylverethertes Produkt können ebenfalls als alkalilösliches Harz verwendet werden. Diese können auch zusammen mit einem Novo­ lakharz verwendet werden. Während die Stellungsbeziehung zwischen der Vinylgruppe und der Hydroxylgruppe im Vinylphenol als aufbauender Bestandteil des Polyvinylphe­ nols nicht besonders beschränkt ist, ist üblicherweise die Vinylgruppe in para-Stellung der Hydroxylgruppe. Polyvinylphenol kann zum Beispiel durch Hydrolyse von Poly(tert- butoxystyrol) hergestellt werden, das durch Polymerisation von tert-Butoxystyrol erhalten wurde. Produkte mit verschiedenen mittleren Molekulargewichten und Molekularge­ wichtsverteilungen sind im Handel erhältlich, und diese im Handel erhältlichen Produkte können verwendet werden.
Zur Verbesserung der Auflösung ist stärker bevorzugt, ein Polyvinylphenol zu verwenden, in dem die Hydroxylgruppen teilweise alkylverethert sind. Beispiele der Verfahren zum Erhalt von teilweise alkylverethertem Polyvinylphenol schließen ein Verfahren ein, in dem Polyvinylphenol und ein Alkylhalogenid in Gegenwart von Alkali, wie Kaliumcarbonat oder Natriumcarbonat, umgesetzt weiden, wie in JP-A-7-295220 beschrieben. Alkylreste als aufbauende Bestandteile der Alkylether können jene mit etwa 1 bis 4 Kohlenstoffatome sein, wie Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Isopropyl- und Butylgruppen. Das Verhältnis an Alkylether (alkylverethertes Verhältnis) unter den Hydroxylgruppen im Polyvinylphenol beträgt allgemein bis zu etwa 35 mol-% und vorzugsweise 10 mol-% oder mehr.
Das Vernetzungsmittel kann jedes sein, das eine Vernetzung des alkalilöslichen Harzes, wie Novolakharz oder Polyinylphenol, ergibt. Beispiele davon schließen Epoxy­ verbindungen, Verbindungen mit einer Methylolgruppe und Verbindungen mit einer Methylolalkylethergruppe ein. Epoxyvernetzungsmittel sind allgemein Phenolverbindun­ gen mit geringerem Molekulargewicht, wie Bisphenol A, oder ein Oligomer von Novo­ lakharz, in dem die phenolische Hydroxylgruppe in Glycidylether umgewandelt ist.
Beispiele der Vernetzungsmittel mit einer Methylolgruppe oder einer Methylolal­ kylethergruppe schließen Melaminverbindungen und Guanaminverbindungen der folgen­ den Formel (II) ein:
in der R1 einen Rest -NR6R7 oder einen Arylrest darstellt, mindestens einer der Reste R2, R3, R4, R5, R6 und R7 unabhängig einen Rest -CH2OR8 darstellt, wobei R8 ein Wasser­ stoffatom oder einen Alkylrest darstellt, und die restlichen Reste R2, R3, R4, R5, R6 und R7 Wasserstoffatome darstellen. Der Arylrest ist typischerweise eine Phenyl-, 1-Naphthyl- oder 2-Naphthylgruppe. Diese Phenyl- und Naphthylgruppen können einen Substituenten, wie einen Alkyl-, Alkoxyrest oder ein Halogenatom, aufweisen. Der Alkyl- und Alkoxyrest kann etwa 1 bis 6 Kohlenstoffatome aufweisen. Der durch R8 dargestellte Alkylrest ist allgemein eine Methyl- oder Ethylgruppe, insbesondere eine Methylgruppe.
Beispiele der Melaminverbindungen der Formel (II), d. h. Verbindungen der fol­ genden Formel (III):
in der R2 R3, R4, R5, R6 und R7 die vorstehend angegebene Bedeutung haben, schließen Hexamethylolmelamin, Pentamethylolmelamin, Tetramethylolmelamin, Hexamethoxy­ methylmelamin, Pentamethoxymethylmelamin, Tetramethoxymethylmelamin und Hexa­ ethoxymethylmelamin ein. Beispiele der Guanaminverbindungen der Formel (II), d. h. Verbindungen der Formel (II), in der R1 ein Arylrest ist, schließen Tetramethylolbenzo­ guanamin, Tetramethoxymethylbenzoguanamin, Trimethoxymethylbenzoguanamin und Tetraethoxymethylbenzoguanamin ein.
Zusätzlich zu vorstehenden können auch Verbindungen mit einer Methylolgruppe oder einem Methylolalkyletherrest, wie die nachstehend aufgeführten, als Vernetzungs­ mittel verwendet werden:
  • a) 2,6-Bis(hydroxymethyl)-4-methylphenol,
  • b) 4-tert-Butyl-2,6-bis(hydroxymethyl)phenol,
  • c) 5-Ethyl-1,3-bis(hydroxymethyl)perhydro-1,3,5-triazin-2-on (Freiname: N-Ethyldimethyloltriazon) oder sein Dimethylether,
  • d) Dimethyloltrimethylenharnstoff oder sein Dimethylether,
  • e) 3,5-Bis(hydroxymethyl)perhydro-1,3,5-oxadiazin-4-on (Freiname: N-Dimethyloluron) oder sein Dimethylether,
  • f) Tetramethylolglyoxaldiurein oder sein Tetramethylether.
und
Verbindungen (c) bis (f), in denen die Methylgruppe durch einen anderen Alkylrest ersetzt ist.
In den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen sind eine N-substituierte Succin­ imidverbindung der vorstehenden Formel (I) und ein anderer Säuregenerator als sie zusätzlich zusammen mit dem alkalilöslichen Harz und dem vorstehend beschriebenen Vernetzungsmittel vorhanden.
In der Formel (I) ist R ein Sulfonsäurerest und kann insbesondere ein Alkylrest, ein alicyclischer Kohlenwasserstoffrest, ein Arylrest oder eine Camphergruppe sein. Der Al­ kylrest kann hier unsubstituiert oder substituiert sein. Er kann etwa 1 bis 10 Kohlen­ stoffatome aufweisen. Wenn er 3 oder mehr Kohlenstoffatome aufweist, kann er linear oder verzweigt sein. Beispiele der Reste, die ein Substituent am Alkylrest sein können, schließen einen Alkoxyrest, ein Halogenatom, eine Nitrogruppe, einen alicyclischen Kohlenwasserstoffrest und einen Arylrest ein. Der Alkoxyrest als Substituent am Alkyl­ rest kann etwa 1 bis 4 Kohlenstoffatome aufweisen. Beispiele des Halogenatoms schließen Fluor-, Chlor- und Bromatome ein. Der durch R dargestellte alicyclische Kohlen­ wasserstoffrest oder alicyclische Kohlenwasserstoffrest als Substituent am durch R wie­ dergegebenen Alkylrest bezieht sich auf einen einwertigen Rest, der einen alicyclischen Ring mit einer Einfachbindung zum Binden an einen anderen Rest aufweist, und kann etwa 5 bis 12 Kohlenstoffatome aufweisen. Typischerweise schließt dieser alicyclische Kohlenwasserstoffrest Cycloalkylreste und insbesondere Cyclopentyl-, Cyclohexyl- und Methylcyclohexylgruppen ein. Der durch R wiedergegebene Arylrest oder Arylrest als Substituent am durch R wiedergegebenen Alkylrest bezieht sich auf einen einwertigen Rest, der einen aromatischen Ring mit einer Einfachbindung zum Binden an einen anderen Rest aufweist. Typische Arylreste schließen Phenyl- und Naphthylgruppen ein. Diese aromatischen Ringe, wie Phenyl- und Naphthylgruppen, können unsubstituiert oder substituiert sein. Beispiele der Reste, die ein Substituent am Arylrest sein können, schließen einen Alkylrest mit etwa 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, einen Alkoxyrest mit etwa 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und ein Halogenatom, wie Fluor-, Chlor- und Bromatom, und eine Nitrogruppe ein. Beispiele des mit einem Arylrest substituierten Alkylrests, wobei ein solcher Rest Aralkylrest genannt wird, schließen Benzyl- und Phenethylgruppen ein. Die durch R dargestellte Camphergruppe bezieht sich auf einen von Campher abgeleiteten einwertigen Rest. Insbesondere ist eine 10-Camphergruppe, d. h. eine Gruppe, gebildet durch Abspalten der Sulfonsäuregruppe von 10-Camphersulfonsäure, bevorzugt.
Spezielle Beispiele der N-substituierten Succinimidverbindung der Formel (I) schließen folgende Verbindungen ein:
N-(Ethylsulfonyloxy)succinimid,
N-(Isopropylsulfonyloxy)succinimid,
N-(Butylsulfonyloxy)succinimid,
N-(Hexylsulfonyloxy)succinimid,
N-(Trifluormethylsulfonyloxy)succinimid,
N-(Chlormethylsulfonyloxy)succinimid,
N-(Cyclohexylmethylsulfonyloxy)succinimid,
N-(Benzylsulfonyloxy)succinimid,
N-(Cyclohexylsulfonyloxy)succinimid,
N-(Phenylsulfonyloxy)succinimid,
N-(p- oder o-Tolylsulfonyloxy)succinimid,
N-(2,5-Xylylsulfonyloxy)succinimid,
N-(4-Ethylphenylsulfonyloxy)succinimid,
N-(2,4,6-Trimethylphenylsulfonyloxy)succinimid,
N-(2,4,6-Triisopropylphenylsulfonyloxy)succinimid,
N-(4-Methoxyphenylsulfonyloxy)succinimid,
N-(4-Chlorphenylsulfonyloxy)succinimid,
N-(2,4,5-Trichlorphenylsulfonyloxy)succinimid,
N-(2- oder 4-Nitrophenylsulfonyloxy)succinimid,
N-(4-Methoxy-2-nitrophenylsulfonyloxy)succinimid,
N-(1-Naphthylsulfonyloxy)succinimid und
N-(10-Camphersulfonyloxy)succinimid.
Die N-substituierte Succinimidverbindung der Formel (I) dient als Säuregenerator bei Belichtung mit fernen Ultraviolettstrahlen, Belichtung mit Elektronenstrahlen und Belichtung mit Röntgenstrahlen, ist aber nicht empfindlich gegenüber Licht mit einer Wellenlänge von mehr als 300 nm, wie i-Strahlen mit einer Wellenlänge von 365 nm. Um eine Empfindlichkeit gegenüber Licht mit einer längeren Wellenlänge zu erhalten, wird ein gegenüber Strahlung mit einer solchen Wellenlänge empfindlicher Säuregenerator, wie ein in JP-A-9-222725 beschriebener Oximsäuregenerator, zugegeben. Bevorzugte Säuregeneratoren zur Verwendung in Kombination mit einer N-substituierten Succin­ imidverbindung der Formel (I) schließen Oximsulfonatverbindungen der folgenden For­ mel (IV) ein:
in der R11 einen unsubstituierten oder substituierten Alkylrest, einen alicyclischen Koh­ lenwasserstoffrest, einen Arylrest oder eine Camphergruppe darstellt und R12, R13 und R14 unabhängig ein Wasserstoff-, Halogenatom, einen Alkyl-, Alkoxy- oder alkylsubsti­ tuierten Aminorest darstellen.
R11 in der Formel (IV) ist auch ein Sulfonsäurerest. Ähnliche Reste zu den vor­ stehend in Verbindung mit R in der Formel (I) beschriebenen können R11 in der Formel (IV) sein. Zusätzlich sind R12, R13 und R14 in der Formel (IV) Substituenten an der Phe­ nylgruppe und können ein Wasserstoff-, Halogenatom, ein Alkyl-, Alkoxy- oder alkyl­ substituierter Aminorest sein. Das Halogenatom schließt hier ein Fluor-, Chlor- und Bromatom ein. Die Alkyl- und Alkoxyreste können etwa 1 bis 4 Kohlenstoffatome auf­ weisen. Der alkylsubstituierte Aminorest kann ein Monoalkylamino- oder Dialkylamino­ rest sein, wobei der Alkylrest etwa 1 bis 6 Kohlenstoffatome aufweisen kann.
Beispiele der Oximsulfonatverbindung der Formel (IV) schließen die nachstehend durch ihre chemischen Namen oder die entsprechende chemische Strukturformel aufge­ führten Verbindungen ein:
(IVa) α-(Hexylsulfonyloxyimino)-4-methoxybenzylcyanid,
(IVb) α-(Trifluormethylsulfonyloxyimino)-4-methoxybenzylcyanid,
(IVc) α-(p-Tolylsulfonyloxyimino)-4-methoxybenzylcyanid,
(IVd) α-(1-Naphthylsulfonyloxyimino)-4-methoxybenzylcyanid,
(IVe) α-(2-Naphthylsulfonyloxyimino)-4-methoxybenzylcyanid,
(IVf) α-(p-Tolylsulfonyloxyimino)-4-diethylaminobenzylcyanid,
(IVg) α-(p-Tolylsulfonyloxyimino)-3,4-dimethoxybenzylcyanid,
Auch wenn Belichtung mit fernen Ultraviolettstrahlen, Elektronenstrahlen oder Röntgenstrahlen, gegen die die N-substituierte Succinimidverbindung der Formel (I) empfindlich ist, verwendet wird, ist bevorzugt, einen anderen Säuregenerator zum Erhö­ hen der Empfindlichkeit des Resists zuzugeben. Beispiele eines solchen für ferne Ultra­ violettstrahlen, Elektronenstrahlen oder Röntgenstrahlen empfindlichen Säuregenerators schließen Oniumsalzverbindungen, organische Halogenverbindungen, insbesondere Ha­ logenalkyl-s-triazinverbindungen, Sulfonverbindungen und Sulfonatverbindungen ein. Spezielle Beispiele schließen folgende Verbindungen ein:
  • 1. Oniumsalzverbindungen:
    Diphenyljodoniumtrifluormethansulfonat,
    4-Methoxyphenylphenyljodoniumhexafluorantimonat,
    4-Methoxyphenylphenyljodoniumtrifluormethansulfonat,
    Bis(4-tert-butylphenyl)jodoniumtetrafluorborat,
    Bis(4-tert-butylphenyl)jodoniumhexafluorphosphat,
    Bis(4-tert-butylphenyl)jodoniumhexafluorantimonat,
    Bis(4-tert-butylphenyl)jodoniumtrifluormethansulfonat,
    Triphenylsulfoniumhexafluorphosphat,
    Triphenylsulfoniumhexafluorantimonat,
    Triphenylsulfoniumtrifluormethansulfonat,
    4-Methoxyphenyldiphenylsulfoniumhexafluorantimonat,
    4-Methoxyphenyldiphenylsulfoniumtrifluormethansulfonat,
    p-Tolyldiphenylsulfoniumtrifluormethansulfonat,
    2,4,6-Trimethylphenyldiphenylsulfoniumtrifluormethansulfonat,
    4-tert-Butylphenyldiphenylsulfoniumtrifluormethansulfonat,
    4-Phenylthiophenyldiphenylsulfoniumhexafluorphosphat,
    4-Phenylthiophenyldiphenylsulfoniumhexafluorantimonat,
    1-(2-Naphthoylmethyl)thioraniumhexafluorantimonat,
    1-(2-Naphthoylmethyl)thioraniumtrifluormethansulfonat,
    4-Hydroxy-1-naphthyldimethylsulfoniumhexafluorantimonat und
    4-Hydroxy-1-naphthyldimethylsulfoniumtrifluormethansulfonat.
  • 2. Organische Halogenverbindungen:
    2-Methyl-4,6-bis(trichlormethyl)-1,3,5-triazin,
    2,4,6-Tris(trichlormethyl)-1,3,5-triazin,
    2-Phenyl-4,6-bis(trichlormethyl)-1,3,5-triazin,
    2-(4-Chlorphenyl)-4,6-bis(trichlormethyl)-1,3,5-triazin,
    2-(4-Methoxyphenyl)-4,6-bis(trichlormethyl)-1,3,5-triazin,
    2-(4-Methoxy-1-naphthyl)-4,6-bis(trichlormethyl)-1,3,5-triazin,
    2-(Benzo[d][1,3]-dioxolan-5-yl)-4,6-bis(trichlormethyl)-1,3,5-triazin,
    2-(4-Methoxystyryl)-4,6-bis(trichlormethyl)-1,3,5-triazin,
    2-(3,4,5-Trimethoxystyryl)-4,6-bis(trichlormethyl)-1,3,5-triazin,
    2-(3,4-Dimethoxystyryl)-4,6-bis(trichlormethyl)-1,3,5-triazin,
    2-(2,4-Dimethoxystyryl)-4,6-bis(trichlormethyl)-1,3,5-triazin,
    2-(2-Methoxystyryl)-4,6-bis(trichlormethyl)-1,3,5-triazin,
    2-(4-Butoxystyryl)-4,6-bis(trichlormethyl)-1,3,5-triazin und
    2-(4-Pentyloxystyryl)-4,6-bis(trichlormethyl)-1,3,5-triazin.
  • 3. Sulfonverbindungen:
    Diphenyldisulfon,
    Di-p-tolyldisulfon,
    Bis(phenylsulfonyl)diazomethan,
    Bis(4-chlorphenylsulfonyl)diazomethan,
    Bis(p-tolylsulfonyl)diazomethan,
    Bis(4-tert-butylphenylsulfonyl)diazomethan,
    Bis(2,4-xylylsulfonyl)diazomethan,
    Bis(cyclohexylsulfonyl)diazomethan und
    (Benzoyl)(phenylsulfonyl)diazomethan.
  • 4. Sulfonatverbindungen:
    1-Benzoyl-1-phenylmethyl-p-toluolsulfonat (allgemeiner Name: Benzointosylat),
    2-Benzoyl-2-hydroxy-2-phenylethyl-p-toluolsulfonat (allgemeiner Name: α-Methy­ lolbenzointosylat),
    1,2,3-Benzoltriyltrismethansulfonat,
    2,6-Dinitrobenzyl-p-toluolsulfonat,
    2-Nitrobenzyl-p-toluolsulfonat,
    4-Nitrobenzyl-p-toluolsulfonat,
    N-(Trifluormethylsulfonyloxy)phthalimid,
    N-(Trifluormethylsulfonyloxy)-5-norbornen-2,3-dicarboximid,
    N-(Trifluormethylsulfonyloxy)naphthalimid und
    N-(10-Camphersulfonyloxy)naphthalimid.
Zusätzlich wird in einem Resist des chemischen Verstärkungstyps, in dem von der katalytischen Wirkung einer aus einem Säuregenerator erzeugten Säure Gebrauch gemacht wird, durch Inaktivierung der Säure eine Verschlechterung der Eigenschaften bewirkt, wenn zwischen der Musterbildungsbelichtung und der Härtung nach Belichtung längere Zeit verstreicht. Um eine solche Inaktivierung der Säure, die durch Stehenlassen nach Bestrahlung bewirkt wird, zu vermeiden, ist bekannt, eine stickstoffhaltige basische organische Verbindung als Quencher zu verwenden. In der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung einer stickstoffhaltigen basischen organischen Verbindung als Quencher auch zur Verringerung der Temperaturabhängigkeit der Härtung nach Belichtung und zum Hemmen der Reaktion im nicht belichteten Teil durch Verringerung der Diffusion der Säure zur Verbesserung der Stabilität wirksam. Spezielle Beispiele der stickstoffhaltigen basischen organischen Verbindung schließen Verbindungen der folgenden Formeln ein:
wobei R21, R22, R23, R24 und R25 unabhängig ein Wasserstoffatom, einen Alkylrest, der gegebenenfalls mit einer Hydroxylgruppe substituiert sein kann, einen Cycloalkyl-, Aryl- oder Alkoxyrest darstellen und A einen Alkylenrest, eine Carbonyl- oder Iminogruppe darstellt. Die durch R21 bis R25 dargestellten Alkyl- und Alkoxyreste können Reste mit etwa 1 bis 6 Kohlenstoffatomen sein: Der Cycloalkylrest kann ein Rest mit etwa 5 bis 10 Kohlenstoffatomen sein. Der Arylrest kann ein Rest mit etwa 6 bis 10 Kohlenstoffatomen sein. Der durch A dargestellte Alkylenrest kann ein Rest mit etwa 1 bis 6 Kohlen­ stoffatomen und linear oder verzweigt sein.
In der erfindungsgemäßen Resistzusammensetzung liegt die Menge des alkalilösli­ chen Harzes vorzugsweise in einem Bereich von etwa 50 bis 95 Gew.-%, stärker bevor­ zugt etwa 70 bis 95 Gew.-%, die Menge des Vernetzungsmittels vorzugsweise in einem Bereich von etwa 0,1 bis 30 Gew.-%, die Menge der N-substituierten Succinimidverbin­ dung der Formel (I) vorzugsweise im Bereich von etwa 1 bis 30 Gew.-%, stärker bevor­ zugt etwa 2 bis 20 Gew.-%, und die Menge eines anderen Säuregenerators, der nicht die N-substituierte Succinimidverbindung ist, vorzugsweise im Bereich von etwa 0,5 bis 20 Gew.-%, bezogen auf den gesamten Feststoffgehalt in der Zusammensetzung. Wenn die Menge des Vernetzungsmittels zu klein ist, ist die Wirkung durch Vernetzung nach Be­ strahlen und Härtung nach Belichtung nicht ausreichend. Andererseits kann, wenn die Menge zu groß ist, die Grundeigenschaft, wie Auflösung, verringert werden. Die Menge des Novolakharzes mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 900 oder we­ niger, die gegebenenfalls als Teil des alkalilöslichen Harzes verwendet wird, liegt vor­ zugsweise im Bereich von etwa 5 bis 50 Gew.-%, bezogen auf den gesamten Feststoff­ gehalt in der Zusammensetzung. Die Menge eines solchen Novolakharzes mit geringerem Molekulargewicht ist ein Teil der Menge des alkalilöslichen Harzes. Die Menge der stickstoffhaltigen basischen organischen Verbindung, die gegebenenfalls als Quencher verwendet wird, liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 0,01 bis 1 Gew.-%, bezogen auf den gesamten Feststoffgehalt in der Zusammensetzung. Die Resistzusammensetzung kann auch, falls erforderlich, eine kleine Menge verschiedener allgemein auf dem Fachgebiet verwendeter Zusätze, wie ein anderes Harz als das vorstehend beschriebene alkalilösliche Harz, oder einen Farbstoff, enthalten.
Eine Resistlösung wird durch Lösen der vorstehend beschriebenen Bestandteile in einem Lösungsmittel hergestellt. Hierbei kann jegliches Lösungsmittel verwendet werden, das alle Bestandteile löst, geeignete Trocknungsgeschwindigkeit aufweist und nach Verdampfen des Lösungsmittels einen gleichmäßigen und glatten Film ergibt, und es kann ein allgemein auf dem Fachgebiet verwendetes Lösungsmittel sein. Beispiele des Lösungsmittels schließen Glycoletherester, wie Ethylcellosolveacetat, Methylcellosolveacetat, Propylenglycolmonomethyletheracetat und Propylenglycol­ monoethyletheracetat, Glycolether, wie Ethylcellosolve, Methylcellosolve, Propylen­ glycolmonomethylether und Propylenglycolmonoethylether, Ester, wie Milchsäure­ ethylester, Essigsäurebutylester, Essigsäureamylester und Brenztraubensäureethylester, Ketone, wie Methylamylketon und Cyclohexanon, und cyclische Ester, wie γ- Butyrolacton, ein. Diese Lösungsmittel können unabhängig oder als Gemisch von zwei oder mehreren davon verwendet werden. Die Menge des Lösungsmittels kann so eingestellt werden, dass zum Beispiel die gesamte Feststoffkonzentration in der Resistlösung etwa 5 bis 50 Gew.-% beträgt, wenn die Auftragbarkeit usw. in Betracht gezogen wird.
Die auf diese Weise hergestellte negativ arbeitende Resistzusammensetzung wird in üblicher Weise, wie z. B. Schleuderbeschichten auf ein Substrat, z. B. einen Siliciumwafer, aufgetragen, um einen Resistfilm zu bilden. Der Film wird dann zur Musterbildung belichtet. Die Belichtung zur Musterbildung wird unter Verwendung von sichtbarem Licht mit geringerer Wellenlänge oder nahen Ultraviolettstrahlen durchgeführt, wie g-Strahlen mit einer Wellenlänge von 468 nm, i-Strahlen mit einer Wellenlänge von 365 nm; fernen Ultraviolettstrahlen, wie KrF-Exzimerlaser mit einer Wellenlänge von 248 nm und ArF-Exzimerlaser mit einer Wellenlänge von 193 nm; Vakuumultraviolettstrahlen, wie F2-Exzimerlaser; weiche Röntgenstrahlen mit einer Wellenlänge von 13 nm; Elektronenstrahlen und Röntgenstrahlen. Nach Belichtung zur Musterbildung wird der Film einem Härten nach Belichten ausgesetzt, um eine Vernetzungsreaktion zu bewirken, und mit einem alkalischen Entwickler entwickelt. Es können verschiedene auf diesem Fachgebiet verwendete alkalische Entwickler eingesetzt werden. Beispiele des allgemein verwendeten Entwicklers schließen eine wässrige Lösung von Tetramethylammoniumhydroxid oder (2-Hydroxyethyl)trimethylammonium-hydroxid (Freiname: Cholin) ein.
Die vorliegende Erfindung wird im einzelnen durch die Beispiele beschrieben, die in keiner Weise als Einschränkung des Bereichs der vorliegenden Erfindung aufgefaßt werden sollten. In den Beispielen sind Angaben in Prozent und Anteile, die zu verwendende Gehalte oder Mengen wiedergeben, wenn nicht anders angegeben, auf das Gewicht bezogen.
Synthesebeispiel 1 (Herstellung von teilweise ethylverethertem Polyvinylphenol)
In einen absperrbaren 1-l-Kolben mit einem Bodenabsperrhahn, der mit einem Kühler und einem Rührer augestattet war, wurden 25,0 g Poly(p-vinylphenol) (Handels­ name: "S2P"), hergestellt von Maruzen Petrochemical Co., Ltd., und 100 g Aceton ein­ gebracht. Diese wurden gerührt, um eine Lösung zu erhalten. Zur Lösung wurden 11,5 g wasserfreies Kaliumcarbonat und 6,49 g Ethyljodid gegeben. Das Gemisch wurde bis zur Rückflußtemperatur erwärmt und der Rückflußzustand 13 Stunden gehalten. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wurde die Reaktionslösung filtriert. Das Filtrat wurde mit 200 g Methylisobutylketon kombiniert, jeweils sechsmal mit 0,5%iger wässriger Oxalsäurelösung und sechsmal mit ionenausgetauschtem Wasser gewaschen und es wurde eine Phasentrennung durchgeführt. Die erhaltene ölige Phase wurde unter Verwendung eines Verdampfers auf 71,4 g konzentriert, mit 1500 g Propylenglycolmonomethylether­ acetat vereinigt und weiter konzentriert, wobei 70,4 g einer Harzlösung erhalten wurden. Die Feststoffkonzentration der Harzlösung betrug 24,8%, bestimmt durch den Ge­ wichtsverlust beim Erwärmungsverfahren. Das Ethylveretherungsverhältnis der Hydro­ xylgruppen in Polyvinylphenol betrug 20,08%, bestimmt durch kernmagnetische Reso­ nanz (NMR)-Messung. Das Harz wies ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 4780 auf und wurde als Harz Es bezeichnet.
Synthesebeispiel 2 (Herstellung von m-Cresolnovolakharz)
In einen mit einem Rückflußkühler, Rührer und Thermometer ausgestatteten 1-l- Vierhalskolben wurden 218,3 g m-Cresol, 10,1 g Oxalsäuredihydrat, 68 g 90%ige wässrige Essigsäurelösung und 202 g Methylisobutylketon eingebracht. Das Gemisch wurde auf 80°C erwärmt. Zum Gemisch wurden 113,0 g 37%ige wässrige Formalde­ hydlösung innerhalb 1 Stunde getropft. Dann wurde das Gemisch auf Rückflußtemperatur erwärmt und der Rückflußzustand 12 Stunden gehalten. Die erhaltene Reaktionslösung wurde mit Methylisobutylketon verdünnt, mit Wasser gewaschen und danach getrocknet, wobei eine Methylisobutylketonlösung erhalten wurde, die 50,3% eines Novolakharzes enthielt. In einen 5-l-Kolben mit Bodenverschluß wurden 100 g der Harzlösung einge­ bracht, die mit 259 g Methylisobutylketon verdünnt, mit 258 g Heptan vereinigt und bei 60°C gerührt wurde. Nach Stehenlassen der Lösung wurde eine Phasentrennung durchgeführt, wobei eine Novolakharzlösung als untere Schicht erhalten wurde. Die erhaltene Novolakharzlösung der unteren Schicht wurde mit 2-Heptanon verdünnt und konzentriert, wobei eine 2-Heptanonlösung erhalten wurde, die 35,3% des Novolakharzes enthielt. Das Novolakharz wies ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von etwa 9340, ein Musterflächenverhältnis, das dem Teil mit einem Molekulargewicht von 900 oder weniger entsprach, von etwa 3, 3%, gemessen mit GPC-Muster, auf und wurde als Harz MC bezeichnet.
Synthesebeispiel 3 (Herstellung von m-/p-Cresolnovolakharz)
In einen mit einem Rückflußkühler, Rührer und Thermometer ausgestatteten 5-l- Vierhalskolben wurden 580,2 g m-/p-Cresol, das 61,5% m-Cresol enthielt, 14,5 g p- Cresol, 28,1 g Oxalsäuredihydrat, 187,2 g 90%ige wässrige Essigsäurelösung und 553,1 g 2-Heptanon eingebracht. Das Gemisch wurde auf 80°C erwärmt. Zu dem Gemisch wurden 344,7 g 37%ige wässrige Formaldehydlösung innerhalb 1 Stunde getropft. Dann wurde das Gemisch auf Rückflußtemperatur erwärmt und der Rückflußzustand 12 Stunden ge­ halten. 259,3 g der so erhaltenen Reaktionslösung wurden mit 51,9 g 2-Heptanon ver­ dünnt, mit Wasser gewaschen und danach getrocknet, wobei 190,1 g 2-Heptanonlösung erhalten wurden, die 39,96% eines Novolakharzes enthielt. Das Novolakharz wies ein Ge­ wichtsmittel des Molekulargewichts von etwa 22000, ein Musterflächenverhältnis, das dem Teil mit einem Molekulargewicht von 900 oder weniger entsprach, von etwa 13,3%, gemessen mit GPC-Muster, auf und wurde als Harz MP bezeichnet.
Synthesebeispiel 4 (Herstellung von Novolakharz mit niedrigem Molekulargewicht)
In einen mit einem Rückflußkühler, Rührer und Thermometer ausgestatteten 1 l- Vierhalskolben wurden 1081 g m-Cresol, 14,5 g p-Cresol und 2,52 g Oxalsäuredihydrat eingebracht. Das Gemisch wurde auf 80°C erwärmt. Zum Gemisch wurden 242,2 g 37%ige wässrige Formaldehydlösung innerhalb 1 Stunde getropft. Dann wurde das Gemisch auf Rückflußtemperatur erwärmt und der Rückflußzustand 3 Stunden gehalten. Die erhaltene Reaktionslösung wurde durch Erwärmen auf 110°C unter verringertem Druck von 200 Torr konzentriert und dann weiter durch Erwärmen bis auf 145°C unter einem reduzierten Druck von 15 Torr konzentriert. Die so erhaltene Lösung wurde mit 2- Heptanon verdünnt und mit Wasser gewaschen und danach getrocknet, wobei eine 2- Heptanonlösung erhalten wurde, die 36,1% eines Novolakharzes enthielt. Das Novolakharz wies ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von etwa 510 auf und wurde als Harz L bezeichnet.
Beispiele 1-5 und Vergleichsbeispiele 1-4
Die nachstehend gezeigten Bestandteile wurden gemischt, vollständig gelöst und mit einem Fluorharzfilter mit einem Porendurchmesser von 0,2 µm filtriert, um eine Resistlösung herzustellen.
AL=L<Harz
(Feststoffgehalt und Name: siehe Tabelle 1) 10 Teile
AL=L<Vernetzungsmittel:
Hexamethoxymethylmelamin 0,75 Teile
AL=L<Säuregenerator:
α-(p-Tolylsulfonyloxyimino)-4-methoxybenzylcyanid 0,2 Teile
AL=L<Zusatz:
N-(10-Camphersulfonyloxy)succinimid siehe Tabelle 1
Quencher: 1,3-Di(4-pyridyl)propan 0,01 Teil
Lösungsmittel (Name: siehe Tabelle 1) 50 Teile*
* Die Menge des Lösungsmittels schloß einen Teil aus der Harzlösung ein.
In Tabelle 1 waren die Bedeutungen der Abkürzungen, die in den Spalten "Harz" und "Lösungsmittel" beschrieben sind, folgende:
Harz ES: Teilweise ethylverethertes Polyvinylphenol mit einem Ethylveretherungs­ verhältnis von 20,08%, erhalten in Synthesebeispiel 1.
Harz MC: Novolakharz mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von etwa 9430, erhalten in Synthesebeispiel 2.
Harz MP: Novolakharz mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von etwa 22200, erhalten in Synthesebeispiel 3.
Harz L: Novolakharz mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von etwa 510, erhalten in Synthesebeispiel 4.
Lösungsmittel PGMEA: Propylenglycolmonomethyletheracetat.
Lösungsmittel MAK: 2-Heptanon (anderer Name: Methylamylketon).
Auf die mit Hexamethyldisilazan (HMDS) behandelten Siliciumwafer wurden die vorstehend erhaltenen Resistlösungen schleuderbeschichtet, so dass die Filmdicke nach dem Trocknen 1,06 µm betrug. Vorhärten wurde bei 100°C für 60 Sekunden auf einer direkten heißen Platte durchgeführt. Die Wafer, auf denen die Resistfilme auf diese Weise gebildet worden waren, wurden durch ein Linien-und-Abstands-Muster mit verschiedenen Größen unter stufenweisem Ändern der Belichtungsmenge unter Verwendung eines i- Strahlen-Schrittgeräts "NSR 2005i9C" (NA = 0,57, σ = 0,60), hergestellt von Nikon, belichtet. Dann wurde die Härtung nach Belichtung bei 110°C für 60 Sekunden auf einer heißen Platte durchgeführt. Die Tauchentwicklung wurde mit 2,38%iger wässriger Te­ tramethylammoniumhydroxidlösung für 60 Sekunden durchgeführt. Die nach Entwick­ lung erhaltenen Muster wurden unter einem Rasterelektronenmikroskop untersucht und die effektive Empfindlichkeit und Auflösung der jeweiligen Zusammensetzungen mit dem nachstehend gezeigten Verfahren bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Effektive Empfindlichkeit: Die Belichtung, die einen Querschnitt von 1 : 1 in einem 0,35 µm Linien-und-Abstands-Muster ergibt.
Auflösung: Die minimale Breite des Linien-und-Abstands-Musters, das durch Belichtung bei der effektiven Empfindlichkeit aufgetrennt werden kann.
Tabelle 1
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Auflösung eines Resists weiter ver­ bessert werden, und daher trägt die Resistzusammensetzung zur Herstellung integrierter Halbleiterschaltungen mit höherem Integrationsgrad bei.

Claims (10)

1. Negativ arbeitende Resistzusammensetzung des chemischen Verstärkungstyps, umfassend ein alkalilösliches Harz, ein Vernetzungsmittel, eine N-substituierte Succinimidverbindung der folgenden Formel (I):
in der R einen unsubstituierten oder substituierten Alkylrest, einen alicyclischen Kohlenwasserstoffrest, einen Arylrest oder eine Camphergruppe darstellt, und einen Säuregenerator, der zur vorstehenden N-substituierten Succinimidverbin­ dung verschieden ist.
2. Negativ arbeitende Resistzusammensetzung des chemischen Verstärkungstyps nach Anspruch 1, in der das alkalilösliche Harz ein Novolakharz mit einem Ge­ wichtsmittel des Molekulargewichts von 900 oder weniger als Teil des alkalilösli­ chen Harzes umfasst.
3. Negativ arbeitende Resistzusammensetzung des chemischen Verstärkungstyps nach Anspruch 2, wobei das alkalilösliche Harz weiter ein Novolakharz umfasst, in dessen GPC-Muster der Musterfläche, die Polymeren mit einem Molekulargewicht von 1000 oder weniger entspricht, 25% oder weniger der gesamten Musterfläche ausmacht, ausgenommen die Fläche für die nicht umgesetzte Phenolverbindung als Ausgangssubstanz, und das ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 5000 oder mehr aufweist.
4. Negativ arbeitende Resistzusammensetzung des chemischen Verstärkungstyps nach Anspruch 1, in der das alkalilösliche Harz Polyvinylphenol oder sein teil­ weise alkylverethertes Produkt umfasst.
5. Negativ arbeitende Resistzusammensetzung des chemischen Verstärkungstyps nach Anspruch 1, in der das Vernetzungsmittel eine Verbindung mit einer Methy­ lolgruppe oder eine Verbindung mit einem Methylolalkyletherrest ist.
6. Negativ arbeitende Resistzusammensetzung des chemischen Verstärkungstyps nach Anspruch 1, in der das Vernetzungsmittel eine Melaminverbindung der fol­ genden Formel (III) ist:
in der mindestens einer der Reste R2, R3, R4, R5, R6 und R7 unabhängig einen Rest -CH2OR8 darstellt, wobei R8 ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest darstellt, und die restlichen Reste R2, R3, R4, R5, R6 und R7 Wasserstoffatome sind.
7. Negativ arbeitende Resistzusammensetzung des chemischen Verstärkungstyps nach Anspruch 1, in der die N-substituierte Succinimidverbindung der Formel (I) ausgewählt ist aus
N-(Ethylsulfonyloxy)succinimid,
N-(Isopropylsulfonyloxy)succinimid,
N-(Butylsulfonyloxy)succinimid,
N-(Hexylsulfonyloxy)succinimid,
N-(Trifluormethylsulfonyloxy)succinimid,
N-(Chlormethylsulfonyloxy)succinimid,
N-(Cyclohexylmethylsulfonyloxy)succinimid,
N-(Benzylsulfonyloxy)succinimid,
N-(Cyclohexylsulfonyloxy)succinimid,
N-(Phenylsulfonyloxy)succinimid,
N-(p- oder o-Tolylsulfonyloxy)succinimid,
N-(2,5-Xylylsulfonyloxy)succinimid,
N-(4-Ethylphenylsulfonyloxy)succinimid,
N-(2,4,6-Trimethylphenylsulfonyloxy)succinimid,
N-(2,4,6-Triisopropylphenylsulfonyloxy)succinimid,
N-(4-Methoxyphenylsulfonyloxy)succinimid,
N-(4-Chlorphenylsulfonyloxy)succinimid,
N-(2,4,5-Trichlorphenylsulfonyloxy)succinimid,
N-(2- oder 4-Nitrophenylsulfonyloxy)succinimid,
N-(4-Methoxy-2-nitrophenylsulfonyloxy)succinimid,
N-(1-Naphthylsulfonyloxy)succinimid und
N-(10-Camphersulfonyloxy)succinimid.
8. Negativ arbeitende Resistzusammensetzung des chemischen Verstärkungstyps nach Anspruch 1, in der der Säuregenerator, der zur N-substituierten Succin­ imidverbindung der Formel (I) verschieden ist, eine Oximsulfonatverbindung der folgenden Formel (IV) umfasst:
in der R11 einen unsubstituierten oder substituierten Alkylrest, einen alicyclischen Kohlenwasserstoffrest, einen Arylrest oder eine Camphergruppe darstellt und R12, R13 und R14 unabhängig ein Wasserstoff-, Halogenatom, einen Alkyl-, Alkoxy- oder alkylsubstituierten Aminorest darstellen.
9. Negativ arbeitende Resistzusammensetzung des chemischen Verstärkungstyps nach Anspruch 1, in der der Säuregenerator, der zur N-substituierten Succin­ imidverbindung der Formel (I) verschieden ist, weiter eine gegenüber fernen Ul­ traviolettstrahlen, Elektronenstrahlen oder Röntgenstrahlen empfindliche Verbin­ dung umfasst.
10. Negativ arbeitende Resistzusammensetzung des chemischen Verstärkungstyps nach Anspruch 1, die weiter eine stickstoffhaltige basische organische Verbindung als Quencher umfasst.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001264968A (ja) * 2000-03-23 2001-09-28 Sumitomo Chem Co Ltd ポジ型レジスト組成物
JP2002251014A (ja) * 2001-02-27 2002-09-06 Sumitomo Chem Co Ltd 化学増幅型レジスト組成物
US20050003300A1 (en) * 2001-03-19 2005-01-06 Satoshi Kobayashi Negative photosensitive resin composition and display device using the same
JP4401033B2 (ja) * 2001-03-19 2010-01-20 Azエレクトロニックマテリアルズ株式会社 ネガ型感光性樹脂組成物及びこれを用いた表示デバイス
WO2003045915A1 (fr) 2001-11-30 2003-06-05 Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Compose de bisimide, generateur d'acide et composition de reserve contenant ledit compose, procede de formation de motif au moyen de ladite composition
KR20030063058A (ko) * 2002-01-22 2003-07-28 삼성전자주식회사 네가티브형 포토레지스트 및 이를 사용한 패턴의 형성 방법
JP4410977B2 (ja) * 2002-07-09 2010-02-10 富士通株式会社 化学増幅レジスト材料及びそれを用いたパターニング方法
JP4513965B2 (ja) * 2004-03-31 2010-07-28 日本ゼオン株式会社 感放射線性樹脂組成物
JP2006047940A (ja) * 2004-05-31 2006-02-16 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd レジスト組成物、レジストパターンの形成方法
KR100852381B1 (ko) * 2004-05-31 2008-08-14 도오꾜오까고오교 가부시끼가이샤 레지스트 조성물, 레지스트 패턴의 형성 방법
JP4708113B2 (ja) * 2004-09-13 2011-06-22 東京応化工業株式会社 レジスト組成物、レジストパターン形成方法
KR101619469B1 (ko) * 2014-11-04 2016-05-10 로움하이텍 주식회사 신규한 옥심 에스테르 화합물 및 이를 포함하는 포토레지스트 조성물
KR101655947B1 (ko) * 2016-03-22 2016-09-09 영창케미칼 주식회사 고해상도 및 고아스펙트비를 갖는 KrF 레이저용 네가티브형 포토레지스트 조성물
JP2018091939A (ja) 2016-11-30 2018-06-14 株式会社Adeka ネガ型感光性組成物、その硬化物およびその硬化方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8608528D0 (en) 1986-04-08 1986-05-14 Ciba Geigy Ag Production of positive images
JPH0289454A (ja) * 1988-09-27 1990-03-29 Canon Inc 電話交換システム
DE59309494D1 (de) 1992-05-22 1999-05-12 Ciba Geigy Ag Hochauflösender I-Linien Photoresist mit höherer Empfindlichkeit
TW487827B (en) 1995-10-27 2002-05-21 Sumitomo Chemical Co Process for production succinimide derivative and use thereof
JPH1069082A (ja) * 1996-08-26 1998-03-10 Sumitomo Chem Co Ltd ネガ型レジスト組成物
JP3655030B2 (ja) * 1996-12-10 2005-06-02 東京応化工業株式会社 ネガ型化学増幅型レジスト組成物
JP3985359B2 (ja) * 1998-09-18 2007-10-03 住友化学株式会社 レジスト組成物
KR100672221B1 (ko) * 1999-04-30 2007-01-23 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤 네거티브형 내식막 조성물

Also Published As

Publication number Publication date
TWI252372B (en) 2006-04-01
JP3931482B2 (ja) 2007-06-13
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KR100629098B1 (ko) 2006-09-28
GB0013256D0 (en) 2000-07-19
GB2352304A (en) 2001-01-24
US6569596B1 (en) 2003-05-27
KR20010007144A (ko) 2001-01-26

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