JP2000321771A - ポジ型レジスト組成物 - Google Patents
ポジ型レジスト組成物Info
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- JP2000321771A JP2000321771A JP11127296A JP12729699A JP2000321771A JP 2000321771 A JP2000321771 A JP 2000321771A JP 11127296 A JP11127296 A JP 11127296A JP 12729699 A JP12729699 A JP 12729699A JP 2000321771 A JP2000321771 A JP 2000321771A
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- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
Abstract
を使用する上記ミクロフォトファブリケ−ション本来の
性能向上技術の課題を解決することであり、具体的に
は、現像欠陥の発生が防止され、得られるレジストパタ
ーンプロファイルが優れ、且つコンタクトホールの解像
性が優れたポジ型レジスト組成物を提供すること。 【解決手段】 特定の構造の繰り返し単位を有する、酸
の作用によりアルカリ現像液に対する溶解速度が増加す
る樹脂、活性光線または放射線の照射により酸を発生す
る化合物を含有するポジ型レジスト組成物。
Description
マイクロチップの製造などの超マイクロリソグラフィプ
ロセスやその他のフォトファブリケ−ションプロセスに
使用するポジ型レジスト組成物に関するものである。更
に詳しくは、現像欠陥の発生が防止され、得られるレジ
ストパターンプロファイルが優れ、且つコンタクトホー
ルの解像力が優れたポジ型レジスト組成物に関するもの
である。
ており、超LSIなどの半導体基板の製造に於いてはハ
ーフミクロン以下の線幅から成る超微細パターンの加工
が必要とされるようになってきた。その必要性を満たす
ためにフォトリソグラフィーに用いられる露光装置の使
用波長は益々短波化し、今では、遠紫外線の中でも短波
長のエキシマレーザー光(XeCl、KrF、ArFな
ど)を用いることが検討されるまでになってきている。
この波長領域におけるリソグラフィーのパターン形成に
用いられるものとして、化学増幅系レジストがある。
系、2.5成分系、3成分系の3種類に大別することが
できる。2成分系は、光分解により酸を発生する化合物
(以後、光酸発生剤という)とバインダー樹脂とを組み
合わせている。該バインダー樹脂は、酸の作用により分
解して、樹脂のアルカリ現像液中での溶解性を増加させ
る基(酸分解性基ともいう)を分子内に有する樹脂であ
る。2.5成分系はこうした2成分系に更に酸分解性基
を有する低分子化合物を含有する。3成分系は光酸発生
剤とアルカリ可溶性樹脂と上記低分子化合物を含有する
ものである。
線照射用のフォトレジストに適しているが、その中でさ
らに使用上の要求特性に対応する必要がある。ArF光
源用のフォトレジスト組成物としては、部分的にヒドロ
キシ化したスチレン系樹脂よりもさらに吸収の少ない
(メタ)アクリル系樹脂を光によつて酸を発生する化合
物と組み合わせたフォトレジスト組成物が提案されてい
る。例えば特開平7−199467号、同7−2523
24号などがある。中でも特開平6−289615では
アクリル酸のカルボキシル基の酸素に3級炭素有機基が
エステル結合した樹脂が開示されている。
リル酸エステルやフマル酸エステルを繰り返し単位とす
る酸分解性樹脂が開示されているが、パターンプロファ
イル、基板密着性などが不十分であり、満足な性能が得
られていないのが実情である。
的で脂環式炭化水素部位が導入された樹脂が提案されて
いる。特開平9−73173号、特開平9−90637
号、特開平10−161313号公報には、脂環式基を
含む構造で保護されたアルカリ可溶性基と、そのアルカ
リ可溶性基が酸により脱離して、アルカリ可溶性となら
しめる構造単位を含む酸感応性化合物を用いたレジスト
材料が記載されている。
207069号、同10−274852号公報には、特
定ラクトン構造を有する酸分解性樹脂を含むレジスト組
成物が記載されている。
において、上記のように酸分解性基を含有する樹脂が種
々検討されてきたが、未だ改善の余地が存在した。即
ち、化学増幅系フォトレジストに用いる酸分解性樹脂に
より、プロファイルの形状(プロファイルのトップ形状
が庇状になる)、解像力(特に、コンタクトホールの解
像力)、現像性(現像欠陥やスカムの発生)が劣化する
場合があった。これらを解決するために、さらなるモノ
マー成分を共重合すると感度が劣化してしまうという結
果となった。特に、現像欠陥を如何に改良するかという
指針がないのが現状である。従って、これらを解決する
ための手段としてどのようにレジスト組成物を設計すれ
ばよいか明確でないのが現状である。
は、遠紫外光、とくにArFエキシマレーザー光を使用
する上記ミクロフォトファブリケ−ション本来の性能向
上技術の課題を解決することであり、具体的には、現像
欠陥の発生が防止され、得られるレジストパターンプロ
ファイルが優れ、かつコンタクトホールの解像性が優れ
たポジ型レジスト組成物を提供することにある。
学増幅系レジスト組成物の構成材料を鋭意検討した結
果、特定の構造の繰り返し単位を有する酸分解性樹脂を
用いることにより、本発明の目的が達成されることを知
り、本発明に至った。即ち、上記目的は下記構成によっ
て達成される。 (1)(A)下記一般式(I)で示される繰り返し単
位、下記一般式(II)で示される繰り返し単位、及び下
記一般式(III-a)〜(III-d)で示される繰り返し単
位のうち少なくとも1種を含有し、酸の作用によりアル
カリ現像液に対する溶解速度が増加する樹脂、(B)活
性光線または放射線の照射により酸を発生する化合物を
含有することを特徴とするポジ型レジスト組成物。
を表す。R2は炭素数1〜4個のアルキル基を表す。
R3、R4は各々独立に水素原子又は炭素数1〜4個のア
ルキル基を表す。R5〜R12は各々独立に水素原子また
は置換基を有していてもよいアルキル基を表す。Rは、
水素原子あるいは、置換基を有していてもよい、アルキ
ル基、環状アルキル基、アリール基又はアラルキル基を
表す。mは、1〜10の整数を表す。Xは、単結合又
は、置換基を有していてもよい、アルキレン基、環状ア
ルキレン基、アリーレン基あるいは、エーテル基、チオ
エーテル基、カルボニル基、エステル基、アミド基、ス
ルフォンアミド基、ウレタン基、ウレア基からなる群か
ら選択される単独、あるいはこれらの基の少なくとも2
つ以上が組み合わされ、酸の作用により分解しない2価
の基を表す。Zは、単結合、エーテル基、エステル基、
アミド基、アルキレン基、又はこれらを組み合わせた2
価の基を表す。R13は、単結合、アルキレン基、アリー
レン基、又はこれらを組み合わせた2価の基を表す。R
15は、アルキレン基、アリーレン基、又はこれらを組み
合わせた2価の基を表す。R14は置換基を有していても
よい、アルキル基、環状アルキル基、アリール基又はア
ラルキル基を表す。R 16は、水素原子あるいは、置換基
を有していてもよい、アルキル基、環状アルキル基、ア
ルケニル基、アリール基又はアラルキル基を表す。A
は、下記に示す官能基のいずれかを表す。
面活性剤を含有することを特徴とする前記(1)に記載
のポジ型レジスト組成物。
ついて詳細に説明する。(A)の酸の作用によりアルカ
リ現像液に対する溶解速度が増加する樹脂(以下、酸分
解性樹脂ともいう)。
-d)において、R2〜R4の炭素数1〜4のアルキル基と
しては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピ
ル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル
基、t−ブチル基等を挙げることができる。R5〜
R12、R、R14、R16のアルキル基としては、直鎖状、
分岐状のアルキル基が挙げられ、置換基を有していても
よい。直鎖状、分岐状のアルキル基としては、炭素数1
〜12個の直鎖状あるいは分岐状アルキル基が好まし
く、より好ましくは炭素数1〜10個の直鎖状あるいは
分岐状アルキル基であり、更に好ましくはメチル基、エ
チル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、
イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、ペン
チル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル
基、デシル基である。R、R14、R16の環状のアルキル
基としては、炭素数3〜30個のものが挙げられ、具体
的には、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロ
ヘキシル基、アダマンチル基、ノルボルニル基、ボロニ
ル基、トリシクロデカニル基、ジシクロペンテニル基、
ノボルナンエポキシ基、メンチル基、イソメンチル基、
ネオメンチル基、テトラシクロドデカニル基、ステロイ
ド残基等を挙げることができる。
素数6〜20個のものが挙げられ、置換基を有していて
もよい。具体的にはフェニル基、トリル基、ナフチル基
等が挙げられる。R、R14、R16のアラルキル基として
は、炭素数7〜20個のものが挙げられ、置換基を有し
ていてもよい、ベンジル基、フェネチル基、クミル基等
が挙げられる。R16のアルケニル基としては、炭素数2
〜6個のアルケニル基が挙げられ、具体的にはビニル
基、プロペニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル
基、ヘキセニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセ
ニル基、3−オキソシクロヘキセニル基、3−オキソシ
クロペンテニル基、3−オキソインデニル基等が挙げら
れる。これらのうち環状のアルケニル基は、酸素原子を
含んでいてもよい。
よい、アルキレン基、環状アルキレン基、アリーレン基
あるいは、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル
基、エステル基、アミド基、スルフォンアミド基、ウレ
タン基、ウレア基からなる群から選択される単独、ある
いはこれらの基の少なくとも2つ以上が組み合わされ、
酸の作用により分解しない2価の基が挙げられる。Z
は、単結合、エーテル基、エステル基、アミド基、アル
キレン基、又はこれらを組み合わせた2価の基を表す。
R13は、単結合、アルキレン基、アリーレン基、又はこ
れらを組み合わせた2価の基を表す。R15は、アルキレ
ン基、アリーレン基、又はこれらを組み合わせた2価の
基を表す。X、R13、R15においてアリーレン基として
は、炭素数6〜10個のものが挙げられ、置換基を有し
ていてもよい。具体的にはフェニレン基、トリレン基、
ナフチレン基等が挙げられる。Xの環状アルキレン基と
しては、前述の環状アルキル基が2価になったものが挙
げられる。X、Z、R13、R15におけるアルキレン基と
しては、下記式で表される基を挙げることができる。 −〔C(Ra )(Rb)〕r− 式中、Ra、Rbは、水素原子、アルキル基、置換アル
キル基、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基を表し、
両者は同一でも異なっていてもよい。アルキル基として
は、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル
基、ブチル基等の低級アルキル基が好ましく、更に好ま
しくはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル
基から選択される。置換アルキル基の置換基としては、
水酸基、ハロゲン原子、アルコキシ基を挙げることがで
きる。アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ
基、プロポキシ基、ブトキシ基等の炭素数1〜4個のも
のを挙げることができる。ハロゲン原子としては、塩素
原子、臭素原子、フッ素原子、沃素原子等を挙げること
ができる。rは1〜10の整数を表す。連結基Xの具体
例を以下に示すが本発明の内容がこれらに限定されるも
のではない。
ニル基、アリール基、アラルキル基、アルキレン基、環
状アルキレン基、アリーレン基における更なる置換基と
しては、カルボキシル基、アシルオキシ基、シアノ基、
アルキル基、置換アルキル基、ハロゲン原子、水酸基、
アルコキシ基、アセチルアミド基、アルコキシカルボニ
ル基、アシル基が挙げられる。ここでアルキル基として
は、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル
基、ブチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シ
クロペンチル基等の低級アルキル基を挙げることができ
る。置換アルキル基の置換基としては、水酸基、ハロゲ
ン原子、アルコキシ基を挙げることができる。アルコキ
シ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ
基、ブトキシ基等の炭素数1〜4個のものを挙げること
ができる。アシルオキシ基としては、アセトキシ基等が
挙げられる。ハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原
子、フッ素原子、沃素原子等を挙げることができる。
の具体例として、Xを除く末端の構造の具体例を以下に
示すが、本発明の内容がこれらに限定されるものではな
い。
構造単位に相当するモノマーの具体例を示すが、本発明
の内容がこれらに限定されるものではない。
構造単位の具体例を示すが、本発明の内容がこれらに限
定されるものではない。
は、水素原子、メチル基が好ましい。Rとしては、水素
原子、炭素数1〜4個のアルキル基が好ましい。mは、
1〜6が好ましい。一般式(III-c)において、R13とし
ては、単結合、メチレン基、エチレン基、プロピレン
基、ブチレン基等のアルキレン基が好ましく、R14とし
ては、メチル基、エチル基等の炭素数1〜10個のアル
キル基、シクロプロピル基、シクロヘキシル基、樟脳残
基等の環状アルキル基、ナフチル基、ナフチルメチル基
が好ましい。Zは、単結合、エーテル結合、エステル結
合、炭素数1〜6個のアルキレン基、あるいはそれらの
組み合わせが好ましく、より好ましくは単結合、エステ
ル結合である。一般式(III-d)において、R15として
は、炭素数1〜4個のアルキレン基が好ましい。R16と
しては、置換基を有していてもよい、メチル基、エチル
基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ネオペン
チル基、オクチル基等の炭素数1〜8個のアルキル基、
シクロヘキシル基、アダマンチル基、ノルボルニル基、
ボロニル基、イソボロニル基、メンチル基、モルホリノ
基、4−オキソシクロヘキシル基、置換基を有していて
もよい、フェニル基、トルイル基、メシチル基、ナフチ
ル基、樟脳残基が好ましい。これらの更なる置換基とし
ては、フッ素原子等のハロゲン原子、炭素数1〜4個の
アルコキシ基等が好ましい。
(III-d)の中でも、一般式(III-b)、一般式(III-d)で示
される繰り返し単位が好ましい。
外に、ドライエッチング耐性や標準現像液適性、基板密
着性、レジストプロファイル、さらにレジストの一般的
な必要要件である解像力、耐熱性、感度等を調節する目
的で様々な単量体繰り返し単位との共重合体として使用
することができる。
ような単量体に相当する繰り返し単位を挙げることがで
きるが、これらに限定されるものではない。これによ
り、前記樹脂に要求される性能、特に(1)塗布溶剤に
対する溶解性、(2)製膜性(ガラス転移点)、(3)
アルカリ現像性、(4)膜べり(親疎水性、アルカリ可
溶性基選択)、(5)未露光部の基板への密着性、
(6)ドライエッチング耐性、の微調整が可能となる。
このような共重合単量体としては、例えば、アクリル酸
エステル類、メタクリル酸エステル類、アクリルアミド
類、メタクリルアミド類、アリル化合物、ビニルエーテ
ル類、ビニルエステル類等から選ばれる付加重合性不飽
和結合を1個有する化合物などを挙げることができる。
類、例えばアルキル(アルキル基の炭素原子数は1〜1
0のものが好ましい)アクリレート(例えば、アクリル
酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、ア
クリル酸アミル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル
酸エチルヘキシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸−
t−オクチル、クロルエチルアクリレート、2−ヒドロ
キシエチルアクリレート2,2−ジメチルヒドロキシプ
ロピルアクリレート、5−ヒドロキシペンチルアクリレ
ート、トリメチロールプロパンモノアクリレート、ペン
タエリスリトールモノアクリレート、ベンジルアクリレ
ート、メトキシベンジルアクリレート、フルフリルアク
リレート、テトラヒドロフルフリルアクリレートな
ど);
(アルキル基の炭素原子数は1〜10のものが好まし
い。)メタクリレート(例えばメチルメタクリレート、
エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、イソ
プロピルメタクリレート、アミルメタクリレート、ヘキ
シルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、
ベンジルメタクリレート、クロルベンジルメタクリレー
ト、オクチルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルメ
タクリレート、4−ヒドロキシブチルメタクリレート、
5−ヒドロキシペンチルメタクリレート、2,2−ジメ
チル−3−ヒドロキシプロピルメタクリレート、トリメ
チロールプロパンモノメタクリレート、ペンタエリスリ
トールモノメタクリレート、フルフリルメタクリレー
ト、テトラヒドロフルフリルメタクリレートなど);
ド、N−アルキルアクリルアミド、(アルキル基として
は炭素原子数1〜10のもの、例えばメチル基、エチル
基、プロピル基、ブチル基、t−ブチル基、ヘプチル
基、オクチル基、シクロヘキシル基、ヒドロキシエチル
基などがある。)、N,N−ジアルキルアクリルアミド
(アルキル基としては炭素原子数1〜10のもの、例え
ばメチル基、エチル基、ブチル基、イソブチル基、エチ
ルヘキシル基、シクロヘキシル基などがある。)、N−
ヒドロキシエチル−N−メチルアクリルアミド、N−2
−アセトアミドエチル−N−アセチルアクリルアミドな
ど;
ミド、N−アルキルメタクリルアミド(アルキル基とし
ては炭素原子数1〜10のもの、例えばメチル基、エチ
ル基、t−ブチル基、エチルヘキシル基、ヒドロキシエ
チル基、シクロヘキシル基などがある。)、N,N−ジ
アルキルメタクリルアミド(アルキル基としてはエチル
基、プロピル基、ブチル基などがある。)、N−ヒドロ
キシエチル−N−メチルメタクリルアミドなど;
(例えば酢酸アリル、カプロン酸アリル、カプリル酸ア
リル、ラウリン酸アリル、パルミチン酸アリル、ステア
リン酸アリル、安息香酸アリル、アセト酢酸アリル、乳
酸アリルなど)、アリルオキシエタノールなど;
エーテル(例えばヘキシルビニルエーテル、オクチルビ
ニルエーテル、デシルビニルエーテル、エチルヘキシル
ビニルエーテル、メトキシエチルビニルエーテル、エト
キシエチルビニルエーテル、クロルエチルビニルエーテ
ル、1−メチル−2,2−ジメチルプロピルビニルエー
テル、2−エチルブチルビニルエーテル、ヒドロキシエ
チルビニルエーテル、ジエチレングリコールビニルエー
テル、ジメチルアミノエチルビニルエーテル、ジエチル
アミノエチルビニルエーテル、ブチルアミノエチルビニ
ルエーテル、ベンジルビニルエーテル、テトラヒドロフ
ルフリルビニルエーテルなど);
ト、ビニルイソブチレート、ビニルトリメチルアセテー
ト、ビニルジエチルアセテート、ビニルバレート、ビニ
ルカプロエート、ビニルクロルアセテート、ビニルジク
ロルアセテート、ビニルメトキシアセテート、ビニルブ
トキシアセテート、ビニルアセトアセテート、ビニルラ
クテート、ビニル−β−フェニルブチレート、ビニルシ
クロヘキシルカルボキシレートなど;
酸ジメチル、イタコン酸ジエチル、イタコン酸ジブチル
など);フマール酸のジアルキルエステル類(例えばジ
ブチルフマレートなど)又はモノアルキルエステル類;
クロトン酸、イタコン酸、無水マレイン酸、マレイミ
ド、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、マレイロ
ニトリル等がある。その他にも、上記種々の繰り返し単
位と共重合可能である付加重合性の不飽和化合物であれ
ばよい。
含有モル比はレジストのドライエッチング耐性や標準現
像液適性、基板密着性、レジストプロファイル、さらに
はレジストの一般的な必要要件である解像力、耐熱性、
感度等を調節するために適宜設定される。
繰り返し単位の含有量は、全単量体繰り返し単位中30
〜80モル%が好ましく、より好ましくは32〜75モ
ル%、更に好ましくは35〜70モル%である。また、
酸分解性樹脂中、一般式(II)で示される繰り返し単位
の含有量は、全単量体繰り返し単位中30〜70モル%
が好ましく、より好ましくは32〜68モル%、更に好
ましくは35〜65モル%である。酸分解性樹脂中、一
般式(III-a)〜(III-d)で表される繰り返し単位の含有
量は、全単量体繰り返し単位中0.1〜20モル%が好
ましく、より好ましくは0.5〜18モル%、更に好ま
しくは1〜16モル%である。
づく繰り返し単位の樹脂中の含有量も、所望のレジスト
の性能に応じて適宜設定することができるが、一般的
に、必須繰り返し単位を合計した総モル数に対して99
モル%以下が好ましく、より好ましくは90モル%以
下、さらに好ましくは80モル%以下である。
量平均(Mw:ポリスチレン標準)で好ましくは1,0
00〜1,000,000、より好ましくは1,500
〜500,000、更に好ましくは2,000〜20
0,000、より更に好ましくは2,500〜100,
000の範囲であり、大きい程、耐熱性等が向上する一
方で、現像性等が低下し、これらのバランスにより好ま
しい範囲に調整される。本発明に用いる酸分解性樹脂
は、常法に従って(例えばラジカル重合)合成すること
ができる。
酸分解性樹脂のレジスト組成物全体中の添加量は、全固
形分中40〜99.99重量%が好ましく、より好まし
くは50〜99.97重量%である。
酸を発生する化合物(光酸発生剤)本発明で用いられる
光酸発生剤は、活性光線又は放射線の照射により酸を発
生する化合物である。本発明で使用される光酸発生剤と
しては、光カチオン重合の光開始剤、光ラジカル重合の
光開始剤、色素類の光消色剤、光変色剤、あるいはマイ
クロレジスト等に使用されている公知の光(400〜2
00nmの紫外線、遠紫外線、特に好ましくは、g線、
h線、i線、KrFエキシマレーザー光)、ArFエキ
シマレーザー光、電子線、X線、分子線又はイオンビー
ムにより酸を発生する化合物およびそれらの混合物を適
宜に選択して使用することができる。
生剤としては、たとえばジアゾニウム塩、アンモニウム
塩、ホスホニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニウム
塩、セレノニウム塩、アルソニウム塩等のオニウム塩、
有機ハロゲン化合物、有機金属/有機ハロゲン化物、o
−ニトロベンジル型保護基を有する光酸発生剤、イミノ
スルフォネ−ト等に代表される光分解してスルホン酸を
発生する化合物、ジスルホン化合物、ジアゾケトスルホ
ン、ジアゾジスルホン化合物等を挙げることができる。
また、これらの光により酸を発生する基、あるいは化合
物をポリマーの主鎖または側鎖に導入した化合物を用い
ることができる。
0)、A.Abad etal,Tetrahedron Lett.,(47)4555(1971)、
D.H.R.Barton etal,J.Chem.Soc.,(C),329(1970)、米国
特許第3,779,778号、欧州特許第126,712号等に記載の光
により酸を発生する化合物も使用することができる。
する化合物の中で、特に有効に用いられるものについて
以下に説明する。 (1)トリハロメチル基が置換した下記一般式(PAG
1)で表されるオキサゾール誘導体または一般式(PA
G2)で表されるS−トリアジン誘導体。
ール基、アルケニル基、R202は置換もしくは未置換の
アリール基、アルケニル基、アルキル基、−C(Y)3
をしめす。Yは塩素原子または臭素原子を示す。具体的
には以下の化合物を挙げることができるがこれらに限定
されるものではない。
るヨードニウム塩、または一般式(PAG4)で表され
るスルホニウム塩。
しくは未置換のアリール基を示す。R203、R204、R
205は各々独立に、置換もしくは未置換のアルキル基、
アリール基を示す。
AsF6 -、PF6 -、SbF6 -、SiF6 2-、ClO4 -、
CF3SO3 -等のパーフルオロアルカンスルホン酸アニ
オン、ペンタフルオロベンゼンスルホン酸アニオン、ナ
フタレン−1−スルホン酸アニオン等の縮合多核芳香族
スルホン酸アニオン、アントラキノンスルホン酸 アニ
オン、スルホン酸基含有染料等を挙げることができるが
これらに限定されるものではない。
よびAr1、Ar2はそれぞれの単結合または置換基を介
して結合してもよい。
れるが、これらに限定されるものではない。
れる上記オニウム塩は公知であり、例えばJ.W.Knapczyk
etal,J.Am.Chem.Soc.,91,145(1969)、A.L.Maycok eta
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および同4,247,473号、特開昭53-101,331号等に記載の
方法により合成することができる。
ジスルホン誘導体または一般式(PAG6)で表される
イミノスルホネート誘導体。
くは未置換のアリール基を示す。R 206は置換もしくは
未置換のアルキル基、アリール基を示す。Aは置換もし
くは未置換のアルキレン基、アルケニレン基、アリーレ
ン基を示す。具体例としては以下に示す化合物が挙げら
れるが、これらに限定されるものではない。
ジアゾジスルホン誘導体。
基、あるいは置換していてもよいアリール基を表す。具
体例としては以下に示す化合物が挙げられるが、これら
に限定されるものではない。
の固形分を基準として、通常0.001〜40重量%の
範囲で用いられ、好ましくは0.01〜20重量%、更
に好ましくは0.1〜5重量%の範囲で使用される。光
酸発生剤の添加量が、0.001重量%より少ないと感
度が低くなり、また添加量が40重量%より多いとレジ
ストの光吸収が高くなりすぎ、プロファイルの悪化や、
プロセス(特にベーク)マージンが狭くなり好ましくな
い。
に応じて更に酸分解性溶解阻止化合物、染料、可塑剤、
界面活性剤、光増感剤、有機塩基性化合物、及び現像液
に対する溶解性を促進させる化合物等を含有させること
ができる。
は、好ましくはフッ素系及び/又はシリコン系界面活性
剤を含有する。本発明のポジ型フォトレジスト組成物に
は、フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤及びフ
ッ素原子と珪素原子の両方を含有する界面活性剤のいず
れか、あるいは2種以上を含有することが好ましい。本
発明のポジ型感光性組成物が上記酸分解性樹脂と上記界
面活性剤とを含有することにより、パターンの線幅が一
層細い時に特に有効であり、現像欠陥が一層改良され、
コンタクトホールの解像性がより優れるようになる。こ
れらの界面活性剤として、例えば特開昭62-36663号、特
開昭61-226746号、特開昭61-226745号、特開昭62-17095
0号、特開昭63-34540号、特開平7-230165号、特開平8-6
2834号、特開平9-54432号、特開平9-5988号記載の界面
活性剤を挙げることができ、下記市販の界面活性剤をそ
のまま用いることもできる。使用できる市販の界面活性
剤として、例えばエフトップEF301、EF303、(新秋田化
成(株)製)、フロラードFC430、431(住友スリーエム(株)
製)、メガファックF171、F173、F176、F189、R08(大日
本インキ(株)製)、サーフロンS−382、SC101、102、
103、104、105、106(旭硝子(株)製)等のフッ素系界
面活性剤又はシリコン系界面活性剤を挙げることができ
る。またポリシロキサンポリマーKP−341(信越化学工
業(株)製)もシリコン系界面活性剤として用いること
ができる。
の固形分を基準として、通常0.001重量%〜2重量
%、好ましくは0.01重量%〜1重量%である。これ
らの界面活性剤は単独で添加してもよいし、また、いく
つかの組み合わせで添加することもできる。上記他に使
用することのできる界面活性剤としては、具体的には、
ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチ
レンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエ
ーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリ
オキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレ
ンオクチルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンノ
ニルフェノールエーテル等のポリオキシエチレンアルキ
ルアリルエーテル類、ポリオキシエチレン・ポリオキシ
プロピレンブロックコポリマー類、ソルビタンモノラウ
レート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノ
ステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタン
トリオレエート、ソルビタントリステアレート等のソル
ビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンソルビタ
ンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノ
パルミテ−ト、ポリオキシエチレンソルビタンモノステ
アレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエー
ト、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート等
のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類等の
ノニオン系界面活性剤等を挙げることができる。これら
の他の界面活性剤の配合量は、本発明の組成物中の固形
分100重量部当たり、通常、2重量部以下、好ましく
は1重量部以下である。
塩基性化合物は、フェノールよりも塩基性の強い化合物
である。中でも含窒素塩基性化合物が好ましい。
一または異なり、水素原子、炭素数1〜6のアルキル
基、炭素数1〜6のアミノアルキル基、炭素数1〜6の
ヒドロキシアルキル基または炭素数6〜20の置換もし
くは非置換のアリール基であり、ここでR251とR252は
互いに結合して環を形成してもよい。
は、同一または異なり、炭素数1〜6のアルキル基を示
す) 更に好ましい化合物は、一分子中に異なる化学的環境の
窒素原子を2個以上有する含窒素塩基性化合物であり、
特に好ましくは、置換もしくは未置換のアミノ基と窒素
原子を含む環構造の両方を含む化合物もしくはアルキル
アミノ基を有する化合物である。好ましい具体例として
は、置換もしくは未置換のグアニジン、置換もしくは未
置換のアミノピリジン、置換もしくは未置換のアミノア
ルキルピリジン、置換もしくは未置換のアミノピロリジ
ン、置換もしくは未置換のインダーゾル、置換もしくは
未置換のピラゾール、置換もしくは未置換のピラジン、
置換もしくは未置換のピリミジン、置換もしくは未置換
のプリン、置換もしくは未置換のイミダゾリン、置換も
しくは未置換のピラゾリン、置換もしくは未置換のピペ
ラジン、置換もしくは未置換のアミノモルフォリン、置
換もしくは未置換のアミノアルキルモルフォリン等が挙
げられる。好ましい置換基は、アミノ基、アミノアルキ
ル基、アルキルアミノ基、アミノアリール基、アリール
アミノ基、アルキル基、アルコキシ基、アシル基、アシ
ロキシ基、アリール基、アリールオキシ基、ニトロ基、
水酸基、シアノ基である。好ましい具体的化合物とし
て、グアニジン、1,1−ジメチルグアニジン、1,
1,3,3,−テトラメチルグアニジン、2−アミノピ
リジン、3−アミノピリジン、4−アミノピリジン、2
−ジメチルアミノピリジン、4−ジメチルアミノピリジ
ン、2−ジエチルアミノピリジン、2−(アミノメチ
ル)ピリジン、2−アミノ−3−メチルピリジン、2−
アミノ−4−メチルピリジン、2−アミノ−5−メチル
ピリジン、2−アミノ−6−メチルピリジン、3−アミ
ノエチルピリジン、4−アミノエチルピリジン、3−ア
ミノピロリジン、ピペラジン、N−(2−アミノエチ
ル)ピペラジン、N−(2−アミノエチル)ピペリジ
ン、4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリ
ジン、4−ピペリジノピペリジン、2−イミノピペリジ
ン、1−(2−アミノエチル)ピロリジン、ピラゾー
ル、3−アミノ−5−メチルピラゾール、5−アミノ−
3−メチル−1−p−トリルピラゾール、ピラジン、2
−(アミノメチル)−5−メチルピラジン、ピリミジ
ン、2,4−ジアミノピリミジン、4,6−ジヒドロキ
シピリミジン、2−ピラゾリン、3−ピラゾリン、N−
アミノモルフォリン、N−(2−アミノエチル)モルフ
ォリン、1,5−ジアザビシクロ〔4,3,0〕ノナ−
5−エン、1,8−ジアザビシクロ〔5,4,0〕ウン
デカ−7−エン、2,4,5−トリフェニルイミダゾー
ル、N−メチルモルホリン、N−エチルモルホリン、N
−ヒドロキシエチルモルホリン、N−ベンジルモルホリ
ン、シクロヘキシルモルホリノエチルチオウレア(CH
METU)等の3級モルホリン誘導体、特開平11−5
2575号公報に記載のヒンダードアミン類(例えば該
公報〔0005〕に記載のもの)等が挙げられるがこれ
に限定されるものではない。特に好ましい具体例は、
1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−5−ノネン、1,8
−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン、1,4
−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、4−ジメチルア
ミノピリジン、ヘキサメチレンテトラミン、4,4−ジ
メチルイミダゾリン、ピロール類、ピラゾール類、イミ
ダゾール類、ピリダジン類、ピリミジン類、CHMET
U等の3級モルホリン類、ビス(1,2,2,6,6−
ペンタメチル−4−ピペリジル)セバゲート等のヒンダ
ードアミン類等を挙げることができる。中でも、1,5
−ジアザビシクロ〔4,3,0〕ノナ−5−エン、1,
8−ジアザビシクロ〔5,4,0〕ウンデカ−7−エ
ン、1,4−ジアザビシクロ〔2,2,2〕オクタン、
4−ジメチルアミノピリジン、ヘキサメチレンテトラミ
ン、CHMETU、ビス(1,2,2,6,6−ペンタ
メチル−4−ピペリジル)セバゲートが好ましい。
るいは2種以上組み合わせて用いられる。含窒素塩基性
化合物の使用量は、感光性樹脂組成物の全組成物の固形
分に対し、通常、0.001〜10重量%、好ましくは
0.01〜5重量%である。0.001重量%未満では
上記含窒素塩基性化合物の添加の効果が得られない。一
方、10重量%を超えると感度の低下や非露光部の現像
性が悪化する傾向がある。
成分を溶解する溶剤に溶かして支持体上に塗布する。こ
こで使用する溶剤としては、エチレンジクロライド、シ
クロヘキサノン、シクロペンタノン、2−ヘプタノン、
γ−ブチロラクトン、メチルエチルケトン、エチレング
リコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノ
エチルエーテル、2−メトキシエチルアセテート、エチ
レングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピ
レングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコ
ールモノメチルエーテルアセテート、トルエン、酢酸エ
チル、乳酸メチル、乳酸エチル、メトキシプロピオン酸
メチル、エトキシプロピオン酸エチル、ピルビン酸メチ
ル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、N,N−
ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N−メ
チルピロリドン、テトラヒドロフラン等が好ましく、こ
れらの溶剤を単独あるいは混合して使用する。
ヘプタノン、γ−ブチロラクトン、エチレングリコール
モノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエ
ーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテ
ート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロ
ピレングリコールモノエチルエーテル、乳酸メチル、乳
酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロ
ピオン酸エチル、N−メチルピロリドン、テトラヒドロ
フランを挙げることができる。
は基板上に塗布され、薄膜を形成する。この塗膜の膜厚
は0.2〜1.2μmが好ましい。本発明においては、
必要により、市販の無機あるいは有機反射防止膜を使用
することができる。
ン、窒化チタン、酸化クロム、カーボン、α−シリコン
等の無機膜型と、吸光剤とポリマー材料からなる有機膜
型が用いることができる。前者は膜形成に真空蒸着装
置、CVD装置、スパッタリング装置等の設備を必要と
する。有機反射防止膜としては、例えば特公平7−69
611記載のジフェニルアミン誘導体とホルムアルデヒ
ド変性メラミン樹脂との縮合体、アルカリ可溶性樹脂、
吸光剤からなるものや、米国特許5294680記載の
無水マレイン酸共重合体とジアミン型吸光剤の反応物、
特開平6−118631記載の樹脂バインダーとメチロ
ールメラミン系熱架橋剤を含有するもの、特開平6−1
18656記載のカルボン酸基とエポキシ基と吸光基を
同一分子内に有するアクリル樹脂型反射防止膜、特開平
8−87115記載のメチロールメラミンとベンゾフェ
ノン系吸光剤からなるもの、特開平8−179509記
載のポリビニルアルコール樹脂に低分子吸光剤を添加し
たもの等が挙げられる。また、有機反射防止膜として、
ブリューワーサイエンス社製のDUV30シリーズや、
DUV−40シリーズ、シプレー社製のAC−2、AC
−3等を使用することもできる。
に使用されるような基板(例:シリコン/二酸化シリコ
ン被覆)上に(必要により上記反射防止膜を設けられた
基板上に)、スピナー、コーター等の適当な塗布方法に
より塗布後、所定のマスクを通して露光し、ベークを行
い現像することにより良好なレジストパターンを得るこ
とができる。ここで露光光としては、好ましくは150
nm〜250nmの波長の光である。具体的には、Kr
Fエキシマレーザー(248nm)、ArFエキシマレ
ーザー(193nm)、F2エキシマレーザー(157
nm)、X線、電子ビーム等が挙げられる。
化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタ
ケイ酸ナトリウム、アンモニア水等の無機アルカリ類、
エチルアミン、n−プロピルアミン等の第一アミン類、
ジエチルアミン、ジ−n−ブチルアミン等の第二アミン
類、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン等の第三
アミン類、ジメチルエタノールアミン、トリエタノール
アミン等のアルコールアミン類、テトラメチルアンモニ
ウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキ
シド等の第四級アンモニウム塩、ピロール、ピヘリジン
等の環状アミン類等のアルカリ性水溶液を使用すること
ができる。更に、上記アルカリ性水溶液にアルコール
類、界面活性剤を適当量添加して使用することもでき
る。
説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるもので
はない。 樹脂の合成 合成例(1)樹脂1−1の合成 2−メチル−2−アダマンチルメタクリレート、ブチロ
ラクトンメタクリレート、メタクリル酸を40/54/
6の割合で仕込みN,N−ジメチルアセトアミド/テト
ラヒドロフラン=5/5に溶解し、固形分濃度20%の
溶液100mLを調製した。この溶液に和光純薬製V−
65を2mol%加え、これを窒素雰囲気下、2時間か
けて60℃に加熱したN,N−ジメチルアセトアミド1
0mLに滴下した。滴下終了後、反応液を3時間加熱、
再度V−65を1mol%添加し、3時間攪拌した。反
応終了後、反応液を室温まで冷却し、蒸留水3Lに晶
析、析出した白色粉体を回収した。C13NMRから求め
たポリマー組成比は39/53/8であった。また、G
PC測定により求めた標準ポリスチレン換算の重量平均
分子量は10400であった。下記構造で示される樹脂
1〜14において、上記合成例と同様の操作で下表に示
す組成比、重量平均分子量の樹脂1−2から樹脂14−
2を合成した。尚、繰り返し単位1、2、3は構造式の
左からの順番を表す。
2、3に示す樹脂をそれぞれ1.4gと、光酸発生剤
0.2g、有機塩基性化合物(アミン)10mg、必要
により界面活性剤(0.15g)を配合し、それぞれ固
形分14重量%の割合でプロピレングリコールモノエチ
ルエーテルアセテートに溶解した後、0.1μmのミク
ロフィルターで濾過し、実施例1〜60のポジ型レジス
ト組成物を調製した。また、比較例1〜4として、各々
下記樹脂R1あるいは下記樹脂R2と光酸発生剤を用い
る以外は、上記実施例1〜60と同様にポジ型レジスト
組成物を調製した。
に記載の実施例50に用いられている樹脂を樹脂R1と
して用いた。 (樹脂R2)特開平10−274852号公報に記載の
合成例10で合成された樹脂を樹脂R2として用いた。
リフェニルスルホニウムトリフレートを表し、PAG−
2は、上記(PAG4−36)を表し、PAG−3は、
上記(PAG4−37)を表す。アミンとして、1は、
1,5−ジアザビシクロ〔4.3.0〕−5−ノネン
(DBN)を表し、2は、ビス(1,2,2,6,6−
ペンタメチル−4−ピペリジル)セバゲートを表す。界
面活性剤としては、 W−1:メガファックF176(大日本インキ(株)
製)(フッ素系) (シリコーン系) W−2:メガファックR08(大日本インキ(株)製)
(フッ素及びシリコーン系) W−3:ポリシロキサンポリマーKP−341(信越化
学工業(株)製) W−4:ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル を表す。
ト液をスピンコータを利用してシリコンウエハー上に塗
布し、130℃で90秒間乾燥、約0.4μmのポジ型
フォトレジスト膜を作成し、それにArFエキシマレー
ザー(波長193nm、NA=0.6のISI社製Ar
Fステッパーで露光した)で露光した。露光後の加熱処
理を120℃で90秒間行い、2.38%のテトラメチ
ルアンモニウムヒドロキシド水溶液で現像、蒸留水でリ
ンスし、レジストパターンプロファイルを得た。これら
について、以下のようにプロファイル、現像性(現像欠
陥の発生)を評価した。これらの評価結果を表2、3に
示す。 〔プロファイル〕:レジストパターンプロファイル断面
形状が矩形なものを〇、その断面形状の先端部が庇形状
を示すものを×とした。
Si基板上に各レジスト膜を0.5μmに塗布し、真
空吸着式ホットプレートで130℃、60秒間乾燥し
た。次に、0.35μmコンタクトホールパターン(H
ole Duty比=1:3)のテストマスクを介して
Canon製FPA3000EX5により露光した後、
露光後加熱を120℃で90秒間行った。引き続き2.
38%TMAH(テトラメチルアンモニウムヒドロキシ
ド水溶液)で60秒間のパドル現像後、純水で30秒間
水洗し、ポストベークを110℃で120秒行い、スピ
ン乾燥した。こうして得られたサンプルをケーエルエー
・テンコール(株)製KLA−2112機により現像欠
陥数を測定し、得られた1次データ値を現像欠陥数とし
た。
0.25μmのレジストパターン(Hole Duty比=1/
2)を再現する露光量で解像するコンタクトホール径を
もってコンタクトホールの解像力とした。
発明のポジ型レジスト組成物はそのすべてについて満足
がいくレベルにある。すなわち、ArFエキシマレーザ
ー露光を始めとする遠紫外線を用いたリソグラフィーに
好適である。
マレーザー光に好適で、感度を劣化させずに、現像欠陥
の発生が防止され、得られるレジストパターンプロファ
イルが優れ、コンタクトホールの解像力が優れたポジ型
レジスト組成物を提供できる。
Claims (2)
- 【請求項1】 (A)下記一般式(I)で示される繰り
返し単位、下記一般式(II)で示される繰り返し単位、
及び下記一般式(III-a)〜(III-d)で示される繰り
返し単位のうち少なくとも1種を含有し、酸の作用によ
りアルカリ現像液に対する溶解速度が増加する樹脂、
(B)活性光線または放射線の照射により酸を発生する
化合物を含有することを特徴とするポジ型レジスト組成
物。 【化1】 【化2】 上記式中、R1は、水素原子又はメチル基を表す。R2は
炭素数1〜4個のアルキル基を表す。R3、R4は各々独
立に水素原子又は炭素数1〜4個のアルキル基を表す。
R5〜R12は各々独立に水素原子または置換基を有して
いてもよいアルキル基を表す。Rは、水素原子あるい
は、置換基を有していてもよい、アルキル基、環状アル
キル基、アリール基又はアラルキル基を表す。mは、1
〜10の整数を表す。Xは、単結合又は、置換基を有し
ていてもよい、アルキレン基、環状アルキレン基、アリ
ーレン基あるいは、エーテル基、チオエーテル基、カル
ボニル基、エステル基、アミド基、スルフォンアミド
基、ウレタン基、ウレア基からなる群から選択される単
独、あるいはこれらの基の少なくとも2つ以上が組み合
わされ、酸の作用により分解しない2価の基を表す。Z
は、単結合、エーテル基、エステル基、アミド基、アル
キレン基、又はこれらを組み合わせた2価の基を表す。
R13は、単結合、アルキレン基、アリーレン基、又はこ
れらを組み合わせた2価の基を表す。R15は、アルキレ
ン基、アリーレン基、又はこれらを組み合わせた2価の
基を表す。R14は置換基を有していてもよい、アルキル
基、環状アルキル基、アリール基又はアラルキル基を表
す。R 16は、水素原子あるいは、置換基を有していても
よい、アルキル基、環状アルキル基、アルケニル基、ア
リール基又はアラルキル基を表す。Aは、下記に示す官
能基のいずれかを表す。 【化3】 - 【請求項2】 フッ素系及び/又はシリコン系界面活性
剤を含有することを特徴とする請求項1に記載のポジ型
レジスト組成物。
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