JP2000330284A - Resist material and resist pattern forming method - Google Patents

Resist material and resist pattern forming method

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JP2000330284A
JP2000330284A JP11138756A JP13875699A JP2000330284A JP 2000330284 A JP2000330284 A JP 2000330284A JP 11138756 A JP11138756 A JP 11138756A JP 13875699 A JP13875699 A JP 13875699A JP 2000330284 A JP2000330284 A JP 2000330284A
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salt
resist
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alkali
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Takahisa Namiki
崇久 並木
Ei Yano
映 矢野
Junichi Kon
純一 今
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a chemical amplification type resist material having both high resolution and high sensitivity and useful for forming a fine interconnection pattern in the production of a semiconductor device. SOLUTION: The resist material contains an acid sensitive polymer having a structural unit containing an alkali-soluble group protected by a protective group which is released by an acid to make the polymer alkali-soluble and a photo-acid generating agent which generates the acid when exposed. The photo-acid generating agent contains the diphenylamine salt, triphenylamine salt, cyclohexylamine salt or dicyclohexylamine salt of a specified sulfonic acid as a buffer compound in combination with the agent.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レジスト材料に関
し、さらに詳しく述べると、高解像性及び高感度を両立
して、半導体集積回路等の半導体装置の製造において微
細パターンの形成に有用な化学増幅型レジスト材料に関
する。本発明は、また、かかる新規なレジスト材料を使
用したレジストパターンの形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a resist material, and more particularly, to a chemical compound useful for forming a fine pattern in the manufacture of a semiconductor device such as a semiconductor integrated circuit while achieving both high resolution and high sensitivity. The present invention relates to an amplification type resist material. The present invention also relates to a method for forming a resist pattern using such a novel resist material.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体集積回路は集積化が進んで
LSIやVLSIが実用化されており、これとともに、
集積回路の最小パターンはサブミクロン領域に及び、更
に微細化する傾向にある。実際に、容量が1GB、4G
B、16GB…と増大するとともに、配線幅は0.18
μm 、0.15μm 、0.12μm …というように、ま
すます微細化している。また、コストダウンのためには
スループットの向上も急務である。そのため、微細配線
形成用のレジストには、高解像性及び高感度の両方を満
足させることが要求される。
2. Description of the Related Art In recent years, integration of semiconductor integrated circuits has progressed, and LSIs and VLSIs have been put into practical use.
The minimum pattern of an integrated circuit extends to the submicron region and tends to be further miniaturized. Actually, the capacity is 1GB, 4G
B, 16 GB ... and the wiring width is 0.18
μm, 0.15 μm, 0.12 μm... Improving throughput is also urgently needed to reduce costs. Therefore, a resist for forming fine wiring is required to satisfy both high resolution and high sensitivity.

【0003】このような要求を満たすため、例えば、I
BM社の伊藤らは、保護されたアルカリ可溶性基の保護
基が酸により脱離して当該樹脂をアルカリ可溶性となし
うる酸感応性樹脂と露光により酸を発生する光酸発生剤
とを含む化学増幅型レジストを提案している(特公平2
−27660号公報を参照されたい)。化学増幅型レジ
ストは、高解像性及び高感度を同時にかつ容易に達成す
ることができるので、すでに実用化されている。化学増
幅型レジストでは、露光時、光の照射により光酸発生剤
から微量の酸が発生し、引き続いて露光後のレジスト膜
に熱を加えること(露光後ベーク、PEB)で、先に発
生した酸の触媒作用を通じて樹脂の連鎖反応が進行し、
高感度化が達成される。
In order to satisfy such demands, for example, I
Ito et al. Of BM Co., Ltd. reported that a chemical amplification comprising an acid-sensitive resin capable of rendering the resin alkali-soluble by removing a protecting group of a protected alkali-soluble group with an acid, and a photoacid generator generating an acid upon exposure. Type resist (Tokuhei 2)
-27660). Chemically-amplified resists have already been put to practical use because they can simultaneously and easily achieve high resolution and high sensitivity. In the chemically amplified resist, a small amount of acid is generated from the photoacid generator by light irradiation during exposure, and is generated first by subsequently applying heat to the exposed resist film (post-exposure bake, PEB). The chain reaction of the resin proceeds through the catalytic action of the acid,
High sensitivity is achieved.

【0004】レジストパターンを形成するためのリソグ
ラフィの露光源として、初期の段階ではg線(波長43
6nm) 、i線(波長365nm)の紫外線光が使用されて
きたが、パターンの微細化に伴い、より波長の短い遠紫
外線光、真空紫外光、エキシマレーザ、電子線(E
B)、X線などが光源として使用されるようになってい
る。エキシマレーザは、波長248nmのKrFレーザと
波長193nmのArFレーザの2種類であり、微細パタ
ーンの形成に有効であるとして期待されている。また、
電子線は、電子線露光装置のプログラム制御により様々
なパターンを任意に描画することができ、そのためにそ
の他の放射線に比較して融通がきくので、重要視されて
いる。
As an exposure source for lithography for forming a resist pattern, g-rays (wavelength 43
6 nm) and i-ray (wavelength 365 nm) ultraviolet light have been used, but with the miniaturization of patterns, far ultraviolet light, vacuum ultraviolet light, excimer laser, electron beam (E
B), X-rays and the like are used as light sources. Excimer lasers are two types, a KrF laser having a wavelength of 248 nm and an ArF laser having a wavelength of 193 nm, and are expected to be effective for forming fine patterns. Also,
The electron beam is regarded as important because it can draw various patterns arbitrarily by the program control of the electron beam exposure apparatus and is more flexible than other radiations.

【0005】電子線はまた、0.01μm 以下の極めて
細いビームに絞ることが可能であるので微細パターンの
形成に適しており、したがって量産への適用も検討され
ている。リソグラフィの側からの量産対応には、パター
ニングしたアパーチャに電子線を通し、電子線を所望の
パターン形状にして一括露光を行う方法や、それぞれ独
立してブランキングできる電子線を多数同時に照射して
露光を行う方法(マルチビーム露光)が開発されてい
る。これらの点からみて、高性能な電子線レジストの開
発が急務とされている。
An electron beam is suitable for forming a fine pattern because it can be focused on an extremely narrow beam of 0.01 μm or less, and therefore, application to mass production is also being studied. In order to respond to mass production from the lithography side, an electron beam is passed through a patterned aperture, the electron beam is formed into a desired pattern shape and batch exposure is performed, or a large number of electron beams that can be blanked independently are simultaneously irradiated A method of performing exposure (multi-beam exposure) has been developed. In view of these points, there is an urgent need to develop a high-performance electron beam resist.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記したように、微細
配線形成用のレジストには高解像性及び高感度の両方を
満足させることが要求されている。しかし、化学増幅型
レジストの解像性は感度との兼ね合いで大きく変化し、
解像性と感度を両立させることは難しく、それらを同時
に高めることはさらに難しい。レジストの高感度化は、
露光後ベーク(PEB)の温度を高めて連鎖反応量を増
加させることによって容易に達成することができるが、
温度の上昇とともに酸の拡散量が多くなり、結果的には
解像性を低下させてしまうことになる。反対に、PEB
の温度を下げると解像性を高めることができるが、感度
の低下を甘受しなければならない。
As described above, a resist for forming fine wiring is required to satisfy both high resolution and high sensitivity. However, the resolution of a chemically amplified resist greatly changes in consideration of sensitivity.
It is difficult to achieve both resolution and sensitivity, and it is even more difficult to increase them simultaneously. To increase the sensitivity of the resist,
It can be easily achieved by increasing the temperature of the post-exposure bake (PEB) to increase the amount of chain reaction,
As the temperature increases, the amount of diffusion of the acid increases, and as a result, the resolution decreases. Conversely, PEB
Although the resolution can be improved by lowering the temperature of, the sensitivity must be reduced.

【0007】レジスト中に少量のアルカリを添加して酸
の拡散を抑制し、解像性の向上をねらう方法もあるが、
これでは、連鎖反応に関与する酸の量が少なくなり、や
はり感度の低下を甘受しなければならない。化学増幅型
レジストでは、上記したような問題点に追加して、大気
中に含まれる微量なアルカリ不純物に敏感で、保存中に
その性能が容易に変化してしまうという問題点がある。
[0007] There is also a method of adding a small amount of alkali to the resist to suppress the diffusion of acid and improve resolution.
In this case, the amount of the acid involved in the chain reaction is reduced, and the sensitivity must be reduced. In addition to the above-mentioned problems, the chemically amplified resist has a problem that it is sensitive to a trace amount of alkali impurities contained in the air, and its performance is easily changed during storage.

【0008】本発明の目的は、上記したような問題点を
解決すること、すなわち、特にエキシマレーザや電子線
などの特定の電離放射線を露光源として使用して、高解
像性と高感度を同時に達成することが可能な化学増幅型
レジストを提供することにある。本発明のもう1つの目
的は、そのような化学増幅型レジストを使用した、改良
されたレジストパターンの形成方法を提供することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, that is, to use a specific ionizing radiation such as an excimer laser or an electron beam as an exposure source to achieve high resolution and high sensitivity. An object of the present invention is to provide a chemically amplified resist that can be achieved at the same time. Another object of the present invention is to provide an improved method for forming a resist pattern using such a chemically amplified resist.

【0009】本発明の上記した目的及びそれ以外の目的
は、以下の詳細な説明から容易に理解することができる
であろう。
The above and other objects of the present invention will be readily understood from the following detailed description.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、1つの面にお
いて、保護基により保護されたアルカリ可溶性基が酸に
より保護基が脱離して、当該重合体をアルカリ可溶性と
ならしめる構造単位を有する酸感応性重合体と、露光に
より酸を発生する光酸発生剤とを含む化学増幅型レジス
ト材料において、前記光酸発生剤と組み合わせて、スル
ホン酸のジフェニルアミン塩、トリフェニルアミン塩、
シクロヘキシルアミン塩及びジシクロヘキシルアミン塩
からなる群から選ばれた少なくとも1種類の有機アンモ
ニウム塩を含んでいることを特徴とする化学増幅型レジ
スト材料にある。
According to one aspect of the present invention, an alkali-soluble group protected by a protecting group has a structural unit capable of removing the protecting group by an acid to render the polymer alkali-soluble. In a chemically amplified resist material comprising an acid-sensitive polymer and a photoacid generator that generates an acid upon exposure, in combination with the photoacid generator, a diphenylamine salt of sulfonic acid, a triphenylamine salt,
A chemically amplified resist material comprising at least one organic ammonium salt selected from the group consisting of a cyclohexylamine salt and a dicyclohexylamine salt.

【0011】本発明は、そのもう1つの面において、保
護基により保護されたアルカリ可溶性基が、酸により保
護基が脱離して、当該重合体をアルカリ可溶性とならし
める構造単位を有する酸感応性重合体と、露光により酸
を発生可能な光酸発生剤と、スルホン酸のジフェニルア
ミン塩、トリフェニルアミン塩、シクロヘキシルアミン
塩及びジシクロヘキシルアミン塩からなる群から選ばれ
た少なくとも1種類のアンモニウム塩とを含んでいる化
学増幅型レジスト材料を被処理基板上に塗布し、前記被
処理基板上のレジスト膜を前記光酸発生剤からの酸の発
生を惹起し得る電離放射線に選択的に露光し、そして露
光後のレジスト膜のポストベーク後、前記露光工程にお
いて形成された潜像をアルカリ現像液で現像すること、
を含んでなることを特徴とするレジストパターンの形成
方法にある。
According to another aspect of the present invention, there is provided an acid-sensitive group having a structural unit, wherein an alkali-soluble group protected by a protecting group has a structural unit capable of removing the protecting group by an acid to render the polymer alkali-soluble. A polymer, a photoacid generator capable of generating an acid upon exposure, and at least one ammonium salt selected from the group consisting of diphenylamine salts, triphenylamine salts, cyclohexylamine salts and dicyclohexylamine salts of sulfonic acid. Applying a chemically amplified resist material containing on a substrate to be processed, selectively exposing the resist film on the substrate to be processed to ionizing radiation capable of causing generation of an acid from the photoacid generator, and After post-baking of the resist film after exposure, developing the latent image formed in the exposure step with an alkaline developer,
And a method for forming a resist pattern.

【0012】なお、上記した露光工程で用いられる「電
離放射線」とは、それを本願明細書において使用した場
合、上記したような特定の電離放射線、エキシマレーザ
(KrFレーザ又はArFレーザ)や、電子線、そして
場合よってはイオンビームを指すものとする。
The term "ionizing radiation" used in the above-mentioned exposure step means, when used in the present specification, the above-mentioned specific ionizing radiation, excimer laser (KrF laser or ArF laser), It refers to a line, and possibly an ion beam.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】本発明による化学増幅型レジスト
材料において、その基材樹脂として用いられる、保護基
により保護されたアルカリ可溶性基の保護基が酸により
脱離して当該重合体をアルカリ可溶性とならしめる構造
単位を有する酸感応性重合体は、その重合体が、使用さ
れる特定の電離放射線に対して感度を有していて、得ら
れるレジスト材料において高解像性及び高感度の両立を
保証するができ、かつ、必要ならば、他の望ましい特性
もあわせてもたらし得る限りにおいて、特に限定される
ものではない。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In a chemically amplified resist material according to the present invention, an alkali-soluble protecting group protected by a protecting group, which is used as a base resin thereof, is eliminated by an acid to make the polymer alkali-soluble. An acid-sensitive polymer having a structural unit that makes it possible for the polymer to have sensitivity to the specific ionizing radiation used, and to achieve both high resolution and high sensitivity in the resulting resist material. It is not particularly limited as long as it can be guaranteed and, if necessary, can also bring other desirable properties.

【0014】基材樹脂として有利に使用することのでき
る酸感応性重合体は、例えば、その分子中に酸性基(例
えば、水酸基又はカルボキシル基)を有していて、その
酸性基の少なくとも一部がt−ブトキシカルボニルオキ
シル基(水酸基の場合)又はt−ブチルカルボキシル基
(カルボキシル基の場合)で置き換えられているよう
な、以下に列挙するような重合体あるいは樹脂を包含す
ることができる。
An acid-sensitive polymer which can be advantageously used as a base resin has, for example, an acidic group (for example, a hydroxyl group or a carboxyl group) in its molecule, and at least a part of the acidic group. Is replaced by a t-butoxycarbonyloxyl group (in the case of a hydroxyl group) or a t-butylcarboxyl group (in the case of a carboxyl group).

【0015】フェノール−ノボラック樹脂、クレゾール
−ノボラック樹脂、フェノール−クレゾール−ノボラッ
ク樹脂、ポリヒドロキシスチレン、ポリカルボキシスチ
レン及び(又は)ヒドロキシスチレンと炭素−炭素二重
結合を有する単量体との共重合体、カルボキシスチレン
と炭素−炭素二重結合を有する単量体との共重合体、ヒ
ドロキシスチレンとカルボキシスチレンとの共重合体、
アセチル化されたベンゼン環を有するシルフェニレンシ
ロキサン重合体、シラノール基を有するシルフェニレン
シロキサン重合体、カルボキシル基又は水酸基を有する
シロキサン重合体、及びカルボキシル基又は水酸基を有
するシルフェニレンシロキサン重合体。
Phenol-novolak resin, cresol-novolak resin, phenol-cresol-novolak resin, polyhydroxystyrene, polycarboxystyrene and / or copolymers of hydroxystyrene with a monomer having a carbon-carbon double bond , A copolymer of carboxystyrene and a monomer having a carbon-carbon double bond, a copolymer of hydroxystyrene and carboxystyrene,
A silphenylene siloxane polymer having an acetylated benzene ring, a silphenylene siloxane polymer having a silanol group, a siloxane polymer having a carboxyl group or a hydroxyl group, and a silphenylene siloxane polymer having a carboxyl group or a hydroxyl group.

【0016】本発明者らの知見によると、酸感応性重合
体において、酸により分解する置換基を含む成分につい
ては、特にt−ブトキシカルボニルオキシル基、t−ブ
チルカルボキシル基等が特に酸により分解しやすく、ま
た、分解前後で極性が大きく変化するため、高いコント
ラストを導くことができる。上記したような酸感応性の
重合体あるいは樹脂は、単独で使用してもよく、さもな
ければ、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。こ
れらの重合体あるいは樹脂の分子量は、広い範囲で変更
することができるというものの、通常、約1,000〜
200,000の範囲である。
According to the findings of the present inventors, in the acid-sensitive polymer, a component containing a substituent which is decomposed by an acid, particularly a t-butoxycarbonyloxyl group, a t-butylcarboxyl group, etc. is decomposed by an acid. In addition, since the polarity greatly changes before and after decomposition, high contrast can be obtained. The acid-sensitive polymer or resin as described above may be used alone or in combination of two or more. Although the molecular weight of these polymers or resins can be varied in a wide range, it is usually about 1,000 to
It is in the range of 200,000.

【0017】基材樹脂として特に有利に使用することの
できる酸感応性重合体は、以下に記載する実施例でも使
用しているように、パラヒドロキシスチレンとt−ブチ
ルメタクリレートの共重合体あるいはパラヒドロキシス
チレンとt−ブトキシカルボニルオキシスチレンの共重
合体である。また、以上に説明したような酸感応性重合
体に加えて、あるいはその代わりに、本発明者らの開発
グループがすでに有用であることを見い出している酸感
応性重合体、例えば特開平9−73173号公報や特願
平8−320105号の明細書に記載の酸感応性重合体
を使用してもよい。
The acid-sensitive polymer which can be used particularly advantageously as the base resin is a copolymer of para-hydroxystyrene and t-butyl methacrylate or a para-sensitive polymer, as used in the examples described below. It is a copolymer of hydroxystyrene and t-butoxycarbonyloxystyrene. Further, in addition to or instead of the acid-sensitive polymer described above, the acid-sensitive polymer which the present inventors have found useful is already known, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. The acid-sensitive polymer described in the specification of Japanese Patent Application No. 73173 or Japanese Patent Application No. 8-320105 may be used.

【0018】また、本発明の化学増幅型レジスト材料に
おいて上記したような酸感応性重合体と組み合わせて用
いられる光酸発生剤は、レジストの化学において一般的
に用いられている光酸発生剤、すなわち、エキシマレー
ザや電子線などの電離放射線の照射によりプロトン酸を
生じる物質であることができる。本発明の実施において
適当な光酸発生剤は、以下に列挙するものに限定されな
いけれども、次のようなものを包含する。 (1)次式により表されるジアゾニウム塩: Ar−N2 + - (上式において、Arは、置換もしくは非置換の芳香族
基、例えばフェニル基など、又は脂環式基を表し、そし
てXは、ハロゲン、例えばCl、Br、IあるいはF、
BF4 、BF6 、PF6、AsF6 、SbF6 、CF3
SO3 、ClO4 又は有機スルホン酸アニオンなどを表
す)。 (2)次式により表されるヨードニウム塩:
The photoacid generator used in combination with the acid-sensitive polymer as described above in the chemically amplified resist material of the present invention is a photoacid generator generally used in resist chemistry, That is, it can be a substance that generates a protonic acid upon irradiation with ionizing radiation such as an excimer laser or an electron beam. Suitable photoacid generators in the practice of the present invention include, but are not limited to, those listed below. (1) A diazonium salt represented by the following formula: Ar—N 2 + X (wherein, Ar represents a substituted or unsubstituted aromatic group such as a phenyl group, or an alicyclic group, and X is a halogen such as Cl, Br, I or F,
BF 4 , BF 6 , PF 6 , AsF 6 , SbF 6 , CF 3
SO 3 , ClO 4 or an organic sulfonic acid anion, etc.). (2) An iodonium salt represented by the following formula:

【0019】[0019]

【化1】 Embedded image

【0020】(上式において、Ar及びXは、前記定義
に同じである)。 (3)次式により表されるスルホニウム塩:
(In the above formula, Ar and X are the same as defined above.) (3) A sulfonium salt represented by the following formula:

【0021】[0021]

【化2】 Embedded image

【0022】[0022]

【化3】 Embedded image

【0023】[0023]

【化4】 Embedded image

【0024】[0024]

【化5】 Embedded image

【0025】[0025]

【化6】 Embedded image

【0026】[0026]

【化7】 Embedded image

【0027】(上式において、R、R1、R2、R3、Ar及
びXは、それぞれ、前記定義に同じであり、例えば、R
はメチル基などであり、R1、R2及びR3はフェニル基など
であり、そしてtBuは、t−ブチル基である)。 (4)次式により表されるスルホン酸エステル:
(In the above formula, R, R 1 , R 2 , R 3 , Ar and X are each the same as defined above.
Is like a methyl group, R 1, R 2 and R 3 are a phenyl group, and tBu is a t- butyl group). (4) Sulfonate represented by the following formula:

【0028】[0028]

【化8】 Embedded image

【0029】(上式において、Ar及びRは、前記定義
に同じである)。 (5)次式により表されるオキサアゾール誘導体:
(In the above formula, Ar and R are the same as defined above.) (5) An oxaazole derivative represented by the following formula:

【0030】[0030]

【化9】 Embedded image

【0031】(上式において、Xは前記定義に同じであ
り、但し、−CX3 基の1つは置換もしくは非置換のア
リール基又はアルケニル基であってもよい)。 (6)次式により表されるs−トリアジン誘導体:
(In the above formula, X is the same as defined above, provided that one of the —CX 3 groups may be a substituted or unsubstituted aryl or alkenyl group). (6) An s-triazine derivative represented by the following formula:

【0032】[0032]

【化10】 Embedded image

【0033】(上式において、Xは前記定義に同じであ
り、但し、−CX3 基の1つは置換もしくは非置換のア
リール基又はアルケニル基であってもよい)。 (7)次式により表されるジスルホン誘導体: Ar−SO2 −SO2 −Ar (上式において、Arは前記定義に同じである)。 (8)次式により表されるイミド化合物:
(In the above formula, X is as defined above, provided that one of the —CX 3 groups may be a substituted or unsubstituted aryl or alkenyl group). (7) a disulfone derivative represented by the formula: Ar-SO 2 -SO 2 -Ar ( In the above formula, Ar are as defined above). (8) An imide compound represented by the following formula:

【0034】[0034]

【化11】 Embedded image

【0035】(上式において、Xは前記定義に同じであ
る)。 (9)その他、例えばオキシムスルホネート、ジアゾナ
フトキノン、ベンゾイントシレートなど。 これらの光酸発生剤は、さらに具体的にいくつかの例を
示すと、次のような化合物である。 ジフェニルヨードニウムトリフレート:
(Where X is as defined above). (9) In addition, for example, oxime sulfonate, diazonaphthoquinone, benzoin tosylate and the like. These photoacid generators are the following compounds, to give more specific examples. Diphenyl iodonium triflate:

【0036】[0036]

【化12】 Embedded image

【0037】トリフェニルスルホニウムトリフレート:Triphenylsulfonium triflate:

【0038】[0038]

【化13】 Embedded image

【0039】トリフェニルスルホニウムパーフルオレー
ト:
Triphenylsulfonium perfluorate:

【0040】[0040]

【化14】 Embedded image

【0041】トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロ
アンチモネート:
Triphenylsulfonium hexafluoroantimonate:

【0042】[0042]

【化15】 Embedded image

【0043】トリフェニルホスホニウムヘキサフルオロ
ホスフェート:
Triphenylphosphonium hexafluorophosphate:

【0044】[0044]

【化16】 Embedded image

【0045】ジフェニルアイオードヘキサフルオロホス
フェート:
Diphenyl iodide hexafluorophosphate:

【0046】[0046]

【化17】 Embedded image

【0047】ベンゾイントシレート:Benzoin tosylate:

【0048】[0048]

【化18】 Embedded image

【0049】本発明の化学増幅型レジスト材料におい
て、このような光酸発生剤は、使用する露光光源の種類
や所望とする酸開放効果などに応じて広い範囲の添加量
で使用することができるというものの、通常、酸感応性
重合体の約1〜30重量%の添加量で用いられ、好まし
くは約2〜15重量%の添加量で用いられ、さらに好ま
しくは約3〜7重量%の添加量で用いられる。
In the chemically amplified resist material of the present invention, such a photoacid generator can be used in a wide range of addition amount depending on the type of exposure light source to be used and the desired acid release effect. However, the acid-sensitive polymer is usually used in an amount of about 1 to 30% by weight, preferably about 2 to 15% by weight, and more preferably about 3 to 7% by weight. Used in quantity.

【0050】本発明の化学増幅型レジスト材料では、上
記したような光酸発生剤と組み合わせて、少なくとも1
種類の特定の有機アンモニウム塩が緩衝化合物として用
いられる。有機アンモニウム塩は、電離放射線の照射に
より発生した酸との間で平衡状態となり、酸濃度の変化
を安定化する作用、すなわち、緩衝作用を有している。
これによって、本発明のレジスト材料の場合、酸の拡散
やアルカリ不純物の侵入などによる酸濃度の変化を抑制
し、解像性の向上を図ることができる。しかも、有機ア
ンモニウム塩を添加した場合には、単にアルカリのみを
添加した場合とは異なって、感度の低下を回避すること
ができる。
In the chemically amplified resist material of the present invention, at least one photo-acid generator is used in combination with the above-described photo-acid generator.
Certain organic ammonium salts are used as buffer compounds. The organic ammonium salt is in an equilibrium state with the acid generated by the irradiation of ionizing radiation, and has an action of stabilizing a change in the acid concentration, that is, has a buffer action.
Thereby, in the case of the resist material of the present invention, a change in the acid concentration due to the diffusion of an acid or the intrusion of an alkali impurity can be suppressed, and the resolution can be improved. In addition, when an organic ammonium salt is added, a decrease in sensitivity can be avoided, unlike when only an alkali is simply added.

【0051】本発明者らは、緩衝化合物として使用する
各種の有機アンモニウム塩を検討した結果、スルホン酸
の有機アンモニウム塩、なかんずく、ジフェニルアミン
塩、トリフェニルアミン塩、シクロヘキシルアミン塩、
ジシクロヘキシルアミン塩などが、他の有機アンモニウ
ム塩と比較して、レジスト性能を大きく改善し得るとい
うことを見い出した。
The present inventors have studied various organic ammonium salts used as buffer compounds. As a result, organic ammonium salts of sulfonic acid, especially, diphenylamine salt, triphenylamine salt, cyclohexylamine salt,
It has been found that dicyclohexylamine salt and the like can greatly improve the resist performance as compared with other organic ammonium salts.

【0052】本発明の実施において有利に使用すること
のできるスルホン酸の有機アンモニウム塩は、以下に列
挙するものに限定るわけではないけれども、トリフルオ
ロスルホン酸のジフェニルアミン塩、パーフルオロスル
ホン酸のジフェニルアミン塩、トリフルオロスルホン酸
のトリフェニルアミン塩、パーフルオロスルホン酸のト
リフェニルアミン塩、トリフルオロスルホン酸のシクロ
ヘキシルアミン塩、パーフルオロスルホン酸のシクロヘ
キシルアミン塩、トリフルオロスルホン酸のジシクロヘ
キシルアミン塩、そしてパーフルオロスルホン酸のジシ
クロヘキシルアミン塩などがある。これらの有機アンモ
ニウム塩は、単独で使用してもよく、あるいは2種類以
上の塩を組み合わせて使用してもよい。
The organic ammonium salts of sulfonic acids which can be advantageously used in the practice of the present invention are not limited to those listed below, but include diphenylamine salts of trifluorosulfonic acid and diphenylamine of perfluorosulfonic acid. Salts, triphenylamine salts of trifluorosulfonic acid, triphenylamine salts of perfluorosulfonic acid, cyclohexylamine salts of trifluorosulfonic acid, cyclohexylamine salts of perfluorosulfonic acid, dicyclohexylamine salts of trifluorosulfonic acid, and And dicyclohexylamine salt of perfluorosulfonic acid. These organic ammonium salts may be used alone or in combination of two or more.

【0053】本発明の化学増幅型レジスト材料におい
て、このような有機アンモニウム塩は、使用する光酸発
生剤の種類及び量や所望とする緩衝効果などに応じて広
い範囲の添加量で使用することができるというものの、
通常、光酸発生剤の約0.5重量%以上の添加量である
ことが好ましく、さらに好ましくは、光酸発生剤の約1
重量%以上の添加量である。有機アンモニウム塩の添加
量が0.5重量%を下回るようになると、酸濃度の安定
化効果が生じにくく、実際、添加量が0.2重量%以下
になると、添加の効果を殆ど認めることができなくな
る。
In the chemically amplified resist material of the present invention, such an organic ammonium salt may be used in a wide range of addition amount depending on the kind and amount of the photoacid generator to be used and the desired buffer effect. Although you can do
Usually, the amount of the photoacid generator is preferably about 0.5% by weight or more, more preferably about 1% by weight of the photoacid generator.
It is an addition amount of not less than weight%. When the amount of the organic ammonium salt is less than 0.5% by weight, the effect of stabilizing the acid concentration is unlikely to be produced. In fact, when the amount of the organic ammonium salt is 0.2% by weight or less, almost no effect of the addition is observed. become unable.

【0054】有機アンモニウム塩の添加量の上限は、特
に規定されるものではない。これは、有機アンモニウム
塩は、アミン等のアルカリ性の添加剤とは異なって中性
であるため、添加量が多少多くてもレジストに対して悪
影響が及ばないからである。しかし、有機アンモニウム
塩の添加量が光酸発生剤の200重量%を上回るように
なると、レジスト全体の耐熱性が低下したり、レジスト
塗布の際に塩が析出して成膜ができなくなるといった問
題が発生するようになる。有機アンモニウム塩の添加量
は、したがって、光酸発生剤の150重量%以下である
ことが好ましく、さらに好ましくは100重量%以下で
ある。
The upper limit of the amount of the organic ammonium salt is not particularly limited. This is because the organic ammonium salt is neutral unlike an alkaline additive such as an amine, so that even a small amount thereof does not adversely affect the resist. However, when the added amount of the organic ammonium salt exceeds 200% by weight of the photoacid generator, the heat resistance of the entire resist is reduced, and the salt is deposited at the time of applying the resist, and the film cannot be formed. Will occur. Therefore, the amount of the organic ammonium salt to be added is preferably 150% by weight or less, more preferably 100% by weight or less of the photoacid generator.

【0055】本発明に従うと、上記したような酸感応性
重合体と、光酸発生剤と、有機アンモニウム塩系の緩衝
化合物とから、化学増幅型レジスト材料を調製する。か
かるレジストの調製は、レジストの化学において一般的
に行われている技法を使用して、レジスト溶液の形で調
製することができる。例えば、レジストを構成する酸感
応性重合体は、その重合体を形成するための選ばれた単
量体を適当な重合開始剤の存在において重合せしめ、次
いで、得られた重合体の溶液に光酸発生剤及び緩衝化合
物を添加してレジスト溶液とすることができる。なお、
ここでいう「重合体」は、先にも説明したように、単独
重合体の場合もあれば、二成分あるいは三成分の共重合
体などの場合もある。ここで、使用する重合条件及び重
合開始剤は、常用されている広い範囲のもののなかから
任意に選択して使用することができる。例えば、適当な
重合開始剤の一例として、次のようなものを挙げること
ができる。 AIBN(アゾビスイソブチロニトリル):
According to the present invention, a chemically amplified resist material is prepared from the above-described acid-sensitive polymer, a photoacid generator, and an organic ammonium salt-based buffer compound. The preparation of such resists can be prepared in the form of a resist solution using techniques commonly practiced in resist chemistry. For example, the acid-sensitive polymer that constitutes the resist is prepared by polymerizing selected monomers to form the polymer in the presence of a suitable polymerization initiator, and then adding a photopolymer solution to the resulting polymer solution. A resist solution can be prepared by adding an acid generator and a buffer compound. In addition,
As described above, the “polymer” may be a homopolymer, or may be a two- or three-component copolymer. Here, the polymerization conditions and polymerization initiator used can be arbitrarily selected from a wide range of commonly used ones. For example, the following can be mentioned as an example of a suitable polymerization initiator. AIBN (azobisisobutyronitrile):

【0056】[0056]

【化19】 Embedded image

【0057】MAIB(ジメチル−2,2−アゾイソビ
スブチラート):
MAIB (dimethyl-2,2-azoisobisbutyrate):

【0058】[0058]

【化20】 Embedded image

【0059】このようなレジスト溶液の調製において、
基材樹脂などを溶解するために用いる溶媒は、レジスト
の種類、塗布条件、その他のファクタに応じていろいろ
に変更し得るというものの、好ましくは、例えば乳酸エ
チル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテ
ート(PGMEA)、エチルピルベート、シクロヘキサ
ノンなどの有機溶媒である。特に、乳酸エチル、プロピ
レングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGM
EA)、エチルピルベートなどを使用すると、よりコン
トラストの高いレジストパターンを得ることができる。
また、レジスト溶液塗布後のストリエーションを防止す
るため、界面活性剤を添加することも有効である。適当
な界面活性剤として、例えば、信越化学工業社製のKP
−341(商品名)等を挙げることができる。
In the preparation of such a resist solution,
The solvent used for dissolving the base resin and the like can be variously changed depending on the type of resist, coating conditions, and other factors. However, preferably, for example, ethyl lactate, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), Organic solvents such as ethyl pyruvate and cyclohexanone. In particular, ethyl lactate, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGM
When EA), ethyl pyruvate or the like is used, a resist pattern with higher contrast can be obtained.
It is also effective to add a surfactant to prevent striation after application of the resist solution. As a suitable surfactant, for example, KP manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
-341 (trade name) and the like.

【0060】本発明はまた、上記したような本発明の化
学増幅型レジスト材料を被処理基板上に塗布し、前記被
処理基板上のレジスト膜を前記光酸発生剤からの酸の発
生を惹起し得る電離放射線に選択的に露光し、そして露
光後のレジスト膜のポストベーク後、前記露光工程にお
いて形成された潜像をアルカリ現像液で現像すること、
を含んでなることを特徴とするレジストパターンの形成
方法にある。
According to the present invention, the chemically amplified resist material of the present invention as described above is coated on a substrate to be processed, and the resist film on the substrate to be processed is caused to generate an acid from the photoacid generator. Selective exposure to possible ionizing radiation, and after post-baking of the exposed resist film, developing the latent image formed in the exposure step with an alkaline developer,
And a method for forming a resist pattern.

【0061】本発明によるレジストパターンの形成方法
は、任意のいろいろな工程を経て実施することができる
というものの、好ましくは、次のようにして実施するこ
とができる。最初に、上記のようにして調製した化学増
幅型レジストの溶液を被処理基板上に塗布する。ここで
使用する被処理基板は、半導体装置及びその他の装置に
おいて通常用いられているいかなる基板であってもよ
く、具体的には、シリコン基板等の半導体基板、基板上
に形成された各種の層膜、例えば酸化膜、ポリシリコン
層、窒化膜、アルミニウム配線などをあげることができ
る。これらの基板は、すでに回路が作りこまれていて
も、あるいは作りこまれていなくてもよい。これらの基
板は、場合によっては、レジストとの密着性を向上させ
るために、例えばヘキサメチルジシラザン(HMDS)
などのような密着促進剤で前処理しておくことが好まし
い。
Although the method for forming a resist pattern according to the present invention can be carried out through any of various steps, it can preferably be carried out as follows. First, the solution of the chemically amplified resist prepared as described above is applied on the substrate to be processed. The substrate to be used here may be any substrate usually used in semiconductor devices and other devices, and specifically, a semiconductor substrate such as a silicon substrate, and various layers formed on the substrate. Films such as an oxide film, a polysilicon layer, a nitride film, and aluminum wiring can be used. These substrates may or may not have the circuitry already built. In some cases, these substrates are made of, for example, hexamethyldisilazane (HMDS) in order to improve the adhesion to the resist.
It is preferable to pre-treat with an adhesion promoter such as the above.

【0062】レジスト溶液の塗布は、スピンコータ、デ
ィップコータ、ローラコータなどのような常用の塗布装
置を使用して行うことができる。形成されるレジスト膜
の膜厚は、そのレジスト膜の使途などのファクターに応
じて広く変更し得るというものの、通常約0.3〜2.
0μmの範囲である。次いで、好ましくは、上記工程で
形成されたレジスト膜を電離放射線に選択的に露光する
前に、レジスト膜を約60〜150℃、好ましくは約6
0〜100℃の温度で約60〜180秒間にわたってプ
リベークする。このプリベークには、例えばホットプレ
ートのような加熱手段を用いることができる。
The application of the resist solution can be performed by using a conventional coating apparatus such as a spin coater, a dip coater, a roller coater and the like. Although the thickness of the formed resist film can be widely varied depending on factors such as the use of the resist film, it is usually about 0.3 to 2.
The range is 0 μm. Then, preferably, before selectively exposing the resist film formed in the above step to ionizing radiation, the resist film is heated to about 60 to 150 ° C., preferably about 6 to 150 ° C.
Prebake at a temperature of 0-100 ° C for about 60-180 seconds. For this pre-bake, for example, a heating means such as a hot plate can be used.

【0063】また、もしもレジスト膜の上にさらにトッ
プコート膜(保護膜)を施すような場合には、例えば、
オレフィン樹脂の溶液をスピンコート法によりレジスト
膜上に塗布し、100℃前後の温度でベーキングを行う
ことによって、トップコート膜とすることができる。レ
ジスト膜の形成及びプリベーク後、そのレジスト膜を常
用の露光装置で、レチクルを介して放射線に選択露光す
る。適当な露光装置は、市販の電子線露光装置やエキシ
マステッパなどである。露光条件は、その都度、適当な
条件を選択することができる。例えば、電子線露光は、
約0.1〜100μC/cm2 の範囲の露光量で実施する
ことができる。この選択露光の結果、レジスト膜に含ま
れる光酸発生剤から酸が発生せしめられ、最終的にはそ
のレジスト膜に回路パターンが焼き付けられる。
If a top coat film (protective film) is further applied on the resist film, for example,
A top coat film can be obtained by applying a solution of an olefin resin onto a resist film by spin coating and performing baking at a temperature of about 100 ° C. After formation and pre-baking of the resist film, the resist film is selectively exposed to radiation via a reticle by a conventional exposure apparatus. A suitable exposure apparatus is a commercially available electron beam exposure apparatus or an excimer stepper. As the exposure condition, an appropriate condition can be selected each time. For example, electron beam exposure
It can be carried out with an exposure in the range of about 0.1 to 100 μC / cm 2 . As a result of this selective exposure, an acid is generated from the photoacid generator contained in the resist film, and finally a circuit pattern is printed on the resist film.

【0064】次いで、露光後のレジスト膜を直ちに露光
後ベーク(PEB)することによって、酸を触媒とした
保護基の脱離反応を生じさせる。この露光後ベークは、
先のプリベークと同様にして行うことができる。例え
ば、ベーク温度は約60からレジスト樹脂の分解温度ま
での温度、好ましくは約90〜150℃である。なお、
トップコート膜を併用している場合には、この露光後ベ
ークの後であって現像の前、例えば有機溶剤によってそ
れを剥離除去する。
Then, the exposed resist film is immediately subjected to post-exposure bake (PEB), thereby causing an acid-catalyzed elimination reaction of the protective group. This post-exposure bake
This can be performed in the same manner as in the previous pre-bake. For example, the baking temperature is from about 60 to the decomposition temperature of the resist resin, preferably about 90 to 150C. In addition,
When a top coat film is used in combination, it is removed after the post-exposure bake and before the development, for example, with an organic solvent.

【0065】露光後ベークを完了した後、露光後のレジ
スト膜を常法に従ってアルカリ現像液で現像する。ここ
で使用するアルカリ現像液は、この技術分野で一般的に
用いられている現像液のなかから、適当なものを任意に
選択することができる。とりわけ好ましい現像液は、現
像剤としての、次式のアンモニウム化合物:
After the completion of the post-exposure bake, the exposed resist film is developed with an alkali developing solution according to a conventional method. As the alkali developer used here, an appropriate one can be arbitrarily selected from developers generally used in this technical field. Particularly preferred developers are ammonium compounds of the formula:

【0066】[0066]

【化21】 Embedded image

【0067】(式中、R1、R2、R3及びR4は、それぞれ、
同一もしくは異なっていてもよく、1〜6個の炭素原子
を有する置換もしくは非置換のアルキル基を表す)、次
式のモルフォリン化合物:
(Wherein R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each
Which may be the same or different and represent a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms), a morpholine compound of the following formula:

【0068】[0068]

【化22】 Embedded image

【0069】又はその混合物の水溶液又はアルコール溶
液を含む現像液である。現像剤としてのアンモニウム化
合物の好ましい例は、以下に列挙するものに限定される
わけではないけれども、テトラメチルアンモニウムハイ
ドロキシド(TMAH)、テトラエチルアンモニウムハ
イドロキシド(TEAH)、テトラプロピルアンモニウ
ムハイドロキジド(TPAH)、テトラブチルアンモニ
ウムハイドロキシド(TBAH)、などを包含する。
Or a developer containing an aqueous solution or an alcohol solution of the mixture. Preferred examples of the ammonium compound as the developer are not limited to those listed below, but include tetramethylammonium hydroxide (TMAH), tetraethylammonium hydroxide (TEAH), and tetrapropylammonium hydroxide (TPAH). ), Tetrabutylammonium hydroxide (TBAH), and the like.

【0070】これらの現像剤を水に溶解するかもしく
は、例えばメタノール、エタノール、イソプロピルアル
コール等のアルコールに溶解して現像液となす。溶解す
る現像剤の濃度は、広く変更することができるけれど
も、一般的に約0.1〜15重量%の範囲、好ましくは
約0.1〜10重量%の範囲である。通常、TMAHの
2.38重量%水溶液を現像液として使用する。現像時
間は、これも特に限定されるわけではないけれども、一
般的に約1〜5分間の範囲、好ましくは約1〜3分間の
範囲である。現像の結果、レジスト膜の露光域が溶解除
去せしめられて、所望とするレジストパターンを得るこ
とができる。最後に、得られたレジストパターンも常法
に従って純水でリンスし、そして乾燥する。
These developers are dissolved in water or dissolved in an alcohol such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol or the like to form a developer. The concentration of soluble developer can vary widely, but generally ranges from about 0.1 to 15% by weight, preferably from about 0.1 to 10% by weight. Usually, a 2.38% by weight aqueous solution of TMAH is used as a developer. Although the development time is not particularly limited, it is generally in the range of about 1 to 5 minutes, preferably in the range of about 1 to 3 minutes. As a result of development, the exposed area of the resist film is dissolved and removed, and a desired resist pattern can be obtained. Finally, the obtained resist pattern is also rinsed with pure water according to a conventional method, and dried.

【0071】[0071]

【実施例】次いで、本発明をその実施例を参照して説明
するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるも
のではないことを理解されたい。なお、下記の説明で使
用する略記号は、それぞれ、次のような化合物を指して
いる。光酸発生剤について: 略記号 化合物名 DPITF ジフェニルヨードニウムトリフレート TPSTF トリフェニルスルホニウムトリフレート TPSPF トリフェニルスルホニウムパーフルオレート 有機アンモニウム塩について: 略記号 化合物名 DFA トリフルオロスルホン酸のジフェニルアミン塩 TFA トリフルオロスルホン酸のトリフェニルアミン塩 DCHA トリフルオロスルホン酸のジシクロヘキシルアミン塩 CHA トリフルオロスルホン酸のシクロヘキシルアミン塩 例1 1gのパラヒドロキシスチレン/t−ブチルメタクリレ
ート共重合体(組成比50:50、Mw=12,00
0、Mw/Mn=1.7)を0.05gのジフェニルヨ
ードニウムトリフレート(光酸発生剤として)及び1mg
のトリフルオロスルホン酸のジフェニルアミン塩(緩衝
化合物として)とともに5.5gの乳酸エチルに溶解し
た。得られたレジスト溶液を、HMDSで前処理したシ
リコン基板上にスピンコートし、120℃のホットプレ
ート上で2分間プリベークした。膜厚0.4μm のレジ
スト膜が得られた。
EXAMPLES The present invention will now be described with reference to examples, but it should be understood that the present invention is not limited by these examples. The abbreviations used in the following description refer to the following compounds, respectively. Photoacid generator: Abbreviated symbol Compound name DPITF Diphenyliodonium triflate TPSTF Triphenylsulfonium triflate TPSPF Triphenylsulfonium perfluorate Organic ammonium salt: Abbreviated symbol Compound name DFA Diphenylamine salt of trifluorosulfonic acid TFA trifluorosulfonic acid Of CHA dicyclohexylamine salt of trifluorosulfonic acid CHA cyclohexylamine salt of trifluorosulfonic acid Example 1 1 g of parahydroxystyrene / t-butyl methacrylate copolymer (composition ratio 50:50, Mw = 12,000)
0, Mw / Mn = 1.7) in 0.05 g of diphenyliodonium triflate (as photoacid generator) and 1 mg
Was dissolved in 5.5 g of ethyl lactate together with the diphenylamine salt of trifluorosulfonic acid (as a buffer compound). The obtained resist solution was spin-coated on a silicon substrate pretreated with HMDS, and prebaked on a hot plate at 120 ° C. for 2 minutes. A resist film having a thickness of 0.4 μm was obtained.

【0072】次いで、得られたレジスト膜を電子線露光
装置で加速電圧30kVで0.2μm幅のラインを露光
した。露光の完了後直ちに、レジスト膜を120℃のホ
ットプレート上で2分間ポストベーク(PEB)した。
その後、レジスト膜を2.38重量%のテトラメチルア
ンモニウムハイドロキシド(TMAH)水溶液からなる
現像液、東京応化製のNMD−3、で60秒間現像し、
さらに純水でリンスした。露光に用いた電子線のライン
パターンに相当するレジストパターンが得られた。得ら
れたレジストパターンの解像性を、レジストパターンの
トップ部分のサイズが0.2μmになった時のトップサ
イズとボトムサイズの差の絶対値(μm)から評価した
ところ、0.001であり、極めて高い解像性を有して
いることが判明した。また、このレジストの感度は約3
μC/cm2 であり、高感度であることも確認された。な
お、この評価結果は、下記の第1表にもあわせて記載す
る。例2〜例12 前記例1に記載の手法を繰り返したが、本例の場合、下
記の第1表にまとめて記載するように、光酸発生剤とし
て使用したジフェニルヨードニウムトリフレート(DP
ITF)及び緩衝化合物として使用した有機アンモニウ
ム塩、トリフルオロスルホン酸のジフェニルアミン塩
(DFA)の組み合わせの代わりに、本発明の範囲内で
別の組み合わせを使用した。なお、光酸発生剤及び緩衝
化合物の使用量に変更はない。
Next, the obtained resist film was exposed to a 0.2 μm-wide line at an accelerating voltage of 30 kV by an electron beam exposure apparatus. Immediately after the completion of the exposure, the resist film was post-baked (PEB) on a hot plate at 120 ° C. for 2 minutes.
Thereafter, the resist film was developed with a developing solution composed of a 2.38% by weight aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH), NMD-3 manufactured by Tokyo Ohka, for 60 seconds,
Rinse with pure water. A resist pattern corresponding to the line pattern of the electron beam used for exposure was obtained. When the resolution of the obtained resist pattern was evaluated from the absolute value (μm) of the difference between the top size and the bottom size when the size of the top portion of the resist pattern became 0.2 μm, it was 0.001. It was found to have extremely high resolution. The sensitivity of this resist is about 3
μC / cm 2 , which confirmed that the sensitivity was high. The evaluation results are also shown in Table 1 below. Examples 2 to 12 The procedure described in Example 1 was repeated. In the case of this example, as summarized in Table 1 below, diphenyliodonium triflate (DP) used as a photoacid generator was used.
Instead of the combination of ITF) and the organic ammonium salt used as buffer compound, diphenylamine salt of trifluorosulfonic acid (DFA), another combination was used within the scope of the present invention. There is no change in the amounts of the photoacid generator and the buffer compound.

【0073】得られたレジストパターンの解像性を評価
したところ、下記の第1表に記載のような結果が得られ
た。また、本例で使用したそれぞれのレジストの感度は
約3μC/cm2 であり、高感度であることも確認され
た。比較例1〜比較例3 前記例1に記載の手法を繰り返したが、本例の場合、比
較のため、下記の第1表にまとめて記載するように、光
酸発生剤と組み合わせて有機アンモニウム塩を使用しな
かった。
When the resolution of the obtained resist pattern was evaluated, the results as shown in Table 1 below were obtained. Further, the sensitivity of each resist used in this example was about 3 μC / cm 2 , and it was also confirmed that the resist had high sensitivity. Comparative Example 1 to Comparative Example 3 The procedure described in Example 1 was repeated. In the case of this example, for comparison, as described in Table 1 below, an organic ammonium compound was used in combination with a photoacid generator. No salt was used.

【0074】得られたレジストパターンの解像性を評価
したところ、下記の第1表に記載のような結果が得られ
た。また、本例で使用したそれぞれのレジストの感度は
前記例1〜12のものに比較して低感度であることも確
認された。 第1表 例番号 光酸発生剤 有機アンモニウム塩 解像性(μm) 例1 DPITF DFA 0.001 例2 TPSTF DFA 0.001 例3 FPSPF DFA 0.006 例4 DPITF TFA 0.004 例5 TPSTF TFA 0.002 例6 FPSPF TFA 0.008 例7 DPITF DCHA 0.001 例8 TPSTF DCHA 0.001 例9 FPSPF DCHA 0.001 例10 DPITF CHA 0.002 例11 TPSTF CHA 0.007 例12 FPSPF CHA 0.003 比較例1 DPITF − 0.02 比較例2 TPSTF − 0.018 比較例3 FPSPF − 0.017 上記した第1表に記載の結果から、本発明に従って、光
酸発生剤に対して有機アンモニウム塩を緩衝化合物とし
て添加した場合、解像性の顕著な効果を得ることができ
ることが分かる。また、解像性(μm)の数値は、それ
が小さければ小さいほどパターンは矩形に近く、解像性
が高いことを意味している。例13〜例24 前記例1〜例12に記載の手法を繰り返したが、本例の
場合、基材樹脂として、1gのパラヒドロキシスチレン
/t−ブチルメタクリレート共重合体に代えて、同量の
パラヒドロキシスチレン/t−ブトキシカルボニルオキ
シスチレン共重合体(組成比80:20、Mw=11,
000、Mw/Mn=2.1)を使用した。
When the resolution of the obtained resist pattern was evaluated, the results as shown in Table 1 below were obtained. It was also confirmed that the sensitivity of each resist used in this example was lower than those in Examples 1 to 12. Table 1 Example No. Photoacid generator organic ammonium salt resolution (μm) Example 1 DPITF DFA 0.001 Example 2 TPSTF DFA 0.001 Example 3 FPSPF DFA 0.006 Example 4 DPITF TFA 0.004 Example 5 TPSTF TFA 0.002 Example 6 FPSPF TFA 0.008 Example 7 DPITF DCHA 0.001 Example 8 TPSTF DCHA 0.001 Example 9 FPSPF DCHA 0.001 Example 10 DPITF CHA 0.002 Example 11 TPSTF CHA 0.007 Example 12 FPSPF CHA0 0.003 Comparative Example 1 DPITF-0.02 Comparative Example 2 TPSTF-0.018 Comparative Example 3 FPSPF-0.017 From the results described in Table 1 above, according to the present invention, the organic acid generator was treated with an organic ammonium salt. When salt is added as a buffer compound It can be seen that it is possible to obtain a remarkable effect in the resolution. The numerical value of the resolution (μm) means that the smaller the value, the closer the pattern is to a rectangle and the higher the resolution. Examples 13 to 24 The procedure described in Examples 1 to 12 was repeated. In this example, the same amount of the base resin was replaced with 1 g of parahydroxystyrene / t-butyl methacrylate copolymer. Parahydroxystyrene / t-butoxycarbonyloxystyrene copolymer (composition ratio 80:20, Mw = 11,
000, Mw / Mn = 2.1).

【0075】得られたレジストパターンの解像性を評価
したところ、下記の第2表に記載のような結果が得られ
た。また、本例で使用したそれぞれのレジストの感度は
約4μC/cm2 であり、高感度であることも確認され
た。比較例4〜比較例6 前記例13〜15に記載の手法を繰り返したが、本例の
場合、比較のため、下記の第2表にまとめて記載するよ
うに、光酸発生剤と組み合わせて有機アンモニウム塩を
使用しなかった。
When the resolution of the obtained resist pattern was evaluated, the results as shown in Table 2 below were obtained. The sensitivity of each of the resists used in this example was about 4 μC / cm 2 , confirming that the resist was highly sensitive. Comparative Examples 4 to 6 The procedures described in Examples 13 to 15 were repeated, but in the case of this example, for comparison, as described in Table 2 below, in combination with a photoacid generator. No organic ammonium salt was used.

【0076】得られたレジストパターンの解像性を評価
したところ、下記の第2表に記載のような結果が得られ
た。また、本例で使用したそれぞれのレジストの感度は
前記例13〜24のものに比較して低感度であることも
確認された。 第2表 例番号 光酸発生剤 有機アンモニウム塩 解像性(μm) 例13 DPITF DFA 0.003 例14 TPSTF DFA 0.002 例15 FPSPF DFA 0.003 例16 DPITF TFA 0.002 例17 TPSTF TFA 0.002 例18 FPSPF TFA 0.006 例19 DPITF DCHA 0.002 例20 TPSTF DCHA 0.003 例21 FPSPF DCHA 0.001 例22 DPITF CHA 0.003 例23 TPSTF CHA 0.004 例24 FPSPF CHA 0.003 比較例4 DPITF − 0.015 比較例5 TPSTF − 0.015 比較例6 FPSPF − 0.014 上記した第2表に記載の結果から、本発明に従って、光
酸発生剤に対して有機アンモニウム塩を緩衝化合物とし
て添加した場合、解像性の顕著な効果を得ることができ
ることが分かる。また、解像性(μm)の数値は、それ
が小さければ小さいほどパターンは矩形に近く、解像性
が高いことを意味している。比較例7 前記例1に記載の手法を繰り返したが、本例の場合、比
較のため、光酸発生剤として、DPITFに代えて、次
式により表される2種類の超強酸エステル、コハク酸イ
ミドを同量で使用した。
When the resolution of the obtained resist pattern was evaluated, the results as shown in Table 2 below were obtained. It was also confirmed that the sensitivity of each resist used in this example was lower than those of Examples 13 to 24. Table 2 Example No. Photoacid generator organic ammonium salt resolution (μm) Example 13 DPITF DFA 0.003 Example 14 TPSTF DFA 0.002 Example 15 FPSPF DFA 0.003 Example 16 DPITF TFA 0.002 Example 17 TPSTF TFA 0.002 Example 18 FPSPF TFA 0.006 Example 19 DPITF DCHA 0.002 Example 20 TPSTF DCHA 0.003 Example 21 FPSPF DCHA 0.001 Example 22 DPITF CHA 0.003 Example 23 TPSTF CHA 0.004 Example 24 FPSPF CHA0 0.003 Comparative Example 4 DPITF-0.015 Comparative Example 5 TPSTF-0.015 Comparative Example 6 FPSPF-0.014 From the results shown in Table 2 above, according to the present invention, the organic acid generator was treated with an organic ammonium salt. Buffer salt When added as it can be seen that it is possible to obtain a remarkable effect in the resolution. The numerical value of the resolution (μm) means that the smaller the value, the closer the pattern is to a rectangle and the higher the resolution. Comparative Example 7 The procedure described in Example 1 was repeated. In the case of this example, two types of superacid esters represented by the following formulas were replaced with a succinic acid instead of DPITF as a photoacid generator for comparison. The imide was used in the same amount.

【0077】[0077]

【化23】 Embedded image

【0078】[0078]

【化24】 Embedded image

【0079】また、有機アンモニウム塩に関しては、前
記例1で使用したDFAの他、TFA、DCHA、CH
Aも使用し、また、有機アンモニウム塩を添加しない実
験も行った。得られたレジストパターンの解像性を評価
したところ、添加した有機アンモニウム塩に種類に関係
なく、また、有機アンモニウム塩の添加の有無に関係な
く、レジスト性能はほぼ同じであった。このことは、使
用した光酸発生剤がフォトプロセス向きで電子線レジス
トに向いていないため、レジストの解像性がそちらに依
存して低下してしまったためであると考察される。この
ことはまた、本発明で緩衝化合物として使用される有機
アンモニウム塩は、酸の微小な拡散を制御して解像性を
改善するものであり、それをはるかに上回る解像性決定
ファクタが存在する場合、効果が出にくいということを
説明している。比較例8 前記例1に記載の手法を繰り返したが、本例の場合、比
較のため、基材樹脂として、1gのパラヒドロキシスチ
レン/t−ブチルメタクリレート共重合体に代えて同量
の、アセタールで部分的にブロックしたパラヒドロキシ
スチレン樹脂(、Mw=10,000、次式参照)を使
用した。
Regarding the organic ammonium salt, in addition to DFA used in Example 1, TFA, DCHA, CH
An experiment was also performed in which A was also used and no organic ammonium salt was added. When the resolution of the obtained resist pattern was evaluated, the resist performance was almost the same irrespective of the type of the added organic ammonium salt and regardless of whether or not the organic ammonium salt was added. This is considered to be because the photoacid generator used was not suitable for the electron beam resist because it was suitable for the photoprocess, and the resolution of the resist was reduced depending on the photoacid generator. This also means that the organic ammonium salt used as a buffer compound in the present invention controls fine diffusion of acid to improve resolution, and there is a resolution determining factor far exceeding that. It is explained that the effect is difficult to be obtained when performing. Comparative Example 8 The procedure described in Example 1 was repeated. In this example, for comparison, the same amount of acetal was used instead of 1 g of parahydroxystyrene / t-butyl methacrylate copolymer as a base resin for comparison. (Mw = 10,000, see the following formula) was used.

【0080】[0080]

【化25】 Embedded image

【0081】また、有機アンモニウム塩に関しては、前
記例1で使用したDFAの他、TFA、DCHA、CH
Aも使用し、また、有機アンモニウム塩を添加しない実
験も行った。得られたレジストパターンの解像性を評価
したところ、添加した有機アンモニウム塩に種類に関係
なく、また、有機アンモニウム塩の添加の有無に関係な
く、レジスト性能はほぼ同じであった。このことは、基
材樹脂として使用したアセタールブロック樹脂は、電子
線露光装置内での暗反応が顕著で、これがためにレジス
トの解像性が低下してしまったためであると考察され
る。
As for the organic ammonium salt, in addition to DFA used in Example 1, TFA, DCHA, CH
An experiment was also performed in which A was also used and no organic ammonium salt was added. When the resolution of the obtained resist pattern was evaluated, the resist performance was almost the same irrespective of the type of the added organic ammonium salt and regardless of whether or not the organic ammonium salt was added. It is considered that this is because the acetal block resin used as the base resin had a remarkable dark reaction in the electron beam exposure apparatus, which resulted in a decrease in the resolution of the resist.

【0082】[0082]

【発明の効果】本発明によれば、化学増幅型レジスト材
料として上記したような特定の組成のものを使用するこ
とにより、高解像性と高感度を同時に満足させることが
でき、また、露光時の光源として、特に微細パターンの
形成に有用なエキシマレーザや電子線を使用することが
できる。
According to the present invention, high resolution and high sensitivity can be simultaneously satisfied by using the above-mentioned specific composition as a chemically amplified resist material. As a light source at this time, an excimer laser or an electron beam particularly useful for forming a fine pattern can be used.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今 純一 神奈川県川崎市中原区上小田中4丁目1番 1号 富士通株式会社内 Fターム(参考) 2H025 AA01 AA02 AB16 AC06 AC08 AD03 BE00 BG00 CC20 FA03 FA12 FA17 2H096 AA25 BA20 EA05 EA06 FA01 GA08 5F046 BA03 CA04 JA04 JA19 JA22 LA12 LA14 LA18  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Junichi Ima 4-1-1, Kamidadanaka, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa F-term in Fujitsu Limited (Reference) 2H025 AA01 AA02 AB16 AC06 AC08 AD03 BE00 BG00 CC20 FA03 FA12 FA17 2H096 AA25 BA20 EA05 EA06 FA01 GA08 5F046 BA03 CA04 JA04 JA19 JA22 LA12 LA14 LA18

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 保護基により保護されたアルカリ可溶性
基が、酸により保護基が脱離して、当該重合体をアルカ
リ可溶性とならしめる構造単位を有する酸感応性重合体
と、露光により酸を発生する光酸発生剤とを含む化学増
幅型レジスト材料において、 前記光酸発生剤が、それと組み合わせて、スルホン酸の
ジフェニルアミン塩、トリフェニルアミン塩、シクロヘ
キシルアミン塩及びジシクロヘキシルアミン塩からなる
群から選ばれた少なくとも1種類の有機アンモニウム塩
を含んでなることを特徴とする化学増幅型レジスト材
料。
Claims: 1. An alkali-soluble group protected by a protecting group, an acid-sensitive polymer having a structural unit for removing the protecting group by an acid to render the polymer alkali-soluble, and generating an acid upon exposure to light. Wherein the photoacid generator is selected from the group consisting of a diphenylamine salt of sulfonic acid, a triphenylamine salt, a cyclohexylamine salt and a dicyclohexylamine salt in combination with the photoacid generator. A chemically amplified resist material comprising at least one organic ammonium salt.
【請求項2】 保護基により保護されたアルカリ可溶性
基が、酸により保護基が脱離して、当該重合体をアルカ
リ可溶性とならしめる構造単位を有する酸感応性重合体
と、露光により酸を発生可能な光酸発生剤と、スルホン
酸のジフェニルアミン塩、トリフェニルアミン塩、シク
ロヘキシルアミン塩及びジシクロヘキシルアミン塩から
なる群から選ばれた少なくとも1種類の有機アンモニウ
ム塩とを含んでいる化学増幅型レジスト材料を被処理基
板上に塗布し、 前記被処理基板上のレジスト膜を前記光酸発生剤からの
酸の発生を惹起し得る電離放射線に選択的に露光し、そ
して露光後のレジスト膜のポストベーク後、前記露光工
程において形成された潜像をアルカリ現像液で現像する
こと、を含んでなることを特徴とするレジストパターン
の形成方法。
2. An acid-soluble polymer having a structural unit which makes an alkali-soluble group protected by a protecting group, a protective group is eliminated by an acid to make the polymer alkali-soluble, and an acid is generated by exposure to light. Chemically amplified resist material comprising a possible photoacid generator and at least one organic ammonium salt selected from the group consisting of diphenylamine, triphenylamine, cyclohexylamine and dicyclohexylamine salts of sulfonic acid Is applied on a substrate to be processed, and the resist film on the substrate to be processed is selectively exposed to ionizing radiation capable of causing generation of an acid from the photoacid generator, and post-baking of the resist film after exposure. Developing the latent image formed in the exposing step with an alkali developing solution, Forming method.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006171439A (en) * 2004-12-16 2006-06-29 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd Positive resist composition and resist pattern forming method
JP2007057709A (en) * 2005-08-23 2007-03-08 Fujitsu Ltd Resist composition, method for forming resist pattern, semiconductor device, and method for manufacturing the same
JP2007071902A (en) * 2005-09-02 2007-03-22 Fujifilm Corp Photosensitive composition and pattern forming method using photosensitive composition
US7374857B2 (en) 2001-11-30 2008-05-20 Wako Pure Chemical Industries Ltd. Bismide compound, acid generator and resist composition each containing the same, and method of forming pattern from the composition
US7479361B2 (en) 2003-06-20 2009-01-20 Nec Electronics Corporation Chemically amplified resist composition, process for manufacturing semiconductor device and patterning process
US8062825B2 (en) 2004-12-03 2011-11-22 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Positive resist composition and resist pattern forming method
US9034557B2 (en) 2009-06-01 2015-05-19 Fujifilm Electronic Materials U.S.A., Inc. Chemically amplified positive photoresist composition
KR20180014011A (en) 2015-07-01 2018-02-07 후지필름 가부시키가이샤 Pattern forming method, and manufacturing method

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7374857B2 (en) 2001-11-30 2008-05-20 Wako Pure Chemical Industries Ltd. Bismide compound, acid generator and resist composition each containing the same, and method of forming pattern from the composition
US7479361B2 (en) 2003-06-20 2009-01-20 Nec Electronics Corporation Chemically amplified resist composition, process for manufacturing semiconductor device and patterning process
US8062825B2 (en) 2004-12-03 2011-11-22 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Positive resist composition and resist pattern forming method
JP2006171439A (en) * 2004-12-16 2006-06-29 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd Positive resist composition and resist pattern forming method
JP4558475B2 (en) * 2004-12-16 2010-10-06 東京応化工業株式会社 Positive resist composition and resist pattern forming method
JP2007057709A (en) * 2005-08-23 2007-03-08 Fujitsu Ltd Resist composition, method for forming resist pattern, semiconductor device, and method for manufacturing the same
JP4566861B2 (en) * 2005-08-23 2010-10-20 富士通株式会社 Resist composition, method for forming resist pattern, semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2007071902A (en) * 2005-09-02 2007-03-22 Fujifilm Corp Photosensitive composition and pattern forming method using photosensitive composition
US9034557B2 (en) 2009-06-01 2015-05-19 Fujifilm Electronic Materials U.S.A., Inc. Chemically amplified positive photoresist composition
KR20180014011A (en) 2015-07-01 2018-02-07 후지필름 가부시키가이샤 Pattern forming method, and manufacturing method
US10788754B2 (en) 2015-07-01 2020-09-29 Fujifilm Corporation Pattern forming method and electronic device manufacturing method

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