JP2001022069A - ArF POSITIVE TYPE PHOTO-IMAGE FORMING COMPOSITION - Google Patents

ArF POSITIVE TYPE PHOTO-IMAGE FORMING COMPOSITION

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JP2001022069A
JP2001022069A JP11190276A JP19027699A JP2001022069A JP 2001022069 A JP2001022069 A JP 2001022069A JP 11190276 A JP11190276 A JP 11190276A JP 19027699 A JP19027699 A JP 19027699A JP 2001022069 A JP2001022069 A JP 2001022069A
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meth
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acrylic
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國宏 市村
Koji Arimitsu
晃二 有光
Sanuku Paku
サンウク パク
Akira Teranishi
章 寺西
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance transparency, sensitivity, dry etching resistance, adhesion and resolution by using a new acrylic copolymer having a thiophene residue and an ester residue introduced into a side chain. SOLUTION: The ArF positive type photo-image forming composition contains a copolymer obtained by copolymerizing a 2-thienylalkyl (meth)acrylate and a (meth)acrylic ester and a photo-acid generating agent as essential components. The photo-acid generating agent is 4-phenylthiophenyldiphenylsulfonium hexafluoroantimonate. When an acid propagator is further contained, a proton formed from the photo-acid generating agent acts catalytically to the acid propagator and a large quantity of a new strong acid is released in geometric progression. By the catalytic actions of all the acids, ester groups such as tertiary alkyl ester groups in the acrylic copolymer cause elimination and become (meth)acrylic acid groups by accelerative degradation, accordingly sensitivity is enhanced.

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ArFポジ型光画像
形成用組成物に関し、さらに詳しくは、ArFエキシマ
レーザ(193nm)を用いる光リソグラフィに適する
ポジ型光画像形成用組成物に関する。
[0001] The present invention relates to a composition for forming an ArF positive optical image, and more particularly to a composition for forming a positive optical image suitable for photolithography using an ArF excimer laser (193 nm).

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路の高集積化は、光リソグ
ラフィにおける微細加工用露光光源の短波長化を促して
きた。1990年代半ば過ぎまで量産露光光源の主役で
あった水銀ランプのg線(λ=436nm)、i線(同
365nm)から、現在主役のKrFエキシマレーザ
(248nm)へと短波長化が進み、21世紀初頭には
従来よりさらに短波長のArFエキシマレーザ(193
nm)が量産適用されると予想される。このような短波
長化に伴い、ホトレジスト材料も長らく主役であったノ
ボラック/ナフトキノンジアジド系から、KrF世代で
はポリビニルフェノール/化学増幅系へと変遷し、開
発、改良が精力的に行われてきた。微細加工に用いられ
るホトレジスト材料には、解像性、感度、耐ドライエッ
チング性、密着性などが要求されるが、従来のホトレジ
スト材料は、フェノール系樹脂の酸性度を利用したアル
カリ現像液への優れた溶解性と、樹脂中の芳香族環によ
る耐ドライエッチング性がその性能を支えてきた。
2. Description of the Related Art High integration of semiconductor integrated circuits has promoted a reduction in the wavelength of an exposure light source for fine processing in optical lithography. From the g-line (λ = 436 nm) and i-line (365 nm) of mercury lamps, which were the main players in mass-production exposure light sources until the mid-1990s, the wavelength has been shortened from the current main role to the KrF excimer laser (248 nm). At the beginning of the century, ArF excimer lasers with shorter wavelengths than before (193
nm) is expected to be mass-produced. Along with the shortening of the wavelength, photoresist materials have long been the main players, and have changed from the novolak / naphthoquinonediazide system to the polyvinyl phenol / chemical amplification system in the KrF generation, and have been vigorously developed and improved. Photoresist materials used for microfabrication are required to have resolution, sensitivity, dry etching resistance, adhesion, etc., but conventional photoresist materials are not compatible with alkali developing solutions using the acidity of phenolic resins. Excellent solubility and dry etching resistance due to aromatic rings in the resin have supported the performance.

【0003】しかし、これらフェノール系ホトレジスト
材料は、樹脂中の芳香族環が193nmで極めて吸光度
が大きく不透明であり、ArF露光による微細加工は不
可能である。このため、アクリル系ポリマーを基本骨格
とするホトレジストが提案されたが耐エッチング性に欠
けていた。耐エッチング性を向上させためにアクリル系
ポリマーの側鎖に実効的炭素密度の高い脂環基(J.P
hotopolym.Sci.Technol.;5,
439(1992)など)やナフチル基(Jan.J.
Apply.Phys.;33,7028(199
4))を導入したホトレジスト材料や、主鎖に脂環基を
持つポリノルボルネン系ホトレジスト材料(J.Pho
topolym.Sci.Technol.;11,4
81(1998)など)が提案された。しかし、これら
のホトレジスト材料は、耐ドライエッチング性、密着性
に劣る問題があった。
[0003] However, these phenolic photoresist materials have an extremely large absorbance at 193 nm in the aromatic ring in the resin and are opaque, so that fine processing by ArF exposure is impossible. For this reason, a photoresist having an acrylic polymer as a basic skeleton has been proposed, but lacked etching resistance. To improve the etching resistance, an alicyclic group having a high effective carbon density (JP
photopolym. Sci. Technol. ; 5
439 (1992) and a naphthyl group (Jan.
Apply. Phys. 33, 7028 (199
4)) or a polynorbornene-based photoresist material having an alicyclic group in the main chain (J. Pho).
topolym. Sci. Technol. 11,4
81 (1998)). However, these photoresist materials have a problem of poor dry etching resistance and adhesion.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、これらの問
題に鑑みてなされたものであり、透明性、感度、耐ドラ
イエッチング性、密着性、解像性のいずれにも優れてお
り、ArFエキシマレーザ(193nm)を用いる光リ
ソグラフィに適したポジ型光画像形成用組成物を提供す
ることを目的とする。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made in view of these problems, and has excellent transparency, sensitivity, dry etching resistance, adhesion, and resolution. An object of the present invention is to provide a positive-type photoimage-forming composition suitable for photolithography using an excimer laser (193 nm).

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者等はこの課題を
解決するため鋭意研究した結果、側鎖にチオフェン残基
とエステル残基を導入した新規なアクリル系コポリマー
を用い、光酸発生剤と組み合わせて用いるか、あるいは
さらに酸増殖剤を組み合わせて用いることにより、目的
を達成できることを見いだし、本発明を完成するに至っ
た。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have made intensive studies to solve this problem, and have found that a novel acrylic copolymer having a thiophene residue and an ester residue introduced into a side chain thereof is used as a photoacid generator. It has been found that the object can be achieved by using the compound in combination with or with an acid proliferating agent, and the present invention has been completed.

【0006】上記目的を達成するために、請求項1のA
rFポジ型光画像形成用組成物は、(A)2−チェニル
アルキル(メタ)アクリレートと(メタ)アクリル酸エ
ステルとを共重合して得られる共重合体と、(B)光酸
発生剤とを必須成分として含むことを特徴とするもので
ある。
In order to achieve the above object, according to claim 1
The composition for forming an rF-positive photoimage is composed of (A) a copolymer obtained by copolymerizing 2-thenylalkyl (meth) acrylate and (meth) acrylate, and (B) a photoacid generator. And as an essential component.

【0007】(A)成分のアクリル系共重合体の側鎖に
チオフェン残基を導入することにより高い透明性、耐ド
ライエッチング性、および基材に対する高い密着性を期
待できる。また、(A)成分のアクリル系共重合体の側
鎖に第3級アルキルエステル基などのエステル基を導入
することにより、高い透明性を期待できる。本発明のポ
ジ型光画像形成用組成物に光を照射すると(B)成分の
光酸発生剤からプロトンが生成し、このプロトンの触媒
作用により(A)成分のアクリル系共重合体の第3級ア
ルキルエステル基などのエステル基が脱離反応を起こし
て(メタ)アクリル酸基となるため、この離脱反応前は
アルカリ現像液に対して不溶であった(A)成分のアク
リル系共重合体が、この離脱反応後はアルカリ現像液に
対して可溶となる。これにより標準的に用いられている
アルカリ現像液を用いた現像が可能となる。
By introducing a thiophene residue into the side chain of the acrylic copolymer (A), high transparency, dry etching resistance, and high adhesion to a substrate can be expected. In addition, high transparency can be expected by introducing an ester group such as a tertiary alkyl ester group into the side chain of the acrylic copolymer as the component (A). When the positive-type photoimage-forming composition of the present invention is irradiated with light, protons are generated from the photoacid generator as the component (B), and the protons catalyze the third component of the acrylic copolymer as the component (A). Since an ester group such as a secondary alkyl ester group causes a elimination reaction to become a (meth) acrylic acid group, the acrylic copolymer of the component (A) was insoluble in an alkali developing solution before the elimination reaction. However, after this elimination reaction, it becomes soluble in an alkali developing solution. This enables development using a standard alkaline developer.

【0008】以上のように光照射により(B)成分の光
酸発生剤から生成した少量の酸が触媒となって、(A)
成分のアクリル系共重合体の前記化学反応を繰り返し引
き起こし、このアクリル系共重合体のアルカリ現像液に
対する溶解性を変化させる。(B)成分の光酸発生剤か
ら酸を発生するというミクロな変化が、酸触媒反応を介
して(A)成分のアクリル系共重合体のアルカリ現像液
に対する溶解性の変化というマクロな変化にまで増幅さ
れる。
As described above, a small amount of acid generated from the photoacid generator of component (B) by light irradiation serves as a catalyst,
The above-mentioned chemical reaction of the acrylic copolymer as a component is repeatedly caused to change the solubility of the acrylic copolymer in an alkali developing solution. The microscopic change of generating an acid from the photoacid generator of the component (B) becomes a macroscopic change of the solubility of the acrylic copolymer of the component (A) in an alkali developing solution through an acid catalyzed reaction. It is amplified until.

【0009】本発明の請求項2は、請求項1記載のAr
Fポジ型光画像形成用組成物において、(B)光酸発生
剤が4−フェニルチオフェニルジフェニルスルホニウム
ヘキサフルオロアンチモナートであることを特徴とする
ものである。(B)成分の4−フェニルチオフェニルジ
フェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモナートは
光を照射すると容易にプロトンを生成し、本発明のAr
Fポジ型光画像形成用組成物中に酸の潜像が形成され
る。
[0009] Claim 2 of the present invention is directed to Ar of claim 1.
In the F-positive photoimage forming composition, the photoacid generator (B) is 4-phenylthiophenyldiphenylsulfonium hexafluoroantimonate. The component (B), 4-phenylthiophenyldiphenylsulfonium hexafluoroantimonate, easily generates a proton upon irradiation with light, and the Ar of the present invention
A latent image of an acid is formed in the F-positive photoimage forming composition.

【0010】本発明の請求項3は、(A)2−チェニル
アルキル(メタ)アクリレートと(メタ)アクリル酸エ
ステルとを共重合して得られる共重合体と、(B)光酸
発生剤と、(C)酸増殖剤とを必須成分として含むこと
を特徴とするArFポジ型光画像形成用組成物に関する
ものである。
[0010] Claim 3 of the present invention relates to (A) a copolymer obtained by copolymerizing 2-thenylalkyl (meth) acrylate and (meth) acrylate, and (B) a photoacid generator. And (C) an acid multiplying agent as essential components.

【0011】本発明のArFポジ型光画像形成用組成物
に光を照射すると、(B)成分の光酸発生剤から生成し
たプロトンが(C)成分の酸増殖剤に対して触媒的に作
用して、(C)成分の酸増殖剤から多量の新たな強酸が
ねずみ算的に放出され、これらの全ての酸の触媒作用に
より(A)成分のアクリル系共重合体の第3級アルキル
エステル基などのエステル基が脱離反応を起こして加速
的に分解されて(メタ)アクリル酸基となるため感度が
大幅に向上する。酸増殖反応を組み込むことで改善され
るのは感度だけではない。酸触媒を用いると空気中の塩
基性物質によって、フィルム表面の酸が失活してしまう
という問題がある。フィルム表面の酸触媒反応が酸の失
活により抑制されると、アルカリ現像液がフィルム内部
に浸透できず解像度が低下してしまう。しかし、(C)
成分の酸増殖剤を併用することにより、フィルム中で酸
が増殖するので、空気中の塩基性物質の影響はほとんど
問題にならず、感度だけでなく解像度も向上する。
When the ArF positive-type photoimage forming composition of the present invention is irradiated with light, protons generated from the photoacid generator (B) act catalytically on the acid multiplying agent (C). Then, a large amount of a new strong acid is released from the acid proliferating agent of the component (C) in a mouse, and the tertiary alkyl ester group of the acrylic copolymer of the component (A) is catalyzed by all these acids. Such an ester group causes an elimination reaction and is acceleratedly decomposed into a (meth) acrylic acid group, thereby greatly improving the sensitivity. It is not just sensitivity that improves by incorporating an acid growth reaction. When an acid catalyst is used, there is a problem that the acid on the film surface is deactivated by a basic substance in the air. If the acid catalysis reaction on the film surface is suppressed by the deactivation of the acid, the alkali developer cannot penetrate into the inside of the film and the resolution will be reduced. However, (C)
When the acid proliferating agent as a component is used in combination, the acid proliferates in the film, so that the influence of the basic substance in the air is hardly a problem, and not only the sensitivity but also the resolution is improved.

【0012】本発明の請求項4は、請求項3記載のAr
Fポジ型光画像形成用組成物において、(B)光酸発生
剤が4−フェニルチオフェニルジフェニルスルホニウム
ヘキサフルオロアンチモナートであり、(C)酸増殖剤
が下記式(1)で表される化合物であることを特徴とす
るものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided Ar
In the F-positive photoimage forming composition, (B) the photoacid generator is 4-phenylthiophenyldiphenylsulfonium hexafluoroantimonate, and (C) the acid proliferating agent is a compound represented by the following formula (1). It is characterized by being.

【0013】[0013]

【化2】 Embedded image

【0014】(B)成分の4−フェニルチオフェニルジ
フェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモナートは
光を照射すると容易にプロトンを生成し、本発明のAr
Fポジ型光画像形成用組成物中に酸の潜像が形成され
る。一方、酸が存在しないと上記式(1)で表される
(C)成分の酸増殖剤は熱的に安定性が高い。しかし、
加熱すると(B)成分から生成した酸が上記式(1)で
表される(C)成分の酸増殖剤に対して触媒的に作用し
て、多量の新たな強酸が放出される。この強酸の触媒作
用により(A)成分のアクリル系共重合体の第3級アル
キルエステル基などのエステル基が離脱反応により加速
的に分解されて(メタ)アクリル酸基となるため感度が
大幅に向上する。上記式(1)で表される(C)成分の
酸増殖剤はチオフェン誘導体であるが、芳香環を持つに
もかかわらずArFエキシマレーザ(193nm)に対
するモル吸光係数が小さく、透明性を阻害する度合いが
少ない。上記式(1)で表される(C)成分の酸増殖剤
は(A)成分のアクリル系共重合体と組み合わせて使用
すると酸増殖反応効率が高い。
The component (B), 4-phenylthiophenyldiphenylsulfonium hexafluoroantimonate, easily generates a proton upon irradiation with light, and the Ar of the present invention
A latent image of an acid is formed in the F-positive photoimage forming composition. On the other hand, when no acid is present, the acid multiplying agent of the component (C) represented by the above formula (1) has high thermal stability. But,
When heated, the acid generated from the component (B) acts catalytically on the acid multiplying agent of the component (C) represented by the above formula (1) to release a large amount of new strong acid. Due to the catalytic action of this strong acid, the ester group such as the tertiary alkyl ester group of the acrylic copolymer of the component (A) is acceleratedly decomposed by the elimination reaction to become a (meth) acrylic acid group, which greatly increases the sensitivity. improves. The acid proliferating agent of the component (C) represented by the above formula (1) is a thiophene derivative, but has a small molar extinction coefficient with respect to an ArF excimer laser (193 nm) despite having an aromatic ring, and impairs transparency. The degree is small. When the acid multiplying agent of the component (C) represented by the above formula (1) is used in combination with the acrylic copolymer of the component (A), the acid multiplying reaction efficiency is high.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳細
に説明する。本発明で用いる(A)成分のアクリル系共
重合体は、2−チェニルアルキル(メタ)アクリレート
と(メタ)アクリル酸エステルとを共重合して得られる
共重合体である。この共重合体の共重合の形態はランダ
ム共重合体でもブロック共重合体でもグラフト共重合体
でも、あるいはこれらの組み合わせでもよく特に限定さ
れない。中でもランダム共重合体は好ましく使用でき
る。
Embodiments of the present invention will be described below in detail. The acrylic copolymer of the component (A) used in the present invention is a copolymer obtained by copolymerizing 2-phenylalkyl (meth) acrylate and (meth) acrylate. The form of copolymerization of this copolymer may be a random copolymer, a block copolymer, a graft copolymer, or a combination thereof, and is not particularly limited. Among them, a random copolymer can be preferably used.

【0016】本発明で用いる2−チェニルアルキル(メ
タ)アクリレートは、炭素数1〜5の直鎖状および/ま
たは分岐状アルキル(メタ)アクリレートを好ましく使
用でき、例えば、2−チェニルメチルメタアクリレー
ト、2−チェニルメチルアクリレート、2−チェニルエ
チルメタアクリレート、2−チェニルエチルアクリレー
ト、2−チェニルプロピルメタアクリレート、2−チェ
ニルプロピルアクリレート、2−チェニルn−ブチルメ
タアクリレート、2−チェニルn−ブチルアクリレー
ト、2−チェニルi−ブチルメタアクリレート、2−チ
ェニルi−ブチルアクリレート、2−チェニルn−ペン
チルメタアクリレート、2−チェニルn−ペンチルアク
リレート、2−チェニルi−ペンチルメタアクリレー
ト、2−チェニルi−ペンチルアクリレート、およびこ
れらの2以上の混合物を挙げることができる。2−チェ
ニルメチルメタアクリレート、2−チェニルメチルアク
リレートはさらに好ましく使用できる。
As the 2-thenylalkyl (meth) acrylate used in the present invention, a linear and / or branched alkyl (meth) acrylate having 1 to 5 carbon atoms can be preferably used. Acrylate, 2-Cenylmethyl acrylate, 2-Cenylethyl methacrylate, 2-Cenylethyl acrylate, 2-Cenylpropyl methacrylate, 2-Cenylpropyl acrylate, 2-Cenyln-butyl methacrylate, 2- Chenyl n-butyl acrylate, 2-Chenyl i-butyl methacrylate, 2-Chenyl i-butyl acrylate, 2-Chenyl n-pentyl methacrylate, 2-Cenyl n-pentyl acrylate, 2-Cenyl i-pentyl methacrylate, 2 -Chenyl i-pe Chill acrylate, and the like, and these two or more thereof. 2-Cenylmethyl methacrylate and 2-Cenylmethyl acrylate can be more preferably used.

【0017】本発明で用いる2−チェニルアルキル(メ
タ)アクリレートを合成する方法は特に限定されない。
例えば、2−チェニルメチル(メタ)アクリレートの合
成例としては具体的には、2−チエニルメタノールとメ
タクリル酸クロリドを塩化メチレン中で室温で反応させ
て2−チエニルメチルメタクリレート(TMMA)を合
成する例を挙げることができる。
The method for synthesizing the 2-phenylalkyl (meth) acrylate used in the present invention is not particularly limited.
For example, as an example of synthesizing 2-thienylmethyl (meth) acrylate, specifically, an example of synthesizing 2-thienylmethyl methacrylate (TMMA) by reacting 2-thienylmethanol and methacrylic acid chloride at room temperature in methylene chloride. Can be mentioned.

【0018】本発明で用いる他方のモノマーの(メタ)
アクリル酸エステルとはアクリル酸エステルおよび/ま
たはメタアクリル酸エステルであり、両者を任意の割合
で組み合わせたものでもよい。本発明で好ましく用いる
(メタ)アクリル酸エステルの代表的な例を図1および
図2に示す。図1に示した、A−1、A−2、A−3、
A−4、A−5、A−6、図2に示したA−7、A−
8、A−9、A−10、A−11、A−12の(メタ)
アクリル酸エステルおよびそれらの中の2つ以上の混合
物はいずれも使用できるが、中でも、A−1やA−3の
(メタ)アクリル酸第3級ブチルエステルはさらに好ま
しく使用できる。
(Meth) of the other monomer used in the present invention
The acrylic ester is an acrylic ester and / or a methacrylic ester, and may be a combination of both in an arbitrary ratio. Representative examples of the (meth) acrylic acid ester preferably used in the present invention are shown in FIGS. A-1, A-2, A-3, shown in FIG.
A-4, A-5, A-6, A-7, A- shown in FIG.
8, (meta) of A-9, A-10, A-11 and A-12
Acrylic esters and mixtures of two or more of them can be used, and among them, tertiary butyl (meth) acrylates of A-1 and A-3 can more preferably be used.

【0019】2−チェニルアルキル(メタ)アクリレー
トと(メタ)アクリル酸エステルとを共重合する際、こ
れらと共重合可能なアクリルアミドやその他各種のアク
リル系モノマーから選択される1種以上のモノマーを本
発明の作用効果を損なわない範囲で共重合することがで
きる。
When copolymerizing 2-ethenylalkyl (meth) acrylate and (meth) acrylate, one or more monomers selected from acrylamide and other various acrylic monomers copolymerizable therewith are used. The copolymer can be copolymerized within a range that does not impair the effects of the present invention.

【0020】本発明で用いる(A)成分のアクリル系共
重合体の分子量(Mw)、分子量分布(Mw/Mn)な
ども特に限定されるものではない。しかし、分子量(M
w)は通常3,000〜1,000,000が好まし
く、更に4,000〜500,000がより好ましく、
特に5,000〜100,000が好ましい。分子量が
3,000未満ではフィルム成形しにくく、1,00
0,000を超えるとフィルム化が困難となる恐れがあ
る。
The molecular weight (Mw) and molecular weight distribution (Mw / Mn) of the acrylic copolymer (A) used in the present invention are not particularly limited. However, the molecular weight (M
w) is usually preferably 3,000 to 1,000,000, more preferably 4,000 to 500,000,
Particularly, 5,000 to 100,000 is preferable. If the molecular weight is less than 3,000, it is difficult to form a film.
If it exceeds 000, film formation may be difficult.

【0021】分子量分布(Mw/Mn)は小さい方が好
ましく、通常1〜10程度が好ましく、更に1〜5程度
がより好ましく、特に1〜4程度が好ましい。分子量分
布(Mw/Mn)が10を超えるとフィルムの強度が低
下する恐れがある。
The molecular weight distribution (Mw / Mn) is preferably as small as possible, usually about 1 to 10, more preferably about 1 to 5, and particularly preferably about 1 to 4. If the molecular weight distribution (Mw / Mn) exceeds 10, the strength of the film may be reduced.

【0022】本発明において、2−チェニルアルキル
(メタ)アクリレートと(メタ)アクリル酸エステルと
のモル比は1〜50:99〜50の範囲でよく、好まし
くは5〜40:95〜60、更に好ましくは10〜3
0:90〜70である。本発明において、2−チェニル
アルキル(メタ)アクリレートのみを用いた単独重合体
は、アルカリ現像液に可溶であるので使用できず、(メ
タ)アクリル酸エステルのみを用いた単独重合体は、耐
ドライエッチング性、密着性が悪く好ましくない。
In the present invention, the molar ratio of 2-ethenylalkyl (meth) acrylate to (meth) acrylate may be in the range of 1 to 50:99 to 50, preferably 5 to 40:95 to 60, More preferably, 10 to 3
0: 90 to 70. In the present invention, a homopolymer using only 2-Chenylalkyl (meth) acrylate cannot be used because it is soluble in an alkaline developer, and a homopolymer using only (meth) acrylate is The dry etching resistance and adhesion are poor, which is not preferable.

【0023】本発明で用いる(A)成分のアクリル系共
重合体の合成例を図3に示す。図3には、(A)成分の
アクリル系共重合体を合成する際の原料モノマー、反応
式および中間生成物や生成物の化学構造が示されてい
る。
FIG. 3 shows a synthesis example of the acrylic copolymer of the component (A) used in the present invention. FIG. 3 shows raw material monomers, reaction formulas, and chemical structures of intermediate products and products when synthesizing the acrylic copolymer as the component (A).

【0024】図3に示すように、この例においては、先
ず、2−チエニルメタノール(a)とメタクリル酸クロ
リド(b)を塩化メチレン中で室温で反応させて2−チ
エニルメチルメタクリレート(TMMA)(c)を合成
する。次いで、このTMMA(c)とメタアクリル酸第
3級ブチルエステル(tBMA)(d)とを、THFを
溶媒とし、AIBNを開始剤として用いて、67℃、2
4時間、ラジカル共重合させて、TMMA単位(20モ
ル%)とtBMA単位(80モル%)とを含む(A)成
分のアクリル系共重合体(e)(Mw=5.2×10
4 、Mw/Mn=3.9、Tg=101℃)を合成す
る。
As shown in FIG. 3, in this example, first, 2-thienylmethanol (a) and methacrylic acid chloride (b) are reacted at room temperature in methylene chloride to give 2-thienylmethyl methacrylate (TMMA) ( c) is synthesized. Next, the TMMA (c) and tertiary butyl methacrylate (tBMA) (d) were mixed at 67 ° C. with THF as a solvent and AIBN as an initiator.
Radical copolymerization was carried out for 4 hours to obtain an acrylic copolymer (e) of component (A) containing TMMA units (20 mol%) and tBMA units (80 mol%) (Mw = 5.2 × 10 4
4 , Mw / Mn = 3.9, Tg = 101 ° C.).

【0025】図4に、前記のようにして合成したアクリ
ル系共重合体(e)(図中、m=0.2、n=0.8)
のフィルムの光(波長193nm〜440nm)に対す
る透過度(%)を測定した(ポリマー濃度;溶媒中1重
量%。フィルム厚さ;40nm)結果を示す。比較のた
めにフェノール系ホトレジスト材料(f)のフィルムお
よびメタアクリル酸第3級ブチルエステルのみを用いた
単独重合体(g)のフィルムについても同様にして測定
した結果を図4に合わせて示す。
FIG. 4 shows the acrylic copolymer (e) synthesized as described above (m = 0.2, n = 0.8 in the figure).
The transmittance (%) to light (wavelength 193 nm to 440 nm) of the film was measured (polymer concentration; 1% by weight in solvent; film thickness; 40 nm). For comparison, FIG. 4 also shows the measurement results of a film of the phenolic photoresist material (f) and a film of the homopolymer (g) using only tertiary butyl methacrylate.

【0026】図4から前記アクリル系共重合体(e)は
193nmの光に対して高い透明性を示すことが判る。
また、メタアクリル酸第3級ブチルエステルのみを用い
た単独重合体(g)は193nmの光に対して高い透明
性を示すが、フェノール系ホトレジスト材料(f)は1
93nmの光に対して透明性が低いことが判る。
FIG. 4 shows that the acrylic copolymer (e) exhibits high transparency to light of 193 nm.
Further, the homopolymer (g) using only tertiary butyl methacrylate has high transparency to light of 193 nm, but the phenolic photoresist material (f) has 1
It turns out that transparency is low with respect to light of 93 nm.

【0027】本発明で用いる(B)成分の光酸発生剤は
従来公知のものを使用することができる。従来公知の光
酸発生剤の代表例を図5および図6に示す。図5に示し
た光酸発生剤B−1、B−2、B−3、B−4、B−
5、図6に示した光酸発生剤B−6、B−7、B−8、
B−9、B−10、B−11、あるいはこれらの2つ以
上の組み合わせは何れも好ましく使用できるが、中でも
B−7の4−フェニルチオフェニルジフェニルスルホニ
ウムヘキサフルオロアンチモナートはより好ましく使用
できる。
As the photoacid generator (B) used in the present invention, conventionally known photoacid generators can be used. Representative examples of conventionally known photoacid generators are shown in FIGS. The photoacid generators B-1, B-2, B-3, B-4, B- shown in FIG.
5, the photoacid generators B-6, B-7, B-8 shown in FIG.
B-9, B-10, B-11, or a combination of two or more of them can be preferably used, and among them, 4-phenylthiophenyldiphenylsulfonium hexafluoroantimonate of B-7 can be more preferably used.

【0028】(B)成分の配合量は、本発明のArFポ
ジ型光画像形成用組成物全体に対して、1〜20重量%
が好ましく、さらに好ましくは2〜15重量%、特に好
ましくは3〜10重量%である。1重量%未満では光を
照射した時に発生するプロトン量が不十分となり、20
重量%を超えると透明性に悪影響がでる恐れがあるので
好ましくない。
The compounding amount of the component (B) is 1 to 20% by weight based on the total composition for forming an ArF positive-type photoimage of the present invention.
Is more preferable, more preferably 2 to 15% by weight, and particularly preferably 3 to 10% by weight. If the amount is less than 1% by weight, the amount of protons generated upon light irradiation becomes insufficient, and
If the content is more than 10% by weight, transparency may be adversely affected.

【0029】本発明で用いる(C)成分の酸増殖剤は従
来公知のものを使用することができる。従来公知の酸増
殖剤の代表例を図7および図8に示す。図7に示した酸
増殖剤C−1、C−2、C−3、C−4、C−5、C−
6、C−7、C−8、図8に示した酸増殖剤C−9、C
−10、C−11、C−12、C−13、あるいはこれ
らの2つ以上の組み合わせは何れも好ましく使用できる
が、中でも前記式(1)で示したC−1の酸増殖剤はよ
り好ましく使用できる。
As the acid proliferating agent of the component (C) used in the present invention, conventionally known ones can be used. FIGS. 7 and 8 show typical examples of conventionally known acid proliferating agents. The acid proliferating agents C-1, C-2, C-3, C-4, C-5, and C- shown in FIG.
6, C-7, C-8, acid proliferating agents C-9, C shown in FIG.
-10, C-11, C-12, C-13, or a combination of two or more of them can be preferably used, and among them, the acid proliferating agent of C-1 represented by the formula (1) is more preferable. Can be used.

【0030】図9に、他の公知の酸増殖剤1、2および
3の化学構造式を示すとともにこれらの酸増殖剤1、2
および3が、酸触媒の存在下、加熱された時に、分解し
て強酸(p−トルエンスルホン酸)を生成し、この強酸
が自己触媒として働くため、強酸(p−トルエンスルホ
ン酸)がねずみ算的に生成することを示す反応式を示
す。
FIG. 9 shows the chemical structural formulas of other known acid-proliferating agents 1, 2 and 3, and these acid-proliferating agents 1, 2 and 3.
And 3 decompose when heated in the presence of an acid catalyst to form a strong acid (p-toluenesulfonic acid), which acts as an autocatalyst, so that the strong acid (p-toluenesulfonic acid) A reaction formula showing that the compound is formed is shown below.

【0031】(C)成分の酸増殖剤の配合量は本発明の
ArFポジ型光画像形成用組成物全体に対して、1〜3
0重量%が好ましく、さらに好ましくは2〜20重量
%、特に好ましくは3〜10重量%である。1重量%未
満では酸増殖反応効率が低く、30重量%を超えると透
明性に悪影響がでる恐れがある。
The compounding amount of the acid multiplying agent (C) is 1 to 3 with respect to the whole composition for forming an ArF positive-type photoimage of the present invention.
It is preferably 0% by weight, more preferably 2 to 20% by weight, particularly preferably 3 to 10% by weight. If it is less than 1% by weight, the efficiency of the acid multiplication reaction is low, and if it exceeds 30% by weight, the transparency may be adversely affected.

【0032】図10に、縦軸を転化率(%)、横軸を加
熱時間(min.)として、上記式(1)で表される酸
増殖剤を溶剤CDCl3 (重水素化クロロホルム)中で
100℃に加熱した時[酸触媒TsOH(p−トルエン
スルホン酸)14mol%の場合と同酸触媒0mol%
の場合について]の分解挙動を示す。また、図10に、
酸増殖剤をp−トルエンスルホン酸触媒の存在下、加熱
すると、分解して強酸(チオフェン基を有するスルホン
酸)を生成し、この強酸が自己触媒として働くため、強
酸(チオフェン基を有するスルホン酸)がねずみ算的に
生成することを示す反応式を示す。
In FIG. 10, the conversion rate (%) is plotted on the ordinate and the heating time (min.) On the abscissa, and the acid multiplying agent represented by the above formula (1) is dissolved in the solvent CDCl 3 (deuterated chloroform). When heated to 100 ° C. with [acid catalyst TsOH (p-toluenesulfonic acid) 14 mol% and the same acid catalyst 0 mol%
About the case of). Also, in FIG.
When the acid proliferating agent is heated in the presence of a p-toluenesulfonic acid catalyst, it is decomposed to generate a strong acid (sulfonic acid having a thiophene group), and this strong acid acts as an autocatalyst. ) Is a reaction formula showing that mouse-generated) is generated by mouse.

【0033】図10に示したように、p−トルエンスル
ホン酸(TsOH)を添加しない時は120分加熱して
も上記式(1)の酸増殖剤は分解せず、熱安定性がよ
い。しかし、TsOHを14モル%添加すると、およそ
60分加熱すると分解して強酸のチオフェン基を有する
スルホン酸が生成され、生成したスルホン酸が自己触媒
として働いて上記式(1)の酸増殖剤がねずみ算的に急
激に分解されて同スルホン酸が多量に放出される。
As shown in FIG. 10, when p-toluenesulfonic acid (TsOH) is not added, the acid multiplying agent of the above formula (1) does not decompose even when heated for 120 minutes, and has good thermal stability. However, when TsOH is added in an amount of 14 mol%, the sulfonic acid having a thiophene group of a strong acid is generated by heating for about 60 minutes, and the generated sulfonic acid acts as an autocatalyst. The sulfonic acid is released rapidly in a large amount by the mouse.

【0034】図11に、前記のようにして合成した
(A)成分のアクリル系共重合体(e)(図中、m=
0.2、n=0.8)(アルカリ現像液に対して不溶)
に対して、(B)成分の光酸発生剤として4−フェニル
チオフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロア
ンチモナートを5重量%添加した組成物に、(C)成分
の酸増殖剤として上記式(1)で表される酸増殖剤(図
中、AAで示す)を0重量%、5重量%、10重量%、
20重量%添加した組成物につき、感光性を試験した結
果を示す[横軸;ArFエキシマレーザ(193nm)
露光量(mJ/cm2)、縦軸;相対膜厚]。
FIG. 11 shows the acrylic copolymer (e) of the component (A) synthesized as described above (where m =
0.2, n = 0.8) (insoluble in alkaline developer)
In contrast, a composition obtained by adding 5% by weight of 4-phenylthiophenyldiphenylsulfonium hexafluoroantimonate as a photoacid generator as the component (B) was added to the composition represented by the above formula (1) as an acid multiplying agent as the component (C). 0% by weight, 5% by weight, 10% by weight,
The results of a photosensitivity test of the composition containing 20% by weight are shown [horizontal axis: ArF excimer laser (193 nm)].
Exposure (mJ / cm 2 ), vertical axis: relative film thickness].

【0035】また、図11に、光を照射(hν)すると
(B)成分の光酸発生剤からプロトン(H+ )が生成さ
れ、そして加熱する(△)とこのプロトン(H+ )が
(C)成分の酸増殖剤に対して触媒的に作用して、
(C)成分の酸増殖剤から多量の新たな強酸のチオフェ
ン基を有するスルホン酸がねずみ算的に放出され、これ
らの全ての酸の触媒作用により(A)アクリル系共重合
体の第3級ブチルエステル基が加速的に分解されて(メ
タ)アクリル酸基となることを示す反応式を示す。
FIG. 11 shows that when light is irradiated (hν), protons (H + ) are generated from the photoacid generator of the component (B), and when heated (加熱), the protons (H + ) are converted to (H + ). C) acts catalytically on the acid multiplying agent of component
A large amount of a sulfonic acid having a thiophene group of a new strong acid is released from the acid proliferating agent of the component (C) in a large amount, and the tertiary butyl of the acrylic copolymer (A) is catalyzed by all these acids. A reaction formula showing that an ester group is rapidly decomposed into a (meth) acrylic acid group is shown.

【0036】光を照射(hν)すると(B)成分の光酸
発生剤からプロトン(H+ )が生成され、酸の潜像が形
成される。そして加熱する(△)とこのプロトン(H
+ )が(C)成分の酸増殖剤に対して触媒的に作用し
て、(C)成分の酸増殖剤から多量の新たな強酸のチオ
フェン残基を有するスルホン酸がねずみ算的に放出さ
れ、これらの全ての酸の触媒作用により(A)成分のア
クリル系共重合体の第3級ブチルエステル基が加速的に
分解されて(メタ)アクリル酸基となり、(A)成分の
アクリル系共重合体(e)はアルカリ現像液に対して可
溶となる。図11から、(C)成分の酸増殖剤(AA)
の添加量を増加することにより感度が大幅に向上するこ
とが判る。
When light is irradiated (hν), protons (H + ) are generated from the photoacid generator of the component (B), and an acid latent image is formed. When heated (△), this proton (H
+ ) Catalytically acts on the acid proliferating agent of component (C), and a large amount of a sulfonic acid having a thiophene residue of a new strong acid is released from the acid proliferating agent of component (C) in a mouse manner, The tertiary butyl ester group of the acrylic copolymer of the component (A) is rapidly decomposed into a (meth) acrylic acid group by the catalytic action of all these acids, and the acrylic copolymer of the component (A) is decomposed. The combination (e) becomes soluble in an alkali developing solution. From FIG. 11, the acid proliferating agent (AA) of the component (C) is shown.
It can be seen that the sensitivity is greatly improved by increasing the amount of added.

【0037】図12(イ)〜(ホ)に、本発明のArF
ポジ型光画像形成用組成物を用いて画像を形成するプロ
セスの一実施形態を示す。 工程(イ);シリコンウエハー上に本発明のArFポジ
型光画像形成用組成物の溶液をコーテイングする。
FIGS. 12A to 12E show the ArF of the present invention.
1 illustrates one embodiment of a process for forming an image using a positive-type photoimageable composition. Step (a): A solution of the ArF positive photoimage forming composition of the present invention is coated on a silicon wafer.

【0038】工程(ロ);コーテイングした後、100
℃で60秒間プリベークしてポリマーフィルムを形成す
る。
Step (b): After coating, 100
Pre-bake at 60 ° C. for 60 seconds to form a polymer film.

【0039】工程(ハ);次いで、ホトマスクを用い、
Hg−Xeランプ(波長313nm)により露光する。
(B)成分の光酸発生剤から微量のプロトン(H+)が
発生する。そして、露光された部分に酸潜像(H+ )が
形成される。この時点では(A)成分のアクリル系共重
合体(e)(図中、m=0.2、n=0.8)の第3級
ブチルエステル基は分解されていない。
Step (c): Then, using a photomask,
Exposure is performed with a Hg-Xe lamp (wavelength: 313 nm).
A small amount of protons (H + ) are generated from the photoacid generator (B). Then, an acid latent image (H + ) is formed on the exposed portion. At this time, the tertiary butyl ester group of the acrylic copolymer (e) (m = 0.2, n = 0.8 in the figure) as the component (A) has not been decomposed.

【0040】工程(ニ);次いで、100℃で90秒間
ポストベークする。このポストベークにより(B)成分
の光酸発生剤から生成した微量の酸がトリガーとなって
(C)成分の酸増殖剤から多量の新たな強酸がねずみ算
的に放出され酸が増殖する。これらの全ての酸の触媒作
用により(A)アクリル系共重合体の第3級ブチルエス
テル基が加速的に分解されて(メタ)アクリル酸基とな
る(アルカリ現像液に対して可溶)。
Step (d): Next, post-baking is performed at 100 ° C. for 90 seconds. By this post-baking, a very small amount of acid generated from the photoacid generator of the component (B) serves as a trigger to release a large amount of new strong acid from the acid proliferating agent of the component (C) and to multiply the acid. The tertiary butyl ester group of the acrylic copolymer (A) is rapidly decomposed into a (meth) acrylic acid group (soluble in an alkali developing solution) by the catalytic action of all these acids.

【0041】工程(ホ);次いで、3重量%(CH3
4+ OH- (テトラメチルアンモニウムヒドロキシ
ド)水溶液を用いて現像して画像を形成する。
Step (e); 3% by weight (CH 3 )
4 N + OH - is developed to form an image using the (tetramethylammonium hydroxide) solution.

【0042】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸
脱しない範囲で各種の変形実施が可能である。
Since the present invention is not limited to the above embodiment, various modifications can be made without departing from the spirit of the appended claims.

【0043】[0043]

【実施例】以下に実施例をあげて本発明を説明する。も
ちろん本発明は以下に示す実施例に限定されるものでは
ない。 (実施例1)2−チエニルメタノールとメタクリル酸ク
ロリドを塩化メチレン中で反応させて2−チエニルメチ
ルメタクリレート(TMMA)を得た。さらに、TMM
Aと(メタ)アクリル酸第3級ブチルエステル(tBM
A)をTHF(溶媒)中でAIBN(開始剤)を用いて
ラジカル共集合させ本発明で用いる(A)成分のアクリ
ル系共重合体(Mw=52,000、Mw/Mn=3.
9)を収率71%で合成した。(A)成分のアクリル系
共重合体のフィルムの透明度を、この共重合体の1重量
%シクロヘキサノン溶液を石英基板上にスピンコートし
てフィルムを作成して測定した。測定した結果、198
nm光に対して75%以上の高い透明度を示した。
The present invention will be described below with reference to examples. Of course, the present invention is not limited to the embodiments described below. (Example 1) 2-thienyl methanol and methacrylic acid chloride were reacted in methylene chloride to obtain 2-thienylmethyl methacrylate (TMMA). In addition, TMM
A and tertiary butyl (meth) acrylate (tBM)
A) Acrylic copolymer of component (A) (Mw = 52,000, Mw / Mn = 3.) Used in the present invention by radical co-assembly of A) with AIBN (initiator) in THF (solvent).
9) was synthesized with a yield of 71%. The transparency of the acrylic copolymer film of the component (A) was measured by spin-coating a 1% by weight cyclohexanone solution of the copolymer on a quartz substrate to form a film. As a result of the measurement, 198
It exhibited high transparency of 75% or more for nm light.

【0044】(C)成分の前記式(1)で表される酸増
殖剤(5〜20重量%)/(A)成分のアクリル系共重
合体(85重量%)/(B)成分の光酸発生剤(4−フ
ェニルチオフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフル
オロアンチモナート)(5重量%)からなる本発明のA
rFポジ型光画像形成用組成物を作った。
Component (C), the acid multiplying agent represented by the above formula (1) (5 to 20% by weight) / (A) component acrylic copolymer (85% by weight) / (B) component light A of the present invention comprising an acid generator (4-phenylthiophenyldiphenylsulfonium hexafluoroantimonate) (5% by weight)
An rF positive-type photoimageable composition was prepared.

【0045】本発明のArFポジ型光画像形成用組成物
の感度特性は厚さ1.2μmのフィルムを作り、Hg−
Xeランプ(波長313nm)の光で照射した後、10
0℃で加熱し、3重量%のテトラメチルアンモニウムヒ
ドロキシド水溶液で10分間現像して得られたフィルム
の厚さを測定することにより評価した。(C)成分の酸
増殖剤の添加量を0〜20重量%へ増加することにより
感度が順次大幅に向上することが判った。
The sensitivity characteristics of the ArF-positive optical image forming composition of the present invention are as follows. A film having a thickness of 1.2 μm is prepared.
After irradiation with light from a Xe lamp (wavelength 313 nm), 10
The film was heated at 0 ° C., developed with a 3% by weight aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide for 10 minutes, and evaluated by measuring the thickness of the obtained film. It has been found that increasing the amount of the acid-proliferating agent (C) added to 0 to 20% by weight significantly improves the sensitivity sequentially.

【0046】本発明のArFポジ型光画像形成用組成物
は石英基板やシリコンウエハーなどに対して優れた密着
性を示し、現像時に剥がれやクラックなどが生じること
がなかった。
The ArF-positive optical image forming composition of the present invention exhibited excellent adhesion to a quartz substrate, a silicon wafer, and the like, and did not cause peeling or cracking during development.

【0047】[0047]

【発明の効果】本発明の請求項1のArFポジ型光画像
形成用組成物に用いる(A)成分のアクリル系共重合体
は、透明性に優れるアクリル系樹脂をバックボーンと
し、200nm以下の波長領域で高いモル吸光係数を有
する共役二重結合を排除した化学構造の側鎖を有する。
The acrylic copolymer of the component (A) used in the composition for forming an ArF positive-type photoimage according to claim 1 of the present invention has an acrylic resin excellent in transparency as a backbone and has a wavelength of 200 nm or less. It has a side chain of a chemical structure excluding conjugated double bonds having a high molar extinction coefficient in the region.

【0048】このアクリル系共重合体は193nmの光
に対して75%以上の高い透明性を有する。側鎖のデザ
インにおいては、(メタ)アクリル酸エステルの例えば
第3級ブチルエステル基が酸による脱離反応を起こして
(メタ)アクリル酸基となる構造を採用することで感度
と解像性を獲得し、標準アルカリ現像液への適用性も満
たすことができ、現像時に剥がれやクラックの生じやす
い(メタ)アクリル酸エステル基構造含有ポリマー特有
の問題を他方のチオフェンエステル基の高い極性でバラ
ンスを取ることによって高い耐ドライエッチング性およ
び剥がれやクラックなどのない高い密着性を得ることが
できる。
This acrylic copolymer has a high transparency of 75% or more for light of 193 nm. In the design of the side chain, sensitivity and resolution are improved by adopting a structure in which a tertiary butyl ester group of (meth) acrylic acid ester causes an elimination reaction by an acid to become (meth) acrylic acid group. It can also satisfy the applicability to a standard alkaline developing solution, and balance the problem peculiar to the polymer containing a (meth) acrylate group structure, which easily causes peeling and cracking during development, with the high polarity of the other thiophene ester group. By taking this, high dry etching resistance and high adhesion without peeling or cracks can be obtained.

【0049】本発明の請求項1のArFポジ型光画像形
成用組成物の露光部では、(B)成分の光酸発生剤から
生じた酸が露光後の加熱によって触媒的に作用し、(メ
タ)アクリル酸エステルの例えば第3級ブチルエステル
基が脱離反応を起こして(メタ)アクリル酸基となって
アルカリ可溶となることでポジ型パターンを形成でき
る。
In the exposed portion of the ArF-positive photoimage forming composition according to claim 1 of the present invention, the acid generated from the photoacid generator as the component (B) acts catalytically by heating after exposure, For example, a tertiary butyl ester group of the (meth) acrylic acid ester undergoes an elimination reaction to become a (meth) acrylic acid group and becomes alkali-soluble, whereby a positive pattern can be formed.

【0050】本発明の請求項2のArFポジ型光画像形
成用組成物は、(B)成分の光酸発生剤が4−フェニル
チオフェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロア
ンチモナートである。(B)成分の4−フェニルチオフ
ェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモ
ナートは光を照射すると容易にプロトンを生成して酸の
潜像を形成する。
In the ArF-positive photoimage forming composition according to claim 2 of the present invention, the photoacid generator as the component (B) is 4-phenylthiophenyldiphenylsulfonium hexafluoroantimonate. The component (B), 4-phenylthiophenyldiphenylsulfonium hexafluoroantimonate, easily generates a proton upon irradiation with light to form a latent image of an acid.

【0051】本発明の請求項3のArFポジ型光画像形
成用組成物は、(A)成分のアクリル系共重合体と、光
を照射してプロトンを発生する(B)成分の光酸発生剤
以外にさらに(C)成分として酸増殖剤が添加されてい
るので、光を照射して(B)成分の光酸発生剤から生成
したプロトンが(C)成分の酸増殖剤に対して触媒的に
作用して、(C)成分の酸増殖剤から多量の新たな強酸
がねずみ算的に放出され、これらの全ての酸の触媒作用
により(メタ)アクリル酸エステルの例えば第3級ブチ
ルエステル基が脱離反応を起こして加速的に分解されて
(メタ)アクリル酸基となるため感度が大幅に向上す
る。
The ArF-positive photoimage forming composition according to claim 3 of the present invention comprises the acrylic copolymer of the component (A) and the photoacid generator of the component (B) which generates protons upon irradiation with light. Since an acid multiplying agent is further added as a component (C) in addition to the agent, the proton generated from the photoacid generator of the component (B) upon irradiation with light is used as a catalyst for the acid multiplying agent of the component (C). , A large amount of new strong acid is released from the acid proliferating agent of the component (C) in a ratative manner, and the catalysis of all these acids causes the (meth) acrylic acid ester to have a tertiary butyl ester group, for example. Causes a elimination reaction and is acceleratedly decomposed into (meth) acrylic acid groups, so that the sensitivity is greatly improved.

【0052】酸触媒を用いると空気中の塩基性物質によ
って、フィルム表面の酸が失活してしまい、フィルム表
面の酸触媒反応が酸の失活により抑制されると、アルカ
リ現像液がフィルム内部に浸透できず解像度が低下する
問題があるが、(C)成分の酸増殖剤を併用することに
より、フィルム中で酸が増殖するので、空気中の塩基性
物質の影響はほとんど問題にならず、感度だけでなく解
像性も向上する。
When an acid catalyst is used, the acid on the film surface is deactivated by the basic substance in the air. When the acid catalyst reaction on the film surface is suppressed by the deactivation of the acid, the alkali developing solution is removed from the inside of the film. There is a problem that the resolution cannot be reduced due to infiltration into the film, but the acid multiplying agent of the component (C) causes the acid to multiply in the film, so that the influence of the basic substance in the air is hardly a problem. In addition, the resolution as well as the sensitivity is improved.

【0053】本発明の請求項4のArFポジ型光画像形
成用組成物は、(B)光酸発生剤が4−フェニルチオフ
ェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモ
ナートであり、(C)酸増殖剤が前記式(1)で表され
る化合物である。(B)成分の4−フェニルチオフェニ
ルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモナー
トは光を照射すると容易にプロトンを生成して酸の潜像
を形成する。酸が存在しないと上記式(1)で表される
(C)成分の酸増殖剤は熱的に安定性が高い。しかし、
加熱すると(B)成分から生成した酸が上記式(1)で
表される(C)成分の酸増殖剤に対して触媒的に作用し
て、多量の新たな強酸が放出される。この強酸の触媒作
用により(A)成分のアクリル系共重合体の(メタ)ア
クリル酸エステルの例えば第3級ブチルエステル基が離
脱反応により加速的に分解されて(メタ)アクリル酸基
となるため感度がさらに大幅に向上し、生産性の向上を
図れる。
In the ArF-positive photoimage forming composition according to claim 4 of the present invention, (B) the photoacid generator is 4-phenylthiophenyldiphenylsulfonium hexafluoroantimonate, and (C) the acid multiplying agent is It is a compound represented by the formula (1). The component (B), 4-phenylthiophenyldiphenylsulfonium hexafluoroantimonate, easily generates a proton upon irradiation with light to form a latent image of an acid. If no acid is present, the acid multiplying agent of component (C) represented by the above formula (1) has high thermal stability. But,
When heated, the acid generated from the component (B) acts catalytically on the acid multiplying agent of the component (C) represented by the above formula (1) to release a large amount of new strong acid. Due to the catalytic action of this strong acid, for example, a tertiary butyl ester group of the (meth) acrylic ester of the acrylic copolymer as the component (A) is rapidly decomposed into a (meth) acrylic acid group by a elimination reaction. Sensitivity is further improved, and productivity can be improved.

【0054】上記式(1)で表される(C)成分の酸増
殖剤はチオフェン誘導体であるが、芳香環を持つにもか
かわらずArFエキシマレーザ(193nm)に対する
モル吸光係数が小さく、透明性を阻害する度合いが少な
い。上記式(1)で表される(C)成分の酸増殖剤は
(A)成分のアクリル系共重合体と組み合わせて使用す
ると酸増殖反応効率が高い。
The acid proliferating agent of the component (C) represented by the above formula (1) is a thiophene derivative, but has a small molar extinction coefficient with respect to an ArF excimer laser (193 nm) despite having an aromatic ring, and has high transparency. The degree of inhibition is small. When the acid multiplying agent of the component (C) represented by the above formula (1) is used in combination with the acrylic copolymer of the component (A), the acid multiplying reaction efficiency is high.

【0055】本発明の請求項1〜4記載のArFポジ型
光画像形成用組成物は、透明性、感度、耐ドライエッチ
ング性、密着性、解像性のいずれにも優れているので、
ArFエキシマレーザ(193nm)を用いる光リソグ
ラフィに適したポジ型ArFホトレジストとして使用で
きることは勿論のこと、印刷、エレクトロニクス関連分
野で有用に使用できる。レーザーによる走査記録、ホロ
グラム記録などにも応用可能であり有用性が大きい。
The composition for forming an ArF positive-type photoimage according to claims 1 to 4 of the present invention is excellent in transparency, sensitivity, dry etching resistance, adhesion, and resolution.
It can be used not only as a positive ArF photoresist suitable for photolithography using an ArF excimer laser (193 nm) but also useful in the fields of printing and electronics. It is applicable to scanning recording by laser, hologram recording, etc., and has great utility.

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

【図1】 本発明のArFポジ型光画像形成用組成物に
用いる(A)成分のアクリル系共重合体を合成する際の
原料モノマーの1つの(メタ)アクリル酸エステルの代
表例の化学構造を示す説明図である。
FIG. 1 is a chemical structure of a typical example of a (meth) acrylic ester as one of raw material monomers when synthesizing an acrylic copolymer of the component (A) used in the ArF positive-type photoimage forming composition of the present invention. FIG.

【図2】 本発明のArFポジ型光画像形成用組成物に
用いる(A)成分のアクリル系共重合体を合成する際の
原料モノマーの1つの(メタ)アクリル酸エステルの他
の代表例の化学構造を示す説明図である。
FIG. 2 shows another typical example of (meth) acrylic acid ester as one of the raw material monomers when synthesizing the acrylic copolymer of the component (A) used in the ArF positive-type photoimage forming composition of the present invention. It is explanatory drawing which shows a chemical structure.

【図3】 本発明のArFポジ型光画像形成用組成物に
用いる(A)成分のアクリル系共重合体を合成する際の
原料モノマー、反応式および中間生成物や生成物の化学
構造を示す説明図である。
FIG. 3 shows raw material monomers, reaction formulas, and chemical structures of intermediate products and products when synthesizing the acrylic copolymer of the component (A) used in the ArF-positive photoimage forming composition of the present invention. FIG.

【図4】 合成したアクリル系コポリマーおよび比較の
ためのポリマーのフィルムの光(波長193nm〜44
0nm)に対する透過度(%)を測定した結果を示すグ
ラフである。
FIG. 4 shows light (wavelength 193 nm to 44 nm) of a film of a synthetic acrylic copolymer and a polymer for comparison.
11 is a graph showing the results of measuring the transmittance (%) with respect to 0 nm).

【図5】 本発明のArFポジ型光画像形成用組成物に
用いる(B)成分の光酸発生剤の代表例の化学構造を示
す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory view showing a chemical structure of a typical example of a photoacid generator as the component (B) used in the ArF positive-type photoimage forming composition of the present invention.

【図6】 本発明のArFポジ型光画像形成用組成物に
用いる(B)成分の光酸発生剤の他の代表例の化学構造
を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory view showing the chemical structure of another typical example of the photoacid generator as the component (B) used in the ArF-positive photoimage forming composition of the present invention.

【図7】 本発明のArFポジ型光画像形成用組成物に
用いる(C)成分の酸増殖剤の代表例の化学構造を示す
説明図である。
FIG. 7 is an explanatory view showing the chemical structure of a typical example of the acid multiplying agent of the component (C) used in the ArF positive-type photoimage forming composition of the present invention.

【図8】 本発明のArFポジ型光画像形成用組成物に
用いる(C)成分の酸増殖剤の他の代表例の化学構造を
示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory view showing the chemical structure of another typical example of the acid-proliferating agent of the component (C) used in the ArF-positive photoimage forming composition of the present invention.

【図9】 (C)成分の酸増殖剤を、酸の存在下、加熱
すると強酸を生成し、この強酸が自己触媒として働いて
急激に分解されて強酸が多量に生成する反応を示す説明
図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a reaction in which a strong acid is generated when an acid proliferating agent of the component (C) is heated in the presence of an acid, and the strong acid acts as an autocatalyst to be rapidly decomposed to generate a large amount of a strong acid. It is.

【図10】 (C)成分の酸増殖剤を強酸の存在下およ
び強酸の存在なしで溶剤中で100℃に加熱した時の分
解挙動を示すグラフ、および酸の存在下、加熱すると強
酸を生成し、この強酸が自己触媒として働いて(C)成
分が急激に分解されて強酸が多量に生成する反応を示す
説明図である。
FIG. 10 is a graph showing the decomposition behavior when the acid proliferating agent (C) is heated to 100 ° C. in a solvent in the presence of a strong acid and in the absence of a strong acid, and a strong acid is generated when heated in the presence of an acid. FIG. 4 is an explanatory view showing a reaction in which the strong acid acts as an autocatalyst to rapidly decompose the component (C) and generate a large amount of a strong acid.

【図11】 本発明のArFポジ型光画像形成用組成物
の感光性を試験した結果を示すグラフ、および、光を照
射すると(B)成分の光酸発生剤からプロトン(H+
が生成され、そして加熱するとこのプロトン(H+ )が
(C)成分の酸増殖剤に対して触媒的に作用して多量の
新たな強酸がねずみ算的に放出され、これらの酸の触媒
作用により(A)成分のアクリル系共重合体の第3級ブ
チルエステル残基が加速的に分解されて(メタ)アクリ
ル酸基となることを示す反応を示す説明図である。
FIG. 11 is a graph showing the results of testing the photosensitivity of the ArF-positive optical image forming composition of the present invention, and shows that when irradiated with light, the photoacid generator (B) converts protons (H + ).
Is produced, and when heated, this proton (H + ) catalyzes the acid proliferating agent of the component (C) to release a large amount of a new strong acid through the mouse. It is explanatory drawing which shows the reaction which shows that the tertiary butyl ester residue of the acrylic copolymer of (A) component is acceleratedly decomposed and becomes a (meth) acrylic acid group.

【図12】 (イ)はシリコンウエハー上に本発明のA
rFポジ型光画像形成用溶液をコーテイングする工程、
(ロ)はコーテイングした後、100℃で60秒間プリ
ベークしてポリマーフィルムを形成する工程、(ハ)
は、ホトマスクを用いてHg−Xeランプ(波長313
nm)により露光する工程、(ニ)は、100℃で90
秒間ポストベークする工程、(ホ)は、3重量%テトラ
メチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて現像し
て画像を形成する工程を示す説明図である。
FIG. 12 (A) shows A of the present invention on a silicon wafer.
a step of coating the rF positive type optical image forming solution,
(B) is a step of forming a polymer film by pre-baking at 100 ° C. for 60 seconds after coating;
Is a Hg-Xe lamp (wavelength 313) using a photomask.
(d) exposure at 100 ° C.
(E) is an explanatory view showing a step of forming an image by developing using a 3% by weight aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/027 H01L 21/30 502R Fターム(参考) 2H025 AA00 AA01 AA02 AA09 AA14 AB03 AB16 AB17 AB20 AC08 AD03 BE00 BE07 BG00 CC20 FA03 FA10 FA12 FA17 4J002 BG041 BG051 BG071 EB106 EV246 EV247 EV296 EV307 EV347 FD206 FD207 GP03 4J100 AL03Q AL08P AL08Q BA06Q BA11Q BC04Q BC53Q BC83P CA04 DA36 DA62 JA38 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 21/027 H01L 21/30 502R F-term (Reference) 2H025 AA00 AA01 AA02 AA09 AA14 AB03 AB16 AB17 AB20 AC08 AD03 BE00 BE07 BG00 CC20 FA03 FA10 FA12 FA17 4J002 BG041 BG051 BG071 EB106 EV246 EV247 EV296 EV307 EV347 FD206 FD207 GP03 4J100 AL03Q AL08P AL08Q BA06Q BA11Q BC04Q BC53Q BC83P CA04 DA36 DA62 JA38

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (A)2−チェニルアルキル(メタ)ア
クリレートと(メタ)アクリル酸エステルとを共重合し
て得られる共重合体と、(B)光酸発生剤とを必須成分
として含むことを特徴とするArFポジ型光画像形成用
組成物。
Claims: 1. An essential component comprising (A) a copolymer obtained by copolymerizing 2-thenylalkyl (meth) acrylate and (meth) acrylate, and (B) a photoacid generator. An ArF positive-type photoimage forming composition, comprising:
【請求項2】 (B)光酸発生剤が4−フェニルチオフ
ェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモ
ナートであることを特徴とする請求項1記載のArFポ
ジ型光画像形成用組成物。
2. The ArF positive-type photoimage forming composition according to claim 1, wherein the photoacid generator (B) is 4-phenylthiophenyldiphenylsulfonium hexafluoroantimonate.
【請求項3】 (A)2−チェニルアルキル(メタ)ア
クリレートと(メタ)アクリル酸エステルとを共重合し
て得られる共重合体と、(B)光酸発生剤と、(C)酸
増殖剤とを必須成分として含むことを特徴とするArF
ポジ型光画像形成用組成物。
3. A copolymer obtained by copolymerizing (A) 2-thenylalkyl (meth) acrylate and (meth) acrylate, (B) a photoacid generator, and (C) an acid ArF characterized by containing a proliferating agent as an essential component.
A positive-type photoimage-forming composition.
【請求項4】 (B)光酸発生剤が4−フェニルチオフ
ェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモ
ナートであり、(C)酸増殖剤が下記式(1)で表され
る化合物であることを特徴とする請求項3記載のArF
ポジ型光画像形成用組成物。 【化1】
4. The method according to claim 1, wherein (B) the photoacid generator is 4-phenylthiophenyldiphenylsulfonium hexafluoroantimonate, and (C) the acid proliferating agent is a compound represented by the following formula (1). The ArF according to claim 3,
A positive-type photoimage-forming composition. Embedded image
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