JP2001264970A - Pattern forming resist and pattern forming method - Google Patents
Pattern forming resist and pattern forming methodInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の技術分野】本発明は、半導体装置、特に大規模
半導体集積回路(LSI)の微細加工に用いられるパタ
ーン形成用レジストおよびパターン形成方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a resist for forming a pattern and a method for forming a pattern used for fine processing of a semiconductor device, particularly, a large-scale semiconductor integrated circuit (LSI).
【0002】[0002]
【従来の技術】LSI等の半導体装置の製造工程では、
フォトリソグラフィによる微細加工技術が採用されてい
る。かかる技術は、例えばシリコン単結晶ウェハ等の基
板上にフォトレジスト膜をスピンコート法等により形成
し、前記レジスト膜をパターン露光した後、現像、リン
ス等の処理を施してレジストパターンを形成し、さらに
前記レジストパターンをエッチングマスクとして露出す
る基板をエッチングすることにより微細な線や窓を形成
する方法である。2. Description of the Related Art In the process of manufacturing a semiconductor device such as an LSI,
Fine processing technology by photolithography is employed. Such a technique, for example, a photoresist film is formed on a substrate such as a silicon single crystal wafer by a spin coating method or the like, and after pattern exposure of the resist film, development, rinsing or the like is performed to form a resist pattern, Further, a method of forming fine lines and windows by etching the exposed substrate using the resist pattern as an etching mask.
【0003】上述したLSIの製造において、LSIの
高集積化に伴ってより微細な加工技術が求められてい
る。かかる要望に対し、露光光源の短波長化が試みられ
ている。具体的には、KrFエキシマレーザ、ArFエ
キシマレーザ等のdeepUV光を光源として用いたリ
ソグラフィ技術が知られている。In the manufacture of the above-mentioned LSI, finer processing technology is required with the increase in integration of the LSI. In response to such demands, attempts have been made to shorten the wavelength of an exposure light source. Specifically, a lithography technique using deep UV light such as a KrF excimer laser or an ArF excimer laser as a light source is known.
【0004】しかしながら、従来のレジストでは短波長
の光に対して吸収が大きいために、レジスト膜の表面か
ら離れた部分、例えばレジスト膜が被覆された基板側の
部分にまで光を十分に到達させることができない。この
ため、現像後のレジストパターンの断面形状が逆三角形
となる。その結果、前記レジストパターンを基板等に対
するエッチングマスクとして使用した場合、パターンを
基板等に精度よく転写することができないという問題が
あった。However, since the conventional resist has a large absorption for light of a short wavelength, the light sufficiently reaches a portion distant from the surface of the resist film, for example, a portion on the substrate side covered with the resist film. Can not do. For this reason, the cross-sectional shape of the developed resist pattern becomes an inverted triangle. As a result, when the resist pattern is used as an etching mask for a substrate or the like, there has been a problem that the pattern cannot be accurately transferred to the substrate or the like.
【0005】このような問題を解決するレジストとし
て、化学増幅型のものが提案されている。前記化学増幅
型レジストは、光照射により強酸を発生する化合物(光
酸発生剤)と、酸により疎水性の基を分解し、親水性の
物質に変化させる化合物を含む。具体的には、H.It
o,C,G,Wilson,J.M.J,Franch
et,U.S.Patent 4,491,628(1
985)にはポリ(p−ヒドロキシスチレン)の水酸基
をブトキシカルボニル基でブロックしたポリマーと光照
射により酸を発生する化合物であるオニウム塩を含むポ
ジ型レジストが開示されている。また、M.J.O´B
rien,J.V.Crivello,SPIE Vo
l,920,Advances in Resist
Technology and Processin
g,p42,(1988)において、m−クレゾールノ
ボラック樹脂とナフタレン−2−カルボン酸−tert
−ブチルエステルと、トリフェニルスルホニウム塩を含
むポジ型レジストが発表されている。さらに、H.It
o,SPIE Vol,920,Advances i
n Resist Technology and P
rocessing,p33,(1988)において、
2,2−ビス(4−tert−ブトキシカルボニルオキ
シフェニル)プロパンやポリフタルアルデヒドとオニウ
ム塩を含むポジ型レジストが発表されている。As a resist that solves such a problem, a chemically amplified resist has been proposed. The chemically amplified resist includes a compound that generates a strong acid upon irradiation with light (photoacid generator) and a compound that decomposes a hydrophobic group by an acid to change the group into a hydrophilic substance. Specifically, H. It
o, C, G, Wilson, J .; M. J. Franch
et, U.S.A. S. Patent 4,491,628 (1
No. 985) discloses a positive resist containing a polymer obtained by blocking a hydroxyl group of poly (p-hydroxystyrene) with a butoxycarbonyl group and an onium salt which is a compound capable of generating an acid upon irradiation with light. Also, M. J. O'B
Rien, J. et al. V. Crivello, SPIE Vo
1,920, Advances in Resist
Technology and Processin
g, p42, (1988), m-cresol novolak resin and naphthalene-2-carboxylic acid-tert.
-Positive resists containing butyl esters and triphenylsulfonium salts have been published. Furthermore, H. It
o, SPIE Vol, 920, Advances i
n Resist Technology and P
processing, p33, (1988)
A positive resist containing 2,2-bis (4-tert-butoxycarbonyloxyphenyl) propane, polyphthalaldehyde and an onium salt has been disclosed.
【0006】前記光酸発生剤は、触媒として働くため、
微量でも効率よく反応する。このため、光を前記レジス
ト膜に照射すると光がその表面に比べて到達し難い内部
までも十分に反応が進行する。その結果、現像処理によ
り側面が急峻なレジスパターンを形成することが可能と
なる。[0006] Since the photoacid generator acts as a catalyst,
Reacts efficiently even in small amounts. Therefore, when the resist film is irradiated with light, the reaction sufficiently proceeds even in the interior where the light is hard to reach compared to the surface. As a result, a resist pattern having a steep side surface can be formed by the development processing.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、紫外
線、電離放射線に対して高感度でかつ高解像性を有し、
半導体装置の製造における超微細加工工程に好適なパタ
ーン形成用レジストを提供しようとするものである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to have high sensitivity and high resolution to ultraviolet rays and ionizing radiation,
An object of the present invention is to provide a resist for pattern formation suitable for an ultrafine processing step in the manufacture of a semiconductor device.
【0008】本発明の別の目的は、断面が矩形状で微細
なパターンを形成し得る方法を提供しようとするもので
ある。Another object of the present invention is to provide a method capable of forming a fine pattern having a rectangular cross section.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明に係るパターン形
成用レジストは、(a)酸により分解する置換基を有す
る化合物と、(b1)光照射により強酸を発生する化合
物と、(b2)光照射により弱酸を発生する化合物とを
含むことを特徴とするものである。The resist for pattern formation according to the present invention comprises (a) a compound having a substituent capable of being decomposed by an acid, (b1) a compound capable of generating a strong acid upon irradiation with light, and (b2) a compound capable of generating a strong acid upon irradiation with light. And a compound that generates a weak acid upon irradiation.
【0010】本発明に係るパターン形成方法は、(a)
酸により分解する置換基を有する化合物と、(b1)光
照射により強酸を発生する化合物と、(b2)光照射に
より弱酸を発生する化合物とを含むパターン形成用レジ
ストを、基板に塗布し、所望のパターン露光を行い、さ
らに加熱した後、現像することを特徴とするものであ
る。The pattern forming method according to the present invention comprises the steps of (a)
A resist for pattern formation containing a compound having a substituent capable of being decomposed by an acid, (b1) a compound generating a strong acid upon irradiation with light, and (b2) a compound generating a weak acid upon irradiation with light, is applied to a substrate. The pattern is exposed, heated, and then developed.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係わるパターン形
成用レジスト(1)〜(3)について詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The pattern forming resists (1) to (3) according to the present invention will be described in detail below.
【0012】パターン形成用レジスト(1)このパター
ン形成用レジストは、(A)下記化1に示す一般式
(I)で表される酸により分解する置換基を有する化合
物と、(B)光照射により酸を発生する化合物とを含む
ものである。Pattern-forming resist (1) This pattern-forming resist comprises (A) a compound having a substituent which is decomposed by an acid represented by the following general formula (I) and (B) light irradiation: And a compound capable of generating an acid.
【0013】[0013]
【化1】 Embedded image
【0014】ただし、式(I)中のR1 は1価の有機
基、mは0または1以上の正の数、nは正の数を示す。In the formula (I), R 1 is a monovalent organic group, m is 0 or a positive number of 1 or more, and n is a positive number.
【0015】前記一般式(I)に導入されるR1 は、1
価の有機基であれば特に限定されないが、例えばメチ
ル、エチル、n−プロピル、iso−プロピル、n−ブ
チル、tert−ブチル、iso−ブチル、sec−ブ
チル、ベンジル等を用いることができる。特に、ter
t−ブチルが好適である。R 1 introduced into the general formula (I) is 1
The organic group is not particularly limited as long as it is a valent organic group. For example, methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, n-butyl, tert-butyl, iso-butyl, sec-butyl, benzyl and the like can be used. In particular, ter
t-Butyl is preferred.
【0016】前記一般式(I)におけるn/(m+n)
の値は、0.03〜1、より好ましくは0.05〜0.
70の範囲とすることが望ましい。この理由は、前記n
/(m+n)の値を0.03未満にすると露光部と未露
光部との溶解速度差が小さくなり、解像性が低下する恐
れがあり、一方前記値が1を越えると現像後に残渣が生
じたり、パターン表面が荒れたりする恐れがあるからで
ある。N / (m + n) in the general formula (I)
Is 0.03 to 1, more preferably 0.05 to 0.1.
It is desirably in the range of 70. The reason for this is that n
If the value of / (m + n) is less than 0.03, the dissolution rate difference between the exposed and unexposed areas may be small, and the resolution may be reduced. This is because there is a possibility that the pattern may be formed or the pattern surface may be roughened.
【0017】前記一般式(I)で表される化合物は、耐
熱性を向上させる観点から、分子量を1000以上にす
ることが望ましい。The compound represented by formula (I) desirably has a molecular weight of 1,000 or more from the viewpoint of improving heat resistance.
【0018】前記(B)成分である光照射により酸(強
酸)を発生する化合物は、各種の公知の化合物及び混合
物を使用することができる。例えば、ジアゾニウム塩、
ホスホニウム塩、スルホニウム塩、ヨードニウム塩のC
F3 SO3 - 、p−CH3 PhSO3 - 、p−NO2 P
hSO3 - (ただし、Phはフェニル基)等の塩、有機
ハロゲン化合物、オルトキノン−ジアジドスルホニルク
ロリド、又はスルホン酸エステル等を挙げることができ
る。前記有機ハロゲン化合物は、ハロゲン化水素酸を形
成する化合物であり、かかる化合物は米国特許第351
5552号、米国特許第3536489号、米国特許第
3779778号及び西ドイツ特許公開公報第2243
621号に開示されたものが挙げられる。前記記載の他
の光照射により酸を発生する化合物は、特開昭54−7
4728号、特開昭55−24113号、特開昭55−
77742号、特開昭60−3626号、特開昭60−
138539号、特開昭56−17345号及び特開昭
50−36209号に開示されている。As the compound (B) which generates an acid (strong acid) upon irradiation with light, various known compounds and mixtures can be used. For example, diazonium salts,
C of phosphonium salt, sulfonium salt and iodonium salt
F 3 SO 3 − , p-CH 3 PhSO 3 − , p-NO 2 P
Examples thereof include salts such as hSO 3 − (where Ph is a phenyl group), organic halogen compounds, orthoquinone-diazidosulfonyl chloride, and sulfonic acid esters. The organic halogen compound is a compound that forms hydrohalic acid, and such a compound is disclosed in US Pat.
No. 5,552, U.S. Pat. No. 3,536,489, U.S. Pat. No. 3,779,778 and West German Patent Publication No. 2243.
621. Compounds which generate an acid upon irradiation with another light as described above are described in JP-A-54-7.
4728, JP-A-55-24113, JP-A-55-24113
77742, JP-A-60-3626, JP-A-60-60
No. 138,539, JP-A-56-17345 and JP-A-50-36209.
【0019】このような化合物を具体的に例示すると、
ジ(p−ターシャリーブチルフェニル)ヨードニウムト
リフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウ
ムトリフルオロメタンスルホネート、ベンゾイントシレ
ート、オルトニトロベンジルパラトルエンスルホネー
ト、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスル
ホネート、トリ(ターシャリーブチルフェニル)スルホ
ニウムトリフルオロメタンスルホネート、ベンゼンジア
ゾニウムパラトルエンスルホネート、4−(ジ-nプロピ
ルアミノ)−ベンソニウムテトラフルオロボレート、4
−p−トリル−メルカプト−2,5−ジエトキシ−ベン
ゼンジアゾニウムヘキサフルオロホスフェート、テトラ
フルオロボレート、ジフェニルアミン−4−ジアゾニウ
ムサルフェート、4−メチル−6−トリクロロメチル−
2−ピロン、4−(3,4,5−トリメトキシ−スチリ
ル)−6−トリクロロメチル−2−ピロン、4−(4−
メトキシ−スチリル)−6−(3,3,3−トリクロロ
−プロペニル)−2−ピロン、2−トリクロロメチル−
ベンズイミダゾール、2−トリブロモメチル−キノリ
ン、2,4−ジメチル−1−トリブロモアセチル−ベン
ゼン、4−ジブロモアセチル−安息香酸、1,4−ビス
−ジブロモメチル−ベンゼン、トリス−ジブロモメチル
−S−トリアジン、2−(6−メトキシ−ナフチル−2
−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−S−トリ
アジン、2−(ナフチル−1−イル)−4,6−ビス−
トリクロロメチル−S−トリアジン、2−(ナフチル−
2−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−S−ト
リアジン、2−(4−エトキシエチル−ナフチル−1−
イル)−4,6,−ビス−トリクロロメチル−S−トリ
アジン、2−(ベンゾピラニ−3−イル)−4,6−ビ
ス−トリクロロメチル−S−トリアジン、2−(4−メ
トキシ−アントラシ−1−イル)−4,6−ビス−トリ
クロロメチル−S−トリアジン、2−(フェナンチ−9
−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−S−トリ
アジン、o−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸ク
ロリド等がある。スルホン酸エステルとしては、ナフト
キノンジアジド−4−スルホン酸エステル、ナフトキノ
ンジアジド−5−スルホン酸エステル、p−トルエンス
ルホン酸−o−ニトロベンジルエステル、p−トルエン
スルホン酸−2,6−ジニトロベンジルエステル等を挙
げることができる。Specific examples of such compounds include:
Di (p-tert-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, benzoin tosylate, orthonitrobenzyl paratoluenesulfonate, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, tri (tert-butylphenyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, Benzenediazonium paratoluenesulfonate, 4- (di-n-propylamino) -bensonium tetrafluoroborate, 4
-P-tolyl-mercapto-2,5-diethoxy-benzenediazonium hexafluorophosphate, tetrafluoroborate, diphenylamine-4-diazonium sulfate, 4-methyl-6-trichloromethyl-
2-pyrone, 4- (3,4,5-trimethoxy-styryl) -6-trichloromethyl-2-pyrone, 4- (4-
(Methoxy-styryl) -6- (3,3,3-trichloro-propenyl) -2-pyrone, 2-trichloromethyl-
Benzimidazole, 2-tribromomethyl-quinoline, 2,4-dimethyl-1-tribromoacetyl-benzene, 4-dibromoacetyl-benzoic acid, 1,4-bis-dibromomethyl-benzene, tris-dibromomethyl-S -Triazine, 2- (6-methoxy-naphthyl-2)
-Yl) -4,6-bis-trichloromethyl-S-triazine, 2- (naphthyl-1-yl) -4,6-bis-
Trichloromethyl-S-triazine, 2- (naphthyl-
2-yl) -4,6-bis-trichloromethyl-S-triazine, 2- (4-ethoxyethyl-naphthyl-1-
Yl) -4,6, -bis-trichloromethyl-S-triazine, 2- (benzopyran-3-yl) -4,6-bis-trichloromethyl-S-triazine, 2- (4-methoxy-anthracy-1) -Yl) -4,6-bis-trichloromethyl-S-triazine, 2- (phenanthine-9)
-Yl) -4,6-bis-trichloromethyl-S-triazine, o-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid chloride and the like. Examples of the sulfonic acid ester include naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester, naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester, p-toluenesulfonic acid-o-nitrobenzyl ester, p-toluenesulfonic acid-2,6-dinitrobenzyl ester and the like. Can be mentioned.
【0020】前記(B)成分である光照射により酸を発
生する化合物としては、特にo−キノンジアジド化合物
を用いることが好ましい。前記o−キノンジアジド化合
物は、特に限定されないが、o−キノンジアジドスルホ
ン酸とフェノール化合物とのエステルが好ましい。o−
キノンジアジドスルホン酸とフェノール化合物とのエス
テルは、常法にしたがってo−キノンジアジドスルホン
酸クロライドとフェノール化合物とを反応させることに
よって得ることができる。前記o−キノンジアジドスル
ホン酸クロライドとしては、例えば1−ベンゾフェノン
−2−ジアゾ−4−スルホン酸クロライド、1−ナフト
キノン−2−ジアゾ−5−スルホン酸クロライド、1−
ナフトキノン−2−ジアゾ−4−スルホン酸クロライド
等を用いることができる。前記フェノール化合物として
は、例えばフェノール、クレゾール、キシレノール、ビ
スフェノールA、ビスフェノールS、ヒドロキシベンゾ
フェノン、3,3,3´,3´−テトラメチル−1,1
´−スピロビインダン5,6,7,5´,6´,7´−
ヘキサノール、フェノールフタレイン、p−ヒドロキシ
ベンジリデンマロン酸ジメチル、p−ヒドロキシベンジ
リデンマロン酸ジントリル、シアノフェノール、ニトロ
フェノール、ニトロソフェノール、ヒドロキシアセトフ
ェノン、トリヒドロキシ安息香酸メチル、ポリビニルフ
ェノール、ノボラック樹脂等を用いることができる。こ
のようなo−キノンジアジド化合物を下記表1〜表5に
具体的に例示する。As the component (B), which is a compound which generates an acid upon irradiation with light, it is particularly preferable to use an o-quinonediazide compound. The o-quinonediazide compound is not particularly limited, but is preferably an ester of o-quinonediazidesulfonic acid and a phenol compound. o-
An ester of quinonediazidesulfonic acid and a phenol compound can be obtained by reacting o-quinonediazidesulfonic acid chloride with a phenol compound according to a conventional method. Examples of the o-quinonediazidesulfonic acid chloride include 1-benzophenone-2-diazo-4-sulfonic acid chloride, 1-naphthoquinone-2-diazo-5-sulfonic acid chloride,
Naphthoquinone-2-diazo-4-sulfonic acid chloride and the like can be used. Examples of the phenol compound include phenol, cresol, xylenol, bisphenol A, bisphenol S, hydroxybenzophenone, 3,3,3 ', 3'-tetramethyl-1,1
'-Spirobiindane 5,6,7,5', 6 ', 7'-
Hexanol, phenolphthalein, dimethyl p-hydroxybenzylidenemalonate, dintrile p-hydroxybenzylidenemalonate, cyanophenol, nitrophenol, nitrosophenol, hydroxyacetophenone, methyl trihydroxybenzoate, polyvinylphenol, novolak resin, etc. it can. Such o-quinonediazide compounds are specifically exemplified in Tables 1 to 5 below.
【0021】[0021]
【表1】 [Table 1]
【0022】[0022]
【表2】 [Table 2]
【0023】[0023]
【表3】 [Table 3]
【0024】[0024]
【表4】 [Table 4]
【0025】[0025]
【表5】 [Table 5]
【0026】前記o−キノンジアジド化合物の中で特に
1−ナフトキノン−2−ジアゾ−4−スルホン酸エステ
ルが好適である。かかるエステルは、J.J.Grun
wald,C,Gal,S,Eidelman,SPI
E Vol,1262,Advances in Re
sist Technology and Proce
ssingVII ,p444,(1990)で発表されて
いるように光照射によりカルボン酸と、カルボン酸より
も強い酸であるスルホン酸を生じることが知られてお
り、触媒作用が大きく特に有効である。Among the o-quinonediazide compounds, 1-naphthoquinone-2-diazo-4-sulfonic acid ester is particularly preferred. Such esters are described in J. Grun
Wald, C, Gal, S, Eidelman, SPI
E Vol, 1262, Advances in Re
sist Technology and Process
As disclosed in ssingVII, p444, (1990), it is known that light irradiation produces carboxylic acids and sulfonic acids, which are stronger acids than carboxylic acids, and is particularly effective because of its large catalytic activity.
【0027】前記光照射により酸(強酸)を発生する化
合物は、パターン形成用レジストの全固形成分中に0.
1〜30重量%、より好ましくは0.5〜20重量%含
まれることが望ましい。これは、次のような理由による
ものである。前記化合物の配合量を0.1重量%未満に
すると、十分な感光特性を得ることが困難になる。一
方、前記化合物の配合量が30重量%を超えると、均一
なレジスト膜を形成することが困難になったり、現像後
またはエッチング後の除去において残渣が生じたりする
恐れがある。The compound capable of generating an acid (strong acid) upon irradiation with light contains 0.1% of the total solid component in the resist for pattern formation.
It is desirable that the content be 1 to 30% by weight, more preferably 0.5 to 20% by weight. This is for the following reason. When the compounding amount of the compound is less than 0.1% by weight, it becomes difficult to obtain sufficient photosensitive characteristics. On the other hand, if the compounding amount of the compound exceeds 30% by weight, it may be difficult to form a uniform resist film, or residues may be generated during removal after development or etching.
【0028】前記パターン形成用レジストは、前記
(A)、(B)成分の他にカルボン酸を第3成分として
含むことを許容する。かかるカルボン酸は、アルカリ水
溶液に対する溶解速度を高め、パターン表面に生じる庇
を低減するために配合される。前記カルボン酸は、パタ
ーン形成用レジスト中に均一に混合されるものであれ
ば、特に制限されない。具体的には、ギ酸、酢酸、プロ
ピオン酸、酪酸、2−メチルプロパン酸、吉草酸、イソ
吉草酸、α−メチル酪酸、トリメチル酢酸、ヘキサン
酸、4−メチルペンタ酸、2−メチルブタン酸、2,2
−ジメチルブタン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン
酸、デカン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸、テトラデカ
ン酸、ヘキサデカン酸、ヘプタデカン酸、オクタデカン
酸、エイコン酸、ドコサン酸、ヘキサコサン酸、トリア
コン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタン酸、
アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、
セバシン酸、アスコルビン酸、トリデンカン二酸、メチ
ルマロン酸、エチルマロン酸、ジメチルマロン酸、メチ
ルコハク酸、2,2−ジメチルコハク酸、2,3−ジメ
チルコハク酸、テトラメチルコハク酸、1,2,3−プ
ロパントリカルボン酸、1,2,3−プロペントリカル
ボン酸、2,3−ジメチルブタン−1,2,3−トリカ
ルボン酸、フルオロ酢酸、トリフルオロ酢酸、クロロ酢
酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、ブロモ酢酸、ヨー
ド酢酸、2−クロロプロピオン酸、3−クロロプロピオ
ン酸、2−ブロモプロピオン酸、3−ブロモプロピオン
酸、2−ヨードプロピオン酸、2,3−ジクロロプロピ
オン酸、クロロコハク酸、ブロモコハク酸、2,3−ジ
ブロモコハク酸、ヒドロキシ酢酸、乳酸、2−ヒドロキ
シ酪酸、2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン酸、2−
ヒドロキシ−4−メチルペンタン酸、3−ヒドロキシ−
3−ペンタンカルボン酸、3−ヒドロキシプロピオン
酸、10−ヒドロキシオクタンデカン酸、3,3,3−
トリクロロ−2−ヒドロキシプロピオン酸、2−(ラク
トイルオキシ)プロピオン酸、グリセリン酸、8,9−
ジヒドロキシオクタデカン酸、タルトロン酸、リンゴ
酸、アセトキシコハク酸、2−ヒドロキシ−2−メチル
ブタン二酸、3−ヒドロキシペンタン二酸、酒石酸、d
−酒石酸水素エチル、テトラヒドロキシコハク酸、クエ
ン酸、1,2−ジヒドロキシ−1,1,2−エタン−ト
リカルボン酸、エトキシ酢酸、2,2´−オキシ二酢
酸、2,3−エポキシプロピオン酸、ピルビン酸、2−
オキソ酪酸、アセト酢酸、4−オキソ吉草酸9,10−
ジオキソオクタデカン酸、メソシュウ酸、オキサロ酢
酸、3−オキソグルタン酸、4−オキソヘプタン二酸、
安息香酸、トルイル酸、エチル安息香酸、p−イソプロ
ピル安息香酸、2,3−ジメチル安息香酸、2,4−ジ
メチル安息香酸、2,5−ジメチル安息香酸、3,5−
ジメチル安息香酸、2,4,5−トリメチル安息香酸、
フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、5−メチルイ
ソフタル酸、1,2,3−ベンゼントリカルボン酸、
1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,3,5−ベ
ンゼントリカルボン酸、1,2,3,4−ベンゼンテト
ラカルボン酸、1,2,3,5−ベンゼンテトラカルボ
ン酸、1,2,4,5−ベンゼンテトラカルボン酸、ベ
ンゼンペンタカルボン酸、ベンゼンヘキサカルボン酸、
フルオロ安息香酸、クロロ安息香酸、ジクロロ安息香
酸、トリクロロ安息香酸、ブロモ安息香酸、ジブロモ安
息香酸、ヨード安息香酸、クロロフタル酸、ジクロロフ
ルタ酸、テトラクロロフタル酸、ニトロソ安息香酸、o
−ニトロ安息香酸、p−ニトロ安息香酸、2,4−ジニ
トロ安息香酸、2,4,6−トリニトロ安息香酸、3−
ニトロ安息香酸、5−ニトロイソフタル酸、2−ニトロ
テレフタル酸、p−ヒドロキシ安息香酸、サリチル酸、
5−クロロサリチル酸、3,5−ジクロロサリチル酸、
3−ニトロサリチル酸、3,5−ジニトロサリチル酸、
2,4−ジヒドロキシ安息香酸、3,5−ジヒドロキシ
安息香酸、2,6−ジヒドロキシ安息香酸、3,4−ジ
ヒドロキシ安息香酸、3,4,5−トリヒドロキシ安息
香酸、2,3,4−トリヒドロキシ安息香酸、2,4,
6−トリヒドロキシ安息香酸、6−ヒドロキシ−2−ト
ルイン酸、2−ヒドロキシ−3−トルイン酸、6−ヒド
ロキシ−3−トルイン酸、2−ヒドロキシ−4−トルイ
ン酸、2−ヒドロキシ−3−イソプロピル−6−メチル
安息香酸、4−ヒドロキシ−5−イソプロピル−2−メ
チル安息香酸、2,4−ジヒドロキシ−6−メチル安息
香酸、2−ヒドロキシフタル酸、4−ヒドロキシイソフ
タル酸、2−ヒドロキシテレフタル酸、3,4−ジヒド
ロキシフタル酸、2,5−ジヒドロキシフタル酸、2−
ヒドロキシ−1,3,5−ベンゼントリカルボン酸、
(ヒドロキシメチル)安息香酸、(1−ヒドロキシ−1
−メチルエチル)安息香酸、アニス酸、バニリン酸、3
−ヒドロキシ−4−メトキシ安息香酸、3,4−ジメト
キシ安息香酸、3,4−メチレンジオキシ安息香酸、
3,4,5−トリメトキシ安息香酸、3,4−ジメトキ
シフタル酸、o−フェノキシ安息香酸、o−アセトキシ
安息香酸、3−o−ガロイル没食子酸、p−アセチル安
息香酸、p−ベンゾイル安息香酸、4,4´−カルボニ
ル二安息香酸、p−アセトアミド安息香酸、o−ベンゾ
アミド安息香酸、フタルアニル酸、フェニル酢酸、2−
フェニルプロピオン酸、3−フェニルプロピオン酸、4
−フェニル酪酸、p−ヒドロキシフェニル酢酸、2,5
−ジヒドロキシフェニル酢酸、3−(o−ヒドロキシフ
ェニル)プロピオン酸、2,3−ジブロモ−フェニルプ
ロピオン酸、α−ヒドロキシフェニル酢酸、2−ヒドロ
キシ−2−フェニルプロピオン酸、2−ヒドロキシ−3
−フェニルプロピオン酸、3−ヒドロキシ−2−フェニ
ルプロピオン酸、3−ヒドロキシ−3−フェニルプロピ
オン酸、2,3−エポキシ−3−フェニルプロピオン
酸、フェニルコハク酸、o−カルボキシフェニル酢酸、
1,2−ベンゼン二酢酸、フェニルグリオキシル酸、o
−カルボキシグリルオキシル酸、フェニルピルビン酸、
ベンゾイル酢酸、3−ベンゾイルプロピオン酸、フェノ
キシ酢酸、ベンゾイルオキシ酢酸、2−ベンゾイルオキ
シプロピオン酸、スクシンアニル酸、カルバニル酸、オ
キサニル酸、o−カルボキシオキサニル酸、4−ビフェ
ニルカルボン酸、2,2´−ビフェニルジカルボン酸、
ベンジル安息香酸、ジフェニル酢酸、α−ヒドロキシジ
フェニル酢酸、o−ベンズヒドリン安息香酸、フェノー
ルフタリン、トリフェニル酢酸、ウビン酸、5−メチル
−2−フランカルボン酸、2−フランカルボン酸、フリ
ル酸、パラコン酸、テレビン酸、テルペニル酸、アコン
酸、クマリン酸、コマン酸、コメン酸、ケリドン酸、メ
コン酸等を挙げることができる。The resist for forming a pattern is allowed to contain a carboxylic acid as a third component in addition to the components (A) and (B). Such a carboxylic acid is blended to increase the dissolution rate in an alkaline aqueous solution and to reduce eaves generated on the pattern surface. The carboxylic acid is not particularly limited as long as it is uniformly mixed in the resist for pattern formation. Specifically, formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, 2-methylpropanoic acid, valeric acid, isovaleric acid, α-methylbutyric acid, trimethylacetic acid, hexanoic acid, 4-methylpentanoic acid, 2-methylbutanoic acid, 2, 2
-Dimethylbutanoic acid, heptanoic acid, octanoic acid, nonanoic acid, decanoic acid, undecanoic acid, dodecanoic acid, tetradecanoic acid, hexadecanoic acid, heptadecanoic acid, octadecanoic acid, eiconic acid, docosanoic acid, hexacosanoic acid, triaconic acid, oxalic acid, Malonic acid, succinic acid, glutanic acid,
Adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid,
Sebacic acid, ascorbic acid, tridencanedioic acid, methylmalonic acid, ethylmalonic acid, dimethylmalonic acid, methylsuccinic acid, 2,2-dimethylsuccinic acid, 2,3-dimethylsuccinic acid, tetramethylsuccinic acid, 1,2,2 3-propanetricarboxylic acid, 1,2,3-propenetricarboxylic acid, 2,3-dimethylbutane-1,2,3-tricarboxylic acid, fluoroacetic acid, trifluoroacetic acid, chloroacetic acid, dichloroacetic acid, trichloroacetic acid, bromoacetic acid Iodoacetic acid, 2-chloropropionic acid, 3-chloropropionic acid, 2-bromopropionic acid, 3-bromopropionic acid, 2-iodopropionic acid, 2,3-dichloropropionic acid, chlorosuccinic acid, bromosuccinic acid, 2, 3-dibromosuccinic acid, hydroxyacetic acid, lactic acid, 2-hydroxybutyric acid, 2-hydric Carboxymethyl-2-methylpropanesulfonic acid, 2-
Hydroxy-4-methylpentanoic acid, 3-hydroxy-
3-pentanecarboxylic acid, 3-hydroxypropionic acid, 10-hydroxyoctanedecanoic acid, 3,3,3-
Trichloro-2-hydroxypropionic acid, 2- (lactoyloxy) propionic acid, glyceric acid, 8,9-
Dihydroxyoctadecanoic acid, tartronic acid, malic acid, acetoxysuccinic acid, 2-hydroxy-2-methylbutanedioic acid, 3-hydroxypentanedioic acid, tartaric acid, d
-Ethyl bitartrate, tetrahydroxysuccinic acid, citric acid, 1,2-dihydroxy-1,1,2-ethane-tricarboxylic acid, ethoxyacetic acid, 2,2'-oxydiacetic acid, 2,3-epoxypropionic acid, Pyruvic acid, 2-
Oxobutyric acid, acetoacetic acid, 4-oxovaleric acid 9,10-
Dioxooctadecanoic acid, mesooxalic acid, oxaloacetic acid, 3-oxoglutanic acid, 4-oxoheptanediacid,
Benzoic acid, toluic acid, ethylbenzoic acid, p-isopropylbenzoic acid, 2,3-dimethylbenzoic acid, 2,4-dimethylbenzoic acid, 2,5-dimethylbenzoic acid, 3,5-
Dimethylbenzoic acid, 2,4,5-trimethylbenzoic acid,
Phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, 5-methylisophthalic acid, 1,2,3-benzenetricarboxylic acid,
1,2,4-benzenetricarboxylic acid, 1,3,5-benzenetricarboxylic acid, 1,2,3,4-benzenetetracarboxylic acid, 1,2,3,5-benzenetetracarboxylic acid, 1,2,2 4,5-benzenetetracarboxylic acid, benzenepentacarboxylic acid, benzenehexacarboxylic acid,
Fluorobenzoic acid, chlorobenzoic acid, dichlorobenzoic acid, trichlorobenzoic acid, bromobenzoic acid, dibromobenzoic acid, iodobenzoic acid, chlorophthalic acid, dichloroflutic acid, tetrachlorophthalic acid, nitrosobenzoic acid, o
-Nitrobenzoic acid, p-nitrobenzoic acid, 2,4-dinitrobenzoic acid, 2,4,6-trinitrobenzoic acid, 3-
Nitrobenzoic acid, 5-nitroisophthalic acid, 2-nitroterephthalic acid, p-hydroxybenzoic acid, salicylic acid,
5-chlorosalicylic acid, 3,5-dichlorosalicylic acid,
3-nitrosalicylic acid, 3,5-dinitrosalicylic acid,
2,4-dihydroxybenzoic acid, 3,5-dihydroxybenzoic acid, 2,6-dihydroxybenzoic acid, 3,4-dihydroxybenzoic acid, 3,4,5-trihydroxybenzoic acid, 2,3,4-tri Hydroxybenzoic acid, 2,4
6-trihydroxybenzoic acid, 6-hydroxy-2-toluic acid, 2-hydroxy-3-toluic acid, 6-hydroxy-3-toluic acid, 2-hydroxy-4-toluic acid, 2-hydroxy-3-isopropyl -6-methylbenzoic acid, 4-hydroxy-5-isopropyl-2-methylbenzoic acid, 2,4-dihydroxy-6-methylbenzoic acid, 2-hydroxyphthalic acid, 4-hydroxyisophthalic acid, 2-hydroxyterephthalic acid 3,4-dihydroxyphthalic acid, 2,5-dihydroxyphthalic acid, 2-
Hydroxy-1,3,5-benzenetricarboxylic acid,
(Hydroxymethyl) benzoic acid, (1-hydroxy-1
-Methylethyl) benzoic acid, anisic acid, vanillic acid, 3
-Hydroxy-4-methoxybenzoic acid, 3,4-dimethoxybenzoic acid, 3,4-methylenedioxybenzoic acid,
3,4,5-trimethoxybenzoic acid, 3,4-dimethoxyphthalic acid, o-phenoxybenzoic acid, o-acetoxybenzoic acid, 3-o-galloyl gallic acid, p-acetylbenzoic acid, p-benzoylbenzoic acid, 4,4'-carbonyldibenzoic acid, p-acetamidobenzoic acid, o-benzoamidobenzoic acid, phthalanilic acid, phenylacetic acid, 2-
Phenylpropionic acid, 3-phenylpropionic acid, 4
-Phenylbutyric acid, p-hydroxyphenylacetic acid, 2,5
-Dihydroxyphenylacetic acid, 3- (o-hydroxyphenyl) propionic acid, 2,3-dibromo-phenylpropionic acid, α-hydroxyphenylacetic acid, 2-hydroxy-2-phenylpropionic acid, 2-hydroxy-3
-Phenylpropionic acid, 3-hydroxy-2-phenylpropionic acid, 3-hydroxy-3-phenylpropionic acid, 2,3-epoxy-3-phenylpropionic acid, phenylsuccinic acid, o-carboxyphenylacetic acid,
1,2-benzenediacetic acid, phenylglyoxylic acid, o
-Carboxyglyoxylic acid, phenylpyruvic acid,
Benzoylacetic acid, 3-benzoylpropionic acid, phenoxyacetic acid, benzoyloxyacetic acid, 2-benzoyloxypropionic acid, succinanilic acid, carbanilic acid, oxanilic acid, o-carboxyoxanilic acid, 4-biphenylcarboxylic acid, 2,2′- Biphenyldicarboxylic acid,
Benzylbenzoic acid, diphenylacetic acid, α-hydroxydiphenylacetic acid, o-benzhydrinbenzoic acid, phenolphthalein, triphenylacetic acid, uvic acid, 5-methyl-2-furancarboxylic acid, 2-furancarboxylic acid, furic acid, paracone Acids, terenic acid, terpenylic acid, aconic acid, coumaric acid, comic acid, comenic acid, kelidonic acid, meconic acid and the like can be mentioned.
【0029】前記カルボン酸は、パターン形成用レジス
トの全固形成分中に0.5〜20重量%、より好ましく
は1〜10重量%含まれることが望ましい。これは、次
のような理由によるものである。前記カルボン酸の配合
量を0.5重量%未満にすると、レジスト膜の形成、露
光、現像後におけるパターン形状を改善することが困難
になる。一方、前記カルボン酸の配合量が20重量%を
超えるとレジスト膜の形成、露光後の現像処理に際して
露光部と未露光部の溶解速度差が小さくなり解像度が低
下する恐れがある。The carboxylic acid is desirably contained at 0.5 to 20% by weight, more preferably 1 to 10% by weight, in all solid components of the resist for pattern formation. This is for the following reason. When the amount of the carboxylic acid is less than 0.5% by weight, it becomes difficult to improve the pattern shape after formation, exposure and development of a resist film. On the other hand, if the amount of the carboxylic acid is more than 20% by weight, the difference in dissolution rate between the exposed and unexposed portions becomes small during the formation of the resist film and the development after the exposure, which may lower the resolution.
【0030】また、前記パターン形成用レジストは前記
(A)、(B)成分の他にさらにアルカリ可溶性重合体
を第4成分として含むことを許容する。The resist for pattern formation is allowed to contain an alkali-soluble polymer as a fourth component in addition to the components (A) and (B).
【0031】前記アルカリ可溶性重合体としては、ヒド
ロキシ基が導入されたアリール基またはカルボキシ基を
含む樹脂が望ましい。具体的には、フェノ―ルノボラッ
ク樹脂、クレゾールノボラック樹脂、キシレゾールノボ
ラック樹脂、ビニルフェノール樹脂、イソプロペニルフ
ェノール樹脂、ビニルフェノールとアクリル酸、メタク
リル酸誘導体、アクリロニトリル、スチレン誘導体など
との共重合体、イソプロペニルフェノールとアクリル
酸、メタクリル酸誘導体、アクリロニトリル、スチレン
誘導体などとの共重合体、スチレン誘導体とアクリル樹
脂、メタクリル樹脂、アクリル酸、メタクリル酸、マレ
イン酸、無水マレイン酸、アクリロニトリルなどとの共
重合体、またはこれらのポリマーにケイ素を含む化合物
等を挙げることができる。ただし、ドライエッチングの
際の耐性の点から、芳香環を含む樹脂が好ましく、例え
ばフェノ―ルノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹
脂などが挙げられる。具体的なアルカリ可溶性重合体を
下記表6、表7、表8に列挙する。また、酸化により生
じた前記フェノール樹脂中のキノンを還元し、透明性を
向上したものを用いることができる。As the alkali-soluble polymer, a resin containing an aryl group or a carboxy group into which a hydroxy group has been introduced is desirable. Specifically, phenol novolak resin, cresol novolak resin, xylesol novolak resin, vinyl phenol resin, isopropenyl phenol resin, copolymers of vinyl phenol with acrylic acid, methacrylic acid derivative, acrylonitrile, styrene derivative, etc. Copolymer of propenylphenol with acrylic acid, methacrylic acid derivative, acrylonitrile, styrene derivative, etc., copolymer of styrene derivative with acrylic resin, methacrylic resin, acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, maleic anhydride, acrylonitrile, etc. Or a compound containing silicon in these polymers. However, from the viewpoint of resistance during dry etching, a resin containing an aromatic ring is preferable, and examples thereof include a phenol novolak resin and a cresol novolak resin. Specific alkali-soluble polymers are listed in Tables 6, 7, and 8 below. Further, quinone in the phenol resin generated by the oxidation may be reduced to improve the transparency.
【0032】[0032]
【表6】 [Table 6]
【0033】[0033]
【表7】 [Table 7]
【0034】[0034]
【表8】 [Table 8]
【0035】前記アルカリ可溶性重合体は、前記酸によ
り分解する置換基を有する化合物と前記アルカリ可溶性
重合体の合計量を100重量部とした時、90重量部以
下、より好ましくは80重量部以下配合することが望ま
しい。この理由は、前記アルカリ可溶性重合体の配合量
が90重量部を超えると露光部と未露光部との溶解速度
の差が小さく、解像性が低下する恐れがあるからであ
る。When the total amount of the alkali-soluble polymer and the compound having a substituent which is decomposed by an acid is 100 parts by weight, the alkali-soluble polymer is 90 parts by weight or less, more preferably 80 parts by weight or less. It is desirable to do. The reason for this is that if the blending amount of the alkali-soluble polymer exceeds 90 parts by weight, the difference in dissolution rate between the exposed and unexposed parts is small, and the resolution may be reduced.
【0036】さらに、前記パターン形成用レジストは前
記(A)、(B)成分、前記カルボン酸、前記アルカリ
可溶性重合体の他に、必要に応じて増感剤、染料、界面
活性剤、溶解抑止剤を含むことを許容する。Further, in addition to the components (A) and (B), the carboxylic acid and the alkali-soluble polymer, a sensitizer, a dye, a surfactant, a dissolution inhibitor may be used, if necessary. Agents are allowed.
【0037】前記パターン形成用レジストは、前記
(A)、(B)成分、および必要に応じて配合される前
記カルボン酸、アルカリ可溶性重合体等を有機溶剤に溶
解し、濾過することにより調製される。かかる有機溶剤
としては、例えばシクロヘキサノン、アセトン、メチル
エチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶
剤、メチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテ―ト、
エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテ―ト、ブチ
ルセロソルブ、ブチルセロソルブアセテ―ト等のセロソ
ルブ系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソアミ
ル、乳酸エチル、乳酸メチル等のエステル系溶剤、N−
メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメ
チルアセトアミド、ジメチルスルホキシド等を挙げるこ
とができる。これらの溶剤は、単独で使用しても、混合
物の形で使用してもよい。但し、これらにキシレン、ト
ルエン又はイソプロピルアルコール等の脂肪族アルコー
ルを適量含んでいてもよい。The resist for forming a pattern is prepared by dissolving the components (A) and (B), and the carboxylic acid, alkali-soluble polymer, and the like, if necessary, in an organic solvent, followed by filtration. You. Examples of such organic solvents include ketone solvents such as cyclohexanone, acetone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, methyl cellosolve, methyl cellosolve acetate, and the like.
Cellosolve solvents such as ethyl cellosolve, ethyl cellosolve acetate, butyl cellosolve, and butyl cellosolve acetate; ester solvents such as ethyl acetate, butyl acetate, isoamyl acetate, ethyl lactate, and methyl lactate;
Methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide and the like can be mentioned. These solvents may be used alone or in the form of a mixture. However, these may contain an appropriate amount of an aliphatic alcohol such as xylene, toluene or isopropyl alcohol.
【0038】パターン形成用レジスト(2)このパター
ン形成用レジストは、(a)酸により分解する置換基を
有する化合物と、(b)光照射により酸を発生する化合
物と、(c)カルボン酸とを含むものである。Pattern-forming resist (2) This pattern-forming resist comprises (a) a compound having a substituent capable of being decomposed by an acid, (b) a compound capable of generating an acid upon irradiation with light, and (c) a carboxylic acid. Is included.
【0039】前記(a)成分である酸により分解する置
換基を有する化合物は、酸により分解して現像液に対す
る溶解性が変化するものなら特に限定されないが、具体
的にはフェノール化合物のエステルまたはエーテルが好
適である。前記フェノール化合物としては、例えばフェ
ノール、クレゾール、キシレノール、ビスフェノール
A、ビスフェノールS、ヒドロキシベンゾフェノン、
3,3,3´,3´−テトラメチル−1,1´−スピロ
ビインダン5,6,7,5´,6´,7´−ヘキサノー
ル、フェノールフタレイン、ポリビニルフェノール、ノ
ボラック樹脂等を挙げることができる。これらのヒドロ
キシ基を適当なエステル化剤またはエーテル化剤を用い
てエステル化またはエーテル化する。導入するエステル
またはエーテルとしては、例えばメチルエステル、エチ
ルエステル、n−プロピルエステル、iso−プロピル
エステル、tert−ブチルエステル、n−ブチルエス
テル、iso−ブチルエステル、ベンジルエステル、テ
トラヒドロピラニルエーテル、ベンジルエーテル、メチ
ルエーテル、エチルエーテル、n−プロピルエーテル、
iso−プロピルエーテル、tert−ブチルエーテ
ル、アリルエーテル、メトキシメチルエーテル、p−ブ
ロモフェナシフエーテル、トリメチルシリルエーテル、
ベンジルオキシカルボニルエーテル、tert−ブトキ
シカルボニルエーテル、tert−ブチルアセテート、
4−tert−ブチルベンジルエーテル等を挙げること
ができる。特に、前記化合物は、前記パターン形成用レ
ジスト(1)で説明した前記(A)成分である一般式
(I)で表わされるものが好適である。The compound having a substituent which is decomposed by an acid, which is the component (a), is not particularly limited as long as it is decomposed by an acid and changes the solubility in a developing solution. Ethers are preferred. Examples of the phenol compound include phenol, cresol, xylenol, bisphenol A, bisphenol S, hydroxybenzophenone,
3,3,3 ', 3'-tetramethyl-1,1'-spirobiindane 5,6,7,5', 6 ', 7'-hexanol, phenolphthalein, polyvinylphenol, novolak resin and the like. it can. These hydroxy groups are esterified or etherified using a suitable esterifying or etherifying agent. As the ester or ether to be introduced, for example, methyl ester, ethyl ester, n-propyl ester, iso-propyl ester, tert-butyl ester, n-butyl ester, iso-butyl ester, benzyl ester, tetrahydropyranyl ether, benzyl ether, Methyl ether, ethyl ether, n-propyl ether,
iso-propyl ether, tert-butyl ether, allyl ether, methoxymethyl ether, p-bromophenacif ether, trimethylsilyl ether,
Benzyloxycarbonyl ether, tert-butoxycarbonyl ether, tert-butyl acetate,
4-tert-butylbenzyl ether and the like can be mentioned. In particular, the compound is preferably a compound represented by the general formula (I) which is the component (A) described in the pattern forming resist (1).
【0040】前記(b)成分である光照射により酸を発
生する化合物は、前記パターン形成用レジスト(1)で
説明したのと同様な化合物を用いることができる。特
に、前記(c)成分であるカルボン酸を併用することに
より前記(b)成分として各種の公知の化合物および混
合物を使用することができる。ただし、前記化合物とし
ては前記パターン形成用レジスト(1)で説明したo−
キノンジアジド化合物を用いることが好ましく、特に1
−ナフトキノン−2−ジアゾ−4−スルホン酸エステル
が最も好適である。As the compound (b), which is a compound which generates an acid upon irradiation with light, the same compound as described in the pattern forming resist (1) can be used. In particular, various known compounds and mixtures can be used as the component (b) by using the carboxylic acid as the component (c) in combination. However, as the compound, o- described in the pattern forming resist (1) is used.
It is preferable to use a quinonediazide compound.
-Naphthoquinone-2-diazo-4-sulfonic acid ester is most preferred.
【0041】前記(b)成分である化合物は、前記パタ
ーン形成用レジスト(1)の(B)成分で説明したのと
同様な理由によりパターン形成用レジストの全固形成分
中に0.1〜30重量%、より好ましくは0.5〜20
重量%含まれることが望ましい。The compound as the component (b) is contained in the total solid component of the resist for pattern formation in an amount of 0.1 to 30 for the same reason as described for the component (B) of the resist for pattern formation (1). Wt%, more preferably 0.5-20
% By weight.
【0042】前記(c)成分であるカルボン酸は、前記
パターン形成用レジスト(1)の第3成分として列挙し
たのと同様なものが用いられる。前記カルボン酸は、前
記パターン形成用レジスト(1)で説明したのと同様な
理由によりパターン形成用レジストの全固形成分中に
0.5〜20重量%、より好ましくは1〜10重量%含
まれることが望ましい。As the carboxylic acid as the component (c), the same carboxylic acids as those listed as the third component of the pattern forming resist (1) are used. The carboxylic acid is contained in the entire solid component of the resist for pattern formation in an amount of 0.5 to 20% by weight, more preferably 1 to 10% by weight, for the same reason as described in the resist for pattern formation (1). It is desirable.
【0043】前記パターン形成用レジストは、前記
(a)、(b)、(c)の成分の他にさらに前記パター
ン形成用レジスト(1)で説明したのと同様なアルカリ
可溶性重合体を第4成分として配合することを許容す
る。前記アルカリ可溶性重合体は、前記パターン形成用
レジスト(1)で説明したのと同様、前記酸により分解
する置換基を有する化合物と前記アルカリ可溶性重合体
の合計量を100重量部とした時、90重量部以下、よ
り好ましくは80重量部以下配合することが望ましい。
特に、前記(a)、(b)成分のいずれのものもポリマ
ーの形態を取らない場合には前記アルカリ可溶性重合体
を第4成分として配合することが好適である。The resist for pattern formation may further comprise the same alkali-soluble polymer as described for the resist for pattern formation (1) in addition to the components (a), (b) and (c). It is allowed to be blended as a component. When the total amount of the compound having a substituent that is decomposed by an acid and the alkali-soluble polymer is 100 parts by weight, as described in the pattern-forming resist (1), the alkali-soluble polymer is 90 parts by weight. It is desirable that the compounding amount be not more than 80 parts by weight, more preferably not more than 80 parts by weight.
In particular, when neither of the components (a) and (b) takes the form of a polymer, it is preferable to incorporate the alkali-soluble polymer as the fourth component.
【0044】さらに、前記パターン形成用レジストは必
要に応じて増感剤、染料、界面活性剤、溶解抑止剤を含
むことを許容する。Further, the pattern forming resist is allowed to contain a sensitizer, a dye, a surfactant, and a dissolution inhibitor as required.
【0045】前記パターン形成用レジストは、前記
(a)、(b)、(c)成分、および必要に応じて配合
される前記アルカリ可溶性重合体等を前記パターン形成
用レジスト(1)で用いたのと同様な有機溶剤に溶解
し、濾過することにより調製される。As the resist for pattern formation, the components (a), (b) and (c), and the alkali-soluble polymer compounded as required, were used in the resist for pattern formation (1). It is prepared by dissolving in the same organic solvent as described above and filtering.
【0046】パターン形成用レジスト(3)このパター
ン形成用レジストは、(a)酸により分解する置換基を
有する化合物と、(b1)光照射により強酸を発生する
化合物と、(b2)光照射により弱酸を発生する化合物
とを含むことを特徴とするものである。Pattern-forming resist (3) This pattern-forming resist comprises (a) a compound having a substituent which is decomposed by an acid, (b1) a compound which generates a strong acid upon irradiation with light, and (b2) a compound which generates a strong acid upon irradiation with light. And a compound generating a weak acid.
【0047】前記(a)成分である酸により分解する置
換基を有する化合物は、前記パターン形成用レジスト
(2)で説明したのと同様な化合物を用いることができ
る。特に、前記化合物は前記一般式(I)で表わされる
ものが好適である。As the compound (a) having a substituent which is decomposed by an acid, which is the component (a), the same compounds as those described for the pattern forming resist (2) can be used. Particularly, the compound represented by the general formula (I) is preferable.
【0048】前記(b1)成分である化合物は、光照射
により強酸、例えばpK(Kは電解質の電離定数)が3
未満である酸を発生する化合物である。前記化合物は、
前記パターン形成用レジスト(1)で説明した(B)成
分と同様な化合物を用いることができる。特に、前記化
合物としては前記パターン形成用レジスト(1)で説明
したo−キノンジアジド化合物を用いることが好まし
く、1−ナフトキノン−2−ジアゾ−4−スルホン酸エ
ステルが最も好適である。The compound as the component (b1) has a strong acid such as pK (K is the ionization constant of the electrolyte) of 3 when irradiated with light.
It is a compound that generates an acid that is less than. The compound is
The same compound as the component (B) described in the pattern forming resist (1) can be used. In particular, as the compound, it is preferable to use the o-quinonediazide compound described in the pattern forming resist (1), and 1-naphthoquinone-2-diazo-4-sulfonic acid ester is most preferable.
【0049】前記(b1)成分である化合物は、パター
ン形成用レジストの全固形成分中に0.1〜20重量
%、より好ましくは0.5〜10重量%含まれることが
望ましい。これは、次のような理由によるものである。
前記化合物の配合量を0.1重量%未満にすると、十分
な感光特性を得ることが困難になる。一方、前記化合物
の配合量が20重量%を超えると、均一なレジスト膜を
形成することが困難になったり、現像後またはエッチン
グ後の除去において残渣が生じたりする恐れがある。The compound as the component (b1) is desirably contained in an amount of 0.1 to 20% by weight, more preferably 0.5 to 10% by weight, based on all solid components of the resist for pattern formation. This is for the following reason.
When the compounding amount of the compound is less than 0.1% by weight, it becomes difficult to obtain sufficient photosensitive characteristics. On the other hand, if the compounding amount of the compound exceeds 20% by weight, it may be difficult to form a uniform resist film, or residues may be generated during removal after development or etching.
【0050】前記(b2)成分である化合物は、光照射
により弱酸、例えばpK(Kは電解質の電離定数)が3
以上である酸を発生する化合物である。前記化合物とし
ては、例えば1,2−ナフトキノンジアジド−5−スル
ホン酸エステル、5−ジアゾメルドラム酸およびその誘
導体、ジアゾジメドン誘導体等を挙げることができる。The compound (b2) has a weak acid, for example, pK (K is the ionization constant of the electrolyte) of 3 when irradiated with light.
It is a compound that generates the acid described above. Examples of the compound include 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester, 5-diazomeldrum acid and derivatives thereof, and diazodimedone derivatives.
【0051】前記(b2)成分である化合物は、パター
ン形成用レジストの全固形成分中に1〜30重量%、よ
り好ましくは5〜20重量%含まれることが望ましい。
これは、次のような理由によるものである。前記化合物
の配合量を1重量%未満にすると、レジスト表面の難溶
化層の生成を抑えることが困難になる。一方、前記化合
物の配合量が30重量%を超えると、均一なレジスト膜
を形成することが困難になったり、現像後またはエッチ
ング後の除去において残渣が生じたりする恐れがある。It is desirable that the compound (b2) be contained in an amount of 1 to 30% by weight, more preferably 5 to 20% by weight, based on all solid components of the resist for pattern formation.
This is for the following reason. If the compounding amount of the compound is less than 1% by weight, it becomes difficult to suppress the formation of a hardly soluble layer on the resist surface. On the other hand, if the compounding amount of the compound exceeds 30% by weight, it may be difficult to form a uniform resist film, or residues may be generated during removal after development or etching.
【0052】前記パターン形成用レジストは、前記
(a)、(b1)、(b2)の成分の他に、前記パター
ン形成用レジスト(1)で説明したのと同様なカルボン
酸を第4成分、アルカリ可溶性重合体を第5成分として
それぞれ含むことを許容する。前記カルボン酸は、前記
パターン形成用レジスト(1)で説明したのと同様な理
由によりパターン形成用レジストの全固形成分中に0.
5〜20重量%、より好ましくは1〜10重量%含まれ
ることが望ましい。前記アルカリ可溶性重合体は、前記
パターン形成用レジスト(1)で説明したのと同様、前
記酸により分解する置換基を有する化合物と前記アルカ
リ可溶性重合体の合計量を100重量部とした時、90
重量部以下、より好ましくは80重量部以下配合するこ
とが望ましい。特に、前記(a)、(b1)、(b2)
成分のいずれのものもポリマーの形態を取らない場合に
は前記アルカリ可溶性重合体を第5成分として配合する
ことが好適である。The resist for forming a pattern comprises, in addition to the components (a), (b1) and (b2), a carboxylic acid similar to that described for the resist for forming a pattern (1), a fourth component, It is permitted to contain an alkali-soluble polymer as the fifth component, respectively. The carboxylic acid is contained in the total solid component of the resist for pattern formation in an amount of 0. 0 for the same reason as described in the resist for pattern formation (1).
It is desirable to contain 5 to 20% by weight, more preferably 1 to 10% by weight. When the total amount of the compound having a substituent that is decomposed by an acid and the alkali-soluble polymer is 100 parts by weight, as described in the pattern-forming resist (1), the alkali-soluble polymer is 90 parts by weight.
It is desirable that the compounding amount be not more than 80 parts by weight, more preferably not more than 80 parts by weight. In particular, the above (a), (b1), (b2)
When none of the components takes the form of a polymer, it is preferable to incorporate the alkali-soluble polymer as the fifth component.
【0053】さらに、前記パターン形成用レジストは必
要に応じて増感剤、染料、界面活性剤、溶解抑止剤を含
むことを許容する。Further, the pattern forming resist is allowed to contain a sensitizer, a dye, a surfactant, and a dissolution inhibitor as required.
【0054】前記パターン形成用レジストは、前記
(a)、(b1)、(b2)成分、および必要に応じて
配合される前記カルボン酸、アルカリ可溶性重合体等を
前記パターン形成用レジスト(1)で用いたのと同様な
有機溶剤に溶解し、濾過することにより調製される。The resist for pattern formation is prepared by combining the components (a), (b1), and (b2), and the carboxylic acid, alkali-soluble polymer, and the like blended as necessary. It is prepared by dissolving in the same organic solvent as used in the above and filtering.
【0055】次に、本発明に係わるパターン形成方法を
説明する。Next, a pattern forming method according to the present invention will be described.
【0056】まず、基板上に前記パターン形成用レジス
ト(1)〜(3)を回転塗布法やディピング法により塗
布した後、150℃以下、好ましくは70〜120℃で
乾燥してレジスト膜を形成する。ここに用いる基板とし
ては、例えばシリコンウェハ、表面に各種の絶縁膜や電
極、配線が形成された段差を有するシリコンウェハ、ブ
ランクマスク、GaAs、AlGaAsなどのIII −V
族化合物半導体ウェハ等を挙げることができる。First, the resists (1) to (3) for pattern formation are applied on a substrate by a spin coating method or a dipping method, and then dried at 150 ° C. or less, preferably 70 to 120 ° C. to form a resist film. I do. As the substrate used here, for example, a silicon wafer, a silicon wafer having steps on the surface of which various insulating films and electrodes, wirings are formed, a blank mask, a GaAs, an AlGaAs, etc., III-V
Group semiconductor wafers.
【0057】次いで、前記レジスト膜に所望のパタ―ン
を有するマスクを通して紫外線(特にdeepUV)ま
たは電離放射線を選択的に照射してパターン露光を行な
う。この時、例えば前記パターン形成用レジスト(1)
からなるレジスト膜では、その中の(B)成分である光
照射により酸を発生する化合物が光照射により酸を発生
し、前記酸は同レジスト膜中の(A)成分である酸によ
り分解する置換基を有する化合物と反応する。前記紫外
線としては、例えばKrF、ArF、XeF、XeCl
のようなエキシマレーザ、水銀ランプのi線、h線、g
線等を用いることができる。前記電離放射線としては、
例えば電子線、X線等を用いることができる。前記パタ
ーン露光工程において、前記マスクを用いずに前記電子
線を走査して前記レジスト膜に直接パターン露光を行っ
てもよい。Next, pattern exposure is performed by selectively irradiating the resist film with ultraviolet rays (particularly, deep UV) or ionizing radiation through a mask having a desired pattern. At this time, for example, the pattern forming resist (1)
In the resist film consisting of, the compound which generates an acid by light irradiation as the component (B) therein generates an acid by light irradiation, and the acid is decomposed by the acid as the component (A) in the resist film. Reacts with compounds having a substituent. Examples of the ultraviolet light include KrF, ArF, XeF, and XeCl.
Excimer laser such as i-line, h-line, g of mercury lamp
Lines or the like can be used. As the ionizing radiation,
For example, an electron beam, an X-ray, or the like can be used. In the pattern exposure step, pattern exposure may be performed directly on the resist film by scanning the electron beam without using the mask.
【0058】次いで、前記パターン露光後のレジスト膜
を例えば70〜160℃、好ましくは80〜150℃で
加熱する。この時、前記レジスト膜中に発生した酸と同
レジスト膜中の酸により分解する置換基を有する化合物
との反応が促進される。前記加熱工程における温度を限
定したのは、次のような理由によるものである。前記温
度を70℃未満にすると、前記光照射により酸を発生す
る化合物からの酸と前記酸により分解する置換基を有す
る化合物との反応を十分に行なわさせることができなく
なる。一方、前記温度が160℃を超えると前記レジス
ト膜の露光部および未露光部が分解したり、硬化してし
まうからである。Next, the resist film after the pattern exposure is heated at, for example, 70 to 160 ° C., preferably 80 to 150 ° C. At this time, the reaction between the acid generated in the resist film and a compound having a substituent decomposed by the acid in the resist film is promoted. The reason for limiting the temperature in the heating step is as follows. When the temperature is lower than 70 ° C., the reaction between the acid from the compound that generates an acid upon irradiation with light and the compound having a substituent that is decomposed by the acid cannot be sufficiently performed. On the other hand, if the temperature exceeds 160 ° C., the exposed portion and the unexposed portion of the resist film are decomposed or cured.
【0059】次いで、前記加熱処理後のレジスト膜を例
えばアルカリ水溶液で現像処理して所望のレジストパタ
ーンを形成する。ここに用いるアルカリ水溶液として
は、例えば水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、炭酸ナ
トリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウムな
どの無機アルカリ水溶液、テトラメチルアンモニウムヒ
ドロキシド水溶液、トリメチルヒドロキシエチルアンモ
ニウムヒドロキシド水溶液などの有機アルカリ水溶液、
又はこれらのアルコール、界面活性剤などを添加したも
の等を用いることができる。その後、水で前記現像液を
洗い流した後、基板を乾燥させる。Next, the resist film after the heat treatment is developed with, for example, an aqueous alkali solution to form a desired resist pattern. Examples of the alkaline aqueous solution used here include an inorganic alkaline aqueous solution such as potassium hydroxide, sodium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, and sodium metasilicate; an organic aqueous solution such as an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution and an aqueous trimethylhydroxyethylammonium hydroxide solution. Alkaline aqueous solution,
Alternatively, those to which an alcohol, a surfactant, or the like is added can be used. Then, after the developer is washed away with water, the substrate is dried.
【0060】なお、本発明に係わるパターン形成方法に
おいて前記現像処理後に基板を徐々に加熱してレジスト
パターンの樹脂成分を架橋させるステップベークを行っ
たり、加熱しながらdeepUVを照射してレジストパ
ターンの樹脂成分を架橋させるdeepUVキュアを行
なうことを許容する。このような処理を施すことにより
パターンの耐熱性を向上することが可能になる。In the pattern forming method according to the present invention, after the development processing, the substrate is gradually heated to perform a step bake for cross-linking the resin component of the resist pattern, or to irradiate deep UV while heating to form a resin for the resist pattern. Allow deep UV curing to crosslink the components. By performing such processing, the heat resistance of the pattern can be improved.
【0061】また、本発明に係わるパターン形成方法に
おいて露光前または露光後に低濃度のアルカリ水溶液に
レジスト膜を浸漬し、ひきつづき現像処理を行なうこと
を許容する。このような処理を施すことによって、前記
レジスト膜の未露光部の溶解速度を低下させてレリーフ
像のコントラストを向上させることが可能になる。前記
処理に際し、前記アルカリ水溶液の代わりにトリメチル
アミン、トリエタノールアミン、ヘキサメチルシラザン
などのアミン類にレジスト膜を浸漬したり、これらのア
ミン類の蒸気に曝すことも可能である。また、前記基板
をアルカリ水溶液に曝した後、必要に応じて熱処理して
もよい。Further, in the pattern forming method according to the present invention, the resist film is allowed to be immersed in a low-concentration aqueous alkali solution before or after exposure, and then subjected to a subsequent development process. By performing such a process, the dissolution rate of the unexposed portion of the resist film can be reduced, and the contrast of the relief image can be improved. In the treatment, the resist film may be immersed in an amine such as trimethylamine, triethanolamine, hexamethylsilazane or the like instead of the alkaline aqueous solution, or may be exposed to the vapor of these amines. After exposing the substrate to an aqueous alkaline solution, heat treatment may be performed as necessary.
【0062】さらに、本発明に係わるパターン形成方法
においてパターン露光後に加熱しながらレジスト膜全面
に光照射するかぶり露光を行うことを許容する。このよ
うな処理を施すことによって、前記レジスト膜の未露光
部の溶解速度を遅くして解像性を向上させることが可能
になる。Further, in the pattern forming method according to the present invention, it is allowed to perform fog exposure by irradiating the entire surface of the resist film with heating while heating after the pattern exposure. By performing such a process, the dissolving speed of the unexposed portion of the resist film can be reduced to improve the resolution.
【0063】さらに、本発明に係わるパターン形成方法
において前記パターン形成用レジスト(1)を用いた場
合には露光前のレジスト膜表面に酸性の水溶性重合体か
らなる被覆層を形成することを許容する。前記被覆層
は、前記酸性の水溶性重合体を純水で溶解して重合体水
溶液を調製し、前記重合体水溶液を前記レジスト膜表面
に回転塗布法や堆積法により塗布した後、150℃以
下、好ましくは120℃以下で乾燥することにより形成
される。このような被覆層の形成によって、前記レジス
ト膜表面に難溶化層が生成されるのを防止することがで
きる。Further, when the pattern forming resist (1) is used in the pattern forming method according to the present invention, it is allowed to form a coating layer made of an acidic water-soluble polymer on the surface of the resist film before exposure. I do. The coating layer is prepared by dissolving the acidic water-soluble polymer in pure water to prepare a polymer aqueous solution, and applying the polymer aqueous solution to the surface of the resist film by a spin coating method or a deposition method. , Preferably by drying at 120 ° C or lower. By forming such a coating layer, it is possible to prevent a hardly soluble layer from being formed on the surface of the resist film.
【0064】前記被覆層を形成する酸性の水溶性重合体
は、置換基としてカルボキシ基またはスルホ基を有する
重合体が好ましい。具体的には、ポリアクリル酸、ポリ
メタクリル酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリマレイン
酸、ポリイタコン酸、エチレン−無水マレイン酸共重合
体、エチレン−メタクリル酸重合体、メチルビニルエー
テル−無水マレイン酸共重合体、スチレン−無水マレイ
ン酸共重合体等を挙げることができる。前記酸性の水溶
性重合体は、単独で使用しても、2種以上の混合物の形
で使用してもよい。なお、前記酸性の水溶性重合体は前
記純水中に溶解されると、例えば前記水溶性重合体が無
水マレイン酸を共重合体とするものである場合、前記無
水結合が開裂してカルボン酸となり、酸性を示すように
なる。The acidic water-soluble polymer forming the coating layer is preferably a polymer having a carboxy group or a sulfo group as a substituent. Specifically, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polystyrene sulfonic acid, polymaleic acid, polyitaconic acid, ethylene-maleic anhydride copolymer, ethylene-methacrylic acid polymer, methyl vinyl ether-maleic anhydride copolymer, styrene A maleic anhydride copolymer; The acidic water-soluble polymer may be used alone or in the form of a mixture of two or more. When the acidic water-soluble polymer is dissolved in the pure water, for example, when the water-soluble polymer is a copolymer of maleic anhydride, the anhydride bond is cleaved and the carboxylic acid is cleaved. Becomes acidic.
【0065】前記被覆層中には、必要に応じて塗膜改質
剤としての界面活性剤を含有することを許容する。The coating layer is allowed to contain a surfactant as a coating modifier as needed.
【0066】前記被覆層の厚さは、10〜10000n
m、より好ましくは50〜500nmの範囲にすること
が望ましい。前記被覆層の厚さを10nm未満にすると
前記レジスト膜表面への難溶化層の生成防止効果を十分
に達成することが困難となり、一方前記被覆層の厚さが
1000nmを超えるとパターン形成における解像度を
低下させる恐れがある。なお、前記被覆層の厚さは前記
レジスト膜の厚さに依存するものではなく、前記難溶化
層の程度により適宜決定されるものである。The thickness of the coating layer is 10 to 10000 n
m, more preferably in the range of 50 to 500 nm. When the thickness of the coating layer is less than 10 nm, it is difficult to sufficiently achieve the effect of preventing the formation of a hardly-solubilized layer on the surface of the resist film. On the other hand, when the thickness of the coating layer exceeds 1000 nm, the resolution in pattern formation is reduced. May be reduced. The thickness of the coating layer does not depend on the thickness of the resist film, but is appropriately determined depending on the degree of the hardly-solubilized layer.
【0067】前記被覆層が形成された前記レジスト膜
は、パターン露光、加熱処理後にアルカリ水溶液で現像
処理される。この現像処理によって、前記被覆層は露光
部および未露光部にかかわらずレジスト膜から全て除去
され、さらにその下のレジスト膜の露光部または未露光
部が選択的に除去されてレジストパターンが形成され
る。ただし、前記現像処理前に前記被覆層を純水で除去
し、しかる後前記レジスト膜を現像処理することを許容
する。このように現像処理前に被覆層を除去することに
より、現像処理に際して現像液であるアルカリ水溶液の
アルカリ濃度が前記被覆層を形成する酸性の水溶性重合
体により変化するのを回避でき、安定したレジストパタ
ーンの解像性を確保することが可能となる。The resist film on which the coating layer is formed is developed with an aqueous alkali solution after pattern exposure and heat treatment. By this developing treatment, the coating layer is completely removed from the resist film regardless of the exposed portion and the unexposed portion, and further, the exposed portion or the unexposed portion of the resist film thereunder is selectively removed to form a resist pattern. You. However, it is allowed that the coating layer is removed with pure water before the developing treatment, and then the resist film is developed. By removing the coating layer before the development processing in this way, it is possible to avoid that the alkali concentration of the alkaline aqueous solution which is a developing solution is changed by the acidic water-soluble polymer forming the coating layer during the development processing, and it is stable. It is possible to ensure the resolution of the resist pattern.
【0068】[0068]
【作用】本発明に係わるパターン形成用レジスト(1)
によれば、前記レジスト中の(B)成分である光照射に
より酸を発生する化合物は未露光部で溶解抑止剤として
働く一方、光照射がなされる露光部では酸を発生する。
前記レジスト中の(A)成分である前記一般式(I)で
表される酸により分解する置換基を有する化合物は、前
記(B)成分から発生した酸により分解されてカルボン
酸を生じる。このため、アルカリ水溶液からなる現像液
に対して非常に溶解し易くなる。これに対し、従来より
用いられている多くの酸により分解する置換基を有する
化合物は、前記酸により分解してフェノールを生じる。
その結果、前記一般式(I)で表される酸により分解す
る置換基を有する化合物は、露光部の溶解速度が前記酸
によりフェノールを生じる化合物に比べて格段高いため
に露光部と未露光部の溶解速度比を大きくできる。した
がって、前記露光部を優先的に溶解、除去できるため、
高感度および高解像度のパターン形成用レジストを得る
ことができる。また、前記(B)成分である化合物とし
て光照射により比較的弱い酸を発生するものを用いて
も、露光部と未露光部の溶解速度比を大きくすることが
できるため、前記(B)成分の選択幅を広げることがで
き、用途に応じたレジストを調製することが可能にな
る。The resist for pattern formation according to the present invention (1)
According to this, the compound (B) in the resist, which generates an acid upon irradiation with light, acts as a dissolution inhibitor in an unexposed portion, while it generates an acid in an exposed portion where light irradiation is performed.
The compound having a substituent decomposed by the acid represented by the general formula (I), which is the component (A) in the resist, is decomposed by the acid generated from the component (B) to generate a carboxylic acid. For this reason, it becomes very easy to dissolve in a developing solution composed of an alkaline aqueous solution. On the other hand, conventionally used compounds having a substituent that can be decomposed by many acids are decomposed by the acid to produce phenol.
As a result, the compound having a substituent that is decomposed by an acid represented by the general formula (I) has a dissolution rate in an exposed portion that is much higher than that of a compound that produces phenol by the acid, and thus the exposed portion and the unexposed portion Can be increased. Therefore, the exposed portion can be preferentially dissolved and removed,
A high-sensitivity and high-resolution resist for pattern formation can be obtained. In addition, even if a compound that generates a relatively weak acid upon irradiation with light is used as the component (B), the dissolution rate ratio between the exposed and unexposed portions can be increased. Can be widened, and a resist can be prepared according to the application.
【0069】また、前記(B)成分としてo−キノンジ
アジド化合物を用いれば、従来のオニウム塩に比べて基
板の腐食を抑制でき、かつ毒性が低いために取扱が容易
になる。しかも、従来の多くの化学増幅型のレジストは
形成したパターンの表面に庇状の難溶化層が生成され
る。前記o−キノンジアジド化合物を(B)成分として
配合した本発明のパターン形成用レジストは、従来の化
学増幅型レジストに比べて庇が生じ難く、断面形状が矩
形状をなす微細パターンの形成が可能になる。When an o-quinonediazide compound is used as the component (B), corrosion of the substrate can be suppressed as compared with a conventional onium salt, and handling is facilitated because of low toxicity. In addition, many conventional chemically amplified resists form an eaves-shaped insoluble layer on the surface of the formed pattern. The resist for pattern formation of the present invention in which the o-quinonediazide compound is blended as the component (B) is less prone to eaves than a conventional chemically amplified resist, and enables formation of a fine pattern having a rectangular cross section. Become.
【0070】さらに、第3成分としてカルボン酸を配合
すれば、アルカリ現像液に対する溶解速度を高め、化学
増幅型のレジストで問題となっているパターン上部の庇
状難溶化層の生成を低減し、断面形状が矩形状をなす微
細パターンを再現性よく形成することができる。Further, when a carboxylic acid is blended as the third component, the dissolution rate in an alkali developing solution is increased, and the formation of an insolubilized eaves-like layer above the pattern, which is a problem in a chemically amplified resist, is reduced. A fine pattern having a rectangular cross section can be formed with good reproducibility.
【0071】さらに、第4成分としてアルカリ可溶性樹
脂を配合することによって、露光部のアルカリ現像液に
対する溶解性を制御できるため、感度、解像性を向上さ
せることができる。Further, by blending an alkali-soluble resin as the fourth component, the solubility of the exposed portion in an alkali developing solution can be controlled, so that the sensitivity and the resolution can be improved.
【0072】本発明に係わるパターン形成用レジスト
(2)によれば、前記レジスト中の(b)成分である光
照射により酸を発生する化合物は未露光部で溶解抑止剤
として働く一方、光照射がなされる露光部では酸を発生
する。この酸は、前記レジスト中の(a)成分である酸
により分解する置換基を有する化合物と反応して前記化
合物を分解する。その結果、パターン露光後の現像処理
により前記露光部を優先的に溶解、除去できるため、高
感度および高解像度のパターン形成用レジストを得るこ
とができる。According to the resist (2) for pattern formation according to the present invention, the compound (b) in the resist, which generates an acid upon irradiation with light, acts as a dissolution inhibitor in the unexposed area, while the resist is irradiated with light. An acid is generated in the exposed area where the heat treatment is performed. The acid reacts with a compound having a substituent that is decomposed by the acid as the component (a) in the resist to decompose the compound. As a result, the exposed portion can be preferentially dissolved and removed by the development processing after the pattern exposure, so that a resist for pattern formation with high sensitivity and high resolution can be obtained.
【0073】また、前記レジスト中の(c)成分である
カルボン酸は、アルカリ現像液に対する溶解速度を高め
るため、化学増幅型のレジストで問題となっているパタ
ーン上部の庇状難溶化層の生成を低減し、断面形状が矩
形状をなす微細パターンを形成することができる。The carboxylic acid, which is the component (c) in the resist, increases the dissolution rate in an alkali developing solution. And a fine pattern having a rectangular cross section can be formed.
【0074】さらに、第4成分としてアルカリ可溶性樹
脂を配合することによって、露光部のアルカリ現像液に
対する溶解性を制御できるため、感度、解像性を向上さ
せることができる。Further, by blending an alkali-soluble resin as the fourth component, the solubility of the exposed portion in an alkali developing solution can be controlled, so that the sensitivity and the resolution can be improved.
【0075】本発明に係わるパターン形成用レジスト
(3)によれば、前記レジスト中の(b1)成分である
光照射により強酸を発生する化合物は未露光部で溶解抑
止剤として働く一方、光照射がなされる露光部では強酸
を発生する。この強酸は、前記レジスト中の(a)成分
である酸により分解する置換基を有する化合物と反応し
て前記化合物を分解する。その結果、パターン露光後の
現像処理により前記露光部を優先的に溶解、除去できる
ため、高感度および高解像度のパターン形成用レジスト
を得ることができる。According to the resist (3) for pattern formation according to the present invention, the compound (b1) in the resist, which generates a strong acid upon irradiation with light, acts as a dissolution inhibitor in the unexposed area, while the light irradiation. A strong acid is generated in the exposed area where the exposure is performed. This strong acid decomposes the compound by reacting with a compound having a substituent that is decomposed by the acid as the component (a) in the resist. As a result, the exposed portion can be preferentially dissolved and removed by the development process after the pattern exposure, so that a high-sensitivity and high-resolution resist for pattern formation can be obtained.
【0076】また、前記レジスト中の(b2)成分であ
る光照射により弱酸を発生する化合物は光照射により弱
酸を発生するが、前記(a)成分の分解に殆ど関与しな
いか、もしくは全く関与しない。ただし、現像液に対し
て溶解し易くするため、レジストの溶解性を変化させ
る。その結果、前記(b2)成分を配合することによっ
て化学増幅型のレジストで問題となっているパターン上
部の庇状難溶化層の生成を低減し、断面形状が矩形状を
なす微細パターンを形成することができる。The compound (b2) in the resist, which generates a weak acid upon irradiation with light, generates a weak acid upon irradiation with light, but has little or no relation to the decomposition of the component (a). . However, the solubility of the resist is changed to facilitate dissolution in the developer. As a result, by blending the component (b2), the formation of the eaves-shaped insoluble layer at the top of the pattern, which is a problem in the chemically amplified resist, is reduced, and a fine pattern having a rectangular cross section is formed. be able to.
【0077】さらに、本発明に係わるパターン形成用レ
ジスト(1)〜(3)は従来のナフトキノンジアジドを
含むポジ型レジストで採用されたプロセス、例えば像の
コントラストを向上させるためのアルカリ処理、パター
ンの耐熱性を向上させるためのステップベークやdee
pUVキュアなどを採用でき、これらを行うことによっ
て露光、現像などの工程管理の許容性を大きくできる。Further, the resists (1) to (3) for forming a pattern according to the present invention can be formed by a process adopted for a conventional positive resist containing naphthoquinonediazide, for example, an alkali treatment for improving the contrast of an image, and a pattern-forming resist. Step baking or dee to improve heat resistance
A pUV cure or the like can be employed, and by doing so, the tolerance of process control such as exposure and development can be increased.
【0078】本発明に係わるパターン形成方法によれ
ば、前記パターン形成用レジスト(1)〜(3)を用い
て基板上にレジスト膜を形成し、パターン露光を行うこ
とによって、前述したように前記各パターン形成用レジ
スト中の光照射により酸を発生する化合物が光照射によ
り酸を発生し、この酸は前記レジスト中の酸により分解
する置換基を有する化合物と反応して該化合物を分解す
る。かかるパターン露光後に所定の温度で加熱処理する
ことによって、前記反応がレジスト膜の表面のみならず
その厚さ方向(基板側)まで進行させることができる。
その結果、加熱処理後に現像処理を行うことにより前記
露光部の表面のみならず基板側に至る領域を優先的に溶
解、除去できるため、断面形状が矩形状をなす微細パタ
ーンを形成できる。特に、前記パターン形成用レジスト
(2)の場合には(c)成分であるカルボン酸がアルカ
リ現像液に対する溶解速度を高め、前記パターン形成用
レジスト(3)の場合には(b2)成分である光照射に
より弱酸を発生する化合物から発生した弱酸がアルカリ
現像液に対する溶解速度を高める。その結果、化学増幅
型のレジストで問題となっているパターン上部の庇状難
溶化層の生成を低減することができる。従って、半導体
装置の製造における超微細加工工程に好適なパターンを
形成することができる。According to the pattern forming method of the present invention, a resist film is formed on a substrate using the pattern forming resists (1) to (3), and pattern exposure is performed, as described above. A compound that generates an acid by light irradiation in each pattern forming resist generates an acid by light irradiation, and the acid reacts with a compound having a substituent that is decomposed by the acid in the resist to decompose the compound. By performing a heat treatment at a predetermined temperature after such pattern exposure, the reaction can proceed not only on the surface of the resist film but also in the thickness direction (substrate side).
As a result, by performing the development process after the heat treatment, not only the surface of the exposed portion but also the region reaching the substrate side can be preferentially dissolved and removed, so that a fine pattern having a rectangular cross section can be formed. In particular, in the case of the pattern forming resist (2), the carboxylic acid as the component (c) increases the dissolution rate in an alkali developer, and in the case of the pattern forming resist (3), the carboxylic acid is the component (b2). A weak acid generated from a compound that generates a weak acid by light irradiation increases the dissolution rate in an alkali developer. As a result, it is possible to reduce the formation of the eaves-shaped hardly-solubilized layer above the pattern, which is a problem in the chemically amplified resist. Therefore, a pattern suitable for an ultra-fine processing step in the manufacture of a semiconductor device can be formed.
【0079】さらに、本発明に係わるパターン形成方法
によれば前記パターン形成用レジスト(1)を用いて基
板上にレジスト膜を形成し、前記レジスト膜上に酸性の
水溶性重合体からなる被覆層を形成した後、パターン露
光を行ない、所定の温度で加熱が行われる。かかるパタ
ーン露光、加熱により前述したように発生した酸は前記
レジスト中の酸により分解する置換基を有する化合物と
反応すると共に、その反応がレジスト膜の表面のみなら
ずその厚さ方向(基板側)まで進行する。この際、前記
レジスト膜に前記被覆層を形成することによって前記反
応を阻害するプロセス雰囲気中の有害成分を遮断するこ
とができる。その結果、化学増幅型レジストで問題とな
る前記レジスト膜表面への難溶化層の生成を防止でき
る。また、酸性の水溶性重合体からなる前記被覆層は前
記被覆層と接する前記レジスト膜に難溶化層が生成した
としてもそれを溶解することができる。したがって、パ
ターン露光、加熱処理後に現像処理を施すことによって
断面形状が矩形をなす極めて微細なパターンを形成する
ことができる。Further, according to the pattern forming method of the present invention, a resist film is formed on a substrate using the pattern forming resist (1), and a coating layer made of an acidic water-soluble polymer is formed on the resist film. Is formed, pattern exposure is performed, and heating is performed at a predetermined temperature. The acid generated by the pattern exposure and heating as described above reacts with the compound having a substituent that is decomposed by the acid in the resist, and the reaction is caused not only on the surface of the resist film but also in the thickness direction (substrate side). Proceed until: At this time, by forming the coating layer on the resist film, harmful components in the process atmosphere that hinder the reaction can be blocked. As a result, it is possible to prevent the formation of a hardly-solubilized layer on the surface of the resist film, which is a problem in the chemically amplified resist. The coating layer made of an acidic water-soluble polymer can dissolve even if a hardly-solubilized layer is formed in the resist film in contact with the coating layer. Therefore, an extremely fine pattern having a rectangular cross section can be formed by performing development processing after pattern exposure and heat processing.
【0080】[0080]
【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail.
【0081】(酸で分解する化合物の合成例)まず、窒
素置換した四つ口フラスコ中、ポリビニルフェノール
(丸善石油化学社製;PHM−C)50gを200ml
のアセトンに溶解し、この溶液に17.63gの炭酸カ
リウムと8.48gのヨウ化カリウムと24.38gの
tert−ブチルブロモアセテートを添加し、撹拌しな
がら7時間リフラックスさせた。つづいて、不溶分を濾
過によって除去した後、アセトンを留去し、150ml
のエタノールに溶解した。この溶液を1.5lの水中に
滴下し、ポリマーを析出させた。濾取したポリマーを更
に300mlの水で5回洗浄した後、12時間風乾し
た。再度、220mlのエタノールに溶解し、同様な操
作により再沈、精製を行った後、50℃の真空乾燥器で
24時間乾燥させて52.0gのポリマーを得た。この
ポリマーは、 1H−NMRスペクトルの測定結果から、
ポリビニルフェノール中のヒドロキシ基のうち35%が
tert−ブトキシカルボニルメチルエーテルに変化し
ていることがわかった。かかるポリマー(酸で分解する
置換基を有する化合物)を以下Ba−35と称す。(Synthesis Example of Compound Decomposed with Acid) First, 200 g of 50 g of polyvinylphenol (manufactured by Maruzen Petrochemical Co .; PHM-C) was placed in a four-necked flask purged with nitrogen.
Was dissolved in acetone, and 17.63 g of potassium carbonate, 8.48 g of potassium iodide and 24.38 g of tert-butyl bromoacetate were added to the solution, and the mixture was refluxed for 7 hours while stirring. Subsequently, after removing insoluble matter by filtration, acetone was distilled off, and 150 ml
In ethanol. This solution was dropped into 1.5 l of water to precipitate a polymer. The polymer collected by filtration was further washed five times with 300 ml of water, and then air-dried for 12 hours. It was again dissolved in 220 ml of ethanol, reprecipitated and purified by the same operation, and dried in a vacuum dryer at 50 ° C. for 24 hours to obtain 52.0 g of a polymer. From the measurement results of the 1 H-NMR spectrum,
It was found that 35% of the hydroxy groups in the polyvinyl phenol were changed to tert-butoxycarbonyl methyl ether. Such a polymer (compound having an acid-decomposable substituent) is hereinafter referred to as Ba-35.
【0082】前述したのと同様な方法によりヒドロキシ
基の置換率の異なるポリマーを合成した。これらのポリ
マーを下記表9に示す。Polymers having different hydroxy group substitution rates were synthesized in the same manner as described above. These polymers are shown in Table 9 below.
【0083】[0083]
【表9】 [Table 9]
【0084】(レジストを構成する成分)本実施例にお
いて、前記表9以外の酸で分解する置換基を有する化合
物を下記表10〜表15に、光照射により酸(強酸)を
発生する化合物を下記表16および表17に、光照射に
より弱酸を発生する化合物を下記表18に、添加剤を下
記表19にそれぞれ列挙する。(Components Constituting Resist) In this example, compounds having a substituent decomposable with an acid other than those in Table 9 are shown in Tables 10 to 15 below, and compounds generating an acid (strong acid) upon irradiation with light are shown in Tables 10 to 15. In Tables 16 and 17 below, compounds generating a weak acid upon irradiation with light are listed in Table 18 below, and additives are listed in Table 19 below.
【0085】[0085]
【表10】 [Table 10]
【0086】[0086]
【表11】 [Table 11]
【0087】[0087]
【表12】 [Table 12]
【0088】[0088]
【表13】 [Table 13]
【0089】[0089]
【表14】 [Table 14]
【0090】[0090]
【表15】 [Table 15]
【0091】[0091]
【表16】 [Table 16]
【0092】[0092]
【表17】 [Table 17]
【0093】[0093]
【表18】 [Table 18]
【0094】[0094]
【表19】 [Table 19]
【0095】(レジストの調製例1)前記表9に記載し
た酸で分解する置換基を有する化合物[Ba−35]
2.0gと、前記表1に記載したo−キノンジアジド化
合物[QD−4](Xの平均導入数が1分子中3個のも
の)0.44gと、ポリビニルフェノール2.0gとを
エチルセロソルブアセテート13.8gに溶解し、0.
2μmのフィルタを用いて濾過することによりレジスト
[RE−1]を調製した。(Preparation Example 1 of Resist) Compound [Ba-35] having an acid-decomposable substituent described in Table 9 above
2.0 g, 0.44 g of the o-quinonediazide compound [QD-4] (in which the average number of introduced X is 3 in one molecule) described in Table 1 and 2.0 g of polyvinylphenol, were mixed with ethyl cellosolve acetate. Dissolved in 13.8 g;
A resist [RE-1] was prepared by filtration using a 2 μm filter.
【0096】(レジストの調製例2〜10)前記表9に
記載した酸で分解する置換基を有する化合物と、前記表
1、表3〜表5に記載したo−キノンジアジド化合物
と、ポリビニルフェノールを下記表20、表21に示す
割合で配合し、同表20、表21に示す種類、量の溶剤
にて溶解させ、0.2μmのフィルタを用いて濾過する
ことにより9種のパターン形成用レジストを調製した。
なお、下記表20には前記調製例1のレジストの組成に
ついても併記した。(Preparation Examples 2 to 10 of Resists) Compounds having a substituent decomposable with an acid described in Table 9 above, an o-quinonediazide compound described in Tables 1, 3 to 5, and polyvinyl phenol were used. Nine types of resists for pattern formation were blended at the ratios shown in Tables 20 and 21 below, dissolved in solvents of the types and amounts shown in Tables 20 and 21, and filtered using a 0.2 μm filter. Was prepared.
Table 20 below also shows the composition of the resist of Preparation Example 1 described above.
【0097】[0097]
【表20】 [Table 20]
【0098】[0098]
【表21】 [Table 21]
【0099】(実施例1)前記表20に記載されたレジ
スト[RE−1]を、6インチのシリコンウェハ上にス
ピンコートし、90℃のホットプレート上で10分間プ
リベークして厚さ1.0μmのレジスト膜を形成した。
つづいて、前記レジスト膜にKrFエキシマレ―ザステ
ッパ(NA0.45)でパターン露光を行った後、12
0℃のホットプレートで5分間ベークした。次いで、
1.59%濃度のテトラメチルアンモニウムヒドロキシ
ド水溶液(以下、TMAH水溶液と略す)に20秒間浸
漬して現像した後、水洗、乾燥してパターンを形成し
た。Example 1 The resist [RE-1] described in Table 20 was spin-coated on a 6-inch silicon wafer and prebaked on a hot plate at 90 ° C. for 10 minutes to obtain a thickness of 1. A 0 μm resist film was formed.
Subsequently, after performing a pattern exposure on the resist film with a KrF excimer laser stepper (NA 0.45), 12
Baking was performed on a hot plate at 0 ° C. for 5 minutes. Then
It was immersed in a 1.59% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (hereinafter abbreviated as TMAH aqueous solution) for 20 seconds, developed, washed with water and dried to form a pattern.
【0100】(実施例2〜15)前記表20、表21に
記載された複数のレジストを、6インチのシリコンウェ
ハ上にそれぞれスピンコートし、下記表22、表23に
示す条件でプリベークして厚さ1.0μmの14種のレ
ジスト膜を形成した。つづいて、前記各レジスト膜にK
rFエキシマレ―ザステッパでパターン露光を行った
後、下記表22、表23に示す条件でベーク、現像処理
を施した後、水洗、乾燥して14種のパターンを形成し
た。(Examples 2 to 15) A plurality of resists described in Tables 20 and 21 were spin-coated on a 6-inch silicon wafer and prebaked under the conditions shown in Tables 22 and 23 below. Fourteen kinds of resist films having a thickness of 1.0 μm were formed. Subsequently, K is applied to each of the resist films.
After pattern exposure with an rF excimer laser stepper, baking and development were performed under the conditions shown in Tables 22 and 23 below, followed by washing and drying to form 14 types of patterns.
【0101】実施例1〜15で得られた各パターンにつ
いて、断面形状を走査型電子顕微鏡を用いてラインとス
ペースの幅(解像度)を調べた。また、かかる解像度で
の露光量を測定した。これらの結果を同表22、表23
に併記した。For each of the patterns obtained in Examples 1 to 15, the cross-sectional shape was examined for the width (resolution) of lines and spaces using a scanning electron microscope. Further, the exposure amount at such a resolution was measured. Tables 22 and 23 show these results.
It was also described in.
【0102】[0102]
【表22】 [Table 22]
【0103】[0103]
【表23】 [Table 23]
【0104】(実施例16)前記表20に記載されたレ
ジスト[RE−1]を、6インチのシリコンウェハ上に
スピンコートし、90℃のホットプレート上で10分間
プリベークして厚さ1.0μmのレジスト膜を形成し
た。つづいて、前記レジスト膜にKrFエキシマレ―ザ
ステッパ(NA0.45)でパターン露光を行った後、
120℃のホットプレートで5分間ベークした。ひきつ
づき、1.59%濃度のTMAH水溶液に45秒間浸漬
して現像した後、水洗、乾燥した。その後、ホットプレ
ート上で120℃〜180℃まで10分間かけて昇温す
るステップベークを施した。Example 16 The resist [RE-1] described in Table 20 was spin-coated on a 6-inch silicon wafer, and prebaked on a hot plate at 90 ° C. for 10 minutes to obtain a thickness of 1. A 0 μm resist film was formed. Subsequently, after performing pattern exposure on the resist film with a KrF excimer laser stepper (NA 0.45),
Baking was performed on a hot plate at 120 ° C. for 5 minutes. Subsequently, the film was immersed in a 1.59% TMAH aqueous solution for 45 seconds for development, washed with water, and dried. Thereafter, a step bake was performed in which the temperature was raised from 120 ° C. to 180 ° C. over 10 minutes on a hot plate.
【0105】実施例16で得られたパターンについて、
断面形状を走査型電子顕微鏡を用いて観察したところ、
0.35μmのラインとスペースのパターンが解像され
ていることがわかった。この時の露光量は、40mJ/
cm2 であった。With respect to the pattern obtained in Example 16,
When the cross-sectional shape was observed using a scanning electron microscope,
It was found that the 0.35 μm line and space pattern was resolved. The exposure amount at this time is 40 mJ /
cm 2 .
【0106】前記実施例1および実施例16で得られた
パターンをホットプレート上で180℃、5分加熱して
5μmのパターンの形状を走査型電子顕微鏡を用いて観
察した。その結果、実施例1のパターンはかまぼこ状と
なったが、実施例16のパターンは原形が保持されてい
ることがわかった。The patterns obtained in Examples 1 and 16 were heated on a hot plate at 180 ° C. for 5 minutes and the shape of the 5 μm pattern was observed using a scanning electron microscope. As a result, it was found that the pattern of Example 1 had a semi-cylindrical shape, but the pattern of Example 16 retained the original shape.
【0107】(実施例17)前記表20に記載されたレ
ジスト[RE−1]を、6インチのシリコンウェハ上に
スピンコートし、90℃のホットプレート上で10分間
プリベークして厚さ1.0μmのレジスト膜を形成し
た。つづいて、前記レジスト膜にKrFエキシマレ―ザ
ステッパ(NA0.45)でパターン露光を行った後、
120℃のホットプレートで5分間ベークした。ひきつ
づき、1.59%濃度のTMAH水溶液に45秒間浸漬
して現像した後、水洗、乾燥した。その後、窒素ガス雰
囲気下でホットプレート上にて110℃に加熱しながら
水銀ランプのフィルタを通して290〜310nmの光
を2分間照射した。(Example 17) The resist [RE-1] described in Table 20 was spin-coated on a 6-inch silicon wafer, and prebaked on a hot plate at 90 ° C for 10 minutes to obtain a thickness of 1. A 0 μm resist film was formed. Subsequently, after performing pattern exposure on the resist film with a KrF excimer laser stepper (NA 0.45),
Baking was performed on a hot plate at 120 ° C. for 5 minutes. Subsequently, the film was immersed in a 1.59% TMAH aqueous solution for 45 seconds for development, washed with water, and dried. Thereafter, while heating to 110 ° C. on a hot plate under a nitrogen gas atmosphere, light of 290 to 310 nm was irradiated for 2 minutes through a filter of a mercury lamp.
【0108】実施例17で得られたパターンについて、
断面形状を走査型電子顕微鏡を用いて観察したところ、
0.35μmのラインとスペースのパターンが解像され
ていることがわかった。この時の露光量は、40mJ/
cm2 であった。With respect to the pattern obtained in Example 17,
When the cross-sectional shape was observed using a scanning electron microscope,
It was found that the 0.35 μm line and space pattern was resolved. The exposure amount at this time is 40 mJ /
cm 2 .
【0109】前記実施例1および実施例17で得られた
パターンをホットプレート上で180℃、5分加熱して
5μmのパターンの形状を走査型電子顕微鏡を用いて観
察した。その結果、実施例1のパターンはかまぼこ状と
なったが、実施例17のパターンは原形が保持されてい
ることがわかった。The patterns obtained in Examples 1 and 17 were heated on a hot plate at 180 ° C. for 5 minutes, and the shape of the 5 μm pattern was observed using a scanning electron microscope. As a result, it was found that the pattern of Example 1 had a semi-cylindrical shape, but the pattern of Example 17 had the original shape.
【0110】(実施例18)前記表20に記載されたレ
ジスト[RE−1]を、6インチのシリコンウェハ上に
スピンコートし、90℃のホットプレート上で10分間
プリベークして厚さ1.0μmのレジスト膜を形成し
た。つづいて、前記レジスト膜にKrFエキシマレ―ザ
ステッパ(NA0.45)でパターン露光を行った後、
120℃のホットプレートで5分間ベークした。ひきつ
づき、1.59%濃度のTMAH水溶液に15秒間浸漬
して現像した後、水洗、乾燥した。さらに、1.59%
濃度のTMAH水溶液に15秒間浸漬して現像した後、
水洗、乾燥した。Example 18 The resist [RE-1] described in Table 20 was spin-coated on a 6-inch silicon wafer and prebaked on a hot plate at 90 ° C. for 10 minutes to obtain a thickness of 1. A 0 μm resist film was formed. Subsequently, after performing pattern exposure on the resist film with a KrF excimer laser stepper (NA 0.45),
Baking was performed on a hot plate at 120 ° C. for 5 minutes. Subsequently, the film was developed by immersing it in a 1.59% aqueous solution of TMAH for 15 seconds, washed with water and dried. In addition, 1.59%
Immersed in a TMAH aqueous solution for 15 seconds for development,
Washed and dried.
【0111】実施例18で得られたパターンについて、
断面形状を走査型電子顕微鏡を用いて観察したところ、
0.30μmのラインとスペースのパターンが解像され
ていることがわかった。この時の露光量は、50mJ/
cm2 であった。With respect to the pattern obtained in Example 18,
When the cross-sectional shape was observed using a scanning electron microscope,
It was found that a 0.30 μm line and space pattern was resolved. The exposure amount at this time is 50 mJ /
cm 2 .
【0112】(実施例19)前記表20に記載されたレ
ジスト[RE−1]を、6インチのシリコンウェハ上に
スピンコートし、90℃のホットプレート上で10分間
プリベークして厚さ1.0μmのレジスト膜を形成し
た。つづいて、前記レジスト膜にKrFエキシマレ―ザ
ステッパ(NA0.45)でパターン露光を行った後、
窒素ガス雰囲気下でホットプレート上にて110℃に加
熱しながら水銀ランプのフィルタを通して290〜31
0nmの光を5分間照射した。ひきつづき、1.59%
濃度のTMAH水溶液に45秒間浸漬して現像した後、
水洗、乾燥した。(Example 19) The resist [RE-1] described in Table 20 was spin-coated on a 6-inch silicon wafer, and prebaked on a hot plate at 90 ° C for 10 minutes to obtain a thickness of 1. A 0 μm resist film was formed. Subsequently, after performing pattern exposure on the resist film with a KrF excimer laser stepper (NA 0.45),
290-31 through a mercury lamp filter while heating to 110 ° C. on a hot plate under a nitrogen gas atmosphere.
Light of 0 nm was irradiated for 5 minutes. 1.59% continued
Immersed in TMAH aqueous solution for 45 seconds and developed,
Washed and dried.
【0113】実施例19で得られたパターンについて、
断面形状を走査型電子顕微鏡を用いて観察したところ、
0.30μmのラインとスペースのパターンが解像され
ていることがわかった。この時の露光量は、55mJ/
cm2 であった。With respect to the pattern obtained in Example 19,
When the cross-sectional shape was observed using a scanning electron microscope,
It was found that a 0.30 μm line and space pattern was resolved. The exposure amount at this time is 55 mJ /
cm 2 .
【0114】(レジストの調製例11)前記表9に記載
した酸で分解する置換基を有する化合物[Ba−20]
5.0gと、前記表16に記載した光照射により酸を発
生する化合物[C−1]0.025gとをエチルセロソ
ルブアセテート15.8gに溶解し、0.2μmのフィ
ルタを用いて濾過することによりパターン形成用レジス
ト[RE−11]を調製した。(Preparation Example 11 of Resist) Compound [Ba-20] having an acid-decomposable substituent described in Table 9 above
5.0 g and 0.025 g of the compound [C-1] which generates an acid by light irradiation described in Table 16 above are dissolved in 15.8 g of ethyl cellosolve acetate, and the solution is filtered using a 0.2 μm filter. To prepare a resist [RE-11] for pattern formation.
【0115】(レジストの調製例12〜19)前記表9
に記載した酸で分解する置換基を有する化合物と、前記
表16に記載した光照射により酸を発生する化合物と、
アルカリ可溶性重合体(配合しない場合もある)を下記
表24、表25に示す割合で配合し、同表24、表25
に示す種類、量の溶剤にて溶解させ、0.2μmのフィ
ルタを用いて濾過することにより8種のパターン形成用
レジストを調製した。なお、下記表24には前記調製例
11のレジストの組成についても併記した。(Resist Preparation Examples 12 to 19) Table 9
A compound having a substituent capable of decomposing with an acid described in the above, and a compound capable of generating an acid by light irradiation described in the above Table 16,
The alkali-soluble polymer (which may not be blended) was blended in the proportions shown in Tables 24 and 25 below.
Were dissolved in a solvent of the type and amount shown in (1) and filtered using a 0.2 μm filter to prepare eight types of resists for pattern formation. Table 24 below also shows the composition of the resist of Preparation Example 11 described above.
【0116】[0116]
【表24】 [Table 24]
【0117】[0117]
【表25】 [Table 25]
【0118】(実施例20)前記表24に記載されたレ
ジスト[RE−11]を、6インチのシリコンウェハ上
にスピンコートし、95℃のホットプレート上で90秒
間プリベークして厚さ1.0μmのレジスト膜を形成し
た。つづいて、前記レジスト膜にメチルビニルエーテル
−無水マレイン酸共重合体を含む酸性の水溶性重合体溶
液をスピンコートし、90℃のホットプレート上で60
秒間ベークして厚さ0.15μmの被覆層を形成した。
ひきつづき、前記被覆層が形成された前記レジスト膜に
KrFエキシマレ―ザステッパ(NA0.45)でパタ
ーン露光を行った後、95℃のホットプレートで90秒
間ベークした。次いで、純水洗浄により前記被覆層を溶
解除去した後、0.14NのTMAH水溶液に90秒間
浸漬して現像した後、水洗、乾燥してパターンを形成し
た。(Example 20) The resist [RE-11] described in Table 24 was spin-coated on a 6-inch silicon wafer, and prebaked on a hot plate at 95 ° C for 90 seconds to obtain a thickness of 1. A 0 μm resist film was formed. Subsequently, an acidic water-soluble polymer solution containing a methyl vinyl ether-maleic anhydride copolymer was spin-coated on the resist film, and the solution was coated on a hot plate at 90 ° C. for 60 minutes.
The coating was baked for seconds to form a coating layer having a thickness of 0.15 μm.
Subsequently, the resist film on which the coating layer was formed was subjected to pattern exposure using a KrF excimer laser stepper (NA 0.45), and then baked on a hot plate at 95 ° C. for 90 seconds. Next, the coating layer was dissolved and removed by washing with pure water, immersed in a 0.14 N aqueous TMAH solution for 90 seconds, developed, washed with water and dried to form a pattern.
【0119】(実施例21〜24)前記表24に記載さ
れた複数のレジストを、6インチのシリコンウェハ上に
それぞれスピンコートし、下記表26に示す条件でプリ
ベークして厚さ1.0μmの4種のレジスト膜を形成し
た。つづいて、前記各レジスト膜に前記実施例20と同
様な酸性の水溶性重合体溶液をそれぞれスピンコート
し、90℃のホットプレート上で60秒間ベークして被
覆層を形成した。ただし、実施例21、23、24では
厚さ0.15μmの被覆層を、実施例22では厚さ2.
0μmの被覆層をそれぞれ形成した。ひきつづき、前記
被覆層が形成された前記各レジスト膜に下記表26に示
す条件でパターン露光、ベーク、現像処理を施した後、
水洗、乾燥して4種のパターンを形成した。(Examples 21 to 24) A plurality of resists described in Table 24 were spin-coated on a 6-inch silicon wafer, and prebaked under the conditions shown in Table 26 below to form a 1.0 μm-thick resist. Four types of resist films were formed. Subsequently, each of the resist films was spin-coated with the same acidic water-soluble polymer solution as in Example 20, and baked on a hot plate at 90 ° C. for 60 seconds to form a coating layer. However, in Examples 21, 23 and 24, a coating layer having a thickness of 0.15 μm was used, and in Example 22, a thickness of 2.15 μm was used.
A coating layer of 0 μm was formed. Subsequently, after performing the pattern exposure, baking, and development processing on the respective resist films on which the coating layer was formed under the conditions shown in Table 26 below,
After washing with water and drying, four types of patterns were formed.
【0120】実施例20〜24で得られた各パターンに
ついて、断面形状を走査型電子顕微鏡を用いてラインと
スペースの幅(解像度)を調べた。また、かかる解像度
での露光量を測定した。これらの結果を同表26に併記
した。なお、実施例20〜24で得られた各パターン
は、いずれも断面形状が矩形になっており、庇がパター
ン上部に発生することはなかった。For each of the patterns obtained in Examples 20 to 24, the cross-sectional shape was examined for the width (resolution) of lines and spaces using a scanning electron microscope. Further, the exposure amount at such a resolution was measured. Table 26 also shows these results. In addition, each of the patterns obtained in Examples 20 to 24 had a rectangular cross-sectional shape, and no eaves were formed above the pattern.
【0121】[0121]
【表26】 [Table 26]
【0122】(実施例25)6インチのシリコンウェハ
上にポジ型レジスト(東京応化社製商品名;OFPR8
00)をスピンコートし、200℃のホットプレート上
で30分間加熱して厚さ2.0μmのポジ型レジスト膜
を形成した。つづいて、前記ポジ型レジスト膜上に前記
表25に記載されたレジスト[RE−16]をスピンコ
ートし、厚さ0.5μmのレジスト膜を形成した。ひき
つづき、前記レジスト膜に前記実施例20と同様な酸性
の水溶性重合体溶液をスピンコートし、90℃のホット
プレート上で60秒間ベークして厚さ0.15μmの被
覆層を形成した。(Example 25) A positive resist (trade name; OFPR8, manufactured by Tokyo Ohkasha Co., Ltd.) on a 6-inch silicon wafer
00) was spin-coated and heated on a hot plate at 200 ° C. for 30 minutes to form a positive resist film having a thickness of 2.0 μm. Subsequently, the resist [RE-16] described in Table 25 was spin-coated on the positive resist film to form a resist film having a thickness of 0.5 μm. Subsequently, the same acidic water-soluble polymer solution as in Example 20 was spin-coated on the resist film, and baked on a hot plate at 90 ° C. for 60 seconds to form a coating layer having a thickness of 0.15 μm.
【0123】次いで、前記被覆層が形成された前記レジ
スト膜にKrFエキシマレ―ザステッパ(NA0.5
0)を用いて25mJ/cm2 の条件でパターン露光を
行った後、100℃のホットプレートで180秒間ベー
クした。つづいて、純水洗浄により前記被覆層を溶解除
去した後、2.38%濃度のTMAH水溶液に40秒間
浸漬して現像した後、水洗、乾燥してパターンを形成し
た。Next, a KrF excimer laser stepper (NA 0.5) was formed on the resist film on which the coating layer was formed.
After performing pattern exposure under the condition of 25 mJ / cm 2 by using the method (0), the resultant was baked on a hot plate at 100 ° C. for 180 seconds. Subsequently, the coating layer was dissolved and removed by washing with pure water, immersed in a 2.38% TMAH aqueous solution for 40 seconds, developed, washed with water and dried to form a pattern.
【0124】次いで、前記パターンが形成されたシリコ
ンウェハをドライエッチング装置(徳田製作所社製商品
名;HiRRIE)に設置し、O2 100sccm、圧
力6Pa、出力300Wの条件で前記パターンから露出
した前記ポジ型レジスト膜をエッチングした。Next, the silicon wafer on which the pattern was formed was placed in a dry etching apparatus (trade name: HiRRIE, manufactured by Tokuda Seisakusho Co., Ltd.), and the silicon wafer exposed from the pattern was exposed to O 2 at 100 sccm, a pressure of 6 Pa, and an output of 300 W. The mold resist film was etched.
【0125】得られたレジストについて、断面形状を走
査型電子顕微鏡を用いて観察した。その結果、0.28
μmのラインとスペースの幅を有する急峻なパターンで
あることが確認された。The cross section of the obtained resist was observed using a scanning electron microscope. As a result, 0.28
It was confirmed that the pattern had a steep pattern having a line and space width of μm.
【0126】(実施例26)前記表25に記載されたレ
ジスト[RE−17]を、6インチのシリコンウェハ上
にスピンコートし、90℃のホットプレート上で180
秒間プリベークして厚さ1.0μmのレジスト膜を形成
した。つづいて、前記レジスト膜に前記実施例20と同
様な酸性の水溶性重合体溶液をスピンコートし、90℃
のホットプレート上で60秒間ベークして厚さ0.15
μmの被覆層を形成した。ひきつづき、前記被覆層が形
成された前記レジスト膜にKrFエキシマレ―ザステッ
パ(NA0.45)でパターン露光を行った後、120
℃のホットプレートで120秒間ベークした。次いで、
純水洗浄により前記被覆層を溶解除去した後、2.38
%濃度のTMAH水溶液に30秒間浸漬して現像した
後、水洗、乾燥してパターンを形成した。Example 26 The resist [RE-17] described in Table 25 was spin-coated on a 6-inch silicon wafer and dried on a hot plate at 90 ° C. for 180 hours.
Prebaking was performed for 2 seconds to form a resist film having a thickness of 1.0 μm. Subsequently, the same acidic water-soluble polymer solution as in Example 20 was spin-coated on the resist film,
Bake on a hot plate for 60 seconds to a thickness of 0.15
A μm coating layer was formed. Subsequently, the resist film on which the coating layer was formed was subjected to pattern exposure using a KrF excimer laser stepper (NA 0.45), and then to 120
Baking was performed on a hot plate at 120 ° C. for 120 seconds. Then
After dissolving and removing the coating layer by washing with pure water, 2.38
After immersing in a 30% aqueous solution of TMAH for 30 seconds to develop, it was washed with water and dried to form a pattern.
【0127】(実施例27〜30)前記表24、表25
に記載された複数のレジストを、6インチのシリコンウ
ェハ上にそれぞれスピンコートし、下記表27に示す条
件でプリベークして厚さ1.0μmの4種のレジスト膜
を形成した。つづいて、前記各レジスト膜に前記実施例
20と同様な酸性の水溶性重合体溶液をそれぞれスピン
コートし、90℃のホットプレート上で60秒間ベーク
して厚さ0.15μmの被覆層を形成した。ひきつづ
き、前記被覆層が形成された前記各レジスト膜に下記表
27に示す条件でパターン露光、ベーク、現像処理を施
した後、水洗、乾燥して4種のパターンを形成した。(Examples 27 to 30) Tables 24 and 25
Were spin-coated on a 6-inch silicon wafer, and prebaked under the conditions shown in Table 27 below to form four types of resist films having a thickness of 1.0 μm. Subsequently, the same acidic water-soluble polymer solution as in Example 20 was spin-coated on each of the resist films, and baked on a hot plate at 90 ° C. for 60 seconds to form a coating layer having a thickness of 0.15 μm. did. Subsequently, each of the resist films on which the coating layer was formed was subjected to pattern exposure, baking, and developing treatments under the conditions shown in Table 27 below, followed by washing with water and drying to form four types of patterns.
【0128】実施例26〜30で得られた各パターンに
ついて、断面形状を走査型電子顕微鏡を用いてラインと
スペースの幅(解像度)を調べた。また、かかる解像度
での露光量を測定した。これらの結果を同表27に併記
した。なお、実施例26〜30で得られた各パターン
は、いずれも断面形状が矩形になっており、庇がパター
ン上部に発生することはなかった。For each of the patterns obtained in Examples 26 to 30, the cross-sectional shape was examined for the width (resolution) of lines and spaces by using a scanning electron microscope. Further, the exposure amount at such a resolution was measured. Table 27 also shows these results. In addition, each of the patterns obtained in Examples 26 to 30 had a rectangular cross-sectional shape, and no eaves were formed on the pattern.
【0129】[0129]
【表27】 [Table 27]
【0130】(実施例31〜34)下記表28に示す酸
で分解する置換基を有する化合物と、o−キノンジアジ
ド化合物と、アルカリ可溶性重合体とを同表28に示す
割合で配合し、同表28に示す量のエチルセロソルブア
セテートに溶解し、0.2μmのフィルタを用いて濾過
することにより4種のレジストを調製した。(Examples 31 to 34) Compounds having an acid-decomposable substituent shown in Table 28 below, an o-quinonediazide compound, and an alkali-soluble polymer were blended in the proportions shown in Table 28. The resist was dissolved in the amount of ethyl cellosolve acetate shown in No. 28 and filtered using a 0.2 μm filter to prepare four types of resists.
【0131】[0131]
【表28】 [Table 28]
【0132】次いで、前記各レジストを6インチのシリ
コンウェハ上にそれぞれスピンコートし、下記表29に
示す条件でプリベークして厚さ1.0μmの4種のレジ
スト膜を形成した。つづいて、前記各レジスト膜にKr
Fエキシマレ―ザステッパ(NA0.45)でパターン
露光を行った後、下記表29に示す条件でベーク、現像
処理を施し、さらに水洗、乾燥して4種のパターンを形
成した。Next, each of the resists was spin-coated on a 6-inch silicon wafer, and prebaked under the conditions shown in Table 29 below to form four types of resist films having a thickness of 1.0 μm. Subsequently, Kr is applied to each of the resist films.
After pattern exposure using an F excimer laser stepper (NA 0.45), baking and development were performed under the conditions shown in Table 29 below, followed by washing with water and drying to form four types of patterns.
【0133】実施例31〜34で得られた各パターンに
ついて、断面形状を走査型電子顕微鏡を用いてラインと
スペースの幅(解像度)を調べた。また、かかる解像度
での露光量を測定した。これらの結果を同表29に併記
した。For each of the patterns obtained in Examples 31 to 34, the cross-sectional shape was examined for the width (resolution) of lines and spaces by using a scanning electron microscope. Further, the exposure amount at such a resolution was measured. Table 29 also shows these results.
【0134】[0134]
【表29】 [Table 29]
【0135】(実施例35〜39)下記表30に示す酸
で分解する置換基を有する化合物と、o−キノンジアジ
ド化合物と、アルカリ可溶性重合体とを同表30に示す
割合で配合し、同表30に示す種類、量の溶剤に溶解さ
せ、0.2μmのフィルタを用いて濾過することにより
5種のレジストを調製した。Examples 35 to 39 Compounds having an acid-decomposable substituent shown in Table 30 below, an o-quinonediazide compound, and an alkali-soluble polymer were blended in the proportions shown in Table 30 below. The resist was dissolved in a solvent of the type and amount shown in No. 30 and filtered using a 0.2 μm filter to prepare five types of resists.
【0136】[0136]
【表30】 [Table 30]
【0137】次いで、前記各レジストを6インチのシリ
コンウェハ上にそれぞれスピンコートし、下記表31に
示す条件でプリベークして厚さ1.0μmの5種のレジ
スト膜を形成した。つづいて、前記各レジスト膜にKr
Fエキシマレ―ザステッパ(NA0.45)でパターン
露光を行った後、下記表31に示す条件でベーク、現像
処理を施し、さらに水洗、乾燥して5種のパターンを形
成した。Next, each of the resists was spin-coated on a 6-inch silicon wafer, and prebaked under the conditions shown in Table 31 below to form five types of resist films having a thickness of 1.0 μm. Subsequently, Kr is applied to each of the resist films.
After pattern exposure using an F excimer laser stepper (NA 0.45), baking and development were performed under the conditions shown in Table 31 below, followed by washing with water and drying to form five types of patterns.
【0138】実施例35〜39で得られた各パターンに
ついて、断面形状を走査型電子顕微鏡を用いてラインと
スペースの幅(解像度)を調べた。また、かかる解像度
での露光量を測定した。これらの結果を同表31に併記
した。For each of the patterns obtained in Examples 35 to 39, the cross-sectional shape was examined for the width (resolution) of lines and spaces using a scanning electron microscope. Further, the exposure amount at such a resolution was measured. Table 31 also shows these results.
【0139】[0139]
【表31】 [Table 31]
【0140】(実施例40〜42)下記表32に示す酸
で分解する置換基を有する化合物と、光照射により酸を
発生する化合物と、アルカリ可溶性重合体(配合されな
い場合もある)とを同表32に示す割合で配合し、同表
32に示す量のエチルセロソルブアセテートに溶解さ
せ、0.2μmのフィルタを用いて濾過することにより
3種の感光性樹脂組成物を調製した。(Examples 40 to 42) Compounds having a substituent capable of decomposing with an acid shown in Table 32 below, a compound generating an acid by light irradiation, and an alkali-soluble polymer (which may not be blended) are the same. They were blended in the proportions shown in Table 32, dissolved in the amount of ethyl cellosolve acetate shown in Table 32, and filtered using a 0.2 μm filter to prepare three types of photosensitive resin compositions.
【0141】[0141]
【表32】 [Table 32]
【0142】次いで、前記各レジストを6インチのシリ
コンウェハ上にそれぞれスピンコートし、下記表33に
示す条件でプリベークして厚さ1.0μmの3種のレジ
スト膜を形成した。つづいて、前記各レジスト膜にKr
Fエキシマレ―ザステッパ(NA0.45)でパターン
露光を行った後、下記表33に示す条件でベーク、現像
処理を施し、さらに水洗、乾燥して3種のパターンを形
成した。Next, each of the resists was spin-coated on a 6-inch silicon wafer, and prebaked under the conditions shown in Table 33 below to form three types of resist films having a thickness of 1.0 μm. Subsequently, Kr is applied to each of the resist films.
After pattern exposure with an F excimer laser stepper (NA 0.45), baking and development were performed under the conditions shown in Table 33 below, followed by washing with water and drying to form three types of patterns.
【0143】実施例40〜42で得られた各パターンに
ついて、断面形状を走査型電子顕微鏡を用いてラインと
スペースの幅(解像度)を調べた。また、かかる解像度
での露光量を測定した。これらの結果を同表33に併記
した。For each of the patterns obtained in Examples 40 to 42, the cross-sectional shape was examined for the width (resolution) of lines and spaces using a scanning electron microscope. Further, the exposure amount at such a resolution was measured. Table 33 also shows these results.
【0144】[0144]
【表33】 [Table 33]
【0145】(実施例43〜46)下記表34に示す酸
で分解する置換基を有する化合物と、光照射により酸を
発生する化合物と、アルカリ可溶性重合体と添加剤(前
記重合体および添加剤は配合されない場合もある)とを
同表34に示す割合で配合し、同表34に示す量のエチ
ルセロソルブアセテートに溶解させ、0.2μmのフィ
ルタを用いて濾過することにより4種のレジストを調製
した。(Examples 43 to 46) Compounds having an acid-decomposable substituent shown in Table 34 below, compounds generating an acid upon irradiation with light, an alkali-soluble polymer and an additive (the polymer and the additive) Are mixed in the proportions shown in Table 34, dissolved in the amount of ethyl cellosolve acetate shown in Table 34, and filtered using a 0.2 μm filter to obtain four types of resists. Prepared.
【0146】[0146]
【表34】 [Table 34]
【0147】次いで、前記各レジストを6インチのシリ
コンウェハ上にそれぞれスピンコートし、下記表35に
示す条件でプリベークして厚さ1.0μmの4種のレジ
スト膜を形成した。つづいて、前記各レジスト膜にKr
Fエキシマレ―ザステッパ(NA0.45)でパターン
露光を行った後、下記表35に示す条件でベーク、現像
処理を施し、さらに水洗、乾燥して4種のパターンを形
成した。Next, each of the resists was spin-coated on a 6-inch silicon wafer, and prebaked under the conditions shown in Table 35 below to form four types of resist films having a thickness of 1.0 μm. Subsequently, Kr is applied to each of the resist films.
After pattern exposure with an F excimer laser stepper (NA 0.45), baking and development were performed under the conditions shown in Table 35 below, followed by washing with water and drying to form four types of patterns.
【0148】実施例43〜46で得られた各パターンに
ついて、断面形状を走査型電子顕微鏡を用いてラインと
スペースの幅(解像度)を調べた。また、かかる解像度
での露光量を測定した。これらの結果を同表35に併記
した。For each of the patterns obtained in Examples 43 to 46, the cross-sectional shape was examined for the width of lines and spaces (resolution) using a scanning electron microscope. Further, the exposure amount at such a resolution was measured. Table 35 also shows these results.
【0149】[0149]
【表35】 [Table 35]
【0150】(実施例47)前記表9に記載した酸で分
解する置換基を有する化合物[Ba−25]9.5g
と、p−シアノフタレートの1−ナフトキノン−2−ジ
アゾ−4−スルホン酸エステル0.5gをエチル−3−
エトキシプロピオネート40gに溶解し、0.2μmの
フィルタを用いて濾過することによりレジストを調製し
た。Example 47 9.5 g of the compound [Ba-25] having a substituent capable of decomposing with an acid described in Table 9 above
And 0.5 g of 1-naphthoquinone-2-diazo-4-sulfonic acid ester of p-cyanophthalate in ethyl-3-
A resist was prepared by dissolving in 40 g of ethoxypropionate and filtering using a 0.2 μm filter.
【0151】前記レジストを、6インチのシリコンウェ
ハ上にスピンコートし、90℃のホットプレート上で3
分間プリベークして厚さ1.0μmのパターン形成用レ
ジスト膜(レジスト膜)を形成した。つづいて、前記レ
ジスト膜にi線ステッパ(NA0.50)でパターン露
光を行った後、110℃のホットプレートで2分間ベー
クした。次いで、2.38%濃度のTMAH水溶液に3
0秒間浸漬して現像した後、水洗、乾燥してパターンを
形成した。The resist was spin-coated on a 6-inch silicon wafer and dried on a hot plate at 90 ° C. for 3 hours.
After prebaking for a minute, a resist film (resist film) for pattern formation having a thickness of 1.0 μm was formed. Subsequently, the resist film was subjected to pattern exposure using an i-line stepper (NA 0.50), and baked on a hot plate at 110 ° C. for 2 minutes. Then, 3% aqueous solution of 2.38% TMAH was added.
After immersion for 0 second and development, washing and drying were performed to form a pattern.
【0152】得られたパターンの断面形状を走査型電子
顕微鏡を用いて観察したところ、50mJ/cm2 の露
光量で0.40μmのラインとスペースを有するパター
ンが解像されていた。When the cross-sectional shape of the obtained pattern was observed using a scanning electron microscope, a pattern having 0.40 μm lines and spaces was resolved at an exposure dose of 50 mJ / cm 2 .
【0153】(実施例48)前記表9に記載した酸で分
解する置換基を有する化合物[Ba−25]4.0g
と、4,4´−ジヒドロキシジフェニルスルフィドの1
−ナフトキノン−2−ジアゾ−4−スルホン酸エステル
(エステル導入数が1分子中1個のもの)0.21gを
エチル−3−エトキシプロピオネート12.6gに溶解
し、0.2μmのフィルタを用いて濾過することにより
レジストを調製した。このレジストを用いて実施例47
と同様な方法でパターンを形成した。Example 48 4.0 g of a compound [Ba-25] having a substituent capable of decomposing with an acid described in Table 9 above
And 4,4′-dihydroxydiphenyl sulfide
0.21 g of naphthoquinone-2-diazo-4-sulfonic acid ester (having one ester per molecule) was dissolved in 12.6 g of ethyl-3-ethoxypropionate. Then, a resist was prepared by filtration. Example 47 using this resist
A pattern was formed in the same manner as described above.
【0154】得られたパターンの断面形状を走査型電子
顕微鏡を用いて観察したところ、65mJ/cm2 の露
光量で0.40μmのラインとスペースを有するパター
ンが解像されていた。Observation of the cross-sectional shape of the obtained pattern using a scanning electron microscope revealed that a pattern having 0.40 μm lines and spaces was resolved at an exposure dose of 65 mJ / cm 2 .
【0155】(実施例49)前記表9に記載した酸で分
解する置換基を有する化合物[Ba−30]4.0g
と、2,4−ジヒドロキシアセトフェノンの1−ナフト
キノン−2−ジアゾ−4−スルホン酸エステル(エステ
ル導入数が1分子中1.5個のもの)0.21gをエチ
ルセロソルブアセテート12.5gに溶解し、0.2μ
mのフィルタを用いて濾過することによりレジストを調
製した。(Example 49) 4.0 g of a compound [Ba-30] having a substituent capable of decomposing with an acid described in Table 9 above
And 0.21 g of 1-naphthoquinone-2-diazo-4-sulfonic acid ester of 2,4-dihydroxyacetophenone (the number of introduced esters is 1.5 per molecule) was dissolved in 12.5 g of ethyl cellosolve acetate. , 0.2μ
The resist was prepared by filtering using a filter of m.
【0156】前記レジストを、6インチのシリコンウェ
ハ上にスピンコートし、90℃のホットプレート上で3
分間プリベークして厚さ1.0μmのパターン形成用レ
ジスト膜(レジスト膜)を形成した。つづいて、前記レ
ジスト膜にKrFエキシマレーザステッパ(NA0.4
5)でパターン露光を行った後、120℃のホットプレ
ートで2分間ベークした。次いで、2.38%濃度のT
MAH水溶液に30秒間浸漬して現像した後、水洗、乾
燥してパターンを形成した。The resist was spin-coated on a 6-inch silicon wafer, and dried on a hot plate at 90 ° C. for 3 hours.
After prebaking for a minute, a resist film (resist film) for pattern formation having a thickness of 1.0 μm was formed. Subsequently, a KrF excimer laser stepper (NA 0.4) is formed on the resist film.
After performing the pattern exposure in 5), it was baked on a hot plate at 120 ° C. for 2 minutes. Then, 2.38% concentration of T
After developing by immersing in MAH aqueous solution for 30 seconds, it was washed with water and dried to form a pattern.
【0157】得られたパターンの断面形状を走査型電子
顕微鏡を用いて観察したところ、75mJ/cm2 の露
光量で0.35μmのラインとスペースを有するパター
ンが解像されていた。Observation of the cross-sectional shape of the obtained pattern using a scanning electron microscope revealed that a pattern having 0.35 μm lines and spaces was resolved at an exposure dose of 75 mJ / cm 2 .
【0158】(実施例50)前記表9に記載した酸で分
解する置換基を有する化合物[Ba−25]4.0g
と、3,4,5−トリヒドロキシ安息香酸メチルの1−
ナフトキノン−2−ジアゾ−4−スルホン酸エステル
(エステル導入数が1分子中2個のもの)0.20gを
乳酸エチル12.5gに溶解し、0.2μmのフィルタ
を用いて濾過することによりレジストを調製した。この
パターン形成用レジストを用いて実施例49と同様な方
法でパターンを形成した。Example 50 4.0 g of a compound [Ba-25] having a substituent capable of decomposing with an acid described in Table 9 above
And 1- of methyl 3,4,5-trihydroxybenzoate
A resist was prepared by dissolving 0.20 g of naphthoquinone-2-diazo-4-sulfonic acid ester (the number of introduced esters was 2 per molecule) in 12.5 g of ethyl lactate and filtering with a 0.2 μm filter. Was prepared. Using this pattern forming resist, a pattern was formed in the same manner as in Example 49.
【0159】得られたパターンの断面形状を走査型電子
顕微鏡を用いて観察したところ、85mJ/cm2 の露
光量で0.35μmのラインとスペースを有するパター
ンが解像されていた。When the cross-sectional shape of the obtained pattern was observed using a scanning electron microscope, a pattern having 0.35 μm lines and spaces was resolved at an exposure of 85 mJ / cm 2 .
【0160】(実施例51)前記表9に記載した酸で分
解する置換基を有する化合物[Ba−25]4.0g
と、前記表1に記載したo−キノンシアジト化合物[Q
D−4]、[QD−5](それぞれエステル導入数が1
分子中3個のもの)をそれぞれ0.22gとをエチルセ
ロソルブアセテート13.5gに溶解し、0.2μmの
フィルタを用いて濾過することによりレジストを調製し
た。Example 51 4.0 g of a compound [Ba-25] having a substituent capable of decomposing with an acid described in Table 9 above
And the o-quinone cyanide compound [Q described in Table 1 above.
D-4] and [QD-5] (each having an ester introduction number of 1
The resist was prepared by dissolving 0.22 g of each (three in the molecule) in 13.5 g of ethyl cellosolve acetate and filtering through a 0.2 μm filter.
【0161】前記レジストを、6インチのシリコンウェ
ハ上にスピンコートし、90℃のホットプレート上で3
分間プリベークして厚さ1.0μmのレジスト膜を形成
した。つづいて、前記レジスト膜にi線ステッパ(NA
0.50)でパターン露光を行った後、110℃のホッ
トプレートで90秒間ベークした。次いで、2.38%
濃度のTMAH水溶液に30秒間浸漬して現像した後、
水洗、乾燥してパターンを形成した。The resist was spin-coated on a 6-inch silicon wafer and dried on a hot plate at 90 ° C. for 3 hours.
After pre-baking for 1 minute, a resist film having a thickness of 1.0 μm was formed. Subsequently, an i-line stepper (NA) is formed on the resist film.
0.50), and baked on a hot plate at 110 ° C. for 90 seconds. Then 2.38%
Immersed in a TMAH aqueous solution for 30 seconds and developed,
After washing with water and drying, a pattern was formed.
【0162】得られたパターンの断面形状を走査型電子
顕微鏡を用いて観察したところ、100mJ/cm2 の
露光量で0.35μmのラインとスペースを有するパタ
ーンが解像されていた。When the cross-sectional shape of the obtained pattern was observed using a scanning electron microscope, a pattern having 0.35 μm lines and spaces was resolved at an exposure of 100 mJ / cm 2 .
【0163】(実施例52)前記表9に記載した酸で分
解する置換基を有する化合物[Ba−35]4.0g
と、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホ
ネート(Ph2 I+ CF3 SO3 - )0.20gと、4
−ヒドロキシ安息香酸0.13gとをエチルセルソルブ
アセテート13gに溶解し、0.2μmのフィルタを用
いて濾過することによりレジストを調製した。(Example 52) 4.0 g of a compound [Ba-35] having a substituent capable of decomposing with an acid described in Table 9 above
0.20 g of diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate (Ph 2 I + CF 3 SO 3 − );
0.13 g of -hydroxybenzoic acid was dissolved in 13 g of ethyl cellosolve acetate, and the solution was filtered using a 0.2 µm filter to prepare a resist.
【0164】前記レジストを、6インチのシリコンウェ
ハ上にスピンコートし、90℃のホットプレート上で5
分間プリベークして厚さ1.0μmのパターン形成用レ
ジスト膜(レジスト膜)を形成した。つづいて、前記レ
ジスト膜にのKrFエキシマレーザステッパ(NA0.
42)でパターン露光を行った後、100℃のホットプ
レートで3分間ベークした。次いで、2.38%濃度の
TMAH水溶液に30秒間浸漬して現像した後、水洗、
乾燥してパターンを形成した。The resist was spin-coated on a 6-inch silicon wafer and dried on a hot plate at 90 ° C. for 5 minutes.
After prebaking for a minute, a resist film (resist film) for pattern formation having a thickness of 1.0 μm was formed. Subsequently, a KrF excimer laser stepper (NA0.
After performing pattern exposure in step 42), it was baked on a hot plate at 100 ° C. for 3 minutes. Then, after immersing in a 2.38% concentration TMAH aqueous solution for 30 seconds to develop, washing with water,
Dry to form a pattern.
【0165】得られたパターンの断面形状を走査型電子
顕微鏡を用いて観察したところ、30mJ/cm2 の露
光量で0.35μmのラインとスペースを有するパター
ンが解像されていた。Observation of the cross-sectional shape of the obtained pattern using a scanning electron microscope revealed that a pattern having 0.35 μm lines and spaces was resolved at an exposure dose of 30 mJ / cm 2 .
【0166】また、図1に示すようにシリコンウェハ1
上のパターン2の上部には庇状の難溶化層が全く生成さ
れず、良好なパターン形状を有することが確認された。Further, as shown in FIG.
No eaves-like hardly-solubilized layer was formed on the upper part of the pattern 2 at all, and it was confirmed that the pattern had a good pattern shape.
【0167】(比較例)酸で分解する化合物である前記
表14の[B−12]5gと、光照射により酸を発生す
る化合物である前記表16の[C−2]0.05gとを
エチルセルソルブアセテート15gに溶解し、0.2μ
mのフィルタを用いて濾過することによりレジストを調
製した。前記レジストを用いて前記実施例52と同様な
方法によりパターンを形成した。(Comparative Example) 5 g of [B-12] in Table 14 which is a compound capable of decomposing with an acid and 0.05 g of [C-2] in Table 16 which is a compound which generates an acid upon irradiation with light were used. Dissolve in 15 g of ethyl cellosolve acetate and add 0.2 μ
The resist was prepared by filtering using a filter of m. Using the resist, a pattern was formed in the same manner as in Example 52.
【0168】得られたパターンの断面形状を走査型電子
顕微鏡を用いて観察したところ、25mJ/cm2 の露
光量で0.40μmのラインとスペースを有するパター
ンが解像度されていた。しかしながら、図2に示すよう
にシリコンウェハ1上のパターン2の上部には庇状の難
溶化層3が残存した。Observation of the cross-sectional shape of the obtained pattern using a scanning electron microscope revealed that a pattern having a line and space of 0.40 μm was resolved at an exposure of 25 mJ / cm 2 . However, as shown in FIG. 2, an eaves-shaped hardly-solubilized layer 3 remained above the pattern 2 on the silicon wafer 1.
【0169】(実施例53)前記表9に記載した酸で分
解する置換基を有する化合物[Ba−25]3.0g
と、前記表1に記載したo−キノンジアジド[QD−
4](Xの平均導入数が1分子中3個のもの)0.44
gと、ポリビニルフェノール1.0gと、酢酸0.25
gとをエチルセルソルブアセテート13.3gに溶解
し、0.2μmのフィルタを用いて濾過することにより
レジストを調製した。(Example 53) 3.0 g of a compound [Ba-25] having a substituent capable of decomposing with an acid described in Table 9 above
And o-quinonediazide [QD-
4] (the average number of introduced X is 3 per molecule) 0.44
g, polyvinyl phenol 1.0 g, and acetic acid 0.25
g was dissolved in 13.3 g of ethyl cellosolve acetate, and filtered using a 0.2 μm filter to prepare a resist.
【0170】前記レジストを、6インチのシリコンウェ
ハ上にスピンコートし、90℃のホットプレート上で3
分間プリベークして厚さ1.0μmのレジスト膜を形成
した。つづいて、前記レジスト膜にKrFエキシマレー
ザステッパ(NA0.42)でパターン露光を行った
後、120℃のホットプレートで2分間ベークした。次
いで、2.38%濃度のTMAH水溶液に30秒間浸漬
して現像した後、水洗、乾燥してパターンを形成した。The resist was spin-coated on a 6-inch silicon wafer and dried on a hot plate at 90 ° C. for 3 hours.
After pre-baking for 1 minute, a resist film having a thickness of 1.0 μm was formed. Subsequently, the resist film was subjected to pattern exposure using a KrF excimer laser stepper (NA 0.42), and baked on a hot plate at 120 ° C. for 2 minutes. Next, the film was immersed in a 2.38% aqueous solution of TMAH for 30 seconds for development, washed with water and dried to form a pattern.
【0171】得られたパターンの断面形状を走査型電子
顕微鏡を用いて観察したところ、50mJ/cm2 の露
光量で0.30μmのラインとスペースを有するパター
ンが解像されていた。When the cross-sectional shape of the obtained pattern was observed using a scanning electron microscope, a pattern having 0.30 μm lines and spaces was resolved at an exposure dose of 50 mJ / cm 2 .
【0172】(実施例54)実施例53と同様なレジス
トを、6インチのシリコンウェハ上にスピンコートし、
90℃のホットプレート上で3分間プリベークして厚さ
1.0μmのレジスト膜を形成した。つづいて、前記レ
ジスト膜にNA0.50のi線ステッパ(ニコン社製商
品名;1505i7A)でパターン露光を行った後、1
20℃のホットプレートで1分間ベークした。次いで、
2.38%濃度のTMAH水溶液に30秒間浸漬して現
像した後、水洗、乾燥してパターンを形成した。(Example 54) A resist similar to that in Example 53 was spin-coated on a 6-inch silicon wafer.
Prebaking was performed on a hot plate at 90 ° C. for 3 minutes to form a 1.0 μm thick resist film. Subsequently, the resist film was subjected to pattern exposure using an i-line stepper having a NA of 0.50 (trade name: 1505i7A, manufactured by Nikon Corporation).
It was baked on a hot plate at 20 ° C. for 1 minute. Then
After immersing in a 2.38% aqueous solution of TMAH for 30 seconds for development, washing and drying were performed to form a pattern.
【0173】得られたパターンの断面形状を走査型電子
顕微鏡を用いて観察したところ、0.40μmのライン
とスペースを有するパターンが解像されていた。この時
の光照射時間は10msecであった。When the cross-sectional shape of the obtained pattern was observed using a scanning electron microscope, a pattern having lines and spaces of 0.40 μm was resolved. At this time, the light irradiation time was 10 msec.
【0174】(実施例55〜58)下記表36に示す酸
で分解する置換基を有する化合物と、光照射により酸を
発生する化合物と、アルカリ可溶性重合体(配合されな
い場合もある)と、カルボン酸とを同表36に示す割合
で配合し、同表36に示す量のエチルセロソルブアセテ
ートに溶解し、0.2μmのフィルタを用いて濾過する
ことにより4種のレジストを調製した。(Examples 55 to 58) Compounds having an acid-decomposable substituent shown in Table 36 below, a compound capable of generating an acid upon irradiation with light, an alkali-soluble polymer (sometimes not compounded), An acid was mixed in the proportions shown in Table 36, dissolved in the amount of ethyl cellosolve acetate shown in Table 36, and filtered using a 0.2 μm filter to prepare four types of resists.
【0175】[0175]
【表36】 [Table 36]
【0176】次いで、前記各レジストを6インチのシリ
コンウェハ上にスピンコートし、下記表37に示す条件
でプリベークして厚さ1.0μmの4種のレジスト膜を
形成した。つづいて、前記各レジスト膜にKrFエキシ
マレ―ザステッパ(NA0.45)でパターン露光を行
った後、下記表37に示す条件でベーク、現像処理を施
し、さらに水洗、乾燥して4種のパターンを形成した。Then, each of the resists was spin-coated on a 6-inch silicon wafer, and prebaked under the conditions shown in Table 37 below to form four types of resist films having a thickness of 1.0 μm. Subsequently, after pattern exposure was performed on each of the resist films with a KrF excimer laser stepper (NA 0.45), baking and development were performed under the conditions shown in Table 37 below, followed by washing with water and drying to obtain four types of patterns. Formed.
【0177】実施例55〜58で得られた各パターンに
ついて、断面形状を走査型電子顕微鏡を用いて解像され
た最小のラインとスペースの幅(解像度)を調べた。ま
た、かかる解像度での露光量を測定した。これらの結果
を同表37に併記した。For each of the patterns obtained in Examples 55 to 58, the cross-sectional shape was examined for the minimum line and space width (resolution) resolved using a scanning electron microscope. Further, the exposure amount at such a resolution was measured. Table 37 also shows these results.
【0178】[0178]
【表37】 [Table 37]
【0179】(実施例59〜62)下記表38に示す酸
で分解する置換基を有する化合物と、光照射により酸を
発生する化合物と、アルカリ可溶性重合体(配合されな
い場合もある)と、カルボン酸とを同表38に示す割合
で配合し、同表38に示す種類および量の溶剤に溶解
し、0.2μmのフィルタを用いて濾過することにより
4種の感光性樹脂組成物を調製した。(Examples 59 to 62) Compounds having an acid-decomposable substituent shown in Table 38 below, compounds generating an acid upon irradiation with light, an alkali-soluble polymer (sometimes not compounded), An acid was mixed in the proportions shown in Table 38, dissolved in solvents of the types and amounts shown in Table 38, and filtered using a 0.2 μm filter to prepare four types of photosensitive resin compositions. .
【0180】[0180]
【表38】 [Table 38]
【0181】次いで、前記各レジストを6インチのシリ
コンウェハ上にスピンコートし、下記表39に示す条件
でプリベークして厚さ1.0μmの4種のレジスト膜を
形成した。つづいて、前記各レジスト膜にKrFエキシ
マレ―ザステッパ(NA0.45)でパターン露光を行
った後、下記表39に示す条件でベーク、現像処理を施
し、さらに水洗、乾燥して4種のパターンを形成した。Next, each of the resists was spin-coated on a 6-inch silicon wafer, and prebaked under the conditions shown in Table 39 below to form four types of resist films having a thickness of 1.0 μm. Subsequently, after pattern exposure was performed on each of the resist films with a KrF excimer laser stepper (NA 0.45), baking and development were performed under the conditions shown in Table 39 below, followed by washing with water and drying to obtain four types of patterns. Formed.
【0182】実施例59〜62で得られた各パターンに
ついて、断面形状を走査型電子顕微鏡を用いて解像され
た最小のラインとスペースの幅(解像度)を調べた。ま
た、かかる解像度での露光量を測定した。これらの結果
を同表39に併記した。For each of the patterns obtained in Examples 59 to 62, the cross-sectional shape was examined for the minimum line and space width (resolution) resolved using a scanning electron microscope. Further, the exposure amount at such a resolution was measured. Table 39 also shows these results.
【0183】[0183]
【表39】 [Table 39]
【0184】上述した実施例55〜62により形成され
た各パターンは、いずれも断面形状が矩形になってお
り、庇がパターン上部に発生することはなかった。Each of the patterns formed by Examples 55 to 62 described above had a rectangular cross section, and no eaves were formed above the pattern.
【0185】(レジストの調製例21)前記表9に記載
した酸で分解する置換基を有する化合物[Ba−20]
5.0gと、前記表16に記載した光照射により強酸を
発生する化合物[C−1]0.025gと、前記表18
に記載された光照射により弱酸を発生する化合物[D−
2]0.56gとを乳酸エチル16.7gに溶解し、
0.2μmのフィルタを用いて濾過することによりレジ
スト[RE−21]を調製した。(Preparation Example 21 of Resist) Compound [Ba-20] having an acid-decomposable substituent described in Table 9 above
5.0 g, 0.025 g of the compound [C-1] that generates a strong acid upon irradiation with light described in Table 16 and Table 18
Compounds that generate a weak acid upon irradiation with light [D-
2] 0.56 g was dissolved in 16.7 g of ethyl lactate,
A resist [RE-21] was prepared by filtration using a 0.2 μm filter.
【0186】(レジストの調製例22〜30)前記表9
に記載した酸で分解する化合物と、前記表16に記載し
た光照射により強酸を発生する化合物と、前記表18に
記載された光照射により弱酸を発生する化合物とアルカ
リ可溶性重合体(配合されない場合もある)とを下記表
40、表41に示す割合で配合し、同表40、表41に
示す種類、量の溶剤にて溶解させ、0.2μmのフィル
タを用いて濾過することにより9種のレジストを調製し
た。なお、下記表40には前記調製例21のレジスト
[RE−21]の組成についても併記した。(Resist Preparation Examples 22 to 30) Table 9
, A compound that generates a strong acid by light irradiation described in Table 16 above, a compound that generates a weak acid by light irradiation described in Table 18 above, and an alkali-soluble polymer (when not mixed). Are mixed in the proportions shown in Tables 40 and 41 below, dissolved in solvents of the types and amounts shown in Tables 40 and 41, and filtered through a 0.2 μm filter to obtain 9 types. Was prepared. Table 40 below also shows the composition of the resist [RE-21] of Preparation Example 21.
【0187】[0187]
【表40】 [Table 40]
【0188】[0188]
【表41】 [Table 41]
【0189】(実施例63)前記表40に記載されたレ
ジスト[RE−21]を、6インチのシリコンウェハ上
にスピンコートし、95℃のホットプレート上で90秒
間プリベークして厚さ1.0μmのレジスト膜を形成し
た。つづいて、前記レジスト膜にKrFエキシマレ―ザ
ステッパ(NA0.45)でパターン露光を行った後、
95℃のホットプレートで90秒間ベークした。次い
で、1.19%濃度のTMAH水溶液に90秒間浸漬し
て現像した後、水洗、乾燥してパターンを形成した。(Example 63) The resist [RE-21] described in Table 40 was spin-coated on a 6-inch silicon wafer, and prebaked on a hot plate at 95 ° C for 90 seconds to form a film having a thickness of 1. A 0 μm resist film was formed. Subsequently, after performing pattern exposure on the resist film with a KrF excimer laser stepper (NA 0.45),
Baking was performed on a hot plate at 95 ° C. for 90 seconds. Next, the film was immersed in a 1.19% aqueous solution of TMAH for 90 seconds for development, washed with water and dried to form a pattern.
【0190】(実施例64〜71)前記表40、表41
に記載された複数のレジストを、6インチのシリコンウ
ェハ上にそれぞれスピンコートし、下記表42、表43
に示す条件でプリベークして厚さ1.0μmの8種のレ
ジスト膜を形成した。つづいて、前記各レジスト膜に下
記表42、表43に示す条件でパターン露光、ベーク、
現像処理を施した後、水洗、乾燥して8種のパターンを
形成した。(Examples 64-71) Tables 40 and 41
Are coated on a 6-inch silicon wafer by spin coating, respectively.
Pre-baking was performed under the conditions shown in (1) to form eight types of resist films having a thickness of 1.0 μm. Subsequently, pattern exposure, baking, and baking were performed on the respective resist films under the conditions shown in Tables 42 and 43 below.
After the development treatment, the film was washed with water and dried to form eight patterns.
【0191】実施例63〜71で得られた各パターンに
ついて、断面形状を走査型電子顕微鏡を用いてラインと
スペースの幅(解像度)を調べた。また、かかる解像度
での感度(露光量)を測定した。これらの結果を同表4
2、表43に併記した。For each of the patterns obtained in Examples 63 to 71, the cross-sectional shape was examined for the width (resolution) of lines and spaces using a scanning electron microscope. Further, the sensitivity (exposure amount) at this resolution was measured. Table 4 shows these results.
2. Also shown in Table 43.
【0192】[0192]
【表42】 [Table 42]
【0193】[0193]
【表43】 [Table 43]
【0194】(実施例72)6インチのシリコンウェハ
上にポジ型レジスト(東京応化社製商品名;OFPR8
00)をスピンコートし、200℃のホットプレート上
で30分間加熱して厚さ2.0μmのポジ型レジスト膜
を形成した。つづいて、前記ポジ型レジスト膜上に前記
表41に記載されたレジスト[RE−30]をスピンコ
ートし、厚さ0.5μmのレジスト膜を形成した。ひき
つづき、前記レジスト膜にi線ステッパ(NA0.5
0)を用いて45mJ/cm2 の条件でパターン露光を
行った後、100℃のホットプレートで180秒間ベー
クした。この後、2.38%濃度のTMAH水溶液に4
0秒間浸漬して現像した後、水洗、乾燥してパターンを
形成した。Example 72 Positive resist (trade name; OFPR8, manufactured by Tokyo Ohkasha Co., Ltd.) on a 6-inch silicon wafer
00) was spin-coated and heated on a hot plate at 200 ° C. for 30 minutes to form a positive resist film having a thickness of 2.0 μm. Subsequently, a resist [RE-30] described in Table 41 was spin-coated on the positive resist film to form a resist film having a thickness of 0.5 μm. Subsequently, an i-line stepper (NA 0.5
After pattern exposure was performed under the condition of 45 mJ / cm 2 using the method (0), baking was performed on a hot plate at 100 ° C. for 180 seconds. After that, 4% aqueous solution of 2.38% TMAH was added.
After immersion for 0 second and development, washing and drying were performed to form a pattern.
【0195】次いで、前記パターンが形成されたシリコ
ンウェハをドライエッチング装置(徳田製作所社製商品
名;HiRRIE)に設置し、O2 100sccm、圧
力6Pa、出力300Wの条件で前記パターンから露出
した前記ポジ型レジスト膜をエッチングした。Next, the silicon wafer on which the pattern was formed was set in a dry etching apparatus (trade name: HiRRIE, manufactured by Tokuda Seisakusho Co., Ltd.), and the positive electrode exposed from the pattern under the conditions of O 2 100 sccm, pressure 6 Pa, and output 300 W was used. The mold resist film was etched.
【0196】得られたパターンについて、断面形状を走
査型電子顕微鏡を用いて観察した。その結果、0.35
μmのラインとスペースの幅を有する急峻なパターンで
あることが確認された。The cross section of the obtained pattern was observed using a scanning electron microscope. As a result, 0.35
It was confirmed that the pattern had a steep pattern having a line and space width of μm.
【0197】[0197]
【発明の効果】以上詳述した如く、本発明によれば紫外
線(特にdeepUV)、電離放射線に対して高感度で
かつ高解像性を有するパターン形成用レジストを提供で
きる。また、本発明のよれば断面が矩形状で微細なパタ
ーンを形成し得る方法を提供でき、ひいては半導体装置
の製造における超微細加工工程に有効に利用できる等顕
著な効果を奏する。As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide a resist for pattern formation having high sensitivity and high resolution to ultraviolet rays (particularly deep UV) and ionizing radiation. Further, according to the present invention, it is possible to provide a method capable of forming a fine pattern with a rectangular cross section, and it is possible to provide a remarkable effect such that the method can be effectively used in an ultrafine processing step in the manufacture of a semiconductor device.
【図1】実施例52によりシリコンウェハ上に形成され
たパターンを示す断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a pattern formed on a silicon wafer according to Example 52.
【図2】比較例によりシリコンウェハ上に形成されたパ
ターンを示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a pattern formed on a silicon wafer according to a comparative example.
1…シリコンウェハ、2…パターン、3…難溶化層。 1: silicon wafer, 2: pattern, 3: hardly soluble layer.
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【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成13年7月2日(2001.7.2)[Submission date] July 2, 2001 (2001.7.2)
【手続補正1】[Procedure amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】全文[Correction target item name] Full text
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【書類名】 明細書[Document Name] Statement
【発明の名称】 パターン形成用レジストおよびパ
ターン形成方法Patent application title: Pattern forming resist and pattern forming method
【特許請求の範囲】[Claims]
【化1】 ただし、式(I)中のR1 はアルキル基またはベンジル
基、mは0または1以上の正の数、nは正の数を示す。Embedded image Here, in the formula (I), R 1 is an alkyl group or a benzyl group, m is 0 or a positive number of 1 or more, and n is a positive number.
【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、半導体装置、特に
大規模半導体集積回路(LSI)の微細加工に用いられ
るパターン形成用レジストおよびパターン形成方法に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pattern forming resist and a pattern forming method used for fine processing of a semiconductor device, particularly, a large-scale semiconductor integrated circuit (LSI).
【0002】[0002]
【従来の技術】LSI等の半導体装置の製造工程では、
フォトリソグラフィによる微細加工技術が採用されてい
る。かかる技術は、例えばシリコン単結晶ウェハ等の基
板上にフォトレジスト膜をスピンコート法等により形成
し、前記レジスト膜をパターン露光した後、現像、リン
ス等の処理を施してレジストパターンを形成し、さらに
前記レジストパターンをエッチングマスクとして露出す
る基板をエッチングすることにより微細な線や窓を形成
する方法である。2. Description of the Related Art In the process of manufacturing a semiconductor device such as an LSI,
Fine processing technology by photolithography is employed. Such a technique, for example, a photoresist film is formed on a substrate such as a silicon single crystal wafer by a spin coating method or the like, and after pattern exposure of the resist film, development, rinsing or the like is performed to form a resist pattern, Further, a method of forming fine lines and windows by etching the exposed substrate using the resist pattern as an etching mask.
【0003】上述したLSIの製造において、LSIの
高集積化に伴ってより微細な加工技術が求められてい
る。かかる要望に対し、露光光源の短波長化が試みられ
ている。具体的には、KrFエキシマレーザ、ArFエ
キシマレーザ等のdeepUV光を光源として用いたリ
ソグラフィ技術が知られている。In the manufacture of the above-mentioned LSI, finer processing technology is required with the increase in integration of the LSI. In response to such demands, attempts have been made to shorten the wavelength of an exposure light source. Specifically, a lithography technique using deep UV light such as a KrF excimer laser or an ArF excimer laser as a light source is known.
【0004】しかしながら、従来のレジストでは短波長
の光に対して吸収が大きいために、レジスト膜の表面か
ら離れた部分、例えばレジスト膜が被覆された基板側の
部分にまで光を十分に到達させることができない。この
ため、現像後のレジストパターンの断面形状が逆三角形
となる。その結果、前記レジストパターンを基板等に対
するエッチングマスクとして使用した場合、パターンを
基板等に精度よく転写することができないという問題が
あった。However, since the conventional resist has a large absorption for light of a short wavelength, the light sufficiently reaches a portion distant from the surface of the resist film, for example, a portion on the substrate side covered with the resist film. Can not do. For this reason, the cross-sectional shape of the developed resist pattern becomes an inverted triangle. As a result, when the resist pattern is used as an etching mask for a substrate or the like, there has been a problem that the pattern cannot be accurately transferred to the substrate or the like.
【0005】このような問題を解決するレジストとし
て、化学増幅型のものが提案されている。前記化学増幅
型レジストは、光照射により強酸を発生する化合物(光
酸発生剤)と、酸により疎水性の基を分解し、親水性の
物質に変化させる化合物を含む。具体的には、H.It
o,C,G,Wilson,J.M.J,Franch
et,U.S.Patent 4,491,628(1
985)にはポリ(p−ヒドロキシスチレン)の水酸基
をブトキシカルボニル基でブロックしたポリマーと光照
射により酸を発生する化合物であるオニウム塩を含むポ
ジ型レジストが開示されている。また、M.J.O´B
rien,J.V.Crivello,SPIE Vo
l,920,Advances in Resist
Technology and Processin
g,p42,(1988)において、m−クレゾールノ
ボラック樹脂とナフタレン−2−カルボン酸−tert
−ブチルエステルと、トリフェニルスルホニウム塩を含
むポジ型レジストが発表されている。さらに、H.It
o,SPIE Vol,920,Advances i
n Resist Technology and P
rocessing,p33,(1988)において、
2,2−ビス(4−tert−ブトキシカルボニルオキ
シフェニル)プロパンやポリフタルアルデヒドとオニウ
ム塩を含むポジ型レジストが発表されている。As a resist that solves such a problem, a chemically amplified resist has been proposed. The chemically amplified resist includes a compound that generates a strong acid upon irradiation with light (photoacid generator) and a compound that decomposes a hydrophobic group by an acid to change the group into a hydrophilic substance. Specifically, H. It
o, C, G, Wilson, J .; M. J. Franch
et, U.S.A. S. Patent 4,491,628 (1
No. 985) discloses a positive resist containing a polymer obtained by blocking a hydroxyl group of poly (p-hydroxystyrene) with a butoxycarbonyl group and an onium salt which is a compound capable of generating an acid upon irradiation with light. Also, M. J. O'B
Rien, J. et al. V. Crivello, SPIE Vo
1,920, Advances in Resist
Technology and Processin
g, p42, (1988), m-cresol novolak resin and naphthalene-2-carboxylic acid-tert.
-Positive resists containing butyl esters and triphenylsulfonium salts have been published. Furthermore, H. It
o, SPIE Vol, 920, Advances i
n Resist Technology and P
processing, p33, (1988)
A positive resist containing 2,2-bis (4-tert-butoxycarbonyloxyphenyl) propane, polyphthalaldehyde and an onium salt has been disclosed.
【0006】前記光酸発生剤は、触媒として働くため、
微量でも効率よく反応する。このため、光を前記レジス
ト膜に照射すると光がその表面に比べて到達し難い内部
までも十分に反応が進行する。その結果、現像処理によ
り側面が急峻なレジスパターンを形成することが可能と
なる。[0006] Since the photoacid generator acts as a catalyst,
Reacts efficiently even in small amounts. Therefore, when the resist film is irradiated with light, the reaction sufficiently proceeds even in the interior where the light is hard to reach compared to the surface. As a result, a resist pattern having a steep side surface can be formed by the development processing.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、紫外
線、電離放射線に対して高感度でかつ高解像性を有し、
半導体装置の製造における超微細加工工程に好適なパタ
ーン形成用レジストを提供しようとするものである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to have high sensitivity and high resolution to ultraviolet rays and ionizing radiation,
An object of the present invention is to provide a resist for pattern formation suitable for an ultrafine processing step in the manufacture of a semiconductor device.
【0008】本発明の別の目的は、断面が矩形状で微細
なパターンを形成し得る方法を提供しようとするもので
ある。Another object of the present invention is to provide a method capable of forming a fine pattern having a rectangular cross section.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明に係るパターン形
成用レジストは、(a)下記化2に示す一般式(I)で
表される酸により分解する置換基を有する化合物と、
(b1)光照射により強酸を発生する化合物と、(b
2)光照射により弱酸を発生する化合物とを含むことを
特徴とするものである。The resist for pattern formation according to the present invention comprises (a) a compound having a substituent which is decomposed by an acid represented by the following general formula (I):
(B1) a compound that generates a strong acid upon irradiation with light;
2) a compound that generates a weak acid upon irradiation with light.
【0010】[0010]
【化2】 Embedded image
【0011】ただし、式(I)中のR1 はアルキル基ま
たはベンジル基、mは0または1以上の正の数、nは正
の数を示す。In the formula (I), R 1 is an alkyl group or a benzyl group, m is 0 or a positive number of 1 or more, and n is a positive number.
【0012】本発明に係るパターン形成方法は、(a)
一般式(I)で表される酸により分解する置換基を有す
る化合物と、(b1)光照射により強酸を発生する化合
物と、(b2)光照射により弱酸を発生する化合物とを
含むパターン形成用レジストを、基板に塗布し、所望の
パターン露光を行い、さらに加熱した後、現像すること
を特徴とするものである。The pattern forming method according to the present invention comprises the steps of (a)
For forming a pattern comprising a compound having a substituent decomposed by an acid represented by the general formula (I), (b1) a compound generating a strong acid upon irradiation with light, and (b2) a compound generating a weak acid upon irradiation with light. A resist is applied to a substrate, subjected to desired pattern exposure, heated, and then developed.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係わるパターン形
成用レジストについて詳細に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a resist for pattern formation according to the present invention will be described in detail.
【0014】本発明に係るパターン形成用レジストは、
(a)下記化3に示す一般式(I)で表される酸により
分解する置換基を有する化合物と、(b1)光照射によ
り強酸を発生する化合物と、(b2)光照射により弱酸
を発生する化合物とを含有する。The resist for pattern formation according to the present invention comprises:
(A) a compound having a substituent which is decomposed by an acid represented by the following general formula (I), (b1) a compound which generates a strong acid upon irradiation with light, and (b2) a compound which generates a weak acid upon irradiation with light And a compound to be used.
【0015】[0015]
【化3】 Embedded image
【0016】ただし、式(I)中のR1 はアルキル基ま
たはベンジル基、mは0または1以上の正の数、nは正
の数を示す。In the formula (I), R 1 is an alkyl group or a benzyl group, m is 0 or a positive number of 1 or more, and n is a positive number.
【0017】前記一般式(I)に導入されるアルキル基
としては、例えばメチル、エチル、n−プロピル、is
o−プロピル、n−ブチル、tert−ブチル、iso
−ブチル、sec−ブチル等を用いることができる。特
に、tert−ブチルが好適である。The alkyl group introduced into the above-mentioned general formula (I) includes, for example, methyl, ethyl, n-propyl, is
o-propyl, n-butyl, tert-butyl, iso
-Butyl, sec-butyl and the like can be used. In particular, tert-butyl is preferred.
【0018】前記一般式(I)におけるn/(m+n)
の値は、0.03〜1、より好ましくは0.05〜0.
70の範囲とすることが望ましい。この理由は、前記n
/(m+n)の値を0.03未満にすると露光部と未露
光部との溶解速度差が小さくなり、解像性が低下する恐
れがあり、一方前記値が1を越えると現像後に残渣が生
じたり、パターン表面が荒れたりする恐れがあるからで
ある。N / (m + n) in the general formula (I)
Is 0.03 to 1, more preferably 0.05 to 0.1.
It is desirably in the range of 70. The reason for this is that n
If the value of / (m + n) is less than 0.03, the dissolution rate difference between the exposed and unexposed areas may be small, and the resolution may be reduced. This is because there is a possibility that the pattern may be formed or the pattern surface may be roughened.
【0019】前記一般式(I)で表される化合物は、耐
熱性を向上させる観点から、分子量を1000以上にす
ることが望ましい。The compound represented by formula (I) desirably has a molecular weight of 1,000 or more from the viewpoint of improving heat resistance.
【0020】前記(b1)成分である化合物は、光照射
により強酸、例えばpK(Kは電解質の電離定数)が3
未満である酸を発生する化合物である。この化合物は、
各種の公知の化合物及び混合物を使用することができ
る。例えば、ジアゾニウム塩、ホスホニウム塩、スルホ
ニウム塩、ヨードニウム塩のCF3 SO3 - 、p−CH
3 PhSO3 - 、p−NO2 PhSO3 - (ただし、P
hはフェニル基)等の塩、有機ハロゲン化合物、オルト
キノン−ジアジドスルホニルクロリド、又はスルホン酸
エステル等を挙げることができる。前記有機ハロゲン化
合物は、ハロゲン化水素酸を形成する化合物であり、か
かる化合物は米国特許第3515552号、米国特許第
3536489号、米国特許第3779778号及び西
ドイツ特許公開公報第2243621号に開示されたも
のが挙げられる。前記記載の他の光照射により酸を発生
する化合物は、特開昭54−74728号、特開昭55
−24113号、特開昭55−77742号、特開昭6
0−3626号、特開昭60−138539号、特開昭
56−17345号及び特開昭50−36209号に開
示されている。The compound as the component (b1) is irradiated with light.
The strong acid, for example, pK (K is the ionization constant of the electrolyte) is 3
It is a compound that generates an acid that is less than. This compound
Various known compounds and mixtures can be used.
You. For example, diazonium salts, phosphonium salts, sulfo
Salt, iodonium salt CFThreeSOThree -, P-CH
ThreePhSOThree -, P-NOTwoPhSOThree -(However, P
h is a salt such as a phenyl group), an organic halogen compound, ortho
Quinone-diazidosulfonyl chloride or sulfonic acid
Esters and the like can be mentioned. The organic halogenation
The compound is a compound that forms hydrohalic acid,
Such compounds are disclosed in U.S. Pat. No. 3,515,552, U.S. Pat.
No. 3,536,489, U.S. Pat. No. 3,779,778 and West.
German Patent Publication No. 2243621
Is included. Generates acid by other light irradiation as described above
Compounds disclosed in JP-A-54-74728 and JP-A-55-74728.
-24113, JP-A-55-77742, JP-A-6
0-3626, JP-A-60-138439, JP-A-60-13839
56-17345 and JP-A-50-36209
It is shown.
【0021】このような化合物を具体的に例示すると、
ジ(p−ターシャリーブチルフェニル)ヨードニウムト
リフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウ
ムトリフルオロメタンスルホネート、ベンゾイントシレ
ート、オルトニトロベンジルパラトルエンスルホネー
ト、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスル
ホネート、トリ(ターシャリーブチルフェニル)スルホ
ニウムトリフルオロメタンスルホネート、ベンゼンジア
ゾニウムパラトルエンスルホネート、4−(ジ-nプロピ
ルアミノ)−ベンソニウムテトラフルオロボレート、4
−p−トリル−メルカプト−2,5−ジエトキシ−ベン
ゼンジアゾニウムヘキサフルオロホスフェート、ジフェ
ニルアミン−4−ジアゾニウムサルフェート、4−メチ
ル−6−トリクロロメチル−2−ピロン、4−(3,
4,5−トリメトキシ−スチリル)−6−トリクロロメ
チル−2−ピロン、4−(4−メトキシ−スチリル)−
6−(3,3,3−トリクロロ−プロペニル)−2−ピ
ロン、2−トリクロロメチル−ベンズイミダゾール、2
−トリブロモメチル−キノリン、2,4−ジメチル−1
−トリブロモアセチル−ベンゼン、4−ジブロモアセチ
ル−安息香酸、1,4−ビス−ジブロモメチル−ベンゼ
ン、トリス−ジブロモメチル−S−トリアジン、2−
(6−メトキシ−ナフチル−2−イル)−4,6−ビス
−トリクロロメチル−S−トリアジン、2−(ナフチル
−1−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−S−
トリアジン、2−(ナフチル−2−イル)−4,6−ビ
ス−トリクロロメチル−S−トリアジン、2−(4−エ
トキシエチル−ナフチル−1−イル)−4,6,−ビス
−トリクロロメチル−S−トリアジン、2−(ベンゾピ
ラニ−3−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−
S−トリアジン、2−(4−メトキシ−アントラシ−1
−イル)−4,6−ビス−トリクロロメチル−S−トリ
アジン、2−(フェナンチ−9−イル)−4,6−ビス
−トリクロロメチル−S−トリアジン、o−ナフトキノ
ンジアジド−4−スルホン酸クロリド等がある。スルホ
ン酸エステルとしては、ナフトキノンジアジド−4−ス
ルホン酸エステル、p−トルエンスルホン酸−o−ニト
ロベンジルエステル、p−トルエンスルホン酸−2,6
−ジニトロベンジルエステル等を挙げることができる。Specific examples of such compounds include:
Di (p-tert-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate, diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, benzoin tosylate, orthonitrobenzyl paratoluenesulfonate, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, tri (tert-butylphenyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, Benzenediazonium paratoluenesulfonate, 4- (di-n-propylamino) -bensonium tetrafluoroborate, 4
-P-tolyl-mercapto-2,5-diethoxy-benzenediazonium hexafluorophosphate, diphenylamine-4-diazonium sulfate, 4-methyl-6-trichloromethyl-2-pyrone, 4- (3,
4,5-trimethoxy-styryl) -6-trichloromethyl-2-pyrone, 4- (4-methoxy-styryl)-
6- (3,3,3-trichloro-propenyl) -2-pyrone, 2-trichloromethyl-benzimidazole, 2
-Tribromomethyl-quinoline, 2,4-dimethyl-1
-Tribromoacetyl-benzene, 4-dibromoacetyl-benzoic acid, 1,4-bis-dibromomethyl-benzene, tris-dibromomethyl-S-triazine, 2-
(6-methoxy-naphthyl-2-yl) -4,6-bis-trichloromethyl-S-triazine, 2- (naphthyl-1-yl) -4,6-bis-trichloromethyl-S-
Triazine, 2- (naphthyl-2-yl) -4,6-bis-trichloromethyl-S-triazine, 2- (4-ethoxyethyl-naphthyl-1-yl) -4,6, -bis-trichloromethyl- S-triazine, 2- (benzopyran-3-yl) -4,6-bis-trichloromethyl-
S-triazine, 2- (4-methoxy-anthracy-1)
-Yl) -4,6-bis-trichloromethyl-S-triazine, 2- (phenant-9-yl) -4,6-bis-trichloromethyl-S-triazine, o-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid chloride Etc. Examples of the sulfonic acid ester include naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester, p-toluenesulfonic acid-o-nitrobenzyl ester, and p-toluenesulfonic acid-2,6.
-Dinitrobenzyl ester and the like.
【0022】前記(b1)成分である光照射により強酸
を発生する化合物としては、特にo−キノンジアジド化
合物を用いることが好ましい。前記o−キノンジアジド
化合物は、特に限定されないが、o−キノンジアジド−
4−スルホン酸とフェノール化合物とのエステルが好ま
しい。o−キノンジアジド−4−スルホン酸とフェノー
ル化合物とのエステルは、常法にしたがってo−キノン
ジアジドスルホン酸クロライドとフェノール化合物とを
反応させることによって得ることができる。前記o−キ
ノンジアジドスルホン酸クロライドとしては、例えば1
−ベンゾフェノン−2−ジアゾ−4−スルホン酸クロラ
イド、1−ナフトキノン−2−ジアゾ−4−スルホン酸
クロライド等を用いることができる。前記フェノール化
合物としては、例えばフェノール、クレゾール、キシレ
ノール、ビスフェノールA、ビスフェノールS、ヒドロ
キシベンゾフェノン、3,3,3´,3´−テトラメチ
ル−1,1´−スピロビインダン5,6,7,5´,6
´,7´−ヘキサノール、フェノールフタレイン、p−
ヒドロキシベンジリデンマロン酸ジメチル、p−ヒドロ
キシベンジリデンマロン酸ジントリル、シアノフェノー
ル、ニトロフェノール、ニトロソフェノール、ヒドロキ
シアセトフェノン、トリヒドロキシ安息香酸メチル、ポ
リビニルフェノール、ノボラック樹脂等を用いることが
できる。このようなo−キノンジアジド化合物を下記表
1〜表5に具体的に例示する。As the component (b1), a compound which generates a strong acid upon irradiation with light, it is particularly preferable to use an o-quinonediazide compound. The o-quinonediazide compound is not particularly limited, but may be o-quinonediazide-.
Esters of 4-sulfonic acid and phenolic compounds are preferred. An ester of o-quinonediazide-4-sulfonic acid and a phenol compound can be obtained by reacting o-quinonediazidesulfonic acid chloride with a phenol compound according to a conventional method. Examples of the o-quinonediazidesulfonic acid chloride include, for example, 1
-Benzophenone-2-diazo-4-sulfonic acid chloride, 1-naphthoquinone-2-diazo-4-sulfonic acid chloride and the like can be used. Examples of the phenol compound include phenol, cresol, xylenol, bisphenol A, bisphenol S, hydroxybenzophenone, 3,3,3 ′, 3′-tetramethyl-1,1′-spirobiindane 5,6,7,5 ′, 6
', 7'-Hexanol, phenolphthalein, p-
Dimethyl hydroxybenzylidenemalonate, gintolyl p-hydroxybenzylidenemalonate, cyanophenol, nitrophenol, nitrosophenol, hydroxyacetophenone, methyl trihydroxybenzoate, polyvinylphenol, novolak resin and the like can be used. Such o-quinonediazide compounds are specifically exemplified in Tables 1 to 5 below.
【0023】[0023]
【表1】 [Table 1]
【0024】[0024]
【表2】 [Table 2]
【0025】[0025]
【表3】 [Table 3]
【0026】[0026]
【表4】 [Table 4]
【0027】[0027]
【表5】 [Table 5]
【0028】前記o−キノンジアジド化合物の中で特に
1−ナフトキノン−2−ジアゾ−4−スルホン酸エステ
ルが好適である。かかるエステルは、J.J.Grun
wald,C,Gal,S,Eidelman,SPI
E Vol,1262,Advances in Re
sist Technology and Proce
ssingVII,p444,(1990)で発表されて
いるように光照射によりカルボン酸と、カルボン酸より
も強い酸であるスルホン酸を生じることが知られてお
り、触媒作用が大きく特に有効である。Among the o-quinonediazide compounds, 1-naphthoquinone-2-diazo-4-sulfonic acid ester is particularly preferred. Such esters are described in J. Grun
Wald, C, Gal, S, Eidelman, SPI
E Vol, 1262, Advances in Re
sist Technology and Process
As disclosed in ssingVII, p444 (1990), it is known that carboxylic acid and sulfonic acid, which is an acid stronger than carboxylic acid, are generated by light irradiation, and the catalyst has a large catalytic action and is particularly effective.
【0029】前記(b1)成分である化合物は、パター
ン形成用レジストの全固形成分中に0.1〜20重量
%、より好ましくは0.5〜10重量%含まれることが
望ましい。これは、次のような理由によるものである。
前記化合物の配合量を0.1重量%未満にすると、十分
な感光特性を得ることが困難になる。一方、前記化合物
の配合量が20重量%を超えると、均一なレジスト膜を
形成することが困難になったり、現像後またはエッチン
グ後の除去において残渣が生じたりする恐れがある。It is desirable that the compound (b1) be contained in an amount of 0.1 to 20% by weight, more preferably 0.5 to 10% by weight, based on all solid components of the resist for pattern formation. This is for the following reason.
When the compounding amount of the compound is less than 0.1% by weight, it becomes difficult to obtain sufficient photosensitive characteristics. On the other hand, if the compounding amount of the compound exceeds 20% by weight, it may be difficult to form a uniform resist film, or residues may be generated during removal after development or etching.
【0030】前記(b2)成分である化合物は、光照射
により弱酸、例えばpK(Kは電解質の電離定数)が3
以上である酸を発生する化合物である。前記化合物とし
ては、例えば1,2−ナフトキノンジアジド−5−スル
ホン酸エステル、5−ジアゾメルドラム酸およびその誘
導体、ジアゾジメドン誘導体等を挙げることができる。The compound (b2) has a weak acid such as pK (K is the ionization constant of the electrolyte) of 3 when irradiated with light.
It is a compound that generates the acid described above. Examples of the compound include 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester, 5-diazomeldrum acid and derivatives thereof, and diazodimedone derivatives.
【0031】前記(b2)成分である化合物は、パター
ン形成用レジストの全固形成分中に1〜30重量%、よ
り好ましくは5〜20重量%含まれることが望ましい。
これは、次のような理由によるものである。前記化合物
の配合量を1重量%未満にすると、レジスト表面の難溶
化層の生成を抑えることが困難になる。一方、前記化合
物の配合量が30重量%を超えると、均一なレジスト膜
を形成することが困難になったり、現像後またはエッチ
ング後の除去において残渣が生じたりする恐れがある。It is desirable that the compound (b2) be contained in an amount of 1 to 30% by weight, more preferably 5 to 20% by weight, based on all solid components of the resist for pattern formation.
This is for the following reason. If the compounding amount of the compound is less than 1% by weight, it becomes difficult to suppress the formation of a hardly soluble layer on the resist surface. On the other hand, if the compounding amount of the compound exceeds 30% by weight, it may be difficult to form a uniform resist film, or residues may be generated during removal after development or etching.
【0032】前記パターン形成用レジストは、前記
(a)、(b1)、(b2)成分の他にカルボン酸を第
4成分として含むことを許容する。かかるカルボン酸
は、アルカリ水溶液に対する溶解速度を高め、パターン
表面に生じる庇を低減するために配合される。前記カル
ボン酸は、パターン形成用レジスト中に均一に混合され
るものであれば、特に制限されない。具体的には、ギ
酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、2−メチルプロパン
酸、吉草酸、イソ吉草酸、α−メチル酪酸、トリメチル
酢酸、ヘキサン酸、4−メチルペンタ酸、2−メチルブ
タン酸、2,2−ジメチルブタン酸、ヘプタン酸、オク
タン酸、ノナン酸、デカン酸、ウンデカン酸、ドデカン
酸、テトラデカン酸、ヘキサデカン酸、ヘプタデカン
酸、オクタデカン酸、エイコン酸、ドコサン酸、ヘキサ
コサン酸、トリアコン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク
酸、グルタン酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン
酸、アゼライン酸、セバシン酸、アスコルビン酸、トリ
デカン酸、メチルマロン酸、エチルマロン酸、ジメチル
マロン酸、メチルコハク酸、2,2−ジメチルコハク
酸、2,3−ジメチルコハク酸、テトラメチルコハク
酸、1,2,3−プロパントリカルボン酸、1,2,3
−プロペントリカルボン酸、2,3−ジメチルブタン−
1,2,3−トリカルボン酸、フルオロ酢酸、トリフル
オロ酢酸、クロロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢
酸、ブロモ酢酸、ヨード酢酸、2−クロロプロピオン
酸、3−クロロプロピオン酸、2−ブロモプロピオン
酸、3−ブロモプロピオン酸、2−ヨードプロピオン
酸、2,3−ジクロロプロピオン酸、クロロコハク酸、
ブロモコハク酸、2,3−ジブロモコハク酸、ヒドロキ
シ酢酸、乳酸、2−ヒドロキシ酪酸、2−ヒドロキシ−
2−メチルプロパン酸、2−ヒドロキシ−4−メチルペ
ンタン酸、3−ヒドロキシ−3−ペンタンカルボン酸、
3−ヒドロキシプロピオン酸、10−ヒドロキシオクタ
ンデカン酸、3,3,3−トリクロロ−2−ヒドロキシ
プロピオン酸、2−(ラクトイルオキシ)プロピオン
酸、グリセリン酸、8,9−ジヒドロキシオクタデカン
酸、タルトロン酸、リンゴ酸、アセトキシコハク酸、2
−ヒドロキシ−2−メチルブタン二酸、3−ヒドロキシ
ペンタン二酸、酒石酸、d−酒石酸水素エチル、テトラ
ヒドロキシコハク酸、クエン酸、1,2−ジヒドロキシ
−1,1,2−エタン−トリカルボン酸、エトキシ酢
酸、2,2´−オキシ二酢酸、2,3−エポキシプロピ
オン酸、ピルビン酸、2−オキソ酪酸、アセト酢酸、4
−オキソ吉草酸9,10−ジオキソオクタデカン酸、メ
ソシュウ酸、オキサロ酢酸、3−オキソグルタン酸、4
−オキソヘプタン二酸、安息香酸、トルイル酸、エチル
安息香酸、p−イソプロピル安息香酸、2,3−ジメチ
ル安息香酸、2,4−ジメチル安息香酸、2,5−ジメ
チル安息香酸、3,5−ジメチル安息香酸、2,4,5
−トリメチル安息香酸、フタル酸、イソフタル酸、テレ
フタル酸、5−メチルイソフタル酸、1,2,3−ベン
ゼントリカルボン酸、1,2,4−ベンゼントリカルボ
ン酸、1,3,5−ベンゼントリカルボン酸、1,2,
3,4−ベンゼンテトラカルボン酸、1,2,3,5−
ベンゼンテトラカルボン酸、1,2,4,5−ベンゼン
テトラカルボン酸、ベンゼンペンタカルボン酸、ベンゼ
ンヘキサカルボン酸、フルオロ安息香酸、クロロ安息香
酸、ジクロロ安息香酸、トリクロロ安息香酸、ブロモ安
息香酸、ジブロモ安息香酸、ヨード安息香酸、クロロフ
タル酸、ジクロロフタル酸、テトラクロロフタル酸、ニ
トロソ安息香酸、o−ニトロ安息香酸、p−ニトロ安息
香酸、2,4−ジニトロ安息香酸、2,4,6−トリニ
トロ安息香酸、3−ニトロ安息香酸、5−ニトロイソフ
タル酸、2−ニトロテレフタル酸、p−ヒドロキシ安息
香酸、サリチル酸、5−クロロサリチル酸、3,5−ジ
クロロサリチル酸、3−ニトロサリチル酸、3,5−ジ
ニトロサリチル酸、2,4−ジヒドロキシ安息香酸、
3,5−ジヒドロキシ安息香酸、2,6−ジヒドロキシ
安息香酸、3,4−ジヒドロキシ安息香酸、3,4,5
−トリヒドロキシ安息香酸、2,3,4−トリヒドロキ
シ安息香酸、2,4,6−トリヒドロキシ安息香酸、6
−ヒドロキシ−2−トルイン酸、2−ヒドロキシ−3−
トルイン酸、6−ヒドロキシ−3−トルイン酸、2−ヒ
ドロキシ−4−トルイン酸、2−ヒドロキシ−3−イソ
プロピル−6−メチル安息香酸、4−ヒドロキシ−5−
イソプロピル−2−メチル安息香酸、2,4−ジヒドロ
キシ−6−メチル安息香酸、2−ヒドロキシフタル酸、
4−ヒドロキシイソフタル酸、2−ヒドロキシテレフタ
ル酸、3,4−ジヒドロキシフタル酸、2,5−ジヒド
ロキシフタル酸、2−ヒドロキシ−1,3,5−ベンゼ
ントリカルボン酸、(ヒドロキシメチル)安息香酸、
(1−ヒドロキシ−1−メチルエチル)安息香酸、アニ
ス酸、バニリン酸、3−ヒドロキシ−4−メトキシ安息
香酸、3,4−ジメトキシ安息香酸、3,4−メチレン
ジオキシ安息香酸、3,4,5−トリメトキシ安息香
酸、3,4−ジメトキシフタル酸、o−フェノキシ安息
香酸、o−アセトキシ安息香酸、3−o−ガロイル没食
子酸、p−アセチル安息香酸、p−ベンゾイル安息香
酸、4,4´−カルボニル二安息香酸、p−アセトアミ
ド安息香酸、o−ベンゾアミド安息香酸、フタルアニル
酸、フェニル酢酸、2−フェニルプロピオン酸、3−フ
ェニルプロピオン酸、4−フェニル酪酸、p−ヒドロキ
シフェニル酢酸、2,5−ジヒドロキシフェニル酢酸、
3−(o−ヒドロキシフェニル)プロピオン酸、2,3
−ジブロモ−フェニルプロピオン酸、α−ヒドロキシフ
ェニル酢酸、2−ヒドロキシ−2−フェニルプロピオン
酸、2−ヒドロキシ−3−フェニルプロピオン酸、3−
ヒドロキシ−2−フェニルプロピオン酸、3−ヒドロキ
シ−3−フェニルプロピオン酸、2,3−エポキシ−3
−フェニルプロピオン酸、フェニルコハク酸、o−カル
ボキシフェニル酢酸、1,2−ベンゼン二酢酸、フェニ
ルグリオキシル酸、o−カルボキシグリルオキシル酸、
フェニルピルビン酸、ベンゾイル酢酸、3−ベンゾイル
プロピオン酸、フェノキシ酢酸、ベンゾイルオキシ酢
酸、2−ベンゾイルオキシプロピオン酸、スクシンアニ
ル酸、カルバニル酸、オキサニル酸、o−カルボキシオ
キサニル酸、4−ビフェニルカルボン酸、2,2´−ビ
フェニルジカルボン酸、ベンジル安息香酸、ジフェニル
酢酸、α−ヒドロキシジフェニル酢酸、o−ベンズヒド
リン安息香酸、フェノールフタリン、トリフェニル酢
酸、ウビン酸、5−メチル−2−フランカルボン酸、2
−フランカルボン酸、フリル酸、パラコン酸、テレビン
酸、テルペニル酸、アコン酸、クマリン酸、コマン酸、
コメン酸、ケリドン酸、メコン酸等を挙げることができ
る。The resist for pattern formation allows carboxylic acid to be contained as a fourth component in addition to the components (a), (b1) and (b2). Such a carboxylic acid is blended to increase the dissolution rate in an alkaline aqueous solution and to reduce eaves generated on the pattern surface. The carboxylic acid is not particularly limited as long as it is uniformly mixed in the resist for pattern formation. Specifically, formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, 2-methylpropanoic acid, valeric acid, isovaleric acid, α-methylbutyric acid, trimethylacetic acid, hexanoic acid, 4-methylpentanoic acid, 2-methylbutanoic acid, 2, 2-dimethylbutanoic acid, heptanoic acid, octanoic acid, nonanoic acid, decanoic acid, undecanoic acid, dodecanoic acid, tetradecanoic acid, hexadecanoic acid, heptadecanoic acid, octadecanoic acid, eiconic acid, docosanoic acid, hexacosanoic acid, triaconic acid, oxalic acid , Malonic acid, succinic acid, glutanic acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, ascorbic acid, tridecanoic acid, methylmalonic acid, ethylmalonic acid, dimethylmalonic acid, methylsuccinic acid, 2,2- Dimethyl succinic acid, 2,3-dimethyl succinic acid, tetramethyl succinic acid, 1,2,2 - propane tricarboxylic acid, 1,2,3
-Propenetricarboxylic acid, 2,3-dimethylbutane-
1,2,3-trifluorocarboxylic acid, fluoroacetic acid, trifluoroacetic acid, chloroacetic acid, dichloroacetic acid, trichloroacetic acid, bromoacetic acid, iodoacetic acid, 2-chloropropionic acid, 3-chloropropionic acid, 2-bromopropionic acid, 3 -Bromopropionic acid, 2-iodopropionic acid, 2,3-dichloropropionic acid, chlorosuccinic acid,
Bromosuccinic acid, 2,3-dibromosuccinic acid, hydroxyacetic acid, lactic acid, 2-hydroxybutyric acid, 2-hydroxy-
2-methylpropanoic acid, 2-hydroxy-4-methylpentanoic acid, 3-hydroxy-3-pentanecarboxylic acid,
3-hydroxypropionic acid, 10-hydroxyoctanedecanoic acid, 3,3,3-trichloro-2-hydroxypropionic acid, 2- (lactoyloxy) propionic acid, glyceric acid, 8,9-dihydroxyoctadecanoic acid, tartronic acid , Malic acid, acetoxysuccinic acid, 2
-Hydroxy-2-methylbutanedioic acid, 3-hydroxypentanedioic acid, tartaric acid, ethyl d-bitartrate, tetrahydroxysuccinic acid, citric acid, 1,2-dihydroxy-1,1,2-ethane-tricarboxylic acid, ethoxy Acetic acid, 2,2′-oxydiacetic acid, 2,3-epoxypropionic acid, pyruvic acid, 2-oxobutyric acid, acetoacetic acid, 4
-Oxovaleric acid 9,10-dioxooctadecanoic acid, mesooxalic acid, oxaloacetic acid, 3-oxoglutanic acid,
-Oxoheptanedioic acid, benzoic acid, toluic acid, ethylbenzoic acid, p-isopropylbenzoic acid, 2,3-dimethylbenzoic acid, 2,4-dimethylbenzoic acid, 2,5-dimethylbenzoic acid, 3,5- Dimethylbenzoic acid, 2,4,5
-Trimethylbenzoic acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, 5-methylisophthalic acid, 1,2,3-benzenetricarboxylic acid, 1,2,4-benzenetricarboxylic acid, 1,3,5-benzenetricarboxylic acid, 1,2,
3,4-benzenetetracarboxylic acid, 1,2,3,5-
Benzenetetracarboxylic acid, 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic acid, benzenepentacarboxylic acid, benzenehexacarboxylic acid, fluorobenzoic acid, chlorobenzoic acid, dichlorobenzoic acid, trichlorobenzoic acid, bromobenzoic acid, dibromobenzoic acid Acid, iodobenzoic acid, chlorophthalic acid, dichlorophthalic acid, tetrachlorophthalic acid, nitrosobenzoic acid, o-nitrobenzoic acid, p-nitrobenzoic acid, 2,4-dinitrobenzoic acid, 2,4,6-trinitrobenzoic acid Acid, 3-nitrobenzoic acid, 5-nitroisophthalic acid, 2-nitroterephthalic acid, p-hydroxybenzoic acid, salicylic acid, 5-chlorosalicylic acid, 3,5-dichlorosalicylic acid, 3-nitrosalicylic acid, 3,5-dinitro Salicylic acid, 2,4-dihydroxybenzoic acid,
3,5-dihydroxybenzoic acid, 2,6-dihydroxybenzoic acid, 3,4-dihydroxybenzoic acid, 3,4,5
-Trihydroxybenzoic acid, 2,3,4-trihydroxybenzoic acid, 2,4,6-trihydroxybenzoic acid, 6
-Hydroxy-2-toluic acid, 2-hydroxy-3-
Toluic acid, 6-hydroxy-3-toluic acid, 2-hydroxy-4-toluic acid, 2-hydroxy-3-isopropyl-6-methylbenzoic acid, 4-hydroxy-5
Isopropyl-2-methylbenzoic acid, 2,4-dihydroxy-6-methylbenzoic acid, 2-hydroxyphthalic acid,
4-hydroxyisophthalic acid, 2-hydroxyterephthalic acid, 3,4-dihydroxyphthalic acid, 2,5-dihydroxyphthalic acid, 2-hydroxy-1,3,5-benzenetricarboxylic acid, (hydroxymethyl) benzoic acid,
(1-hydroxy-1-methylethyl) benzoic acid, anisic acid, vanillic acid, 3-hydroxy-4-methoxybenzoic acid, 3,4-dimethoxybenzoic acid, 3,4-methylenedioxybenzoic acid, 3,4 2,5-trimethoxybenzoic acid, 3,4-dimethoxyphthalic acid, o-phenoxybenzoic acid, o-acetoxybenzoic acid, 3-o-galloyl gallic acid, p-acetylbenzoic acid, p-benzoylbenzoic acid, 4,4 '-Carbonyldibenzoic acid, p-acetamidobenzoic acid, o-benzoamidobenzoic acid, phthalanilic acid, phenylacetic acid, 2-phenylpropionic acid, 3-phenylpropionic acid, 4-phenylbutyric acid, p-hydroxyphenylacetic acid, 2, 5-dihydroxyphenylacetic acid,
3- (o-hydroxyphenyl) propionic acid, 2,3
-Dibromo-phenylpropionic acid, α-hydroxyphenylacetic acid, 2-hydroxy-2-phenylpropionic acid, 2-hydroxy-3-phenylpropionic acid, 3-
Hydroxy-2-phenylpropionic acid, 3-hydroxy-3-phenylpropionic acid, 2,3-epoxy-3
-Phenylpropionic acid, phenylsuccinic acid, o-carboxyphenylacetic acid, 1,2-benzenediacetic acid, phenylglyoxylic acid, o-carboxyglyoxylic acid,
Phenylpyruvic acid, benzoylacetic acid, 3-benzoylpropionic acid, phenoxyacetic acid, benzoyloxyacetic acid, 2-benzoyloxypropionic acid, succinanilic acid, carbanilic acid, oxanilic acid, o-carboxyoxanilic acid, 4-biphenylcarboxylic acid, , 2'-biphenyldicarboxylic acid, benzylbenzoic acid, diphenylacetic acid, α-hydroxydiphenylacetic acid, o-benzhydrinbenzoic acid, phenolphthalein, triphenylacetic acid, uvic acid, 5-methyl-2-furancarboxylic acid,
-Furancarboxylic acid, furic acid, paraconic acid, terenic acid, terpenylic acid, aconic acid, coumaric acid, comonic acid,
Comenic acid, kelidonic acid, meconic acid and the like can be mentioned.
【0033】前記カルボン酸は、パターン形成用レジス
トの全固形成分中に0.5〜20重量%、より好ましく
は1〜10重量%含まれることが望ましい。これは、次
のような理由によるものである。前記カルボン酸の配合
量を0.5重量%未満にすると、レジスト膜の形成、露
光、現像後におけるパターン形状を改善することが困難
になる。一方、前記カルボン酸の配合量が20重量%を
超えるとレジスト膜の形成、露光後の現像処理に際して
露光部と未露光部の溶解速度差が小さくなり解像度が低
下する恐れがある。The carboxylic acid is desirably contained at 0.5 to 20% by weight, more preferably 1 to 10% by weight, in all solid components of the resist for pattern formation. This is for the following reason. When the amount of the carboxylic acid is less than 0.5% by weight, it becomes difficult to improve the pattern shape after formation, exposure and development of a resist film. On the other hand, if the amount of the carboxylic acid is more than 20% by weight, the difference in dissolution rate between the exposed and unexposed portions becomes small during the formation of the resist film and the development after the exposure, which may lower the resolution.
【0034】また、前記パターン形成用レジストは前記
(a)、(b1)、(b2)成分の他にさらにアルカリ
可溶性重合体を第5成分として含むことを許容する。The resist for forming a pattern is allowed to further contain an alkali-soluble polymer as a fifth component in addition to the components (a), (b1) and (b2).
【0035】前記アルカリ可溶性重合体としては、ヒド
ロキシ基が導入されたアリール基またはカルボキシ基を
含む樹脂が望ましい。具体的には、フェノ―ルノボラッ
ク樹脂、クレゾールノボラック樹脂、キシレゾールノボ
ラック樹脂、ビニルフェノール樹脂、イソプロペニルフ
ェノール樹脂、ビニルフェノールとアクリル酸、メタク
リル酸誘導体、アクリロニトリル、スチレン誘導体など
との共重合体、イソプロペニルフェノールとアクリル
酸、メタクリル酸誘導体、アクリロニトリル、スチレン
誘導体などとの共重合体、スチレン誘導体とアクリル樹
脂、メタクリル樹脂、アクリル酸、メタクリル酸、マレ
イン酸、無水マレイン酸、アクリロニトリルなどとの共
重合体、またはこれらのポリマーにケイ素を含む化合物
等を挙げることができる。ただし、ドライエッチングの
際の耐性の点から、芳香環を含む樹脂が好ましく、例え
ばフェノ―ルノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹
脂などが挙げられる。具体的なアルカリ可溶性重合体を
下記表6、表7、表8に列挙する。また、酸化により生
じた前記フェノール樹脂中のキノンを還元し、透明性を
向上したものを用いることができる。As the alkali-soluble polymer, a resin containing an aryl group or a carboxy group into which a hydroxy group has been introduced is desirable. Specifically, phenol novolak resin, cresol novolak resin, xylesol novolak resin, vinyl phenol resin, isopropenyl phenol resin, copolymers of vinyl phenol with acrylic acid, methacrylic acid derivative, acrylonitrile, styrene derivative, etc. Copolymer of propenylphenol with acrylic acid, methacrylic acid derivative, acrylonitrile, styrene derivative, etc., copolymer of styrene derivative with acrylic resin, methacrylic resin, acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, maleic anhydride, acrylonitrile, etc. Or a compound containing silicon in these polymers. However, from the viewpoint of resistance during dry etching, a resin containing an aromatic ring is preferable, and examples thereof include a phenol novolak resin and a cresol novolak resin. Specific alkali-soluble polymers are listed in Tables 6, 7, and 8 below. Further, quinone in the phenol resin generated by the oxidation may be reduced to improve the transparency.
【0036】[0036]
【表6】 [Table 6]
【0037】[0037]
【表7】 [Table 7]
【0038】[0038]
【表8】 [Table 8]
【0039】前記アルカリ可溶性重合体は、前記酸によ
り分解する置換基を有する化合物と前記アルカリ可溶性
重合体の合計量を100重量部とした時、90重量部以
下、より好ましくは80重量部以下配合することが望ま
しい。この理由は、前記アルカリ可溶性重合体の配合量
が90重量部を超えると露光部と未露光部との溶解速度
の差が小さく、解像性が低下する恐れがあるからであ
る。When the total amount of the compound having a substituent which is decomposed by an acid and the alkali-soluble polymer is 100 parts by weight, the alkali-soluble polymer is 90 parts by weight or less, more preferably 80 parts by weight or less. It is desirable to do. The reason for this is that if the blending amount of the alkali-soluble polymer exceeds 90 parts by weight, the difference in dissolution rate between the exposed and unexposed parts is small, and the resolution may be reduced.
【0040】さらに、前記パターン形成用レジストは前
記(a)、(b1)、(b2)成分、前記カルボン酸、
前記アルカリ可溶性重合体の他に、必要に応じて増感
剤、染料、界面活性剤、溶解抑止剤を含むことを許容す
る。Further, the resist for pattern formation comprises the components (a), (b1) and (b2), the carboxylic acid,
In addition to the alkali-soluble polymer, a sensitizer, a dye, a surfactant, and a dissolution inhibitor may be contained as necessary.
【0041】前記パターン形成用レジストは、前記
(a)、(b1)、(b2)成分、および必要に応じて
配合される前記カルボン酸、アルカリ可溶性重合体等を
有機溶剤に溶解し、濾過することにより調製される。か
かる有機溶剤としては、例えばシクロヘキサノン、アセ
トン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等
のケトン系溶剤、メチルセロソルブ、メチルセロソルブ
アセテ―ト、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセ
テ―ト、ブチルセロソルブ、ブチルセロソルブアセテ―
ト等のセロソルブ系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢
酸イソアミル、乳酸エチル、乳酸メチル等のエステル系
溶剤、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムア
ミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド等
を挙げることができる。これらの溶剤は、単独で使用し
ても、混合物の形で使用してもよい。但し、これらにキ
シレン、トルエン又はイソプロピルアルコール等の脂肪
族アルコールを適量含んでいてもよい。The resist for pattern formation is prepared by dissolving the components (a), (b1), and (b2), and the carboxylic acid, alkali-soluble polymer, and the like blended as necessary, in an organic solvent, and filtering. It is prepared by Examples of the organic solvent include ketone solvents such as cyclohexanone, acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone, methyl cellosolve, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve, ethyl cellosolve acetate, butyl cellosolve, and butyl cellosolve acetate.
And ester solvents such as ethyl acetate, butyl acetate, isoamyl acetate, ethyl lactate and methyl lactate, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide and the like. These solvents may be used alone or in the form of a mixture. However, these may contain an appropriate amount of an aliphatic alcohol such as xylene, toluene or isopropyl alcohol.
【0042】次に、本発明に係わるパターン形成方法を
説明する。Next, a pattern forming method according to the present invention will be described.
【0043】まず、基板上に前記パターン形成用レジス
トを回転塗布法やディピング法により塗布した後、15
0℃以下、好ましくは70〜120℃で乾燥してレジス
ト膜を形成する。ここに用いる基板としては、例えばシ
リコンウェハ、表面に各種の絶縁膜や電極、配線が形成
された段差を有するシリコンウェハ、ブランクマスク、
GaAs、AlGaAsなどのIII−V族化合物半導体
ウェハ等を挙げることができる。First, the resist for pattern formation is coated on a substrate by a spin coating method or a dipping method.
The resist film is formed by drying at 0 ° C. or lower, preferably 70 to 120 ° C. As the substrate used here, for example, a silicon wafer, a silicon wafer having steps on which various insulating films and electrodes, wirings are formed on the surface, a blank mask,
Examples include a III-V compound semiconductor wafer such as GaAs or AlGaAs.
【0044】次いで、前記レジスト膜に所望のパタ―ン
を有するマスクを通して紫外線(特にdeepUV)ま
たは電離放射線を選択的に照射してパターン露光を行な
う。この時、前記パターン形成用レジストからなるレジ
スト膜では、その中の(b1)および(b2)成分であ
る光照射によりそれぞれ強酸、弱酸を発生する化合物が
光照射により強酸、弱酸を発生し、この中の強酸は同レ
ジスト膜中の(A)成分である酸により分解する置換基
を有する化合物と反応する。前記紫外線としては、例え
ばKrF、ArF、XeF、XeClのようなエキシマ
レーザ、水銀ランプのi線、h線、g線等を用いること
ができる。前記電離放射線としては、例えば電子線、X
線等を用いることができる。前記パターン露光工程にお
いて、前記マスクを用いずに前記電子線を走査して前記
レジスト膜に直接パターン露光を行ってもよい。Next, pattern exposure is performed by selectively irradiating the resist film with ultraviolet rays (particularly deep UV) or ionizing radiation through a mask having a desired pattern. At this time, in the resist film made of the resist for pattern formation, a compound which generates a strong acid and a weak acid by light irradiation, which are the components (b1) and (b2) therein, generates a strong acid and a weak acid by light irradiation. The strong acid therein reacts with a compound having a substituent which is decomposed by the acid as the component (A) in the resist film. As the ultraviolet light, for example, an excimer laser such as KrF, ArF, XeF, or XeCl, or an i-line, an h-line, or a g-line of a mercury lamp can be used. Examples of the ionizing radiation include an electron beam, X
Lines or the like can be used. In the pattern exposure step, pattern exposure may be performed directly on the resist film by scanning the electron beam without using the mask.
【0045】次いで、前記パターン露光後のレジスト膜
を例えば70〜160℃、好ましくは80〜150℃で
加熱する。この時、前記レジスト膜中に発生した強酸と
同レジスト膜中の酸により分解する置換基を有する化合
物との反応が促進される。前記加熱工程における温度を
限定したのは、次のような理由によるものである。前記
温度を70℃未満にすると、前記光照射により酸を発生
する化合物からの酸と前記酸により分解する置換基を有
する化合物との反応を十分に行なわさせることができな
くなる。一方、前記温度が160℃を超えると前記レジ
スト膜の露光部および未露光部が分解したり、硬化して
しまうからである。Next, the resist film after the pattern exposure is heated at, for example, 70 to 160 ° C., preferably 80 to 150 ° C. At this time, the reaction between the strong acid generated in the resist film and the compound having a substituent decomposed by the acid in the resist film is promoted. The reason for limiting the temperature in the heating step is as follows. When the temperature is lower than 70 ° C., the reaction between the acid from the compound that generates an acid upon irradiation with light and the compound having a substituent that is decomposed by the acid cannot be sufficiently performed. On the other hand, if the temperature exceeds 160 ° C., the exposed portion and the unexposed portion of the resist film are decomposed or cured.
【0046】次いで、前記加熱処理後のレジスト膜を例
えばアルカリ水溶液で現像処理して所望のレジストパタ
ーンを形成する。ここに用いるアルカリ水溶液として
は、例えば水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、炭酸ナ
トリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウムな
どの無機アルカリ水溶液、テトラメチルアンモニウムヒ
ドロキシド水溶液、トリメチルヒドロキシエチルアンモ
ニウムヒドロキシド水溶液などの有機アルカリ水溶液、
又はこれらのアルコール、界面活性剤などを添加したも
の等を用いることができる。その後、水で前記現像液を
洗い流した後、基板を乾燥させる。Next, the resist film after the heat treatment is developed with, for example, an aqueous alkaline solution to form a desired resist pattern. Examples of the alkaline aqueous solution used here include an inorganic alkaline aqueous solution such as potassium hydroxide, sodium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, and sodium metasilicate; an organic aqueous solution such as an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution and an aqueous trimethylhydroxyethylammonium hydroxide solution. Alkaline aqueous solution,
Alternatively, those to which an alcohol, a surfactant, or the like is added can be used. Then, after the developer is washed away with water, the substrate is dried.
【0047】なお、本発明に係わるパターン形成方法に
おいて前記現像処理後に基板を徐々に加熱してレジスト
パターンの樹脂成分を架橋させるステップベークを行っ
たり、加熱しながらdeepUVを照射してレジストパ
ターンの樹脂成分を架橋させるdeepUVキュアを行
なうことを許容する。このような処理を施すことにより
パターンの耐熱性を向上することが可能になる。In the pattern forming method according to the present invention, after the development processing, the substrate is gradually heated to carry out a step bake for crosslinking the resin component of the resist pattern, or to irradiate deep UV while heating to cure the resin of the resist pattern. Allow deep UV curing to crosslink the components. By performing such processing, the heat resistance of the pattern can be improved.
【0048】また、本発明に係わるパターン形成方法に
おいて露光前または露光後に低濃度のアルカリ水溶液に
レジスト膜を浸漬し、ひきつづき現像処理を行なうこと
を許容する。このような処理を施すことによって、前記
レジスト膜の未露光部の溶解速度を低下させてレリーフ
像のコントラストを向上させることが可能になる。前記
処理に際し、前記アルカリ水溶液の代わりにトリメチル
アミン、トリエタノールアミン、ヘキサメチルシラザン
などのアミン類にレジスト膜を浸漬したり、これらのア
ミン類の蒸気に曝すことも可能である。また、前記基板
をアルカリ水溶液に曝した後、必要に応じて熱処理して
もよい。Further, in the pattern forming method according to the present invention, the resist film is allowed to be immersed in a low-concentration aqueous alkaline solution before or after the exposure and then subjected to the subsequent development processing. By performing such a process, the dissolution rate of the unexposed portion of the resist film can be reduced, and the contrast of the relief image can be improved. In the treatment, the resist film may be immersed in an amine such as trimethylamine, triethanolamine, hexamethylsilazane or the like instead of the alkaline aqueous solution, or may be exposed to the vapor of these amines. After exposing the substrate to an aqueous alkaline solution, heat treatment may be performed as necessary.
【0049】さらに、本発明に係わるパターン形成方法
においてパターン露光後に加熱しながらレジスト膜全面
に光照射するかぶり露光を行うことを許容する。このよ
うな処理を施すことによって、前記レジスト膜の未露光
部の溶解速度を遅くして解像性を向上させることが可能
になる。Further, in the pattern forming method according to the present invention, it is allowed to perform fog exposure by irradiating the entire surface of the resist film with heating while heating after the pattern exposure. By performing such a process, the dissolving speed of the unexposed portion of the resist film can be reduced to improve the resolution.
【0050】[0050]
【作用】本発明に係わるパターン形成用レジストによれ
ば、前記レジスト中の(b1)成分である光照射により
強酸を発生する化合物は未露光部で溶解抑止剤として働
く一方、光照射がなされる露光部では強酸を発生する。
前記レジスト中の(a)成分である前記一般式(I)で
表される酸により分解する置換基を有する化合物は、前
記(b1)成分から発生した強酸により分解されてカル
ボン酸を生じる。このため、アルカリ水溶液からなる現
像液に対して非常に溶解し易くなる。これに対し、従来
より用いられている多くの酸により分解する置換基を有
する化合物は、前記酸により分解してフェノールを生じ
る。その結果、前記一般式(I)で表される酸により分
解する置換基を有する化合物は、露光部の溶解速度が前
記酸によりフェノールを生じる化合物に比べて格段高い
ために露光部と未露光部の溶解速度比を大きくできる。
したがって、前記露光部を優先的に溶解、除去できるた
め、高感度および高解像度のパターン形成用レジストを
得ることができる。According to the resist for pattern formation according to the present invention, the compound (b1) in the resist, which is a compound which generates a strong acid upon irradiation with light, acts as a dissolution inhibitor in unexposed areas, and is irradiated with light. A strong acid is generated in the exposed part.
The compound having a substituent which is decomposed by the acid represented by the general formula (I), which is the component (a) in the resist, is decomposed by the strong acid generated from the component (b1) to generate a carboxylic acid. For this reason, it becomes very easy to dissolve in a developing solution composed of an alkaline aqueous solution. On the other hand, conventionally used compounds having a substituent that can be decomposed by many acids are decomposed by the acid to produce phenol. As a result, the compound having a substituent that is decomposed by an acid represented by the general formula (I) has a dissolution rate in an exposed portion that is much higher than that of a compound that produces phenol by the acid, and thus the exposed portion and the unexposed portion Can be increased.
Therefore, since the exposed portion can be preferentially dissolved and removed, a resist for pattern formation with high sensitivity and high resolution can be obtained.
【0051】また、従来の多くの化学増幅型のレジスト
は形成したパターンの表面に庇状の難溶化層が生成され
る。前記(b1)成分として、特にo−キノンジアジド
−4−スルホン酸エステル化合物を配合した本発明のパ
ターン形成用レジストは従来の化学増幅型レジストに比
べて庇が生じ難く、断面形状が矩形状をなす微細パター
ンの形成が可能になる。In many conventional chemically amplified resists, an oversolubilized insoluble layer is formed on the surface of the formed pattern. The resist for pattern formation of the present invention, in which an o-quinonediazide-4-sulfonic acid ester compound is particularly blended as the component (b1), is less prone to eaves than a conventional chemically amplified resist, and has a rectangular cross section. A fine pattern can be formed.
【0052】さらに、前記レジスト中の(b2)成分で
ある光照射により弱酸を発生する化合物は光照射により
弱酸を発生するが、前記(a)成分の分解に殆ど関与し
ないか、もしくは全く関与しない。ただし、現像液に対
して溶解し易くするため、レジストの溶解性を変化させ
る。その結果、前記(b2)成分を配合することによっ
て化学増幅型のレジストで問題となっているパターン上
部の庇状難溶化層の生成を低減し、断面形状が矩形状を
なす微細パターンを形成することができる。Further, the compound (b2) in the resist, which generates a weak acid upon irradiation with light, generates a weak acid upon irradiation with light, but has little or no relation to the decomposition of the component (a). . However, the solubility of the resist is changed to facilitate dissolution in the developer. As a result, by blending the component (b2), the formation of the eaves-shaped insoluble layer at the top of the pattern, which is a problem in the chemically amplified resist, is reduced, and a fine pattern having a rectangular cross section is formed. be able to.
【0053】さらに、本発明に係わるパターン形成用レ
ジストは従来のナフトキノンジアジドを含むポジ型レジ
ストで採用されたプロセス、例えば像のコントラストを
向上させるためのアルカリ処理、パターンの耐熱性を向
上させるためのステップベークやdeepUVキュアな
どを採用でき、これらを行うことによって露光、現像な
どの工程管理の許容性を大きくできる。Further, the resist for forming a pattern according to the present invention is a process used for a conventional positive resist containing naphthoquinonediazide, for example, an alkali treatment for improving image contrast, and a heat treatment for improving heat resistance of a pattern. Step baking, deep UV curing, and the like can be employed, and by performing these steps, the tolerance of process management such as exposure and development can be increased.
【0054】さらに、第4成分としてカルボン酸を配合
すれば、アルカリ現像液に対する溶解速度を高め、化学
増幅型のレジストで問題となっているパターン上部の庇
状難溶化層の生成を低減し、断面形状が矩形状をなす微
細パターンを再現性よく形成することができる。Further, if a carboxylic acid is blended as the fourth component, the dissolution rate in an alkali developing solution is increased, and the formation of an eaves-shaped insolubilized layer on the upper portion of the pattern, which is a problem in a chemically amplified resist, is reduced. A fine pattern having a rectangular cross section can be formed with good reproducibility.
【0055】さらに、第5成分としてアルカリ可溶性樹
脂を配合することによって、露光部のアルカリ現像液に
対する溶解性を制御できるため、感度、解像性を向上さ
せることができる。Further, by blending an alkali-soluble resin as the fifth component, the solubility of the exposed portion in an alkali developing solution can be controlled, so that sensitivity and resolution can be improved.
【0056】本発明に係わるパターン形成方法によれ
ば、前記パターン形成用レジストを用いて基板上にレジ
スト膜を形成し、パターン露光を行うことによって、前
述したように前記パターン形成用レジスト中の光照射に
より(b1)成分が強酸を発生し、この強酸は前記レジ
スト中の前記一般式(I)で表される酸により分解する
置換基を有する化合物と反応して該化合物を分解してカ
ルボン酸を発生する。かかるパターン露光後に所定の温
度で加熱処理することによって、前記反応がレジスト膜
の表面のみならずその厚さ方向(基板側)まで進行させ
ることができる。その結果、加熱処理後に現像処理を行
うことにより前記露光部の表面のみならず基板側に至る
領域を優先的に溶解、除去できるため、断面形状が矩形
状をなす微細パターンを形成できる。特に、(b2)成
分である光照射により弱酸を発生する化合物から発生し
た弱酸がアルカリ現像液に対する溶解速度を高める。そ
の結果、化学増幅型のレジストで問題となっているパタ
ーン上部の庇状難溶化層の生成を低減することができ
る。従って、半導体装置の製造における超微細加工工程
に好適なパターンを形成することができる。According to the method for forming a pattern according to the present invention, a resist film is formed on a substrate by using the resist for forming a pattern, and is subjected to pattern exposure. Upon irradiation, the component (b1) generates a strong acid, and the strong acid reacts with a compound having a substituent that is decomposed by the acid represented by the general formula (I) in the resist to decompose the compound to form a carboxylic acid. Occurs. By performing a heat treatment at a predetermined temperature after such pattern exposure, the reaction can proceed not only on the surface of the resist film but also in the thickness direction (substrate side). As a result, by performing the development process after the heat treatment, not only the surface of the exposed portion but also the region reaching the substrate side can be preferentially dissolved and removed, so that a fine pattern having a rectangular cross section can be formed. In particular, the weak acid generated from the compound that generates a weak acid upon irradiation with light, which is the component (b2), increases the dissolution rate in an alkali developer. As a result, it is possible to reduce the formation of the eaves-shaped hardly-solubilized layer above the pattern, which is a problem in the chemically amplified resist. Therefore, a pattern suitable for an ultra-fine processing step in the manufacture of a semiconductor device can be formed.
【0057】[0057]
【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail.
【0058】(酸で分解する化合物の合成例)まず、窒
素置換した四つ口フラスコ中、ポリビニルフェノール
(丸善石油化学社製;PHM−C)50gを200ml
のアセトンに溶解し、この溶液に17.63gの炭酸カ
リウムと8.48gのヨウ化カリウムと24.38gの
tert−ブチルブロモアセテートを添加し、撹拌しな
がら7時間リフラックスさせた。つづいて、不溶分を濾
過によって除去した後、アセトンを留去し、150ml
のエタノールに溶解した。この溶液を1.5lの水中に
滴下し、ポリマーを析出させた。濾取したポリマーを更
に300mlの水で5回洗浄した後、12時間風乾し
た。再度、220mlのエタノールに溶解し、同様な操
作により再沈、精製を行った後、50℃の真空乾燥器で
24時間乾燥させて52.0gのポリマーを得た。この
ポリマーは、 1H−NMRスペクトルの測定結果から、
ポリビニルフェノール中のヒドロキシ基のうち35%が
tert−ブトキシカルボニルメチルエーテルに変化し
ていることがわかった。かかるポリマー(酸で分解する
置換基を有する化合物)を以下Ba−35と称す。(Synthesis Example of Compound Decomposed by Acid) First, 200 g of 50 g of polyvinyl phenol (manufactured by Maruzen Petrochemical Co .; PHM-C) was placed in a nitrogen-substituted four-necked flask.
Was dissolved in acetone, and 17.63 g of potassium carbonate, 8.48 g of potassium iodide and 24.38 g of tert-butyl bromoacetate were added to the solution, and the mixture was refluxed for 7 hours while stirring. Subsequently, after removing insoluble matter by filtration, acetone was distilled off, and 150 ml
In ethanol. This solution was dropped into 1.5 l of water to precipitate a polymer. The polymer collected by filtration was further washed five times with 300 ml of water, and then air-dried for 12 hours. It was again dissolved in 220 ml of ethanol, reprecipitated and purified by the same operation, and dried in a vacuum dryer at 50 ° C. for 24 hours to obtain 52.0 g of a polymer. From the measurement results of the 1 H-NMR spectrum,
It was found that 35% of the hydroxy groups in the polyvinyl phenol were changed to tert-butoxycarbonyl methyl ether. Such a polymer (compound having an acid-decomposable substituent) is hereinafter referred to as Ba-35.
【0059】前述したのと同様な方法によりヒドロキシ
基の置換率の異なるポリマーを合成した。これらのポリ
マーを下記表9に示す。Polymers having different hydroxy group substitution rates were synthesized in the same manner as described above. These polymers are shown in Table 9 below.
【0060】[0060]
【表9】 [Table 9]
【0061】(レジストを構成する成分)本実施例にお
いて、光照射により強酸を発生する化合物を下記表1
0、光照射により弱酸を発生する化合物を下記表11に
それぞれ列挙する。(Components Constituting Resist) In this example, compounds which generate a strong acid upon irradiation with light are shown in Table 1 below.
Compounds that generate a weak acid upon irradiation with light are listed in Table 11 below.
【0062】[0062]
【表10】 [Table 10]
【0063】[0063]
【表11】 [Table 11]
【0064】(レジストの調製例1)前記表9に記載し
た酸で分解する置換基を有する化合物[Ba−20]
5.0gと、前記表10に記載した光照射により強酸を
発生する化合物[C−1]0.025gと、前記表11
に記載された光照射により弱酸を発生する化合物[D−
2]0.56gとを乳酸エチル16.7gに溶解し、
0.2μmのフィルタを用いて濾過することによりレジ
スト[RE−1]を調製した。(Preparation Example 1 of Resist) Compound [Ba-20] having an acid-decomposable substituent described in Table 9 above
5.0 g, 0.025 g of the compound [C-1] that generates a strong acid upon irradiation with light described in Table 10 above, and Table 11 above.
Compounds that generate a weak acid upon irradiation with light [D-
2] 0.56 g was dissolved in 16.7 g of ethyl lactate,
A resist [RE-1] was prepared by filtration using a 0.2 μm filter.
【0065】(レジストの調製例2〜9)前記表9に記
載した酸で分解する化合物と、前記表10に記載した光
照射により強酸を発生する化合物と、前記表11に記載
された光照射により弱酸を発生する化合物とアルカリ可
溶性重合体(配合されない場合もある)とを下記表1
2、表13に示す割合で配合し、同表12、表13に示
す種類、量の溶剤にて溶解させ、0.2μmのフィルタ
を用いて濾過することにより8種のレジストを調製し
た。なお、下記表12には前記調製例1のレジスト[R
E−1]の組成についても併記した。(Resist Preparation Examples 2 to 9) Compounds decomposed by an acid described in Table 9 above, compounds capable of generating a strong acid by light irradiation described in Table 10 above, and light irradiation described in Table 11 above Table 1 shows a compound which generates a weak acid by the treatment and an alkali-soluble polymer (which may not be blended).
2. Compounded at the ratios shown in Table 13, dissolved in solvents of the types and amounts shown in Tables 12 and 13, and filtered using a 0.2 μm filter to prepare eight types of resists. Table 12 below shows the resist [R
The composition of E-1] is also described.
【0066】[0066]
【表12】 [Table 12]
【0067】[0067]
【表13】 [Table 13]
【0068】(実施例1)前記表12に記載されたレジ
スト[RE−1]を、6インチのシリコンウェハ上にス
ピンコートし、95℃のホットプレート上で90秒間プ
リベークして厚さ1.0μmのレジスト膜を形成した。
つづいて、前記レジスト膜にKrFエキシマレ―ザステ
ッパ(NA0.45)でパターン露光を行った後、95
℃のホットプレートで90秒間ベークした。次いで、
1.19%濃度のTMAH水溶液に90秒間浸漬して現
像した後、水洗、乾燥してパターンを形成した。Example 1 The resist [RE-1] described in Table 12 was spin-coated on a 6-inch silicon wafer and prebaked on a 95 ° C. hot plate for 90 seconds to obtain a thickness of 1. A 0 μm resist film was formed.
Subsequently, after performing a pattern exposure on the resist film by using a KrF excimer laser stepper (NA 0.45), 95%
Baking was performed on a hot plate at 90 ° C. for 90 seconds. Then
After immersing in a 1.19% aqueous solution of TMAH for 90 seconds for development, it was washed with water and dried to form a pattern.
【0069】(実施例2〜8)前記表12、表13に記
載された複数のレジストを、6インチのシリコンウェハ
上にそれぞれスピンコートし、下記表14、表15に示
す条件でプリベークして厚さ1.0μmの8種のレジス
ト膜を形成した。つづいて、前記各レジスト膜に下記表
20、表21に示す条件でパターン露光、ベーク、現像
処理を施した後、水洗、乾燥して7種のパターンを形成
した。(Examples 2 to 8) A plurality of resists described in Tables 12 and 13 were spin-coated on a 6-inch silicon wafer, and prebaked under the conditions shown in Tables 14 and 15 below. Eight types of resist films having a thickness of 1.0 μm were formed. Subsequently, each of the resist films was subjected to pattern exposure, baking, and developing treatments under the conditions shown in Tables 20 and 21 below, followed by washing with water and drying to form seven types of patterns.
【0070】実施例1〜8で得られた各パターンについ
て、断面形状を走査型電子顕微鏡を用いてラインとスペ
ースの幅(解像度)を調べた。また、かかる解像度での
感度(露光量)を測定した。これらの結果を同表14、
表15に併記した。For each of the patterns obtained in Examples 1 to 8, the cross-sectional shape was examined for the width (resolution) of lines and spaces using a scanning electron microscope. Further, the sensitivity (exposure amount) at this resolution was measured. Table 14 shows the results.
Also shown in Table 15.
【0071】[0071]
【表14】 [Table 14]
【0072】[0072]
【表15】 [Table 15]
【0073】(実施例9)6インチのシリコンウェハ上
にポジ型レジスト(東京応化社製商品名;OFPR80
0)をスピンコートし、200℃のホットプレート上で
30分間加熱して厚さ2.0μmのポジ型レジスト膜を
形成した。つづいて、前記ポジ型レジスト膜上に前記表
13に記載されたレジスト[RE−9]をスピンコート
し、厚さ0.5μmのレジスト膜を形成した。ひきつづ
き、前記レジスト膜にi線ステッパ(NA0.50)を
用いて45mJ/cm2 の条件でパターン露光を行った
後、100℃のホットプレートで180秒間ベークし
た。この後、2.38%濃度のTMAH水溶液に40秒
間浸漬して現像した後、水洗、乾燥してパターンを形成
した。Example 9 A positive resist (trade name: OFPR80, manufactured by Tokyo Ohkasha Co., Ltd.) was formed on a 6-inch silicon wafer.
0) was spin-coated and heated on a hot plate at 200 ° C. for 30 minutes to form a positive resist film having a thickness of 2.0 μm. Subsequently, the resist [RE-9] described in Table 13 was spin-coated on the positive resist film to form a resist film having a thickness of 0.5 μm. Subsequently, the resist film was subjected to pattern exposure using an i-line stepper (NA 0.50) under the condition of 45 mJ / cm 2 , and baked on a hot plate at 100 ° C. for 180 seconds. Thereafter, the film was immersed in a 2.38% aqueous solution of TMAH for 40 seconds for development, washed with water and dried to form a pattern.
【0074】次いで、前記パターンが形成されたシリコ
ンウェハをドライエッチング装置(徳田製作所社製商品
名;HiRRIE)に設置し、O2 100sccm、圧
力6Pa、出力300Wの条件で前記パターンから露出
した前記ポジ型レジスト膜をエッチングした。Next, the silicon wafer on which the pattern was formed was set in a dry etching apparatus (trade name: HiRRIE, manufactured by Tokuda Seisakusho Co., Ltd.), and the positive electrode exposed from the pattern under the conditions of O 2 100 sccm, pressure 6 Pa, and output 300 W was used. The mold resist film was etched.
【0075】得られたパターンについて、断面形状を走
査型電子顕微鏡を用いて観察した。その結果、0.35
μmのラインとスペースの幅を有する急峻なパターンで
あることが確認された。The cross-sectional shape of the obtained pattern was observed using a scanning electron microscope. As a result, 0.35
It was confirmed that the pattern had a steep pattern having a line and space width of μm.
【0076】また、図1に示すようにシリコンウェハ1
上のパターン2の上部には庇状の難溶化層が全く生成さ
れず、良好なパターン形状を有することが確認された。Further, as shown in FIG.
No eaves-like hardly-solubilized layer was formed on the upper part of the pattern 2 at all, and it was confirmed that the pattern had a good pattern shape.
【0077】(比較例)酸で分解する化合物である下記
化4に示す構造式の[B−12]5gと、光照射により
酸を発生する化合物である前記表10の[C−2]0.
05gとをエチルセルソルブアセテート15gに溶解
し、0.2μmのフィルタを用いて濾過することにより
レジストを調製した。(Comparative Example) 5 g of [B-12] of the structural formula shown below, which is a compound decomposable by an acid, and [C-2] 0 of Table 10 which is a compound which generates an acid upon irradiation with light. .
05 g was dissolved in 15 g of ethyl cellosolve acetate, and filtered using a 0.2 μm filter to prepare a resist.
【0078】前記レジストを、6インチのシリコンウェ
ハ上にスピンコートし、90℃のホットプレート上で5
分間プリベークして厚さ1.0μmのパターン形成用レ
ジスト膜(レジスト膜)を形成した。つづいて、前記レ
ジスト膜にのKrFエキシマレーザステッパ(NA0.
42)でパターン露光を行った後、100℃のホットプ
レートで3分間ベークした。次いで、2.38%濃度の
TMAH水溶液に30秒間浸漬して現像した後、水洗、
乾燥してパターンを形成した。The resist was spin-coated on a 6-inch silicon wafer and dried on a 90 ° C. hot plate.
After prebaking for a minute, a resist film (resist film) for pattern formation having a thickness of 1.0 μm was formed. Subsequently, a KrF excimer laser stepper (NA0.
After performing pattern exposure in step 42), it was baked on a hot plate at 100 ° C. for 3 minutes. Then, after immersing in a 2.38% concentration TMAH aqueous solution for 30 seconds to develop, washing with water,
Dry to form a pattern.
【0079】得られたパターンの断面形状を走査型電子
顕微鏡を用いて観察したところ、25mJ/cm2 の露
光量で0.40μmのラインとスペースを有するパター
ンが解像度されていた。しかしながら、図2に示すよう
にシリコンウェハ1上のパターン2の上部には庇状の難
溶化層3が残存した。When the cross-sectional shape of the obtained pattern was observed using a scanning electron microscope, it was found that the pattern having lines and spaces of 0.40 μm was resolved at an exposure dose of 25 mJ / cm 2 . However, as shown in FIG. 2, an eaves-shaped hardly-solubilized layer 3 remained above the pattern 2 on the silicon wafer 1.
【0080】[0080]
【化4】 Embedded image
【0081】[0081]
【発明の効果】以上詳述した如く、本発明によれば紫外
線(特にdeepUV)、電離放射線に対して高感度で
かつ高解像性を有するパターン形成用レジストを提供で
きる。また、本発明のよれば断面が矩形状で微細なパタ
ーンを形成し得る方法を提供でき、ひいては半導体装置
の製造における超微細加工工程に有効に利用できる等顕
著な効果を奏する。As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide a resist for pattern formation having high sensitivity and high resolution to ultraviolet rays (particularly deep UV) and ionizing radiation. Further, according to the present invention, it is possible to provide a method capable of forming a fine pattern with a rectangular cross section, and it is possible to provide a remarkable effect such that the method can be effectively used in an ultrafine processing step in the manufacture of a semiconductor device.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】実施例10によりシリコンウェハ上に形成され
たパターンを示す断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a pattern formed on a silicon wafer according to a tenth embodiment.
【図2】比較例によりシリコンウェハ上に形成されたパ
ターンを示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a pattern formed on a silicon wafer according to a comparative example.
【符号の説明】 1…シリコンウェハ、2…パターン、3…難溶化層。[Description of Signs] 1 ... silicon wafer, 2 ... pattern, 3 ... hardly soluble layer.
フロントページの続き (72)発明者 仁木 博一 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝総合研究所内 (72)発明者 小林 嘉仁 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝総合研究所内 (72)発明者 親里 直彦 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝総合研究所内 (72)発明者 早瀬 修二 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝総合研究所内 (72)発明者 佐藤 一夫 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝総合研究所内 (72)発明者 宮村 雅隆 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝総合研究所内 (72)発明者 熊谷 明敏 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝総合研究所内Continuing from the front page (72) Inventor Hirokazu Niki 1 Toshiba-cho, Komukai-shi, Saitama-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Inside of Toshiba Research Institute, Ltd. Inside Toshiba Research Institute, Inc. (72) Inventor Naohiko Chisato 1 at Komukai Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Inside Toshiba Research Institute Inc. (72) Inventor Shuji Hayase Toshiba, Koyuki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa No. 1 town Toshiba Research Institute, Inc. (72) Inventor Kazuo Sato No. 1 Komukai Toshiba Research Center, Koyuki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture No. 1, Muko Toshiba, Toshiba Research Institute, Inc.
Claims (2)
化合物と、 (b1)光照射により強酸を発生する化合物と、 (b2)光照射により弱酸を発生する化合物とを含むこ
とを特徴とするパターン形成用レジスト。1. A method comprising: (a) a compound having a substituent capable of being decomposed by an acid; (b1) a compound generating a strong acid upon irradiation with light; and (b2) a compound generating a weak acid upon irradiation with light. Resist for pattern formation.
を基板に塗布し、所望のパターン露光を行い、さらに加
熱した後、現像することを特徴とするパターン形成方
法。2. A pattern forming method, comprising applying the pattern forming resist according to claim 1 to a substrate, performing desired pattern exposure, heating, and developing.
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