JP2003177536A - 化学増幅型ポジ型レジスト組成物 - Google Patents

化学増幅型ポジ型レジスト組成物

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JP2003177536A JP2001376908A JP2001376908A JP2003177536A JP 2003177536 A JP2003177536 A JP 2003177536A JP 2001376908 A JP2001376908 A JP 2001376908A JP 2001376908 A JP2001376908 A JP 2001376908A JP 2003177536 A JP2003177536 A JP 2003177536A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 下地基板からの反射光の影響を受けにくい化
学増幅型ポジ型レジスト組成物を提供する。 【解決手段】下記(A)〜(D)の4成分を含有するこ
とを特徴とする化学増幅型ポジ型レジスト組成物: (A)感放射線性酸発生剤、(B)それ自身はアルカリ
水溶液に不溶又は難溶であるが、酸の作用によりアルカ
リ水溶液に可溶となる樹脂、(C)塩基性化合物、
(D)下式(IV) 【化1】 (式中、R9、R10は、それぞれ独立に、水酸基、アル
キル基、アルコキシ基又はアルコキシカルボニル基で置
換されていてもよいアリール基を表す。R11〜R 16は、
それぞれ独立に、水素原子又はアルキル基を表す。)で
示されるような、波長300〜450nmの範囲の光に
対するモル吸光係数が100〜50000の範囲である
化合物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、紫外線(g線、i
線、エキシマレーザー等を含む)、電子線、X線又は放
射光のような高エネルギーの放射線によって作用するリ
ソグラフィー等に適したレジスト組成物であって、特に
g線、i線での露光に好適なレジスト組成物に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】半導体高集積回路又は液晶表示素子を製
造する際には、基板に塗布された感光性レジスト組成物
の膜を、紫外線、電子線、X線又は放射光のような高エ
ネルギー放射線で露光し、現像後、所定のレジストパタ
ーンを形成させるリソグラフィープロセスが一般的に用
いられる。そして、液晶表示素子の製造においては、特
に高感度且つ高解像度であることが望ましい。しかしな
がら、液晶表示素子を製造する際に用いられるノボラッ
ク樹脂及びナフトキノンジアジド系感光剤からなる従来
のレジスト組成物では、感度と解像度の双方を高めるこ
とが一般的に困難であり、感度を高めると解像度の低下
を招きやすいという問題点があった。
【0003】又、リソグラフィープロセスにおける露光
の際に、下地基板からの反射光の影響により、しばしば
寸法の面内均一性が悪化する等の問題点があった。これ
は、ノボラック樹脂とナフトキノンジアジド系感光剤か
らなるレジスト組成物を用いると、ナフトキノンジアジ
ド系感光剤がその露光波長であるg線(436nm)や
i線(365nm)付近に大きな吸収を有し、比較的解
決し易い。しかしながら、ナフトキノンジアジド系感光
剤を含まない化学増幅ポジ型レジスト等の場合は、レジ
スト膜の光吸収が小さく透明性が高いため、反射光によ
る影響を受けやすいという問題点があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、感度
及び解像度に優れ、下地基板からの反射光の影響を受け
難く、寸法変動の少ないレジストパターンを与えるよう
な化学増幅型ポジ型レジスト組成物を提供することにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、下記
(A)〜(D)の4成分を含有することを特徴とする化
学増幅型ポジ型レジスト組成物を提供するものである。 (A)感放射線性酸発生剤、(B)それ自身はアルカリ
水溶液に不溶又は難溶であるが、酸の作用によりアルカ
リ水溶液に可溶となる樹脂、(C)塩基性化合物、
(D)波長300〜450nmの範囲の光に対するモル
吸光係数が100〜50000の範囲である化合物。以
下、本発明を詳細に説明する。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明における樹脂成分(B)
は、それ自身はアルカリ水溶液に対して不溶又は難溶性
であるが、酸の作用により化学変化を起こしてアルカリ
水溶液に可溶性となる樹脂である。該樹脂は、フェノー
ル骨格を有する樹脂、又はアクリル酸骨格若しくはメタ
アクリル酸骨格を有する樹脂等のアルカリ可溶性樹脂
に、酸の作用により解裂し得る保護基を導入したもので
ある。アルカリ水溶液(現像液)に対して樹脂成分
(B)が溶解し難くなるような作用を有し、且つ酸に対
して不安定な保護基としては、例えばtert−ブチル、te
rt−ブトキシカルボニル又はtert−ブトキシカルボニル
メチルのような4級炭素が酸素原子に結合する基;テト
ラヒドロ−2−ピラニル、テトラヒドロ−2−フリル、
1−エトキシエチル、1−(2−メチルプロポキシ)エ
チル、1−(2−メトキシエトキシ)エチル、1−(2
−アセトキシエトキシ)エチル、1−〔2−(1−アダ
マンチルオキシ)エトキシ〕エチル又は1−〔2−(1
−アダマンタンカルボニルオキシ)エトキシ〕エチルの
ようなアセタール型の基;3−オキソシクロヘキシル、
4−メチルテトラヒドロ−2−ピロン−4−イル(メバ
ロニックラクトンから導かれる)、2−メチル−2−ア
ダマンチル又は2−エチル−2−アダマンチルのような
非芳香族環状化合物の残基等が挙げられる。これらの基
のうち、脱保護反応の活性化エネルギーが低く、ポスト
エキスポジャーベーク時の温度に対するレジストパター
ンの寸法依存性が小さいという観点からは、アセタール
型の基が好ましい。アセタール型の基の中でも、原料が
入手し易いという観点からは、1−エトキシエチル基、
1−エトキシプロピル基及び2−テトラヒドロピラニル
基が好ましい。樹脂成分(B)としては、1−エトキシ
エチル基1−エトキシプロピル基又は2−テトラヒドロ
ピラニル基により、フェノール性水酸基の一部を保護し
た構造を有する樹脂が好ましい。(B)成分としては、
例えば、ポリビニルフェノールの水酸基を1−エトキシ
エチル基、1−エトキシプロピル基若しくは2−テトラ
ヒドロピラニル基で保護した樹脂、又はノボラック樹脂
の水酸基を1−エトキシエチル基、1−エトキシプロピ
ル基若しくは2−テトラヒドロピラニル基で保護した樹
脂が好ましい。上記保護基がフェノール性水酸基の水素
又はカルボキシル基の水素に置換するが、これらの保護
基は、公知の保護基導入反応によって、フェノール性水
酸基又はカルボキシル基を有するアルカリ可溶性樹脂に
導入することができる。又、保護基を有する不飽和化合
物を一つのモノマーとする共重合によって、上記の樹脂
を得ることもできる。
【0007】本発明の化学増幅型ポジ型レジスト組成物
において、本発明の効果を損なわない範囲でアルカリ可
溶性樹脂をバインダー成分として含有することができ
る。含有してもよいアルカリ可溶性樹脂としては、ノボ
ラック樹脂等が挙げられる。ノボラック樹脂は、通常
は、フェノール系化合物とアルデヒドとを酸触媒の存在
下に縮合させて得られる。ノボラック樹脂の製造に用い
られるフェノール系化合物としては、例えば、フェノー
ル、o−、m−又はp−クレゾール、2,3−、2,5
−、3,4−又は3,5−キシレノール、2,3,5−
トリメチルフェノール、2−、3−又は4−tert−ブチ
ルフェノール、2−tert−ブチル−4−又は5−メチル
フェノール、2−、4−又は5−メチルレゾルシノー
ル、2−、3−又は4−メトキシフェノール、2,3
−、2,5−又は3,5−ジメトキシフェノール、2−
メトキシレゾルシノール、4−tert−ブチルカテコー
ル、2−、3−又は4−エチルフェノール、2,5−又
は3,5−ジエチルフェノール、2,3,5−トリエチ
ルフェノール、2−ナフトール、1,3−、1,5−又
は1,7−ジヒドロキシナフタレン、及びキシレノール
とヒドロキシベンズアルデヒドとの縮合により得られる
ポリヒドロキシトリフェニルメタン系化合物等が挙げら
れる。これらのフェノール系化合物は、それぞれ単独
で、又は2種以上組み合わせて用いることができる。
【0008】ノボラック樹脂の製造に用いられるアルデ
ヒドとしては、例えば、ホルムアルデヒド、アセトアル
デヒド、プロピオンアルデヒド、n−ブチルアルデヒ
ド、イソブチルアルデヒド、アクロレイン又はクロトン
アルデヒドのような脂肪族アルデヒド類;シクロヘキサ
ンアルデヒド、シクロペンタンアルデヒド、フルフラー
ル又はフリルアクロレインのような脂環式アルデヒド
類;ベンズアルデヒド、o−、m−若しくはp−メチル
ベンズアルデヒド、p−エチルベンズアルデヒド、2,
4−、2,5−、3,4−若しくは3,5−ジメチルベ
ンズアルデヒド又はo−、m−若しくはp−ヒドロキシ
ベンズアルデヒドのような芳香族アルデヒド類;フェニ
ルアセトアルデヒド又はケイ皮アルデヒドのような芳香
脂肪族アルデヒド類等が挙げられる。これらのアルデヒ
ド類も、それぞれ単独で、又は所望により2種以上組み
合わせて用いることができる。これらのアルデヒド類の
中では、工業的に入手しやすいことから、ホルムアルデ
ヒドが好ましく用いられる。
【0009】フェノール系化合物とアルデヒドとの縮合
に用いられる酸触媒の例としては、塩酸、硫酸、過塩素
酸又は燐酸のような無機酸;蟻酸、酢酸、蓚酸、トリク
ロロ酢酸又はp−トルエンスルホン酸のような有機酸;
酢酸亜鉛、塩化亜鉛又は酢酸マグネシウムのような二価
金属塩等が挙げられる。これらの酸触媒も、それぞれ単
独で、又は2種以上組み合わせて用いることができる。
縮合反応は、常法に従って行うことができ、例えば、6
0〜120℃の範囲の温度で2〜30時間程度行われ
る。
【0010】縮合により得られるノボラック樹脂は、例
えば、分別などの操作を施して低分子量分を除去し、分
子量分布を狭くして高分子量成分主体となるようにして
おいてもよい。ノボラック樹脂は安価であるので、レジ
ストのコストを下げることができる。
【0011】本発明の化学増幅型ポジ型レジスト組成物
における感放射線性酸発生剤(A)は、その物質自体
に、又はその物質を含むレジスト組成物に、光や電子線
等の放射線を作用させることにより、その物質が分解し
て酸を発生するものである。酸発生剤から発生する酸が
樹脂成分(B)に作用して、該樹脂成分中に存在する酸
に不安定な基を解裂させることになる。
【0012】好ましい感放射線性酸発生剤(A)として
は、436nm(g線)及び365nm(i線)付近に
大きな吸収を持つ下式(I)
【0013】
【化6】
【0014】(式中、R1〜R3はそれぞれ独立に水素原
子又は炭化水素基を表し、R4は炭化水素基を表す。但
し、R1〜R4で表される炭化水素基は水酸基、ニトロ
基、シアノ基、アルキルアミノ基、N,N’−ジアルキ
ルアミノ基、アルコキシ基、シクロアルキルオキシ基、
アリールオキシ基、アルキルカルボニル基、シクロアル
キルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルキルカ
ルボニルオキシ基、シクロアルキルカルボニルオキシ
基、アリールカルボニルオキシ基、アルコキシカルボニ
ル基、シクロアルキルオキシカルボニル基、アリールオ
キシカルボニル基又はハロゲン原子で置換されていても
よい。又、上記炭化水素基における炭素原子は酸素原子
と共にカルボニル基を形成してもよい。)で示される化
合物等が挙げられる。上式(I)におけるR1で表され
る炭化水素基としては、炭素数6〜18のアリール基等
が好ましい。式(I)におけるR2及びR3としては、水
素原子又は炭素数1〜12のアルキル基等が好ましい。
又、R4で表される炭化水素基としては、炭素数1〜1
2のアルキル基若しくは炭素数6〜18のアリール基等
が好ましい。R1〜R4がハロゲン原子で置換されていて
もよい炭化水素基である場合、ハロゲン原子としては、
フッ素原子、塩素原子及び臭素原子等が挙げられる。
【0015】式(I)で示される化合物としては、例え
ば、式(I)におけるR1が2−メチルフェニル基、R2
及びR3が水素原子、R4がn−プロピル基、n−ブチル
基、n−オクチル基、トルイル基、2,4,6−トリメ
チルフェニル基、2,4,6−トリイソプロピルフェニ
ル基、4−ドデシルフェニル基、4−メトキシフェニル
基、2−ナフチル基、ベンジル基又は下式(II)
【0016】
【化7】
【0017】で表される基(但し、R1〜R4で表される
基は、水酸基、アルコキシル基、ニトロ基、アルキルカ
ルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、シク
ロアルキルカルボニルオキシ基又はハロゲン原子で置換
されていてもよい。)である化合物等が挙げられる。
【0018】本発明の化学増幅型ポジ型レジスト組成物
においては、式(I)で示される化合物以外の感放射線
性酸発生剤を併用してもよい。該感放射線性酸発生剤と
しては、例えばオニウム塩化合物、s−トリアジン系の
有機ハロゲン化合物、スルホン化合物及びスルホネート
化合物等が挙げられる。式(I)で示される化合物と併
用される感放射線性酸発生剤としては、例えば、次のよ
うな化合物を挙げることができる。
【0019】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、4−メトキシフェニルフェニルヨー
ドニウム ヘキサフルオロアンチモネート、4−メトキ
シフェニ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、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨー
ドニウム テトラフルオロボレート、ビス(4−tert−
ブチルフェニル)ヨードニウム ヘキサフルオロホスフ
ェート、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウ
ム ヘキサフルオロアンチモネート、ビス(4−tert−
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、
【0020】トリフェニルスルホニウム ヘキサフルオ
ロホスフェート、トリフェニルスルホニウム ヘキサフ
ルオロアンチモネート、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、4−メチルフェニルジ
フェニルスルホニウム パーフルオロブタンスルホネー
ト、4−メチルフェニルジフェニルスルホニウム パー
フルオロオクタンンスルホネート、4−メトキシフェニ
ルジフェニルスルホニウム ヘキサフルオロアンチモネ
ート、4−メトキシフェニルジ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、p−トリルジフェニ
ルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、2,
4,6−トリメチルフェニルジ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、4−tert−ブチルフ
ェニルジ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、4−フェニルチオフェニルジフェニルスル
ホニウム ヘキサフルオロホスフェート、4−フェニル
チオフェニルジフェニルスルホニウム ヘキサフルオロ
アンチモネート、1−(2−ナフトイルメチル)チオラ
ニウム ヘキサフルオロアンチモネート、1−(2−ナ
フトイルメチル)チオラニウム トリフルオロメタンス
ルホネート、4−ヒドロキシ−1−ナフチルジメチルス
ルホニウム ヘキサフルオロアンチモネート、4−ヒド
ロキシ−1−ナフチルジメチルスルホニウム トリフル
オロメタンスルホネート、
【0021】2−メチル−4,6−ビス(トリクロロメ
チル)−1,3,5−トリアジン、2,4,6−トリス
(トリクロロメチル)−1,3,5−トリアジン、2−
フェニル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−1,3,
5−トリアジン、2−(4−クロロフェニル)−4,6
−ビス(トリクロロメチル)−1,3,5−トリアジ
ン、2−(4−メトキシフェニル)−4,6−ビス(ト
リクロロメチル)−1,3,5−トリアジン、2−(4
−メトキシ−1−ナフチル)−4,6−ビス(トリクロ
ロメチル)−1,3,5−トリアジン、2−(ベンゾ
[d][1,3]ジオキソラン−5−イル)−4,6−
ビス(トリクロロメチル)−1,3,5−トリアジン、
2−(4−メトキシスチリル)−4,6−ビス(トリク
ロロメチル)−1,3,5−トリアジン、2−(3,
4,5−トリメトキシスチリル)−4,6−ビス(トリ
クロロメチル)−1,3,5−トリアジン、2−(3,
4−ジメトキシスチリル)−4,6−ビス(トリクロロ
メチル)−1,3,5−トリアジン、2−(2,4−ジ
メトキシスチリル)−4,6−ビス(トリクロロメチ
ル)−1,3,5−トリアジン、2−(2−メトキシス
チリル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−1,3,
5−トリアジン、2−(4−ブトキシスチリル)−4,
6−ビス(トリクロロメチル)−1,3,5−トリアジ
ン、2−(4−ペンチルオキシスチリル)−4,6−ビ
ス(トリクロロメチル)−1,3,5−トリアジン、
【0022】1−ベンゾイル−1−フェニルメチル p
−トルエンスルホネート(通称ベンゾイントシレー
ト)、2−ベンゾイル−2−ヒドロキシ−2−フェニル
エチルp−トルエンスルホネート(通称α−メチロール
ベンゾイントシレート)、1,2,3−ベンゼントリイ
ル トリスメタンスルホネート、2,6−ジニトロベン
ジル p−トルエンスルホネート、2−ニトロベンジル
p−トルエンスルホネート、4−ニトロベンジル p
−トルエンスルホネート、
【0023】ジフェニル ジスルホン、ジ−p−トリル
ジスルホン、ビス(フェニルスルホニル)ジアゾメタ
ン、ビス(4−クロロフェニルスルホニル)ジアゾメタ
ン、ビス(p−トリルスルホニル)ジアゾメタン、ビス
(4−tert−ブチルフェニルスルホニル)ジアゾメタ
ン、ビス(2,4−キシリルスルホニル)ジアゾメタ
ン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、
(ベンゾイル)(フェニルスルホニル)ジアゾメタン、
【0024】N−(フェニルスルホニルオキシ)スクシ
ンイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキ
シ)スクシンイミド、N−(トリフルオロメチルスルホ
ニルオキシ)フタルイミド、N−(トリフルオロメチル
スルホニルオキシ)−5−ノルボルネン−2,3−ジカ
ルボキシイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニル
オキシ)ナフタルイミド、N−(10−カンファースル
ホニルオキシ)ナフタルイミド、
【0025】4−メトキシ−α−[[[(4−メチルフ
ェニル)スルホニル]オキシ]イミノ]ベンゼンアセト
ニトリル等が挙げられる。
【0026】本発明の化学増幅型ポジ型レジスト組成物
における塩基性化合物(C)としては、下式(III)
【0027】
【化8】
【0028】(式中、R5〜R8はそれぞれ独立に炭化水
素基を表すか、又はR6及びR7が炭化水素基を表し、R
5及びR8はそれらが結合する窒素原子と一緒になって複
素環基を形成してもよい。ここで、R5〜R8で表される
炭化水素基は水酸基、ニトロ基、シアノ基、アルキルア
ミノ基、N,N’−ジアルキルアミノ基、アルコキシ
基、シクロアルキルオキシ基、アリールオキシ基、アル
キルカルボニル基、シクロアルキルカルボニル基、アリ
ールカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、シク
ロアルキルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオ
キシ基、アルコキシカルボニル基、シクロアルキルオキ
シカルボニル基、アリールオキシカルボニル基又はハロ
ゲン原子で置換されていてもよい。又、上記炭化水素基
における炭素原子は酸素原子と共にカルボニル基を形成
してもよい。)で示されるアンモニウム塩等が挙げられ
る。上式(III)におけるR5〜R8で表される炭化水素
基としては、それぞれ独立に、メチル基、エチル基、n
−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブ
チル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘ
キシル基、シクロヘキシル基、n−オクチル基、2−ヒ
ドロキシエチル基、フェニル基又は3−(トリフルオロ
メチル)フェニル基等が挙げられる。
【0029】本発明の化学増幅型ポジ型レジスト組成物
には、本発明の効果を損なわない範囲で、含窒素塩基性
有機化合物等の他の有機塩基化合物をクェンチャーとし
て配合してもよい。該有機塩基化合物としては下記アミ
ン類を挙げることができる。
【0030】
【化9】
【0031】[式中、R21及びR22は、それぞれ独立
に、水素原子、好ましくは炭素数1〜6のアルキル基、
好ましくは炭素数5〜10のシクロアルキル基、又は好
ましくは炭素数6〜10のアリール基を表す。該アルキ
ル基、シクロアルキル基又はアリール基は、それぞれ独
立に、水酸基、アミノ基又は炭素数1〜6のアルコキシ
基で置換されていてもよい。更に上記のアミノ基は炭素
数1〜4のアルキル基で置換されていてもよい。R23
24及びR25は、それぞれ独立に、水素原子、好ましく
は炭素数1〜6のアルキル基、好ましくは炭素数5〜1
0のシクロアルキル基、好ましくは炭素数6〜10のア
リール基、又は好ましくは炭素数1〜6のアルコキシ基
を表す。該アルキル基、シクロアルキル基、アリール基
又はアルコキシ基は、それぞれ独立に、水酸基、アミノ
基又は炭素数1〜6のアルコキシ基で置換されていても
よい。更に上記アミノ基は炭素数1〜4のアルキル基で
置換されていてもよい。R26は、好ましくは炭素数1〜
6のアルキル基、又は好ましくは炭素数5〜10のシク
ロアルキル基を表す。該アルキル基又はシクロアルキル
基は、それぞれ独立に水酸基、アミノ基又は炭素数1〜
6のアルコキシ基で置換されていてもよい。上記のアミ
ノ基は、炭素数1〜4のアルキル基で置換されていても
よい。Aは、好ましくは炭素数2〜6のアルキレン基、
カルボニル基、イミノ基、−S−基又は−S−S−基を
表す。又、R21〜R26におけるアルキル基及びアルコキ
シ基は、直鎖状でもよく、分岐状であってもよい。]
【0032】更には、特開平11−52575号公報記
載のピペリジン骨格を有するヒンダードアミン化合物を
クエンチャーとすることもできる。
【0033】波長300〜450nmの範囲の光に対す
るモル吸光係数は、好ましくは4000〜50000の
範囲であり、より好ましくは4000〜40000の範
囲である。ここで、ある波長の光が1リットル当りcモ
ルの物質を含む厚さ(光路長)bの容器を通過する間
に、吸収によってその強さがI0からIになったとき、
ランベルト−ベールの法則により次式 I=I0×10-bck で示される関係が成り立つが、モル吸光係数は上式にお
けるκで定義される値である(共立出版株式会社「化学
大辞典8」185頁、昭和59年3月15日縮刷版発行
を参照)。波長300〜450nmの範囲の光に対する
モル吸光係数が100〜50000の範囲である化合物
(D)としては、下式(IV)又は(V)で示される化
合物が好ましい。
【0034】
【化10】
【0035】(式中、R9、R10は、それぞれ独立に、
水素の一部又は全部が水酸基、アルキル基、アルコキシ
基若しくはアルコキシカルボニル基で置換されていても
よいアリール基を表す。R11〜R16は、それぞれ独立
に、水素原子又はアルキル基を表す。)
【0036】
【化11】
【0037】(式中、R17は、水素の一部又は全部が水
酸基、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニ
ル基若しくはN,N’−ジアルキルアミノ基で置換され
ていてもよいアリール基を表す。R18は水素原子又はア
ルキル基を表し、R19及びR20は、それぞれ独立に、水
素原子、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボ
ニル基、シアノ基又はベンゾイル基を表す。) 特に好ましい化合物としては、下記のものが挙げられ
る。
【0038】1,7−ビス−(3−メトキシ−4−ヒド
ロキシフェニル)−1,6−ヘプタジエン−3,5−ジ
オン(通称クルクミン)、1,7−ビス−(3−メトキ
シ−4−アセトキシフェニル)−1,6−ヘプタジエン
−3,5−ジオン、1−(3−メトキシ−4−ヒドロキ
シフェニル)−7−(3−メトキシ−4−アセトキシフ
ェニル)−1,6−ヘプタジエン−3,5−ジオン、
1,7−ビス−(3−メチル−4−ヒドロキシフェニ
ル)−1,6−ヘプタジエン−3,5−ジオン、 1,
7−ビス−(3−メチル−4−アセトキシフェニル)−
1,6−ヘプタジエン−3,5−ジオン、1−(3−メ
チル−4−ヒドロキシフェニル)−7−(3−メチル−
4−アセトキシフェニル)−1,6−ヘプタジエン−
3,5−ジオン、1,7−ビス−(3−メトキシ−4−
ヒドロキシフェニル)−1,2,6,7−テトラメチル
−1,6−ヘプタジエン−3,5−ジオン、1,7−ビ
ス−(3−メトキシ−4−アセトキシフェニル)−1,
2,6,7−テトラメチル−1,6−ヘプタジエン−
3,5−ジオン、1−(3−メトキシ−4−ヒドロキシ
フェニル)−7−(3−メトキシ−4−アセトキシフェ
ニル)−1,2,6,7−テトラメチル−1,6−ヘプ
タジエン−3,5−ジオン、1,7−ビス−(3−メト
キシ−4−ヒドロキシフェニル)−4,4−ジメチル−
1,6−ヘプタジエン−3,5−ジオン、1,7−ビス
−(3−メトキシ−4−アセトキシフェニル)−4,4
−ジメチル−1,6−ヘプタジエン−3,5−ジオン、
1−(3−メトキシ−4−ヒドロキシフェニル)−7−
(3−メトキシ−4−アセトキシフェニル)−4,4−
ジメチル−1,6−ヘプタジエン−3,5−ジオン、
【0039】α−シアノ桂皮酸メチル、α−シアノ桂皮
酸エチル、α−シアノ桂皮酸イソプロピル、α−シアノ
桂皮酸−n−ブチル、4−ヒドロキシ−α−シアノ桂皮
酸メチル、4−ヒドロキシ−α−シアノ桂皮酸エチル、
4−ヒドロキシ−α−シアノ桂皮酸イソプロピル、4−
ヒドロキシ−α−シアノ桂皮酸−n−ブチル、4−エト
キシ−α−シアノ桂皮酸メチル、4−エトキシ−α−シ
アノ桂皮酸エチル、4−エトキシ−α−シアノ桂皮酸イ
ソプロピル、4−エトキシ−α−シアノ桂皮酸−n−ブ
チル、2,4−ヒドロキシ−α−シアノ桂皮酸メチル、
2,4−ヒドロキシ−α−シアノ桂皮酸エチル、2,4
−ヒドロキシ−α−シアノ桂皮酸イソプロピル、2,4
−ヒドロキシ−α−シアノ桂皮酸−n−ブチル、3−メ
トキシ−4−ヒドロキシ−α−シアノ桂皮酸メチル、3
−メトキシ−4−ヒドロキシ−α−シアノ桂皮酸エチ
ル、3−メトキシ−4−ヒドロキシ−α−シアノ桂皮酸
イソプロピル、3−メトキシ−4−ヒドロキシ−α−シ
アノ桂皮酸−n−ブチル、4−(N,N’−ジエチルア
ミノ)−α−シアノ桂皮酸メチル、4−(N,N’−ジ
エチルアミノ)−α−シアノ桂皮酸エチル、4−(N,
N’−ジエチルアミノ)−α−シアノ桂皮酸イソプロピ
ル、4−(N,N’−ジエチルアミノ)−α−シアノ桂
皮酸−n−ブチル、4−ヒドロキシ−α−エトキシカル
ボニル桂皮酸メチル、4−ヒドロキシ−α−エトキシカ
ルボニル桂皮酸エチル、4−ヒドロキシ−α−エトキシ
カルボニル桂皮酸イソプロピル、4−ヒドロキシ−α−
エトキシカルボニル桂皮酸−n−ブチル、2,4−ジヒ
ドロキシ−α−エトキシカルボニル桂皮酸メチル、2,
4−ジヒドロキシ−α−エトキシカルボニル桂皮酸エチ
ル、2,4−ジヒドロキシ−α−エトキシカルボニル桂
皮酸イソプロピル、2,4−ジヒドロキシ−α−エトキ
シカルボニル桂皮酸−n−ブチル、3−メトキシ−4−
ヒドロキシ−α−メトキシカルボニル桂皮酸メチル、3
−メトキシ−4−ヒドロキシ−α−エトキシカルボニル
桂皮酸エチル、3−メトキシ−4−ヒドロキシ−α−エ
トキシカルボニル桂皮酸イソプロピル、3−メトキシ−
4−ヒドロキシ−α−エトキシカルボニル桂皮酸−n−
ブチル、2−ヒドロキシ−4−(N,N’−ジメチルア
ミノ)−α−エトキシカルボニル桂皮酸メチル、2−ヒ
ドロキシ−4−(N,N’−ジメチルアミノ)−α−エ
トキシカルボニル桂皮酸エチル、2−ヒドロキシ−4−
(N,N’−ジエチルアミノ)−α−エトキシカルボニ
ル桂皮酸メチル、2−アセトキシ−4−(N,N’−ジ
エチルアミノ)−α−エトキシカルボニル桂皮酸エチ
ル、1,1−ジシアノ−2−(4−ヒドロキシフェニ
ル)エチレン、1−シアノ−1−ベンゾイル−2−(3
−メトキシ−4−ヒドロキシフェニル)エチレン、1−
シアノ−1−メトキシカルボニル−2−(1−ナフチ
ル)エチレン、1−シアノ−1−エトキシカルボニル−
2−(1−ナフチル)エチレン、1−シアノ−1−メト
キシカルボニル−2−(2−ヒドロキシ−1−ナフチ
ル)エチレン、1−シアノ−1−エトキシカルボニル−
2−(2−ヒドロキシ−1−ナフチル)エチレン等。こ
れらは単独、もしくは2種類以上を組み合わせて用いる
ことができる。
【0040】本発明の化学増幅型ポジ型レジスト組成物
では、酸の作用によりアルカリ水溶液に可溶となる樹脂
(B)の100重量部に対して、感放射線性酸発生剤
(A)を0.1〜20重量部の範囲で含有することが好
ましい。又、酸の作用によりアルカリ水溶液に可溶とな
る樹脂(B)の100重量部に対して、塩基性化合物
(C)を0.001〜10重量部の範囲で含有すること
が好ましい。更に、酸の作用によりアルカリ水溶液に可
溶となる樹脂(B)の100重量部に対して、波長30
0〜450nmの範囲の光に対するモル吸光係数が10
0〜50000の範囲である化合物(D)を0.001
〜20重量部の範囲で含有することが好ましい。本発明
の化学増幅型ポジ型レジスト組成物では、必要に応じ
て、増感剤、溶解抑止剤、他の樹脂、界面活性剤、安定
剤や染料等の各種添加物を少量含有することもできる。
【0041】本発明の化学増幅型ポジ型レジスト組成物
では、通常、上記(A)〜(D)の各成分がレジスト溶
剤に溶解された状態でレジスト液組成物とされ、シリコ
ンウェハー等の基体上に、常法によりスピンコーティン
グ等の方法で塗布される。ここで用いるレジスト溶剤
は、各成分を溶解し、適当な乾燥速度を有し、溶剤が蒸
発した後に均一で平滑な塗膜を与えるものであればよ
い。レジスト溶剤としては、例えば、エチルセロソルブ
アセテート、メチルセロソルブアセテート又はプロピレ
ングリコールモノメチルエーテルアセテートのようなグ
リコールエーテルエステル類;乳酸エチル、酢酸ブチ
ル、酢酸アミル又はピルビン酸エチルのようなエステル
類;アセトン、メチルイソブチルケトン、2−ヘプタノ
ン又はシクロヘキサノンのようなケトン類;γ−ブチロ
ラクトンのような環状エステル類;3−メトキシ−1−
ブタノールのようなアルコール類等が挙げられる。これ
らのレジスト溶剤は、それぞれ単独で、又は2種以上組
み合わせて用いることができる。
【0042】基体上に塗布され、乾燥されたレジスト膜
には、パターニングのための露光処理が施され、次いで
脱保護基反応を促進するための加熱処理(PEB)を行
った後、アルカリ現像液で現像される。ここで用いるア
ルカリ現像液は、この分野で用いられる各種のアルカリ
水溶液であるが、一般には、テトラメチルアンモニウム
ヒドロキシドや(2−ヒドロキシエチル)トリメチルア
ンモニウムヒドロキシド(通称コリン)の水溶液が用い
られることが多い。
【0043】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに具体的に
説明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら限
定されるものではない。例中、含有量ないし使用量を表
す%及び部は、特記がないかぎり重量基準である。ま
た、重量平均分子量(Mw)及び多分散度(Mw/M
n)は、ポリスチレンを標準品として、ゲルパーミエー
ションクロマトグラフィーにより測定した値である。
【0044】合成例1: ポリヒドロキシスチレンの部
分1−エトキシエチル化物の合成 5リットルの四つ口フラスコに、ポリ(p−ヒドロキシ
スチレン)400g(p−ヒドロキシスチレン単位とし
て3.33モル)及びp−トルエンスルホン酸一水和物
63.0mg(0.333ミリモル)を入れ、メチルイ
ソブチルケトン2400gに溶解した。この溶液にエチ
ルビニルエーテル249g(3.46モル)を滴下した
後、27℃で3時間反応させた。この反応溶液を、イオ
ン交換水933gを用いて水洗した。この水洗の操作を
合計5回繰り返した後、減圧蒸留により大部分のメチル
イソブチルケトンを留去した。次に、プロピレングリコ
ールモノメチルエーテルアセテートを3500g加え、
さらに減圧蒸留することにより、水分及び残留したメチ
ルイソブチルケトンをプロピレングリコールモノメチル
エーテルアセテートで共沸させて除去し、プロピレング
リコールモノメチルエーテルアセテート溶液とした。得
られた液体は、ポリ(p−ヒドロキシスチレン)の水酸
基が部分的に1−エトキシエチルエーテル化された樹脂
の溶液であり、この樹脂を1H−NMRで分析したとこ
ろ、水酸基の48%が1−エトキシエチルエーテル化さ
れていた。この樹脂を樹脂A1とする。
【0045】合成例2:低分子量体を除いたm−クレゾ
ールノボラック樹脂の合成 還流管、攪拌装置、温度計を備えた1L四つ口フラスコ
に、m−クレゾール218.3g、蓚酸二水和物10.
2g、90%酢酸68.7g、メチルイソブチルケトン
203gを仕込み80℃まで昇温し、37%ホルムアル
デヒド水溶液143.2gを1時間かけて滴下した。そ
の後還流温まで昇温し、12時間保温した。得られた反
応液をメチルイソブチルケトンで希釈し、水洗、脱水を
行い、ノボラック樹脂の36.8%メチルイソブチルケ
トン溶液を得た。この樹脂溶液612gを5L底抜きフ
ラスコに仕込み、1119gのメチルイソブチルケトン
で希釈し、1232gのノルマルヘプタンを仕込み60
℃で攪拌、静置後分液を行い、下層のノボラック樹脂溶
液を得た。このノボラック樹脂溶液をプロピレングリコ
−ルメチルエ−テルアセテ−トで希釈、濃縮を行い、ノ
ボラック樹脂のプロピレングリコ−ルメチルエ−テルア
セテ−ト溶液を得た。この樹脂を樹脂A2とする。この
樹脂を、ポリスチレンを標準品としてゲル浸透クロマト
グラフィー(GPC)で測定したときに、未反応のモノ
マーを除く全パターン面積に対して、分子量1,000
以下の範囲の面積比は、3.28%であった。重量平均
分子量は、9079であった。
【0046】次に、以上の合成例で得られた各樹脂の
他、以下に示す原料を用いてレジスト組成物を調製し、
評価した。
【0047】B:(5−トルイルスルホニルオキシイミ
ノ−5H−チオフェン−2−イリデン)−(2−メチル
フェニル)アセトニトリル C:テトラブチルアンモニウムヒドロキシド D1:1,7−ビス−(3−メトキシ−4−ヒドロキシ
フェニル)−1,6−ヘプタジエン−3,5−ジオンモ
ル[波長436nmにおけるモル吸光係数は、1820
0であった。] D2:3−メトキシ−4−ヒドロキシ−α−シアノ桂皮
酸イソプロピル[波長365nmにおけるモル吸光係数
は、21500であった。] なお、モル吸光係数は、DU 640[BECKMAN INSTR
UMENTS,INC.製]の機器を用いて、化合物D1及びD
2の濃度が0.00003〜0.00004mol/リ
ットルの範囲になるようにメタノール溶液を調製し、光
路長1cmの容器中で測定した。
【0048】実施例1〜2及び比較例1〜2 A1及びA2を各6.75部(固形分換算)混合した樹
脂[前記の樹脂(B)に相当する]、酸発生剤Bの0.
1部[前記の感放射線性酸発生剤(A)に相当する]、
塩基性化合物(C)の0.015部、並びに、実施例1
及び2の場合にのみ、波長436nm又は365nmの
光に対して100〜50000のモル吸光係数を持つ化
合物(D)として、それぞれD1(0.25部)及びD
2(0.25部)を添加し、これらをプロピレングリコ
ールモノメチルエーテルアセテート42部に溶解した。
得られた溶液を孔径0.5μmのフッ素樹脂製フィルタ
ーで濾過してレジスト液を調製した。
【0049】ヘキサメチルジシラザンで処理したシリコ
ンウェハーに、上記レジスト液を、回転塗布機を用いて
乾燥後の膜厚が表1に示される値となるように塗布し
た。レジスト液塗布後のプリベークは、ホットプレート
を用いて、90℃で60秒間行った。このようにしてレ
ジスト膜を形成したウェハーに、実施例1及び比較例1
では、436nm(g線)の露光波長を有する縮小投影
露光機〔(株)ニコン製の“NSR−1755g7
A”、NA=0.54〕を用い、実施例2及び比較例2
では、365nm(i線)の露光波長を有する縮小投影
露光機〔(株)ニコン製の“NSR−2005i9
C”、NA=0.57〕を用いて、ラインアンドスペー
スパターンを、露光量を段階的に変化させて露光した。
次に、ホットプレートを用いて、110℃で60秒間ポ
ストエキスポジャーベークを行い、更に2.38%テト
ラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(住友化学工
業(株)製現像液SOPD)で60秒間のパドル現像を
行った。現像後のパターンを走査型電子顕微鏡で観察
し、以下に示す方法により、実効感度、膜厚の変化によ
る寸法変動、及び解像度を調べた。結果を表1に示す。
【0050】実効感度: 先ず、実施例1及び比較例1
(g線)については、膜厚1.54μmで、実施例2及
び比較例2(i線)については、膜厚1.49μmで評
価を行い、この時の1.0μmのラインアンドスペース
パターンが1:1となる露光量で表示した。 膜厚の変化による寸法の変動: 実効感度における露光
量において、膜厚を表1記載の値にし、膜厚を変動させ
たときの寸法を表示した。 解像度: 実効感度の露光量で分離するラインアンドス
ペースパターンの最小寸法で表示した。
【0051】 表 1 例No. 膜厚(μm) 露光量(msec) 寸法(μm) 解像度(μm) 実施例1 1.54 135 1.00 0.41 1.61 135 0.93 実施例2 1.49 92 1.00 0.45 1.54 92 0.96 比較例1 1.54 165 1.00 0.53 1.61 165 0.86 比較例2 1.49 158 1.00 0.65 1.54 158 0.88
【0052】
【発明の効果】本発明の化学増幅型ポジ型レジスト組成
物によれば、高感度且つ高解像度を維持したまま、下地
基板からの反射光を低減し、寸法変動の少ないレジスト
パターンを得ることができる。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G03F 7/004 506 G03F 7/004 506 H01L 21/027 H01L 21/30 502R Fターム(参考) 2H025 AA01 AA02 AB16 AC01 AC04 AC05 AC06 AC08 AD03 BE00 BG00 CC02 CC20 FA03 FA12 FA17 4J011 AA05 PA69 PA85 4J026 AA20 AA42 AB01 AC17 BA31 BA48 BB03 DB36 GA07

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下記(A)〜(D)の4成分を含有するこ
    とを特徴とする化学増幅型ポジ型レジスト組成物。 (A)感放射線性酸発生剤、(B)それ自身はアルカリ
    水溶液に不溶又は難溶であるが、酸の作用によりアルカ
    リ水溶液に可溶となる樹脂、(C)塩基性化合物、
    (D)波長300〜450nmの範囲の光に対するモル
    吸光係数が100〜50000の範囲である化合物
  2. 【請求項2】(A)成分が、下式(I) 【化1】 (式中、R1〜R3はそれぞれ独立に水素原子又は炭化水
    素基を表し、R4は炭化水素基を表す。但し、R1〜R4
    で表される炭化水素基は水酸基、ニトロ基、シアノ基、
    アルキルアミノ基、N,N’−ジアルキルアミノ基、ア
    ルコキシ基、シクロアルキルオキシ基、アリールオキシ
    基、アルキルカルボニル基、シクロアルキルカルボニル
    基、アリールカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ
    基、シクロアルキルカルボニルオキシ基、アリールカル
    ボニルオキシ基、アルコキシカルボニル基、シクロアル
    キルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基
    又はハロゲン原子で置換されていてもよい。又、上記炭
    化水素基における炭素原子は酸素原子と共にカルボニル
    基を形成してもよい。)で示される化合物である請求項
    1記載の組成物。
  3. 【請求項3】式(I)において、R1が2−メチルフェ
    ニル基、R2及びR3が水素原子、R4がn−プロピル
    基、n−ブチル基、n−オクチル基、トルイル基、2,
    4,6−トリメチルフェニル基、2,4,6−トリイソ
    プロピルフェニル基、4−ドデシルフェニル基、4−メ
    トキシフェニル基、2−ナフチル基、ベンジル基又は下
    式(II) 【化2】 で表される基(但し、R1〜R4で表される上記の基は、
    水酸基、ニトロ基、シアノ基、アルキルアミノ基、N,
    N’−ジアルキルアミノ基、アルコキシ基、シクロアル
    キルオキシ基、アリールオキシ基、アルキルカルボニル
    基、シクロアルキルカルボニル基、アリールカルボニル
    基、アルキルカルボニルオキシ基、アリールカルボニル
    オキシ基、シクロアルキルカルボニルオキシ基、アリー
    ルカルボニルオキシ基、アルコキシカルボニル基、シク
    ロアルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボ
    ニル基又はハロゲン原子で置換されていてもよい。)で
    ある請求項2に記載の組成物。
  4. 【請求項4】(B)成分が、複数のフェノール性水酸基
    を有する樹脂であり、且つ該フェノール性水酸基の一部
    が1−エトキシエチル基、1−エトキシプロピル基又は
    2−テトラヒドロピラニル基により保護された樹脂であ
    る請求項1〜3のいずれかに記載の組成物。
  5. 【請求項5】(B)成分が、ポリビニルフェノールであ
    り、且つ該ポリビニルフェノールの水酸基の一部が1−
    エトキシエチル基、1−エトキシプロピル基又は2−テ
    トラヒドロピラニル基により保護された樹脂である請求
    項1〜4のいずれかに記載の組成物。
  6. 【請求項6】(B)成分が、ノボラック樹脂であり、且
    つ該ノボラック樹脂の水酸基の一部が1−エトキシエチ
    ル基、1−エトキシプロピル基又は2−テトラヒドロピ
    ラニル基により保護された樹脂である請求項1〜4のい
    ずれかに記載の組成物。
  7. 【請求項7】(C)成分が、水酸化有機アンモニウム塩
    化合物である請求項1〜6のいずれかに記載の組成物。
  8. 【請求項8】(C)成分が、下式(III) 【化3】 (式中、R5〜R8はそれぞれ独立に炭化水素基を表す
    か、又はR6及びR7が炭化水素基を表し、R5及びR8
    それらが結合する窒素原子と一緒になって複素環基を形
    成してもよい。ここで、R5〜R8で表される炭化水素基
    は水酸基、ニトロ基、シアノ基、アルキルアミノ基、
    N,N’−ジアルキルアミノ基、アルコキシ基、シクロ
    アルキルオキシ基、アリールオキシ基、アルキルカルボ
    ニル基、シクロアルキルカルボニル基、アリールカルボ
    ニル基、アルキルカルボニルオキシ基、シクロアルキル
    カルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、ア
    ルコキシカルボニル基、シクロアルキルオキシカルボニ
    ル基、アリールオキシカルボニル基又はハロゲン原子で
    置換されていてもよい。又、上記炭化水素基における炭
    素原子は酸素原子と共にカルボニル基を形成してもよ
    い。)で示されるアンモニウム塩である請求項1〜7の
    いずれかに記載の組成物。
  9. 【請求項9】(C)成分が、テトラメチルアンモニウム
    ヒドロキシド、テトラ−n−ブチルアンモニウムヒドロ
    キシド、テトラ−n−ヘキシルアンモニウムヒドロキシ
    ド、テトラ−n−オクチルアンモニウムヒドロキシド、
    フェニルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、3−
    (トリフルオロメチル)フェニルトリメチルアンモニウ
    ムヒドロキシド及びコリンから選ばれる1つ以上の化合
    物である請求項1〜8のいずれかに記載の組成物。
  10. 【請求項10】(D)成分が、下式(IV) 【化4】 (式中、R9及びR10は、それぞれ独立に、水素の一部
    又は全部が水酸基、アルキル基、アルコキシ基又はアル
    コキシカルボニル基で置換されていてもよいアリール基
    を表す。R11〜R16は、それぞれ独立に、水素原子又は
    アルキル基を表す。)で示される化合物である請求項1
    〜9のいずれかに記載の組成物。
  11. 【請求項11】(D)成分が、下式(V) 【化5】 (式中、R17は、水素の一部又は全部が水酸基、アルキ
    ル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基又はN,
    N’−ジアルキルアミノ基で置換されていてもよいアリ
    ール基を表す。R18は水素原子又はアルキル基を表し、
    19及びR20は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル
    基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、シアノ基
    又はベンゾイル基を表す。)で示される化合物である請
    求項1〜9のいずれかに記載の組成物。
  12. 【請求項12】(D)成分が、1,7−ビス−(3−メ
    トキシ−4−ヒドロキシフェニル)−1,6−ヘプタジ
    エン−3,5−ジオンである請求項1〜10のいずれか
    に記載の組成物。
  13. 【請求項13】(D)成分が式(V)で示される化合物
    であり、R17及びR18の一方が水素原子、他方が3−メ
    トキシ−4−ヒドロキシフェニル基であり、R19及びR
    20がエトキシカルボニル基である請求項11に記載の組
    成物。
  14. 【請求項14】(D)成分が式(V)で示される化合物
    であり、R17及びR18の一方が水素原子、他方が3−メ
    トキシ−4−ヒドロキシフェニル基、R19がシアノ基で
    あり、R20がイソプロポキシカルボニル基である請求項
    11に記載の組成物。
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