JP2003195495A - ポジ型ホトレジスト組成物 - Google Patents

ポジ型ホトレジスト組成物

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JP2003195495A
JP2003195495A JP2001394436A JP2001394436A JP2003195495A JP 2003195495 A JP2003195495 A JP 2003195495A JP 2001394436 A JP2001394436 A JP 2001394436A JP 2001394436 A JP2001394436 A JP 2001394436A JP 2003195495 A JP2003195495 A JP 2003195495A
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Japan
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bis
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carbon atoms
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photoresist composition
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JP2001394436A
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三雄 ▲はぎ▼原
Mitsuo Hagiwara
Toshisato Tate
俊聡 舘
Kenji Maruyama
健治 丸山
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Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
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    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 i線を用いたホトリソグラフィにおいて、感
度、粗密差等に優れたポジ型ホトレジスト組成物の提
供。 【解決手段】 (A)アルカリ可溶性樹脂、(B)(b
1)下記一般式(I) 【化1】 (式中Dは、水素原子またはナフトキノンジアジドスル
ホニル基を表す)の化合物、及び(b2)例えばビス
(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−シクロヘキシルフ
ェニル)−3,4−ジヒドロキシフェニルメタンのキノ
ンジアジドエステル化物、を含有する組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、感度、解像性、焦
点深度幅(DOF)特性、露光余裕度、粗密差等のレジ
スト諸特性に優れ、特に0.35μm以下の超微細なレ
ジストパターンを形成する分野に適したポジ型ホトレジ
スト組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】i線(365nm)を用いたホトリソグ
ラフィにおいて、ハーフミクロン以下、特に0.35μ
m以下の超微細な寸法のレジストパターンを形成可能な
ホトレジスト材料として、アルカリ可溶性ノボラック樹
脂と非ベンゾフェノン系のナフトキノンジアジド基含有
化合物(感光性成分)とを含有してなるポジ型ホトレジ
スト組成物が種々提案されている。特にベンゼン環が直
鎖状に結合した構造を有する、いわゆるリニア型の4〜
7核体のフェノール骨格を有する低分子フェノール化合
物と1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸化合物と
のエステル化物(キノンジアジドエステル化物)は高解
像性を示す感光性成分として種々報告されている(特開
平6−167805号公報、特開平7−152152号
公報、特開平7−159990号公報、特開平7−16
8355号公報、特開平8−129255号公報、特開
平8−245461号公報、特開平8−339079号
公報、特開平9−114093号公報、特開平12−2
9208号公報、および特開平12−29209号公報
など)。しかし、i線(365nm)の波長より微細
な、0.35μm以下の超微細なレジストパターンを形
成する分野においては、さらに感度、解像性、焦点深度
幅(DOF)特性、露光余裕度等のレジスト諸特性に優
れたレジストパターンの形成が望まれる。また、ライン
アンドスペース(L&S)パターン等の規則的なレジス
トパターンである密集パターン部分と、不規則的なレジ
ストパターンである孤立パターン部分とが混在するロジ
ック系IC(集積回路)の製造分野においては、同一露
光条件で密集パターンと孤立パターンを予定した寸法通
りに形状良く形成することができる、いわゆる「粗密
差」の少ないレジストパターンの形成が望まれていた。
なお、0.35μm以下のレジストパターンの形成にお
いては、KrF(248nm)やArF(193nm)
などの短波長の露光源を用いたホトリソグラフィが提案
されているが、これらの露光源を利用する製造ラインの
建設には多額の設備投資が必要とされており、それに費
やした費用の回収が困難であるなどの問題を有すること
から、現在、主流となっている、i線(365nm)露
光プロセスの延命化が切望されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、i線(365nm)を用いたホトリソグラフィに
おいて、ハーフミクロン以下、特に0.35μm以下の
超微細な寸法のレジストパターンが形成可能であり、感
度、解像性、焦点深度幅(DOF)特性、露光余裕度、
粗密差等のレジスト諸特性に優れたポジ型ホトレジスト
組成物を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決すべく
鋭意研究した結果、アルカリ可溶性樹脂、特定のキノン
ジアジドエステル化物(感光性成分)の混合物を含有し
てなるポジ型ホトレジスト組成物は、i線(365n
m)の波長より微細な、0.35μm以下の超微細なレ
ジストパターンを形成する分野においても、感度、解像
性、焦点深度幅(DOF)特性、露光余裕度、粗密差等
のレジスト諸特性に優れたレジストパターンの形成が可
能であることを発見し、本発明をなすに至った。
【0005】すなわち本発明は、(A)アルカリ可溶性
樹脂、(B)キノンジアジドエステル化物を含有してな
るポジ型ホトレジスト組成物であって、当該(B)成分
は、(b1)下記一般式(I)
【0006】
【化5】
【0007】(式中、Dは、独立に水素原子、または
1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホニル基を表
し、少なくとも1つは1,2−ナフトキノンジアジド−
5−スルホニル基を表す)で表されるキノンジアジドエ
ステル化物、および(b2)下記一般式(II)
【0008】
【化6】
【0009】〔式中、R1〜R8はそれぞれ独立に水素原
子、ハロゲン原子、炭素原子数1〜6のアルキル基、炭
素原子数1〜6のアルコキシ基、または炭素原子数3〜
6のシクロアルキル基を表し;R9〜R11はそれぞれ独
立に水素原子または炭素原子数1〜6のアルキル基を表
し;Qは水素原子、炭素原子数1〜6のアルキル基、R
9と結合し、炭素原子鎖3〜6のシクロアルキル基、ま
たは下記の化学式(III)で表される残基
【0010】
【化7】
【0011】(式中、R12およびR13はそれぞれ独立に
水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数1〜6のアルキル
基、炭素原子数1〜6のアルコキシ基、または炭素原子
数3〜6のシクロアルキル基を表し;cは1〜3の整数
を示す)を表し;Dはそれぞれ独立に水素原子、1,2
−ナフトキノンジアジド−5−スルホニル基を表し、少
なくとも1つは1,2−ナフトキノンジアジド−5−ス
ルホニル基を表し;a、bは1〜3の整数を表し;dは
0〜3の整数を表し;nは0〜3の整数を表す。ただし
n=0のときは、Qは上記化学式(III)で表される残
基であるか、R9と結合し、炭素原子数3〜6のシクロ
アルキル基である〕で表されるキノンジアジドエステル
化物(ただし(b1)は除く)、を含有することを特徴
とするポジ型ホトレジスト組成物を提供するものであ
る。
【0012】また本発明は、(C)分子量1000以下
のフェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性の低分子
化合物をさらに含有することを特徴とする前記のポジ型
ホトレジスト組成物を提供するものである。
【0013】また本発明は、前記(b2)が、下記一般
式(IV)
【0014】
【化8】
【0015】(式中、D、R1〜R6、R12、R13および
a〜cは上記と同義である)で表わされるキノンジアジ
ドエステル化物であることを特徴とする前記のポジ型ホ
トレジスト組成物を提供するものである。
【0016】また本発明は、(B)成分において、(b
1)と(b2)との混合割合が、(b1)に対して(b
2)が10〜200重量%の範囲である前記のポジ型ホ
トレジスト組成物を提供するものである。
【0017】
【発明の実施の形態】(A)成分(アルカリ可溶性樹
脂) (A)成分としてのアルカリ可溶性樹脂は、特に制限さ
れるものでなく、ポジ型ホトレジスト組成物において被
膜形成物質として通常用いられ得るものの中から任意に
選ぶことができ、好ましくは、芳香族ヒドロキシ化合物
とアルデヒド類またはケトン類との縮合反応生成物、ポ
リヒドロキシスチレンおよびその誘導体等を挙げること
ができる。
【0018】前記芳香族ヒドロキシ化合物としては、例
えばフェノール、m−クレゾール、p−クレゾール、o
−クレゾール、2,3−キシレノール、2,5−キシレ
ノール、3,5−キシレノール、3,4−キシレノール
等のキシレノール類;m−エチルフェノール、p−エチ
ルフェノール、o−エチルフェノール、2,3,5−ト
リメチルフェノール、2,3,5−トリエチルフェノー
ル、4−tert−ブチルフェノール、3−tert−
ブチルフェノール、2−tert−ブチルフェノール、
2−tert−ブチル−4−メチルフェノール、2−t
ert−ブチル−5−メチルフェノール等のアルキルフ
ェノール類;p−メトキシフェノール、m−メトキシフ
ェノール、p−エトキシフェノール、m−エトキシフェ
ノール、p−プロポキシフェノール、m−プロポキシフ
ェノール等のアルコキシフェノール類;o−イソプロペ
ニルフェノール、p−イソプロペニルフェノール、2−
メチル−4−イソプロペニルフェノール、2−エチル−
4−イソプロペニルフェノール等のイソプロペニルフェ
ノール類;フェニルフェノール等のアリールフェノール
類;4,4’−ジヒドロキシビフェニル、ビスフェノー
ルA、レゾルシノール、ヒドロキノン、ピロガロール等
のポリヒドロキシフェノール類等を挙げることができ
る。これらは単独で用いてもよいし、また2種以上を組
み合わせて用いてもよい。
【0019】前記アルデヒド類としては、例えばホルム
アルデヒド、パラホルムアルデヒド、トリオキサン、ア
セトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデ
ヒド、トリメチルアセトアルデヒド、アクロレイン、ク
ロトンアルデヒド、シクロヘキサンアルデヒド、フルフ
ラール、フリルアクロレイン、ベンズアルデヒド、テレ
フタルアルデヒド、フェニルアセトアルデヒド、α−フ
ェニルプロピルアルデヒド、β−フェニルプロピルアル
デヒド、o−ヒドロキシベンズアルデヒド、m−ヒドロ
キシベンズアルデヒド、p−ヒドロキシベンズアルデヒ
ド、o−メチルベンズアルデヒド、m−メチルベンズア
ルデヒド、p−メチルベンズアルデヒド、o−クロロベ
ンズアルデヒド、m−クロロベンズアルデヒド、p−ク
ロロベンズアルデヒド、ケイ皮酸アルデヒド等が挙げら
れる。これらは単独で用いてもよいし、また2種以上を
組み合わせて用いてもよい。これらのアルデヒド類の中
では、入手のしやすさからホルムアルデヒドが好ましい
が、特に耐熱性を向上させるためにはヒドロキシベンズ
アルデヒド類とホルムアルデヒドを組み合わせて用いる
のが好ましい。
【0020】前記ケトン類として、例えばアセトン、メ
チルエチルケトン、ジエチルケトン、ジフェニルケトン
等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、また
2種以上を組み合わせて用いてもよい。さらにまた、ア
ルデヒド類とケトン類とを適宜組み合わせて用いてもよ
い。
【0021】前記芳香族ヒドロキシ化合物とアルデヒド
類またはケトン類との縮合反応生成物は、酸性触媒の存
在下公知の方法で製造することができる。その際の酸性
触媒としては、塩酸、硫酸、ギ酸、シュウ酸、パラトル
エンスルホン酸等を使用することができる。
【0022】前記ポリヒドロキシスチレンおよびその誘
導体としては、例えばビニルフェノールの単独重合体、
ビニルフェノールとこれと共重合し得るコモノマーとの
共重合体等が挙げられる。このコモノマーとしては、例
えばアクリル酸誘導体、アクリロニトリル、メタクリル
酸誘導体、メタクリロニトリル、スチレン、α−メチル
スチレン、p−メチルスチレン、o−メチルスチレン、
p−メトキシスチレン、p−クロロスチレン等のスチレ
ン誘導体が挙げられる。
【0023】中でも本発明において好適な(A)成分と
してのアルカリ可溶性樹脂は、重量平均分子量(Mw)
2000〜20000、とくには3000〜12000
のアルカリ可溶性ノボラック樹脂が好ましく、中でも、
m−クレゾール、p−クレゾールとホルムアルデヒドと
の縮合反応により得られるアルカリ可溶性ノボラック樹
脂、m−クレゾール、p−クレゾール、2,5−キシレ
ノールとホルムアルデヒドとの縮合反応により得られる
アルカリ可溶性ノボラック樹脂を用いると、感度が高く
露光余裕度が広いポジ型ホトレジスト組成物を調製で
き、好ましい。
【0024】(B)成分(キノンジアジドエステル化
物) 本発明によれば、(b1)前記一般式(I)で表される
キノンジアジドエステル化物と、(b2)前記一般式
(II)で表されるキノンジアジドエステル化物とを混合
して用いることにより、0.35μm以下の超微細なレ
ジストパターンを形成する分野においても、上記のレジ
スト諸特性に優れたレジストパターンの形成が可能とな
る。
【0025】なお、(b1)の平均エステル化率は40
〜90%、好ましくは45〜75%であり、40%未満
では残膜率および解像性が低下し、90%を超えると、
感度の低下が著しく、また現像残さ(スカム)が増加す
るので好ましくない。一方、(b2)の平均エステル化
率は40〜90%、好ましくは45〜75%であり、4
0%未満では残膜率および解像性が低下し、90%を超
えると、感度の低下が著しく、また現像残さ(スカム)
が増加するので好ましくない。
【0026】(b2)としては、具体的には2,4−ビ
ス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシベンジル)−5
−ヒドロキシフェノール、2,6−ビス(2,5−ジメ
チル−4−ヒドロキシベンジル)−4−メチルフェノー
ル等のリニア状3核体化合物;ビス[2,5−ジメチル
−3−(4−ヒドロキシ−5−メチルベンジル)−4−
ヒドロキシフェニル]メタン、ビス[2,5−ジメチル
−3−(4−ヒドロキシベンジル)−4−ヒドロキシフ
ェニル]メタン、ビス[3−(3,5−ジメチル−4−
ヒドロキシベンジル)−4−ヒドロキシ−5−メチルフ
ェニル]メタン、ビス[3−(3,5−ジメチル−4−
ヒドロキシベンジル)−4−ヒドロキシ−5−エチルフ
ェニル]メタン、ビス[3−(3,5−ジエチル−4−
ヒドロキシベンジル)−4−ヒドロキシ−5−メチルフ
ェニル]メタン、ビス[3−(3,5−ジエチル−4−
ヒドロキシベンジル)−4−ヒドロキシ−5−エチルフ
ェニル]メタン、ビス[2−ヒドロキシ−3−(3,5
−ジメチル−4−ヒドロキシベンジル)−5−メチルフ
ェニル]メタン、ビス[2−ヒドロキシ−3−(2−ヒ
ドロキシ−5−メチルベンジル)−5−メチルフェニ
ル]メタン、ビス[4−ヒドロキシ−3−(2−ヒドロ
キシ−5−メチルベンジル)−5−メチルフェニル]メ
タン等のリニア状4核体化合物;2,4−ビス[2−ヒ
ドロキシ−3−(4−ヒドロキシベンジル)−5−メチ
ルベンジル]−6−シクロヘキシルフェノール、2,4
−ビス[4−ヒドロキシ−3−(4−ヒドロキシベンジ
ル)−5−メチルベンジル]−6−シクロヘキシルフェ
ノール等のリニア状5核体化合物等のリニア状ポリフェ
ノール化合物、トリス(4−ヒドロキシフェニル)メタ
ン、ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニ
ル)−4−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4−ヒド
ロキシ−3,5−ジメチルフェニル)−3−ヒドロキシ
フェニルメタン、ビス(4−ヒドロキシ−2,5−ジメ
チルフェニル)−4−ヒドロキシフェニルメタン、ビス
(4−ヒドロキシ−2,5−ジメチルフェニル)−3−
ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4−ヒドロキシ−
2,5−ジメチルフェニル)−2−ヒドロキシフェニル
メタン、ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェ
ニル)−3,4−ジヒドロキシフェニルメタン、ビス
(4−ヒドロキシ−2,5−ジメチルフェニル)−3,
4−ジヒドロキシフェニルメタン、ビス(4−ヒドロキ
シ−3,5−ジメチルフェニル)−2,4−ジヒドロキ
シフェニルメタン、ビス(4−ヒドロキシ−2,5−ジ
メチルフェニル)−2,4−ジヒドロキシフェニルメタ
ン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3−メトキシ−
4−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(3−シクロヘキ
シル−4−ヒドロキシフェニル)−3−ヒドロキシフェ
ニルメタン、ビス(3−シクロヘキシル−4−ヒドロキ
シフェニル)−2−ヒドロキシフェニルメタン、ビス
(3−シクロヘキシル−4−ヒドロキシフェニル)−4
−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(3−シクロヘキシ
ル−4−ヒドロキシ−6−メチルフェニル)−2−ヒド
ロキシフェニルメタン、ビス(3−シクロヘキシル−4
−ヒドロキシ−6−メチルフェニル)−3−ヒドロキシ
フェニルメタン、ビス(3−シクロヘキシル−4−ヒド
ロキシ−6−メチルフェニル)−4−ヒドロキシフェニ
ルメタン、ビス(3−シクロヘキシル−6−ヒドロキシ
フェニル)−3−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(3
−シクロヘキシル−6−ヒドロキシフェニル)−4−ヒ
ドロキシフェニルメタン、ビス(3−シクロヘキシル−
6−ヒドロキシフェニル)−2−ヒドロキシフェニルメ
タン、ビス(3−シクロヘキシル−6−ヒドロキシ−4
−メチルフェニル)−2−ヒドロキシフェニルメタン、
ビス(3−シクロヘキシル−6−ヒドロキシ−4−メチ
ルフェニル)−4−ヒドロキシフェニルメタン、ビス
(3−シクロヘキシル−6−ヒドロキシ−4−メチルフ
ェニル)−3,4−ジヒドロキシフェニルメタン、ビス
(4−ヒドロキシ−2,3,5−トリメチルフェニル)
−2−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4−ヒドロキ
シ−2,3,5−トリメチルフェニル)−3−ヒドロキ
シフェニルメタン、ビス(4−ヒドロキシ−2,3,5
−トリメチルフェニル)−4−ヒドロキシフェニルメタ
ン、ビス(4−ヒドロキシ−2,3,5−トリメチルフ
ェニル)−3,4−ジヒドロキシフェニルメタン、ビス
(4−ヒドロキシ−2,3,5−トリメチルフェニル)
−4−ヒドロキシ−3−メトキシフェニルメタン、ビス
(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−シクロヘキシルフ
ェニル)−3,4−ジヒドロキシフェニルメタン、ビス
(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)−2−
ヒドロキシフェニルメタン等のトリスフェノール状ポリ
フェノール化合物等のキノンジアジドエステル化物が好
ましいものとして挙げられる。中でも、上記一般式(I
V)で表されるキノンジアジドエステル化物が特に好ま
しい。
【0027】(B)成分は、上記(b1)、(b2)の
他に、他のキノンジアジドエステル化物(例えばベンゾ
フェノン系の骨格を有するもの)も用いることができる
が、それらの使用量は(B)成分中、80重量%以下、
特には50重量%以下であることが、本発明の効果を損
なわない点で好ましい。
【0028】(b1)と(b2)との混合割合は、(b
1)に対して(b2)を10〜200重量%、特には5
0〜150重量%の範囲であることが望ましい。この範
囲より(b2)の配合量が少ないと解像性およびレジス
トパターン形状が劣化する傾向があり、この範囲より多
いと感度低下とスカムの発生が生じ易く好ましくない。
【0029】本発明の組成物において、(B)成分の配
合量は、(A)成分であるアルカリ可溶性樹脂と所望に
応じて添加される下記(C)成分との合計量に対し10
〜60重量%、好ましくは25〜50重量%の範囲で選
ぶのが好ましい。(B)成分の配合量が上記範囲を下回
るとパターンに忠実な画像が得られず、転写性も低下す
る。一方、(B)成分の配合量が上記範囲を上回ると感
度劣化と形成されるレジスト膜の均質性が低下し、解像
性が劣化する。
【0030】(C)成分(感度向上剤) 本発明の組成物には、(C)成分として、分子量100
0以下のフェノール性水酸基を有するアルカリ可溶性の
低分子化合物(感度向上剤)を配合することにより、感
度向上効果が得られるので好ましい。(C)成分として
は、特に限定されるものではなく、従来からi線ポジ型
ホトレジスト組成物において感度向上を目的として用い
られていたフェノール化合物が挙げられる。例えば、前
記一般式(II)で表されるポリフェノール化合物(式
中、DはHに読み代えるものとする)を用いることがで
き、さらに具体的には、1−[1,1−ビス(4−メチ
ルフェニル)エチル]−4−[1−(4−ヒドロキシフェ
ニル)イソプロピル]ベンゼン、ビス(4−ヒドロキシ
−2,3,5−トリメチルフェニル)−2−ヒドロキシ
フェニルメタン、1,4−ビス[1−(3,5−ジメチ
ル−4−ヒドロキシフェニル)イソプロピル]ベンゼ
ン、2,4−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシ
フェニルメチル)−6−メチルフェノール、ビス(4−
ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)−2−ヒドロ
キシフェニルメタン、ビス(4−ヒドロキシ−2,5−
ジメチルフェニル)−2−ヒドロキシフェニルメタン、
ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)−
3,4−ジヒドロキシフェニルメタン、1−[1−(3
−メチル−4−ヒドロキシフェニル)イソプロピル]−
4−[1,1−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェ
ニル)エチル]ベンゼン、2,6−ビス[1−(2,4
−ジヒドロキシフェニル)イソプロピル]−4−メチル
フェノール、4,6−ビス[1−(4−ヒドロキシフェ
ニル)イソプロピル]レゾルシン、4,6−ビス(3,
5−ジメトキシ−4−ヒドロキシフェニルメチル)ピロ
ガロール、4,6−ビス(3,5−ジメチル−4−ヒド
ロキシフェニルメチル)ピロガロール、2,6−ビス
(3−メチル−4,6−ジヒドロキシフェニルメチル)
−4−メチルフェノール、2,6−ビス(2,3,4−
トリヒドロキシフェニルメチル)−4−メチルフェノー
ル、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘ
キサン等が好ましいものとして挙げられる。中でも、1
−[1,1−ビス(4−メチルフェニル)エチル]−4−
[1−(4−ヒドロキシフェニル)イソプロピル]ベンゼ
ン、ビス(4−ヒドロキシ−2,3,5−トリメチルフ
ェニル)−2−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4−
ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)−3,4−ジ
ヒドロキシフェニルメタン、2,4−ビス(3,5−ジ
メチル−4−ヒドロキシフェニルメチル)−6−メチル
フェノール、4,6−ビス[1−(4−ヒドロキシフェ
ニル)イソプロピル]レゾルシンがとくに好ましい。
【0031】(C)成分を本発明の組成物に配合する場
合、その含有量は(A)成分であるアルカリ可溶性樹脂
に対し10〜60重量%、好ましくは20〜50重量%
の範囲で選ばれる。
【0032】本発明の組成物には、さらに必要に応じ
て、相容性のある添加物、ハレーション防止のための紫
外線吸収剤、例えば2,2’,4,4’−テトラヒドロ
キシベンゾフェノン、4−ジメチルアミノ−2’,4’
−ジヒドロキシベンゾフェノン、5−アミノ−3−メチ
ル−1−フェニル−4−(4−ヒドロキシフェニルア
ゾ)ピラゾール、4−ジメチルアミノ−4’−ヒドロキ
シアゾベンゼン、4−ジエチルアミノ−4’−エトキシ
アゾベンゼン、4−ジエチルアミノアゾベンゼン、クル
クミンなど、またストリエーション防止のための界面活
性剤、例えばフロラードFC−430、FC431(商
品名、住友3M(株)製)、エフトップEF122A、
EF122B、EF122C、EF126(商品名、ト
ーケムプロダクツ(株)製)等のフッ素系界面活性剤な
どを本発明の目的に支障のない範囲で添加含有させるこ
とができる。
【0033】また本発明の組成物は、(A)〜(C)成
分および各種添加成分とを、適当な溶剤に溶解して溶液
の形で用いるのが好ましい。このような溶剤の例として
は、従来のポジ型ホトレジスト組成物に用いられる溶剤
を挙げることができ、例えばアセトン、メチルエチルケ
トン、シクロヘキサノン、メチルイソアミルケトン、2
−ヘプタノン等のケトン類;エチレングリコール、プロ
ピレングリコール、ジエチレングリコール、エチレング
リコールモノアセテート、プロピレングリコールモノア
セテート、ジエチレングリコールモノアセテート、ある
いはこれらのモノメチルエーテル、モノエチルエーテ
ル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテルまたは
モノフェニルエーテル等の多価アルコール類およびその
誘導体;ジオキサンのような環式エーテル類;および乳
酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピル
ビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキシプロピオン
酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル等のエステル類
を挙げることができる。これらは単独で用いてもよい
し、2種以上を混合して用いてもよい。とくにアセト
ン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイ
ソアミルケトン、2−ヘプタノン等のケトン類;乳酸エ
チル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン
酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキシプロピオン酸メ
チル、エトキシプロピオン酸エチル等のエステル類が好
ましい。
【0034】本発明の組成物の好適な使用方法について
一例を示すと、まず、(A)成分、(B)成分、並びに
必要に応じて添加される(C)成分、各種成分を、前記
したような適当な溶剤に溶解し、これをスピンナー等で
シリコーンウェーハ、あるいは反射防止膜が形成された
支持体上に塗布し、乾燥して感光層を形成させ、次いで
所望のマスクパターンを介してi線露光する。次にこれ
を現像液、例えば1〜10重量%テトラメチルアンモニ
ウムヒドロキシド(TMAH)水溶液のようなアルカリ
性水溶液に浸漬すると、露光部が溶解除去されてマスク
パターンに忠実な画像を得ることができる。
【0035】
【実施例】以下、本発明を実施例および比較例によりさ
らに説明する。 (実施例1) (A)成分: アルカリ可溶性樹脂 100重量部 [m−クレゾール4モル、p−クレゾール2モル、2,
5−キシレノール4モルおよびホルムアルデヒドを用
い、触媒としてパラトルエンスルホン酸を用いて常法に
より合成した、ポリスチレン換算重量平均分子量(M
w)=6000のノボラック樹脂] (B)成分: (b1)/(b2)−1=1/1(重量比) 40重量部 [(b1):1モルの上記一般式(I)のフェノール化
合物と2モルの5−NQD(1,2−ナフトキノンジア
ジド−5−スルホン酸クロリド)とのエステル化物(エ
ステル化率50%)、(b2)−1:1モルのビス(2
−メチル−4−ヒドロキシ−5−シクロヘキシルフェニ
ル)−3,4−ジヒドロキシフェニルメタンと2モルの
5−NQDとのエステル化物(エステル化率50%)] (C)成分: 感度向上剤 30重量部 (1−[1,1−ビス(4−メチルフェニル)エチル]−
4−[1−(4−ヒドロキシフェニル)イソプロピル]ベ
ンゼン)
【0036】上記(A)〜(C)を2−ヘプタノンに溶
解し、27重量%濃度に調整した後、これを孔径0.2
μmのメンブランフィルターを用いてろ過し、ポジ型ホ
トレジスト組成物を調製した。
【0037】(実施例2〜7および比較例1〜7)
(B)成分を下記表1に記載したものに代えた以外は実
施例1と同様にしてポジ型ホトレジスト組成物を調製し
た。
【0038】上記の各実施例および比較例により得られ
たポジ型ホトレジスト組成物について、下記の諸物性を
調べた。結果を表2に示す。
【0039】(1)感度:試料をスピンナーを用いてシ
リコンウェーハ上に塗布し、これをホットプレート上で
90℃、90秒間乾燥して膜厚1.05μmのレジスト
膜を得た。この膜にラインアンドスペースが1:1の
0.35μmレジストパターン対応のマスク(レチク
ル)を介して縮小投影露光装置NSR−2005i10
D(ニコン社製、NA=0.57)を用いて、0.1秒
から0.01秒間隔で露光したのち、110℃、90秒
間のPEB(露光後加熱)処理を行い、2.38重量%
テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水
溶液で23℃にて60秒間現像し、30秒間水洗して乾
燥したとき、0.35μmレジストパターンのラインア
ンドスペース幅が1:1に形成される最適露光時間(E
op)を感度としてミリ秒(ms)単位で表した。(2)解像性: 0.35μmのマスクパターンを再現す
る露光量における限界解像度で表した。(3)DOF特性: 縮小投影露光装置NSR−2005
i10D(ニコン社製、NA=0.57)を用いて、E
op(0.35μmのラインアンドスペース幅が1:1
に形成されるのに要する露光量)を基準露光量とし、そ
の露光量において、焦点を適宜上下にずらし、露光、現
像を行って得られたレジストパターンのSEM写真の観
察を行った。そのSEM写真より0.35μmの矩形の
レジストパターンが±10%の寸法変化率の範囲内で得
られる焦点ずれの最大値(μm)を焦点深度幅特性とし
た。(4)アンダー露光余裕度: 試料をスピンナーを用いて
シリコンウェーハ上に塗布し、これをホットプレート上
で90℃、90秒間乾燥して膜厚1.05μmのレジス
ト膜を得た。この膜にラインアンドスペースが1:1の
0.35μmレジストパターン対応のマスク(レチク
ル)を介して縮小投影露光装置NSR−2005i10
D(ニコン社製、NA=0.57)を用いて、0.1秒
から0.01秒間隔で露光したのち、110℃、90秒
間のPEB(露光後加熱)処理を行い、2.38重量%
TMAH水溶液で23℃にて60秒間現像し、30秒間
水洗して乾燥したとき、現像後に分離パターンを形成す
ることができる最小露光量(Es)をミリ秒(ms)単
位で表し、アンダー露光余裕度をEop−Esとして表
した。(5)粗密差評価: Eop(0.35μmのラインアン
ドスペース幅が1:1に形成されるのに要する露光量)
を基準露光量とし、0.35μmの孤立(Iso)パタ
ーンに対応したマスクを用いて孤立レジストパターンを
形成したときの、実際に得られた孤立パターンの寸法
(X)を計測し、理想的なパターン寸法(0.35μ
m)との寸法差の絶対値を「粗密差」として表わした。 粗密差=|0.35−X| (式中、Xは、実際の孤立パターンの寸法)
【0040】
【表1】
【0041】(b1):1モルの上記一般式(I)で表
わされるフェノール化合物と2モルの5−NQDとのエ
ステル化物(エステル化率50%) (b2)−1:1モルのビス(2−メチル−4−ヒドロ
キシ−5−シクロヘキシルフェニル)−3,4−ジヒド
ロキシフェニルメタンと2モルの5−NQDとのエステ
ル化物(エステル化率50%) (b2)−2:1モルのビス(3,5−ジメチル−4−
ヒドロキシフェニル)−2−ヒドロキシフェニルメタン
と2モルの5−NQDとのエステル化物(エステル化率
66%) (b3):1モルの1,1−ビス(2,3,4−トリヒ
ドロキシフェニル)イソプロパンと2モルの5−NQD
とのエステル化物(エステル化率33%) (b4):1モルのビス[2−ヒドロキシ−3−(2−
ヒドロキシ−5−メチルベンジル)−5−メチルフェニ
ル]メタンと2モルの5−NQDとのエステル化物(エ
ステル化率50%) (b5):1モルのビス[2,5−ジメチル−3−(4
−ヒドロキシ−5−メチルベンジル)−4−ヒドロキシ
フェニル]メタンと2モルの5−NQDとのエステル化
物(エステル化率50%)
【0042】
【表2】
【0043】
【発明の効果】本発明によれば、i線(365nm)を
用いたホトリソグラフィにおいて、ハーフミクロン以
下、特に0.35μm以下の超微細な寸法のレジストパ
ターンが形成可能であり、感度、解像性、焦点深度幅
(DOF)特性、露光余裕度、粗密差等のレジスト諸特
性に優れたポジ型ホトレジスト組成物が提供される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丸山 健治 神奈川県川崎市中原区中丸子150番地 東 京応化工業株式会社内 Fターム(参考) 2H025 AA00 AA01 AA02 AB16 AC01 AD03 BE01 BE02 CC20

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)アルカリ可溶性樹脂、(B)キノ
    ンジアジドエステル化物を含有してなるポジ型ホトレジ
    スト組成物であって、当該(B)成分は、(b1)下記
    一般式(I) 【化1】 (式中、Dは、独立に水素原子、または1,2−ナフト
    キノンジアジド−5−スルホニル基を表し、少なくとも
    1つは1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホニル
    基を表す)で表されるキノンジアジドエステル化物、お
    よび(b2)下記一般式(II) 【化2】 〔式中、R1〜R8はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン
    原子、炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数1〜
    6のアルコキシ基、または炭素原子数3〜6のシクロア
    ルキル基を表し;R9〜R11はそれぞれ独立に水素原子
    または炭素原子数1〜6のアルキル基を表し;Qは水素
    原子、炭素原子数1〜6のアルキル基、R 9と結合し、
    炭素原子鎖3〜6のシクロアルキル基、または下記の化
    学式(III)で表される残基 【化3】 (式中、R12およびR13はそれぞれ独立に水素原子、ハ
    ロゲン原子、炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子
    数1〜6のアルコキシ基、または炭素原子数3〜6のシ
    クロアルキル基を表し;cは1〜3の整数を示す)を表
    し;Dはそれぞれ独立に水素原子、1,2−ナフトキノ
    ンジアジド−5−スルホニル基を表し、少なくとも1つ
    は1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホニル基を
    表し;a、bは1〜3の整数を表し;dは0〜3の整数
    を表し;nは0〜3の整数を表す。ただしn=0のとき
    は、Qは上記化学式(III)で表される残基であるか、
    9と結合し、炭素原子数3〜6のシクロアルキル基で
    ある〕で表されるキノンジアジドエステル化物(ただし
    (b1)は除く)、を含有することを特徴とするポジ型
    ホトレジスト組成物。
  2. 【請求項2】 (C)分子量1000以下のフェノール
    性水酸基を有するアルカリ可溶性の低分子化合物をさら
    に含有することを特徴とする請求項1記載のポジ型ホト
    レジスト組成物。
  3. 【請求項3】 前記(b2)が、下記一般式(IV) 【化4】 (式中、D、R1〜R6、R12、R13およびa〜cは上記
    と同義である)で表わされるキノンジアジドエステル化
    物であることを特徴とする請求項1または2記載のポジ
    型ホトレジスト組成物。
  4. 【請求項4】 (B)成分において、(b1)と(b
    2)との混合割合が、(b1)に対して(b2)が10
    〜200重量%の範囲である請求項1ないし3のいずれ
    か1項記載のポジ型ホトレジスト組成物。
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