JP2746413B2 - Photoresist composition for deep ultraviolet light - Google Patents

Photoresist composition for deep ultraviolet light

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JP2746413B2
JP2746413B2 JP1088081A JP8808189A JP2746413B2 JP 2746413 B2 JP2746413 B2 JP 2746413B2 JP 1088081 A JP1088081 A JP 1088081A JP 8808189 A JP8808189 A JP 8808189A JP 2746413 B2 JP2746413 B2 JP 2746413B2
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photoresist composition
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far ultraviolet
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敬一 林
英夫 菊地
武 小谷
光彦 佐野
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Toyo Gosei Co Ltd
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NAGASE DENSHI KAGAKU KK
Toyo Gosei Co Ltd
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【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、新規な遠紫外光用ホトレジスト組成物に関
し、さらに詳しくいえば、313nm以下の遠紫外光、特に2
48nmのKrFエキシマーレーザを光源とする光を用いる場
合に対して好適なものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a novel photoresist composition for far-ultraviolet light, and more particularly, to a far-ultraviolet light of 313 nm or less, particularly 2
This is suitable for the case where light using a KrF excimer laser of 48 nm as a light source is used.

<従来の技術> 近年、半導体素子や集積回路の製造技術の進歩はめざ
ましく、それに伴いホトリソグラフィー技術に対する要
求は年々厳しくなってきている。特に縮小投影露光法に
おけるレジストの解像性Rはレイリーの式R=kλ/NA
で表されており、この解像性を向上させる方法として
は、NAで表わされるレンズの開口数を大きくする,露光
光の波長(λ)を短波長化する,及びレジストプロセス
で決まるkを減少させるという3つの方法がある。従
来、解像性の向上は、主としてステッパーの高NA化とレ
ジストプロセスの改善に負うところが多かった。しか
し、ステッパーの高NA化は次式で表される焦点深度(DO
F)、 が浅くなるという問題が生じる。
<Conventional Technology> In recent years, the manufacturing technology of semiconductor elements and integrated circuits has been remarkably advanced, and accordingly, the requirements for photolithography technology have been increasing year by year. In particular, the resolution R of the resist in the reduced projection exposure method is represented by the Rayleigh equation R = kλ / NA
As a method of improving the resolution, the numerical aperture of the lens represented by NA is increased, the wavelength (λ) of the exposure light is shortened, and k determined by the resist process is reduced. There are three ways to do this. Hitherto, the improvement of the resolution has mainly depended on the increase in the NA of the stepper and the improvement of the resist process. However, increasing the NA of a stepper requires a DOF expressed by the following equation (DO
F), Problem arises.

これに対して、波長λの短波長化は焦点深度への影響
がNAより少ないということで、近年、光源として、従来
の高圧水銀灯のg線(436nm)から、より波長の短いエ
キシマーレーザー、特にKrFエキシマーレーザー光(248
nm)若しくはXeClエキシマーレーザー(308nm)を用い
るステッパー装置の開発が進められている。
In contrast, shortening the wavelength λ has a smaller effect on the depth of focus than NA, and in recent years, excimer lasers with shorter wavelengths, especially g-lines (436 nm) of conventional high-pressure mercury lamps, have been used as light sources. KrF excimer laser light (248
nm) or XeCl excimer laser (308 nm) is being developed.

ところで、従来のg線(436nm)、あるいはi線(365
nm)を光源とするステッパーには、アルカリ可溶性のノ
ボラック樹脂と、ナフトキノンジアジドスルホン酸エス
テルとからなるホトレジストが用いられている。これら
のホトレジストは、g線(436nm)、i線(365nm)の露
光によりその露光光において透明になるため高解像のパ
ターンが得られるという性質を有している。
By the way, conventional g-line (436 nm) or i-line (365 nm)
nm) as a light source, a photoresist comprising an alkali-soluble novolak resin and naphthoquinonediazidesulfonic acid ester is used. These photoresists have the property of being transparent when exposed to g-rays (436 nm) and i-rays (365 nm), so that high-resolution patterns can be obtained.

また、現在量産されているDRAM(ダイナミック・ラン
ダム・アクセス・メモリー)は上記ホトレジストを用い
た1Mビットのものが主流であるが、半導体メモリーの大
容量化は予想を上回るスピードで進んでおり、4M,16Mビ
ットのDRAMで、特に高解像度のレジストが近年要求され
てきている。
Currently, DRAMs (Dynamic Random Access Memory) that are mass-produced are mainly 1M bits using the above-mentioned photoresist, but increasing the capacity of semiconductor memories is proceeding at a faster-than-expected rate. In recent years, a high resolution resist, especially a 16 Mbit DRAM, has been required.

<発明が解決しようとする課題> しかしながら、上述したアルカリ可溶性のノボラック
樹脂とナフトキノンジアジドスルホン酸エステルとから
なるホトレジストは、g線を用いた場合にはライン幅が
0.5μm程度までが限界であるので、解像力を向上させ
うる光源として313nm以下の遠紫外光を用いて微細パタ
ーンを形成しようとすると、レジストが遠紫外光を強く
吸収してしまい、レジスト膜の底部まで光が到達せず、
オーバーカットのプロファイルを与えるという問題が生
じる。
<Problems to be Solved by the Invention> However, the photoresist comprising the alkali-soluble novolak resin and the naphthoquinonediazide sulfonic acid ester described above has a line width when g-line is used.
Since the limit is up to about 0.5 μm, when trying to form a fine pattern using far ultraviolet light of 313 nm or less as a light source that can improve the resolution, the resist strongly absorbs the far ultraviolet light, and the bottom of the resist film Light does not reach
The problem of giving an overcut profile arises.

また一方、遠紫外光で透明なレジスト材料となるポリ
(メチルメタクリレート)等は、ドライエッチング耐性
がないという問題がある。
On the other hand, poly (methyl methacrylate) or the like, which becomes a transparent resist material with far ultraviolet light, has a problem that it does not have dry etching resistance.

本発明は以上述べた事情に鑑み、アルカリ現像可能
で、313nm以下の遠紫外光で特にKrFエキシマーレーザ光
である248nmにおいて透明性が高く且つドライエッチン
グ耐性を有するなどの優れた特性を持つ遠紫外光用ホト
レジスト組成物を提供することを目的とする。
In view of the circumstances described above, the present invention is a deep ultraviolet light which is alkali-developable and has excellent characteristics such as high transparency and dry etching resistance at 248 nm, which is a KrF excimer laser light, particularly at a deep ultraviolet light of 313 nm or less. An object is to provide a photoresist composition for light.

<課題を解決するための手段> 前記目的を達成するために本発明者らは鋭意研究を重
ねた結果、スチレンとマレインイミド構造を持つ共重合
体と感光剤とから成るホトレジスト組成物がアルカリ現
像可能で313nm以下の遠紫外光において透明性が高く、
且つドライエッチング耐性を有するなどに著しく優れて
いるということを見い出し、この知見に基づいて本発明
を完成した。
<Means for Solving the Problems> The inventors of the present invention have conducted intensive studies to achieve the above object, and as a result, a photoresist composition comprising a copolymer having a styrene / maleimide structure and a photosensitizer has been developed by alkali development. Possible, high transparency in far ultraviolet light of 313nm or less,
Further, they have found that they are remarkably excellent in dry etching resistance and the like, and completed the present invention based on this finding.

かかる知見に基づく本発明にかかる遠紫外光用ホトレ
ジスト組成物は、下記一般式で表わされる繰返し単位を
有する共重合体と、感光剤とからなり、313nm以下の遠
紫外光露光に用いることを特徴とする。
The photoresist composition for far ultraviolet light according to the present invention based on such knowledge comprises a copolymer having a repeating unit represented by the following general formula and a photosensitizer, and is used for far ultraviolet light exposure at 313 nm or less. And

但し、式中、R1は水素もしくはメチル基、R2はアルキ
ル基,アラルキル基、R3は水素,アルキル基,アルケニ
ル基,アラルキル基,アリール基を表わし、mは1〜6
の整数を表わし、n1,n2,n3,n4及びn5は各繰返し単位の
モル%を表わし、それぞれ次の範囲である。n1=25〜8
0,n2=10〜70,n3=0〜40,n4=0〜40,n5=0〜10 本発明にかかる前記一般式(1)で表わされる繰り返
し単位を有する共重合体を用いる遠紫外光用ホトレジス
ト組成物(以下「ホトレジズト組成物」という。)は、
KrFエキシマーレーザー光の248nmにおける透過率が高
く、高解像度のレジストパターンを得ると共にドライエ
ッチング耐性が高いという特性を有するということを知
見し、これに基づいて遠紫外光露光を用いるリソグラフ
ィーに有用であるということは、本発明者らが初めて見
い出したものである。
In the formula, R 1 represents hydrogen or a methyl group, R 2 represents an alkyl group, an aralkyl group, R 3 represents a hydrogen, an alkyl group, an alkenyl group, an aralkyl group, or an aryl group;
And n 1 , n 2 , n 3 , n 4 and n 5 represent mol% of each repeating unit, and each is in the following range. n 1 = 25-8
0, n 2 = 10 to 70, n 3 = 0 to 40, n 4 = 0 to 40, n 5 = 0 to 10 The copolymer according to the present invention having the repeating unit represented by the general formula (1) is used. The photoresist composition for far ultraviolet light to be used (hereinafter referred to as “photoresist composition”) is as follows.
KrF excimer laser light has a high transmittance at 248 nm, has a high resolution resist pattern and has the characteristics of high dry etching resistance.Based on this, it is useful for lithography using deep ultraviolet light exposure. That is, the present inventors have found for the first time.

尚、本発明のホトレジスト組成物においてバインダー
樹脂として用いられる前記一般式(1)で表わされる繰
り返し単位を有する共重合体と、類似の構造の共重合体
を用いるホトレジスト組成物は特開昭61−162039号公報
に開示されている。しかし、かかる公知文献の共重合体
を用いてなるホトレジスト組成物は、現像後における25
0℃での高温度処理に耐え得ることを開示するのみで、3
13nm以下の遠紫外光に対する透明性、あるいは耐ドライ
エッチング性などに対する考慮は全くなされていない。
The copolymer having a repeating unit represented by the general formula (1) used as a binder resin in the photoresist composition of the present invention and a copolymer having a similar structure are disclosed in JP-A-61-1986. It is disclosed in Japanese Patent No. 162039. However, a photoresist composition using such a copolymer disclosed in the known literature, 25% after development.
It only discloses that it can withstand high temperature treatment at 0 ° C,
No consideration is given to transparency to far ultraviolet light of 13 nm or less, or resistance to dry etching.

以下、本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明のホトレジスト組成物のバインダー樹脂として
は、前記一般式(1)で表わされる繰り返し単位を有す
る共重合体が用いられるが、この式中のR1は水素もしく
はメチル基を表わし、R2は、メチル基,エチル基,プロ
ピル基,ブチル基,ペンチル基,ヘキシル基,シクロペ
ンチル基,シクロヘキシル基のようなアルキル基、カル
ボキシルメチル基,カルボキシエチル基,カルボキシプ
ロピル基,カルボキシブチル基,メトキシメチル基,メ
トキシエチル基などの置換アルキル基、ベンジル基,フ
ェニルエチル基などのアラルキル基を表わし、R3は、メ
チル基,エチル基,プロピル基,ブチル基,ペンチル
基,ヘキシル基,シクロペンチル基,シクロヘキシル基
などのアルキル基、アリル基,ブテニル基などのアルケ
ニル基、フェニル基,置換フェニル基,ナフチル基など
のアリール基を表わす。mは、1〜6の整数を表わす
が、このmが0のもの、すなわちN−ヒドロキシフェニ
ルマレインイミド単位は遠紫外光に対する透明性が悪
い。また、mが6以上では耐ドライエッチング性が低下
する。n1〜n5は、各繰り返し単位のモル%を表わし、こ
の範囲は本発明のホトレジスト組成物の特徴である、
遠紫外光特にKrF−エキシマーレーザー光の248nmの光に
対して透明性が良い,ドライエッチング耐性が高い,
耐熱性が高い,アルカリ現像ができる,膨潤がな
く解像性が良いなどの条件を満たすように決められる。
透明性,耐ドライエッチング性,耐熱性,アルカリ現像
性,膨潤などは次の様な要因により決定される。アルカ
リ現像性は、フェノールとカルボキシル基によって与え
られるが、フェノールは遠紫外領域に強い吸収が存在す
るので透明性に悪影響を与え、カルボキシル基があると
現像時に膨潤を起こしやすく、解像性を低下させる。ド
ライエッチング耐性は、ベンゼン核密度が高いほど良い
が、ベンゼン核は遠紫外領域に吸収がある。また、イミ
ド構造は耐熱性に寄与するが、これも遠紫外領域に吸収
を持つ。このようなことから、n1〜n5の範囲は、次の様
である。n1=25〜80,n2=10〜70,n3=0〜40,n4=0〜4
0,n5=0〜10、更に好ましくは、n1=40〜70,n2=20〜6
0,n3=0〜30,n4=0〜30,n5=0〜5である。
As the binder resin of the photoresist composition of the present invention, a copolymer having a repeating unit represented by the above general formula (1) is used, wherein R 1 represents hydrogen or a methyl group, and R 2 represents Alkyl groups such as methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, cyclopentyl group and cyclohexyl group, carboxymethyl group, carboxyethyl group, carboxypropyl group, carboxybutyl group, methoxymethyl group, Represents a substituted alkyl group such as a methoxyethyl group, an aralkyl group such as a benzyl group or a phenylethyl group, and R 3 represents a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, etc. Alkyl, allyl, butenyl and other alkenyl, phenyl, Conversion phenyl group, an aryl group such as a naphthyl group. m represents an integer of 1 to 6, where m is 0, that is, the N-hydroxyphenylmaleimide unit has poor transparency to far ultraviolet light. When m is 6 or more, the dry etching resistance decreases. n 1 to n 5 represent mol% of each repeating unit, and this range is characteristic of the photoresist composition of the present invention.
Good transparency to far ultraviolet light, especially KrF-excimer laser light of 248 nm, high dry etching resistance,
It is determined so as to satisfy the conditions such as high heat resistance, alkali developing, no swelling and good resolution.
Transparency, dry etching resistance, heat resistance, alkali developability, swelling, etc. are determined by the following factors. Alkaline developability is provided by phenol and carboxyl groups, but phenol has a strong absorption in the deep ultraviolet region, which adversely affects transparency. Let it. The dry etching resistance is better as the benzene nucleus density is higher, but the benzene nucleus absorbs in the far ultraviolet region. Further, the imide structure contributes to heat resistance, which also has an absorption in the far ultraviolet region. For this reason, the range of n 1 ~n 5 is follows. n 1 = 25 to 80, n 2 = 10 to 70, n 3 = 0 to 40, n 4 = 0 to 4
0, n 5 = 0~10, more preferably, n 1 = 40~70, n 2 = 20~6
0, n 3 = 0 to 30, n 4 = 0 to 30, and n 5 = 0 to 5 .

前記一般式(1)で表わされる繰り返し単位を有する
共重合体は、例えば無水マレイン酸とスチレンもしくは
α−メチルスチレンとを共重合して得られた共重合体
に、下記一般式(2) で表わされるアミン、更に必要に応じてR2−NH2で表わ
されるアミン(R2は前記と同じ意味を表わす)および/
もしくはR3−OHで表わされるアルコール(R3は前記と同
じ意味を表わす)とを無水マレイン酸成分の一部又は全
部と反応させ、環化脱水反応を行うことにより製造する
ことができる。
The copolymer having a repeating unit represented by the general formula (1) is, for example, a copolymer obtained by copolymerizing maleic anhydride and styrene or α-methylstyrene with the following general formula (2) And optionally an amine represented by R 2 —NH 2 (R 2 has the same meaning as described above) and / or
Alternatively, it can be produced by reacting an alcohol represented by R 3 —OH (R 3 has the same meaning as described above) with a part or all of the maleic anhydride component, and performing a cyclization dehydration reaction.

本発明のホトレジスト組成物における感光剤として
は、活性輻射線に感度を有している化合物を任意に使用
することができる。このような感光剤としては、ナフト
キノンジアジド化合物,下記一般式(3)で表される化
合物, 式中、R4で表わされ、R5はアルキル基,アルコキシル基,アルキ
ルアミノ基,アリール基を表わす。またR6はアルキル
基,アルコキシル基,アルキルアミノ基,アリール基
を、R7はアルキル基,アリール基を、R8,R9はアルキル
基,アリール基,アラルキル基,アルコキシル基又はア
リールオキシル基を表わす。
As the photosensitive agent in the photoresist composition of the present invention, any compound having sensitivity to active radiation can be used. Examples of such a photosensitizer include a naphthoquinonediazide compound, a compound represented by the following general formula (3), Where R 4 is And R 5 represents an alkyl group, an alkoxyl group, an alkylamino group, or an aryl group. R 6 represents an alkyl group, an alkoxyl group, an alkylamino group or an aryl group, R 7 represents an alkyl group or an aryl group, and R 8 and R 9 represent an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group, an alkoxyl group or an aryloxyl group. Express.

あるいは芳香族アジド化合物が好適に用いられる。 Alternatively, an aromatic azide compound is suitably used.

ナフトキノンジアジド化合物は、1,2−ナフトキノン
ジアジド−4−スルホニルクロリドあるいは1,2−ナフ
トキノンジアジド−5−スルホニルクロリドと水酸基ま
たはアミノ基を有する化合物との反応生成物、すなわ
ち、スルホン酸エステル,スルホンアミドなどを挙げる
ことができる。上記水酸基を有する化合物としては、例
えばブタノール,メチルセロソルブ,エチルセロソル
ブ,ポリエチレングリコールなどのアルコール、あるい
は、フェノール,クロルフェノール,クレゾール,イソ
プロピルフェノール,キシレノール,p−シクロペンチル
フェノール,p−シクロヘキシルフェノール,ヒドロキシ
安息香酸エステル,アルコキシフェノール,ジアルコキ
シフェノール,ハイドロキノン,ピロカテコール,レゾ
ルシノール,ジヒドロキシ安息香酸エステル,ビスフェ
ノールA,ビス(ヒドロキシフェニル)メタン、2,2−ビ
ス(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパ
ン,ビス(ヒドロキシフェニル)スルホン,トリヒドロ
キシ安息香酸エステル,トリヒドロキシベンゼン,トリ
ヒドロキシベンゾフェノン,テトラヒドロキシベンゾフ
ェノン,トリヒドロキシビフェニル,トリヒドロキシビ
フェニルエーテルなどのフェノール性水酸基を有する化
合物を挙げることができる。また、アミノ基を有する化
合物としては、アニリン,β−アミノジフェニルアミン
等を挙げることができる。これらのナフトキノンジアジ
ド化合物のうち1,2−ナフトキノンジアジド−4−スル
ホン酸エステルあるいはアミド類が露光により248nmに
おける透過率が高くなるのでより好ましい。
The naphthoquinonediazide compound is a reaction product of 1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonyl chloride or 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonyl chloride with a compound having a hydroxyl group or an amino group, that is, a sulfonic ester, a sulfonamide And the like. Examples of the compound having a hydroxyl group include alcohols such as butanol, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, and polyethylene glycol, or phenol, chlorophenol, cresol, isopropylphenol, xylenol, p-cyclopentylphenol, p-cyclohexylphenol, and hydroxybenzoic acid. Ester, alkoxyphenol, dialkoxyphenol, hydroquinone, pyrocatechol, resorcinol, dihydroxybenzoate, bisphenol A, bis (hydroxyphenyl) methane, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane, bis (hydroxyphenyl) ) Sulfone, trihydroxybenzoate, trihydroxybenzene, trihydroxybenzophenone, tetrahydro Shi benzophenone, trihydroxy biphenyl, can be exemplified compounds having a phenolic hydroxyl group, such as tri-hydroxybiphenyl ether. Examples of the compound having an amino group include aniline and β-aminodiphenylamine. Among these naphthoquinonediazide compounds, 1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid esters or amides are more preferable because the transmittance at 248 nm increases upon exposure.

前記一般式(3)で表わされるα−ケトジアゾ化合物
は、例えばChem.Ber.94,929(1961)、Chem.Ber.,102,2
216(1969)、Chem.Ber.,103,1477(1970)、Proc.of S
PIE,771,2(1987)、US Pat,4,626,491(1986)、特開
昭61−240237号公報、特開昭61−223837号公報などに示
される公知の方法により製造することができる。これら
の化合物の具体的な例としては、2,2−ジメチル−4,6−
ジケト−5−ジアゾ−1,3−ジオキサン,2−メチル−2
−ヘプチル−4,6−ジケト−5−ジアゾ−1,3−ジオキサ
ン,(ジアゾフェナシル)−ジフェニルホスフィンオキ
シド,(ジアゾ−p−t−ブチルフェナシル)ジフェニ
ルホスフィンオキシド,(ジアゾ−p−メトキシフェナ
シル)ジフェニルホスフィンオキシド,(ジアゾフェナ
シル)ジメチルホスフォネート,ジフェニルフォスフィ
ニルジエチルカルバモイルジアゾメタン,ジフェニルフ
ォスフィニルエトキシカルボニルジアゾメタン,ジフェ
ニルフォスフィニルシクロヘキシルオキシカルボニルジ
アゾメタン,β−トリルスルホニルN,N−ジエチルカル
バモイルジアゾメタン、β−トリルスルホニルエトキシ
カルボニルジアゾメタン,フェニルスルホニルベンゾイ
ルジアゾメタン,トランス−2−ジアゾデカリン−1,3
−ジオン,エチル3−ジアゾ−2,4−ジオキソデカリン
カルボキシレート,エチル5−ジアゾ−2,2−ジメチル
−4,6−ジオキソシクロヘキサンカルボキシレート、2
−ジアゾ−5,5−ペンタメチレンシクロヘキサン−1,3−
ジオン,2−ジアゾマロネートのオリゴマーなどを挙げる
ことができる。
Said α- Ketojiazo compound represented by the general formula (3), for example, Chem.Ber. 94, 929 (1961) , Chem.Ber., 102, 2
216 (1969), Chem. Ber., 103 , 1477 (1970), Proc. Of S
It can be produced by a known method described in PIE, 771 , 2 (1987), US Pat, 4,626,491 (1986), JP-A-61-240237, JP-A-61-223837, and the like. Specific examples of these compounds include 2,2-dimethyl-4,6-
Diketo-5-diazo-1,3-dioxane, 2-methyl-2
-Heptyl-4,6-diketo-5-diazo-1,3-dioxane, (diazophenacyl) -diphenylphosphine oxide, (diazo-pt-butylphenacyl) diphenylphosphine oxide, (diazo-p-methoxyphenacyl) diphenyl Phosphine oxide, (diazophenacyl) dimethylphosphonate, diphenylphosphinyldiethylcarbamoyldiazomethane, diphenylphosphinylethoxycarbonyldiazomethane, diphenylphosphinylcyclohexyloxycarbonyldiazomethane, β-tolylsulfonyl N, N-diethylcarbamoyldiazomethane, β- Tolylsulfonylethoxycarbonyldiazomethane, phenylsulfonylbenzoyldiazomethane, trans-2-diazodecalin-1,3
-Dione, ethyl 3-diazo-2,4-dioxodecalin carboxylate, ethyl 5-diazo-2,2-dimethyl-4,6-dioxocyclohexanecarboxylate, 2
-Diazo-5,5-pentamethylenecyclohexane-1,3-
And oligomers of dione, 2-diazomalonate.

これらの一般式(3)で表わされる化合物のうち、R4
でR5がアルコキシ基,アルキルアミノ基の化合物は露光
により遠紫外光特に248nmにおける透過率が高くなるの
で特に好ましい。
Among the compounds represented by the general formula (3), R 4
But In particular, compounds in which R 5 is an alkoxy group or an alkylamino group are particularly preferable because the exposure increases the transmittance at deep ultraviolet light, particularly at 248 nm.

芳香族アジド化合物の具体例としては、アジドベンゼ
ン,アジドアニソール,アジドニトロベンゼン,アジド
ジメチルアニリン,ジアジドベンゾフェノン,ジアジド
ジフェニルメタン,ジアジドジフェニルエーテル,ジア
ジドジフェニルスルホン,ジアジドフェニスルフィド,
ジアジドスチルベン,アジドカルコン,ジアジドカルコ
ン,ジアジドベンザルアセトン,2,6−ジ(アジドベンザ
ル)シクロヘキサノン,2,6−ジ(アジドベンザル)−4
−メチルシクロヘキサノン,3−(4−(p−アジドフェ
ニル)−1,3−ブタジエニル)−5,5−ジメチル−2−シ
クロヘキサン−1−オンなどを挙げることができる。
Specific examples of the aromatic azide compound include azidobenzene, azidoanisole, azidonitrobenzene, azidodimethylaniline, diazidebenzophenone, diazidediphenylmethane, diazidediphenylether, diazidediphenylsulfone, diazidophenylisulphide, and the like.
Diazidostilbene, azidochalcone, diazidochalcone, diazidobenzalacetone, 2,6-di (azidobenzal) cyclohexanone, 2,6-di (azidobenzal) -4
-Methylcyclohexanone, 3- (4- (p-azidophenyl) -1,3-butadienyl) -5,5-dimethyl-2-cyclohexane-1-one and the like.

本発明のホトレジスト組成物におけるポリマーと感光
剤との配合割合については特に制限はないが、通常ポリ
マー100重量部当り、感光剤1〜100重量部、好ましくは
5〜50重量部の割合で配合される。
The mixing ratio of the polymer and the photosensitizer in the photoresist composition of the present invention is not particularly limited, but is usually 1 to 100 parts by weight of the photosensitizer, preferably 5 to 50 parts by weight per 100 parts by weight of the polymer. You.

本発明のホトレジスト組成物は、一般式(1)で表わ
される繰り返し単位を有する共重合体と感光剤とを適当
な溶剤に溶解して、溶液の形で用いるのが好ましい。
The photoresist composition of the present invention is preferably used in the form of a solution in which a copolymer having a repeating unit represented by the general formula (1) and a photosensitive agent are dissolved in a suitable solvent.

このような溶剤の例としては、ジオキサン,ジエトキ
シエタン,ジエチレングリコールジメチルエーテル,メ
チルセロソルブ,エチルセロソルブ,エチレングリコー
ルモノイソプロピルエーテル,プロピレングリコールモ
ノメチルエーテル,プロピレングリコールモノエチルエ
ーテルなどのエーテル類、アセトン,メチルエチルケト
ン,メチルイソブチルケトン,シクロペンタノン,シク
ロヘキサノンなどのケトン類、酢酸エチル,酢酸ブチ
ル、メチルセロソルブアセテート,エチルセロソルブア
セテート,酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテ
ル,酢酸プロピレングリコールモノエチルエーテル,ジ
メチルオギザレートなどのエステル類、N,N−ジメチル
ホルムアミド,N,N−ジメチルアセトアミドなどのアミド
類、N−メチルピロリドンなどのピロリドン類、γ−ブ
チロラクトンなどのラクトン類、ジメチルスルホキシド
などのスルホキシド類などを挙げることができる。これ
らの溶剤はそれぞれ単独で用いてもよいし、2種類以上
組み合わせて用いても良い。
Examples of such solvents include ethers such as dioxane, diethoxyethane, diethylene glycol dimethyl ether, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, ethylene glycol monoisopropyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, acetone, methyl ethyl ketone, methyl Ketones such as isobutyl ketone, cyclopentanone and cyclohexanone; esters such as ethyl acetate, butyl acetate, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate and dimethyl oxalate; Amides such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone And the like, lactones such as γ-butyrolactone, sulfoxides such as dimethyl sulfoxide, and the like. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

また本発明にかかるホトレジスト組成物には、必要に
応じて通常ホトレジストに用いられている公知の添加成
分、例えば界面活性剤,染料,安定剤,増感剤などを適
宜配合することができる。
The photoresist composition according to the present invention may optionally contain known additives, such as surfactants, dyes, stabilizers, and sensitizers, which are commonly used in photoresists.

次に具体例を挙げて本発明を更に詳しく説明する。 Next, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples.

合成例1(共重合体1の合成) 窒素雰囲気中、脱水DMF30mlに無水マレイン酸−スチ
レン共重合体10.0グラム(無水マレイン酸単位0.05モル
SMA−1000,ARCO Chemical社製)を溶解させ、この溶液
中に脱水DMF30mlにβ−アミノエチルフェノール10.18グ
ラムを懸濁させた溶液を徐々に加える。この溶液を80℃
で9時間加熱撹拌後、脱水トルエン15mlを加える。脱水
反応による水を除きながら140℃で9時間加熱還流させ
る。
Synthesis Example 1 (Synthesis of Copolymer 1) In a nitrogen atmosphere, maleic anhydride-styrene copolymer 10.0 g (maleic anhydride unit 0.05 mol) in 30 ml of dehydrated DMF
SMA-1000, manufactured by ARCO Chemical Co.), and a solution of 10.18 g of β-aminoethylphenol suspended in 30 ml of dehydrated DMF is gradually added to the solution. 80 ° C
After heating and stirring for 9 hours, 15 ml of dehydrated toluene is added. The mixture is heated to reflux at 140 ° C. for 9 hours while removing water due to the dehydration reaction.

その後、反応混合物を冷却し、これをジエチルエーテ
ル500ml中に注ぎ、ポリマーを析出させた。得られたポ
リマーをテトラヒドロフランに溶解し、ジエチルエーテ
ル中に注ぎポリマーを析出させた。この操作を2回行な
った後、得られた結晶を乾燥し、共重合体1を得た。こ
の共重合体1の赤外吸収スペクトルを第1図に示した。
Thereafter, the reaction mixture was cooled and poured into 500 ml of diethyl ether to precipitate a polymer. The obtained polymer was dissolved in tetrahydrofuran and poured into diethyl ether to precipitate the polymer. After performing this operation twice, the obtained crystals were dried to obtain a copolymer 1. FIG. 1 shows an infrared absorption spectrum of the copolymer 1.

合成例2(共重合体2の合成) 窒素雰囲気中、脱水DMF35mlに無水マレイン酸−スチ
レン共重合体(無水マレイン酸単位0.05モル,SMA−100
0)10グラムを溶解し、これにβ−β−アミノエチルフ
ェノール3.39グラム(0.025モル)を脱水DMF30mlに懸濁
させた溶液を徐々に加えた。この溶液を80℃で9時間加
熱撹拌後、γ−アミノ酪酸5.10g(0.049モル)を加え、
80℃で更に9時間加熱撹拌させた。脱水トルエン15mlを
加え以下合成例1と同様に脱水反応及び精製をおこな
い、共重合体2を得た。得られた共重合体2の赤外吸収
スペクトルを第2図に示した。
Synthesis Example 2 (Synthesis of Copolymer 2) In a nitrogen atmosphere, maleic anhydride-styrene copolymer (maleic anhydride unit 0.05 mol, SMA-100
0) 10 g was dissolved, and a solution in which 3.39 g (0.025 mol) of β-β-aminoethylphenol was suspended in 30 ml of dehydrated DMF was gradually added. After heating and stirring this solution at 80 ° C. for 9 hours, 5.10 g (0.049 mol) of γ-aminobutyric acid was added,
The mixture was further heated and stirred at 80 ° C. for 9 hours. After adding 15 ml of dehydrated toluene, a dehydration reaction and purification were performed in the same manner as in Synthesis Example 1 to obtain a copolymer 2. FIG. 2 shows the infrared absorption spectrum of the obtained copolymer 2.

合成例3(共重合体3の合成) 上記合成例2のγ−アミノ酪酸の代りに、n−ブタノ
ール5.5g(0.074モル)を用いる以外は合成例2と全く
同様にして共重合体3を得た。この共重合体3の赤外吸
収スペクトルを第3図に示す。
Synthesis Example 3 (Synthesis of Copolymer 3) Copolymer 3 was obtained in exactly the same manner as in Synthesis Example 2 except that 5.5 g (0.074 mol) of n-butanol was used instead of γ-aminobutyric acid in Synthesis Example 2 above. FIG. 3 shows an infrared absorption spectrum of the copolymer 3.

合成例4(共重合体4の合成) 合成例3のn−ブタノールの代りにフェネチルアルコ
ール9.0g(0.074モル)を用いる以外は合成例3と全く
同様にして共重合体4を得た。この共重合体4の赤外吸
収スペクトルを第4図に示す。
Synthesis Example 4 (Synthesis of Copolymer 4) Copolymer 4 was obtained in exactly the same manner as in Synthesis Example 3 except that 9.0 g (0.074 mol) of phenethyl alcohol was used instead of n-butanol in Synthesis Example 3. FIG. 4 shows an infrared absorption spectrum of the copolymer 4.

実施例1 上述した合成例で合成した共重合体と第1表に示す感
光剤とを、第1表に示す重量部をメチルセロソルブアセ
テート83重量部に溶解し、ホトレジスト組成物を調製し
た。これらのホトレジスト組成物を石英板上にスピナー
で塗布し、85℃で30分間乾燥して膜を形成した。この膜
を低圧水銀灯(ウシオ電機製UL2−1BQ)で露光し、248n
mにおける露光前後の1μmあたりの透過率を測定し
た。またこれらの膜を下記の条件でエッチングしてその
膜減り量を測定した。これらの結果を第1表に示した。
Example 1 A copolymer was prepared by dissolving the copolymer synthesized in the above synthesis example and the photosensitive agent shown in Table 1 in 83 parts by weight of methyl cellosolve acetate shown in Table 1 by weight. These photoresist compositions were applied on a quartz plate with a spinner and dried at 85 ° C. for 30 minutes to form films. This film was exposed with a low-pressure mercury lamp (UL2-1BQ manufactured by Ushio Inc.) to
The transmittance per μm before and after exposure at m was measured. These films were etched under the following conditions, and the amount of film reduction was measured. The results are shown in Table 1.

これらの結果から本実施例にかかるホトレジスト組成
物は、従来のg線用ポジレジストであるOFPR−800に比
較して、露光前後の透過率が良いことがわかる。
From these results, it can be seen that the photoresist composition according to this example has a better transmittance before and after exposure than OFPR-800 which is a conventional positive resist for g-line.

また、ドライエッチング耐性も従来のg−線用レジス
トと同等である。
Further, the dry etching resistance is equivalent to that of the conventional g-line resist.

本実施例にかかるドライエッチング条件 ガ ス:SiCl4,BCl3,Cl2,SF6,O2 圧 力:6.0Pa パワー:650W エッチング時間:6分 実施例2 本実施例のホトレジスト組成物をシリコンウェハー上
に塗布し、85℃で30分間プレベークした。膜厚は1μm
になるように塗布した。このホトレジスト膜を主に254n
mの光を出す低圧水銀灯(ウシオ電機製UL2−1BQ)で露
光し、表に示す濃度のテトラメチルアンモニウムハイド
ロキサイド水溶液で現像した。
Dry etching conditions according to this example Gas: SiCl 4 , BCl 3 , Cl 2 , SF 6 , O 2 Pressure: 6.0 Pa Power: 650 W Etching time: 6 minutes Example 2 The photoresist composition of this example was applied on a silicon wafer and prebaked at 85 ° C. for 30 minutes. The film thickness is 1 μm
It was applied so that This photoresist film is mainly 254n
Exposure was performed using a low-pressure mercury lamp (UL2-1BQ manufactured by Ushio Inc.) that emits light of m, and developed with an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide having the concentration shown in the table.

各露光時間に対する残膜を測定し特性曲線を作成し
た。この特性曲線から本実施例のホトレジストのγ値、
感度(Eth)、膜減り量を求めて第2表に示した。また
参考例として市販のg線用ホトレジストについても測定
した。
The residual film for each exposure time was measured to create a characteristic curve. From this characteristic curve, the γ value of the photoresist of the present embodiment,
The sensitivity (Eth) and the amount of film reduction were determined and are shown in Table 2. As a reference example, a commercially available g-line photoresist was also measured.

この表は本発明のホトレジスト組成物は市販のg線用
ポジレジストよりもγ値、すなわちコントラストが高い
ことを示している。
This table shows that the photoresist composition of the present invention has a higher γ value, that is, a higher contrast than a commercially available g-line positive resist.

実施例3 ホトレジスト組成物No.1をシリコンウェハー上に塗布
し、85℃で30分間乾燥して1.0μの膜厚の感光膜を設け
た。開口数0.37のKrFエキシマーレーザーステッパーで6
00mjの光を照射してパターン露光したのち、0.22ONのテ
トラメチルアンモニウムハイドロキサイド水溶液で現像
したところ、0.35μmのラインアンドスペースのパター
ンがきれいに解像できた。
Example 3 Photoresist composition No. 1 was applied on a silicon wafer and dried at 85 ° C. for 30 minutes to provide a photosensitive film having a thickness of 1.0 μm. 6 with KrF excimer laser stepper with numerical aperture 0.37
After pattern exposure by irradiating with 00mj light, development with a 0.22 ON tetramethylammonium hydroxide aqueous solution resulted in clear resolution of a 0.35 μm line and space pattern.

<発明の効果> 以上実施例とともに具体的に説明したように本発明に
かかる遠紫外光用ホトレジスト組成物は、遠紫外領域、
特にKrFエキシマーレーザー光の248nmにおける透過率が
高いので、本発明のホトレジスト組成物を用いると高解
像のレジストパターンを得ることができる。また本発明
のホトレジスト組成物は、遠紫外光に対する透過率が高
いにもかかわらず、従来のg線用ホトレジストと同様の
耐ドラムエッチング性を持っている。したがって、本発
明は超高集積度の半導体素子の製造に特に好適に用いら
れるものである。
<Effects of the Invention> As specifically described above in connection with the examples, the photoresist composition for far ultraviolet light according to the present invention has a far ultraviolet region,
In particular, since the transmittance of KrF excimer laser light at 248 nm is high, a resist pattern with high resolution can be obtained by using the photoresist composition of the present invention. In addition, the photoresist composition of the present invention has the same drum etching resistance as a conventional g-line photoresist despite having high transmittance to far ultraviolet light. Therefore, the present invention is particularly suitably used for manufacturing an ultra-high integration semiconductor device.

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

第1図,第2図,第3図及び第4図はそれぞれ合成例1,
2,3,4で得られた共重合体の赤外吸収スペクトルであ
る。
FIGS. 1, 2, 3 and 4 show synthesis examples 1 and 2, respectively.
4 is an infrared absorption spectrum of the copolymer obtained in 2, 3, and 4.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小谷 武 兵庫県龍野市竜野町中井236 ナガセ電 子化学株式会社兵庫工場内 (72)発明者 佐野 光彦 兵庫県龍野市竜野町中井236 ナガセ電 子化学株式会社兵庫工場内 (56)参考文献 特開 昭61−162039(JP,A) 特開 昭63−298340(JP,A) 特開 昭62−229140(JP,A) 特開 昭62−169155(JP,A) 特開 昭62−255934(JP,A) 特開 平2−32350(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Takeshi Kotani 236 Nakai, Tatsuno-cho, Tatsuno-shi, Hyogo Nagase Electronics Chemical Co., Ltd.Hyogo Plant (72) Inventor Mitsuhiko Sano 236 Nakai, Tatsuno-cho, Tatsuno-shi, Hyogo (56) References JP-A-61-162039 (JP, A) JP-A-63-298340 (JP, A) JP-A-62-229140 (JP, A) JP-A-62-169155 (JP) JP, A) JP-A-62-255934 (JP, A) JP-A-2-32350 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】下記一般式で表わされる繰返し単位を有す
る共重合体と、感光剤とからなり、313nm以下の遠紫外
光露光に用いることを特徴とする遠紫外光用ホトレジス
ト組成物。 但し、式中、R1は水素もしくはメチル基、R2はアルキル
基,アラルキル基、R3は水素,アルキル基,アルケニル
基,アラルキル基,アリール基を表わし、mは1〜6の
整数を表わし、n1,n2,n3,n4及びn5は各繰返し単位のモ
ル%を表わし、それぞれ次の範囲である。n1=25〜80,n
2=10〜70,n3=0〜40,n4=0〜40,n5=0〜10。
1. A photoresist composition for far ultraviolet light comprising a copolymer having a repeating unit represented by the following general formula and a photosensitizer, which is used for far ultraviolet light exposure of 313 nm or less. In the formula, R 1 represents hydrogen or a methyl group, R 2 represents an alkyl group, an aralkyl group, R 3 represents a hydrogen, an alkyl group, an alkenyl group, an aralkyl group, or an aryl group, and m represents an integer of 1 to 6. , N 1 , n 2 , n 3 , n 4 and n 5 represent mol% of each repeating unit and are in the following ranges, respectively. n 1 = 25 to 80, n
2 = 10~70, n 3 = 0~40 , n 4 = 0~40, n 5 = 0~10.
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