JP3082892B2

JP3082892B2 - ポジ型レジスト材料

Info

Publication number: JP3082892B2
Application number: JP06130829A
Authority: JP
Inventors: 啓順田中; 二朗中村; 義夫河合; 維人松田; 俊信石原
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1994-05-23
Filing date: 1994-05-23
Publication date: 2000-08-28
Anticipated expiration: 2015-08-28
Also published as: JPH07319163A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、遠紫外線、電子線やＸ
線等の高エネルギー線に対して高い感度を有し、アルカ
リ水溶液で現像することによりパタンを形成できる、微
細加工技術に適したポジ型レジスト材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩの高集積化と高速度化に伴い、パ
タンルールの微細化が求められているが、現在汎用技術
として用いられている光露光では、光源の波長に由来す
る本質的な解像度の限界に近付きつつある。ｇ線（４３
６nm）若しくはｉ線（３６５nm）を光源とする光露光で
は、おおよそ０．５μｍのパタンルールが限界とされて
おり、これを用いて製作したＬＳＩの集積度は、１６Ｍ
ビットのＤＲＡＭ相当までとなる。しかし、ＬＳＩの試
作は既にこの段階にまできており、更なる微細化技術の
開発が急務となっている。このような背景により、次世
代の微細加工技術として遠紫外線リソグラフィが有望視
されている。遠紫外線リソグラフィは、０．３〜０．４
μｍの加工も可能であり、光吸収の小さいレジストを用
いた場合、基板に対して垂直に近い側壁を有するパタン
の形成が可能である。また、一括にパタンを転写するこ
とができるために、電子線リソグラフィよりもスループ
ットの点で有利である。近年、遠紫外線の光源として高
輝度なＫｒＦエキシマレーザを利用する段になり、量産
技術として用いられるには、光吸収が小さく、そして高
感度なレジスト材料が要望されている。近年開発され
た、酸を触媒として化学増幅（chemical amplificatio
n) を行うレジスト材料〔例えば、リュー（Liu)ら、ジ
ャーナルオブバキュームサイエンスアンドテ
クノロジー（Ｊ．Vac. Sci. Technol.）、第Ｂ６巻、第
３７９頁（１９８８）〕は、従来の高感度レジストと同
等以上の感度を有し、しかも解像性が高く、ドライエッ
チング耐性も高い、優れた特徴を有する。そのため、遠
紫外線リソグラフィには特に有望なレジスト材料であ
る。ネガ型レジストとしてはシプリー（Shipley)社が、
ノボラック樹脂とメラミン化合物と酸発生剤からなる３
成分化学増幅レジスト（商品名 SAL601ER7) を既に商品
化している。しかし、化学増幅系のポジ型レジストはい
まだ商品化されたものはない。ＬＳＩの製造工程上、配
線やゲート形成などはネガ型レジストで対応できるが、
コンタクトホール形成は、ネガ型レジストを用いたので
はカブリやすいために微細な加工はむずかしく、ポジ型
レジストがはるかに適している。

【０００３】そのため、高性能なポジ型レジストが強く
要望されている。従来、イトー（ItO)らは、ポリヒドロ
キシスチレンのＯＨ基をｔ−ブトキシカルボニル基（ｔ
Ｂｏｃ基）で保護したＰＢＯＣＳＴという樹脂に、オニ
ウム塩を加えてポジ型の化学増幅レジストを開発してい
る。しかし、用いているオニウム塩は金属成分としてア
ンチモンを含む〔参考文献：ポリマースインエレク
トロニクス、ＡＣＳシンポジウムシリーズ（Polyme
rs in Electronics, ACS symposium Series)、第２４２
回（アメリカ化学会、ワシントンＤＣ．１９８４）、
第１１頁〕。基板への汚染を避けるために、一般的に
は、レジスト材料中の金属成分は嫌われる。そのために
ＰＢＯＣＳＴレジストはプロセス上好ましいものではな
い。上野らはポリ（ｐ−スチレンオキシテトラヒドロピ
ラニル）を主成分とし、酸発生剤を加えた遠紫外線ポジ
型レジストを発表している（参考：第３６回応用物理学
会関連連合講演会、１９８９年、１ｐ−ｋ−７）。しか
し、本発明者らの検討によれば、この材料系は遠紫外
線、電子線やＸ線に対してはポジネガ反転しやすかっ
た。以上のような、ＯＨ基を保護基で保護した樹脂と酸
発生剤からなる２成分系ポジ型レジストでは、現像液に
溶解するようになるためには、多くの保護基を分解する
必要がある。その際に、膜厚変化や膜内の応力あるいは
気泡の発生等を引起こす可能性が高い。化学増感ポジ型
レジストとしては、機能をより分化させた３成分系、す
なわち、アルカリ可溶性樹脂、溶解阻害剤、酸発生剤か
らなる材料系の方が、酸が分解すべき溶解阻害剤の量が
小量でよいため、上述のような膜厚変化や気泡発生等を
より少なくすることが可能であり、精密な微細加工には
より有用と推定される。

【０００４】３成分ポジ型レジストとしては、ヘキスト
社がノボラック樹脂に溶解阻害剤としてアセタール化合
物を添加し、更に酸発生剤を添加したレジスト材料−Ｒ
ＡＹ／ＰＦ−をＸ線リソグラフィ用に開発されている。
この化学増幅過程で加水分解を行う系では、加水分解反
応に水を必要とするので、レジスト材料中に水分を含ん
でいることが必要となる。一般に、レジスト材料の塗布
溶媒には酢酸エトキシエチルのような、水と混合しない
有機溶媒を用いることが多く、レジストの樹脂自身も水
と相溶しにくい材料が多い。このような材料系に水を所
定量混合させることは容易ではなく、また、混合させる
ことができるにしても、制御すべき成分が増えることに
なるので、系がより複雑になり好ましいものではない。
一方、ｔＢｏｃ基の分解反応は、ｔＢｏｃ基と触媒であ
る酸の２成分で反応が進み、第３成分としての水を必要
としないため、反応が単純であり、化学増幅に利用する
には好都合である。ｔＢｏｃ化した化合物の多くが、ノ
ボラック樹脂の溶解性を阻害する効果を有し、ｔＢｏｃ
基が溶解阻害能を発現させるのに有用であることは知ら
れている。シュレゲル（Schlegel) らはノボラック樹脂
と、ビスフェノールＡをｔＢｏｃ化した溶解阻害剤と、
ピロガロールメタンスルホン酸エステルからなる３成分
ポジ型レジストを発表している（１９９０年春季、第３
７回応用物理学会関連連合講演会２８ｐ−ＺＥ−
４）。大西らはポリヒドロキシスチレンの水酸基の一部
をｔ−ブトキシカルボニルメチルオキシ基で置換した化
合物を溶解阻害剤として用いたレジストを開発した〔ジ
ャーナルオブフォトポリマーサイエンスアンド
テクノロジー（J.Photopolym.Sci.Technol. ）、第５
巻、第４７頁（１９９２）〕。この材料は露光部と未露
光部の溶解速度比が大きくできる利点があるが、添加量
が増加するに伴い、ベースポリマーとの相溶性が問題に
なる。シュウォーム（Schwalm)らは、溶解阻害剤と酸発
生剤を組合せた材料として、ビス（ｐ−ｔ−ブトキシカ
ルボニルオキシフェニル）ヨードニウムヘキサフルオロ
アンチモネートを開発している〔ポリマーフォアマ
イクロエレクトロニクス（Polymer for Microelectroni
cs) （東京、１９８９）、セッションＡ３８〕。これを
ノボラック樹脂と混合して遠紫外線用ポジ型レジストと
している。しかし、この材料系は金属を含む点及びノボ
ラック樹脂の光吸収が大きいので実用上好ましいもので
はない。

【０００５】また、従来の化学増幅系ポジ型レジスト
は、遠紫外線、電子線やＸ線でパタン形成を行うと、パ
タンがオーバーハング状になりやすい欠点を有してい
た。これは、レジスト表面の溶解性が低下するためと考
えられる〔参考；Ｋ．Ｇ．チオン（Ｋ．Ｇ．Chiong)
ら、ジャーナルオブバキュームサイエンスアン
ドテクノロジー、第Ｂ７巻、（６）、第１７７１頁（１
９８９）、Ｓ．Ａ．マクドナルド（Ｓ．Ａ．Macdonald)
ら、プロシーディングオブエスピーアイイー（ＳＰ
ＩＥ）〕。オーバーハング形状は、パタン寸法制御をむ
ずかしくし、ドライエッチングを用いた基板加工に際し
ても、寸法制御性を損ねる。また、パタン下部が細まる
のでパタンの倒壊を招きやすい。また、化学増幅系レジ
ストは露光から、ＰＥＢまでの放置時間が長くなると、
レジスト特性が変化する問題があり、これを実用に供す
る場合の大きなネックになっている。この問題はタイム
ディレーと呼ばれている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
ノボラック樹脂やポリヒドロキシスチレンをベース樹脂
とした、遠紫外線、電子線及びＸ線に感度を有する化学
増幅系ポジ型レジストは、従来数多く発表されている
が、いずれのものも問題点を含んでおり、いまだ実用上
に供することがむずかしいのが現状である。本発明の目
的は、従来技術を上回る、高感度、高解像性、プロセス
適用性に優れた高エネルギー線露光用ポジ型レジスト材
料を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明を概説すれば、本
発明はポジ型レジスト材料に関する発明であって、ポリ
ヒドロキシスチレンの水酸基の一部がt−ブトキシカル
ボニルメチルオキシ基で置換された樹脂、１分子中に２
個以上のt−ブチル基を含む溶解阻害剤、一般式（化
１）：（Ｒ）_nＡＭ（式中Ｒは同じでも異なってもよく
芳香族基あるいは置換芳香族基を示し、Ａはスルホニウ
ムあるいはヨードニウムを示す。Ｍはｐ−トルエンスル
ホネート基あるいはトリフルオロメタンスルホネート基
を示す。ｎは２あるいは３を示す）で表されるオニウム
塩及び窒素含有化合物の４成分のみからなる、アルカリ
水溶液で現像可能な高エネルギー線感応ポジ型レジスト
であって、該窒系含有化合物が、アニリン、Ｎ−メチル
アニリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、トルイジン、ピ
コリン、２，４−ルチジン、キノリン、イソキノリン、
ホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメ
チルホルムアミド、アセトアミド、Ｎ−メチルアセトア
ミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルメチルアセトアミド、２−ピロ
リドン、Ｎ−メチルピロリドン、イミダゾール、２−メ
チルイミダゾール、４−メチルイミダゾール、アミノ安
息香酸、２−キノリンカルボン酸、２−アミノ−４−ニ
トロフェノール、２−（ｐ−クロロフェニル）−４，６
−トリクロロメチル−ｓ−トリアジン、フェニレンジア
ミンの中から選択された窒素含有化合物の１種以上であ
ることを特徴とする。

【０００８】化学増幅系ポジ型レジストにおいて、現在
大きな問題はパタンがオーバーハング状になりやすいこ
ととタイムディレーの問題である。パタンがオーバーハ
ング状になるのは表面に形成される難溶化層の形成され
やすいためであり、その大きな原因の１つは空気中の窒
素含有化合物がレジスト表面から拡散しレジスト膜厚方
向に窒素含有化合物の分布が形成されるためである。窒
素含有化合物が存在すると露光により発生した酸を失活
させるため、表面でより溶解阻害剤の分解が起こり難く
なる。このため、表面に難溶化層が形成される。また、
タイムディレーの問題の原因も空気中の窒素含有化合物
が大きく関与していると推定される。露光により発生し
たレジスト表面の酸は空気中の窒素含有化合物と反応し
て失活する。ＰＥＢまでの放置時間が長ければそれだけ
失活する酸の量が増加するため、より感度が低下するこ
とになる。これがタイムディレーの問題になる。

【０００９】本発明において化学増幅系ポジ型レジスト
に窒素含有化合物を添加するとパタンがオーバーハング
状になりやすいこととタイムディレーの２つ問題が一挙
に解決できることを発見した。レジスト中に既に窒素含
有化合物が存在するため、空気中の窒素含有化合物がレ
ジスト膜中に拡散してもレジストの膜厚方向にその分布
を形成できなくなると推定される。このため、レジスト
表面だけに難溶化層が形成されることがなくなる。

【００１０】窒素含有化合物として各種アミン化合物、
アミド化合物を検討した結果、沸点が１５０℃以上の化
合物が有効であった。これはレジストを塗布した後の１
００℃のプリベークにおいて、沸点が１５０℃未満の化
合物は蒸発するため、レジスト膜中にほとんど存在しな
くなり、その効果が認められないためと推定される。

【００１１】使用可能な窒素含有化合物の例としては以
下の化合物が挙げられる。アニリン、Ｎ−メチルアニリ
ン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、ｐ−トルイジン、ｏ−
トルイジン、m−トルイジン、２，４−ルチジン、キノ
リン、イソキノリン、ホルムアミド、Ｎ−メチルホルム
アミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、アセトアミ
ド、Ｎ−メチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセト
アミド、２−ピロリドン、Ｎ−メチルピロリドン、イミ
ダゾール、２−メチルイミダゾール、４−メチルイミダ
ゾール、α−ピコリン、β−ピコリン、γ−ピコリン、
ｏ−アミノ安息香酸、ｍ−アミノ安息香酸、ｐ−アミノ
安息香酸、２−キノリンカルボン酸、２−アミノ−４−
ニトロフェノール、２−（ｐ−クロロフェニル）−４，
６−トリクロロメチル−ｓ−トリアジン、ｏ−フェニレ
ンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレン
ジアミン。

【００１２】窒素含有化合物を添加する大きな欠点はレ
ジスト感度が低下することであるが、ｐ−トルエンスル
ホネート系あるいはトリフルオロメタンスルホネート系
オニウム塩を使用する、１分子中の２個以上のｔ−ブチ
ル基を含む溶解阻害剤を使用する、及び窒素含有化合物
の添加量を４重量％以下に抑えることにより、感度低下
を少なくすることができる。レジストの高感度化が重要
の場合、窒素含有化合物の添加量は１重量％以下が好ま
しい。

【００１３】オニウム塩としては下記式（化２）、（化
３）で表される化合物：（化２）（Ｃ₆Ｈ₅）₂Ｉ^+-Ｏ₃ＳＣＦ₃、（化３）（Ｃ₆Ｈ₅）₃Ｓ^+-Ｏ₃ＳＣＦ₃ が知られている。しかし、式（化２）はエチルセロソル
ブアセテート、乳酸エチル、１−メトキシ−２−プロパ
ノール等のレジストの塗布に好適な溶媒に対して溶解性
が低いため、レジスト中に適量を混合することができな
い。式（化３）の溶解性は比較的良いが、これを用いて
３成分レジストを作製すると、溶解阻害剤の種類によら
ず、１〜４μＣ／cm²の露光量で膜減りするものの、露
光部が完全に溶解する前にネガ反転してしまい、ポジ型
にはならなかった。このようなネガ反転に関しては、シ
ュレゲルらも公表しており（参考文献；前述）、トリフ
ルオロメタンスルホネート系のオニウム塩はｔＢｏｃ系
溶解阻害剤を含む３成分ポジ型レジストには有用できな
いことが、これまでの常識であった。

【００１４】従来、化学増幅レジスト用酸発生剤で最も
実用性のあるオニウム塩は、芳香族スルホニウム塩であ
るとされている（参考；笈川ら、第３７回応用物理学会
関連連合講演会、１９９０年、２８ｐ−ＰＤ−２）。し
かし、上述したように、トリフルオロメタンスルホン酸
のスルホニウム塩は、ｔＢｏｃ化合物を溶解阻害剤とす
る３成分系ポジ型レジストの酸発生剤としては実用に供
さない。本発明者らは、有機のオニウム塩で、レジスト
塗布溶媒への溶解性が高く、ポリヒドロキシスチレン系
樹脂とｔＢｏｃ溶解阻害剤と酸発生剤の３成分からなる
ポジ型レジスト材料に用いた場合に良好なポジ型特性を
示す酸発生剤を鋭意検討した。

【００１５】その結果、以下のオニウム塩を使用するこ
とが出来る。ビス（ｐ−ｔ−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（ｐ
−メトキシフェニル）スルホニウムトリフルオロメタン
スルホネート、フェニル（ｐ−フルオロフェニル）ヨー
ドニウムトリフルオロメタンスルホネート、フェニル
（ｐ−メトキシフェニル）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（ｐ−フルオロフェニ
ル）スルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジ
フェニル（ｐ−ヒドロキシフェニル）スルホニウムトリ
フルオロメタンスルホネート、フェニル（ｐ−チオフェ
ノキシフェニル）ヨードニウムトリフルオロメタンスル
ホネート、及び上記化合物のトリフルオロメタンスルホ
ネート基の部分がｐ−トルエンスルホネート基に代った
化合物。

【００１６】本発明のレジストにおけるオニウム塩の含
量は０．５〜１５wt％が好適である。０．５％未満でも
ポジ型のレジスト特性を示すが感度が低い。酸発生剤の
含量が増加すると、レジスト感度は高感度化する傾向を
示し、コントラスト（γ）は向上した。１５％より多く
てもポジ型のレジスト特性を示すが、含量の増加による
更なる高感度化が期待できないこと、オニウム塩は高価
な試薬であること、レジスト内の低分子成分の増加はレ
ジスト膜の機械的強度を低下させること、等によりオニ
ウム塩の含量は１５％以下が好適である。

【００１７】オニウム塩を用いた、本発明によるところ
のレジスト材料は、溶解阻害剤として、１分子中に２個
以上のｔ−ブチル基を含むことを必須とする。溶解阻害
剤の含量は、７〜４０wt％がよい。７％未満では溶解阻
害効果が小さく、４０％より多くては、レジストの機械
的強度や耐熱性が低下する。従来、発表されているポジ
型レジスト用溶解阻害剤としてのｔＢｏｃ化合物は、ビ
スフェノールＡのＯＨ基をｔＢｏｃ化した材料がほとん
ど唯一であった。しかし、本発明者らは、鋭意検討した
結果、フロログルシンやテトラヒドロキシベンゾフェノ
ン、フェノールフタレイン、クレゾールフタレイン、チ
モールフタレイン等をｔＢｏｃ化したものでも溶解阻害
剤として有用であることを見出した。また、カルボン酸
のｔ−ブチルエステル化合物も有効な溶解阻害剤となる
ことを見出した。この分解後にカルボン酸を生成する溶
解阻害剤は露光部と未露光部の溶解速度比を大きくでき
るため、解像性、フォーカスマージン及びタイムディレ
ーの問題に対しても優れた特性を示した。ベース樹脂と
してアルカリ可溶性のノボラック樹脂あるいはポリヒド
ロキシスチレンを使用できるが、ノボラック樹脂を用い
た場合、ＫｒＦレーザ光での吸収が大きい問題があり、
ＫｒＦ用レジストには吸収の小さいポリヒドロキシスチ
レンを使用する方が好ましい。しかし、ポリヒドロキシ
スチレンは、溶解阻害剤を添加したときの溶解阻害効果
が小さい場合がある。これはポリヒドロキシスチレンの
溶解性が高いためであり、溶解性を制御するため、水酸
基の一部をｔＢｏｃ基で置換したものが使用されてき
た。

【００１８】しかし、水酸基の一部をｔ−ブトキシカル
ボニルメチルオキシ基で置換したところｔＢｏｃ基の場
合より１桁以上の溶解阻害効果が得られた。また、露光
部ではレジスト反応によりアルカリ溶解性に優れるカル
ボン酸が生成するため、露光部と未露光部の溶解速度比
を大きくできることが判った。露光部と未露光部の溶解
速度が大きい程、解像性の良いことが知られている。こ
のため、ポリヒドロキシスチレンの水酸基の一部をｔ−
ブトキシカルボニルメチルオキシ基で置換したベース樹
脂の方が、ｔＢｏｃ基で置換したものより解像性に優れ
ていた。また、露光部のアルカリ溶解性が改善されたた
め、高感度となった。このｔ−ブトキシカルボニルメチ
ルオキシ基による置換率は１０から５０モル％が好まし
い。５０モル％より高くなるとアルカリ水溶液への溶解
性が低下するため、一般に使用されている現像液では感
度が極度に低下する、また１０モル％未満では溶解阻害
効果が小さい。

【００１９】ポリヒドロキシスチレンの重量平均分子量
は形成されたレジストパタンの耐熱性の観点から一万以
上であることが好ましいが、ラジカル重合で得られるも
のは分散度が大きいため、アルカリ水溶液に溶解しにく
い分子量の大きいものを含み、これはパタン形成後の裾
ひきの原因となる。このため、分子量は大きく、分散度
はできる限り小さい方が、高精度のパタン形成に有利で
ある。本発明ではリビング重合により得られるポリヒド
ロキシスチレン（分子量１．４万、分散度１．１）を使
用したところ、０．２μｍライン＆スペースのパタンが
裾ひきなく精度良く形成できた。しかも、耐熱性につい
ては、１５０℃で１０分間ベークしてもパタン変形は認
められなかった。ラジカル重合で得られた分子量１．２
万のものは、分散度が３．０であり、０．２μｍライン
＆スペースのパタンでパタン裾ひきがみられた。しか
し、微細パタン形成が可能であることに変わりはない。
窒素含有化合物を添加しない場合０．５μｍライン＆ス
ペースのパタンでもパタン裾ひきがみられたので、窒素
含有化合物の添加は解像性の向上にも有効であった。理
由についてはまだ明らかでないが、上記レジスト組成に
おいて感度及び解像性の観点から最も優れていた窒素含
有化合物はピロリドン、Ｎ−メチルピロリドン、各種ア
ミノ安息香酸であった。

【００２０】本発明のレジストを用いたパタン形成は以
下のようにして行うことができる。本レジストの溶液を
基板にスピン塗布し、プリベークを行う。高エネルギー
線を照射する。この際、酸発生剤が分解して酸を生成す
る。ＰＥＢを行うことにより、酸を触媒としてｔＢｏｃ
基が分解し、溶解阻害効果が消失する。アルカリ水溶液
で現像し、水でリンスすることによりポジ型パタンを得
る。なお、ＯＨ基のｔＢｏｃ化はペプチド合成では良く
用いられる官能基の保護方法であり、ピリジン溶液中で
二炭酸ジｔ−ブチルと反応させることにより簡単に行う
ことができる。

【００２１】以下に本発明で使用する原料の合成例を示
すが、これらに限定されない。合成例１ポリヒドロキシスチレンのｔ−ブトキシカル
ボニルメチルオキシ化ポリヒドロキシスチレン５ｇをピリジン４０mlに溶解さ
せ、４５℃でかくはんしながらｔ−ブチルブロモ酢酸エ
ステルを２．５ｇ添加する。Ｎ₂気流中で５時間反応さ
せる。濃塩酸２０ｇを含む水１リットルに反応液を滴下
し、白色の沈殿を得る。ろ過したのち、アセトン５０ml
に沈殿を溶解させ、水１リットルに滴下した。沈殿をろ
過したのち、４０℃以下で真空乾燥した。Ｈ−ＮＭＲに
おける８ppm のＯＨ基のピークを用いてｔ−ブトキシカ
ルボニルメチルオキシ基の導入率を求めた結果、２０．
６％であった。

【００２２】

【実施例】本発明を以下の実施例で説明するが、本発明
はこれら実施例に限定されない。

【００２３】実施例１ポリヒドロキシスチレンの水酸基の一部がｔ−ブトキシカルボニルメチル化された樹脂（合成例１） 80.6 重量部２，２−ビス〔ｐ−（ｔ−ブトキシカルボニルオキシ）フェニル〕プロパン 14 重量部ビス（ｐ−ｔ−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５重量部Ｎ−メチルピロリドン 0.4 重量部ジグライム（溶媒） 400 重量部からなるレジスト溶液をシリコン基板に２０００rpm で
スピン塗布し、ホットプレート上にて８５℃で１分間プ
リベークした。膜厚は０．７μｍであった。加速電圧３
０kVの電子線で描画したのち、８５℃で３分間ＰＥＢを
行った。２．４％のテトラメチルアンモニウムヒドロキ
シド（ＴＭＡＨ）の水溶液で１分間現像を行い、水で３
０秒間リンスした。ポジ型の特性を示し、Ｄ₀感度は７
μＣ／cm²であった。電子線に代えて、遠紫外線である
ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８nm）で評価した場
合のＤ₀感度は２７mJ／cm²であった。ＰＥＢを８５℃
で５分間行った場合は、電子線感度は５．５μＣ／cm²
であった。ＫｒＦエキシマレーザ露光では、０．３μｍ
ライン＆スペースパタンやホールパタンが解像し、垂直
な側壁を持つパタンが形成できた。また、電子線描画で
は０．２μｍが解像した。ＰＥＢ前３時間以上大気中に
放置しても感度・解像性に変化は認められなかった。

【００２４】実施例２〜１６実施例１の溶解阻害剤２，２−ビス〔ｐ−ｔ−ブトキシ
カルボニルオキシ）フェニル〕プロパンに代えて、表１
の溶解阻害剤を用いて実施例１と同様の方法でレジスト
評価を行った。表１にＫｒＦエキシマレーザ露光による
感度を示す。いずれの材料もＫｒＦエキシマレーザ露光
では、０．３μｍライン＆スペースパタンやホールパタ
ンが解像し、垂直な側壁を持つパタンが形成できた。ま
た、電子線描画では０．２μｍが解像した。ＰＥＢ前３
時間以上大気中に放置しても感度・解像性に変化は認め
られなかった。

【００２５】

【表１】

【００２６】以下に、表１中の溶解阻害剤の構造式を示
す。

【００２７】

【化４】

【００２８】

【化５】

【００２９】

【化６】

【００３０】

【化７】

【００３１】

【化８】

【００３２】

【化９】

【００３３】

【化１０】

【００３４】

【化１１】

【００３５】

【化１２】

【００３６】

【化１３】

【００３７】

【化１４】

【００３８】

【化１５】

【００３９】

【化１６】

【００４０】

【化１７】

【００４１】

【化１８】

【００４２】

【化１９】

【００４３】実施例１７〜２８実施例１のオニウム塩ビス（ｐ−ｔ−ブチルフェニル）
ヨードニウムトリフル

【００４４】

【表２】

【００４５】Ｔｓ：ｐ−トルエンスルホネート，Ｏ₃Ｓ
ＣＦ₃：トリフルオロメタンスルホネート

【００４６】実施例２９〜５９実施例１の窒素含有化合物Ｎ−メチロピロリドンに代え
て、表３及び表４の窒素含有化合物を用いて実施例１と
同様の方法でレジスト特性を評価した。表３及び表４に
ＫｒＦエキシマレーザ露光による感度を示す。いずれの
材料もＫｒＦエキシマレーザ露光では、０．３μｍライ
ン＆スペースパタンやホールパタンが解像し、垂直な側
壁を持つパタンが形成できた。また、電子線描画では
０．２μｍが解像した。ＰＥＢ前３時間以上大気中に放
置しても感度・解像性に変化は認められなかった。

【００４７】

【表３】

【００４８】

【表４】

【００４９】

【発明の効果】本発明により得られるポジ型レジスト
は、高エネルギー線に感応し、感度、解像性、プラズマ
エッチング耐性に優れている。しかも、レジストパタン
の耐熱性が優れている。また、パタンがオーバーハング
状になりにくく、寸法制御性に優れている。窒素含有化
合物を含有するため、大気中の窒素含有化合物の影響を
受け難くタイムディレーの問題を無視できる特徴を有す
る。ベース樹脂にはポリヒドロキシスチレンの水酸基の
一部をｔ−ブトキシカルボニルメチルオキシ基で置換し
たものを使用しているため、露光部と未露光部の溶解速
度比が大きくでき、高解像性のパタンが形成できる。こ
れらより、特に電子線、Ｘ線や遠紫外線による微細加工
に有用である。特にＫｒＦエキシマレーザの露光波長で
の吸収が小さいため、微細でしかも基板に対し垂直なパ
タンを容易に形成できる特徴がある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者河合義夫東京都千代田区内幸町１丁目１番６号日本電信電話株式会社内 (72)発明者松田維人東京都千代田区内幸町１丁目１番６号日本電信電話株式会社内 (72)発明者石原俊信東京都千代田区大手町２丁目６番１号信越化学工業株式会社内 (56)参考文献特開平５−181279（ＪＰ，Ａ) 特開平５−289322（ＪＰ，Ａ) 特開平７−134419（ＪＰ，Ａ) 特開平７−120929（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03F 7/039 G03F 7/004 H01L 21/027

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリヒドロキシスチレンの水酸基の一部
がt−ブトキシカルボニルメチルオキシ基で置換された
樹脂、１分子中に２個以上のt−ブチル基を含む溶解阻
害剤、及び一般式（化１）：（Ｒ）_nＡＭ（式中Ｒは同
じでも異なってもよく芳香族基あるいは置換芳香族基を
示し、Ａはスルホニウムあるいはヨードニウムを示す。
Ｍはｐ−トルエンスルホネート基あるいはトリフルオロ
メタンスルホネート基を示す。ｎは２あるいは３を示
す）で表されるオニウム塩及び窒素含有化合物の４成分
のみからなる、アルカリ水溶液で現像可能な高エネルギ
ー線感応ポジ型レジストであって、該窒系含有化合物
が、アニリン、Ｎ−メチルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジメチル
アニリン、トルイジン、ピコリン、２，４−ルチジン、
キノリン、イソキノリン、ホルムアミド、Ｎ−メチルホ
ルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、アセトア
ミド、Ｎ−メチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルメチ
ルアセトアミド、２−ピロリドン、Ｎ−メチルピロリド
ン、イミダゾール、２−メチルイミダゾール、４−メチ
ルイミダゾール、アミノ安息香酸、２−キノリンカルボ
ン酸、２−アミノ−４−ニトロフェノール、２−（ｐ−
クロロフェニル）−４，６−トリクロロメチル−ｓ−ト
リアジン、フェニレンジアミンの中から選択された窒素
含有化合物の１種以上であることを特徴とするポジ型レ
ジスト材料。