JP3265689B2 - 感光剤、その製造方法及び該感光剤を用いてなるポジ型レジスト組成物 - Google Patents
感光剤、その製造方法及び該感光剤を用いてなるポジ型レジスト組成物Info
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などに用いられるレジストの感光剤、その製造方法及び
その感光剤を用いてなるポジ型レジスト組成物に関す
る。
いられるキノンジアジドスルホン酸エステルは、フェノ
ール化合物にキノンジアジドスルホン酸又はそのハライ
ドを反応させることにより製造されている。そして、2
種以上のフェノール化合物のキノンジアジドスルホン酸
エステルを用いる場合には、それぞれのフェノール化合
物から別々に製造された複数のキノンジアジドスルホン
酸エステルをアルカリ可溶性樹脂とともにレジスト溶剤
と混合して、レジスト組成物が調製されている。しかし
ながら、この調製法は、キノンジアジドスルホン酸エス
テルの製造工程が複数必要となり、工業的に必ずしも有
利とはいえない。さらに、従来のポジ型レジスト組成物
には、ときとして長期間保存すると比較的大きい非溶解
粒子が増加することがある、換言すれば保存安定性が悪
い、という問題点がある。このような非溶解粒子の多い
ポジ型レジスト組成物を用いると、集積回路製作時の歩
留りを低下させることになる。
問題点を解決して、特に非溶解粒子の少ないポジ型レジ
スト組成物を提供し、さらにはそれに有用な新規な感光
剤及びその製造方法を提供しようとするものである。
式(I)〜(IV)
原子、炭素数1〜4のアルキル基又は水酸基を表わし、
R43は水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表わす
が、ただし、R1 〜R4 のうち少なくとも一つ及びR5
〜R9 のうち少なくとも一つは水酸基であり、R10〜R
13のうち少なくとも一つ及びR14〜R18のうち少なくと
も一つは水酸基であり、R19〜R22のうち少なくとも一
つ及びR23〜R27のうち少なくとも一つは水酸基であ
り、R28〜R42のうち少なくとも一つは水酸基である〕 で示される化合物から選ばれる少なくとも2種のフェノ
ール化合物と、式(VIII)〜(X)
のハライドとを、有機溶媒中、塩基性触媒の存在下で反
応させて得られる キノンジアジドスルホン酸エステルを
含有するものである。
合物とは、構造の異なる2種又はそれ以上のフェノール
化合物を意味し、一般式(I)〜(IV)のうちそれぞれ
別々の一般式に属する複数のフェノール化合物の組合せ
のほか、同じ一般式に属するが、構造は異なる複数のフ
ェノール化合物の組合せをも包含する。また、キノンジ
アジドスルホン酸エステルとは、上記フェノール化合物
の水酸基のうち少なくとも一つが、式(V)〜 (VII)
ホニルオキシ基となったものを意味する。
(IV)で示される化合物から選ばれる少なくとも2種の
フェノール化合物と、式(VIII)〜(X)
のハライドとを、有機溶媒中、塩基性触媒の存在下で反
応させることにより、前記の感光剤を製造する方法も提
供される。
される化合物から選ばれる少なくとも2種のフェノール
化合物の混合物をキノンジアジドスルホン酸エステル化
して得られる感光剤とともにアルカリ可溶性樹脂を含有
するポジ型レジスト組成物も提供される。
示されるフェノール化合物のうち、少なくとも2種の化
合物のキノンジアジドスルホン酸エステルを感光剤とし
て用いる。このようなフェノール化合物の組合せとして
適当なものを例示すると、次のとおりである。
〜R9'のうち二つは水酸基を表わし、R1' 〜R9'の残
りは各々独立して、水素原子、炭素数1〜4のアルキル
基又は水酸基を表わす〕 で示される化合物、及び一般式(Ib)
〜R9"のうち三つは水酸基を表わし、R1" 〜R9"の残
りは各々独立して、水素原子、炭素数1〜4のアルキル
基又は水酸基を表わす〕 で示される化合物の組合せ、ただし、一般式(Ia)で示
される化合物よりも一般式(Ib)で示される化合物の方
が多くの水酸基を有する。
〔もちろん、上記一般式(Ib)で示される化合物もこれ
に含まれる〕、及び一般式(IIa) 又は(IIIa)
14' 〜R18'のうち二つは水酸基を表わし、R10' 〜R
18' の残りは各々独立して、水素原子、炭素数1〜4の
アルキル基又は水酸基を表わし; R19' 〜R22' のうち一つ及びR23' 〜R27' のうち二
つは水酸基を表わし、R19' 〜R27' の残りは各々独立
して、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基又は水酸基
を表わす〕 で示される化合物の組合せ。
る化合物、及び一般式 (IVa)
一つ及びR38'〜R42'のうち一つは水酸基を表わし、R
28'〜R42'の残りは各々独立して、水素原子、炭素数1
〜4のアルキル基又は水酸基を表わし、R43は前記と同
じ意味を表わす〕で示される化合物の組合せ。
しては、下式(1)と下式(2)の組合せ、下式(1)
と下式(3)の組合せ、下式(2)と下式(3)の組合
せ、下式(1)と下式(4)の組合せ、下式(5)と下
式(3)の組合せなどを挙げることができる。
るそれぞれのフェノール化合物は公知であり、また、一
般式(III) で示されるフェノール化合物は、特願平 5-2
2772号明細書に記載された方法により製造される。
ール化合物のキノンジアジドスルホン酸エステルを感光
剤とするにあたり、各々のフェノール化合物のキノンジ
アジドスルホン酸エステルは、全感光剤中、それぞれ5
〜95重量%を占めるようにするのが適当である。より
好ましくは、全感光剤中、それぞれのエステルが20〜
80重量%となるようにする。
れる化合物のうち2種以上のフェノール化合物のキノン
ジアジドスルホン酸エステルを製造するにあたっては、
それら2種以上のフェノール化合物を混合した状態で、
前記式(VIII)〜(X)で示されるいずれかのキノンジア
ジドスルホン酸又はそのハライドと反応させるのが有利
である。この反応は、有機溶媒中、塩基性触媒の存在下
で行われる。有機溶媒としては、例えば、ジオキサン、
アセトン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミ
ド、ジメチルスルホキシド等の親水性溶媒の1種又は2
種以上、また、ジクロロメタン、クロロホルム、γ−ブ
チロラクトン等の疎水性溶媒の1種又は2種以上が用い
られうる。塩基性触媒としては、例えば、トリエチルア
ミン等の脂肪族アミン、ピリジン等のヘテロ環を有する
アミン、炭酸水素ナトリウム等の無機アルカリなどが用
いられうる。フェノール化合物、キノンジアジドスルホ
ン酸又はそのハライド及び塩基性触媒のモル比は、所望
のエステル化率に応じて適宜設定すればよい。
(IV)で示される2種以上のフェノール化合物のキノン
ジアジドスルホン酸エステルを含んでいればよく、また
それぞれのフェノール化合物のキノンジアジドスルホン
酸エステルは、エステル化度の異なる複数の化合物の混
合物、すなわち、モノ、ジ、トリ、テトラ、ペンタ、ヘ
キサエステル等の混合物であってよい。またこの感光剤
は、前記一般式(I)〜(IV)で示される化合物以外の
フェノール化合物のキノンジアジドスルホン酸エステル
を含んでいてもよい。
外のフェノール化合物としては、例えば、2,3,4−
トリヒドロキシベンゾフェノン、2,2′,3−トリヒ
ドロキシベンゾフェノン、2,2′,4−トリヒドロキ
シベンゾフェノン、2,2′,5−トリヒドロキシベン
ゾフェノン、2,3,3′−トリヒドロキシベンゾフェ
ノン、2,3,4′−トリヒドロキシベンゾフェノン、
2,3′,4−トリヒドロキシベンゾフェノン、2,
3′,5−トリヒドロキシベンゾフェノン、2,4,
4′−トリヒドロキシベンゾフェノン、2,4′,5−
トリヒドロキシベンゾフェノン、2′,3,4−トリヒ
ドロキシベンゾフェノン、3,3′,4−トリヒドロキ
シベンゾフェノン、3,4,4′−トリヒドロキシベン
ゾフェノン等のトリヒドロキシベンゾフェノン類、2,
3,3′,4−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,
3,4,4′−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,
2′,4,4′−テトラヒドロキシベンゾフェノン、
2,2′,3,4−テトラヒドロキシベンゾフェノン、
2,2′,3,4′−テトラヒドロキシベンゾフェノ
ン、2,2′,5,5′−テトラヒドロキシベンゾフェ
ノン、2,3′,4′,5−テトラヒドロキシベンゾフ
ェノン、2,3′,5,5′−テトラヒドロキシベンゾ
フェノン等のテトラヒドロキシベンゾフェノン類、2,
2′,3,4,4′−ペンタヒドロキシベンゾフェノ
ン、2,2′,3,4,5′−ペンタヒドロキシベンゾ
フェノン、2,2′,3,3′,4−ペンタヒドロキシ
ベンゾフェノン、2,3,3′,4,5′−ペンタヒド
ロキシベンゾフェノン等のペンタヒドロキシベンゾフェ
ノン類、2,3,3′,4,4′,5′−ヘキサヒドロ
キシベンゾフェノン、2,2′,3,3′,4,5′−
ヘキサヒドロキシベンゾフェノン等のヘキサヒドロキシ
ベンゾフェノン類、没食子酸アルキルエステルなどが挙
げられる。
般式(I)〜(IV)で示される化合物から選ばれる少な
くとも2種のフェノール化合物の混合物をキノンジアジ
ドスルホン酸エステル化して得られる感光剤とともに、
アルカリ可溶性樹脂を含有するものである。このポジ型
レジスト組成物に用いられるアルカリ可溶性樹脂として
は、例えば、ポリヒドロキシスチレン又はその誘導体、
スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリビニルヒドロ
キシベンゾエート、カルボキシル基含有メタアクリル系
樹脂、ノボラック樹脂などが挙げられる。
o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、
2,5−キシレノール、3,5−キシレノール、3,4
−キシレノール、2,3,5−トリメチルフェノール、
4−t−ブチルフェノール、2−t−ブチルフェノー
ル、3−t−ブチルフェノール、3−エチルフェノー
ル、2−エチルフェノール、4−エチルフェノール、3
−メチル−6−t−ブチルフェノール、4−メチル−2
−t−ブチルフェノール、2−ナフトール、1,3−ジ
ヒドロキシナフタレン、1,7−ジヒドロキシナフタレ
ン、1,5−ジヒドロキシナフタレン等のフェノール類
を単独で又は2種以上組み合わせて、アルデヒド類と常
法により縮合させたものである。ここで用いるアルデヒ
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、アセトアルデヒド、プロピルアルデヒド、
ベンズアルデヒド、フェニルアルデヒド、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、p−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、
グルタルアルデヒド、グリオキサール、o−メチルベン
ズアルデヒド、p−メチルベンズアルデヒドなどが挙げ
られる。これらのアルデヒド類は、単独で又は2種以上
混合して使用される。
溶性樹脂と感光剤との割合は通常、アルカリ可溶性樹脂
100重量部に対して、感光剤5〜100重量部であ
り、好ましくは感光剤10〜50重量部である。アルカ
リ可溶性樹脂と感光剤をこのような割合で配合すること
により、パターニングが容易で、感度も良好になる。
可溶性樹脂及び感光剤、また任意に用いられる他の成分
を有機溶剤に溶解した形でレジスト液とされる。レジス
ト液の調製に用いられる溶剤としては、例えば、エチル
セロソルブアセテート等のグリコールエーテルエステル
類、酢酸ブチル、酢酸アミル等の酢酸エステル類、2−
ヘプタノン、シクロヘキサノン等の直鎖状、分枝状又は
環状のケトン類、乳酸エチル、2−メトキシプロピオン
酸メチル等のモノオキシ又はモノアルコキシカルボン酸
エステル、ピルビン酸エチル等のピルビン酸アルキルエ
ステル類などが挙げられる。溶剤は、ウェハー上に均質
でピンホールや塗りむらのない塗布膜が形成できる程度
の量用いればよいが、通常、レジスト液中、感光剤及び
アルカリ可溶性樹脂を含む固形分濃度が3〜50重量%
の範囲となるようにレジスト液が調製される。またこの
レジスト液は、必要に応じて、少量の樹脂や染料等、当
該技術分野で慣用されている各種の添加剤を含有するこ
とができる。
を用いれば、製造直後において、比較的大きい非溶解粒
子が少なく、長期保存後においても、比較的大きい非溶
解粒子の増加が少ないポジ型レジスト組成物が得られ
る。また本発明の製造方法によれば、工程が短縮される
ことから、工業的有利に感光剤を製造することができ
る。さらに、本発明のポジ型レジスト組成物を用いれ
ば、レジストパターンにより覆われた基板部分にピンホ
ールが発生することがほとんどないので、集計回路製作
時の歩留りを向上させることができる。さらにまた、本
発明の感光剤を用いてなるポジ型レジスト組成物は、感
度、解像度、プロファイル等の諸性能のバランスに優
れ、スカムもほとんど発生しない。
説明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら制
限されるものではない。例中、部は重量部を意味する。
2′,4′,7−トリヒドロキシフラバン12.06
g、前記式(2)に相当する2,4,4−トリメチル−
2′,3′,4′,7,8−ペンタヒドロキシフラバン
11.27g、ナフトキノン−(1,2)−ジアジド−
(2)−5−スルホン酸クロリド70.0g及びジオキ
サン467gの混合物に、トリエチルアミン30.3g
を26〜32℃で1時間かけて滴下した。滴下終了後、
同温度で4時間反応させた。トリエチルアミン塩酸塩を
濾過により除去した後、反応混合物を純水中に注いで、
結晶化させた。濾過、水洗後、得られた結晶を乾燥し
て、感光剤Aを得た。
2′,4′,7−トリヒドロキシフラバン16.29
g、前記(3)に相当する4−(1′,2′,3′,
4′,4′a,9′a−ヘキサヒドロ−6′−ヒドロキ
シ−5′−メチルスピロ[シクロヘキサン−1,9′−
キサンテン]−4′a−イル)−2−メチルレゾルシノ
ール22.17g、ナフトキノン−(1,2)−ジアジ
ド−(2)−5−スルホン酸クロリド70.0g及びジ
オキサン543gの混合物に、トリエチルアミン30.
3gを26〜32℃で1時間かけて滴下した。滴下終了
後、同温度で8時間反応させた。以下、実施例1と同様
に操作して、感光剤Bを得た。
2′,3′,4′,7,8−ペンタヒドロキシフラバン
20.03g、前記式(3)に相当する4−(1′,
2′,3′,4′,4′a,9′a−ヘキサヒドロ−
6′−ヒドロキシ−5′−メチルスピロ[シクロヘキサ
ン−1,9′−キサンテン]−4′a−イル)−2−メ
チルレゾルシノール42.12g、ナフトキノン−
(1,2)−ジアジド−(2)−5−スルホン酸クロリ
ド132.6g、メタノール0.2g及びジオキサン97
4gの混合物に、トリエチルアミン60gを26〜32
℃で1時間かけて滴下した。滴下終了後、同温度で3時
間反応させた。以下、実施例1と同様に操作して、感光
剤Cを得た。
ル)メタン6.51g、前記式(3)に相当する4−
(1′,2′,3′,4′,4′a,9′a−ヘキサヒ
ドロ−6′−ヒドロキシ−5′−メチルスピロ[シクロ
ヘキサン−1,9′−キサンテン]−4′a−イル)−
2−メチルレゾルシノール41.22g、ナフトキノン
−(1,2)−ジアジド−(2)−5−スルホン酸クロ
リド70.0g及びジオキサン589gの混合物に、ト
リエチルアミン31.6gを26〜32℃で1時間かけ
て滴下した。滴下終了後、同温度で5時間反応させた。
以下、実施例1と同様に操作して、感光剤Dを得た。
ゾールとホルマリンから、蓚酸触媒の存在下、m−クレ
ゾール/p−クレゾール=6/4、全クレゾール/ホル
マリン=1/0.8のモル比で製造したポリスチレン換
算重量平均分子量約8,000のノボラック樹脂を用い
た。この樹脂と感光剤A〜Dとを、表1に示す組成で溶
剤a(エチルセロソルブアセテート)又は溶剤b(2−
ヘプタノン)45部と混合した。混合液を孔径0.1μm
のテフロン製フィルターで濾過してレジスト液を調製し
た。調製直後及び23℃で30日保存後のレジスト液に
ついて、リオン(株)製の自動微粒子計測器(KL-20
型)を用いて、その中に含まれる0.25μm以上の非溶
解粒子数を測定した。結果を表1に示した。
前記式(1)に相当するフェノール化合物及び前記式
(2)に相当するフェノール化合物を各々個別にエステ
ル化(モル比は各々1:2.6及び1:4.6)して得ら
れた2種のキノンジアジドスルホン酸エステルの混合物
からなる感光剤を用いる以外は、実施例5と同様にして
レジスト液を調製した。これをシリコンウェハーに1.
1μm厚に塗布し、ホットプレートでベークした。次い
で、365nmの波長を有する縮小投影露光機(ニコン社
製品、NSR 1755i7A、NA=0.5)を用い、露光量を段階的
に変化させて露光した。次いで、このウェハーをホット
プレートでベークした後、1分間アルカリ現像してポジ
型パターンを得た。このレジストパターンは、感度、解
像度、プロファイル等の性能バランスに優れていた。
Claims (6)
- 【請求項1】一般式(I)〜(IV) 【化1】 〔式中、R1 〜R42は各々独立して、水素原子、炭素数
1〜4のアルキル基又は水酸基を表わし、R43は水素原
子又は炭素数1〜4のアルキル基を表わすが、ただし、
R1 〜R4 のうち少なくとも一つ及びR5 〜R9 のうち
少なくとも一つは水酸基であり、R10〜R13のうち少な
くとも一つ及びR14〜R18のうち少なくとも一つは水酸
基であり、R19〜R22のうち少なくとも一つ及びR23〜
R27のうち少なくとも一つは水酸基であり、R28〜R42
のうち少なくとも一つは水酸基である〕 で示される化合物から選ばれる少なくとも2種のフェノ
ール化合物と、式(VIII)〜(X) 【化2】 〔式中、Yはハロゲン原子又は水酸基を表わす〕 で示されるいずれかのキノンジアジドスルホン酸又はそ
のハライドとを、有機溶媒中、塩基性触媒の存在下で反
応させて得られる キノンジアジドスルホン酸エステルを
含有することを特徴とする感光剤。 - 【請求項2】少なくとも2種のフェノール化合物が、一
般式(Ia) 【化3】 〔式中、R1' 〜R4'のうち一つ及びR5' 〜R9'のうち
二つは水酸基を表わし、R1' 〜R9'の残りは各々独立
して、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基又は水酸基
を表わす〕 で示される化合物、及び一般式(Ib) 【化4】 〔式中、R1" 〜R4"のうち二つ及びR5" 〜R9"のうち
三つは水酸基を表わし、R1" 〜R9"の残りは各々独立
して、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基又は水酸基
を表わす〕 で示される化合物〔ただし、一般式(Ia)で示される化
合物よりも一般式(Ib)で示される化合物の方が多くの
水酸基を有する〕を含有する請求項1に記載の感光剤。 - 【請求項3】少なくとも2種のフェノール化合物が、一
般式(Ia) 【化5】 〔式中、R1' 〜R4'のうち一つ及びR5' 〜R9'のうち
二つは水酸基を表わし、R1' 〜R9'の残りは各々独立
して、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基又は水酸基
を表わす〕 で示される化合物、及び一般式(IIa) 又は(IIIa) 【化6】 〔式中、R10' 〜R13'のうち一つ及びR14' 〜R18'の
うち二つは水酸基を表わし、R10' 〜R18' の残りは各
々独立して、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基又は
水酸基を表わし; R19' 〜R22' のうち一つ及びR23' 〜R27' のうち二
つは水酸基を表わし、R19' 〜R27' の残りは各々独立
して、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基又は水酸基
を表わす〕 で示される化合物を含有する請求項1に記載の感光剤。 - 【請求項4】少なくとも2種のフェノール化合物が、一
般式(IIa) 又は(IIIa) 【化7】 〔式中、R10' 〜R13'のうち一つ及びR14' 〜R18'の
うち二つは水酸基を表わし、R10' 〜R18' の残りは各
々独立して、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基又は
水酸基を表わし; R19' 〜R22' のうち一つ及びR23' 〜R27' のうち二
つは水酸基を表わし、R19' 〜R27' の残りは各々独立
して、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基又は水酸基
を表わす〕 で示される化合物、及び一般式 (IVa) 【化8】 〔式中、R28'〜R32'のうち一つ、R33'〜R37'のうち
一つ及びR38'〜R42'のうち一つは水酸基を表わし、R
28'〜R42'の残りは各々独立して、水素原子、炭素数1
〜4のアルキル基又は水酸基を表わし、R43は水素原子
又は炭素数1〜4のアルキル基を表わす〕 で示される化合物を含有する請求項1に記載の感光剤。 - 【請求項5】一般式(I)〜(IV) 【化9】 〔式中、R1 〜R42は各々独立して、水素原子、炭素数
1〜4のアルキル基又は水酸基を表わし、R43は水素原
子又は炭素数1〜4のアルキル基を表わすが、ただし、
R1 〜R4 のうち少なくとも一つ及びR5 〜R9 のうち
少なくとも一つは水酸基であり、R10〜R13のうち少な
くとも一つ及びR14〜R18のうち少なくとも一つは水酸
基であり、R19〜R22のうち少なくとも一つ及びR23〜
R27のうち少なくとも一つは水酸基であり、R28〜R42
のうち少なくとも一つは水酸基である〕 で示される化合物から選ばれる少なくとも2種のフェノ
ール化合物と、式(VIII)〜(X) 【化10】 〔式中、Yはハロゲン原子又は水酸基を表わす〕 で示されるいずれかのキノンジアジドスルホン酸又はそ
のハライドとを、有機溶媒中、塩基性触媒の存在下で反
応させることを特徴とする請求項1に記載の感光剤の製
造方法。 - 【請求項6】少なくとも2種のフェノール化合物の混合
物をキノンジアジドスルホン酸エステル化して得られる
請求項1〜4のいずれかに記載の感光剤、及びアルカリ
可溶性樹脂を含有することを特徴とするポジ型レジスト
組成物。
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