JP5317609B2 - Photosensitive compound, photosensitive composition, and pattern forming method - Google Patents

Photosensitive compound, photosensitive composition, and pattern forming method Download PDF

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Description

本発明は、半導体素子などの製造工程における微細加工に用いられる感光性組成物、およびそれを用いたパターン形成方法に関する。   The present invention relates to a photosensitive composition used for fine processing in a manufacturing process of a semiconductor element or the like, and a pattern forming method using the same.

LSIなどの高集積化に伴ない、フォトリソグラフィーを利用した微細加工技術は近年100nm以下のレベルにまで及んでいる。アルカリ可溶性の低分子化合物を用いたレジストとして、例えば、10個のベンゼン環から構成されるフェノール誘導体を用いたポジ型レジストが提案されている(例えば、特許文献1参照)。かかるレジストは、酸拡散機構を含む化学増幅型レジストであるので、スループットが高い点では有利であるものの、超微細パターンを形成する際には問題が生じる。例えば、露光部から未露光部への酸の拡散に起因して解像性に限界があり、ラフネスも顕著化するおそれがある。   Along with the high integration of LSIs and the like, microfabrication technology using photolithography has recently reached a level of 100 nm or less. As a resist using an alkali-soluble low-molecular compound, for example, a positive resist using a phenol derivative composed of 10 benzene rings has been proposed (see, for example, Patent Document 1). Since such a resist is a chemically amplified resist including an acid diffusion mechanism, it is advantageous in terms of high throughput, but a problem arises when an ultrafine pattern is formed. For example, there is a limit in resolution due to the diffusion of acid from the exposed area to the unexposed area, and the roughness may become prominent.

光酸発生剤が含有されない非化学増幅型レジストであれば、酸拡散の問題は回避できる。低分子化合物を用いた非化学増幅型レジストとしては、カリックスアレーンを用いたものが提案されている(例えば非特許文献1参照)が、カリックスアレーンは非常に低感度である。   If it is a non-chemically amplified resist containing no photoacid generator, the problem of acid diffusion can be avoided. As a non-chemically amplified resist using a low-molecular compound, a resist using calixarene has been proposed (see, for example, Non-Patent Document 1), but calixarene has very low sensitivity.

i線(365nm)を用いた光リソグラフィーにおいて、0.35μm以下の微細な寸法のレジストパターンを形成可能な光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光レジスト組成物が種々提案されている。いずれにおいても、ナフトキノンジアジド基含有化合物に加えてアルカリ可溶性のノボラック樹脂が含有されなければ、成膜して光レジストとして機能させることができない。   In optical lithography using i-line (365 nm), an alkali-soluble novolak resin and a non-benzophenone-based naphthoquinonediazide group-containing compound (photosensitive component) are used as a photoresist material capable of forming a resist pattern having a fine dimension of 0.35 μm or less. There have been proposed various positive photoresist compositions containing). In any case, if an alkali-soluble novolak resin is not contained in addition to the naphthoquinone diazide group-containing compound, the film cannot be formed and function as a photoresist.

分子集合体の大きなノボラック樹脂に起因して、微細領域における解像性やラフネスは低下してしまう。ナフトキノンジアジドを直接、アモルファス性の低分子化合物であるカリックスレゾシナレンに結合させたものは、高解像性が実証されている(例えば非特許文献2参照)。しかしながら、感度が低いことが問題であった。
特開2003−183227号公報 Jpn.J.Appl.Phys.,42,3913(2003) Chem.Mater.,19,3780(2007)
Due to the novolak resin having a large molecular assembly, the resolution and roughness in a fine region are lowered. A compound obtained by directly binding naphthoquinone diazide to calix resorcinalene, which is an amorphous low-molecular compound, has been demonstrated to have high resolution (for example, see Non-Patent Document 2). However, low sensitivity has been a problem.
JP 2003-183227 A Jpn. J. et al. Appl. Phys. , 42, 3913 (2003) Chem. Mater. , 19, 3780 (2007)

本発明は、高い解像度および優れたエッジラフネスを備えた感光性組成物を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the photosensitive composition provided with the high resolution and the outstanding edge roughness.

本発明の一態様にかかる化合物は、下記一般式(I)で表わされることを特徴とする。

Figure 0005317609
The compound according to one embodiment of the present invention is represented by the following general formula (I).
Figure 0005317609

(上記一般式(I)中、Rの少なくとも一部は、以下に示す(NQ1)および(NQ2)から選択され、残りは水素原子である。)

Figure 0005317609
(In the above general formula (I), at least a part of R is selected from (NQ1) and (NQ2) shown below, and the remainder is a hydrogen atom.)
Figure 0005317609

本発明の一態様にかかる感光性組成物は、前述の感光性化合物と溶媒とを含有することを特徴とする。   The photosensitive composition concerning 1 aspect of this invention contains the above-mentioned photosensitive compound and solvent, It is characterized by the above-mentioned.

本発明の一態様にかかるパターン形成方法は、基板上に前述の感光性組成物を含む感光性層を形成する工程と、
前記感光性層の所定の領域に紫外線を照射してパターン露光する工程と、
前記パターン露光後の感光性層をアルカリ水溶液で現像処理して、前記感光性層の露光部を選択的に除去する工程とを具備することを特徴とする。
A pattern forming method according to an aspect of the present invention includes a step of forming a photosensitive layer containing the above-described photosensitive composition on a substrate;
Irradiating a predetermined region of the photosensitive layer with ultraviolet rays to perform pattern exposure;
And a step of developing the photosensitive layer after the pattern exposure with an alkaline aqueous solution to selectively remove an exposed portion of the photosensitive layer.

本発明の他の態様にかかるパターン形成方法は、基板上に前述の感光性組成物を含む感光性層を形成する工程と、
前記感光性層の所定の領域に電離放射線を照射してパターン露光する工程と、
前記パターン露光後の感光性層を有機溶媒で現像処理して、前記感光性層の未露光部を選択的に除去する工程とを具備することを特徴とする。
A pattern forming method according to another aspect of the present invention includes a step of forming a photosensitive layer containing the above-described photosensitive composition on a substrate,
Irradiating a predetermined region of the photosensitive layer with ionizing radiation to perform pattern exposure;
And a step of developing the photosensitive layer after the pattern exposure with an organic solvent to selectively remove an unexposed portion of the photosensitive layer.

本発明の他の態様にかかるパターン形成方法は、基板上に前述の感光性組成物を含む感光性層を形成する工程と、
前記感光性層の所定の領域に電離放射線を照射してパターン露光する工程と、
前記パターン露光後の感光性層の全領域に紫外線を照射して全面露光する工程と、
前記全面露光後の感光性層をアルカリ水溶液で現像処理して、前記感光性層の未露光部を選択的に除去する工程とを具備することを特徴とする。
A pattern forming method according to another aspect of the present invention includes a step of forming a photosensitive layer containing the above-described photosensitive composition on a substrate,
Irradiating a predetermined region of the photosensitive layer with ionizing radiation to perform pattern exposure;
Irradiating the entire region of the photosensitive layer after the pattern exposure with ultraviolet rays to expose the entire surface;
And a step of developing the photosensitive layer after the entire surface exposure with an alkaline aqueous solution to selectively remove an unexposed portion of the photosensitive layer.

本発明によれば、高い解像度および優れたエッジラフネスを備えた感光性組成物が提供される。   According to the present invention, a photosensitive composition having high resolution and excellent edge roughness is provided.

以下、本発明の実施形態を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below.

本発明の一実施形態にかかる感光性化合物は、前記一般式(I)で表わされる。かかる化合物は、7個のベンゼンで構成され、中心のベンゼン環から3方向に連続して連なった構造の低分子化合物である。3方向の固定化された位置にフェニレンを有していることから、構造自体の剛性が高く、エントロピー変化が抑制される。エントロピー変化が抑制されると、ガラス転移温度が上昇する。これによって、現像時に発生するパターンラフネスが抑制される。しかも、7個のベンゼン環で構成されていることによって1分子の大きさが小さく、分子の大きさが原因となるエッジラフネスが低減される。   The photosensitive compound concerning one Embodiment of this invention is represented by the said general formula (I). Such a compound is a low-molecular compound composed of seven benzenes and continuously connected in three directions from the central benzene ring. Since phenylene is present at fixed positions in three directions, the structure itself has high rigidity, and entropy changes are suppressed. When the entropy change is suppressed, the glass transition temperature increases. This suppresses pattern roughness that occurs during development. In addition, since it is composed of seven benzene rings, the size of one molecule is small, and the edge roughness caused by the size of the molecule is reduced.

本発明の実施形態にかかる一般式(I)で表わされる化合物は、反応する箇所が分子内で最大でも3箇所しかなく、高い感度が得られる。さらに、中心のベンゼン環から3方向に飛び出したベンゼン環のパラ位に別のベンゼン環を有するため、ベンゼン環同士が共鳴効果を起こしやすい。加えて、末端のベンゼン環は、いずれもパラ位に(−OR)を有することから、共鳴効果はよりいっそう高められる。共鳴効果が高いと末端のナフトキノンジアジドが反応しやすくなると考えられる。   The compound represented by the general formula (I) according to the embodiment of the present invention has at most 3 sites in the molecule to react, and high sensitivity is obtained. Furthermore, since the benzene ring has another benzene ring at the para position of the benzene ring protruding in three directions from the central benzene ring, the benzene rings are likely to cause a resonance effect. In addition, since the terminal benzene ring has (-OR) at the para position, the resonance effect is further enhanced. If the resonance effect is high, it is considered that the terminal naphthoquinonediazide is likely to react.

前記一般式(I)で表わされる化合物は、例えば以下のような手法により合成することができる。まず、出発物質として、1、3,5−トリス(パラ−ブロモフェニル)ベンゼンと4−(メトキシフェニル)ボロン酸とを用いて、1、3、5−トリス(パラ−(パラ−メトキシフェニル)フェニル)ベンゼンを得る。   The compound represented by the general formula (I) can be synthesized, for example, by the following method. First, using 1,3,5-tris (para-bromophenyl) benzene and 4- (methoxyphenyl) boronic acid as starting materials, 1,3,5-tris (para- (para-methoxyphenyl) Phenyl) benzene is obtained.

次いで、全てのメトキシ基をヒドロキシ基で置き換えて、1、3、5−トリス(パラ−(パラ−ヒドロキシフェニル)フェニル)ベンゼンを合成する。ここで得られるのは、前記一般式(I)において、全てのRに水素原子が導入された化合物である。   Then, all methoxy groups are replaced with hydroxy groups to synthesize 1,3,5-tris (para- (para-hydroxyphenyl) phenyl) benzene. What is obtained here is a compound in which hydrogen atoms are introduced into all R in the general formula (I).

1、3、5−トリス(パラ−(パラ−ヒドロキシフェニル)フェニル)ベンゼンと1、2−ナフトキノン−2−ジアジド−4−スルホニルクロリドとを反応させることによって、Rとしての水素原子を(NQ1)で置き換えることができる。1、2−ナフトキノン−2−ジアジド−5−スルホニルクロリドを用いた場合には、Rとしての水素原子を(NQ2)で置き換えることができる。   By reacting 1,3,5-tris (para- (para-hydroxyphenyl) phenyl) benzene with 1,2-naphthoquinone-2-diazido-4-sulfonyl chloride, the hydrogen atom as R is converted to (NQ1) Can be replaced. When 1,2-naphthoquinone-2-diazide-5-sulfonyl chloride is used, the hydrogen atom as R can be replaced with (NQ2).

(NQ1)および(NQ2)は反応点となることから、Rの少なくとも33%は、こうした置換基が導入されていることが望まれる。置換率は66%以上がより好ましく、100%が最も好ましい。種々の溶剤へ多量に溶解させたい場合、溶剤に対する溶解度の向上などが求められる場合には、Rの33%以上が水素原子でもよい。置換率は、例えば、次のような手法により制御することができる。まず、1、3、5−トリス(パラ−(パラ−ヒドロキシフェニル)フェニル)ベンゼンと1、2−ナフトキノン−2−ジアジド−4−スルホニルクロリドとの仕込み比率を変えて、テトラヒドロフラン(THF)に溶解させる。次いで、触媒としてのNa2CO3およびフェニルトリエチルアミンを加えて反応させることにより、目的の化合物を得ることができる。 Since (NQ1) and (NQ2) serve as reaction points, it is desirable that such a substituent is introduced in at least 33% of R. The substitution rate is more preferably 66% or more, and most preferably 100%. When it is desired to dissolve a large amount in various solvents, when improvement in solubility in the solvent is required, 33% or more of R may be a hydrogen atom. The replacement rate can be controlled by the following method, for example. First, the charging ratio of 1,3,5-tris (para- (para-hydroxyphenyl) phenyl) benzene and 1,2-naphthoquinone-2-diazide-4-sulfonyl chloride was changed and dissolved in tetrahydrofuran (THF). Let Subsequently, the target compound can be obtained by adding Na 2 CO 3 as a catalyst and phenyltriethylamine for reaction.

前記一般式(I)で表わされる化合物においては,(NQ1)および(NQ2)が同時に存在していてもよい。例えば、次のような手法を採用することができる。まず、1、3、5−トリス(パラ−(パラ−ヒドロキシフェニル)フェニル)ベンゼンと、1、2−ナフトキノン−2−ジアジド−4−スルホニルクロリドと1、2−ナフトキノン−2−ジアジド−5−スルホニルクロリドとを全て同時にTHFに溶解、混合する。次いで、触媒としてのNa2CO3およびフェニルトリエチルアミンを加えて反応させることによって、(NQ1)および(NQ2)が同時に含有された化合物を合成することができる。 In the compound represented by the general formula (I), (NQ1) and (NQ2) may be present simultaneously. For example, the following method can be employed. First, 1,3,5-tris (para- (para-hydroxyphenyl) phenyl) benzene, 1,2-naphthoquinone-2-diazide-4-sulfonyl chloride and 1,2-naphthoquinone-2-diazide-5 All of the sulfonyl chloride is dissolved and mixed in THF simultaneously. Subsequently, the compound containing (NQ1) and (NQ2) at the same time can be synthesized by adding Na 2 CO 3 as a catalyst and phenyltriethylamine for reaction.

本発明の実施形態にかかる感光性組成物は、上述した各成分を溶剤に溶解し、メンブレンフィルターなどで濾過することによって調製することができる。溶剤としては、ケトン類、セロソルブ類、およびエステル類といった有機溶媒が挙げられる。具体的には、ケトンとしては、例えばシクロヘキサノン、アセトン、エチルメチルケトン、およびメチルイソブチルケトンなどが挙げられる。セロソルブル類としては、例えばメチルセロソルブ、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、およびブチルセロソルブアセテートなどが挙げられる。また、エステル類としては、例えば酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソアミル、γ−ブチロラクトン、および3−メトキシプロピオン酸メチルなどが挙げられる。上述したような溶剤は、必要に応じて2種以上を組み合わせて用いることができる。   The photosensitive composition concerning embodiment of this invention can be prepared by melt | dissolving each component mentioned above in the solvent, and filtering with a membrane filter etc. Examples of the solvent include organic solvents such as ketones, cellosolves, and esters. Specifically, examples of the ketone include cyclohexanone, acetone, ethyl methyl ketone, and methyl isobutyl ketone. Examples of cellosolves include methyl cellosolve, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, and butyl cellosolve acetate. Examples of the esters include ethyl acetate, butyl acetate, isoamyl acetate, γ-butyrolactone, and methyl 3-methoxypropionate. The above-mentioned solvents can be used in combination of two or more as necessary.

感光性組成物の種類によっては、溶解性を向上させるためにジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリジノン、アニソール、モノクロロベンゼン、あるいはオルトジクロロベンゼンなどを、溶剤の一部として用いることもできる。さらには、低毒性溶媒として乳酸エチルなどの乳酸エステル、プロピレングリコールモノエチルアセテートなどを用いてもよい。   Depending on the type of photosensitive composition, dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylformamide, N-methylpyrrolidinone, anisole, monochlorobenzene, or orthodichlorobenzene may be used as part of the solvent to improve solubility. You can also. Furthermore, lactic acid esters such as ethyl lactate, propylene glycol monoethyl acetate and the like may be used as the low toxicity solvent.

基本的には、前記一般式(I)で表わされる化合物と溶媒とによって、本発明の実施形態にかかる感光性組成物が調製される。   Basically, the photosensitive composition according to the embodiment of the present invention is prepared by the compound represented by the general formula (I) and the solvent.

必要に応じて、さらに添加剤を配合することができる。例えば、本発明の実施形態にかかる感光性組成物を含有する感光性層をパターニングしてパターンを形成する際に、感光性層の製膜性、パターンの密着性、現像速度のバラツキの低減等が要求される場合には、感光性組成物に界面活性剤を配合すればよい。   If necessary, additives can be further blended. For example, when patterning a photosensitive layer containing a photosensitive composition according to an embodiment of the present invention to form a pattern, reduction in film forming property of the photosensitive layer, adhesion of the pattern, variation in development speed, etc. Is required, a surfactant may be added to the photosensitive composition.

具体的には、次の化合物が挙げられる。例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類;ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル等のポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類;ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマー類;ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエート、ソルビタントリステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル類;ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテ− ト、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類等のノニオン系界面活性剤、ヘキサフルオロプロペンオリゴマー等のフッ素系界面活性剤、ポリオキシエチレン・メチルポリシロキサン共重合体等のシリコン系界面活性剤等である。   Specific examples include the following compounds. For example, polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene oleyl ether; polyoxyethylene such as polyoxyethylene octylphenol ether and polyoxyethylene nonylphenol ether Alkyl allyl ethers; polyoxyethylene / polyoxypropylene block copolymers; sorbitan fatty acid esters such as sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan monooleate, sorbitan trioleate, sorbitan tristearate Polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene sorbitan monopalmite Nonionic surfactants such as polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters such as polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene sorbitan trioleate, polyoxyethylene sorbitan tristearate, and fluorine-based interfaces such as hexafluoropropene oligomers Activators, silicon surfactants such as polyoxyethylene / methylpolysiloxane copolymers, and the like.

上述したような添加剤は、組成物全体の50〜400ppm程度の量で含有されていれば、添加剤の効果を得ることができる。   If the additive as described above is contained in an amount of about 50 to 400 ppm of the whole composition, the effect of the additive can be obtained.

本発明の実施形態にかかる感光性組成物を用いてパターンを形成するにあたっては、まず、感光性組成物を基板上に塗布して感光性層を形成する。基板としては、任意のものを用いることができる。基板としては具体的には、シリコンウェハー、ドーピングされたシリコンウェハー、表面に各種の絶縁膜、電極、または配線が形成されたシリコンウェハー、マスクブランクス、GaAsまたはAlGaAsなどのIII−V族化合物半導体ウェハーなどを挙げることができる。さらに、クロムまたは酸化クロム蒸着基板、アルミニウム蒸着基板、IBSPGコート基板、SOGコート基板、またはSiNコート基板を用いることもできる。   When forming a pattern using the photosensitive composition concerning embodiment of this invention, first, a photosensitive composition is apply | coated on a board | substrate and a photosensitive layer is formed. Any substrate can be used. Specifically, as a substrate, a silicon wafer, a doped silicon wafer, a silicon wafer having various insulating films, electrodes, or wirings formed on its surface, a mask blank, a III-V group compound semiconductor wafer such as GaAs or AlGaAs, etc. And so on. Further, a chromium or chromium oxide deposition substrate, an aluminum deposition substrate, an IBSPG coated substrate, an SOG coated substrate, or a SiN coated substrate can be used.

こうした基板上に感光性組成物を塗布するには任意の方法を採用することができ、例えば、スピンコーティング、ディップコーティング、ドクターブレード法、およびカーテンコーティングなどが挙げられる。   Arbitrary methods can be adopted to apply the photosensitive composition on such a substrate, and examples thereof include spin coating, dip coating, doctor blade method, and curtain coating.

塗布された感光性組成物を加熱乾燥して、感光性層が形成される。感光性化合物は未露光のときであっても、高温加熱で分解・重合反応を起こし、反応してしまうおそれがあることから、加熱乾燥の温度は170℃以下が好ましく、70〜120℃が好ましい。   The applied photosensitive composition is dried by heating to form a photosensitive layer. Even when the photosensitive compound is unexposed, the temperature of the heat drying is preferably 170 ° C. or lower, preferably 70 to 120 ° C. .

次に、感光性層の所定の領域に化学放射線を照射してパターン露光を行なう。露光は、所定のマスクパターンを介して、感光性層に化学放射線を照射することにより行なうことができる。あるいは、マスクパターンを用いずに、感光性層に電離放射線を直接走査させて露光を行なってもよい。   Next, pattern exposure is performed by irradiating a predetermined region of the photosensitive layer with actinic radiation. The exposure can be performed by irradiating the photosensitive layer with actinic radiation through a predetermined mask pattern. Alternatively, exposure may be performed by directly scanning the photosensitive layer with ionizing radiation without using a mask pattern.

本発明の一実施形態にかかるパターン形成方法においては、感光性層の所定の領域に紫外線を照射してパターン露光が行なわれる。   In the pattern forming method according to an embodiment of the present invention, pattern exposure is performed by irradiating a predetermined region of the photosensitive layer with ultraviolet rays.

露光に用いる紫外線は、前記の感光性組成物が感度を有する波長を持つ光であれば任意のものを用いることができる。具体的には、紫外線、水銀ランプのi線、h線、またはg線、キセノンランプ光、深紫外UV光(例えばKrFまたはArFなどのエキシマーレーザー光)、およびその他の光を用いることができる。   As the ultraviolet ray used for exposure, any light can be used as long as it has a wavelength with which the photosensitive composition has sensitivity. Specifically, ultraviolet rays, i-line, h-line, or g-line of a mercury lamp, xenon lamp light, deep ultraviolet UV light (for example, excimer laser light such as KrF or ArF), and other light can be used.

前記一般式(I)で表わされる化合物は、紫外線を照射することにより、(NQ1)または(NQ2)で表わされるナフトキノンジアジド類がインデンカルボン酸に化学変化して、アルカリ可溶性を呈する。その結果、アルカリ水溶液で現像処理を施すことにより、感光性層の露光部を選択的に溶解除去することができる。   When the compound represented by the general formula (I) is irradiated with ultraviolet rays, the naphthoquinonediazides represented by (NQ1) or (NQ2) are chemically changed to indenecarboxylic acid and exhibit alkali solubility. As a result, the exposed portion of the photosensitive layer can be selectively dissolved and removed by developing with an alkaline aqueous solution.

現像処理のためのアルカリ現像液としては、有機アルカリ水溶液および無機アルカリ水溶液のいずれを用いてもよい。有機アルカリ水溶液としては、例えばテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液、およびコリン水溶液などが挙げられ、無機アルカリ水溶液としては、例えば水酸化カリウム水溶液、および水酸化ナトリウム水溶液などが挙げられる。アルカリ現像液のpHが11以下の場合には、廃液処理が環境に対して低負荷である点で有利である。   As an alkali developer for development processing, either an organic alkali aqueous solution or an inorganic alkali aqueous solution may be used. Examples of the organic alkaline aqueous solution include a tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, a tetraethylammonium hydroxide aqueous solution, and a choline aqueous solution. Examples of the inorganic alkaline aqueous solution include a potassium hydroxide aqueous solution and a sodium hydroxide aqueous solution. When the pH of the alkaline developer is 11 or less, it is advantageous in that the waste liquid treatment has a low load on the environment.

アルカリ現像液の濃度は限定されないが、感光性層の露光部と未露光部との溶解速度差を大きくして、十分な溶解コントラストを確保するために、15モル%以下の濃度であることが好ましい。この濃度は、マトリックス化合物に導入された保護基の量に応じて調整することが必要である。   The concentration of the alkali developer is not limited, but the concentration may be 15 mol% or less in order to increase the dissolution rate difference between the exposed and unexposed portions of the photosensitive layer and ensure sufficient dissolution contrast. preferable. This concentration needs to be adjusted according to the amount of protecting groups introduced into the matrix compound.

また、これらの現像液には、必要に応じて任意の添加剤を添加することもできる。例えば、界面活性剤を添加して現像液の表面張力を下げたり、中性塩を加えて現像を活性にすることもできる。   Moreover, arbitrary additives can also be added to these developers as necessary. For example, a surfactant can be added to lower the surface tension of the developer, or a neutral salt can be added to activate development.

界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸モノエステル、ショ糖脂肪酸エステル、脂肪酸アルカノールアミド、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンアルキルアミノエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルアミノエーテル、ポリオキシエチレンアセチレングリコール、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアセチレングリコール、およびアルキルリン酸エステル塩等のノニオン性界面活性剤;モノアルキルアミンおよびその塩、アルキルトリメチルアミンおよびの塩、ジアルキルジメチルアミンおよびその塩、イミダゾリニウムおよびその塩、アルキルベンジルジメチル四級アンモニウムおよびその塩、ベンジルピリジニウムおよびその塩、アルキルピリジニウムおよびその塩、ポリオキシエチレンアルキルベンジルアンモニウム等のカチオン性界面活性剤等を用いることができる。   Examples of the surfactant include polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether, polyoxyethylene alkylphenyl ether, polyoxyethylene polyoxypropylene alkylphenyl ether, polyoxyethylene glycol, polyoxyethylene polyoxy Propylene glycol, polyoxypropylene glycol, polyoxyethylene fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, sorbitan fatty acid ester, glycerin fatty acid monoester, sucrose fatty acid ester, fatty acid alkanolamide, polyoxyethylene alkylamide, polyoxyethylene polyoxy Propylene alkylamide, polyoxyethylene alkylamino ether, polyoxyethylene Nonionic surfactants such as polyoxypropylene alkylamino ether, polyoxyethylene acetylene glycol, polyoxyethylene polyoxypropylene acetylene glycol, and alkyl phosphate ester salts; monoalkylamine and salts thereof, alkyltrimethylamine and salts thereof, Cationic surfactants such as dialkyldimethylamine and salts thereof, imidazolinium and salts thereof, alkylbenzyldimethyl quaternary ammonium and salts thereof, benzylpyridinium and salts thereof, alkylpyridinium and salts thereof, and polyoxyethylene alkylbenzylammonium Can be used.

中性塩としては、例えばテトラメチルアンモニウム、トリメチルエチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、トリメチルヒドロキシエチルアンモニウム、メチルトリヒドロキシエチルアンモニウム、ジメチルジヒドロキシエチルアンモニウム等のテトラアルキルアンモニウムや、ジメチルアミン、トリメチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン等のアルキルアミンや、エタノールアミン、ジエタノールアミン、およびトリエタノールアミン等のアルカノールアミン等の炭酸塩や炭酸水素塩等が挙げられる。現像液の温度も任意であり、0〜100℃の範囲内で適宜決定すればよい。   Examples of neutral salts include tetraalkylammonium, such as tetramethylammonium, trimethylethylammonium, tetraethylammonium, trimethylhydroxyethylammonium, methyltrihydroxyethylammonium, dimethyldihydroxyethylammonium, dimethylamine, trimethylamine, monoethylamine, and diethylamine. And carbonates and hydrogen carbonates such as alkanolamines such as ethanolamine, ethanolamine, diethanolamine, and triethanolamine. The temperature of the developer is also arbitrary and may be appropriately determined within the range of 0 to 100 ° C.

こうして、紫外線を用いたパターン露光とアルカリ水溶液による現像処理とによって、ポジ型のパターンが形成される。   Thus, a positive pattern is formed by pattern exposure using ultraviolet rays and development processing using an alkaline aqueous solution.

本発明の他の実施形態にかかるパターン形成方法においては、感光性層の所定の領域に電離放射線を照射してパターン露光が行なわれる。   In the pattern forming method according to another embodiment of the present invention, pattern exposure is performed by irradiating a predetermined region of the photosensitive layer with ionizing radiation.

露光に用いる電離放射線は、前記一般式(I)で表わされる化合物が自己重合反応を起こす電離放射線であれば任意のものを用いることができる。具体的には、X線、シンクロトロンオービタルラジエーション(SR)、電子線、γ線、イオンビーム、およびその他の光を用いることができる。   As the ionizing radiation used for exposure, any ionizing radiation can be used as long as the compound represented by formula (I) causes a self-polymerization reaction. Specifically, X-rays, synchrotron orbital radiation (SR), electron beams, γ-rays, ion beams, and other light can be used.

前記一般式(I)で表わされる化合物は、電離放射線を照射することにより、(NQ1)または(NQ2)で表わされるナフトキノンジアジド類が自己重合を起こし、高分子量化する。露光部は、有機溶媒に不溶となるので有機溶媒で現像処理を施すことにより、感光性層の未露光部を選択的に溶解除去することができる。   When the compound represented by the general formula (I) is irradiated with ionizing radiation, the naphthoquinonediazide represented by (NQ1) or (NQ2) undergoes self-polymerization and becomes high molecular weight. Since the exposed portion becomes insoluble in the organic solvent, the unexposed portion of the photosensitive layer can be selectively dissolved and removed by developing with the organic solvent.

有機溶媒としては、ケトン類、セロソルブ類、およびエステル類などが挙げられる。具体的には、ケトンとしては、例えばシクロヘキサノン、アセトン、エチルメチルケトン、およびメチルイソブチルケトンなどが挙げられる。セロソルブル類としては、例えばメチルセロソルブ、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、およびブチルセロソルブアセテートなどが挙げられる。また、エステル類としては、例えば酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソアミル、γ−ブチロラクトン、および3−メトキシプロピオン酸メチルなどが挙げられる。上述したような溶剤は、必要に応じて2種以上を組み合わせて用いることができる。   Examples of the organic solvent include ketones, cellosolves, and esters. Specifically, examples of the ketone include cyclohexanone, acetone, ethyl methyl ketone, and methyl isobutyl ketone. Examples of cellosolves include methyl cellosolve, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, and butyl cellosolve acetate. Examples of the esters include ethyl acetate, butyl acetate, isoamyl acetate, γ-butyrolactone, and methyl 3-methoxypropionate. The above-mentioned solvents can be used in combination of two or more as necessary.

また、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリジノン、アニソール、モノクロロベンゼン、あるいはオルトジクロロベンゼンなどを、溶剤の一部として用いることもできる。さらには、低毒性溶媒として乳酸エチルなどの乳酸エステル、プロピレングリコールモノエチルアセテートなどを用いてもよい。   Further, dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylformamide, N-methylpyrrolidinone, anisole, monochlorobenzene, or orthodichlorobenzene can be used as a part of the solvent. Furthermore, lactic acid esters such as ethyl lactate, propylene glycol monoethyl acetate and the like may be used as the low toxicity solvent.

こうして、電離放射線を用いたパターン露光と有機溶媒を用いた現像処理とによって、ネガ型のパターンが形成される。   In this way, a negative pattern is formed by pattern exposure using ionizing radiation and development processing using an organic solvent.

本発明の他の実施形態にかかるパターン形成方法においては、感光性層の所定の領域に電離放射線を照射してパターン露光が行なわれる。上述したように、前記一般式(I)で表わされる化合物が自己重合反応を起こす任意の電離放射線を用いることができる。電離放射線を感光性層の所定の領域に照射することによって、露光部では自己重合反応が生じる。   In the pattern forming method according to another embodiment of the present invention, pattern exposure is performed by irradiating a predetermined region of the photosensitive layer with ionizing radiation. As described above, any ionizing radiation that causes the compound represented by the general formula (I) to undergo a self-polymerization reaction can be used. By irradiating a predetermined region of the photosensitive layer with ionizing radiation, a self-polymerization reaction occurs in the exposed portion.

電離放射線によるパターン露光に引き続いて、感光性層の全面に紫外線が照射される。電離放射線が照射されなかった感光性層の未露光部においては、(NQ1)または(NQ2)で表わされるナフトキノンジアジド類がインデンカルボン酸に化学変化して、アルカリ可溶性を呈する。その結果、アルカリ水溶液で現像処理を施すことにより、感光性層の露光部を選択的に溶解除去することができる。   Following pattern exposure by ionizing radiation, the entire surface of the photosensitive layer is irradiated with ultraviolet rays. In the unexposed portion of the photosensitive layer that has not been irradiated with ionizing radiation, the naphthoquinonediazides represented by (NQ1) or (NQ2) are chemically changed to indenecarboxylic acid and exhibit alkali solubility. As a result, the exposed portion of the photosensitive layer can be selectively dissolved and removed by developing with an alkaline aqueous solution.

パターン露光のための電離放射線、全面露光のための紫外線、および現像処理のためのアルカリ水溶液としては、すでに説明したものを用いることができる。   As the ionizing radiation for pattern exposure, the ultraviolet rays for overall exposure, and the alkaline aqueous solution for development processing, those already described can be used.

こうして、電離放射線を用いたパターン露光、紫外線による全面露光、およびアルカリ水溶液を用いた現像処理によって、ネガ型のパターンが形成される。   In this way, a negative pattern is formed by pattern exposure using ionizing radiation, overall exposure using ultraviolet rays, and development processing using an alkaline aqueous solution.

上述したいずれの方法においても、必要に応じて、さらに工程を加えることができる。例えば、基板上に感光性層を形成する前に平坦化層形成させる工程、露光光の反射を低減させるための反射防止層を形成させる工程、現像処理後の基板を水などで洗浄して、現像液などを除去するリンス工程、および、ドライエッチング耐性を制御するために、パターニング後のレジスト層に紫外線を再度照射する工程などを、前述の工程に組み合わせることができる。   In any of the methods described above, additional steps can be added as necessary. For example, a step of forming a planarization layer before forming a photosensitive layer on a substrate, a step of forming an antireflection layer for reducing reflection of exposure light, and washing the substrate after development with water, A rinsing step for removing the developer and the like, and a step of irradiating the patterned resist layer with ultraviolet rays again in order to control dry etching resistance can be combined with the above-described steps.

すでに説明したように、ポジ型のパターンを形成する場合には、現像処理によって感光性層の露光部が選択的に溶解除去される。一方、ネガ型のパターンを形成する場合には、感光性層の未露光部が選択的に溶解除去される。本発明の実施形態にかかる感光性組成物が用いられるので、本発明の実施形態にかかる方法によって、エッジラフネスが低減されたパターンを、高い解像度および感度で形成することが可能である。   As described above, when a positive pattern is formed, the exposed portion of the photosensitive layer is selectively dissolved and removed by development processing. On the other hand, when a negative pattern is formed, the unexposed portion of the photosensitive layer is selectively dissolved and removed. Since the photosensitive composition according to the embodiment of the present invention is used, it is possible to form a pattern with reduced edge roughness with high resolution and sensitivity by the method according to the embodiment of the present invention.

以下、本発明の具体例を示す。   Specific examples of the present invention are shown below.

(合成例1)
市販の1、3,5−トリス(パラ−ブロモフェニル)ベンゼン(5.43g)と4−(メトキシフェニル)ボロン酸(6.08g)と炭酸カリウム(5.53g)とを三口フラスコに収容し、アルゴン置換した。ここに、脱水トルエン100mlを加えて、よく撹拌して、さらにテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0.2g)を加えた。得られた混合物を、90℃で8時間撹拌した。
(Synthesis Example 1)
A commercially available 1,3,5-tris (para-bromophenyl) benzene (5.43 g), 4- (methoxyphenyl) boronic acid (6.08 g) and potassium carbonate (5.53 g) were placed in a three-necked flask. And replaced with argon. To this, 100 ml of dehydrated toluene was added and stirred well, and tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0.2 g) was further added. The resulting mixture was stirred at 90 ° C. for 8 hours.

室温に冷却したところ、灰白色の沈殿物が生じた。この沈殿物をろ過し、得られた赤色のろ液は分取して放置した。一方、灰白色の沈殿物は大量のトルエンに溶解し、100℃で撹拌、溶解した後、熱ろ過してろ液を得た。エバポレーターにより、ろ液から溶媒を除去してやや灰色がかった白色の残留物が得られた。   Upon cooling to room temperature, an off-white precipitate was formed. The precipitate was filtered, and the resulting red filtrate was collected and allowed to stand. On the other hand, the grayish white precipitate was dissolved in a large amount of toluene, stirred and dissolved at 100 ° C., and then hot filtered to obtain a filtrate. The evaporator removed the solvent from the filtrate and a slightly grayish white residue was obtained.

残留物をトルエンから再結晶して吸引ろ過して、真空中60℃で乾燥後、純粋な白色生成物が生じた(収量3.15g、収率50.4%)。1H−NMR測定の結果は、以下のとおりである。 The residue was recrystallized from toluene and suction filtered to yield a pure white product after drying at 60 ° C. in vacuo (yield 3.15 g, yield 50.4%). The results of 1 H-NMR measurement are as follows.

1H−NMR(δ,270MHz,CDCl3):3.87(s,9H,CH3),7.00−7.04(m,6H,Ph−H),7.60−7.80(m,18H,Ph−H),7.87(s,3H,Ph−H).
白色生成物は、下記化学式で表わされる(1、3、5−トリス(パラ−(パラ−メトキシフェニル)フェニル)ベンゼン(以下TMTPPBと称する))と同定された。

Figure 0005317609
1 H-NMR (δ, 270 MHz, CDCl 3 ): 3.87 (s, 9H, CH 3 ), 7.00-7.04 (m, 6H, Ph—H), 7.60-7.80 ( m, 18H, Ph-H), 7.87 (s, 3H, Ph-H).
The white product was identified as (1,3,5-tris (para- (para-methoxyphenyl) phenyl) benzene (hereinafter referred to as TMTPPB)) represented by the following chemical formula.
Figure 0005317609

(合成例2)
前述の合成例1で得られたTMTPPB(2g)を三口フラスコに収容し、アルゴン置換した。その中へ脱水ジクロロメタン(120ml)を加えて撹拌し、基質を溶解した。次に、1Mトリブロモホウ素/ジクロロメタン溶液(22.4ml)を除々に滴下し、40℃で8時間撹拌した。その後、室温まで冷却し、75mlの純水を徐々に加えて1〜2時間撹拌した。
(Synthesis Example 2)
TTMPPB (2 g) obtained in Synthesis Example 1 was placed in a three-necked flask and purged with argon. Dehydrated dichloromethane (120 ml) was added thereto and stirred to dissolve the substrate. Next, 1M tribromoboron / dichloromethane solution (22.4 ml) was gradually added dropwise and stirred at 40 ° C. for 8 hours. Then, it cooled to room temperature, 75 ml of pure water was added gradually, and it stirred for 1-2 hours.

酢酸エチルで3回抽出して有機層を得、この有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させた。乾燥後の有機層をろ過して無水硫酸ナトリウムを除去し、エバポレーターで乾固させて固体を得た。得られた固体を少量の冷メタノールで洗って吸引ろ過し、60℃で乾燥させて純粋な生成物が得られた(収量1.11g、収率59.4%)。1H−NMR測定の結果は、以下のとおりである。 Extraction three times with ethyl acetate yielded an organic layer, which was dried over anhydrous sodium sulfate. The dried organic layer was filtered to remove anhydrous sodium sulfate, and dried with an evaporator to obtain a solid. The obtained solid was washed with a small amount of cold methanol, suction filtered, and dried at 60 ° C. to obtain a pure product (yield 1.11 g, yield 59.4%). The results of 1 H-NMR measurement are as follows.

1H−NMR(δ,270MHz,THF−d):6.82−6.85(m,6H,Ph−H),7.51−7.54(m,6H,Ph−H),7.67−7.70(m,6H,Ph−H),7.82−7.85(m,6H,Ph−H),7.93(s,3H,Ph−H),8.35(s,3H,OH)
白色生成物は、下記化学式で表わされる(1、3、5−トリス(パラ−(パラ−ヒドロキシフェニル)フェニル)ベンゼン(以下THTPPBと称する))と同定された。

Figure 0005317609
1 H-NMR (δ, 270 MHz, THF-d): 6.82-6.85 (m, 6H, Ph—H), 7.51-7.54 (m, 6H, Ph—H), 7. 67-7.70 (m, 6H, Ph-H), 7.82-7.85 (m, 6H, Ph-H), 7.93 (s, 3H, Ph-H), 8.35 (s , 3H, OH)
The white product was identified as (1,3,5-tris (para- (para-hydroxyphenyl) phenyl) benzene (hereinafter referred to as THTPPB)) represented by the following chemical formula.
Figure 0005317609

TG/DTA測定解析から、ガラス転移温度(Tg)は145℃、融点(Tm)は240℃であった。 From the TG / DTA measurement analysis, the glass transition temperature (T g ) was 145 ° C. and the melting point (T m ) was 240 ° C.

なお、下記化学式で表わされる1,3,5−トリス[3,5−ジ(4−ターシャリーブトキシカルボニルオキシルフェニル)フェニル]ベンゼンのガラス転移温度は、140℃であった。

Figure 0005317609
The glass transition temperature of 1,3,5-tris [3,5-di (4-tertiarybutoxycarbonyloxylphenyl) phenyl] benzene represented by the following chemical formula was 140 ° C.
Figure 0005317609

(合成例3)
前述の合成例2で得られたTHTPPB(0.20g)を三口フラスコに収容し、アルゴン置換した。THF(10ml)を加えて溶解し、撹拌しつつNa2CO3(0.082g)、フェニルトリエチルアミン(0.03g)、および1、2−ナフトキノン−2−ジアジド−4−スルホニルクロリドを順次添加した。これを、40℃で1.5時間撹拌した。
(Synthesis Example 3)
THTPPB (0.20 g) obtained in Synthesis Example 2 was placed in a three-necked flask and purged with argon. THF (10 ml) was added to dissolve, and Na 2 CO 3 (0.082 g), phenyltriethylamine (0.03 g), and 1,2-naphthoquinone-2-diazide-4-sulfonyl chloride were sequentially added with stirring. . This was stirred at 40 ° C. for 1.5 hours.

HCl(0.018ml)を含有した冷メタノール(36ml)を準備し、この中に前述の反応溶液を滴下して5〜10℃で終夜放置した。精製された生成物をろ過し、真空乾燥させて、黄色粉末の生成物が得られた(収量0.27g、収率62.6%)。1H−NMR測定の結果は、以下のとおりである。 Cold methanol (36 ml) containing HCl (0.018 ml) was prepared, and the above reaction solution was dropped therein and left at 5 to 10 ° C. overnight. The purified product was filtered and dried in vacuo to give a yellow powder product (yield 0.27 g, 62.6% yield). The results of 1 H-NMR measurement are as follows.

1H−NMR(δ,270MHz,THF−d):7.05−7.08(m,6H,Ph−H),7.53−7.56(m,3H,Ph−H),7.61−7.64(m,6H,Ph−H),7.68−7.71(m,3H,Ph−H),7.75−7.78(m,3H,Ph−H),7.83−7.87(m,6H,Ph−H),7.87−7.88(m,6H,Ph−H),7.93(s,3H,Ph−H),8.46−8.49(m,3H,Ph−H),8.49−8.52(m,3H,Ph−H).
生成物は、下記化学式で表わされる(1、3、5−トリス(パラ−(パラ−1、2−ナフトキノン−2−ジアジド−4−スルホニルフェニル)フェニル)ベンゼン(以下NQD4TPPBと称する))と同定された。

Figure 0005317609
1 H-NMR (δ, 270 MHz, THF-d): 7.05-7.08 (m, 6H, Ph—H), 7.53-7.56 (m, 3H, Ph—H), 7. 61-7.64 (m, 6H, Ph-H), 7.68-7.71 (m, 3H, Ph-H), 7.75-7.78 (m, 3H, Ph-H), 7 83-7.87 (m, 6H, Ph-H), 7.87-7.88 (m, 6H, Ph-H), 7.93 (s, 3H, Ph-H), 8.46- 8.49 (m, 3H, Ph-H), 8.49-8.52 (m, 3H, Ph-H).
The product is identified as (1,3,5-tris (para- (para-1,2-naphthoquinone-2-diazido-4-sulfonylphenyl) phenyl) benzene (hereinafter referred to as NQD4TPPPB)) represented by the following chemical formula: It was done.
Figure 0005317609

(合成例4)
前述の合成例2で得られたTHTPPB(0.20g)を三口フラスコに収容し、アルゴン置換した。THF(10ml)を加えて溶解し、撹拌しつつNa2CO3(0.082g)、フェニルトリエチルアミン(0.03g)、および1、2−ナフトキノン−2−ジアジド−5−スルホニルクロリドを順次添加した。これを、40℃で1.5時間撹拌した。
(Synthesis Example 4)
THTPPB (0.20 g) obtained in Synthesis Example 2 was placed in a three-necked flask and purged with argon. THF (10 ml) was added to dissolve, and Na 2 CO 3 (0.082 g), phenyltriethylamine (0.03 g), and 1,2-naphthoquinone-2-diazide-5-sulfonyl chloride were sequentially added with stirring. . This was stirred at 40 ° C. for 1.5 hours.

HCl(0.018ml)を含有した冷メタノール(36ml)を準備し、この中に前述の反応溶液を滴下して5〜10℃で終夜放置した。精製された生成物をろ過し、真空乾燥させて、黄色粉末の生成物が得られた(収量0.28g、収率64.3%)。1H−NMR測定の結果は、以下のとおりである。 Cold methanol (36 ml) containing HCl (0.018 ml) was prepared, and the above reaction solution was dropped therein and left at 5 to 10 ° C. overnight. The purified product was filtered and dried in vacuo to give a yellow powder product (yield 0.28 g, yield 64.3%). The results of 1 H-NMR measurement are as follows.

1H−NMR(δ,270MHz,THF−d):7.01−7.05(m,6H,Ph−H),7.24−7.26(m,3H,Ph−H),7.24−7.26(m,3H,Ph−H),7.24−7.28(m,6H,Ph−H),7.47−7.50(m,6H,Ph−H),7.50−7.53(m,6H,Ph−H),7.59−7.63(m,3H,Ph−H),7.83(m,3H,Ph−H),8.19−8.22(m,3H,Ph−H),8.67−8.70(m,3H,Ph−H).
生成物は、下記化学式で表わされる(1、3、5−トリス(パラ−(パラ−1、2−ナフトキノン−2−ジアジド−5−スルホニルフェニル)フェニル)ベンゼン(以下NQD5TPPBと称する))と同定された。

Figure 0005317609
1 H-NMR (δ, 270 MHz, THF-d): 7.01-7.05 (m, 6H, Ph—H), 7.24-7.26 (m, 3H, Ph—H), 7. 24-7.26 (m, 3H, Ph-H), 7.24-7.28 (m, 6H, Ph-H), 7.47-7.50 (m, 6H, Ph-H), 7 50-7.53 (m, 6H, Ph-H), 7.59-7.63 (m, 3H, Ph-H), 7.83 (m, 3H, Ph-H), 8.19- 8.22 (m, 3H, Ph-H), 8.67-8.70 (m, 3H, Ph-H).
The product is identified as (1,3,5-tris (para- (para-1,2-naphthoquinone-2-diazido-5-sulfonylphenyl) phenyl) benzene (hereinafter referred to as NQD5TPPPB)) represented by the following chemical formula. It was done.
Figure 0005317609

以上のように、7個のベンゼン環で構成される化合物を合成した。各化合物を溶剤としてのアニソールに溶解してレジスト液を調製した。レジスト液の処方を、下記表1に示す。表中の濃度は、溶剤に対するマトリックス化合物の重量%である。

Figure 0005317609
As described above, a compound composed of seven benzene rings was synthesized. Each compound was dissolved in anisole as a solvent to prepare a resist solution. The formulation of the resist solution is shown in Table 1 below. The concentration in the table is the weight percent of the matrix compound relative to the solvent.
Figure 0005317609

※1:レジストNo.2においてはNAQ5TPPBの溶け残りがあり、濾過して飽和溶液の状態で用いた。 * 1: Resist No. In No. 2, there was undissolved NAQ5TPPB, which was filtered and used in a saturated solution state.

上述のように調製されたレジスト液を用いてレジスト膜を形成し、パターニングを行なった。   A resist film was formed using the resist solution prepared as described above and patterned.

(実施例1,2)
レジスト液をスピンコーティングによりシリコンウェハー上に塗布して、膜厚200nm前後のレジスト膜を形成した。得られたレジスト膜を110℃で90秒間ベーキングした後、フォトマスクを被せ、両端をクリップで挟んで10分間紫外線でパターン露光を行なった。
(Examples 1 and 2)
A resist solution was applied onto a silicon wafer by spin coating to form a resist film having a thickness of about 200 nm. The obtained resist film was baked at 110 ° C. for 90 seconds, covered with a photomask, and subjected to pattern exposure with ultraviolet rays for 10 minutes with both ends sandwiched between clips.

露光後、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液により現像を行ない、ポジ型のパターンを得た。処理の条件および結果を下記表2にまとめる。なお、全ての条件において、パターンの剥がれは観察されず、解像性は、この方式の露光方法を用いた場合としては限界解像度の1μmを観察した。

Figure 0005317609
After exposure, development was performed with an aqueous tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solution to obtain a positive pattern. The processing conditions and results are summarized in Table 2 below. In all the conditions, no peeling of the pattern was observed, and the resolution was 1 μm, which was the limiting resolution when this type of exposure method was used.
Figure 0005317609

参考までに表2の結果から明らかなように、本発明の実施形態にかかるレジストを用いてパターン形成を行なった場合、いずれもアルカリ現像によるパターン形成が可能である。感光機構を考えると、i線にも感光することは容易に推測できる。すなわちi線露光にも本発明の実施形態にかかるレジストは応用することが充分可能である。   As is clear from the results in Table 2 for reference, when pattern formation is performed using the resist according to the embodiment of the present invention, pattern formation by alkali development is possible in all cases. Considering the photosensitive mechanism, it can be easily estimated that i-line is also exposed. That is, the resist according to the embodiment of the present invention can be sufficiently applied to i-line exposure.

(実施例3,4)
レジスト液をスピンコーティングによりシリコンウェハー上に塗布して、膜厚100nm前後のレジスト膜を形成した。得られたレジスト膜を110℃で90秒間ベーキングした後、電子線描画装置(電子線の加速電圧は30keV)、20μC/cm2から330μC/cm2までの電子線照射量の範囲で、ハーフピッチ100nmラインアンドスペース(1:1)パターンの描画を行なった。
(Examples 3 and 4)
A resist solution was applied onto a silicon wafer by spin coating to form a resist film having a thickness of about 100 nm. After the obtained resist film was baked at 110 ° C. for 90 seconds, an electron beam lithography apparatus (acceleration voltage of the electron beam is 30 keV) and a half pitch within a range of electron beam irradiation doses from 20 μC / cm 2 to 330 μC / cm 2. A 100 nm line and space (1: 1) pattern was drawn.

露光後、アセトンにより現像を行なって、ネガ型のパターンを得た。処理の条件および得られた結果を下記表3にまとめる。

Figure 0005317609
After exposure, development was performed with acetone to obtain a negative pattern. The treatment conditions and the results obtained are summarized in Table 3 below.
Figure 0005317609

ラフネスの評価は、次に示すラインワイズラフネス(LWR)評価の方法で行なった。レジスト膜を電子線描画してベーキング処理、TMAH水溶液による現像処理を行なって、線幅100nmで一定のラインアンドスペースパターンを得た。得られたパターンを350nm×50nm(ROI)の範囲でLWRの値(3σ値)を算出した。   The roughness was evaluated by the following line width roughness (LWR) evaluation method. The resist film was drawn with an electron beam and baked and developed with an aqueous TMAH solution to obtain a constant line and space pattern with a line width of 100 nm. The LWR value (3σ value) of the obtained pattern was calculated in the range of 350 nm × 50 nm (ROI).

上記表3中の比較例1で用いたレジスト5は、マトリックス化合物としてのノボラック樹脂(レチトックPSF2807)と、感光性成分とを、以下の処方で溶剤に溶解して調製した。感光性成分としては、ナフトキノン誘導体2,3,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノンの4−ナフトキノンジアジドスルホン酸を平均3個導入したナフトキノンジアジド化合物(東洋合成社製4NT(4)300)を用い、溶剤としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを用いた。

Figure 0005317609
The resist 5 used in Comparative Example 1 in Table 3 was prepared by dissolving a novolak resin (Retitoc PSF2807) as a matrix compound and a photosensitive component in a solvent according to the following formulation. As the photosensitive component, a naphthoquinone diazide compound (4NT (4) 300 manufactured by Toyo Gosei Co., Ltd.) into which three naphthoquinone diazide sulfonic acids of naphthoquinone derivative 2,3,4,4′-tetrahydroxybenzophenone were introduced on average was used. As the solvent, propylene glycol monomethyl ether acetate was used.
Figure 0005317609

マトリックス化合物の含有量は、溶剤に対する重量%であり、感光性成分の量はマトリックス化合物に対する重量%である。   The content of the matrix compound is% by weight with respect to the solvent, and the amount of the photosensitive component is% by weight with respect to the matrix compound.

形成したパターンを走査型電子顕微鏡で観察した結果、表5の結果から明らかなように、本発明の実施形態にかかるレジストを用いた場合、ハーフピッチ100nmラインアンドスペース(1:1)パターンを形成できたが、比較例1のレジスト5を用いた場合、ハーフピッチ100nmラインアンドスペース(1:1)パターンを形成できなかった。実施例のレジストを用いた場合、LWRが小さいことがわかった。LWRが小さいと、高い解像性が達成できることは容易に推測できる。   As a result of observing the formed pattern with a scanning electron microscope, as is clear from the results in Table 5, when the resist according to the embodiment of the present invention is used, a half-pitch 100 nm line and space (1: 1) pattern is formed. However, when the resist 5 of Comparative Example 1 was used, a half pitch 100 nm line and space (1: 1) pattern could not be formed. It was found that the LWR was small when the resist of the example was used. It can be easily estimated that high resolution can be achieved when the LWR is small.

(実施例5,6)
レジスト液をシリコンウェハー上にスピンコーティングにより塗布して、膜厚100nm前後のレジスト膜を形成した。得られたレジスト膜を110℃で90秒間ベーキングした後、電子線描画装置(電子線の加速電圧は30keV)でハーフピッチ100nmラインアンドスペース(1:1)パターンの描画を行なった。
(Examples 5 and 6)
A resist solution was applied onto a silicon wafer by spin coating to form a resist film having a thickness of about 100 nm. The obtained resist film was baked at 110 ° C. for 90 seconds, and then a half pitch 100 nm line and space (1: 1) pattern was drawn with an electron beam drawing apparatus (electron beam acceleration voltage was 30 keV).

露光後、紫外線で全面露光し、その後、2.38%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液により現像を行なってネガ型のパターンを得た。処理の条件および得られた結果を、下記表5にまとめる。

Figure 0005317609
After the exposure, the entire surface was exposed with ultraviolet rays, and then developed with an aqueous 2.38% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solution to obtain a negative pattern. The conditions of treatment and the results obtained are summarized in Table 5 below.
Figure 0005317609

表5の結果から明らかなように、実施例のレジストを用いて、電子線で描画後、全面を紫外線で露光することによって、TMAH水溶液などのアルカリ水溶液での現像が可能になることがわかった。また、LWRが小さいことから、高い解像性が達成できることは容易に推測できる。   As is clear from the results in Table 5, it was found that development with an alkaline aqueous solution such as a TMAH aqueous solution becomes possible by drawing the entire surface with ultraviolet rays after drawing with an electron beam using the resist of the example. . Moreover, since LWR is small, it can be easily estimated that high resolution can be achieved.

参考までに感光機構を考えると、本発明の実施形態にかかるレジストを用いてパターン形成を行なった場合、軟X線(13nm)のEUV光にも感光することは容易に推測できる。すなわち将来のEUVリソグラフィーにも、本発明の実施形態にかかるレジストは応用することが充分可能である。   Considering the photosensitivity mechanism for reference, it can be easily estimated that when pattern formation is performed using the resist according to the embodiment of the present invention, it is also sensitive to EUV light of soft X-rays (13 nm). That is, the resist according to the embodiment of the present invention can be sufficiently applied to future EUV lithography.

Claims (5)

下記一般式(I)で表わされることを特徴とする感光性化合物。
Figure 0005317609
(上記一般式(I)中、Rの少なくとも一部は、以下に示す(NQ1)および(NQ2)から選択され、残りは水素原子である。)
Figure 0005317609
A photosensitive compound represented by the following general formula (I):
Figure 0005317609
(In the above general formula (I), at least a part of R is selected from (NQ1) and (NQ2) shown below, and the remainder is a hydrogen atom.)
Figure 0005317609
請求項1に記載の感光性化合物と溶媒とを含有することを特徴とする感光性組成物。   A photosensitive composition comprising the photosensitive compound according to claim 1 and a solvent. 基板上に請求項2に記載の感光性組成物を含む感光性層を形成する工程と、
前記感光性層の所定の領域に紫外線を照射してパターン露光する工程と、
前記パターン露光後の感光性層をアルカリ水溶液で現像処理して、前記感光性層の露光部を選択的に除去する工程と
を具備することを特徴とするパターン形成方法。
Forming a photosensitive layer containing the photosensitive composition according to claim 2 on a substrate;
Irradiating a predetermined region of the photosensitive layer with ultraviolet rays to perform pattern exposure;
And a step of developing the photosensitive layer after the pattern exposure with an alkaline aqueous solution to selectively remove the exposed portion of the photosensitive layer.
基板上に請求項2に記載の感光性組成物を含む感光性層を形成する工程と、
前記感光性層の所定の領域に電離放射線を照射してパターン露光する工程と、
前記パターン露光後の感光性層を有機溶媒で現像処理して、前記感光性層の未露光部を選択的に除去する工程と
を具備することを特徴とするパターン形成方法。
Forming a photosensitive layer containing the photosensitive composition according to claim 2 on a substrate;
Irradiating a predetermined region of the photosensitive layer with ionizing radiation to perform pattern exposure;
And a step of developing the photosensitive layer after the pattern exposure with an organic solvent to selectively remove an unexposed portion of the photosensitive layer.
基板上に請求項2に記載の感光性組成物を含む感光性層を形成する工程と、
前記感光性層の所定の領域に電離放射線を照射してパターン露光する工程と、
前記パターン露光後の感光性層の全領域に紫外線を照射して全面露光する工程と、
前記全面露光後の感光性層をアルカリ水溶液で現像処理して、前記感光性層の未露光部を選択的に除去する工程と
を具備することを特徴とするパターン形成方法。
Forming a photosensitive layer containing the photosensitive composition according to claim 2 on a substrate;
Irradiating a predetermined region of the photosensitive layer with ionizing radiation to perform pattern exposure;
Irradiating the entire region of the photosensitive layer after the pattern exposure with ultraviolet rays to expose the entire surface;
A pattern forming method comprising: developing the photosensitive layer after the entire surface exposure with an alkaline aqueous solution and selectively removing an unexposed portion of the photosensitive layer.
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