JPH06214392A - ネガ型フォトレジスト組成物 - Google Patents

ネガ型フォトレジスト組成物

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JPH06214392A
JPH06214392A JP5005797A JP579793A JPH06214392A JP H06214392 A JPH06214392 A JP H06214392A JP 5005797 A JP5005797 A JP 5005797A JP 579793 A JP579793 A JP 579793A JP H06214392 A JPH06214392 A JP H06214392A
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JP
Japan
Prior art keywords
compd
group
photoresist composition
compound
formula
Prior art date
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Pending
Application number
JP5005797A
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English (en)
Inventor
Yoshiko Nakano
由子 中野
Naomiki Takeyama
尚幹 竹山
Yuji Ueda
裕治 植田
Takehiro Kusumoto
武宏 楠本
Hiromi Ueki
裕美 植木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sumitomo Chemical Co Ltd filed Critical Sumitomo Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 遠紫外線(エキシマーレーザー等を含む)を
光源として用いる露光領域において、感度及び解像度等
の諸性能に優れたネガ型フォトレジスト組成物を提供す
る。 【構成】 N−ヒドロキシイミド化合物のスルホン酸エ
ステルの少なくとも1種を含有する光酸発生剤、アルカ
リ可溶性樹脂、架橋剤及びナフタレン骨格を有する化合
物を含むことを特徴とするネガ型フォトレジスト組成
物。

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(エキシマーレ
ーザー等を含む)リソグラフィー等に適したフォトレジ
スト組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、集積回路の高集積化に伴ってサブ
ミクロンのパターン形成が要求されている。特に、エキ
シマーレーザーリソグラフィーは、64及び256M
DRAMの製造を可能とならしめ、注目されている。こ
のような光源の変更に伴い、レジストには従来の耐熱
性、残膜率、プロファイル等の諸性能に加えて新たに次
のような性能が要求される。 イ) 上記光源に対し、高感度であること。 ロ) 高解像度であること。 このような事情に鑑み、酸触媒と化学増幅効果を利用し
た所謂、化学増幅型レジストが提案されている。このレ
ジストの作用は光照射することにより、光酸発生剤から
発生した酸を触媒とする反応によって、露光部と未露光
部の現像液に対する溶解性を変化させるものであり、こ
れによってネガ型(又はポジ型)フォトレジストが得ら
れる。
【0003】化学増幅型レジストに用いる光酸発生剤と
しては、従来、例えば2,4,6−トリス(トリクロロ
メチル)−s−トリアジンに代表されるハロゲン化物等
が多く用いられてきた。しかしながら、この系では発生
する酸が拡散しやすいハロゲン化水素であるために未露
光部へも酸が拡散してしまうので、微細なパターンを得
ることができない。
【0004】また、特開平1−293339号及び特開平3−
223862号公報には、光酸発生剤としてスルホン酸エステ
ル基を含む化合物を用いて、アリールスルホン酸を発生
させるネガ型及びポジ型フォトレジストが記載されてい
る。これらの系では比較的拡散しにくい酸を発生するた
めに、未露光部への酸の拡散を防止できるが、感度及び
解像度の点で十分とはいえず、64M及び256M D
RAMを製造するための要求性能を満たしていない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は耐熱性、残膜
率、塗布性及びプロファイル等の諸性能を維持したま
ま、感度及び解像度にも優れたネガ型フォトレジスト組
成物を提供する。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、N−ヒドロキ
シイミド化合物のスルホン酸エステルの少なくとも1種
を含有する光酸発生剤、アルカリ可溶性樹脂、架橋剤及
びナフタレン骨格を有する化合物を含むことを特徴とす
るネガ型フォトレジスト組成物である。
【0007】N−ヒドロキシイミド化合物のスルホン酸
エステルとしては、例えば一般式(I)
【0008】
【化3】
【0009】(式中、R1 は置換されていてもよいアリ
ーレン、アルキレンもしくはアルケニレン基を表わし、
2 は置換されていてもよいアルキルもしくはアリール
基を表わす。)で示されるエステル等が挙げられる。
【0010】R1 で表わされるアリーレン基としては単
環または2環のものが挙げられ、好ましくはフェニレン
もしくはナフチレン等が挙げられる。アリーレン基の好
ましい置換基としてはハロゲン原子、ニトロ基もしくは
アセチルアミノ基等が挙げられる。同じくアルキレン基
としては直鎖または分岐状のものが挙げられ、好ましく
は炭素数1〜6のものが挙げられる。特に好ましくはエ
チレンもしくはプロピレン基等が挙げられる。アルキレ
ン基の好ましい置換基としてはハロゲン原子、低級アル
コキシ基もしくは単環のアリール基等が挙げられる。同
じくアルケニレン基としては炭素数2〜6のものが挙げ
られ、好ましくはビニリデン基等が挙げられる。アルケ
ニレン基の好ましい置換基としては単環のアリール基等
が挙げられる。
【0011】R2 で表わされるアルキル基としては直
鎖、分岐または環状のものが挙げられ、好ましくは直鎖
状の炭素数1〜8のものが挙げられる。アルキル基の好
ましい置換基としてはハロゲン原子もしくは低級アルコ
キシ基等が挙げられる。同じくアリール基としては単環
または2環のものが挙げられ、好ましくは単環のものが
挙げられる。好適な一般式(I)で示されるエステルと
しては、例えば
【0012】
【化4】
【0013】
【化5】
【0014】等が挙げられる。
【0015】一般式(I)で示されるエステルは、例え
ばG.F. Jaubert著, Ber.,28, 360(1895)、D.E. Ames
ら著、J.Chem. Soc., 3518 (1955) 又は M.A. Stolberg
ら著,J. Amer. Chem. Soc., 79 2615 (1957)等に記載の
方法により製造される一般式(III )
【0016】
【化6】
【0017】(式中、R1 は前記と同じ意味を有す
る。)で示される環状N−ヒドロキシイミド化合物と、
式R2 −SO2 Cl(式中、R 2 は前記と同じ意味を有
する。)で示されるスルホン酸クロリドとを、塩基性条
件下に、例えば、L.Bauer ら著, J. Org. Chem.,24, 12
93 (1959) 等に記載の方法に従い製造することができ
る。
【0018】一般式(I)で示されるエステルは単独
で、または2種以上混合して用いられる。
【0019】アルカリ可溶性樹脂としては、例えば特願
平4−15009 号に記載の樹脂が挙げられる。好ましくは
【0020】
【化7】
【0021】で示される化合物とアルデヒド類とを縮合
させて得られるノボラック樹脂、ビニルフェノール樹
脂、イソプロペニルフェノール樹脂、ビニルフェノール
とスチレンとの共重合体(共重合体中のビニルフェノー
ルの割合は50モル%以上が好ましい)又はイソプロペ
ニルフェノールとスチレンとの共重合体(共重合体中の
イソプロペニルフェノールの割合は50モル%以上が好
ましい)等が挙げられる。
【0022】アルカリ可溶性樹脂の分子量としてはGP
C法により求めたポリスチレン換算重量平均分子量が10
00〜10000 のものが、好ましくは1500〜8000のものが、
特に好ましくは2000〜5000のものが、各々挙げられる。
アルカリ可溶性樹脂は単独で、或いは2種以上混合して
用いられる。また、これらの樹脂及び共重合体はポリ
(ビニルフェノール)を水素添加した樹脂と混合して用
いることもできる。
【0023】架橋剤としては、例えば特願平4−15009
号に記載のメチロール基もしくはメチロールエーテル基
を含むものが挙げられる。好ましくは、例えば
【0024】
【化8】
【0025】等が挙げられる。メチロール基もしくはメ
チロールエーテル基を含む架橋剤は単独で、或いは2種
以上混合して用いられる。
【0026】ナフタレン骨格を有する化合物として好ま
しくは、例えば一般式(II)
【0027】
【化9】
【0028】(式中、R3 〜R10は、これらの中、互い
に隣接する2つが一緒になってシクロアルキル環を形成
してもよいという条件付きで、各々独立して水素原子又
は置換されていてもよいアルキル基を表わす。)で示さ
れる化合物等が挙げられる。R3 〜R10で表わされるア
ルキル基としては直鎖又は分岐状のものが挙げられ、好
ましくは炭素数1〜6のものが挙げられる。又、R3
10の中、互いに隣接する2つが一緒になってシクロア
ルキル環を形成する場合、該シクロアルキル環は5〜8
員環であることが好ましい。好適な一般式(II)で示
される化合物としては、例えば
【0029】
【化10】
【0030】等が挙げられる。これらのナフタレン骨格
を有する化合物は単独で、或いは2種以上混合して用い
られる。ナフタレン骨格を有する化合物を含むネガ型フ
ォトレジストは透過率及び感度の点で優れている。
【0031】ネガ型フォトレジスト組成物における好ま
しい組成比はアルカリ可溶性樹脂50〜95重量%、架橋剤
1〜30重量%、光酸発生剤1〜20重量%、ナフタレン骨
格を有する化合物0.01〜10重量%である。必要に応じ
て、ネガ型フォトレジスト組成物には増感剤、染料、接
着性改良剤等の当該技術分野で慣用されている各種の添
加物を加えてもよい。
【0032】通常、フォトレジスト液は上記ネガ型フォ
トレジスト組成物を全混合物中、10〜50重量%の割合に
なるように、溶剤に混合して調製される。この場合に用
いる溶剤としては、例えばエチルセロソルブアセテー
ト、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブ、
メチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエ
ーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエ
ーテルアセテート、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、ジ
エチレングリコールジメチルエーテル、乳酸エチル、酢
酸ブチル、ピルビン酸エチル、2−ヘプタノン、シクロ
ヘキサノン、メチルイソブチルケトン又はキシレン等が
あげられる。上記溶剤は、単独で又は2種類以上併用し
て用いられる。
【0033】
【発明の効果】本発明のネガ型フォトレジスト組成物は
耐熱性、残膜率、塗布性、透過率及びプロファイル等の
諸性能に優れているばかりでなく、遠紫外線(エキシマ
ーレーザーを含む)光源における露光領域において高感
度及び高解像度を有している。従って、上記光源による
リソグラフィーにおいて解像度及びコントラストを著し
く向上でき、高精度の微細なフォトレジストパターンを
形成することができる。
【0034】
【実施例】実施例を挙げて本発明をより具体的に説明す
るが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるも
のではない。尚、実施例中、特に記載の無い場合は部数
は重量部を示す。
【0035】参考例1 N−ヒドロキシこはく酸イミド3.5gを5%炭酸ナトリ
ウム水溶液45g中に溶解し、これにメタンスルホニル
クロリド3.9gを室温で滴下した。滴下終了後、反応液
を室温で2時間攪拌した。その後、反応液を水300ml
中に注ぎ、析出した結晶を濾過した。結晶を洗液が中性
を示すまで水洗後、アセトン/ヘキサン混合溶媒から再
結晶してN−ヒドロキシスクシンイミドメタンスルホン
酸エステルを得た。
【0036】参考例2 メラミン12.6g、37%ホルマリン64.9ml及び水5
0mlの混合物に、25%苛性カリを加えてpH10に調
製した。その後、60〜70℃・10分攪拌した。反応
液が白濁した後、冷メタノール200ml中に注ぎ、析出
した結晶を濾過した。結晶を冷メタノールで洗浄後、減
圧下に乾燥してヘキサメチロールメラミンを得た。ヘキ
サメチロールメラミン20g及びメタノール200mlの
混合物に還流下、1.8%塩酸0.5mlを加えた。溶解後、
還流下に10分攪拌した。2.7%苛性カリで中和後、濾
過した。濾液を50℃以下で減圧濃縮して粗ヘキサメチ
ロールメラミンヘキサメチルエーテルを得た。HPLC
分析による純度は73%であった。粗ヘキサメチロール
メラミンヘキサメチルエーテルをシリカゲルカラムクロ
マトグラフィー(n−ヘキサン/アセトン=3/1)で
精製して純度90%の精ヘキサメチロールメラミンヘキ
サメチルエーテルを得た。
【0037】実施例1 樹脂A〔リンカーCST−70(丸善石油化学製);重
量平均分子量2900、p−ヒドロキシスチレンとスチレン
との共重合体(モル比70/30)〕8.1 部、樹脂B
〔リンカーPHM−C(丸善石油化学製);重量平均分
子量5200、ポリp−ヒドロキシスチレンの水素添加物〕
5.4 部、参考例2で得た精ヘキサメチロールメラミンヘ
キサメチルエーテル(架橋剤)1.0部、参考例1で得た
N−ヒドロキシスクシンイミドメタンスルホン酸エステ
ル(光酸発生剤)1.0部及びアセナフテン0.14部をジエ
チレングリコールジメチルエーテル50部に溶解した。
この溶液を孔径0.1 μm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。これを常法により洗浄した
シリコンウエハーにスピンコーターを用いて0.7μm厚
に塗布した。次いでシリコンウエハーをホットプレート
上、100℃・1分プリベークした。次に、プリベーク
後の塗膜をパターンを有するクロムマスクを通して、2
48nmの露光波長を有するKrFエキシマーレーザース
テッパー(ニコン社製、NSR−1755 EX8A NA
=0.45)を用いて露光を行った。露光後、ウエハーを
ホットプレート上で105℃・1分加熱し、露光部の架
橋反応を行った。これをテトラメチルアンモニウムハイ
ドロオキサイドの2.0重量%水溶液で現像してネガ型パ
ターンを得た。形成されたパターンを電子顕微鏡で観察
した結果、41mJ/cm2 (248nm)の露光量で0.2
2μmの微細パターンを解像することが判明した。又、
上記レジスト液を石英板に約1μmになるように塗布
し、100 ℃・20分ベーク後、248nmにおける透過率を
測定した結果、1μm当たり45.5%であった。
【0038】実施例2 アセナフテン量を0.41部に変える以外は実施例1と同様
の操作を行った。35mJ/cm2 (248nm)の露光量
で0.22μmの微細パターンを解像することが判明し
た。又、上記レジスト液を石英板に約1μmになるよう
に塗布し、100 ℃・20分ベーク後、248nmにおける透
過率を測定した結果、1μm当たり43.8%であった。
【0039】実施例3 アセナフテン量を0.68部に変える以外は実施例1と同様
の操作を行った。33mJ/cm2 (248nm)の露光量
で0.22μmの微細パターンを解像することが判明し
た。又、上記レジスト液を石英板に約1μmになるよう
に塗布し、100 ℃・20分ベーク後、248nmにおける透
過率を測定した結果、1μm当たり40.8%であった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 楠本 武宏 大阪市此花区春日出中3丁目1番98号 住 友化学工業株式会社内 (72)発明者 植木 裕美 大阪市此花区春日出中3丁目1番98号 住 友化学工業株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】N−ヒドロキシイミド化合物のスルホン酸
    エステルの少なくとも1種を含有する光酸発生剤、アル
    カリ可溶性樹脂、架橋剤及びナフタレン骨格を有する化
    合物を含むことを特徴とするネガ型フォトレジスト組成
    物。
  2. 【請求項2】N−ヒドロキシイミド化合物のスルホン酸
    エステルが一般式(I) 【化1】 (式中、R1 は置換されていてもよいアリーレン、アル
    キレンもしくはアルケニレン基を表わし、R2 は置換さ
    れていてもよいアルキルもしくはアリール基を表わ
    す。)で示されるエステルである請求項1に記載のネガ
    型フォトレジスト組成物。
  3. 【請求項3】ナフタレン骨格を有する化合物が一般式
    (II) 【化2】 (式中、R3 〜R10は、これらの中、互いに隣接する2
    つが一緒になってシクロアルキル環を形成してもよいと
    いう条件付きで、各々独立して水素原子又は置換されて
    いてもよいアルキル基を表わす。)で示される化合物で
    ある請求項1又は2に記載のネガ型フォトレジスト組成
    物。
JP5005797A 1993-01-18 1993-01-18 ネガ型フォトレジスト組成物 Pending JPH06214392A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0742488A3 (en) * 1995-05-12 1997-07-02 Sumitomo Chemical Co Photoresist composition
EP0779552A3 (en) * 1995-12-15 1998-06-03 Sumitomo Chemical Company, Limited Photoresist composition

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EP0779552A3 (en) * 1995-12-15 1998-06-03 Sumitomo Chemical Company, Limited Photoresist composition
US5985511A (en) * 1995-12-15 1999-11-16 Sumitomo Chemical Company, Limited Photoresist composition

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