JPH06242607A - Positive type resist composition and pattern forming method using the same - Google Patents

Positive type resist composition and pattern forming method using the same

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JPH06242607A
JPH06242607A JP5028880A JP2888093A JPH06242607A JP H06242607 A JPH06242607 A JP H06242607A JP 5028880 A JP5028880 A JP 5028880A JP 2888093 A JP2888093 A JP 2888093A JP H06242607 A JPH06242607 A JP H06242607A
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JP
Japan
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group
acid
compound
resist
formula
Prior art date
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Pending
Application number
JP5028880A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Sachiko Tanaka
祥子 田中
Teruhiko Kumada
輝彦 熊田
Hideo Horibe
英夫 堀辺
Shigeru Kubota
繁 久保田
Yuji Hizuka
裕至 肥塚
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide the compsn. which has high sensitivity to radiation and is efficiently dissolved by a developer only in the exposed parts by consisting the compsn. of high-polymer compds. in which the specific quantity of functional groups for imparting alkaline solubility are replaced with the protective groups decomposed by an acid and specific compds. CONSTITUTION:This resist compsn. consists of at least one kind of the high- polymer comps. in which 5 to 50mol% of the functional groups for imparting alkaline solubility are replaced with the protective groups decomposed by the acid, at least one kind of the compds. which are at least one kind of the compds. expressed by formula I or formula II and are decomposed by the acid to be made soluble in alkali-solution and at least one kind of the compds. which generate the acid by irradiation with radiations. In the formula I, R1, R2 denote hydrogen atom, methyl group, etc.. R3 denotes a methyl group, etc.. X denotes an oxycarbonyl group, etc., Ar denotes a phenylene group, 3.5-dichlorophenylene group, etc. In the formula II, R1, R3, X and Ar are the same as in the case of the formula I and m denotes an integer from 1 to 3.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高精度の超微細パター
ンを形成するための半導体用レジスト組成物および該組
成物を用いたパターン形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor resist composition for forming a highly precise ultrafine pattern and a pattern forming method using the composition.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子などの微細加工のためのパタ
ーニングは、写真製版法にもとづいている。
2. Description of the Related Art Patterning for fine processing of semiconductor elements is based on a photolithography method.

【0003】そのため、本工程の初期には、放射線の露
光に対して感応する有機レジスト材料が適用されてい
る。
Therefore, an organic resist material sensitive to exposure to radiation is applied at the beginning of this process.

【0004】レジスト材料は、その反応性により、ポジ
型(露光部が分解して、現像液に可溶性となり、非露光
部分が残ってパターンを示すもの)や、ネガ型(非露光
部分は現像液に可溶なもので、露光部が架橋反応を生じ
て、現像後残存し、パターンを示すもの)に分けられ
る。
Depending on the reactivity of the resist material, the resist material is positive (the exposed portion is decomposed and becomes soluble in the developing solution and the unexposed portion remains to form a pattern) and the negative type (the unexposed portion is the developing solution). Which is soluble in water, remains exposed after development due to a cross-linking reaction in the exposed area, and shows a pattern).

【0005】たとえば露光された部分がアルカリ可溶性
になるポジ型のばあいは、図2に示すように半導体シリ
コン基板1上にレジスト2を塗布し(a)、パターニン
グ用マスク4をとおして放射線3で前記レジストを露光
すると、レジストはマスクの透明部に相当する部分5の
み露光され、アルカリ可溶性となる(b)から、現象処
理をして露光部を除きレジストパターン6をえている
(c)。
For example, in the case of a positive type in which the exposed portion becomes alkali-soluble, as shown in FIG. 2, a resist 2 is coated on a semiconductor silicon substrate 1 (a) and radiation 3 is passed through a patterning mask 4. When the resist is exposed in step (b), only the part 5 corresponding to the transparent part of the mask is exposed and becomes alkali-soluble (b). Therefore, a phenomenon treatment is applied to remove the exposed part to obtain a resist pattern 6 (c).

【0006】しかしながら、これらのレジスト材料は、
逐次型の反応を起こすため、効率が悪く、大幅な感度の
向上が望めないばあいが多い。
However, these resist materials are
Since a series of reactions occur, the efficiency is poor and there are many cases where significant improvement in sensitivity cannot be expected.

【0007】そこで、大幅な感度の向上を前提に考え出
されたのが、化学増幅型反応機構である。これを適用し
たレジストは、放射線照射により酸を放出する物質を含
む。
Then, the chemical amplification type reaction mechanism was devised on the premise of a great improvement in sensitivity. The resist to which this is applied contains a substance that releases an acid upon irradiation with radiation.

【0008】化学増幅反応とは、放射線照射により放出
された酸が露光以外のエネルギー(たとえば熱等)によ
って触媒作用を生じ、その酸が感応基を分解、あるいは
架橋させていくものである。この反応のメリットは、酸
が触媒作用を引き起こすため、その酸を放出するに足り
る露光量で反応などが生じることである。そのため、高
感度化が容易に達成される。
The chemical amplification reaction is a reaction in which an acid released by irradiation of radiation causes a catalytic action by energy (for example, heat) other than exposure, and the acid decomposes or crosslinks the sensitive group. The merit of this reaction is that the acid causes a catalytic action, so that the reaction or the like occurs at an exposure amount sufficient to release the acid. Therefore, high sensitivity can be easily achieved.

【0009】たとえば、特開昭59−45439号に示
された方法においては、酸に対して不安定な基を側鎖に
有する重合体を使用し、光照射により発生した酸で、ア
ルカリ可溶性の官能基を発生させる手法を用いている。
For example, in the method disclosed in JP-A-59-45439, a polymer having an acid-labile group in its side chain is used, and the acid generated by light irradiation is alkali-soluble. The method of generating a functional group is used.

【0010】一方、化学増幅型には、多成分系も多く考
案されており、その目的は、各レジスト組成に各種の反
応機構を分担させることでもある。
On the other hand, for the chemical amplification type, many multi-component systems have been devised, and the purpose thereof is also to allow each resist composition to share various reaction mechanisms.

【0011】たとえば、ポリマーエンジニヤリングサイ
エンス(Polymer Engineering S
cience) 26巻1101頁(1986)に記載
されているノボラック樹脂、メラミン樹脂および酸発生
剤からなるレジストや、特開平1−10640号に記載
されているノボラック樹脂、アセタール化合物および酸
発生剤からなるレジスト組成物、そして、特開平4−1
58363号に記載されているアルカリ可溶性ポリマー
の官能基の一部を保護基で置換したものと酸発生剤から
なるレジスト組成物や、それらに酸により分解する保護
基有する化合物を含んだレジスト組成物などが提案され
ている。
For example, Polymer Engineering Science (Polymer Engineering S)
Science) No. 26, 1101 (1986), which comprises a novolak resin, a melamine resin, and an acid generator, and the novolak resin, which describes in JP-A-1-10640, an acetal compound, and an acid generator. Resist composition and JP-A-4-1-1
No. 58363, a resist composition comprising an acid generator in which a part of the functional groups of the alkali-soluble polymer is substituted with a protecting group, and a resist composition containing a compound having a protecting group which is decomposed by an acid in the resist composition. Have been proposed.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
特開昭59−45439号に示されたレジスト材料は、
側鎖の官能基がアルカリ不溶性のため疎水性を有してお
り、基板との密着性が乏しく、現像時のレジスト剥がれ
が発生し、またさらには現像液による露光部の膨潤が発
生するなどにより、良好なパターニング性が望めない。
However, the resist material disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 59-45439 described above is
Since the functional group of the side chain has hydrophobicity because it is insoluble in alkali, the adhesiveness to the substrate is poor, resist peeling occurs during development, and further, swelling of the exposed area with a developing solution occurs. , Good patterning is not expected.

【0013】また、後者のPolymer Engin
eering Science 26巻1101頁(1
986)、特開平1−10640号および特開平4−1
58363号に記載されているレジスト組成物について
は、ポジ型のため膨潤は避けられるが、非露光部の膜減
りが発生し易く、これも解像度の低下やパターン精度の
低下などの問題が免れない。
In addition, the latter Polymer Engine
earning Science 26: 1101 (1
986), JP-A-1-10640 and JP-A-4-1-1.
With respect to the resist composition described in JP-A-58363, swelling can be avoided because it is a positive type, but film loss in the non-exposed portion is likely to occur, and this also inevitably suffers from problems such as reduced resolution and reduced pattern accuracy. .

【0014】また、露光後、加熱処理までの時間が長く
なるほど、レジスト形状は悪化する。これは、レジスト
膜中で生じた光反応が加熱処理により保護基の脱離反応
へと進行する際、パターン形成雰囲気中の水分、酸素、
塩基性浮遊物質などと接触し、その進行が妨げられるた
めである。
Further, the longer the time after the exposure until the heat treatment, the worse the resist shape. This is because when the photoreaction generated in the resist film proceeds to the elimination reaction of the protective group by the heat treatment, water, oxygen,
This is because they come into contact with basic suspended solids and prevent their progress.

【0015】本発明は前述のような従来技術の問題点を
解決するためになされたもので、放射線に対する高い感
度と、露光された部分だけが忠実かつ効率よく現像液に
溶解し、しかも前述の密着性を向上させるとともに、非
露光部の現像液への溶解がほとんど起こらないレジスト
材料および使用雰囲気によるパターン形状の悪化を阻止
することができパターン形成方法を提供することを目的
とする。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems of the prior art, and has a high sensitivity to radiation and only the exposed portion is faithfully and efficiently dissolved in the developing solution, and further An object of the present invention is to provide a pattern forming method capable of improving the adhesiveness and preventing the deterioration of the pattern shape due to the resist material and the atmosphere in which the unexposed portion hardly dissolves in the developing solution.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意研究を
重ねた結果、側鎖の官能基の5〜50モル%を酸により
分解される保護基で置換したアルカリ可溶性の高分子化
合物(a)と、放射線照射により発生した酸によって保
護基が効率よく分解し、アルカリ可溶性になる化合物
(b)と、放射線照射により酸を発生する化合物(c)
とからなるレジスト組成物が、半導体用パターン形成用
ポジ型レジストとして前記問題を解決する上で有用であ
ることを見出した。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies conducted by the present inventors, an alkali-soluble polymer compound in which 5 to 50 mol% of a functional group of a side chain is replaced with a protecting group which is decomposed by an acid ( a), a compound (b) in which a protective group is efficiently decomposed by an acid generated by irradiation of radiation to become alkali-soluble, and a compound (c) which generates an acid by irradiation of radiation.
It was found that the resist composition consisting of (1) and (2) is useful as a positive resist for pattern formation for semiconductors in solving the above problems.

【0017】また、前記レジスト組成物を用いて、半導
体用パターンを形成する際のプロセスとして、レジスト
膜を水溶性薄膜で覆うことによって、問題となりうる使
用雰囲気の影響を受けずにレジストパターンを形状よく
形成することができることを見出し、本発明を完成する
いたった。
As a process for forming a semiconductor pattern using the resist composition, by covering the resist film with a water-soluble thin film, the resist pattern can be shaped without being affected by the use atmosphere which may cause a problem. The inventors have found that they can be formed well and have completed the present invention.

【0018】すなわち、本発明はアルカリ可溶性を与え
る官能基の5〜50モル%が酸により分解される保護基
で置換された高分子化合物(a)のすくなくとも1種
と、一般式(I):
That is, according to the present invention, at least one polymer compound (a) in which 5 to 50 mol% of a functional group which imparts alkali solubility is substituted with a protecting group which is decomposed by an acid, and a general formula (I):

【0019】[0019]

【化4】 (式中、R1、R2は水素原子、メチル基、メトキシ基、
ニトロ基、トリフルオロメチル基、シアノ基またはアリ
ール基を示し、R3はメチル基、エチル基、イソプロピ
ル基、tert−ブチル基もしくはtert−アミル基
を示し、Xはオキシカルボキシル基、オキシカルボニル
基、オキシメチルカルボキシル基もしくはスルホネート
基を示し、Arはフェニレン基、3,5−ジクロロフェ
ニレン基、ナフチレン基、アンチレン基もしくはフェナ
ントレン基を示す)または一般式(II):
[Chemical 4] (In the formula, R 1 and R 2 are a hydrogen atom, a methyl group, a methoxy group,
A nitro group, a trifluoromethyl group, a cyano group or an aryl group, R 3 represents a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group, a tert-butyl group or a tert-amyl group, and X represents an oxycarboxyl group, an oxycarbonyl group, An oxymethylcarboxyl group or a sulfonate group, Ar represents a phenylene group, a 3,5-dichlorophenylene group, a naphthylene group, an antirene group or a phenanthrene group) or the general formula (II):

【0020】[0020]

【化5】 (式中、R1、R3、XおよびArは前記のとおりであ
り、mは1〜3の整数を示す。)で表される化合物のう
ち、少なくとも1種である、酸により分解してアルカリ
可溶性となる化合物(b)のすくなくとも1種と、放射
線を照射することで酸を発生する化合物(c)のすくな
くとも1種とからなるポジ型レジスト組成物に関する。
[Chemical 5] (In the formula, R 1 , R 3 , X and Ar are as described above, and m represents an integer of 1 to 3. ) Among the compounds represented by the formula, at least one compound is decomposed by an acid. It relates to a positive resist composition comprising at least one compound (b) which becomes alkali-soluble and at least one compound (c) which generates an acid upon irradiation with radiation.

【0021】また、本発明は基板上に前記ポジ型レジス
ト組成物の薄膜を形成したのち、該レジスト薄膜の上に
レジスト被覆膜を形成し、放射性露光を行うことを特徴
としたパターン形成法に関する。
Further, according to the present invention, after forming a thin film of the positive type resist composition on a substrate, a resist coating film is formed on the resist thin film, and radiation exposure is carried out. Regarding

【0022】本発明はまた、アルカリ可溶性を与える官
能基の5〜50モル%が酸により分解される保護基で置
換された高分子化合物(a)のすくなくとも1種と、一
般式(III):
The present invention also comprises at least one polymeric compound (a) in which 5 to 50 mol% of the alkali-solubilizing functional groups have been replaced by a protecting group which is decomposed by an acid, and a general formula (III):

【0023】[0023]

【化6】 (式中、R1は水素原子、メチル基、メトキシ基、ニト
ロ基、トリフルオロメチル基、シアノ基またはアリール
基を示し、R3はメチル基、エチル基、イソプロピル
基、tert−ブチル基もしくはtert−アミル基を
示し、Xはオキシカルボキシル基、オキシカルボニル
基、オキシメチルカルボキシル基もしくはスルホネート
基を示し、Arはフェニレン基、3,5−ジクロロフェ
ニレン基、3,5−ジブロモフェニレン基、ナフチレン
基、アンチレン基もしくはフェナントレン基を示す)で
表される化合物のうちの少なくとも1種の、酸により分
解してアルカリ可溶性となる化合物(b)のすくなくと
も1種と、放射線を照射することで酸を発生する化合物
(c)のすくなくとも1種とからなるポジ型レジスト組
成物に関する。
[Chemical 6] (In the formula, R 1 represents a hydrogen atom, a methyl group, a methoxy group, a nitro group, a trifluoromethyl group, a cyano group or an aryl group, and R 3 represents a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group, a tert-butyl group or a tert group. Represents an amyl group, X represents an oxycarboxyl group, an oxycarbonyl group, an oxymethylcarboxyl group or a sulfonate group, Ar represents a phenylene group, 3,5-dichlorophenylene group, 3,5-dibromophenylene group, naphthylene group, An acid is generated by irradiating with at least one compound (b) which is decomposed by an acid to become alkali-soluble and at least one compound represented by an antilene group or a phenanthrene group) It relates to a positive resist composition comprising at least one compound (c).

【0024】本発明はまた、 基板上に前記請求項3記
載のポジ型レジスト組成物の薄膜を形成したのち、該レ
ジスト薄膜の上にレジスト被覆膜を形成し、放射性露光
を行うことを特徴としたパターン形成法に関する。
The present invention is also characterized in that after forming a thin film of the positive resist composition according to claim 3 on a substrate, a resist coating film is formed on the resist thin film, and radiation exposure is performed. And the pattern forming method.

【0025】[0025]

【作用】本発明においては、前記のアルカリ可溶性を与
える官能基の5〜50モル%が、酸で分解される保護基
で置換された高分子化合物(a)の保護基で置換されて
いない部分の官能基が半導体基板との間に強い相互作用
を生じるため、レジスト膜と基板との密着性が向上す
る。
In the present invention, 5 to 50 mol% of the above-mentioned alkali-solubilizing functional group is a moiety which is not substituted with a protective group of the polymer compound (a) substituted with an acid-decomposable protective group. Since the functional group of (3) causes a strong interaction with the semiconductor substrate, the adhesiveness between the resist film and the substrate is improved.

【0026】そして、露光部においては、化合物(c)
より発生した酸が、高分子化合物(a)の保護基を分解
することによりアルカリ可溶性となる。さらに、化合物
(b)の保護基も酸によって分解されるため、露光部の
レジストの溶解速度が加速される。
Then, in the exposed area, the compound (c)
The generated acid becomes alkali-soluble by decomposing the protective group of the polymer compound (a). Furthermore, since the protective group of the compound (b) is also decomposed by the acid, the dissolution rate of the resist in the exposed area is accelerated.

【0027】一方、非露光部においては、高分子化合物
(a)の親水性の強い官能基の一部が保護基で置換され
ているため、溶解性が低下している。そのうえ、化合物
(b)の保護基が、高分子化合物(a)の官能基のうち
保護基で置換されていない官能基と強い相互作用を起こ
すため、アルカリ溶解性がさらに低下する。
On the other hand, in the non-exposed area, part of the highly hydrophilic functional group of the polymer compound (a) is replaced with a protective group, so that the solubility is lowered. In addition, the protective group of the compound (b) strongly interacts with the functional group of the polymer compound (a) which is not substituted with the protective group, so that the alkali solubility is further reduced.

【0028】したがって、本発明における化合物(b)
は、分解後のアルカリ溶解性の促進、ならびに分解前の
保護基の相互作用が強いことによる溶解抑制の両効果に
より、レジスト組成物の露光部分の現像液への溶解速度
比が大幅に向上し、前記問題点を除去することになる。
Therefore, the compound (b) in the present invention
Is the effect of both promoting alkali solubility after decomposition and suppressing dissolution due to strong interaction of the protective groups before decomposition, which significantly improves the dissolution rate ratio of the exposed portion of the resist composition to the developer. The above problems will be eliminated.

【0029】本発明のレジスト組成物は、露光された部
分がアルカリ可溶性となって現象によって除去され、非
露光部が残るタイプの組成物であって、本明細書中では
このタイプのものをポジ型レジスト組成物という。
The resist composition of the present invention is a type of composition in which an exposed portion becomes soluble in an alkali and is removed by a phenomenon, and an unexposed portion remains. Type resist composition.

【0030】また、化学増幅型レジストの特徴とされる
露光部の難溶化の発生は、露光後から加熱処理までの放
置時間において、使用雰囲気とレジスト膜との接触が主
要因である。したがって、本発明のパターン形成方法で
ある、露光前にレジスト膜の上層に被覆薄膜を設けるこ
とにより、使用雰囲気との接触を緩和し、レジスト性能
の低下を阻止し、さらに、前記レジスト組成の形成する
パターンをコントロール することが可能となる。
The occurrence of insolubilization in the exposed portion, which is a characteristic of the chemically amplified resist, is mainly due to the contact between the use atmosphere and the resist film during the standing time from the exposure to the heat treatment. Therefore, by providing a coating thin film on the upper layer of the resist film before exposure, which is the pattern forming method of the present invention, the contact with the atmosphere in use is relaxed and the deterioration of the resist performance is prevented. It is possible to control the pattern to be used.

【0031】[0031]

【実施例】本発明において用いられるアルカリ可溶性高
分子化合物(a)としては、半導体プロセス中のドライ
エッチング工程に耐えうる構造を有することが必須であ
り、このような条件に合う材料としては、たとえば、フ
ェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、
ナフトールノボラック樹脂などのフェノール−ホルムア
ルデヒド系樹脂や、ポリビニルフェノール樹脂、ビニル
フェノールとアクリル系もしくはスチレン系モノマーと
の共重合体などをあげることができるが、もちろんこれ
らに限定されるわけではない。
EXAMPLES It is essential that the alkali-soluble polymer compound (a) used in the present invention has a structure that can withstand the dry etching step in the semiconductor process, and examples of materials satisfying such conditions include , Phenol novolac resin, cresol novolac resin,
Examples thereof include phenol-formaldehyde resins such as naphthol novolac resins, polyvinyl phenol resins, and copolymers of vinyl phenol and acrylic or styrene monomers, but are not limited thereto.

【0032】これらの重量平均分子量は、成膜性および
他成分や溶剤との相溶性などの実用面から考慮して、4
000から40000までが好ましい。分子量が400
0以下のばあいは、均一な成膜性がえられず解像度が低
下し、ドライエッチング耐性も低下する。また、400
00以上のばあいには、放射線照射により発生した酸に
よって保護基が分解し、アルカリ可溶性になる化合物
(b)との相溶性が悪くなり、露光部の溶解速度も低下
するため、現像時に残渣が生じる可能性が高くなる傾向
がある。
These weight average molecular weights are 4 in consideration of practical use such as film forming property and compatibility with other components and solvents.
000 to 40,000 is preferable. Molecular weight is 400
When it is 0 or less, uniform film formability cannot be obtained, resolution is lowered, and dry etching resistance is also lowered. Also, 400
In the case of 00 or more, the protecting group is decomposed by the acid generated by the irradiation of radiation, the compatibility with the compound (b) which becomes alkali-soluble becomes poor, and the dissolution rate of the exposed area also decreases, so that the residue during development is reduced. Is likely to occur.

【0033】つぎに、前記アルカリ可溶性高分子化合物
のアルカリ可溶性を与える官能基の保護置換基として
は、tert−ブトキシカルボキシル基などのアルコキ
シカルボキシル基、tert−ブトキシカルボニルメト
キシ基などのアルコキシカルボニルメトキシ基、ter
t−ブチルカルボキシル基などのアルキルカルボキシル
基、tert−ブトキシスルホニル基などのアルコキシ
スルホニル基などをあげることができる。
Next, as a protective substituent for the functional group that imparts alkali solubility to the alkali-soluble polymer compound, an alkoxycarboxyl group such as tert-butoxycarboxyl group, an alkoxycarbonylmethoxy group such as tert-butoxycarbonylmethoxy group, ter
Examples thereof include an alkylcarboxyl group such as t-butylcarboxyl group and an alkoxysulfonyl group such as tert-butoxysulfonyl group.

【0034】これらの置換基における保護は、アルカリ
可溶性の高分子化合物のアルカリ可溶性を与える官能基
の5〜50モル%の範囲が好ましい。5モル%以下で
は、未露光時のアルカリへの溶解性が高く、膜減りが大
きくなる。また、50モル%以上では保護基で置換され
ていない官能基の減少に伴い、基板との密着性も低下す
るため、微細なパターンの現像剥がれが生じ易くなる傾
向がある。
The protection of these substituents is preferably in the range of 5 to 50 mol% of the functional group that imparts alkali solubility to the alkali-soluble polymer compound. When it is 5 mol% or less, the solubility in alkali at the time of unexposing is high and the film loss is large. Further, when the amount is 50 mol% or more, the adhesiveness to the substrate also decreases due to the decrease in the functional groups that are not substituted with a protective group, and thus development peeling of a fine pattern tends to occur.

【0035】また、一般式(I)、(II)または(I
II)で表わされる化合物(b)は、以下のようなフェ
ノール性水酸基を有するアルカリ可溶性化合物(以下、
フェノール系化合物という)すなわち、一般式(I
V):
The formula (I), (II) or (I
The compound (b) represented by II) is the following alkali-soluble compound having a phenolic hydroxyl group (hereinafter,
A phenolic compound), that is, a compound represented by the general formula (I
V):

【0036】[0036]

【化7】 (式中、R1、R2は水素原子、メチル基、メトキシ基、
ニトロ基、トリフルオロメチル基、シアノ基またはアリ
ール基のいずれかを示し、Arはフェニレン基、3,5
−ジクロロフェニレン基、3,5−ジブロモフェニレン
基、ナフチレン基、アンチレン基もしくはフェナントレ
ン基のいずれかを示す。)で表される化合物、もしく
は、一般式(V):
[Chemical 7] (In the formula, R 1 and R 2 are a hydrogen atom, a methyl group, a methoxy group,
Represents a nitro group, a trifluoromethyl group, a cyano group or an aryl group, Ar is a phenylene group, 3,5
A dichlorophenylene group, a 3,5-dibromophenylene group, a naphthylene group, an antilene group or a phenanthrene group is shown. ) Or a compound represented by the general formula (V):

【0037】[0037]

【化8】 (式中、R1は前記のとおり)で表される化合物、もし
くは、一般式(VI):
[Chemical 8] (In the formula, R 1 is as described above) or a compound represented by the general formula (VI):

【0038】[0038]

【化9】 (式中、R1は前記のとおりであり、mは1〜3までの
整数を示す)で表される化合物中の水酸基のすべてを前
記アルカリ可溶性高分子化合物(a)に用いられる、酸
により分解する保護基と同様の基で置換したものであ
る。
[Chemical 9] (Wherein R 1 is as described above, m is an integer of 1 to 3), all of the hydroxyl groups in the compound represented by the alkali-soluble polymer compound (a) It is substituted with the same group as the decomposing protective group.

【0039】酸で分解する保護基で置換したフェノール
系化合物(b)は、保護基がアルコキシカルボキシル基
のばあいは、前記一般式(IV)、(V)もしくは(V
I)のいずれかと、ジメチルジカーボネート、ジエチル
ジカーボネート、ジ(イソプロピル)ジカーボネート、
ジ(tert−ブチル)ジカボネートなどのジアルキル
ジカーボネートとを塩基性触媒存在下で反応させること
により容易に合成することができる。
When the protective group is an alkoxycarboxyl group, the phenolic compound (b) substituted with an acid-decomposable protective group has the formula (IV), (V) or (V).
I), dimethyl dicarbonate, diethyl dicarbonate, di (isopropyl) dicarbonate,
It can be easily synthesized by reacting with a dialkyl dicarbonate such as di (tert-butyl) dicarbonate in the presence of a basic catalyst.

【0040】また、保護基がアルキルカルボキシル基の
ばあいは、前記一般式(IV)、(V)もしくは(V
I)のいずれかと、酢酸クロライド、プロピオン酸クロ
ライド、イソ酪酸クロライド、バレリアン酸クロライド
などのアルキル酸クロライドと反応させることにより容
易に合成することができる。
When the protecting group is an alkylcarboxyl group, the formula (IV), (V) or (V
It can be easily synthesized by reacting any of I) with an alkyl acid chloride such as acetic acid chloride, propionic acid chloride, isobutyric acid chloride or valeric acid chloride.

【0041】また、保護基が、アルコキシカルボニルメ
トキシ基のばあいは前記一般式(IV)、(V)もしく
は(VI)のいずれかのナトリウムフェノラートとブロ
モ酢酸−t−ブチルエステルなどのハロゲン化酢酸アル
キルエステルとの結合反応により合成することができ
る。
When the protecting group is an alkoxycarbonylmethoxy group, a sodium phenolate of any one of the above general formulas (IV), (V) or (VI) and halogenated bromoacetic acid-t-butyl ester are used. It can be synthesized by a coupling reaction with an alkyl acetate.

【0042】また、保護基がアルコキシスルホニル基の
ばあいは、前記一般式(IV)、(V)もしくは(V
I)のいずれかと、ジメチルサルフェート、ジエチルサ
ルフェート、ジ(イソプロピル)サルフェートもしくは
ジ(tert−ブチル)サルフェートなどのジアルキル
サルフェートを反応させることにより容易に合成するこ
とができる。
When the protecting group is an alkoxysulfonyl group, the formula (IV), (V) or (V
It can be easily synthesized by reacting any of I) with a dialkyl sulfate such as dimethyl sulfate, diethyl sulfate, di (isopropyl) sulfate or di (tert-butyl) sulfate.

【0043】本発明においては、官能基を保護基で置換
した前記(b)の化合物のうち、いずれか1種以上をレ
ジスト組成中に含むことを特徴とする。
The present invention is characterized in that the resist composition contains at least one of the compounds (b) in which the functional group is substituted with a protecting group.

【0044】本発明に用いられる放射線の照射を受けて
酸を発生する化合物(c)としては、たとえばトリフェ
ニルスルホニウムテトラフルオロボレート、トリフェニ
ルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフ
ェニルスルホニウムヘキサフルオロアルシネート、トリ
フェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、ト
リフェニルスルホニウムトリフルオロスルホネート、4
−チオフェノキシジフェニルスルホニウムテトラフルオ
ロボレート、4−チオフェノキシジフェニルスルホニウ
ムヘキサフルオロアンチモネート、4−チオフェノキシ
ジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアルシネート、
4−チオフェノキシジフェニルスルホニウムヘキサフル
オロホスフェート、4−チオフェノキシジフェニルスル
ホニウムトリフルオロスルホネート、4−tert−ブ
チルフェニルジフェニルスルホニウムテトラフルオロボ
レート、4−tert−ブチルフェニルジフェニルスル
ホニウムトリフルオロスルホネート、トリス(4−メト
キシフェニル)スルホニウムヘキサフルオロアンチモネ
ート、ジフェニルヨードニウムテトラフルオロボレー
ト、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネ
ート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアルシネ
ート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェ
ート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロスルホネー
ト、3,3’−ジニトロジフェニルヨードニウムテトラ
フルオロスルホネート、4,4’−ジメチルジフェニル
ヨードニウムテトラフルオロボレート、4,4’−ジメ
チルジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネ
ート、4,4’−ジメチルジフェニルヨードニウムトリ
フルオロスルホネート、4,4’−ジtert−ブチル
ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネー
ト、4,4’−ジtert−ブチルジフェニルヨードニ
ウムヘキサフルオロホスフェート、4,4’−ジter
t−ブチルジフェニルヨードニウムヘキサフルオロスル
ホネートなどのオニウム塩、2,4,6−トリス(トリ
クロロメチル)トリアジン、2−アリル−4,6−ビス
(トリクロロメチル)トリアジン、α,α,α−トリブ
ロモメチル−フェニルスルホン、α,α,α,α’,
α’,α’−ヘキサクロロキシリレン、2,2−ビス
(3,5−ジブロモ−4−ヒドロキシフェニル)−1,
1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、1,
1,1−トリス(3,5−ジブロモ−4−ヒドロキシフ
ェニル)エタンなどのハロゲン含有化合物、2−ニトロ
ベンジルトシレート、2,6−ジニトロベンジルトシレ
ート、2,4−ジニトロベンジルトシレート、メチルス
ルホン酸2−ニトロベンジルエステル、酢酸2−ニトロ
ベンジルエステル、p−ニトロベンジル−9,10−ジ
メトキシアントラセン−2−スルホネートなどのスルホ
ン酸エステルなどをあげることができる。
Examples of the compound (c) which generates an acid upon irradiation with radiation used in the present invention include triphenylsulfonium tetrafluoroborate, triphenylsulfonium hexafluoroantimonate, triphenylsulfonium hexafluoroarsinate and triphenylsulfonium hexafluoroarsinate. Phenylsulfonium hexafluorophosphate, triphenylsulfonium trifluorosulfonate, 4
-Thiophenoxydiphenylsulfonium tetrafluoroborate, 4-thiophenoxydiphenylsulfonium hexafluoroantimonate, 4-thiophenoxydiphenylsulfonium hexafluoroarsinate,
4-thiophenoxydiphenylsulfonium hexafluorophosphate, 4-thiophenoxydiphenylsulfonium trifluorosulfonate, 4-tert-butylphenyldiphenylsulfonium tetrafluoroborate, 4-tert-butylphenyldiphenylsulfonium trifluorosulfonate, tris (4-methoxyphenyl ) Sulfonium hexafluoroantimonate, diphenyliodonium tetrafluoroborate, diphenyliodonium hexafluoroantimonate, diphenyliodonium hexafluoroarsinate, diphenyliodonium hexafluorophosphate, diphenyliodonium trifluorosulfonate, 3,3'-dinitrodiphenyliodonium tetrafluorosulfonate 4,4'-dimethyldiphenyliodonium tetrafluoroborate, 4,4'-dimethyldiphenyliodonium hexafluoroantimonate, 4,4'-dimethyldiphenyliodonium trifluorosulfonate, 4,4'-ditert-butyldiphenyliodonium hexa Fluoroantimonate, 4,4'-ditert-butyldiphenyliodonium hexafluorophosphate, 4,4'-diter
Onium salts such as t-butyldiphenyliodonium hexafluorosulfonate, 2,4,6-tris (trichloromethyl) triazine, 2-allyl-4,6-bis (trichloromethyl) triazine, α, α, α-tribromomethyl -Phenyl sulfone, α, α, α, α ',
α ′, α′-hexachloroxylylene, 2,2-bis (3,5-dibromo-4-hydroxyphenyl) -1,
1,1,3,3,3-hexafluoropropane, 1,
Halogen-containing compounds such as 1,1-tris (3,5-dibromo-4-hydroxyphenyl) ethane, 2-nitrobenzyl tosylate, 2,6-dinitrobenzyl tosylate, 2,4-dinitrobenzyl tosylate, methyl Examples thereof include sulfonic acid 2-nitrobenzyl ester, acetic acid 2-nitrobenzyl ester, sulfonic acid ester such as p-nitrobenzyl-9,10-dimethoxyanthracene-2-sulfonate, and the like.

【0045】本発明の組成物において、前記3種の成分
の含有量は、組成物の全量に対して、(a)の高分子化
合物40〜90重量%、(b)の化合物10〜55重量
%、(c)の化合物0.03〜15重量%の範囲内で選
択するのが適当である。
In the composition of the present invention, the content of the three components is 40 to 90% by weight of the polymer compound (a) and 10 to 55% by weight of the compound (b) with respect to the total amount of the composition. %, The compound of (c) is suitably selected from the range of 0.03 to 15% by weight.

【0046】前記(a)の高分子化合物が90重量%を
超えるばあいは、(b)の成分が減少するため、露光後
の溶解促進性能が低下し、解像度が低下し、(a)の高
分子化合物が40重量%未満になると、成膜性や現像
性、さらにはドライエッチング性能までが低下する傾向
がある。
When the amount of the polymer compound (a) exceeds 90% by weight, the amount of the component (b) is decreased, so that the dissolution accelerating performance after exposure is deteriorated and the resolution is deteriorated. If the amount of the polymer compound is less than 40% by weight, the film forming property, the developability, and the dry etching performance tend to be deteriorated.

【0047】(b)の量が10重量%未満のばあいは、
本発明の特徴とする溶解抑制効果が減少し、また、露光
部と非露光部との現像液への溶解速度の比が小さくなる
ため、解像度が低下する。(b)が55重量%を超える
ばあいは、組成中の(a)の高分子化合物の含有量が減
少するため、成膜性が低下し、また、ドライエッチング
性能も低下する傾向がある。
When the amount of (b) is less than 10% by weight,
The dissolution suppressing effect, which is a feature of the present invention, is reduced, and the ratio of the dissolution rate of the exposed portion to the non-exposed portion in the developing solution is reduced, so that the resolution is lowered. When (b) is more than 55% by weight, the content of the polymer compound (a) in the composition decreases, so that the film forming property tends to deteriorate and the dry etching performance also tends to deteriorate.

【0048】前記(c)の化合物の含有量が0.03重
量%未満のばあい、感度が低下し、パターン形成が困難
となる。また、15%重量を超えると、組成中の相溶性
が悪くなるため、パターン形状が悪化する。
When the content of the compound (c) is less than 0.03% by weight, the sensitivity is lowered and pattern formation becomes difficult. On the other hand, if it exceeds 15% by weight, the compatibility in the composition is deteriorated and the pattern shape is deteriorated.

【0049】前記(a)、(b)および(c)はそれぞ
れ2種以上を混合してもよい。
Two or more kinds of (a), (b) and (c) may be mixed.

【0050】本発明の組成物は、溶液として調整し、そ
れをスピンコーターなどを使用して塗布して使用するこ
とができる。その際に用いる溶媒は、前記3成分と反応
しないものであれば何でも使用することができる。たと
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、ジエチレングリコールメチルエーテル、ジ
エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリ
コールエチルエーテル、シクロヘキサノン、シクロペン
タノン、メチルイソブチルケトン、酢酸イソアミル、ジ
オキサン、酪酸メチル、酪酸エチル、メチルメトキシプ
ロピオネート、メチルエトキシプロピオネート、エチル
エトキシプロピオネート、2−ヘプタノンなどが一般的
である。
The composition of the present invention can be prepared as a solution and applied by using a spin coater or the like for use. Any solvent can be used in that case as long as it does not react with the above-mentioned three components. For example, ethyl cellosolve acetate, methyl cellosolve acetate, diethylene glycol methyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol ethyl ether, cyclohexanone, cyclopentanone, methyl isobutyl ketone, isoamyl acetate, dioxane, methyl butyrate, ethyl butyrate, methylmethoxypropionate, methylethoxy. Propionate, ethylethoxypropionate, 2-heptanone and the like are common.

【0051】本発明のパターン形成法に用いるレジスト
被覆膜の材料としては、側鎖にスルホン酸あるいはカル
ボン酸を有している高分子を用いることができる。それ
らの高分子としては、たとえばビニルスルホン酸、アリ
ルスルホン酸、メタリルスルホン酸、スチレンスルホン
酸、メタクリル酸、アクリル酸、スチレンカルボン酸な
どの単独重合体、あるいはそれらのモノマーとアクリル
アミド、ビニルピロリドン、アクリル酸エステル、メタ
クリル酸エステルなどとの共重合体などをあげることが
できる。さらにポリビニルアルコール、ポリアクリルア
ミド、ポリビニルフェノール、ポリビニルアニリンなど
にスルホン酸を有する化合物を反応せしめて導入した化
合物などがあげられる。
As a material for the resist coating film used in the pattern forming method of the present invention, a polymer having a sulfonic acid or a carboxylic acid in its side chain can be used. Examples of such polymers include homopolymers of vinyl sulfonic acid, allyl sulfonic acid, methallyl sulfonic acid, styrene sulfonic acid, methacrylic acid, acrylic acid, styrene carboxylic acid, etc., or their monomers and acrylamide, vinyl pyrrolidone, Examples thereof include copolymers with acrylic acid esters, methacrylic acid esters and the like. Further, compounds obtained by reacting a compound having a sulfonic acid with polyvinyl alcohol, polyacrylamide, polyvinyl phenol, polyvinyl aniline and the like and the like can be given.

【0052】これらの共重合比あるいは導入比はスルホ
ン酸あるいはカルボン酸基を有するモノマーのモル分率
が100〜20%の範囲が望ましい。20%以下である
とスルホン酸あるいはカルボン酸基の濃度が低くなり、
目的とする特性がえられにくくなるためである。
The copolymerization ratio or introduction ratio of these is preferably such that the mole fraction of the monomer having a sulfonic acid or carboxylic acid group is 100 to 20%. If it is 20% or less, the concentration of sulfonic acid or carboxylic acid group becomes low
This is because it is difficult to obtain the desired characteristics.

【0053】さらに、本発明の方法に用いるレジスト被
覆膜に用いる材料として、前記のような高分子主鎖がア
ルキル鎖で形成されているものだけでなく、ベンゼン、
ピリジン、チオフェン、フラン、ピロール、イミダゾー
ルなどの芳香環で形成されている高分子も用いることが
できる。これらの骨格にスルホン酸あるいはカルボン酸
基が直接あるいはアルキル鎖などを介して結合していれ
ばよい。このばあいもすべての芳香環がスルホン酸ある
いはカルボン酸基を有している必要はなく、重合体を形
成している芳香環のうちの30モル%以上にスルホン酸
あるいはカルボン酸基を有していればよい。これ以下で
あると前記と同様の理由で目的とする特性がえられにく
くなるためである。
Further, as the material used for the resist coating film used in the method of the present invention, not only the above-mentioned polymer main chain formed of an alkyl chain but also benzene,
A polymer formed of an aromatic ring such as pyridine, thiophene, furan, pyrrole, or imidazole can also be used. A sulfonic acid or carboxylic acid group may be bonded to these skeletons directly or through an alkyl chain or the like. In this case also, it is not necessary that all aromatic rings have sulfonic acid or carboxylic acid groups, and 30% by mole or more of the aromatic rings forming the polymer have sulfonic acid or carboxylic acid groups. If you have. This is because if it is less than this, it is difficult to obtain the desired characteristics for the same reason as above.

【0054】さらに、本発明のパターン形成法に用いる
レジスト被覆膜の材料としては、高分子化合物とスルホ
ン酸あるいはカルボン酸を有する化合物との混合物を使
用することもできる。このばあい、高分子化合物として
は、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポ
リエチレンオキシド、ゼラチン、ポリアクリルアミド、
ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸などを挙げることが
できる。また、スルホン酸あるいはカルボン酸を有する
化合物としては、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホ
ン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、ノニルベンゼンス
ルホン酸、ニトロベンゼンスルホン酸、シアノベンゼン
スルホン酸、ヒドロキシベンゼンスルホン酸、メチルス
ルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、トリフルオ
ロ酢酸、ニトロベンゼンカルボン酸、シアノベンゼンカ
ルボン酸、ヒドロキシベンゼンカルボン酸、ヒドロキシ
酢酸などを挙げることができる。スルホン酸あるいはカ
ルボン酸の添加量は、高分子化合物100重量部に対し
て2〜20重量部を添加するのが好ましい。20重量部
を超えるとスルホン酸あるいはカルボン酸基の濃度が高
くなり、解像度の低下が起こる。また、2重量部未満で
は目的とする特性がえられにくくなるためである。
Further, as the material of the resist coating film used in the pattern forming method of the present invention, a mixture of a polymer compound and a compound having a sulfonic acid or a carboxylic acid can be used. In this case, as the polymer compound, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyethylene oxide, gelatin, polyacrylamide,
Examples thereof include polyacrylic acid and polymethacrylic acid. Examples of the compound having sulfonic acid or carboxylic acid include benzenesulfonic acid, toluenesulfonic acid, dodecylbenzenesulfonic acid, nonylbenzenesulfonic acid, nitrobenzenesulfonic acid, cyanobenzenesulfonic acid, hydroxybenzenesulfonic acid, methylsulfonic acid, trifluoric acid. Examples thereof include methanesulfonic acid, trifluoroacetic acid, nitrobenzenecarboxylic acid, cyanobenzenecarboxylic acid, hydroxybenzenecarboxylic acid and hydroxyacetic acid. The amount of sulfonic acid or carboxylic acid added is preferably 2 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymer compound. If it exceeds 20 parts by weight, the concentration of sulfonic acid or carboxylic acid group becomes high, and the resolution is lowered. Also, if the amount is less than 2 parts by weight, it is difficult to obtain the desired characteristics.

【0055】本発明の方法に用いるレジスト被覆膜を形
成するために、前記の化合物を溶媒に溶解させて、その
溶液をスピンコートなどの方法でパターンを形成するレ
ジスト膜上に塗布する方法があげられる。また、塗布後
に加熱処理を施して溶媒を除去する工程を適宜加えるこ
とができる。
In order to form the resist coating film used in the method of the present invention, the above compound is dissolved in a solvent and the solution is applied onto the resist film forming a pattern by a method such as spin coating. can give. In addition, a step of performing heat treatment after coating to remove the solvent can be appropriately added.

【0056】ここで用いる溶媒としては、前記高分子化
合物を溶解してそれらと反応しないもので、かつ下地の
レジスト膜とミキシングを起こさないものであるならば
何でも使用できるが、たとえば、メチルセロソルブ、エ
チルセロソルブ、ブチルセロソルブ、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、ブチルセロ
ソルブアセテート、メトキシメチルプロピオネート、エ
トキシメチルプロピオネート、エトキシエチルプロピオ
ネート、メトキシプロピルアセテート、エトキシプロピ
ルアセテート、ジグライム、ジメチルグライム、ジエチ
ルグライム、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、γ
−ブチロラクトン、酢酸ブチル、酢酸イソアミル、クロ
ロベンゼン、メチルアミルケトン、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、イオン交換水などが
一般的である。好ましくは沸点が80〜220℃の範囲
であるものが適当である。沸点がこれより低いものでは
むらができやすく、沸点がこれより高いと溶媒の乾燥が
容易ではない。
As the solvent used here, any solvent can be used as long as it dissolves the above-mentioned polymer compounds and does not react with them, and does not cause mixing with the underlying resist film. For example, methyl cellosolve, Ethyl cellosolve, butyl cellosolve, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, methoxymethyl propionate, ethoxymethyl propionate, ethoxyethyl propionate, methoxypropyl acetate, ethoxypropyl acetate, diglyme, dimethylglyme, diethylglyme, Cyclopentanone, cyclohexanone, γ
-Butyrolactone, butyl acetate, isoamyl acetate, chlorobenzene, methyl amyl ketone, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, ion-exchanged water and the like are common. It is preferable that the boiling point is in the range of 80 to 220 ° C. If the boiling point is lower than this, unevenness is likely to occur, and if the boiling point is higher than this, it is not easy to dry the solvent.

【0057】本発明のパターン形成法に用いられるレジ
スト被覆材料は側鎖にスルホン酸あるいはカルボン酸を
有している高分子の1成分であるが、レジストとの密着
性や塗布性を向上するための密着性向上剤や界面活性剤
など、その他必要に応じて他の目的のために化合物を添
加することができる。
The resist coating material used in the pattern forming method of the present invention is one component of a polymer having a sulfonic acid or a carboxylic acid in the side chain, but in order to improve the adhesion to the resist and the coating property. A compound such as an adhesion improver or a surfactant may be added for other purposes as required.

【0058】前記パターン形成法において現像を行う
際、現像液としては、アンモニア、トリエチルアミン、
ジメチルアミノエタノール、テトラメチルアンモニウム
ヒドロキサイド、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウムな
どの水溶液を用いることができる。
When developing is carried out in the pattern forming method, the developer is ammonia, triethylamine,
An aqueous solution of dimethylaminoethanol, tetramethylammonium hydroxide, sodium hydroxide, sodium carbonate or the like can be used.

【0059】また、前記の現像液に、非金属性化合物
(たとえば、エタノール、イソプロピルアルコールな
ど)など、必要に応じて目的に合った化合物を添加する
ことができる。
If desired, a compound suitable for the purpose, such as a non-metallic compound (eg, ethanol, isopropyl alcohol, etc.), can be added to the developer.

【0060】本発明のパターン形成法に用いられるレジ
スト組成物は前述したように3成分もしくは3成分以上
で構成されるが、基板と本発明の材料との密着性を向上
させるための密着性向上剤(たとえば、アミノシラザ
ン、アミノアルコキシシラン、アルキルアルコキシシラ
ン、金属キレートなど)や、その他必要に応じて目的に
あった化合物を添加することができる。
The resist composition used in the pattern forming method of the present invention is composed of three components or three or more components as described above. The improvement of the adhesiveness for improving the adhesiveness between the substrate and the material of the present invention. An agent (for example, aminosilazane, aminoalkoxysilane, alkylalkoxysilane, metal chelate, etc.) and other compounds suitable for the purpose can be added if necessary.

【0061】前記プロセスにおいて露光を行う前に、該
当レジスト膜の下層に、露光時の放射線のハレーション
や反射を抑えるための超薄膜などを形成することができ
る。
Before exposure in the above process, an ultra-thin film for suppressing halation or reflection of radiation at the time of exposure can be formed under the resist film.

【0062】なお、ここで放射線とは、紫外線、遠紫外
線、電子線、X線、γ線などを指す。
The term "radiation" as used herein refers to ultraviolet rays, far ultraviolet rays, electron beams, X-rays, γ-rays and the like.

【0063】本発明のレジスト薄膜上にレジスト被覆膜
を設けるパターン形成方法を、図1に用いて説明する。
まず、半導体シリコン基板1上に本発明のレジスト2を
塗布し(図1(a))、その上に本発明のレジスト被覆
膜7を塗布する(b)、つぎにパターニング用マスク4
をとおして放射線で前記レジストを露光すると、レジス
トはマスクの透明部に相当する部分5のみ露光される
(c)。つぎに、前記レジスト被覆膜7を剥離し
(d)、加熱処理をして露光部5の反応を促進して
(e)から、現象処理をして露光部を除きレジストパタ
ーン6をうる(f)。
A pattern forming method for providing a resist coating film on the resist thin film of the present invention will be described with reference to FIG.
First, the resist 2 of the present invention is applied onto the semiconductor silicon substrate 1 (FIG. 1A), the resist coating film 7 of the present invention is applied thereon (b), and then the patterning mask 4 is applied.
When the resist is exposed to radiation through the resist, only the portion 5 corresponding to the transparent portion of the mask is exposed (c). Next, the resist coating film 7 is peeled off (d), a heat treatment is performed to accelerate the reaction of the exposed portion 5 (e), and a phenomenon treatment is performed to remove the exposed portion to obtain a resist pattern 6 ( f).

【0064】以下に、本発明を具体的な例をあげて説明
するが、これらだけに限定されるものではない。
The present invention will be described below with reference to specific examples, but the invention is not limited thereto.

【0065】[実施例1] (アルカリ可溶性官能基の一部が保護された高分子化合
物(a)の生成)ポリ−p−ビニルフェノール(Mw=
6000)の1.03モルをアセトン500mlに溶解
し、チッ素雰囲気下で撹拌しながら、系の温度を40℃
に昇温した。ついで、1.64ミリモルのジメチルアミ
ノピリジンを加え、20分後、0.229モルのジ(t
ert−ブチル)ジカーボネートを滴下した。4時間反
応させたのち、希塩酸中に投入し、回収後、アセトンで
再沈殿法により精製した。そののち、充分水洗いをし
て、反応物を回収することによって水酸基の約20モル
%がtert−ブトキシカルボキシル基で保護されたポ
リ−p−ビニルフェノール(以下、tBOC−PVPと
いう)(a)をえた。 (化合物(b)の生成)0.218モルのビスフェノー
ルAを200mlのアセトンに溶解し、チッ素雰囲気下
で撹拌しながら、系の温度を40℃に昇温した。つい
で、1.39ミリモルのジメチルアミノピリジンを加
え、20分後、0.458モルのジ(tert−ブチ
ル)ジカーボメートを滴下した。4時間反応させたの
ち、純水中へ投入し、充分水洗したのち、反応物を回収
した。この反応によって、tert−ブトキシカルボキ
シル−ビスフェノールA(以下、tBOC−BisAと
いう)(b)がえられた。 (レジスト溶液の調整)前記でえられたtBOC−PV
P(a)8.4g、tBOC−BisA(b)3.6
g、そしてトリフェニルスルホニウムトリフルオロスル
ホネート(以下、トリフルオロスルホネートをトリフレ
ートという)(c)0.6gとを、ジエチレングリコー
ルジメチルエーテル26.0gに溶解させたのち、0.
2μmポアーサイズのフィルターを用いて加圧濾過し
た。 (パターン形成法)前記で調整・濾過したレジスト溶液
をシリコンウェハー上に塗布し、ホットプレート上で1
20℃で90秒間プリベークし、約1μmの薄膜を形成
した。このウェハーを室温に冷却し、ポリアクリル酸に
0.6重量%のトルエンスルホン酸を含有せしめた水溶
液を用いて、約0.05μmのレジスト被覆膜を形成し
た。これにKrFエキシマレーザーを光源とするステッ
パーを用いて露光し、ホットプレートで100℃で60
秒間加熱処理した。純水でポリアクリル酸の膜を除去
し、そののち2.38%テトラメチルアンモニウムヒド
ロキサイド水溶液で70秒間現像を行ない、感度、解像
度をしらべた。この際感度は現像後、レジスト膜を完全
に除去するのに必要な露光量とし、本実施例では10m
j/cm2であった。
[Example 1] (Production of polymer compound (a) in which a portion of the alkali-soluble functional group was protected) Poly-p-vinylphenol (Mw =
6000) 1.03 mol is dissolved in 500 ml of acetone, and the system temperature is kept at 40 ° C while stirring under a nitrogen atmosphere.
The temperature was raised to. Then, 1.64 mmol of dimethylaminopyridine was added, and after 20 minutes, 0.229 mol of di (t
ert-Butyl) dicarbonate was added dropwise. After reacting for 4 hours, the mixture was poured into dilute hydrochloric acid, recovered, and then purified by reprecipitation with acetone. After that, by thoroughly washing with water and recovering the reaction product, poly-p-vinylphenol (hereinafter referred to as tBOC-PVP) (a) in which about 20 mol% of hydroxyl groups are protected with tert-butoxycarboxyl group (a). I got it. (Production of Compound (b)) 0.218 mol of bisphenol A was dissolved in 200 ml of acetone, and the system temperature was raised to 40 ° C. while stirring under a nitrogen atmosphere. Then, 1.39 mmol of dimethylaminopyridine was added, and 20 minutes later, 0.458 mol of di (tert-butyl) dicarbamate was added dropwise. After reacting for 4 hours, the reaction product was poured into pure water and thoroughly washed with water, and then the reaction product was recovered. By this reaction, tert-butoxycarboxyl-bisphenol A (hereinafter referred to as tBOC-BisA) (b) was obtained. (Preparation of resist solution) tBOC-PV obtained above
P (a) 8.4 g, tBOC-BisA (b) 3.6.
g, and 0.6 g of triphenylsulfonium trifluorosulfonate (hereinafter, trifluorosulfonate is referred to as triflate) (c) were dissolved in 26.0 g of diethylene glycol dimethyl ether, and then dissolved in 0.2 g.
Pressure filtration was performed using a 2 μm pore size filter. (Pattern forming method) The resist solution prepared and filtered as described above is applied on a silicon wafer, and then applied on a hot plate for 1 hour.
Prebaking was performed at 20 ° C. for 90 seconds to form a thin film of about 1 μm. This wafer was cooled to room temperature, and a resist coating film of about 0.05 μm was formed using an aqueous solution of polyacrylic acid containing 0.6% by weight of toluenesulfonic acid. This is exposed to light using a stepper using a KrF excimer laser as a light source, and is exposed to a hot plate at 100 ° C. for 60 hours.
Heat treatment was performed for a second. The polyacrylic acid film was removed with pure water and then developed with a 2.38% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution for 70 seconds to examine sensitivity and resolution. At this time, the sensitivity is the exposure amount required to completely remove the resist film after development, and is 10 m in this embodiment.
It was j / cm 2 .

【0066】また、解像度は感度の1.2倍増しの露光
量で露光したときに形成することができた最小のライン
アンドスペースパターンで評価し、本実施例での解像度
は0.30μmL/Sであった。さらにKrFエキシマ
レーザー光を照射してから加熱処理するまでの時間を1
0時間まで変えて評価を行ったところ、感度およびパタ
ーン形状などの変化は見られなかった。
The resolution is evaluated by the minimum line-and-space pattern that can be formed when the exposure amount is 1.2 times the sensitivity, and the resolution in this embodiment is 0.30 μmL / S. Met. Furthermore, the time from irradiation of KrF excimer laser light to heat treatment is 1
When the evaluation was carried out for 0 hours, no changes in sensitivity, pattern shape, etc. were observed.

【0067】[実施例2〜29]実施例1と同様の方法
により、ただし、化合物(b)および化合物(c)を表
1に示したような化合物に変えて、実施例1に示したの
と同様のレジスト液を調整した。なお、実施例29の化
合物(b)の構造は式(VII)に示したもので、以
下、tBOC−m−クレゾール3核体と略す。
[Examples 2 to 29] By the same method as in Example 1, except that the compounds (b) and (c) were changed to the compounds shown in Table 1, the compounds shown in Example 1 were obtained. A resist solution similar to the above was prepared. The structure of the compound (b) of Example 29 is shown in formula (VII), and is abbreviated as tBOC-m-cresol trinuclear body hereinafter.

【0068】[0068]

【化10】 前記の実施例2〜29で調整したレジスト溶液を用い
て、実施例1と同様の方法でパターンを形成した。実施
例1〜29までの感度と解像度の結果を表1に示す。表
1における感度と解像度とは前記のようにしてえられた
値である。
[Chemical 10] A pattern was formed in the same manner as in Example 1 using the resist solutions prepared in Examples 2 to 29 above. Table 1 shows the results of sensitivity and resolution of Examples 1 to 29. The sensitivity and resolution in Table 1 are the values obtained as described above.

【0069】[0069]

【表1】 [Table 1]

【0070】[0070]

【表2】 [Table 2]

【0071】[0071]

【表3】 いずれもKrFエキシマレーザ露光に対して、0.3〜
0.35μmラインアンドスペースパターンが形状よく
形成できた。
[Table 3] Both are 0.3 to 0.3 for KrF excimer laser exposure.
A 0.35 μm line and space pattern could be formed well.

【0072】[実施例30] (アルカリ可溶性官能基の一部が保護された高分子化合
物(a)の生成)実施例1と同様にして高分子化合物t
BOC−PVP(a)をえた。 (化合物(b)の生成)0.218モルのビスフェノー
ルAを200mlの無水テトラヒドロフランに溶解し、
チッ素雰囲気下で撹拌しながら、系の温度を40℃に昇
温した。ついで1.39ミリモルのトリエチルアミンを
加え、20分後、0.500モルのトリメチルアセチル
クロライドを滴下した。4時間反応させたのち、純水中
へ投入し、充分水洗したのち反応物を回収した。この反
応によって、tert−ブチルカルボキシ−ビスフェノ
ールA(以下、tBC−BisAという)がえられた。 (レジスト溶液の調整)前記でえられたtBOC−PV
P(a)8.4g、tBC−BisA(b)3.6g、
そしてトリフェニルスルホニウムトリフレート(c)
0.6gとを、ジエチレングリコールジメチルエーテル
26.0gに溶解させたのち、0.2μmポアーサイズ
のフィルターを用いて加圧濾過した。 (パターン形成法)前記で調整したレジスト溶液を用い
て、実施例1と同様の方法で露光、ベーク、現像を行っ
たところ、0.3〜0.35μmラインアンドスペース
パターンが形状よく形成できた。
Example 30 Production of Polymer Compound (a) in which a Part of Alkali-Soluble Functional Group is Protected Polymer compound t was prepared in the same manner as in Example 1.
BOC-PVP (a) was obtained. (Production of Compound (b)) 0.218 mol of bisphenol A was dissolved in 200 ml of anhydrous tetrahydrofuran,
The temperature of the system was raised to 40 ° C. with stirring under a nitrogen atmosphere. Then, 1.39 mmol of triethylamine was added, and 20 minutes later, 0.500 mol of trimethylacetyl chloride was added dropwise. After reacting for 4 hours, the reaction product was poured into pure water and thoroughly washed with water, and then the reaction product was recovered. By this reaction, tert-butylcarboxy-bisphenol A (hereinafter referred to as tBC-BisA) was obtained. (Preparation of resist solution) tBOC-PV obtained above
P (a) 8.4 g, tBC-BisA (b) 3.6 g,
And triphenylsulfonium triflate (c)
0.6 g was dissolved in 26.0 g of diethylene glycol dimethyl ether, and pressure filtration was performed using a 0.2 μm pore size filter. (Pattern forming method) Using the resist solution prepared above, exposure, baking and development were carried out in the same manner as in Example 1, and a 0.3 to 0.35 μm line and space pattern could be formed with good shape. .

【0073】[実施例31〜58]実施例30と同様の
方法により、ただし化合物(b)および化合物(c)を
表2に示したような化合物に変えて、実施例30に示し
たのと同様のレジスト液を調整した。なお、実施例58
の化合物(b)の構造は式(VIII)に示したもの
で、以下、tBC−m−クレゾール3核体と略す。
[Examples 31 to 58] By the same method as in Example 30, except that the compounds (b) and (c) were replaced with the compounds shown in Table 2, the results are shown in Example 30. A similar resist solution was prepared. In addition, Example 58
The structure of the compound (b) is shown in formula (VIII), and is abbreviated as tBC-m-cresol trinuclear body below.

【0074】[0074]

【化11】 前記の実施例31〜58で調整したレジスト溶液を用い
て、実施例30と同様の方法でパターンを形成した。実
施例30〜58までの感度と解像度の結果を表2に示
す。いずれもエキシマレーザ露光に対して、0.3〜
0.35μmラインアンドスペースパターンが形状よく
形成できた。
[Chemical 11] Using the resist solutions prepared in Examples 31 to 58, patterns were formed in the same manner as in Example 30. Table 2 shows the results of the sensitivity and resolution of Examples 30 to 58. Both are 0.3-
A 0.35 μm line and space pattern could be formed well.

【0075】[0075]

【表4】 [Table 4]

【0076】[0076]

【表5】 [Table 5]

【0077】[0077]

【表6】 [実施例59] (アルカリ可溶性官能基の一部が保護された高分子化合
物(a)の生成)o−,m−クレゾールノボラック共重
合体(Mw=8000)の2.00モルをアセトン50
0mlに溶解し、チッ素雰囲気下で撹拌しながら、系の
温度を40℃に昇温した。ついで、3.0ミリモルのジ
メチルアミノピリジンを加え、20分後、0.16モル
のジ(tert−ブチル)ジカーボネートを滴下した。
4時間反応させたのち、希塩酸中に投入し、回収後、ア
セトンで再沈殿法により精製した。そののち、充分水洗
いをして、反応物を回収することによって水酸基の15
%がtert−ブトキシカルボキシ基で保護されたte
rt−ブトキシカルボキシ−o−,m−クレゾールノボ
ラック共重合体(以下、tBOC−Novという)をえ
た。 (前記化合物(b)の生成)0.218モルのビスフェ
ノールAに200mlの28%水酸化ナトリウム水溶液
を加え、撹拌して溶解した。系の還流温度(110℃付
近)まで昇温した。ついで、0.500モルのtert
−ブチルクロロアセテートを滴下した。還流下、4時間
反応させたのち、純水中へ投入し、充分水洗したのち、
反応物を回収した。この反応によって、tert−ブト
キシカルボニルメトキシビスフェノールA(以下、tB
OMO−BisAという)がえられた。 (レジスト溶液の調整)前記でえられたtBOC−No
v(a)8.4g、tBOMO−BisA(b)3.6
g、そしてトリフェニルスルホニウムトリフレート
(c)0.6gとを、ジエチレングリコールジメチルエ
ーテル26.0gに溶解させたのち、0.2μmポアー
サイズのフィルターを用いて加圧濾過した。 (パターン形成法)前記で調整、濾過したレジスト溶液
をシリコンウェハー上に塗布し、ホットプレート上で1
20℃で90秒間プリベークした。このウェハーを室温
に冷却し、マスクを介して248nmのDeepUV光
を照射した。照射後、速やかに80℃のホットプレート
上にして90秒間加熱を行い、室温に戻してから、2.
38%のテトラメチルアンモニウムヒドロキサイド水溶
液に60秒間浸漬し現像を行い、純水にてリンスした。
[Table 6] [Example 59] (Production of polymer compound (a) in which part of alkali-soluble functional groups is protected) 2.00 mol of o-, m-cresol novolac copolymer (Mw = 8000) was added to acetone 50.
It was dissolved in 0 ml and the temperature of the system was raised to 40 ° C. while stirring under a nitrogen atmosphere. Then, 3.0 mmol of dimethylaminopyridine was added, and 20 minutes later, 0.16 mol of di (tert-butyl) dicarbonate was added dropwise.
After reacting for 4 hours, the mixture was poured into dilute hydrochloric acid, recovered, and then purified by reprecipitation with acetone. After that, thoroughly wash with water to collect the reaction product, and
% Te protected with tert-butoxycarboxy group
An rt-butoxycarboxy-o-, m-cresol novolac copolymer (hereinafter referred to as tBOC-Nov) was obtained. (Production of Compound (b)) To 0.218 mol of bisphenol A, 200 ml of 28% aqueous sodium hydroxide solution was added and stirred to dissolve. The temperature was raised to the reflux temperature of the system (around 110 ° C). Then 0.500 mol tert
-Butyl chloroacetate was added dropwise. After reacting under reflux for 4 hours, put into pure water, thoroughly wash with water,
The reaction was collected. By this reaction, tert-butoxycarbonylmethoxybisphenol A (hereinafter, tB
OMO-BisA) was obtained. (Preparation of resist solution) tBOC-No obtained above
v (a) 8.4 g, tBOMO-BisA (b) 3.6.
g, and 0.6 g of triphenylsulfonium triflate (c) were dissolved in 26.0 g of diethylene glycol dimethyl ether, and pressure filtration was performed using a 0.2 μm pore size filter. (Pattern forming method) The resist solution prepared and filtered as described above is applied on a silicon wafer, and then applied on a hot plate for 1 hour.
Prebaked at 20 ° C. for 90 seconds. The wafer was cooled to room temperature and irradiated with 248 nm Deep UV light through a mask. 1. Immediately after irradiation, heat on a hot plate at 80 ° C. for 90 seconds, return to room temperature, and then 2.
It was immersed in a 38% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution for 60 seconds for development, and rinsed with pure water.

【0078】この一連の操作で、0.3μmのラインア
ンドスペースをマスクリニヤリティーよく、形状が矩形
であるパターンがえられた。
By this series of operations, a pattern having a rectangular shape with a line and space of 0.3 μm was obtained with good mask linearity.

【0079】[実施例60〜87]実施例59と同様の
方法により、ただし化合物(b)および化合物(c)を
表3に示したような化合物に変えて、実施例59に示し
たのと同様の手段でレジスト液を調整した。なお、実施
例87の化合物(b)の構造は式(IX)に示したもの
で、以下、tBOMO−m−クレゾール3核体と略す。
[Examples 60 to 87] By the same method as in Example 59, except that the compound (b) and the compound (c) were changed to the compounds shown in Table 3, and shown in Example 59. The resist solution was prepared by the same means. The structure of the compound (b) of Example 87 is shown in formula (IX), and is abbreviated as tBOMO-m-cresol trinuclear body hereinafter.

【0080】[0080]

【化12】 前記の実施例59〜87で調整したレジスト溶液を用い
て、実施例59と同様の方法でパターンを形成した。実
施例58〜87までの感度と解像度の結果を表3に示
す。いずれもエキシマレーザ露光に対して、0.3〜
0.35μmラインアンド スペースが形状よく形成で
きた。
[Chemical 12] A pattern was formed in the same manner as in Example 59 using the resist solutions prepared in Examples 59 to 87 above. Table 3 shows the results of sensitivity and resolution of Examples 58 to 87. Both are 0.3-
A 0.35 μm line and space was formed well.

【0081】[0081]

【表7】 [Table 7]

【0082】[0082]

【表8】 [Table 8]

【0083】[0083]

【表9】 [実施例88] (アルカリ可溶性官能基の一部が保護された高分子化合
物の生成)実施例59と同様にしてtBOC−Nov
(a)をえた。 (化合物(b)の生成)0.218モルのビスフェノー
ルAを200mlのアセトンに溶解し、チッ素雰囲気下
で撹拌しながら、系の温度を40℃に昇温した。ついで
1.39ミリモルのトリエチルアミンを加え、20分
後、0.500モルのtert−ブタンスルホン酸クロ
ライドを滴下した。4時間反応させたのち、純水中へ投
入し、充分水洗したのち、反応物を回収した。この反応
によって、tert−ブトキシスルホニルビスフェノー
ルA(以下、tBOS−BisAという)がえられた。 (レジスト溶液の調整)前記で合成したtBOC−No
v(a)8.4g、tBOS−BisA(b)3.6
g、そしてトリフェニルスルホニウムトリフレート
(c)0.6gとを、ジエチレングリコールジメチルエ
ーテル26.0gに溶解させたのち、0.2μmポアー
サイズのフィルターを用いて加圧濾過した。 (パターン形成法)前記で調整・濾過したレジスト溶液
をシリコンウェハー上に塗布し、ホットプレート上で1
20℃で90秒間プリベークした。このウェハーを室温
に冷却し、マスクを介して248nmのDeepUV光
を照射した。照射後、速やかに80℃のホットプレート
上にして90秒間加熱を行い、室温に戻してから、2.
38%のテトラメチルアンモニウムヒドロキサイド水溶
液に60秒間浸漬し現像を行い、純水にてリンスした。
[Table 9] [Example 88] (Production of polymer compound in which part of alkali-soluble functional groups is protected) In the same manner as in Example 59, tBOC-Nov.
I got (a). (Production of Compound (b)) 0.218 mol of bisphenol A was dissolved in 200 ml of acetone, and the system temperature was raised to 40 ° C. while stirring under a nitrogen atmosphere. Then, 1.39 mmol of triethylamine was added, and 20 minutes later, 0.500 mol of tert-butanesulfonic acid chloride was added dropwise. After reacting for 4 hours, the reaction product was poured into pure water and thoroughly washed with water, and then the reaction product was recovered. By this reaction, tert-butoxysulfonylbisphenol A (hereinafter referred to as tBOS-BisA) was obtained. (Preparation of resist solution) tBOC-No synthesized above
v (a) 8.4 g, tBOS-BisA (b) 3.6.
g, and 0.6 g of triphenylsulfonium triflate (c) were dissolved in 26.0 g of diethylene glycol dimethyl ether, and pressure filtration was performed using a 0.2 μm pore size filter. (Pattern forming method) The resist solution prepared and filtered as described above is applied on a silicon wafer, and then applied on a hot plate for 1 hour.
Prebaked at 20 ° C. for 90 seconds. The wafer was cooled to room temperature and irradiated with 248 nm Deep UV light through a mask. 1. Immediately after irradiation, heat on a hot plate at 80 ° C. for 90 seconds, return to room temperature, and then 2.
It was immersed in a 38% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution for 60 seconds for development, and rinsed with pure water.

【0084】この一連の操作で、0.3μmのラインス
ペースのマスクリニヤリティーのよい、断面の形状が矩
形のパターンがえられた。 [実施例89〜93]実施例88と同様の方法により、
ただし化合物(b)および(c)を表4に示したような
化合物に変えて、実施例88に示したのと同様の手段で
レジスト液を調整した。なお、実施例93の化合物
(b)の構造は式(X)に示したもので、以下、tBO
S−m−クレゾール3核体と略す。
By this series of operations, a pattern having a rectangular cross section with a good mask linearity in a line space of 0.3 μm was obtained. [Examples 89 to 93] By the same method as in Example 88,
However, the compounds (b) and (c) were changed to the compounds shown in Table 4, and the resist solution was prepared by the same means as in Example 88. The structure of the compound (b) of Example 93 is shown in formula (X).
Abbreviated as Sm-cresol trinuclear body.

【0085】[0085]

【化13】 前記の実施例89〜93で調整したレジスト溶液を用い
て、実施例88と同様の方法でパターンを形成した。実
施例89〜93までの感度と解像度の結果を表4に示
す。
[Chemical 13] A pattern was formed in the same manner as in Example 88 using the resist solutions prepared in Examples 89 to 93 above. Table 4 shows the results of sensitivity and resolution of Examples 89 to 93.

【0086】[0086]

【表10】 いずれもエキシマレーザ露光に対して、0.3〜0.3
5μmラインアンドスペースが形状よく形成できた。
[Table 10] Both are 0.3 to 0.3 for excimer laser exposure.
A 5 μm line and space could be formed well.

【0087】[比較例1] (レジスト溶液の調整)実施例1と同様の方法で合成し
たtBOC−PVP 12.0g、トリフェニルスルホ
ニウムトリフレート0.6gを、ジエチレングリコール
ジメチルエーテル26.0gに溶解させたのち、0.2
μmポアーサイズのフィルターを用いて加圧濾過した。 (パターン形成法)前記で調整・濾過したレジスト溶液
をシリコンウェハー上に塗布し、ホットプレート上で1
20℃で90秒間プリベークし、約1μmの薄膜を形成
した。このウェハーを室温に冷却し、KrFエキシマレ
ーザーを照射し、ホットプレートで100℃で60秒間
加熱処理した。そののち2.38%テトラメチルアンモ
ニウムヒドロキサイド水溶液で70秒間現像を行った。
その結果、30mJ/cm2のエキシマレーザを照射し
たのち、直ちに加熱してパターンを形成したばあいには
0.3μmのラインアンドスペースパターンが現像でき
たが、露光後30分以上たってから加熱したばあいには
0.5μm以下のパターンを解像することができなくな
った。また露光後加熱するまでの時間を変えたとき、感
度は時間の経過と共に低くなった。
Comparative Example 1 (Preparation of Resist Solution) 12.0 g of tBOC-PVP synthesized in the same manner as in Example 1 and 0.6 g of triphenylsulfonium triflate were dissolved in 26.0 g of diethylene glycol dimethyl ether. After that, 0.2
Pressure filtration was performed using a μm pore size filter. (Pattern forming method) The resist solution prepared and filtered as described above is applied on a silicon wafer, and then applied on a hot plate for 1 hour.
Prebaking was performed at 20 ° C. for 90 seconds to form a thin film of about 1 μm. This wafer was cooled to room temperature, irradiated with KrF excimer laser, and heat-treated at 100 ° C. for 60 seconds on a hot plate. After that, development was performed with a 2.38% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution for 70 seconds.
As a result, when an excimer laser of 30 mJ / cm 2 was irradiated and then immediately heated to form a pattern, a 0.3 μm line-and-space pattern could be developed, but heating was performed after 30 minutes or more after exposure. In some cases, it became impossible to resolve a pattern of 0.5 μm or less. Further, when the time until heating after exposure was changed, the sensitivity decreased with the passage of time.

【0088】[0088]

【発明の効果】以上に述べたように、本発明のレジスト
組成物を半導体用レジストとして用いると、化合物
(b)を組成中に1種以上含むことにより、非露光部の
現像液に対する溶解性を抑制し、さらに、露光部では光
照射により酸を発生する化合物(c)による保護基の分
解性が向上するため、現像液への溶解性を促進する。と
くに、化合物(b)が構造中にtert−ブトキシカル
ボキシル基もしくはtert−ブトキシカルボニルメト
キシ基を有するばあいには、レジスト薄膜の露光部と非
露光部との現像液への溶解速度の比が、4桁以上とな
り、パターンの断面形状が矩形により近づく。
As described above, when the resist composition of the present invention is used as a semiconductor resist, the solubility of the unexposed area in a developing solution can be improved by containing at least one compound (b) in the composition. Further, the degradability of the protective group by the compound (c) which generates an acid upon irradiation with light is improved in the exposed portion, and therefore the solubility in the developing solution is promoted. In particular, when the compound (b) has a tert-butoxycarboxyl group or a tert-butoxycarbonylmethoxy group in the structure, the ratio of the dissolution rate of the exposed portion of the resist thin film to the unexposed portion in the developing solution is It becomes 4 digits or more, and the cross-sectional shape of the pattern becomes closer to a rectangle.

【0089】本発明のパターン形成方法において、前記
のレジスト膜を上にレジスト被覆膜を形成後露光するこ
とにより、使用雰囲気中に含まれる水分や酸素、塩基性
浮遊物質などによる化学増幅反応の阻害を阻止すること
ができ、露光からベーク処理までの時間によるパターン
の変形を抑制することができる。パターンの断面形状を
矩形にすることにより、パターニング後のドライエッチ
ング性能も向上する。
In the pattern forming method of the present invention, a resist coating film is formed on the above resist film and then exposed to light so as to prevent chemical amplification reaction due to water, oxygen, basic floating substances and the like contained in a use atmosphere. Inhibition can be prevented, and deformation of the pattern due to the time from exposure to baking can be suppressed. By making the cross-sectional shape of the pattern rectangular, the dry etching performance after patterning is also improved.

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

【図1】本発明によるパターン形成法を表す図である。FIG. 1 is a diagram showing a pattern forming method according to the present invention.

【図2】従来のパターン形成法を表す図である。FIG. 2 is a diagram showing a conventional pattern forming method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 レジスト薄膜 3 放射線 4 パターニング用マスク 5 露光部分 6 レジストパターン 7 レジスト被覆膜 1 semiconductor substrate 2 resist thin film 3 radiation 4 patterning mask 5 exposed portion 6 resist pattern 7 resist coating film

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成5年6月23日[Submission date] June 23, 1993

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0030[Name of item to be corrected] 0030

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0030】また、化学増幅型レジストの特徴とされる
露光部の表面難溶化の発生は、露光後から加熱処理ま
での放置時間において、使用雰囲気とレジスト膜との接
触が主要因である。したがって、本発明のパターン形成
方法である、露光前にレジスト膜の上層に被覆薄膜を設
けることにより、使用雰囲気との接触を緩和し、レジス
ト性能の低下を阻止し、さらに、前記レジスト組成の形
成するパターンをコントロールすることが可能となる。
The generation of the insolubilized layer on the surface of the exposed portion, which is a characteristic of the chemically amplified resist, is mainly due to the contact between the use atmosphere and the resist film during the standing time from the exposure to the heat treatment. Therefore, by providing a coating thin film on the upper layer of the resist film before exposure, which is the pattern forming method of the present invention, the contact with the atmosphere in use is relaxed and the deterioration of the resist performance is prevented. a pattern that it is possible to control absence Rukoto.

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0032[Name of item to be corrected] 0032

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0032】これらの重量平均分子量は、成膜性および
他成分や溶剤との相溶性などの実用面から考慮して、4
000から100000までが好ましい。分子量が40
00以下のばあいは、均一な成膜性がえられず解像度が
低下し、ドライエッチング耐性も低下する。また、10
0000以上のばあいには、放射線照射により発生した
酸によって保護基が分解し、アルカリ可溶性になる化合
物(b)との相溶性が悪くなり、露光部の溶解速度も低
下するため、現像時に残渣が生じる可能性が高くなる傾
向がある。
These weight average molecular weights are 4 in consideration of practical use such as film forming property and compatibility with other components and solvents.
000 to 100,000 is preferable. Molecular weight is 40
In the case of 00 or less, uniform film formability cannot be obtained, the resolution is lowered, and the dry etching resistance is also lowered. Also, 10
In the case of 0000 or more, the protecting group is decomposed by the acid generated by the irradiation of radiation, the compatibility with the compound (b) which becomes alkali-soluble is deteriorated, and the dissolution rate of the exposed area is also reduced. Is likely to occur.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G03F 7/029 7/30 7124−2H H01L 21/027 (72)発明者 久保田 繁 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電機 株式会社材料デバイス研究所内 (72)発明者 肥塚 裕至 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電機 株式会社材料デバイス研究所内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 5 Identification number Internal reference number FI Technical indication location G03F 7/029 7/30 7124-2H H01L 21/027 (72) Inventor Shigeru Kubota Tsukaguchi Honcho, Amagasaki 8-1-1, Mitsubishi Electric Corporation, Material and Device Research Center (72) Inventor, Hiroshi Kozuka 8-1-1, Tsukaguchihonmachi, Amagasaki City Mitsubishi Electric, Ltd., Material and Device Research Center

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アルカリ可溶性を与える官能基の5〜5
0モル%が、酸により分解される保護基で置換された高
分子化合物(a)のすくなくとも1種と、一般式
(I): 【化1】 (式中、R1、R2は水素原子、メチル基、メトキシ基、
ニトロ基、トリフルオロメチル基、シアノ基またはアリ
ール基を示し、R3はメチル基、エチル基、イソプロピ
ル基、tert−ブチル基もしくはtert−アミル基
を示し、Xはオキシカルボキシル基、オキシカルボニル
基、オキシメチルカルボキシル基もしくはスルホネート
基のいずれかを示し、Arはフェニレン基、3,5−ジ
クロロフェニレン基、3,5−ジブロモフェニレン基、
ナフチレン基、アンチレン基もしくはフェナントレン基
を示す)または一般式(II): 【化2】 (式中、R1、R3、XおよびArは前記のとおりであ
り、mは1〜3の整数を示す)で表される化合物のうち
の少なくとも1種の、酸により分解してアルカリ可溶性
となる化合物(b)のすくなくとも1種と、放射線を照
射することで酸を発生する化合物(c)のすくなくとも
1種とからなるポジ型レジスト組成物。
1. 5 to 5 functional groups that impart alkali solubility
0 mol% is at least one polymer compound (a) substituted with an acid-decomposable protecting group, and a compound represented by the general formula (I): (In the formula, R 1 and R 2 are a hydrogen atom, a methyl group, a methoxy group,
A nitro group, a trifluoromethyl group, a cyano group or an aryl group, R 3 represents a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group, a tert-butyl group or a tert-amyl group, and X represents an oxycarboxyl group, an oxycarbonyl group, Indicates either an oxymethylcarboxyl group or a sulfonate group, Ar is a phenylene group, 3,5-dichlorophenylene group, 3,5-dibromophenylene group,
A naphthylene group, an antilen group, or a phenanthrene group) or the general formula (II): (In the formula, R 1 , R 3 , X and Ar are as described above, and m is an integer of 1 to 3), and at least one of the compounds represented by A positive resist composition comprising at least one compound (b) that becomes a compound and at least one compound (c) that generates an acid upon irradiation with radiation.
【請求項2】 基板上に前記ポジ型レジスト組成物の薄
膜を形成したのち、該レジスト薄膜の上にレジスト被覆
膜を形成し、放射性露光を行うことを特徴としたパター
ン形成法。
2. A pattern forming method comprising forming a thin film of the positive resist composition on a substrate, forming a resist coating film on the resist thin film, and performing radiation exposure.
【請求項3】 アルカリ可溶性を与える官能基の5〜5
0モル%が酸により分解される保護基で置換された高分
子化合物(a)のすくなくとも1種と、一般式(II
I): 【化3】 (式中、R1は水素原子、メチル基、メトキシ基、ニト
ロ基、トリフルオロメチル基、シアノ基またはアリール
基を示し、R3はメチル基、エチル基、イソプロピル
基、tert−ブチル基もしくはtert−アミル基を
示し、Xはオキシカルボキシル基、オキシカルボニル
基、オキシメチルカルボキシル基もしくはスルホネート
基を示し、Arはフェニレン基、3,5−ジクロロフェ
ニレン基、3,5−ジブロモフェニレン基、ナフチレン
基、アンチレン基もしくはフェナントレン基を示す)で
表される化合物のうちの少なくとも1種の、酸により分
解してアルカリ可溶性となる化合物(b)のすくなくと
も1種と、放射線を照射することで酸を発生する化合物
(c)のすくなくとも1種とからなるポジ型レジスト組
成物。
3. 5 to 5 functional groups that give alkali solubility
At least one polymer compound (a) in which 0 mol% is substituted with a protecting group which is decomposed by an acid;
I): (In the formula, R 1 represents a hydrogen atom, a methyl group, a methoxy group, a nitro group, a trifluoromethyl group, a cyano group or an aryl group, and R 3 represents a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group, a tert-butyl group or a tert group. Represents an amyl group, X represents an oxycarboxyl group, an oxycarbonyl group, an oxymethylcarboxyl group or a sulfonate group, Ar represents a phenylene group, 3,5-dichlorophenylene group, 3,5-dibromophenylene group, naphthylene group, An acid is generated by irradiating with at least one compound (b) which is decomposed by an acid to become alkali-soluble and at least one compound represented by an antilene group or a phenanthrene group) A positive resist composition comprising at least one compound (c).
【請求項4】 基板上に前記請求項3記載のポジ型レジ
スト組成物の薄膜を形成したのち、該レジスト薄膜の上
にレジスト被覆膜を形成し、放射性露光を行うことを特
徴としたパターン形成法。
4. A pattern characterized by forming a thin film of the positive resist composition according to claim 3 on a substrate, forming a resist coating film on the resist thin film, and performing radiation exposure. Forming method.
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