JPH0627673A - Formation of pattern - Google Patents

Formation of pattern

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JPH0627673A
JPH0627673A JP5052757A JP5275793A JPH0627673A JP H0627673 A JPH0627673 A JP H0627673A JP 5052757 A JP5052757 A JP 5052757A JP 5275793 A JP5275793 A JP 5275793A JP H0627673 A JPH0627673 A JP H0627673A
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修 佐々木
Naoko Kihara
尚子 木原
Takashi Shirouchi
貴士 城内
Toru Gokochi
透 後河内
Satoshi Saito
聡 斎藤
Hiroichi Niki
博一 仁木
Tsukasa Tada
宰 多田
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve definition by decreasing defects of shapes, such as skirting and galling, of resist patterns. CONSTITUTION:A protective layer 12 which can suppress the diffusion of the contaminants from a substrate 11 is formed on this substrate and a resist layer 13 consisting of a chemical amplification type resist is formed on this protective layer 12. In succession, prescribed regions 14 of the resist layer 13 are selectively exposed and are further baked at a prescribed temp., by which a latent image 16 is formed. The resist layer 13 after the baking is subjected to development processing to selectively remove the exposed regions 14, by which the resist patterns 17 are formed.

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、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 pattern forming method.

【0002】[0002]

【従来の技術】LSI等の半導体集積回路をはじめとす
る各種の電子部品には超微細加工が必要とされ、その加
工技術にはレジストが広く用いられている。特に、電子
部品の高密度化に伴う高密度集積化を図るために、レジ
ストパターンの超微細化が求められている。
2. Description of the Related Art Various electronic parts such as semiconductor integrated circuits such as LSIs require ultrafine processing, and resists are widely used in the processing technology. In particular, ultrafine resist patterns are required in order to achieve high-density integration along with high-density electronic components.

【0003】こうした超微細加工に用いられるレジスト
としては、例えば特開昭63−27829等に開示され
ているレジスト(化学増幅型レジスト)が挙げられる。
このレジストは、一般的には、アルカリ可溶性樹脂と、
溶解抑止剤と、酸発生剤とを含有する組成物である。か
かる組成物では、未露光の状態では溶解抑止剤がアルカ
リ可溶性樹脂の溶解性を抑えているが、光(放射線)、
X線または高エネルギー電子線による露光によって酸発
生剤が酸を発生して、更にベーキングによってこの酸が
溶解抑止剤を分解する。即ち、この組成物は、露光部分
がアルカリ溶解性を呈し現像液に溶解するポジ型のレジ
ストに相当する。
Examples of resists used for such ultrafine processing include resists (chemically amplified resists) disclosed in, for example, JP-A-63-27829.
This resist is generally an alkali-soluble resin,
A composition containing a dissolution inhibitor and an acid generator. In such a composition, although the dissolution inhibitor suppresses the solubility of the alkali-soluble resin in the unexposed state, light (radiation),
The acid generator generates an acid by exposure to X-rays or high-energy electron beams, and the acid decomposes the dissolution inhibitor by baking. That is, this composition corresponds to a positive resist in which the exposed portion exhibits alkali solubility and dissolves in the developer.

【0004】従来より、上述したポジ型レジストによる
パターンの形成は、以下の如きプロセスに従って行われ
ている。即ち、まず、基板上にレジストを塗布し、この
レジスト層にパターン露光、即ち、レジスト層の所定領
域を選択的に露光する。続いて、露光後のレジスト層を
ベーキングした後、アルカリ現像液で処理することによ
ってレジスト層の露光領域のみを溶解させて除去し、所
望のパターンを形成する。
Conventionally, the formation of a pattern by the above-mentioned positive resist has been performed according to the following process. That is, first, a resist is applied on a substrate, and the resist layer is subjected to pattern exposure, that is, a predetermined region of the resist layer is selectively exposed. Then, after the exposed resist layer is baked, it is treated with an alkali developing solution to dissolve and remove only the exposed region of the resist layer to form a desired pattern.

【0005】しかしながら、上述したようなポジ型レジ
ストおよびこれを用いたパターン形成のプロセスでは、
基板の種類に因っては形成されたパターンに裾引きが生
起し、その解像性に限界がある。よって、このパターン
をマスクにして、更に超微細パターンの加工を行うこと
ができない。特に、微細な溝や微小なコンタクトホール
の加工の際には、レジストパターンの裾引きにより、所
望の形状を得ることができない。
However, in the positive resist and the pattern forming process using the same as described above,
Depending on the type of substrate, the pattern formed has a hem, and its resolution is limited. Therefore, using this pattern as a mask, it is impossible to further process an ultrafine pattern. In particular, when processing a fine groove or a fine contact hole, the desired shape cannot be obtained due to the hem of the resist pattern.

【0006】図3に、従来のプロセスに従ってポジ型レ
ジストにより形成されたパターンの断面形状を示す。同
図において、基板31上に形成されたレジストパターン
32には裾引きが生じており、所望の幅を有するライン
およびスペースが明確に解像されていない。
FIG. 3 shows a cross-sectional shape of a pattern formed by a positive resist according to a conventional process. In the drawing, the resist pattern 32 formed on the substrate 31 has a skirt, and lines and spaces having a desired width are not clearly resolved.

【0007】また、超微細加工に用いられるレジストと
して、酸発生剤と、酸によって架橋する置換基を有する
化合物と、必要に応じてアルカリ可溶性樹脂とを含有す
る組成物が挙げられる。この組成物では、光(放射
線)、X線または高エネルギー電子線による露光によっ
て酸発生剤を発生し、更にべーキングによって、この酸
が架橋を促進する。即ち、この組成物は、露光部分のア
ルカリ溶解性が低下し、当該部分が現像処理において残
存するネガ型のレジストに相当する。
Further, as a resist used for ultrafine processing, there is a composition containing an acid generator, a compound having a substituent crosslinkable by an acid, and an alkali-soluble resin if necessary. In this composition, an acid generator is generated by exposure to light (radiation), X-rays or high-energy electron beams, and the acid promotes crosslinking by baking. That is, this composition corresponds to a negative resist in which the alkali solubility of the exposed part is lowered and the part remains in the development process.

【0008】このようなネガ型のレジストによるパター
ン形成も、上述したようなポジ型レジストの場合と同様
のプロセスに従って行われ、最終的にアルカリ現像液に
よってレジスト層の露光領域のみを残存させて、所望の
パターンを形成する。
The pattern formation with such a negative type resist is also performed according to the same process as in the case of the positive type resist as described above, and finally only the exposed region of the resist layer is left with an alkaline developing solution, Form the desired pattern.

【0009】しかしながら、この場合、基板の種類に因
っては、ポジ型レジストとは逆に形成されたパターンの
裾部に喰われが生じ、その解像性が不充分であり、超微
細パターンの加工を行うことができない。
However, in this case, depending on the type of the substrate, the bottom of the pattern formed opposite to that of the positive resist is bitten, and the resolution is insufficient, resulting in an ultrafine pattern. Can not be processed.

【0010】図4に、従来のプロセスに従ってネガ型レ
ジストにより形成されたパターンの断面形状を示す。同
図において、基板41上に形成されたレジストパターン
42の裾部には喰われが生じており、所望の幅を有する
ラインおよびスペースが明確に解像されていない。
FIG. 4 shows a sectional shape of a pattern formed by a negative resist according to a conventional process. In the figure, the bottom of the resist pattern 42 formed on the substrate 41 is bitten, and lines and spaces having a desired width are not clearly resolved.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる問題点
を鑑みてなされたもので、電子部品の超微細加工におい
て、レジストパターンの形状を改善し、特にパターンの
裾引きや喰われ等を低減し、その解像性をより向上させ
ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and improves the shape of a resist pattern in ultra-fine processing of electronic parts, and in particular, reduces the bottoming and erosion of the pattern. However, the purpose is to further improve the resolution.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段及び作用】本発明者らは、
上記目的を達成するために鋭意努力を重ねた結果、レジ
ストパターンの形状を劣化させる主な原因が、基板側か
ら拡散する汚染物質が、レジストにおいて、例えば溶解
抑止剤を分解するべき酸を失活させている点にあると考
え、基板とレジスト層との相互作用を遮断もしくは著し
く制限することによって汚染物質の拡散を防止すること
が、形成されるレジストパターンの形状の改善に非常に
有効であることを見出した。
Means and Actions for Solving the Problems The present inventors have
As a result of earnest efforts to achieve the above object, the main cause of deterioration of the shape of the resist pattern is that contaminants diffusing from the substrate side deactivate the acid in the resist, which decomposes the dissolution inhibitor, for example. In order to improve the shape of the resist pattern to be formed, it is very effective to prevent the diffusion of contaminants by blocking or significantly limiting the interaction between the substrate and the resist layer. I found that.

【0013】即ち、本発明の上記目的は、基板上に基板
からの汚染物質の拡散を抑制し得る保護膜を形成する工
程と、前記保護膜上に、酸によって分解または架橋する
置換基を有する化合物および露光によって酸を発生する
化合物を含有する感光性組成物を主成分とした樹脂層を
形成する工程と、前記樹脂層をパターン露光する工程
と、前記露光後の樹脂層を所定の温度でベーキングする
工程と、ベーキング後の樹脂層を現像処理し、該樹脂層
の露光された領域を選択的に除去または残存させる工程
とを具備するパターン形成方法、によって達成される。
That is, the object of the present invention is to provide a step of forming a protective film on a substrate capable of suppressing diffusion of contaminants from the substrate, and having a substituent group which is decomposed or cross-linked by an acid on the protective film. A step of forming a resin layer containing a photosensitive composition containing a compound and a compound that generates an acid upon exposure as a main component; a step of pattern-exposing the resin layer; and a step of exposing the resin layer after exposure at a predetermined temperature. This is achieved by a pattern forming method including a step of baking, and a step of developing the resin layer after baking to selectively remove or leave the exposed region of the resin layer.

【0014】本発明の方法は、まず基板上に保護膜を形
成し、この保護膜上に感光性組成物を主成分とする樹脂
層を形成して、パターン形成を行う点で最も特徴的であ
る。詳しくは、酸により分解する置換基を有する化合物
(溶解抑止剤)を含有する感光性組成物が使用される場
合、その露光工程において、感光性組成物を主成分とす
る樹脂層の露光領域で酸が発生し、更にベーキング工程
において、この酸が露光領域の溶解抑止剤を分解するた
め、当該領域がアルカリ溶解性を呈し現像液に溶解して
選択的に除去されパターンが形成される。このとき、前
記保護膜が基板から樹脂層への汚染物質の拡散を抑制す
るため、樹脂層の露光領域において発生する酸の失活が
低減され、効率よく溶解抑止剤の分解がなされる。よっ
て、この露光領域全体に亘って、アルカリ溶解性、即ち
現像液に対する溶解性が均一に高められ、最終的に形成
されるレジストパターンの裾引きの発生が防止され、そ
の形状が改善される。
The method of the present invention is most characteristic in that a protective film is first formed on a substrate, and a resin layer containing a photosensitive composition as a main component is formed on the protective film to form a pattern. is there. Specifically, when a photosensitive composition containing a compound having a substituent that is decomposed by an acid (dissolution inhibitor) is used, in the exposure step, in the exposed area of the resin layer containing the photosensitive composition as a main component. Acid is generated, and in the baking step, the acid decomposes the dissolution inhibitor in the exposed area, so that the area exhibits alkali solubility and is dissolved in the developing solution to be selectively removed to form a pattern. At this time, since the protective film suppresses diffusion of contaminants from the substrate to the resin layer, deactivation of acid generated in the exposed region of the resin layer is reduced, and the dissolution inhibitor is decomposed efficiently. Therefore, the alkali solubility, that is, the solubility with respect to the developing solution is uniformly increased over the entire exposed region, the bottoming of the finally formed resist pattern is prevented, and the shape thereof is improved.

【0015】一方、酸により架橋する置換基を有する化
合物を含有する感光性組成物が使用される場合、その露
光工程において、感光性組成物を主成分とする樹脂層の
露光領域で酸が発生し、更にベーキング工程において、
この酸が露光領域の上記化合物を架橋させるため、当該
領域が現像液に溶解せずに選択的に残存して、パターン
が形成される。このとき、前記保護膜が基板から樹脂層
への汚染物質の拡散を抑制するため、樹脂層の露光領域
において発生する酸の失活が低減され、効率よく上記化
合物の架橋がなされる。よって、この露光領域全体に亘
って、アルカリ溶解性、即ち現像液に対する溶解性が均
一に抑制され、最終的に形成されるレジストパターンの
形状が改善される。
On the other hand, when a photosensitive composition containing a compound having a substituent crosslinkable with an acid is used, an acid is generated in the exposed area of the resin layer containing the photosensitive composition as a main component in the exposure step. In the baking process,
Since the acid crosslinks the compound in the exposed area, the area is not dissolved in the developing solution and selectively remains, so that a pattern is formed. At this time, since the protective film suppresses diffusion of contaminants from the substrate to the resin layer, deactivation of the acid generated in the exposed region of the resin layer is reduced, and the above compounds are efficiently crosslinked. Therefore, the alkali solubility, that is, the solubility in the developing solution is uniformly suppressed over the entire exposed region, and the shape of the resist pattern finally formed is improved.

【0016】以下、図1を参照して本発明のパターン形
成方法の一例を詳述する。尚、ここでは、酸によって分
解する置換基を有する化合物を含有する感光性組成物
(ポジ型レジスト)を使用する場合について説明する。
An example of the pattern forming method of the present invention will be described in detail below with reference to FIG. Here, the case of using a photosensitive composition (positive resist) containing a compound having a substituent that is decomposed by an acid will be described.

【0017】まず、第1工程として、図1(A)に示す
如く、基板11上に基板面からの汚染物質の拡散を抑制
し得る保護膜12を形成する。
First, as a first step, as shown in FIG. 1A, a protective film 12 capable of suppressing diffusion of contaminants from the substrate surface is formed on a substrate 11.

【0018】ここで使用される基板としては、特に限定
されるものではないが、例えば、クロム蒸着マスク、ア
ルミニウム蒸着マスク、BPSGコート基板、PSGコ
ート基板、SOGコート基板等が挙げられる。
The substrate used here is not particularly limited, but examples thereof include a chromium vapor deposition mask, an aluminum vapor deposition mask, a BPSG coated substrate, a PSG coated substrate, an SOG coated substrate and the like.

【0019】一方、基板上に形成される保護膜には、次
のような特性が要求される。まず第一の特性は、以後の
工程においてこの保護膜上にレジストを塗布する際、保
護膜とレジスト層との混合を起こさせないため、レジス
ト含有成分とミキシングのような物理的反応及び化学反
応を生じないと同時に、1-アセトキシ -2-エトキシエタ
ン(エチルセロソルブアセテート)に代表されるレジス
ト溶媒に侵されないことである。また、第二の特性は、
基板側からの汚染物質の拡散を抑え、且つレジストの解
像度に悪影響を与えないため、膜厚約0.003μmか
ら0.3μmの薄膜として基板上に形成され得ることで
ある。更に、第三の特性は、最終的に上層のレジストの
パターンを基板上に転写する必要があるので、酸または
アルカリ水溶液等によるウエット法、あるいはリアクテ
ィブイオンエッチング(RIE)により除去され得るこ
とである。
On the other hand, the protective film formed on the substrate is required to have the following characteristics. The first characteristic is that when a resist is applied onto this protective film in the subsequent steps, it does not cause mixing of the protective film and the resist layer, so that physical and chemical reactions such as mixing with the resist-containing component do not occur. At the same time, it is not attacked by the resist solvent typified by 1-acetoxy-2-ethoxyethane (ethyl cellosolve acetate). The second characteristic is
It is possible to form a thin film having a film thickness of about 0.003 μm to 0.3 μm on the substrate in order to suppress the diffusion of contaminants from the substrate side and not to adversely affect the resolution of the resist. Furthermore, the third characteristic is that since it is necessary to finally transfer the resist pattern of the upper layer onto the substrate, it can be removed by a wet method using an acid or alkali aqueous solution or reactive ion etching (RIE). is there.

【0020】以上の条件を満たす保護膜としては、例え
ば、炭素、珪素及びそれらの化合物をはじめとする各種
の無機膜や、熱硬化性樹脂や三次元網目構造を形成し得
る樹脂からなる有機高分子膜のような有機膜等が挙げら
れる。
As the protective film satisfying the above conditions, for example, various inorganic films such as carbon, silicon and their compounds, and an organic high film made of a thermosetting resin or a resin capable of forming a three-dimensional network structure are used. Examples thereof include an organic film such as a molecular film.

【0021】このような保護膜の形成方法は、膜の材料
に応じて適宜選択され得る。例えば、無機膜の場合では
蒸着法やCVD法等が、また有機膜の場合では有機物の
溶液を使用したスピンコート法等が採用される。
The method of forming such a protective film can be appropriately selected depending on the material of the film. For example, in the case of an inorganic film, a vapor deposition method or a CVD method is used, and in the case of an organic film, a spin coating method using a solution of an organic material is used.

【0022】次に、第2工程として、図1(B)に示す
如く、保護膜12上にレジスト溶液を塗布し、好ましく
は所定の温度でプリベーク処理を行って、樹脂層、即ち
レジスト層13を形成する。
Next, as a second step, as shown in FIG. 1 (B), a resist solution is applied onto the protective film 12 and preferably prebaked at a predetermined temperature to form a resin layer, that is, the resist layer 13. To form.

【0023】当該レジストには、好ましくは化学増幅型
レジスト、例えば、アルカリ可溶性樹脂、酸によって分
解する置換基を有する化合物(溶解抑止剤)、および露
光によって酸を発生する化合物(酸発生剤)を含有する
感光性組成物(ポジ型レジスト)が使用され得る。ここ
で、アルカリ可溶性樹脂および溶解抑止剤は同一であっ
てもよい。これらレジストの具体例としては、特開昭6
0−263143、特開昭63−250642、特開昭
59−45439等に開示された酸触媒型のレジストが
挙げられる。
The resist is preferably a chemically amplified resist, for example, an alkali-soluble resin, a compound having a substituent decomposable by an acid (dissolution inhibitor), and a compound generating an acid by exposure (acid generator). A photosensitive composition containing (positive resist) can be used. Here, the alkali-soluble resin and the dissolution inhibitor may be the same. Specific examples of these resists are disclosed in Japanese Patent Laid-Open No.
0-263143, JP-A-63-250642, JP-A-59-45439 and the like are acid catalyst type resists.

【0024】次に、第3工程として、図1(C)に示す
如く、レジスト層13をパターン露光、即ち、レジスト
層13の所定の領域14を、選択的に露光することによ
って(矢印15)パターン描画する。この露光は、例え
ば、X線、高エネルギー電子線、シンクロトロン放射
光、高圧水銀灯の特性線、エキシマレーザ光等を照射す
ることによって行われる。更に、第4工程として、図1
(D)に示す如く、露光後ベーキングを行うことによっ
て、レジストの露光領域14に潜像16を形成させる。
Next, as a third step, as shown in FIG. 1C, the resist layer 13 is pattern-exposed, that is, a predetermined region 14 of the resist layer 13 is selectively exposed (arrow 15). Draw a pattern. This exposure is performed by irradiating, for example, X-rays, high-energy electron beams, synchrotron radiation, characteristic lines of a high-pressure mercury lamp, excimer laser light, and the like. Further, as a fourth step, as shown in FIG.
As shown in (D), a latent image 16 is formed on the exposed area 14 of the resist by performing post-exposure baking.

【0025】続いて、第5工程として、図1(E)に示
す如く、レジスト層13を所定の現像液によって現像処
理することにより、図1(D)におけるレジスト層13
の露光領域14(潜像16)を選択的に溶解することに
よって除去し、レジストパターン17を形成する。ここ
で使用される現像液としては、レジスト材料によって適
宜選択され得るが、例えばテトラメチルアンモニウムヒ
ドロキシド溶液のようなアルカリ現像液等が挙げられ
る。
Subsequently, as a fifth step, as shown in FIG. 1 (E), the resist layer 13 is developed with a predetermined developing solution, so that the resist layer 13 in FIG. 1 (D) is developed.
The exposed area 14 (latent image 16) is removed by selectively dissolving it, and a resist pattern 17 is formed. The developing solution used here may be appropriately selected depending on the resist material, and examples thereof include an alkaline developing solution such as a tetramethylammonium hydroxide solution.

【0026】以上の工程の終了後、必要に応じて、レジ
ストパターンにおけるブリッジやスカムを除去するため
に、パターンが形成された基板を酸素アッシャーによっ
て処理する。更に、図1(F)に示す如く、現像工程に
おいて用いた現像液、その他の現像液により、RIEあ
るいは上述した酸素アッシャーにより、レジストパター
ン17をマスクとして保護膜12を選択的に剥離する。
After completion of the above steps, the substrate on which the pattern is formed is treated with an oxygen asher in order to remove bridges and scum in the resist pattern, if necessary. Further, as shown in FIG. 1F, the protective film 12 is selectively stripped by the developing solution used in the developing step or another developing solution by RIE or the above-mentioned oxygen asher using the resist pattern 17 as a mask.

【0027】続いて、形成されたレジストパターンおよ
び保護膜パターンを耐エッチングマスクとして、下地の
基板を選択エッチングし、超微細加工を行う。
Subsequently, the underlying substrate is selectively etched using the formed resist pattern and protective film pattern as an etching resistant mask to perform ultrafine processing.

【0028】尚、本発明のパターン形成方法では、レジ
ストとして、例えば、酸によって架橋する置換基を有す
る化合物を含有する組成物(ネガ型レジスト)を使用す
ることもできるが、この場合、現像処理によってレジス
ト層の露光領域が選択的に残留する。この機構を上記図
1のプロセスに対応させると、図1(E)に示す現像処
理において、露光領域14が現像液に溶解せず選択的に
残留し、同図とは逆のレジストパターンが形成される。
In the pattern forming method of the present invention, as the resist, for example, a composition containing a compound having a substituent crosslinkable by an acid (negative resist) can be used. In this case, the development treatment is carried out. Thus, the exposed area of the resist layer selectively remains. When this mechanism is made to correspond to the process of FIG. 1 described above, in the developing process shown in FIG. 1E, the exposed region 14 is not dissolved in the developing solution and selectively remains, and a resist pattern opposite to that in FIG. 1 is formed. To be done.

【0029】本発明のパターン形成方法の前記第1工程
において、基板上に形成される保護膜としては、上述し
たもののうち、レジストパターン形成後の除去が簡便で
ある点を考慮して、有機膜が好ましい。かかる有機膜を
形成する材料としては、例えば、ポリアミド樹脂、ポリ
イミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミノビスマ
レイミド樹脂、ポリエーテルイミド、フェノール樹脂、
ジアリルフタレート樹脂、尿素樹脂(ユリア樹脂)、ア
ルキド樹脂、ウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、
シリコーン樹脂、フッ素樹脂、エボナイト(硬質ゴ
ム)、ポリアセタール樹脂、ポリスルフォン、ポリエー
テルスルフォン、ポリパラキシリレン、メラミン樹脂、
ベークライト、エポキシ樹脂及びそれらの誘導体等が挙
げられるが、これらに限定されるわけではない。これら
樹脂は、例えばワニスの形で基板上に塗布されそのまま
の状態で、あるいは塗布後、熱処理または紫外線によっ
て硬化されて製膜される。また、上記樹脂に、熱硬化
剤、特開昭56−1933、特開昭60−14235、
特開昭61−240237、特開昭63−170639
等に開示されたビスアジドやジアゾ化合物等の感光性硬
化剤または感熱性硬化剤を配合して硬化させることもで
きる。
In the first step of the pattern forming method of the present invention, as the protective film formed on the substrate, among the above-mentioned ones, the organic film is taken into consideration in that it is easy to remove after forming the resist pattern. Is preferred. As a material for forming such an organic film, for example, a polyamide resin, a polyimide resin, a polyamide imide resin, a polyamino bismaleimide resin, a polyether imide, a phenol resin,
Diallyl phthalate resin, urea resin (urea resin), alkyd resin, urethane resin, unsaturated polyester resin,
Silicone resin, fluororesin, ebonite (hard rubber), polyacetal resin, polysulfone, polyether sulfone, polyparaxylylene, melamine resin,
Examples include but are not limited to Bakelite, epoxy resins and their derivatives. These resins are applied onto the substrate in the form of, for example, varnish, and are applied as they are, or after application, they are cured by heat treatment or ultraviolet rays to form a film. In addition, a thermosetting agent may be added to the above resin, JP-A-56-1933, JP-A-60-14235,
JP-A-61-240237, JP-A-63-170639
It is also possible to mix and cure a photosensitive curing agent or a heat-sensitive curing agent such as a bisazide or diazo compound disclosed in US Pat.

【0030】特に本発明では、前記基板上に形成される
保護膜として、下記一般式(1)で表されるポリイミド
(樹脂)であって、更に当該ポリイミドのイミド環の一
部若しくは全部がイミド化されていない前駆体(ポリア
ミド酸)を含む樹脂からなる高分子膜、またはこのポリ
イミド前駆体のみからなる高分子膜が好適である。
In particular, in the present invention, the protective film formed on the substrate is a polyimide (resin) represented by the following general formula (1), in which a part or all of the imide ring of the polyimide is imide. A polymer film made of a resin containing an unmodified precursor (polyamic acid) or a polymer film made of only the polyimide precursor is suitable.

【0031】[0031]

【化1】 式中、R1 は4価の有機基を、R2 は2価の有機基を、
nは重合度を夫々表す。
[Chemical 1] In the formula, R 1 is a tetravalent organic group, R 2 is a divalent organic group,
n represents the degree of polymerization, respectively.

【0032】このポリイミド(1)における4価の有機
基R1 としては、下記の基が挙げられる。
Examples of the tetravalent organic group R 1 in this polyimide (1) include the following groups.

【0033】[0033]

【化2】 また、ポリイミド(1)における2価の有機基R2 とし
ては、下記の基が挙げられる。
[Chemical 2] The following groups can be given as examples of the divalent organic group R 2 in the polyimide (1).

【0034】[0034]

【化3】 以上の4価および2価の有機基は、その一部もしくは全
部の水素原子が、アルキル基、ハロゲン原子、ニトロ
基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、エステル化した
カルボキシル基等の1価の有機基で置換されていてもよ
い。また、これら有機基中に含まれる一部もしくは全部
の芳香環は、その炭素原子の一部が窒素原子、酸素原
子、硫黄原子等に置換された複素環であってもよい。
[Chemical 3] In the above-mentioned tetravalent and divalent organic groups, some or all of the hydrogen atoms are monovalent organic groups such as an alkyl group, a halogen atom, a nitro group, a hydroxyl group, a carboxyl group, and an esterified carboxyl group. It may be substituted. Further, some or all of the aromatic rings contained in these organic groups may be heterocyclic rings in which some of the carbon atoms are substituted with nitrogen atoms, oxygen atoms, sulfur atoms and the like.

【0035】また本発明では、前記基板上に形成される
保護膜として、エポキシ樹脂からなる高分子膜も好適で
ある。このエポキシ樹脂には、例えば、1分子中にエポ
キシ基、オキシラン基またはエトキシリン基等の官能基
を2個以上含む化合物を、多官能性若しくは触媒性の硬
化剤によって開環重合させたものが用いられる。当該官
能基を含む化合物の具体例としては、フェノール系グリ
シジルエーテル型、アルコール系グリシジルエーテル
型、グリシジルエステル型、グリシジルアミン型、脂環
式型及び以上の混合型のエポキシ樹脂等が挙げられる。
以上のエポキシ樹脂は、その一部若しくは全部の水素原
子がアルキル基、ハロゲン原子、ニトロ基、ヒドロキシ
ル基、カルボキシル基、エステル化したカルボキシル基
等の1価の有機基で置換されていてもよい。また、これ
らエポキシ樹脂中に含まれる一部若しくは全部の芳香
環、脂肪族環は、その炭素原子の一部が、窒素原子、酸
素原子、硫黄原子等で置換された複素環であってもよ
い。一方、硬化剤としては、脂肪族ポリアミン、アミド
アミン、ポリアミド、芳香族ポリアミン、酸無水物、ポ
リフェノール、酸フッ化ホウ素−アミン酢体等の触媒性
硬化剤(硬化促進剤)、フェノール樹脂のような共反応
性樹脂(架橋剤)等が挙げられる。
In the present invention, a polymer film made of epoxy resin is also suitable as the protective film formed on the substrate. This epoxy resin is, for example, one obtained by ring-opening polymerization of a compound containing two or more functional groups such as epoxy group, oxirane group or ethoxyline group in one molecule with a polyfunctional or catalytic curing agent. Used. Specific examples of the compound having the functional group include a phenol-based glycidyl ether type, an alcohol-based glycidyl ether type, a glycidyl ester type, a glycidyl amine type, an alicyclic type, and a mixed type of the above epoxy resins.
In the above epoxy resin, some or all of the hydrogen atoms may be substituted with a monovalent organic group such as an alkyl group, a halogen atom, a nitro group, a hydroxyl group, a carboxyl group, and an esterified carboxyl group. Further, some or all of the aromatic rings and aliphatic rings contained in these epoxy resins may be heterocyclic rings in which some of the carbon atoms are substituted with nitrogen atoms, oxygen atoms, sulfur atoms or the like. . On the other hand, as the curing agent, a catalytic curing agent (curing accelerator) such as aliphatic polyamine, amidoamine, polyamide, aromatic polyamine, acid anhydride, polyphenol, boron oxyfluoride-amine vinegar, or phenol resin can be used. Examples thereof include co-reactive resin (crosslinking agent).

【0036】この他、本発明のパターン形成方法の前記
第1工程では、基板上に形成される保護膜として、下記
式(2)で表されるポリアクリレート樹脂、かかるポリ
アクリレートの一部若しくは全部のα位がハロゲン原子
によって置換された化合物を含む樹脂、またはα- クロ
ロポリアクリレートからなる高分子膜も好適である。
In addition to the above, in the first step of the pattern forming method of the present invention, as the protective film formed on the substrate, a polyacrylate resin represented by the following formula (2), a part or all of the polyacrylate is A resin containing a compound in which the α-position is substituted with a halogen atom, or a polymer film made of α-chloropolyacrylate is also suitable.

【化4】 式中、R3 およびR4 は、同一であっても異なっていて
もよく、夫々、水素、ハロゲン原子、メチル、エチル等
のアルキル基、水素の一部若しくは全部がハロゲン原子
によって置換されたアルキル基を表す。
[Chemical 4] In the formula, R 3 and R 4 may be the same or different, and each is hydrogen, a halogen atom, an alkyl group such as methyl or ethyl, or an alkyl in which a part or all of hydrogen is substituted with a halogen atom. Represents a group.

【0037】特に、式(2)で表されるアクリレート系
高分子からなる膜は、レジスト膜に比べて、ドライエッ
チング速度が著しく高いため、レジストパターン形成後
の除去が容易であり、特に、酸素アッシャーでの処理に
よって迅速に除去され得る。また、上記アクリレート系
の高分子膜は、高エネルギーにより分解するため、ポジ
型レジストの下層保護膜に適用され、パターン形成後、
当該レジストの貧溶媒であるトルエン等の特に極性の小
さな溶媒によって容易に溶解除去され得る。
Particularly, the film made of the acrylate polymer represented by the formula (2) has a remarkably high dry etching rate as compared with the resist film, so that it is easy to remove after forming the resist pattern. It can be quickly removed by treatment with an asher. Further, since the acrylate-based polymer film is decomposed by high energy, it is applied to the lower protective film of a positive resist, and after pattern formation,
It can be easily dissolved and removed by a solvent having a particularly small polarity such as toluene which is a poor solvent for the resist.

【0038】本発明のパターン形成方法では、前記第2
工程において保護膜上に形成される樹脂層、即ちレジス
ト層の材料として、上述したようにポジ型あるいはネガ
型の化学増幅型レジストを用いるが、更に具体的には、
以下に説明するような(RA)、(RB)、ないし(R
C)の組成の感光性組成物(酸触媒型レジスト)が好適
である。これら感光性組成物を適用することによって、
より高解像度で断面矩形のパターンを得ることが可能に
なる。
In the pattern forming method of the present invention, the second
As the material of the resin layer formed on the protective film in the step, that is, the resist layer, a positive or negative chemically amplified resist is used as described above, but more specifically,
(RA), (RB), or (R) as described below
The photosensitive composition (acid-catalyzed resist) having the composition of C) is suitable. By applying these photosensitive compositions,
It becomes possible to obtain a pattern having a rectangular cross section with higher resolution.

【0039】前記感光性組成物(RA)は、アルカリ可
溶性樹脂と、酸によって分解する置換基を有し分解後に
アルカリ可溶性基を生じる化合物(溶解抑止剤)、また
は酸によって架橋する置換基を有する化合物と、下記一
般式(3)で表される露光によって酸を発生する化合物
(酸発生剤)とを含有する。
The photosensitive composition (RA) has an alkali-soluble resin, a compound having a substituent that is decomposed by an acid and generating an alkali-soluble group after decomposition (dissolution inhibitor), or a substituent that is crosslinked by an acid. It contains a compound and a compound (acid generator) represented by the following general formula (3) that generates an acid upon exposure.

【0040】[0040]

【化5】 式中、R31は1価の有機基、またはハロゲン原子、ニト
ロ基、およびシアノ基からなる群より選ばれた少なくと
も1種が導入された1価の有機基を表し、R32、R33
よびR34は、夫々独立に、水素原子、ハロゲン原子、ニ
トロ基、シアノ基、1価の有機基、またはハロゲン原
子、ニトロ基、およびシアノ基からなる群より選ばれた
少なくとも1種が導入された1価の有機基を表す。
[Chemical 5] In the formula, R 31 represents a monovalent organic group or a monovalent organic group into which at least one selected from the group consisting of a halogen atom, a nitro group and a cyano group is introduced, and R 32 , R 33 and R 34 has each independently introduced at least one selected from the group consisting of a hydrogen atom, a halogen atom, a nitro group, a cyano group, a monovalent organic group, or a halogen atom, a nitro group and a cyano group. Represents a monovalent organic group.

【0041】前記感光性組成物(RB)は、アルカリ可
溶性樹脂と、酸によって分解する置換基を有し分解後に
アルカリ可溶性基を生じる化合物(溶解抑止剤)、また
は酸によって架橋する置換基を有する化合物と、下記一
般式(4)で表される露光によって酸を発生する化合物
(酸発生剤)とを含有する。
The photosensitive composition (RB) has an alkali-soluble resin, a compound having a substituent capable of decomposing by an acid and producing an alkali-soluble group after decomposition (dissolution inhibitor), or a substituent crosslinkable by an acid. It contains a compound and a compound (acid generator) represented by the following general formula (4) which generates an acid upon exposure.

【0042】[0042]

【化6】 式中、R41およびR43は、夫々独立に、1価の有機基、
またはハロゲン原子、ニトロ基、およびシアノ基からな
る群より選ばれた少なくとも1種が導入された1価の有
機基を表し、R42はスルホニル基またはカルボニル基を
表す。
[Chemical 6] In the formula, R 41 and R 43 are each independently a monovalent organic group,
Alternatively, it represents a monovalent organic group into which at least one selected from the group consisting of a halogen atom, a nitro group, and a cyano group is introduced, and R 42 represents a sulfonyl group or a carbonyl group.

【0043】前記感光性組成物(RC)は、アルカリ可
溶性樹脂と、酸によって分解する置換基を有し分解後に
アルカリ可溶性基を生じる化合物(溶解抑止剤)、また
は酸によって架橋する置換基を有する化合物と、下記一
般式(5)で表される露光によって酸を発生する化合物
(酸発生剤)とを含有する。
The photosensitive composition (RC) has an alkali-soluble resin, a compound having a substituent capable of decomposing by an acid and producing an alkali-soluble group after decomposition (dissolution inhibitor), or a substituent cross-linking by an acid. It contains a compound and a compound (acid generator) which generates an acid upon exposure, which is represented by the following general formula (5).

【0044】[0044]

【化7】 式中、R51、R52およびR55は、夫々独立に、1価の有
機基、またはハロゲン原子、ニトロ基、およびシアノ基
からなる群より選ばれた少なくとも1種が導入された1
価の有機基を表し、R53は、水素原子、1価の有機基、
またはハロゲン原子、ニトロ基、およびシアノ基からな
る群より選ばれた少なくとも1種が導入された1価の有
機基を表し、R54は、スルホニル基、スルフィニル基、
硫黄原子、またはカルボニル基を表す。
[Chemical 7] In the formula, R 51 , R 52 and R 55 each independently have a monovalent organic group or at least one selected from the group consisting of a halogen atom, a nitro group and a cyano group.
Represents a valent organic group, R 53 represents a hydrogen atom, a monovalent organic group,
Or a monovalent organic group into which at least one selected from the group consisting of a halogen atom, a nitro group, and a cyano group is introduced, R 54 is a sulfonyl group, a sulfinyl group,
Represents a sulfur atom or a carbonyl group.

【0045】これら感光性組成物(RA)、(RB)、
および(RC)は、アルカリ溶解性が変動する、即ち、
アルカリ溶液に対する溶解速度が変動する、化学増幅型
のレジストである。
These photosensitive compositions (RA), (RB),
And (RC) have varying alkali solubilities, ie
It is a chemically amplified resist whose dissolution rate in an alkaline solution varies.

【0046】まず、前記感光性組成物が、酸によって分
解する置換基を有する化合物(溶解抑止剤)を含有する
場合では、未露光の状態において、アルカリ可溶性樹脂
に対する溶解抑止剤の作用によって、アルカリ溶液に対
して不溶となっている。しかし、露光およびベーキング
等がなされた際、酸発生剤より酸が発生し、この酸によ
って溶解抑止剤が分解してアルカリ可溶性基を生じる。
この結果、前記感光性組成物の露光領域は、アルカリ溶
液に対して可溶となる。即ちこの場合、前記感光性組成
物は、本発明の方法において、露光領域のみがアルカリ
現像液に溶解し、選択的に残存するポジ型レジスト材料
として機能する。
First, in the case where the photosensitive composition contains a compound having a substituent capable of decomposing by an acid (dissolution inhibitor), in the unexposed state, the action of the dissolution inhibitor on the alkali-soluble resin causes Insoluble in the solution. However, when exposure and baking are performed, an acid is generated from the acid generator, and the acid decomposes the dissolution inhibitor to generate an alkali-soluble group.
As a result, the exposed area of the photosensitive composition becomes soluble in the alkaline solution. That is, in this case, in the method of the present invention, the photosensitive composition functions as a positive resist material in which only the exposed region is dissolved in the alkali developing solution and selectively remains.

【0047】一方、前記感光性組成物が、酸によって架
橋する置換基を有する化合物を含有する場合、未露光の
状態において、アルカリ可溶性樹脂の特性によって、ア
ルカリ溶液に対して可溶となっている。しかし、露光お
よびベーキング等がなされた際、酸発生剤より酸が発生
し、この酸によって架橋する置換基を有する化合物が作
用して、前記アルカリ可溶性樹脂が架橋される。この結
果、前記感光性組成物の露光領域は、アルカリ溶液に対
して不溶となる。即ちこの場合、前記感光性組成物は、
本発明の方法において、露光領域のみがアルカリ現像液
に溶解し、選択的に残存するネガ型レジスト材料として
機能する。
On the other hand, when the photosensitive composition contains a compound having a substituent crosslinkable by an acid, it is soluble in an alkali solution in the unexposed state due to the characteristics of the alkali-soluble resin. . However, when exposure and baking are performed, an acid is generated from the acid generator, and the compound having a substituent crosslinkable by the acid acts to crosslink the alkali-soluble resin. As a result, the exposed area of the photosensitive composition becomes insoluble in the alkaline solution. That is, in this case, the photosensitive composition is
In the method of the present invention, only the exposed region is dissolved in the alkali developing solution and functions as a negative resist material that selectively remains.

【0048】前記感光性組成物(RA)、(RB)およ
び(RC)において、上記成分のうち酸発生剤とは、露
光、即ち、短波長の紫外線、電子線、X線等の照射によ
り酸を発生し得る化合物である。これら感光性組成物
は、夫々酸発生剤として前記一般式(3)ないし(5)
の何れかで表される、スルホニル基を有する化合物を含
有する点で特徴的である。
In the above-mentioned photosensitive compositions (RA), (RB) and (RC), the acid generator among the above components means an acid upon exposure, that is, irradiation with short wavelength ultraviolet rays, electron beams, X-rays and the like. Is a compound capable of generating. These photosensitive compositions each contain the above-mentioned general formulas (3) to (5) as an acid generator.
Is characterized in that it contains a compound having a sulfonyl group represented by any of the above.

【0049】特に本発明の方法において、一般式(3)
ないし(5)の何れかで表される化合物から露光(第3
工程)によって発生する酸は、露光後、ベーキング(第
4工程)に至るまでの期間に失活することが少ない。従
って、本発明の方法において、前記感光性組成物(R
A)、(RB)および(RC)は、全工程に亘って非常
に安定であり、優れた感度および解像性等の性能を有
し、これらの使用によって高解像度でパターンが形成さ
れ得る。
Particularly in the method of the present invention, the general formula (3)
Exposure from the compound represented by any one of (5) to (5)
The acid generated by the process) is rarely deactivated during the period after the exposure until baking (fourth process). Therefore, in the method of the present invention, the photosensitive composition (R
A), (RB), and (RC) are very stable throughout the process, have excellent performances such as excellent sensitivity and resolution, and their use can form a pattern with high resolution.

【0050】更に、本発明の方法において、前記感光性
組成物(RA)、(RB)および(RC)がポジ型レジ
ストとして機能する場合では、前記一般式(3)ないし
(5)の何れかで表される化合物が、露光後のベーキン
グ時における不要な架橋反応を抑制する。このため、露
光領域のアルカリ溶解性が更に大きくなり、感度低下が
防止され、より高解像度でパターンが形成され得る。
Further, in the method of the present invention, when the photosensitive compositions (RA), (RB) and (RC) function as a positive resist, any one of the above general formulas (3) to (5) is used. The compound represented by suppresses unnecessary cross-linking reaction during baking after exposure. For this reason, the alkali solubility in the exposed area is further increased, sensitivity deterioration is prevented, and a pattern can be formed with higher resolution.

【0051】前記感光性組成物(RA)において、酸発
生剤として使用される化合物(3)は、スルホニル基を
1個有する有機化合物である。
In the photosensitive composition (RA), the compound (3) used as an acid generator is an organic compound having one sulfonyl group.

【0052】この化合物(3)に、R31、R32、R33
およびR34として導入される1価の有機基の具体例とし
ては、アリル、アニシル、アントラキノリル、アセトナ
フチル、アンスリル、アズレニル、ベンゾフラニル、ベ
ンゾキノリル、ベンゾキサジニル、ベンゾキサゾリル、
ベンジル、ビフェニレニル、ボルニル、ブテニル、ブチ
ル、シンナミル、クレゾトイル、クメニル、シクロブタ
ンジエニル、シクロブテニル、シクロブチル、シクロペ
ンタジエニル、シクロペンタトリエニル、シクロヘプチ
ル、シクロヘキセニル、シクロペンチル、シクロプロピ
ル、シクロプロペニル、デシル、ジメトキシフェネチ
ル、ジフェニルメチル、ドコシル、ドデシル、エイコシ
ル、エチル、フルオレニル、フルフリル、ゲラニル、ヘ
プチル、ヘキサデシル、ヘキシル、ヒドロキシメチル、
インダニル、イソブチル、イソプロピル、イソプロピル
ベンジル、イソキアゾリル、メンチル、メシチル、メト
キシベンジル、メトキシフェニル、メチル、メチルベン
ジル、ナフチル、ナフチルメチル、ノニル、ノルボニ
ル、オクタコジル、オクチル、オキサジニル、オキサゾ
リジニル、オキサゾリニル、オキサゾリル、ペンチル、
フェナシル、フェナンスリル、フェネチル、フェニル、
フタリジル、プロピニル、プロピル、ピラニル、ピリジ
ル、キナゾニル、キノリル、サリシル、テレフタリル、
テトラゾリル、チアゾリル、チアフテニル、チエニル、
トリル、トリチル、トリメチルシリルメチル、トリメチ
ルシリルオキシメチル、ウンデシル、バレリル、ベラチ
ル、キシリル等が挙げられる。また、ハロゲン原子、ニ
トロ基、およびシアノ基からなる群より選ばれた少なく
とも1種が導入された1価の有機基としては、以上に列
挙した基の水素原子が置換されてなるものが挙げられ
る。
This compound (3) has R 31 , R 32 , R 33 ,
And specific examples of the monovalent organic group introduced as R 34 include allyl, anisyl, anthraquinolyl, acetonaphthyl, anthryl, azulenyl, benzofuranyl, benzoquinolyl, benzoxazinyl, benzoxazolyl,
Benzyl, biphenylenyl, bornyl, butenyl, butyl, cinnamyl, crezotoyl, cumenyl, cyclobutanedienyl, cyclobutenyl, cyclobutyl, cyclopentadienyl, cyclopentatrienyl, cycloheptyl, cyclohexenyl, cyclopentyl, cyclopropyl, cyclopropenyl, decyl, Dimethoxyphenethyl, diphenylmethyl, docosyl, dodecyl, eicosyl, ethyl, fluorenyl, furfuryl, geranyl, heptyl, hexadecyl, hexyl, hydroxymethyl,
Indanyl, isobutyl, isopropyl, isopropylbenzyl, isoxazolyl, menthyl, mesityl, methoxybenzyl, methoxyphenyl, methyl, methylbenzyl, naphthyl, naphthylmethyl, nonyl, norbornyl, octacodyl, octyl, oxazinyl, oxazolidinyl, oxazolinyl, oxazolyl, pentyl,
Phenacyl, phenanthryl, phenethyl, phenyl,
Phthalidyl, propynyl, propyl, pyranyl, pyridyl, quinazonyl, quinolyl, salicyl, terephthalyl,
Tetrazolyl, thiazolyl, thiaftenyl, thienyl,
Examples include tolyl, trityl, trimethylsilylmethyl, trimethylsilyloxymethyl, undecyl, valeryl, veratyl, xylyl and the like. Further, as the monovalent organic group into which at least one selected from the group consisting of a halogen atom, a nitro group and a cyano group is introduced, those obtained by substituting the hydrogen atoms of the groups listed above can be mentioned. .

【0053】前記化合物(3)の具体例としては、フェ
ニルメチルスルホン、エチルフェニルスルホン、フェニ
ルプロピルスルホン、メチルベンジルスルホン、ベンジ
ルスルホン(ジベンジルスルホン)、メチルスルホン、
エチルスルホン、ブチルスルホン、メチルエチルスルホ
ン、メチルスルホニルアセトニトリル、フェニルスルホ
ニルアセトニトリル、トルエンスルホニルアセトニトリ
ル、ベンジルフェニルスルホン、ニトロフェニルスルホ
ニルアセトニトリル、フロロフェニルスルホニルアセト
ニトリル、クロロフェニルスルホニルアセトニトリル、
メトキシフェニルスルホニルアセトニトリル、αメチル
フェニルスルホニルアセトニトリル、エチルスルホニル
アセトニトリル、メチルチオメチルp-トルイルスルホ
ン、フェニルスルホニルアセトフェノン、フェニルスル
ホニルプロピオニトリル、フェニルスルホニルプロピオ
ン酸およびそのエステル化合物、ブロモメチル-2-(フェ
ニルスルホニルメチル)ベンゼン、ナフチルメチルスル
ホン、1-メチル-2-((フェニルスルホニル)メチル)ベ
ンゼン、トリメチル-3-(フェニルスルホニル)オルトプ
ロピオネート等が挙げられる。
Specific examples of the compound (3) include phenylmethyl sulfone, ethylphenyl sulfone, phenylpropyl sulfone, methylbenzyl sulfone, benzyl sulfone (dibenzyl sulfone), methyl sulfone,
Ethyl sulfone, butyl sulfone, methyl ethyl sulfone, methylsulfonyl acetonitrile, phenylsulfonyl acetonitrile, toluenesulfonyl acetonitrile, benzylphenyl sulfone, nitrophenylsulfonyl acetonitrile, fluorophenylsulfonyl acetonitrile, chlorophenylsulfonyl acetonitrile,
Methoxyphenylsulfonylacetonitrile, α-methylphenylsulfonylacetonitrile, ethylsulfonylacetonitrile, methylthiomethyl p-toluylsulfone, phenylsulfonylacetophenone, phenylsulfonylpropionitrile, phenylsulfonylpropionic acid and its ester compounds, bromomethyl-2- (phenylsulfonylmethyl) Examples thereof include benzene, naphthylmethyl sulfone, 1-methyl-2-((phenylsulfonyl) methyl) benzene, trimethyl-3- (phenylsulfonyl) orthopropionate and the like.

【0054】本発明の方法に適用される前記感光性組成
物では、前記化合物(3)として、R32、R33およびR
34のうち少なくとも1個が電子吸引性基であるものが好
ましく、特にシアノ基であるものは、露光時の酸発生効
率が高く、感光性組成物(レジスト)の感度を向上させ
る点で好ましい。また、R32、R33およびR34の少なく
とも1つが水素原子である化合物は、アルカリ溶解性が
高く、レジストに対してアルカリ溶液を使用する現像処
理を適用した場合に、スカムの発生を低減させる点で好
ましい。
In the photosensitive composition applied to the method of the present invention, R 32 , R 33 and R 3 are used as the compound (3).
Among 34 , at least one is preferably an electron-withdrawing group, and particularly, a cyano group is preferable in that the acid generation efficiency during exposure is high and the sensitivity of the photosensitive composition (resist) is improved. Further, a compound in which at least one of R 32 , R 33 and R 34 is a hydrogen atom has a high alkali solubility and reduces the generation of scum when a developing treatment using an alkaline solution is applied to the resist. It is preferable in terms.

【0055】前記化合物(3)では、R31と、R32、R
33またはR34とが互いに結合して、あるいはR32
33、R34が相互に結合して環を形成してもよい。この
場合、誘導される環状化合物としては、フェニルスルホ
ニルテトラヒドロピラン、フェニルスルホニルシクロヘ
キサン、3-フェニル 2H-チオピラン1,1-ジオキサイドお
よび6-メチル3-フェニル 2H-チオピラン1,1-ジオキサイ
ドのようなチオピランジオキサイド化合物、トリメチレ
ンスルホン、テトラメチレンスルホン、4-メチル -2,6,
7-トリチアビシクロ[2,2,2]-オクタン -2,2,6,6,7,7-ヘ
キサオキサイドのようなビスサイクリックトリスルホン
化合物、下記化合物等が挙げられる。
In the compound (3), R 31 , R 32 and R
33 or R 34 is bonded to each other, or R 32 ,
R 33 and R 34 may combine with each other to form a ring. In this case, the derived cyclic compounds include phenylsulfonyltetrahydropyran, phenylsulfonylcyclohexane, 3-phenyl 2H-thiopyran 1,1-dioxide and 6-methyl 3-phenyl 2H-thiopyran 1,1-dioxide. Thiopyrandioxide compounds, trimethylene sulfone, tetramethylene sulfone, 4-methyl-2,6,
Examples thereof include biscyclic trisulfone compounds such as 7-trithiabicyclo [2,2,2] -octane-2,2,6,6,7,7-hexaoxide and the following compounds.

【0056】[0056]

【化8】 前記感光性組成物(RB)において、酸発生剤として使
用される化合物(4)は、特定の炭素原子に、2個のス
ルホニル基が、または1個のスルホニル基および1個の
カルボニル基が結合した有機化合物である。この化合物
(4)に、R41およびR43として導入される1価の有機
基としては、上述した化合物(3)に導入される1価の
有機基として例示した基と同様のものが挙げられる。ま
た、これら有機基の水素原子は、ハロゲン原子、ニトロ
基、およびシアノ基からなる群より選ばれた少なくとも
1種により置換されてもよい。
[Chemical 8] In the photosensitive composition (RB), the compound (4) used as the acid generator has two sulfonyl groups or one sulfonyl group and one carbonyl group bonded to a specific carbon atom. It is an organic compound. Examples of the monovalent organic group introduced as R 41 and R 43 into this compound (4) include the same groups as those exemplified as the monovalent organic group introduced into the above compound (3). . The hydrogen atom of these organic groups may be substituted with at least one selected from the group consisting of a halogen atom, a nitro group, and a cyano group.

【0057】前記化合物(4)の具体例としては、ビス
(フェニルスルホニル)メタン、ビス(メチルスルホニ
ル)メタン、ビス(エチルスルホニル)メタン、(メチ
ルスルホニル)(フェニルスルホニル)メタン、フェニ
ルスルホニルアセトフェノン、メチルスルホニルアセト
フェノン等が挙げられる。
Specific examples of the compound (4) include bis (phenylsulfonyl) methane, bis (methylsulfonyl) methane, bis (ethylsulfonyl) methane, (methylsulfonyl) (phenylsulfonyl) methane, phenylsulfonylacetophenone and methyl. Examples thereof include sulfonylacetophenone.

【0058】前記化合物(4)においても、R41とR43
とが、互いに結合して環を形成してもよい。この場合、
誘導される環状化合物としては、例えば、下記環状スル
ホン化合物が挙げられる。
Also in the above compound (4), R 41 and R 43
And may combine with each other to form a ring. in this case,
Examples of the derived cyclic compound include the following cyclic sulfone compounds.

【0059】[0059]

【化9】 前記化合物(4)は、アルカリ溶解性、および露光時の
酸発生効率が高く、本発明の方法において、前記感光性
組成物(RB)の感度を向上させる点でより好ましい酸
発生剤である。
[Chemical 9] The compound (4) is a more preferable acid generator because it has high alkali solubility and high acid generation efficiency during exposure, and improves the sensitivity of the photosensitive composition (RB) in the method of the present invention.

【0060】前記感光性組成物(RC)において、酸発
生剤として使用される化合物(5)は、特定の炭素原子
に少なくとも2個のスルホニル基が、更に硫黄を含有す
る連結基または1個のカルボニル基が結合した有機化合
物である。この化合物(5)に、R51、R52、R53およ
びR55として導入される1価の有機基としては、上述し
た化合物(5)に導入される1価の有機基として例示し
た基と同様ものが挙げられる。更に、それらの有機基の
水素原子は、ハロゲン原子、ニトロ基、およびシアノ基
からなる群より選ばれた少なくとも1種、また水酸基、
カルボキシル基、エステル化されたカルボキシル基によ
り置換されてもよい。一方、R54としては、スルホニル
基、スルフィニル基、および硫黄原子が好ましい。
In the photosensitive composition (RC), the compound (5) used as an acid generator has a linking group having at least two sulfonyl groups at a specific carbon atom, and a sulfur-containing linking group or one. An organic compound having a carbonyl group bonded. The monovalent organic groups introduced as R 51 , R 52 , R 53 and R 55 into this compound (5) include the groups exemplified as the monovalent organic groups introduced into the above compound (5). The same thing is mentioned. Further, the hydrogen atom of those organic groups is at least one selected from the group consisting of a halogen atom, a nitro group, and a cyano group, a hydroxyl group,
It may be substituted with a carboxyl group or an esterified carboxyl group. On the other hand, R 54 is preferably a sulfonyl group, a sulfinyl group, or a sulfur atom.

【0061】前記化合物(5)の具体例としては、トリ
ス(フェニルスルホニル)メタン、フェニルチオ -ビス
(フェニルスルホニル) -メタン、フェニルメルカプト
-ビス(メチルスルホニル) -メタン、トリス(メチル
スルホニル)メタン、トリス(エチルスルホニル)メタ
ン、ビス(フェニルスルホニル) -メチルスルホニル-
メタン、ビス(メチルスルホニル) -フェニルスルホニ
ル -メタン、フェニルスルホニル -エチルスルホニル -
メチルスルホニル -メタン、トリス(4-ニトロフェニル
スルホニル)メタン、トリス(2,4-ニトロフェニルスル
ホニル)メタン、ビス(フェニルスルホニル)-(4-ニト
ロフェニルスルホニル)-メタン、ビス(フェニルスルホ
ニル)-(3-ニトロフェニルスルホニル)-メタン、ビス
(フェニルスルホニル)-(2-ニトロフェニルスルホニ
ル)-メタン、ビス(フェニルスルホニル)-(p-トリルス
ルホニル)-メタン、ビス(メチルスルホニル)-(4-ニト
ロフェニルスルホニル)-メタン、ビス(メチルスルホニ
ル)-(4-クロロフェニルスルホニル) -メタン、ビス
(フェニルスルホニル)-(4-フロロフェニルスルホニ
ル)-メタン、1,1,1-トリス(フェニルスルホニル)エタ
ン等が挙げられる。
Specific examples of the compound (5) include tris (phenylsulfonyl) methane, phenylthio-bis (phenylsulfonyl) -methane and phenylmercapto.
-Bis (methylsulfonyl) -methane, tris (methylsulfonyl) methane, tris (ethylsulfonyl) methane, bis (phenylsulfonyl) -methylsulfonyl-
Methane, bis (methylsulfonyl) -phenylsulfonyl-methane, phenylsulfonyl-ethylsulfonyl-
Methylsulfonyl-methane, tris (4-nitrophenylsulfonyl) methane, tris (2,4-nitrophenylsulfonyl) methane, bis (phenylsulfonyl)-(4-nitrophenylsulfonyl) -methane, bis (phenylsulfonyl)-( 3-nitrophenylsulfonyl) -methane, bis (phenylsulfonyl)-(2-nitrophenylsulfonyl) -methane, bis (phenylsulfonyl)-(p-tolylsulfonyl) -methane, bis (methylsulfonyl)-(4-nitro Phenylsulfonyl) -methane, bis (methylsulfonyl)-(4-chlorophenylsulfonyl) -methane, bis (phenylsulfonyl)-(4-fluorophenylsulfonyl) -methane, 1,1,1-tris (phenylsulfonyl) ethane, etc. Is mentioned.

【0062】本発明の方法では、上述したような化合物
(3)、(4)または(5)であって、例えば、R31
41よびR43の少なくとも1個、またはR51、R52およ
びR55の少なくとも1個が芳香族基であるものが、特に
KrFエキシマレーザによる露光が適用される場合、最
終的に得られるパターンのドライエッチング耐性、耐熱
性を向上させる点で好ましい。この他、融点が50℃以
上であり、且つ有機溶媒に対する溶解度の高い酸発生剤
も好ましい。
In the method of the present invention, the compound (3), (4) or (5) as described above, for example, R 31 ,
The pattern finally obtained when at least one of R 41 and R 43 , or at least one of R 51 , R 52 and R 55 is an aromatic group, especially when exposure by a KrF excimer laser is applied. It is preferable in terms of improving dry etching resistance and heat resistance. In addition, an acid generator having a melting point of 50 ° C. or higher and high solubility in an organic solvent is also preferable.

【0063】一方、前記化合物(3)、(4)および
(5)が、夫々スルホアミド等の塩基性置換基を有する
スルホニル化合物である場合、露光により発生する酸が
失活することがある。また、スルホン酸等のアルカリ可
溶性の大きい酸性基を有するスルホニル化合物である場
合、感光性組成物の未露光部におけるアルカリ可溶性を
過度に増大させることがある。従って、これらスルホニ
ル化合物に関しては、本発明の方法で採用される感光性
組成物における酸発生剤としての使用が、厳しく制限さ
れることがある。
On the other hand, when the compounds (3), (4) and (5) are sulfonyl compounds having a basic substituent such as sulfamide, the acid generated by exposure may be deactivated. Further, in the case of a sulfonyl compound having an acidic group having high alkali solubility such as sulfonic acid, the alkali solubility in the unexposed portion of the photosensitive composition may be excessively increased. Therefore, the use of these sulfonyl compounds as an acid generator in the photosensitive composition employed in the method of the present invention may be severely limited.

【0064】前記感光性組成物(RA)、(RB)およ
び(RC)の夫々における、酸発生剤の配合量、即ち、
組成物(RA)における化合物(3)の配合量、組成物
(RB)における化合物(4)の配合量、または組成物
(RC)における化合物(5)の配合量は、好ましく
は、アルカリ可溶性樹脂100重量部に対して少なくと
も約0.1重量部以上、約40重量部未満である。この
理由は、当該配合量が0.1重量部未満であると、感光
性組成物の感度が低下する傾向があり、逆に40重量部
以上であると、前記保護膜上での感光性組成物の塗膜特
性、および現像液に対する溶解速度が著しく低下する傾
向があるためである。特に好ましくは、当該酸発生剤の
配合量は、通常、アルカリ可溶性樹脂100重量部に対
して2〜10重量部である。
The compounding amount of the acid generator in each of the photosensitive compositions (RA), (RB) and (RC), that is,
The compounding amount of the compound (3) in the composition (RA), the compounding amount of the compound (4) in the composition (RB), or the compounding amount of the compound (5) in the composition (RC) is preferably an alkali-soluble resin. It is at least about 0.1 part by weight or more and less than about 40 parts by weight with respect to 100 parts by weight. The reason for this is that if the amount is less than 0.1 parts by weight, the sensitivity of the photosensitive composition tends to decrease, and conversely, if it is 40 parts by weight or more, the photosensitive composition on the protective film is increased. This is because the coating film properties of the product and the dissolution rate in the developer tend to be significantly reduced. Particularly preferably, the compounding amount of the acid generator is usually 2 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the alkali-soluble resin.

【0065】一方、前記感光性組成物(RA)、(R
B)および(RC)の樹脂成分に相当するアルカリ可溶
性樹脂には、どの組成物においても同様の樹脂が使用さ
れ得る。
On the other hand, the photosensitive compositions (RA) and (R
As the alkali-soluble resin corresponding to the resin components of B) and (RC), the same resin can be used in any composition.

【0066】かかるアルカリ可溶性樹脂として、一般的
には、フェノール骨格を有する重合体が使用され得る。
例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラ
ック樹脂、キシレノールノボラック樹脂、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、アクリル酸、メタクリル酸誘導体、アクリロ
ニトリル、またはスチレン誘導体等との共重合体;イソ
プロペニルフェノールと、アクリル酸、メタクリル酸誘
導体、アクリロニトリル、またはスチレン誘導体等との
共重合体が挙げられる。より具体的には、ポリ(p-ビニ
ルフェノール)、p-イソプロペニルフェノールとアクリ
ロニトリルとの共重合体、p-イソプロペニルフェノール
とスチレンとの共重合体、p-ビニルフェノールとメチル
メタクリレートとの共重合体、p-ビニルフェノールとス
チレンとの共重合体等を挙げることができる。また、フ
ェノールを側鎖に有するポリシロキサン、同ポリシラ
ン、又はケイ素を側鎖に有するフェノールから合成され
たノボラック樹脂等のケイ素含有アルカリ可溶性重合体
を用いることもできる。
As the alkali-soluble resin, a polymer having a phenol skeleton can be generally used.
For example, phenol novolac resin, cresol novolac resin, xylenol novolac resin, vinyl phenol resin, isopropenyl phenol resin; copolymer of vinyl phenol and acrylic acid, methacrylic acid derivative, acrylonitrile, or styrene derivative; isopropenyl phenol and , Acrylic acid, methacrylic acid derivatives, acrylonitrile, styrene derivatives and the like. More specifically, poly (p-vinylphenol), a copolymer of p-isopropenylphenol and acrylonitrile, a copolymer of p-isopropenylphenol and styrene, a copolymer of p-vinylphenol and methylmethacrylate. Examples thereof include polymers and copolymers of p-vinylphenol and styrene. It is also possible to use a silicon-containing alkali-soluble polymer such as a polysiloxane having phenol as a side chain, the same polysilane, or a novolac resin synthesized from a phenol having silicon as a side chain.

【0067】特に、前記アルカリ可溶性樹脂として、微
細パターン形成のために、軟化点が約150℃以上であ
り、且つ特に電子線を露光源とする場合には平均分子量
約3000〜8000であるアルカリ可溶性樹脂が好ま
しい。これは次の理由による。即ち、レジスト材料に使
用される感光性組成物の樹脂成分の軟化点が低いと、露
光により酸発生剤から発生する酸が、露光後のベーキン
グ処理によって過度に拡散する。この酸の拡散によっ
て、露光した部分の潜像がボケを生じるため、最終的に
形成されるレジストパターン解像度が低下し問題となる
ことがある。また、酸によって分解する置換基を有する
化合物と、高分子量領域での分布を有する樹脂成分とを
含有する感光性組成物に対して、電離放射線を用いた露
光を行った場合、その露光および露光後のベーキング処
理によって架橋反応が促進され、ポジ型のレジストパタ
ーンの像質および感度が劣化する場合がある。よって、
上述したような軟化点および分子量等の条件を満たすア
ルカリ可溶性樹脂を適用することが好ましい。
In particular, as the alkali-soluble resin, an alkali-soluble resin having a softening point of about 150 ° C. or more for forming a fine pattern and having an average molecular weight of about 3,000 to 8,000 particularly when an electron beam is used as an exposure source. Resins are preferred. This is for the following reason. That is, when the softening point of the resin component of the photosensitive composition used for the resist material is low, the acid generated from the acid generator upon exposure is excessively diffused by the baking treatment after exposure. Due to the diffusion of the acid, the latent image in the exposed portion is blurred, and the resolution of the finally formed resist pattern may be lowered, which may cause a problem. Further, when a photosensitive composition containing a compound having a substituent decomposable by an acid and a resin component having a distribution in a high molecular weight region is exposed to ionizing radiation, the exposure and the exposure are performed. The subsequent baking treatment may accelerate the crosslinking reaction, which may deteriorate the image quality and sensitivity of the positive resist pattern. Therefore,
It is preferable to apply an alkali-soluble resin that satisfies the conditions such as the softening point and the molecular weight described above.

【0068】このようなアルカリ可溶性樹脂には、特に
短波長の紫外線露光用レジストとして、あるいはドライ
エッチング耐性を示すレジストとして、樹脂骨格に芳香
環を有し、且つ使用されるアルカリ現像液(通常、2.
38重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキサイド水
溶液)に対して溶解速度約0.1〜500nm/sec、軟化
点約150℃以上を有するものが好ましい。
Such an alkali-soluble resin has an aromatic ring in the resin skeleton and is used as a resist for UV exposure of a short wavelength or a resist exhibiting dry etching resistance (usually, 2.
Those having a dissolution rate of about 0.1 to 500 nm / sec and a softening point of about 150 ° C. or higher with respect to a 38 wt% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution are preferable.

【0069】以上のような軟化点、平均分子量等の条件
を満たすアルカリ可溶性樹脂として、前述したアルカリ
可溶性樹脂に類似したものが挙げられる。具体例とし
て、フェノール誘導体をホルムアルデヒドを用いて酸性
条件下で重縮合したノボラック樹脂であって、キシレノ
ール、エチルフェノール、ブチルフェノール、ハロゲン
化フェノール、ナフトール等を骨格中に含む重合体が挙
げられる。
Examples of the alkali-soluble resin satisfying the conditions such as the softening point and the average molecular weight as described above include those similar to the above-mentioned alkali-soluble resin. As a specific example, a novolak resin obtained by polycondensing a phenol derivative with formaldehyde under acidic conditions, and a polymer containing xylenol, ethylphenol, butylphenol, halogenated phenol, naphthol and the like in its skeleton can be mentioned.

【0070】この他、ビニルフェノール樹脂、メラミン
-ホルムアルデヒド樹脂、ポリ4-ヒドロキシマレイミ
ド、ポリα- メチルスチレン、4-ヒドロキシマレイミ
ド、α-メチルスチレン、ビニルフェノールと、アクリ
ル酸やメタクリル酸との共重合体、芳香環を含むビニル
系化合物とポリアクリル酸やポリメタクリル酸との共重
合体、ポリイミド前駆体(ポリアミド酸)等が挙げられ
る。これらの樹脂は、単独あるいは2種以上の混合物の
形で使用され得る。
Besides, vinylphenol resin, melamine
-Formaldehyde resin, poly 4-hydroxymaleimide, poly α-methylstyrene, 4-hydroxymaleimide, α-methylstyrene, copolymer of vinylphenol and acrylic acid or methacrylic acid, vinyl compound containing aromatic ring and poly Examples thereof include copolymers with acrylic acid and polymethacrylic acid, and polyimide precursors (polyamic acids). These resins may be used alone or in the form of a mixture of two or more kinds.

【0071】上記樹脂のうち、キシレノールを共重合組
成に有するノボラック樹脂は、レジストに高解像性を付
与するのに充分な溶解性と耐熱性とを有し、前記条件を
満たすアルカリ可溶性樹脂として特に好ましい。このよ
うなノボラック樹脂として、具体的には、2,5-キシレノ
ール、3,5-キシレノール、m-クレゾール、p-クレゾー
ル、およびo-クレゾールからなる群より選択された少な
くとも2種以上を含む共重合組成を有し、その共重合組
成においてキシレノールが少なくとも20〜60重量部
含まれている樹脂が挙げられる。特に、2,5-キシレノー
ルを含むノボラック樹脂は溶解度および耐熱性に優れ、
また3,5-キシレノールを含むノボラック樹脂は酸により
分解する置換基を有する化合物との相互作用に優れるた
め、これら二種を混合して使用することが好ましい。
Of the above resins, the novolak resin having xylenol in the copolymer composition has sufficient solubility and heat resistance to impart high resolution to the resist, and is an alkali-soluble resin satisfying the above conditions. Particularly preferred. As such a novolac resin, specifically, a novolac resin containing at least two selected from the group consisting of 2,5-xylenol, 3,5-xylenol, m-cresol, p-cresol, and o-cresol Examples of the resin include a resin having a polymerization composition and containing at least 20 to 60 parts by weight of xylenol in the copolymer composition. In particular, novolak resins containing 2,5-xylenol have excellent solubility and heat resistance,
Further, since the novolac resin containing 3,5-xylenol has an excellent interaction with a compound having a substituent decomposable by an acid, it is preferable to use a mixture of these two kinds.

【0072】更に詳述すれば、上述したような共重合組
成を有するノボラック樹脂は、前記軟化点、平均重合
度、溶解速度等の条件を満たすために、限定された組成
を有することが好ましい。例えば、前記共重合組成に2,
5-キシレノールが含まれる場合、キシレノールは20〜
60重量部、m-クレゾールは30〜80重量部、p-クレ
ゾールおよびo-クレゾールは0〜50重量部の組成範囲
をとることが好ましい。また、前記共重合組成に3,5-キ
シレノールが含まれる場合、キシレノールは20〜50
重量部、m-クレゾールは30〜80重量部、p-クレゾー
ルおよびo-クレゾールは0〜50重量部の組成範囲をと
ることが好ましい。
More specifically, the novolak resin having the above-mentioned copolymer composition preferably has a limited composition in order to satisfy the conditions such as the softening point, the average degree of polymerization and the dissolution rate. For example, in the copolymer composition 2,
If 5-xylenol is included, the amount of xylenol is 20-
It is preferable that the composition range is 60 parts by weight, m-cresol is 30 to 80 parts by weight, and p-cresol and o-cresol are 0 to 50 parts by weight. When the copolymer composition contains 3,5-xylenol, the amount of xylenol is 20 to 50.
It is preferable that the composition range is 30 to 80 parts by weight for m-cresol, and 0 to 50 parts by weight for p-cresol and o-cresol.

【0073】また、前記共重合組成を有するノボラック
樹脂は、広い分子量分布を有してもよい。しかしなが
ら、樹脂の軟化点を高めるため、樹脂中の残留モノマー
成分および 1-2核重合体成分含量はできるだけ少ないこ
とが好ましい。これは、ノボラック樹脂合成時の残留モ
ノマー除去時における減圧度の上昇、温度の上昇、また
は重合後の分別沈殿によって達成される。上記分子量分
布においては、高分子量成分は主として軟化点の上昇、
低分子量成分は解像性の向上に夫々寄与するため、重合
体に必要とされる特性に応じて、中間領域の分子量成分
を分別沈殿によって処理し、分子量分布全体の加工を行
ってもよい。
The novolak resin having the above-mentioned copolymer composition may have a broad molecular weight distribution. However, in order to increase the softening point of the resin, it is preferable that the residual monomer component and the 1-2 nucleus polymer component content in the resin are as low as possible. This is achieved by increasing the degree of vacuum during removal of residual monomers during synthesis of the novolac resin, increasing temperature, or fractional precipitation after polymerization. In the above molecular weight distribution, the high molecular weight component is mainly the increase in softening point,
Since the low molecular weight component contributes to the improvement of resolution, the molecular weight component in the intermediate region may be treated by fractional precipitation to process the entire molecular weight distribution, depending on the properties required for the polymer.

【0074】その他、前記共重合組成を有するノボラッ
ク樹脂は、その一部または全部をビニルフェノール樹脂
で置換することにより、即ち、ビニルフェノール樹脂を
混合させることにより、遠紫外線に対する透明性を向上
させることができる。当該ビニルフェノール樹脂として
は、通常のポリビニルフェノール、ポリビニルフェノー
ルの一部または全部に水素添加することによって透明
性、即ち光透過率を向上させた重合体、ポリビニルフェ
ノールの一部の水酸基をその溶解速度を抑制するために
メチル基、アセチル基、ブチルオキシカルボニル基、も
しくはピラニル基等で保護したポリビニルフェノール誘
導体、スチレン等を白金触媒で付加したスチレン化ポリ
ビニルフェノール、またはビニルフェノールとスチレン
との共重合体等が挙げられる。この場合、ノボラック樹
脂に対するビニルフェノール樹脂の添加量は、少なくと
も5重量%以上が好ましく、20〜100重量%の範囲
が特に好ましい。
In addition, the novolak resin having the above-mentioned copolymer composition is improved in transparency to far ultraviolet rays by substituting a part or all of the vinylphenol resin, that is, by mixing the vinylphenol resin. You can As the vinylphenol resin, ordinary polyvinylphenol, a polymer whose transparency is improved by hydrogenating part or all of polyvinylphenol, that is, a polymer having improved light transmittance, and a part of hydroxyl groups of polyvinylphenol are dissolved at a rate thereof. In order to suppress the formation of polyvinylphenol derivative protected with methyl group, acetyl group, butyloxycarbonyl group, pyranyl group, etc., styrenated polyvinylphenol with styrene etc. added with platinum catalyst, or copolymer of vinylphenol and styrene. Etc. In this case, the amount of the vinylphenol resin added to the novolac resin is preferably at least 5% by weight or more, and particularly preferably 20 to 100% by weight.

【0075】前記感光性組成物(RA)、(RB)およ
び(RC)の夫々で溶解抑止剤に相当する、酸により分
解する置換基を有する化合物には、どの組成物において
も同様の化合物が使用され得る。
In any of the above-mentioned photosensitive compositions (RA), (RB) and (RC), a compound having a substituent decomposable by an acid, which corresponds to a dissolution inhibitor, is the same compound in any composition. Can be used.

【0076】かかる溶解抑止剤として、好ましくは、上
述したように未露光の状態で前記アルカリ可溶性樹脂に
対する溶解抑止機能を有し、一方、酸の存在下で分解す
る置換基を有し、且つ分解後の生成物がアルカリ溶液の
作用によって−COO又は−SO3 を生じる化合物
が使用され得る。この結果、前記感光性組成物は、露
光、ベーキング、および現像処理等の一連の工程を経
て、強いアルカリ溶解性を呈するようになる。
As such a dissolution inhibitor, it preferably has a dissolution inhibiting function for the alkali-soluble resin in the unexposed state as described above, while it has a substituent capable of decomposing in the presence of an acid and decomposes. It is possible to use compounds in which the latter product yields —COO or —SO 3 by the action of an alkaline solution. As a result, the photosensitive composition exhibits strong alkali solubility after a series of steps such as exposure, baking, and development.

【0077】上述したような溶解抑止剤としては、例え
ば、下記一般式(6)で表される化合物が挙げられる。
Examples of the dissolution inhibitor described above include compounds represented by the following general formula (6).

【0078】[0078]

【化10】 但し、式中のR61、R62は同一でも異なっても良く、水
素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、シリル
基、又は1価の有機基を示す。尚、R61、R62は互いに
結合して環状になっていてもよい。Xは、>C=O又は
−SO2 −を示す。Yは、2価の有機基を示す。尚、前
記R61、R62又はYのいずれか1個以上には酸により分
解する置換基を有する。
[Chemical 10] However, R 61 and R 62 in the formula, which may be the same or different, each represents a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano group, a nitro group, a silyl group, or a monovalent organic group. Incidentally, R 61 and R 62 may be bonded to each other to form a ring. X is,> C = O or -SO 2 - shows a. Y represents a divalent organic group. It should be noted that any one or more of R 61 , R 62 and Y has a substituent that is decomposed by an acid.

【0079】前記一般式(6)のR61又はR62として導
入される1価の有機基としては、例えば、メチル、エチ
ル、プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、
t-ブチルなどの置換又は非置換のアルキル基、フェニ
ル、トリルナフチル、アントラニル、ピリジル等の置換
又は非置換の芳香族基、シクロヘキシル、ピペリジル、
ピラニル等の置換又は非置換の脂環もしくはヘテロ環基
を挙げることができる。
Examples of the monovalent organic group introduced as R 61 or R 62 in the general formula (6) include, for example, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl,
a substituted or unsubstituted alkyl group such as t-butyl, a substituted or unsubstituted aromatic group such as phenyl, tolylnaphthyl, anthranyl, pyridyl, cyclohexyl, piperidyl,
Examples thereof include a substituted or unsubstituted alicyclic or heterocyclic group such as pyranyl.

【0080】前記一般式(6)に導入される2価の有機
基Yとしては、例えば、エチレン、プロピレン、ブチレ
ン等の置換又は非置換の脂肪族基、ベンゼン、ナフタレ
ン、アントラセン、フェナントレン、ピリジン、ピペラ
ジン等の置換又は非置換の芳香族環から誘導される基、
シクロヘキサン、ピラジン、ピラン、モルホラン等の置
換又は非置換の脂肪族環もしくはヘテロ環から誘導され
る基を挙げることができる。
Examples of the divalent organic group Y introduced in the general formula (6) include substituted or unsubstituted aliphatic groups such as ethylene, propylene and butylene, benzene, naphthalene, anthracene, phenanthrene, pyridine, A group derived from a substituted or unsubstituted aromatic ring such as piperazine,
Examples thereof include groups derived from a substituted or unsubstituted aliphatic ring or hetero ring such as cyclohexane, pyrazine, pyran and morpholane.

【0081】前記一般式(6)のR61、R62又はYのい
ずれか一つ以上に導入される酸により分解する基として
は、例えばt-ブチルエステル、イソプロピルエステル、
エチルエステル、メチルエステル、ベンジルエステル等
のエステル類、テトラヒドロピラニルエーテルなどのエ
ーテル類、t-ブトキシカルボニル(t-ブチルカーボネー
ト)、メトキシカルボニル(メチルカーボネート)、エ
トキシカルボニル(エチルカーボネート)等のアルコキ
シカルボニル類、トリメチルシリルエーテル、トリエチ
ルシリルエーテル、トリフェニルシリルエーテル等のシ
リルエーテル類を挙げることができる。
Examples of the group decomposable by an acid introduced into any one or more of R 61 , R 62 or Y in the general formula (6) include, for example, t-butyl ester, isopropyl ester,
Esters such as ethyl ester, methyl ester, benzyl ester, ethers such as tetrahydropyranyl ether, alkoxycarbonyls such as t-butoxycarbonyl (t-butyl carbonate), methoxycarbonyl (methyl carbonate), ethoxycarbonyl (ethyl carbonate) And silyl ethers such as trimethylsilyl ether, triethylsilyl ether and triphenylsilyl ether.

【0082】前記一般式(6)で表される化合物として
は、下記一般式(7)〜(9)の構造を有する化合物が
より好ましい。
As the compound represented by the general formula (6), compounds having the structures of the following general formulas (7) to (9) are more preferable.

【0083】[0083]

【化11】 但し、一般式(7)〜(9)において、R71、R72、R
73は同一でも異なっても良く、水素原子、ハロゲン原
子、シアノ基、ニトロ基、シリル基、又は前述した1価
の有機基を示す。Xは、>C=O又は−SO2 −を示
す。Yは、前述した2価の有機基を示す。kは、1〜5
の整数、mは1〜4の整数、nは1〜7の整数を示す。
尚、前記R71、R72、R73又はYのいずれか1個以上に
は前述した酸により分解する置換基を有する。
[Chemical 11] However, in the general formulas (7) to (9), R 71 , R 72 , R
73 may be the same or different and represent a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano group, a nitro group, a silyl group, or the above-mentioned monovalent organic group. X is,> C = O or -SO 2 - shows a. Y represents the above-mentioned divalent organic group. k is 1 to 5
, M is an integer of 1 to 4, and n is an integer of 1 to 7.
Incidentally, any one or more of R 71 , R 72 , R 73 and Y has a substituent decomposable by the above-mentioned acid.

【0084】前記一般式(7)〜(9)の構造を有する
化合物には、具体的には、下記水酸基を含む化合物の誘
導体であって、該水酸基が前述した酸により分解する基
によってブロックされているものが使用され得る。当該
水酸基を含む化合物としては、例えば、3-ヒドロキシ-3
- メチルフタリド、アスコルビン酸、ブロモクレゾール
グリーン、ブロモクレゾールパープル、ブロモクレゾー
ルブルー、ブロモキシレノールブルー、α−クロロ−α
−ヒドロキシ−o−トルエンスルホン酸−γ−スルト
ン、クロロフェノールレッド、クレゾールフタレイン、
エオシンB、エオシンY、フルオレセイン、フルオレセ
インイソシアネート、フェノールフタレイン、フェノー
ルレッド、テトラブロモフェノールブルー、 3′,3″,
5′,5″−テトラブロモフェノールフタレイン、4,5,6,7
-テトラクロロフルオレセイン、 3′,3″,5′,5″−テ
トラヨードフェノールフタレイン、 3′,3″,5′,5″−
テトラヨードフェノールスルホンフタレイン、チモール
フタレイン、ナフトールフタレイン、チモールブルー等
が挙げられる。これらの化合物は、例えば、以下に示す
ような2価以上の基を介して2個以上結合し、二量化、
三量化された化合物であってもよい。
The compounds having the structures of the above general formulas (7) to (9) are specifically derivatives of compounds having the following hydroxyl groups, which are blocked by the above-mentioned acid-decomposable groups. What is present can be used. Examples of the compound containing a hydroxyl group include 3-hydroxy-3
-Methylphthalide, ascorbic acid, bromocresol green, bromocresol purple, bromocresol blue, bromoxylenol blue, α-chloro-α
-Hydroxy-o-toluenesulfonic acid-γ-sultone, chlorophenol red, cresolphthalein,
Eosin B, Eosin Y, fluorescein, fluorescein isocyanate, phenolphthalein, phenol red, tetrabromophenol blue, 3 ', 3 ",
5 ', 5 "-Tetrabromophenolphthalein, 4,5,6,7
-Tetrachlorofluorescein, 3 ', 3 ", 5', 5" -Tetraiodophenolphthalein, 3 ', 3 ", 5', 5"-
Examples thereof include tetraiodophenolsulfonephthalein, thymolphthalein, naphtholphthalein, thymolblue and the like. These compounds are, for example, two or more bound via a divalent or higher valent group as shown below, and dimerized,
It may be a trimerized compound.

【0085】[0085]

【化12】 前記感光性組成物(RA)、(RB)および(RC)の
夫々における、上述したような溶解抑止剤の配合量は、
好ましくは、前記アルカリ可溶性樹脂の配合量100重
量部に対して約3〜40重量部である。この理由は、前
記化合物の添加量が3重量部未満であると未露光部の溶
解度が増大するため解像度が低下する傾向があり、逆に
40重量部を超えると、レジスト残渣が生じ易くなる傾
向があるためである。
[Chemical 12] The content of the dissolution inhibitor as described above in each of the photosensitive compositions (RA), (RB) and (RC) is
Preferably, it is about 3 to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of the alkali-soluble resin. The reason for this is that if the amount of the compound added is less than 3 parts by weight, the solubility of the unexposed area increases, and the resolution tends to decrease. On the contrary, if it exceeds 40 parts by weight, resist residues tend to occur. Because there is.

【0086】尚、前記感光性組成物(RA)、(RB)
および(RC)の夫々において、樹脂成分として前述し
たような軟化点150℃以上であり、且つ平均分子量約
3000〜8000であるアルカリ可溶性樹脂が使用さ
れる場合、これら樹脂成分は化学増感タイプとして用い
る場合に好適であるため、溶解抑止剤は、上述したよう
な化合物に限定されない。即ち、未露光時には樹脂成分
のアルカリ溶解性を抑制し、酸により分解する置換基を
有し、分解後にアルカリ可溶性基を生じる化合物であれ
ば、上述した少なくとも1個の酸により分解する置換基
を有し、且つ分解後の生成物が−COO又は−SO3
を生じる化合物、例えば前記一般式(6)の化合物に
は特に限定されない。
The photosensitive compositions (RA) and (RB)
In each of (RC) and (RC), when an alkali-soluble resin having a softening point of 150 ° C. or higher and an average molecular weight of about 3,000 to 8,000 is used as the resin component, these resin components are chemically sensitized type. The dissolution inhibitors are not limited to the compounds as described above as they are suitable for use. That is, in the case of a compound that suppresses the alkali solubility of the resin component at the time of non-exposure and has a substituent that is decomposed by an acid and produces an alkali-soluble group after decomposition, at least one substituent that is decomposed by an acid is a, and the product after decomposition -COO - or -SO 3
There is no particular limitation on the compound that produces , for example, the compound of the general formula (6).

【0087】このような酸により分解する置換基を有す
る化合物には、例えば、米国特許第4,491,628
号、同第4,603,101号、特開昭63 -2782
9号等に記載の化合物、または骨格にカルボン酸基やフ
ェノール性水酸基を有する化合物であって、そのヒドロ
キシ末端の一部または全部が酸により分解可能な保護基
で置換された化合物等が使用され得る。この保護基とし
ては、例えば、t-ブチルエステル、t-ブトキシカルボニ
ル(t-ブチルカーボネート)、テトラヒドロピラニル、
シリル等が挙げられる。かかる化合物の具体例を以下に
列挙する。尚、これら化学式中、mおよびnは、重合度
または共重合体の組成(重量比率)を示す。
Examples of the compound having a substituent decomposable by such an acid include, for example, US Pat. No. 4,491,628.
No. 4,603,101, JP-A-63-2782.
No. 9 or the like, or a compound having a carboxylic acid group or a phenolic hydroxyl group in its skeleton, in which a part or all of the hydroxy terminal thereof is substituted with an acid-decomposable protecting group, or the like is used. obtain. Examples of this protecting group include t-butyl ester, t-butoxycarbonyl (t-butyl carbonate), tetrahydropyranyl,
Examples include silyl and the like. Specific examples of such compounds are listed below. In these chemical formulas, m and n represent the degree of polymerization or the composition (weight ratio) of the copolymer.

【0088】[0088]

【化13】 [Chemical 13]

【化14】 [Chemical 14]

【化15】 [Chemical 15]

【化16】 [Chemical 16]

【化17】 [Chemical 17]

【化18】 [Chemical 18]

【化19】 [Chemical 19]

【化20】 [Chemical 20]

【化21】 [Chemical 21]

【化22】 [Chemical formula 22]

【化23】 [Chemical formula 23]

【化24】 [Chemical formula 24]

【化25】 前記感光性組成物(RA)、(RB)および(RC)の
夫々において、これら溶解抑止剤が使用される場合、そ
の配合量は、好ましくは、前記アルカリ可溶性樹脂10
0重量部に対して少なくとも3重量部以上、40重量部
未満である。この理由は、当該溶解抑止剤の配合量が3
重量部未満であると感光性組成物の解像性が低下する傾
向があり、逆に40重量部以上であると感光性組成物
の、前記保護膜上での塗膜特性、および現像液に対する
溶解速度が著しく低下する傾向があるためである。特に
好ましくは、当該溶解抑止剤の配合量は、通常アルカリ
可溶性樹脂100重量部に対して10〜30重量部であ
る。尚、上記溶解抑止剤が、アルカリ可溶性の高分子化
合物である場合、前記感光性組成物における樹脂成分、
即ちアルカリ可溶性樹脂として兼用することもできる。
この場合、当該化合物の配合量は、樹脂相当分の追加が
あるため、好ましくは、固形分全体量の10〜98重量
部に設定され得る。
[Chemical 25] When these dissolution inhibitors are used in each of the photosensitive compositions (RA), (RB) and (RC), the compounding amount thereof is preferably the alkali-soluble resin 10 described above.
It is at least 3 parts by weight and less than 40 parts by weight with respect to 0 parts by weight. The reason is that the amount of the dissolution inhibitor blended is 3
If it is less than parts by weight, the resolution of the photosensitive composition tends to be lowered, and conversely if it is 40 parts by weight or more, the coating property of the photosensitive composition on the protective film and the developing solution are This is because the dissolution rate tends to decrease significantly. Particularly preferably, the content of the dissolution inhibitor is usually 10 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the alkali-soluble resin. Incidentally, when the dissolution inhibitor is an alkali-soluble polymer compound, a resin component in the photosensitive composition,
That is, it can also be used as an alkali-soluble resin.
In this case, the compounding amount of the compound may be preferably set to 10 to 98 parts by weight of the total amount of the solid content, because the resin equivalent amount is added.

【0089】しかしながら、前記感光性組成物(R
A)、(RB)および(RC)の夫々において、前記軟
化点150℃以上であり、且つ平均分子量3000〜8
000であるアルカリ可溶性樹脂が使用される場合に、
溶解抑止剤として、前記一般式(6)の化合物のような
特定の化合物を使用することによって、露光後における
アルカリ溶液に対する溶解性の変化を顕著にすることが
できる。従って、このようなアルカリ可溶性樹脂および
溶解抑止剤(酸によって分解する置換基を有する化合
物)の組合せは、本発明の方法において、前記感光性組
成物の解像性を高める上で特に好ましい。
However, the photosensitive composition (R
In each of A), (RB) and (RC), the softening point is 150 ° C. or higher and the average molecular weight is 3000 to 8
When an alkali-soluble resin of 000 is used,
By using a specific compound such as the compound of the general formula (6) as a dissolution inhibitor, the change in solubility in an alkaline solution after exposure can be made remarkable. Therefore, the combination of such an alkali-soluble resin and a dissolution inhibitor (a compound having a substituent capable of decomposing by an acid) is particularly preferable in the method of the present invention for enhancing the resolution of the photosensitive composition.

【0090】前記感光性組成物(RA)、(RB)およ
び(RC)の夫々に含まれる酸により架橋する置換基を
有する化合物には、どの組成物においても同様の化合物
が使用され得る。
As the compound having a substituent crosslinkable by an acid contained in each of the photosensitive compositions (RA), (RB) and (RC), the same compound can be used in any composition.

【0091】かかる酸により架橋する置換基を有する化
合物として、通常、アミノプラスト樹脂が使用され得
る。このアミノプラスト樹脂としては、例えば、メラミ
ン -ホルムアルデヒド樹脂、尿素 -ホルムアルデヒド樹
脂、グリコール -ホルムアルデヒド樹脂、ベンゾグアナ
ミン -ホルムアルヒド樹脂等が挙げられる。これらは、
単独または2種以上の混合物で使用され得る。入手可能
なアミノプラスト樹脂としては、例えば、Cymel、
Beetleシリーズ(アメリカンサイナミド社製)等
が知られている。
As the compound having a substituent capable of being crosslinked by such an acid, an aminoplast resin can be usually used. Examples of the aminoplast resin include melamine-formaldehyde resin, urea-formaldehyde resin, glycol-formaldehyde resin, benzoguanamine-formaldehyde resin and the like. They are,
They may be used alone or as a mixture of two or more. Available aminoplast resins include, for example, Cymel,
Beetle series (manufactured by American Cynamide) and the like are known.

【0092】前記感光性組成物(RA)、(RB)およ
び(RC)の夫々において、これらこれら酸により架橋
する置換基を有する化合物が使用される場合、その配合
量は、好ましくは、アルカリ可溶性樹脂100重量部に
対して3〜20重量部である。この理由は、当該化合物
の配合量が3重量部未満であると感度の低下を生じ、逆
に20重量部を超えるとレジスト残渣が生じやすくなる
ためである。
In each of the above-mentioned photosensitive compositions (RA), (RB) and (RC), when a compound having a substituent crosslinkable with these acids is used, its compounding amount is preferably alkali-soluble. It is 3 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the resin. The reason is that if the compounding amount of the compound is less than 3 parts by weight, the sensitivity is lowered, and conversely, if it exceeds 20 parts by weight, a resist residue is likely to be generated.

【0093】前記感光性組成物(RA)、(RB)およ
び(RC)は、夫々、上述したようなアルカリ可溶性樹
脂と、酸により分解する置換基または架橋する置換基を
有する化合物と、前記酸発生剤、即ち一般式(3)、
(4)または(5)で表される化合物とを有機溶媒に溶
解し、濾過することにより調製される。かかる有機溶媒
としては、例えばシクロヘキサノン、アセトン、メチル
エチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶
媒、メチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテ―ト、
エチルセロソルブアセテ―ト、ブチルセロソルブアセテ
―ト等のセロソルブ系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、
酢酸イソアミル、γ−ブチルラクトン等のエステル系溶
媒、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミドN−
メチルピロリドン等を挙げることができる。これら有機
溶媒は、単独で使用しても、混合物の形で使用してもよ
い。また、これらにキシレン、トルエン又はイソプロヒ
ピルアルコール等の脂肪族アルコールを適量含んでいて
もよい。
The photosensitive compositions (RA), (RB) and (RC) are each the above-mentioned alkali-soluble resin, a compound having a substituent decomposable or cross-linkable by an acid, and the above-mentioned acid. Generating agent, that is, the general formula (3),
It is prepared by dissolving the compound represented by (4) or (5) in an organic solvent and filtering. Examples of the organic solvent include ketone solvents such as cyclohexanone, acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone, methyl cellosolve, methyl cellosolve acetate,
Cellosolve solvents such as ethyl cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, ethyl acetate, butyl acetate,
Ester solvents such as isoamyl acetate, γ-butyl lactone, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide N-
Methylpyrrolidone and the like can be mentioned. These organic solvents may be used alone or in the form of a mixture. In addition, these may contain an appropriate amount of an aliphatic alcohol such as xylene, toluene or isopropylyl alcohol.

【0094】更に、前記感光性組成物(RA)、(R
B)および(RC)には、夫々、前述した3成分の他に
必要に応じて塗膜改質剤としての界面活性剤、或いは他
のポリマー、例えばエポキシ樹脂、ポリメチルメタクリ
レート、ポリメチルアクリレート、プロピレンオキシド
−エチレンオキシド共重合体、ポリスチレン、又は反射
防止剤としての染料を配合してもよい。
Further, the photosensitive compositions (RA) and (R
In B) and (RC), in addition to the above-mentioned three components, if necessary, a surfactant as a coating modifier, or another polymer such as epoxy resin, polymethylmethacrylate, polymethylacrylate, A propylene oxide-ethylene oxide copolymer, polystyrene, or a dye as an antireflection agent may be added.

【0095】本発明のパターン形成方法では、前記第2
工程後、樹脂層(レジスト層)上に特定の機能を有する
被覆層を形成し、引続き、第3工程以降の露光、ベーキ
ング、および現像処理を行うことによって、最終的に得
られるパターンの断面形状をより改善することができ
る。以下、このような被覆層の形成に関して詳述する。
In the pattern forming method of the present invention, the second
After the process, a coating layer having a specific function is formed on the resin layer (resist layer), and subsequently, the exposure, baking, and development processes in and after the third process are performed, whereby the sectional shape of the finally obtained pattern is obtained. Can be improved. Hereinafter, formation of such a coating layer will be described in detail.

【0096】本発明の方法で使用され得る化学増幅型レ
ジストは、極めて高感度であるため、プロセス雰囲気中
の酸素、水分、その他の微量成分の影響を受け易い。例
えば、S.A.MacDonald,et al.,S
PIE vol.1466,Advance in R
esist Technolgy and Proce
ssing,P2,(1991)には、雰囲気中に含ま
れる微量のジメチルアニリンが、光照射によってレジス
ト層の表面付近で発生した酸を失活させるため、当該レ
ジスト膜表面に難溶化層、即ち現像液に対して溶解速度
が著しく小さい層が生成し、この難溶化層が、露光およ
び現像処理後にレジストパターンの表面に庇状に残るこ
とが報告されている。この難溶化層は、レジストの解像
性能を低下させ、これに起因してレジストパターンに生
じた庇は、半導体基板領域のエッチング精度に悪影響を
及ぼす場合がある。
Since the chemically amplified resist that can be used in the method of the present invention has extremely high sensitivity, it is easily affected by oxygen, moisture, and other trace components in the process atmosphere. For example, S. A. MacDonald, et al. , S
PIE vol. 1466, Advance in R
eist Technology and Proce
In Ssinging, P2, (1991), a trace amount of dimethylaniline contained in the atmosphere deactivates the acid generated near the surface of the resist layer by light irradiation. It has been reported that a layer having a remarkably low dissolution rate with respect to a liquid is generated, and this poorly soluble layer remains as an eaves-like pattern on the surface of the resist pattern after exposure and development treatment. This insoluble layer deteriorates the resolution performance of the resist, and the eaves generated in the resist pattern due to this may adversely affect the etching accuracy of the semiconductor substrate region.

【0097】本発明の方法では、このようなレジスト層
表面付近における難溶化層に起因した庇の発生を低減さ
せ、断面矩形の微細パターンを得るべく、前記第2工程
終了後、感光性組成物からなる樹脂層、即ちレジスト層
上に、更に特定の機能を有する被覆層を形成し、この状
態で第3工程以降、即ち露光以降の工程を行うことが好
ましい。
In the method of the present invention, in order to reduce the generation of eaves due to the insolubilized layer near the surface of the resist layer and obtain a fine pattern having a rectangular cross section, after the completion of the second step, the photosensitive composition is prepared. It is preferable that a coating layer having a specific function is further formed on the resin layer made of, that is, a resist layer, and in this state, the third and subsequent steps, that is, the steps after the exposure are performed.

【0098】前記被覆層として、好ましくは、酸性の被
覆層が形成され得る。かかる酸性の被覆層は、実質的
に、本発明で採用される露光線の吸収がなく酸性の層で
あればよいが、その構成成分としては、例えば、(C
A)酸性の水溶性重合体、(CB)有機酸および水溶性
重合体、(CC)有機酸および酸性の水溶性重合体が好
ましい。
As the coating layer, an acidic coating layer can be preferably formed. The acidic coating layer may be an acidic layer which does not substantially absorb the exposure rays used in the present invention, and its constituent components include, for example, (C
A) acidic water-soluble polymer, (CB) organic acid and water-soluble polymer, (CC) organic acid and acidic water-soluble polymer are preferred.

【0099】前記酸性の被覆層形成の具体的なプロセス
としては、まず、酸性の水溶性重合体、有機酸および水
溶性重合体、または有機酸および酸性の水溶性重合体の
いずれかの組合せを純水に溶解させることによって得ら
れる重合体水溶液を、樹脂層(レジスト層)上に回転塗
布法やディッピング法により塗布する。続いて、約15
0℃以下、好ましくは120℃以下で乾燥することによ
って、上記構成(CA)、(CB)または(CC)にな
る酸性の被覆層を形成する。この場合、水溶液を使用し
て層形成が行われていることに起因して、化学増幅型レ
ジストの如き有機物を主成分とする樹脂層の表面が、溶
解したり、膨潤したりすることはない。
As a specific process for forming the acidic coating layer, first, an acidic water-soluble polymer, an organic acid and a water-soluble polymer, or a combination of an organic acid and an acidic water-soluble polymer is used. A polymer aqueous solution obtained by dissolving in pure water is applied on the resin layer (resist layer) by a spin coating method or a dipping method. Then, about 15
By drying at 0 ° C. or lower, preferably 120 ° C. or lower, an acidic coating layer having the above-mentioned constitution (CA), (CB) or (CC) is formed. In this case, the surface of the resin layer containing an organic substance as a main component such as a chemically amplified resist does not dissolve or swell due to the layer formation using the aqueous solution. .

【0100】前記構成(CA)または(CC)の被覆層
を形成する、酸性の水溶性重合体としては、置換基とし
てカルボキシ基またはスルホニル基を有する重合体、置
換基としてカルボキシ基またはスルホニル基を有する単
量体単位を含む共重合体が好ましい。具体例としては、
ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリスチレンスル
ホン酸、ポリマレイン酸、ポリイタコン酸、イタコン酸
-アクリル酸共重合体、イタコン酸 -メタクリル酸共重
合体、エチレン -無水マレイン酸共重合体、エチレン -
メタクリル酸重合体、メチルビニルエーテル -無水マレ
イン酸共重合体、スチレン -無水マレイン酸共重合体、
イソブチレン -無水マレイン酸共重合体、上記無水マレ
イン酸を構成単位として含む共重合体をアルコールと反
応させて部分的にエステル化させた共重合体等を挙げる
ことができる。ここで部分的なエステル化に用いられる
アルコールとしては、メチルアルコール、エチルアルコ
ール、n-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール
が挙げられる。これら酸性の水溶性重合体は、単独で使
用しても、2種以上の混合物の形で使用してもよい。
尚、例示した酸性の水溶性重合体のうち、無水マレイン
酸を含む共重合体は、被覆層の形成プロセスにおいて純
水に溶解される際、無水マレイン酸中の無水結合が開裂
してカルボン酸となり、酸性を示すようになる。
The acidic water-soluble polymer which forms the coating layer having the above-mentioned constitution (CA) or (CC) is a polymer having a carboxy group or a sulfonyl group as a substituent, and a carboxy group or a sulfonyl group as a substituent. A copolymer containing the monomer unit having is preferable. As a specific example,
Polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polystyrene sulfonic acid, polymaleic acid, polyitaconic acid, itaconic acid
-Acrylic acid copolymer, itaconic acid-methacrylic acid copolymer, ethylene-maleic anhydride copolymer, ethylene-
Methacrylic acid polymer, methyl vinyl ether-maleic anhydride copolymer, styrene-maleic anhydride copolymer,
Examples thereof include an isobutylene-maleic anhydride copolymer and a copolymer in which the above-mentioned copolymer containing maleic anhydride as a constituent unit is partially esterified by reacting with alcohol. Examples of the alcohol used for partial esterification include methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol and isopropyl alcohol. These acidic water-soluble polymers may be used alone or in the form of a mixture of two or more kinds.
Incidentally, among the acidic water-soluble polymers exemplified, the copolymer containing maleic anhydride is a carboxylic acid which is cleaved when the anhydrous bond in maleic anhydride is cleaved when dissolved in pure water in the process of forming the coating layer. And becomes acidic.

【0101】前記構成(CB)または(CC)の被覆層
を形成する有機酸としては、置換基としてカルボキシ
基、スルホニル基、または水酸基を有する化合物が好ま
しい。具体例としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸、メ
タクリル酸、ソルビン酸、シュウ酸、コハク酸、マレイ
ン酸、2-ヒドロキシ酪酸、リンゴ酸、スルホ酢酸、イセ
チオン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、ヘキサヒドロ
カルボン酸、フェノール、レジルジン、ピロガロール、
フタル酸、ピロメリット酸、サリチル酸、レソルシル
酸、スルホ安息香酸、5-スルホサリチル酸、ベンゼンス
ルホン酸、トルエンスルホン酸、ベンゼンジスルホン
酸、フェノール -2,4-ジスルホン酸、ナフタレンスルホ
ン酸等を挙げることができる。これら有機酸は、単独で
使用しても、2種以上の混合物の形で使用してもよい。
As the organic acid forming the coating layer having the above-mentioned structure (CB) or (CC), a compound having a carboxy group, a sulfonyl group or a hydroxyl group as a substituent is preferable. Specific examples include acetic acid, propionic acid, butyric acid, methacrylic acid, sorbic acid, oxalic acid, succinic acid, maleic acid, 2-hydroxybutyric acid, malic acid, sulfoacetic acid, isethionic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, hexahydrocarboxylic acid, Phenol, resirudin, pyrogallol,
Phthalic acid, pyromellitic acid, salicylic acid, resorcylic acid, sulfobenzoic acid, 5-sulfosalicylic acid, benzenesulfonic acid, toluenesulfonic acid, benzenedisulfonic acid, phenol-2,4-disulfonic acid, naphthalenesulfonic acid, etc. it can. These organic acids may be used alone or in the form of a mixture of two or more kinds.

【0102】前記構成(CB)の被覆層を形成する水溶
性重合体の具体例としては、ポリビニルアルコール、ポ
リビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、ポリエチレ
ンオキシド、プルラン、デキストラン、メチルセルロー
ス、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピル
セルロース、ポリ酢酸ビニル部分けん化物、ビニルピロ
リドンとビニルアルコールとの共重合体、スチレンとエ
チレンオキシドとの共重合体、エチレンとビニルアルコ
ールとの共重合体、ポリビニルメチルエーテル、カルボ
キシビニルポリマー等を挙げることができる。これら水
溶性重合体は、単独で使用しても、2種以上の混合物の
形で使用してもよい。
Specific examples of the water-soluble polymer which forms the coating layer having the above-mentioned constitution (CB) include polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyacrylamide, polyethylene oxide, pullulan, dextran, methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, poly Partially saponified vinyl acetate, a copolymer of vinylpyrrolidone and vinyl alcohol, a copolymer of styrene and ethylene oxide, a copolymer of ethylene and vinyl alcohol, polyvinyl methyl ether, carboxyvinyl polymer and the like can be mentioned. These water-soluble polymers may be used alone or in the form of a mixture of two or more kinds.

【0103】前記酸性の被覆層には、必要に応じて塗膜
改質剤としての界面活性剤が含有され得る。このような
界面活性剤には、非イオン活性剤が好適である。その具
体例としては、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アルキルエーテル、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、ポリオキシエチレン・ポリオキ
シプロピレン・ブロックポリマー、ソルビタン脂肪酸エ
ステル、脂肪酸アルキロールアミド、ポリオキシエチレ
ンラノリンアルコールエーテル、ポリオキシエチレンラ
ノリン脂肪酸エステル等を挙げることができる。これら
界面改質剤を含む被覆層では、後工程における重合体の
析出が防止され得る点で好ましい。
If necessary, the acidic coating layer may contain a surfactant as a coating film modifier. A nonionic surfactant is suitable for such a surfactant. Specific examples thereof include polyoxyethylene alkyl phenyl ether, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene / polyoxypropylene block polymer, sorbitan fatty acid ester, and fatty acid alkylol. Examples thereof include amide, polyoxyethylene lanolin alcohol ether, polyoxyethylene lanolin fatty acid ester and the like. The coating layer containing these interface modifiers is preferable in that precipitation of the polymer in the subsequent step can be prevented.

【0104】前記酸性の被覆層の厚みは、好ましくは、
約10〜1000nm、より好ましくは50〜500n
mの範囲である。当該被覆層の厚みを10nm未満にす
ると、前記樹脂層(レジスト層)の表面付近における難
溶化層の生成防止効果を十分に達成することが困難とな
る恐れがある。一方、被覆層の厚みが1000nmを超
えると、形成されるパターンの解像度を低下させる恐れ
がある。尚、この酸性の被覆層の厚みは、下層である樹
脂層の厚みに依存するものではなく、樹脂層表面に生じ
る難溶化層の厚みを想定して適宜決定され得る。
The thickness of the acidic coating layer is preferably
About 10 to 1000 nm, more preferably 50 to 500 n
The range is m. When the thickness of the coating layer is less than 10 nm, it may be difficult to sufficiently achieve the effect of preventing the formation of the hardly soluble layer near the surface of the resin layer (resist layer). On the other hand, if the thickness of the coating layer exceeds 1000 nm, the resolution of the formed pattern may be reduced. The thickness of the acidic coating layer does not depend on the thickness of the resin layer which is the lower layer, and can be appropriately determined by assuming the thickness of the hardly soluble layer formed on the surface of the resin layer.

【0105】尚、このような酸性の被覆層は、現像処理
工程において、特にアルカリ現像液を用いた現像処理に
よって、露光領域および未露光領域にかかわらず樹脂層
上から全て溶解除去され得る。
Incidentally, such an acidic coating layer can be completely dissolved and removed from the resin layer regardless of the exposed region and the unexposed region in the developing process step, especially by the developing process using an alkali developing solution.

【0106】また、露光およびベーキング後、現像処理
工程に先立って、前記酸性の被覆層を純水で処理するこ
とによって除去し、引続き露出した樹脂層をアルカリ水
溶液等の現像液で処理してもよい。このように、現像液
による処理前に酸性の被覆層を除去することによって、
現像液であるアルカリ水溶液のアルカリ濃度が、前記被
覆層を構成する酸性の成分の影響、例えば、酸性の水溶
性重合体および/または有機酸の影響によって変化する
ことを防止することができる。ひいては、安定して高解
像度でパターンを形成することが可能となる。
Further, after the exposure and baking, prior to the developing treatment step, the acidic coating layer is removed by treating with pure water, and the exposed resin layer is treated with a developing solution such as an alkaline aqueous solution. Good. Thus, by removing the acidic coating layer prior to treatment with the developer,
It is possible to prevent the alkali concentration of the alkaline aqueous solution, which is the developing solution, from changing due to the influence of the acidic component constituting the coating layer, for example, the influence of the acidic water-soluble polymer and / or organic acid. As a result, it becomes possible to stably form a pattern with high resolution.

【0107】本発明の方法では、前記樹脂層上に酸性の
被覆層を形成することによって、露光およびベーキング
の工程を通じて、樹脂層(レジスト層)を、その主成分
である感光性組成物中の成分間の反応を阻害するプロセ
ス雰囲気中の有害成分、特に、酸を失活させ得る成分か
ら完全に遮断することができる。その結果、樹脂層表面
での難溶化層の生成が防止され、その後の現像処理によ
って、断面矩形の微細なパターンを形成することが可能
になる。
In the method of the present invention, by forming an acidic coating layer on the resin layer, the resin layer (resist layer) is contained in the photosensitive composition as its main component through the steps of exposure and baking. It is possible to completely shield from harmful components in the process atmosphere that hinder the reaction between the components, especially components that can deactivate the acid. As a result, the formation of the hardly soluble layer on the surface of the resin layer is prevented, and a fine pattern having a rectangular cross section can be formed by the subsequent development processing.

【0108】また、前記酸性の被覆層では、その酸成分
によって、樹脂層の表面において難溶化層形成の原因と
考えられるアミン等の塩基性化合物が中和され得る。こ
うして、表面に庇のない断面矩形の微細なパターンを形
成することが可能になる。
In the acidic coating layer, the acid component can neutralize basic compounds such as amines, which are considered to be the cause of the formation of the poorly soluble layer on the surface of the resin layer. In this way, it becomes possible to form a fine pattern having a rectangular cross section without eaves on the surface.

【0109】更に、前記酸性の被覆層が酸性の水溶性重
合体および有機酸の両方を含む場合、雰囲気中の有害成
分が長時間に亘って遮断され得るため、難溶化層の形成
をより効果的に抑えることができる。
Further, when the acidic coating layer contains both the acidic water-soluble polymer and the organic acid, harmful components in the atmosphere can be blocked for a long time, so that the formation of the poorly soluble layer is more effective. Can be suppressed.

【0110】この他、本発明の方法では、前記被覆層と
して、前記樹脂層を構成する感光性組成物を実質的に溶
解しない有機溶媒に重合体を溶解し、得られた重合体溶
液を、前記樹脂層上に塗布し乾燥させて、中性の被覆層
を形成することもできる。
In addition to the above, in the method of the present invention, as the coating layer, the polymer is dissolved in an organic solvent which does not substantially dissolve the photosensitive composition constituting the resin layer, and the obtained polymer solution is It is also possible to form a neutral coating layer by coating on the resin layer and drying.

【0111】ここで用いられる重合体としては、例え
ば、ブチルゴム、イソプレンゴム、ニトリルゴム、クロ
ロプレンゴム、エチレン -プロピレンゴム、ポリ -4-メ
チルペンテン-1、ポリスチレン、ポリビニルブチラー
ル、およびこれら重合体の一部をアルキル基で置換した
アルキル変性体または共重合体等のゴム系化合物を挙げ
ることができる。これら重合体は、単独で使用しても、
2種以上の混合物の形で使用してもよい。
Examples of the polymer used here include butyl rubber, isoprene rubber, nitrile rubber, chloroprene rubber, ethylene-propylene rubber, poly-4-methylpentene-1, polystyrene, polyvinyl butyral, and one of these polymers. Examples thereof include rubber-based compounds such as an alkyl modified product or a copolymer in which a part is substituted with an alkyl group. These polymers, even when used alone,
You may use it in the form of a mixture of 2 or more types.

【0112】上記重合体を溶解する有機溶媒は、好まし
くは、感光性組成物を主成分とする樹脂層を実質的に溶
解しない芳香族炭化水素、塩素含有炭化水素および脂肪
族炭化水素から選択される。前記芳香族炭化水素として
は、例えばトルエン、キシレン、エチルベンゼン、クロ
ルベンゼンを挙げることができる。前記塩素含有炭化水
素としては、例えばメチレンクロライド、プロピレンク
ロライド、エチレンクロライド等を挙げることができ
る。前記脂肪族炭化水素としては、例えばヘキサン、シ
クロヘキサン等を挙げることができる。これらの有機溶
媒は単独で使用しても、2種以上の混合物で使用しても
よい。前記中性の被覆層は、これら有機溶媒を用いて、
パターン露光およびベーキング後、現像処理前に容易に
溶解除去され得る。
The organic solvent that dissolves the polymer is preferably selected from aromatic hydrocarbons, chlorine-containing hydrocarbons and aliphatic hydrocarbons that do not substantially dissolve the resin layer containing the photosensitive composition as a main component. It Examples of the aromatic hydrocarbon include toluene, xylene, ethylbenzene, and chlorobenzene. Examples of the chlorine-containing hydrocarbon include methylene chloride, propylene chloride, ethylene chloride and the like. Examples of the aliphatic hydrocarbons include hexane and cyclohexane. These organic solvents may be used alone or in a mixture of two or more. The neutral coating layer, using these organic solvents,
After pattern exposure and baking, it can be easily dissolved and removed before the development process.

【0113】前記中性の被覆層には、必要に応じて、塗
膜改質剤として、前記酸性の被覆層に使用したものと同
様の界面活性剤が含有され得る。
If necessary, the neutral coating layer may contain the same surfactant as that used for the acidic coating layer as a coating film modifier.

【0114】前記中性の被覆層の厚みは、前記酸性の被
覆層と同様の理由により、好ましくは、約10〜100
0nm、より好ましくは50〜500nmの範囲に設定
され得る。
The thickness of the neutral coating layer is preferably about 10 to 100 for the same reason as that of the acidic coating layer.
It may be set in the range of 0 nm, more preferably 50 to 500 nm.

【0115】本発明の方法では、前記樹脂層上に中性の
被覆層を形成した場合、前記樹脂層表面には難溶化層が
若干形成するが、パターン露光およびベーキング後に、
前記被覆層を所定の有機溶媒で溶解除去することによ
り、当該難溶化層を同時に除去することができる。ひい
ては、現像処理後に形成されるパターンにおいて、前記
難溶化層に起因する庇の発生を防止することができる。
In the method of the present invention, when a neutral coating layer is formed on the resin layer, a slightly soluble layer is formed on the surface of the resin layer, but after pattern exposure and baking,
The sparingly soluble layer can be simultaneously removed by dissolving and removing the coating layer with a predetermined organic solvent. As a result, it is possible to prevent the formation of eaves due to the poorly soluble layer in the pattern formed after the development process.

【0116】本発明の方法では、樹脂層(レジスト層)
の下層である前記保護膜と、上層である前記被覆層とを
併用することによって、極めて高解像度で、且つ急峻な
ラインおよびスペースからなるパターンが形成され得
る。
In the method of the present invention, the resin layer (resist layer)
By using the protective film as the lower layer and the coating layer as the upper layer in combination, a pattern having extremely high resolution and steep lines and spaces can be formed.

【0117】[0117]

【実施例】以下に本発明を実施例に沿って更に詳細に説
明する。尚、これら実施例は本発明の理解を容易にする
目的では記載されるものであり、本発明を特に限定する
ものではない。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples. Incidentally, these examples are described for the purpose of facilitating the understanding of the present invention, and do not particularly limit the present invention.

【0118】実施例1 クロムマスク上に、ポリアミド酸(東芝ケミカル社製:
ケミタイトCT4002T)をスピンコートした後、こ
れを250℃で5分間加熱することによって、ポリアミ
ド酸をイミド化して、ポリイミド樹脂からなる保護膜を
形成した。この保護膜の厚みは約0.05〜0.1μm
であった。
Example 1 Polyamide acid (manufactured by Toshiba Chemical Co .:
Chemitite CT4002T) was spin-coated and then heated at 250 ° C. for 5 minutes to imidize the polyamic acid to form a protective film made of a polyimide resin. The thickness of this protective film is about 0.05 to 0.1 μm.
Met.

【0119】次に、この保護膜上に化学増幅型レジスト
の溶液を塗布して、レジスト層を形成した。尚、このレ
ジストは、側鎖の一部をtert- ブトキシメチル化したポ
リビニルフェノール100重量部に、溶解抑止剤として
tert- ブトキシ化クレゾールフタレイン17重量部およ
び酸発生剤としてビス(フェニルスルホニル)メタン7
重量部を配合した感光性組成物である。即ち、放射線、
X線または高エネルギー電子線等を照射することによっ
て、酸発生剤より酸が発生し、この酸が溶解抑止剤を分
解するポジ型のレジストである。
Next, a chemically amplified resist solution was applied on the protective film to form a resist layer. This resist was used as a dissolution inhibitor in 100 parts by weight of polyvinylphenol in which a part of the side chain was tert-butoxymethylated.
17 parts by weight of tert-butoxylated cresolphthalein and 7 bis (phenylsulfonyl) methane as an acid generator
It is a photosensitive composition containing parts by weight. That is, radiation,
It is a positive resist in which an acid is generated from an acid generator upon irradiation with X-rays or high-energy electron beams, and the acid decomposes the dissolution inhibitor.

【0120】次いで、このレジスト層上に空気中からの
失活物質を防ぐために、メチルビニルエステルおよび無
水マレイン酸の共重合体を主成分とする、厚み0.1〜
0.2μm の被覆層を形成した。続いて、前記レジスト
層に被覆層を介してビーム径0.5μmの高エネルギー
電子線を5μC/cm2 の条件で走査することによって
パターンを描画した。
Then, in order to prevent a deactivating substance from the air on this resist layer, a copolymer containing methyl vinyl ester and maleic anhydride as a main component and having a thickness of 0.1 to
A 0.2 μm coating layer was formed. Subsequently, a pattern was drawn by scanning the resist layer with a high-energy electron beam having a beam diameter of 0.5 μm through the coating layer under the condition of 5 μC / cm 2 .

【0121】次に、露光後のレジスト層に対し、100
℃で2分間のベーキングを行なった後、テトラメチルア
ンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液(濃度1.
90%または1.67%)を用いて現像処理を行い、前
記レジスト層のうち露光された領域のみを現像液に溶解
させて除去して、レジストパターンを形成した。
Next, the exposed resist layer is set to 100
After baking at 2 ° C. for 2 minutes, an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) (concentration: 1.
90% or 1.67%), and a resist pattern was formed by removing only the exposed region of the resist layer by dissolving it in a developing solution.

【0122】こうして形成されたレジストパターンにつ
いて、そのラインおよびスペースの断面形状を図2に模
式的に示す。同図において、基板(クロムマスク)21
上に保護膜22を介して形成されたレジストパターン2
3の断面では、上述した図1に示す従来の方法で形成さ
れたパターンに比べて裾引きが著しく低減され、矩形が
保たれており、微細なラインおよびスペースが正確に解
像されていた。また、コンタクトホール加工用のパター
ンの形状としても、矩形性が大幅に向上していた。
With respect to the resist pattern thus formed, the sectional shapes of the lines and spaces are schematically shown in FIG. In the figure, a substrate (chrome mask) 21
Resist pattern 2 formed on top of which a protective film 22 is provided
In the cross section of No. 3, as compared with the pattern formed by the conventional method shown in FIG. In addition, the rectangularity of the pattern for processing the contact hole was significantly improved.

【0123】実施例2 クロムマスク上に、ビスフェノールF型エポキシ樹脂
(油化シェルエポキシ社製:エピコート807)と、フ
ェノール系硬化剤(大日本インキ社製:VH−417
0)と、硬化用触媒としてトリフェニルフォスフィンと
を含有した樹脂組成物をスピンコートした後、これを1
75℃で30秒間の加熱することによって硬化させ、エ
ポキシ樹脂からなる保護膜を形成した。この保護膜の厚
みは約0.05〜0.1μmであった。
Example 2 On a chromium mask, a bisphenol F type epoxy resin (Okaka Shell Epoxy Co., Ltd .: Epicoat 807) and a phenol type curing agent (Dainippon Ink and Co .: VH-417) were used.
0) and triphenylphosphine as a curing catalyst are spin-coated, and then 1
It was cured by heating at 75 ° C. for 30 seconds to form a protective film made of an epoxy resin. The thickness of this protective film was about 0.05 to 0.1 μm.

【0124】次に、この保護膜上に上記実施例1と同様
の化学増幅型レジストを塗布して、レジスト層を形成
し、更にこのレジスト層上に空気中からの失活物質を防
ぐために、同様の被覆層を形成した。続いて、前記レジ
スト層に被覆層を介してビーム径0.5μmの高エネル
ギー電子線を5μC/cm2 の条件で走査することによ
ってパターンを描画した。
Next, the same chemically amplified resist as in Example 1 was applied on this protective film to form a resist layer, and in order to prevent the deactivating substance from the air on the resist layer, A similar coating layer was formed. Subsequently, a pattern was drawn by scanning the resist layer with a high-energy electron beam having a beam diameter of 0.5 μm through the coating layer under the condition of 5 μC / cm 2 .

【0125】次に、露光後のレジスト層に対し、110
℃で1分間のベーキングを行った後、TMAH水溶液
(濃度1.90%)を用いて現像処理を行い、前記レジ
スト層のうち露光された領域のみを現像液に溶解させて
除去して、レジストパターンを形成した。
Next, with respect to the resist layer after exposure, 110
After baking at 0 ° C. for 1 minute, a developing treatment is performed using a TMAH aqueous solution (concentration: 1.90%), and only the exposed region of the resist layer is dissolved and removed in the developing solution to form a resist. A pattern was formed.

【0126】こうして形成されたレジストパターンで
は、裾引きが著しく低減されており、微細なラインおよ
びスペースが正確に解像されていた。
In the resist pattern thus formed, the skirting was remarkably reduced, and fine lines and spaces were accurately resolved.

【0127】実施例3 クロムマスク上に、ポリ(トリフルオロエチル -α- ク
ロロアクリレート)(商品名EBR−9:東レ社製)の
溶液をスピンコートした。これを90℃で5分間加熱
し、更に180℃で30分間加熱し、溶媒を完全に除去
することによって硬化させ、ポリ(トリフルオロエチル
-α- クロロアクリレート)からなる保護膜を形成し
た。この保護膜の厚みは約0.05〜0.2μmであっ
た。尚、このEBR−9の溶媒は、下記レジストに用い
た溶媒と同じ(エチルセロソルブアセテート)ではある
が、上述した高温での加熱処理によってミキシングを防
止することができる。
Example 3 A solution of poly (trifluoroethyl-α-chloroacrylate) (trade name EBR-9: manufactured by Toray Industries, Inc.) was spin-coated on a chromium mask. This was heated at 90 ° C. for 5 minutes and then at 180 ° C. for 30 minutes to cure by complete removal of the solvent to give poly (trifluoroethyl).
A protective film made of -α-chloroacrylate) was formed. The thickness of this protective film was about 0.05 to 0.2 μm. The solvent of this EBR-9 is the same as the solvent used for the resist below (ethyl cellosolve acetate), but mixing can be prevented by the heat treatment at the above-mentioned high temperature.

【0128】次に、この保護膜上に上記実施例1と同様
の化学増幅型レジストを塗布して、レジスト層を形成
し、更にこのレジスト層上に空気中からの失活物質を防
ぐために、同様の被覆層を形成した。続いて、前記レジ
スト層に被覆層を介してビーム径0.5μmの高エネル
ギー電子線を5μC/cm2 の条件で走査することによ
ってパターンを描画した。
Next, the same chemically amplified resist as in Example 1 was applied onto this protective film to form a resist layer, and in order to prevent the deactivating substance from the air on the resist layer, A similar coating layer was formed. Subsequently, a pattern was drawn by scanning the resist layer with a high-energy electron beam having a beam diameter of 0.5 μm through the coating layer under the condition of 5 μC / cm 2 .

【0129】次に、露光後のレジスト層に対し、110
℃で1分間のベーキングを行った後、TMAH水溶液
(濃度1.90%または1.67%)を用いて現像処理
を行い、前記レジスト層のうち露光された領域のみを現
像液に溶解させて除去して、レジストパターンを形成し
た。
Next, with respect to the resist layer after exposure, 110
After baking at 0 ° C. for 1 minute, a developing treatment is performed using an aqueous TMAH solution (concentration 1.90% or 1.67%) to dissolve only the exposed region of the resist layer in the developing solution. After removal, a resist pattern was formed.

【0130】こうして形成されたレジストパターンで
は、裾引きが著しく低減されており、微細なラインおよ
びスペースが正確に解像されていた。
In the resist pattern thus formed, the bottoming was remarkably reduced, and fine lines and spaces were accurately resolved.

【0131】続いて、上記レジストパターンが形成され
たクロムマスク基板を酸素アッシャーに80秒間晒すこ
とによって、パターンのスペース部分に相当する下層の
ポリ(トリフルオロエチル -α- クロロアクリレート)
からなる保護膜が容易に除去された。続いて、このレジ
ストパターンをエッチングマスクとして、基板のクロム
層のエッチング処理を行うことによって、微細なパター
ンを寸法精度良く転写することができた。
Subsequently, the chromium mask substrate on which the resist pattern is formed is exposed to an oxygen asher for 80 seconds so that the lower poly (trifluoroethyl-α-chloroacrylate) corresponding to the space portion of the pattern is formed.
The protective film consisting of was easily removed. Then, by using this resist pattern as an etching mask, the chromium layer of the substrate was subjected to etching treatment, whereby a fine pattern could be transferred with high dimensional accuracy.

【0132】[0132]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
形成されるレジストパターンの形状が改善され、特に化
学増幅型レジストを使用した場合に形成されるパターン
の裾引きや喰われが低減され、解像性が大幅に向上す
る。よって、本発明は、電子部品の超微細加工に有効で
あり、その工業的価値は極めて大きい。
As described in detail above, according to the present invention,
The shape of the formed resist pattern is improved, and in particular, when the chemically amplified resist is used, the tailing and erosion of the formed pattern are reduced, and the resolution is significantly improved. Therefore, the present invention is effective for ultra-fine processing of electronic parts, and its industrial value is extremely large.

【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方法の一例を各工程
に沿って示す断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing an example of a pattern forming method according to the present invention along each step.

【図2】本発明の方法によって形成されたレジストパタ
ーンの形状を示す断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the shape of a resist pattern formed by the method of the present invention.

【図3】従来の方法により、ポジ型レジストを使用して
形成されたパターンの形状を示す断面図。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a shape of a pattern formed using a positive resist by a conventional method.

【図4】従来の方法により、ネガ型レジストを使用して
形成されたパターンの形状を示す断面図。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the shape of a pattern formed using a negative resist by a conventional method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,21,31,41…基板、12,22…保護膜、
13…レジスト層、14…露光領域、15…露光、16
…潜像、17,23,32,42…レジストパターン
11, 21, 31, 41 ... Substrate, 12, 22 ... Protective film,
13 ... Resist layer, 14 ... Exposure region, 15 ... Exposure, 16
... latent image, 17, 23, 32, 42 ... resist pattern

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 城内 貴士 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝多摩川工場内 (72)発明者 後河内 透 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 斎藤 聡 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 仁木 博一 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 多田 宰 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Takashi Jōnai, 1 Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Toshiba Corporation Tamagawa factory (72) Inventor Toru Gokawachi Komukai-Toshiba, Kawasaki-shi, Kanagawa Town No. 1 Incorporated company Toshiba Research & Development Center (72) Inventor Satoshi Saito No. 1 Komukai Toshiba Town, Kouki-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Incorporated Toshiba Research & Development Center (72) Inventor Hirokazu Niki Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Komukai-Toshiba-cho, No. 1 Inside the Toshiba Research and Development Center, Ltd. (72) Inventor Sai Tada Komukai-Toshi-cho, No. 1 Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Toshiba Research and Development Center

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に基板からの汚染物質の拡散を抑
制し得る保護膜を形成する工程と、 前記保護膜上に、酸によって分解または架橋する置換基
を有する化合物および露光によって酸を発生する化合物
を含有する感光性組成物を主成分とした樹脂層を形成す
る工程と、 前記樹脂層をパターン露光する工程と、 前記露光後の樹脂層を所定の温度でベーキングする工程
と、 ベーキング後の樹脂層を現像処理し、該樹脂層の露光さ
れた領域を選択的に除去または残存させる工程とを具備
するパターン形成方法。
1. A step of forming a protective film on a substrate capable of suppressing diffusion of contaminants from the substrate, a compound having a substituent decomposable or crosslinked by an acid on the protective film, and an acid generated by exposure. Forming a resin layer containing a photosensitive composition containing a compound as a main component, pattern exposing the resin layer, baking the resin layer after the exposure at a predetermined temperature, and after baking Developing the resin layer, and selectively removing or leaving the exposed region of the resin layer.
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Cited By (6)

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