JPH07295220A - フォトレジスト組成物 - Google Patents
フォトレジスト組成物Info
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- JPH07295220A JPH07295220A JP6115531A JP11553194A JPH07295220A JP H07295220 A JPH07295220 A JP H07295220A JP 6115531 A JP6115531 A JP 6115531A JP 11553194 A JP11553194 A JP 11553194A JP H07295220 A JPH07295220 A JP H07295220A
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- Japan
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- polyvinylphenol
- partially
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- photoresist composition
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Abstract
光源として用いる露光領域において、感度及び解像度等
の諸性能に優れたネガ型及びポジ型フォトレジスト組成
物を提供する。 【構成】 (A) 部分的にアルキルエーテル化されたポリ
ビニルフェノール及び部分的にアルキルエーテル化され
た水素添加ポリビニルフェノールからなる群から選択さ
れる少なくとも1種を含有するアルカリ可溶性樹脂、
(B) N−ヒドロキシイミド化合物のスルホン酸エステル
の少なくとも1種を含有する光酸発生剤並びに(C) 架橋
剤を含むネガ型フォトレジスト組成物、さらに、上記
(A) のアルカリ可溶性樹脂、上記(B) の光酸発生剤並び
に(D) 溶解阻止剤を含むポジ型フォトレジスト組成物。
Description
ーザー等を含む)リソグラフィー等に適したフォトレジ
スト組成物に関する。
ミクロンのパターン形成が要求されている。特に、エキ
シマーレーザーリソグラフィーは、64及び256M DRAM の
製造を可能とならしめ、注目されている。このような光
源の変更に伴い、レジストには従来の耐熱性、残膜率、
プロファイル等の諸性能に加えて新たに次のような性能
が要求される。 イ) 上記光源に対し、高感度であること。 ロ) 高解像度であること。 このような事情に鑑み、酸触媒と化学増幅効果を利用し
た所謂、化学増幅型レジストが提案されている。このレ
ジストの作用は光照射することにより、光酸発生剤から
発生した酸を触媒とする反応によって、露光部と非露光
部の現像液に対する溶解性を変化させるものであり、こ
れによってポジ型またはネガ型のフォトレジストが得ら
れる。
来、ポリビニルフェノールが多く用いられてきた。しか
しながら、ポリビニルフェノールではアルカリ現像液へ
の溶解度が高すぎるので、感度や解像度が不十分である
という問題点があった。
率、塗布性及びプロファイル等の諸性能を維持したま
ま、感度及び解像度にも優れた化学増幅ネガ型及び化学
増幅ポジ型フォトレジスト組成物を提供する。
アルキルエーテル化されたポリビニルフェノール(以
下、樹脂A1という)及び部分的にアルキルエーテル化さ
れた水素添加ポリビニルフェノール(以下、樹脂A2とい
う)からなる群から選択される少なくとも1種を含有す
るアルカリ可溶性樹脂、(B) N−ヒドロキシイミド化合
物のスルホン酸エステルの少なくとも1種を含有する光
酸発生剤並びに(C) 架橋剤を含むことを特徴とするネガ
型フォトレジスト組成物であり、さらに、上記(A) のア
ルカリ可溶性樹脂、上記(B) の光酸発生剤並びに(D) 溶
解阻止剤を含むことを特徴とするポジ型フォトレジスト
組成物である。
エステルとしては、例えば一般式(I)
ーレン、アルキレンもしくはアルケニレン基を表わし、
R2 は置換されていてもよいアルキルもしくはアリール
基を表わす。)で示されるエステル等が挙げられる。
環または2環のものが挙げられ、好ましくはフェニレン
もしくはナフチレン等が挙げられる。アリーレン基の好
ましい置換基としてはハロゲン原子、ニトロ基もしくは
アセチルアミノ基等が挙げられる。同じくアルキレン基
としては直鎖または分岐状のものが挙げられ、好ましく
は炭素数1〜6のものが挙げられる。特に好ましくはエ
チレンもしくはプロピレン基等が挙げられる。アルキレ
ン基の好ましい置換基としてはハロゲン原子、低級アル
コキシ基もしくは単環のアリール基等が挙げられる。同
じくアルケニレン基としては炭素数2〜6のものが挙げ
られ、好ましくはビニリデン基等が挙げられる。アルケ
ニレン基の好ましい置換基としては単環のアリール基等
が挙げられる。
鎖、分岐または環状のものが挙げられ、好ましくは直鎖
状の炭素数1〜8のものが挙げられる。アルキル基の好
ましい置換基としては低級アルコキシ基等が挙げられ
る。同じくアリール基としては単環または2環のものが
挙げられ、好ましくは単環のものが挙げられる。好適な
一般式(I)で示されるエステルとしては、一般式(I
I)
ーレン、アルキレンもしくはアルケニレン基を表わし、
R2'は置換されていてもよいアルキルもしくはアリール
基を表わすが、R2'が置換基を有するアルキルもしくは
アリール基である場合には該置換基がフッ素であること
はない。)で示されるものが挙げられる。N−ヒドロキ
シイミド化合物のスルホン酸エステルの具体例として
は、
ばG.F. Jaubert著, Ber.,28, 360(1895)、D.E. Ames
ら著、J.Chem. Soc., 3518 (1955) 又は M.A. Stolberg
ら著,J. Amer. Chem. Soc., 79 2615 (1957)等に記載の
方法により製造される一般式(III )
る。)で示される環状N−ヒドロキシイミド化合物と、
式R2 −SO2 Cl(式中、R 2 は前記と同じ意味を有
する。)で示されるスルホン酸クロリドとを、塩基性条
件下に、例えば、L.Bauer ら著, J. Org. Chem.,24, 12
93 (1959) 等に記載の方法に従い製造することができ
る。
で、または2種以上混合して用いられる。
化されたポリ(p−ビニルフェノール)であって、且つ
アルキルエーテル化率が10〜35モル%であるものが好ま
しく、又、樹脂A2としてはアルキルエーテル化率が5〜
30モル%であるものが好ましい。樹脂A1及び樹脂A2の混
合割合は適宜設定される。さらに、前記樹脂A1及び樹脂
A2以外のアルカリ可溶性樹脂としては、例えば、ビニル
フェノール樹脂、イソプロペニルフェノール樹脂、ビニ
ルフェノールとスチレンとの共重合体(共重合体中のビ
ニルフェノールの割合は50モル%以上が好ましい)、イ
ソプロペニルフェノールとスチレンとの共重合体(共重
合体中のイソプロペニルフェノールの割合は50モル%以
上が好ましい)、部分的にt−ブトキシカルボニルオキ
シ化されたポリビニルフェノール、或いは水素添加ポリ
ビニルフェノール等が挙げられる。これらのアルカリ可
溶性樹脂の樹脂A1及び/又は樹脂A2に対する混合割合
は、本発明の効果を損なわない範囲において適宜設定さ
れる。
のものが挙げられ、好ましくは炭素数1〜4のものが挙
げられる。特に好ましくはメチルエーテルもしくはエチ
ルエーテルが挙げられる。特に好ましいアルキルエーテ
ル化率は、前記樹脂A1では15〜22モル%であり、前記樹
脂A2では8〜20モル%である。
化アルキルとを、例えばG.N.Vyasら著、Org.Syntheses
Coll. Vol.IV,836(1963)等に記載の方法で反応させるこ
とにより製造することができる。又、樹脂A2は例えば水
素添加ポリビニルフェノールとハロゲン化アルキルと
を、上記のG.N.Vyasらの方法により製造することができ
る。水素添加ポリビニルフェノールはポリビニルフェノ
ールを常法に従って水素添加することにより製造するこ
とができる。
C法により求めたポリスチレン換算重量平均分子量が10
00〜10000 のものが、好ましくは1500〜8000のものが、
特に好ましくは2000〜5000のものが、各々挙げられる。
号に記載のメチロール基もしくはメチロールエーテル基
を含むものが挙げられる。好ましくは、例えば
チロールエーテル基を含む架橋剤は単独で、或いは2種
以上混合して用いられる。
771 号に記載のt−ブトキシカルボニルオキシ基で置換
されたベンゼン環を有する化合物、及び特願平4−9077
0 号に記載の炭酸エステル環状化合物等が挙げられる。
好ましくは、例えば
独で、或いは2種以上混合して用いられる。
しい組成比はアルカリ可溶性樹脂50〜95重量%、架
橋剤1〜30重量%、光酸発生剤1〜20重量%であ
る。また、ポジ型フォトレジスト組成物における好まし
い組成比はアルカリ可溶性樹脂20〜90重量%、溶解
阻止剤5〜50重量%、光酸発生剤0.1〜20重量%で
ある。ネガ型またはポジ型フォトレジスト組成物いずれ
においても、必要に応じて、増感剤、染料、接着性改良
剤等の当該技術分野で慣用されている各種の添加物を加
えてもよい。
はポジ型フォトレジスト組成物を全混合物中、10〜5
0重量%の割合になるように、溶剤に混合して調製され
る。この場合に用いる溶剤としては、例えばエチルセロ
ソルブアセテート、メチルセロソルブアセテート、エチ
ルセロソルブ、メチルセロソルブ、プロピレングリコー
ルモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコー
ルモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコー
ルモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチ
ルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、
乳酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸エチル、2−ヘプ
タノン、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン又
はキシレン等があげられる。上記溶剤は、単独で又は2
種類以上併用して用いられる。
ト組成物は耐熱性、残膜率、塗布性及びプロファイル等
の諸性能に優れているばかりでなく、遠紫外線(エキシ
マーレーザーを含む)光源における露光領域において高
感度及び高解像度を有している。特に、アルカリ可溶性
樹脂が樹脂A2である場合には、微小な現像残さ(スカ
ム)も無い。従って、上記光源によるリソグラフィーに
おいて解像度及びコントラストを著しく向上でき、高精
度の微細なフォトレジストパターンを形成することがで
きる。
るが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるも
のではない。尚、実施例中、特に記載の無い場合は部数
は重量部を示す。
製);重量平均分子量4150〕10.0g をアセトン中に溶解
後、炭酸カリウム12.0g 及び沃化エチル3.38g を加えて
6時間加熱還流した。反応混合物を水600ml 及び酢酸エ
チル350ml の混合液中に注ぎ、塩酸を添加して酸性にし
た後、震盪、抽出した。洗液が中性を示すまで有機層を
洗浄後、溶媒を減圧下に留去した。残さを25mlのメタノ
ールに溶解後、水1.3Lに注いだ。沈澱物を濾過、乾燥し
て部分的にエチルエーテル化されたポリビニルフェノー
ル(エチルエーテル化率18.8%)を得た。
変える以外は参考例1と同様にして、エチルエーテル化
率がそれぞれ20.3%、21.8%及び16.7%の部分的にエチ
ルエーテル化されたポリビニルフェノールを得た。
ニルフェノール13.5部、ヘキサメチロールメラミンヘキ
サメチルエーテル(架橋剤)1.0 部及びN−ヒドロキシ
スクシンイミドメタンスルホン酸エステル(光酸発生
剤)1.0 部をジエチレングリコールジメチルエーテル48
部に溶解した。この溶液を孔径0.1 μmのテフロン製フ
ィルターで濾過してレジスト液を調製した。これを常法
により洗浄したシリコンウエハーにスピンコーターを用
いて0.7 μm厚に塗布した。次いでシリコンウエハーを
ホットプレート上で100 ℃・1分プリベークした。次
に、プリベーク後の塗膜をパターンを有するクロムマス
クを通して、248 nmの露光波長を有するKrFエキシマ
ーレーザーステッパー(ニコン社製、NSR-1755 EX8A
NA=0.45)を用いて露光を行った。露光後、ウエハーを
ホットプレート上で100 ℃・1分加熱し、露光部の架橋
反応を行った。これをテトラメチルアンモニウムハイド
ロオキサイドの2.38重量%水溶液で現像してネガ型パタ
ーンを得た。形成されたパターンを電子顕微鏡で観察し
た結果、42mJ/cm2 (248 nm)の露光量で0.25μmの
微細パターンをプロファイル良く解像し、且つ、非露光
部のウエハー上にスカムが無かった。
ルエーテル化されたポリビニルフェノールを用いる以外
は、実施例1と同様にしてネガ型パターンを得た。形成
されたパターンを電子顕微鏡で観察した結果、25mJ/
cm2 (248 nm)の露光量で0.25μmの微細パターンを解
像することが判明した。
ルエーテル化されたポリビニルフェノールを用いる以外
は、実施例1と同様にしてネガ型パターンを得た。形成
されたパターンを電子顕微鏡で観察した結果、20mJ/
cm2 (248 nm)の露光量で0.25μmの微細パターンを解
像することが判明した。
ルエーテル化されたポリビニルフェノールを用いる以外
は、実施例1と同様にしてネガ型パターンを得た。形成
されたパターンを電子顕微鏡で観察した結果、29mJ/
cm2 (248 nm)の露光量で0.25μmの微細パターンを解
像することが判明した。
ルエーテル化されたポリビニルフェノール8.1 部及びビ
ニルフェノールとスチレンとの共重合体〔リンカーCST-
70(丸善石油化学製);重量平均分子量1720、ビニルフ
ェノールとスチレンとのモル比=70:30〕5.4 部の混合
物を用いる以外は、実施例1と同様にしてネガ型パター
ンを得た。形成されたパターンを電子顕微鏡で観察した
結果、27mJ/cm2 (248 nm)の露光量で0.25μmの微
細パターンを解像することが判明した。
を用いる以外は、実施例1と同様にしてレジスト液を調
製した。これを常法により洗浄したシリコンウエハーに
スピンコーターを用いて0.7 μm厚に塗布した。次いで
シリコンウエハーをオーブン中、100 ℃・1分プリベー
クした。次に、プリベーク後の塗膜をパターンを有する
クロムマスクを通して、248 nmの露光波長を有するKr
Fエキシマーレーザーステッパー(ニコン社製、NSR-17
55 EX8A NA=0.45)を用いて露光を行った。露光後、
ウエハーをホットプレート上で105 ℃・1分加熱し、露
光部の架橋反応を行った。これをテトラメチルアンモニ
ウムハイドロオキサイドの2.0 重量%水溶液で現像して
ネガ型パターンを得た。形成されたパターンを電子顕微
鏡で観察した結果、50mJ/cm2 (248 nm)の露光量で
0.35μmのパターンしか解像することができなかった。
(丸善石油化学製);重量平均分子量5400〕10.0g をア
セトン中に溶解後、炭酸カリウム12.0g 及び沃化エチル
1.95g を加えて6時間加熱還流した。反応混合物を濾過
後、濾液をpH3の酢酸水溶液2000mlに注ぎ、沈澱した樹
脂を濾取後、乾燥した。乾燥後の樹脂を20%濃度になる
ようにアセトンに溶解し、このアセトン溶液とヘキサン
とを混合(重量比で2:1)して室温で1時間攪拌後、
放置した。アセトン層を分取後、イオン交換水2000mlに
注ぎ、沈澱した樹脂を濾取後、乾燥して部分的にエチル
エーテル化された水素添加ポリビニルフェノール(エチ
ルエーテル化率15%)を得た。
して部分的にエチルエーテル化された水素添加ポリビニ
ルフェノール(エチルエーテル化率12%)を得た。
加ポリビニルフェノール13.5部、ヘキサメチロールメラ
ミンヘキサメチルエーテル(架橋剤)1.0 部及びN−ヒ
ドロキシスクシンイミドメタンスルホン酸エステル(光
酸発生剤)1.0部をジエチレングリコールジメチルエー
テル48部に溶解した。この溶液を孔径0.1 μmのテフロ
ン製フィルターで濾過してレジスト液を調製した。これ
を常法により洗浄したシリコンウエハーにスピンコータ
ーを用いて0.7 μm厚に塗布した。次いでシリコンウエ
ハーをホットプレート上、100 ℃・1分プリベークし
た。次に、プリベーク後の塗膜をパターンを有するクロ
ムマスクを通して、248 nmの露光波長を有するKrFエ
キシマーレーザーステッパー(ニコン社製、NSR-1755
EX8A NA=0.45)を用いて露光を行った。露光後、ウエ
ハーをホットプレート上で100 ℃・1分加熱し、露光部
の架橋反応を行った。これをテトラメチルアンモニウム
ハイドロオキサイドの2.38重量%水溶液で現像してネガ
型パターンを得た。形成されたパターンを電子顕微鏡で
観察した結果、25mJ/cm2 (248 nm)の露光量で0.25
μmの微細パターンをプロファイル良く解像し、且つ、
非露光部のウエハー上にスカムが無かった。
加ポリビニルフェノール6.75部、部分的にエチルエーテ
ル化されたポリビニルフェノール(エチルエーテル化率
22%)6.75部、ヘキサメチロールメラミンヘキサメチル
エーテル1.0 部及びN−ヒドロキシスクシンイミドエタ
ンスルホン酸エステル0.75部をプロピレングリコールモ
ノメチルエーテルアセテート60部に溶解した。以後、露
光後のウエハーの加熱温度を110 ℃に変える以外は実施
例6と同様にしてネガ型パターンを得た。形成されたパ
ターンを電子顕微鏡で観察した結果、13mJ/cm2 (24
8nm)の露光量で0.25μmの微細パターンをプロファイ
ル良く解像し、且つ、非露光部のウエハー上にスカムが
無かった。
加ポリビニルフェノール10.8部、部分的にエチルエーテ
ル化されたポリビニルフェノール(エチルエーテル化率
22%)2.7 部、ヘキサメチロールメラミンヘキサメチル
エーテル1.0 部及びN−ヒドロキシスクシンイミドエタ
ンスルホン酸エステル0.75部をプロピレングリコールモ
ノメチルエーテルアセテート60部に溶解した。以後、実
施例7と同様にしてネガ型パターンを得た。形成された
パターンを電子顕微鏡で観察した結果、20mJ/cm
2 (248 nm)の露光量で0.25μmの微細パターンをプロ
ファイル良く解像し、且つ、非露光部のウエハー上にス
カムが無かった。
ニルフェノール9.45部、部分的にt−ブトキシカルボニ
ルオキシ化されたポリビニルフェノール(遊離水酸基72
モル%)4.05部、前記式(Z) で示される溶解阻止剤1.62
部及びN−ヒドロキシスクシンイミドプロパンスルホン
酸エステル(光酸発生剤)2.0 部をジエチレングリコー
ルジメチルエーテル50部に溶解した。この溶液を孔径0.
1 μmのテフロン製フィルターで濾過してレジスト液を
調製した。これを常法により洗浄したシリコンウエハー
にスピンコーターを用いて0.7 μm厚に塗布した。次い
でシリコンウエハーをホットプレート上で100 ℃・1分
プリベークした。次に、プリベーク後の塗膜をパターン
を有するクロムマスクを通して、248 nmの露光波長を有
するKrFエキシマーレーザーステッパー(ニコン社
製、NSR-1755 EX8A NA=0.45)を用いて露光を行っ
た。露光後、ウエハーをホットプレート上で80℃・90秒
加熱し、露光部の脱保護基反応を行った。これをテトラ
メチルアンモニウムハイドロオキサイドの2.38重量%水
溶液で現像してポジ型パターンを得た。形成されたパタ
ーンを電子顕微鏡で観察した結果、136 mJ/cm2 (24
8 nm)の露光量で0.25μmの微細パターンをプロファイ
ル良く解像し、且つ、露光部のウエハー上にスカムが無
かった。尚、部分的にt−ブトキシカルボニルオキシ化
されたポリビニルフェノールは親水性エーテル系溶媒中
で炭酸カリウム及びクラウンエーテルの存在下にジ−t
−ブチルジカーボネートとポリビニルフェノールとを反
応させて製造した。
Claims (6)
- 【請求項1】(A) 部分的にアルキルエーテル化されたポ
リビニルフェノール及び部分的にアルキルエーテル化さ
れた水素添加ポリビニルフェノールからなる群から選択
される少なくとも1種を含有するアルカリ可溶性樹脂、
(B) N−ヒドロキシイミド化合物のスルホン酸エステル
の少なくとも1種を含有する光酸発生剤、並びに、(C)
架橋剤を含むことを特徴とするネガ型フォトレジスト組
成物。 - 【請求項2】(A) 部分的にアルキルエーテル化されたポ
リビニルフェノール及び部分的にアルキルエーテル化さ
れた水素添加ポリビニルフェノールからなる群から選択
される少なくとも1種を含有するアルカリ可溶性樹脂、
(B) N−ヒドロキシイミド化合物のスルホン酸エステル
の少なくとも1種を含有する光酸発生剤、並びに、(D)
溶解阻止剤を含むことを特徴とするポジ型フォトレジス
ト組成物。 - 【請求項3】部分的にアルキルエーテル化されたポリビ
ニルフェノールが部分的にアルキルエーテル化されたポ
リ(p−ビニルフェノール)であって、且つ、アルキル
エーテル化率が10〜35モル%である、請求項1又は2に
記載のフォトレジスト組成物。 - 【請求項4】部分的にアルキルエーテル化された水素添
加ポリビニルフェノールのアルキルエーテル化率が5〜
30モル%である、請求項1又は2に記載のフォトレジス
ト組成物。 - 【請求項5】N−ヒドロキシイミド化合物のスルホン酸
エステルが一般式(I) 【化1】 (式中、R1 は置換されていてもよいアリーレン、アル
キレンもしくはアルケニレン基を表わし、R2 は置換さ
れていてもよいアルキルもしくはアリール基を表わ
す。)で示されるエステルである請求項1〜4のいずれ
かに記載のフォトレジスト組成物。 - 【請求項6】一般式(I)で示されるエステルが一般式
(II) 【化2】 (式中、R1 は置換されていてもよいアリーレン、アル
キレンもしくはアルケニレン基を表わし、R2'は置換さ
れていてもよいアルキルもしくはアリール基を表わす
が、R2'が置換基を有するアルキルもしくはアリール基
である場合には該置換基がフッ素であることはない。)
で示されるものである請求項5に記載のフォトレジスト
組成物。
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1994
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