JPH08160621A - Positive type resist material - Google Patents

Positive type resist material

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JPH08160621A
JPH08160621A JP6331721A JP33172194A JPH08160621A JP H08160621 A JPH08160621 A JP H08160621A JP 6331721 A JP6331721 A JP 6331721A JP 33172194 A JP33172194 A JP 33172194A JP H08160621 A JPH08160621 A JP H08160621A
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勝也 竹村
Junji Tsuchiya
純司 土谷
Toshinobu Ishihara
俊信 石原
Haruyori Tanaka
啓順 田中
Yoshio Kawai
義夫 河合
Jiro Nakamura
二朗 中村
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Abstract

PURPOSE: To provide a positive type resist material sensitive to high-energy beams, excellent in sensitivity, resolution, and oxygen plasma etching resistance, and capable of forming a fine pattern at a high aspect ratio. CONSTITUTION: A nitrogen containing compound is added to a positive resist material capable of being developed by an alkali aqueous solution containing two components of a silicone polymer expressed by the formula and an oxygen generating agent decomposed by the action of illuminating radioactive rays to generate oxygen. In the formula, Q indicates t-butoxy carbonyl group, t- butoxy carbonyl methyl group, trimethy silyl group, or tetrahydropyranyl group, (n) is an integer of 1-3, x+m=1, and (x) is non-zero.

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、遠紫外線、電子線やX
線等の高エネルギー線に対して高い感度を有し、アルカ
リ水溶液で現像することによりパターンを形成できる、
微細加工技術に適したポジ型レジスト材料に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
It has high sensitivity to high energy rays such as rays and can form a pattern by developing with an alkaline aqueous solution.
The present invention relates to a positive resist material suitable for fine processing technology.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】LSI
の高集積化と高速度化に伴い、近年開発された酸を触媒
として化学増幅(chemical amplific
ation)を行うレジスト材料〔例えば、リュー(L
iu)等、ジャーナル オブ バキューム サイエンス
アンドテクノロジー(J.Vac.Sci.Tech
nol.)、第B6巻、第379頁(1988)〕は、
従来の高感度レジスト材料と同等以上の感度を有し、し
かも解像性が高く、ドライエッチング耐性も高い、優れ
た特徴を有する。そのため、遠紫外線リソグラフィには
特に有望なレジスト材料である。しかし、ネガ型レジス
トとしてはシプリー(Shipley)社が、ノボラッ
ク樹脂とメラミン化合物と酸発生剤からなる3成分化学
増幅レジスト材料(商品名SAL601ER7)を既に
商品化しているが、化学増幅系のポジ型レジスト材料と
しては未だ商品化されたものはない。従って、LSIの
製造工程上、配線やゲート形成などはネガ型レジスト材
料で対応できるが、コンタクトホール形成は、ネガ型レ
ジスト材料を用いたのではカブリやすいために微細な加
工は難しいため、高性能なポジ型レジスト材料が強く要
望されていた。従来、イトー(Ito)等は、ポリヒド
ロキシスチレンのOH基をt−ブトキシカルボニル基
(t−BOC基)で保護したPBOCSTという樹脂
に、オニウム塩を加えてポジ型の化学増幅レジスト材料
を開発している。
2. Description of the Related Art LSI to be Solved
Along with the high integration and high speed of chemicals, recently developed acid has been used as a catalyst for chemical amplification.
resist material [eg Liu (L
iu), etc., Journal of Vacuum Science and Technology (J. Vac. Sci. Tech.
nol. ), B6, 379 (1988)],
It has excellent characteristics that it has sensitivity equal to or higher than that of conventional high-sensitivity resist material, high resolution, and high dry etching resistance. Therefore, it is a particularly promising resist material for deep ultraviolet lithography. However, as a negative resist, Shipley has already commercialized a three-component chemically amplified resist material (trade name SAL601ER7) consisting of a novolak resin, a melamine compound and an acid generator, but it is a chemically amplified positive type resist. No resist material has been commercialized yet. Therefore, in the manufacturing process of the LSI, the negative resist material can be used for wiring and gate formation, but the contact hole formation is difficult to perform fine processing because a negative resist material is used. There has been a strong demand for a positive resist material. Conventionally, Ito et al. Developed a positive chemically amplified resist material by adding an onium salt to a resin called PBOCST in which an OH group of polyhydroxystyrene is protected by a t-butoxycarbonyl group (t-BOC group). ing.

【0003】しかし、用いているオニウム塩は、金属成
分としてアンチモンを含むものであり〔参考文献:ポリ
マース イン エレクトロニクス、ACS シンポジウ
ムシリーズ(Polymers in Electro
nics,ACS symposium Serie
s)第242回(アメリカ化学会、ワシントン DC.
1984)、第11頁〕、基板への汚染防止の観点から
PBOCSTレジスト材料はプロセス上好ましいもので
はない。
However, the onium salt used contains antimony as a metal component [Reference: Polymers in Electronics, ACS Symposium Series (Polymers in Electro).
nics, ACS symposium Series
s) 242nd (American Chemical Society, Washington DC.
1984), p. 11], the PBOCST resist material is not preferable in the process from the viewpoint of preventing contamination of the substrate.

【0004】一方、上野等はポリ(p−スチレンオキシ
テトラヒドロピラニル)を主成分とした高感度かつ高解
像性を有する遠紫外線化学増幅型ポジ型レジスト材料を
発表している(参考:第36回応用物理学会関連連合講
演会、1989年、1p−k−7)が、微細な高アスペ
クト比のパターンを高精度に形成することはパターンの
機械的強度から困難であった。
On the other hand, Ueno et al. Have announced a deep UV chemical amplification type positive resist material containing poly (p-styreneoxytetrahydropyranyl) as a main component and having high sensitivity and high resolution (reference: No. 1). The 36th Joint Lecture Meeting of Japan Society of Applied Physics, 1989, 1p-k-7), it was difficult to form a fine pattern having a high aspect ratio with high precision because of the mechanical strength of the pattern.

【0005】また、このように、ノボラック樹脂やポリ
ヒドロキシスチレンをベース樹脂とした、遠紫外線、電
子線及びX線に感度を有する化学増幅系ポジ型レジスト
材料は、従来数多く発表されているが、いずれも単層レ
ジストであり、未だ基板段差の問題、基板からの光反射
による定在波の問題、高アスペクト比のパターン形成が
困難な問題があり、実用に供することが難しいのが現状
である。
As described above, a number of chemically amplified positive resist materials based on novolac resins and polyhydroxystyrene, which are sensitive to deep ultraviolet rays, electron beams and X-rays, have been hitherto announced. All of them are single-layer resists, and there are still problems with substrate steps, problems with standing waves due to light reflection from the substrate, and problems with pattern formation with high aspect ratios. .

【0006】ところで、段差基板上に高アスペクト比の
パターン形成をするには2層レジスト法が優れている。
2層レジスト法でアルカリ現像するためには、ヒドロキ
シ基やカルボキシル基などの親水性基を有するシリコー
ン系ポリマーが必要になるが、このシリコーンに直接ヒ
ドロキシ基が付いたシラノールは酸により架橋反応を生
ずるため、化学増幅型ポジ型レジスト材料への適用は困
難であった。また、安定なアルカリ溶解性シリコーンポ
リマーとしてポリヒドロキシベンジルシルセスキオキサ
ンがあり、そのヒドロキシ基の一部をt−BOCで保護
した材料は酸発生剤との組み合わせで化学増幅型のシリ
コーン系ポジ型レジスト材料になることが知られている
(特開平6−118651号公報或いはSPIE Vo
l.1925(1993)377)。
By the way, the two-layer resist method is excellent for forming a pattern having a high aspect ratio on a stepped substrate.
A silicone-based polymer having a hydrophilic group such as a hydroxy group or a carboxyl group is required for alkali development by the two-layer resist method, and silanol having a hydroxy group directly attached to the silicone causes a crosslinking reaction with an acid. Therefore, it has been difficult to apply it to a chemically amplified positive resist material. Polyhydroxybenzylsilsesquioxane is a stable alkali-soluble silicone polymer, and a material in which a part of the hydroxy group is protected by t-BOC is a chemically amplified silicone positive type in combination with an acid generator. It is known to be used as a resist material (JP-A-6-118651 or SPIE Vo).
l. 1925 (1993) 377).

【0007】しかしながら、これらのレジスト材料は化
学増幅型のレジスト材料の問題であるポストエクスポー
ジャーディレー(PED)の問題が生じる。PEDの問
題は、露光後大気中のアミン成分や水などの不純物がレ
ジスト表面から拡散し、膜中に不純物の分布を生じるこ
とにより起こる。特に表面において不純物により酸が失
活し易いためパターン形状が“Tトップ”になる。この
PEDにおけるTトップの問題を解決したシリコーン系
ポジ型レジスト材料は未だない。
However, these resist materials have a problem of post-exposure delay (PED), which is a problem of chemically amplified resist materials. The problem of PED is caused by impurities such as amine components and water in the atmosphere after exposure diffusing from the resist surface, resulting in distribution of impurities in the film. In particular, the pattern shape becomes "T-top" because the acid is easily deactivated by impurities on the surface. There is still no silicone-based positive resist material that has solved the problem of T-top in PED.

【0008】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
2層レジスト材料として好適であり、高感度、高解像
性、PED安定性に優れた化学増幅型シリコーン系ポジ
型レジスト材料を提供することを目的とする。
[0008] The present invention has been made in view of the above circumstances,
It is an object of the present invention to provide a chemically amplified silicone-based positive resist material which is suitable as a two-layer resist material and has high sensitivity, high resolution, and excellent PED stability.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は、上
記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、下記一般
式(1)で示されるシリコーンポリマーと、酸発生剤
と、必要に応じて溶解阻止剤とを主成分とするポジ型レ
ジスト材料に対し、更に窒素含有化合物を添加すること
により、化学増幅型レジスト材料の問題であるポストエ
クスポージャーディレー(PED)の問題を解決できる
ことを見い出した。PEDの問題は、露光後大気中のア
ミン成分や水などの不純物がレジスト表面から拡散し、
膜中に不純物の分布を生じることにより起こる。特に表
面において不純物により酸が失活し易いため、パターン
形状が“Tトップ”になる。窒素含有化合物を上記レジ
スト材料に添加することにより、不純物の影響を受けに
くくできる。また、酸の拡散速度を小さくできることに
より、窒素含有化合物の添加によりパターン寸法制御性
に優れることが確認されたものである。
Means and Actions for Solving the Problems As a result of intensive studies for achieving the above-mentioned object, the present inventor has found that a silicone polymer represented by the following general formula (1), an acid generator, and if necessary, It was found that the problem of post-exposure delay (PED), which is a problem of chemically amplified resist materials, can be solved by adding a nitrogen-containing compound to a positive resist material containing a dissolution inhibitor as a main component. . The problem of PED is that impurities such as amine components and water in the atmosphere after exposure diffuse from the resist surface,
It is caused by creating a distribution of impurities in the film. In particular, since the acid is easily deactivated by impurities on the surface, the pattern shape becomes “T top”. By adding a nitrogen-containing compound to the resist material, it is possible to reduce the influence of impurities. It was also confirmed that the pattern dimensional controllability was improved by adding a nitrogen-containing compound because the acid diffusion rate could be reduced.

【0010】[0010]

【化2】 (式中、Qはt−ブトキシカルボニル基、t−ブトキシ
カルボニルメチル基、トリメチルシリル基又はテトラヒ
ドロピラニル基を示す。nは1〜3の整数、x,mはx
+m=1であるが、xは0になることはない。)
Embedded image (In the formula, Q represents a t-butoxycarbonyl group, a t-butoxycarbonylmethyl group, a trimethylsilyl group or a tetrahydropyranyl group. N is an integer of 1 to 3, x and m are x.
Although + m = 1, x never becomes 0. )

【0011】従って、本発明は上記一般式(1)で示さ
れるシリコーンポリマーと、照射される放射線の作用に
より分解して酸を発生する酸発生剤との2成分、更に必
要により溶解阻止剤を含むアルカリ水溶液で現像可能な
ポジ型レジスト材料に、更に窒素含有化合物を添加した
ことを特徴とするポジ型レジスト材料を提供する。
Therefore, the present invention comprises two components, a silicone polymer represented by the general formula (1) and an acid generator which decomposes to generate an acid by the action of irradiation radiation, and if necessary, a dissolution inhibitor. Provided is a positive resist material, which is obtained by adding a nitrogen-containing compound to a positive resist material that can be developed with an aqueous alkaline solution.

【0012】以下、本発明につき更に詳しく説明する
と、本発明のポジ型レジスト材料に用いるポリマーは、
下記一般式(1)で示されるシリコーンポリマーであ
る。
The present invention will be described in more detail below. The polymer used in the positive resist composition of the present invention is
It is a silicone polymer represented by the following general formula (1).

【0013】[0013]

【化3】 Embedded image

【0014】ここで、Qはt−ブトキシカルボニル基、
t−ブトキシカルボニルメチル基、トリメチルシリル基
又はテトラヒドロピラニル基を示す。nは1〜3の整数
を示す。また、x,mはx+m=1であるが、x>0の
正数であり、mは0又はm>0の正数である。しかしな
がら、式中のxが小さい場合、溶解阻害効果が小さいた
め、阻害剤を添加することが必要不可欠となる。xが大
きくなるとポリマーのアルカリ溶解性が低下するため、
阻害剤は不要となる。xは0.05〜0.5が好まし
い。0.05未満では溶解阻害効果が小さく、0.5よ
り大きいとシリコーン含有量低下に伴い、酸素プラズマ
エッチング耐性が低下する場合がある。しかも、0.5
より大きいとアルカリ水溶液への溶解性が極度に低下す
るため、一般に使用されている現像液では感度が極度に
低下する場合がある。
Here, Q is a t-butoxycarbonyl group,
A t-butoxycarbonylmethyl group, a trimethylsilyl group or a tetrahydropyranyl group is shown. n shows the integer of 1-3. Further, x and m are x + m = 1, but x is a positive number of 0, and m is 0 or a positive number of m> 0. However, when x in the formula is small, the effect of inhibiting dissolution is small, so that it becomes necessary to add an inhibitor. As x increases, the alkali solubility of the polymer decreases,
Inhibitors are no longer needed. x is preferably 0.05 to 0.5. If it is less than 0.05, the dissolution inhibiting effect is small, and if it is more than 0.5, the oxygen plasma etching resistance may be reduced due to the decrease in the silicone content. Moreover, 0.5
If it is larger than the above range, the solubility in an alkaline aqueous solution is extremely lowered, so that the sensitivity of a commonly used developer may be extremely lowered.

【0015】また、本発明で用いられるシリコーンポリ
マーの重量平均分子量は、5,000〜50,000が
好ましい。5,000より小さい場合、所望のプラズマ
耐性が得られなかったり、アルカリ水溶液に対する溶解
阻止効果が低かったりする問題が生じ、50,000よ
り高い場合、汎用なレジスト溶媒に溶け難くなる問題が
生じる場合がある。
The weight average molecular weight of the silicone polymer used in the present invention is preferably 5,000 to 50,000. If it is less than 5,000, the desired plasma resistance may not be obtained, or the dissolution inhibiting effect in an alkaline aqueous solution may be low. If it is higher than 50,000, it may be difficult to dissolve in a general-purpose resist solvent. There is.

【0016】なお、ヒドロキシベンジルのOH基のt−
BOC化はペプチド合成では良く用いられる官能基の保
護方法であり、ピリジン溶液中で二炭酸ジt−ブチルと
反応させることにより簡単に行うことができる。また、
OH基をt−ブトキシカルボニルメチル基で保護する場
合はt−ブチルブロモ酢酸エステルとシリコーンポリマ
ーを反応させることにより達成できる。
The t-group of the OH group of hydroxybenzyl
BOC formation is a method of protecting functional groups that is often used in peptide synthesis, and can be easily performed by reacting with di-t-butyl dicarbonate in a pyridine solution. Also,
Protecting the OH group with a t-butoxycarbonylmethyl group can be achieved by reacting a t-butyl bromoacetate with a silicone polymer.

【0017】OH基をトリメチルシリル基で保護する方
法は、トリエチルアミン、ピリジンのような塩基存在
下、トリメチルシリルクロライドとの反応によって、ほ
ぼ定量的に行うことができる。
The method of protecting the OH group with a trimethylsilyl group can be carried out almost quantitatively by reaction with trimethylsilyl chloride in the presence of a base such as triethylamine or pyridine.

【0018】また、OH基をテトラヒドロピラニル化す
る方法は、弱酸存在下、ジヒドロピランとの反応で容易
に行うことができる。
Further, the method of converting the OH group into tetrahydropyranylation can be easily carried out by reaction with dihydropyran in the presence of a weak acid.

【0019】t−ブトキシカルボニルメチル基は触媒酸
で分解するとカルボキシ基を生成するため、t−BOC
基、トリメチルシリル基、又はテトラヒドロピラニル基
で保護したものより溶解性が良いため、解像性に優れ
る。
The t-butoxycarbonylmethyl group produces a carboxy group when it is decomposed with a catalytic acid.
Since it has better solubility than those protected with a group, a trimethylsilyl group, or a tetrahydropyranyl group, it has excellent resolution.

【0020】本発明に使用されるシリコーンポリマーの
配合量は、3成分系、2成分系の両者とも他成分と併せ
た全配合量に対し、55%(重量%、以下同様)以上、
特に80%以上が好ましい。配合量が55%未満では、
レジスト材料の塗布性が悪かったり、レジスト膜の強度
が悪かったりする場合がある。
The blending amount of the silicone polymer used in the present invention is 55% (% by weight, the same applies hereinafter) or more based on the total blending amount of both the three-component system and the two-component system together with other components.
Particularly, 80% or more is preferable. If the blending amount is less than 55%,
The coating property of the resist material may be poor, or the strength of the resist film may be poor.

【0021】本発明においては、遠紫外線、電子線、X
線等の照射される高エネルギー線に対し分解して酸を発
生する酸発生剤を配合するが、かかる酸発生剤として、
オキシムスルホン酸誘導体、2,6−ジニトロベンジル
スルホン酸誘導体、ナフトキノン−4−スルホン酸誘導
体、2,4−ビストリクロロメチル−6−アリール−
1,3,5−トリアジン誘導体、α,α’−ビスアリー
ルスルホニルジアゾメタン等が挙げられる。しかしなが
ら、これらの酸発生剤は高感度なレジストを得ることが
できない場合があり、このため下記一般式(2) (R pJM …(2) (式中、R は同一又は異種の芳香族基又は置換芳香族基
を示し、Jはスルホニウム又はヨードニウムを示し、M
はトルエンスルフォネート基又はトリフルオロメタンス
ルフォネート基を示す。pは2又は3である。)で示さ
れるオニウム塩が好ましく用いられる。
In the present invention, deep ultraviolet rays, electron beams, X
Rays are decomposed to irradiate high-energy rays to generate acid.
A generative acid generator is added, but as such an acid generator,
Oximesulfonic acid derivative, 2,6-dinitrobenzyl
Sulfonic acid derivative, naphthoquinone-4-sulfonic acid derivative
Body, 2,4-bistrichloromethyl-6-aryl-
1,3,5-triazine derivative, α, α′-bisary
Lusulfonyl diazomethane and the like can be mentioned. But Naga
These acid generators can obtain highly sensitive resist.
In some cases, the following general formula (2) (R )pJM (2) (In the formula, R Are the same or different aromatic groups or substituted aromatic groups
, J represents sulfonium or iodonium, and M
Is a toluene sulfonate group or trifluoromethane
Indicates a ruphonate group. p is 2 or 3. )
Onium salts are preferably used.

【0022】かかるオニウム塩の例として下記式で示さ
れる化合物が挙げられ、これらを用いることができる。
Examples of such onium salts include compounds represented by the following formulas, which can be used.

【0023】[0023]

【化4】 [Chemical 4]

【0024】しかしながら、これらのいずれの酸発生剤
も、エチルセロソルブアセテート、乳酸エチル、エトキ
シ−2−プロパノール等のレジスト材料の塗布に汎用で
好適な溶媒に対して溶解性が低く、このため、レジスト
材料中に適量を混合することが困難な場合がある。ま
た、溶媒に対する溶解性が高いものであっても、シリコ
ーンポリマーとの相溶性が悪いため、良好なレジスト膜
を形成することが困難であること、及び光照射後の熱処
理を行うまでの間に、経時的な感度変化やパターン形状
の変化が生じ易い欠点のあるものもある。特に相溶性が
悪い酸発生剤の場合、レジスト膜中での分布を生じ、パ
ターン表面においてオーバーハングが観察されることが
ある。化学増幅レジスト材料においては、レジスト膜表
面において酸が失活するあるいは表面に酸発生剤がなく
なることにより、このような現象を良く生じる。
However, none of these acid generators has a low solubility in a solvent which is widely used and suitable for coating resist materials such as ethyl cellosolve acetate, ethyl lactate, and ethoxy-2-propanol. It may be difficult to mix the proper amount into the material. Further, even if it has a high solubility in a solvent, it is difficult to form a good resist film due to its poor compatibility with a silicone polymer, and it is necessary to perform heat treatment after light irradiation. However, there is a defect that the sensitivity change and the pattern shape change with time tend to occur. Particularly in the case of an acid generator having poor compatibility, distribution may occur in the resist film and an overhang may be observed on the pattern surface. In a chemically amplified resist material, such a phenomenon often occurs because the acid is deactivated on the surface of the resist film or the acid generator is lost on the surface.

【0025】従って、更に好ましく用いられる酸発生剤
のオニウム塩として、上記一般式(2)のRの少なくと
も一つがR1 3CO−(R1は炭素数1〜10のアルキル
基、アリール基等の置換又は非置換の一価炭化水素基)
で示されるt−アルコキシ基、t−ブトキシカルボニル
オキシ基、あるいはt−ブトキシカルボニルメトキシ基
で置換されたフェニル基のオニウム塩が好ましく用いら
れる。これらのオニウム塩は汎用なレジスト溶剤に容易
に溶解し、かつシリコーンポリマーとの相溶性が良いこ
とだけでなく、露光後の溶解性が優れることが特長で、
パターンが基板に対し垂直に形成できる。このとき、一
般式(2)のRの少なくとも一つはt−アルコキシフェ
ニル基、t−ブトキシカルボニルオキシフェニル基、あ
るいはt−ブトキシカルボニルメトキシフェニル基であ
るため、露光そして熱処理時にフェノール性水酸基もし
くはカルボン酸を生じるため、露光後の溶解性が改善さ
れる。一般にオニウム塩は溶解阻害効果を示すが、これ
らのオニウム塩は露光後、溶解促進効果を有する。この
ため、露光前後の溶解速度差を大きくできるため好まし
く使用される。t−アルコキシ基、t−ブトキシカルボ
ニルオキシ基、あるいはt−ブトキシカルボニルメトキ
シ基で置換されたRの数は多いほど溶解性が優れる傾向
にある。
[0025] Accordingly, further preferably as an onium salt acid generator used, at least one of R 1 3 CO- (R 1 is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms for R in formula (2), an aryl group A substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group)
An onium salt of a phenyl group substituted with a t-alkoxy group, a t-butoxycarbonyloxy group, or a t-butoxycarbonylmethoxy group represented by is preferably used. These onium salts are easily dissolved in general-purpose resist solvents, and not only have good compatibility with silicone polymers, but also have excellent solubility after exposure,
The pattern can be formed perpendicular to the substrate. At this time, at least one of Rs in the general formula (2) is a t-alkoxyphenyl group, a t-butoxycarbonyloxyphenyl group, or a t-butoxycarbonylmethoxyphenyl group, and therefore, a phenolic hydroxyl group or a carboxyl group is used during exposure and heat treatment. The formation of acid improves the solubility after exposure. Generally, onium salts have a dissolution inhibiting effect, but these onium salts have a dissolution promoting effect after exposure. Therefore, the difference in the dissolution rate before and after the exposure can be increased, and therefore it is preferably used. The larger the number of R substituted with a t-alkoxy group, a t-butoxycarbonyloxy group, or a t-butoxycarbonylmethoxy group, the better the solubility tends to be.

【0026】上記一般式(2)のRの少なくとも一つが
t−アルコキシ基、t−ブトキシカルボニルオキシ基、
あるいはt−ブトキシカルボニルメトキシ基で置換され
たオニウム塩の例は、下記式で示される化合物が挙げら
れる。
At least one R in the general formula (2) is a t-alkoxy group, a t-butoxycarbonyloxy group,
Alternatively, examples of the onium salt substituted with a t-butoxycarbonylmethoxy group include compounds represented by the following formula.

【0027】[0027]

【化5】 (式中、Tfはp−トリフルオロメタンスルフォネー
ト、Tsはp−トルエンスルフォネートを示し、t−B
OCはt−ブトキシカルボニル基を示す。)
Embedded image (In the formula, Tf represents p-trifluoromethanesulfonate, Ts represents p-toluenesulfonate, and t-B
OC represents a t-butoxycarbonyl group. )

【0028】上記酸発生剤の含有量は、0.5〜15
%、特に1〜10%が好適である。0.5%未満でもポ
ジ型のレジスト特性を示すが、感度が低い。酸発生剤の
含量が増加すると、レジスト感度は高感度化する傾向を
示し、コントラスト(γ)は向上し、15%より多くて
もポジ型のレジスト特性を示すが、含量の増加による更
なる高感度化が期待できないこと、オニウム塩は高価な
試薬であること、レジスト内の低分子成分の増加はレジ
スト膜の機械的強度を低下させること、また酸素プラズ
マ耐性も低下すること等により、オニウム塩の含量は1
5%以下が好適である。
The content of the acid generator is 0.5 to 15
%, Especially 1 to 10% is preferred. If it is less than 0.5%, positive resist characteristics are exhibited, but the sensitivity is low. When the content of the acid generator is increased, the resist sensitivity tends to be higher, the contrast (γ) is improved, and the positive type resist property is exhibited even if it is more than 15%. Due to the fact that sensitivity cannot be expected, the onium salt is an expensive reagent, the increase in low molecular weight components in the resist decreases the mechanical strength of the resist film, and the oxygen plasma resistance also decreases. Content of 1
It is preferably 5% or less.

【0029】本発明のレジスト材料は、一般式(1)で
示されるシリコーンポリマーと酸発生剤からなる2成分
系レジスト材料として使用できるばかりでなく、必要に
応じて溶解阻止剤を添加した3成分系レジスト材料とし
ても使用できる。
The resist composition of the present invention can be used not only as a two-component resist composition comprising a silicone polymer represented by the general formula (1) and an acid generator, but also as a three-component composition containing a dissolution inhibitor if necessary. It can also be used as a system resist material.

【0030】このような溶解阻止剤としては、公知の3
成分系レジスト材料と同様のものを使用することがで
き、例えば下記式で示されるビスフェノールAのOH基
をt−BOC化した材料や、フロログルシンやテトラヒ
ドロキシベンゾフェノン等をt−BOC化したものなど
を用いることができる。
As such a dissolution inhibitor, there are known 3
The same material as the component-based resist material can be used. For example, a material obtained by converting the OH group of bisphenol A represented by the following formula into t-BOC, or a material obtained by converting t-BOC such as phloroglucin or tetrahydroxybenzophenone into Can be used.

【0031】[0031]

【化6】 [Chemical 6]

【0032】溶解阻止剤の含量は、40%以下がよく、
特に10〜30%とすることが好ましい。40%より多
くては、レジスト膜の酸素プラズマ耐性が著しく低下す
るため、2層レジストとして使用できなくなる。
The content of the dissolution inhibitor is preferably 40% or less,
It is particularly preferably set to 10 to 30%. When it is more than 40%, the oxygen plasma resistance of the resist film is remarkably lowered, so that it cannot be used as a two-layer resist.

【0033】本発明においては、上記成分に加えて更に
窒素含有化合物を配合する。窒素含有化合物としては、
N−メチルアニリン、トルイジン、N−メチルピロリド
ンなど室温で液体のものと、アミノ安息香酸、フェニレ
ンジアミンなど室温で固体のものがある。液体のものは
概して沸点が低いため、レジスト膜のプリベークの時に
蒸発し、有効に働かない場合がある。このため、この中
ではo−アミノ安息香酸、m−アミノ安息香酸、p−ア
ミノ安息香酸、o−フェニレンジアミン、m−フェニレ
ンジアミン、p−フェニレンジアミン、ジフェニルアミ
ンが好ましく使用できる。
In the present invention, a nitrogen-containing compound is further added in addition to the above components. As the nitrogen-containing compound,
Some are liquid at room temperature such as N-methylaniline, toluidine, N-methylpyrrolidone, and some are solid at room temperature such as aminobenzoic acid and phenylenediamine. Since liquids generally have a low boiling point, they may evaporate during prebaking of the resist film and may not work effectively. Therefore, among these, o-aminobenzoic acid, m-aminobenzoic acid, p-aminobenzoic acid, o-phenylenediamine, m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, and diphenylamine can be preferably used.

【0034】上記窒素含有化合物の配合量は、レジスト
組成物全体量の0.01〜1%が好ましく、特に0.1
〜0.5%が好ましい。0.01%未満では窒素含有化
合物の添加の効果は得られにくく、1%以上では感度の
著しい低下が生じるため好ましくない。
The amount of the nitrogen-containing compound blended is preferably 0.01 to 1% of the total amount of the resist composition, and particularly 0.1.
.About.0.5% is preferable. If it is less than 0.01%, it is difficult to obtain the effect of adding a nitrogen-containing compound, and if it is 1% or more, the sensitivity is remarkably lowered, which is not preferable.

【0035】本発明のレジスト材料は、上記シリコーン
ポリマー、酸発生剤、窒素含有化合物、更に必要に応じ
て溶解阻止剤を有機溶媒に溶解することによって調製で
きるが、有機溶媒としては、これらの成分が充分に溶解
され、かつレジスト膜が均一に広がるものが好ましく、
具体的には酢酸ブチル、キシレン、アセトン、セロソル
ブアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテ
ル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレ
ングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコー
ルジブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエ
ーテル、乳酸エチル、乳酸メチル、乳酸プロピル、乳酸
ブチルなどを挙げることができる。これらの有機溶媒
は、その1種を単独で使用しても、2種以上を組み合わ
せて使用してもよい。なおこの有機溶媒の配合量は、上
記成分の総量の数倍量とすることが好適である。
The resist material of the present invention can be prepared by dissolving the above silicone polymer, acid generator, nitrogen-containing compound and, if necessary, a dissolution inhibitor in an organic solvent. Is sufficiently dissolved and the resist film spreads uniformly,
Specific examples include butyl acetate, xylene, acetone, cellosolve acetate, ethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, ethyl lactate, methyl lactate, propyl lactate and butyl lactate. be able to. These organic solvents may be used alone or in combination of two or more. The amount of the organic solvent blended is preferably several times the total amount of the above components.

【0036】なお、本発明のレジスト材料には、更に界
面活性剤などを配合することは差し支えない。
The resist material of the present invention may further contain a surfactant and the like.

【0037】本発明のレジスト材料を用いたパターン形
成は、例えば以下のようにして行うことができる。ま
ず、基板上に本発明のレジスト溶液をスピン塗布し、プ
リベークを行い高エネルギー線を照射する。この際、酸
発生剤が分解して酸を生成する。PEB(Post E
xposure Bake)を行うことにより、酸を触
媒として酸不安定基が分解し、溶解阻止効果が消失す
る。次いでアルカリ水溶液で現像し、水でリンスするこ
とによりポジ型パターンを形成することができる。
The pattern formation using the resist material of the present invention can be performed, for example, as follows. First, the resist solution of the present invention is spin-coated on a substrate, prebaked, and irradiated with a high energy ray. At this time, the acid generator decomposes to generate an acid. PEB (Post E
By carrying out xpose Bake), the acid labile group is decomposed by using an acid as a catalyst and the dissolution inhibiting effect disappears. Then, a positive type pattern can be formed by developing with an alkaline aqueous solution and rinsing with water.

【0038】また、本発明レジストはシリコーンポリマ
ーをベース樹脂としたことにより、酸素プラズマエッチ
ング耐性に優れているので2層レジストとしても有用で
ある。
Further, the resist of the present invention, which uses a silicone polymer as a base resin, is excellent in oxygen plasma etching resistance and is therefore useful as a two-layer resist.

【0039】即ち、基板上に下層レジストとして厚い有
機ポリマー層を形成後、本発明のレジスト溶液をその上
にスピン塗布する。上層の本発明のレジスト層は上記と
同様の方法でパターン形成を行った後、エッチングを行
うことにより下層レジストが選択的にエッチングされる
ため、上層のレジストパターンを下層に形成することが
できる。
That is, after forming a thick organic polymer layer as a lower layer resist on a substrate, the resist solution of the present invention is spin coated thereon. The upper resist layer of the present invention is patterned by the same method as described above, and then the lower resist is selectively etched by etching, so that the upper resist pattern can be formed in the lower layer.

【0040】下層レジストには、ノボラック樹脂系ポジ
型レジストを使用することができ、基板上に塗布した
後、200℃で1時間ハードベークすることにより、シ
リコーン系レジストとのインターミキシングを防ぐこと
ができる。
As the lower layer resist, a novolac resin type positive type resist can be used, and after being coated on a substrate, it is hard baked at 200 ° C. for 1 hour to prevent intermixing with the silicone type resist. it can.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明のポジ型レジスト材料は、高エネ
ルギー線に感応し、感度、解像性に優れているため、電
子線や遠紫外線による微細加工に有用である。特にKr
Fエキシマレーザーの露光波長での吸収が小さいため、
微細でしかも基板に対して垂直なパターンを容易に形成
することができるという特徴を有する。また、酸素プラ
ズマエッチング耐性に優れているため、下層レジストの
上に本発明のレジスト膜を塗布した2層レジストは、微
細なパターンを高アスペクト比で形成し得るという特徴
も有する。
Since the positive resist composition of the present invention is sensitive to high energy rays and has excellent sensitivity and resolution, it is useful for fine processing with electron beams or deep ultraviolet rays. Especially Kr
Since the absorption at the exposure wavelength of the F excimer laser is small,
The feature is that a fine pattern can be easily formed perpendicular to the substrate. Further, since it has excellent resistance to oxygen plasma etching, the two-layer resist in which the resist film of the present invention is applied on the lower layer resist is also characterized in that a fine pattern can be formed with a high aspect ratio.

【0042】[0042]

【実施例】以下、合成例、実施例と比較例を示し、本発
明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限
されるものではない。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described by showing synthesis examples, examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples.

【0043】〔合成例1〕p−ヒドロキシベンジルシル
セスキオキサンの合成 反応器に600mlの水を仕込み、30℃で撹拌しなが
らp−メトキシベンジルトリクロロシラン283.5g
(1mol)及びトルエン300mlの混合液を2時間
で滴下し、加水分解した。分液操作により水層を除去し
たのち、有機層をエバポレーターにより溶媒留去した。
その濃縮液を減圧下200℃で2時間加熱し、重合し
た。重合物にアセトニトリル200gを加えて溶解し、
その溶液中に60℃以下でトリメチルシリルアイオダイ
ド240gを滴下し、60℃で10時間反応させた。反
応終了後、水200gを加えて加水分解したのち、デカ
ントによりポリマー層を得た。そのポリマー層を真空乾
燥することにより、ポリp−ヒドロキシベンジルシルセ
スキオキサン165gが得られた。
[Synthesis Example 1] Synthesis of p-hydroxybenzylsilsesquioxane 600 ml of water was charged to a reactor, and 283.5 g of p-methoxybenzyltrichlorosilane was stirred at 30 ° C.
A mixed solution of (1 mol) and 300 ml of toluene was added dropwise over 2 hours for hydrolysis. After the aqueous layer was removed by a liquid separation operation, the solvent was distilled off from the organic layer using an evaporator.
The concentrated solution was heated at 200 ° C. under reduced pressure for 2 hours to polymerize. Add 200 g of acetonitrile to the polymer to dissolve it,
240 g of trimethylsilyl iodide was dropped into the solution at a temperature of 60 ° C. or lower, and reacted at 60 ° C. for 10 hours. After completion of the reaction, 200 g of water was added for hydrolysis, and then a polymer layer was obtained by decanting. The polymer layer was vacuum dried to obtain 165 g of poly p-hydroxybenzylsilsesquioxane.

【0044】〔合成例2〕ポリヒドロキシベンジルシル
セスキオキサンのt−ブトキシカルボニル(t−BO
C)化 ポリヒドロキシベンジルシルセスキオキサン(合成例
1)25gをピリジン250gに溶解させ、45℃で撹
拌しながら二炭酸ジ−t−ブチルを6.85g(0.0
31mol、OH基に対して約20mol%に相当)を
添加した。添加と同時にガスが発生したが、N2気流中
で1.5時間反応させた。反応液のピリジンをストリッ
プした後、メタノール100mlに溶解し、水5リット
ルに滴下し、白色の沈澱を得た。沈澱の水洗を5回繰り
返した後、濾過し、40℃以下で真空乾燥したところ、
t−ブトキシカルボニル化されたポリヒドロキシベンジ
ルシルセスキオキサンが25g得られた。1H−NMR
において、6〜7ppmのフェニル基のピークと1〜2
ppmのt−ブチル基並びにメチレンのピークより、t
−BOC化率を求めたところ、19.6%であった。
[Synthesis Example 2] t-butoxycarbonyl (t-BO) of polyhydroxybenzylsilsesquioxane
C) Polyoxybenzyl silsesquioxane (Synthesis Example 1) (25 g) was dissolved in pyridine (250 g), and di-t-butyl dicarbonate (6.85 g, 0.05) was added while stirring at 45 ° C.
31 mol, corresponding to about 20 mol% with respect to the OH group) was added. A gas was generated at the same time as the addition, but the reaction was carried out for 1.5 hours in a N 2 stream. The reaction solution was stripped with pyridine, dissolved in 100 ml of methanol, and added dropwise to 5 liters of water to obtain a white precipitate. The precipitate was washed with water 5 times, filtered, and vacuum dried at 40 ° C. or below.
25 g of t-butoxycarbonylated polyhydroxybenzylsilsesquioxane was obtained. 1 H-NMR
At 6 to 7 ppm of phenyl group and 1-2
From the t-butyl group of ppm and the peak of methylene, t
The BOC conversion rate was calculated to be 19.6%.

【0045】〔合成例3〕ポリヒドロキシベンジルシル
セスキオキサンのt−ブトキシカルボニルメチル化 ポリヒドロキシベンジルシルセスキオキサン(合成例
1)25gをピリジン250gに溶解させ、45℃で撹
拌しながらt−ブチルブロモ酢酸エステル8.89g
(0.045mol)を添加し、N2気流中で5時間反
応させた。反応液のピリジンをストリップした後、メタ
ノール100mlに溶解し、水5リットルに滴下し、白
色の沈澱を得た。沈澱の水洗を5回繰り返した後、濾過
し、40℃以下で真空乾燥したところ、t−ブトキシカ
ルボニルメチル化されたポリヒドロキシベンジルシルセ
スキオキサンが24g得られた。1H−NMRにおい
て、6〜7ppmのフェニル基のピークと1〜2ppm
のt−ブチル基並びにメチレンのピークより、t−ブト
キシカルボニルメチル基の導入率を求めた結果、20.
6%であった。
[Synthesis Example 3] t-Butoxycarbonylmethylation of polyhydroxybenzylsilsesquioxane 25 g of polyhydroxybenzylsilsesquioxane (Synthesis Example 1) was dissolved in 250 g of pyridine, and t- was added while stirring at 45 ° C. Butyl bromoacetate 8.89g
(0.045 mol) was added, and the mixture was reacted for 5 hours in N 2 stream. The reaction solution was stripped with pyridine, dissolved in 100 ml of methanol, and added dropwise to 5 liters of water to obtain a white precipitate. The precipitate was washed with water 5 times, filtered, and dried under vacuum at 40 ° C. or lower to obtain 24 g of t-butoxycarbonylmethylated polyhydroxybenzylsilsesquioxane. In 1 H-NMR, peak of phenyl group at 6-7 ppm and 1-2 ppm
As a result of obtaining the introduction ratio of t-butoxycarbonylmethyl group from the peaks of t-butyl group and methylene of 20.
It was 6%.

【0046】〔合成例4〕ポリヒドロキシベンジルシル
セスキオキサンのトリメチルシリル化 ポリヒドロキシベンジルシルセスキオキサン(合成例
1)25gをアセトン40mlに溶解させ、トリメチル
アミン5.2gを添加した。45℃で撹拌しながらトリ
メチルシリルクロライド0.95gを添加した後、2時
間還流して熟成した。反応液のアセトンをストリップし
た後、メタノール100mlに溶解し、水5リットルに
滴下し、白色の沈澱を得た。沈澱の水洗を5回繰り返し
た後、濾過し、40℃以下で真空乾燥したところ、トリ
メチルシリル化されたポリヒドロキシベンジルシルセス
キオキサンが25g得られた。1H−NMRにおいて、
6〜7ppmのフェニル基のピークと0ppm付近のト
リメチルシリル基のメチル基のピークより、トリメチル
シリル基の導入率を求めた結果、19.0%であった。
[Synthesis Example 4] Trimethylsilylation of polyhydroxybenzylsilsesquioxane 25 g of polyhydroxybenzylsilsesquioxane (Synthesis Example 1) was dissolved in 40 ml of acetone, and 5.2 g of trimethylamine was added. 0.95 g of trimethylsilyl chloride was added with stirring at 45 ° C., and the mixture was refluxed for 2 hours for aging. The reaction solution was stripped with acetone, dissolved in 100 ml of methanol, and added dropwise to 5 liters of water to obtain a white precipitate. The precipitate was washed with water 5 times, filtered, and vacuum dried at 40 ° C. or lower to obtain 25 g of trimethylsilylated polyhydroxybenzylsilsesquioxane. In 1 H-NMR,
The introduction rate of the trimethylsilyl group was determined from the peak of the phenyl group at 6 to 7 ppm and the peak of the methyl group of the trimethylsilyl group near 0 ppm, and the result was 19.0%.

【0047】〔合成例5〕ポリヒドロキシベンジルシル
セスキオキサンのテトラヒドロピラニル化 ポリヒドロキシベンジルシルセスキオキサン(合成例
1)25gをアセトン40mlに溶解させ、ピリジニウ
ムトシレート7.5gを添加し、ジヒドロピラン12.
9gを室温で撹拌しながら1時間かけて添加した。室温
で10時間熟成を行った後、反応液のアセトンをストリ
ップした後、メタノール100mlに溶解し、水5リッ
トルに滴下し、白色の沈澱を得た。沈澱の水洗を5回繰
り返した後、濾過し、40℃以下で真空乾燥したとこ
ろ、テトラヒドロピラニル化したポリヒドロキシベンジ
ルシルセスキオキサンが20g得られた。1H−NMR
において、6〜7ppmのフェニル基のピークと5.5
ppmのテトラヒドロピラニル基のα位の水素のピーク
より、テトラヒドロピラニル基の導入率を求めた結果、
18.9%であった。
[Synthesis Example 5] Tetrahydropyranylation of polyhydroxybenzylsilsesquioxane 25 g of polyhydroxybenzylsilsesquioxane (Synthesis Example 1) was dissolved in 40 ml of acetone, and 7.5 g of pyridinium tosylate was added, Dihydropyran 12.
9 g was added over 1 hour with stirring at room temperature. After aging at room temperature for 10 hours, the reaction solution was stripped with acetone, dissolved in 100 ml of methanol and added dropwise to 5 liters of water to obtain a white precipitate. The precipitate was washed with water 5 times, filtered, and vacuum dried at 40 ° C. or lower to obtain 20 g of tetrahydropyranylated polyhydroxybenzylsilsesquioxane. 1 H-NMR
At a peak of 6 to 7 ppm of phenyl group and 5.5
As a result of obtaining the introduction rate of the tetrahydropyranyl group from the peak of the hydrogen at the α-position of the ppm tetrahydropyranyl group,
It was 18.9%.

【0048】〔実施例1〕 ベース樹脂(合成例2) 96重量部 トリ(p−t−ブトキシフェニル)トリフルオロメタンスルフォネート 4重量部 N−メチルピロリドン 0.4重量部 1−エトキシ−2−プロパノール 600重量部 からなるレジスト溶液をシリコン基板に2,000rp
mでスピン塗布し、ホットプレート上にて85℃で1分
間プリベークした。膜厚は0.4μmであった。KrF
エキシマレーザー或いは加速電圧30kVの電子線で描
画したのち、85℃で2分間PEBを行った。2.4%
のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)
の水溶液で1分間現像を行い、水で30秒間リンスし
た。
Example 1 Base Resin (Synthesis Example 2) 96 parts by weight Tri (pt-butoxyphenyl) trifluoromethanesulfonate 4 parts by weight N-methylpyrrolidone 0.4 parts by weight 1-ethoxy-2- A resist solution consisting of 600 parts by weight of propanol was 2,000 rp on a silicon substrate
m and spin-coated at 85 ° C. for 1 minute on a hot plate. The film thickness was 0.4 μm. KrF
After drawing with an excimer laser or an electron beam with an acceleration voltage of 30 kV, PEB was performed at 85 ° C. for 2 minutes. 2.4%
Tetramethylammonium hydroxide (TMAH)
Development was carried out for 1 minute with an aqueous solution of, and rinsed with water for 30 seconds.

【0049】本レジスト材料は、ポジ型の特性を示し、
0感度は4.5μC/cm2であった。電子線に代え
て、遠紫外線であるKrFエキシマレーザー光(波長2
48nm)で評価した場合のEth感度は10mJ/c
2であった。ここで用いたベース樹脂は、現像液に対
して35nm/sの溶解速度を示した。本レジスト材料
は未露光部は約1.5nm/sの溶解速度を有し、露光
部はPEB後、40nm/sの溶解速度を有した。
The present resist material exhibits positive characteristics,
The D 0 sensitivity was 4.5 μC / cm 2 . Instead of the electron beam, KrF excimer laser light (wavelength 2
48 nm) has an Eth sensitivity of 10 mJ / c.
m 2 . The base resin used here showed a dissolution rate of 35 nm / s in the developing solution. The resist material had a dissolution rate of about 1.5 nm / s in the unexposed area and a dissolution rate of 40 nm / s in the exposed area after PEB.

【0050】KrFエキシマレーザー露光では、0.2
5μmラインアンドスペースパターンやホールパターン
が解像し、基板に対し垂直な側壁を持つパターンが形成
できた。また、電子線描画では0.1μmが解像した。
With the KrF excimer laser exposure, 0.2
A 5 μm line-and-space pattern and a hole pattern were resolved, and a pattern having sidewalls perpendicular to the substrate could be formed. In electron beam writing, the resolution was 0.1 μm.

【0051】なお、KrFエキシマレーザー露光後、大
気中で20分放置してからPEBを行ったところ、Tト
ップの生成が認められ、0.30μmのラインアンドス
ペースを解像することができた。
After the KrF excimer laser exposure, it was left in the atmosphere for 20 minutes and then PEB was performed. As a result, T-top formation was observed, and a line and space of 0.30 μm could be resolved.

【0052】〔実施例2〜18〕実施例1と同様な組成
でベース樹脂、酸発生剤並びに窒素含有化合物を表1の
ように調製した。実施例1と同様な条件でシリコンウェ
ハ基板上に塗布し、KrFエキシマレーザー露光を行っ
た。Eth感度並びにラインアンドスペースの解像線
幅、露光後、大気中で20分放置後PEBを行ったとき
の解像線幅を表1に示す。
Examples 2 to 18 A base resin, an acid generator and a nitrogen-containing compound having the same composition as in Example 1 were prepared as shown in Table 1. It was coated on a silicon wafer substrate under the same conditions as in Example 1 and exposed to KrF excimer laser. Table 1 shows the Eth sensitivity, the resolution line width of line and space, and the resolution line width when PEB was performed after exposure for 20 minutes in the air after exposure.

【0053】〔実施例19〕 ベース樹脂(合成例2) 80重量部 トリ(p−t−ブトキシフェニル)トリフルオロメタンスルフォネート 4重量部 t−BOC化ビスフェノールA 16重量部 N−メチルピロリドン 0.4重量部 1−エトキシ−2−プロパノール 600重量部 からなるレジスト溶液を実施例1と同様な条件でシリコ
ン基板に2,000rpmでスピン塗布し、ホットプレ
ート上にて85℃で1分間プリベークした。膜厚は0.
4μmであった。KrFエキシマレーザー露光を行っ
た。その結果、Eth感度10mJ/cm2、ラインア
ンドスペースの解像線幅は0.25μmであった。結果
を表2に示す。
Example 19 Base Resin (Synthesis Example 2) 80 parts by weight Tri (pt-butoxyphenyl) trifluoromethanesulfonate 4 parts by weight t-BOC-modified bisphenol A 16 parts by weight N-methylpyrrolidone 0. A resist solution consisting of 4 parts by weight of 1-ethoxy-2-propanol 600 parts by weight was spin-coated on a silicon substrate at 2,000 rpm under the same conditions as in Example 1, and prebaked on a hot plate at 85 ° C. for 1 minute. The film thickness is 0.
It was 4 μm. KrF excimer laser exposure was performed. As a result, the Eth sensitivity was 10 mJ / cm 2 , and the resolution line width of line and space was 0.25 μm. Table 2 shows the results.

【0054】〔実施例20,21〕実施例19と同様な
組成で窒素含有化合物に代えて表2のように調製した。
実施例19と同様な条件でシリコンウェハ基板上に塗布
し、KrFエキシマレーザー露光を行った。Eth感度
並びにラインアンドスペースの解像線幅を表2に示す。
[Examples 20 and 21] A composition similar to that of Example 19 was prepared as shown in Table 2 in place of the nitrogen-containing compound.
It was coated on a silicon wafer substrate under the same conditions as in Example 19 and exposed to KrF excimer laser. Table 2 shows the Eth sensitivity and the resolution line width of line and space.

【0055】[0055]

【表1】 [Table 1]

【0056】[0056]

【表2】 [Table 2]

【0057】〔実施例22〕実施例1と同様な組成でレ
ジスト溶液を調整し、シリコンウェハに下層レジストと
してOFPR800(東京応化社製)を2μmの厚さに
塗布し、200℃で1時間加熱し、硬化させた。この下
層レジストの上に実施例1のレジスト材料を実施例1と
同様の方法で約0.4μm厚さで塗布し、プリベークし
た。実施例1と同様に電子線或いはKrFエキシマレー
ザーで露光及び現像し、パターンを下層レジスト上に形
成した。
Example 22 A resist solution having the same composition as in Example 1 was prepared, and OFPR800 (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) as a lower layer resist was applied to a silicon wafer to a thickness of 2 μm and heated at 200 ° C. for 1 hour. And cured. The resist material of Example 1 was applied on the lower layer resist in the same manner as in Example 1 to a thickness of about 0.4 μm, and prebaked. In the same manner as in Example 1, exposure and development were performed with an electron beam or KrF excimer laser to form a pattern on the lower layer resist.

【0058】その後、平行平板型スパッタエッチング装
置で酸素ガスをエッチャントガスとしてエッチングを行
った。下層レジストのエッチング速度が150nm/m
inであるのに対し、実施例1の組成のレジストは3n
m/min以下であった。15分間エッチングすること
により、レジストに覆われていない部分の下層レジスト
は完全に消失し、2μm以上の厚さの2層レジストパタ
ーンが形成できた。このエッチング条件を以下に示す。 ガス流量:50SCCM,ガス圧:1.3Pa rfパワー:50W,dcバイアス:450V
After that, etching was carried out with a parallel plate type sputter etching apparatus using oxygen gas as an etchant gas. Etching rate of lower layer resist is 150 nm / m
whereas the resist of the composition of Example 1 is 3n
It was below m / min. By performing the etching for 15 minutes, the lower layer resist not covered with the resist completely disappeared, and a two-layer resist pattern having a thickness of 2 μm or more could be formed. The etching conditions are shown below. Gas flow rate: 50 SCCM, gas pressure: 1.3 Pa rf power: 50 W, dc bias: 450 V

【0059】〔実施例23〜42〕実施例22と同様な
条件で、実施例1のレジストに代えて実施例2〜21の
レジスト材料を2層レジストとしてエッチングしたとこ
ろ、同様なパターンを形成することができた。
[Examples 23 to 42] Under the same conditions as in Example 22, the resist material of Examples 2 to 21 was used as a two-layer resist instead of the resist of Example 1, and the same pattern was formed. I was able to.

【0060】〔比較例〕 ベース樹脂(合成例2) 96重量部 トリ(p−t−ブトキシフェニル)トリフルオロメタンスルフォネート 4重量部 1−エトキシ−2−プロパノール 600重量部 からなる窒素含有化合物を含まないレジスト溶液を調製
し、実施例1と同様なKrFエキシマレーザーによる解
像性を評価した。
Comparative Example Base Resin (Synthesis Example 2) 96 parts by weight Tri (pt-butoxyphenyl) trifluoromethanesulfonate 4 parts by weight 1-ethoxy-2-propanol 600 parts by weight A nitrogen-containing compound consisting of A resist solution containing no resist was prepared, and the same resolution with a KrF excimer laser as in Example 1 was evaluated.

【0061】Eth感度は5mJ/cm2であり、露光
直後にPEBを行った場合、0.25μmのラインアン
ドスペースを解像することができるが、露光後10分間
の大気中の放置でTトップの発現が生じ、0.40μm
のラインアンドスペースを解像することができなかっ
た。
The Eth sensitivity is 5 mJ / cm 2 , and a line and space of 0.25 μm can be resolved when PEB is performed immediately after the exposure, but the T-top can be left for 10 minutes after exposure in the atmosphere. Expression of 0.40 μm
Could not resolve the line and space of.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G03F 7/075 521 H01L 21/027 (72)発明者 石原 俊信 新潟県中頸城郡頸城村大字西福島28−1 信越化学工業株式会社合成技術研究所内 (72)発明者 田中 啓順 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 河合 義夫 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 中村 二朗 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Internal reference number FI Technical indication location G03F 7/075 521 H01L 21/027 (72) Inventor Toshinobu Ishihara Nishiki, Nakakubiki-gun, Niigata Prefecture Nishi 28-1 Fukushima Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Synthetic Technology Laboratory (72) Inventor Keijun Tanaka 1-1-6 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Telegraph and Telephone Corporation (72) Yoshio Kawai Chiyoda-ku, Tokyo Uchisaiwaicho 1-6-1 Nihon Telegraph and Telephone Corp. (72) Inventor Jiro Nakamura 1-1-6 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Telegraph and Telephone Corp.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下記一般式(1) 【化1】 (式中、Qはt−ブトキシカルボニル基、t−ブトキシ
カルボニルメチル基、トリメチルシリル基又はテトラヒ
ドロピラニル基を示す。nは1〜3の整数、x,mはx
+m=1であるが、xは0になることはない。)で示さ
れるシリコーンポリマーと、照射される放射線の作用に
より分解して酸を発生する酸発生剤との2成分を含むア
ルカリ水溶液で現像可能なポジ型レジスト材料に、更に
窒素含有化合物を添加したことを特徴とするポジ型レジ
スト材料。
1. The following general formula (1): (In the formula, Q represents a t-butoxycarbonyl group, a t-butoxycarbonylmethyl group, a trimethylsilyl group or a tetrahydropyranyl group. N is an integer of 1 to 3, x and m are x.
Although + m = 1, x never becomes 0. ), And a nitrogen-containing compound was further added to a positive resist material that can be developed with an alkaline aqueous solution containing two components: a silicone polymer and an acid generator that decomposes to generate an acid by the action of irradiation radiation. A positive resist material characterized by the following.
【請求項2】 酸発生剤が、下記一般式(2) (R pJM …(2) (式中、R は同一又は異種の芳香族基又は置換芳香族基
を示し、Jはスルホニウム又はヨードニウムを示し、M
はトルエンスルフォネート基又はトリフルオロメタンス
ルフォネート基を示す。pは2又は3である。)で示さ
れるオニウム塩である請求項1記載の材料。
2. The acid generator is represented by the following general formula (2) (R )pJM (2) (In the formula, R Are the same or different aromatic groups or substituted aromatic groups
, J represents sulfonium or iodonium, and M
Is a toluene sulfonate group or trifluoromethane
Indicates a ruphonate group. p is 2 or 3. )
The material according to claim 1, which is an onium salt.
【請求項3】 更に溶解阻止剤を添加した請求項1又は
2記載の材料。
3. The material according to claim 1, further comprising a dissolution inhibitor.
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