JPH08305022A - Coating composition for improving performance of lithography and pattern forming method using the coating composition - Google Patents

Coating composition for improving performance of lithography and pattern forming method using the coating composition

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JPH08305022A
JPH08305022A JP7134731A JP13473195A JPH08305022A JP H08305022 A JPH08305022 A JP H08305022A JP 7134731 A JP7134731 A JP 7134731A JP 13473195 A JP13473195 A JP 13473195A JP H08305022 A JPH08305022 A JP H08305022A
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JP
Japan
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coating composition
coating
acid
coating film
compound
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JP7134731A
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Inventor
Mineo Nishi
峰雄 西
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Mitsubishi Chemical Corp
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Mitsubishi Chemical Corp
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Abstract

PURPOSE: To provide a coating compsn. for improving performances of lithography and to provide a pattern forming method using the coating compsn. CONSTITUTION: This coating compsn. is an alkali compsn. to be applied on the upper surface of a quinonediazide photoresist compsn. coating film. The coating compsn. is applied on the upper surface of a quinonediazide photoresist compsn. coating film formed on a substrate, irradiated with light to transfer a latent image of a pattern, then heat-treated and developed. Thereby, only by coating one kind of surface coating compsn., a good pattern can easily be formed having resolution, good shape and focal depth of the transferred pattern and little changes in the dimension of the transferred pattern without depending on the coating film thickness.

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、リソグラフィーにおけ
る性能向上用塗布組成物および当該塗布組成物を使用し
たパターン形成方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a coating composition for improving performance in lithography and a pattern forming method using the coating composition.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、集積回路などの製造に使用される
微細加工技術(フォトリソグラフィー技術)は、その加
工精度が著しく向上しており、例えば、ダイナミックラ
ンダムアクセスメモリー(DRAM)においては、サブ
ミクロンの加工技術が大量生産レベルの技術として確立
している。サブミクロンの加工には、露光光源として、
g線(436nm)、i線(365nm)、KrFエキ
シマレーザー光(248nm)等の短波長の光が使用さ
れ、そして、使用されるフォトレジスト組成物として、
種々の高性能なフォトレジスト塗布組成物が提案されて
いる。
2. Description of the Related Art In recent years, the fine processing technology (photolithography technology) used for manufacturing integrated circuits has been remarkably improved in processing accuracy. For example, in a dynamic random access memory (DRAM), submicron processing is possible. Has been established as a mass production level technology. For submicron processing, as an exposure light source,
Light having a short wavelength such as g-line (436 nm), i-line (365 nm), and KrF excimer laser light (248 nm) is used, and the photoresist composition used is
Various high performance photoresist coating compositions have been proposed.

【0003】上記のフォトレジスト塗布組成物(パター
ン形成方法)に要求される特性としては、より高解像性
であることは勿論、転写パターンの形状がより矩形性に
近く良好なこと、また、焦点深度が大きいこと等の特性
を備えた高性能なフォトレジスト塗布組成物(パターン
形成方法)が求められている。斯かる目的達成のため、
予め、フォトレジスト塗布組成物をアルカリ処理した後
にパターン転写を行う方法、または、フォトレジスト組
成物塗布膜上に光退色性材料を塗布し、実効上の投射光
のコントラストを向上させる方法などが提案されている
(Semicon NEWS,,vol 12,60
(1988))。
The properties required for the above photoresist coating composition (pattern forming method) are not only higher resolution, but also the transfer pattern shape is more rectangular and favorable, and There is a demand for a high-performance photoresist coating composition (pattern forming method) having characteristics such as a large depth of focus. To achieve such purpose,
In advance, a method of transferring a pattern after subjecting the photoresist coating composition to an alkali treatment, or a method of applying a photobleaching material on the photoresist composition coating film to improve the effective contrast of projected light is proposed. (Semicon NEWS, 8 , vol 12, 60)
(1988)).

【0004】また、塗布膜厚による転写されたパターン
の寸法変動をより少なくするため、フォトレジスト組成
物塗布膜上にそれとは異なる屈折率をもった透明な膜を
形成させ、フォトレジスト組成物塗布膜上面より反射さ
れる光と、このフォトレジスト組成物塗布膜上面を通過
し、新たに塗布された屈折率が異なる膜上面より反射さ
れる光との位相差の干渉を利用し、上記の膜内多重反射
の影響を小さくして寸法制御性を向上させる方法が提案
されている(特開昭60−149130号公報、特開昭
62−62520号公報、特開昭62−62521号公
報、特開平5−188598号公報など)。
In order to further reduce the dimensional variation of the transferred pattern due to the coating film thickness, a transparent film having a refractive index different from that of the photoresist composition coating film is formed on the photoresist composition coating film to apply the photoresist composition. Using the interference of the phase difference between the light reflected from the upper surface of the film and the light that has passed through the upper surface of the photoresist composition coating film and is reflected by the newly coated film having a different refractive index, the above-mentioned film A method of reducing the influence of internal multiple reflection to improve dimensional controllability has been proposed (JP-A-60-149130, JP-A-62-62520, JP-A-62-62521, JP-A-62-62521, Kaihei 5-188598, etc.).

【0005】しかしながら、塗布膜のアルカリ処理によ
る方法の場合は、塗布膜の表面全面がアルカリ処理され
るため、本来、アルカリ処理を必要としない露光部分ま
でアルカリ処理され、その結果、スカム等の現像残が発
生すると言う問題がある。また、低屈折率の塗布膜を使
用する方法の場合は、プロセス上意味のある低屈折率
(1.45以下)を達成する組成物としては、未だ、酸
性の組成物しか知られておらず、従って、パターンの寸
法変動を小さくすると同時にパターン形状を改善し得る
方法は提案されていないのが現状である。
However, in the case of the method of subjecting the coating film to alkali treatment, the entire surface of the coating film is subjected to alkali treatment, so that even an exposed portion which originally does not require alkali treatment is subjected to alkali treatment, and as a result, development of scum or the like occurs. There is a problem that the residue will occur. Further, in the case of a method using a coating film having a low refractive index, only an acidic composition is known as a composition that achieves a low refractive index (1.45 or less) that is significant in the process. Therefore, the present situation is that no method has been proposed that can reduce the dimensional variation of the pattern and at the same time improve the pattern shape.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記実情に
鑑みなされたものであり、その目的は、1種類の表面塗
布組成物を塗布するだけの簡単な方法により、高解像に
て、転写パターンの形状および焦点深度が良好であり、
且つ、転写パターン寸法の塗布膜厚による変化が小さ
く、良好な結果を与えるパターン形成方法を提供するこ
とにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to achieve a high resolution by a simple method of applying only one type of surface coating composition. The shape and depth of focus of the transfer pattern is good,
Moreover, it is an object of the present invention to provide a pattern forming method in which a change in transfer pattern dimension due to a coating film thickness is small and a good result is obtained.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の第1
の要旨は、キノンジアジド系フォトレジスト組成物塗布
膜の上面に塗布して使用される塗布組成物であって、ア
ルカリ性であることを特徴とする、リソグラフィーにお
ける性能向上用塗布組成物に存し、第2の要旨は、基板
上に塗布されたキノンジアジド系フォトレジスト組成物
塗布膜の上面に上記の塗布組成物を塗布し、光を投射し
てパターン潜像を転写し、次いで、加熱処理した後に現
像を行うことを特徴とするパターン形成方法に存する。
That is, the first aspect of the present invention
The gist of is a coating composition used by coating on the upper surface of a quinonediazide-based photoresist composition coating film, which is a coating composition for improving performance in lithography characterized by being alkaline, The gist of item 2 is that the above coating composition is applied on the upper surface of the quinonediazide photoresist composition coating film applied on the substrate, light is projected to transfer the pattern latent image, and then heat treatment is performed, followed by development. The present invention resides in a pattern forming method characterized by performing

【0008】以下、本発明を詳細に説明する。本発明
は、キノンジアジド系フォトレジスト塗布組成物より成
る従来公知のネガ型およびポジ型の双方に適用できる
が、特には、ポジ型フォトレジスト塗布組成物に好適で
ある。キノンジアジド系ポジ型のフォトレジスト塗布組
成物は、一般的に、アルカリ可溶性樹脂、キノンジアジ
ド化合物、溶媒を含有する。アルカリ可溶性樹脂として
は、ノボラック樹脂、ポリヒドロキシスチレン若しくは
その誘導体、スチレン−無水マレイン酸共重合体等が挙
げられるが、ノボラック樹脂、ポリヒドロキシスチレン
若しくはその誘導体が好適である。ノボラック樹脂は、
ヒドロキシ芳香族化合物とカルボニル化合物とを酸性触
媒の存在下、加熱重縮合して得ることが出来る。
The present invention will be described in detail below. The present invention can be applied to both the conventionally known negative type and positive type comprising a quinonediazide type photoresist coating composition, but is particularly suitable for a positive type photoresist coating composition. A quinonediazide-based positive photoresist coating composition generally contains an alkali-soluble resin, a quinonediazide compound, and a solvent. Examples of the alkali-soluble resin include novolac resin, polyhydroxystyrene or its derivative, styrene-maleic anhydride copolymer, and the like, and novolak resin, polyhydroxystyrene or its derivative are preferable. Novolak resin is
It can be obtained by heating polycondensation of a hydroxy aromatic compound and a carbonyl compound in the presence of an acidic catalyst.

【0009】上記のヒドロキシ芳香族化合物としては、
例えば、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾー
ル、p−クレゾール、3−エチルフェノール、2,5−
キシレノール、3,5−キシレノール、フェニルフェノ
ール等のアルキル基またはアリール基で置換されていて
もよいフェノール類;2−メトキシフェノール、4−メ
トキシフェノール、4−フェノキシフェノール等のアル
コキシ又はアリルオキシフェノール類;α−ナフトー
ル、β−ナフトール、3−メチル−α−ナフトール等の
アルキル基で置換されていてもよいナフトール類;1,
3−ジヒドロキシベンゼン、1,3−ジヒドロキシ−2
−メチルベンゼン、1,2,3−トリヒドロキシベンゼ
ン、1,3,5−トリヒドロキシベンゼン、1,2,3
−トリヒドロキシ−5−メチルベンゼン等のアルキル基
で置換されていてもよいポリヒドロキシベンゼン類など
が挙げられる。
As the above-mentioned hydroxy aromatic compound,
For example, phenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, 3-ethylphenol, 2,5-
Phenols which may be substituted with an alkyl group or an aryl group such as xylenol, 3,5-xylenol and phenylphenol; alkoxy or allyloxyphenols such as 2-methoxyphenol, 4-methoxyphenol and 4-phenoxyphenol; Naphthols which may be substituted with an alkyl group such as α-naphthol, β-naphthol and 3-methyl-α-naphthol;
3-dihydroxybenzene, 1,3-dihydroxy-2
-Methylbenzene, 1,2,3-trihydroxybenzene, 1,3,5-trihydroxybenzene, 1,2,3
Examples thereof include polyhydroxybenzenes which may be substituted with an alkyl group such as trihydroxy-5-methylbenzene.

【0010】上記のカルボニル化合物としては、例え
ば、フォルムアルデヒド、パラフォルムアルデヒド、ア
セトアルデヒド等の脂肪族アルデヒド類;ベンズアルデ
ヒド、ヒドロキシベンズアルデヒド等の芳香族アルデヒ
ド類;アセトン等のアルキルケトン類が挙げられる。上
記の酸性触媒としては、例えば、塩酸、硫酸、蓚酸など
が挙げられる。
Examples of the carbonyl compound include aliphatic aldehydes such as formaldehyde, paraformaldehyde and acetaldehyde; aromatic aldehydes such as benzaldehyde and hydroxybenzaldehyde; and alkyl ketones such as acetone. Examples of the above-mentioned acidic catalyst include hydrochloric acid, sulfuric acid, oxalic acid and the like.

【0011】ポリヒドロキシスチレンとしては、例え
ば、4−ヒドロキシスチレン、3−メチル−4−ヒドロ
キシスチレン、3−クロロ−4−ヒドロキシスチレン等
の重合物が挙げられる。ポリヒドロキシスチレン誘導体
としては、上記のポリヒドロキシスチレンと他の成分と
の共重合体が挙げられ、他の成分としては、スチレン、
4−メチルスチレン、スチルベン等のスチレン誘導体;
エチレン、プロピレン等のエチレン誘導体;マレイン
酸、2−メチルマレイン酸、N−(4−ヒドロキシフェ
ニル)マレイミド等のマレイン酸誘導体;アクリル酸、
メタクリル酸、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル
等のアクリル酸誘導体などが挙げられる。
Examples of polyhydroxystyrene include polymers such as 4-hydroxystyrene, 3-methyl-4-hydroxystyrene and 3-chloro-4-hydroxystyrene. Examples of the polyhydroxystyrene derivative include copolymers of the above polyhydroxystyrene and other components, and as the other components, styrene,
Styrene derivatives such as 4-methylstyrene and stilbene;
Ethylene derivatives such as ethylene and propylene; maleic acid derivatives such as maleic acid, 2-methylmaleic acid, N- (4-hydroxyphenyl) maleimide; acrylic acid,
Examples thereof include acrylic acid derivatives such as methacrylic acid, ethyl acrylate, and ethyl methacrylate.

【0012】上記のノボラック樹脂、ポリヒドロキシス
チレン若しくはその誘導体は、必要に応じ、短波長領域
の吸光を低くするため、水素などにより還元されていて
もよく、また、本発明に悪影響を与えな限り、芳香環に
ハロゲン原子、ニトロ基、エステル基等の置換基を有し
ていてもよい。また、フェノール性の水酸基の一部がt
−ブチルオキシカーボネート、アセテート等のエステル
化物;メチルエーテル、トリメチルシリルエーテル、テ
トラヒドロピラニルエーテル等のエーテル化物として置
換されていてもよい。
The above novolak resin, polyhydroxystyrene or its derivative may be reduced with hydrogen or the like, if necessary, in order to lower the absorption in the short wavelength region, and as long as it does not adversely affect the present invention. Alternatively, the aromatic ring may have a substituent such as a halogen atom, a nitro group, or an ester group. In addition, part of the phenolic hydroxyl group is t
-Esterified products such as butyloxycarbonate and acetate; may be substituted as etherified products such as methyl ether, trimethylsilyl ether, and tetrahydropyranyl ether.

【0013】アルカリ可溶性樹脂の最適な重量平均分子
量は、通常2000〜30000、好ましくは3000
〜20000である。また、分別沈殿などにて上記樹脂
中の低分子量成分を除いた樹脂、または、分子量の異な
る樹脂を2種類以上混合することにより分子量分布を広
くした樹脂を使用することも出来る。
The optimum weight average molecular weight of the alkali-soluble resin is usually 2,000 to 30,000, preferably 3,000.
~ 20,000. It is also possible to use a resin from which the low molecular weight components have been removed from the above resin by fractional precipitation or the like, or a resin having a broad molecular weight distribution by mixing two or more kinds of resins having different molecular weights.

【0014】キノンジアジド化合物としては、通常、
1,2−ベンゾキノンジアジド−4−スルフォン酸、
1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルフォン酸、
1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルフォン酸など
のエステル又はアミド等のオルトキノンジアジド化合物
が挙げられ、具体的には、グリセリン、ペンタエリスリ
トール等のポリヒドロキシアルキル化合物、ノボラック
樹脂、ビスフェノールA、4,4′,4″−トリヒドロ
キシフェニルメタン、没食子酸エステル、ケルセチン、
モリン、ポリヒドロキシベンゾフェノン等のポリヒドロ
キシ芳香族化合物と1,2−ベンゾキノンジアジド−4
−スルフォン酸、1,2−ナフトキノンジアジド−4−
スルフォン酸、1,2−ナフトキノンジアジド−5−フ
ルフォン酸などのエステルが挙げられる。これらの中で
はフェノール化合物のエステルが特に好ましい。また、
1分子中に通常2個以上、好ましくは3個以上のオルト
キノンジアジド基を含む感光剤が好ましい。
The quinonediazide compound is usually
1,2-benzoquinonediazide-4-sulfonic acid,
1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid,
Examples thereof include orthoquinonediazide compounds such as esters or amides such as 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid, and specifically, polyhydroxyalkyl compounds such as glycerin and pentaerythritol, novolac resins, bisphenol A, 4,4. ′, 4 ″ -trihydroxyphenylmethane, gallic acid ester, quercetin,
Polyhydroxy aromatic compounds such as morin and polyhydroxybenzophenone, and 1,2-benzoquinonediazide-4
-Sulfonic acid, 1,2-naphthoquinonediazide-4-
Esters such as sulfonic acid and 1,2-naphthoquinonediazide-5-flufonic acid may be mentioned. Among these, esters of phenol compounds are particularly preferable. Also,
Photosensitizers containing usually two or more, preferably three or more orthoquinonediazide groups in one molecule are preferred.

【0015】溶媒としては、酢酸エチル、酢酸ブチル、
γ−ブチロラクトン等のカルボン酸エステル類;エチレ
ングリコールメチルエーテル、エチレングリコールエチ
ルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテル、プ
ロピレングリコールエチルエーテル、ジエチレングリコ
ールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチ
ルエーテル等のグリコールエーテル類;エチレングリコ
ールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコール
メチルエーテルアセテート、プロピレングリコールメチ
ルエーテルプロピオネート等のグリコールエーテルアル
キルカルボン酸エステル類;乳酸メチル、乳酸エチル等
のヒドロキシアルキルカルボン酸エステル類;3−メト
キシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸メ
チル、3−エトキシプロピオン酸エチル、2−メチル−
3−メトキシプロピオン酸メチル、2−メチル−3−エ
トキシプロピオン酸エチル等のアルコキシアルキルカル
ボン酸エステル類;ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチ
ル等のピルビン酸エステル類;メチルエチルケトン、メ
チルアミルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類等の
単独または2種類以上の混合溶媒が挙げられる。
As the solvent, ethyl acetate, butyl acetate,
Carboxylic acid esters such as γ-butyrolactone; ethylene glycol methyl ether, ethylene glycol ethyl ether, propylene glycol methyl ether, propylene glycol ethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether and other glycol ethers; ethylene glycol ethyl ether acetate, propylene Glycol ether alkyl carboxylic acid esters such as glycol methyl ether acetate and propylene glycol methyl ether propionate; hydroxyalkyl carboxylic acid esters such as methyl lactate and ethyl lactate; methyl 3-methoxypropionate, methyl 3-ethoxypropionate, Ethyl 3-ethoxypropionate, 2-methyl-
Alkoxyalkylcarboxylic acid esters such as methyl 3-methoxypropionate and ethyl 2-methyl-3-ethoxypropionate; pyruvate esters such as methyl pyruvate and ethyl pyruvate; ketones such as methyl ethyl ketone, methyl amyl ketone, cyclohexanone Examples thereof include a single solvent or a mixed solvent of two or more kinds.

【0016】キノンジアジド系ポジ型のフォトレジスト
塗布組成物における、アルカリ可溶性樹脂の濃度は通常
1〜30重量%であり、キノンジアジド化合物の濃度は
通常0.01〜15重量%である。そして、アルカリ可
溶性樹脂に対するキノンジアジド化合物の割合は、通常
0.001〜1.0重量倍である。キノンジアジド系ポ
ジ型のフォトレジスト塗布組成物には、塗布性を向上さ
せるための塗布性改良剤、基板よりの乱反射光の影響を
少なくするための吸光性材料、感度向上のための増感剤
などの添加剤を添加することが出来る。
In the quinonediazide positive type photoresist coating composition, the concentration of the alkali-soluble resin is usually 1 to 30% by weight, and the concentration of the quinonediazide compound is usually 0.01 to 15% by weight. The ratio of the quinonediazide compound to the alkali-soluble resin is usually 0.001 to 1.0 times by weight. The quinonediazide-based positive photoresist coating composition includes a coatability improving agent for improving coatability, a light-absorbing material for reducing the influence of irregularly reflected light from the substrate, and a sensitizer for improving sensitivity. Additives can be added.

【0017】本発明のリソグラフィーにおける性能向上
用塗布組成物は、上記の様なキノンジアジド系フォトレ
ジスト組成物塗布膜の上面に塗布して使用される。そし
て、アルカリ性であれば、有機溶媒または水性媒体の何
れに溶解されていてもよいが、下層に塗布されたキノン
ジアジド系フォトレジスト組成物塗布膜とのミキシング
がないこと、水性の現像液にてフォトレジスト塗布膜と
同時に現像、溶解、除去するのが好ましい実施態様とな
ること等の観点から、水溶性塗布組成物が好ましい。
The coating composition for improving performance in lithography of the present invention is used by coating it on the upper surface of a coating film of the above quinonediazide photoresist composition. Then, if it is alkaline, it may be dissolved in either an organic solvent or an aqueous medium, but there is no mixing with the quinonediazide-based photoresist composition coating film coated in the lower layer, and the photolithography is performed with an aqueous developer. The water-soluble coating composition is preferable from the viewpoint that it is a preferred embodiment that development, dissolution, and removal are performed simultaneously with the resist coating film.

【0018】水性媒体としては、フッ素原子で置換され
ていてもよいメタノール、エタノール、イソプロパノー
ル等の水と混合し得る有機溶媒を含有してもよい水が使
用される。しかしながら、ミキシング防止の観点から、
混合する有機溶媒の量は少ない方が好ましく、全媒体に
対する割合として、有機溶媒の量は、通常30重量%以
下、好ましくは20重量%以下、更に好ましくは10重
量%以下である。
As the aqueous medium, water that may contain an organic solvent that may be mixed with water, such as methanol, ethanol, and isopropanol, which may be substituted with a fluorine atom, is used. However, from the viewpoint of preventing mixing,
The amount of the organic solvent to be mixed is preferably as small as possible, and the amount of the organic solvent is usually 30% by weight or less, preferably 20% by weight or less, more preferably 10% by weight or less as a ratio to the total medium.

【0019】本発明の塗布組成物は、通常、膜形成材料
を含有する。斯かる膜形成材料としては、上記と同様の
観点から、水溶性のものが好適に使用され、具体的な膜
形成材料としては、ポリアクリル酸、ポリメタクリル
酸、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポ
リビニルメチルエーテル、プルラン等の水溶性ポリマー
が挙げられる。これらの膜形成材料は、後記の水溶性フ
ッ素化合物にて一部または全てを代替してもよい。膜形
成材料の使用量は、全塗布組成物に対し、通常0.1〜
20重量%、好ましくは1〜10重量%である。これら
の膜形成材料は、屈折率が1.5以上のものが多いので
その使用量は少ない方が好ましい。膜形成材料の一部を
フッ素化合物にて代替する方法は、後記の低屈折化のた
めに好ましい実施態様である。
The coating composition of the present invention usually contains a film forming material. As such a film-forming material, water-soluble ones are preferably used from the same viewpoints as described above, and specific film-forming materials include polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, and polyvinylmethyl. Water-soluble polymers such as ether and pullulan are mentioned. A part or all of these film forming materials may be replaced with a water-soluble fluorine compound described later. The amount of the film-forming material used is usually 0.1 to the total coating composition.
It is 20% by weight, preferably 1 to 10% by weight. Since many of these film forming materials have a refractive index of 1.5 or more, it is preferable that the amount used is small. The method of substituting a part of the film forming material with a fluorine compound is a preferred embodiment for lowering the refractive index described later.

【0020】本発明の塗布組成物のアルカリ性の強さ
は、塗布組成物液のpHにして、通常7.1〜14であ
り、好ましくは8〜13、更に好ましくは8.5〜1
2.5である。アルカリ性度は、テトラメチルアンモニ
ウムヒドロオキシド水溶液などの有機アミン等にて調整
することが出来る。
The alkalinity of the coating composition of the present invention is usually 7.1 to 14, preferably 8 to 13, and more preferably 8.5 to 1 in terms of pH of the coating composition liquid.
It is 2.5. The alkalinity can be adjusted with an organic amine such as an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide.

【0021】本発明の塗布組成物は、上記の様にアルカ
リ性であることが必須である。アルカリ性にすることに
より良好な結果が得られる理由は、アルカリ性条件下に
てキノンジアジド化合物がフェノール性化合物のアルカ
リ可溶性樹脂とカップリング反応し、現像液に対する溶
解性が小さくなることにある。そして、上記のカップリ
ング反応の進行は、アルカリ性の強度、雰囲気温度など
の条件に左右される。
It is essential that the coating composition of the present invention is alkaline as described above. The reason why good results can be obtained by making it alkaline is that the quinonediazide compound undergoes a coupling reaction with an alkali-soluble resin of a phenolic compound under alkaline conditions, resulting in a reduced solubility in a developing solution. The progress of the above coupling reaction depends on conditions such as the strength of alkalinity and the ambient temperature.

【0022】従って、アルカリ性の強さは、フォトリソ
グラフィー工程での例えばベーキング工程の条件によっ
ても最適条件が異なるため、これらを総合的に勘案して
決定する必要がある。例えば、余りにもアルカリ条件が
強すぎる場合は、露光部分の現像液に対する溶解速度を
露光後に充分大きくできずにスカム等の現像残りが発生
し、また、余りにもアルカリ条件が弱すぎる場合は、本
発明の目的を達成するのが困難となる。
Therefore, since the optimum alkalinity varies depending on the conditions of the photolithography process, such as the baking process, it is necessary to comprehensively consider them. For example, if the alkaline conditions are too strong, the dissolution rate of the exposed part in the developing solution cannot be increased sufficiently after the exposure, and undeveloped residue such as scum occurs, and if the alkaline conditions are too weak, the It is difficult to achieve the object of the invention.

【0023】本発明の塗布組成物に感光性酸発生化合物
を添加するならば更に良好な結果が得られる。すなわ
ち、前記した様に、アルカリ処理では露光部分にスカム
等の現像残りが発生することがあるが、これは、従来技
術では本来アルカリ処理するのが好ましくない露光部分
もアルカリ処理されてしまうためプロセス条件設定の好
適幅が狭いことによる。これに対し、本発明の塗布組成
物に感光性酸発生化合物を添加するならば、塗布組成物
の露光部分は、露光後において酸性に変化させることが
出来、その結果、露光部分のアルカリ処理が軽減されて
上記のスカム等の現像残りが改善される。
Even better results are obtained if a photosensitive acid-generating compound is added to the coating composition of the present invention. That is, as described above, in the alkali treatment, the undeveloped portion such as scum may occur in the exposed portion, but this is because the exposed portion, which is originally not preferable in the prior art, is alkali-treated. This is because the suitable range of condition setting is narrow. On the other hand, if a photosensitive acid generating compound is added to the coating composition of the present invention, the exposed portion of the coating composition can be changed to acid after exposure, and as a result, the alkali treatment of the exposed portion can be performed. It is mitigated and the residual development such as scum is improved.

【0024】感光性酸発生化合物としては、ポリハロゲ
ン化炭化水素基を含有する化合物、オニウム塩化合物、
スルフォン酸エステル化合物、スルフォン化合物などが
挙げられるが、これらの中では分子内に水可溶性基を持
つ水溶性のものが好適に使用される。
As the photosensitive acid generating compound, a compound containing a polyhalogenated hydrocarbon group, an onium salt compound,
Examples thereof include sulfonic acid ester compounds and sulfone compounds. Among them, water-soluble compounds having a water-soluble group in the molecule are preferably used.

【0025】水溶性の感光性酸発生化合物の具体例とし
ては、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスホネ
ート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスル
フォネート、トリフェニルスルフォニウムブロマイド、
トリフェニルスルフォニウムヘキサフルオロホスホネー
ト、トリフェニルスルフォニウムトリフルオロメタンス
ルフォネート、ジフェニル−(4−メトキシフェニル)
スルフォニウムトリフルオロメタンスルフォネート、ト
リス(4−メトキシフェニル)スルフォニウムトリフル
オロメタンスルフォネート、ジフェニル−(4−(フェ
ニルチオ)フェニル)スルフォニウムトリフルオロメタ
ンスルフォネート、ジフェニル−(4−(フェニルチ
オ)フェニル)スルフォニウムヘキサフルオロホスホネ
ート、ジメチル−(4−ヒドロキシナフチル)スルフォ
ニウムトリフルオロメタンスルフォネート、2−ナフト
イルメチルテトラメチレンスルフォニウムトリフルオロ
メタンスルフォネート等のオニウム塩;ベンゼンスルフ
ォン酸アミド、p−トルエンスルフォン酸アミド、ベン
ゼンスルフォン酸ヒドラジト等のスルフォン酸アミド類
などが挙げられる。
Specific examples of the water-soluble photosensitive acid generating compound include diphenyliodonium hexafluorophosphonate, diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium bromide,
Triphenylsulfonium hexafluorophosphonate, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, diphenyl- (4-methoxyphenyl)
Sulfonium trifluoromethanesulfonate, tris (4-methoxyphenyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, diphenyl- (4- (phenylthio) phenyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, diphenyl- (4- ( Phenylthio) phenyl) sulfonium hexafluorophosphonate, dimethyl- (4-hydroxynaphthyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, 2-naphthoylmethyltetramethylenesulfonium trifluoromethanesulfonate and other onium salts; benzenesulfone Examples thereof include acid amides, p-toluenesulfonic acid amides, sulfonic acid amides such as benzenesulfonic acid hydrazide, and the like.

【0026】感光性酸発生化合物の混合比率は、塗布組
成物の溶媒を除いた成分全量に対する混合比率として、
通常0.005〜0.2重量倍、好ましくは0.01〜
0.1重量倍である。なお、前記の感光性酸発生化合物
の添加量は、塗布組成物液のpHをも勘案して決定さ
れ、露光後において、露光部分を酸性にし得る様に調整
される。
The mixing ratio of the photosensitive acid generating compound is as a mixing ratio with respect to the total amount of the components excluding the solvent of the coating composition.
Usually 0.005 to 0.2 times by weight, preferably 0.01 to
It is 0.1 times the weight. The amount of the photosensitive acid generating compound added is determined in consideration of the pH of the coating composition liquid, and is adjusted so that the exposed portion can be acidified after exposure.

【0027】更に、本発明の塗布組成物は、その塗布膜
の投射光波長に対する屈折率が下層のフォトレジスト組
成物塗布膜の屈折率を[m]で表した場合に[m0.5
に近づく組成にし、且つ、投射光波長をλとした際、本
発明の塗布組成物塗布膜の塗布膜厚をλ/4の奇数倍に
するならば、前記の膜内多重反射の影響を小さくするこ
とが出来るので好ましい。
Further, in the coating composition of the present invention, the refractive index of the coating film with respect to the projected light wavelength is [m 0.5 ] when the refractive index of the lower layer photoresist composition coating film is represented by [m].
If the composition of the coating composition of the present invention is set to an odd multiple of λ / 4, and the projection light wavelength is set to λ, the effect of the multiple reflection in the film is reduced. This is preferable because it can be performed.

【0028】本発明の塗布組成物による塗布膜の好まし
い屈折率は、通常のフォトレジスト組成物塗布膜の屈折
率が通常1.6〜1.7であることから1.25〜1.
3とされる。しかしながら、実際的には、斯かる低屈折
率の塗布膜を得るのは非常に困難であるため、現実的な
好適範囲は1.3〜1.45である。斯かる屈折率の塗
布膜によれば、干渉作用により反射光強度が小さくな
り、フォトレジスト組成物塗布膜の塗布膜厚に対する寸
法制御性が向上する。
The preferred refractive index of the coating film formed from the coating composition of the present invention is 1.25 to 1.1 because the refractive index of a conventional photoresist composition coating film is usually 1.6 to 1.7.
It is set to 3. However, in practice, it is very difficult to obtain such a coating film having a low refractive index, and therefore, a practically suitable range is 1.3 to 1.45. According to the coating film having such a refractive index, the reflected light intensity is reduced due to the interference effect, and the dimensional controllability of the coating film thickness of the photoresist composition coating film is improved.

【0029】上記の低屈折率塗布膜を達成するための材
料としては、フッ素含有化合物が有効であり、本発明の
塗布組成物に水溶性フッ素含有化合物を添加するのが好
ましい。好ましい水溶性フッ素含有化合物としては、本
出願人によって既に提出された特願平7−64132号
明細書に記載された水溶性フッ素化合物、すなわち、1
気圧20℃において固体である後述の水溶性フッ素化合
物および/または1気圧20℃において液状であり且つ
1気圧での沸点が100℃以上である後述の水溶性フッ
素化合物が挙げられる。特に、これらの混合物の使用に
より、前記のポリアクリル酸などの膜形成材料の使用量
を少なくすることが出来、しかも、前記の1.45以下
の低屈折率の塗布膜を得ることが出来る。フッ素含有化
合物の使用量は、膜形成材料と同様、全塗布組成物に対
し、通常0.1〜20重量%、好ましくは1〜10重量
%である。
A fluorine-containing compound is effective as a material for achieving the above low refractive index coating film, and it is preferable to add a water-soluble fluorine-containing compound to the coating composition of the present invention. As a preferable water-soluble fluorine-containing compound, a water-soluble fluorine compound described in Japanese Patent Application No. 7-64132 already filed by the present applicant, that is, 1
Examples include the below-mentioned water-soluble fluorine compound which is solid at 20 ° C. and / or the below-mentioned water-soluble fluorine compound which is liquid at 20 ° C. and has a boiling point of 100 ° C. or higher at 1 atm. In particular, the use of these mixtures makes it possible to reduce the amount of the film-forming material such as polyacrylic acid used and to obtain the coating film having a low refractive index of 1.45 or less. The amount of the fluorine-containing compound used is usually 0.1 to 20% by weight, and preferably 1 to 10% by weight, based on the entire coating composition, like the film forming material.

【0030】上記の1気圧20℃において固体である水
溶性フッ素化合物としては、好ましくは1気圧25℃に
おいて固体である水溶性フッ素化合物であり、更に好ま
しくは1気圧の沸点が150℃以上、より好ましくは2
00℃以上、最も好ましくは250℃以上の化合物であ
る。ここに水溶性とは、1気圧下20℃の条件下、前記
の水性媒体に対し、通常0.1重量%以上、好ましくは
1重量%以上溶解することを意味する。
The above-mentioned water-soluble fluorine compound which is solid at 1 atmosphere and 20 ° C. is preferably a water-soluble fluorine compound which is solid at 1 atmosphere and 25 ° C., and more preferably has a boiling point of 150 ° C. or more at 1 atmosphere. Preferably 2
A compound having a temperature of 00 ° C or higher, most preferably 250 ° C or higher. The term "water-soluble" as used herein means that it is usually dissolved in 0.1% by weight or more, preferably 1% by weight or more in the above aqueous medium under the condition of 1 atm and 20 ° C.

【0031】上記の水溶性フッ素化合物としては、炭素
数が通常3〜30、好ましくは5〜20のパーフルオロ
アルキルスルフォン酸やパーフルオロアルキルカルボン
酸が挙げられる。その他の例としては、炭素数が通常8
〜40、好ましくは9〜20のパーフルオロアルキルベ
ンゼンスルフォン酸、パーフルオロアルキルオキシベン
ゼンスルフォン酸、パーフルオロアルキルベンゼンカル
ボン酸、パーフルオロアルキルオキシベンゼンカルボン
酸が挙げられる。更にその他の例としては、炭素数が通
常4〜1000、好ましくは4〜500のパーフルオロ
アルキルポリエーテルスルフォン酸やパーフルオロアル
キルポリエーテルカルボン酸が挙げられる。これらのフ
ッ素含有酸化合物は、フリーの酸として使用される他、
アンモニウム塩、フッ素で置換されていてもよいモノ〜
テトラアルキルアンモニウム塩などの形態にて使用さ
れ、2種類以上の混合物として使用してもよい。
Examples of the above water-soluble fluorine compound include perfluoroalkylsulfonic acid and perfluoroalkylcarboxylic acid having a carbon number of usually 3 to 30, preferably 5 to 20. As another example, carbon number is usually 8
To 40, preferably 9 to 20, perfluoroalkylbenzenesulfonic acid, perfluoroalkyloxybenzenesulfonic acid, perfluoroalkylbenzenecarboxylic acid, and perfluoroalkyloxybenzenecarboxylic acid. Still other examples include perfluoroalkyl polyether sulfonic acids and perfluoroalkyl polyether carboxylic acids having usually 4 to 1000 carbon atoms, preferably 4 to 500 carbon atoms. These fluorine-containing acid compounds are used as free acids,
Ammonium salt, mono optionally substituted with fluorine
It is used in the form of a tetraalkylammonium salt or the like, and may be used as a mixture of two or more kinds.

【0032】上記のフッ素含有酸化合物の具体例として
は、パーフルオロブタンスルフォン酸、パーフルオロヘ
プタンスルフォン酸、パーフルオロオクタンスルフォン
酸、パーフルオロデカンスルフォン酸、パーフルオロブ
タン酸、パーフルオロアジピン酸、パーフルオロオクタ
ン酸、パーフルオロアゼライック酸、パーフルオロセバ
チン酸、パーフルオロ−1,10−デカンジカルボン
酸、パーフルオロヘプタオキシベンゼンスルフォン酸、
パーフルオロ(2−エトキシエタン)スルフォン酸、パ
ーフルオロアルキルポリエーテルスルフォン酸(例え
ば、E.I.duPont社製の商品「Nafio
n」)、パーフルオロ−2,5−ジメチル−3,6−ジ
オキサノナン酸、パーフルオロ−2,5,8−トリメチ
ル−3,6,9−トリオキサドデカン酸、パーフルオロ
アルキルポリエーテルジカルボン酸などが挙げられる。
また、他の固体の水溶性フッ素化合物の具体例として
は、2,2,3,3,4,4−ヘキサフルオロペンタン
−1,5−ジオール、2,2,3,3,4,4,5,5
−オクタフルオロヘキサン−1,6−ジオール等のフル
オロアルキルアルコール類、三菱マテリアル(株)製の
フッ素系界面活性剤、例えば、「EF−121」(商品
名)等が挙げられる。
Specific examples of the above-mentioned fluorine-containing acid compound include perfluorobutane sulfonic acid, perfluoroheptane sulfonic acid, perfluorooctane sulfonic acid, perfluorodecane sulfonic acid, perfluorobutanoic acid, perfluoroadipic acid, and perfluoroadipic acid. Fluorooctanoic acid, perfluoroazelic acid, perfluorosebacic acid, perfluoro-1,10-decanedicarboxylic acid, perfluoroheptaoxybenzenesulfonic acid,
Perfluoro (2-ethoxyethane) sulfonic acid, perfluoroalkyl polyether sulfonic acid (for example, a product "Nafio" manufactured by EI duPont).
n ”), perfluoro-2,5-dimethyl-3,6-dioxanonanoic acid, perfluoro-2,5,8-trimethyl-3,6,9-trioxadodecanoic acid, perfluoroalkyl polyether dicarboxylic acid, etc. Is mentioned.
Further, specific examples of other solid water-soluble fluorine compounds include 2,2,3,3,4,4-hexafluoropentane-1,5-diol, 2,2,3,3,4,4,4. 5,5
Examples include fluoroalkyl alcohols such as -octafluorohexane-1,6-diol, and fluorinated surfactants manufactured by Mitsubishi Materials Corporation, such as "EF-121" (trade name).

【0033】一方、前記の1気圧20℃において液状で
あり且つ1気圧での沸点が100℃以上である水溶性フ
ッ素化合物としては、好ましくは1気圧10℃において
液状であり且つ1気圧での沸点が100℃以上、更に好
ましくは150℃以上、より好ましくは200℃以上の
水溶性フッ素化合物である。ここに水溶性とは、1気圧
下20℃の条件下、前記の水性媒体に対し、通常0.1
重量%以上、好ましくは1重量%以上溶解することを意
味する。
On the other hand, the water-soluble fluorine compound which is liquid at 1 atm 20 ° C. and has a boiling point of 100 ° C. or more at 1 atm is preferably liquid at 1 atm 10 ° C. and boiling at 1 atm. Is 100 ° C. or higher, more preferably 150 ° C. or higher, and more preferably 200 ° C. or higher. Here, the term "water-soluble" means that it is usually 0.1 in the above aqueous medium under the condition of 1 atm and 20 ° C.
It means to dissolve by weight% or more, preferably 1% by weight or more.

【0034】上記の水溶性フッ素化合物としては、例え
ば、トリフルオロメタンスルフォン酸、ヘプタフルオロ
ブタン酸のような酸性化合物も使用し得るが、これらの
酸性化合物は、機器の腐食などを抑制するため、多量に
使用するのは避けるのが好ましい。斯かる観点から、上
記の水溶性フッ素化合物としては、中性の化合物が好ま
しい。中性水溶性フッ素化合物とは、例えば、下記の化
学式で表される化合物が挙げられる。
As the above-mentioned water-soluble fluorine compound, for example, acidic compounds such as trifluoromethanesulfonic acid and heptafluorobutanoic acid can be used. However, since these acidic compounds suppress corrosion of equipment and the like, a large amount thereof is used. It is preferred to avoid using From this point of view, the water-soluble fluorine compound is preferably a neutral compound. Examples of the neutral water-soluble fluorine compound include compounds represented by the following chemical formula.

【0035】[0035]

【化1】 R1 −(R2 −O)m −(CX2 n −CX(OH)−CX2 (OH)Embedded image R 1 — (R 2 —O) m — (CX 2 ) n —CX (OH) —CX 2 (OH)

【0036】上記の化学式中、R1 はフッ素含有アルキ
ル基、R2 はフッ素を含有してもよいアルキレン基を表
し、Xは水素原子またはフッ素原子を表し、これらは同
一または異なっていてもよい。mおよびnは0〜5の整
数を表す。
In the above chemical formula, R 1 represents a fluorine-containing alkyl group, R 2 represents a fluorine-containing alkylene group, X represents a hydrogen atom or a fluorine atom, and these may be the same or different. . m and n represent the integer of 0-5.

【0037】上記の化学式で表される中性水溶性フッ素
化合物の具体例としては、3−(2−パーフルオロヘキ
シル)エトキシ−1,2−ジヒドロキシプロパン等が挙
げられるが、類似の化合物であるα−パーフルオロノネ
ニル−ω−メトキシポリオキシエチレンの様なパーフル
オロアルキルアルコールエチレンオキシド付加物やその
末端アルキルエーテル化合物は、露光/現像後におい
て、転写されたパターンの剥離などを惹起するので好ま
しくない。
Specific examples of the neutral water-soluble fluorine compound represented by the above chemical formula include 3- (2-perfluorohexyl) ethoxy-1,2-dihydroxypropane and the like, which are similar compounds. Perfluoroalkyl alcohol ethylene oxide adducts such as α-perfluorononenyl-ω-methoxypolyoxyethylene and its terminal alkyl ether compounds cause peeling of the transferred pattern after exposure / development, which is not preferable. .

【0038】他の中性水溶性フッ素化合物としては、
2,2,3,3−テトラフルオロプロパノール、2,
2,3,3,4,4−ヘキサフルオロブタノール、2,
2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンタノ
ール等のフルオロアルキルアルコール類、住友スリーエ
ム(株)製のフッ素系界面活性剤、例えば、商品「FC
−171」(パーフルオロアルキルアルコキシレー
ト)、「FC−430」(フッ素化アルキルエステル)
等が挙げられる。
Other neutral water-soluble fluorine compounds include
2,2,3,3-tetrafluoropropanol, 2,
2,3,3,4,4-hexafluorobutanol, 2,
Fluoroalkyl alcohols such as 2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentanol, and fluorochemical surfactants manufactured by Sumitomo 3M Limited, for example, the product "FC
-171 "(perfluoroalkylalkoxylate)," FC-430 "(fluorinated alkyl ester)
Etc.

【0039】上記のフッ素化合物は、単独使用の他、2
種類以上の混合物として使用され、特に、1気圧の沸点
が100℃以上200℃以下の化合物と200℃以上の
化合物との混合物としての使用は好ましい結果を与え
る。
The above fluorine compounds may be used alone or in combination with 2
It is used as a mixture of one or more kinds, and particularly, the use as a mixture of a compound having a boiling point of 1 atm of 100 ° C or more and 200 ° C or less and a compound having a boiling point of 200 ° C or more gives preferable results.

【0040】前記の固体または液体の水溶性フッ素化合
物は、アルキル基の水素原子がフッ素原子に置換された
化合物であるが、そのフッ素置換割合は、高い方が好ま
しく、通常50%、好ましくは70%以上である。
The above-mentioned solid or liquid water-soluble fluorine compound is a compound in which a hydrogen atom of an alkyl group is substituted with a fluorine atom, and the fluorine substitution ratio is preferably higher, usually 50%, preferably 70%. % Or more.

【0041】水溶性フッ素化合物は前記の膜形成材料に
添加して使用される。そして、その添加は1種類でもよ
いが、例えば、固体のフッ素化合物類と液体のフッ素化
合物類とを重量割合にて通常10:1〜1:20好まし
くは5:1〜1:10の割合にて混合使用することによ
り、膜形成材料の使用がなくても良好に低屈折率の塗布
膜を形成できる。
The water-soluble fluorine compound is used by adding it to the above film-forming material. And although the addition may be one kind, for example, the solid fluorine compound and the liquid fluorine compound are in a weight ratio of usually 10: 1 to 1:20, preferably 5: 1 to 1:10. By mixing and using them, a coating film having a low refractive index can be favorably formed without using a film forming material.

【0042】また、投射光の波長に対する塗布膜の吸光
度が当該投射光の投射により減少する化合物を本発明の
塗布組成物に含有させるならば、フォトレジスト塗布膜
内での露光部と未露光部との光のコントラストが向上し
て高解像性が得られので好ましい。吸光度の減少割合
は、完全変化前後の減少割合として、通常10%以上、
好ましくは30%以上、更に好ましくは50%以上であ
る。
If the coating composition of the present invention contains a compound whose absorbance of the coating film with respect to the wavelength of the projection light is reduced by the projection of the projection light, the exposed portion and the unexposed portion in the photoresist coating film are included. This is preferable because the contrast of light with and is improved and high resolution is obtained. The decrease rate of absorbance is usually 10% or more as the decrease rate before and after complete change,
It is preferably 30% or more, more preferably 50% or more.

【0043】上記の吸光度減少用化合物としては、α−
カルボキシ−N−メチルニトロン、α−(p−(ジメチ
ルアミノ)フェニル)−N−(4−カルボキシフェニ
ル)ニトロン、α−(p−(ジエチルアミノ)フェニ
ル)−N−(4−カルボキシフェニル)ニトロン、α−
(p−(ジメチルアミノ)フェニル)−N−(2−メチ
ル−4−カルボキシフェニル)ニトロン、α−(p−
(ジエチルアミノ)フェニル)−N−(2−メチル−4
−カルボキシフェニル)ニトロン、α−(p−(ジメチ
ルアミノ)スチリル)−N−(4−カルボキシフェニ
ル)ニトロン、α−(p−(ジエチルアミノ)スチリ
ル)−N−(4−カルボキシフェニル)ニトロン、α−
(p−(ジメチルアミノ)スチリル)−N−(2−メチ
ル−4−カルボキシフェニル)ニトロン、α−(p−
(ジエチルアミノ)スチリル)−N−(2−メチル−4
−カルボキシフェニル)ニトロン等が挙げられる。
As the above-mentioned compound for reducing absorbance, α-
Carboxy-N-methyl nitrone, α- (p- (dimethylamino) phenyl) -N- (4-carboxyphenyl) nitrone, α- (p- (diethylamino) phenyl) -N- (4-carboxyphenyl) nitrone, α-
(P- (dimethylamino) phenyl) -N- (2-methyl-4-carboxyphenyl) nitrone, α- (p-
(Diethylamino) phenyl) -N- (2-methyl-4)
-Carboxyphenyl) nitrone, α- (p- (dimethylamino) styryl) -N- (4-carboxyphenyl) nitrone, α- (p- (diethylamino) styryl) -N- (4-carboxyphenyl) nitrone, α −
(P- (dimethylamino) styryl) -N- (2-methyl-4-carboxyphenyl) nitrone, α- (p-
(Diethylamino) styryl) -N- (2-methyl-4)
-Carboxyphenyl) nitrone and the like.

【0044】吸光度減少用化合物の混合比率は、塗布組
成物の溶媒を除いた成分全量に対する割合として、通常
0.01〜0.5重量倍、好ましくは0.1〜0.4重
量倍である。
The mixing ratio of the compound for reducing absorbance is usually 0.01 to 0.5 times by weight, preferably 0.1 to 0.4 times by weight, based on the total amount of the components excluding the solvent of the coating composition. .

【0045】本発明の塗布組成物による塗布膜を使用し
たパターン形成方法としては、基本的には、フォトレジ
スト塗布膜上面に保護膜などの塗布膜を形成する通常の
キノンジアジド系ポジ型フォトレジストの場合と同様の
方法を採用することが出来る。具体的には次の手順を採
用することが出来る。
As a pattern forming method using a coating film of the coating composition of the present invention, basically, a conventional quinonediazide-based positive photoresist in which a coating film such as a protective film is formed on the upper surface of the photoresist coating film is used. A method similar to the case can be adopted. Specifically, the following procedure can be adopted.

【0046】先ず、基板にキノンジアジド系ポジ型フォ
トレジスト組成物を塗布した後にプリベーク(1)を行
って残存する溶媒を蒸発させる。次いで、本発明の塗布
組成物をキノンジアジド系ポジ型フォトレジスト組成物
塗布膜上に塗布した後にプリベーク(2)を行って残存
する溶媒を蒸発させる。なお、プリベーク(1)を省略
し、プリベーク(2)にて各ステップの塗布膜の溶媒を
同時に蒸発させることも出来、また、プリベーク(2)
を省略することも出来る。
First, a quinonediazide-based positive photoresist composition is applied to a substrate and then prebaked (1) to evaporate the remaining solvent. Then, the coating composition of the present invention is applied onto the coating film of the quinonediazide-based positive photoresist composition and then prebaked (2) to evaporate the remaining solvent. It is also possible to omit the pre-bake (1) and simultaneously evaporate the solvent of the coating film in each step in the pre-bake (2).
Can be omitted.

【0047】次いで、露光を行ってパターン潜像を形成
させる。露光は、g線、i線、エキシマレーザー光など
によって行うことが出来、本発明の塗布組成物は、これ
らの全ての露光波長に対応し得る。勿論、露光波長に対
する材料などの最適化が行われる。次いで、露光後にベ
ークを行い、そして、現像を行ってパターンを形成させ
る。現像液としては、通常、有機アミン水溶液が使用さ
れ、テトラメチルアンモニウムハイドロオキシド及び/
又はコリンの水溶液が好適に使用される。また、現像液
との接触に先立ち、本発明の塗布組成物による塗布膜を
水にて溶解して除去した後、キノンジアジド系ポジ型フ
ォトレジスト塗布膜と現像液を接触させてもよい。
Next, exposure is performed to form a pattern latent image. Exposure can be performed by g-line, i-line, excimer laser light, etc., and the coating composition of the present invention can correspond to all these exposure wavelengths. Of course, the material and the like are optimized with respect to the exposure wavelength. Then, after exposure, baking is performed, and then development is performed to form a pattern. As a developing solution, an organic amine aqueous solution is usually used, and tetramethylammonium hydroxide and /
Alternatively, an aqueous solution of choline is preferably used. Further, prior to contact with the developing solution, the coating film of the coating composition of the present invention may be dissolved and removed with water, and then the quinonediazide positive photoresist coating film may be contacted with the developing solution.

【0048】[0048]

【実施例】以下、本発明を実施例によって更に詳細に説
明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の
実施例に何ら限定されない。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the gist.

【0049】(表面塗布組成物調製例A)ヘプタデカフ
ルオロオクタンスルフォン酸をテトラメチルアンモニウ
ムヒドロキシドにて中和(中和率100%)した塩3.
6g、3−(2−トリデカフルオロヘキシル)エトキシ
−1,2−ジヒドロキシプロパン2.4g、2−ナフト
イルメチルテトラメチレンスルフォニウムトリフルオロ
メタンスルフォネート0.6gを水96gに溶解させ
た。更に、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドにて
組成物溶液のpHを10に調整した。この溶液を0.2
μmのフィルターにて濾過して表面塗布組成物Aを調製
した。
(Preparation example A of surface coating composition) Salt obtained by neutralizing heptadecafluorooctane sulfonic acid with tetramethylammonium hydroxide (neutralization ratio 100%).
6 g, 2.4 g of 3- (2-tridecafluorohexyl) ethoxy-1,2-dihydroxypropane and 0.6 g of 2-naphthoylmethyltetramethylene sulfonium trifluoromethane sulfonate were dissolved in 96 g of water. Furthermore, the pH of the composition solution was adjusted to 10 with tetramethylammonium hydroxide. 0.2 of this solution
A surface coating composition A was prepared by filtering with a μm filter.

【0050】(表面塗布組成物調製例B)表面塗布組成
物調製例Aにおいて、2−ナフトイルメチルテトラメチ
レンスルフォニウムトリフルオロメタンスルフォネート
を使用しない以外は、表面塗布組成物調製例Aと同様に
して表面塗布組成物Bを調製した。
(Preparation Example B for Surface Coating Composition) Preparation Example A for surface coating composition except that the 2-naphthoylmethyltetramethylene sulfonium trifluoromethanesulfonate was not used in Preparation Example A for surface coating composition. Surface coating composition B was prepared in the same manner.

【0051】(表面塗布組成物調製例C)表面塗布組成
物調製例Aにおいて、テトラメチルアンモニウムヒドロ
キシドでの中和率を95%に変更し、組成物溶液のpH
を3.5に変更した以外は、表面塗布組成物調製例Aと
同様にして表面塗布組成物Cを調製した。
(Preparation Example C for Surface Coating Composition) In Preparation Example A for surface coating composition, the neutralization ratio with tetramethylammonium hydroxide was changed to 95%, and the pH of the composition solution was changed.
A surface coating composition C was prepared in the same manner as in the surface coating composition preparation example A except that the value was changed to 3.5.

【0052】(表面塗布組成物調製例D)ヘプタデカフ
ルオロオクタンスルフォン酸をテトラメチルアンモニウ
ムヒドロキシドにて中和(中和率100%)した塩2.
0g、3−(2−トリデカフルオロヘキシル)エトキシ
−1,2−ジヒドロキシプロパン4.0g、2−ナフト
イルメチルテトラメチレンスルフォニウムトリフルオロ
メタンスルフォネート0.7g、α−〔p−(ジメチル
アミノ)フェニル〕−N−(4−カルボキシフェニル)
ニトロン2.0gを水91gに加え、更に、テトラメチ
ルアンモニウムヒドロキシドにて組成物溶液のpHを1
0に調整して溶解させた。この溶液を0.2μmのフィ
ルターにて濾過して表面塗布組成物Dを調製した。
(Preparation Example D of surface coating composition) Salt obtained by neutralizing heptadecafluorooctane sulfonic acid with tetramethylammonium hydroxide (neutralization ratio 100%).
0 g, 3- (2-tridecafluorohexyl) ethoxy-1,2-dihydroxypropane 4.0 g, 2-naphthoylmethyltetramethylenesulfonium trifluoromethanesulfonate 0.7 g, α- [p- (dimethyl Amino) phenyl] -N- (4-carboxyphenyl)
2.0 g of nitrone was added to 91 g of water, and the pH of the composition solution was adjusted to 1 with tetramethylammonium hydroxide.
It was adjusted to 0 and dissolved. This solution was filtered with a 0.2 μm filter to prepare a surface coating composition D.

【0053】実施例1〜2及び比較例1〜2 三菱化学(株)製のキノンジアジド系ポジ型フォトレジ
スト(商品名:MCPRi6600)を5インチの4枚
のシリコンウェハーにそれぞれスピンコートし、更に、
その中の3枚のシリコンウェハーに表面塗布組成物A〜
Cをそれぞれ塗布し、ホットプレート上にて70℃で6
0秒間加熱ベークして塗布膜を乾燥した(実施例1〜2
及び比較例1)。フォトレジストの塗布膜厚は約1μ
m、表面塗布組成物の塗布膜厚は約670Åであった。
Examples 1-2 and Comparative Examples 1-2 quinonediazide positive photoresist (trade name: MCPRi6600) manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd. was spin-coated on four 5-inch silicon wafers, respectively, and further,
Surface coating composition A to three silicon wafers among them
C is applied to each, and the mixture is placed on a hot plate at 70 ° C for 6
The coated film was dried by heating and baking for 0 seconds (Examples 1 and 2).
And Comparative Example 1). The coating thickness of photoresist is about 1μ
m, the coating thickness of the surface coating composition was about 670Å.

【0054】次いで、ニコン社製i線ステッパー(商品
名:NSR1755i7A)にて露光し、ホットプレー
ト上にて120℃で90秒間露光後にベークし、更に、
水で表面塗布組成物をリンス除去した後、2.38重量
%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液にて
60秒間パドル現像した。0.5μmのL&S(線幅と
スペース幅の比)が1:1に仕上がる露光量にてパター
ン形状などを観察した。4枚のシリコンウェハーの中の
1枚については表面塗布組成物を塗布しないで露光現像
を行った(比較例2)。
Next, it was exposed with an i-line stepper manufactured by Nikon (trade name: NSR1755i7A), exposed on a hot plate at 120 ° C. for 90 seconds and then baked, and further,
After rinsing and removing the surface coating composition with water, paddle development was performed for 60 seconds with a 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution. The pattern shape and the like were observed with an exposure amount that gives an L & S (ratio of line width to space width) of 0.5 μm of 1: 1. One of the four silicon wafers was exposed and developed without applying the surface coating composition (Comparative Example 2).

【0055】その結果、表面塗布組成物Aを使用して露
光現像を行った実施例1の場合は、0.34μmまで矩
形性よく解像しており、また、スカムもなく良好であっ
た。また、表面塗布組成物Bを使用して露光現像を行っ
た実施例2の場合は、0.35μmまでパターンの矩形
性は良く解像していたが、スカムが若干発生していた。
これに対し、表面塗布組成物Cを使用して露光現像を行
った比較例1の場合は、0.36μmまでしか解像して
おらず、矩形性も実施例1の場合より劣っていた。ま
た、表面塗布組成物を使用せずに露光現像を行った比較
例2の場合は、0.36μmまで解像していたが、矩形
性は実施例1の場合より劣っていた。
As a result, in the case of Example 1 in which the surface coating composition A was used for exposure and development, the resolution was good with rectangularity up to 0.34 μm and there was no scum. In the case of Example 2 in which the surface coating composition B was used for exposure and development, the rectangularity of the pattern was well resolved up to 0.35 μm, but some scum was generated.
On the other hand, in the case of Comparative Example 1 in which the surface coating composition C was used for exposure and development, the resolution was only up to 0.36 μm, and the rectangularity was also inferior to the case of Example 1. Further, in the case of Comparative Example 2 in which exposure and development were performed without using the surface coating composition, the resolution was up to 0.36 μm, but the rectangularity was inferior to that in Example 1.

【0056】また、焦点深度を測定したところ、表面塗
布組成物Aを使用した場合が最も広く、表面塗布組成物
Bを使用した場合および表面塗布組成物を使用しなかっ
た場合とは略同等であり、表面塗布組成物Aを使用した
場合より劣っていた。
When the depth of focus was measured, the case where the surface coating composition A was used was the widest, and it was almost the same as the case where the surface coating composition B was used and the case where the surface coating composition was not used. Yes, it was inferior to the case of using the surface coating composition A.

【0057】実施例3及び比較例3 三菱化学(株)製のキノンジアジド系ポジ型フォトレジ
スト(商品名:MCPRi6600)と表面塗布組成物
Aを使用し、実施例1と同様にして、複数枚のウェハー
に塗布からベークの各操作を行い、フォトレジスト塗布
膜厚が約100Åの間隔にて10000〜12000Å
の範囲となり、表面塗布組成物Aの塗布膜厚が670Å
になる様に塗布膜を形成した(実施例3)。また、表面
塗布組成物を塗布しない以外は、上記と同様にして、フ
ォトレジスト塗布膜を形成したウェハーを比較のために
準備した(比較例3)。
Example 3 and Comparative Example 3 Using quinonediazide positive photoresist (trade name: MCPRi6600) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation and surface coating composition A, a plurality of sheets were prepared in the same manner as in Example 1. Each operation from coating to baking is performed on the wafer, and the photoresist coating film thickness is 10,000 to 12,000Å at intervals of about 100Å.
And the coating thickness of the surface coating composition A is 670Å
A coating film was formed so as to become (Example 3). A wafer having a photoresist coating film formed thereon was prepared for comparison in the same manner as above except that the surface coating composition was not applied (Comparative Example 3).

【0058】次いで、実施例1と同様にして露光から現
像の各操作を行った。同一露光量での0.5μmのマス
クパターン像の仕上がり線巾を電子顕微鏡によって測定
した。その結果、フォトレジスト塗布膜の膜厚変化に対
する仕上がり線巾の変化は、表面塗布組成物Aを使用し
て露光現像を行った実施例3の方が表面塗布組成物を使
用せずに露光現像を行った比較例3に比して遙に良好で
あった。
Then, in the same manner as in Example 1, the operations from exposure to development were carried out. The finished line width of a 0.5 μm mask pattern image at the same exposure amount was measured by an electron microscope. As a result, the change in the finished line width with respect to the change in the film thickness of the photoresist coating film was observed in Example 3 in which the surface coating composition A was used for the exposure and development, without using the surface coating composition. Was much better than Comparative Example 3 in which

【0059】実施例4及び比較例4 三菱化学(株)製のキノンジアジド系ポジ型フォトレジ
スト(商品名:MCPRi6600)と表面塗布組成物
Dを使用し、表面塗布組成物Dの塗布膜厚を640Åに
なる様にした以外は、実施例1と同様にして露光から現
像の各操作を行った(実施例4)。また、表面塗布組成
物を塗布しない以外は同様にしてフォトレジスト塗布膜
を形成したウェハーを比較のために準備した(比較例
4)。解像度、パターンの矩形性、焦点深度、フォトレ
ジスト塗布膜厚に対するパターン寸法の依存性は、全
て、表面塗布組成物Dを使用して露光現像を行った実施
例4の方が表面塗布組成物を使用せずに露光現像を行っ
た比較例4に比して良好であった。
Example 4 and Comparative Example 4 A quinonediazide positive photoresist (trade name: MCPRi6600) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation and a surface coating composition D were used, and the coating film thickness of the surface coating composition D was 640Å. Each operation from exposure to development was carried out in the same manner as in Example 1 except that the above was changed (Example 4). Further, a wafer on which a photoresist coating film was formed in the same manner except that the surface coating composition was not applied was prepared for comparison (Comparative Example 4). The resolution, the rectangularity of the pattern, the depth of focus, and the dependence of the pattern size on the photoresist coating film thickness are all the results of Example 4 in which the surface coating composition D was used for exposure and development. The result was better than Comparative Example 4 in which exposure and development were performed without using it.

【0060】[0060]

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、1種類の
表面塗布組成物を塗布するだけの簡単な方法により、高
解像にて、転写パターンの形状および焦点深度が良好で
あり、且つ、転写パターン寸法の塗布膜厚による変化が
小さく、良好な結果のパターンを形成することが出来
る。
According to the present invention described above, the transfer pattern shape and the depth of focus are excellent at a high resolution by a simple method of applying only one type of surface coating composition, and In addition, a change in transfer pattern dimension due to the coating film thickness is small, and a pattern having a good result can be formed.

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 7/38 511 G03F 7/38 511 H01L 21/027 H01L 21/30 502R Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI Technical display location G03F 7/38 511 G03F 7/38 511 H01L 21/027 H01L 21/30 502R

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 キノンジアジド系フォトレジスト組成物
塗布膜の上面に塗布して使用される塗布組成物であっ
て、アルカリ性であることを特徴とする、リソグラフィ
ーにおける性能向上用塗布組成物。
1. A coating composition for improving performance in lithography, which is a coating composition used by coating on the upper surface of a coating film of a quinonediazide-based photoresist composition.
【請求項2】 水溶性である請求項1に記載の塗布組成
物。
2. The coating composition according to claim 1, which is water-soluble.
【請求項3】 感光性酸発生化合物を含有する請求項1
又は2に記載の塗布組成物。
3. A photosensitive acid generating compound is contained therein.
Or the coating composition according to 2.
【請求項4】 フッ素化合物を含有する請求項1〜3の
何れかに記載の塗布組成物。
4. The coating composition according to claim 1, which contains a fluorine compound.
【請求項5】 塗布組成物塗布膜の投射光の波長に対す
る吸光度が当該投射光の投射により減少する化合物を含
有する請求項1〜4の何れかに記載の塗布組成物。
5. The coating composition according to any one of claims 1 to 4, which contains a compound whose absorbance of the coating composition coating film with respect to the wavelength of the projected light is reduced by the projection of the projected light.
【請求項6】 基板上に塗布されたキノンジアジド系フ
ォトレジスト組成物塗布膜の上面に請求項1〜5の何れ
かに記載の塗布組成物を塗布し、光を投射してパターン
潜像を転写し、次いで、加熱処理した後に現像を行うこ
とを特徴とするパターン形成方法。
6. A quinonediazide-based photoresist composition coating film coated on a substrate is coated with the coating composition according to claim 1 and projected with light to transfer a pattern latent image. Then, the pattern forming method is characterized by performing heat treatment and then developing.
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