JPH09230588A - 化学増幅型レジスト組成物及びそれに用いる酸発生剤 - Google Patents
化学増幅型レジスト組成物及びそれに用いる酸発生剤Info
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Abstract
ホネート化合物を用い、しかも高耐熱性、高解像性及び
高感度を有するとともに、定在波の影響を受けにくく、
優れた形状のレジストパターンを与えるポジ型及びネガ
型の化学増幅型レジスト組成物を提供する。 【解決手段】 (A)酸解離性置換基で保護された水酸
基をもつ重量平均分子量/数平均分子量(Mw/Mn)
比3.5以下のアルカリ可溶性樹脂及び(B)一般式 【化1】 (式中のR1は芳香族性基、R2は低級アルキル基又はハ
ロゲン化低級アルキル基である)で表わされるオキシム
スルホネート化合物から成る酸発生剤を含有したポジ型
の化学増幅型レジスト組成物とする。
Description
物、さらに詳しくは、高耐熱性、高解像性、高感度を有
するとともに、定在波の影響を受けにくく、優れた形状
のレジストパターンを与えるポジ型及びネガ型の化学増
幅型レジスト組成物及びそれに用いる酸発生剤に関する
ものである。
においては、化学増幅型レジスト組成物が使用されるよ
うになってきた。この化学増幅型レジスト組成物は、放
射線の照射により生成した酸の触媒作用を利用したレジ
ストであって、高い感度と解像性を有し、放射線の照射
により酸を発生する化合物すなわち酸発生剤の使用量が
少なくてよいという利点を有している。
型の2つのタイプがあり、これらは、一般に、酸発生剤
と、発生する酸の作用によりアルカリ水溶液に対する溶
解性が変化する被膜形成成分とを基本成分としている。
成分として、通常tert−ブトキシカルボニル基、テ
トラヒドロピラニル基などの溶解抑制基で水酸基の一部
を保護したポリヒドロキシスチレンなどが用いられてお
り、一方、ネガ型レジストにおいては、被膜形成成分と
して、通常上記溶解抑制基で水酸基の一部を保護したポ
リヒドロキシスチレン、あるいはポリヒドロキシスチレ
ンやノボラック樹脂などの樹脂成分に、メラミン樹脂や
尿素樹脂などの酸架橋性物質を組み合わせたものが用い
られている。
分子量分布、すなわち、重量平均分子量/数平均分子量
(Mw/Mn)比が小さいものほど、耐熱性及び解像性
に優れる傾向にあることが知られている。
剤として、オキシムスルホネート化合物を用いることが
提案されており(特開平1−124848号公報、特開
平2−154266号公報、特開平2−161444号
公報、特開平6−17433号公報)、そして、このオ
キシムスルホネート化合物の中で、シアノ基をもつもの
として、これまでα‐(p‐トルエンスルホニルオキシ
イミノ)‐ベンジルシアニド、α‐(p‐クロロベンゼ
ンスルホニルオキシイミノ)‐ベンジルシアニド、α‐
(4‐ニトロベンゼンスルホニルオキシイミノ)‐ベン
ジルシアニド、α‐(4‐ニトロ‐2‐トリフルオロメ
チルベンゼンスルホニルオキシイミノ)‐ベンジルシア
ニド、α‐(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)‐4‐
クロロベンジルシアニド、α‐(ベンゼンスルホニルオ
キシイミノ)‐2,4‐ジクロロベンジルシアニド、α
‐(ベンゼンスルホニルオキシイミノ)‐2,6‐ジク
ロロベンジルシアニド、α‐(ベンゼンスルホニルオキ
シイミノ)‐4‐メトキシベンジルシアニド、α‐(2
‐クロロベンゼンスルホニルオキシイミノ)‐4‐メト
キシベンジルシアニド、α‐(ベンゼンスルホニルオキ
シイミノ)‐2‐チエニルアセトニトリル、α‐(4‐
ドデシルベンゼンスルホニルオキシイミノ)‐ベンジル
シアニド、α‐(4‐トルエンスルホニルオキシイミ
ノ)‐4‐メトキシベンジルシアニド、α‐(4‐ドデ
シルベンゼンスルホニルオキシイミノ)‐4‐メトキシ
ベンジルシアニド、α‐(4‐トルエンスルホニルオキ
シイミノ)‐3‐チエニルアセトニトリルなどが知られ
ている。
シアノ基をもつオキシムスルホネート化合物は、オキシ
ムスルホネート基に対して芳香族性基を左右に有するも
のであって、放射線に感応すると、ベンゼンスルホン酸
やp‐トルエンスルホン酸などの芳香族スルホン酸を生
じるが、このような芳香族スルホン酸を発生するオキシ
ムスルホネート化合物を前記のような分子量分布の狭い
樹脂成分と組み合わせて使用した場合、定在波の影響を
受けやすく、得られたレジストパターンの断面形状が波
打ったものになるという欠点がある。
事情のもとで、酸発生剤としてシアノ基をもつオキシム
スルホネート化合物を用い、しかも高耐熱性、高解像性
及び高感度を有するとともに、定在波の影響を受けにく
く、優れた形状のレジストパターンを与えるポジ型及び
ネガ型の化学増幅型レジスト組成物を提供することを目
的としてなされたものである。
ましい性質を有するポジ型及びネガ型の化学増幅型レジ
スト組成物を開発すべく鋭意研究を重ねた結果、酸によ
りアルカリに対する溶解性が変化する特定の被膜形成用
樹脂成分と特定のオキシムスルホネート化合物から成る
酸発生剤とを組み合わせることにより、その目的を達成
しうることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成
するに至った。
基で保護された水酸基をもつ重量平均分子量/数平均分
子量(Mw/Mn)比3.5以下のアルカリ可溶性樹脂
及び(B)一般式
ロゲン化低級アルキル基である)で表わされるオキシム
スルホネート化合物から成る酸発生剤を含有することを
特徴とするポジ型の化学増幅型レジスト組成物、並びに
(A′)重量平均分子量/数平均分子量(Mw/Mn)
比3.5以下のアルカリ可溶性樹脂、(B)前記一般式
(I)で表わされるオキシムスルホネート化合物から成
る酸発生剤及び(C)酸架橋性物質を含有することを特
徴とするネガ型の化学増幅型レジスト組成物及びそれに
用いる酸発生剤を提供するものである。
物において、ポジ型のものは、(A)成分として、酸解
離性置換基で保護された水酸基をもつ、分子量分布、す
なわち、重量平均分子量/数平均分子量(Mw/Mn)
比が3.5以下のアルカリ可溶性樹脂が用いられる。
もつMw/Mn比が3.5以下のアルカリ可溶性樹脂と
しては、水酸基の一部を酸解離性置換基で保護した、M
w/Mn比3.5以下のヒドロキシスチレンの単独重合
体やヒドロキシスチレンと他のスチレン系単量体との共
重合体、ヒドロキシスチレンとアクリル酸又はメタクリ
ル酸あるいはその誘導体との共重合体、あるいはカルボ
キシル基の水酸基の一部を酸解離性置換基で保護したM
w/Mn比3.5以下のアクリル酸又はメタクリル酸と
それらの誘導体との共重合体を挙げることができる。
スチレン系単量体としては、スチレン、α‐メチルスチ
レン、p‐メチルスチレン、o‐メチルスチレン、p‐
メトキシスチレン、p‐クロロスチレンなどが挙げられ
る。また上記アクリル酸又はメタクリル酸の誘導体とし
ては、例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、ア
クリル酸2‐ヒドロキシエチル、アクリル酸2‐ヒドロ
キシプロピル、アクリルアミド、アクリロニトリル及び
対応するメタクリル酸誘導体を挙げることができる。
ばtert‐ブトキシカルボニル基、tert‐アミル
オキシカルボニル基などの第三級アルキルオキシカルボ
ニル基、tert‐ブトキシカルボニルメチル基などの
第三級アルキルオキシカルボニルアルキル基、tert
‐ブチル基のような第三級アルキル基、エトキシエチル
基、メトキシプロピル基などのアルコキシアルキル基、
テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基など
のアセタール基、ベンジル基、トリメチルシリル基など
を挙げることができる。
護率は、通常樹脂中の水酸基の1〜60モル%、好まし
くは10〜50モル%の範囲である。
キシスチレンの水酸基の一部がtert‐ブトキシカル
ボニル基で保護された樹脂又は該水酸基の一部がエトキ
シエチル基やメトキシプロピル基などのアルコキシアル
キル基で保護された樹脂あるいはこれらの混合物が好適
である。
成分として、Mw/Mn比3.5以下のアルカリ可溶性
樹脂が用いられる。このアルカリ可溶性樹脂としては、
フェノール、m‐クレゾール、p‐クレゾール、キシレ
ノール、トリメチルフェノールなどのフェノール類とホ
ルムアルデヒドなどのアルデヒド類とを酸性触媒下に縮
合させて得られたノボラック樹脂、ヒドロキシスチレン
の単独重合体やヒドロキシスチレンと他のスチレン系単
量体との共重合体、ヒドロキシスチレンとアクリル酸又
はメタクリル酸あるいはその誘導体との共重合体などの
ポリヒドロキシスチレン系樹脂、アクリル酸又はメタク
リル酸とその誘導体との共重合体であるアクリル酸又は
メタクリル酸系樹脂などのアルカリ可溶性樹脂、さらに
は、ポリヒドロキシスチレンの水酸基の一部が前記酸解
離性置換基で保護された樹脂などが挙げられる。上記の
ヒドロキシスチレンと共重合させる他のスチレン系単量
体、アクリル酸又はメタクリル酸の誘導体としては、
(A)成分において例示したものと同じものを用いるこ
とができる。
比が3.5以下のものは単分散型樹脂と呼ばれ、市販品
として容易に入手することができる。また、Mw/Mn
比が3.5を超えるノボラック樹脂の場合は、公知の分
別沈殿処理により、低分子量部分を取り除き、Mw/M
n比を3.5以下にして用いてもよい。
n比が3.5以下のクレゾールノボラック樹脂、ポリヒ
ドロキシスチレン、ヒドロキシスチレンとスチレンとの
共重合体、水酸基の一部がtert‐ブトキシカルボニ
ル基で保護されたポリヒドロキシスチレンが好適であ
る。これらは単独で用いてもよいし、2種以上を組み合
わせて用いてもよい。
(A′)成分の樹脂は、レジストの耐熱性及び解像性を
向上させるために、Mw/Mn比が3.5以下であるこ
とが必要である。このMw/Mn比は小さいほど好まし
いが、ノボラック樹脂とポリヒドロキシスチレン系樹脂
では構造的な違いから、達成される分子量分布に差があ
るため、ノボラック樹脂では3.5以下、好ましくは
3.0以下であり、ポリヒドロキシスチレン系樹脂では
3.5以下、好ましくは2.5以下、より好ましくは
1.5以下である。なお、重量平均分子量(Mw)及び
数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエーションクロマ
トグラフィー法(GPC法)により測定したポリスチレ
ン換算の値である。
型ともに、(B)成分として、前記一般式(I)で表わ
されるオキシムスルホネート化合物から成る酸発生剤が
用いられる。
芳香族性基としては、例えばフェニル基、ナフチル基、
フリル基、チエニル基などが挙げられ、これらは環上に
適当な置換基、例えば塩素、臭素、ヨウ素のようなハロ
ゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、ニトロ基などを
1個以上有していてもよい。一方、R2のうちの低級ア
ルキル基としては、炭素数1〜4の直鎖状また分枝状の
アルキル基、具体的にはメチル基、エチル基、n‐プロ
ピル基、イソプロピル基、n‐ブチル基、イソブチル
基、sec‐ブチル基、tert‐ブチル基などが挙げ
られる。また、R 2のうちのハロゲン化低級アルキル基
としては、炭素数1〜4のハロゲン化低級アルキル基、
具体的にはクロロメチル基、トリクロロメチル基、トリ
フルオロメチル基、2‐ブロモプロピル基などが挙げら
れる。
アノ基をもつオキシムスルホネート化合物は放射線照射
により芳香族スルホン酸を発生するが、本発明において
(B)成分として用いられる前記オキシムスルホネート
化合物では低級アルキルスルホン酸又はハロゲン化低級
アルキルスルホン酸を発生する。このようなスルホン酸
を発生するオキシムスルホネート化合物と(A)成分又
は(A′)成分の樹脂とを組み合わせることにより、耐
熱性、解像性、感度に優れ、かつ、定在波の影響を受け
にくく、断面形状に優れるレジストパターンを与える化
学増幅型レジスト組成物が得られる。
いが、放射線照射により生じる芳香族スルホン酸は、M
w/Mn比が小さい樹脂成分では、露光後加熱時に拡散
しにくいため、波打ったレジストパターンとなるのに対
し、芳香族スルホン酸よりも分子の小さいハロゲン化低
級アルキルスルホン酸や低級アルキルスルホン酸では、
露光後加熱時に拡散しやすいため、良好なレジストパタ
ーン形状になるものと思われる。
ルホネート化合物の例としては、α‐(メチルスルホニ
ルオキシイミノ)‐ベンジルシアニド、α‐(メチルス
ルホニルオキシイミノ)‐4‐メトキシベンジルシアニ
ド、α‐(トリフルオロメチルスルホニルオキシイミ
ノ)‐ベンジルシアニド、α‐(トリフルオロメチルス
ルホニルオキシイミノ)‐4‐メトキシベンジルシアニ
ド、α‐(エチルスルホニルオキシイミノ)‐4‐メト
キシベンジルシアニド、α‐(プロピルスルホニルオキ
シイミノ)‐4‐メチルベンジルシアニド、α‐(メチ
ルスルホニルオキシイミノ)‐4‐ブロモベンジルシア
ニドなどを挙げることができる。
ルホネート化合物の製造方法としては、特に制限はな
く、例えば前記先行技術に開示されている方法と同様の
方法を用いることができる。すなわち、テトラヒドロフ
ラン、N,N‐ジメチルホルムアミド、N,N‐ジメチ
ルアセトアミド、N‐メチルピロリドンなどの有機溶媒
中において、ピリジン、トリエチルアミンなどの塩基性
触媒の存在下、オキシム基含有化合物とスルホン酸クロ
リド基含有化合物とをエステル化反応させることによ
り、製造することができる。また、原料として用いられ
る該オキシム基含有化合物は、公知の方法[「ザ・シス
テマティック・アイデンティフィケイション・オブ・オ
ーガニック・コンパウンズ(The Systemat
ic Identification of Orga
nic Compounds)」(John Wile
y & Sons )第181ページ(1980年)、
「ディ・マクロモレキュラレ・ヘミー(Die Mak
romoleculare Chemie )第108
巻、第170ページ(1967年)、「オーガニック・
シンセシス(Organic Synthesis)第
59巻、第95ページ(1979年)]によって製造す
ることができる。
(B)成分のオキシムスルホネート化合物は単独で用い
てもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。2
種以上を組み合わせて用いる場合には、レジスト層の膜
厚,PEB(露光後加熱処理)条件、基板とレジスト層
との間に反射防止膜層を設ける場合などの諸条件を考慮
して、適宜組み合わせることができるが、特に好適なの
は、例えばα‐(メチルスルホニルオキシイミノ)‐ベ
ンジルシアニドとα‐(メチルスルホニルオキシイミ
ノ)‐4‐メトキシベンジルシアニドを重量比で1:2
ないし2:1の割合で組み合わせたものである。
成分の樹脂にこの(B)成分の酸発生剤を組み合わせる
ことにより、露光した部分で酸が発生し、これが樹脂成
分の保護基を解離するため、その部分がアルカリ可溶性
になり、現像の際に露光部分だけが選択的に除去されて
ポジ型のパターンが得られる。
(A′)成分の樹脂及び前記(B)成分の酸発生剤に、
さらに(C)成分の酸架橋性物質を組み合わせることが
必要である。この組合せにより、露光した部分で発生し
た酸によって、その部分が架橋してアルカリ不溶性にな
り、現像の際に未露光部分だけが選択的に除去されてネ
ガ型のパターンが得られる。
特に制限はなく、従来、化学増幅型のネガ型レジストに
おいて架橋剤として慣用されているものの中から任意に
選択して用いることができる。このような酸架橋性物質
としては、ヒドロキシル基又はアルコキシル基を有する
アミノ樹脂、例えば、メラミン樹脂、尿素樹脂、グアナ
ミン樹脂、グリコールウリル‐ホルムアルデヒド樹脂、
スクシニルアミド‐ホルムアルデヒド樹脂、エチレン尿
素‐ホルムアルデヒド樹脂などを挙げることができる。
これらはメラミン、尿素、グアナミン、グリコールウリ
ル、スクシニルアミド、エチレン尿素を沸騰水中でホル
マリンと反応させてメチロール化、あるいはこれにさら
に低級アルコールを反応させてアルコキシル化すること
により容易に得られる。実用上はニカラックMx−75
0、ニカラックMw−30、ニカラックMx−290
(いずれも三和ケミカル社製)として入手することがで
きる。
メトキシ)ベンゼン、1,2,4‐トリス(イソプロポ
キシメトキシ)ベンゼン、1,4‐ビス(sec‐ブト
キシメトキシ)ベンゼンなどのアルコキシル基を有する
ベンゼン化合物、2,6‐ジヒドロキシメチル‐p‐ク
レゾール、2,6‐ジヒドロキシメチル‐p‐tert
‐ブチルフェノールなどのヒドロキシル基又はアルコキ
シル基を有するフェノール化合物なども用いることがで
きる。
いし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
ついては、(B)成分は、(A)成分又は(A′)成分
100重量部に対して0.1〜30重量部の割合で用い
るのが有利である。この(B)成分の量が0.1重量部
未満では像形成が不十分であるし、30重量部を超える
と均一なレジスト被膜が形成されにくい上、現像性も低
下し、良好なレジストパターンが得られにくい。像形成
性、レジスト被膜形成性及び現像性などのバランスの点
から、この(B)成分は、(A)成分又は(A′)成分
100重量部に対し、1〜20重量部の割合で用いるの
が、特に好ましい。また、(C)成分は、(A′)成分
100重量部に対して3〜70重量部の割合で用いるの
有利である。この(C)成分の量が3重量部未満では感
度が不十分であるし、70重量部を超えると均一なレジ
スト被膜が形成されにくい上、現像性も低下して良好な
レジストパターンが得られにくくなる。感度、レジスト
被膜の形成性及び現像性などのバランスの点から、この
(C)成分は、(A′)成分100重量部に対し、10
〜50重量部の割合で用いるのが、特に好ましい。
記各成分を溶剤に溶解した溶液の形で用いるのが好まし
い。このような溶剤の例としては、アセトン、メチルエ
チルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソアミルケト
ン、2‐ヘプタンなどのケトン類:エチレングリコー
ル、エチレングリコールモノアセテート、ジエチレング
リコール、ジエチレングリコールモノアセテート、プロ
ピレングリコール、プロピレングリコールモノアセテー
ト、ジプロピレングリコール又はジプロピレングリコー
ルモノアセテートのモノメチルエーテル、モノエチルエ
ーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル又
はモノフェニルエーテルなどの多価アルコール類及びそ
の誘導体:ジオキサンのような環式エーテル類:及び乳
酸メチル、乳酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸
ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキ
シプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチルな
どのエステル類を挙げることができる。これらは単独で
用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。
性のある添加物、例えばレジスト膜の性能を改良するた
めの付加的樹脂、可塑剤、安定剤、着色剤、界面活性剤
などの慣用されているものを添加含有させることができ
る。
トレジスト技術のレジストパターン形成方法が用いられ
るが、好適に行うには、まずシリコンウエーハのような
支持体上に、該レジスト組成物の溶液をスピンナーなど
で塗布し、乾燥して感光層を形成させ、これに縮小投影
露光装置などにより、deep−UV、エキシマレーザ
ー光を所望のマスクパターンを介して照射し、加熱す
る。次いでこれを現像液、例えば1〜10重量%テトラ
メチルアンモニウムヒドロキシド水溶液のようなアルカ
リ性水溶液などを用いて現像処理する。この形成方法で
マスクパターンに忠実な画像を得ることができる。
レジスト組成物は、高耐熱性、高解像性及び高感度を有
するとともに、定在波の影響を受けにくく、優れた形状
のレジストパターンを形成することができる。
明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定さ
れるものではない。
ベンジルシアニドの製造 α‐ヒドロキシイミノ‐4‐メトキシベンジルシアニド
51.0g(0.29モル)及びテトラヒドロフラン4
00ml中にトリエチルアミン44.0g(0.43モ
ル)を溶解した溶液を反応容器に仕込み、−5℃に冷却
したのち、これにメシルクロリド36.5g(0.32
モル)を2時間かけて滴下した。反応混合物を−5℃で
3時間かきまぜたのち、約10℃でさらに2時間かきま
ぜた。次いで、テトラヒドロフランを真空下にて30℃
で留去したのち、得られた生成物73.6gをアセトニ
トリルから繰り返し再結晶し、融点116℃の白色結晶
47.5g(理論量の64.5%)を得た。
た結果1187cm-1、1265cm-1、1378cm
-1、1606cm-1、2238cm-1にピークが認めら
れた。また、プロトン核磁気共鳴スペクトル(1H−N
MR)を測定した結果(溶媒:アセトン−d6)、3.
48ppm、3.93ppm、7.12ppm、7.9
0ppmにピークが認められた。さらに紫外線吸収スペ
クトルを測定した結果(溶媒:プロピレングリコールモ
ノメチルエーテル)、λmax=233nm、ε=810
0、λmax=324nm、ε=13800であった。
ベンジルシアニドの製造 参考例1において、メシルクロリドの代わりにエタンス
ルホニルクロリド40.1g(0.32モル)を用いた
以外は、参考例1と同様にして生成物75.0gを得
た。この生成物をアセトニトリルから繰り返し再結晶
し、融点102℃の白色結晶62.1g(理論量の8
0.6%)を得た。
た結果1178cm-1、1267cm-1、1375cm
-1、1606cm-1、2238cm-1にピークが認めら
れた。また、1H−NMRを測定した結果(溶媒:アセ
トン−d6)、1.47ppm、3.68ppm、3.
93ppm、7.12ppm、7.89ppmにピーク
が認められた。さらに、紫外線吸収スペクトルを測定し
た結果(溶媒:プロピレングリコールモノメチルエーテ
ル)、λmax=233nm、ε=7400、λmax=32
5nm、ε=12500であった。
キシベンジルシアニドの製造 参考例1において、メシルクロリドの代わりに1‐ブタ
ンスルホニルクロリド50.0g(0.32モル)を用
いた以外は、参考例1と同様にして生成物90.0gを
得た。この生成物をアセトニトリルから繰り返し再結晶
し、融点71℃の白色結晶52.3g(理論量の55.
3%)を得た。
た結果、1186cm-1、1268cm-1、1369c
m-1、1606cm-1、2238cm-1にピークが認め
られた。また、1H−NMRを測定した結果(溶媒:ア
セトン−d6)、0.96ppm、1.52ppm、
1.89ppm、3.65ppm、3.95ppm、
7.14ppm、7.89ppmにピークが認められ
た。さらに、紫外線吸収スペクトルを測定した結果(溶
媒:プロピレングリコールモノメチルエーテル)、λmax
=233nm、ε=8000、λmax=325nm、ε
=13600であった。
トキシベンジルシアニドの製造 参考例1において、メシルクロリドの代わりに2‐プロ
パンスルホニルクロリド45.5g(0.32モル)を
用いた以外は、参考例1と同様にして生成物88.0g
を得た。この生成物をアセトニトリルから繰り返し再結
晶し、融点72℃の白色結晶55.2g(理論量の6
1.2%)を得た。
た結果、1186cm-1、1267cm-1、1368c
m-1、1606cm-1、2238cm-1にピークが認め
られた。また、1H−NMRを測定した結果(溶媒:ア
セトン−d6)、1.52ppm、3.93ppm、
3.95ppm、7.13ppm、7.87ppmにピ
ークが認められた。さらに、紫外線吸収スペクトルを測
定した結果(溶媒:プロピレングリコールモノメチルエ
ーテル)、λmax=233nm、ε=6800、λmax=3
24nm、ε=11000であった。
ニドの製造 α‐ヒドロキシイミノベンジルシアニド52.5g
(0.36モル)及びテトラヒドロフラン400ml中
にトリエチルアミン44.0g(0.43モル)を溶解
した溶液を反応容器に仕込み、−5℃に冷却したのち、
これにメシルクロリド49.0g(0.43モル)を2
時間かけて滴下した。反応混合物を−5℃で3時間かき
まぜたのち、約10℃でさらに2時間かきまぜた。次い
でテトラヒドロフランを真空下にて30℃で留去したの
ち、得られた生成物75gをアセトニトリルから繰り返
し再結晶し、融点120℃の白色結晶64.5g(理論
量の80%)を得た。
は、844cm-1、902cm-1、1191cm-1、1
386cm-1、2240cm-1にピークが認められた。
アセトン−d6を溶媒としたときのプロトンNMRにお
いては、3.50ppm、7.62ppm、7.68p
pm、7.97ppmにピークが認められた。プロピレ
ングリコールモノメチルエーテルを溶媒としたときの紫
外線吸収スペクトルにおいては、λmax=222nm、ε
=8780、λmax=281nm、ε=10800であっ
た。
ンジルシアニドの製造 α‐ヒドロキシイミノ‐4‐ブロモベンジルシアニド8
1.0g(0.36モル)及びテトラヒドロフラン40
0ml中にトリエチルアミン44.0g(0.43モ
ル)を溶解した溶液を反応容器に仕込み、−5℃に冷却
したのち、これにメシルクロリド49.0g(0.43
モル)を2時間かけて滴下した。反応混合物を−5℃で
3時間かきまぜたのち、約10℃でさらに2時間かきま
ぜた。次いでテトラヒドロフランを真空下にて30℃で
留去したのち、得られた生成物103gをアセトニトリ
ルから繰り返し再結晶し、融点128℃の白色結晶8
1.8g(理論量の75%)を得た。
は、844cm-1、902cm-1、1191cm-1、1
380cm-1、2238cm-1にピークが認められた。
アセトン−d6を溶媒としたときのプロトンNMRにお
いては、3.50ppm、7.80ppm、7.88p
pmにピークが認められた。また、プロピレングリコー
ルモノメチルエーテルを溶媒としたときの紫外線吸収ス
ペクトルにおいては、λmax=226nm、ε=927
0、λmax=292nm、ε=13500であった。
ルオキシ基で置換された重量平均分子量8,000、分
子量分布(Mw/Mn比)1.5のポリヒドロキシスチ
レンと、水酸基の39モル%がエトキシエトキシ基で置
換された重量平均分子量8,000、分子量分布(Mw
/Mn比)1.5のポリヒドロキシスチレンとの重量比
3:7の混合物100重量部、α‐(メチルスルホニル
オキシイミノ)‐4‐メトキシベンジルシアニド2重量
部、トリエチルアミン0.3重量部、サリチル酸0.2
重量部及びN,N‐ジメチルアセトアミド5重量部を、
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート4
00重量部に溶解したのち、このものを孔径0.2μm
のメンブランフィルターを用いてろ過し、ポジ型化学増
幅型レジスト溶液を調製した。
リコンウエーハ上に塗布し、これをホットプレート上で
80℃、90秒間乾燥して膜厚0.7μmのレジスト膜
を得た。この膜に縮小投影露光装置NSR−2005E
X8A(ニコン社製)を用いて、1mJ/cm2ずつド
ーズ量を加え露光したのち、110℃で90秒間加熱
し、次いで2.38重量%テトラメチルアンモニウムヒ
ドロキシド水溶液で23℃にて65秒間現像処理し、さ
らに30秒間水洗後、乾燥した。この際、現像後の露光
部の膜厚が0となる最小露光時間を感度としてmJ/c
m2(エネルギー量)単位で測定したところ、5mJ/
cm2であった。
μmのレジストパターンの断面形状をSEM(走査型電
子顕微鏡)写真により観察したところ、基板に対して垂
直な矩形で、かつ波打ちのないレジストパターンであっ
た。
パターンの角が崩れる温度を調べたところ、120℃で
も崩れなかった。
tert‐ブチルオキシカルボニルオキシ基で置換され
た重量平均分子量8,000、分子量分布(Mw/Mn
比)4.5のポリヒドロキシスチレンと水酸基の39モ
ル%がエトキシエトキシ基で置換された重量平均分子量
8,000、分子量分布(Mw/Mn比)4.5のポリ
ヒドロキシスチレンとの重量比3:7の混合物に代え、
かつ酸発生剤をα‐(4‐トルエンスルホニルオキシイ
ミノ)‐4‐メトキシベンジルシアニドに代えた以外
は、実施例1と同様にしてポジ型化学増幅型レジスト溶
液を調製し、評価した。
された0.23μmのレジストパターンの断面形状をS
EM写真により観察したところ、定在波の影響が強く現
れた波打ったレジストパターンであった。さらに、耐熱
性については、120℃でレジストパターンの角が崩れ
ていた。
ホニルオキシイミノ)‐4‐メトキシベンジルシアニド
の代わりにα‐(4‐トルエンスルホニルオキシイミ
ノ)‐4‐メトキシベンジルシアニドを用いた以外は、
実施例1と同様にしてポジ型化学増幅型レジスト溶液を
調製し、評価した。
された0.22μmのレジストパターンの断面形状をS
EM写真により観察したところ、定在波の影響の強く現
れた波打ったレジストパターンであった。さらに、耐熱
性については、120℃でもレジストパターンの角は崩
れなかった。
tert‐ブチルオキシカルボニルオキシ基で置換され
た重量平均分子量8,000、分子量分布(Mw/Mn
比)4.5のポリヒドロキシスチレンと水酸基の39モ
ル%がエトキシエトキシ基で置換された重量平均分子量
8,000、分子量分布(Mw/Mn比)4.5のポリ
ヒドロキシスチレンとの重量比3:7の混合物に代えた
以外は、実施例1と同様にしてポジ型化学増幅型レジス
ト溶液を調製し、評価した。
された0.23μmのレジストパターンの断面形状をS
EM写真により観察したところ、基板に対して垂直な矩
形で、かつ、波打ちのないレジストパターンであった。
さらに、耐熱性については、120℃でレジストパター
ンの角が崩れていた。
1.5のヒドロキシスチレンとスチレンとの共重合体1
00重量部、尿素樹脂であるMx−290(三和ケミカ
ル社製)10重量部、及びメラミン樹脂であるMx−7
50(三和ケミカル社製)1重量部をプロピレングリコ
ールモノメチルエーテル560重量部に溶解し、これに
α‐(メチルスルホニルオキシイミノ)‐4‐メトキシ
ベンジルシアニド3重量部を溶解し、ネガ型化学増幅型
レジスト溶液を調製した。
シリコンウエーハ上に塗布し、ホットプレート上で10
0℃にて90秒間乾燥することにより、膜厚0.7μm
のレジスト層を形成した。次いで、縮小投影露光装置N
SR−2005EX8A(ニコン社製)により、エキシ
マレーザー光を選択的に照射したのち、130℃で90
秒間加熱し、その後2.38重量%テトラメチルアンモ
ニウムヒドロキシド水溶液で65秒間現像処理し、30
秒間水洗後乾燥した。この際、現像後の露光部が像形成
され始める最小露光時間を感度としてmJ/cm2(エ
ネルギー量)単位で測定したところ、8mJ/cm2で
あった。
μmのレジストパターンの断面形状をSEM写真により
観察したところ、基板に対して垂直な矩形で、かつ波打
ちのないレジストパターンであった。
0、分子量分布(Mw/Mn比)4.0のヒドロキシス
チレンとスチレンとの共重合体に代え、かつ酸発生剤を
α‐(4‐トルエンスルホニルオキシイミノ)‐4‐メ
トキシベンジルシアニドに代えた以外は、実施例2と同
様にしてネガ型化学増幅型レジスト溶液を調製し、評価
した。
成された0.35μmのレジストパターンの断面形状を
SEM写真により観察したところ、定在波の影響の強く
現れた波打ったレジストパターンであった。なお、0.
30μmのレジストパターンは形成されなかった。
ホニルオキシイミノ)‐4‐メトキシベンジルシアニド
の代わりにα‐(4‐トルエンスルホニルオキシイミ
ノ)‐4‐メトキシベンジルシアニドを用いた以外は、
実施例2と同様にしてネガ型化学増幅型レジスト溶液を
調製し、評価した。
成された0.30μmのレジストパターンの断面形状を
SEM写真により観察したところ、定在波の影響の強く
現れた波打ったレジストパターンであった。
0、分子量分布(Mw/Mn比)4.0のヒドロキシス
チレンとスチレンとの共重合体に代えた以外は、実施例
2と同様にしてネガ型化学増幅型レジスト溶液を調製
し、評価した。
された0.35μmのレジストパターンの断面形状をS
EM写真により観察したところ、基板に対して垂直な矩
形で、かつ波打ちのないレジストパターンであった。な
お、0.30μmのレジストパターンは形成されなかっ
た。
合クレゾールのホルマリン縮合物であって、重量平均分
子量12,000、分子量分布(Mw/Mn比)3.5
のノボラック樹脂100重量部、尿素樹脂であるMx−
290(三和ケミカル社製)10重量部及びメラミン樹
脂であるMx−750(三和ケミカル社製)1重量部を
プロピレングリコールモノメチルエーテル400重量部
に溶解し、これにα‐(メチルスルホニルオキシイミ
ノ)‐4‐メトキシベンジルシアニド3重量部を溶解し
てネガ型化学増幅型レジスト溶液を調製した。
いてシリコンウエーハ上に塗布し、ホットプレート上で
90℃にて90秒間乾燥することにより、膜厚2.0μ
mのレジスト層を形成した。次いで、縮小投影露光装置
NSR−2005i10D(ニコン社製)により、i線
(365nm)を選択的に照射したのち、100℃で9
0秒間加熱し、その後2.38重量%テトラメチルアン
モニウムヒドロキシド水溶液で65秒間現像処理し、3
0秒間水洗後乾燥した。この際、現像後の露光部が像形
成され始める最小露光時間を感度としてmJ/cm
2(エネルギー量)単位で測定したところ、25mJ/
cm2であった。
レジストパターンの断面形状をSEM写真により観察し
たところ、基板に対して垂直な矩形で、かつ波打ちのな
いレジストパターンであった。
00、分子量分布(Mw/Mn比)5.6のノボラック
樹脂に代え、かつ酸発生剤をα‐(4‐トルエンスルホ
ニルオキシイミノ)‐4‐メトキシベンジルシアニドに
代えた以外は、実施例3と同様にしてネガ型化学増幅型
レジスト溶液を調製し、評価した。
成された2μmのレジストパターンの断面形状をSEM
写真により観察したところ、定在波の影響が強く現れた
波打ったレジストパターンであった。
ホニルオキシイミノ)‐4‐メトキシベンジルシアニド
の代わりにα‐(4‐トルエンスルホニルオキシイミ
ノ)‐4‐メトキシベンジルシアニドを用いた以外は、
実施例3と同様にしてネガ型化学増幅型レジスト溶液を
調製し、評価した。
成された2μmのレジストパターンの断面形状をSEM
写真により観察したところ、定在波の影響の強く表れた
波打ったレジストパターンであった。
00、分子量分布(Mw/Mn比)5.6のノボラック
樹脂に代えた以外は、実施例3と同様にしてネガ型化学
増幅型レジスト溶液を調製し、評価した。
成された2μmのレジストパターンの断面形状をSEM
写真により観察したところ、基板に対して垂直な矩形
で、かつ波打ちのないレジストパターンであった。
1.5のヒドロキシスチレンとスチレンとの共重合体1
00重量部、メラミン樹脂であるMw−100LM(三
和ケミカル社製)15重量部をプロピレングリコールモ
ノメチルエーテルアセテート500重量部に溶解し、こ
れにα‐(メチルスルホニルオキシイミノ)‐ベンジル
シアニド3重量部とα‐(メチルスルホニルオキシイミ
ノ)‐4‐メトキシベンジルシアニド4重量部を溶解
し、ネガ型化学増幅型レジスト溶液を調製した。
反射防止膜を有するシリコンウエーハ上に塗布し、ホッ
トプレート上で90℃にて90秒間乾燥することによ
り、膜厚0.80μmのレジスト層を形成した。次い
で、縮小投影露光装置NSR−2005i10D(ニコ
ン社製)により、i線(365nm)を選択的に照射し
たのち、100℃で90秒間PEB処理し、その後2.
38重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶
液で65秒間現像処理し、30秒間水洗後乾燥した。こ
の際、現像後の露光部が像形成され始める最小露光時間
を感度としてmJ/cm2(エネルギー量)単位で測定
したところ、30mJ/cm2であった。
μmのレジストパターンの断面形状をSEM写真により
観察したところ、基板に対して垂直な矩形で、かつ波打
ちのないレジストパターンであった。
Claims (8)
- 【請求項1】 (A)酸解離性置換基で保護された水酸
基をもつ重量平均分子量/数平均分子量(Mw/Mn)
比3.5以下のアルカリ可溶性樹脂及び(B)一般式 【化1】 (式中のR1は芳香族性基、R2は低級アルキル基又はハ
ロゲン化低級アルキル基である)で表わされるオキシム
スルホネート化合物から成る酸発生剤を含有することを
特徴とするポジ型の化学増幅型レジスト組成物。 - 【請求項2】 (A)成分が、酸解離性置換基で保護さ
れた水酸基をもつポリヒドロキシスチレンである請求項
1記載のレジスト組成物。 - 【請求項3】 (A)成分100重量部当り、(B)成
分0.1〜30重量部を含有する請求項1又は2記載の
レジスト組成物。 - 【請求項4】 (A′)重量平均分子量/数平均分子量
(Mw/Mn)比3.5以下のアルカリ可溶性樹脂、
(B)一般式 【化2】 (式中のR1は芳香族性基、R2は低級アルキル基又はハ
ロゲン化低級アルキル基である)で表わされるオキシム
スルホネート化合物から成る酸発生剤及び(C)酸架橋
性物質を含有することを特徴とするネガ型の化学増幅型
レジスト組成物。 - 【請求項5】 (A′)成分が、ポリヒドロキシスチレ
ン、ヒドロキシスチレンとスチレンとの共重合体、クレ
ゾールノボラック樹脂及び水酸基の一部が酸解離性置換
基で保護されたポリヒドロキシスチレンの中から選ばれ
た少なくとも1種である請求項4記載のレジスト組成
物。 - 【請求項6】 (A′)成分100重量部当り、(B)
成分0.1〜30重量部を含有する請求項4又は5記載
のレジスト組成物。 - 【請求項7】 (A′)成分100重量部当り、(C)
成分3〜70重量部を含有する請求項4、5又は6記載
のレジスト組成物。 - 【請求項8】 一般式 【化3】 (式中のR1は芳香族性基、R2は低級アルキル基又はハ
ロゲン化低級アルキル基である)で表わされるオキシム
スルホネート化合物から成るレジスト用酸発生剤。
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