JPH11305426A - Radiation-sensitive composition and production of photomask using the composition - Google Patents

Radiation-sensitive composition and production of photomask using the composition

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JPH11305426A
JPH11305426A JP11461198A JP11461198A JPH11305426A JP H11305426 A JPH11305426 A JP H11305426A JP 11461198 A JP11461198 A JP 11461198A JP 11461198 A JP11461198 A JP 11461198A JP H11305426 A JPH11305426 A JP H11305426A
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JP
Japan
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acid
radiation
reaction
solubility
pattern
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Application number
JP11461198A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshio Sakamizu
登志夫 逆水
Tadashi Arai
唯 新井
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Hitachi Ltd
Showa Denko Materials Co Ltd
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Hitachi Chemical Co Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Chemical Co Ltd, Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Chemical Co Ltd
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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method by which a problem of deterioration in a chemically amplifying resist pattern on chromium oxide is solved and a photomask having high resolution can be produced in high throughput. SOLUTION: This radiation-sensitive compsn. described below is applied on a photomask substrate, irradiated with electron bemas, baked and developed with an alkali soln. The radiation-sensitive compsn. contains at least an alkali soluble resin, a medium having the reactivity to change its solubility with an alkali soln. by the reaction using an acid as a catalyst, and an acid precursor comprising an ester of a compd. having two or more phenolic hydroxyl groups and camphorsulfonic acid.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電子線のパタン状
照射によりレジスト塗膜のパタン潜像形成部に酸を生成
せしめ、この酸を触媒とする反応によって、当該照射部
と非照射部の現像液に対する溶解性を変化させ、アルカ
リ水溶液を現像液とする工程によりレジストパタンを現
出させるフォトマスクの製造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 method for producing an acid in a pattern latent image forming portion of a resist coating film by irradiation with a pattern of an electron beam. The present invention relates to a method for manufacturing a photomask in which solubility in a developing solution is changed and a resist pattern is revealed by a process of using an alkaline aqueous solution as a developing solution.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体集積回路の高集積化と高速
度化に伴い、レジストの加工寸法に対する要求は、クォ
ーターミクロンから0.2 ミクロン以下になりつつあ
る。クォーターミクロンの微細加工技術として、現在、
KrFエキシマレーザー露光装置が量産工程に導入され
ている。さらに、0.2 ミクロン以下の加工寸法が要求
される段階になると、リソグラフィ技術としては、Kr
F露光装置と位相シフトマスクを組み合わせた超解像露
光方法が有力視されている。
2. Description of the Related Art In recent years, with the increase in integration and speed of semiconductor integrated circuits, the demand for processing dimensions of resist has been reduced from quarter microns to 0.2 microns or less. Currently, as a quarter-micron microfabrication technology,
A KrF excimer laser exposure apparatus has been introduced in a mass production process. Further, at a stage where a processing dimension of 0.2 μm or less is required, the lithography technology uses Kr.
A super-resolution exposure method combining an F exposure apparatus and a phase shift mask is considered promising.

【0003】これら露光技術の加工精度は、焼き付け回
路のネガの役割を果たすフォトマスクの加工精度に依存
している。したがって、矩形の断面形状を有し、寸法精
度のよいマスクパタンを得ることが重要な課題となって
いる。また、位相シフトマスクを用いた超解像露光法で
は、露光波長以下の解像度を実現するために、フォトマ
スクにおいてもクォーターミクロンレベルの微細加工が
必要とされ、高解像度を実現できるマスク製作技術の開
発が必須となってきている。
The processing accuracy of these exposure techniques depends on the processing accuracy of a photomask that plays a role of a negative in a printing circuit. Therefore, it is important to obtain a mask pattern having a rectangular cross-sectional shape and high dimensional accuracy. In addition, the super-resolution exposure method using a phase shift mask requires quarter-micron level fine processing in photomasks in order to achieve a resolution below the exposure wavelength. Development is becoming essential.

【0004】フォトマスクを製造するリソグラフィ技術
として、一般的に微細加工性に優れた電子ビーム描画装
置により露光する技術が用いられている。しかし、現在
市販されているマスク用電子線レジストは、高い精度と
解像度を要求されるKrF露光用マスクを高スループッ
トで製造することができず、さらに有機溶媒を現像液と
しているため、環境汚染を考慮したプロセスに変更する
ことが難しいと言う問題がある。したがって、工業的に
有利なアルカリ水溶液を現像液とする高解像度で高感度
の電子線レジストが要望されている。
[0004] As a lithography technique for manufacturing a photomask, a technique of exposing with an electron beam lithography apparatus excellent in fine workability is generally used. However, currently available mask electron beam resists cannot manufacture KrF exposure masks that require high precision and resolution at high throughput, and use an organic solvent as a developing solution. There is a problem that it is difficult to change to the considered process. Therefore, a high-resolution and high-sensitivity electron beam resist using an industrially advantageous alkaline aqueous solution as a developing solution is demanded.

【0005】マスク製作のスループットを向上できるレ
ジスト材料として、例えば、酸触媒下で反応性の高い媒
体と活性化学線の照射で酸を発生する酸前駆体を含む組
成、米国特許3779778 号公報,特公平2−27660号公報,
特開平2−25850号公報等に記載の組成物が知られてい
る。この種のレジストは、これらの放射線の照射により
パタン潜像形成部に発生した酸が、次工程の加熱処理に
よって、反応性の高い媒体と触媒的に反応するため、高
感度を得やすいという特徴がある。
As a resist material capable of improving the throughput of mask production, for example, a composition containing a highly reactive medium in the presence of an acid catalyst and an acid precursor which generates an acid upon irradiation with active actinic radiation, see US Pat. No. 3,779,778. Japanese Patent Publication No. Hei 2-27660,
The composition described in JP-A-2-25850 is known. This type of resist is characterized by the fact that the acid generated in the pattern latent image forming area by irradiation with these radiations catalytically reacts with a highly reactive medium by the heat treatment in the next step, so that high sensitivity can be easily obtained. There is.

【0006】媒体の化学変化は、パタン潜像形成部のア
ルカリ水溶液に対する溶解性を増加させる場合と減少さ
せる場合がある。例えば、溶解性を増加させる媒体とし
ては、酸触媒により脱保護(分離)する保護基(アセタ
ール基,t−ブトキシカルボニル基等)を含む化合物ま
たは重合体が開示されている。この様な媒体を含むレジ
ストは、現像によって、露光部が溶け、未露光部が残り
ポジ型のパタンを現出させることができる。ポジ型レジ
ストの組成には、酸触媒で反応性の高い媒体のアルカリ
溶解性を制御するために、必要に応じて、ノボラック樹
脂,アクリル樹脂,スチレンとアクリル酸との共重合体
等のアルカリ可溶性樹脂が加えられる。一方、アルカリ
水溶液に対する溶解性を減少させる媒体としては、エポ
キシ基,メトキシメチル基,メチロール基を持つ化合物
が知られている。この様な媒体を含むレジストは、露光
部が架橋反応を起こし、アルカリ可溶性が低下して、ネ
ガ型のパタンを現出させることができる。
The chemical change of the medium may increase or decrease the solubility of the latent image forming portion in the aqueous alkaline solution. For example, as a medium for increasing the solubility, a compound or a polymer containing a protective group (acetal group, t-butoxycarbonyl group, etc.) which is deprotected (separated) by an acid catalyst is disclosed. In the resist containing such a medium, the exposed portion is melted by development, and the unexposed portion remains, so that a positive pattern can be revealed. In order to control the alkali solubility of a highly reactive medium with an acid catalyst, the composition of the positive resist should be alkali-soluble such as a novolak resin, an acrylic resin, or a copolymer of styrene and acrylic acid, if necessary. Resin is added. On the other hand, compounds having an epoxy group, a methoxymethyl group, and a methylol group are known as a medium for reducing the solubility in an aqueous alkali solution. In a resist containing such a medium, a cross-linking reaction occurs in an exposed portion, and alkali solubility is reduced, so that a negative pattern can appear.

【0007】酸前駆体としては、例えば、ジアリールヨ
ードニウム塩,トリアリールスルホニウム塩,トリアル
キルスルホニウム塩,フェノール性水酸基を複数含む化
合物とアルキルスルホン酸とのエステル,N−ヒドロキ
シイミドのスルホン酸エステル等が挙げられる。
Examples of the acid precursor include diaryliodonium salts, triarylsulfonium salts, trialkylsulfonium salts, esters of a compound having a plurality of phenolic hydroxyl groups with alkylsulfonic acid, and sulfonic acid esters of N-hydroxyimide. No.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上記の酸触媒下で反応
性の高い媒体と活性化学線の照射で酸を発生する酸前駆
体を含むレジスト材料は、フォトマスクの石英基板に被
膜形成された酸化クロム上に塗布して、パタンを加工し
た場合、ポジ型レジストパタンでは、裾引き型の形状、
ネガ型パタンでは、食い込み形状になることがわかって
いる。同様の現象は、シリコンウエハ基板上において
も、酸化膜(SiO2 ),アルミ膜,窒化膜(TiN,
Si34)等の被膜上にレジストパタンを形成する場合
に起こることがわかっている。
The resist material containing a highly reactive medium under the acid catalyst and an acid precursor which generates an acid upon irradiation with actinic radiation is coated on a quartz substrate of a photomask. When applied on chromium oxide and processed into a pattern, the positive resist pattern has a skirted shape,
It has been found that the negative pattern has a bite shape. A similar phenomenon occurs even on a silicon wafer substrate, in which an oxide film (SiO 2 ), an aluminum film, a nitride film (TiN,
It is known that this occurs when a resist pattern is formed on a film such as Si 3 N 4 ).

【0009】この様なパタン形状の劣化は、放射線の照
射により発生した酸が、媒体と反応する前に被膜と反応
して、本来起こるべき必要な酸触媒反応が起こらなくな
ることが原因と考えられている。したがって、量産工程
で、上記従来例のレジスト材料を使用する場合には、被
膜表面を酸素プラズマ処理して、酸との反応を抑制する
方法、被膜とレジスト層が直接接触することを避けて、
中間層を形成する方法が提案されている。ただし、この
ような方法は、プロセスの工程数増加やコストの増加に
つながるという問題がある。また、レジスト材料の改良
として、被膜による酸濃度低下現象を回避するために、
酸前駆体の濃度をあらかじめ高めておく方法が挙げられ
る。しかし、上記従来例の酸前駆体は、レジスト中に高
い濃度で含有させると、解像性および現像性の低下とい
う欠点を有している。
It is considered that such deterioration of the pattern shape is caused by the fact that the acid generated by the irradiation of the radiation reacts with the film before reacting with the medium, so that the necessary acid catalysis, which should originally occur, does not occur. ing. Therefore, in the mass production process, when using the resist material of the above-mentioned conventional example, a method of performing oxygen plasma treatment on the film surface to suppress the reaction with acid, avoiding direct contact between the film and the resist layer,
A method for forming an intermediate layer has been proposed. However, there is a problem that such a method leads to an increase in the number of process steps and an increase in cost. Also, as an improvement of the resist material, in order to avoid the acid concentration decrease phenomenon due to the coating,
There is a method of increasing the concentration of the acid precursor in advance. However, the acid precursor of the above-mentioned conventional example has a drawback that when it is contained in a resist at a high concentration, resolution and developability are reduced.

【0010】本発明の目的は、フォトマスクの酸化クロ
ムのような、酸触媒に対して反応性の高い被膜上で、レ
ジストパタンが異常な断面形状になる問題を解決し、高
解像度かつ寸法制御性に優れたレジストパタンを高感度
で得る方法を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the problem of an abnormal cross-sectional shape of a resist pattern on a coating highly reactive to an acid catalyst, such as chromium oxide of a photomask, to achieve high resolution and dimensional control. An object of the present invention is to provide a method for obtaining a resist pattern having excellent properties at high sensitivity.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、ある特定
の構造を有するスルホン酸エステル化合物を酸前駆体と
して用いると、少量の配合量で、被膜上でのパタン形状
の改善に有効でかつ高感度でパタンを形成できることを
見出し、本発明を完成した。この特異的な現象は、詳細
は不明であるが、酸前駆体構造の水酸基の数およびカン
ファースルホン酸の分子のサイズにより、発現したもの
と考えられる。
Means for Solving the Problems The present inventors have found that when a sulfonic acid ester compound having a specific structure is used as an acid precursor, a small amount of the sulfonic acid ester compound is effective for improving a pattern shape on a coating film. The inventors have found that a pattern can be formed with high sensitivity, and have completed the present invention. Although the details of this specific phenomenon are not clear, it is considered that the phenomenon occurred due to the number of hydroxyl groups in the acid precursor structure and the size of the molecule of camphorsulfonic acid.

【0012】すなわち、本発明は、酸を触媒とする反応
によりアルカリ水溶液に対する溶解性を変化させる反応
性を持った媒体と、フェノール性水酸基を2個以上有す
る化合物とカンファースルホン酸とのエステルからなる
酸前駆体を少なくとも含むことを特徴とする感放射線組
成物により達成される。本発明の感放射線組成物は、酸
化クロム被膜以外に、Al,Zr,Si,Ta,W,T
i,Mo等の酸化膜や窒化膜を被膜とする場合にも優れ
た特性を示すことができる。
That is, the present invention comprises a medium having a reactivity to change the solubility in an aqueous alkali solution by an acid-catalyzed reaction, and an ester of a compound having two or more phenolic hydroxyl groups and camphorsulfonic acid. This is achieved by a radiation-sensitive composition comprising at least an acid precursor. The radiation-sensitive composition of the present invention comprises, in addition to the chromium oxide film, Al, Zr, Si, Ta, W, T
Even when an oxide film such as i or Mo or a nitride film is used as a film, excellent characteristics can be exhibited.

【0013】本発明において、酸を触媒とする反応によ
りアルカリ水溶液に対する溶解性を変化させる反応性を
持った媒体と、フェノール性水酸基を2個以上有する化
合物とカンファースルホン酸とのエステルから成る酸前
駆体とは、それぞれ異なる成分である必要はない。例え
ば、酸を触媒とする反応によりアルカリ水溶液に対する
溶解性を変化させる反応性を持った媒体の構成要素の中
に、フェノール性水酸基があれば、その一部をカンファ
ースルホン酸とのエステルとしても本発明の酸前駆体と
して機能する。
In the present invention, an acid precursor comprising an ester of a compound having two or more phenolic hydroxyl groups and camphorsulfonic acid, a medium having a reactivity to change solubility in an aqueous alkali solution by a reaction catalyzed by an acid. The body need not be a different component. For example, if a phenolic hydroxyl group is a component of a reactive medium that changes its solubility in an aqueous alkali solution by a reaction catalyzed by an acid, part of the phenolic hydroxyl group can be converted to an ester with camphorsulfonic acid. It functions as the acid precursor of the invention.

【0014】本発明のフェノール性水酸基を2個以上有
する化合物とカンファースルホン酸とのエステルからな
る酸前駆体化合物の例としては、カテコール,レソルシ
ノール,ピロガロール,フロログルシノール、1,2,
4−ベンゼントリオール,ジヒドロキシナフタレン,ジ
ヒドロキシアセトフェノン、ジヒドロキシ安息香酸,ト
リヒドロキシ安息香酸,ジヒドロキシベンゾフェノン,
ジヒドロキシフェニル酢酸,ジヒドロキシフェニルグリ
コール、4−〔(4−ヒドロキシフェニル)メチル〕−
1,2,3−ベンゼントリオール、4−フェニルメチル
−1,3−ベンゼンジオール、4,6−ビス〔(3,5
−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)メチル〕−1,
2,3−ベンゼントリオール、4,6−ビス〔(4−ヒ
ドロキシフェニル)メチル〕−1,3−ベンゼンジオー
ル、4,4′−〔(3,4−ジヒドロキシフェニル)メ
チレン〕ビス〔2−メチルフェノール〕等のフェノール
類とカンファースルホン酸とのエステルが挙げられる。
また、これらフェノール類とアルデヒド類またはケトン
類とを反応させた重縮合体とカンファースルホン酸との
エステルも用いることができる。
Examples of the acid precursor compound comprising an ester of camphorsulfonic acid with the compound having two or more phenolic hydroxyl groups of the present invention include catechol, resorcinol, pyrogallol, phloroglucinol, 1,2,2
4-benzenetriol, dihydroxynaphthalene, dihydroxyacetophenone, dihydroxybenzoic acid, trihydroxybenzoic acid, dihydroxybenzophenone,
Dihydroxyphenylacetic acid, dihydroxyphenyl glycol, 4-[(4-hydroxyphenyl) methyl]-
1,2,3-benzenetriol, 4-phenylmethyl-1,3-benzenediol, 4,6-bis [(3,5
-Dimethyl-4-hydroxyphenyl) methyl] -1,
2,3-benzenetriol, 4,6-bis [(4-hydroxyphenyl) methyl] -1,3-benzenediol, 4,4 '-[(3,4-dihydroxyphenyl) methylene] bis [2-methyl [Phenol]] and esters of camphorsulfonic acid.
Further, an ester of a polycondensate obtained by reacting these phenols with aldehydes or ketones and camphorsulfonic acid can also be used.

【0015】本発明の酸前駆体に用いるカンファースル
ホン酸エステルは、フェノール性水酸基を2個以上含む
化合物の水酸基のすべてをエステルにする必要はなく、
水酸基を残してもよい。水酸基を残すことにより、上記
反応性媒体のアルカリ水溶液に対する溶解性を制御する
ことができる。また、上記カンファースルホン酸エステ
ル類は、酸前駆体として、単独で用いてもよいし、各種
ジアリールヨードニウム塩,トリアリールスルホニウム
塩,トリアルキルスルホニウム塩,フェノール性水酸基
を複数含む化合物とアルキルスルホン酸とのエステル,
N−ヒドロキシイミドのスルホン酸エステル等の酸前駆
体と組み合わせて用いることもできる。
The camphorsulfonic acid ester used in the acid precursor of the present invention does not have to convert all the hydroxyl groups of the compound containing two or more phenolic hydroxyl groups into esters.
A hydroxyl group may be left. By leaving the hydroxyl group, the solubility of the reactive medium in an aqueous alkaline solution can be controlled. The camphorsulfonic acid esters may be used alone as an acid precursor, or may be various diaryliodonium salts, triarylsulfonium salts, trialkylsulfonium salts, compounds containing a plurality of phenolic hydroxyl groups, and alkylsulfonic acids. Ester of
It can also be used in combination with an acid precursor such as a sulfonate of N-hydroxyimide.

【0016】また、酸前駆体の添加量は、酸触媒反応に
よりアルカリ水溶液に対し溶解性を変化させる反応性を
有する媒体100重量部に対して、また、アルカリ可溶
性樹脂を含むときは、それと媒体の合計量100重量部
に対し、1〜30重量部であることが好ましい。添加量
が1〜30重量部であると、活性放射線に対して十分な
感度と良好なパタン形状を与える。添加量が1重量部よ
り少ないと、本発明の効果が得られず、添加量が30重
量部より多いと、酸の熱拡散および溶剤に対する溶解性
が低下し、パタン形状の悪化さらには解像度の低下につ
ながり好ましくない。
The amount of the acid precursor to be added is based on 100 parts by weight of a reactive medium which changes the solubility in an aqueous alkali solution by an acid-catalyzed reaction. Is preferably 1 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total amount of When the addition amount is 1 to 30 parts by weight, sufficient sensitivity to actinic radiation and a good pattern shape are provided. If the addition amount is less than 1 part by weight, the effect of the present invention cannot be obtained. If the addition amount is more than 30 parts by weight, the thermal diffusion of the acid and the solubility in the solvent decrease, the pattern shape deteriorates, and the resolution becomes poor. This leads to a decrease, which is not preferable.

【0017】本発明で用いられるアルカリ水溶液に対す
る溶解性が増加する媒体としては、例えば、ポリビニル
フェノールなどのアルカリ可溶性フェノール樹脂、ある
いはビスフェノール類,トリスフェノールアルカン類,
三核体のフェノール類,テトラキスフェノール類等の水
酸基をアセタール基,ケタール基,t−ブチル基,t−
ブトキシカルボニル基等の酸分解性基で保護した化合物
が挙げられる。また、ポリアクリル酸もしくはスチレン
とアクリル酸との共重合体等のカルボキシル基を上記酸
分解性基で保護した化合物が望ましい。水酸基,カルボ
キシル基の一部または全部を上記の酸分解性基で保護し
た化合物は、酸前駆体から発生する酸により、露光後熱
処理または室温放置中に水酸基,カルボキシル基を再生
し、アルカリ可溶性を増加させることができる。
Examples of the medium for increasing the solubility in an aqueous alkali solution used in the present invention include alkali-soluble phenol resins such as polyvinyl phenol, bisphenols, trisphenol alkanes, and the like.
Hydroxyl groups such as trinuclear phenols and tetrakisphenols are converted to acetal groups, ketal groups, t-butyl groups, t-butyl groups.
Compounds protected with an acid-decomposable group such as a butoxycarbonyl group are exemplified. Further, a compound in which a carboxyl group such as a copolymer of polyacrylic acid or styrene and acrylic acid is protected with the above-mentioned acid-decomposable group is desirable. Compounds in which hydroxyl groups and carboxyl groups are partially or wholly protected with the above-mentioned acid-decomposable group can regenerate the hydroxyl groups and carboxyl groups by the acid generated from the acid precursor during heat treatment after exposure or standing at room temperature to reduce alkali solubility. Can be increased.

【0018】また、アルカリ水溶液に対する溶解性が低
下する媒体としては、例えば、エポキシ基,メトキシメ
チル基,メチロール基を持つ化合物が望ましい。これら
の化合物は、酸触媒による重合,縮合によって上記反応
性媒体自身を架橋させ、アルカリ可溶性を減ずる。
As the medium having reduced solubility in an aqueous alkali solution, for example, a compound having an epoxy group, a methoxymethyl group or a methylol group is desirable. These compounds crosslink the reactive medium itself by polymerization and condensation with an acid catalyst, and reduce alkali solubility.

【0019】本発明のレジストにおいて、酸触媒で反応
性の高い媒体のアルカリ可溶性を制御するために、必要
に応じてアルカリ可溶性樹脂を用いることができる。ア
ルカリ可溶性樹脂としては、例えば、ノボラック樹脂,
アクリル酸とスチレンとの共重合体,ヒドロキシスチレ
ンの重合体,ポリビニルフェノール,ポリビニルアルキ
ルエーテル,スチレン−無水マレイン酸共重合体等が挙
げられる。
In the resist of the present invention, an alkali-soluble resin can be used if necessary in order to control the alkali-solubility of a medium having high reactivity with an acid catalyst. As the alkali-soluble resin, for example, novolak resin,
Examples include a copolymer of acrylic acid and styrene, a polymer of hydroxystyrene, polyvinyl phenol, polyvinyl alkyl ether, and a styrene-maleic anhydride copolymer.

【0020】本発明の感放射線組成物には、例えば、ス
トリエーション(塗布ムラ)を防いだり、現像性を良く
したりするための界面活性剤,レジスト溶液の保存安定
剤,酸触媒の未露光部への拡散を抑制するための塩基性
化合物,オニウムハライド等のイオン解離性化合物,テ
トラエチレングリコール等の保湿剤を必要に応じて配合
することができる。
The radiation-sensitive composition of the present invention includes, for example, a surfactant for preventing striation (uneven coating) and improving developability, a storage stabilizer for a resist solution, and an unexposed acid catalyst. A basic compound for suppressing diffusion to the part, an ion dissociable compound such as onium halide, and a humectant such as tetraethylene glycol can be added as necessary.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】次に、この発明の具体的な実施例
および比較例について説明する。尚、これらの実施例
は、本発明の範囲内の好適な特定の条件の下における単
なる例示にすぎず、本発明がこれらの実施例にのみ限定
されるものではない。
Next, specific examples and comparative examples of the present invention will be described. It should be noted that these examples are merely examples under suitable specific conditions within the scope of the present invention, and the present invention is not limited only to these examples.

【0022】(カンファースルホン酸エステルの合成例
1)テトラヒドロフラン:100ml中に、フロログル
シノール:1.5g を溶解する。これにカンファースル
ホニルクロライド:10gを加え、さらに4−ジメチル
アミノピリジン:0.1g を加え、室温で1日反応させ
る。その後、この溶液にトリエチルアミン:5gをテト
ラヒドロフラン:10mlで希釈した溶液を滴下しなが
ら、室温で攪拌する。室温で1日反応させた後、析出し
た沈殿物を濾別除去する。濾液を濃縮し、塩酸酸性水溶
液にこの濃縮液を加え、生成物を析出させる。この生成
物は、濾別後、数回水洗した後、真空乾燥する。収量:
1.5g (カンファースルホン酸エステルの合成例2)テトラヒ
ドロフラン:100ml中に、ピロガロール:1.5g
を溶解する。これにカンファースルホニルクロライド:
10gを加え、さらに4−ジメチルアミノピリジン:
0.1g を加え、室温で1日反応させる。その後、この
溶液にトリエチルアミン:5gをテトラヒドロフラン:
10mlで希釈した溶液を滴下しながら、室温で攪拌す
る。室温で1日反応させた後、析出した沈殿物を濾別除
去する。濾液を濃縮し、塩酸酸性水溶液にこの濃縮液を
加え、生成物を析出させる。濾過水洗後、真空乾燥して
カンファースルホン酸エステルを得た。
(Synthesis example 1 of camphorsulfonic acid ester) 1.5 g of phloroglucinol is dissolved in 100 ml of tetrahydrofuran. To this is added 10 g of camphorsulfonyl chloride, 0.1 g of 4-dimethylaminopyridine is added, and the mixture is reacted at room temperature for 1 day. Thereafter, a solution obtained by diluting 5 g of triethylamine with 10 ml of tetrahydrofuran is added dropwise to this solution, and the mixture is stirred at room temperature. After reacting at room temperature for one day, the deposited precipitate is removed by filtration. The filtrate is concentrated, and the concentrated solution is added to an aqueous hydrochloric acid solution to precipitate a product. This product is filtered, washed with water several times, and dried in vacuum. yield:
1.5 g (Synthesis example 2 of camphorsulfonic acid ester) Pyrogallol: 1.5 g in 100 ml of tetrahydrofuran
Dissolve. This includes camphorsulfonyl chloride:
10 g were added and further 4-dimethylaminopyridine:
Add 0.1 g and react at room temperature for 1 day. Then, 5 g of triethylamine was added to this solution in tetrahydrofuran:
Stir at room temperature while dropping the solution diluted in 10 ml. After reacting at room temperature for one day, the deposited precipitate is removed by filtration. The filtrate is concentrated, and the concentrated solution is added to an aqueous hydrochloric acid solution to precipitate a product. After washing with filtered water, vacuum drying was performed to obtain camphorsulfonic acid ester.

【0023】(カンファースルホン酸エステルの合成例
3)テトラヒドロフラン:100ml中に、4−〔(4
−ヒドロキシフェニル)メチル〕−1,2,3−ベンゼ
ントリオール:0.8g を溶解する。これにカンファー
スルホニルクロライド:10gを加え、さらに4−ジメ
チルアミノピリジン:0.1g を加え、室温で1日反応
させる。その後、この溶液にトリエチルアミン:5gを
テトラヒドロフラン:10mlで希釈した溶液を滴下し
ながら、室温で攪拌する。室温で1日反応させた後、析
出した沈殿物を濾別除去する。濾液を濃縮し、塩酸酸性
水溶液にこの濃縮液を加え、生成物を析出させる。濾過
水洗後、真空乾燥してカンファースルホン酸エステルを
得た。
(Synthesis example 3 of camphorsulfonic acid ester) Tetrahydrofuran: 4-[(4
-Hydroxyphenyl) methyl] -1,2,3-benzenetriol: 0.8 g. To this is added 10 g of camphorsulfonyl chloride, 0.1 g of 4-dimethylaminopyridine is added, and the mixture is reacted at room temperature for 1 day. Thereafter, a solution obtained by diluting 5 g of triethylamine with 10 ml of tetrahydrofuran is added dropwise to this solution, and the mixture is stirred at room temperature. After reacting at room temperature for one day, the deposited precipitate is removed by filtration. The filtrate is concentrated, and the concentrated solution is added to an aqueous hydrochloric acid solution to precipitate a product. After washing with filtered water, vacuum drying was performed to obtain camphorsulfonic acid ester.

【0024】(実施例1)m,p−クレゾールノボラッ
ク樹脂:92重量部、テロラヒドロピラニル基を酸分解
性に持つポリ(p−ビニルフェノール)(重量平均分子
量:2000)(テトラヒドロピラニル基の置換率:0.
95):8重量部、酸前駆体として合成例1のカンファ
ースルホン酸エステル:4重量部を2−ヘプタノンに溶
解して、固形分濃度約15重量%の溶液を調合した後、
これを孔径0.2μm のテフロンメンブレムフィルター
を用いて濾過し、レジスト溶液を得た。比較のために、
上記組成のうち酸前駆体として加えたカンファースルホ
ン酸エステルに代えてピロガロールとメタンスルホン酸
の三置換体エステル:4重量部を2−ヘプタノンに溶解
して、固形分濃度約15重量%のレジストを調合し、比
較試料溶液を得た。
(Example 1) m, p-cresol novolak resin: 92 parts by weight, poly (p-vinylphenol) having acid-decomposable terahydropyranyl group (weight average molecular weight: 2000) (tetrahydropyranyl group) Substitution rate: 0.1
95): 8 parts by weight, camphorsulfonic acid ester of Synthesis Example 1 as an acid precursor: 4 parts by weight was dissolved in 2-heptanone to prepare a solution having a solid concentration of about 15% by weight.
This was filtered using a Teflon membrane filter having a pore size of 0.2 μm to obtain a resist solution. For comparison,
In the above composition, 4 parts by weight of a trisubstituted ester of pyrogallol and methanesulfonic acid were dissolved in 2-heptanone in place of the camphorsulfonic acid ester added as an acid precursor to form a resist having a solid content of about 15% by weight. It was mixed to obtain a comparative sample solution.

【0025】石英基板上にクロム膜と酸化クロム膜の二
層構造の遮光膜を付けたフォトマスク用ブランクス(H
OYA(株)製)に上述のレジストを滴下、回転塗布後
90℃,5分間熱処理して、0.4μm の厚さのレジス
ト膜を得た。この基板に電子線描画装置(電子線の加速
電圧は30kV)で、照射量を段階的に変化させて電子
線照射後、100℃,5分間熱処理してレジスト膜の潜
像部分のアルカリ水溶液に対する溶解性を増加させる反
応を促進した。上述の熱処理後、水酸化テトラメチルア
ンモニウム2.38 重量%を含む水溶液を現像液に用い
て100秒間浸漬し、照射部の残留膜厚を測定した。こ
の残留膜厚と電子線照射量の関係から電子線感度特性を
求めた。
Photomask blanks (H) in which a light-shielding film having a two-layer structure of a chromium film and a chromium oxide film are provided on a quartz substrate
The above-mentioned resist was dropped on OYA Co., Ltd.), spin-coated, and heat-treated at 90 ° C. for 5 minutes to obtain a resist film having a thickness of 0.4 μm. The substrate is irradiated with an electron beam by an electron beam lithography system (acceleration voltage of the electron beam is 30 kV) by changing the irradiation amount in a stepwise manner, and then heat-treated at 100 ° C. for 5 minutes. Accelerated reactions to increase solubility. After the above heat treatment, an aqueous solution containing 2.38% by weight of tetramethylammonium hydroxide was immersed for 100 seconds in a developing solution, and the residual film thickness of the irradiated portion was measured. Electron beam sensitivity characteristics were determined from the relationship between the residual film thickness and the amount of electron beam irradiation.

【0026】図1に、このようにして求めた本実施例の
カンファースルホン酸エステルを酸前駆体とする系の電
子線特性と、比較のためにピロガロールとメタンスルホ
ン酸の三置換体エステルを酸発生剤とする系のそれとを
示す。本発明の感度曲線は、2.0μC/cm2の高感度で
膜減りもなく、高コントラストを得た。これに対して、
比較試料の感度特性は、3.0μC/cm2と本発明のレジ
ストよりも低感度で、裾引きの特性を示すことが分かっ
た。
FIG. 1 shows the electron beam characteristics of the system obtained using the camphorsulfonic acid ester of the present example as an acid precursor, and the trisubstituted ester of pyrogallol and methanesulfonic acid for comparison. This shows that of the system used as the generator. According to the sensitivity curve of the present invention, a high sensitivity of 2.0 μC / cm 2 was obtained, and a high contrast was obtained without film loss. On the contrary,
The sensitivity characteristic of the comparative sample was 3.0 μC / cm 2, which was lower than that of the resist of the present invention.

【0027】電子線描画装置(電子線の加速電圧は50
kV)を用いて、本発明と比較のレジスト液をそれぞれ
塗布したフォトマスク用ブランクスに、0.8μm のラ
インアンドスペースパタンを描画した。本発明のレジス
トは、4.0μC/cm2の照射量で、比例較のレジスト
は、6.0μC/cm2の照射量でそれぞれ描画した後、1
00℃,5分間熱処理して潜像部分のアルカリ水溶液に
対する溶解性を増加させる反応を促進した。上記の熱処
理の後、水酸化テトラメチルアンモニウム2.38重量%を
含む水溶液を現像液に用いて100秒間浸漬し、レジス
トパタンを得た。本発明のレジストパタンは、断面形状
が矩形で、設計寸法通りの0.8μm の線幅であった。
これに対して、比較試料のレジストパタンは、断面が裾
引き形状になり、スペース部分にレジストスカムが観察
された。
Electron beam writing apparatus (acceleration voltage of electron beam is 50
Using kV), a 0.8 μm line and space pattern was drawn on a photomask blank coated with a resist solution for comparison with the present invention. Resists of the invention, the irradiation amount of 4.0μC / cm 2, the resist proportional compare, after drawing respectively dose of 6.0μC / cm 2, 1
A heat treatment at 00 ° C. for 5 minutes promoted a reaction for increasing the solubility of the latent image portion in an aqueous alkaline solution. After the heat treatment, an aqueous solution containing 2.38% by weight of tetramethylammonium hydroxide was immersed in the developing solution for 100 seconds to obtain a resist pattern. The resist pattern of the present invention had a rectangular cross section and a line width of 0.8 μm as designed.
On the other hand, in the resist pattern of the comparative sample, the cross section had a skirted shape, and resist scum was observed in the space.

【0028】次に現像パタンをマスクとして、CH2
2とO2 の混合ガスで反応性イオンエッチングによ
り、クロム二層膜のドライエッチングを行った。2−ヘ
プタノンでレジストを除去し、電子顕微鏡でクロム膜の
エッチング形状を確認したところ、垂直な断面形状のパ
タンが確認された。
Next, using the developing pattern as a mask, CH 2 C
Dry etching of the chromium two-layer film was performed by reactive ion etching with a mixed gas of l 2 and O 2 . The resist was removed with 2-heptanone, and the etched shape of the chromium film was confirmed with an electron microscope. As a result, a pattern having a vertical cross-sectional shape was confirmed.

【0029】(実施例2)酸前駆体として、合成例1の
カンファースルホン酸エステルに代えて合成例2のカン
ファースルホン酸エステルを用いた以外実施例1と同様
にして、電子線感度特性を求めた。その結果、2.5μ
C/cm2の高感度で膜減りもなく、高コントラストの感
度特性を得た。
Example 2 Electron beam sensitivity characteristics were determined in the same manner as in Example 1 except that the camphorsulfonic acid ester of Synthesis Example 2 was used in place of the camphorsulfonic acid ester of Synthesis Example 1 as the acid precursor. Was. As a result, 2.5 μ
High sensitivity of C / cm 2, no loss of film, and high sensitivity characteristics were obtained.

【0030】(実施例3)酸前駆体として、合成例1の
カンファースルホン酸エステルに代えて合成例3のカン
ファースルホン酸エステルを用いた以外、実施例1と同
様にして、電子線感度特性を求めた。その結果、2.0
μC/cm2の高感度で膜減りもなく、高コントラストの
感度特性を得た。
(Example 3) The electron beam sensitivity was changed in the same manner as in Example 1 except that the camphorsulfonic acid ester of Synthesis Example 3 was used instead of the camphorsulfonic acid ester of Synthesis Example 1 as the acid precursor. I asked. As a result, 2.0
High sensitivity of μC / cm 2 and no film loss resulted in high contrast sensitivity characteristics.

【0031】(実施例4)m,p−クレゾールノボラッ
ク樹脂:90重量部、メチロールメラミン:10重量部
と酸前駆体として合成例1のカンファースルホン酸エス
テル:4重量部をシクロヘキサノンに溶解して、固形分
濃度約15重量%の溶液を調合した後、これを孔径0.
2μm のテフロンメンブレムフィルターを用いて濾過
し、レジスト溶液を得た。比較のために、上記組成のう
ち酸発生剤として加えたカンファースルホン酸エステル
に代えてトリフェニルスルホニウムトリフルオロメタン
スルホン酸塩:4重量部をシクロヘキサノンに溶解し
て、固形分濃度約15重量%のレジストを調合し、比較
試料溶液を得た。
Example 4 90 parts by weight of m, p-cresol novolak resin, 10 parts by weight of methylolmelamine and 4 parts by weight of camphorsulfonic acid ester of Synthesis Example 1 as an acid precursor were dissolved in cyclohexanone. After preparing a solution having a solid content of about 15% by weight, the solution was adjusted to a pore size of 0.1%.
The solution was filtered using a 2 μm Teflon membrane filter to obtain a resist solution. For comparison, in the above composition, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate: 4 parts by weight was dissolved in cyclohexanone in place of camphorsulfonic acid ester added as an acid generator, and a resist having a solid content of about 15% by weight was used. Was prepared to obtain a comparative sample solution.

【0032】以下、実施例1の方法に従ってパタン形成
を行った。その結果、本発明のレジストパタンは、断面
形状が矩形で、設計寸法通りの0.8μm の線幅であっ
た。これに対して、比較のレジストパタンは、被膜界面
でレジストパタンの食い込みが起こり、矩形のレジスト
パタンが得られなかった。
Hereinafter, a pattern was formed according to the method of Example 1. As a result, the resist pattern of the present invention had a rectangular cross section and a line width of 0.8 μm as designed. On the other hand, in the comparative resist pattern, the resist pattern bites into the interface of the coating film, and a rectangular resist pattern could not be obtained.

【0033】上記実施例では、活性放射線として、電子
線を用いた方法について述べたが、本発明はこれに限定
されるものではない。潜像形成に紫外線、X線等を用い
ても同様な効果を得ることができる。また、上記実施例
では、レジスト塗布基板として、クロム膜と酸化クロム
膜の二層構造から成るフォトマスク用ブランクスを用い
た方法について述べたが、本発明は、これに限定される
ものではない。基板として、Al,Zr,Si,Ta,
W,Ti,Mo等の酸化膜や窒化膜を用いても同様な効
果を得ることができる。
In the above embodiment, the method using an electron beam as the actinic radiation has been described, but the present invention is not limited to this. Similar effects can be obtained by using ultraviolet rays, X-rays or the like for forming a latent image. Further, in the above embodiment, a method using a photomask blank having a two-layer structure of a chromium film and a chromium oxide film as the resist-coated substrate was described, but the present invention is not limited to this. Al, Zr, Si, Ta,
Similar effects can be obtained by using an oxide film or a nitride film of W, Ti, Mo or the like.

【0034】[0034]

【発明の効果】本発明によれば、電子線レジスト中の酸
触媒に対して高い反応性を示す被膜上で、高感度で高解
像度、かつ寸法精度に優れたレジストパタンを形成で
き、しかもアルカリ水溶液現像可能であるためフォトマ
スク製造において、微細加工用レジストとして好適に用
いられる。
According to the present invention, a resist pattern having high sensitivity, high resolution and excellent dimensional accuracy can be formed on a film having high reactivity to an acid catalyst in an electron beam resist, and an alkali Since it can be developed with an aqueous solution, it is suitably used as a resist for fine processing in photomask production.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例1と従来例の感放射線組成物の
電子線を示すグラフ。
FIG. 1 is a graph showing electron beams of a radiation-sensitive composition of Example 1 of the present invention and a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…本発明のレジスト組成物の感度特性、2…従来のレ
ジスト組成物の感度特性。
1. Sensitivity characteristics of the resist composition of the present invention, 2. Sensitivity characteristics of a conventional resist composition.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】酸を触媒とする反応によりアルカリ水溶液
に対する溶解性を変化させる反応性を持った媒体と、フ
ェノール性水酸基を2個以上有する化合物とカンファー
スルホン酸とのエステルからなる酸前駆体を少なくとも
含むことを特徴とする感放射線組成物。
An acid precursor comprising an ester of a compound having two or more phenolic hydroxyl groups and a camphorsulfonic acid, comprising: a medium having a reactivity that changes solubility in an aqueous alkali solution by a reaction catalyzed by an acid; A radiation-sensitive composition comprising at least:
【請求項2】請求項1記載の感放射線組成物であって、
酸を触媒とする反応によりアルカリ水溶液に対する溶解
性を変化させる反応性が溶解性を増加させる反応である
ことを特徴とする感放射線組成物。
2. The radiation-sensitive composition according to claim 1, wherein
A radiation-sensitive composition, wherein the reactivity that changes solubility in an aqueous alkali solution by a reaction using an acid as a catalyst is a reaction that increases solubility.
【請求項3】請求項1記載の感放射線組成物であって、
酸を触媒とする反応によりアルカリ水溶液に対する溶解
性を変化させる反応性が溶解性を減少させる反応である
ことを特徴とする感放射線組成物。
3. The radiation-sensitive composition according to claim 1, wherein
A radiation-sensitive composition, wherein the reactivity that changes solubility in an aqueous alkali solution by a reaction using an acid as a catalyst is a reaction that decreases the solubility.
【請求項4】光リソグラフィ用マスク基板上に、(a)
アルカリ可溶性樹脂および(b)酸を触媒とする反応に
よりアルカリ水溶液に対する溶解性を変化させる反応を
持った媒体および(c)フェノール性水酸基を2個以上
有する化合物とカンファースルホン酸とのエステルから
なる酸前駆体を少なくとも含む電子線ポジ型レジストを
塗布し、熱処理した後、電子線を用いて当該塗膜に所定
のパタンを描画し、その後当該所定の現像媒体によりレ
ジストパタンを形成することを特徴とするフォトマスク
の製造方法。
4. A photolithographic mask substrate comprising:
An alkali-soluble resin and (b) a medium having a reaction to change solubility in an aqueous alkali solution by a reaction catalyzed by an acid, and (c) an acid comprising an ester of a compound having two or more phenolic hydroxyl groups and camphorsulfonic acid. An electron beam positive resist containing at least a precursor is applied, and after heat treatment, a predetermined pattern is drawn on the coating film using an electron beam, and thereafter, a resist pattern is formed by the predetermined development medium. Method of manufacturing a photomask.
【請求項5】請求項4記載のフォトマスクの製造方法に
おいて、現像媒体が水性アルカリ現像液であることを特
徴とするフォトマスクの製造方法。
5. The method of manufacturing a photomask according to claim 4, wherein the developing medium is an aqueous alkaline developer.
【請求項6】請求項1から4において、活性放射線を用
いて当該塗膜に所定のパタンを露光した後、パタン潜像
部の酸触媒反応を促進させるために、当該塗膜を熱処理
する工程を有することを特徴とするパタン形成方法。
6. A process according to claim 1, wherein the coating film is exposed to a predetermined pattern using actinic radiation, and then the coating film is heat-treated in order to promote an acid-catalyzed reaction of the latent image portion of the pattern. A method for forming a pattern, comprising:
【請求項7】請求項4記載のフォトマスクの製造方法に
おいて、レジストパタンを形成した後、当該レジストパ
タンをマスクとして、ドライエッチングにより遮光膜ま
たはシフタ膜を加工することを特徴とするフォトマスク
の製造方法。
7. The method of manufacturing a photomask according to claim 4, wherein after forming the resist pattern, the light-shielding film or the shifter film is processed by dry etching using the resist pattern as a mask. Production method.
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