KR100864263B1 - Positive resist composition for thermal flow and method of forming pattern - Google Patents

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Abstract

반도체 소자의 제조에 있어서, 통상의 패턴형성에서도 충분한 해상력을 나타내고, 또한 적절한 유동베이크 온도만으로 패턴치수를 작게 할 수 있고, 유동속도도 적절하고, 유동량이 제어되기 쉽게 직사각형 프로파일을 보유하는 레지스트 재료를 제공한다.In the manufacture of a semiconductor device, a resist material which exhibits sufficient resolution even in normal pattern formation and can have a small pattern dimension only by an appropriate flow bake temperature, has a suitable flow rate, and has a rectangular profile with easy flow rate control to provide.

(a)산의 작용에 의해 알칼리 현상액에 대한 용해도가 증가하는 산분해성 수지와 (b)광산발생제를 함유하고, 상기 (a)의 수지가, 산분해 전후의 유리전이점에 대해서, 이하에 표시하는 특성을 만족하는 수지 A와 수지 B로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포지티브 레지스트 조성물이다.(a) An acid-decomposable resin which has increased solubility in an alkaline developer due to the action of an acid and (b) a photoacid generator, wherein the resin of (a) has the following glass transition points before and after acid decomposition. It consists of resin A and resin B which satisfy | fill the characteristic to display, It is a positive resist composition characterized by the above-mentioned.

산분해 전 : 수지 A의 유리전이점 > 수지 B의 유리전이점Before acid decomposition: Glass transition point of Resin A> Glass transition point of Resin B

산분해 후 : 수지 A의 유리전이점 < 수지 B의 유리전이점After acid decomposition: glass transition point of resin A <glass transition point of resin B

Description

열유동용 포지티브 레지스트 조성물 및 패턴형성방법{POSITIVE RESIST COMPOSITION FOR THERMAL FLOW AND METHOD OF FORMING PATTERN}Positive Resist Composition and Pattern Forming Method for Heat Flow {POSITIVE RESIST COMPOSITION FOR THERMAL FLOW AND METHOD OF FORMING PATTERN}

도1은 본 발명에서 병용하는 수지 A 및 B의 산분해성 전후에서의 유리전이점의 관계를 나타내는 그래프이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a graph showing the relationship between glass transition points before and after acid degradability of resins A and B used in the present invention.

도2는 유동속도 및 최적 유동온도를 산출하기 위한 콘택트홀의 사이즈(nm)와 유동베이크 온도(℃)의 관계를 표시하는 그래프이다.2 is a graph showing the relationship between the contact hole size (nm) and the flow bake temperature (° C.) for calculating the flow velocity and the optimum flow temperature.

도3은 유동후의 홀형상의 평가로서의 침투량을 산출하기 위한 레지스트에서의 측정개소 ΔLL 및 ΔLR을 표시하는 모식도이다.Fig. 3 is a schematic diagram showing measurement points ΔL L and ΔL R in the resist for calculating the penetration amount as the evaluation of the hole shape after flow.

본 발명은 반도체 제조용 화학증폭형 포지티브 레지스트 조성물에 관한 것으로, 특히 열유동용 화학증폭형 포지티브 레지스트에 있어서, 콘택트홀 형성용 레지스트 및 그 패턴형성방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a chemically amplified positive resist composition for semiconductor manufacturing, and more particularly, to a contact hole forming resist and a pattern forming method thereof in a chemically amplified positive resist for thermal flow.

지금까지 광(g선, i선, KrF 엑시머 레이저광)에 의한 축소투영노광법이 이용되고 있다. 일반적으로, 렌즈의 해상도 R은, Rayleigh의 이론식에 의해, 이하의 식으로 표시된다. The reduction projection exposure method by the light (g line | wire, i line | wire, KrF excimer laser beam) is used until now. In general, the resolution R of the lens is expressed by the following equation by Rayleigh's equation.                         

R = k[λ/(N.A.)]R = k [λ / (N.A.)]

여기에서, λ은 노광파장, N.A.는 렌즈의 개구수(Numerical Aperture)이고, 웨이퍼에 대해 입사하는 열림각도를 θ라고 한 경우, N.A.= sinθ이다. k는 레지스트에 따라 다른 값을 나타내고, 레지스트의 성능을 나타내는 특성 파라미터로서 사용되는 일도 많다. i선용 레지스트까지의 경험으로는 레지스트를 개량하여도 0.5정도까지밖에 작아 지지 않는다. 해상력을 높인다는 것은, 상기 식으로부터 명백해 지듯이, R을 작게 하는 것이고, 이를 위해서는 N.A.을 크게 하거나, λ를 작게 하거나, k를 작게 하는 것이 필요하다. 그러나, 현재에는 N.A.도 0.7에 가까운 값까지 커지고, k도 0.5라는 한계에 이르러 있다. 파장을 더 짧게 하는 관점에서 KrF 엑시머레이저 광의 248nm에서 ArF 엑시머레이저광의 193nm 또는 F2 엑시머레이저광의 157nm가 검토되고 있지만, 실제 반도체 제조에 사용할 수 있는 레지스트 재료나 장치의 개발이 늦어지고 있기 때문에 종래의 노광장치로 더욱 미세한 패턴을 형성할 수 있는 레지스트 재료나 패턴형성방법이 요망되고 있었다.Here, lambda is the exposure wavelength and NA is the numerical aperture of the lens, and NA = sinθ when the opening angle incident on the wafer is θ. k represents a value different depending on the resist, and is often used as a characteristic parameter indicating the performance of the resist. Experience with i-line resists can be as small as 0.5 even if the resists are improved. Increasing the resolution is to make R small, as is clear from the above equation, and for this purpose, it is necessary to increase NA, decrease λ, or decrease k. However, NA now increases to a value close to 0.7, and k reaches a limit of 0.5. In view of making the wavelength shorter, 193nm of ArF excimer laser light or 157nm of F 2 excimer laser light are examined at 248nm of KrF excimer laser light, but the development of resist materials and devices that can be used in actual semiconductor manufacturing is delayed. There has been a demand for a resist material and a pattern forming method capable of forming a finer pattern with an exposure apparatus.

상기 방법에 대응하는 기술로서, 일본 특허공개 평6-37071호에 개시되어 있는 진공중에서 자외선(UV)를 조사하면서 웨이퍼를 가열(유동베이크)하고, 레지스트형상을 변화(유동)시켜서, 레지스트 패턴의 치수를 작게 할 수 있는 반도체 장치의 콘택트홀 지름의 조정방법은 유망하지만, 이것에 적합한 레지스트 재료의 개발이 불충분하였다. 또한, 진공중에서 UV조사를 하면서 웨이퍼를 유동베이크한다는 공정은 번잡하기 때문에, 진공중의 유동베이크만으로 동일한 효과가 얻어지는 레지스트 재료가 소망되고 있었다. 그러나 지금까지 알려져 있는 레지스트 재료에 대해서 유동베이크 공정을 적용하면, 유동속도가 빨라 홀사이즈의 제어가 어렵다는 문제나, 실용적인 유동온도(150℃이하)에서도 충분히 유동하지 않는 등의 문제가 있었다.As a technique corresponding to the above method, the wafer is heated (flow baked) while irradiating ultraviolet (UV) in a vacuum disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-37071, and the resist shape is changed (flowed) to obtain a resist pattern. Although the method of adjusting the contact hole diameter of the semiconductor device capable of reducing the size is promising, development of a resist material suitable for this is insufficient. Moreover, since the process of fluid-baking a wafer while carrying out UV irradiation in vacuum is complicated, the resist material which obtains the same effect only by the fluid bake in vacuum was desired. However, when the flow bake process is applied to the resist material known so far, there existed a problem that it was difficult to control a hole size because of the high flow rate, or it did not flow enough even at a practical flow temperature (150 degrees C or less).

또한, 일본 특허공개 2000-137329호에는 말론산에스테르기를 폴리머골격에 보유하는 중합체와, 이 중합체의 유리전이점 이하에서 열분해되어 분자간 상호작용이 증가하는 중합체의 혼합물이 개시되어 있지만, 유동후의 형상이 직사각형이 아니고, 또한 내열성이 문제가 되어 있었다.In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-137329 discloses a mixture of a polymer having a malonic acid ester group in the polymer backbone and a polymer which is thermally decomposed below the glass transition point of the polymer to increase intermolecular interactions. It was not a rectangle, and heat resistance was a problem.

본 발명은 통상의 패턴형성방법에 의해서도 충분한 해상력과 높은 내열성을 나타내는 레지스트 조성물 및 유동베이크만으로 패턴치수를 작게하는 것에 적합한 레지스트 재료와 그 패턴형성방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a resist composition exhibiting sufficient resolution and high heat resistance even by a conventional pattern forming method, and a resist material suitable for reducing the pattern dimension only with a fluidized bake and a pattern forming method thereof.

본 발명에 의하면, 통상의 패턴형성에 있어서도 충분한 해상력과 내열을 나타내고, 또 적절한 유동베이크 온도만으로 패턴치수를 작게할 수 있고, 유동속도도 적절하고, 유동량을 제어하기 쉽게 직사각형의 프로파일을 보유하는 레지스트 재료가 제공된다.According to the present invention, a resist having sufficient resolving power and heat resistance even in normal pattern formation, and having a small pattern dimension with only an appropriate flow bake temperature, having a suitable flow rate, and having a rectangular profile to easily control the flow amount Material is provided.

본 발명자들은, 포지티브 화학증폭계 레지스트 조성물의 구성재료를 예의 검토한 결과, 하기 구성을 보유하는 재료를 사용함으로써, 본 발명의 목적이 달성되는 것을 발견하고, 본 발명에 이르렀다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM As a result of earnestly examining the structural material of a positive chemical amplification resist composition, the present inventors discovered that the objective of this invention is achieved by using the material which has the following structure, and came to this invention.

즉, 상기 목적은 하기 구성에 의해서 달성된다. That is, the said object is achieved by the following structures.                     

(1) (a)산의 작용에 의해 알칼리 현상액에 대한 용해도가 증가하는 산분해성 수지와 (b)광산발생제를 적어도 함유하고, 상기 (a)의 수지가, 산분해 전후의 유리전이점에 대해서, 이하에 표시하는 특성을 만족하는 수지 A와 수지 B로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포지티브 레지스트 조성물.(1) At least the acid-decomposable resin which increases the solubility in alkaline developing solution by the action of (a) acid, and (b) the photo-acid generator, The resin of (a) is at the glass transition point before and after acid decomposition. The positive resist composition which consists of resin A and resin B which satisfy | fill the characteristic shown below.

산분해 전 : 수지 A의 유리전이점 > 수지 B의 유리전이점Before acid decomposition: Glass transition point of Resin A> Glass transition point of Resin B

산분해 후 : 수지 A의 유리전이점 < 수지 B의 유리전이점After acid decomposition: glass transition point of resin A <glass transition point of resin B

(2) 상기 (1)의 구성의 열유동용 포지티브 레지스트 조성물.(2) The positive resist composition for heat flow of the structure of said (1).

(3) 반도체 기판상에, 상기 (1)의 포지티브 레지스트 조성물로 포토레지스트막을 형성한 후, 300nm이하의 파장의 방사선으로 패턴노광, 가열처리, 현상처리를 순차실시하여 소망보다 약간 더 큰 패턴을 형성하고, 이 반도체 기판을 120∼160℃로 가열하여, 레지스트를 열변형시킴으로써 소망한 사이즈의 패턴을 형성하는 패턴형성방법.(3) After forming a photoresist film on the semiconductor substrate with the positive resist composition of (1) above, pattern exposure, heat treatment, and development treatment are sequentially performed with radiation having a wavelength of 300 nm or less to form a slightly larger pattern than desired. And a pattern of a desired size by heating the semiconductor substrate at 120 to 160 占 폚 and thermally deforming the resist.

이하, 본 발명에 사용하는 각 성분에 대해서 상세히 설명한다.Hereinafter, each component used for this invention is demonstrated in detail.

[1] 산분해성 수지[1] acid-decomposable resins

산의 작용에 의해 알칼리 현상액에 대한 용해도가 증가하는 수지로는, 수지가 보유하는 알칼리 가용성 기를 산분해성 기로 보호함으로써 얻어진다.As a resin whose solubility in an alkaline developer is increased by the action of an acid, it is obtained by protecting an alkali-decomposable group possessed by the resin with an acid-decomposable group.

알칼리 가용성 기로는 페놀성 수산기, 카르복실산기가 바람직하다.As alkali-soluble group, a phenolic hydroxyl group and a carboxylic acid group are preferable.

알칼리 가용성 기의 보호기로는, 아세탈기, 케탈기, 아세탈에스테르기, t-부틸에스테르기, t-부톡시카르보닐기 등이 바람직하고, 또한 지환 3급 에스테르기 등도 바람직하다. 이들 중에서, 아세탈기, t-부틸에스테르기가 보다 바람직하고, 아 세탈기가 특히 감도, 노광후의 방치시간에 대한 감도변동, 치수변동의 안정성(PED)의 관점에서 바람직하다. 또한, 노광광원이 ArF인 경우에는 페놀골격의 흡수가 높기 때문에, t-부틸에스테르기나 카르복실기의 아세탈에스테르 등이 바람직하다.As a protecting group of an alkali-soluble group, an acetal group, a ketal group, an acetal ester group, t-butyl ester group, t-butoxycarbonyl group, etc. are preferable, and an alicyclic tertiary ester group etc. are also preferable. Among these, an acetal group and a t-butyl ester group are more preferable, and an acetal group is especially preferable from a viewpoint of the sensitivity, stability variation with respect to the standing time after exposure, and stability of dimensional variation (PED). Moreover, when an exposure light source is ArF, since absorption of a phenol skeleton is high, the t-butyl ester group, the acetal ester of a carboxyl group, etc. are preferable.

특히, KrF 엑시머레이저 및 전자선 노광에 바람직한 산분해성 기를 도입하는 트렁크 폴리머로는, 히드록시스티렌류가 바람직하고, 이 히드록시스티렌류와 t-부틸아크릴레이트 또는 t-부틸메타크릴레이트 등의 산분해성 (메타)아크릴레이트의 공중합체를 사용할 수 있다. 또한, 트렁크 폴리머의 알칼리 용해성을 조정할 목적에서 비산분해성 기를 도입할 수 있다. 도입방법으로는, 스티렌류, (메타)아크릴산 에스테르류, (메타)아크릴산 아미드류와의 공중합에 의한 방법 또는 히드록시스티렌류의 수산기를 비산분해성 치환기로 보호하는 방법이 바람직하다. 비산분해성 치환기로는 아세틸기, 메실기, 톨루엔술포닐기 및 이소프로폭시기 등이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.In particular, as the trunk polymer which introduces an acid-decomposable group suitable for KrF excimer laser and electron beam exposure, hydroxystyrenes are preferable, and acid-decomposable compounds such as hydroxystyrene and t-butyl acrylate or t-butyl methacrylate Copolymers of (meth) acrylates can be used. It is also possible to introduce non-acid-decomposable groups for the purpose of adjusting the alkali solubility of the trunk polymer. As an introduction method, the method by copolymerization with styrene, (meth) acrylic acid ester, and (meth) acrylic acid amide, or the method of protecting the hydroxyl group of hydroxystyrene with a non-acid-decomposable substituent is preferable. As the non-acid-decomposable substituent, an acetyl group, a mesyl group, a toluenesulfonyl group, an isopropoxy group, and the like are preferable, but not limited thereto.

또한, 다른 산분해성을 표시하는 다른 산분해성 기, 예컨대, t-부톡시기, t-부톡시카르보닐옥시기, 테트라히드로피라닐옥시기, 테트라히드로푸라닐옥시기 등을 동일한 주쇄중에 공존시키는 것도 감도, 프로파일의 조절이 가능하게 되어 바람직하다.In addition, coexistence of other acid-decomposable groups exhibiting different acid-decomposability such as t-butoxy group, t-butoxycarbonyloxy group, tetrahydropyranyloxy group, tetrahydrofuranyloxy group and the like in the same main chain may also be sensitive. It is desirable to be able to adjust the profile.

바람직한 KrF 엑시머레이저 노광 및 전자선 조사에 바람직한 산분해성 수지의 일반식(E)을 이하에 표시한다.
General formula (E) of an acid-decomposable resin suitable for preferable KrF excimer laser exposure and electron beam irradiation is shown below.

Figure 112002003449231-pat00041
Figure 112002003449231-pat00041

R3'는 각각 독립적으로 수소원자, 메틸기를 표시하고, 복수의 R3'의 각각은 같거나 달라도 좋다. R4는 치환기를 보유하고 있어도 좋은 직쇄, 분기 또는 환상의 탄소수 1∼12개의 알킬기, 치환기를 보유하고 있어도 좋은 탄소수 6∼18개의 방향족기, 또는 치환기를 보유하고 있어도 좋은 탄소수 7∼18개의 아랄킬기를 표시한다.R 3 'each independently represent a hydrogen atom and a methyl group, and each of the plurality of R 3 ' may be the same or different. R 4 is a straight-chain, branched or cyclic C1-C12 alkyl group which may have a substituent, C6-C18 aromatic group which may have a substituent, or C7-C18 aralkyl which may have a substituent Display the flag.

직쇄, 분기 또는 환상의 탄소수 1∼12개의 알킬기로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, t-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 2-에틸헥실기, 옥틸기, 시클로프로필기, 시클로펜틸기, 1-아다만틸에틸기 등이 열거된다.Examples of the linear, branched or cyclic C1-C12 alkyl group include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, t-butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, 2-ethylhexyl group, octyl group, cyclopropyl group, cyclopentyl group, 1-adamantylethyl group, etc. are mentioned.

R4로서의 알킬기는, 치환기를 더 보유하고 있어도 좋다. 이와 같은 치환기로는, 수산기, 불소, 염소, 브롬, 요오드 등의 할로겐원자, 아미노기, 니트로기, 시아노기, 카르보닐기, 에스테르기, 알콕시기, 헤테로원자를 함유하고 있어도 좋은 시클로알킬기, 아릴옥시기, 술포닐기를 보유하는 치환기 등이 열거된다. 여기에서, 카르보닐기로는, 알킬 치환 카르보닐기(알킬기에 결합된 카르보닐기), 방향족 치환 카르보닐기(방향족기에 결합된 카르보닐기)가 바람직하고, 에스테르기로는 알킬 치환 에스테르기(알킬기에 결합된 에스테르기), 방향족 치환 에스테르기(방향족기에 결합된 에스테르기)가 바람직하다. 알콕시기로는, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, t-부톡시기 등이 바람직하다. 시클로알킬기로는 시클로헥실기, 아다만틸기, 시클로펜틸기, 시클로프로필기 등이 열거되고, 헤테로원자를 함유하는 것으로는 옥소라닐기 등이 열거된다. 아릴옥시기로는 페녹시기 등이 열거되고, 이 아릴기에는 치환기를 보유해도 좋다. 술포닐기를 보유하는 치환기로는 메틸술포닐기, 에틸술포닐기 등의 알킬술포닐기, 페닐술포닐기 등의 아릴술포닐기 등이 열거된다. The alkyl group as R 4 may further have a substituent. Such substituents include cycloalkyl groups, aryloxy groups, which may contain halogen atoms such as hydroxyl groups, fluorine, chlorine, bromine and iodine, amino groups, nitro groups, cyano groups, carbonyl groups, ester groups, alkoxy groups, and heteroatoms; The substituent etc. which have a sulfonyl group are mentioned. Here, as the carbonyl group, an alkyl substituted carbonyl group (carbonyl group bonded to an alkyl group), an aromatic substituted carbonyl group (carbonyl group bonded to an aromatic group) are preferable, and as an ester group, an alkyl substituted ester group (ester group bonded to an alkyl group), aromatic substitution Preference is given to ester groups (ester groups bonded to aromatic groups). As an alkoxy group, a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, t-butoxy group, etc. are preferable. Examples of the cycloalkyl group include a cyclohexyl group, adamantyl group, cyclopentyl group, cyclopropyl group, and the like, and examples of containing heteroatoms include oxoranyl group and the like. A phenoxy group etc. are mentioned as an aryloxy group, You may have a substituent in this aryl group. Examples of the substituent having a sulfonyl group include alkylsulfonyl groups such as methylsulfonyl group and ethylsulfonyl group, and arylsulfonyl groups such as phenylsulfonyl group.

R4의 방향족기로는 벤젠환, 나프탈렌환, 안트라센환, 페난트렌환에서 유도되는 기가 열거된다. 이들 방향족기의 환상에는, R4로서의 알킬기가 보유해도 좋은 치환기로서 기재된 것을 치환기로 보유할 수 있다.Examples of the aromatic group for R 4 include groups derived from a benzene ring, a naphthalene ring, an anthracene ring, and a phenanthrene ring. In the cyclic | annular of these aromatic groups, what was described as a substituent which the alkyl group as R <4> may hold can hold by a substituent.

R4의 아랄킬기로는 벤질기, 페네틸기, 벤즈히드릴기, 니프틸메틸기 등이 열거된다. 이들 아랄킬기는, R4로서의 알킬기가 보유해도 좋은 치환기로서 기재된 것을 치환기로 보유할 수 있다.Examples of the aralkyl group for R 4 include benzyl group, phenethyl group, benzhydryl group, niphthylmethyl group and the like. These aralkyl groups can have what was described as a substituent which the alkyl group as R <4> may hold by a substituent.

R5는 수소원자 또는 직쇄, 분기의 탄소수 1∼4개의 알킬기(예컨대 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, sec-부틸기, t-부틸기 등), 직쇄, 분기의 탄소수 1∼4개의 알콕시기(예컨대, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 이소프로폭시기, n-부톡시기, sec-부톡시기, t-부톡시기 등), 아세틸옥시기, 메실옥시기, 토실옥시기, t-부톡시카르보닐옥시기, t-부톡시카르보닐메톡시기, 테트라히드로푸라닐옥시기 또는 테트라히드로피라닐옥시기를 나타내지만, t-부틸기, 아세틸기, 이소프로폭시기, 테트라히드로푸라닐옥시기가 보다 바람직하다.R 5 is a hydrogen atom or a linear, branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms (eg, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, sec-butyl group, t-butyl group, etc.), straight chain and branched carbon group having 1 to 4 carbon atoms Groups (e.g., methoxy group, ethoxy group, propoxy group, isopropoxy group, n-butoxy group, sec-butoxy group, t-butoxy group, etc.), acetyloxy group, mesyloxy group, tosyloxy group, t- Butoxycarbonyloxy group, t-butoxycarbonylmethoxy group, tetrahydrofuranyloxy group or tetrahydropyranyloxy group, but t-butyl group, acetyl group, isopropoxy group, tetrahydrofuranyloxy group More preferred.

R6는 수소원자 또는 직쇄, 분기 또는 환상의 탄소수 1∼8개의 알킬기, 탄소수 6∼12개의 치환기를 보유하고 있어도 좋은 방향족기, 또는 탄소수 7∼18개의 치환기를 보유하고 있어도 좋은 아랄킬기이고, 바람직하게는 t-부틸기, 1-메틸시클로헥실기 등이다.R 6 is a hydrogen atom or an aromatic group which may have a linear, branched or cyclic C1-C8 alkyl group, a C6-C12 substituent, or an aralkyl group which may have a C7-C18 substituent, and is preferable. T-butyl group, 1-methylcyclohexyl group, and the like.

R7 및 R8는, 각각 독립적으로 수소원자, 직쇄, 분기 또는 환상의 탄소수 1∼8개의 알킬기, 탄소수 6∼12개의 방향족기 또는 탄소수 7∼18개의 치환기를 보유하고 있어도 좋은 아랄킬기를 나타낸다. 이들은, 치환기를 보유하고 있어도 좋다.R 7 and R 8 each independently represent a hydrogen atom, a linear, branched or cyclic C 1-8 alkyl group, a C 6-12 aromatic group or an aralkyl group which may have a substituent having 7 to 18 carbon atoms. These may have a substituent.

R6∼R8으로서의 알킬기, 방향족기, 아랄킬기의 구체예는, 상기 R4의 구체예 중에서 상기 탄소수의 범위에 드는 것을 열거할 수 있다.Specific examples of the alkyl group, the aromatic group, and the aralkyl group as R 6 to R 8 may include those falling in the carbon number range in the specific examples of R 4 .

본 발명에서는, 산분해성 수지를 2종 이상 혼합하는 것이 필수이고, 또한 이들 2종의 수지의 유리전이온도(Tg)에 대해서 특정한 관계를 만족할 필요가 있다.In this invention, it is essential to mix 2 or more types of acid-decomposable resins, and it is necessary to satisfy specific relationship with respect to the glass transition temperature (Tg) of these 2 types of resin.

각각의 산분해성 수지는 분자량, 분자량분포 및 산분해성 보호기 및 비산분해성 기의 종류나 도입량, 또 공중합 성분에 따라 다른 유리전이온도를 보유하고 있다.Each acid-decomposable resin has a glass transition temperature that varies depending on the molecular weight, molecular weight distribution, acid-decomposable protecting group and non-acid-decomposable group, the amount of introduction, and the copolymerization component.

또한, 산분해성 수지는, 산의 작용으로 그 보호기가 분해제거됨으로써, 페놀 성 수산기나 카르복실기 등을 생성하여, 유리전이온도가 상승한다.In addition, the acid-decomposable resin decomposes and removes the protecting group by the action of an acid, thereby forming a phenolic hydroxyl group, a carboxyl group, or the like, and the glass transition temperature is increased.

본 발명에서는 상기 2종의 산분해성 수지 A 및 B에 있어서,In the present invention, in the two kinds of acid-decomposable resins A and B,

산분해 전의 수지 A의 유리전이점을 Tg(A1),The glass transition point of Resin A before acid decomposition is Tg (A1),

산분해 후의 수지 A의 유리전이점을 Tg(A2),The glass transition point of resin A after acid decomposition was Tg (A2),

산분해 전의 수지 B의 유리전이점을 Tg(B1) 및The glass transition point of Resin B before acid decomposition was Tg (B1) and

산분해 후의 수지 B의 유리전이점을 Tg(B2)로 하면, 도1에 표시하듯이, Tg(A1)>Tg(B1)이고, 또한 Tg(A2)<Tg(B2)를 만족할 필요가 있다.If the glass transition point of resin B after acid decomposition is set to Tg (B2), it is necessary to satisfy Tg (A1)> Tg (B1) and Tg (A2) <Tg (B2) as shown in FIG. .

수지 A의 산분해 후의 유리전이점 Tg(A2)를 수지 B의 산분해 후의 유리전이점 Tg(B2)보다 낮게 하기 위해서는, 산분해성 기를 도입하기 전의 전구체 수지의 분자량을 수지 B보다 작은 것을 사용하거나, 비산분해성 기의 도입이나 유리전이점이 낮은 모노머의 공중합 등이 유효하다. 동일한 비산분해성 기를 도입하는 경우는, 도입량을 많게 함으로써 수지 B보다 낮은 유리전이점으로 할 수도 있다. 도입량이 동일한 경우는 장쇄 알킬 등의 Tg 저감효과가 높은 기를 사용하는 것이 유효하다.In order to make the glass transition point Tg (A2) after acid decomposition of resin A lower than the glass transition point Tg (B2) after acid decomposition of resin B, the molecular weight of precursor resin before introducing an acid-decomposable group is used, or Introduction of a non-acid-decomposable group, copolymerization of a monomer having a low glass transition point, and the like are effective. When introducing the same non-acid-decomposable group, it can also be set as the glass transition point lower than resin B by increasing the introduction amount. When the amount of introduction is the same, it is effective to use a group having a high Tg reducing effect such as long chain alkyl.

수지 B의 산분해 전의 유리전이점 Tg(B1)를 수지 A의 산분해 전의 유리전이점(A1)보다 낮게 하기 위해서는, 산분해성 기의 도입량을 많게 하거나, 도입하는 산분해성 기를 장쇄 알킬기나 벌키한 치환기를 보유하는 산분해성 기를 사용하는 것이 유효하다.In order to make the glass transition point Tg (B1) before the acid decomposition of the resin B lower than the glass transition point (A1) before the acid decomposition of the resin A, the introduction amount of the acid-decomposable group is increased, or the acid-decomposable group to be introduced is long-chain alkyl group or bulky. It is effective to use acid-decomposable groups bearing substituents.

수지의 합성은, 해당하는 모노머를 용제의 존재하 또는 벌크형상으로 통상의 라디칼중합, 음이온중합, 양이온중합 등으로 폴리머화하고, 필요에 따라 산분해성 기를 고분자 반응에 도입할 수 있다. 또한, 산분해성 기를 보유하는 모노머를 단독 또는 다른 중합성 모노머와 공중합함으로써도 얻을 수 있다.Synthesis of the resin can polymerize the monomer in the presence or in the form of a solvent by ordinary radical polymerization, anionic polymerization, cationic polymerization, or the like, and an acid-decomposable group can be introduced into the polymer reaction as necessary. It can also be obtained by copolymerizing a monomer having an acid-decomposable group alone or with another polymerizable monomer.

또한, Tg(A1)은, Tg(B1)보다 5∼60℃ 높은 것이 바람직하고, 10∼50℃ 높은 것이 보다 바람직하다.Moreover, it is preferable that Tg (A1) is 5-60 degreeC higher than Tg (B1), and it is more preferable that it is 10-50 degreeC high.

Tg(A2)은, Tg(A1)보다 10∼70℃ 높은 것이 바람직하고, 15∼50℃ 높은 것이 보다 바람직하다.It is preferable that it is 10-70 degreeC higher than Tg (A1), and, as for Tg (A2), it is more preferable that it is 15-50 degreeC high.

Tg(B2)는, Tg(A2)보다 5∼70℃ 높은 것이 바람직하고, 10∼50℃ 높은 것이 보다 바람직하다.It is preferable that Tg (B2) is 5-70 degreeC higher than Tg (A2), and it is more preferable that it is 10-50 degreeC high.

Tg는 시사주사열량계(DSC)를 사용하여 측정할 수 있다. 산분해 후의 Tg는 산분해성 기 폴리머를 적당한 용제에 용해하고, 염산, 황산, 파라톨루엔술폰산 등의 산을 첨가하고, 물의 존재하에서 가열하는 것으로, 보호기를 제거하고, 수침전 등에 의해 용제를 제거하고, 고형, 분체화, 건조함으로써 얻을 수 있다. 고분자 반응에서 산분해성 기를 도입할 때는, 반응 전의 폴리머의 Tg를 측정하면 좋다.Tg can be measured using a scanning scanning calorimeter (DSC). After acid decomposition, Tg dissolves the acid-decomposable group polymer in a suitable solvent, adds an acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid, paratoluenesulfonic acid, and heats in the presence of water to remove the protecting group and remove the solvent by water precipitation and the like. It can be obtained by solidification, powdering and drying. When introducing an acid-decomposable group in a polymer reaction, what is necessary is just to measure the Tg of the polymer before reaction.

수지 A 및 수지 B의 혼합비율은, 일반적으로, 중량비로 10:90∼90:10, 바람직하게는 20:80∼80:20, 보다 바람직하게는 30:70∼70:30이다.The mixing ratio of the resin A and the resin B is generally 10:90 to 90:10 by weight ratio, preferably 20:80 to 80:20, and more preferably 30:70 to 70:30.

본 발명에서 사용되는 산분해성 수지는, 상기 수지 A 및 B 이외의 다른 산분해성 수지를 함유하고 있어도 좋지만, 산분해성 수지중에서의 수지 A 및 수지 B의 총량은 일반적으로는 10∼100중량%, 바람직하게는 30∼100중량%, 보다 바람직하게는 50∼100중량%이다.The acid-decomposable resin used in the present invention may contain other acid-decomposable resins other than the resins A and B, but the total amount of the resins A and B in the acid-decomposable resin is generally 10 to 100% by weight, preferably Preferably it is 30-100 weight%, More preferably, it is 50-100 weight%.

이하에, 수지의 구체예를 열거하고, 산분해 전후의 수지의 구조, 조성, 분자 량, 유리전이점을 나타낸다.
Specific examples of the resin are listed below, and the structure, composition, molecular weight, and glass transition point of the resin before and after acid decomposition are shown.

Figure 112002003449231-pat00002
Figure 112002003449231-pat00002

Figure 112002003449231-pat00003
Figure 112002003449231-pat00003

Figure 112002003449231-pat00004
Figure 112002003449231-pat00004

Figure 112002003449231-pat00005
Figure 112002003449231-pat00005

Figure 112002003449231-pat00006
Figure 112002003449231-pat00006

Figure 112002003449231-pat00007
Figure 112002003449231-pat00007

본 발명에 관한 수지의 조합예로는, 예컨대 상기 표1중의 P-1에 대해서는 P-5, P-4, P-18, P-21, P-6, P-14, P-2, P-19, P-20, P-15, P-9, P-16, P-11 등과의 조합이, P-4에 대해서는 P-18, P-21, P-6, P-14, P-2, P-19, P-20, P-15, P-16, P-11 등과의 조합이, P-7에 대해서는 P-5, P-1, P-4, P-18, P-21, P-6, P-14, P-2, P-19, P-20, P-15, P-9, P-16, P-12, P-11 등과의 조합이, P-8에 대해서는 P-3, P- 10, P-5, P-18, P-21, P-6, P-14, P-2, P-19, P-20, P-15, P-16, P-11 등과의 조합이, P-13에 대해서는 P-3, P-10, P-5, P-18, P-21, P-6, P-14, P-2, P-19, P-20, P-16, P-11 등과의 조합이, P-17에 대해서는 P-3, P-5 등의 조합이, P-9에 대해서는 P-16, P-11 등과의 조합이, P-14에 대해서는 P-2, P-19, P-20 등과의 조합이 각가 바람직한 조합이다.As a combination example of resin which concerns on this invention, P-5, P-4, P-18, P-21, P-6, P-14, P-2, P is mentioned about P-1 of the said Table 1, for example. -19, P-20, P-15, P-9, P-16, P-11, etc., P-18, P-21, P-6, P-14, P- for P-4 2, P-19, P-20, P-15, P-16, P-11, etc., P-5, P-1, P-4, P-18, P-21 for P-7 , P-6, P-14, P-2, P-19, P-20, P-15, P-9, P-16, P-12, P-11, etc. P-3, P-10, P-5, P-18, P-21, P-6, P-14, P-2, P-19, P-20, P-15, P-16, P- 11 and the like, P-3, P-10, P-5, P-18, P-21, P-6, P-14, P-2, P-19, P-20 for P-13 , P-16, P-11, etc., P-17, P-3, P-5, etc., P-9, P-16, P-11, etc., P-14 As for the combination with P-2, P-19, P-20, etc., each is a preferable combination.

상기 수지 A 및 B의 각각의 중량평균분자량은, 겔투과 크로마토그래피(GPC)에 의한 폴리스티렌 환산분자량(Mw)으로서, 바람직하게는 2,000∼200,000이고, 4,000∼50,000이 보다 바람직하고, 7,000∼30,000이 특히 바람직하다. 분자량이 200,000을 초과하면 용해성이 열화하여 해상력이 저하하고, 분자량이 2,000 보다 작으면 막손실을 일으키는 경향이 있다. 또한, 분자량분포(중량평균분자량/수평균분자량)가 좁은(1.03∼1.40) 수지는 해상력의 관점에서 바람직하게 사용된다.The weight average molecular weight of each of the resins A and B is, as polystyrene equivalent molecular weight (Mw) by gel permeation chromatography (GPC), preferably 2,000 to 200,000, more preferably 4,000 to 50,000, more preferably 7,000 to 30,000. Particularly preferred. If the molecular weight exceeds 200,000, the solubility deteriorates and the resolution decreases. If the molecular weight is less than 2,000, the film loss tends to occur. In addition, a narrow (1.03 to 1.40) resin having a narrow molecular weight distribution (weight average molecular weight / number average molecular weight) is preferably used in view of resolution.

[2] 광산발생제[2] photoacid generators

본 발명에서 사용되는 활성광선 또는 방사선의 조사에 의해 산을 발생하는 화합물(광산발생제 : 전자선으로 산을 발생하는 화합물도 포함)으로는 광양이온중합의 광개시제, 광라디칼중합의 광개시제, 색소류의 광소색제, 광변색제 또는 마이크로레지스트 등에 사용되고 있는 공지의 광(400∼200nm의 자외선, 원자외선, 특히 바람직하게는, g선, h선, i선, KrF 엑시머레이저광), ArF 엑시머레이저광, F2 엑시머레이저광, 전자선, X선, 분자선 또는 이온빔 등에 의해 산을 발생하는 화합물 및 그것들의 혼합물을 적당히 선택하여 사용할 수 있다. Compounds that generate an acid by irradiation of actinic rays or radiation used in the present invention (photoacid generators, including compounds that generate acids with electron beams) include photoinitiators for photocationic polymerization, photoinitiators for photoradical polymerization, and pigments. Known light used in photochromic agents, photochromic agents, microresists, and the like (ultraviolet rays of 400 to 200 nm, far ultraviolet rays, particularly preferably g rays, h rays, i rays, KrF excimer laser light), ArF excimer laser light, F 2 the compounds and their mixtures capable of generating an acid by an excimer laser light, electron beam, X-ray, molecular beam or ion beam can be appropriately used by selection.

또한, 그 외의 본 발명에 사용되는 광산발생제로는, 예컨대 디아조늄염, 암모늄, 포스포늄염, 요오드늄염, 술포늄염, 셀레노늄염, 아르소늄염 등의 오늄염, 유기할로겐화합물, 유기금속/유기할로겐화물, o-니트로벤질형 보호기를 보유하는 광산발생제, 이미노술포네이트 등으로 대표되는 광분해되어 술폰산을 발생하는 화합물, 디술폰화합물, 디아조케토술폰, 디아조디술폰화합물 등을 열거할 수 있다.In addition, other photoacid generators used in the present invention include onium salts such as diazonium salts, ammonium, phosphonium salts, iodonium salts, sulfonium salts, selenium salts, arsonium salts, organic halogen compounds, and organometallic / Photo-degraded compounds that generate sulfonic acids, such as organohalides, photoacid generators having o-nitrobenzyl-type protecting groups, iminosulfonates, disulfone compounds, diazoketo sulfones, diazodisulfone compounds, etc. Can be.

또한, 이들 광에 의해 산을 발생하는 기 또는 화합물을 수지의 주쇄 또는 측쇄에 도입한 화합물을 사용할 수 있다.Moreover, the compound which introduce | transduced the group or compound which generate | occur | produces an acid by these light in the main chain or side chain of resin can be used.

더욱이, V.N.R.Pillai, Synthesis, (1), 1(1980), A.Abab etal, Tetrahedron Lett., (47) 4555 (1971), D.H.R.Barton etal, J. Chem. Soc., (C), 329(1970), 미국특허 제3,779,778호, 유럽특허 제126,712호 등에 기재된 광에 의해 산을 발생하는 화합물도 사용할 수 있다.Furthermore, V.N.R.Pillai, Synthesis, (1), 1 (1980), A. Abab et al, Tetrahedron Lett., (47) 4555 (1971), D. H. R. Barton et al, J. Chem. Compounds which generate an acid by light described in Soc., (C), 329 (1970), US Pat. No. 3,779,778, EP 126,712 and the like can also be used.

상기 산을 발생하는 화합물 중에서, 특히 유효하게 사용되는 것에 대해서 이하에 설명한다.Among the compounds generating the above-mentioned acids, those used particularly effectively will be described below.

(1) 트리할로메틸기가 치환된 하기 일반식(PAG1)으로 표시되는 옥사졸유도체 또는 일반식(PAG2)로 표시되는 S-트리아진유도체.(1) The oxazole derivative represented by the following general formula (PAG1) substituted with the trihalomethyl group, or the S-triazine derivative represented by general formula (PAG2).

Figure 112002003449231-pat00008
Figure 112002003449231-pat00008

식중, R201은 치환 또는 미치환의 아릴기, 알케닐기, R202는 치환 또는 미치환 의 아릴기, 알케닐기, 알킬기, -C(Y)3을 나타낸다. Y는 염소원자 또는 브롬원자를 나타낸다.In the formula, R 201 represents a substituted or unsubstituted aryl group, alkenyl group, and R 202 represents a substituted or unsubstituted aryl group, alkenyl group, alkyl group, or -C (Y) 3 . Y represents a chlorine atom or a bromine atom.

구체적으로는 이하의 화합물을 열거할 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
Although the following compounds can be enumerated specifically, it is not limited to these.

Figure 112002003449231-pat00009
Figure 112002003449231-pat00009

Figure 112002003449231-pat00010
Figure 112002003449231-pat00010

(2) 하기의 일반식(PAG3)으로 표시되는 요오드늄염, 또는 일반식(PAG4)으로 표시되는 술포늄염.
(2) Iodonium salt represented by the following general formula (PAG3), or sulfonium salt represented by the general formula (PAG4).

Figure 112002003449231-pat00011
Figure 112002003449231-pat00011

여기에서, 식 Ar1, Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 미치환의 아릴기를 나타낸다. R203, R204, R205는 각각 독립적으로, 치환 또는 미치환의 알킬기, 아릴기를 나타낸다.Here, formulas Ar 1 and Ar 2 each independently represent a substituted or unsubstituted aryl group. R 203 , R 204 and R 205 each independently represent a substituted or unsubstituted alkyl group and an aryl group.

Z-는 쌍음이온을 표시하고, 예컨대 BF4 -, AsF6 -, PF6 -, SbF6 -, SiF6 2-, ClO4 -, CF3SO3 - 등의 퍼플루오로알칸술폰산 음이온, 펜타플루오로벤젠술폰산 음이온, 나프탈렌-1-술폰산 음이온 등의 축합다핵방향족술폰산 음이온, 안트라퀴논술폰산 음이온, 술폰산기 함유 안료 등을 열거할 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.Z - represents a pair anion, for example BF 4 -, AsF 6 -, PF 6 -, SbF 6 -, SiF 6 2-, ClO 4 -, CF 3 SO 3 - , such as perfluoro alkane sulfonic acid anion, Penta Condensed polynuclear aromatic sulfonic acid anions, anthraquinone sulfonic acid anions, sulfonic acid group-containing pigments and the like, such as a fluorobenzene sulfonic acid anion and a naphthalene-1-sulfonic acid anion, may be enumerated, but is not limited thereto.

또한, R203, R204, R205 중의 2개 및 Ar1, Ar2는 각각의 단결합 또는 치환기를 통하여 결합하여도 좋다.In addition, two of R 203 , R 204 and R 205 , and Ar 1 and Ar 2 may be bonded via a single bond or a substituent.

구체적으로는 이하에 표시하는 화합물이 열거되지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
Specifically, the compound shown below is enumerated, but it is not limited to these.

Figure 112002003449231-pat00012
Figure 112002003449231-pat00012

Figure 112002003449231-pat00013
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Figure 112002003449231-pat00019
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Figure 112002003449231-pat00022
Figure 112002003449231-pat00022

상기에 있어서, Ph는 페닐기를 나타낸다. 일반식(PAG3), (PAG4)로 표시되는 상기 오늄염은 공지되어 있고, 예컨대, 미국특허 제2,807,648호 및 동 4,247,473호, 일본 특허공개 소53-101,331호 공보 등에 기재된 방법으로 합성할 수 있다.In the above, Ph represents a phenyl group. The onium salts represented by the formulas (PAG3) and (PAG4) are known and can be synthesized, for example, by the methods described in US Pat. Nos. 2,807,648 and 4,247,473, Japanese Patent Application Laid-open No. 53-101,331.

(3) 하기 일반식(PAG5)로 표시되는 디술폰유도체 또는 일반식(PAG6)로 표시되는 이미노술포네이트유도체.
(3) The disulfone derivative represented by the following general formula (PAG5) or the iminosulfonate derivative represented by the general formula (PAG6).

Figure 112002003449231-pat00023
Figure 112002003449231-pat00023

식중, Ar3, Ar4는 각각 독립적으로 치환 또는 미치환의 아릴기를 표시한다. R206은 치환 또는 미치환의 알킬기, 아릴기를 표시한다. A는 치환 또는 미치환의 알킬렌기, 알케닐렌기, 아릴렌기를 표시한다.In the formula, Ar 3 and Ar 4 each independently represent a substituted or unsubstituted aryl group. R 206 represents a substituted or unsubstituted alkyl group or aryl group. A represents a substituted or unsubstituted alkylene group, alkenylene group, arylene group.

구체적으로는, 이하에 표시하는 화합물을 열거할 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
Although the compound shown below can be enumerated specifically, it is not limited to these.

Figure 112002003449231-pat00024
Figure 112002003449231-pat00024

Figure 112002003449231-pat00025
Figure 112002003449231-pat00025

Figure 112002003449231-pat00026
Figure 112002003449231-pat00026

Figure 112002003449231-pat00027
Figure 112002003449231-pat00027

Figure 112002003449231-pat00028
Figure 112002003449231-pat00028

(4) 하기 일반식(PAG7)로 표시되는 디아조디술폰유도체.(4) Diazodisulfone derivatives represented by the following general formula (PAG7).

Figure 112002003449231-pat00029
Figure 112002003449231-pat00029

여기에서 R은, 직쇄, 분기 또는 환상 알킬기, 또는 치환되어 있어도 좋은 아릴기를 표시한다.R represents a straight chain, a branched or cyclic alkyl group, or the aryl group which may be substituted here.

구체예로는 이하에 표시하는 화합물이 열거되지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
Although the compound shown below is mentioned as a specific example, It is not limited to these.

Figure 112002003449231-pat00030
Figure 112002003449231-pat00030

또한, 일본 특허출원 2000-241457호, 특허출원 2000-240060호, 특허출원 2000-234733호, 특허출원 2000-150217호, 특허출원 2000-188077호, 특허출원 2000-62378호에 기재된 광산발생제를 바람직하게 사용할 수 있다.Further, the photoacid generator described in Japanese Patent Application No. 2000-241457, Patent Application 2000-240060, Patent Application 2000-234733, Patent Application 2000-150217, Patent Application 2000-188077, and Patent Application 2000-62378 It can be used preferably.

이들 광산발생제의 첨가량은, 조성물중의 고형분을 기준으로 하여, 통상 0.1∼30중량%의 범위에서 사용되고, 바람직하게는 0.3∼20중량%, 더욱 바람직하게는 0.5∼10중량%의 범위에서 사용된다. The addition amount of these photo-acid generators is normally used in 0.1-30 weight% based on solid content in a composition, Preferably it is 0.3-20 weight%, More preferably, it is used in the range of 0.5-10 weight%. do.                     

광산발생제의 첨가량이 0.1중량% 보다 적으면 감도가 저하되는 경향으로 되고, 또한 첨가량이 30중량%보다 많으면 레지스트의 광흡수가 지나치게 높아지게 되어, 프로파일의 악화나, 프로세스(특히 베이크) 마진이 좁아져서 바람직하지 않다.If the amount of the photoacid generator is less than 0.1% by weight, the sensitivity tends to be lowered. If the amount of the photoacid generator is more than 30% by weight, the light absorption of the resist becomes excessively high, resulting in deterioration of the profile and narrow process (especially bake) margins. It is not desirable to lose.

[3] 알칼리 가용성 수지[3] alkali-soluble resins

본 발명에 있어서, KrF 엑시머레이저 및 전자선 노광용인 경우, 상기 산분해성 수지에 부가하여, 포지티브 레지스트 조성물 중에 산분해성 기를 함유하고 있지 않은 알칼리 가용성 수지를 사용할 수 있고, 이것에 의해 감도가 향상된다.In the present invention, in the case of the KrF excimer laser and the electron beam exposure, an alkali-soluble resin which does not contain an acid-decomposable group in the positive resist composition can be used in addition to the acid-decomposable resin, whereby the sensitivity is improved.

상기 산분해기를 함유하고 있지 않은 알칼리 가용성 수지(이하 간단히「알칼리 가용성 수지」라고 함)는, 알칼리에 가용인 수지이고, 폴리히드록시스티렌, 노볼락수지 및 이들의 유도체를 바람직하게 열거할 수 있다. 또 p-히드록시스티렌 단위를 함유하는 공중합수지도 알칼리 가용성이면 사용할 수 있다. 그 중에서도, 폴리(p-히드록시스티렌), 폴리(p-/m-히드록시스티렌)공중합체, 폴리(p-/o-히드록시스티렌)공중합체, 폴리(p-히드록시스티렌/스티렌)공중합체가 바람직하게 사용된다. 또한, 폴리(4-히드록시-3-메틸스티렌), 폴리(4-히드록시-3,5-디메틸스티렌)의 각종 폴리(알킬 치환 히드록시스티렌)수지, 상기 수지의 페놀성 수산기의 일부가 알킬화 또는 아세틸화된 수지도 알칼리 가용성이면 바람직하게 사용된다.Alkali-soluble resin which does not contain the said acid-decomposer (henceforth simply "alkali-soluble resin") is resin which is soluble in alkali, and can preferably mention polyhydroxy styrene, a novolak resin, and derivatives thereof. . Moreover, the copolymerization resin containing a p-hydroxy styrene unit can also be used if it is alkali-soluble. Among them, poly (p-hydroxy styrene), poly (p- / m-hydroxy styrene) copolymer, poly (p- / o-hydroxy styrene) copolymer, poly (p-hydroxy styrene / styrene) Copolymers are preferably used. In addition, various poly (alkyl substituted hydroxystyrene) resins of poly (4-hydroxy-3-methylstyrene), poly (4-hydroxy-3,5-dimethylstyrene), and a part of phenolic hydroxyl groups of the resin Alkylated or acetylated resins are also preferably used if they are alkali soluble.

또한, 상기 수지의 페놀핵의 일부(전체 페놀핵의 30몰%이하)가 수소첨가되어 있는 경우는, 수지의 투명성이 향상되고, 감도, 해상력, 프로파일의 직사각형 형성의 점에서 바람직하다.Moreover, when a part (30 mol% or less of all phenol nucleus) of the said resin is hydrogenated, transparency of resin improves and it is preferable at the point of the sensitivity, the resolution, and the rectangular formation of a profile.

알칼리 가용성 수지의 중량평균분자량은, 겔투과 크로마토그래피(GPC)에 의 한 폴리스티렌 환산 분자량(Mw)으로서, 바람직하게는 2,000∼200,000이고, 4,000∼50,000이 보다 바람직하고, 7,000∼30,000이 특히 바람직하다.The weight average molecular weight of alkali-soluble resin is as polystyrene conversion molecular weight (Mw) by gel permeation chromatography (GPC), Preferably it is 2,000-200,000, 4,000-50,000 are more preferable, 7,000-30,000 are especially preferable. .

본 발명에 있어서, 상기 산분해성 기를 함유하지 않은 알칼리 가용성 수지의 조성물 중의 첨가량으로는, 조성물의 고형분의 전체 중량에 대해서, 바람직하게는 2∼60중량%이고, 보다 바람직하게는 5∼30중량%이다.In this invention, as addition amount in the composition of alkali-soluble resin which does not contain the said acid-decomposable group, Preferably it is 2-60 weight% with respect to the total weight of solid content of a composition, More preferably, it is 5-30 weight% to be.

[4] 산분해성 용해억제 화합물[4] acid-decomposable dissolution inhibiting compounds

또한, 본 출원의 발명에는, 산의 작용에 의해 분해되어 알칼리 현상액에 대한 일정한 분자량을 보유하고 단일구조를 보유하는 화합물에 산으로 분해될 수 있는 기를 도입한, 산의 작용에 의해 분해되어 알칼리 현상액에 대한 용해성이 증대하는 저분자 화합물도 바람직하게 사용된다.In addition, in the present invention, an alkaline developer is decomposed by the action of an acid, which is decomposed by the action of an acid and introduced into a compound having a constant molecular weight for the alkaline developer and decomposed into an acid to a compound having a single structure. A low molecular weight compound having increased solubility in water is also preferably used.

산의 작용에 의해 분해되어 알칼리 현상액에 대한 용해성이 증대하는 저분자 화합물은, 바람직하게는 분자량 3,000이하의 일정한 분자량을 보유하고, 단일구조를 보유하는 화합물에 산으로 분해될 수 있는 기를 도입한, 산의 작용에 의해 분해되어 알칼리 가용성으로 되는 화합물이다.The low molecular weight compound which is decomposed by the action of an acid and has increased solubility in an alkaline developer, preferably has an acid having a constant molecular weight of 3,000 or less and a group capable of decomposing into an acid in a compound having a single structure. It is a compound which is decomposed by the action of and becomes alkali-soluble.

바람직하게는 그 구조중에 산으로 분해될 수 있는 기를 2개 이상 보유하고, 그 산분해성 기 사이의 거리가 가장 멀리 떨어진 위치에서, 산분해성 기를 제외한 결합원자를 8개 이상 경유하는 화합물이다. 보다 바람직하게는 10개, 더욱 바람직하게는 12개 경유하는 화합물, 또는 산분해성 기를 3개 이상 보유하고, 그 산분해성 기 사이의 거리가 가장 멀리 떨어진 위치에서, 산분해성 기를 제외한 결합원자를 9개 이상, 바람직하게는 10개 이상, 보다 바람직하게는 11개 이상 경유하는 화 합물이다. 또한 상기 결합원자의 바람직한 상한은 50개, 보다 바람직하게는 30개이다.Preferably, the compound has two or more groups that can be decomposed into an acid in the structure, and passes through eight or more bonding atoms excluding the acid-decomposable group at a position where the distance between the acid-decomposable groups is farthest. More preferably 10, even more preferably 12 compounds, or at least 3 acid-decomposable groups, and at the position where the distance between the acid-decomposable groups is farthest, 9 binding atoms excluding acid-decomposable groups The compound is preferably 10 or more, more preferably 11 or more. The upper limit of the number of the binding atoms is preferably 50, more preferably 30.

본 발명에 있어서, 산분해성 용해억제 화합물이, 산분해성 기를 3개 이상, 바람직하게는 4개 이상 보유하는 경우, 또 산분해성 기를 2개 보유하는 경우에 있어서도, 그 산분해성 기가 서로 어떤 일정한 거리이상을 떨어져 있는 경우, 알칼리 가용성 수지에 대한 용해억제성이 현저히 향상된다.In the present invention, even when the acid-decomposable dissolution inhibiting compound has three or more acid-decomposable groups, preferably four or more, and also has two acid-decomposable groups, the acid-decomposable groups are at least a certain distance from each other. When it is separated from each other, the dissolution inhibiting property to the alkali-soluble resin is remarkably improved.

또한, 산분해성 용해억제 화합물은, 하나의 벤젠환상에 복수개의 산분해성 기를 보유해도 좋지만, 바람직하게는 하나의 벤젠환상에 1개의 산분해성 기를 보유하는 골격으로 구성되는 화합물이 바람직하다. 또한 용해억제 화합물의 분자량은 3000이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 500∼3000이고, 더욱 바람직하게는 1000∼2500이다.The acid-decomposable dissolution inhibiting compound may have a plurality of acid-decomposable groups on one benzene ring, but preferably a compound composed of a skeleton having one acid-decomposable group on one benzene ring. The molecular weight of the dissolution inhibiting compound is preferably 3000 or less, more preferably 500 to 3000, still more preferably 1000 to 2500.

산의 의해 분해될 수 있는 기로는, 바람직하게는 실릴에테르기, 쿠밀에스테르기, 아세탈기, 테트라히드로피라닐에테르기, 에놀에테르기, 에놀에스테르기, 제3급 알킬에테르기, 제3급 알킬에스테르기, 제3급 알킬카보네이트기 등이 있다. 더욱 바람직하게는 제3급 알킬에스테르기, 제3급 알킬카보네이트기, 쿠밀에스테르기, 테트라히드로피라닐에테르기이다.Examples of the group that can be decomposed by an acid include a silyl ether group, cumyl ester group, acetal group, tetrahydropyranyl ether group, enol ether group, enol ester group, tertiary alkyl ether group and tertiary alkyl. Ester groups, tertiary alkyl carbonate groups and the like. More preferably, they are tertiary alkyl ester group, tertiary alkyl carbonate group, cumyl ester group, and tetrahydropyranyl ether group.

[5] 유기염기성 화합물[5] organobasic compounds

본 발명의 조성물에는, 유기염기성 화합물을 더 첨가할 수 있다.The organobasic compound can be further added to the composition of the present invention.

본 발명에서 사용할 수 있는 바람직한 유기염기성 화합물은 페놀보다도 염기성이 강한 화합물이다. 그 중에서도 질소 함유 염기성 화합물이 바람직하다. 유기 염기성 화합물을 가함으로써, 경시에서의 감도변동이 개량된다. 유기염기성 화합물로는 이하에서 표시하는 구조를 보유하는 화합물이 열거된다.Preferred organic basic compounds which can be used in the present invention are compounds which are more basic than phenol. Especially, a nitrogen containing basic compound is preferable. By adding an organic basic compound, the sensitivity change with time improves. As an organic basic compound, the compound which has a structure shown below is mentioned.

Figure 112002003449231-pat00031
Figure 112002003449231-pat00031

여기에서, R250, R251 및 R252은 각각 독립적으로 수소원자, 탄소수 1~6개의 알킬기, 탄소수 1~6개의 아미노알킬기, 탄소수 1~6개의 히드록시알킬기 또는 탄소수 6~20개의 치환 또는 미치환의 아릴기이고, 여기에서 R251과 R252은 서로 결합하여 환을 형성하여도 좋다.Where R 250 , R 251 and R 252 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group of 1 to 6 carbon atoms, an aminoalkyl group of 1 to 6 carbon atoms, a hydroxyalkyl group of 1 to 6 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aryl group of 6 to 20 carbon atoms, Here, R 251 and R 252 may combine with each other to form a ring.

Figure 112002003449231-pat00032
Figure 112002003449231-pat00032

(식중, R253, R254 , R 255 및 R256은 각각 독립적으로 탄소수 1~6개의 알킬기를 표시함)(Wherein R 253 , R 254 , R 255 and R 256 each independently represent an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms)

더욱 바람직한 화합물은, 한 분자중에 다른 화학적 환경의 질소원자를 2개 이상 보유하는 질소 함유 염기성 화합물이고, 특히 바람직하게는 치환 또는 미치환의 아미노기와 질소원자를 함유하는 환구조를 둘다 보유하는 화합물 또는 알킬아미노기를 보유하는 화합물이다. 바람직한 구체예로는, 치환 또는 미치환의 구아니딘, 치환 또는 미치환의 아미노피리딘, 치환 또는 미치환의 아미노알킬피리딘, 치환 또는 미치환의 아미노피롤리딘, 치환 또는 미치환의 인다졸, 치환 또는 미치환의 피라졸, 치환 또는 미치환의 피라진, 치환 또는 미치환의 피리미딘, 치환 또는 미치환의 푸린, 치환 또는 미치환의 이미다졸린, 치환 또는 미치환의 피라졸린, 치환 또는 미치환의 피페라진, 치환 또는 미치환의 아미노몰포린 및 치환 또는 미치환의 아미노알킬몰포린 등을 열거할 수 있다. 바람직한 치환기로는 아미노기, 아미노알킬기, 알킬아미노기, 아미노아릴기, 아릴아미노기, 알킬기, 알콕시기, 아실기, 아실옥시기, 아릴기, 아릴옥시기, 니트로기, 수산기 및 시아노기이다.More preferred compounds are nitrogen-containing basic compounds having at least two nitrogen atoms in different chemical environments in one molecule, particularly preferably compounds having both a substituted or unsubstituted amino group and a ring structure containing nitrogen atoms or It is a compound which has an alkylamino group. Preferred embodiments include substituted or unsubstituted guanidine, substituted or unsubstituted aminopyridine, substituted or unsubstituted aminoalkylpyridine, substituted or unsubstituted aminopyrrolidine, substituted or unsubstituted indazole, substituted or Unsubstituted pyrazole, substituted or unsubstituted pyrazine, substituted or unsubstituted pyrimidine, substituted or unsubstituted purine, substituted or unsubstituted imidazoline, substituted or unsubstituted pyrazoline, substituted or unsubstituted Piperazine, substituted or unsubstituted aminomorpholine and substituted or unsubstituted aminoalkylmorpholine, and the like. Preferred substituents are amino group, aminoalkyl group, alkylamino group, aminoaryl group, arylamino group, alkyl group, alkoxy group, acyl group, acyloxy group, aryl group, aryloxy group, nitro group, hydroxyl group and cyano group.

질소 함유 염기성 화합물의 바람직한 구체예로서, 디시클로헥실메틸아민, 구아니딘, 1,1-디메틸구아니딘, 1,1,3,3-테트라메틸구아니딘, 2-아미노피리딘, 3-아미노피리딘, 4-아미노피리딘, 2-디메틸아미노피리딘, 4-디메틸아미노피리딘, 2-디에틸아미노피리딘, 2-(아미노메틸)피리딘, 2-아미노-3-메틸피리딘, 2-아미노-4-메틸피리딘, 2-아미노-5-메틸피리딘, 2-아미노-6-메틸피리딘, 3-아미노에틸피리딘, 4-아미노에틸피리딘, 3-아미노피롤리딘, 피페라진, N-(2-아미노에틸)피페라진, N-(2-아미노에틸)피페리딘, 4-아미노-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 4-피페리디노피페리딘, 2-이미노피페리딘, 1-(2-아미노에틸)-피롤리딘, 피라졸, 3-아미노-5-메틸피라졸, 5-아미노-3-메틸-1-p-톨릴피라졸, 피라진, 2-(아미노메틸)-5-메틸피라진, 피 리미딘, 2,4-디아미노피리미딘, 4,6-디히드록시피리미딘, 2-피라졸린, 3-피라졸린, N-아미노몰포린, N-(2-아미노에틸)몰포린, 1,5-디아자비시클로[4.3.0]노나-5-엔, 1,8-디아자비시클로 [5.4.0]운데카-7-엔, 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄, 2,4,5-트리페닐이미다졸, N-메틸몰포린, N-에틸몰포린, N-히드록시에틸몰포린, N-벤질몰포린, 시클로헥실몰포리노에틸티오우레아(CHMETU) 등의 3급 몰포린 유도체, 일본특허공개 평11-52575호 공보에 기재된 간섭아민류(예컨대, 동 공보의 [0005]에 기재된 것) 등을 열거할 수 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.As a preferred embodiment of the nitrogen-containing basic compound, dicyclohexylmethylamine, guanidine, 1,1-dimethylguanidine, 1,1,3,3-tetramethylguanidine, 2-aminopyridine, 3-aminopyridine, 4-amino Pyridine, 2-dimethylaminopyridine, 4-dimethylaminopyridine, 2-diethylaminopyridine, 2- (aminomethyl) pyridine, 2-amino-3-methylpyridine, 2-amino-4-methylpyridine, 2-amino -5-methylpyridine, 2-amino-6-methylpyridine, 3-aminoethylpyridine, 4-aminoethylpyridine, 3-aminopyrrolidine, piperazine, N- (2-aminoethyl) piperazine, N- (2-aminoethyl) piperidine, 4-amino-2,2,6,6-tetramethylpiperidine, 4-piperidinopiperidine, 2-iminopiperidine, 1- (2-amino Ethyl) -pyrrolidine, pyrazole, 3-amino-5-methylpyrazole, 5-amino-3-methyl-1-p-tolylpyrazole, pyrazine, 2- (aminomethyl) -5-methylpyrazine, Pyrimidine, 2,4-diaminopyrimidine, 4,6-dihydroxypyridine Midine, 2-pyrazoline, 3-pyrazoline, N-aminomorpholine, N- (2-aminoethyl) morpholine, 1,5-diazabicyclo [4.3.0] nona-5-ene, 1,8 Diazabicyclo [5.4.0] undeca-7-ene, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, 2,4,5-triphenylimidazole, N-methylmorpholine, N- Tertiary morpholine derivatives such as ethyl morpholine, N-hydroxyethyl morpholine, N-benzyl morpholine, cyclohexyl morpholinoethylthiourea (CHMETU), and interference amines described in JP-A-11-52575 ( For example, although the thing of the said publication can be mentioned, etc., It is not limited to this.

특히 바람직한 구체예는, 1,5-디아자비시클로[4.3.0]노나-5-엔, 1,8-디아자비시클로[5.4.0]운데카-7-엔, 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄, 4-디메틸아미노피리딘, 헥사메틸렌테트라민, 4,4-디메틸이미다졸린, 디시클로헥실메틸아민, 피롤류, 피라졸류, 이미다졸류, 피리다진류, 피리미딘류, CHMETU 등의 3급 몰포린류, 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)세바케이트 등의 간섭아민류 등을 열거할 수 있다.Particularly preferred embodiments are 1,5-diazabicyclo [4.3.0] nona-5-ene, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, 4-dimethylaminopyridine, hexamethylenetetramine, 4,4-dimethylimidazoline, dicyclohexylmethylamine, pyrroles, pyrazoles, imidazoles, pyridazines, pyrimidines And tertiary morpholines such as CHMETU, and interfering amines such as bis (1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl) sebacate.

그 중에서도, 1,5-디아자비시클로[4.3.0]노나-5-엔, 1,8-디아자비시클로 [5.4.0]운데카-7-엔, 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄, 4-디메틸아미노피리딘, 헥사메틸렌테트라민, CHMETU, 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)세바케이트, 디시클로헥실메틸아민이 바람직하다.Especially, 1, 5- diazabicyclo [4.3.0] nona-5-ene, 1, 8- diazabicyclo [5.4.0] undeca-7-ene, and 1, 4- diazabicyclo [2.2. 2] octane, 4-dimethylaminopyridine, hexamethylenetetramine, CHMETU, bis (1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl) sebacate and dicyclohexylmethylamine are preferred.

이들 유기염기성 화합물은 단독으로 또는 2종이상 조합하여 사용된다. 유기염기성 화합물의 사용량은, 감광성 수지 조성물의 전체 조성물의 고형분에 대해 통상 0.001∼10중량%, 바람직하게는 0.01∼5중량%이다. 0.001중량% 미만이면, 상기 유기염기성 화합물 첨가효과가 얻어지지 않는다. These organobasic compounds are used individually or in combination of 2 or more types. The usage-amount of an organic basic compound is 0.001-10 weight% normally with respect to solid content of the whole composition of the photosensitive resin composition, Preferably it is 0.01-5 weight%. If it is less than 0.001 weight%, the said organic basic compound addition effect will not be acquired.

한편, 10중량%를 초과하면 감도의 저하 또는 비노광부의 현상성이 악화하는 경향이 있다.On the other hand, when it exceeds 10 weight%, there exists a tendency for the fall of a sensitivity or the developability of a non-exposed part to deteriorate.

[6] 계면활성제[6] surfactants

본 발명의 포지티브 포토레지스트 조성물에는, 본 출원 발명에 관한 불소계 폴리머에 부가하여, 다른 불소계 및/또는 실리콘계 계면활성제를 더 함유하여도 좋다.In addition to the fluorine-type polymer which concerns on this invention, the positive photoresist composition of this invention may further contain another fluorine-type and / or silicone type surfactant.

본 발명의 포지티브 포토레지스트 조성물에는, 불소계 계면활성제 및/또는 실리콘계 계면활성제 및 불소원자와 실리콘원자 둘다를 함유하는 계면활성제 중 어느 하나 또는 2종 이상을 함유할 수 있다.The positive photoresist composition of the present invention may contain any one or two or more of a fluorine-based surfactant and / or a silicon-based surfactant and a surfactant containing both a fluorine atom and a silicon atom.

이들 계면활성제로서, 예컨대 일본 특허공개 소62-36663호 공보, 특허공개 소61-226746호 공보, 특허공개 소61-226745호 공보, 특허공개 소62-170950호 공보, 특허공개 소63-34540호 공보, 특허공개 평7-230165호 공보, 특허공개 평8-62834호 공보, 특허공개 평9-54432호 공보, 특허공개 평9-5988호, 미국특허 제5405720호, 동 5360692호, 동 5529881호, 동 5296330호, 동 5436098호, 동 5576143호, 동 5294511호, 동 5824451호 기재의 계면활성제를 열거할 수 있고, 하기 시판된 계면활성제를 그대로 사용할 수 있다.As these surfactants, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 62-36663, Japanese Patent Laid-Open No. 61-226746, Japanese Patent Laid-Open No. 61-226745, Japanese Patent Laid-Open No. 62-170950, Japanese Patent Laid-Open No. 63-34540 Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-230165, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-62834, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-54432, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-5988, US Pat. , Surfactants described in Nos. 5296330, 5436098, 5576143, 5294511, and 5824451 can be enumerated, and the following commercially available surfactants can be used as they are.

사용할 수 있는 시판된 계면활성제로서, 예컨대 에프톱 EF301, EF303, (신아키다카세이(주) 제품), 플로라이드 FC430, 431(스미토모 쓰리엠(주) 제품), 메가팩 F171, F173, F176, F189(다이니폰 잉키 가카쿠고교(주) 제품), 서플론 S-382, SC101, 102, 103, 104, 105, 106(아사히글라스(주) 제품), 트로이졸 S-366(트로이케미컬사 제품) 등의 불소계 계면활성제 또는 실리콘계 계면활성제를 열거할 수 있다. 또한, 폴리실록산폴리머 KP-341(신에츠가카쿠고교(주) 제품)도 실리콘계 계면활성제로서 사용할 수 있다.Commercially available surfactants that can be used include, for example, F-top EF301, EF303, (manufactured by Shin-Aki Takasei Co., Ltd.), fluoride FC430, 431 (manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.), megapack F171, F173, F176, F189 (Dainippon Inky Kakaku Kogyo Co., Ltd.), Suplon S-382, SC101, 102, 103, 104, 105, 106 (Asahi Glass Co., Ltd.), Troisol S-366 (Troy Chemical Co., Ltd.) Fluorine-type surfactant or silicone type surfactant, such as these, can be mentioned. Moreover, polysiloxane polymer KP-341 (made by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) can also be used as a silicone type surfactant.

이들 계면활성제의 배합량은, 본 발명의 조성물 중의 고형분을 기준으로 하여, 통상 0.001중량%∼2중량%, 바람직하게는 0.01중량%∼1중량%이다. 이들 계면활성제는 단독으로 첨가하여도 좋고, 또 몇개의 조합으로 첨가할 수 있다.The compounding quantity of these surfactant is 0.001 weight%-2 weight% normally, based on solid content in the composition of this invention, Preferably they are 0.01 weight%-1 weight%. These surfactants may be added alone or in any combination.

상기 외에 사용할 수 있는 계면활성제로는, 구체적으로는, 폴리옥시에틸렌 라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌 스테아릴에테르, 폴리옥시에틸렌 세틸에테르, 폴리옥시에틸렌 올레일에테르 등의 폴리옥시에틸렌알킬에테르류, 폴리옥시에틸렌 옥틸페놀에테르, 폴리옥시에틸렌 노닐페놀에테르 등의 폴리옥시에틸렌 알킬알릴에테르류 , 폴리옥시에틸렌-폴리옥시프로필렌 블럭 공중합체류, 소르비탄 모노라우레이트, 소르비탄 모노팔미테이트, 소르비탄 모노스테아레이트, 소르비탄 모노올레이트, 소르비탄 트리올레이트, 소르비탄 트리스테아레이트 등의 소르비탄지방산 에스테르류, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노라우레이트, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노팔미테이트, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노스테아레이트, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 트리올레이트, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 트리스테아레이트 등의 폴리옥시에틸렌소르비탄 지방산 에스테르류 등의 비이온계 계면활성제 등을 열거할 수 있다.As surfactants which can be used other than the above, specifically, polyoxyethylene alkyl ethers, such as polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, and poly Polyoxyethylene alkylallyl ethers such as oxyethylene octylphenol ether and polyoxyethylene nonylphenol ether, polyoxyethylene-polyoxypropylene block copolymers, sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate Sorbitan fatty acid esters such as sorbitan monooleate, sorbitan trioleate, sorbitan tristearate, polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene sorbitan monopalmitate, polyoxyethylene sorbitan mono Stearate, Polyoxyethylene Sorbitan Trioleate And nonionic surfactants such as polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters such as polyoxyethylene sorbitan tristearate and the like.

이들 다른 계면활성제의 배합량은, 본 발명의 조성물 중의 고형분 100중량부 당, 통상 2중량부 이하, 바람직하게는 1중량부 이하이다.The compounding quantity of these other surfactant is 2 weight part or less normally per 100 weight part of solid content in the composition of this invention, Preferably it is 1 weight part or less.

[7] 현상액에 대한 용해성을 촉진시키는 화합물[7] compounds that promote solubility in developing solutions

현상액에 대한 용해성을 촉진시키는 페놀성 OH기를 2개 이상 보유하는 화합물을 함유할 수 있다. 이와 같은 화합물로는 폴리히드록시화합물이 열거되고, 바람직한 폴리히드록시화합물로는, 페놀류, 레소루신, 플로로글루신, 플로로글루시드, 2,3,4-트리히드록시벤조페논, 2,3,4,4'-테트라히드록시벤조페논, α,α',α"-트리스(4-히드록시페닐)-1,3,5-트리이소프로필벤젠, 트리스(4-히드록시페닐)메탄, 트리스(4-히드록시페닐)에탄, 1,1'-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산이 있다.It may contain a compound having two or more phenolic OH groups that promote solubility in a developing solution. Examples of such compounds include polyhydroxy compounds, and preferred polyhydroxy compounds include phenols, resorucine, fluoroglucin, fluorogluside, 2,3,4-trihydroxybenzophenone, 2, 3,4,4'-tetrahydroxybenzophenone, α, α ', α "-tris (4-hydroxyphenyl) -1,3,5-triisopropylbenzene, tris (4-hydroxyphenyl) methane , Tris (4-hydroxyphenyl) ethane, 1,1'-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane.

본 발명의 화학증폭형 포지티브 레지스트 조성물은 상기 각 성분을 용해하는 용매에 용해하여 지지체상에 도포되는 것으로, 사용할 수 있는 용매로는, 에틸렌디클로라이드, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 2-헵타논, γ-부티로락톤, 메틸에틸케톤, 에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸에테르, 2-메톡시에틸아세테이트, 에틸렌글리콜 모노에틸에테르 아세테이트, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트, 톨루엔, 초산에틸, 유산메틸, 유산에틸, 메톡시프로피온산메틸, 에톡시프로피온산에틸, 피루브산메틸, 피루브산에틸, 피루브산프로필, N,N-디메틸포름아미드, 디메틸술폭시드, N-메틸피롤리돈, 테트라히드로푸란 등이 바람직하고, 이들 용매를 단독 또는 혼합하여 사용한다. The chemically amplified positive resist composition of the present invention is dissolved in a solvent for dissolving each of the above components and applied onto a support. Examples of the solvent that can be used include ethylene dichloride, cyclohexanone, cyclopentanone, and 2-heptanone. γ-butyrolactone, methyl ethyl ketone, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, 2-methoxyethyl acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, Toluene, ethyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, propyl pyruvate, N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, tetra Hydrofuran etc. are preferable and these solvents are used individually or in mixture.

또한, N-메틸포름아미드, N,N-디메틸포름아미드, N-메틸아세트아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈, 디메틸술폭시드, 벤질에틸에테르 등의 고비점 용제를 혼합하여 사용할 수 있다.In addition, high boiling point solvents such as N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, dimethyl sulfoxide and benzyl ethyl ether It can be mixed and used.

상기 화학증폭형 포지티브 레지스트 조성물은 정밀 집적회로 소자의 제조에 사용되도록 기판(예: 실리콘/이산화 실리콘피복)상에 스피너, 코터 등의 적당한 도포방법으로 도포한 후, 소정의 마스크를 통해 노광하고, 베이크하여 현상함으로써, 양호한 레지스트 패턴을 얻을 수 있다. The chemically amplified positive resist composition is coated on a substrate (eg, silicon / silicon dioxide coating) by a suitable coating method such as a spinner, a coater, and the like, and then exposed through a predetermined mask to be used in the manufacture of precision integrated circuit devices. By baking and developing, a favorable resist pattern can be obtained.

본 발명의 화학증폭형 포지티브 레지스트 조성물의 현상액으로는, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산나트륨, 규산나트륨, 인산나트륨, 메타규산나트륨, 암모니아수 등의 무기알칼리류, 에틸아민, n-프로필아민 등의 제1아민류, 디에틸아민, 디-n-부틸아민 등의 제2아민류, 트리에틸아민, 메틸디에틸아민 등의 제3아민류, 디메틸에탄올아민, 트리에탄올아민 등의 알콜아민류, 포름아미드나 아세트아미드 등의 아미드류, 테트라메틸암모늄 히드록시드, 트리메틸(2-히드록시에틸)암모늄히드록시드, 테트라에틸암모늄 히드록시드, 트리부틸메틸암모늄 히드록시드, 테트라에탄올암모늄 히드록시드, 메틸트리에탄올암모늄 히드록시드, 벤질메틸디에탄올암모늄 히드록시드, 벤질디메틸에탄올암모늄 히드록시드, 벤질트리에탄올암모늄 히드록시드, 테트라프로필암모늄 히드록시드, 테트라부틸암모늄 히드록시드 등의 제4급 암모늄염, 피롤, 피페리딘 등의 환상 아민 등의 알칼리류의 수용액 등이 있다. Examples of the developer of the chemically amplified positive resist composition of the present invention include first alkalis such as inorganic alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium phosphate, sodium metasilicate and aqueous ammonia, ethylamine, and n-propylamine. Second amines such as amines, diethylamine and di-n-butylamine, third amines such as triethylamine and methyldiethylamine, alcohol amines such as dimethylethanolamine and triethanolamine, formamide and acetamide Amides, tetramethylammonium hydroxide, trimethyl (2-hydroxyethyl) ammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tributylmethylammonium hydroxide, tetraethanolammonium hydroxide, methyltriethanolammonium hydroxide Seed, benzyl methyl diethanol ammonium hydroxide, benzyl dimethyl ethanol ammonium hydroxide, benzyl triethanol ammonium hydroxide, tetrapropyl Aqueous solutions of alkalis such as quaternary ammonium salts such as ammonium hydroxide and tetrabutylammonium hydroxide, and cyclic amines such as pyrrole and piperidine.

본 발명의 이와 같은 포지티브 포토레지스트 조성물은 기판상에 도포되어, 박막을 형성한다. 이 도막의 막두께는 0.2∼1.2㎛가 바람직하다. 본 발명에서는 필요에 따라 시판의 무기 또는 유기 반사방지막을 사용할 수 있다. Such a positive photoresist composition of the present invention is applied onto a substrate to form a thin film. As for the film thickness of this coating film, 0.2-1.2 micrometer is preferable. In the present invention, a commercially available inorganic or organic antireflection film can be used as necessary.

반사방지막으로는, 티탄, 이산화티탄, 질화티탄, 산화크롬, 탄소, α-실리콘 등의 무기막형과, 흡광제와 고분자재료로 이루어지는 유기막형을 사용할 수 있다. 전자는 막형성에 진공증착장치, CVD 장치, 스퍼터링 장치 등의 설비를 필요로 한 다. 유기반사방지막으로는, 예컨대 일본 특허공고 평7-69611호에 기재된 디페닐아민유도체와 포름알데히드 변성 멜라민수지의 축합체, 알칼리 가용성 수지, 흡광제로 이루어진 것이나, 미국특허 5,294,680호에 기재된 무수 말레인산 공중합체와 디아민형 흡광제의 반응물, 일본특허공개 평6-118631호에 기재된 수지바인더와 메틸올멜라민계 열가교제를 함유하는 것, 특허공개 평6-118656호에 기재된 카르복실산기, 에톡시기 및 흡광기를 동일 분자내에 보유하는 아크릴수지형 반사방지막, 특허공개 평8-87115호에 기재된 메틸올멜라민과 벤조페논계 흡광제로 이루어지는 것, 특허공개 평8-179509호에 기재된 폴리비닐알콜수지에 저분자흡광제를 첨가한 것 등이 열거된다.As the anti-reflection film, an inorganic film type such as titanium, titanium dioxide, titanium nitride, chromium oxide, carbon, α-silicon, etc., and an organic film type made of a light absorber and a polymer material can be used. The former requires equipment such as a vacuum deposition apparatus, a CVD apparatus, a sputtering apparatus, etc. to form the film. Examples of the organic antireflection film include a condensation product of a diphenylamine derivative described in Japanese Patent Publication No. Hei 7-69611 and a formaldehyde-modified melamine resin, an alkali-soluble resin and a light absorber, and a maleic anhydride copolymer described in U.S. Patent 5,294,680. And a reactant of a diamine light absorber, a resin binder described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-118631, and a methylolmelamine-based thermal crosslinking agent, a carboxylic acid group, an ethoxy group and a light absorber described in Patent Publication No. Hei 6-118656. An acrylic resin antireflection film contained in the same molecule, comprising a methylol melamine and a benzophenone light absorber described in Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 8-87115, and a low molecular absorber in the polyvinyl alcohol resin described in Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 8-179509 Addition etc. are mentioned.

또한, 유기 반사방지막으로서, 브류워 사이언스사 제품(Brewer Science Co.)의 DUV-30 시리즈나 DUV-40 시리즈, 시프레사 제품(Chypre Co.)의 AC-2, AC-3 등을 사용할 수 있다.In addition, as the organic antireflection film, DUV-30 series, DUV-40 series from Brewer Science Co., AC-2, AC-3 from Cypre Co., etc. can be used. .

상기 레지스트 도포액을 정밀집적회로소자의 제조에 사용되도록 기판(예: 실리콘/이산화실리콘 피막)상에 (필요에 따라서 상기 반사방지막이 형성된 기판상에) 스피너, 코터 등의 적당한 도포방법으로 도포후, 소정의 마스크를 통하여 노광하고, 베이크를 하여 현상함으로써, 양호한 레지스트 패턴을 얻을 수 있다. The resist coating liquid is applied onto a substrate (e.g., silicon / silicon dioxide film) by a suitable coating method such as spinner, coater or the like so as to be used for the manufacture of the precision integrated circuit device. By exposing through a predetermined mask, baking and developing, a good resist pattern can be obtained.

여기에서, 노광광 또는 방사선으로는, 바람직하게는 150nm∼250nm의 파장의 광 또는 X선, 전자선 등이 열거되고, 구체적으로는, KrF 엑시머레이저(248nm), ArF 엑시머레이저(193nm), F2 엑시머레이저 (157nm), X선, 전자선 등이 열거된다. Here, as exposure light, or radiation, preferably, optical or X-rays, electron beams having a wavelength of 150nm~250nm are listed, specifically, KrF excimer laser (248nm), ArF excimer laser (193nm), F 2 Excimer laser (157 nm), X-rays, electron beams, and the like.

반도체 기판상에, 본 발명의 화학증폭형 포지티브 레지스트 조성물에 의해 포토레지스트 막을 형성한 후, 300nm이하의 파장의 방사선으로 패턴노광, 가열처리, 현상처리를 순차실시하고, 현상후 직경으로 소망보다 약 10nm∼150nm 더 큰 콘택트홀을 형성하고, 기판을 120℃∼160℃에서 30초∼120초 가열하는 것으로 레지스트를 열유동시킴으로써, 소망한 사이즈의 콘택트홀을 얻을 수 있다. 예컨대, 직경 150nm로 부터 열유동에 의해 직경 80nm를 얻을 수 있다.After the photoresist film is formed on the semiconductor substrate by the chemically amplified positive resist composition of the present invention, pattern exposure, heat treatment, and development treatment are sequentially performed with radiation having a wavelength of 300 nm or less, and after development, the diameter is about less than desired. A contact hole of a desired size can be obtained by forming a contact hole larger than 10 nm to 150 nm and heat-resisting the resist by heating the substrate at 120 ° C. to 160 ° C. for 30 seconds to 120 seconds. For example, a diameter of 80 nm can be obtained by heat flow from a diameter of 150 nm.

이하, 본 발명을 실시예로 더욱 자세히 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시에에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, although an Example demonstrates this invention still in detail, this invention is not limited to the following implementation.

[실시예 1∼8 및 비교예 1∼6][Examples 1-8 and Comparative Examples 1-6]

표2에 표시하는 각 소재를 프로필렌글리콜 모노에틸에테르 아세테이트(PGMEA) 700중량부에 용해하고, 0.1㎛의 필터로 여과하여 레지스트 용액을 작성하였다.Each material shown in Table 2 was dissolved in 700 parts by weight of propylene glycol monoethyl ether acetate (PGMEA), and filtered through a 0.1 µm filter to prepare a resist solution.

상기에서 얻은 각 레지스트 용액을, 스핀코터를 이용하여, 실리콘웨이퍼상에 DUV-44(Brewer Science사 제품) 60nm막이 작성된 기판상에 도포하고, 90℃, 90초간 베이크를 하여, 막두께 0.76㎛의 레지스트막을 얻었다. Each resist solution obtained above was applied to a substrate on which a 60 nm film of DUV-44 (manufactured by Brewer Science, Inc.) was formed on a silicon wafer using a spin coater, and baked at 90 ° C. for 90 seconds to obtain a film thickness of 0.76 μm. A resist film was obtained.                     

Figure 112002003449231-pat00033
Figure 112002003449231-pat00033

또한, 사용한 광산발생제, 질소 함유 염기성 화합물을 이하에 표시한다. 수지는 표1에서의 산분해성 수지이다.
In addition, the used photo-acid generator and nitrogen-containing basic compound are shown below. Resin is an acid-decomposable resin in Table 1.

Figure 112002003449231-pat00034
Figure 112002003449231-pat00034

Figure 112002003449231-pat00035
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Figure 112002003449231-pat00036
Figure 112002003449231-pat00036

이 레지스트막에 6%의 하프톤마스크를 통하여 248nm KrF엑시머레이저 스텝퍼(NA = 0.55)로 패턴노광을 하였다. 노광후 110℃, 90초간 가열을 하고, 즉시 0.26N 테트라메틸암모늄하이드로옥사이드(TMAH) 수용액에서 60초간 현상을 하고, 30초간 물로 린스하여 건조하였다. 이와 같이 하여 얻어진 웨이퍼를 핫플레이트에서 90초간 처리를 하였다(유동베이크 처리). 이때, 유동베이크 처리시의 핫플레이트의 온도를 유동베이크 온도라고 칭한다.The resist film was subjected to pattern exposure with a 248 nm KrF excimer laser stepper (NA = 0.55) through a 6% halftone mask. After exposure, heating was performed at 110 ° C. for 90 seconds, immediately developing for 60 seconds in an aqueous 0.26N tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solution, and rinsing with water for 30 seconds to dry. The wafer thus obtained was treated for 90 seconds on a hot plate (flow baking treatment). At this time, the temperature of the hot plate at the time of a fluid bake process is called fluid bake temperature.

유동베이크 처리를 하지 않은 웨이퍼상의 패턴을 주사형 전자현미경으로 관찰하고, 240nm(마스크사이즈)의 마스크사이즈의 부분이 180nm(제1타겟 사이즈)가 되는 노광량을 최적 노광량으로 하였다. 최적 노광량에 있어서, 제1타겟 사이즈가 유동베이크 온도의 차이에 따라 어떻게 치수가 변화하는지를 계측하고, 도1의 그래프로부터 최적 유동온도(130nm의 홀 사이즈로 되는 유동온도)와 유동속도를 평가하였다. 또한, 제1타겟 사이즈가 130nm로 유동한 시점에서의 단면의 형상을 주사형 전자현미경으로 관찰하고, 도2에 표시하는 ΔLL 및 ΔLR의 길이를 측정하고, (ΔLL + ΔLR)/2를 침투량으로 하여 산출하고, 유동후의 홀의 형상의 평가로 하였다. 침투량이 작은 편이 우수하다.The pattern on the wafer which did not carry out the fluid baking process was observed with the scanning electron microscope, and the exposure amount which the part of the mask size of 240 nm (mask size) turns into 180 nm (1st target size) was made into the optimal exposure amount. In the optimum exposure amount, how the size of the first target size changes in accordance with the difference in the flow bake temperature was measured, and the optimum flow temperature (flow temperature resulting in a hole size of 130 nm) and the flow rate were evaluated from the graph of FIG. In addition, the shape of the cross section at the time when the first target size flowed at 130 nm was observed with a scanning electron microscope, the lengths of ΔL L and ΔL R shown in FIG. 2 were measured, and (ΔL L + ΔL R ) / 2 was computed as the penetration amount and it was set as evaluation of the shape of the hole after flow. The smaller the penetration, the better.

평가결과를 표3에 표시한다.The evaluation results are shown in Table 3.

Figure 112002003449231-pat00037
Figure 112002003449231-pat00037

본 발명에 의해, 통상의 패턴형성에 있어서도 충분한 해상력을 나타내는 직사각형 프로파일을 형성할 수 있고, 또한 적절한 유동베이크 온도만으로 패턴치수를 작게할 수 있고, 유동베이크 속도도 적절하고, 유동후의 형상이 양호하며, 유동량이 제어되기 쉬운 레지스트 재료를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to form a rectangular profile exhibiting sufficient resolution even in normal pattern formation, and to reduce the pattern dimension only by an appropriate flow bake temperature, to have a suitable flow bake speed, and to have a good shape after flow. It is possible to provide a resist material in which the flow amount is easily controlled.

Claims (3)

(a)산의 작용에 의해 알칼리 현상액에 대한 용해도가 증가하는 산분해성 수지와 (b)광산발생제를 함유하고,(a) an acid-decomposable resin whose solubility in an alkaline developer is increased by the action of an acid, and (b) a photoacid generator, 상기 (a)의 수지가, 산분해 전후의 유리전이점에 대해서, 이하에 표시하는 특성을 만족하는 수지 A와 수지 B로 이루어지고,Resin (a) consists of resin A and resin B which satisfy | fill the characteristic shown below about the glass transition point before and behind acid decomposition, 상기 수지 A 및 수지 B의 혼합비율은 중량비로 30:70~70:30인 것을 특징으로 하는 열유동용 포지티브 레지스트 조성물.The mixing ratio of the resin A and the resin B is 30:70 ~ 70:30 by weight ratio, the positive resist composition for heat flow. 산분해 전 : 수지 A의 유리전이점 > 수지 B의 유리전이점Before acid decomposition: Glass transition point of Resin A> Glass transition point of Resin B 산분해 후 : 수지 A의 유리전이점 < 수지 B의 유리전이점After acid decomposition: glass transition point of resin A <glass transition point of resin B 삭제delete 반도체 기판상에, 제1항에 기재된 열유동용 포지티브 레지스트 조성물로 포토 레지스트 막을 형성한 후, 300nm이하의 파장의 방사선으로 패턴노광, 가열처리, 현상처리를 순차실시하여 소망보다 약간 더 큰 패턴을 형성하고, 이 반도체 기판을 120∼160℃로 가열하여, 레지스트를 열변형시킴으로써 소망한 사이즈의 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 패턴형성방법.After forming a photoresist film on the semiconductor substrate with the positive resist composition for heat flow according to claim 1, pattern exposure, heat treatment, and development treatment are sequentially performed with radiation having a wavelength of 300 nm or less to form a slightly larger pattern than desired. And a pattern of a desired size is formed by heating the semiconductor substrate at 120 to 160 占 폚 and thermally deforming the resist.
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