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JP2000098614A - Positive type photosensitive composition - Google Patents

Positive type photosensitive composition

Info

Publication number
JP2000098614A
JP2000098614A JP27326698A JP27326698A JP2000098614A JP 2000098614 A JP2000098614 A JP 2000098614A JP 27326698 A JP27326698 A JP 27326698A JP 27326698 A JP27326698 A JP 27326698A JP 2000098614 A JP2000098614 A JP 2000098614A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
acid
polymer
photosensitive composition
compound
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP27326698A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shiro Tan
史郎 丹
Toshiaki Aoso
利明 青合
Kenichiro Sato
健一郎 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
Priority to JP27326698A priority Critical patent/JP2000098614A/en
Publication of JP2000098614A publication Critical patent/JP2000098614A/en
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a positive type photosensitive composition having high sensitivity and resolving power to far UV, particularly ArF excimer laser light and also having suitability to a standard developer by incorporating a specified polymer. SOLUTION: The photosensitive composition contains a polymer which has structural units of formula I and/or formula II and is decomposed by the action of an acid, a compound which generates the acid when irradiated with active light or radiation and a solvent. In the formulae I and II, R1 and R2 are each H, hydroxyl, halogen, alkyl, alkoxy, an alkali-soluble group or an acid decomposable group, the alkali-soluble group is preferably a group having carboxyl and the acid decomposable group is, e.g. a group of the formula -(O-R)n-COOR3 (where R is preferably 1-4C alkylene and R3 may be tertiary alkyl such as t-butyl or t-amyl).

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、IC等の半導体製
造工程、液晶、サーマルヘッド等の回路基板の製造、さ
らには、その他のフォトファブリケーション工程に使用
されるポジ型感光性組成物に関するものである。更に詳
しくは遠紫外線、X線、電子線等の短波長の光エネルギ
ー線を用いる半導体素子の微細加工に好適に用いられる
ポジ型感光性組成物に関するものであり、特にArFエ
キシマレーザーを用いる半導体素子の微細加工に好適に
用いることのできるポジ型感光性組成物に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a positive photosensitive composition used in a process for producing semiconductors such as ICs, a circuit substrate for liquid crystals and thermal heads, and other photofabrication processes. It is. More specifically, the present invention relates to a positive photosensitive composition suitably used for fine processing of a semiconductor device using light energy rays having a short wavelength such as far ultraviolet rays, X-rays, and electron beams, and particularly relates to a semiconductor device using an ArF excimer laser. The present invention relates to a positive photosensitive composition that can be suitably used for microfabrication.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体集積回路は高集積化が進
み、LSIやVLSIが実用化されるとともに、集積回
路の最小パターン幅はサブハーフミクロンの領域に至
り、さらに微細化が進んでいる。そのため、微細パター
ン形成のためのフォトリソグラフィ技術に対する要求が
ますます厳しくなっている。パターンの微細化を図る手
段の一つとして、レジストのパターン形成の際に使用さ
れる露光光の短波長化が知られている。
2. Description of the Related Art In recent years, high integration of semiconductor integrated circuits has progressed, and LSIs and VLSIs have been put to practical use, and the minimum pattern width of integrated circuits has reached a sub-half micron region, and further miniaturization has been progressing. Therefore, the demand for photolithography technology for forming a fine pattern is becoming more and more severe. As one of means for miniaturizing a pattern, it is known to shorten the wavelength of exposure light used when forming a resist pattern.

【0003】例えば、64Mビットまでの集積度のDR
AMの製造には、現在まで、高圧水銀灯のi線(365
nm)が光源として使用されてきた。256MビットD
RAMの量産プロセスには、i線に変わりKrFエキシ
マレーザー(248nm)が露光光源として実用化さ
れ、更に1Gビット以上の集積度を持つDRAMの製造
を目的として、より短波長の光源が検討されている。そ
のような短波長の光源としては、ArFエキシマレーザ
ー(193nm)、F2 エキシマレーザー(157n
m)、X線、電子線の利用が有効であると考えられてい
る(上野巧ら、「短波長フォトレジスト材料−ULSI
に向けた微細加工−」、ぶんしん出版、1988年)。
[0003] For example, DR with an integration degree of up to 64 Mbits
To date, the manufacture of AM has been based on the i-line (365
nm) has been used as a light source. 256 Mbit D
In the mass production process of RAM, a KrF excimer laser (248 nm) has been put to practical use as an exposure light source instead of i-line, and a light source with a shorter wavelength has been studied for the purpose of manufacturing a DRAM having an integration degree of 1 Gbit or more. I have. Examples of such a short wavelength light source include an ArF excimer laser (193 nm) and an F 2 excimer laser (157 n).
m), the use of X-rays and electron beams is considered to be effective (Takumi Ueno et al., "Short Wavelength Photoresist Material-ULSI
Micromachining for ”, Bunshin Publishing, 1988).

【0004】特にArFエキシマレーザーが次世代の露
光技術として位置づけられ、ArFエキシマレーザ露光
用の高感度、高解像力、且つドライエッチング耐性に優
れたレジストの開発が望まれている。従来のi線及びK
rFエキシマレーザー露光用のレジスト材料としては、
高いドライエッチング耐性を得るために、芳香族ポリマ
ーを含有するレジストが広く用いられており、例えば、
ノボラック樹脂系レジストあるいはポリビニルフェノー
ル系の化学増幅型レジストが知られている。しかしなが
ら、ドライエッチング耐性を付与する目的で導入された
芳香環は、ArFエキシマレーザー光の波長域でほとん
ど光を通さないために、レジスト膜の底部にまで露光す
ることが困難であり、従来のレジストでは断面形状の良
好なパターンが得られなかった。
In particular, an ArF excimer laser is positioned as a next-generation exposure technology, and development of a resist for ArF excimer laser exposure having high sensitivity, high resolution, and excellent dry etching resistance has been desired. Conventional i-line and K
As a resist material for rF excimer laser exposure,
To obtain high dry etching resistance, resists containing aromatic polymers are widely used, for example,
A novolak resin-based resist or a polyvinyl phenol-based chemically amplified resist is known. However, since the aromatic ring introduced for the purpose of imparting dry etching resistance hardly transmits light in the wavelength range of ArF excimer laser light, it is difficult to expose even the bottom of the resist film. Did not provide a good pattern in cross section.

【0005】レジストの透明性の問題点の解決策の一つ
として、芳香環を全く含まない脂肪族ポリマー、例え
ば、ポリメチルメタクリレートを用いればよいことが知
られている(J.Vac.Sci.Technol.,B9,3357(1991) )。し
かしながら、このようなポリマーは、十分なドライエッ
チング耐性が望めないことから実用できない。このよう
にArFエキシマレーザー露光用のレジスト材料の開発
に当たっては、透明性の向上と高いドライエッチング耐
性を両立させることが最大の課題とされている。そこ
で、芳香環の代わりに脂環式炭化水素基を含有するレジ
ストが芳香族基と同様の耐ドライエッチング耐性を示
し、且つ193nmの吸収が小さいことが、Proc.SPIE,
1672,66(1992) で報告され、近年、同ポリマーの利用が
精力的に研究されるようになった。
It is known that one of the solutions to the problem of resist transparency is to use an aliphatic polymer containing no aromatic ring, for example, polymethyl methacrylate (J. Vac. Sci. Technol., B9, 3357 (1991)). However, such a polymer cannot be practically used because sufficient dry etching resistance cannot be expected. As described above, in developing a resist material for ArF excimer laser exposure, it is the greatest challenge to achieve both improved transparency and high dry etching resistance. Therefore, the fact that a resist containing an alicyclic hydrocarbon group instead of an aromatic ring shows the same resistance to dry etching as an aromatic group and has a small absorption at 193 nm, Proc. SPIE,
1672, 66 (1992), and in recent years the use of this polymer has been energetically studied.

【0006】元来、脂環式炭化水素基を含有するポリマ
ーをレジストに応用する試みは古くからなされ、例え
ば、特開昭60-195542 号、特開平1-217453号および特開
平2-59751 号には、ノルボルネン系のポリマーが開示さ
れており、また、特開平2-146045号には環状脂肪族炭化
水素骨格と無水マレイン酸単位を有するアルカリ可溶性
樹脂が種々開示されている。さらに、特開平5-80515 号
にはノルボルネンと酸分解基で保護されたアクリル酸系
エステルの共重合体が開示され、特開平4-39665 号、特
開平5-265212号、特開平5-80515 および特開平7-234511
号には、側鎖にアダマンタン骨格を有する共重合体が開
示され、特開平7-252324号、特開平9-221526号では、有
橋環式炭化水素基を有する炭素数7〜12の脂肪族環式
炭化水素基が、ポリマーの側鎖に連結した化合物、例え
ば、トリシクロ[5,2,1,02,6 ]デカンジメチレ
ン基、トリシクロ[5,2,1,02,6] デカンジイル
基、ノルボルナンジイル基、ノルボルナンジメチル基、
アダマンタンジイル基が開示され、特開平7-199467号に
はトリシクロデカニル基、ジシクロペンテニル基、ジシ
クロペンテニルオキシエチル基、ノルボニル基、シクロ
ヘキシル基がポリマーの側鎖に連結した化合物がそれぞ
れ開示されている。
[0006] Originally, attempts to apply a polymer containing an alicyclic hydrocarbon group to a resist have been made for a long time. For example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 60-195542, 1-217453 and 2-59751 have been proposed. Discloses a norbornene-based polymer, and JP-A-2-46045 discloses various alkali-soluble resins having a cyclic aliphatic hydrocarbon skeleton and a maleic anhydride unit. Further, JP-A-5-80515 discloses a copolymer of norbornene and an acrylic acid ester protected with an acid-decomposable group, and is disclosed in JP-A-4-39665, JP-A-5-265212, and JP-A-5-80515. And JP-A-7-234511
Discloses a copolymer having an adamantane skeleton in the side chain, and JP-A-7-252324 and JP-A-9-221526 disclose an aliphatic group having 7 to 12 carbon atoms having a bridged cyclic hydrocarbon group. cyclic hydrocarbon group, the compound linked to the side chain of the polymer, e.g., tricyclo [5,2,1,0 2,6] decane methylene group, a tricyclo [5,2,1,0 2,6] decanediyl Group, norbornanediyl group, norbornanedimethyl group,
An adamantanediyl group is disclosed, and JP-A-7-199467 discloses a compound in which a tricyclodecanyl group, a dicyclopentenyl group, a dicyclopentenyloxyethyl group, a norbornyl group, and a cyclohexyl group are linked to a side chain of a polymer, respectively. Have been.

【0007】さらに、特開平9-325498号にはシクロヘキ
サン及びイソボルニル骨格を主鎖に有する重合体を開示
され、さらに、特開平9-230595号、特開平9-244247号、
特開平10-10739号、WO97-33198、EP794458、EP789278号
には、ジシクロオレフィン等の各種環状オレフィン類を
主鎖に導入した重合体が開示され、特開平8-82925 号、
特開平9-230597号にはテルペノイド骨格の内、メンチル
基またはメンチル誘導体基を有する化合物が好ましいこ
とが開示されている。しかしながら、脂環式炭化水素部
位導入の弊害として、系が極めて疎水的になるために、
従来、レジストの現像液として幅広く用いられてきたテ
トラメチルアンモニウムヒドロキシド(以下TMAH)
水溶液での現像が困難となったり、現像中に基板からレ
ジストが剥がれてしまうなどの現象が見られる。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-325498 discloses a polymer having a cyclohexane and isobornyl skeleton in the main chain, and further disclosed in JP-A-9-230595, JP-A-9-244247,
JP-A-10-10739, WO97-33198, EP794458, EP789278 disclose a polymer in which various cyclic olefins such as dicycloolefin are introduced into the main chain, JP-A-8-82925,
JP-A-9-230597 discloses that a compound having a menthyl group or a menthyl derivative group among terpenoid skeletons is preferable. However, as an adverse effect of introducing an alicyclic hydrocarbon site, the system becomes extremely hydrophobic,
Conventionally, tetramethylammonium hydroxide (hereinafter referred to as TMAH) has been widely used as a developing solution for resist.
There are phenomena such as difficulty in developing with an aqueous solution and peeling of the resist from the substrate during development.

【0008】このようなレジストの疎水化に対応するた
め、現像液にイソプロピルアルコールなどの有機溶剤を
混ぜるなどの検討がなされ、一応の成果が見られるもの
の、レジスト膜の膨潤の懸念やプロセスが煩雑になるな
ど必ずしも問題が解決されたとは言えない。レジスト自
体の改良というアプローチでは、親水性基の導入により
疎水的な脂環式炭化水素部位を補うという施策も数多く
なされている。
In order to cope with such hydrophobicity of the resist, studies have been made to mix an organic solvent such as isopropyl alcohol with a developing solution. Although some results have been obtained, there is concern about swelling of the resist film and the process becomes complicated. However, the problem has not always been solved. In the approach of improving the resist itself, many measures have been taken to supplement hydrophobic alicyclic hydrocarbon sites by introducing a hydrophilic group.

【0009】一般的には、アクリル酸やメタクリル酸と
いうカルボン酸部位を有する単量体を脂環式炭化水素基
を有する単量体と共重合させるという対応を採ってきた
が、カルボン酸の導入とともに基板密着性が向上する方
向にはあるものの、ドライエッチング耐性が劣化し、さ
らにレジストの膜べりが顕著になったりするなどの問題
が多く、上記課題の解決には至っていない。更に、特開
平7-234511号にあっては、HEMAやアクリロニトリル
の様なカルボン酸基の代わりに水酸基やシアノ基を分子
内に有する単量体を脂環式炭化水素基を有する単量体と
共重合させることにより、現像性の解決を目指したが全
く不十分で解決を看ていない。
In general, a measure has been taken in which a monomer having a carboxylic acid moiety such as acrylic acid or methacrylic acid is copolymerized with a monomer having an alicyclic hydrocarbon group. In addition, although there is a tendency to improve the substrate adhesion, there are many problems such as deterioration of dry etching resistance and further increase in resist film loss, and the above-mentioned problems have not been solved. Furthermore, in JP-A-7-234511, a monomer having a hydroxyl group or a cyano group in the molecule instead of a carboxylic acid group such as HEMA or acrylonitrile is referred to as a monomer having an alicyclic hydrocarbon group. The aim was to solve the developability by copolymerization, but the solution was not sufficiently satisfactory.

【0010】また最近では、J. Photopolym. Sci. ,Tec
h., Vol.9, 509(1996)やJ. Photopolym. Sci., Tech.,
Vol.10, 545(1997) に記載されているように、メバロニ
ックラクトン等のラクトン構造に着目した基板密着性改
善が検討されている。しかし、現像性確保のため、プロ
セスを煩雑化するオーバーコート層を必要とするなど、
現像性が不十分であり、さらに基板密着性の面でも不十
分である。また、特開平8-289626号では、分子内にカル
ボン酸基と脂環式炭化水素部位を同時に有する単量体の
検討がなされ、ドライエッチング耐性と現像性、基板密
着性の改良が図られてはいるが、極端に現像液溶解性が
高いことに由来した基板密着性と標準現像液適性の欠落
などの課題に突き当たっている。
Recently, J. Photopolym. Sci., Tec.
h., Vol. 9, 509 (1996) and J. Photopolym. Sci., Tech.,
As described in Vol. 10, 545 (1997), improvement of substrate adhesion has been studied by focusing on a lactone structure such as mevalonic lactone. However, in order to ensure developability, it requires an overcoat layer that complicates the process,
The developability is insufficient, and the substrate adhesion is also insufficient. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-289626, a monomer having a carboxylic acid group and an alicyclic hydrocarbon moiety in a molecule at the same time is studied, and dry etching resistance, developability, and substrate adhesion are improved. Nevertheless, problems such as lack of substrate adhesion and suitability for a standard developer due to extremely high solubility of the developer have been encountered.

【0011】同様に、特開平9-325498号には、カルボン
酸基もしくはスルホン酸基等の酸性置換基を側鎖に導入
したシクロヘキサン骨格若しくはイソボルニル骨格を主
鎖に有する重合体が検討され、現像性の改良はなされた
ものの基板との密着性についてはまだ満足のいくレベル
には達していない。また、J.Photopolym.Sci.,Tech.,Vo
l.10,561(1997)に記載されているような、アルコール性
水酸基を有する脂環式炭化水素単量体を共重合させるこ
とによる改良が図られてはいるもののまだ満足のいくレ
ベルには達していない。
Similarly, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-325498 discusses a polymer having a cyclohexane skeleton or isobornyl skeleton in which an acidic substituent such as a carboxylic acid group or a sulfonic acid group is introduced into a side chain in a main chain. Although the properties have been improved, the adhesion to the substrate has not yet reached a satisfactory level. Also, J. Photopolym. Sci., Tech., Vo
As described in l. 10,561 (1997), improvements have been made by copolymerizing alicyclic hydrocarbon monomers having alcoholic hydroxyl groups, but they have not yet reached a satisfactory level. Absent.

【0012】さらに、ノルボルネンポリマー主鎖に基板
密着性付与の観点から水酸基を導入した報告(J. Photop
olym. Sci., Tech., Vol.10, 529(1997), J. Photopoly
m. Sci., Tech., Vol.10, 521(1997))もなされたが、現
像性、基板密着性とも満足のいく結果は得られていな
い。このように、ArFエキシマレーザー光の深紫外線
に対して高い透明性を有するとともに、高いドライエッ
チング耐性を備え、アルカリ現像液に対して均一に溶解
し、且つ基板との密着性に優れた感光性組成物は未だ得
られていなかった。
Furthermore, a report has been made on introducing a hydroxyl group into the norbornene polymer main chain from the viewpoint of imparting substrate adhesion (J. Photop.
olym. Sci., Tech., Vol. 10, 529 (1997), J. Photopoly.
m. Sci., Tech., Vol. 10, 521 (1997)), but satisfactory results have not been obtained in both developability and substrate adhesion. As described above, the photosensitivity has high transparency to deep ultraviolet rays of ArF excimer laser light, has high dry etching resistance, is uniformly dissolved in an alkali developing solution, and has excellent adhesion to a substrate. The composition has not yet been obtained.

【0013】[0013]

【本発明が解決しょうとする課題】本発明の課題は、上
述した問題点に鑑みてなされたものであり、深紫外線、
特にArFエキシマレーザー光に対して高い感度、解像
力を有し、レジストプロファイルが優れるとともに、基
板からの剥離が起こらないレジストパターンを形成し得
る標準現像液(2.38%TMAH水溶液)適性を備え
たポジ型感光性組成物を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has been made in consideration of the following problems.
In particular, it has high sensitivity and resolution to ArF excimer laser light, has excellent resist profile, and is suitable for a standard developer (2.38% TMAH aqueous solution) capable of forming a resist pattern that does not peel off from the substrate. An object of the present invention is to provide a positive photosensitive composition.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、ポジ型化
学増幅系レジスト組成物の構成材料を鋭意検討した結
果、特定の構造を構造単位として含む重合体と光酸発生
剤の組み合わせによって目的が達成されることを知り本
発明に至った。即ち、本発明は下記構成の方法によって
達成される。 (1) (a)下記一般式(I)又は/及び(II)で表
される構造単位を有し、且つ酸の作用により分解する重
合体、(b)活性光線又は放射線の照射により酸を発生
する化合物、及び(c)溶剤を含有することを特徴とす
るポジ型感光性組成物。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies on the constituent materials of a positive type chemically amplified resist composition, and have found that a combination of a polymer containing a specific structure as a structural unit and a photoacid generator. The inventors have found that the object is achieved, and have reached the present invention. That is, the present invention is achieved by a method having the following configuration. (1) (a) a polymer having a structural unit represented by the following general formula (I) or / and (II) and decomposing by the action of an acid; (b) an acid by irradiation with actinic rays or radiation A positive photosensitive composition comprising a compound to be generated and (c) a solvent.

【0015】一般式(I)Formula (I)

【化3】 Embedded image

【0016】一般式(II)Formula (II)

【化4】 Embedded image

【0017】(式(I)及び(II)中、R1 、R2 は、
各々独立に、水素原子、水酸基、ハロゲン原子、置換基
を有していてもよいアルキル基、置換基を有していても
よいアルコキシ基、アルカリ可溶性基又は酸の作用によ
り分解する基を示す。) (2)酸の作用により分解しうる基を有し、アルカリ溶
解性が酸の作用により増大する、分子量1000以下の
低分子酸分解性溶解抑止化合物を含むことを特徴とする
(1)に記載のポジ型感光性組成物。
(In the formulas (I) and (II), R 1 and R 2 are
Each independently represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, a halogen atom, an alkyl group which may have a substituent, an alkoxy group which may have a substituent, an alkali-soluble group or a group which is decomposed by the action of an acid. (2) The method according to (1), further comprising a low-molecular acid-decomposable dissolution inhibiting compound having a molecular weight of 1,000 or less, which has a group decomposable by the action of an acid and has an alkali solubility increased by the action of an acid. The positive photosensitive composition as described in the above.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。上記一般式(I)及び(II)のR1
及びR2 におけるハロゲン原子としては、フッ素、塩
素、臭素、ヨウ素か好ましく、その中でも塩素原子がよ
り好ましい。R1 ,R2 におけるアルキル基としては、
直鎖状、分岐状あるいは環状アルキル基が挙げられる。
ここで、直鎖状あるいは分岐状アルキル基としては、炭
素数1から10個の直鎖状あるいは分岐状アルキル基が
好ましく、より好ましくはメチル基、エチル基、プロピ
ル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、
sec−ブチル基、t−ブチル基である。環状アルキル
基としては、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シ
クロヘキシル基、アダマンチル基、2−メチル−2−ア
ダマンチル基、ノルボルニル基、ボロニル基、イソボロ
ニル基、トリシクロデカニル基、ジシクロペンテニル
基、メンチル基、イソメンチル基、ネオメンチル基、テ
トラシクロドデカニル基等をあげることができる。アル
コキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキ
シ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ
基、ヘプチルオキシ基等の直鎖状あるいは分岐状アルコ
キシ基が好ましい。上記アルキル基、アルコキシ基は、
更に置換基を有していてもよい。この更なる置換基とし
ては、ハロゲン原子、水酸基、カルボキシル基、カルボ
ニル基、アミノ基、ニトリル基、エステル基、ニトロ基
等が挙げられる。
Embodiments of the present invention will be described below in detail. R 1 of the above general formulas (I) and (II)
And a halogen atom for R 2 is preferably fluorine, chlorine, bromine, or iodine, and among them, a chlorine atom is more preferable. As the alkyl group for R 1 and R 2 ,
A linear, branched or cyclic alkyl group is exemplified.
Here, the linear or branched alkyl group is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, or an n-butyl group. Group, isobutyl group,
They are a sec-butyl group and a t-butyl group. Examples of the cyclic alkyl group include a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, an adamantyl group, a 2-methyl-2-adamantyl group, a norbornyl group, a boronyl group, an isobornyl group, a tricyclodecanyl group, a dicyclopentenyl group, and a mentyl group. , An isomenthyl group, a neomenthyl group, a tetracyclododecanyl group and the like. As the alkoxy group, a linear or branched alkoxy group such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, a butoxy group, a pentyloxy group, a hexyloxy group, and a heptyloxy group is preferable. The alkyl group and the alkoxy group are
Further, it may have a substituent. Examples of the further substituent include a halogen atom, a hydroxyl group, a carboxyl group, a carbonyl group, an amino group, a nitrile group, an ester group, and a nitro group.

【0019】アルカリ可溶性基としては、カルボキシル
基、フェノール性水酸基、活性メチレン基、スルホンア
ミド基、もしくはこれらの基を有する基があげられ、好
ましくはカルボキシル基を有する基である。
Examples of the alkali-soluble group include a carboxyl group, a phenolic hydroxyl group, an active methylene group, a sulfonamide group and a group having these groups, and a group having a carboxyl group is preferred.

【0020】酸分解性基(酸不安定性基とも言う)と
は、酸の作用により分解する基をいう。酸分解性基とし
ては、具体的には、例えば次式一般式(III)あるいは一
般式(IV)で示される基があげられる。 一般式(III) −(O−R)n−COOR3 一般式(IV) −O−C(=O)−(Ro)m−COOR3
An acid-decomposable group (also referred to as an acid-labile group) is a group that decomposes under the action of an acid. Specific examples of the acid-decomposable group include groups represented by the following general formula (III) or general formula (IV). Formula (III) - (O-R ) n-COOR 3 formula (IV) -O-C (= O) - (Ro) m-COOR 3

【0021】ここで、R3 としては、t−ブチル基、t
−アミル基等の3級アルキル基、イソボロニル基、1−
エトキシエチル基、1−ブトキシエチル基、1−イソブ
トキシエチル基、1−シクロヘキシルオキシエチル基等
の1−アルコキシエチル基、1−メトキシメチル基、1
−エトキシメチル基等のアルコキシメチル基、テトラヒ
ドロビラニル基、テトラヒドロフラニル基等をあげるこ
とができる。Rは、炭素数1から4個までのアルキレン
基が好ましく、より好ましくはメチレンを示す。Roは
メチレン基を表す。nは、0又は1を表し、mは1〜6
の整数を表す。
Here, R 3 is a t-butyl group, t
A tertiary alkyl group such as an amyl group, an isobornyl group, 1-
1-alkoxyethyl groups such as ethoxyethyl group, 1-butoxyethyl group, 1-isobutoxyethyl group, 1-cyclohexyloxyethyl group, 1-methoxymethyl group, 1
-An alkoxymethyl group such as an ethoxymethyl group, a tetrahydrobiranyl group, a tetrahydrofuranyl group and the like. R is preferably an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, more preferably methylene. Ro represents a methylene group. n represents 0 or 1, and m represents 1 to 6.
Represents an integer.

【0022】上記のような酸分解性基は、本発明におけ
る重合体における一般式(I)及び/又は一般式(II)
に存在してもよいし、他の共重合成分に含まれてもよ
い。他の共重合成分としては、共重合可能なビニル系重
合性基を有するモノマーが挙げられる。本発明において
は、酸分解性基は、一般式(I)及び/又は一般式(I
I)に存在することが好ましい。上記本発明における重
合体は、より具体的には次に示す構造の重合体が示され
るが、本発明はこれらに限定されない。
The acid-decomposable group as described above is used in the polymer of the present invention in the general formula (I) and / or the general formula (II).
Or may be contained in another copolymerization component. Examples of the other copolymer component include a monomer having a copolymerizable vinyl polymerizable group. In the present invention, the acid-decomposable group is represented by the general formula (I) and / or the general formula (I)
It is preferably present in I). More specifically, the polymer in the present invention is a polymer having the following structure, but the present invention is not limited thereto.

【0023】[0023]

【化5】 Embedded image

【0024】[0024]

【化6】 Embedded image

【0025】[0025]

【化7】 Embedded image

【0026】上記本発明における上記一般式(I)で表
すことができる構造単位を有する重合体は、例えば対応
する1,5−ヘキサジエン誘導体を溶剤中で光重合する
ことにより得ることができる。溶剤中で行う重合反応
は、トルエン等の有機溶剤中で、Irgacure 184(Ciba‐
Geigy社製)等の光重合開始剤の存在下、UV光照射に
より実施できる。同様にして本発明における上記一般式
(II)で表すことができる構造単位を有する重合体は、
対応する1,6−ヘプタジエン誘導体から合成することが
できる。例えば、Alan William Hallらが提唱し、Macro
mol. Rapid Commun. 17, 417-425(1996)などに開
示してある方法等を利用して合成することがてきる。原
料モノマーに予め酸分解性基を導入した場合には、所定
時間反応後、生成した重合体と未反応の単量体成分、溶
剤などを減圧蒸留、再沈殿法等で処理して精製する事が
好ましい。モノマーとしての上記1,5−ヘキサジエン
誘導体及び1,6−ヘプタジエン誘導体の構造の具体例を
以下に示す。
The polymer having the structural unit represented by the general formula (I) in the present invention can be obtained, for example, by photopolymerizing a corresponding 1,5-hexadiene derivative in a solvent. The polymerization reaction carried out in a solvent is carried out in an organic solvent such as toluene using Irgacure 184 (Ciba-
UV irradiation in the presence of a photopolymerization initiator such as Geigy Corporation). Similarly, the polymer having a structural unit represented by the general formula (II) in the present invention is:
It can be synthesized from the corresponding 1,6-heptadiene derivative. For example, Alan William Hall et al.
mol. Rapid Commun. 17, 417-425 (1996) and the like. When an acid-decomposable group is introduced into the raw material monomer in advance, after reacting for a predetermined time, the resulting polymer and unreacted monomer components, solvents, etc. should be purified by vacuum distillation, reprecipitation method, etc. Is preferred. Specific examples of the structures of the 1,5-hexadiene derivative and the 1,6-heptadiene derivative as monomers are shown below.

【0027】[0027]

【化8】 Embedded image

【0028】[0028]

【化9】 Embedded image

【0029】このようにして得られた重合体は、屈折率
検知器をつけたゲル浸透クロマトグラフィーで、保持時
間を分子量既知のポリスチレンと比較して測定し、重量
平均分子量を求める。本発明の組成物で用いられる重合
体は、重量平均分子量が1500から100,000の
範囲にあることが好ましく、更に好ましくは2,000
から70,000の範囲、特に好ましくは3,000か
ら50,000の範囲である。重量平均分子量が1,5
00未満では耐ドライエッチング性、耐熱性、基板との
密着性が不十分となる傾向となり、100,000を越
えるとレジスト感度か低下する傾向となるため好ましく
ない。また、分散度(Mw/Mn)は、好ましくは1.
0〜6.0、より好ましくは1.0〜4.0であり、小
さな数値になるほど耐熱性、画像性能(レジストプロフ
ァイル、デフォーカスラチチュード等)が良好となる。
The polymer thus obtained is measured for its retention time by gel permeation chromatography equipped with a refractive index detector in comparison with polystyrene having a known molecular weight, and the weight average molecular weight is determined. The polymer used in the composition of the present invention preferably has a weight average molecular weight in the range of 1500 to 100,000, more preferably 2,000.
To 70,000, particularly preferably in the range of 3,000 to 50,000. Weight average molecular weight 1,5
If it is less than 00, the dry etching resistance, heat resistance, and adhesion to the substrate tend to be insufficient, and if it exceeds 100,000, the resist sensitivity tends to decrease, which is not preferable. The degree of dispersion (Mw / Mn) is preferably 1.
0 to 6.0, more preferably 1.0 to 4.0, and the smaller the value, the better the heat resistance and image performance (resist profile, defocus latitude, etc.).

【0030】カルボン酸基を有するシクロヘキサン骨格
が主鎖に導入され、環状脂肪族炭化水素骨格が単結合で
結合された重合体が、特開平9-325498号に開示されてい
る。また、特開平9-244247号,EP-0789278 号には、ノル
ボルネン置換体を開環重合した後に、水素化反応を行な
わせることにより得られる樹脂が開示されている。
A polymer in which a cyclohexane skeleton having a carboxylic acid group is introduced into the main chain and a cycloaliphatic hydrocarbon skeleton is bonded by a single bond is disclosed in JP-A-9-325498. JP-A-9-244247 and EP-0789278 disclose resins obtained by subjecting a norbornene-substituted product to ring-opening polymerization and then performing a hydrogenation reaction.

【0031】ところが、これらの樹脂では、現像性の改
良がなされたものの基板との密着性についてはなお不十
分であった。これに対し、本発明の組成物が、如何なる
理由で特異的に現像性と密着性に優れるのかは明らかで
はないが、本発明の組成物に用いる重合体は、主鎖に特
定構造のシクロペンタン環という基本構造単位を持つこ
とに起因する特徴により発現したものと思われる。
However, these resins have improved developability, but still have insufficient adhesion to a substrate. On the other hand, it is not clear why the composition of the present invention is specifically excellent in developability and adhesion, but the polymer used in the composition of the present invention has cyclopentane having a specific structure in the main chain. It is thought that it was expressed due to the characteristic caused by having a basic structural unit called a ring.

【0032】本発明の樹脂の性能を向上させる目的で、
同樹脂の220nm以下の透明性及び耐ドライエッチン
グ性を著しく損なわない範囲で、更に他の重合性モノマ
ーを共重合させても良い。使用することのできる共重合
モノマーとしては以下に示すものが挙げられる。例え
ば、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル
類、アクリルアミド類、メタクリル酸エステル類、メタ
クリルアミド類、アリル化合物、ビニルエーテル類、ビ
ニルエステル類、スチレン類、クロトン酸エステル類な
どから選ばれる付加重合性不飽和結合を1個有する化合
物、無水マレイン酸などの酸無水物、マレイミド、アク
リロニトリル、メタクリロニトリル等がある。その他、
一般的には共重合可能である付加重合不飽和化合物であ
ればいづれも用いることができる。
In order to improve the performance of the resin of the present invention,
Another polymerizable monomer may be further copolymerized as long as the transparency of 220 nm or less and the dry etching resistance of the resin are not significantly impaired. Examples of the copolymerizable monomer that can be used include the following. For example, an addition-polymerizable polymer selected from acrylic acid, methacrylic acid, acrylic esters, acrylamides, methacrylic esters, methacrylamides, allyl compounds, vinyl ethers, vinyl esters, styrenes, crotonic esters, and the like. There are a compound having one saturated bond, an acid anhydride such as maleic anhydride, maleimide, acrylonitrile, methacrylonitrile, and the like. Others
Generally, any addition-polymerizable unsaturated compound that can be copolymerized can be used.

【0033】共重合可能なモノマーとして、アクリル酸
エステル類、メタクリル酸エステル類の具体例として
は、例えば炭素数が1〜8のアルキルアクリレート、ア
クリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピ
ル、アクリル酸t-ブチル、アクリル酸アミル、アクリル
酸シクロヘキシル、2-ヒドロキシエチルアクリレート、
フェニルアクリレート、メタクリル酸メチル、メタリル
酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸t-ブチ
ル、メタクリル酸アミル、メタクリル酸シクロヘキシ
ル、メタクリル酸アダマンチル、メタクリル酸2-ヒドロ
キシエチル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ナフ
チル、アクリル酸トリシクロデカニル、アクリル酸トリ
シクロデシル、メタクリル酸テトラヒドロピラニル、メ
タクリル酸エトキシエチル、メタクリル酸ブトキシエチ
ル、メタクリル酸メトキシプロピル、メタクリル酸シク
ロヘキシルエチル、メタクリル酸アダマンチルオキシエ
トキシエチル、メタクリル酸アダマンチルカルボニルオ
キシエトキシエチル、メタクリル酸1-パラメンチル、メ
タクリル酸3-オキソシクロヘキシル、メタクリル酸メン
チルなどが挙げられる。
Specific examples of copolymerizable monomers such as acrylates and methacrylates include alkyl acrylates having 1 to 8 carbon atoms, methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, and acrylic acid. t-butyl, amyl acrylate, cyclohexyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate,
Phenyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, t-butyl methacrylate, amyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, adamantyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, phenyl methacrylate, naphthyl methacrylate, acrylic acid Tricyclodecanyl, tricyclodecyl acrylate, tetrahydropyranyl methacrylate, ethoxyethyl methacrylate, butoxyethyl methacrylate, methoxypropyl methacrylate, cyclohexylethyl methacrylate, adamantyl oxyethoxyethyl methacrylate, adamantyl carbonyloxyethoxy methacrylate Ethyl, 1-paramenthyl methacrylate, 3-oxocyclohexyl methacrylate, menthyl methacrylate and the like

【0034】また、アクリルアミド、メタクリルアミド
類の具体的な例としては、N,N−ジメチルアクリルア
ミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、N−メチル−
N−フェニルアクリルアミド、N−ヒドロキシエチル−
N−メチルアクリルアミド、N,N−ジメチルメタクリ
ルアミド、N,N−ジエチルメタクリルアミド、N−メ
チル−N−フェニルメタクリルアミド、N−ヒドロキシ
エチル−N−エチルメタクリルアミド、N−シクロヘキ
シルマレイミド等が挙げられる。
Specific examples of acrylamide and methacrylamide include N, N-dimethylacrylamide, N, N-diethylacrylamide, N-methyl-
N-phenylacrylamide, N-hydroxyethyl-
N-methylacrylamide, N, N-dimethylmethacrylamide, N, N-diethylmethacrylamide, N-methyl-N-phenylmethacrylamide, N-hydroxyethyl-N-ethylmethacrylamide, N-cyclohexylmaleimide and the like can be mentioned. .

【0035】アリル化合物の具体例としては、酢酸アリ
ル、アセト酢酸アリル、乳酸アリル、安息香酸アリルな
どのアリルエステル類が挙げられる。ビニルエーテル類
の具体例としては、エチルヘキシルビニルエーテル、メ
トキシエチルビニルエーテル、エトキシエチルビニルエ
ーテル、ヒドロキシエチルビニルエーテルなどのアルキ
ルビニルエーテル類、ビニルフェニルエーテル、ビニル
ナフチルエーテルなどのビニルアリールエーテル類、ビ
ニルブチレート、ビニルイソブチレート、ビニルバレー
ト、ビニルメトキシアセテート、ビニルラクテート、安
息香酸ビニル、サリチル酸ビニル、ナフトエ酸ビニルな
どを挙げることができる。
Specific examples of the allyl compound include allyl esters such as allyl acetate, allyl acetoacetate, allyl lactate and allyl benzoate. Specific examples of vinyl ethers include alkyl vinyl ethers such as ethylhexyl vinyl ether, methoxyethyl vinyl ether, ethoxyethyl vinyl ether, and hydroxyethyl vinyl ether; vinyl aryl ethers such as vinyl phenyl ether and vinyl naphthyl ether; vinyl butyrate and vinyl isobutyrate. , Vinyl valate, vinyl methoxy acetate, vinyl lactate, vinyl benzoate, vinyl salicylate, vinyl naphthoate and the like.

【0036】スチレン類の具体例としては、スチレン、
p−ヒドロキシスチレン、カルボキシスチレン、メチル
スチレン、メトキシスチレン、アセトキシスチレンが挙
げられる。クロトン酸エステル類の具体例としては、ク
ロトン酸ブチル、クロトン酸ヘキシル等を挙げることが
できる。その他、共重合可能な付加重合不飽和化合物の
例としては、ノルボルネン、1,5−ジメチル1,5−
シクロオクタジエン、5,6−ジヒドロジシクロペンタ
ジエン、1,5−オクタジエンなどの脂環式炭化水素化
合物、および、これらの誘導体が挙げられる。
Specific examples of styrenes include styrene,
Examples include p-hydroxystyrene, carboxystyrene, methylstyrene, methoxystyrene, and acetoxystyrene. Specific examples of crotonic esters include butyl crotonate and hexyl crotonate. Other examples of the copolymerizable addition-polymerizable unsaturated compound include norbornene, 1,5-dimethyl-1,5-
Examples include alicyclic hydrocarbon compounds such as cyclooctadiene, 5,6-dihydrodicyclopentadiene, and 1,5-octadiene, and derivatives thereof.

【0037】本発明における重合体中、一般式(I)及
び一般式(II)で示される繰り返し単位の含有量は、全
単量体の繰り返し単位中10モル%以上が好ましく、よ
り好ましくは20モル%以上、さらに好ましくは30モ
ル%以上である。本発明における重合体中、酸分解性基
を有する繰り返し単位の含有量は、全単量体の繰り返し
単位中5モル%以上が好ましく、より好ましくは10モ
ル%以上、さらに好ましくは15モル%以上である。本
発明における重合体中、他の共重合成分の含有量は、全
単量体の繰り返し単位中50モル%以下が好ましく、よ
り好ましくは40モル%以下、さらに好ましくは30モ
ル%以下である。
In the polymer of the present invention, the content of the repeating units represented by the general formulas (I) and (II) is preferably 10 mol% or more, more preferably 20 mol%, of the repeating units of all the monomers. Mol% or more, more preferably 30 mol% or more. In the polymer of the present invention, the content of the repeating unit having an acid-decomposable group is preferably 5 mol% or more, more preferably 10 mol% or more, and still more preferably 15 mol% or more based on the repeating units of all the monomers. It is. In the polymer of the present invention, the content of the other copolymer component is preferably 50 mol% or less, more preferably 40 mol% or less, and still more preferably 30 mol% or less, based on the repeating units of all the monomers.

【0038】本発明において、上記重合体の感光性組成
物(溶媒は除く) 中の添加量としては、全固形分に対し
50〜99.7重量%、好ましくは70〜99重量%で
ある。
In the present invention, the amount of the above polymer in the photosensitive composition (excluding the solvent) is 50 to 99.7% by weight, preferably 70 to 99% by weight, based on the total solid content.

【0039】次に、本発明のポジ型感光性組成物におけ
る光酸発生剤について説明する。本発明で使用される、
活性光線または放射線の照射により分解して酸を発生す
る化合物の例としては、光カチオン重合の光開始剤、光
ラジカル重合の光開始剤、色素類の光消色剤、光変色
剤、あるいは紫外線、遠紫外線、KrFエキシマレーザ
ー光、ArFエキシマレーザー光、電子線、X線、分子
線またはイオンビームにより酸を発生するマイクロフォ
トレジストであり、公知の光酸発生剤およびそれらの混
合物を適宜に選択して使用することができる。
Next, the photoacid generator in the positive photosensitive composition of the present invention will be described. Used in the present invention,
Examples of compounds that decompose upon irradiation with actinic rays or radiation to generate an acid include a photoinitiator for photocationic polymerization, a photoinitiator for photoradical polymerization, a photodecolorant for dyes, a photochromic agent, or an ultraviolet ray. , A micro-photoresist that generates acid by far ultraviolet rays, KrF excimer laser light, ArF excimer laser light, electron beam, X-ray, molecular beam or ion beam, and appropriately selects a known photoacid generator and a mixture thereof. Can be used.

【0040】これらのうち、本発明における使用に好ま
しいものは、220nm以下の波長の光で酸を発生する
光酸発生剤であり、なお、本発明の上記重合体との混合
物が有機溶剤に十分溶解するものであれば、いかなる光
酸発生剤でもよい。また、単独、もしくは2種以上を混
合して用いたり、適当な増感剤と組み合わせて用いても
よい。使用可能な光酸発生剤の例としては、例えば、J.
Org. Chem. Vol.43, N0.15, 3055(1978)に記載の
トリフェニルスルホニウム塩誘導体及び特願平9-279071
号に記載の他のオニウム塩( スルホニウム塩、ヨードニ
ウム塩、ホスホニウム塩、ジアゾニウム塩、アンモニウ
ム塩) も用いることができる。
Of these, preferred for use in the present invention are photoacid generators which generate an acid with light having a wavelength of 220 nm or less, and the mixture of the polymer with the above-mentioned polymer of the present invention can be sufficiently used in an organic solvent. Any photoacid generator may be used as long as it dissolves. Further, they may be used alone or as a mixture of two or more kinds, or may be used in combination with an appropriate sensitizer. Examples of usable photoacid generators include, for example, J.
Org. Chem. Vol. 43, N0.15, 3055 (1978). Triphenylsulfonium salt derivative and Japanese Patent Application No. 9-279071.
Other onium salts described in (1) (sulfonium salts, iodonium salts, phosphonium salts, diazonium salts, ammonium salts) can also be used.

【0041】オニウム塩の具体例としては、ジフェニル
ヨードニウムトリフレート、ジフェニルヨードニウムピ
レンスルホネート、ジフェニルヨードニウム、ドデシル
ベンゼンスルホネート、トリフェニルスルホニウムトリ
フレート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロア
ンチモネート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロ
アンチモネート、トリフェニルスルホニウムナフタレン
スルホネート、トリフェニルスルホニウムカンファース
ルホニウム、(4−メトキシフェニル) フェニルヨード
ニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(t−ブ
チルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホ
ネート等を挙げることができる。
Specific examples of the onium salts include diphenyliodonium triflate, diphenyliodonium pyrene sulfonate, diphenyliodonium, dodecylbenzenesulfonate, triphenylsulfonium triflate, triphenylsulfonium hexafluoroantimonate, diphenyliodonium hexafluoroantimonate, and triphenyliodonium hexafluoroantimonate. Examples include phenylsulfonium naphthalene sulfonate, triphenylsulfonium camphorsulfonium, (4-methoxyphenyl) phenyliodonium trifluoromethanesulfonate, and bis (t-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate.

【0042】また、特開平3-103854号、特開平3-103856
号、特開平4-1210960 号に記載のジアゾジスルホン類や
ジアゾケトスルホン類、特開昭64-18143号、特開平2-24
5756号に記載のあるイミノスルホネート類、特開平2-71
270 号に記載のジスルホン類も好適に用いることができ
る。更に、USP3849137号、特開昭63-26653号、特開昭62
-69263号、特開昭63-146038 号、特開昭63-163452 号、
特開昭62-153853 号、特開昭63-146029 号等に記載の光
により酸を発生する基をポリマーの主鎖もしくは側鎖に
導入した化合物も同様に用いることができる。
Further, JP-A-3-103854, JP-A-3-103856
Diazodisulfones and diazoketosulfones described in JP-A-4-210960, JP-A-64-18143, JP-A-2-24
Iminosulfonates described in 5756, JP-A-2-71
Disulfones described in No. 270 can also be suitably used. Further, USP 3849137, JP-A-63-26653, JP-A-62
-69263, JP-A-63-146038, JP-A-63-163452,
The compounds described in JP-A-62-153853 and JP-A-63-146029, in which a group capable of generating an acid by light is introduced into the main chain or side chain of the polymer, can also be used.

【0043】また、更に、特開平7-25846 号、特開平7-
28237 号、特開平7-92675 号および特開平8-27120 号に
記載の2−オキソシクロヘキシル基を有する脂肪族アル
キルスルホニウム塩類、及びN−ヒドロキシスクシンイ
ミドスルホネート類、さらには、J.Photopolym.Sci.,Te
ch.,Vol.7,No.3,423(1994)に記載のスルホニウム塩など
も好適に用いることができ、これらの光酸発生剤を1種
で、または2種以上の組み合わせで好適に用いることが
できる。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. Hei 7-25846 and Hei 7-846
No. 28237, aliphatic alkylsulfonium salts having a 2-oxocyclohexyl group described in JP-A-7-92675 and JP-A-8-27120, and N-hydroxysuccinimide sulfonates, and further, J. Photopolym.Sci., Te
ch., Vol. 7, No. 3, 423 (1994), etc. can also be suitably used, and these photoacid generators can be suitably used alone or in combination of two or more. it can.

【0044】上記で種々挙げた、活性光線または放射線
の照射により分解して酸を発生する化合物の添加量は、
感光性組成物の全重量( 塗布溶媒を除く) を基準とし
て、通常0.001〜40重量%の範囲であり、好まし
くは0.01〜20重量%、更に好ましくは0.1〜5
重量%の範囲である。光酸発生剤の添加量が0.001
重量%より少ない場合には、感度が低くなり、反対に、
添加量が40重量%を超える場合には、レジストの光吸
収が高くなり過ぎ、プロファイルの劣化やプロセス(特
にベーク) マージンが狭くなるので、好ましくない。
The amount of the compound which decomposes upon irradiation with actinic rays or radiation to generate an acid, which is variously mentioned above, is as follows:
It is usually in the range of 0.001 to 40% by weight, preferably 0.01 to 20% by weight, more preferably 0.1 to 5% by weight, based on the total weight of the photosensitive composition (excluding the coating solvent).
% By weight. 0.001 of photoacid generator added
If the amount is less than% by weight, the sensitivity decreases, and conversely,
If the addition amount exceeds 40% by weight, the light absorption of the resist becomes too high, and the profile is deteriorated and the process (especially baking) margin is unfavorably reduced.

【0045】本発明のポジ型感光性組成物には、酸の作
用により分解しうる基を有し、アルカリ溶解性が酸の作
用により増大する、分子量1000以下の低分子酸分解
性溶解抑止化合物を含有させることが好ましい。未露光
部と露光部でのアルカリに対する溶解速度比を高め、高
い解像力を得るためには、上記酸の作用によりアルカリ
溶解性が増大する化合物の添加は有効である。本発明で
使用される低分子の酸分解性溶解抑止化合物としては、
220nm以下の波長の光に対しての透過性や耐ドライ
エッチング性、耐熱性を低下させないものが好ましい。
これらの化合物としては、例えば、Proc.SPIE,2724,355
(1996)や特開平8-15865 号、US5310619 号、US5372912
号に記載されているような酸分解性基を含有するコール
酸誘導体、デヒドロコール酸誘導体、デオキシコール酸
誘導体、リトコール酸誘導体、ウルソコール酸誘導体
や、酸分解性基で保護されたアビエチン酸誘導体のよう
な脂環族化合物のようなものも、また好ましく用いるこ
とができる。また、特開平6-51519 号記載の低分子の酸
分解性溶解阻止化合物も220nmの透過性を悪化させ
ないレベルの添加範囲で用いることもできるし、1,2
−ナフトキノンジアジト化合物も使用することができ
る。
The positive photosensitive composition of the present invention has a low molecular weight acid-decomposable dissolution inhibiting compound having a molecular weight of 1,000 or less, which has a group decomposable by the action of an acid and whose alkali solubility is increased by the action of an acid. Is preferably contained. In order to increase the dissolution rate ratio with respect to the alkali in the unexposed area and the exposed area and to obtain a high resolution, it is effective to add a compound which increases the alkali solubility by the action of the acid. The low-molecular acid-decomposable dissolution inhibiting compound used in the present invention includes:
Those that do not decrease the transmittance for light having a wavelength of 220 nm or less, dry etching resistance, and heat resistance are preferable.
These compounds include, for example, Proc. SPIE, 2724, 355
(1996) and JP-A-8-15865, US5310619, US5372912
Of cholic acid derivatives containing acid-decomposable groups, dehydrocholic acid derivatives, deoxycholic acid derivatives, lithocholic acid derivatives, ursocholic acid derivatives, and abietic acid derivatives protected with acid-decomposable groups as described in Such alicyclic compounds can also be preferably used. Further, low-molecular acid-decomposable dissolution inhibiting compounds described in JP-A-6-51519 can also be used in an addition range of a level that does not deteriorate the transmittance at 220 nm.
-Naphthoquinone diazide compounds can also be used.

【0046】本発明の感光性組成物において、酸分解性
溶解阻止化合物を使用する場合、その添加量は感光性組
成物の全重量( 塗布溶媒を除く) を基準として、通常1
〜50重量%の範囲で用いられ、好ましくは3〜40重
量%、更に好ましくは5〜30重量%の範囲で使用され
る。
When an acid-decomposable dissolution-inhibiting compound is used in the photosensitive composition of the present invention, the amount thereof is usually 1% based on the total weight of the photosensitive composition (excluding the coating solvent).
It is used in the range of -50% by weight, preferably in the range of 3-40% by weight, more preferably in the range of 5-30% by weight.

【0047】本発明のポジ型感光性組成物には、必要に
応じて、有機塩基性化合物、現像液に対する溶解性を促
進させる化合物等を含有させることもできる。本発明で
用いることのできる好ましい有機塩基性化合物として
は、フェノールよりも塩基性が強い化合物が挙げられ、
中でも含窒素塩基性化合物がより好ましい。有機塩基性
化合物は、おもに酸補足剤やレジストの経時安定性、密
着性質の向上という目的で添加される。例えば、特開昭
63-149640 号、特開平5-249662号、特開平6-242605号、
特開平6-242606号、特開平6-266100号、特開平7-120929
号、特開平9-274312号、特表平7-508840号には、これら
の有機塩基性化合物が挙げられ、気化または昇華しない
ものが好適に用いられる。
The positive photosensitive composition of the present invention may contain, if necessary, an organic basic compound, a compound for promoting the solubility in a developing solution, and the like. Preferred organic basic compounds that can be used in the present invention include compounds that are more basic than phenol,
Among them, a nitrogen-containing basic compound is more preferable. The organic basic compound is mainly added for the purpose of improving the stability over time and the adhesion properties of the acid scavenger and the resist. For example,
63-149640, JP-A-5-249662, JP-A-6-242605,
JP-A-6-242606, JP-A-6-266100, JP-A-7-120929
JP-A-9-274312 and JP-A-7-508840 include these organic basic compounds, and those which do not vaporize or sublime are suitably used.

【0048】これら有機塩基性化合物の中で、1,5−
ジアザビシクロ[4,3,0]−5−ノネン、1,8−
ジアザビシクロ[5,4,0]−7−ウンデセン、1,
4−ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン、4−ジメ
チルアミノピリジン、1−ナフチルアミン、N−メチル
ホルムアミド、ピペリジン、ヘキサメチレンテトラミ
ン、イミダゾール類が特に好適に用いられる。また、特
開平6-242606号、特開平6-242605号、特開平8-110635号
等に記載の塩基性のアンモニウム塩やスルホニウム塩、
またはベタインなどの内部塩も用いることができる。
Among these organic basic compounds, 1,5-
Diazabicyclo [4,3,0] -5-nonene, 1,8-
Diazabicyclo [5,4,0] -7-undecene, 1,
4-diazabicyclo [2,2,2] octane, 4-dimethylaminopyridine, 1-naphthylamine, N-methylformamide, piperidine, hexamethylenetetramine, imidazoles are particularly preferably used. Also, JP-A-6-242606, JP-A-6-242605, basic ammonium salts and sulfonium salts described in JP-A-8-110635, etc.
Alternatively, an internal salt such as betaine can be used.

【0049】これらのなかで、ピリジニウムp−トルエ
ンスルホナート、2,4,6−トリメチルピリジニウム
p−トルエンスルホナート、テトラメチルアンモニウム
p−トルエンスルホナート、テトラブチルアンモニウム
ラクテート等が特に好適に用いられる。これらの含窒素
塩基性化合物は、単独であるいは2種以上の組み合わせ
で用いられる。含窒素塩基性化合物の使用量は、感光性
組成物(溶媒を除く)100重量部に対し、通常、0.
001〜10重量部、好ましくは0.01〜5重量部で
ある。0.001重量部未満では上記含窒素塩基性化合
物の添加効果が得られない。一方、10重量部を越える
と感度の低下や非露光部の現像性が著しく悪化する傾向
がある。
Of these, pyridinium p-toluenesulfonate, 2,4,6-trimethylpyridinium p-toluenesulfonate, tetramethylammonium p-toluenesulfonate, tetrabutylammonium lactate and the like are particularly preferably used. These nitrogen-containing basic compounds are used alone or in combination of two or more. The amount of the nitrogen-containing basic compound used is usually 0.1 to 100 parts by weight of the photosensitive composition (excluding the solvent).
001 to 10 parts by weight, preferably 0.01 to 5 parts by weight. If the amount is less than 0.001 part by weight, the effect of adding the nitrogen-containing basic compound cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 10 parts by weight, the sensitivity tends to decrease and the developability of the unexposed part tends to be remarkably deteriorated.

【0050】本発明で使用できる現像液に対する溶解促
進性化合物の例としては、例えば特開平3-206458号記載
のフェノール性水酸基を2個以上含有する化合物、1−
ナフトールなどのナフトール類、または、特開平3-1793
55号、特開平5-181279号、特開平9-6001号、特開平9-27
4318号、US5374500 号、DE4214363 号記載のカルボキシ
ル基を1個以上有する化合物、カルボン酸無水物、特願
平9-279071号記載のスルホンアミド化合物やスルホニル
イミド化合物などの分子量1000以下の低分子化合物
等を挙げることができる。これらの内、220nmの波
長の光に対しての透過性を悪化させない溶解促進性化合
物が好ましく、例えばステロイド類、ノルステロイド
類、テルペノイド類が好ましく、特にアダマンタンカル
ボン酸、コール酸、ノルコラン酸、アビエチン酸、アガ
テンジカルボン酸が好ましい。
Examples of the compound capable of accelerating dissolution in a developer which can be used in the present invention include compounds having two or more phenolic hydroxyl groups described in JP-A-3-206458,
Naphthols such as naphthol, or JP-A-3-1793
No. 55, JP-A-5-181279, JP-A-9-6001, JP-A-9-27
No. 4,318, US Pat. No. 5,374,500, compounds having one or more carboxyl groups described in DE4214363, carboxylic anhydrides, low molecular weight compounds having a molecular weight of 1,000 or less such as sulfonamide compounds and sulfonylimide compounds described in Japanese Patent Application No. 9-279071. Can be mentioned. Among these, dissolution-promoting compounds that do not deteriorate the permeability to light having a wavelength of 220 nm are preferable, and for example, steroids, norsteroids, and terpenoids are preferable, and especially adamantanecarboxylic acid, cholic acid, norcholanic acid, and abietin Acids and agatenedicarboxylic acids are preferred.

【0051】本発明のポジ型感光性組成物には、必要に
応じてさらにハレーション防止剤、可塑剤、界面活性
剤、光増感剤、接着助剤、架橋剤、光塩基発生剤等を含
有することができる。好適なハレーション防止剤として
は、照射する放射線を効率よく吸収する化合物が好まし
く、フルオレン、9-フルオレノン、ベンゾフェノンのよ
うな置換ベンゼン類、アントラセン、アントラセン-9-
メタノール、アントラセン-9- カルボキシエチル、フェ
ナントレン、ペリレン、アジレンのような多環式芳香族
化合物などが挙げられ、これらの内、多環式芳香族化合
物が特に好ましい。
The positive photosensitive composition of the present invention may further contain, if necessary, an antihalation agent, a plasticizer, a surfactant, a photosensitizer, an adhesion aid, a crosslinking agent, a photobase generator and the like. can do. As a suitable antihalation agent, a compound that efficiently absorbs irradiation radiation is preferable, and fluorene, 9-fluorenone, substituted benzenes such as benzophenone, anthracene, and anthracene-9-
Examples thereof include polycyclic aromatic compounds such as methanol, anthracene-9-carboxyethyl, phenanthrene, perylene, and azylene. Of these, polycyclic aromatic compounds are particularly preferable.

【0052】これらのハレーション防止剤は、基板から
の反射光を低減し、レジスト膜内の多重反射の影響を少
なくさせることで、定在波改良の効果を発現する。露光
による酸発生率を向上させる為、下記に挙げるような光
増感剤を添加することができる。好適な光増感剤として
は、具体的にはベンゾフェノン、p-p'テトラメチルジア
ミノベンゾフェノン、2-クロロチオキサントン、アント
ロン、9-エトキシアントラセン、ピレン、フェノチアジ
ン、ベンジル、ベンゾフラビン、アセトフェノン、フェ
ナントレン、ベンゾキノン、アントラキノン、1,2-ナフ
トキノン等であるがこれらに限定されるものではない。
これらの光増感剤は前記ハレーション防止剤としても使
用可能である。
These antihalation agents exhibit the effect of improving the standing wave by reducing the reflected light from the substrate and reducing the influence of multiple reflection in the resist film. In order to improve the acid generation rate by exposure, a photosensitizer as described below can be added. Suitable photosensitizers include, specifically, benzophenone, p-p'tetramethyldiaminobenzophenone, 2-chlorothioxanthone, anthrone, 9-ethoxyanthracene, pyrene, phenothiazine, benzyl, benzoflavin, acetophenone, phenanthrene, benzoquinone , Anthraquinone, 1,2-naphthoquinone and the like, but are not limited thereto.
These photosensitizers can also be used as the antihalation agent.

【0053】本発明の感光性組成物は、塗布性を改良し
たり、現像性を改良する目的で下記の界面活性剤を添加
することができる。このような界面活性剤の例として
は、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポ
リオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチ
レンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノ
ニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールジラウ
レート、ポリエチレングリコールジステアレート、ポリ
オキシエチレンソルビタンモノステアレート、ソルビタ
ンモノラウレート等のノニオン系界面活性剤、エフトッ
プEF301,EF303(新秋田化成(株) 製) 、フロラードFC43
0,431(住友スリーエム(株) 製) 、メガファックF171,F
173,F176,F177P(大日本インキ(株) 製) 、サーフロン
S-382,SC101,102,103,104,105,106 (旭硝子(株) 製)
等のフッソ系界面活性剤、ポリシロキサンポリマーKP-3
41(信越化学工業(株) 製) 等を挙げることができる。
To the photosensitive composition of the present invention, the following surfactants can be added for the purpose of improving coatability and improving developability. Examples of such surfactants include, for example, polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene octyl phenyl ether, polyoxyethylene nonyl phenyl ether, polyethylene glycol dilaurate, polyethylene glycol distearate, and polyoxyethylene nonyl phenyl ether. Nonionic surfactants such as oxyethylene sorbitan monostearate and sorbitan monolaurate; F-Top EF301 and EF303 (manufactured by Shin-Akita Chemical Co., Ltd.); Florad FC43
0,431 (manufactured by Sumitomo 3M Limited), Mega Fuck F171, F
173, F176, F177P (Dai Nippon Ink Co., Ltd.), Surflon
S-382, SC101,102,103,104,105,106 (made by Asahi Glass Co., Ltd.)
And other fluorosurfactants, polysiloxane polymer KP-3
41 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.).

【0054】これらの界面活性剤の配合量は、本発明の
組成物中の固形分100重量部当たり、通常2重量部以
下、好ましくは1重量部以下の割合で添加される。これ
らの界面活性剤は単独で使用しても良いし、また、複数
の組み合わせで添加することもできる。本発明のポジ型
感光性組成物には必要に応じてさらに可塑剤、接着助
剤、架橋剤、光塩基発生剤、消泡剤等を含有させること
ができる。
The amount of these surfactants is usually 2 parts by weight or less, preferably 1 part by weight or less, per 100 parts by weight of the solids in the composition of the present invention. These surfactants may be used alone, or may be added in plural combinations. The positive photosensitive composition of the present invention may further contain a plasticizer, an adhesion aid, a crosslinking agent, a photobase generator, an antifoaming agent, and the like, if necessary.

【0055】本発明の感光性組成物は、上記各成分を溶
解することのできる溶剤(c)に溶解した後、通常は、
例えば孔径0.05μm〜0.2μm程度のフィルター
で濾過することによって溶液として調製される。ここで
使用される溶剤(c)としては、例えばエチレングリコ
ールモノエチルエーテルアセテート、シクロヘキサノ
ン、2−ヘプタノン、プロピレングリコールモノメチル
エーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルア
セテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルプ
ロピオネート、プロピレングリコールモノエチルエーテ
ルアセテート、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−
エトキシプロピオン酸エチル、β−メトキシイソ酪酸メ
チル、酪酸エチル、酪酸プロピル、メチルイソブチルケ
トン、酢酸エチル、酢酸イソアミル、乳酸エチル、トル
エン、キシレン、酢酸シクロヘキシル、ジアセトンアル
コール、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホル
ムアミド、γ−ブチロラクトン、N,N−ジチルアセト
アミドなどが挙げられる。
After dissolving the photosensitive composition of the present invention in a solvent (c) capable of dissolving each of the above components, usually,
For example, it is prepared as a solution by filtering with a filter having a pore size of about 0.05 μm to 0.2 μm. Examples of the solvent (c) used herein include ethylene glycol monoethyl ether acetate, cyclohexanone, 2-heptanone, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether propionate, and propylene glycol monoethyl ether. Acetate, methyl 3-methoxypropionate, 3-
Ethyl ethoxypropionate, methyl β-methoxyisobutyrate, ethyl butyrate, propyl butyrate, methyl isobutyl ketone, ethyl acetate, isoamyl acetate, ethyl lactate, toluene, xylene, cyclohexyl acetate, diacetone alcohol, N-methylpyrrolidone, N, N- Dimethylformamide, γ-butyrolactone, N, N-ditylacetamide and the like can be mentioned.

【0056】これらの溶剤は、単独もしくは混合して用
いられる。また、これらの溶剤の選択は、前記組成物に
対する溶解性、基板に対する塗布性、保存安定性等に影
響するため重要であり、溶媒に含まれる水分もまた、こ
れらの性能に影響し、可能な限り少ない方がより好まし
い。さらに、本発明の感光性組成物は、メタル等の金属
不純物やクロルイオンなどの不純物成分が混在すると、
半導体デバイスを製造するに際して動作不良、欠陥、収
率低下を生じて好ましくない。このため、これらの不純
物成分の混在濃度を100ppb以下に低減しておくこ
とが好ましい。
These solvents are used alone or as a mixture. In addition, the selection of these solvents is important because it affects solubility in the composition, coatability to a substrate, storage stability, and the like, and water contained in the solvent also affects these performances, and is possible. It is more preferable that the number is as small as possible. Further, the photosensitive composition of the present invention, when mixed with metal impurities such as metals and impurity components such as chlor ions,
When manufacturing a semiconductor device, an operation failure, a defect, and a decrease in yield occur, which is not preferable. For this reason, it is preferable to reduce the mixed concentration of these impurity components to 100 ppb or less.

【0057】上記した種々条件を充たして調製された感
光性組成物を基板上にスピナー、コーター等の適当な塗
布手段により塗布後、プリベーク(露光前加熱) し、所
定のマスクを通して220nm以下の波長の露光光で露
光し、PEB( 露光後ベーク) を行い現像することによ
り良好なレジストパターンを得ることができる。ここで
用いられる基板としては、半導体装置その他の製造装置
において通常用いられる基板であればよく、例えばシリ
コン基板、ガラス基板、非磁性セラミックス基板などが
挙げられる。
The photosensitive composition prepared by satisfying the above-mentioned various conditions is coated on a substrate by a suitable coating means such as a spinner, a coater or the like, prebaked (pre-exposure heating), and passed through a predetermined mask to a wavelength of 220 nm or less. A good resist pattern can be obtained by exposing with the above exposure light, performing PEB (post-exposure bake), and developing. The substrate used here may be a substrate usually used in a semiconductor device or other manufacturing apparatus, and examples thereof include a silicon substrate, a glass substrate, and a non-magnetic ceramic substrate.

【0058】また、これらの基板上にさらに必要に応じ
て追加の層、例えばシリコン酸化物層、配線用金属層、
層間絶縁膜、磁性膜、反射防止膜層などが存在してもよ
く、また、各種の配線、回路などが作り込まれていても
良い。さらにまた、これらの基板はレジスト膜の密着性
を高めるために、常法に従って疎水化処理されていても
良い。適当な疎水化処理剤としては、例えば1,1,
1,3,3,3−ヘキサメチルジシラザン(HMDS)
などが挙げられる。
Further, if necessary, additional layers such as a silicon oxide layer, a metal layer for wiring,
An interlayer insulating film, a magnetic film, an antireflection film layer and the like may be present, and various wirings and circuits may be formed. Furthermore, these substrates may be subjected to a hydrophobic treatment according to a conventional method in order to enhance the adhesion of the resist film. Suitable hydrophobizing agents include, for example, 1,1,
1,3,3,3-hexamethyldisilazane (HMDS)
And the like.

【0059】基板上に塗布されるレジスト膜厚は、約
0.1μm〜10μmの範囲が好ましく、ArF露光の
場合は、0.1μm〜1.5μm厚が推奨される。基板
上に塗布されたレジスト膜は、約60〜160℃の温度
で約30〜300秒間プリベークするのが好ましい。プ
リベークの温度が低く、時間が短かければレジスト膜中
の残留溶剤が相対的に多くなり、密着性が劣化するなど
の弊害を生じるので好ましくない。また、逆にプリベー
クの温度が高く、時間が長ければ、感光性組成物のバイ
ンダー、光酸発生剤などの構成成分が分解するなどの弊
害が生じるので同様に好ましくない。
The thickness of the resist applied on the substrate is preferably in the range of about 0.1 μm to 10 μm. In the case of ArF exposure, the thickness is preferably 0.1 μm to 1.5 μm. The resist film applied on the substrate is preferably pre-baked at a temperature of about 60 to 160 ° C. for about 30 to 300 seconds. If the pre-baking temperature is low and the time is short, the amount of residual solvent in the resist film becomes relatively large, and adverse effects such as deterioration of adhesion are caused, which is not preferable. On the other hand, if the prebaking temperature is high and the time is long, adverse effects such as decomposition of components such as the binder and the photoacid generator of the photosensitive composition occur, which is not preferable.

【0060】プリベーク後のレジスト膜を露光する装置
としては、市販の紫外線露光装置、X線露光装置、電子
ビーム露光装置、KrFエキシマ露光装置、ArFエキ
シマ露光装置、F2 エキシマ露光装置等が用いられ、特
に本発明ではArFエキシマレーザーを露光光源とする
装置が好ましい。露光後ベークは、酸を触媒とする保護
基の脱離を生じさせる目的や定在波を消失させる目的、
酸発生剤などを膜中に拡散させる目的等で行われる。こ
の露光後ベークは先のプリベークと同様にして行うこと
ができる。例えば、ベーキング温度は約60〜160
℃、好ましくは約90〜150℃である。
[0060] As apparatus for exposing a resist film after prebaking, a commercially available ultraviolet exposure apparatus, X-ray exposure apparatus, an electron beam exposure apparatus, KrF excimer exposure apparatus, ArF excimer exposure system, F 2 excimer exposure device and the like are used Particularly, in the present invention, an apparatus using an ArF excimer laser as an exposure light source is preferable. The post-exposure bake is for the purpose of causing the elimination of the protecting group catalyzed by an acid or the purpose of eliminating the standing wave,
This is performed for the purpose of diffusing an acid generator or the like into the film. This post-exposure bake can be performed in the same manner as the previous pre-bake. For example, the baking temperature is about 60 to 160
° C, preferably about 90-150 ° C.

【0061】本発明の感光性組成物の現像液としては、
水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、
ケイ酸ナトリウム、アンモニア水等の無機アルカリ類、
エチルアミン、n−プロピルアミン等の第1アミン類、
ジエチルアミン、ジ−n−ブチルアミン等の第2アミン
類、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン等の第3
アミン類、ジメチルエタノールアミン、トリエタノール
アミン等のアルコールアミン類、水酸化テトラメチルア
ンモニウム(TMAH)、水酸化テトラエチルアンモニ
ウム(TEAH)、トリメチルヒドロキシメチルアンモ
ニウムヒドロキシド、トリエチルヒドロキシメチルアン
モニウムヒドロキシド、トリメチルヒドロキシエチルア
ンモニウムヒドロキシド等の第4級アンモニウム塩、ピ
ロール、ピペリジン、1,8−ジアザビシクロ−[5,
4,0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ−
[4,3,0]−5−ノナン等の環状アミン類等のアル
カリ水溶液を使用することができる。
As the developer for the photosensitive composition of the present invention,
Sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate,
Inorganic alkalis such as sodium silicate and aqueous ammonia,
Primary amines such as ethylamine and n-propylamine;
Secondary amines such as diethylamine and di-n-butylamine; and tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine.
Amines, alcoholamines such as dimethylethanolamine and triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide (TMAH), tetraethylammonium hydroxide (TEAH), trimethylhydroxymethylammonium hydroxide, triethylhydroxymethylammonium hydroxide, trimethylhydroxyethyl Quaternary ammonium salts such as ammonium hydroxide, pyrrole, piperidine, 1,8-diazabicyclo- [5,
4,0] -7-undecene, 1,5-diazabicyclo-
An aqueous alkaline solution such as a cyclic amine such as [4,3,0] -5-nonane can be used.

【0062】更に、上記アルカリ性水溶液にアルコール
類やケトン類などの親水性の有機溶剤やノニオン系や陰
イオン性界面活性剤および陽イオン性界面活性剤や消泡
剤等を適当量添加しても使用することができる。これら
の添加剤は、レジストの性能を向上させる目的以外にも
基板との密着性を高めたり、現像液の使用量を低減させ
たり、現像時の気泡に起因する欠陥を低減する等の作用
を奏する。
Further, an appropriate amount of a hydrophilic organic solvent such as alcohols or ketones, a nonionic or anionic surfactant, a cationic surfactant or an antifoaming agent may be added to the alkaline aqueous solution. Can be used. These additives not only improve the performance of the resist but also enhance the adhesion to the substrate, reduce the amount of the developing solution used, and reduce defects caused by bubbles during development. Play.

【0063】[0063]

【実施例】以下、本発明を、合成例を含めた実施例によ
り更に詳細に説明するが、本発明はこれにより限定され
るものではない。 〔合成例1〕前記したモノマー(b−1)10gを、ト
ルエンに添加し、そこにIrgacure184を0.2g添加
し、水銀灯照射下で7時間撹拌し、重合を行った。得ら
れたポリマー溶液から、残存モノマーを再沈殿法により
分離し、ポリマー粉体を得た。真空乾燥して得られたポ
リマーの分子量は、重量平均分子量で7300であっ
た。 (ポリマーA−1)
The present invention will be described in more detail with reference to examples including synthesis examples, but the present invention is not limited thereto. [Synthesis Example 1] 10 g of the above monomer (b-1) was added to toluene, 0.2 g of Irgacure184 was added thereto, and the mixture was stirred under irradiation with a mercury lamp for 7 hours to carry out polymerization. Residual monomers were separated from the obtained polymer solution by a reprecipitation method to obtain a polymer powder. The molecular weight of the polymer obtained by vacuum drying was 7,300 in weight average molecular weight. (Polymer A-1)

【0064】[0064]

【化10】 Embedded image

【0065】〔合成例2〕前記したモノマー(b−2)
10gを用いて上記合成例1と同様に重合反応を行っ
た。再沈殿によりこれを精製した後、粉体ポリマーを得
た。真空乾燥して得られたポリマーの分子量は、重量平
均分子量で8700であった。 (ポリマーA−2)
[Synthesis Example 2] The above-mentioned monomer (b-2)
A polymerization reaction was carried out in the same manner as in Synthesis Example 1 using 10 g. After purification by reprecipitation, a powder polymer was obtained. The molecular weight of the polymer obtained by vacuum drying was 8,700 in weight average molecular weight. (Polymer A-2)

【0066】[0066]

【化11】 Embedded image

【0067】〔合成例3〕前記したモノマー(b−6)
10gを上記合成例1と同様に重合し再沈殿により精製
した後、粉体ポリマーを得た。真空乾燥して得られたポ
リマーの分子量は重量平均分子量で6200であった。
(ポリマーA−7)
[Synthesis Example 3] The above-mentioned monomer (b-6)
After polymerizing 10 g and purifying by reprecipitation in the same manner as in Synthesis Example 1, a powder polymer was obtained. The molecular weight of the polymer obtained by vacuum drying was 6,200 in weight average molecular weight.
(Polymer A-7)

【0068】[0068]

【化12】 Embedded image

【0069】〔合成例4〕前記したモノマー(b−1
0)10gを上記合成例1と同様に重合し再沈殿により
精製した後、粉体ポリマーを得た。真空乾燥して得られ
たポリマーの分子量は重量平均分子量で7900であっ
た。(ポリマーA−13)
[Synthesis Example 4] The above monomer (b-1)
0) After polymerizing 10 g and purifying by reprecipitation in the same manner as in Synthesis Example 1, a powder polymer was obtained. The molecular weight of the polymer obtained by vacuum drying was 7,900 as a weight average molecular weight. (Polymer A-13)

【0070】[0070]

【化13】 Embedded image

【0071】〔合成例5〕 酸分解性低分子化合物aの合成 コール酸12.27g(0.03モル)とチオニルクロ
ライド12mlの混合物を1時間還流処理した。過剰の
チオニルクロリドを除去し、得られた固体をテトラヒド
ロフラン15mlに溶かし、カリウム−t−ブシトキシ
ド4g(0.035モル)を徐々に加え、反応混合物を
6時間還流し、冷却し、次いで水中に注入した。得られ
た固体物を濾過して集め、水で洗い減圧下で乾燥した。
この精製物をn−ヘキサンで再結晶し、74%の収率で
コール酸−t−ブチル(下記式) を得た。
[Synthesis Example 5] Synthesis of acid-decomposable low molecular weight compound a A mixture of 12.27 g (0.03 mol) of cholic acid and 12 ml of thionyl chloride was refluxed for 1 hour. Excess thionyl chloride is removed, the solid obtained is dissolved in 15 ml of tetrahydrofuran, 4 g (0.035 mol) of potassium tert-butoxide are slowly added, the reaction mixture is refluxed for 6 hours, cooled and then poured into water. did. The resulting solid was collected by filtration, washed with water and dried under reduced pressure.
The purified product was recrystallized from n-hexane to obtain tert-butyl cholate (the following formula) in a yield of 74%.

【0072】[0072]

【化14】 Embedded image

【0073】〔合成例6〕 重合体Cの合成( 比較例) 特開平9−244247号に開示の第4例に記載するノ
ルボルネン誘導体の開環重合体を水素化した重合体をE
PO789278号記載の方法によって合成した。
Synthesis Example 6 Synthesis of Polymer C (Comparative Example) A polymer obtained by hydrogenating a ring-opened polymer of a norbornene derivative described in the fourth example disclosed in JP-A-9-244247 was converted to E.
It was synthesized according to the method described in PO789278.

【0074】〔画像評価〕下記表1に示す処方の実施例
1〜7の本発明の感光性組成物を0.1μmのテフロン
フィルターにより濾過した。この濾液を、スビンコータ
ーを用いてヘキサメチルジシラザン処理したシリコン基
板上に均一に塗布し、これを120℃で90秒間ホット
プレート上で加熱乾燥して、0.57μmのレジスト膜
を形成させた。なお組成物中に含有させた光酸発生剤の
構造式を以下に示す。
[Image Evaluation] The photosensitive compositions of the present invention of Examples 1 to 7 having the formulations shown in Table 1 below were filtered through a 0.1 μm Teflon filter. The filtrate was uniformly coated on a hexamethyldisilazane-treated silicon substrate using a spinner coater, and this was heated and dried on a hot plate at 120 ° C. for 90 seconds to form a 0.57 μm resist film. . The structural formula of the photoacid generator contained in the composition is shown below.

【0075】[0075]

【表1】 溶剤S−1:プロピレングリコールモノメチルエーテル
アセテート
[Table 1] Solvent S-1: propylene glycol monomethyl ether acetate

【0076】[0076]

【化15】 Embedded image

【0077】このレジスト膜に対し、マスクを通してA
rFエキシマレーザー光で露光し、露光後すぐに、これ
を110℃で90秒間ホットプレート上で加熱し、次い
で2.38%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド
水溶液により23℃で60秒間現像した後、純水にて3
0秒間リンスを行い乾燥した。上記の処理で得られたパ
ターンを走査型電子顕微鏡にて観察し、感度、プロファ
イル、限界解像力、基板との密着性を調べた。その結果
を表2に示す。感度は0.30μmのマスクパターンを
再現する露光量で表した。限界解像力は0.30μmの
マスクパターンを再現する露光量での限界解像力をもっ
て定義した。密着性は、0.20μmのドットパターン
30個の密着性につき調べ、パターンの剥がれの数を調
べた。
The resist film is passed through a mask and
It was exposed to rF excimer laser light, and immediately after exposure, it was heated on a hot plate at 110 ° C. for 90 seconds, and then developed with a 2.38% aqueous tetramethylammonium hydroxide solution at 23 ° C. for 60 seconds. 3 with water
Rinsed for 0 seconds and dried. The pattern obtained by the above processing was observed with a scanning electron microscope, and the sensitivity, profile, critical resolution, and adhesion to the substrate were examined. Table 2 shows the results. The sensitivity was represented by an exposure amount for reproducing a 0.30 μm mask pattern. The critical resolution was defined as the critical resolution at an exposure amount that reproduced a 0.30 μm mask pattern. The adhesion was examined for the adhesion of 30 dot patterns of 0.20 μm, and the number of peeling patterns was examined.

【0078】[0078]

【表2】 [Table 2]

【0079】表2の結果から明らかなように、本発明の
重合体を用いたレジスト組成物は、感度、解像力に優
れ、いずれも矩形なプロファイルが形成されていた。ま
たパターンの剥がれが一つも見られず密着性も問題無か
った。
As is clear from the results shown in Table 2, the resist composition using the polymer of the present invention was excellent in sensitivity and resolution, and all had a rectangular profile. In addition, no peeling of the pattern was observed, and there was no problem in adhesion.

【0080】[0080]

【発明の効果】本発明は、深紫外線、特にArFエキシ
マレーザー光に対して高い感度と解像力を有し、レジス
トプロファイルが優れるとともに、基板からの剥離が起
こらないレジストパターンを形成し得、標準現像液適性
を備えたポジ型感光性組成物を提供することができる。
このため、半導体素子製造に必要な微細パターンの形成
に有効に用いることが可能であり、この種の技術に貢献
するところ極めて大である。
According to the present invention, a resist pattern having high sensitivity and resolution to deep ultraviolet rays, particularly ArF excimer laser light, excellent resist profile, and capable of forming a resist pattern which does not peel off from a substrate can be formed. A positive photosensitive composition having liquid suitability can be provided.
Therefore, it can be effectively used for forming a fine pattern required for manufacturing a semiconductor element, and the contribution to this kind of technology is extremely large.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 健一郎 静岡県榛原郡吉田町川尻4000番地 富士写 真フイルム株式会社内 Fターム(参考) 2H025 AA09 AA14 AB15 AB16 AB17 AC04 AC05 AC06 AC08 AD03 BE00 BG00 CC03 CC20  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Kenichiro Sato 4,000 Kawajiri, Yoshida-cho, Haibara-gun, Shizuoka Prefecture F-term in Fujisha Shin Film Co., Ltd. (Reference) 2H025 AA09 AA14 AB15 AB16 AB17 AC04 AC05 AC06 AC08 AD03 BE00 BG00 CC03 CC20

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (a)下記一般式(I)又は/及び(I
I)で表される構造単位を有し、且つ酸の作用により分
解する重合体、(b)活性光線又は放射線の照射により
酸を発生する化合物、及び(c)溶剤を含有することを
特徴とするポジ型感光性組成物。 一般式(I) 【化1】 一般式(II) 【化2】 (式(I)及び(II)中、R1 、R2 は、各々独立に、
水素原子、水酸基、ハロゲン原子、置換基を有していて
もよいアルキル基、置換基を有していてもよいアルコキ
シ基、アルカリ可溶性基又は酸の作用により分解する基
を示す。)
(1) The following general formula (I) and / or (I)
A polymer having the structural unit represented by I) and decomposing by the action of an acid, (b) a compound capable of generating an acid upon irradiation with actinic rays or radiation, and (c) a solvent. Positive photosensitive composition. General formula (I) General formula (II) (In the formulas (I) and (II), R 1 and R 2 each independently represent
It represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, a halogen atom, an alkyl group which may have a substituent, an alkoxy group which may have a substituent, an alkali-soluble group or a group which is decomposed by the action of an acid. )
【請求項2】酸の作用により分解しうる基を有し、アル
カリ溶解性が酸の作用により増大する、分子量1000
以下の低分子酸分解性溶解抑止化合物を含むことを特徴
とする請求項1に記載のポジ型感光性組成物。
2. A compound having a group decomposable by the action of an acid and having an alkali solubility increased by the action of an acid, having a molecular weight of 1,000.
The positive photosensitive composition according to claim 1, comprising the following low-molecular acid-decomposable dissolution inhibiting compound.
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