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JP2001005190A - Pattern forming material and pattern forming method using the same - Google Patents

Pattern forming material and pattern forming method using the same

Info

Publication number
JP2001005190A
JP2001005190A JP11175060A JP17506099A JP2001005190A JP 2001005190 A JP2001005190 A JP 2001005190A JP 11175060 A JP11175060 A JP 11175060A JP 17506099 A JP17506099 A JP 17506099A JP 2001005190 A JP2001005190 A JP 2001005190A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
embedded image
image embedded
pattern
forming material
pattern forming
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
JP11175060A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Sonoko Utaka
園子 右高
Masaichi Uchino
正市 内野
Jiro Yamamoto
治朗 山本
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.)
Hitachi Ltd
Resonac Corp
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
Hitachi 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 Hitachi Chemical Co Ltd, Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Chemical Co Ltd
Priority to JP11175060A priority Critical patent/JP2001005190A/en
Publication of JP2001005190A publication Critical patent/JP2001005190A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】ネガ型パターン形成材料の露光裕度を向上し、
これによって微細加工の高精度化を図り、高解像性のパ
ターンを現出させる。 【解決手段】放射線の照射によって形成したパターン潜
像形成部のアルカリ水溶液に対する溶解性を変化させ、
現像処理を行うことによって未照射部の塗布膜を全て溶
解させた時に、放射線照射部の残膜率が塗布膜厚の70
%以上であり、かつこの残膜を50%メタノール水溶液
に浸漬したときの残膜率が50%以上であるパターン形
成材料。
[PROBLEMS] To improve the exposure latitude of a negative pattern forming material,
As a result, the precision of the fine processing is improved, and a high-resolution pattern appears. A pattern latent image forming portion formed by irradiation with radiation is changed in solubility in an alkaline aqueous solution,
When all of the coating film in the non-irradiated portion is dissolved by performing the developing treatment, the residual film ratio of the radiation-irradiated portion becomes 70% of the coating film thickness.
% Or more, and the residual film ratio when the residual film is immersed in a 50% methanol aqueous solution is 50% or more.

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、半導体装置等の微
細加工に用いられるパターン形成材料およびパターン形
成方法に係わり、特に電子線、紫外線等放射線のパター
ン状照射によりパターン潜像形成部に酸を生成せしめ、
この酸を触媒とする反応によって、上記照射部のアルカ
リ水溶液に対する溶解性を低下させ、アルカリ水溶液を
現像液とする工程によりパターンを現出させるネガ型パ
ターン形成材料に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pattern forming material and a pattern forming method used for microfabrication of a semiconductor device or the like. Generated
The present invention relates to a negative pattern forming material that reduces the solubility of the irradiated portion in an aqueous alkali solution by a reaction using an acid as a catalyst and makes a pattern appear in a step of using the aqueous alkali solution as a developer.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子線、紫外線等放射線のパターン照射
によりパターン潜像形成部に酸を生成せしめ、この酸を
触媒とする反応によって、上記照射部の現像液に対する
溶解性を変化させ、現像工程によりネガ型パターンを現
出させるパターン形成材料、およびそれを用いたパター
ン形成方法に関しては、USP4800152号、特開
昭62−164045、特開平2−217855等に記
載のものが知られている。これら従来技術には、放射線
の照射で酸を生成する酸前駆体と、酸触媒下で架橋しア
ルカリ水溶液に対する溶解性を減少させ、これによって
パターンを形成する機構を有するネガ型パターン形成材
料が記載されている。
2. Description of the Related Art An acid is generated in a pattern latent image forming portion by irradiation of a pattern such as an electron beam or an ultraviolet ray, and the solubility of the irradiated portion in a developing solution is changed by a reaction using the acid as a catalyst. With respect to a pattern forming material which causes a negative pattern to appear, and a pattern forming method using the same, those described in US Pat. No. 4,800,152, JP-A-62-164045, JP-A-2-217855 and the like are known. These prior arts describe an acid precursor that generates an acid upon irradiation with radiation, and a negative-type pattern forming material having a mechanism of forming a pattern by crosslinking under an acid catalyst to reduce solubility in an aqueous alkali solution. Have been.

【0003】上記従来例記載のような酸触媒による架橋
反応を利用したネガ型パターン形成材料(以下架橋系パ
ターン形成材料という)のアルカリ水溶液に対する溶解
性は、架橋反応による分子量の増大によって変化する。
しかし、これら架橋系パターン形成材料は、パターン形
成に要する放射線の照射量が多い、放射線照射後加熱処
理温度の変化に対する感度変化が大きい、保存安定性が
低い、などの問題があった。
The solubility of a negative pattern forming material (hereinafter referred to as a cross-linking pattern forming material) utilizing an acid-catalyzed cross-linking reaction as described in the prior art described above in an aqueous alkali solution changes due to an increase in molecular weight due to the cross-linking reaction.
However, these cross-linking pattern forming materials have problems such as a large irradiation dose of radiation required for pattern formation, a large change in sensitivity to a change in heat treatment temperature after irradiation, and low storage stability.

【0004】アルカリ水溶液に対する溶解性の変化が架
橋反応でなく二、三級アルコールの極性変換反応に基づ
くネガ型パターン形成材料(以下極性変換系パターン形
成材料という)として、特開平2−290917、特開
平4−165359、特開平7−104473に記載の
ものが知られている。これら極性変換系パターン形成材
料は、架橋系パターン形成材料に比べ、高感度、高解像
性であり、寸法精度、安定性に優れるという特徴を持
つ。しかし、上記極性変換系パターン形成材料を用いた
パターンの形成において、アルカリによる現像時間が長
くなるに従ってパターン形状が劣化していき、解像性が
低下するという問題が明らかになった。このような現像
時間依存性は、照射プロファイルの劣化した放射線を用
いてパターンを形成する際に、顕著な露光裕度の低下を
招く。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 290917/1990 discloses a negative pattern forming material (hereinafter referred to as a polarity conversion pattern forming material) whose solubility in an aqueous alkali solution is based not on a crosslinking reaction but on a polarity conversion reaction of a secondary or tertiary alcohol. JP-A-4-165359 and JP-A-7-104473 are known. These polarity conversion pattern forming materials are characterized by high sensitivity, high resolution, and excellent dimensional accuracy and stability, as compared with crosslinked pattern forming materials. However, in the formation of a pattern using the polarity conversion pattern forming material, the problem that the pattern shape deteriorates as the development time with alkali becomes longer, and the resolution deteriorates, became apparent. Such dependence on the development time causes a significant decrease in exposure latitude when forming a pattern using radiation having a deteriorated irradiation profile.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、現像
時間依存性を無くし、露光裕度を向上させた高精度ネガ
型パターン形成材料ならびにそれを用いた高解像性パタ
ーン形成方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a high-precision negative-type pattern forming material which has no development time dependency and has an improved exposure latitude, and a high-resolution pattern forming method using the same. Is to do.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的は、アルカリ可
溶性高分子、放射線の照射により酸を発生する酸前駆
体、芳香環に直接結合した炭素上に水酸基を有する少な
くとも1種類の一級アルコールと、芳香環に直接結合し
た炭素上に水酸基を有する少なくとも1種類の三級アル
コールを含むパターン形成材料であって、上記パターン
形成材料からなる塗膜を形成し、電子線、紫外線等放射
線を用いて上記塗膜に所定のパターン潜像を形成せし
め、上記パターン潜像形成部のアルカリ水溶液に対する
溶解性を変化させる反応を促進した後、アルカリ水溶液
による現像処理を行うことによって未照射部の塗布膜を
全て溶解させた時に、放射線照射部の残膜率が塗布膜厚
の70%以上であり、かつこの残膜を50%メタノール
水溶液に浸漬したときの残膜率が50%以上であること
を特徴とするパターン形成材料ならびにこれを用いたパ
ターン形成方法によって達成される。
An object of the present invention is to provide an alkali-soluble polymer, an acid precursor that generates an acid upon irradiation with radiation, at least one primary alcohol having a hydroxyl group on carbon directly bonded to an aromatic ring, A pattern forming material comprising at least one tertiary alcohol having a hydroxyl group on carbon directly bonded to an aromatic ring, forming a coating film made of the above pattern forming material, and using an electron beam, ultraviolet or other radiation to form the coating film. After forming a predetermined pattern latent image on the coating film and promoting a reaction to change the solubility of the pattern latent image forming portion in an aqueous alkali solution, a developing process using an aqueous alkali solution is performed to remove all the coating film in the unirradiated portion. When dissolved, the residual film ratio of the radiation-irradiated portion is 70% or more of the applied film thickness, and when the residual film is immersed in a 50% aqueous methanol solution Residual film ratio can be achieved by the pattern forming method using the pattern forming material and which is characterized in that 50% or more.

【0007】本発明の芳香環に直接結合した炭素上に水
酸基を有する一級アルコールとして下記化学式1ないし
化学式13で表される群から選ばれた少なくとも一つの
化合物が好ましい。
The primary alcohol having a hydroxyl group on carbon directly bonded to the aromatic ring of the present invention is preferably at least one compound selected from the group represented by the following chemical formulas 1 to 13.

【0008】[0008]

【化29】 Embedded image

【0009】[0009]

【化30】 Embedded image

【0010】[0010]

【化31】 Embedded image

【0011】[0011]

【化32】 Embedded image

【0012】[0012]

【化33】 Embedded image

【0013】[0013]

【化34】 Embedded image

【0014】[0014]

【化35】 Embedded image

【0015】[0015]

【化36】 Embedded image

【0016】[0016]

【化37】 Embedded image

【0017】[0017]

【化38】 Embedded image

【0018】[0018]

【化39】 Embedded image

【0019】[0019]

【化40】 Embedded image

【0020】[0020]

【化41】 Embedded image

【0021】(ここでR1は炭素数1〜4の置換または
無置換アルキル基を表す。R2〜R6は水素、ハロゲ
ン、炭素数1〜4の置換または無置換アルキル基、炭素
数1〜4の置換または無置換アルコキシ基、ヒドロキシ
ル基、フェニル基、メトキシ基、シクロプロピル基の中
から選ばれる原子または原子団を表わす。R2〜R6は
同一であってもよく、異なっていてもよい。) 本発明に用いられる芳香環に直接結合した炭素上に水酸
基を有する一級アルコールとしては、例えばベンジルア
ルコール、m−キシレングリコール、p−キシレングリ
コール、1,3,5−ベンゼントリメタノール、2−ヒ
ドロキシ−5−メチル−1,3−ベンゼンジメタノー
ル、3,5,3’,5’−ヘキサヒドロキシメチル−
4,4’−ジヒドロキシジフェニル,ビス(3’,5’
−ジヒドロキシメチル−4’−ヒドロキシフェニル)メ
チレン、2,2−ビス(3’,5’−ジヒドロキシメチ
ル−4’−ヒドロキシフェニル)プロパン、1,4−ビ
ス(2−(3’,5’−ジヒドロキシメチル−4’−ヒ
ドロキシフェニル)プロパン)ベンゼン等が挙げられ
る。
(Wherein R 1 represents a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. R 2 to R 6 represent hydrogen, halogen, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, Represents an atom or an atomic group selected from a substituted or unsubstituted alkoxy group, a hydroxyl group, a phenyl group, a methoxy group, and a cyclopropyl group, wherein R2 to R6 may be the same or different. Examples of the primary alcohol having a hydroxyl group on carbon directly bonded to an aromatic ring used in the present invention include benzyl alcohol, m-xylene glycol, p-xylene glycol, 1,3,5-benzenetrimethanol, 2-hydroxy-5 -Methyl-1,3-benzenedimethanol, 3,5,3 ', 5'-hexahydroxymethyl-
4,4'-dihydroxydiphenyl, bis (3 ', 5'
-Dihydroxymethyl-4'-hydroxyphenyl) methylene, 2,2-bis (3 ', 5'-dihydroxymethyl-4'-hydroxyphenyl) propane, 1,4-bis (2- (3', 5'- Dihydroxymethyl-4'-hydroxyphenyl) propane) benzene and the like.

【0022】本発明の芳香環に直接結合した炭素上に水
酸基を有する三級アルコールとして下記化学式14ない
し化学式28で表される群から選ばれた少なくとも一つ
の化合物が好ましい。
The tertiary alcohol having a hydroxyl group on carbon directly bonded to the aromatic ring of the present invention is preferably at least one compound selected from the group represented by the following chemical formulas 14 to 28.

【0023】[0023]

【化42】 Embedded image

【0024】[0024]

【化43】 Embedded image

【0025】[0025]

【化44】 Embedded image

【0026】[0026]

【化45】 Embedded image

【0027】[0027]

【化46】 Embedded image

【0028】[0028]

【化47】 Embedded image

【0029】[0029]

【化48】 Embedded image

【0030】[0030]

【化49】 Embedded image

【0031】[0031]

【化50】 Embedded image

【0032】[0032]

【化51】 Embedded image

【0033】[0033]

【化52】 Embedded image

【0034】[0034]

【化53】 Embedded image

【0035】[0035]

【化54】 Embedded image

【0036】[0036]

【化55】 Embedded image

【0037】[0037]

【化56】 Embedded image

【0038】(ここでR1またはR2は炭素数1〜4の
置換または無置換アルキル基を示す。R3〜R6は水
素、ハロゲン、炭素数1〜4の置換または無置換アルキ
ル基、炭素数1〜4の置換または無置換アルコキシ基、
ヒドロキシル基、フェニル基、メトキシ基、シクロプロ
ピル基の中から選ばれる原子または原子団を表わす。R
3〜R6は同一であってもよく、異なっていてもよ
い。) 本発明に用いられる芳香環に直接結合した炭素上に水酸
基を有する三級アルコールとしては、例えば1,3−ビ
ス(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ベンゼン、1,3
−ビス(3−ヒドロキシ−3−ペンチル)ベンゼン、
1,3−ビス(2−ヒドロキシ−2−プロピル)−5−
メトキシベンゼン、5−クロロ−1,3−ビス(2−ヒ
ドロキシ−2−プロピル)ベンゼン、5−ブロモ−1,
3−ビス(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ベンゼン、
1,4−ビス(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ベンゼ
ン、1,4−ビス(3−ヒドロキシ−3−ペンチル)ベ
ンゼン、1,4−ビス(2−ヒドロキシ−2−プロピ
ル)−2,3,5,6−テトラメチルベンゼン、2−ク
ロロ−1,4−ビス(2−ヒドロキシ−2−プロピル)
ベンゼン、2−ブロモ−1,4−ビス(2−ヒドロキシ
−2−プロピル)ベンゼン、1,3,5−トリス(2−
ヒドロキシ−2−プロピル)ベンゼン、1,3,5−ト
リス(3−ヒドロキシ−3−ペンチル)ベンゼン、1,
5−ビス(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ナフタレ
ン、1,4−ビス(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ナ
フタレン、9,10−ビス(2−ヒドロキシ−2−プロ
ピル)アントラセン、等が挙げられる。
(Wherein R1 or R2 represents a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. R3 to R6 represent hydrogen, halogen, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and 1 to 4 carbon atoms. 4 substituted or unsubstituted alkoxy groups,
Represents an atom or atomic group selected from a hydroxyl group, a phenyl group, a methoxy group, and a cyclopropyl group. R
3-R6 may be the same or different. Examples of the tertiary alcohol having a hydroxyl group on carbon directly bonded to an aromatic ring used in the present invention include 1,3-bis (2-hydroxy-2-propyl) benzene and 1,3
-Bis (3-hydroxy-3-pentyl) benzene,
1,3-bis (2-hydroxy-2-propyl) -5
Methoxybenzene, 5-chloro-1,3-bis (2-hydroxy-2-propyl) benzene, 5-bromo-1,
3-bis (2-hydroxy-2-propyl) benzene,
1,4-bis (2-hydroxy-2-propyl) benzene, 1,4-bis (3-hydroxy-3-pentyl) benzene, 1,4-bis (2-hydroxy-2-propyl) -2,3 , 5,6-tetramethylbenzene, 2-chloro-1,4-bis (2-hydroxy-2-propyl)
Benzene, 2-bromo-1,4-bis (2-hydroxy-2-propyl) benzene, 1,3,5-tris (2-
(Hydroxy-2-propyl) benzene, 1,3,5-tris (3-hydroxy-3-pentyl) benzene,
5-bis (2-hydroxy-2-propyl) naphthalene, 1,4-bis (2-hydroxy-2-propyl) naphthalene, 9,10-bis (2-hydroxy-2-propyl) anthracene, and the like. .

【0039】本発明のパターン形成材料に用いる三級ア
ルコールの中でも、2−ヒドロキシイソプロピル基を同
一芳香環上に3つ以上有する三級アルコールが一級アル
コールとの組み合わせにおいてアルコール同士の反応が
最も少なく、本発明のパターン形成材料として、より好
ましい。
Among the tertiary alcohols used in the pattern forming material of the present invention, tertiary alcohols having three or more 2-hydroxyisopropyl groups on the same aromatic ring have the lowest reaction among alcohols in combination with primary alcohols. It is more preferable as the pattern forming material of the present invention.

【0040】本発明における望ましいアルカリ可溶性樹
脂としては、ノボラック樹脂、m,p−クレゾールノボ
ラック樹脂、ハロゲン化ノボラック樹脂、ポリヒドロキ
シスチレン、ポリヒドロキシスチレンのフェノール水酸
基の一部が保護された樹脂およびそれを含む混合樹脂、
ハロゲン化ポリヒドロキシスチレン、またはヒトロキシ
スチレン・スチレン共重合体、ポリメチルグルタルイミ
ド等の高分子化合物が挙げられる。この中でもポリヒド
ロキシスチレンは本発明のパターン形成材料に用いるア
ルカリ可溶性樹脂としてより好ましく、なかでも重量平
均分子量が1000〜5000の範囲のものが、より好
ましい。
Preferred alkali-soluble resins in the present invention include novolak resin, m, p-cresol novolak resin, halogenated novolak resin, polyhydroxystyrene, and a resin in which a part of the phenolic hydroxyl group of polyhydroxystyrene is protected. Including mixed resin,
Examples include high molecular compounds such as halogenated polyhydroxystyrene, humanoxystyrene / styrene copolymer, and polymethylglutarimide. Among them, polyhydroxystyrene is more preferable as the alkali-soluble resin used in the pattern forming material of the present invention, and particularly, those having a weight average molecular weight in the range of 1,000 to 5,000 are more preferable.

【0041】本発明で用いられる酸前駆体はトリアリー
ルスルホニウム塩や、ナフトイルメチルテトラメチレン
スルホニウム塩、ジアリールヨードニウム塩などのオニ
ウム塩を用いることができる。オニウム塩の対アニオン
はトリフルオロメタンスルホン酸、トリフルオロ酢酸、
メタンスルホン酸などのアルキルスルホン酸、トルエン
スルホン酸などのアリールスルホン酸、テトラフルオロ
ホウ素酸、ヘキサフルオロアンチモン酸、ヘキサフルオ
ロヒ素酸などのようなルイス酸が用いられる。またこれ
以外にも酸前駆体として特開平2−245756に記載
のアルキルおよびアリールスルホン酸エステルを用いる
こともできる。
As the acid precursor used in the present invention, an onium salt such as a triarylsulfonium salt, a naphthoylmethyltetramethylenesulfonium salt or a diaryliodonium salt can be used. The counter anion of the onium salt is trifluoromethanesulfonic acid, trifluoroacetic acid,
An alkylsulfonic acid such as methanesulfonic acid, an arylsulfonic acid such as toluenesulfonic acid, a Lewis acid such as tetrafluoroboronic acid, hexafluoroantimonic acid, and hexafluoroarsenic acid are used. In addition, alkyl and aryl sulfonic acid esters described in JP-A-2-245756 can also be used as the acid precursor.

【0042】また、本発明のパターン形成材料は、塩基
性化合物ならびに有機塩と組み合わせて用いることがで
きる。本発明に適用可能な塩基性化合物としては例えば
アニリン、ベンジルアミン、チラミン、2−アミノキノ
リン、3−アミノジフェニル、4−アミノフェノール、
5−アミノインダン、5−アミノインダゾール、シクロ
ヘキシルアミン、ジフェニルアミン、ジシクロヘキシル
アミン、2,2−ジピリジルアミン、トリ−n−メチル
アミン、トリフェニルアミン、ピリジン、2−ピコリ
ン、2,6−ルチジン、6−アミノ−2,4−ルチジ
ン、2,4−ジアミノピリジン、2−ベンジルピリジ
ン、3−ベンジルピリジン、4−ベンジルピリジン、4
−フェニルピリジン、2,6−ジ−p−トリルピリジ
ン、アメリン、ベンゾグアナミン、N(2),N(2)
−ジアリルメラミン、アミノメラミン、ヘキサ(メトキ
シメチル)メラミン、キノリン、2,2−ビキノリン、
4−アミノ−2−メチルキノリン、2,4−ジメチルキ
ノリン、4,4−ジフェニル−2,2−ジピリジル、
2,2−ビ−4−ピコリン、1,3−ジ(4−ピリジ
ル)プロパン、1,2−ジ(2−ピリジル)エチレンな
どが挙げられる。
The pattern forming material of the present invention can be used in combination with a basic compound and an organic salt. Examples of the basic compound applicable to the present invention include aniline, benzylamine, tyramine, 2-aminoquinoline, 3-aminodiphenyl, 4-aminophenol,
5-aminoindane, 5-aminoindazole, cyclohexylamine, diphenylamine, dicyclohexylamine, 2,2-dipyridylamine, tri-n-methylamine, triphenylamine, pyridine, 2-picoline, 2,6-lutidine, 6- Amino-2,4-lutidine, 2,4-diaminopyridine, 2-benzylpyridine, 3-benzylpyridine, 4-benzylpyridine,
-Phenylpyridine, 2,6-di-p-tolylpyridine, amelin, benzoguanamine, N (2), N (2)
-Diallylmelamine, aminomelamine, hexa (methoxymethyl) melamine, quinoline, 2,2-biquinoline,
4-amino-2-methylquinoline, 2,4-dimethylquinoline, 4,4-diphenyl-2,2-dipyridyl,
Examples thereof include 2,2-bi-4-picoline, 1,3-di (4-pyridyl) propane, and 1,2-di (2-pyridyl) ethylene.

【0043】また有機塩としては、例えばテトラメチル
アンモニウムクロリド、テトラメチルアンモニウムブロ
ミド、テトラメチルアンモニウムヨージド、テトラメチ
ルアンモニウムトリフルオロメタンスルホネート、テト
ラメチルアンモニウムパラトルエンスルホネート、トリ
エチルベンジルアンモニウムクロリド、トリエチルベン
ジルアンモニウムブロミド、トリエチルベンジルアンモ
ニウムヨージド、テトラブチルアンモニウムトリフルオ
ロメタンスルホネート、テトラ−n−ブチルアンモニウ
ムパークロレート、トリメチルスルホニウムクロリド、
トリメチルスルホニウムブロミド、トリメチルスルホニ
ウムヨージド、テトラエチルホスホニウムクロリド、テ
トラエチルホスホニウムブロミド、テトラエチルホスホ
ニウムヨージド、テトラフェニルホスホニウムクロリ
ド、テトラフェニルホスホニウムブロミド、テトラフェ
ニルホスホニウムヨージド、メチルトリフェニルホスホ
ニウムクロリド、メチルトリフェニルホスホニウムブロ
ミド、メチルトリフェニルホスホニウムヨージド、テト
ラ−n−ブチルアンモニウムクロリド、テトラ−n−ブ
チルアンモニウムブロミド、テトラ−n−アミルアンモ
ニウムクロリド、テトラ−n−アミルアンモニウムブロ
ミド、テトラ−n−アミルアンモニウムヨージド、テト
ラエチルスルホキソニウムヨージド、ピリジニウムパラ
トルエンスルホネート、N−フルオロピリジニウムトリ
フルオロメタンスルホネート等が挙げられる。
Examples of the organic salt include tetramethylammonium chloride, tetramethylammonium bromide, tetramethylammonium iodide, tetramethylammonium trifluoromethanesulfonate, tetramethylammonium paratoluenesulfonate, triethylbenzylammonium chloride, triethylbenzylammonium bromide, Triethylbenzylammonium iodide, tetrabutylammonium trifluoromethanesulfonate, tetra-n-butylammonium perchlorate, trimethylsulfonium chloride,
Trimethylsulfonium bromide, trimethylsulfonium iodide, tetraethylphosphonium chloride, tetraethylphosphonium bromide, tetraethylphosphonium iodide, tetraphenylphosphonium chloride, tetraphenylphosphonium bromide, tetraphenylphosphonium iodide, methyltriphenylphosphonium chloride, methyltriphenylphosphonium bromide, Methyltriphenylphosphonium iodide, tetra-n-butylammonium chloride, tetra-n-butylammonium bromide, tetra-n-amylammonium chloride, tetra-n-amylammonium bromide, tetra-n-amylammonium iodide, tetraethylsulfo Xonium iodide, pyridinium paratoluenesulfone , N- fluoro pyridinium trifluoromethane sulfonate, and the like.

【0044】本発明のパターン形成材料において、アル
カリ可溶性高分子、放射線の照射によって酸を生成する
酸前駆体、芳香環に直接結合した炭素上に水酸基を有す
る一級アルコール、ならびに芳香環に直接結合した炭素
上に水酸基を有する三級アルコールの組成比は、100
重量部、0.1〜30重量部、5〜40重量部、5〜4
0重量部の範囲であることが望ましい。アルコールの総
量がこの範囲よりも大きいと相分離が起こり易くなるた
めに均一な塗膜の形成が困難であり、小さいと塗膜の不
溶化が十分進行しない。また、酸発生剤の量がこの範囲
よりも大きいと現像時間が長くなり、小さいと十分な感
度が得られない。
In the pattern-forming material of the present invention, an alkali-soluble polymer, an acid precursor which generates an acid upon irradiation, a primary alcohol having a hydroxyl group on carbon directly bonded to an aromatic ring, and a direct alcohol bonded to an aromatic ring The composition ratio of the tertiary alcohol having a hydroxyl group on carbon is 100
Parts by weight, 0.1-30 parts by weight, 5-40 parts by weight, 5-4
It is desirably in the range of 0 parts by weight. If the total amount of alcohol is larger than this range, phase separation is likely to occur, so that it is difficult to form a uniform coating film. If the total amount is small, the insolubilization of the coating film does not sufficiently proceed. On the other hand, if the amount of the acid generator is larger than this range, the development time is prolonged, and if it is smaller, sufficient sensitivity cannot be obtained.

【0045】図1に従来ネガ型パターン形成材料ならび
に本発明のパターン形成材料を用いて測定した、放射線
照射量に対する規格化膜厚の変化を示す。
FIG. 1 shows the change of the normalized film thickness with respect to the irradiation dose measured using the conventional negative pattern forming material and the pattern forming material of the present invention.

【0046】従来のネガ型パターン形成材料ならびに本
発明のパターン形成材料を用いて形成したパターンのア
ルカリ現像後の残膜率は共に90%以上であるが、50
%メタノール水溶液に浸漬後の残膜率は、従来のネガ型
パターン形成材料が50%以下であるのに対し、本発明
のパターン形成材料は80%以上である。また本発明の
パターン形成材料の感度とコントラストは50%メタノ
ール水溶液浸漬によって変化しない。これにより本発明
のパターン形成材料を用いれば、現像時間依存性が改善
されて、露光裕度の高いパターン形成が可能になる。す
なわち本発明のパターン形成材料を用いることにより微
細加工の高精度化が可能になり、実用性の高いパターン
を提供することができる。
The residual film ratio after alkali development of both the conventional negative pattern forming material and the pattern formed by using the pattern forming material of the present invention is 90% or more.
The residual film ratio after immersion in the aqueous methanol solution is 50% or less for the conventional negative pattern forming material, and 80% or more for the pattern forming material of the present invention. The sensitivity and contrast of the pattern forming material of the present invention are not changed by immersion in a 50% aqueous methanol solution. Thus, when the pattern forming material of the present invention is used, the development time dependency is improved, and a pattern with high exposure latitude can be formed. That is, the use of the pattern forming material of the present invention enables high-precision microfabrication and provides a highly practical pattern.

【0047】本発明のパターン形成材料によりネガ型の
パターンを形成する際には、その後のエッチング等の処
理で有効なパターン転写を行うために、現像後の放射線
照射部の残膜率として塗布膜厚の70%以上を確保する
ことが望ましい。すなわち、その後の処理でレジスト膜
が削られる場合などに、現像後の残膜厚さが現像前の塗
膜厚さの少なくとも70%以上ないと、所期のパターン
転写を実現できないことがある。
When a negative pattern is formed by using the pattern forming material of the present invention, in order to transfer an effective pattern by a process such as etching, a coating film is defined as a residual film ratio of the irradiated portion after development. It is desirable to secure 70% or more of the thickness. That is, when the remaining film thickness after development is at least 70% or more of the film thickness before development, for example, when the resist film is shaved in the subsequent processing, the intended pattern transfer may not be realized.

【0048】また、50%メタノール水溶液浸漬処理
は、通常のアルカリ現像を長時間行った際のパターン耐
性を、条件の厳しい現像によって見分けやすくしている
処理であり、これによって初期膜厚の50%以上が残る
レジスト膜を形成できる組成であれば、通常のアルカリ
現像を長時間行った際の残膜率の変化が押さえられ、安
定なレジストパターンの形成がなされていることを確認
できる。
Also, the 50% methanol aqueous solution immersion treatment is a treatment that makes it easy to distinguish the pattern resistance during normal alkaline development for a long period of time by development under severe conditions. If the composition is such that the above-mentioned remaining resist film can be formed, it is possible to confirm that a change in the remaining film ratio after a long period of normal alkali development has been suppressed and a stable resist pattern has been formed.

【0049】[0049]

【発明の実施の形態】(実施例1)重量平均分子量5,
000のポリヒドロキシスチレン:100重量部、ジフ
ェニルヨードニウムトリフレート:20重量部、1,3
−ビス(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ベンゼン:2
0重量部、1,3,5−ベンゼントリメタノール:15
重量部、2,6ールチジン:0.1重量部をプロピレン
グリコールモノメチルエーテルに溶解させた。これを、
孔径0.1μmのメンブレンフィルタで濾過した後、2
4℃のクリーンルーム内に1ケ月保存した。保存前後の
感度および現像時間を測定したところ変化は見られず、
良好な保存安定性を示した。
(Example 1) Weight average molecular weight 5,
000 polyhydroxystyrene: 100 parts by weight, diphenyliodonium triflate: 20 parts by weight, 1,3
-Bis (2-hydroxy-2-propyl) benzene: 2
0 parts by weight, 1,3,5-benzenetrimethanol: 15
0.1 part by weight of 2,6 l-tidine was dissolved in propylene glycol monomethyl ether. this,
After filtration through a membrane filter with a pore size of 0.1 μm,
It was stored for one month in a clean room at 4 ° C. When the sensitivity and development time before and after storage were measured, no change was observed.
It showed good storage stability.

【0050】次に、上記パターン形成材料をシリコンウ
ェハ上に回転塗布し、100℃、2分間熱処理して、
0.4μmの塗布膜を得た。この塗膜にKrFエキシマ
ーレーザステッパを用いてパターン照射後、80℃、2
分間熱処理して水酸化テトラメチルアンモニウム2.3
8%水溶液で20秒間現像処理を行った。その結果、
0.3μmのラインとスペースの繰り返しパターンが、
露光量15.0mJ/cmにて形成された。このパタ
ーン形成材料の0.5μmのラインとスペースの繰り返
しパターンにおけるパターン寸法変動量は0.02μm
/℃以下であった。(ここでパターン寸法変動量は、露
光後の加熱処理温度が設定温度から1℃変化したときの
パターン寸法の変化量を表す)。
Next, the above-mentioned pattern forming material is spin-coated on a silicon wafer and heat-treated at 100 ° C. for 2 minutes.
A coating film of 0.4 μm was obtained. This coating film was irradiated with a pattern using a KrF excimer laser stepper,
Heat treatment for 2.3 minutes
Development processing was performed for 20 seconds with an 8% aqueous solution. as a result,
0.3μm line and space repetition pattern,
It was formed at an exposure amount of 15.0 mJ / cm 2 . The pattern dimensional variation in the repetitive pattern of 0.5 μm line and space of this pattern forming material is 0.02 μm.
/ ° C or lower. (Here, the pattern dimension variation indicates the variation of the pattern dimension when the temperature of the heat treatment after exposure changes by 1 ° C. from the set temperature).

【0051】また実施例のパターン形成材料による形成
パターンのアルカリ現像後の残膜率は94%であり、こ
れをメタノールの50%水溶液に浸漬した後の残膜率は
82%であった。また実施例のパターン形成材料を用い
たパターン形成方法によれば、KrFエキシマ−レ−ザ
−投影露光装置を用いた露光法によって高い寸法精度で
高解像度のパターンを形成することができ、工業的に有
利である。
The residual film ratio of the pattern formed by the pattern forming material of the example after alkali development was 94%, and the residual film ratio after immersion in a 50% aqueous solution of methanol was 82%. Further, according to the pattern forming method using the pattern forming material of the embodiment, a high-resolution pattern can be formed with high dimensional accuracy by an exposure method using a KrF excimer laser projection exposure apparatus. Is advantageous.

【0052】(実施例2)重量平均分子量5,000の
ポリヒドロキシスチレン:100重量部、ジフェニルヨ
ードニウムトリフレート:15重量部、1,3−ビス
(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ベンゼン:20重量
部、2,2−ビス(3’,5’−ジヒドロキシメチル−
4’−ヒドロキシフェニル)メチレン:10重量部、ベ
ンジルアミン:0.1重量部をプロピレングリコールモ
ノメチルエーテルに溶解させた。これを、孔径0.1μ
mのメンブレンフィルタで濾過した後、シリコンウェハ
上に回転塗布し、100℃、2分間熱処理して、0.5
μmの塗布膜を得た。この塗膜に位相シフトマスクを用
いてi線縮小投影露光装置にて光照射後、70℃、2分
間熱処理して水酸化テトラメチルアンモニウム2.38
%水溶液で30秒間現像処理を行った。その結果、0.
35μmのラインとスペースの繰り返しパターンが、露
光量250mJ/cm2にて形成できた。このパターン
形成材料の0.5μmのラインとスペースの繰り返しパ
ターンにおけるパターン寸法変動量は0.02μm/℃
以下であった。
Example 2 100 parts by weight of polyhydroxystyrene having a weight average molecular weight of 5,000, 15 parts by weight of diphenyliodonium triflate, 20 parts by weight of 1,3-bis (2-hydroxy-2-propyl) benzene Part, 2,2-bis (3 ′, 5′-dihydroxymethyl-
10 parts by weight of 4'-hydroxyphenyl) methylene and 0.1 parts by weight of benzylamine were dissolved in propylene glycol monomethyl ether. This has a pore diameter of 0.1μ.
m, filtered on a silicon wafer, spin-coated on a silicon wafer, and heat-treated at 100 ° C. for 2 minutes.
A μm coating film was obtained. The coating film was irradiated with light using an i-line reduction projection exposure apparatus using a phase shift mask, and then heat-treated at 70 ° C. for 2 minutes to obtain 2.38 tetramethylammonium hydroxide.
% Aqueous solution for 30 seconds. As a result, 0.
A 35 μm line and space repeating pattern was formed at an exposure dose of 250 mJ / cm 2 . The pattern dimensional variation in the repetitive pattern of 0.5 μm line and space of this pattern forming material is 0.02 μm / ° C.
It was below.

【0053】また実施例のパターン形成材料による形成
パターンのアルカリ現像後の残膜率は90%であり、こ
れをメタノールの50%水溶液に浸漬した後の残膜率は
80%であった。本実施例のパターン形成材料を用いた
パターン形成方法によれば、i線縮小投影露光装置と位
相シフトマスクとの組合せによる露光法によって高い寸
法精度で高解像度のパターンを形成することができ、工
業的に有利である。
The residual film ratio of the pattern formed using the pattern forming material of the example after alkali development was 90%, and the residual film ratio after immersion in a 50% aqueous solution of methanol was 80%. According to the pattern forming method using the pattern forming material of the present embodiment, a high-resolution pattern can be formed with high dimensional accuracy by an exposure method using a combination of an i-line reduction projection exposure apparatus and a phase shift mask. It is economically advantageous.

【0054】(実施例3)重量平均分子量5、000の
ポリヒドロキシスチレン:100重量部、ジフェニルヨ
ードニウムトリフレート:15重量部、1,3,5−ト
リス(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ベンゼン:15
重量部、3,5,3’,5’−ヘキサヒドロキシメチル
−4,4’−ヒドロキシジフェニル:15重量部、フェ
ニルピリジン0.1重量部をプロピレングリコールモノ
メチルエーテルに溶解させた。これを、孔径0.1μm
のメンブレンフィルタで濾過した後、24℃のクリーン
ルーム内に1ケ月保存した。保存前後の感度および現像
時間を測定したところ変化は見られず、良好な保存安定
性を示した。
Example 3 Polyhydroxystyrene having a weight average molecular weight of 5,000: 100 parts by weight, diphenyliodonium triflate: 15 parts by weight, 1,3,5-tris (2-hydroxy-2-propyl) benzene: Fifteen
15 parts by weight of 3,5,3 ', 5'-hexahydroxymethyl-4,4'-hydroxydiphenyl and 0.1 part by weight of phenylpyridine were dissolved in propylene glycol monomethyl ether. This has a pore diameter of 0.1 μm
And stored in a clean room at 24 ° C. for one month. When the sensitivity and development time before and after storage were measured, no change was observed, and good storage stability was exhibited.

【0055】次に、上記パターン形成材料をシリコンウ
ェハ上に回転塗布し、100℃、2分間熱処理して、
0.35μmの塗布膜を得た。この塗膜に電子線描画装
置(加速電圧50kV)を用いて電子線照射後、75
℃、2分間熱処理して水酸化テトラメチルアンモニウム
2.38%水溶液で30秒間現像処理を行った。その結
果、0.3μmのラインとスペースの繰り返しパターン
が、電子線照射量8μC/cm2にて形成できた。この
パターン形成材料の0.5μmのラインとスペースの繰
り返しパターンにおけるパターン寸法変動量は0.02
μm/℃以下であった。また実施例のパターン形成材料
による形成パターンのアルカリ現像後の残膜率は95%
であり、これをメタノールの50%水溶液に浸漬した後
の残膜率は86%であった。
Next, the above-mentioned pattern forming material is spin-coated on a silicon wafer and heat-treated at 100 ° C. for 2 minutes.
A coating film of 0.35 μm was obtained. After irradiating the coating film with an electron beam using an electron beam lithography apparatus (acceleration voltage 50 kV), 75
The resultant was subjected to a heat treatment for 2 minutes at a temperature of 2.degree. As a result, a 0.3 μm line and space repeating pattern was formed at an electron beam irradiation amount of 8 μC / cm 2 . The pattern dimensional variation in the repetitive pattern of 0.5 μm line and space of this pattern forming material was 0.02.
μm / ° C. or less. The residual film ratio of the pattern formed using the pattern forming material of the example after alkali development was 95%.
The residual film ratio after immersion in a 50% aqueous solution of methanol was 86%.

【0056】本実施例のパターン形成材料を用いたパタ
ーン形成方法によれば、電子線照射装置を用いたパター
ン形成方法によって高い寸法精度で高解像度のパターン
を形成することができ、工業的に有利である。
According to the pattern forming method using the pattern forming material of this embodiment, it is possible to form a high-resolution pattern with high dimensional accuracy by a pattern forming method using an electron beam irradiation apparatus, which is industrially advantageous. It is.

【0057】(実施例4)重量平均分子量5,000の
ポリヒドロキシスチレン:100重量部、ジフェニルヨ
ードニウムトリフレート:15重量部、1,3,5−ト
リス(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ベンゼン:20
重量部、2,2−ビス(3’,5’−ジヒドロキシメチ
ル−4’−ヒドロキシフェニル)プロパン:10重量
部、2−ベンジルピリジン0.15重量部をプロピレン
グリコールモノプロピルエーテルに溶解させた。これ
を、孔径0.1μmのメンブレンフィルタで濾過した
後、24℃のクリーンルーム内に1ケ月保存した。保存
前後の感度および現像時間を測定したところ変化は見ら
れず、良好な保存安定性を示した。
Example 4 Polyhydroxystyrene having a weight average molecular weight of 5,000: 100 parts by weight, diphenyliodonium triflate: 15 parts by weight, 1,3,5-tris (2-hydroxy-2-propyl) benzene: 20
Parts by weight, 2,2-bis (3 ', 5'-dihydroxymethyl-4'-hydroxyphenyl) propane: 10 parts by weight, and 0.15 parts by weight of 2-benzylpyridine were dissolved in propylene glycol monopropyl ether. This was filtered through a membrane filter having a pore size of 0.1 μm, and then stored in a clean room at 24 ° C. for one month. When the sensitivity and development time before and after storage were measured, no change was observed, and good storage stability was exhibited.

【0058】次に、上記パターン形成材料をシリコンウ
ェハ上に回転塗布し、100℃、2分間熱処理して、
0.35μmの塗布膜を得た。この塗膜に電子線描画装
置(加速電圧50kV)を用いて電子線照射後、75
℃、2分間熱処理して水酸化テトラメチルアンモニウム
2.38%水溶液で25秒間現像処理を行った。その結
果、0.3μmのラインとスペースの繰り返しパターン
が、電子線照射量9μC/cm2にて形成できた。この
パターン形成材料の0.5μmのラインとスペースの繰
り返しパターンにおけるパターン寸法変動量は0.02
μm/℃以下であった。
Next, the above-mentioned pattern forming material is spin-coated on a silicon wafer and heat-treated at 100 ° C. for 2 minutes.
A coating film of 0.35 μm was obtained. After irradiating the coating film with an electron beam using an electron beam lithography apparatus (acceleration voltage 50 kV), 75
The film was subjected to a heat treatment for 2 minutes at a temperature of 2.degree. As a result, a 0.3 μm line and space repetition pattern was formed at an electron beam irradiation dose of 9 μC / cm 2 . The pattern dimensional variation of the pattern forming material in the repeated pattern of 0.5 μm line and space was 0.02.
μm / ° C. or less.

【0059】また実施例のパターン形成材料による形成
パターンのアルカリ現像後の残膜率は94%であり、こ
れをメタノールの50%水溶液に浸漬した後の残膜率は
82%であった。本実施例のパターン形成材料を用いた
パターン形成方法によれば、電子線照射装置を用いたパ
ターン形成方法によって高い寸法精度で高解像度のパタ
ーンを形成することができ、工業的に有利である。
The residual film ratio of the pattern formed by the pattern forming material of the example after alkali development was 94%, and the residual film ratio after immersion in a 50% aqueous solution of methanol was 82%. According to the pattern forming method using the pattern forming material of this embodiment, a pattern with high dimensional accuracy and high resolution can be formed by a pattern forming method using an electron beam irradiation apparatus, which is industrially advantageous.

【0060】(実施例5)重量平均分子量5,000の
ポリヒドロキシスチレン:100重量部、ジフェニルヨ
ードニウムトリフレート:15重量部、1,3−ビス
(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ベンゼン:20重量
部、2,2−ビス(3’,5’−ジヒドロキシメチル−
4’−ヒドロキシフェニル)プロパン:10重量部、テ
トラエチルアンモニウムパラトルエンスルホネート:
0.5重量部をプロピレングリコールモノメチルエーテ
ルに溶解させた。これを、孔径0.1μmのメンブレン
フィルタで濾過した後、24℃のクリーンルーム内に1
ケ月保存した。保存前後の感度および現像時間を測定し
たところ、変化は見られず、良好な保存安定性を示し
た。
Example 5 100 parts by weight of polyhydroxystyrene having a weight average molecular weight of 5,000, 15 parts by weight of diphenyliodonium triflate, 20 parts by weight of 1,3-bis (2-hydroxy-2-propyl) benzene Part, 2,2-bis (3 ′, 5′-dihydroxymethyl-
4'-hydroxyphenyl) propane: 10 parts by weight, tetraethylammonium paratoluenesulfonate:
0.5 parts by weight was dissolved in propylene glycol monomethyl ether. This was filtered through a membrane filter with a pore size of 0.1 μm, and then placed in a clean room at 24 ° C.
Saved for months. When the sensitivity and development time before and after storage were measured, no change was observed, and good storage stability was exhibited.

【0061】次に、上記パターン形成材料をシリコンウ
ェハ上に回転塗布し、80℃、2分間熱処理して、0.
5μmの塗布膜を得た。この塗膜にKrFエキシマーレ
ーザステッパを用いてパターン照射後、80℃、2分間
熱処理して水酸化テトラメチルアンモニウム2.38%
水溶液で40秒間現像処理を行った。その結果、0.3
μmのラインとスペースの繰り返しパターンが、露光量
20mJ/cm2にて形成された。このパターン形成材
料の0.5μmのラインとスペースの繰り返しパターン
におけるパターン寸法変動量は0.025μm/℃以下
であった。
Next, the above pattern forming material is spin-coated on a silicon wafer and heat-treated at 80 ° C. for 2 minutes.
A coating film of 5 μm was obtained. This coating film was irradiated with a pattern using a KrF excimer laser stepper, and then heat-treated at 80 ° C. for 2 minutes to give 2.38% of tetramethylammonium hydroxide.
Development processing was performed for 40 seconds with the aqueous solution. As a result, 0.3
A repeating pattern of μm lines and spaces was formed at an exposure dose of 20 mJ / cm 2 . The pattern dimensional variation of the pattern forming material in the repetitive pattern of 0.5 μm line and space was 0.025 μm / ° C. or less.

【0062】また実施例のパターン形成材料による形成
パターンのアルカリ現像後の残膜率は90%であり、こ
れをメタノールの50%水溶液に浸漬した後の残膜率は
80%であった。実施例のパターン形成材料を用いたパ
ターン形成方法によれば、KrFエキシマーレーザ投影
露光装置を用いた露光法によって高い寸法精度で高解像
度のパターンを形成することができ、工業的に有利であ
る。
The residual film ratio of the pattern formed using the pattern forming material of the example after alkali development was 90%, and the residual film ratio after immersion in a 50% aqueous solution of methanol was 80%. According to the pattern forming method using the pattern forming material of the embodiment, an exposure method using a KrF excimer laser projection exposure apparatus can form a high-resolution pattern with high dimensional accuracy, which is industrially advantageous.

【0063】(実施例6)図2に本発明のパターン形成
材料を用いた、パターン形成方法の説明を示す。図2の
(a)に示すように、半導体基板上にタングステンの膜
を形成し、その上にレジスト膜を形成する。(b)に示
すように、放射線をマスクを通して照射し、アルカリ現
像処理によりレジストパターンを得る(c)。このパタ
ーンを介してドライエッチング処理を行い(d)、その
後アッシングによりレジスト膜を除去し、配線パターン
を得ることができた(e)。
(Embodiment 6) FIG. 2 shows a description of a pattern forming method using the pattern forming material of the present invention. As shown in FIG. 2A, a tungsten film is formed on a semiconductor substrate, and a resist film is formed thereon. As shown in (b), radiation is irradiated through a mask, and a resist pattern is obtained by alkali development treatment (c). Dry etching was performed through this pattern (d), and thereafter the resist film was removed by ashing to obtain a wiring pattern (e).

【0064】[0064]

【発明の効果】本発明のパターン形成材料を用いれば、
露光裕度の高いパターン形成が可能になり、集積回路製
作時の寸法精度を向上することが可能となり、工業的に
有利である。
By using the pattern forming material of the present invention,
This makes it possible to form a pattern with a high exposure latitude and improve the dimensional accuracy when manufacturing an integrated circuit, which is industrially advantageous.

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

【図1】従来例および本発明の実施例によるパターン形
成材料の規格化膜厚の測定図。
FIG. 1 is a measurement diagram of a normalized film thickness of a pattern forming material according to a conventional example and an example of the present invention.

【図2】本発明の一実施例によるパターン形成方法を示
す断面図。
FIG. 2 is a sectional view showing a pattern forming method according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…半導体基板、2…タングステン膜、3…レジスト
膜、4…マスク、5…放射線、6…潜像。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor substrate, 2 ... Tungsten film, 3 ... Resist film, 4 ... Mask, 5 ... Radiation, 6 ... Latent image.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内野 正市 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 山本 治朗 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Fターム(参考) 2H025 AA01 AA02 AB16 AC01 AC06 AD01 BE00 BJ00 CB42 CC17 CC20 FA12 FA17 2H096 AA27 BA06 EA02 EA06 FA01 GA08  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Tadashi Uchino 1-280 Higashi Koikekubo, Kokubunji-shi, Tokyo Inside the Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. F-term in the Central Research Laboratory (Reference) 2H025 AA01 AA02 AB16 AC01 AC06 AD01 BE00 BJ00 CB42 CC17 CC20 FA12 FA17 2H096 AA27 BA06 EA02 EA06 FA01 GA08

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】アルカリ可溶性高分子、放射線の照射によ
り酸を発生する酸前駆体、芳香環に直接結合した炭素上
に水酸基を有する少なくとも1種類の一級アルコール
と、芳香環に直接結合した炭素上に水酸基を有する少な
くとも1種類の三級アルコールを含むパターン形成材料
であって、上記パターン形成材料からなる塗膜を形成
し、電子線、紫外線等放射線を用いて上記塗膜に所定の
パターン潜像を形成せしめ、上記パターン潜像形成部の
アルカリ水溶液に対する溶解性を変化させる反応を促進
した後、アルカリ水溶液による現像処理を行うことによ
って未照射部の塗布膜を全て溶解させた時に、放射線照
射部の残膜率が塗布膜厚の70%以上であり、かつこの
残膜を50%メタノール水溶液に浸漬したときの残膜率
が50%以上であることを特徴とするパターン形成材
料。
1. An alkali-soluble polymer, an acid precursor that generates an acid upon irradiation with radiation, at least one primary alcohol having a hydroxyl group on carbon directly bonded to an aromatic ring, and a carbon atom directly bonded to an aromatic ring. A pattern forming material comprising at least one tertiary alcohol having a hydroxyl group, forming a coating film made of the above pattern forming material, and forming a predetermined pattern latent image on the coating film using radiation such as electron beam or ultraviolet ray. After promoting a reaction to change the solubility of the pattern latent image forming portion in the aqueous alkali solution, the developing process using the aqueous alkali solution dissolves all the unirradiated portion of the coating film, and then the irradiation portion Is 70% or more of the coating film thickness, and the remaining film ratio when the remaining film is immersed in a 50% methanol aqueous solution is 50% or more. Pattern forming material according to claim.
【請求項2】請求項1項に記載のパターン形成材料にお
いて、芳香環に直接結合した炭素上に水酸基を有する一
級アルコールとして、下記化学式1ないし化学式13で
表される群から選ばれた少なくとも1つの化合物を用い
ることを特徴とするパターン形成材料。 【化1】 【化2】 【化3】 【化4】 【化5】 【化6】 【化7】 【化8】 【化9】 【化10】 【化11】 【化12】 【化13】 (ここでR1は炭素数1〜4の置換または無置換アルキ
ル基を表す。R2〜R6は水素、ハロゲン、炭素数1〜
4の置換または無置換アルキル基、炭素数1〜4の置換
または無置換アルコキシ基、ヒドロキシル基、フェニル
基、メトキシ基、シクロプロピル基の中から選ばれる原
子または原子団を表わす。R2〜R6は同一であっても
よく、異なっていてもよい。)
2. The pattern forming material according to claim 1, wherein the primary alcohol having a hydroxyl group on carbon directly bonded to an aromatic ring is at least one selected from the group represented by the following chemical formulas 1 to 13. A pattern forming material characterized by using two compounds. Embedded image Embedded image Embedded image Embedded image Embedded image Embedded image Embedded image Embedded image Embedded image Embedded image Embedded image Embedded image Embedded image (Where R1 represents a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. R2 to R6 represent hydrogen, halogen, 1 to 4 carbon atoms)
Represents an atom or an atomic group selected from 4 substituted or unsubstituted alkyl groups, substituted or unsubstituted alkoxy groups having 1 to 4 carbon atoms, hydroxyl group, phenyl group, methoxy group, and cyclopropyl group. R2 to R6 may be the same or different. )
【請求項3】請求項1項または2項記載のパターン形成
材料において、芳香環に直接結合した炭素上に水酸基を
有する三級アルコールとして、下記化学式14ないし化
学式28で表される群から選ばれた少なくとも1つの化
合物を用いることを特徴とするパターン形成材料。 【化14】 【化15】 【化16】 【化17】 【化18】 【化19】 【化20】 【化21】 【化22】 【化23】 【化24】 【化25】 【化26】 【化27】 【化28】 (ここでR1またはR2は炭素数1〜4の置換または無
置換アルキル基を示す。R3〜R6は水素、ハロゲン、
炭素数1〜4の置換または無置換アルキル基、炭素数1
〜4の置換または無置換アルコキシ基、ヒドロキシル
基、フェニル基、メトキシ基、シクロプロピル基の中か
ら選ばれる原子または原子団を表わす。R3〜R6は同
一であってもよく、異なっていてもよい。)
3. The pattern forming material according to claim 1, wherein the tertiary alcohol having a hydroxyl group on carbon directly bonded to an aromatic ring is selected from the group represented by the following chemical formulas 14 to 28. A pattern forming material characterized by using at least one compound. Embedded image Embedded image Embedded image Embedded image Embedded image Embedded image Embedded image Embedded image Embedded image Embedded image Embedded image Embedded image Embedded image Embedded image Embedded image (Where R1 or R2 represents a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. R3 to R6 represent hydrogen, halogen,
A substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, 1 carbon atom
Represents an atom or an atomic group selected from substituted to unsubstituted alkoxy groups, hydroxyl groups, phenyl groups, methoxy groups, and cyclopropyl groups. R3 to R6 may be the same or different. )
【請求項4】請求項1項乃至3項のいずれかに記載のパ
ターン形成材料において、アルカリ可溶性高分子、放射
線の照射によって酸を生成する酸前駆体、溶解阻害前駆
体として芳香環に直接結合した炭素上に水酸基を有する
一級アルコール、芳香環に直接結合した炭素上に水酸基
を有する三級アルコールの組成比が、100重量部、
0.1〜30重量部、5〜40重量部、5〜40重量部
の範囲であることを特徴とするパターン形成材料。
4. The pattern-forming material according to claim 1, wherein the alkali-soluble polymer, an acid precursor that generates an acid upon irradiation with radiation, and a direct bond to an aromatic ring as a dissolution-inhibiting precursor. The primary alcohol having a hydroxyl group on carbon, the tertiary alcohol having a hydroxyl group on carbon directly bonded to an aromatic ring has a composition ratio of 100 parts by weight,
The pattern forming material is in a range of 0.1 to 30 parts by weight, 5 to 40 parts by weight, 5 to 40 parts by weight.
【請求項5】請求項1項乃至4項のいずれかに記載のパ
ターン形成材料からなる塗膜を形成する工程と、電子
線、紫外線等放射線を用いて上記塗膜に所定のパターン
潜像を形成する工程と、上記パターン潜像形成部のアル
カリ水溶液に対する溶解性を変化させる反応を促進する
工程と、アルカリ水溶液を現像液として、上記所定パタ
ーンを現像する工程とを含むことを特徴とするパターン
形成方法。
5. A step of forming a coating film made of the pattern forming material according to claim 1, and a step of forming a predetermined pattern latent image on the coating film by using radiation such as an electron beam or ultraviolet rays. Forming a pattern, a step of promoting a reaction to change the solubility of the pattern latent image forming portion in an alkaline aqueous solution, and a step of developing the predetermined pattern using the alkaline aqueous solution as a developing solution. Forming method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007071902A (en) * 2005-09-02 2007-03-22 Fujifilm Corp Photosensitive composition and pattern forming method using the photosensitive composition
JP2018087971A (en) * 2016-11-18 2018-06-07 信越化学工業株式会社 Chemically amplified resist material and pattern forming method

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