JP2618692B2 - Resist composition - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、半導体素子の微細加工用レジスト材料に関
し、さらに詳しくは、遠紫外光,KrFエキシマレーザー光
などの照射によるパターン形成材料に関するものであ
る。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a resist material for fine processing of a semiconductor device, and more particularly to a pattern forming material by irradiation with far ultraviolet light, KrF excimer laser light or the like. is there.
(従来の技術) 半導体素子を製造する場合、シリコンウエハ表面にレ
ジストを塗布して感光膜を作り、光を照射して潜像を形
成し、次いでそれを現像してネガまたはポジの画像を形
成するリソグラフィー技術によって画像を得ている。(Prior art) When manufacturing a semiconductor device, a resist is applied to the surface of a silicon wafer to form a photosensitive film, which is irradiated with light to form a latent image, and then developed to form a negative or positive image. The image is obtained by lithography technology.
ところが、IC,LSIさらにVLSIへと半導体素子の高集積
化,高密度化,小型化に伴って、1μm以下の微細パタ
ーンを形成する技術が要求されている。しかしながら、
従来の近紫外線又は可視光線を用いる通常のフォトリソ
グラフィーを使用する方法では、1μm以下のパターン
を精度よく形成することは極めて困難である。同時に歩
留りの低下も著しいので、通常のフォトリソグラフィー
を使用する方法は、1μm以下のパターンの形成には、
対応できない。However, with the increasing integration, density, and miniaturization of semiconductor elements in ICs, LSIs, and VLSIs, a technique for forming a fine pattern of 1 μm or less is required. However,
It is extremely difficult to accurately form a pattern of 1 μm or less by a conventional method using ordinary photolithography using near ultraviolet light or visible light. At the same time, the yield is remarkably reduced. Therefore, the method using ordinary photolithography is not suitable for forming a pattern of 1 μm or less.
I can not cope.
このため、光(紫外光350〜450nm波長)を利用する従
来のフォトリソグラフィーに代わって、更に波長の短い
遠紫外線,KrFエキシマレーザー光などを用いるリソグラ
フィー技術が研究されている。Therefore, instead of conventional photolithography using light (ultraviolet light having a wavelength of 350 to 450 nm), a lithography technique using far ultraviolet rays, KrF excimer laser light, or the like having a shorter wavelength has been studied.
このリソグラフィー技術の中心となるレジスト材料に
対する要求性能としては、感度,解像度,耐エッチング
性,保存安定性など広範な要求があるが、従来開発され
た材料はこれら全ての性能を充分に満足するものではな
く、性能の向上が強く望まれている。There are a wide range of requirements for the resist material, which is the center of this lithography technology, such as sensitivity, resolution, etching resistance, and storage stability. Conventionally developed materials satisfy all of these requirements. Rather, improvements in performance are strongly desired.
例えば、ポリメタクリル酸グリシジルのようなネガ型
レジストは高感度であるが、解像度や耐ドライエッチン
グ性が劣り、改善が望まれている。又、ポリメタクリル
酸メチルのようなポジ型レジストでは解像度は良好であ
るが、感度や耐ドライエッチング性が劣り、実用上問題
であった。また、従来のフォトリソグラフィーに用いら
れているノボラック系ポジ型フォトレジストを遠紫外線
で露光するとレジスト自体の光吸収が大きすぎるため
に、良好なパターンの形成ができない。そこで、バラン
スのとれた新規なレジストの開発が強く望まれていた。For example, a negative resist such as polyglycidyl methacrylate has high sensitivity, but has poor resolution and dry etching resistance, and is desired to be improved. Positive resists such as poly (methyl methacrylate) have good resolution, but are inferior in sensitivity and dry etching resistance, which is a practical problem. In addition, when a novolak-based positive photoresist used in conventional photolithography is exposed to far ultraviolet light, a good pattern cannot be formed because the resist itself absorbs too much light. Therefore, the development of a balanced new resist has been strongly desired.
(発明が解決しようとする課題) 本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解決し、感
度,解像度,耐エッチング性,保存安定性などのレジス
ト特性一般のバランスのとれた、特に波長の短い遠紫外
線,KrFエキシマレーザー光を用いるリソグラフィーに適
したレジスト材料を提供することである。(Problems to be Solved by the Invention) An object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, and to balance the general resist characteristics such as sensitivity, resolution, etching resistance and storage stability, especially for short wavelengths. An object of the present invention is to provide a resist material suitable for lithography using far ultraviolet rays and KrF excimer laser light.
(課題を解決するための手段) 本発明のこの目的は、アルカリ可溶性フェノール樹脂
のベンゼン環の−C=C−結合を部分的に−CH2−CH2−
に変換したアルカリ可溶性水素添加物及び感光性化合物
を含んでなり、かつ該アルカリ可溶性フェノール樹脂が
下記式で示される構造単位を有するものであることを特
徴とする遠紫外線またはKrFエキシマレーザー光露光用
レジスト組成物によって達成される。The object of the present invention (Means for Solving the Problem) is, -C benzene ring of the alkali-soluble phenolic resin = C- bond partially -CH 2 -CH 2 -
For deep ultraviolet or KrF excimer laser light exposure, comprising an alkali-soluble hydrogenated product converted to and a photosensitive compound, and wherein the alkali-soluble phenol resin has a structural unit represented by the following formula: This is achieved by a resist composition.
R1,R2:同一又は異なり水素原子、アルキル基、アリール
基、アラルキル基、アルケニル基、ハロゲン 本発明において用いられるアルカリ可溶性フェノール
樹脂の水素添加物は、前記式で示される構造単位を有す
る重合体を部分的に水素添加反応することによって得ら
れる。 R 1 , R 2 : same or different hydrogen atom, alkyl group, aryl group, aralkyl group, alkenyl group, halogen The hydrogenated product of the alkali-soluble phenol resin used in the present invention is a hydrogenated product having a structural unit represented by the above formula. It is obtained by partially hydrogenating the union.
本発明において用いられる前記式の構造単位を与える
単量体は特に限定されるものではないが、具体例として
はo−ヒドロキシスチレン,m−ヒドロキシスチレン,p−
ヒドロキシスチレン, 3−クロロ−4−ヒドロキシスチレン, 3,5−ジクロロ−4−ヒドロキシスチレン, 3−ブロモ−4−ヒドロキシスチレン, 3,5−ジブロモ−4−ヒドロキシスチレン, 4−クロロ−3−ヒドロキシスチレン, 4−ブロモ−3−ヒドロキシスチレン, 3−エチル−4−ヒドロキシスチレン, 3−プロピル−4−ヒドロキシスチレン, 3−tブチル−4−ヒドロキシスチレン, 3,5−ジエチル−4−ヒドロキシスチレン, 3,5−ジプロピル−4−ヒドロキシスチレン, 3,5−ジtブチル−4−ヒドロキシスチレン, 3−フェニル−4−ヒドロキシスチレン, 3−ナフチル−4−ヒドロキシスチレン, 3−ベンジル−4−ヒドロキシスチレン, 3−スチリル−4−ヒドロキシスチレン, 3,5−ジベンジル−4−ヒドロキシスチレン, 3,5−ジスチリル−4−ヒドロキシスチレン, 3−ビニル−4−ヒドロキシスチレン, 3−プロペニル−4−ヒドロキシスチレン, 4−ビニル−3−ヒドロキシスチレン, 4−プロペニル−3−ヒドロキシスチレン, などが挙げられる。The monomer that provides the structural unit of the above formula used in the present invention is not particularly limited, but specific examples are o-hydroxystyrene, m-hydroxystyrene, and p-hydroxystyrene.
Hydroxystyrene, 3-chloro-4-hydroxystyrene, 3,5-dichloro-4-hydroxystyrene, 3-bromo-4-hydroxystyrene, 3,5-dibromo-4-hydroxystyrene, 4-chloro-3-hydroxy Styrene, 4-bromo-3-hydroxystyrene, 3-ethyl-4-hydroxystyrene, 3-propyl-4-hydroxystyrene, 3-tbutyl-4-hydroxystyrene, 3,5-diethyl-4-hydroxystyrene, 3,5-dipropyl-4-hydroxystyrene, 3,5-di-tbutyl-4-hydroxystyrene, 3-phenyl-4-hydroxystyrene, 3-naphthyl-4-hydroxystyrene, 3-benzyl-4-hydroxystyrene , 3-styryl-4-hydroxystyrene, 3,5-dibenzyl-4-hydroxys Len, 3,5-distyryl-4-hydroxystyrene, 3-vinyl-4-hydroxystyrene, 3-propenyl-4-hydroxystyrene, 4-vinyl-3-hydroxystyrene, 4-propenyl-3-hydroxystyrene, etc. Is mentioned.
本発明において用いられるアルカリ可溶性樹脂は、上
記式の構造単位を与える重合体と共重合可能な他の単量
体をさらに共重合体成分として含む共重合体であっても
よい。The alkali-soluble resin used in the present invention may be a copolymer further containing, as a copolymer component, another monomer copolymerizable with the polymer giving the structural unit of the above formula.
他の単量体としては、特に限定されるものではない
が、具体例としては、アクリル酸,アクリル酸メチル,
アクリル酸エチル,アクリル酸グリシジル,アクリル酸
プロピルなどのアクリル酸誘導体、スチレン,α−メチ
ルスチレン,p−メチルスチレン,クロルメチルスチレン
などのスチレン誘導体、無水マレイン酸誘導体,酢酸ビ
ニル,ビニルピリジン,アクリロニトリルなどが挙げら
れる。The other monomer is not particularly limited, but specific examples include acrylic acid, methyl acrylate,
Acrylic acid derivatives such as ethyl acrylate, glycidyl acrylate and propyl acrylate, styrene derivatives such as styrene, α-methylstyrene, p-methylstyrene, chloromethylstyrene, maleic anhydride derivatives, vinyl acetate, vinylpyridine, acrylonitrile, etc. Is mentioned.
上記他の共重合可能な単量体は、アルカリ現像性を損
なわない範囲で前記式で示される構造単位を与える単量
体を0〜50モル%の範囲で代替して用いることが可能で
ある。As the other copolymerizable monomer, the monomer providing the structural unit represented by the above formula can be used in the range of 0 to 50 mol% as long as the alkali developability is not impaired. .
上記アルカリ可溶性フェノール樹脂の水素添加反応
は、任意の公知の方法によって実施することが可能であ
って、上記アルカリ可溶性フェノール樹脂を有機溶剤に
溶解し、均一系または不均一系の水素添加触媒の存在
下、水素を導入することによって達成される。上記アル
カリ可溶性フェノール樹脂溶液の濃度は、1〜70重量%
好ましくは1〜40重量%である。溶媒としては、触媒に
悪影響を与えないで、水素添加反応される樹脂を溶解さ
せるものであればとくに制限はない。本発明において用
いられる水素添加触媒は、水素添加反応の活性を有する
金属あるいは非金属触媒であれば特に限定はない。具体
例としては、Fe,Co,Ni,Ru,Rh,Pd,Ir,Os,Pt,Cr,Te,Mn,T
i,V,Zr,Mo,Wなどがあげられる。これらの触媒は単独で
用いることも併用することもできる。反応温度は0〜30
0℃であり、好ましくは20〜150℃である。300℃以上で
もさしつかえないが、副反応が起こり水素添加反応上好
ましくない。反応水素圧は大気圧〜400kg/cm2の範囲で
あり、好ましくは5〜200kg/cm2である。The hydrogenation reaction of the alkali-soluble phenol resin can be performed by any known method, and the alkali-soluble phenol resin is dissolved in an organic solvent, and a homogeneous or heterogeneous hydrogenation catalyst is present. Below, this is achieved by introducing hydrogen. The concentration of the alkali-soluble phenol resin solution is 1 to 70% by weight.
Preferably it is 1 to 40% by weight. The solvent is not particularly limited as long as it does not adversely affect the catalyst and dissolves the resin subjected to the hydrogenation reaction. The hydrogenation catalyst used in the present invention is not particularly limited as long as it is a metal or nonmetal catalyst having the activity of a hydrogenation reaction. Specific examples include Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Ir, Os, Pt, Cr, Te, Mn, T
i, V, Zr, Mo, W and the like. These catalysts can be used alone or in combination. Reaction temperature is 0-30
0 ° C., preferably 20 to 150 ° C. Although a temperature of 300 ° C. or higher may be acceptable, a side reaction occurs, which is not preferable in the hydrogenation reaction. The reaction hydrogen pressure ranges from atmospheric pressure to 400 kg / cm 2 , preferably from 5 to 200 kg / cm 2 .
水素添加反応後、再沈精製,沈降法,遠心分離法,濾
過法などにより、水素添加反応樹脂溶液から触媒を除去
することが可能である。After the hydrogenation reaction, the catalyst can be removed from the hydrogenation reaction resin solution by reprecipitation purification, sedimentation, centrifugation, filtration, or the like.
本発明において用いられる感光性化合物は、永松元太
郎,乾英夫著「感光性高分子」(1980)講談社(東
京),デフォレスト著「フォトレジスト」(1975)マグ
ロウヒルインコーポレーテッド(ニューヨーク)などに
記載されているものであれば、特に限定されるものでは
ない。その具体例として、 1,2−ベンゾキノンジアジド−4−スルホン酸エステ
ル, 1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エステ
ル, 1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステ
ル, 2,1−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エステ
ル, 2,1−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステ
ル, 2−ジアゾ−シクロヘキサン−1,3−ジオン, 5−ジアゾ−メルドラム酸エステル, 3−ジアゾ−ピロリジン−2,4−ジオン, 3−ジアゾ−ピペリジン−2,4−ジオン, ジアゾフォスフェニルケトン化合物 あるいはこれらの誘導体などのジアゾケトン化合物; 0−ニトロベンジルエステル, 0−ニトロベンジルスルホン酸エステル, 0,0−ジニトロベンジルエステル, 0,0−ジニトロベンジルスルホン酸エステル などの0−ニトロベンジル化合物; ヨードニウム塩,ホスホニウム塩,スルホニウム塩,
アンモニウム塩 などのオニウム塩; 1−アジドピレン,p−アジドベンゾフェノン, 4′−メトキシ−4−アジドジフェニルアミン, 4−アジドベンザル−2′−メトキシアセトフェノ
ン, 4−アジド−4′−ニトロフェニルアゾベンゼン などのモノアジド化合物; 4,4′−ジアジドベンゾフェノン, 4,4′−ジアジドベンゾメタン, 4,4′−ジアジドスチルベン,4,4′−ジアジドカルコ
ン, 4,4′−ジアジドジフェニルスルホン, 3,4′−ジアジドジフェニルスルホン, 3,3′−ジアジドジフェニルスルホン, 2,6−ジ(4′アジドベンザル)シクロヘキサノン, 2,6−ジ(4′アジドベンザル)4−メチルシクロヘ
キサノン などのビスアジド化合物; モノスルホニルアジド化合物; ビススルホニルアジド化合物 などが挙げられる。The photosensitive compound used in the present invention is described in "Photosensitive Polymers" (1980) by Kotaro Nagai and Hideo Inui (1980), Kodansha (Tokyo), and "Photoresist" (1975) by Deforest, McGraw-Hill Incorporated (New York). Is not particularly limited as long as it is satisfied. Specific examples thereof include 1,2-benzoquinonediazide-4-sulfonic acid ester, 1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester, 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester, and 2,1-naphthoquinonediazide. -4-sulfonic acid ester, 2,1-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester, 2-diazo-cyclohexane-1,3-dione, 5-diazo-meldrum acid ester, 3-diazo-pyrrolidine-2,4- Diazoketone compounds such as dione, 3-diazo-piperidine-2,4-dione, diazophosphenylketone compound or derivatives thereof; 0-nitrobenzyl ester, 0-nitrobenzylsulfonic acid ester, 0,0-dinitrobenzyl ester, 0-nitrobenzyl compound such as 0,0-dinitrobenzylsulfonic acid ester Substances; iodonium salts, phosphonium salts, sulfonium salts,
Onium salts such as ammonium salts; monoazide compounds such as 1-azidopyrene, p-azidobenzophenone, 4'-methoxy-4-azidodiphenylamine, 4-azidobenza-2'-methoxyacetophenone, 4-azido-4'-nitrophenylazobenzene 4,4'-diazidobenzophenone, 4,4'-diazidobenzomethane, 4,4'-diazidostilbene, 4,4'-diazidochalcone, 4,4'-diazidodiphenylsulfone, 3, Bisazide compounds such as 4'-diazidodiphenylsulfone, 3,3'-diazidodiphenylsulfone, 2,6-di (4'azidobenzal) cyclohexanone, 2,6-di (4'azidobenzal) 4-methylcyclohexanone; mono Sulfonyl azide compound; bissulfonyl azide compound and the like.
これらの感光性化合物の配合量は、上記重合体100重
量部に対して1〜100重量部であり、好ましくは3〜30
重量部である。1重量未満ではパターンの形成が不可能
となり、100重量部を越えると、現像残が発生し易くな
る。The amount of these photosensitive compounds is 1 to 100 parts by weight, preferably 3 to 30 parts by weight, per 100 parts by weight of the polymer.
Parts by weight. If the amount is less than 1 part by weight, pattern formation becomes impossible, and if it exceeds 100 parts by weight, development residue tends to occur.
本発明のレジスト組成物は、上記水素添加したアルカ
リ可溶性フェノール樹脂及び感光性化合物を溶剤に溶解
して用いるが、溶剤としては、アセトン,メチルエチル
ケトン,シクロヘキサノンなどのケトン類、エチレング
リコールモノメチルエーテル,エチレングリコールモノ
エチルエーテルなどのグリコールエーテル類、メチルセ
ロソルブアセテート,エチルセロソルブアセテートなど
のセロソルブエステル類、トルエン,キシレンなどの芳
香族炭化水素類などが挙げられる。これらは単独でも用
いられるが、2種類以上を混合して用いてもよい。The resist composition of the present invention is used by dissolving the hydrogenated alkali-soluble phenol resin and the photosensitive compound in a solvent. Examples of the solvent include ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and cyclohexanone, ethylene glycol monomethyl ether and ethylene glycol. Examples include glycol ethers such as monoethyl ether, cellosolve esters such as methyl cellosolve acetate and ethyl cellosolve acetate, and aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene. These may be used alone or in combination of two or more.
更に、本発明のレジスト組成物には、必要に応じて、
界面活性剤,保存安定剤,増感剤,ストリエーション防
止剤などを添加することもできる。Further, the resist composition of the present invention, if necessary,
Surfactants, storage stabilizers, sensitizers, striation inhibitors and the like can also be added.
本発明のレジスト組成物の現像液としてはアルカリの
水溶液を用いるが、具体的には、水酸化ナトリウム,水
酸化カリウム,ケイ酸ナトリウム,アンモニアなどの無
機アルカリ類、エチルアミン,プロピルアミンなどの第
一アミン類、ジエチルアミン,ジプロピルアミンなどの
第二アミン類、トリメチルアミン,トリエチルアミンな
どの第三アミン類、ジエチルエタノールアミン,トリエ
タノールアミンなどのアルコールアミン類、テトラメチ
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,テトラエチルアンモニ
ウムヒドロキシドなどの第四級アンモニウム塩などが挙
げられる。As a developing solution for the resist composition of the present invention, an aqueous alkali solution is used. Specifically, inorganic alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium silicate, and ammonia; Amines, secondary amines such as diethylamine and dipropylamine, tertiary amines such as trimethylamine and triethylamine, alcoholamines such as diethylethanolamine and triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, trimethylhydroxyethylammonium hydroxide And quaternary ammonium salts such as tetraethylammonium hydroxide.
更に必要に応じて上記アルカリの水溶液にメタノー
ル,エタノール,プロパノール,エチレングリコールな
どの水溶性有機溶剤、界面活性剤、樹脂の溶解抑制剤な
どを適量添加することができる。If necessary, a suitable amount of a water-soluble organic solvent such as methanol, ethanol, propanol, or ethylene glycol, a surfactant, or a dissolution inhibitor for a resin can be added to the aqueous alkali solution.
(実施例) 以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明す
る。なお、実施例中の部及び%はとくに断りのないかぎ
り重量基準である。(Example) Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. In the examples, parts and% are based on weight unless otherwise specified.
合成例1 ビニルフェノール重合体(以下PVPと略す)50gとエタ
ノール450gをオートクレーブに仕込み、良く混合し重合
体を溶解させた。次いでラネーNi4gを添加し、系内を窒
素置換した後、20℃に保ちながら水素圧を50kg/cm2かけ
30分間保った。その後このオートクレーブを50℃の温浴
槽につけ3時間反応させた。反応後の溶液からラネーNi
を濾別し、反応溶液を水中に投入して重合体を析出させ
た。さらに、得られた重合体をエタノールに溶解させ水
中に投入して重合体を析出させた。次いで、この重合体
をジオキサンに溶解し、36時間凍結乾燥を行い乾燥重合
体を得た。収率は90%であった。Synthesis Example 1 An autoclave was charged with 50 g of a vinylphenol polymer (hereinafter abbreviated as PVP) and 450 g of ethanol, and mixed well to dissolve the polymer. Then added Raney Ni4g, the inside of the system was replaced with nitrogen, a hydrogen pressure of 50 kg / cm 2 cloves while maintaining the 20 ° C.
Hold for 30 minutes. Thereafter, the autoclave was placed in a warm bath at 50 ° C. and reacted for 3 hours. Raney Ni from solution after reaction
Was separated by filtration, and the reaction solution was poured into water to precipitate a polymer. Further, the obtained polymer was dissolved in ethanol and poured into water to precipitate the polymer. Next, this polymer was dissolved in dioxane and freeze-dried for 36 hours to obtain a dried polymer. The yield was 90%.
上記重合体のゲルパーミエイションクロマトグラフィ
ー(GPC)測定の結果、Mw=3000、核磁気共鳴スペクト
ル(NMR)測定の結果、水素添加率は40%であった。ま
た、UVスペクトルの測定の結果、原料PVPに比べて水素
添加したPVPは250nmの透過率が約2倍に向上した。As a result of gel permeation chromatography (GPC) measurement of the above polymer, Mw was 3000, and as a result of nuclear magnetic resonance spectrum (NMR) measurement, the hydrogenation ratio was 40%. As a result of UV spectrum measurement, the transmittance of hydrogenated PVP at 250 nm was improved about twice as compared with the raw material PVP.
合成例2 ビニルフェノール80モル%とスチレン20モル%との共
重合体(以下PVP/Stと略す)50gとエタノール450gをオ
ートクレーブに仕込み、良く混合し重合体を溶解させ
た。次いでラネーNi3gを添加し、系内を窒素置換した
後、20℃に保ちながら水素圧を50kg/cm2かけ30分間保っ
た。その後このオートクレーブを40℃の温浴槽につけ5
時間反応させた。反応後の溶液からラネーNiを濾別し、
反応溶液を水中に投入して重合体を析出させた。さら
に、得られた重合体をエタノールに溶解させ水中に投入
して重合体を析出させた。次いで、この重合体をジオキ
サンに溶解し、40時間凍結乾燥を行い乾燥重合体を得
た。収率は95%であった。Synthesis Example 2 An autoclave was charged with 50 g of a copolymer of 80 mol% of vinylphenol and 20 mol% of styrene (hereinafter abbreviated as PVP / St) and 450 g of ethanol, and mixed well to dissolve the polymer. Next, 3 g of Raney Ni was added, and the inside of the system was purged with nitrogen. Then, while maintaining the temperature at 20 ° C., the hydrogen pressure was maintained at 50 kg / cm 2 for 30 minutes. Then place the autoclave in a 40 ° C
Allowed to react for hours. Raney Ni is filtered off from the solution after the reaction,
The reaction solution was poured into water to precipitate a polymer. Further, the obtained polymer was dissolved in ethanol and poured into water to precipitate the polymer. Next, this polymer was dissolved in dioxane and freeze-dried for 40 hours to obtain a dried polymer. The yield was 95%.
上記重合体のゲルパーミエイションクロマトグラフィ
ー(GPC)測定の結果、Mw=8000、核磁気共鳴スペクト
ル(NMR)測定の結果、水素添加率は20%であった。ま
た、UVスペクトルの測定の結果、原料PVP/Stに比べて水
素添加したPVP/Stは250nmの透過率が約2倍に向上し
た。As a result of gel permeation chromatography (GPC) measurement of the above polymer, Mw was 8000, and as a result of nuclear magnetic resonance spectrum (NMR) measurement, the hydrogenation ratio was 20%. Further, as a result of the measurement of the UV spectrum, the transmittance of the hydrogenated PVP / St at 250 nm was improved about twice as compared with the raw material PVP / St.
実施例1 合成例1の水素添加したPVP100部,2,3,4−トリヒドロ
キシベンゾフェノンの−OH基の70%以上が1,2−ナフト
キノンジアジド−4−スルホン酸のエステルであるキノ
ンジアジド化合物20部をエチルセロソルブアセテート40
0部に溶解し、0.1μmのテフロンフィルター(ミリポア
社製)で濾過しレジスト溶液を調製した。Example 1 100 parts of hydrogenated PVP of Synthesis Example 1, 20 parts of a quinonediazide compound in which 70% or more of the -OH groups of 2,3,4-trihydroxybenzophenone are 1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid esters The ethyl cellosolve acetate 40
The solution was dissolved in 0 parts and filtered through a 0.1 μm Teflon filter (Millipore) to prepare a resist solution.
上記レジスト溶液をシリコンウエハー上にスピナーで
塗布した後、85℃で20分間ベークし、厚さ0.9μmのレ
ジスト膜を形成した。このウエハーを遠紫外線照射装置
PLA−521FA(キャノン社製)とテスト用マスクを用いて
露光を行った。次に、テトラメチルアンモニウムヒドロ
キシド水溶液で23℃,1分間,浸漬法により現像し、ポジ
型パターンをえた。The resist solution was applied on a silicon wafer by a spinner, and baked at 85 ° C. for 20 minutes to form a resist film having a thickness of 0.9 μm. This wafer is irradiated with far ultraviolet light
Exposure was performed using PLA-521FA (manufactured by Canon Inc.) and a test mask. Next, development was performed with an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution at 23 ° C. for 1 minute by an immersion method to obtain a positive pattern.
パターンの形成されたウエハーを取り出して電子顕微
鏡で観察したところ、0.4μmのライン&スペースが解
像していた。パターンの膜厚を、膜厚計アルファステッ
プ200(テンコー社製)で測定すると0.8μmであった。When the wafer on which the pattern was formed was taken out and observed with an electron microscope, a line and space of 0.4 μm was resolved. When the film thickness of the pattern was measured with a film thickness meter Alpha Step 200 (manufactured by Tenko), it was 0.8 μm.
さらに、このパターンの形成されたウエハーをドライ
エッチング装置DEM−451T(日電アネルバ社製)を用い
てパワー300W,圧力0.03Torr、ガスCF4/H=30/10,周波数
13.56MHzでエッチングしたところ、パターンのなかった
ところのみエッチングされていることが観察された。Further, the wafer on which this pattern was formed was subjected to dry etching equipment DEM-451T (manufactured by Nidec Anelva), power 300 W, pressure 0.03 Torr, gas CF 4 / H = 30/10, frequency
When etching was performed at 13.56 MHz, it was observed that etching was performed only where there was no pattern.
実施例2 合成例2の水素添加したPVP/St 100部,2−ジアゾ−
シクロヘキサノン−1,3−ジオン12部をエチルセロソル
ブアセテート400部に溶解し、0.1μmのテフロンフィル
ターで濾過しレジスト溶液を調製した。Example 2 100 parts of hydrogenated PVP / St of Synthesis Example 2, 2-diazo-
12 parts of cyclohexanone-1,3-dione was dissolved in 400 parts of ethyl cellosolve acetate, and the solution was filtered through a 0.1 μm Teflon filter to prepare a resist solution.
上記レジスト溶液をシリコンウエハー上にスピナーで
塗布した後、75℃で10分間ベークし、厚さ1.0μmのレ
ジスト膜を形成した。このウエハーを遠紫外線照射装置
PLA−521FAとテスト用マスクを用いて露光を行った。次
に、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で23
℃,1分間,浸漬法により現像し、ポジ型パターンをえ
た。The resist solution was applied on a silicon wafer by a spinner, and baked at 75 ° C. for 10 minutes to form a 1.0 μm thick resist film. This wafer is irradiated with far ultraviolet light
Exposure was performed using PLA-521FA and a test mask. Next, 23 with an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide
The film was developed by immersion at ℃ for 1 minute to obtain a positive pattern.
パターンの形成されたウエハーを取り出して電子顕微
鏡で観察したところ、0.45μmのライン&スペースが解
像していた。パターンの膜厚を、膜厚計アルファステッ
プ200で測定すると0.8μmであった。When the wafer on which the pattern was formed was taken out and observed with an electron microscope, a line and space of 0.45 μm was resolved. When the film thickness of the pattern was measured by a film thickness meter Alpha Step 200, it was 0.8 μm.
実施例3 合成例1と同様の方法で調製した水素添加PVP(Mw600
0、水素添加率30%)100部,5−ジアゾメルドラム酸25部
をエチルセロソルブアセテート400部に溶解し、0.1μm
のテフロンフィルターで濾過しレジスト溶液を調製し
た。Example 3 Hydrogenated PVP (Mw600) prepared in the same manner as in Synthesis Example 1
0, hydrogenation rate 30%) 100 parts, 25 parts of 5-diazomeldrum acid are dissolved in 400 parts of ethyl cellosolve acetate, and 0.1 μm
Was filtered through a Teflon filter to prepare a resist solution.
上記レジスト溶液をシリコンウエハー上にスピナーで
塗布した後、70℃で10分間ベークし、厚さ0.8μmのレ
ジスト膜を形成した。このウエハーを遠紫外線照射装置
PLA−521FAとテスト用マスクを用いて露光を行った。次
に、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で23
℃,1分間,浸漬法により現像し、ポジ型パターンをえ
た。The resist solution was applied on a silicon wafer with a spinner and baked at 70 ° C. for 10 minutes to form a 0.8 μm thick resist film. This wafer is irradiated with far ultraviolet light
Exposure was performed using PLA-521FA and a test mask. Next, 23 with an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide
The film was developed by immersion at ℃ for 1 minute to obtain a positive pattern.
パターンの形成されたウエハーを取り出して電子顕微
鏡で観察したところ、0.45μmのライン&スペースが解
像していた。パターンの膜厚を、膜厚計アルファステッ
プ200で測定すると0.7μmであった。When the wafer on which the pattern was formed was taken out and observed with an electron microscope, a line and space of 0.45 μm was resolved. When the film thickness of the pattern was measured by a film thickness meter Alpha Step 200, it was 0.7 μm.
実施例4 実施例1で使用したPVP100部,0,0′−ジニトロコーレ
ート18部,フッ素系界面活性剤0.02部をシクロヘキサノ
ン400部に溶解し、0.1μmのテフロンフィルターで濾過
しレジスト溶液を調製した。Example 4 100 parts of PVP, 18 parts of 0,0'-dinitrocholate and 0.02 part of a fluorinated surfactant used in Example 1 were dissolved in 400 parts of cyclohexanone, and filtered through a 0.1 μm Teflon filter to prepare a resist solution. did.
上記レジスト溶液をシリコンウエハー上にスピナーで
塗布した後、80℃で10分間ベークし、厚さ0.9μmのレ
ジスト膜を形成した。このウエハーを遠紫外線照射装置
PLA−521FAとテスト用マスクを用いて露光を行った。次
に、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で23
℃,1分間,浸漬法により現像し、ポジ型パターンをえ
た。The resist solution was applied on a silicon wafer with a spinner and baked at 80 ° C. for 10 minutes to form a resist film having a thickness of 0.9 μm. This wafer is irradiated with far ultraviolet light
Exposure was performed using PLA-521FA and a test mask. Next, 23 with an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide
The film was developed by immersion at ℃ for 1 minute to obtain a positive pattern.
パターンの形成されたウエハーを取り出して電子顕微
鏡で観察したところ、0.45μmのライン&スペースが解
像していた。パターンの膜厚を、膜厚計アルファステッ
プ200で測定すると0.7μmであった。When the wafer on which the pattern was formed was taken out and observed with an electron microscope, a line and space of 0.45 μm was resolved. When the film thickness of the pattern was measured by a film thickness meter Alpha Step 200, it was 0.7 μm.
実施例5 合成例1の水素添加したPVP100部,テトラフルオロホ
ウ酸ジフェニルヨードニウム10部をエチルセロソルブア
セテート400部に溶解し、0.1μmのテフロンフィルター
で濾過しレジスト溶液を調製した。Example 5 100 parts of hydrogenated PVP and 10 parts of diphenyliodonium tetrafluoroborate of Synthesis Example 1 were dissolved in 400 parts of ethyl cellosolve acetate, and filtered with a 0.1 μm Teflon filter to prepare a resist solution.
上記レジスト溶液をシリコンウエハー上にスピナーで
塗布した後、80℃で10分間ベークし、厚さ1.0μmのレ
ジスト膜を形成した。このウエハーをクリプトン/フッ
素のガスを封入したエキシマレーザー装置C2926(浜松
ホトニクス社製)とテスト用マスクを用いて露光を行っ
た。次に、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶
液で23℃,1分間,浸漬法により現像し、ポジ型パターン
をえた。The resist solution was applied on a silicon wafer by a spinner, and baked at 80 ° C. for 10 minutes to form a resist film having a thickness of 1.0 μm. The wafer was exposed using an excimer laser apparatus C2926 (manufactured by Hamamatsu Photonics) filled with a krypton / fluorine gas and a test mask. Next, development was performed with an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution at 23 ° C. for 1 minute by an immersion method to obtain a positive pattern.
パターンの形成されたウエハーを取り出して電子顕微
鏡で観察したところ、0.45μmのライン&スペースが解
像していた。パターンの膜厚を、膜厚計アルファステッ
プ200で測定すると0.9μmであった。When the wafer on which the pattern was formed was taken out and observed with an electron microscope, a line and space of 0.45 μm was resolved. When the film thickness of the pattern was measured by a film thickness meter Alpha Step 200, it was 0.9 μm.
実施例6 合成例1の水素添加したPVP100部,2,3,4−トリヒドロ
キシアセトフェノンの−OH基の70%が1,2−ナフトキノ
ンジアジド−4−スルホン酸のエステルであるキノンジ
アジド化合物19部,フッ素系界面活性剤0.02部をシクロ
ヘキサノン400部に溶解し、0.1μmのテフロンフィルタ
ーで濾過しレジスト溶液を調製した。Example 6 100 parts of hydrogenated PVP of Synthesis Example 1, 19 parts of a quinonediazide compound in which 70% of the -OH group of 2,3,4-trihydroxyacetophenone is an ester of 1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid, 0.02 parts of a fluorinated surfactant was dissolved in 400 parts of cyclohexanone, and filtered through a 0.1 μm Teflon filter to prepare a resist solution.
上記レジスト溶液をシリコンウエハー上にスピナーで
塗布した後、80℃で10分間ベークし、厚さ1.0μmのレ
ジスト膜を形成した。このウエハーをクリプトン/フッ
素のガスを封入したエキシマレーザー装置C2926とテス
ト用マスクを用いて露光を行った。次に、テトラメチル
アンモニウムヒドロキシド水溶液で23℃,1分間,浸漬法
により現像し、ポジ型パターンをえた。The resist solution was applied on a silicon wafer by a spinner, and baked at 80 ° C. for 10 minutes to form a resist film having a thickness of 1.0 μm. The wafer was exposed using an excimer laser apparatus C2926 filled with a krypton / fluorine gas and a test mask. Next, development was performed with an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution at 23 ° C. for 1 minute by an immersion method to obtain a positive pattern.
パターンの形成されたウエハーを取り出して電子顕微
鏡で観察したところ、0.45μmのライン&スペースが解
像していた。パターンの膜厚を、膜厚計アルファステッ
プ200で測定すると0.7μmであった。When the wafer on which the pattern was formed was taken out and observed with an electron microscope, a line and space of 0.45 μm was resolved. When the film thickness of the pattern was measured by a film thickness meter Alpha Step 200, it was 0.7 μm.
実施例7 合成例1と同様の方法で調製した水素添加PVP(Mw800
0、水素添加率20%)100部,4,4′−ジアジドジフェニル
スルホン12部,フッ素系界面活性剤0.02部をシクロヘキ
サノン400部に溶解し、0.1μmのテフロンフィルターで
濾過しレジスト溶液を調製した。Example 7 Hydrogenated PVP (Mw800) prepared in the same manner as in Synthesis Example 1
0, hydrogenation rate 20%) Dissolve 100 parts, 4,4'-diazidediphenylsulfone, 12 parts and fluorine-based surfactant 0.02 parts in 400 parts of cyclohexanone, and filter with a 0.1 μm Teflon filter to prepare a resist solution. did.
上記レジスト溶液をシリコンウエハー上にスピナーで
塗布した後、80℃で10分間ベークし、厚さ1.0μmのレ
ジスト膜を形成した。このウエハーをクリプトン/ッ素
のガスを封入したエキシマレーザー装置C2926とテスト
用マスクを用いて露光を行った。次に、テトラメチルア
ンモニウムヒドロキシド水溶液で23℃,1分間,浸漬法に
より現像し、ネガ型パターンをえた。The resist solution was applied on a silicon wafer by a spinner, and baked at 80 ° C. for 10 minutes to form a resist film having a thickness of 1.0 μm. This wafer was exposed using an excimer laser apparatus C2926 filled with krypton / nitrogen gas and a test mask. Next, development was performed with an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution at 23 ° C. for 1 minute by an immersion method to obtain a negative pattern.
パターンの形成されたウエハーを取り出して電子顕微
鏡で観察したところ、0.45μmのライン&スペースが解
像していた。パターンの膜厚を、膜厚計アルファステッ
プ200で測定すると0.9μmであった。When the wafer on which the pattern was formed was taken out and observed with an electron microscope, a line and space of 0.45 μm was resolved. When the film thickness of the pattern was measured by a film thickness meter Alpha Step 200, it was 0.9 μm.
比較例1 通常の市販ノボラック系ポジ型フォトレジストをシリ
コンウエハー上にスピナーで塗布した後、85℃で15分間
ベークし、厚さ1.0μmのレジスト膜を形成した。この
ウエハーをクリプトン/フッ素のガスを封入したエキシ
マレーザー装置C2926とテスト用マスクを用いて露光を
行った。次に、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド
水溶液で23℃,1分間,浸漬法により現像し、ポジ型パタ
ーンをえた。Comparative Example 1 An ordinary commercially available novolak-based positive photoresist was applied on a silicon wafer with a spinner, and baked at 85 ° C. for 15 minutes to form a 1.0 μm thick resist film. The wafer was exposed using an excimer laser apparatus C2926 filled with a krypton / fluorine gas and a test mask. Next, development was performed with an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution at 23 ° C. for 1 minute by an immersion method to obtain a positive pattern.
パターンの形成されたウエハーを取り出して電子顕微
鏡で観察したところ、0.55μmのライン&スペースが解
像していたが、ラインの細りが激しく、パターンの形状
も悪く実用上問題がある。When the wafer on which the pattern was formed was taken out and observed with an electron microscope, it was found that the line and space of 0.55 μm had been resolved. However, the line was severely narrowed, the pattern was poor in shape, and there was a practical problem.
比較例2 実施例7の水素添加PVPの原料PVP100部,4,4′−ジア
ジドジフェニルスルホン12部,フッ素系界面活性剤0.02
部をシクロヘキサノン400部に溶解し、0.1μmのテフロ
ンフィルターで濾過しレジスト溶液を調製した。Comparative Example 2 100 parts of raw material PVP of hydrogenated PVP of Example 7, 12 parts of 4,4'-diazide diphenyl sulfone, fluorine-based surfactant 0.02
Was dissolved in 400 parts of cyclohexanone and filtered through a 0.1 μm Teflon filter to prepare a resist solution.
実施例7と同様の方法でパターニングを行い、パター
ンの形成されたウエハーを取り出して電子顕微鏡で観察
したところ、0.65μmのライン&スペースが解像してい
たが、パターンの形状が不良であった。Patterning was performed in the same manner as in Example 7, and the wafer on which the pattern was formed was taken out and observed with an electron microscope. As a result, a line and space of 0.65 μm was resolved, but the shape of the pattern was defective. .
(発明の効果) 本発明によれば、感度、解像度、耐エッチング性、保
存安定性などの優れた、特に短波長光を用いるリソグラ
フィに適したレジストを得ることができる。(Effect of the Invention) According to the present invention, it is possible to obtain a resist excellent in sensitivity, resolution, etching resistance, storage stability and the like, and particularly suitable for lithography using short-wavelength light.
Claims (1)
環の−C=C−結合を部分的に−CH2−CH2−に変換した
アルカリ可溶性水素添加物及び感光性化合物を含んでな
り、かつ該アルカリ可溶性フェノール樹脂が下記式で示
される構造単位を有するものであることを特徴とする遠
紫外線またはKrFエキシマレーザー光露光用レジスト組
成物。 R1,R2:同一又は異なり水素原子、アルキル基、アリール
基、アラルキル基、アルケニル基、ハロゲン1. An alkali-soluble phenolic resin comprising an alkali-soluble hydrogenated product obtained by partially converting a --C = C-- bond of a benzene ring into --CH 2 --CH 2- and a photosensitive compound; A resist composition for exposure to far ultraviolet rays or KrF excimer laser light, wherein the soluble phenolic resin has a structural unit represented by the following formula. R 1 , R 2 : same or different hydrogen atom, alkyl group, aryl group, aralkyl group, alkenyl group, halogen
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
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| JP63-155820 | 1988-06-23 | ||
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1988
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