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JPH11222460A - 透明性化合物、透明性樹脂およびこの透明性樹脂を用いた感光性樹脂組成物並びにこの感光性樹脂組成物を用いた半導体装置の製造方法 - Google Patents

透明性化合物、透明性樹脂およびこの透明性樹脂を用いた感光性樹脂組成物並びにこの感光性樹脂組成物を用いた半導体装置の製造方法

Info

Publication number
JPH11222460A
JPH11222460A JP10113503A JP11350398A JPH11222460A JP H11222460 A JPH11222460 A JP H11222460A JP 10113503 A JP10113503 A JP 10113503A JP 11350398 A JP11350398 A JP 11350398A JP H11222460 A JPH11222460 A JP H11222460A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
acid
compound
transparent
resin composition
photosensitive resin
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
JP10113503A
Other languages
English (en)
Inventor
Atsushi Oshida
敦史 押田
Teruhiko Kumada
輝彦 熊田
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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 Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP10113503A priority Critical patent/JPH11222460A/ja
Publication of JPH11222460A publication Critical patent/JPH11222460A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ArFエキシマレーザ等の短波長領域に高い
透明性と高い感光性並びに十分なドライエッチング耐性
を有した感光性樹脂組成物を得る。 【解決手段】 感光性樹脂組成物は下記一般式(1)ま
たは(2)で示される化合物と、 【化1】 二重結合を有するカルボン酸とを強酸中で反応させて得
た重合可能な化合物を含有した透明性樹脂と、光または
放射線の照射により酸を発生する化合物とを含有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、特にArFエキシ
マレーザ等の短波長光に対して透明性の優れた透明性化
合物、透明性樹脂および特にArFエキシマレーザ等の
短波長光を露光エネルギー源として用いたリソグラフィ
ーに好適に用いられる感光性樹脂組成物に関するもので
ある。また、上記感光性樹脂組成物をレジストとして用
いて微細パターンを形成することにより超LSI等の高
集積化された半導体装置を得ることができる半導体装置
の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体デバイスの高集積化が求められて
いる中、微細加工技術の開発が進められている。この技
術を実現するために、いくつかの手法が検討されている
が、中でもリソグラフィー技術で使用する光源を短波長
化することが、最も有望視されている。現在のリソグラ
フィー技術では、i線(波長365nm)やKrFエキ
シマレーザ(波長248nm)が用いられているが、A
rFエキシマレーザ(波長193nm)やYAGレーザ
の5倍高調波(波長218nm)などを用いることが、
検討されている。
【0003】従来、光リソグラフィー用のレジストとし
てノボラック樹脂とナフトキノンジアジドからなるレジ
ストや、ターシャリーブトキシカルボニルオキシスチレ
ンと酸発生剤からなるレジストが用いられている。これ
らはいずれもベンゼン骨格を有する化合物を有してお
り、ベンゼン骨格を有する化合物がドライエッチング耐
性を発現することから、これらの化合物が使用されてい
る。
【0004】しかし、ベンゼン骨格を有する化合物では
上記波長の短いArFエキシマレーザやYAGレーザの
5倍高調波の波長付近に大きな吸収を有することから、
良好な形状のパターンを形成することができなかった。
【0005】この問題を解決する方法として、特開平4
―39665号公報および特開平8―12626号公報
には環状構造を有する脂肪族系の化合物を用いること
が、特開平8―82925号公報には環状テルペノイド
骨格を有する化合物を含有した感光性材料が記載され、
上記波長領域の光の透過率を十分に高くできることが示
されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記化合物は
疎水性であり、従来から用いられているアルカリ水溶液
による現像では溶解性が十分得られず、良好な微細パタ
ーンの形成が困難である。そこで上記公報に示されてい
るように、水溶性を示す基を含む原子団を共重合などの
方法で混入させることでこの問題の解決を図っている
が、この方法ではドライエッチング耐性を発現する原子
団の含有率が低下するため、エッチング耐性の低下を招
いてしまう。しかもこのような化合物は一般に疎水性が
強いため半導体基板上と樹脂との密着性低下につながっ
ている。以上のことから、上記従来の技術では光の透過
率とドライエッチング耐性を両立させることはできてい
ないという課題があった。
【0007】本発明は、かかる課題を解決するためにな
されたもので、ArFエキシマレーザ等の短波長領域に
高い透明性を示す透明性化合物および透明性樹脂を得る
ことを目的とするものである。さらに、上記波長の光に
高い感光性と十分なドライエッチング耐性を有した感光
性樹脂組成物および微細加工が可能で高集積化した半導
体装置の製造方法を得ることを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係る第1の透明
性化合物は、下記一般式(1)または一般式(2)で示
される化合物と、
【0009】
【化4】
【0010】カルボン酸とを強酸中で反応させて得たも
のである。
【0011】本発明に係る第1の透明性樹脂は、上記一
般式(1)または一般式(2)で示される化合物と、二
重結合を有するカルボン酸とを強酸中で反応させて得た
重合可能な化合物を含有したものである。
【0012】本発明に係る第2の透明性樹脂は、上記第
1の透明性樹脂において、一般式(1)または一般式
(2)で示される化合物が、ピネン、カンフェン、カレ
ン、セドレンまたはクベベンのものである。
【0013】本発明に係る第3の透明性樹脂は、上記第
1または第2の透明性樹脂において、上記第1の透明性
化合物を含有したものである。
【0014】本発明に係る第4の透明性樹脂は、上記第
1ないし第3のいずれかの透明性樹脂において、下記一
般式(3)、(4)、(5)または(6)
【0015】
【化5】
【0016】
【化6】
【0017】で示される原子団を含有したものである。
【0018】本発明に係る第5の透明性樹脂は、上記第
4の透明性樹脂において、上記一般式(3)、(4)、
(5)または(6)で示される原子団が酸により分解す
るものである。
【0019】本発明に係る第1の感光性樹脂組成物は、
上記第1ないし第5のいずれかの透明性樹脂と、光また
は放射線の照射により酸を発生する化合物とを含有した
ものである。
【0020】本発明に係る第1の半導体装置の製造方法
は、半導体基板上に上記第1の感光性樹脂組成物の膜を
設ける工程、上記感光性樹脂組成物膜に短波長レーザを
パターン露光する工程および露光後の感光性樹脂組成物
膜を現像処理する工程を施す方法である。
【0021】
【発明の実施の形態】本発明の透明性化合物は、上記一
般式(1)または一般式(2)で示される化合物と、カ
ルボン酸とを強酸中で反応させて得たエステル化合物で
あり、ArFエキシマレーザ等の短波長領域に高い透明
性を示すものである。
【0022】本発明の透明性樹脂は、上記一般式(1)
または一般式(2)で示される化合物と、二重結合を有
するカルボン酸とを強酸中で反応させて得た重合可能な
エステル化合物を含有したものである。ここで得られる
重合可能なエステル化合物は、ArFエキシマレーザ等
の短波長領域に高い透明性を示す。また、上記エステル
化合物は3級炭素を有するエステル結合を有するので酸
により分解し、露光された部分のアルカリ水溶液に対す
る溶解性を高くすることができ、パターンの解像度を向
上させる。
【0023】さらに、上記エステル化合物を、母剤とな
る樹脂に結合させたり、添加したりすることにより、下
記感光性樹脂組成物として用いた場合、エッチング耐性
を向上させることができる。母剤となる樹脂としては例
えばポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリヒドロキ
シエチルアクリル酸、ポリヒドロキシエチルメタクリル
酸、ポリマレイン酸、ポリイタコン酸等があげられるが
これに限定されない。
【0024】本発明の透明性化合物または透明性樹脂に
係わる上記一般式(1)または一般式(2)で示される
化合物は、シクロヘキサン環、シクロヘプタン環または
シクロオクタン環の1,3位または1,4位に橋かけさ
れた炭素―炭素結合を有し、さらに2重結合性炭素―炭
素結合を有する化合物である。ただし、2重結合性炭素
―炭素結合を形成している炭素原子の少なくとも1つは
3つの炭素原子と直接結合していることが必要であり、
アルキル基、ヒドロキシル基、カルボキシル基またはス
ルホキシル基等で置換されていても良く、例えば下記化
学式
【0025】
【化7】
【0026】で示されるピネン、カンフェン、カレン、
セドレン、クベベン等があげられるがこれらに限定され
ない。なお、本発明の透明性樹脂を下記のように感光性
樹脂組成物として用いる場合、ピネン、カンフェン、カ
レン、セドレン、クベベンを用いると、揮発性を有する
ため酸による分解で除去されやすく高解像度を得ること
ができる。
【0027】本発明の透明性化合物または透明性樹脂に
係わる上記一般式(1)または一般式(2)で示される
化合物と反応させることができるカルボン酸としては具
体的には、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フ
マル酸、イタコン酸、シクロヘキサン1,2―ジカルボ
ン酸モノメタクリロイロキシエチルエステル、シクロヘ
キサン1,2―ジカルボン酸モノアクリロイロキシエチ
ルエステル等があげられるがこれに限定されない。な
お、本発明の透明性樹脂には上記のような二重結合を有
するカルボン酸を用いる必要がある。
【0028】本発明の透明性化合物または透明性樹脂に
係わる強酸としては、硫酸、ベンゼンスルホン酸、p―
トルエンスルホン酸等があげられるがこれに限定されな
い。
【0029】また、本発明の透明性樹脂がさらに上記透
明性化合物を含有したものであると、さらにドライエッ
チング耐性が向上するため好ましい。
【0030】また、本発明の透明性樹脂が上記一般式
(3)、(4)、(5)または(6)で示される原子団
を含有したものであると、上記一般式(3)、(4)、
(5)または(6)で示される原子団はその分子骨格内
に極性基を有するために高い親水性を有し、半導体基板
などに対して十分な密着性を確保することができるの
で、下記感光性樹脂として用いた場合、現像時における
パターンの剥離、倒れを少なくすることができる。ま
た、上記原子団は芳香族化合物とは異なるためにArF
エキシマレーザ等の短波長領域での光吸収を小さく保つ
ことができ、上記原子団を含有しても透明性樹脂は、A
rFエキシマレーザ光の光吸収を低く抑えることができ
る。さらに、上記一般式(3)、(4)、(5)または
(6)で示される原子団が酸により分解性を示すもので
あると、下記のように感光性樹脂組成物として用いる場
合、パターンのより高解像度を得ることができる。
【0031】つまり、本発明の透明性樹脂は、例えば上
記重合可能なエステル化合物を含有した樹脂に、一般式
(3)、(4)、(5)または(6)で表される原子団
を結合させたり、上記原子団を有する化合物を添加する
ことにより得ることができる。なお、上記化合物として
は炭素数3から15のアルキルカルボン酸、3から15
のアルキルジカルボン酸等があげられるがこれに限定さ
れない。
【0032】また、上記本発明の透明性樹脂は上記重合
可能なエステル化合物と他のモノマーを共重合させたも
のでもよい。他のモノマーとしては例えばアクリル酸、
メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シ
クロヘキサン1,2―ジカルボン酸モノメタクリロイロ
キシエチルエステル、シクロヘキサン1,2―ジカルボ
ン酸モノアクリロイロキシエチルエステル、エチレング
リコールモノメタクリル酸エステル、エチレングリコー
ルモノアクリル酸エステル、ビニルアルコール、酢酸ビ
ニル、メタクリル酸メチル、アクリル酸メチル、メタク
リル酸ターシャルブチル、アクリル酸ターシャルブチ
ル、1―エトキシエチル―1―メタクリル酸エステル、
1―エトキシエチル―1―アクリル酸エステル、1―イ
ソプロポキシエチル―1―メタクリル酸エステル、1―
イソプロポキシエチル―1―アクリル酸エステル、1―
ターシャルブトキシエチル―1―メタクリル酸エステ
ル、1―ターシャルブトキシエチル―1―アクリル酸エ
ステル、テトラヒドロピラニルメタクリレート、テトラ
ヒドロピラニルアクリレート等があげられるがこれに限
定されない。上記エステル化合物とその他のモノマー含
有比率は上記化合物が99%〜30%(モル%、以下同
様)、好ましくは95〜50%、その他のモノマーが1
%〜70%、好ましくは5〜50%の範囲が適当であ
る。上記化合物が30%未満の場合には、十分なエッチ
ング耐性が得られにくくなる。また上記化合物が99%
より多い場合には、膜の形成が困難となる。
【0033】さらに、本発明の透明性樹脂は、上記重合
可能なエステル化合物を重合して得られた樹脂に、さら
に酸により分解性を示す原子団を結合させたり、この原
子団を有する化合物として添加してもよい。酸により分
解性を示す原子団としては、例えばtert―ブチル
基、tertアミル基、1―エトキシエチル基、1―プ
ロピルオキシエチル基、1―tertブトキシエチル
基、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル
基、2―メチル―2アダマンチル基、1―メチル―4テ
トラヒドロピラ―3―ノイル基、1―メチル―4―ペン
タノイル基などがあげられるがこれらに限定されない。
【0034】本発明の感光性樹脂組成物に用いられる透
明性樹脂は、上記重合可能なエステル化合物を重合して
得られた樹脂に、一般式(3)、(4)、(5)もしく
は(6)で表される原子団、または上記酸により分解性
を示す原子団を樹脂に結合させたり、上記原子団を含有
する化合物を添加することにより得ることができる。
【0035】本発明の感光性樹脂組成物は、上記透明性
樹脂と光または放射線の照射により酸を発生する化合物
とを含有するものである。
【0036】本発明の感光性樹脂組成物に係わる光また
は放射線の照射を受けて酸を発生する化合物としては、
トリフェニルスルホニウムヘキサフロロアンチモネー
ト、トリフェニルスルホニウムトリフレイト、トリフェ
ニルスルホニウムナノフレイト、トリフェニルスルホニ
ウムトシレート、トリフェニルスルホニウムメタンスル
ホネート、トリフェニルスルホニウムエタンスルホネー
ト、トリフェニルスルホニウムプロパンスルホネート、
トリフェニルスルホニウムブタンスルホネート、ジメチ
ルフェニルスルホニウムヘキサフロロアンチモネート、
ジメチルフェニルスルホニウムトリフレイト、ジメチル
フェニルスルホニウムナノフレイト、ジメチルフェニル
スルホニウムトシレート、ジメチルフェニルスルホニウ
ムメタンスルホネート、ジメチルフェニルスルホニウム
エタンスルホネート、ジメチルフェニルスルホニウムプ
ロパンスルホネート、ジメチルフェニルスルホニウムブ
タンスルホネート、4―tertブチルフニルジフェニ
ルヘキサフロロアンチモネート、4―tertブチルフ
ニルジフェニルトリフレイト、4―tertブチルフニ
ルジフェニルナノフレイト、4―tertブチルフニル
ジフェニルトシレート、4―tertブチルフニルジフ
ェニルメタンスルホネート、4―tertブチルフニル
ジフェニルエタンスルホネート、4―tertブチルフ
ニルジフェニルプロパンスルホネート、4―tertブ
チルフニルジフェニルブタンスルホネート、トリス(4
―メチルフェニル)スルホニウムヘキサフロロアンチモ
ネート、トリス(4―メチルフェニル)スルホニウムト
リフレイト、トリス(4―メチルフェニル)スルホニウ
ムナノフレイト、トリス(4―メチルフェニル)スルホ
ニウムトシレート、トリス(4―メチルフェニル)スル
ホニウムメタンスルホネート、トリス(4―メチルフェ
ニル)スルホニウムエタンスルホネート、トリス(4―
メチルフェニル)スルホニウムプロパンスルホネート、
トリス(4―メチルフェニル)スルホニウムブタンスル
ホネート、トリス(4―メトキシフェニル)スルホニウ
ムトヘキサフロロアンチモネート、トリス(4―メトキ
シフェニル)スルホニウムトリフレイト、トリス(4―
メトキシフェニル)スルホニウムナノフレイト、トリス
(4―メトキシフェニル)スルホニウムトシレート、ト
リス(4―メトキシフェニル)スルホニウムメタンスル
ホネート、トリス(4―メトキシフェニル)スルホニウ
ムエタンスルホネート、トリス(4―メトキシフェニ
ル)スルホニウムプロパンスルホネート、トリス(4―
メトキシフェニル)スルホニウムブタンスルホネート、
ジフェニルヨードニウムヘキサフロロアンチモネート、
ジフェニルヨードニウムトリフレイト、ジフェニルヨー
ドニウムナノフレイト、ジフェニルヨードニウムトシレ
ート、ジフェニルヨードニウメタンスルホネート、ジフ
ェニルヨードニウエタンスルホネート、ジフェニルヨー
ドニウプロパンスルホネート、ジフェニルヨードニウブ
タンスルホネート、4―メトキシフェニルフェニルヨー
ドニウムヘキサフロロアンチモネート、4―メトキシフ
ェニルフェニルヨードニウムトリフレイト、4―メトキ
シフェニルフェニルヨードニウムナノフレイト、4―メ
トキシフェニルフェニルヨードニウムトシレート、4―
メトキシフェニルフェニルヨードニウメタンスルホネー
ト、4―メトキシフェニルフェニルヨードニウエタンス
ルホネート、4―メトキシフェニルフェニルヨードニウ
プロパンスルホネート、4―メトキシフェニルフェニル
ヨードニウブタンスルホネート、4、4’―ジtert
ブチルジフェニルヨードニウムヘキサフロロアンチモネ
ート、4、4’―ジtertブチルジフェニルヨードニ
ウムトリフレイト、4、4’―ジtertブチルジフェ
ニルヨードニウムナノフレイト、4、4’―ジtert
ブチルジフェニルヨードニウムトシレート、4、4’―
ジtertブチルジフェニルヨードニウムメタンスルホ
ネート、4、4’―ジtertブチルジフェニルヨード
ニウムエタンスルホネート、4、4’―ジtertブチ
ルジフェニルヨードニウムプロパンスルホネート、4、
4’―ジtertブチルジフェニルヨードニウムブタン
スルホネート、4、4’―ジメチルジフェニルヨードニ
ウムヘキサフロロアンチモネート、4、4’―ジメチル
ジフェニルヨードニウムトリフレイト、4、4’―ジメ
チルジフェニルヨードニウムナノフレイト、4、4’―
ジメチルジフェニルヨードニウムトシレート、4、4’
―ジメチルジフェニルヨードニウムメタンスルホネー
ト、4、4’―ジメチルジフェニルヨードニウムエタン
スルホネート、4、4’―ジメチルジフェニルヨードニ
ウムプロパンスルホネート、4、4’―ジメチルジフェ
ニルヨードニウムブタンスルホネート、3、3’―ジニ
トロジフェニルヨードニウムヘキサフロロアンチモネー
ト、3、3’―ジニトロジフェニルヨードニウムトリフ
レイト、3、3’―ジニトロジフェニルヨードニウムナ
ノフレイト、3、3’―ジニトロジフェニルヨードニウ
ムトシレート、3、3’―ジニトロジフェニルヨードニ
ウムメタンスルホネート、3、3’―ジニトロジフェニ
ルヨードニウムエタンスルホネート、3、3’―ジニト
ロジフェニルヨードニウムプロパンスルホネート、3、
3’―ジニトロジフェニルヨードニウムブタンスルホネ
ート、ナフチルカルボニルメチルテトラヒドロチオフェ
ニルヘキサフロロアンチモネート、ナフチルカルボニル
メチルテトラヒドロチオフェニルトリフレイト、ナフチ
ルカルボニルメチルテトラヒドロチオフェニルナノフレ
イト、ナフチルカルボニルメチルテトラヒドロチオフェ
ニルトシレート、ナフチルカルボニルメチルテトラヒド
ロチオフェニルメタンスルホネート、ナフチルカルボニ
ルメチルテトラヒドロチオフェニルエタンスルホネー
ト、ナフチルカルボニルメチルテトラヒドロチオフェニ
ルプロパンスルホネート、ナフチルカルボニルメチルテ
トラヒドロチオフェニルブタンスルホネート、ジメチル
ヒドロキシナフチルヘキサフロロアンチモネート、ジメ
チルヒドロキシナフチルトリフレイト、ジメチルヒドロ
キシナフチルナノフレイト、ジメチルヒドロキシナフチ
ルトシレート、ジメチルヒドロキシナフチルメタンスル
ホネート、ジメチルヒドロキシナフチルエタンスルホネ
ート、ジメチルヒドロキシナフチルプロパンスルホネー
ト、ジメチルヒドロキシナフチルブタンスルホネート、
ヒドロキシこはく酸イミドのトリフロロメタンスルホン
酸エステル、ヒドロキシこはく酸イミドのナノフロロブ
タンスルホン酸エステル、ヒドロキシこはく酸イミドの
トリメタンスルホン酸エステル、ヒドロキシこはく酸イ
ミドのトリエタンスルホン酸エステル、ヒドロキシこは
く酸イミドのトリプロパンスルホン酸エステル、ヒドロ
キシこはく酸イミドのトリブタンスルホン酸エステル、
ヒドロキシこはく酸イミドのトルエンスルホン酸エステ
ル、ヒドロキシシクロヘキサンジカルボン酸イミドのト
リフロロメタンスルホン酸エステル、ヒドロキシシクロ
ヘキサンジカルボン酸イミドのナノフロロブタンスルホ
ン酸エステル、ヒドロキシシクロヘキサンジカルボン酸
イミドのトリメタンスルホン酸エステル、ヒドロキシシ
クロヘキサンジカルボン酸イミドのトリエタンスルホン
酸エステル、ヒドロキシシクロヘキサンジカルボン酸イ
ミドのトリプロパンスルホン酸エステル、ヒドロキシシ
クロヘキサンジカルボン酸イミドのトリブタンスルホン
酸エステル、ヒドロキシシクロヘキサンジカルボン酸イ
ミドのトルエンスルホン酸エステル、ヒドロキシノルボ
ルネンジカルボン酸イミドのトリフロロメタンスルホン
酸エステル、ヒドロキシノルボルネンジカルボン酸イミ
ドのナノフロロブタンスルホン酸エステル、ヒドロキシ
ノルボルネンジカルボン酸イミドのトリメタンスルホン
酸エステル、ヒドロキシノルボルネンジカルボン酸イミ
ドのトリエタンスルホン酸エステル、ヒドロキシノルボ
ルネンジカルボン酸イミドのトリプロパンスルホン酸エ
ステル、ヒドロキシノルボルネンジカルボン酸イミドの
トリブタンスルホン酸エステル、ヒドロキシノルボルネ
ンジカルボン酸イミドのトルエンスルホン酸エステルな
どがあげられる。
【0037】本発明の感光性樹脂組成物に係わる透明性
樹脂と光または放射線の照射により酸を発生する化合物
の含有割合は、透明性樹脂を90.0〜99.9重量
%、好ましくは95.0〜99.5重量%、光または放
射線の照射により酸を発生する化合物を0.1〜10.
0重量%、好ましくは0.5〜5.0重量%の範囲が適
当である。透明性樹脂が99.9重量%を越える場合パ
ターニングが困難になる傾向が生じ、90.0重量%未
満の場合には、均一な相溶性を得るのが困難になるの
で、形成するパターンの不良が発生しやすくなる。また
光または放射線の照射により酸を発生する化合物が0.
1重量%未満の場合には良好なパターンを形成すること
ができなくなり、10重量%を越えた場合には均一な相
溶性を得るのが困難になるので、形成するパターンの不
良が発生しやすくなる。
【0038】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
基板上に上記感光性樹脂組成物の膜を設け、上記感光性
樹脂組成物の膜にArF等の短波長レーザをパターン露
光し、露光後の感光性樹脂組成物の膜を現像処理する方
法であり、上記感光性樹脂組成物がArFエキシマレー
ザ光等の光吸収を低く抑えたまま、ドライエッチング耐
性を確保できるので微細加工が可能となる。
【0039】本発明の感光性樹脂組成物を、シリコンウ
ェハなどの基板上に塗布し、プリベイクを行い、例えば
ArFエキシマレーザなどの光を照射した後、80〜1
70℃程度の加熱を30秒から10分間行い、次いで現
像を行ってパターン形成を行うことができる。レジスト
の現像液としてはアルカリ性水溶液を用いることができ
る。アルカリ性水溶液としては例えばアンモニア、トリ
エチルアミン、ジメチルアミノメタノール、モノエタノ
ールアミン、トリエタノールアミン、テトラアルキルア
ンモニウムヒドロキシド、水酸化ナトリウム、水酸化カ
リウム、炭酸ナトリウム、コリン等の水溶液やこれら水
溶液の混合物を用いることができる。
【0040】本発明の感光性樹脂組成物を基板に塗布す
るために用いる溶媒としては、混合する成分を速やかに
溶解し、かつそれらと反応しなものであるならば何でも
使用できるが、例えばメチルセロソルブ、エチルセロソ
ルブ、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、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エチルエーテル
アセテート、メトキシプロピオン酸メチル、メトキシプ
ロピオン酸エチル、エトキシプロピオン酸メチル、エト
キシプロピオン酸エチル、酪酸エチル、2―ヘプタノ
ン、ジグライム、シクロヘキサノン、シクロペンタノ
ン、γ―ブチロラクトン、酢酸イソアミル、クロロベン
ゼン、ジクロロベンゼンなどが一般的である。好ましく
は沸点が100から220℃の範囲である溶媒が適当で
ある。沸点がこれより低いものでは塗布したときにムラ
ができやすく、沸点がこれより高いものでは溶媒の乾燥
が容易ではない。
【0041】
【実施例】実施例1.βピネン150gとメタクリル酸
40gの混合物を氷冷し、そこへ濃硫酸10mlをゆっ
くり加え、そのまま24時間攪拌を続けた。これにエー
テル300mlを加えた溶液を炭酸水素ナトリウム水溶
液、水の順で洗浄した。溶媒を留去した後、減圧蒸留に
より目的とする重合可能なエステル化合物40gを得
た。上記エステル化合物10.7g、メタクリル酸1.
1gおよびアゾビスイソブチロニトリル0.2gをジオ
キサン60ml中に溶解させ、真空脱気後70℃で4時
間重合した。反応溶液を1000mlのヘキサンに投入
し、ポリマーを回収した。ポリマーは50mlのテトラ
ヒドロフランに溶解させ、ろ過後再度1000mlのヘ
キサン中に投入してポリマーの生成を行い本発明の実施
例の透明性樹脂6.5gを得た。
【0042】実施例2.実施例1で得られたポリマー4
gとトリフェニルスルホニウムトリフレイト0.08g
からなる本発明の実施例の感光性樹脂組成物をジエチレ
ングリコールジメチルエーテル22gに溶解させ、0.
2μmのメンブランフィルターでろ過してパターン形成
材料溶液を作成した。この溶液をヘキサメチルジシラザ
ンで密着性強化したシリコンウエハ上に塗布して0.5
μm厚のパターン形成材料膜を得た。この膜に10mJ
/cm2のArFエキシマレーザを照射した後、100
℃のホットプレート上で90秒間加熱を行った。この
時、本発明の感光性樹脂組成物に係わる透明性樹脂部分
が下式に示すようにしてArFエキシマレーザ照射によ
り発生した酸により分解し、アルカリ水溶液に可溶性と
なる。
【0043】
【化8】
【0044】その後0.079重量%のテトラメチルア
ンモニウムヒドロキシド水溶液で60秒間現像を行っ
た。その結果0.16μmのラインアンドスペースパタ
ーンが形状よく解像されていた。またCF4ガスプラズ
マによるエッチング速度を、従来から感光性樹脂組成物
のベース樹脂として用いられているポリヒドロキシスチ
レン樹脂のエッチング速度を1として比較して表1に示
す。表1から、本発明の実施例の感光性樹脂組成物の膜
のエッチング速度はポリヒドロキシスチレン樹脂と同等
のエッチング耐性を有していることがわかった。
【0045】
【表1】
【0046】実施例3〜14.表1〜表4に示すよう
に、一般式(1)または一般式(2)で示される化合物
と重合可能な二重結合を有するカルボン酸とを強酸中で
反応させることによって得たエステル化合物を重合体の
一部に含有した透明性樹脂と光または放射線の照射を受
けて酸を発生する化合物とを実施例2と同様にして本発
明の実施例の感光性樹脂組成物を得、レジスト膜を作製
して実施例2と同様の操作でパターン形成を行った。
【0047】
【表2】
【0048】
【表3】
【0049】
【表4】
【0050】その結果、表1〜表4に示すようにいずれ
の場合でもArFエキシマレーザ露光で良好なパターン
が得られ、ポリヒドロキシスチレン樹脂と同等の耐ドラ
イエッチング性を有することが示された。
【0051】なお、上記実施例では短波長の光としてA
rFエキシマレーザを用いた例を示したが、例えばYA
Gレーザの5倍高調波等他の200nm付近の波長の光
でも同様の効果を得ることができる。
【0052】実施例15.ピネンメタクリレートとα―
メチレン―γ―ブチロラクトンとの共重合体(モル組成
比50:50)44重量部、トリフェニルスルホニウム
トリフレイト1重量部を365重量部のシクロヘキサノ
ンに溶解させ、0.2μmのメンブランフィルターでろ
過してパターン形成材料溶液を作成した。この溶液をヘ
キサメチルジシラザンで密着性強化したシリコンウエハ
上に塗布して0.5μm厚のパターン形成材料膜を得
た。この膜に8mJ/cm2のArFエキシマレーザ光
を照射した後、110℃のホットプレート上で90秒間
加熱を行った。その後0.119重量%のテトラメチル
アンモニウムヒドロキシド水溶液で60秒間現像を行っ
た。その結果0.14μmのラインアンドスペースパタ
ーンが形状よく解像されていた。またCF4ガスプラズ
マによるエッチング速度をノボラック樹脂と比較した結
果、この感光性樹脂組成物の膜のエッチング速度はノボ
ラック樹脂の1.09倍でありPMMA樹脂等に対して
耐ドライエッチング性の向上が見られ、密着性が向上し
て解像度が向上しているのが示されている。
【0053】比較例1. 実施例15でα―
メチレン―γ―ブチロラクトンにかえて、メタクリル酸
を用いて実施例1と同様の操作方法でパターニングを行
ったところ、0.18um以下のパターンは剥離した。
【0054】実施例16〜39.表5〜表12に示すよ
うに、上記一般式(1)、または(2)で示される化合
物と二重結合を有するカルボン酸とを強酸中で反応させ
て得られるエステル化合物と上記一般式(3)、
(4)、(5)または(6)で表される原子団を含有す
る樹脂、並びに光の照射により酸を発生する化合物(ト
リフェニルスルホニウムトリフレイト)とを実施例15
と同様に調整して感光性樹脂組成物を得、レジスト膜を
作製してパターン形成を行った。また、実施例15と同
様耐ドライエッチング性の検討を行った。
【0055】
【表5】
【0056】
【表6】
【0057】
【表7】
【0058】
【表8】
【0059】
【表9】
【0060】
【表10】
【0061】
【表11】
【0062】
【表12】
【0063】その結果、表5〜表12に示すようにいず
れの場合でもArFエキシマレーザ露光で良好なパター
ンが得られた。また、実施例15と同様、密着性が向上
して解像度が向上しているのが示されている。
【0064】
【発明の効果】本発明の第1の透明性化合物によれば、
上記一般式(1)または一般式(2)で示される化合物
と、カルボン酸とを強酸中で反応させて得たものであ
り、ArF等の短波長の光に対して透明性を有するとい
う効果がある。
【0065】本発明の第1の透明性樹脂によれば、上記
一般式(1)または一般式(2)で示される化合物と、
二重結合を有するカルボン酸とを強酸中で反応させて得
た重合可能な化合物を含有したもので、ArF等の短波
長の光に対して透明性を有し、感光性樹脂として用いる
ことができるという効果がある。
【0066】本発明の第2の透明性樹脂によれば、上記
第1の透明性樹脂において、一般式(1)または一般式
(2)で示される化合物が、ピネン、カンフェン、カレ
ン、セドレンまたはクベベンのもので、感光性樹脂とし
て用いると解像度が向上するという効果がある。
【0067】本発明の第3の透明性樹脂によれば、上記
第1または第2の透明性樹脂において、上記第1の透明
性化合物を含有したもので、感光性樹脂として用いると
解像度が向上するという効果がある。
【0068】本発明の第4の透明性樹脂によれば、上記
第1ないし第3のいずれかの透明性樹脂において、上記
一般式(3)、(4)、(5)または(6)で示される
原子団を含有したもので、感光性樹脂として用いると解
像度が向上するという効果がある。
【0069】本発明の第5の透明性樹脂によれば、上記
4の透明性樹脂において、上記一般式(3)、(4)、
(5)または(6)で示される原子団が酸により分解す
るもので、感光性樹脂として用いると解像度が向上する
という効果がある。
【0070】本発明に係る第1の感光性樹脂組成物によ
れば、上記第1ないし第5のいずれかの透明性樹脂と光
または放射線の照射により酸を発生する化合物とを含有
したもので、ArF等の短波長の光に対して透明性に優
れ、高解像度でエッチング耐性が優れるという効果があ
る。
【0071】本発明の第1の半導体装置の製造方法によ
れば、半導体基板上に上記第1の感光性樹脂組成物の膜
を設ける工程、上記感光性樹脂組成物膜に短波長レーザ
をパターン露光する工程および露光後の感光性樹脂組成
物膜を現像処理する工程を施すことにより、微細パター
ンが可能で高集積化された半導体装置を得ることができ
るという効果がある。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C08L 35/02 C08L 35/02 C09D 133/04 C09D 133/04 135/02 135/02 G03F 7/004 503 G03F 7/004 503 7/038 505 7/038 505 7/039 501 7/039 501 H01L 21/027 H01L 21/30 502R

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式(1)または一般式(2)で
    示される化合物と、 【化1】 カルボン酸とを強酸中で反応させて得た透明性化合物。
  2. 【請求項2】 上記一般式(1)または一般式(2)で
    示される化合物と、二重結合を有するカルボン酸とを強
    酸中で反応させて得た重合可能な化合物を含有した透明
    性樹脂。
  3. 【請求項3】 一般式(1)または一般式(2)で示さ
    れる化合物が、ピネン、カンフェン、カレン、セドレン
    またはクベベンであることを特徴とする請求項2に記載
    の透明性樹脂。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載の透明性化合物を含有し
    たことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の透
    明性樹脂。
  5. 【請求項5】 下記一般式(3)、(4)、(5)また
    は(6) 【化2】 【化3】 で示される原子団を含有したことを特徴とする請求項2
    ないし請求項4のいずれかに記載の透明性樹脂。
  6. 【請求項6】 上記一般式(3)、(4)、(5)また
    は(6)で示される原子団が酸により分解することを特
    徴とする請求項5に記載の透明性樹脂。
  7. 【請求項7】 請求項2ないし請求項6のいずれかに記
    載の透明性樹脂と光または放射線の照射により酸を発生
    する化合物とを含有した感光性樹脂組成物。
  8. 【請求項8】 半導体基板上に請求項7に記載の感光性
    樹脂組成物の膜を設ける工程、上記感光性樹脂組成物膜
    に短波長レーザをパターン露光する工程および露光後の
    感光性樹脂組成物膜を現像処理する工程を施す半導体装
    置の製造方法。
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