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WO1999053377A1 - Composition d'agent de protection amplifiee chimiquement - Google Patents

Composition d'agent de protection amplifiee chimiquement Download PDF

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Publication number
WO1999053377A1
WO1999053377A1 PCT/JP1999/001791 JP9901791W WO9953377A1 WO 1999053377 A1 WO1999053377 A1 WO 1999053377A1 JP 9901791 W JP9901791 W JP 9901791W WO 9953377 A1 WO9953377 A1 WO 9953377A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
compound
chemically amplified
resist composition
amplified resist
acid
Prior art date
Application number
PCT/JP1999/001791
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Yoshiaki Kinoshita
Yuko Yamaguchi
Satoru Funato
Original Assignee
Clariant International Ltd.
Clariant Finance (Bvi) Limited
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 Clariant International Ltd., Clariant Finance (Bvi) Limited filed Critical Clariant International Ltd.
Priority to US09/445,345 priority Critical patent/US6479210B2/en
Priority to KR1019997011567A priority patent/KR100632714B1/ko
Priority to EP99912103A priority patent/EP0989459A4/en
Publication of WO1999053377A1 publication Critical patent/WO1999053377A1/ja

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    • Y10S430/114Initiator containing
    • Y10S430/122Sulfur compound containing

Definitions

  • the present invention relates to a chemically amplified resist composition used in the production of integrated circuit devices and the like. More specifically, the present invention relates to a chemically amplified resist composition that is sensitive to radiation such as ultraviolet rays, far ultraviolet rays, electron beams, and X-rays, and that can form high sensitivity, high resolution, and good pattern shapes. . Background art
  • the light source of the exposure equipment used for microfabrication, especially for photolithography is g-line (436 nm).
  • a chemically amplified resist capable of increasing the sensitivity with little light absorption has been developed and various reports have been made.
  • an acid is generated by irradiation, and a chemical change (for example, polarity change, cleavage of chemical bond, cross-linking reaction, etc.) occurs in the resist film due to the catalytic action of the generated acid.
  • the pattern is formed by utilizing the phenomenon that the solubility in an alkali developer changes in the irradiated part.
  • Such chemically amplified resist materials include, for example, For example, a hydroxystyrene polymer and a triphenylsulfonium polymer, in which a part of the phenolic hydroxyl group is protected by a t-butoxycarbonyl (t-B ⁇ C) group, disclosed by Ito et al.
  • Chemically amplified resist materials consisting of compounds that generate acids such as hexafluoroanthimonate are known (H. Ito and CG Wilson, Polym. Eng. Sci., 23, 1012 (1983) ].
  • an acid is generated in the irradiated area by the exposure, and the acid is used in a baking (post-exposure bake process, PEB) after the exposure, for example, at a temperature of 50 ° C or more.
  • PEB post-exposure bake process
  • t-BOC t-butoxycarbonyl
  • a hondium salt compound, a sulfone compound, a sulfonate compound, and the like are known.
  • the onium salt compound has a strong inhibitory effect on dissolution of the resist film, reduces the solubility of the unexposed area, and generates a relatively strong acid, so that a high-resolution resist can be obtained.
  • the drawback is that the pattern tends to generate standing waves (standing waves), and depending on the process atmosphere, the pattern becomes overhanging, and an insoluble layer called T-top is easily formed on the resist surface. have.
  • Onium salt compounds also have the disadvantage that their solubility in resist solvents is poor and the amount of addition to resist is limited.
  • sulfone compounds and sulfonate compounds have high solubility in resist solvents and have little effect of inhibiting the dissolution of the resist film in the developing solution.However, the solubility of decomposed products in the developing solution after exposure is better than that of the onium salt compound. For this reason, high contrast can be achieved, and the resist pattern after development has less standing wave compared to onium salt, and is relatively environmentally friendly because it generates a relatively weak acid. However, it has a disadvantage that the dimensional difference between the dense pattern and the isolated pattern becomes large due to its high solubility.
  • resist materials that are sensitive to ultraviolet rays, far ultraviolet rays, electron beams, X-rays, and the like, and various acid generators are used for these resist compositions.
  • acid generators none of the acid generators had problems and was not fully satisfactory.
  • An object of the present invention is to provide a resist image which does not have the above-mentioned problems, that is, has high sensitivity and high resolution, has excellent process applicability and process stability, has no process dependence, and has a good pattern shape.
  • An object of the present invention is to provide a chemically amplified resist composition that can form a resist. Disclosure of the invention
  • the present inventors have conducted intensive studies and studied and, surprisingly, surprisingly, as the acid generator in the above-mentioned positive chemically amplified resist composition, at least one of an ionic compound and a sulfone compound and a sulfonate compound were used. By using at least one of them in combination, or by using a combination of specific basic compounds, a positive chemically amplified resist composition satisfying the above requirements can be obtained.
  • the present invention has been made by finding out that the present invention can be performed.
  • the present invention includes an organic substance containing a substituent that can be released by an acid and a compound (acid generator) that generates an acid upon irradiation with radiation, and the compound is irradiated with radiation by the catalytic action of the acid generated upon irradiation with radiation.
  • a compound that generates an acid by irradiation with radiation contains at least one of an oxidized salt compound and a sulfonate.
  • a chemically amplified resist composition comprising at least one selected from a compound and a sulfonate compound.
  • the present invention is characterized in that the chemically amplified resist composition further comprises a basic compound, and the compound is at least one selected from a sulfonium compound, an odonium compound, and an ammonium compound. It is a chemically amplified resist composition.
  • the acid generator is composed of at least one kind of the ionic salt compound and at least one kind selected from the sulfone compound and the sulfone compound.
  • the acid generator when it consists of at least one kind and at least one kind of sulfone compound, when it consists of at least one kind of hondium salt compound and at least one kind of sulfonate compound And at least one sulfonate compound, at least one sulfonate compound and at least one sulfonate compound.
  • Any of these onium salt compounds, sulfone compounds and sulfonate compounds can be used as long as they have a function as an acid generator.
  • the chemically amplified resist composition of the present invention specifies an acid generator in the chemically amplified resist composition as described above, and the resist composition further includes an additive used as necessary.
  • Agent particularly preferably a basic compound, and a solvent.
  • the organic substance containing a substituent which can be released by an acid is preferably the above-mentioned acid-decomposable group-containing resin, which is used together with the above-mentioned acid generator, and further supplementarily as the above-mentioned dissolution inhibitor. Can be included.
  • the acid-decomposable group-containing resin in the present invention refers to an alkali-soluble polymer having a functional group having an affinity with an alkaline developer represented by a phenolic hydroxyl group, a carboxyl group, etc., in the presence of an acid. It is a resin with alkali-insoluble or alkali-insoluble properties by adding a substituent (acid-decomposable group) which is released in step (1).
  • An example of an alkali-soluble polymer is represented by Formula 1:
  • R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group
  • R 2 represents an alkyl group
  • m is 0 or an integer of 1 to 4.
  • R 3 represents a hydrogen atom or an alkyl group.
  • Examples of the vinyl polymer having a repeating unit represented by the above formula 1 include polyhydroxystyrene, polyhydroxy ⁇ -methylstyrene, polyhydroxymethylstyrene, etc., and the repeating unit represented by the above formula 2
  • Examples of the vinyl polymer having the following are homopolymers or copolymers of acrylic acid or methacrylic acid.
  • examples of the compound used for adding the acid-decomposable group include a vinyl ether compound and a dialkyl carbonate.
  • vinyl ether compound examples include, for example, Formula 3:
  • R 4 , R 5 , R 6 each independently represent a hydrogen atom or a linear, branched, cyclic or cyclic alkyl group containing a heteroatom atom having 1 to 6 carbon atoms
  • R 7 is a carbon atom which may be substituted with a halogen atom, an alkoxy group, an aralkyloxycarbonyl group, or an alkylcarbonylamino group. It represents 1 to 10 linear, branched, cyclic or cyclic alkyl or aralkyl groups containing heteroatoms.
  • Examples of the compound represented by the formula 3 include isopropenyl methyl ether, 3,4-dihydro-12H-pyran, butyldiol-1,4-divinyl ether, ethylene glycol divinyl ether or triethylene dalicol divinyl ether. And so on.
  • dialkyl carbonates include g-t-butyl carbonate.
  • the alkali-soluble polymer and the acid-decomposable group may be used alone or in combination of two or more.
  • the dissolution inhibitor itself contains an acid-decomposable protective group, controls the solubility of the acid-decomposable group-containing resin in an alkaline developer, and decomposes after being decomposed in the presence of an acid. This has the effect of accelerating the solubility of the acid-decomposable group-containing resin that has been converted to soluble.
  • dissolution inhibitors include, for example, dibutoxycarbonylbisphenol A, dibutoxycarbonylbisphenol F, 4-t-butoxycarbonylphenyl, t-butylcholate, t-butylcholedoxyco And a tertiary butyl diphenolate derivative as shown in the following formula 4, or a compound as shown in the following formula 5:
  • R (4) (In the formula, R 11 represents a protecting group which can be easily removed under acidic conditions, and R 12 represents a hydrogen atom, a lower alkyl group or an alkoxy group.)
  • R 21 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 4 or less carbon atoms, a phenyl group, a naphthyl group or a — (CH Z ) X —COO Z group, and a plurality of R 21s may be the same or different.
  • Z represents an alkoxyalkyl group, a cyclic ether group, a vinyloxyalkyl group or a t-alkoxycarbonylalkyl group, and a plurality of Z's may be the same or different from each other, and X is 0 to 4
  • R 22 is a hydrogen atom, an alkyl group having 6 or less carbon atoms, an acyl group having 6 or less carbon atoms, a phenyl group, a naphthyl group or a 1 (CH 2 ) X —COO Z group, wherein X and Z represents the same group as described above, and m, n, p, Q, r, and s are integers of 0 or more, and m + n ⁇ 5, p + q ⁇ 5, r + s ⁇ 5, n + Q + s ⁇ 1 is satisfied.
  • a typical example of the compound represented by the above formula 4 or 5 is bis (4-t-butoxycarbonemethyloxy-2,5-dimethylphenyl) methyl-14-t-butoxycarbone. Lumethyloxybenzene and the like can be used.
  • the ratio of the acid-decomposable group-containing resin to the dissolution inhibitor is preferably 5 to 40 parts by weight of the dissolution inhibitor per 10 parts by weight of the acid-decomposable group-containing resin.
  • the hondium salt compound used as the acid generator in the present invention may be any compound that generates an acid upon irradiation with a radiation, for example, a sulfonium salt compound, an odonium salt compound, and a phosphonium chloride compound. Products, diazonium salt compounds, pyridinium salt compounds, and the like. Among these onium salt compounds, a sulfonium salt compound and an oxide salt compound are preferable, and a sulfonium salt compound is particularly preferable.
  • Examples of the sulfonium salt compound and the iodonium salt compound that can be used in the present invention are as follows.
  • Diphenyl trifluoromethanesulfonate diphenylhexafluoropropanesulfone, diphenyldonium p-4-methylphenylsulfone, bis (p- (t-butylphenyl) propane trifluoromethanesulfonate, bis (pt-butylphenyl) odoniumhexafluoropropanesulfonate, bis (p-cyclohexylphenyl) odonium trifluoro Methanesulfonate, bis- (p-cyclohexylphenyl) iodoniumhexafluoropropanesulfonate, diphenodonum mpylenesulfonate, diphenodonium dodecylbenzenesulfon Honate and the like.
  • sulfonium compound and odonium compound are triphenylsulfonium triflate, triphenylsulfonium propionate, triphenylsulfonium hexaflate and diphenyldonium triflate.
  • sulfone compound examples include i3-ketosulfone, 3-sulfonyl sulfone and their ⁇ -diazo compounds. Specific examples of these sulfone compounds include:
  • Particularly preferred among these exemplified compounds are biscyclohexylsulfonyldiazomethane, bisphenylsulfonyldiazomethane, biscyclohexylsulfonylmethane, bisphenylsulfonylmethane and the like.
  • the sulfonate compound examples include an alkyl sulfonate, a haloalkyl sulfonate, an aryl sulfonate, and an imino sulfonate.
  • the sulfonate compounds include (ii) 2-dibenzobenzene p-toluenesulfonate, 2,4-dinitrobenzyl p-toluenesulfonate, 2,6-dinitrobenzyl p-toluenesulfonate, 2,6 —Dinitrobenzyl p—Nitrobenzylsulfonates such as trifluoromethylphenylsulfonate; (mouth) pyrogallol trismethanesulfonate, pyrogallol tris trifluoromethanesulfonate, pyrogallol trisphenylsulfonate, pyrogallol tris-1-methylphenyl
  • (C) Benzoin sulfonates such as benzoin tosylate and benzoin mesylate; (2) 2,2,2-trifluoro-11-trifluoromethyl-1- (3-vinylphenyl) -1-ethyl 4-cyclobenzenebenzenesulfonate, 2,2,2-trifluoro-1-p-tolyl-1-triflur Orthomethylethyl 4-cyclobenzene benzenesulfonate, 2,2,2-trifluoro-11 p-tolyl-1-1-trifluoromethylethyl 4- (2-phenoxyethoxy) benzenesulfonate, 2,2 , 2—Trifluoro-1-trifluoromethyl-1- (4-vinylphenyl) 1-ethylnaphthylene 1- 2-sulfonate, 2,2,2-trifluoro- 1-phenyl-2-yl 1-trifluoromethylethylpropanesulfonate, 2,2,2-Trifluoro 1-
  • Particularly preferred among these exemplified compounds are pyrogallol tris triflate, benzoin tosylate and the like.
  • the content of the above-mentioned onium salt compound, sulfone compound and sulfone compound in the chemically amplified resist composition may be any as long as the object of the present invention can be achieved.
  • chemistry Organic substances containing substituents that can be released by acid in amplification type resist compositions are examples of substituents that can be released by acid in amplification type resist compositions.
  • the hondium salt compound For 100 parts by weight, 0.5 to 10 parts by weight of the hondium salt compound, 1 to 10 parts by weight of the sulfone compound, and 1 to 10 parts by weight of the sulfonate compound are used.
  • the mixing ratio of the onium salt compound to the sulfone compound and the sulfonate compound is 0.1 to 5 parts by weight, more preferably 0 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the organic substance having a substituent which can be released by an acid. It is preferable that the total amount of the sulfone compound and the sulfonate compound be 0.5 to 10 parts by weight.
  • a more preferable range of the sulfone compound and the sulfonate compound is 0.5 to 5 parts by weight when the sulfon compound and the sulfonate compound have good acid generation efficiency, and the acid generation efficiency is poor. In some cases, it is 3 to 10 parts by weight.
  • the “total total amount of both” is the amount of the one compound. In the above content, when the content of the hondium salt compound is less than 0.1 part by weight, the dimensional difference between the line width of the isolated pattern and the line width of the dense pattern becomes large, and the isonium compound and the sulfone compound and Z or sulfonate become large.
  • the combined use When the effect of the combined use with the compound is not so much observed, and when the amount of the onium salt compound exceeds 5 parts by weight, the combined use is such that the cross section of the formed pattern exhibits a T-top shape and a tapered shape. Little or no effect is observed, or even if the effect of combined use is observed, other disadvantages such as scum occurring during development come to appear.
  • the amount of the sulfone compound and the sulfonate compound is less than 0.5 part by weight, the effect of the use of the sulfone compound and the sulfonate compound in combination with an isonium salt compound that forms a remarkable standing wave is hardly observed.
  • the mixing ratio (weight) of the sulfone compound and the sulfonate compound is preferably 1: 0.5 to 1:10. Further, the total amount of the acid generator is preferably 1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of an organic substance having a substituent which can be released by an acid.
  • “good acid generation efficiency” means high sensitivity (usually 50 mJZcm 2 or less) when a chemically amplified resist composition is used by itself as an acid generator.
  • “poor acid generation efficiency” means the opposite, when used alone as an acid generator, shows low sensitivity (usually 50 mJ / cmz or more).
  • the sulfone compound and the sulfone compound having a high acid generation efficiency include a compound having a diazo group in a molecule such as bisphenylsulfonyldiazomethane. Examples thereof include biscyclohexylsulfonylmethane having no diazo group and bisphenylsulfonylmethane.
  • the combined use of the sulfonic acid compound and the sulfone compound and / or the sulfone compound, and the optimization of the mixing amount eliminates the disadvantages of each acid generator.
  • the effect of suppressing the development is strong, and in the exposed area, a pattern image having high solubility in the developer is formed, so that a development pattern having a high resolution and a good profile can be formed.
  • the basic compound either a radiation-sensitive basic compound that is decomposed by irradiation with radiation or a radiation-insensitive basic compound can be used.
  • Add a basic compound to form a pattern Deterioration of pattern characteristics can be suppressed even if processing steps are performed at various delay time intervals during the formation, and the decrease in contrast due to the diffusion of the acid generated in the exposed part to the unexposed part can be prevented. Its addition is preferred because it can also be prevented.
  • the basic compound is preferably added in an amount of 0.05 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the organic substance having a substituent which can be released by an acid.
  • a sulfonium compound or an oxide compound is used as the radiation-sensitive basic compound.
  • the sulfonium compound the following general formulas I ⁇ ! ? Are preferred.
  • R 31 , R 32 , and R 33 each represent C! -C 18 alkyl, aryl, or heteroaryl, or alkyl, alkylaryl, no, logen, alkoxy, phenoxy, thiophenol, phenylsulfur 1 s
  • Y represents (CH 2 ) m , ⁇ or S, wherein m is 0 or 1, R 34 , R 35 , R 36 , R 37 represents d to C 4 alkyl, alkoxy, or halogen, n is 5 or 6, and
  • X represents a basic anion having a pKB value of 13 to 15;
  • R 31 , R 32 and R 33 are each methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, phenyl, biphenyl, tolyl, xylyl, chlorophenyl, bromophenyl, methylphenyl Toxiphenyl, ethoxyphenyl, propyloxyphenyl, butyloxyphenyl, t-butyloxyphenyl, phenoxyphenyl, thiophenoxyphenyl, phenoxyphenyl, thiophenoxyphenyl, or phenyl
  • R 34 , R 35 , R 36 and R 37 are each d to C 4 alkyl, methoxy, ethoxy, chlorine or bromine, X, hydroxyl group, OR (R is C, to C 4 Al kill), ⁇ _C_ ⁇ _R
  • R 41 and R 42 each represent d-C 18 alkyl, aryl, or heteroaryl, or are represented by alkyl, aryl, halogen, alkoxy, phenoxy, thiophenol, phenylsulfonyl, or phenylsulfenyl.
  • Y represents (CH 2 ) m , O or S, wherein m is 0 or 1, and each of R 43 , R 44 , R 45 , R 4 , and C , alkyl -C 4, alkoxy or halogen, n is 5 or 6,
  • X 2 is p K B value - represents a 3 to ten 5 a is a basic anion).
  • R 4 R 42 is methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, phenyl, biphenyl, tolyl, xylyl, chlorophenyl, bromophenyl, methylphenyl Toxiphenyl, ethoxyphenyl, propyloxyphenyl, butyloxyphenyl, t-butyloxyphenyl, phenoxyphenyl, thiophenoxyphenyl, phenoxyphenyl, thiophenoxyphenyl, or phenylsulfonylphenyl
  • R 43 , R 44 , R 45 , and R 46 are each-(: 4 alkyl, methoxy, ethoxy, chlorine or bromine, X 2 , hydroxyl, OR (R is d to C 4 alkyl), 0 C 0 R '
  • sulfonium compound and the rhodium compound include, for example, triphenylsulfonium hydroxide, triphenylsulfonium acetate, triphenylsulfonium phenolate, and tris (4-methylphenyl) sulfonium hydroxide Mu, Tris 1 (4-me (Tilphenyl) Sulfonium acetate, Tris-1 (4-methylphenyl) sulfonium phenolate, Diphenyl hydroxide hydroxide, Diphenyl phenol acetate, Diphenyl phenol phenolate, Bis-hydroxide t-butylphenyl) benzonitride, bis- (4-t-butylphenyl) odonium acetate, bis- (4-t-butylphenyl) odonium phenol, and the like.
  • ammonium compound is used as the radiation-insensitive basic compound.
  • a preferred ammonium compound is a quaternary ammonium salt represented by the following general formula I.
  • R 51 , R 52 , R 53 , and R 54 each represent d to C 18 alkyl, cycloalkyl, alkylaryl or aryl group, and one or more aliphatic CH can 2 group is replaced by an oxygen atom, X 3 is, p K B values Ru basic anion der an 3 ten 5.
  • R 51 to R 54 are each methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, dodecyl, phenyl, or benzyl, and X 3 is a hydroxyl group, OR (R alkyl Le) C, the -C 4, the ⁇ COR “(R” is alkyl or Ariru) or of d ⁇ C 10 OCOO-, os oo- a is those are preferably used, and the particularly preferred casting And tetramethylammonium hydroxide and tetrabutylammonium hydroxide.
  • other basic compounds can be added in addition to the above-mentioned specified basic compounds.
  • other basic compounds For example, (ii) amines such as n-hexylamine, dodecylamine, aniline, dimethylaniline, diphenylamine, triphenylamine, diazabicyclooctane, diazabicycloundecane, (mouth) 3-phenylfuridine, 4-hydroxyphenylamine
  • Basic heterocyclic compounds such as enylpyridine, lutidine, 2,6-di-tert-butylpyridine, (8) 4-methylbenzenesulfonylhydrazide, 4,4'-oxybis (benzenesulfonylhydrazide), 1,3— Sulfonyl hydrazide such as benzene disulfonyl hydrazide;
  • amines such as n-hexylamine, dodecylamine, aniline, dimethylaniline, diphenylamine,
  • the acid generator and the basic compound are preferably the same type of compound.
  • both are sulfonium compounds and cathode dimethyl compounds, good effects are obtained in terms of storage stability such as sensitivity.
  • any additive conventionally used as an additive in a chemically amplified resist composition can be added to the chemically amplified resist composition.
  • additives include, for example, surfactants, sensitizers, light absorbers, dyes, pigments, organic carboxylic acids, leveling agents, stabilizers, low molecular weight compounds, plasticizers, and the like.
  • a surfactant has an effect of improving coating properties of a chemically amplified resist composition, preventing generation of striation, and improving developability.
  • surfactants such as polyoxyethylene lauryl ether and polyoxyethylene stearyl ester are used.
  • polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene octyl ether, polyoxyethylene nonylphenyl ether, polyoxyethylene glycol dilaurate, polyoxyethylene glycol distearate, or a fluorine-substituted product thereof is preferably used.
  • the surfactant is generally used in an amount of 2 parts by weight or less per 100 parts by weight of the resin component in the chemically amplified resist composition.
  • sensitizer examples include acetophenones, benzophenones, naphthylene, biacetyl, eosin, rose bengal, anthracene, pyrenes, and phenothiazines.
  • Any solvent can be used as long as it dissolves each component in the chemically amplified resist composition and forms a uniform resist film.
  • Specific examples of the solvent include ethylene glycol monomethyl ester.
  • Glycol ethers such as ethylenedalichol monoethyl ether and proplendlycol monomethyl ether
  • glycol ether acetates such as ethylene glycol monoethyl ether acetate and propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA)
  • Esters such as ethyl lactate, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone or cycloheptanone
  • aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene are also required.
  • acetonitrile, dimethylformamide, dioxane and the like can be used.
  • These solvents can be used alone or in a mixture of two or more.
  • the total solid content in the chemically amplified resist composition is preferably from 5 to 50% by weight, more preferably from 10 to 25% by weight. Formation of resist pattern
  • a chemically amplified resist composition of the present invention is applied onto a substrate such as a silicon wafer by a known method, for example, spin coating, flow coating. Roll coating, roll coating By baking the coated substrate on a hot plate at 60 to 150 ° C for 1 to 3 minutes, for example, to a thickness of 300 to 300 nm. To form a uniform resist coating having Then, the resist film is irradiated with radiation with or without a mask, and a desired pattern image is projected. The radiation used at this time is appropriately selected from far ultraviolet rays, X-rays, electron beams, etc. according to the type of the acid generator used.
  • the radiation dose is also selected according to the composition of the chemically amplified resist composition so as to obtain optimal results.
  • the exposure light source in the case of using the far ultraviolet, As an example of an exposure amount, the exposure amount of 1 ⁇ 1 0 O m JZ cm 2 due to the wavelength of 2 4 8 nm generated K r F excimer laser or al.
  • the exposed wafer is optionally baked on a hot plate, for example, at 50 to 150 ° C for 1 minute for 3 minutes (PEB), and then 2.38% by weight of water Developed with an alkaline developer such as an aqueous solution containing tetramethylammonium oxide for about 1 to 3 minutes by immersion, spraying, or paddle development.
  • an alkaline developer such as an aqueous solution containing tetramethylammonium oxide for about 1 to 3 minutes by immersion, spraying, or paddle development.
  • the above-mentioned aqueous solution containing tetramethylammonium hydroxide which does not contain metal ions in the developing solution is usually preferably used.
  • Aqueous solutions of other alkaline compounds such as choline, pyrrole and piperidine can also be used.
  • the compound is 1 to 10% by weight, preferably 2 to 5% by weight.
  • the resist solution was spin-coated on a semiconductor substrate and baked at 90 ° C. for 60 seconds using a direct hot plate to form a resist film having a thickness of 0.690 m.
  • the resist film was selectively exposed through a mask with 248.4 nm KrF excimer laser light and post-exposure baked (PEB) on a direct hot plate at 110 for 90 seconds. After that, use an alkaline developer (2.38 wt% tetramethylammonium hydride) 2 ⁇
  • a positive line-and-space pattern was obtained on a silicon wafer by paddle phenomena with a mouth oxide (aqueous solution) for 60 seconds.
  • TPSA triphenylsulfonium acetate
  • a resist solution was obtained in the same manner as in Example 1, except that 3.0 g of biscyclohexylsulfonyldiazomethane was used instead of 3.0 g of biscyclohexylsulfonyldiazomethane.
  • Example 2 In the same manner as in Example 1, was observed line width and cross-sectional shape formed positive pattern under a scanning electron microscope, of 3 8m JZ cm 2 With respect to the exposure, a pattern having a good shape without a standing wave of 0.18 m or less was obtained. The difference in line width between the isolated pattern and the dense pattern at that time was 0.02 m.
  • the formed positive pattern was observed line width and cross-sectional shape with a scanning electron microscope, in 1 8 mJ exposure amount Zc m 2, 0. 2 0 X m following The pattern had a good shape without standing waves. However, the difference in line width between the isolated pattern and the dense pattern at that time was 0.09 m.
  • the formed positive pattern was scanned with a scanning electron microscope.
  • the chemically amplified resist composition of the present invention has high sensitivity and high resolution, is excellent in process adaptability and process stability, and has T-top formation, isolated patterns and dense patterns. It is possible to form a good resist pattern without a line width difference and a sanding wave.
  • the chemically amplified resist composition of the present invention can be used for manufacturing integrated circuit devices and the like. It is used as a radiation-sensitive resist material for fine processing.

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Description

明 細 化学増幅型レジス 卜組成物 技術分野
本発明は、 集積回路素子などの製造において用いられる化学増幅型レ ジスト組成物に関する。 更に詳細には、 紫外線、 遠紫外線、 電子線、 X 線等の放射線に対して感応性で、 高感度、 高解像度、 良好なパターン形 状を形成することができる化学増幅型レジス ト組成物に関する。 背景技術
集積回路素子の製造に代表される微細加工技術においては、 回路の高 集積化に伴い高解像度を有する放射線感応性レジス 卜材料が求められて いる。 近年ではサブクオ一ターミクロンのパターンルールが要求される ようになってきているが、 これに対応するため、 微細加工、 中でもフォ トリソグラフィ一に用いられる露光装置の光源は g線 (4 3 6 n m) 、 i線 ( 3 6 5 n m) から遠紫外線である K r Fエキシマレーザ一光 ( 2 4 6 n m ) あるいは A r Fエキシマレ一ザ一光 ( 1 9 3 n m ) へと露光 波長が益々短波長化されている。 このような短波長の放射線露光でのレ ジス ト形成に適した放射線感応性レジスト材料として、 光吸収が少なく 高感度化が可能な化学増幅型レジス卜が開発され、 種々報告されている 。 この化学増幅型レジス トは、 放射線照射により酸が発生され、 この発 生した酸の触媒作用によりレジスト被膜中で化学変化 (例えば、 極性変 化、 化学結合の開裂、 架橋反応等) が生起され、 アルカリ現像液に対す る溶解性が放射線照射部において変化する現象を利用してパターンを形 成するものである。 このような化学増幅型レジス ト材料としては、 例え ば、 イ ト一 ( I t o) らにより発表された、 フエノール性水酸基の一部 が t 一ブチルォキシカルボニル ( t 一 B〇 C) 基で保護されたヒドロキ シスチレン重合体およびトリフエニルスルホニゥムへキサフルォロアン チモン酸塩のような酸を発生させる化合物からなる化学的に増幅された レジスト材料が知られている 〔H. Ito and C. G. Wilson, Polym. Eng. Sci. , 23 巻、 1012 (1983)〕 。 このレジス ト材料においては、 露光によ り照射域に酸が生じ、 この酸は、 露光後に、 例えば 5 0 °C以上の温度で ベ一キング (露光後べーク工程、 P E B) を行う際、 触媒的に t —ブト キシカルボニル ( t 一 B OC) 基を離脱、 遊離させ、 アルカリ現像液に 可溶なヒドロキシスチレンを生成させる。 露光中に酸が少量でも生じて いれば、 触媒的な連鎖反応により幾つかの t 一ブチルォキシカルボニル 基を離脱させることができる。 この離脱、 遊離反応が触媒的に作用する ため、 化学的に増幅されたレジストは遠紫外線露光に対して高感度を達 成することができるのである。 化学的に増幅されたレジス トに関し、 ィ トー ( I t o) らが発表した t 一ブチルォキシカルボニル基に続いて、 ポジ型の遠紫外線フォ トレジストを得るべく、 有機合成で知られている 多種、 多様の保護基が試みられ、 発表されている。
現在知られたポジ型化学増幅型レジスト組成物としては、 上記するよ うな、 ( a) 酸により離脱、 遊離される基 (以下、 「酸分解性基」 とい う。 ) で保護されたアルカリ不溶性またはアルカリ難溶性樹脂で、 該酸 分解性基が遊離したときにアルカリ可溶性となる樹脂 (以下、 「酸分解 性基含有樹脂」 という。 ) および (b) 放射線の照射により酸を発生す る化合物 (以下、 「酸発生剤」 という。 ) を含むもの、 あるいはこれに さらに補助的に ( c ) 酸分解性基含有樹脂 ( a) のアルカリ可溶性を制 御する性質を有し、 酸の存在下で分解され、 該酸分解性基含有樹脂のァ ルカリ溶解制御効果が低下もしくは消失される化合物 (以下、 「溶解阻 害剤」 という。 ) を含むものなどが知られている。
このような化学増幅型レジス ト組成物の酸発生剤としては、 ォニゥム 塩化合物、 スルホン化合物、 スルホネート化合物などが知られている。 ォニゥム塩化合物は、 レジス ト膜の溶解抑止効果が強く未露光部の溶解 性を少なく し、 また比較的強い酸を発生するので高解像性のレジストが 得られるが、 反面、 現像後のレジストパターンがスタンディングゥエー ブ (定在波) を生じ易く、 またプロセスの雰囲気によっては、 パターン がオーバーハング状態となる、 いわゆる T—トップとよばれる不溶解層 をレジス ト表面に形成しやすいという欠点を持っている。 またォニゥム 塩化合物は、 レジスト溶剤への溶解性が悪く、 レジストへの添加の量が 限られるという欠点もある。 一方スルホン化合物やスルホネート化合物 は、 レジスト溶剤への溶解性が高く、 現像液に対するレジスト膜溶解抑 止効果は少ないが、 露光後の分解物の現像液に対する溶解性はォニゥム 塩化合物に比べて良く、 このため高コントラス 卜化が可能であるととも に、 ォニゥム塩に比べ現像後のレジストパターンはスタンディングゥェ —ブが少なく、 また比較的弱い酸を発生するため対環境性に優れている という利点を有しているものの、 その高い溶解性のため密集パターンと 孤立パターンの寸法差が大きくなる欠点を有している。
上述したように、 紫外線、 遠紫外線、 電子線、 X線などに感応するレ ジス ト材料として種々の化学増幅型レジスト組成物が知られ、 これに用 いられる酸発生剤も種々のものが知られているが、 いずれの酸発生剤も 問題点を有し、 十分に満足できるというものではなかった。
本発明の目的は、 上述の問題点を有しない、 すなわち高感度でかつ高 解像度を有し、 プロセス適用性、 プロセス安定性に優れ、 プロセス依存 性がなく、 しかも良好なパターン形状を有するレジスト画像を形成する ことができる化学増幅型レジス ト組成物を提供することである。 発明の開示
本発明者らは、 鋭意検討、 研究した結果、 驚くべきことに上述のポジ 型化学増幅型レジス卜組成物における酸発生剤として、 ォニゥム塩化合 物の少なくとも 1種と、 スルホン化合物およびスルホネート化合物のう ちの少なく ともいずれか一種とを併用して使用すること、 あるいはさら に特定の塩基性化合物を組合わせて使用することにより、 上記要求を満 たすポジ型化学増幅型レジスト組成物を得ることができることを見い出 し本発明をなしたものである。
即ち、 本発明は、 酸により遊離しうる置換基を含有する有機物および 放射線の照射により酸を発生する化合物 (酸発生剤) を含有し、 放射線 の照射により発生した酸の触媒作用により、 放射線照射部分のアル力リ 現像液に対する溶解性を変化させてパターンを形成する化学増幅型レジ スト組成物において、 放射線の照射により酸を発生する化合物が、 ォニ ゥム塩化合物の少なくとも 1種とスルホン化合物およびスルホネ一ト化 合物から選ばれた少なくとも 1種とからなることを特徴とする化学増幅 型レジスト組成物である。
また、 本発明は、 上記化学増幅型レジスト組成物が、 さらに塩基性化 合物を含み、 該化合物がスルホニゥム化合物、 ョードニゥム化合物およ びアンモニゥム化合物から選ばれた少なくとも一種であることを特徴と する化学増幅型レジス 卜組成物である。
このように、 本発明においては、 酸発生剤はォニゥム塩化合物の少な く とも 1種とスルホン化合物およびスルホネ一ト化合物から選ばれた少 なくとも 1種からなるものであって、 ォニゥム塩化合物の少なくとも 1 種とスルホン化合物の少なくとも 1種からなる場合、 ォニゥム塩化合物 の少なくとも 1種とスルホネ一ト化合物の少なくとも 1種からなる場合 およびォニゥム塩化合物の少なく とも 1種、 スルホン化合物の少なくと も 1種およびスルホネート化合物の少なくとも 1種からなる場合の 3態 様を包含するものである。 これらォニゥム塩化合物、 スルホン化合物お よびスルホネート化合物は、 酸発生剤としての機能を有するものであれ ばいずれのものも用いることができる。
本発明の化学増幅型レジス ト組成物は、 上記のとおり化学増幅型レジ ス ト組成物において酸発生剤を特定するものであるが、 該レジス ト組成 物にはさらに、 必要に応じ用いられる添加剤、 特に好ましくは塩基性化 合物、 および溶剤が含有される。 また本発明において酸により遊離しう る置換基を含有する有機物は、 好ましくは、 上記酸分解性基含有樹脂で あり、 これは上記酸発生剤と共に用いられ、 さらに補助的に上記溶解阻 害剤を含むことができる。
以下、 これらのレジス卜組成物の構成成分について更に詳細に説明す る。
酸分解性基含有樹脂
本発明における酸分解性基含有樹脂とは、 フエノール性水酸基、 カル ボキシル基等に代表されるアル力リ現像液と親和性を示す官能基を有す るアルカリ可溶性重合体に、 酸の存在下で遊離される置換基 (酸分解性 基) を付加することにより、 アルカリ不溶性または、 アルカリ難溶性の 性質をもたせた樹脂である。
アルカリ可溶性重合体の例としては、 式 1 :
R1
■ ~ い) (式中、 R 1 は水素原子またはアルキル基を表し、 R2 はアルキル基を 表し、 mは 0または 1〜 4の整数である。 )
または、 式 2 :
Figure imgf000008_0001
(式中、 R3 は水素原子またはアルキル基を表す。 )
で表される繰り返し単位を有するビニル重合体や、 ノボラック樹脂に代 表されるフエノ一ル樹脂等があげられる。
上記式 1で表される繰り返し単位を有するビニル重合体の例としては 、 ポリヒ ドロキシスチレン、 ポリ ヒドロキシ α—メチルスチレン、 ポリ ヒ ドロキシメチルスチレン等が、 また上記式 2で表される繰り返し単位 を有するビニル重合体の例としては、 ァクリル酸またはメ夕クリル酸の 単独または共重合体があげられる。
一方、 酸分解性基を付加させるために用いられる化合物の例としては 、 ビニルエーテル化合物、 ジアルキルカルボナー卜があげられる。
ビニルエーテル化合物としては'、 例えば、 式 3 :
C (R4 ) (R5 ) =C (R6 ) -O- R ( 3 )
(式中、 R4 、 R5 、 R6 、 は、 各々独立して水素原子または炭素数 1 〜 6の直鎖状、 分枝状、 環状またはへテロ原子を含む環状のアルキル基 を表し、 R7 は、 ハロゲン原子、 アルコキシ基、 ァラルキルォキシカル ボニル基、 アルキルカルボニルアミ ノ基で置換されていてもよい炭素数 1 〜 1 0の直鎖状、 分枝状、 環状またはへテロ原子を含む環状のアルキ ル基またはァラルキル基を表す。 )
で示される化合物があげられる。 この式 3で示される化合物としては、 イソプロぺニルメチルエーテル、 3, 4ージヒ ドロ一 2 H—ピラン、 ブ 夕ンジオール一 1 , 4ージビニルエーテル、 エチレングリコールジビニ ルエーテルまたはトリエチレンダリコールジビニルエーテルなどがあげ られる。
また、 ジアルキルカルボナー卜の具体例としては、 ジー t 一プチルカ ルボナートなどがあげられる。 アルカリ可溶性重合体、 酸分解性基に関 しては、 1種でも 2種以上の組み合わせでも良い。
溶解阻害剤
溶解阻害剤は、 それ自身も酸分解性の保護基を含有し、 酸分解性基含 有樹脂のアル力リ現像液への溶解性を制御し、 酸の存在下で分解した後 は、 分解してアル力リ可溶性に変じた酸分解性基含有樹脂の溶解性を促 進させる効果をもつ。
このような溶解阻害剤として代表的なものとしては例えばジブトキシ カルボ二ルビスフエノ一ル A, ジブトキシカルボ二ルビスフエノ一ル F 、 4— t —ブトキシカルボニルフエニル、 t ーブチルコレート、 t ーブ チルデォキシコレート、 または下記式 4に示されるような、 ジフエノー ル酸第三級ブチルエステル誘導体、 もしくは下記式 5に示されるような 化合物があげられる。
R ( 4 )
Figure imgf000009_0001
(式中、 R11は、 酸性条件下で容易に脱離可能な保護基を表し、 R 12は 、 水素原子、 低級アルキル基またはアルコキシ基を表す。 )
Figure imgf000010_0001
(式中、 R21は、 水素原子、 炭素数 4以下のアルキル基、 フエニル基、 ナフチル基または— (CHZ ) X — COO Z基を表し、 複数存在する R 21は相互に同一でも異なってもよく、 Zは、 アルコキシアルキル基、 環 式エーテル基、 ビニルォキシアルキル基または t —アルコキシカルボ二 ルアルキル基を表し、 複数存在する Zは相互に同一でも異なってもよく 、 Xは 0〜4の整数である。 また R22は、 水素原子、 炭素数 6以下のァ ルキル基、 炭素数 6以下のァシル基、 フエニル基、 ナフチル基または一 (CH2 ) X — COO Z基で、 Xおよび Zは前記と同一の基を表し、 m 、 n、 p、 Q、 rおよび sは 0以上の整数で、 m+ n≤ 5、 p + q≤ 5 、 r + s≤ 5 , n + Q + s≥ 1の関係を満たす。 )
上記式 4あるいは式 5で表される化合物の代表的なものとしては、 ビ ス ( 4— t —ブトキシカルボ二ルメチ口キシ— 2, 5—ジメチルフエ二 ル) メチル一 4— t 一ブトキシカルボ二ルメチロキシベンゼンなどがあ げられる。
酸分解性基含有樹脂と溶解阻害剤の割合は、 酸分解性基含有樹脂 1 0 重量部に対し溶解阻害剤 5〜 4 0重量部が好ましい。
酸発生剤 (ォニゥム塩化合物)
本発明において酸発生剤として用いられるォニゥム塩化合物は、 放射 線の照射により酸を発生するものであればどのようなものでもよく、 例 えばスルホ二ゥム塩化合物、 ョードニゥム塩化合物、 ホスホニゥム塩化 合物、 ジァゾ二ゥム塩化合物、 ピリジニゥム塩化合物等をあげることが できる。 これらォニゥム塩化合物の中ではスルホ二ゥム塩化合物および ョ一ドニゥム塩化合物が好ましく、 スルホ二ゥム塩化合物が特に好まし い。
本発明において使用することができるスルホ二ゥム塩化合物およびョ ―ドニゥム塩化合物を例示すると次のようなものである。
(ィ) スルホ二ゥム塩化合物
トリフエニルスルホニゥムメタンスルホネート、 トリフエニルスルホ ニゥムトリフルォロメタンスルホネート、 トリフエニルスルホニゥムプ 口ピオネート、 トリフエニルスルホニゥムへキサフルォロプロパンスル ホネート、 トリフエニルスルホニゥムノナフルォロブタンスルホネ一卜 、 卜リフエニルスルホニゥムフエニルスルホネート、 トリフエニルスル ホニゥム 4 一メチルフエニルスルホネート、 卜リフエニルスルホニゥム 4—メ トキシフエニルスルホネート、 トリフエニルスルホニゥム p—ク ロロフエニルスルホネート、 トリフエニルスルホニゥムカンフォスルホ ネート、 4—メチルフエ二ルージフエニルスルホニゥムトリフルォロメ タンスルホネート、 ビス (4—メチルフエニル) 一フエニルスルホニゥ ムトリフルォロメタンスルホネート、 トリスー 4 一メチルフエニルスル ホニゥムトリフルォロメタンスルホネート、 4 一 t —ブチルフエ二ルー ジフエニルスルホニゥムトリフルォロメタンスルホネート、 4—メ トキ シフエ二ルージフエニルスルホニゥム卜リフルォロメタンスルホネート 、 メシチルジフエニルスルホニゥムトリフルォロメタンスルホネ一卜、 4 一クロ口フエ二ル―ジフエニルスルホニゥムトリフルォロメ夕ンスル ホネート、 ビス— (4 一クロ口フエニル) 一フエニルスルホニゥムトリ フルォロメタンスルホネート、 卜リス一 (4—クロ口フエニル) スルホ ニゥムトリフルォロメタンスルホネート、 4 一メチルフエ二ルージフエ ニルスルホニゥムへキサフルォロプロパンスルホネート、 ビス (4—メ チルフエニル) 一フエニルスルホニゥムへキサフルォロプロパンスルホ ネート、 トリス— 4 一メチルフエニルスルホニゥムへキサフルォロプロ パンスルホネート、 4 一 t 一ブチルフエ二ルージフエニルスルホニゥム へキサフルォロプロパンスルホネート、 4—メ トキシフエ二ル―ジフエ ニルスルホニゥムへキサフルォロプロパンスルホネート、 メシチル―ジ フエニルスルホニゥムへキサフルォロプロパンスルホネート、 4—クロ 口フエ二ルージフエニルスルホニゥムへキサフルォロプロパンスルホネ ート、 ビス— (4—クロ口フエニル) —フエニルスルホニゥムへキサフ ルォロプロパンスルホネート、 トリスー (4—クロ口フエニル) スルホ ニゥムへキサフルォロプロパンスルホネ一卜、 トリフエニルスルホニゥ ムナフ夕レンスルホネート等。
(口) ョードニゥム塩化合物
ジフエ二ルョ一ドニゥムトリフルォロメタンスルホネート、 ジフエ二 ルョ一ドニゥムへキサフルォロプロパンスルホネ一ト、 ジフエ二ルョ一 ドニゥム p— 4—メチルフエニルスルホネ一卜、 ビス一 (p— t ーブチ ルフエニル) ョ一ドニゥムトリフルォロメタンスルホネート、 ビス一 ( p— t —ブチルフエニル) ョードニゥムへキサフルォロプロパンスルホ ネート、 ビス一 (p —シクロへキシルフェニル) ョードニゥムトリフル ォロメタンスルホネート、 ビス一 ( p —シクロへキシルフェニル) ョー ドニゥムへキサフルォロプロパンスルホネート、 ジフエ二ルョードニゥ ムピレンスルホネート、 ジフエ二ルョードニゥムドデシルベンゼンスル ホネート等。
上記スルホニゥム化合物およびョードニゥム化合物として特に好まし いものは、 トリフエニルスルホニゥムトリフレート、 トリフエニルスル ホニゥムプロピオネート、 トリフエニルスルホニゥムへキサフレート、 ジフエ二ルョ一ドニゥムトリフレ一卜である。
(スルホン化合物)
スルホン化合物としては、 例えば i3—ケトスルホン、 3—スルホニル スルホンおよびそれらの α—ジァゾ化合物などがあげられる。 これらス ルホン化合物を具体的に例示すると、
(ィ) メチルスルホニル!)— トルエンスルホニルメタン、 ビス (フエ ニルスルホニル) メタン、 ビス (4—メチルフエニルスルホニル) メタ ン、 ビス ( 3—メチルフエニルスルホニル) メタン、 ビス (4—ェチル フエニルスルホニル) メタン、 ビス ( 2 , 4 —ジメチルフエニルスルホ ニル) メタン、 ビス ( 4 一 t —ブチルフエニルスルホニル) メタン、 ビ ス ( 4ーメ トキシフエニルスルホニル) メタン、 ビス (4 一フルオロフ ェニルスルホニル) メタン、 ビス ( 4 一クロ口フエニルスルホニル) メ タン、 ビス ( 4 一ブロモフエニルスルホニル) メタン、 ビスシクロへキ シルスルホニルメタンのようなビススルホニルメタン類;
(口) ビス (イソプロピルスルホニル) ジァゾメタン、 ビス ( t —ブ チルスルホニル) ジァゾメタン、 ビス ( s ec—プチルスルホニル) ジァ ゾメタン、 ビス (シクロペンチルスルホニル) ジァゾメタン、 ビス (シ クロへキシルスルホニル) ジァゾメタン、 シクロへキシルスルホニルェ チルスルホニルジァゾメタン、 シク口へキシルスルホニル t ーブチルス ルホニルジァゾメタン、 メチルスルホニル p — トルエンスルホニルジァ ゾメタン、 ビス (フエニルスルホニル) ジァゾメタン、 ビス (4—メチ ルフエニルスルホニル) ジァゾメタン、 ビス ( 3—メチルフエニルスル ホニル) ジァゾメタン、 ビス (4 一ェチルフエニルスルホニル) ジァゾ メタン、 ビス ( 2 , 4—ジメチルフエニルスルホニル) ジァゾメタン、 ビス (4 一 t 一ブチルフエニルスルホニル) ジァゾメタン、 ビス (4 一 メ 卜キシフエニルスルホニル) ジァゾメタン、 ビス (4—フルオロフェ ニルスルホニル) ジァゾメタン、 ビス ( 4 一クロ口フエニルスルホニル ) ジァゾメタン、 ビス ( 4 一ブロモフエニルスルホニル) ジァゾメタン のようなビススルホニルジァゾメタン類;
(ハ) シクロへキシルスルホニルシク口へキシルカルボニルジァゾメ タン、 1 一ジァゾ— 1 —シクロへキシルスルホニルー 3, 3—ジメチル 一 2—ブタノン、 1 一ジァゾ一 1 一 ( 1 , 1 一ジメチルェチルスルホニ ル) _ 3, 3 —ジメチルブ夕ノン、 1 —ァセチルー 1 — ( 1—メチルェ チルスルホニル) ジァゾメタン、 1 —ジァゾ— 1 ーメチルスルホニルー 4 一フエ二ルー 2—ブ夕ノン、 p — トルエンスルホニルシクロへキシル カルボニルジァゾメタン、 1 一ジァゾ— 1 — ( 4 一メチルフエニルスル ホニル) _ 3, 3 —ジメチル— 2—ブ夕ノン、 フエニルスルホニルフエ ニルカルボニルジァゾメタン、 1 —ジァゾー 1 一フエニルスルホニル— 3, 3—ジメチル— 2—ブタノン、 1 —ジァゾ一 (4—メチルフエニル スルホニル) 一 3 —メチルー 2—ブ夕ノン、 2—ジァゾ一 2— (4—メ チルフエニルスルホニル) シクロへキシルアセテート、 2—ジァゾ一 2 —フエニルスルホニル t —ブチルアセテート、 2—ジァゾ一 2—メチル スルホニルイソプロピルァセテ一卜、 2ージァゾ— 2 一フエニルスルホ ニル t —ブチルアセテート、 2—ジァゾ一 2 — (4—メチルフエニルス ルホニル) t 一ブチルァセテ一卜のようなスルホニルカルボニルジァゾ メタン類 ;
(二) 2—メチル— 2— ( 4 —メチルフエニルスルホニル) プロピオ フエノン、 2 —シクロへキシルカルボ二ルー 2— (4 一メチルフエニル スルホニル) プロパン、 2—メタンスルホニル— 2—メチルー 4ーメチ ルチオプロピオフエノン、 2 , 4—ジメチルー 2— (4—メチルフエ二 ルスルホニル) ペンタン一 3—オンのようなスルホニルカルボニルアル 力ン類などである。
これら例示の化合物の中で特に好ましいものは、 ビスシクロへキシル スルホニルジァゾメタン、 ビスフエニルスルホニルジァゾメタン、 ビス シクロへキシルスルホニルメタン、 ビスフエニルスルホニルメタンなど である。
(スルホネート化合物)
スルホネート化合物としては、 アルキルスルホン酸エステル、 ハロア ルキルスルホン酸エステル、 ァリ一ルスルホン酸エステル、 イミノスル ホネートなどがあげられる。 スルホネート化合物を例示すると、 例えば (ィ) 2—二卜口べンジル p — トルエンスルホネート、 2 , 4—ジニ トロべンジル p — トルエンスルホネート、 2 , 6—ジニトロべンジル p 一 トルエンスルホネート、 2 , 6 —ジニトロべンジル p — トリフルォロ メチルフエニルスルホネートのようなニトロべンジルスルホネート類 ; (口) ピロガロールトリスメタンスルホネート、 ピロガロールトリス トリフルォロメタンスルホネート、 ピロガロールトリスフエニルスルホ ネート、 ピロガロールトリス一 4 一メチルフエニルスルホネート、 ピロ ガロ一ルトリス一 4ーメ トキシフエニルスルホネート、 ピロガロールト リス一 2, 4, 6 — トリメチルフエニルスルホネート、 ピロガロールト リスべンジルスルホネート、 および没食子酸エステル類、 カテコール、 レゾルシノールあるいはヒドロキノンから誘導された同様の化合物のよ うなアルキルおよびァリ一ルスルホネ一ト類 ;
(ハ) ベンゾイントシレー卜、 ベンゾインメシレー卜のようなベンゾ ィンスルホネート類 ; (二) 2, 2 , 2— トリフルオロー 1一 トリフルォロメチルー 1— ( 3—ビニルフエニル) 一ェチル 4—クロ口ベンゼンスルホネート、 2, 2, 2 - トリフルオロー 1 _ p— トリル一 1一 トリフルォロメチルェチ ル 4—クロ口ベンゼンスルホネート、 2 , 2 , 2— トリフルオロー 1一 p— トリル一 1— トリフルォロメチルェチル 4一 (2—フエノキシエト キシ) 一ベンゼンスルホネート、 2 , 2, 2— トリフルオロー 1一 トリ フルォロメチルー 1— (4一ビニルフエニル) 一ェチルナフ夕レン一 2 —スルホネート、 2, 2, 2— トリフルオロー 1一フエ二ルー 1一 トリ フルォロメチルェチルプロパンスルホネート、 2 , 2, 2— 卜リフルォ ロー 1— トリフルォロメチルー 1一 ( 3—ビニルフエニル) —ェチル 4 —ブトキシベンゼンスルホネート、 2, 2, 2—トリフルオロー 1 _ 1 - p - トリル一 1一 トリフルォロメチルェチル 3 , 5 _ジクロロべンゼ ンスルホネート、 1, 3—ビス一 ( 2 , 2 , 2— トリフルオロー 1—メ タンスルホニルォキシ— 1— トリフルォロメチルェチル) ベンゼン、 1 , 4—ビス一 (2, 2 , 2— トリフルオロー 1—メタンスルホ二ルォキ シー 1— トリフルォロメチルェチル) ベンゼンのようなスルホン酸エス テ レ類 ;
(ホ) N—カンファースルホニルォキシナフ夕ルイミ ド、 N— トリフ ルォロメ夕ンスルホニルォキシナフ夕ルイミ ド、 トリフルォロメチルス ルホニルビシクロー (2, 2 , 1 ) —ヘプトー 5—ェン— 2 , 3—カル ポキシイミ ドのような N—スルホニルォキシイミ ド類などである。
これら例示の化合物の中で特に好ましいものは、 ピロガロールトリス トリフレ一ト、 ベンゾイントシレートなどである。
上記ォニゥム塩化合物、 スルホン化合物およびスルホネ一ト化合物の 化学増幅型レジスト組成物中における含有量は、 本発明の目的を達成し うる範囲の量であればいずれのものであってもよい。 一般的には、 化学 増幅型レジスト組成物中の酸により遊離しうる置換基を含有する有機物
1 0 0重量部に対して、 ォニゥム塩化合物は 0 . 5〜 1 0重量部、 スル ホン化合物は 1〜 1 0重量部、 スルホネート化合物は 1〜 1 0重量部用 いられる。 ォニゥム塩化合物とスルホン化合物、 スルホネート化合物の 混合比は、 酸により遊離しうる置換基を含有する有機物 1 0 0重量部に 対して、 ォニゥム塩化合物は 0 . 1〜 5重量部、 更に好ましくは 0 . 5 〜 2重量部であり、 またスルホン化合物およびスルホネート化合物は、 両者の合計総量として、 0 . 5〜 1 0重量部であることが好ましい。 ス ルホン化合物およびスルホネ一ト化合物の更に好ましい範囲は、 スルホ ン化合物、 スルホネート化合物が酸発生効率の良いものである場合には 、 0 . 5〜 5重量部であり、 酸発生効率の悪いものである場合には、 3 〜 1 0重量部である。 なお、 スルホン化合物あるいはスルホネート化合 物のいずれか 1種のみが用いられるときには、 前記 「両者の合計総量」 は、 該 1種の化合物の量となることは明らかである。 上記含有量におい て、 ォニゥム塩化合物の含有量が 0 . 1重量部より少ない場合には、 孤 立パターンと密集パターンの線幅の寸法差が大きくなる等ォニゥム化合 物とスルホン化合物および Zまたはスルホネート化合物との併用による 効果があまり見られず、 またォニゥム塩化合物の量が 5重量部を越える 場合には、 形成されたパターンの断面が T一 トップ形状を呈し、 テーパ 一状となる等併用の効果が殆ど見られなくなるか、 併用の効果が見られ たとしても現像時にスカムが発生する等他の欠点が出るようになる。 ま た、 スルホン化合物およびスルホネート化合物については、 その量が 0 . 5重量部より少ない場合には、 顕著なスタンディングウェーブが形成 される等ォニゥム塩化合物との併用による効果が殆ど見られず、 また 1 0重量部を越える場合には、 孤立パターンと密集パターンの線幅の寸法 差が大きくなるとかパターンの断面形状がテーパー状を呈するなどの欠 点がでたり、 またォニゥム化合物とスルホン化合物および Zまたはスル ホネ一ト化合物との併用の効果が見られたとしても現像時にスカムが発 生する等他の欠点が出るようになる。 また、 スルホン化合物およびスル ホネート化合物の混合比率 (重量) は、 1 : 0 . 5〜 1 : 1 0が好まし い。 更に、 酸発生剤全量としては、 酸により遊離しうる置換基を含有す る有機物 1 0 0重量部に対し 1〜 1 0重量部用いるのが好ましい。 なお、 本発明において 「酸発生効率が良い」 とは、 それ自体単独で酸 発生剤として使用して化学増幅型レジスト組成物とした場合高感度 (通 常 5 0 m J Z c m 2 以下) を示す場合をいい、 「酸発生効率が悪い」 と は、 その反対で、 単独で酸発生剤として使用した場合、 低感度 (通常 5 0 m J / c m z 以上) を示す場合をいう。 上記酸発生効率のよいスルホ ン化合物およびスルホネ一ト化合物としては、 例えばビスフエニルスル ホニルジァゾメタンのような分子中にジァゾ基を有するものなどがあげ られ、 酸発生効率の悪いものとしては分子中にジァゾ基を有さないビス シクロへキシルスルホニルメタン、 ビスフエニルスルホニルメタンなど があげられる。
本発明においては、 ォニゥム塩化合物と、 スルホン化合物および/ま たはスルホネ一ト化合物とを併用することにより、 またその混合量を最 適化することにより、 各々の酸発生剤が有する欠点がなく、 未露光部で は現像抑止効果が強く、 露光部では現像剤に対する溶解性の高いパター ン画像が形成され、 高解像度で良好なプロファイルを有する現像パター ンを形成することができる。
塩基性化合物
塩基性化合物としては、 放射線の照射により分解される放射線感応性 塩基性化合物、 あるいは放射線非感応性の塩基性化合物のいずれをも用 いることができる。 塩基性化合物を添加することにより、 パターンを形 成する際種々の遅延時間間隔で処理工程が行われてもパターン特性の悪 化を抑えることができ、 また露光部で生成された酸が未露光部に拡散す ることによるコントラス 卜の低下を防止することもできるために、 その 添加が好ましいものである。 塩基性化合物は、 酸により遊離しうる置換 基を含有する有機物 1 0 0重量部に対して 0. 0 5〜 1 0重量部添加す ることが望ましい。 そして、 放射線感応性塩基性化合物としては、 スル ホニゥム化合物、 ョ一ドニゥム化合物が用いられる。 スルホニゥム化合 物としては、 下記一般式 I〜!?で示される化合物が好ましい。
SR31R32 R33 ]+ Xl (I)
Figure imgf000019_0001
Figure imgf000019_0002
(式中、 R31、 R32、 R33は、 各々 C ! 〜C 18のアルキル、 ァリール、 またはへテロアリールを表すか、 あるいはアルキル、 アルキルァリール 、 ノ、ロゲン、 アルコキシ、 フエノキシ、 チォフエノール、 フエニルスル 1 s
ホニルまたはフエニルスルフエ二ルによりモノ、 ジまたはトリ置換され たァリールを表し、 Yは、 mが 0または 1である ( C H 2 ) m 、 〇また は Sを表し、 R34、 R35、 R36, R37は、 各々 d 〜C4 のアルキル、 アルコキシ、 またはハロゲンを表し、 nは、 5または 6であり、 X, は 、 p KB 値が一 3〜十 5である塩基性陰イオンを表す。 )
上記一般式 I〜! Vで示されるスルホニゥム化合物として好ましいもの は、 R31、 R32、 R33が、 各々メチル、 ェチル、 プロピル、 イソプロピ ル、 プチル、 フエニル、 ビフエニル、 トリル、 キシリル、 クロ口フエ二 ル、 ブロモフエニル、 メ トキシフエ二ル、 エトキシフエニル、 プロピル ォキシフエニル、 ブチルォキシフエニル、 t—ブチルォキシフエニル、 フエノキシフエニル、 チオフエノキシフエニル、 フエノキシフエニル、 チオフエノキシフエニル、 またはフエニルスルホニルフエニルで、 R34 、 R35、 R36、 R37が、 各々 d 〜C4 のアルキル、 メ トキシ、 ェトキ シ、 塩素または臭素で、 X, 力 水酸基、 OR (Rは C , 〜C4 のアル キル) 、 〇C〇R' (R ' は C , 〜C4 のアルキル、 ァリール、 または アルキルァリール) 、 OCOO— 、 または O S OO— で表されるもので ある。
一方、 ョードニゥム化合物としては、 下記一般式 V〜Wで示される化 合物が好ましい。
I R41 R42Txつ— (V)
(VI)
Figure imgf000020_0001
41 +
C-CH2-IR
X; (VII)
(式中、 R41、 R42は、 各々 d 〜C18のアルキル、 ァリール、 または ヘテロァリールを表すか、 あるいはアルキル、 ァリール、 ハロゲン、 ァ ルコキシ、 フエノキシ、 チォフエノール、 フエニルスルホニルまたはフ ェニルスルフエ二ルによりモノ、 ジまたはトリ置換されたァリールを表 し、 Yは、 mが 0または 1である (CH2 ) m 、 Oまたは Sを表し、 R 43、 R44、 R45、 R4 ま、 各々 C , 〜C4 のアルキル、 アルコキシまた はハロゲンを表し、 nは、 5または 6であり、 X2 は、 p KB 値が— 3 〜十 5である塩基性陰イオンを表す。 )
上記一般式 V〜V1Iで示されるョ一ドニゥム化合物として好ましいもの は、 R4 R42が、 メチル、 ェチル、 プロピル、 イソプロピル、 ブチル 、 フエニル、 ビフエニル、 トリル、 キシリル、 クロ口フエニル、 ブロモ フエニル、 メ トキシフエ二ル、 エトキシフエニル、 プロピルォキシフエ ニル、 ブチルォキシフエニル、 t一ブチルォキシフエニル、 フエノキシ フエニル、 チオフエノキシフエニル、 フエノキシフエニル、 チオフエノ キシフエニル、 またはフエニルスルホニルフエニルで、 R43、 R44、 R 45、 R46が、 各々 〜(: 4 のアルキル、 メ トキシ、 エトキシ、 塩素ま たは臭素で、 X2 、 水酸基、 OR (Rは d 〜C4 のアルキル) 、 0 C 0 R ' (R ' は 〜C4 のアルキル、 ァリール、 アルキルァリール
) 、 〇c〇o— 、 または os〇〇- で表されるものである。
上記スルホニゥム化合物、 ョードニゥム化合物として特に好ましいも のとしては、 例えば、 水酸化トリフエニルスルホニゥム、 卜リフエニル スルホニゥムアセテート、 トリフエニルスルホニゥムフエノ レート、 水 酸化トリスー (4—メチルフエニル) スルホ二ゥム、 トリス一 (4ーメ チルフエニル) スルホニゥムアセテート、 卜リス一 (4一メチルフエ二 ル) スルホ二ゥムフエノレート、 水酸化ジフエ二ルョードニゥム、 ジフ ェニルョ一ドニゥムアセテート、 ジフエ二ルョ一ドニゥムフエノレ一ト 、 水酸化ビス— (4— t —ブチルフエニル) ョ一ドニゥム、 ビス一 (4 一 t 一ブチルフエニル) ョードニゥムアセテート、 ビス一 (4— t ーブ チルフエニル) ョードニゥムフエノレ一トなどがあげられる。
また、 放射線非感応性塩基性化合物としてはアンモニゥム化合物が用 いられる。 好ましいアンモニゥム化合物は、 下記一般式 Iで示される第 四級アンモニゥム塩である。
[NR51R52R53R54] X
(式中、 R51、 R52、 R53、 R54は、 各々 d 〜C18のアルキル、 シク 口アルキル、 アルキルァリールまたはァリール基を表し、 その中で 1個 またはそれ以上の脂肪族 CH2 基が酸素原子により置き換えられている ことができ、 X3 は、 p KB 値が一 3〜十 5である塩基性陰イオンであ る。 )
上記一般式 Iで表される化合物としては、 R51〜R54が、 各々、 メチ ル、 ェチル、 プロピル、 イソプロピル、 プチル、 ドデシル、 フエニル、 またはべンジルであり、 X3 が水酸基、 OR (Rは C, 〜C4 のアルキ ル) 、 〇 COR" (R" は d 〜 C 10のアルキルまたはァリール) また は OCOO— 、 o s oo- であるものが好ましく用いられ、 特に好まし いものとしては、 水酸化テトラメチルアンモニゥム、 水酸化テトラプチ ルアンモニゥムがあげられる。
また、 本発明においては上述の特定された塩基性化合物に加えて、 他 の塩基性化合物を添加することもできる。 他の塩基性化合物としては、 たとえば、 (ィ) n—へキシルァミン、 ドデシルァミン、 ァニリン、 ジ メチルァニリン、 ジフエニルァミン、 トリフエニルァミン、 ジァザビシ クロオクタン、 ジァザビシクロウンデカンのようなアミン類、 (口) 3 一フエ二ルビリジン、 4 一フエニルピリジン、 ルチジン、 2 , 6—ジー t 一ブチルピリジンのような塩基性複素環化合物、 (八) 4—メチルベ ンゼンスルホニルヒドラジド、 4 , 4 ' —ォキシビス (ベンゼンスルホ ニルヒドラジド) 、 1 , 3 —ベンゼンジスルホニルヒドラジドのような スルホニルヒドラジドなどがあげられる。 これら他の塩基性化合物は、 1種あるいは 2種以上を併用して用いることができる。
また、 本発明においては、 酸発生剤と塩基性化合物とが同種の化合物 であることが好ましい。 たとえば両者がスルホ二ゥム系化合物、 ョ一ド 二ゥム系化合物の場合、 感度等の保存安定性の点で良い効果が得られる その他の添加剤
上記塩基性化合物の他、 化学増幅型レジスト組成物には、 従来化学増 幅型レジスト組成物の添加剤として用いられている任意の添加剤を添加 することができる。 これら添加剤としては、 例えば、 界面活性剤、 増感 剤、 光吸収剤、 染料、 顔料、 有機カルボン酸、 レべリング剤、 安定化剤 、 低分子量化合物、 可塑剤などがあげられる。
例えば、 界面活性剤は、 化学増幅型レジスト組成物の塗布性の改善、 ストリエ一シヨン発生防止、 現像性の改善等の作用を有し、 例えばポリ ォキシエチレンラウリルエーテル、 ポリオキシエチレンステアリルェ一 テル、 ポリオキシエチレンォレイルエーテル、 ポリオキシエチレンォク チルエーテル、 ポリオキシエチレンノニルフエニルエーテル、 ポリオキ シエチレングリコールジラウレート、 ポリオキシエチレングリコールジ ステアレート、 またはそれらのフッ素置換体などが好ましく用いられる 。 界面活性剤は、 化学増幅型レジス ト組成物中の樹脂成分 1 0 0重量部 当たり、 通常 2重量部以下で用いられる。
また、 増感剤としては、 ァセトフエノン類、 ベンゾフエノン類、 ナフ 夕レン類、 ビアセチル、 ェォシン、 ローズベンガル、 アントラセン類、 ピレン類、 フエノチアジン類等があげられる。
溶剤
溶剤は、 化学増幅型レジスト組成物中の各成分を溶解し、 均一なレジ スト被膜を形成するものであればいずれのものでも用いることができる 溶剤の具体的な例としては、 エチレングリコールモノメチルェ一テル
、 エチレンダリコールモノェチルエーテルおよびプロプレンダリコール モノメチルェ一テルのようなグリコールエーテル類、 エチレングリコー ルモノェチルエーテルァセテ一トおよびプロピレングリコールモノメチ ルエーテルアセテート (P G M E A ) のようなグリコールェ一テルァセ テート類、 ェチルラクテートのようなエステル類、 アセトン、 メチルェ チルケトン、 シクロペン夕ノン、 シクロへキサノンまたはシクロヘプ夕 ノンのようなケトン類があげられ、 トルエンおよびキシレンのような芳 香族炭化水素類も、 必要に応じ使用することができる。 ある場合には、 ァセトニトリル、 ジメチルホルムアミ ド、 ジォキサン等を使用すること もできる。 これらの溶剤は、 単独または 2種以上の混合形態で使用する ことができる。 化学増幅型レジスト組成物中の全固形分含量は、 5から 5 0重量%が好ましく、 1 0から 2 5重量%の範囲がより好ましい。 レジストパターンの形成
本発明の化学増幅型レジス卜組成物を用いてレジストパターンを形成 するには、 まずシリコンウェハーなどの基板上に、 本発明の化学増幅型 レジス ト組成物を公知の方法、 例えば回転塗布、 流延塗布、 ロール塗布 などにより塗布し、 この塗布された基板をホッ トプレート上で 6 0から 1 5 0 °Cで例えば 1から 3分間べ一キングすることにより、 例えば 3 0 0 - 3 0 0 0 n mの厚さを有する均一なレジス ト被膜を形成する。 次い で、 このレジス ト膜にマスクを介しあるいは介することなく放射線を照 射し、 所望のパターン像を投射する。 その際に使用される放射線は、 使 用する酸発生剤の種類に応じ遠紫外線、 X線、 電子線等を適宜選択して 使用する。 また、 放射線の照射量も化学増幅型レジス ト組成物の配合組 成に応じ、 最適の結果が得られるように選定される。 遠紫外線を用いる 場合の露光光源、 露光量の一例をあげると、 K r Fエキシマレーザーか ら発生される 2 4 8 n mの波長による 1〜1 0 O m J Z c m 2 の露光量 である。 露光されたウェハーは、 必要に応じホッ トプレート上で、 例え ば 5 0〜 1 5 0 °Cで 1カゝら 3分間べ一キング (P E B ) された後、 2 . 3 8重量%の水酸化テトラメチルアンモニゥム含有水溶液のようなアル カリ現像液で、 約 1から 3分間、 浸漬、 スプレーあるいはパドル現像法 などの方法により現像される。 このようにして、 本発明の化学増幅型レ ジスト組成物を用いて所望のポジのレジストパターンを形成することが できる。
なお、 アルカリ現像液としては、 現像液中に金属イオンを含有しない 上記水酸化テトラメチルアンモニゥム含有水溶液が通常好ましいものと して用いられるが、 水酸化ナトリウム、 水酸化カリウム、 炭酸ナトリウ ム、 珪酸ナトリウム、 メ夕珪酸ナトリウム、 アンモニア水、 ェチルアミ ン、 n —プロピルァミン、 ジェチルァミン、 ジメチルェタノ一ルァミン 、 メチルジェチルァミン、 ジメチルエタノールァミン、 卜リエ夕ノール ァミン、 テ卜ラエチルアンモニゥムヒドロキシド、 コリン、 ピロール、 ピペリジンなど他のアル力リ性化合物の水溶液を用いることもできる。 アル力リ性化合物は、 通常、 1〜 1 0重量%、 好ましくは2〜5重量% の濃度となるように溶解して現像液として使用する。 また、 現像液には 、 必要に応じメタノール、 エタノール等の水溶性有機溶剤および界面活 性剤が適量添加される。 また、 アルカリ現像液で現像した後、 通常水で 洗浄される。 発明を実施するための最良の形態
本発明を以下の実施例により更に詳細に説明するが、 本発明がこれら 実施例により限定されるものではない。
実施例 1
フォ トレジス卜組成物の調整
ポリ [P— ( 1—エトキシエトキシ) スチレン— p—ヒドロキシスチ レン] 1 0 0 gに対して、 トリフエニルスルホニゥムトリフレー卜 0. 5 6 7 g、 ビスシクロへキシルスルホニルジァゾメタン 3. 0 g、 0. 1ミリモル/ gのトリフエニルスルホニゥムアセテート (TP S A) の プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート (P GMEA) 溶 液 7. 9 gおよびメガファック (大日本インキ化学工業社製の界面活性 剤 : レジストの塗布時の成膜、 基板との親和性改良剤) 0. 0 6 gを P GMEAにより、 固形分の比率が 1 5. 5重量%となるように調整して レジスト溶液を得た。
レジス ト画像の形成
上記のレジスト溶液を半導体基板上に回転塗布し、 9 0°Cで 6 0秒間 ダイレク トホッ トプレートでべ一クして、 0. 6 9 0 mの膜厚のレジ スト膜を形成した。 このレジスト膜を 248. 4 nmK r Fエキシマレ —ザ一光により、 マスクを介し選択的に露光し、 1 1 0でで 9 0秒間ダ ィレク トホッ トプレートでポストェクスポージャーべ一ク (P E B) し た後、 アルカリ現像液 ( 2. 3 8重量%テトラメチルアンモニゥムヒ ド 2 δ
口キシド (ΤΜΑΗ) 水溶液) で 6 0秒間パドル現象することにより、 シリコンウェハ一上にポジ型のライン · アンド · スペースパターンを得 た。
形成されたポジ型パターンを走査型電子顕微鏡によってその線幅と断 面形状を観測したところ、 24 m J / c m2 の露光量において、 0. 1 8 ΙΉ以下のスタンディングウェーブのない良好な形状のパターンであ つた。
比較例 1
フォ トレジス ト組成物の調整
ポリ [p— ( 1—エトキシエトキシ) スチレン一 p—ヒドロキシスチ レン] 1 0 0 gに対して、 トリフエニルスルホニゥムトリフレ一卜 1.
5 5 0 g、 0. 1ミリモル Z gの卜リフエニルスルホニゥムアセテート (TP S A) の P GMEA溶液 1 8. O gおよびメガファック 0. 0 6 gを P GMEAにより、 固形分の比率が 1 5. 5重量%となるように調 整してレジスト溶液を得た。
実施例 1 と同様にして、 形成されたポジ型パターンを走査型電子顕微 鏡によってその線幅と断面形状を観測したところ、 3 6mJ Zc m2 の 露光量において、 0. 2 0 m以下のパターンが形成されたが、 かなり 顕著なスタンディングウェーブが観測された。
実施例 2
フォ トレジスト組成物の調整
ビスシクロへキシルスルホニルジァゾメタン 3. O gに替えて、 ビス シクロへキシルスルホニルメ夕ン 3. 0 gを用いた他は実施例 1 と同じ く してレジス ト溶液を得た。
実施例 1 と同様にして、 形成されたポジ型パターンを走査型電子顕微 鏡によってその線幅と断面形状を観測したところ、 3 8m J Z c m2 の 露光量において、 0. 1 8 m以下のスタンディングウエーブのない良 好な形状のパターンが得られた。 また、 その時の孤立パ夕一ンと密集パ ターンの線幅の差は 0. 0 2 mであった。
比較例 2
フォ トレジスト組成物の調整
ポリ [p— ( 1—ェ卜キシェ卜キシ) スチレン一 p—ヒドロキシスチ レン] 1 0 0 gに対して、 ビスシクロへキシルスルホニルジァゾメタン 5. 0 g、 0. 1ミリモル Zgの卜リフエニルスルホニゥムアセテート (TP S A) の P GMEA溶液 4. 0 gおよびメガファック 0. 0 6 g を P GME Aにより、 固形分の比率が 1 5. 5重量%となるように調整 してレジスト溶液を得た。
実施例 1と同様にして、 形成されたポジ型パターンを走査型電子顕微 鏡によってその線幅と断面形状を観測したところ、 1 8mJ Zc m2 の 露光量において、 0. 2 0 X m以下のスタンディングウェーブのない良 好な形状のパターンであった。 しかし、 その時の孤立パ夕一ンと密集パ ターンの線幅の差は、 0. 0 9 mであった。
実施例 3
フォ トレジスト組成物の調整
ポリ [P—ブトキシカルボ二ルォキシメチルスチレン— p—ヒドロキ シスチレン] 1 0 0 gに対して、 トリフエニルスルホニゥムトリフレー ト 1. 0 g、 ビスシクロへキシルスルホニルジァゾメタン 3. 0 g、 ビ スシクロへキシルスルホニルメタン 3. 0 g、 0. 1ミリモル Zgの卜 リフエニルスルホニゥムアセテート (TP S A) の P GMEA溶液 7. 9 g、 メガファック 0. 0 6 gを P GMEAにより、 固形分の比率が 1 5. 5重量%となるように調整してレジスト溶液を得た。
実施例 1 と同様にして、 形成されたポジ型パターンを走査型電子顕微 鏡によってその線幅と断面形状を観測したところ、 3 0mJ Zc mz の 露光量において、 0. 1 8 m以下のスタンディングウェーブのない良 好な形状のパターンであった。
実施例 4
フォ トレジスト組成物の調整
ポリ [p— ( 1一エトキシエトキシ) スチレン一 p—ヒドロキシスチ レン] 1 0 0 gに対して、 トリフエニルスルホニゥムトリフレート 0.
5 6 7 g、 ビスシクロへキシルスルホニルジァゾメタン 1. 0 g、 ピロ ガロールトリストリフレ一卜 0. 5 g、 0. 1ミリモル Zgのトリフエ ニルスルホニゥムアセテート (T P S A) の P GMEA溶液 7. 9 g、 メガファック 0. 0 6 gを P GM E Aにより、 固形分の比率が 1 5. 5 重量%となるように調整してレジス ト溶液を得た。
実施例 1と同様にして、 形成されたポジ型パターンを走査型電子顕微 鏡によってその線幅と断面形状を観測したところ、 2 0mJ Zc m2 の 露光量において、 0. 1 8 以下のスタンディングウエーブのない良 好な形状のパターンであった。 発明の効果
以上詳述したように、 本発明の化学増幅型レジスト組成物は、 高感度 であるとともに高解像度を示し、 プロセス適応性、 プロセス安定性に優 れ、 また Tトップの形成、 孤立パターンと密集パターンの線幅の差, ス 夕ンディングウエーブのない良好なレジストパターンを形成することが できる。 産業上の利用分野
本発明の化学増幅型レジスト組成物は、 集積回路素子などの製造ある いは微細加工を行う際の放射線感光性レジス ト材料として使用される。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 酸により遊離しうる置換基を含有する有機物および放射線の照射に より酸を発生する化合物を含有し、 放射線の照射により発生した酸の触 媒作用により、 放射線照射部分のアル力リ現像液に対する溶解性を変化 させてパターンを形成する化学増幅型レジス ト組成物において、 放射線 の照射により酸を発生する化合物が、 ォニゥム塩化合物の少なくとも 1 種とスルホン化合物およびスルホネート化合物から選ばれた少なくとも 1種とからなることを特徴とする化学増幅型レジスト組成物。
2 . 請求の範囲第 1項記載の化学増幅型レジスト組成物において、 化学 増幅型レジスト組成物がさらに塩基性化合物を含み、 該化合物がスルホ ニゥム化合物、 ョードニゥム化合物、 アンモニゥム化合物の少なくとも 一種であることを特徴とする化学増幅型レジスト組成物。
3 . 請求の範囲第 1項記載の化学増幅型レジスト組成物において、 酸に より遊離しうる置換基を含有する有機物が、 酸により遊離しうる置換基 で保護されたアル力リ不溶性またはアル力リ難溶性樹脂からなることを 特徴とする化学増幅型レジスト組成物。
4 . 請求の範囲第 1項記載の化学増幅型レジスト組成物において、 化学 増幅型レジスト組成物が、 酸により遊離しうる置換基を含有する有機物 のアルカリ可溶性を制御する性質を有し、 酸の存在下で分解し該有機物 のアル力リ溶解性制御効果が低下もしくは消失される化合物を含むこと を特徴とする化学増幅型レジスト組成物。
5 . 請求の範囲第 1項記載の化学増幅型レジスト組成物において、 酸に より遊離しうる置換基で保護された有機物 1 0 0重量部に対し、 ォニゥ ム塩化合物が 0 . 1 〜 5重量部、 スルホン化合物および Zまたはスルホ ネ一卜化合物が総量で 0 . 5〜 1 0重量部含有されることを特徴とする 化学増幅型レジス 卜組成物。
6 . 請求の範囲第 1項記載の化学増幅型レジスト組成物において、 酸に より遊離しうる置換基で保護された有機物 1 0 0重量部に対し、 塩基性 化合物が 0 . 0 5〜 1 0重量部含有されることを特徴とする化学増幅型 レジスト組成物。
7 . 請求の範囲第 1 〜 6項のいずれか 1項に記載の化学増幅型レジスト 組成物において、 ォニゥム塩化合物が、 トリフエニルスルホニゥムトリ フレート、 トリフエニルスルホニゥムプロピオネート、 トリフエニルス ルホニゥムへキサフレートおよびジフエ二ルョードニゥムトリフレート から選ばれた少なくとも 1種であり、 スルホン化合物は、 ビスシクロへ キシルスルホニルジァゾメタン、 ビスフエニルスルホニルジァゾメタン 、 ビスシクロへキシルスルホニルメタンおよびビスフエニルスルホニル メタンから選ばれた少なくとも 1種であり、 スルホネート化合物が、 ピ ロガロールトリストリフレートおよびべンゾィントシレー卜から選ばれ た少なくとも 1種であることを特徴とする化学増幅型レジスト組成物。
8 . 請求の範囲第 1〜 7項のいずれか 1項に記載の化学増幅型レジスト 組成物において、 スルホン化合物がビスシクロへキシルスルホニルジァ ゾメタンであることを特徴とする化学増幅型レジスト組成物。
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