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JP3031214B2 - Anti-reflective coating material - Google Patents

Anti-reflective coating material

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Publication number
JP3031214B2
JP3031214B2 JP7258096A JP25809695A JP3031214B2 JP 3031214 B2 JP3031214 B2 JP 3031214B2 JP 7258096 A JP7258096 A JP 7258096A JP 25809695 A JP25809695 A JP 25809695A JP 3031214 B2 JP3031214 B2 JP 3031214B2
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JP
Japan
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resist
bis
weight
antireflection film
organic solvent
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JP7258096A
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一郎 金子
聡 渡辺
俊信 石原
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、特に遠紫外線、電
子線、X線などの高エネルギー線に対して高い感度を有
し、アルカリ水溶液で現像することによりパターン形成
できる、微細加工技術に適した化学増幅型レジスト膜の
下層を形成するのに有効な反射防止膜材料に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is particularly suitable for fine processing technology which has a high sensitivity to high energy rays such as far ultraviolet rays, electron beams and X-rays and can form a pattern by developing with an alkaline aqueous solution. The present invention relates to an antireflection film material effective for forming a lower layer of a chemically amplified resist film.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】LSI
の高集積化と高速度化に伴い、次世代の微細加工技術と
して遠紫外線リソグラフィーが有望視されている。遠紫
外線リソグラフィーは、0.3〜0.4μmの加工も可
能であり、光吸収の低いレジスト材料を用いた場合、基
板に対して垂直に近い側壁を有したパターン形成が可能
になる。更に、近年、遠紫外線の光源としてKrFエキ
シマレーザーを利用する技術が注目されており、これが
量産技術として用いられるには、光吸収が低く、高感度
なレジスト材料が要望されている。
2. Description of the Related Art LSI
With high integration and high speed of GaN, far ultraviolet lithography is expected as a next-generation microfabrication technology. The deep ultraviolet lithography can also process 0.3 to 0.4 μm, and when a resist material having low light absorption is used, a pattern having side walls nearly perpendicular to the substrate can be formed. Further, in recent years, a technique using a KrF excimer laser as a light source of far ultraviolet light has attracted attention, and a resist material having low light absorption and high sensitivity has been demanded for use as a mass production technique.

【0003】このような点から近年開発された酸を触媒
とした化学増幅型ポジ型レジスト材料(特公平2−27
660号、特開昭63−27829号公報、米国特許第
4,491,628号、同第5,310,619号公報
等参照)は、感度、解像性、ドライエッチング耐性が高
く、優れた特徴を有した遠紫外線リソグラフィーに特に
有望なレジスト材料である。
[0003] From such a point, a chemically amplified positive resist material using an acid as a catalyst recently developed (Japanese Patent Publication No. 2-27).
660, JP-A-63-27829, and U.S. Pat. Nos. 4,491,628 and 5,310,619) are excellent in sensitivity, resolution, and dry etching resistance. It is a particularly promising resist material for deep ultraviolet lithography having features.

【0004】しかしながら、遠紫外線リソグラフィーに
おいては、単波長光を用いることから起こる定在波(S
tanding Wave)の影響、更に基板に段差が
ある場合、段差部分でレジスト層の膜厚が変動するため
の光干渉の影響、段差部分からのハレーションの影響な
どを受け、レジスト像の寸法精度が低下することによ
り、正確なパターンサイズに加工ができないという問題
が生ずる。
However, in deep-ultraviolet lithography, a standing wave (S
dimensional accuracy of the resist image is degraded due to the influence of a standing wave), furthermore, when there is a step in the substrate, the influence of light interference due to the variation in the thickness of the resist layer at the step, and the influence of halation from the step. This causes a problem that processing cannot be performed to an accurate pattern size.

【0005】更に、化学増幅型レジスト材料は、パター
ンプロファイルの基板依存性が窒化膜の場合、ポジ型レ
ジスト材料では図1(A)に示すように基板1上のレジ
ストパターン5の基板との接触部分に裾引き(Foot
ing)、ネガ型レジスト材料では図1(B)に示すよ
うに基板1上のレジストパターン5の基板との接触部分
にノッチング(Notching)が発生するという問
題がある(薄島他,1994年春期応用物理学会関連予
稿集,p566,29a,MB−10/福島他,199
4年春期応用物理学会関連予稿集,p566,29p,
MB−1参照)。これは、窒化膜中のN−H結合が化学
増幅型レジスト膜−窒化膜基板界面の酸を失活させるた
めに起こってしまうと考えられている。
Further, in the case of a chemically amplified resist material, where the substrate dependence of the pattern profile is a nitride film, the contact of the resist pattern 5 on the substrate 1 with the substrate as shown in FIG. Hemming in part (Foot
1), there is a problem that notching occurs in the contact portion of the resist pattern 5 on the substrate 1 with the substrate as shown in FIG. 1B (Hashijima et al., Spring 1994). Proceedings of the Japan Society of Applied Physics, p566, 29a, MB-10 / Fukushima et al., 199
Proceedings of the Japan Society of Applied Physics Spring 2014, p566, 29p,
MB-1). It is considered that this occurs because the NH bond in the nitride film deactivates the acid at the interface between the chemically amplified resist film and the nitride film substrate.

【0006】そこで、上記問題点を解決したパターン形
成法として、ARC(レジスト下層に形成した反射防止
膜)法が提案されている(B.W.Dudley.e
t.al.,SPIE Vol.1672 アドバンス
・イン・レジスト・テクノロジー・アンド・プロセッシ
ング(Advances in Resist Tec
hnology and Processing)I
X,638(1992)./谷他,1994年春期応用
物理学会関連予稿集,p567,29p,MB−4参
照)。このARC法としては、反射防止膜として無機膜
又は有機膜を使用する方法が一般的であるが、無機膜に
よるARC法は、無機膜を形成するためにスパッタもし
くはCVD(化学蒸着)による方法を採らなければなら
なく、そのための装置が非常に高額であるという問題点
がある。
Therefore, as a pattern forming method which solves the above problems, an ARC (anti-reflection film formed under a resist) method has been proposed (BW Dudley.e).
t. al. , SPIE Vol. 1672 Advances in Resist Technology and Processing
hnology and Processing) I
X, 638 (1992). / Tani et al., Proceedings of the Society of Applied Physics, Spring 1994, p567, 29p, MB-4). As the ARC method, a method using an inorganic film or an organic film as an antireflection film is generally used. In the ARC method using an inorganic film, a method by sputtering or CVD (chemical vapor deposition) is used to form the inorganic film. There is a problem that it has to be taken and the equipment for that is very expensive.

【0007】また、有機膜によるARC法は、有機膜を
形成するための装置が安価なコーターのみで、しかも処
理時間が無機膜よりも短いためにスループットが良いと
いう長所を持っているが、遠紫外線(波長245〜25
5nm)リソグラフィーにおいては正確なパターンサイ
ズに加工するための要求特性である「遠紫外線における
複素屈折率の虚数部k、即ち消光係数kが0.3以上」
かつ「裾引きもしくはノッチングを引き起こさない」と
いう条件を満たす材料が未だ無いという問題点がある。
更に、現在知られている化学増幅型レジスト材料ではな
く、ジアゾナフトキノン化合物を用いた汎用レジスト材
料に対する反射防止膜材料(特公平6−12452号公
報参照)は、ポリアミド酸を主成分として用い、膜形成
後、例えば140℃以上、30分以上の加熱処理をする
ことにより、ポリイミドに化学変換する手法を用いてい
るため、消光係数kの値を満たすものの、窒化膜と同
様、加熱処理後も膜内のN−H結合(ポリアミド酸主鎖
中のアミン残基及び末端アミン残基)を不活性基である
イミド基に変換しきれず、また高温加熱することにより
アンモニアが発生するため、裾引き、ノッチングを引き
起こしてしまい、適当ではない。また、他のジアゾナフ
トキノン化合物を用いた汎用レジストの反射防止膜材料
(米国特許第5,234,990号公報)は、ポリサル
ホンを主成分として用いているため、裾引き、ノッチン
グを引き起こさないものの、消光係数kの値が要求値を
満たさない。
The ARC method using an organic film has the advantage that the apparatus for forming the organic film is only an inexpensive coater and the processing time is shorter than that of the inorganic film, so that the throughput is better. UV (wavelength 245-25)
5 nm) In lithography, an imaginary part k of a complex refractive index in far ultraviolet rays, that is, an extinction coefficient k of 0.3 or more, which is a characteristic required for processing into an accurate pattern size, is 0.3 or more.
In addition, there is still a problem that there is no material that satisfies the condition of "not causing hemming or notching".
Further, instead of the currently known chemically amplified resist material, an antireflection film material for a general-purpose resist material using a diazonaphthoquinone compound (see Japanese Patent Publication No. 6-12452) uses a polyamic acid as a main component. After the formation, for example, by performing a heat treatment at 140 ° C. or more for 30 minutes or more to use a technique of chemically converting into polyimide, the extinction coefficient k is satisfied. Cannot convert the NH bond (amine residue and terminal amine residue in the polyamic acid main chain) into an imide group which is an inactive group, and generates ammonia by heating at a high temperature. It is not suitable because it causes notching. The anti-reflective coating material for general-purpose resists using other diazonaphthoquinone compounds (US Pat. No. 5,234,990) uses polysulfone as a main component, and therefore does not cause tailing and notching. The value of the extinction coefficient k does not satisfy the required value.

【0008】本発明は上記事情に鑑みなされたものであ
り、微細で寸法精度が高く、簡便で生産性が高く、再現
性良くレジストパターンを形成することを可能にし得る
化学増幅型レジスト膜の下層を形成するのに有効な反射
防止膜材料を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and is intended to provide a lower layer of a chemically amplified resist film capable of forming a resist pattern with fineness, high dimensional accuracy, high productivity, and high reproducibility. It is an object of the present invention to provide an antireflection film material effective for forming a film.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者は上記目的を達成するため鋭意検討を行った結
果、遠紫外線、電子線、X線などの高エネルギー線、特
に遠紫外線(波長245〜255nm)に対して高い感
度を有し、アルカリ水溶液で現像することによりパター
ン形成できるARC法による微細加工技術に適した化学
増幅型レジスト膜の下層として用いられる反射防止膜材
料として、有機溶剤及びアルカリ水溶液に可溶なポリイ
ミド、特に下記一般式(1)又は(2)にて表される繰
り返し単位を有する重合体を主成分として配合すること
により、上記した遠紫外線リソグラフィーにおける要求
特性である「遠紫外線における複素屈折率の虚数部k、
即ち消光係数kが0.3以上」かつ「裾引きもしくはノ
ッチングを引き起こさない」という条件を満たす材料に
なり得ることを知見した。
Means for Solving the Problems and Embodiments of the Invention As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventor has found that high energy rays such as far ultraviolet rays, electron beams and X-rays, particularly far ultraviolet rays ( As an antireflection film material used as a lower layer of a chemically amplified resist film having a high sensitivity to a wavelength of 245 to 255 nm and suitable for a fine processing technique by an ARC method capable of forming a pattern by developing with an aqueous alkali solution, By blending, as a main component, a polyimide soluble in a solvent and an aqueous alkali solution, particularly a polymer having a repeating unit represented by the following general formula (1) or (2), the above-mentioned characteristics required in deep ultraviolet lithography can be obtained. A certain "imaginary part k of the complex refractive index in far ultraviolet light,
That is, it has been found that the material can satisfy the conditions of “the extinction coefficient k is 0.3 or more” and “does not cause tailing or notching”.

【0010】[0010]

【化3】 Embedded image

【0011】[0011]

【化4】 Embedded image

【0012】即ち、有機溶剤及びアルカリ水溶液に可溶
なポリイミドを主成分とする反射防止膜材料で反射防止
層を形成したARC法によりパターン形成した場合、消
光係数kが0.3以上となり、レジスト−反射防止層界
面での光の反射率を抑え、かつ透過率を大幅に低減する
ことができるので、レジスト層での定在波、ハレーショ
ンによるパターン寸法の変動量をレジスト単層に比べ抑
えることができ、このためレジスト像の寸法精度を向上
させることができ、しかも特に末端アミン残基を無水フ
タル酸誘導体等で修飾することにより、N−H結合を除
去できるため、裾引き、ノッチングを引き起こすことな
く、プロセス的にも例えば140℃以上、30分以上と
いう高温、長時間の加熱処理が不要となるため、より簡
便であるということを知見した。加えて、アルカリ水溶
液に可溶なため、レジスト膜と一緒に現像除去でき、酸
素プラズマ等を用いて選択的にエッチングする工程が省
かれ、プロセスが短縮できるというメリットがある。
That is, when a pattern is formed by an ARC method in which an anti-reflection layer is formed of an anti-reflection film material mainly composed of a polyimide soluble in an organic solvent and an aqueous alkali solution, the extinction coefficient k becomes 0.3 or more, -Since the reflectance of light at the interface of the anti-reflection layer can be suppressed and the transmittance can be significantly reduced, the amount of variation in pattern dimensions due to standing waves and halation in the resist layer can be suppressed as compared with a single resist layer. Therefore, the dimensional accuracy of the resist image can be improved, and in particular, by modifying the terminal amine residue with a phthalic anhydride derivative or the like, the N—H bond can be removed, thereby causing tailing and notching. In addition, it is not necessary to perform a heat treatment for a long time at a high temperature of, for example, 140 ° C. or more and 30 minutes or more. Was knowledge. In addition, since it is soluble in an alkaline aqueous solution, it can be developed and removed together with the resist film, and the step of selectively etching using oxygen plasma or the like can be omitted, and the process can be shortened.

【0013】更に、露光部のレジスト膜−反射防止層界
面に酸を供給することを目的に、上記反射防止膜材料中
に酸発生剤又は有機酸を添加することにより、よりレジ
スト像の寸法精度を向上させることができることも知見
し、本発明をなすに至った。
Further, for the purpose of supplying acid to the interface between the resist film and the anti-reflection layer in the exposed portion, an acid generator or an organic acid is added to the anti-reflection film material to thereby improve the dimensional accuracy of the resist image. Was found to be able to be improved, and the present invention was achieved.

【0014】従って、本発明は、上記一般式(1)又は
(2)にて表される繰り返し単位を有し、有機溶剤及び
アルカリ水溶液に可溶なポリイミドと有機溶剤とを含有
してなることを特徴とする反射防止膜材料を提供する。
Therefore, the present invention comprises a repeating unit represented by the above general formula (1) or (2), comprising a polyimide soluble in an organic solvent and an aqueous alkaline solution, and an organic solvent. An anti-reflective coating material characterized by the following.

【0015】以下、本発明につき更に詳述すると、本発
明の反射防止膜材料の主成分である有機溶剤及びアルカ
リ水溶液に可溶なポリイミドとしては、後述のスピンコ
ート可能な有機溶剤に可溶なものであれば種々のポリイ
ミドを使用することができるが、特に対数粘度範囲が
0.01〜5dl/g、とりわけ0.05〜1dl/g
のものが好適である。対数粘度範囲が0.01dl/g
に満たないと膜を形成し得ない場合があり、5dl/g
を超えると溶液粘性が高く取り扱いにくくなる。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail. The polyimide soluble in an organic solvent and an aqueous alkaline solution which is a main component of the antireflection film material of the present invention is soluble in an organic solvent which can be spin-coated, which will be described later. Various polyimides can be used as long as they have a logarithmic viscosity range of 0.01 to 5 dl / g, particularly 0.05 to 1 dl / g.
Are preferred. Logarithmic viscosity range is 0.01 dl / g
If less than 5 dl / g, a film cannot be formed.
If it exceeds, the solution viscosity becomes high and handling becomes difficult.

【0016】なお、対数粘度はポリイミド濃度が0.5
g/100mlDMF(N,N−ジメチルホルムアミ
ド)の溶液を使用し、30℃の測定条件で測定した結果
より、次式で求めることができる。
The logarithmic viscosity is such that the polyimide concentration is 0.5
g / 100 ml using a solution of DMF (N, N-dimethylformamide) under the measurement conditions of 30 ° C. can be obtained by the following equation.

【0017】[0017]

【数1】 (Equation 1)

【0018】上記の有機溶剤及びアルカリ水溶液に可溶
なポリイミドとしては、下記一般式(1)及び(2)の
いずれかにて表される繰り返し単位を有する重合体を用
いる。
As the polyimide soluble in the organic solvent and the aqueous alkali solution, a polymer having a repeating unit represented by any of the following general formulas (1) and (2) is used.

【0019】[0019]

【化5】 Embedded image

【0020】[0020]

【化6】 Embedded image

【0021】ここで、上記一般式(1)及び(2)のポ
リイミドは、下記一般式(3)で表されるテトラカルボ
ン酸二無水物と、下記一般式(4)又は(5)で表され
るフェノール性水酸基を有する芳香族ジアミンと、下記
一般式(6)で表される無水フタル酸誘導体とを適当な
溶剤中で重縮合させたポリアミック酸を製造後、常法に
従って加熱イミド化によりイミド転化を行うことによっ
て製造することができる。
Here, the polyimides represented by the above general formulas (1) and (2) are the same as the tetracarboxylic dianhydride represented by the following general formula (3) and the polyimide represented by the following general formula (4) or (5). Is prepared by polycondensing an aromatic diamine having a phenolic hydroxyl group with a phthalic anhydride derivative represented by the following general formula (6) in a suitable solvent, followed by heat imidization according to a conventional method. It can be produced by performing imide conversion.

【0022】[0022]

【化7】 Embedded image

【0023】上記一般式(3)で表されるテトラカルボ
ン酸二無水物として具体的には、3,3’,4,4’−
ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,
3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,
3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無
水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル
無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホ
ン二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェ
ニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物、ビス(3,4
−ジカルボキシフェニル)メタン、2,2−ビス(3,
4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物等が挙げ
られ、これらテトラカルボン酸二無水物の1種又は2種
以上を組み合わせて使用することができる。
Specific examples of the tetracarboxylic dianhydride represented by the above general formula (3) include 3,3 ', 4,4'-
Biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,2 ', 3
3′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 3,
3 ', 4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether anhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) sulfone dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride, bis (3,4
-Dicarboxyphenyl) methane, 2,2-bis (3,
4-dicarboxyphenyl) propane dianhydride and the like, and one or more of these tetracarboxylic dianhydrides can be used in combination.

【0024】更に、上記一般式(4),(5)で表され
るフェノール性水酸基を有する芳香族ジアミンとして具
体的には、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニ
ル)エーテル、ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェ
ニル)エーテル、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフ
ェニル)メタン、ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフ
ェニル)メタン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフ
ェニル)スルホン、ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシ
フェニル)スルホン、2,2−ビス(3−アミノ−4−
ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ア
ミノ−3−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビ
ス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフル
オロプロパン、2,2−ビス(4−アミノ−3−ヒドロ
キシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、4,4’−ジ
アミノ−3,3’−ジヒドロキシビフェニル、3,3’
−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシビフェニル、1,
3−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェノキシ)ベ
ンゼン、1,4−ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフ
ェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノ−3−
ヒドロキシフェノキシ)ベンゼン、ビス[4−(3−ア
ミノ−4−ヒドロキシフェノキシ)フェニル]スルホ
ン、ビス[4−(4−アミノ−3−ヒドロキシフェノキ
シ)フェニル]スルホン、2,2−ビス[4−(3−ア
ミノ−4−ヒドロキシフェノキシ)フェニル]プロパ
ン、2,2−ビス[4−(4−アミノ−3−ヒドロキシ
フェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−
(3−アミノ−4−ヒドロキシフェノキシ)フェニル]
ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス[4−(4−ア
ミノ−3−ヒドロキシフェノキシ)フェニル]ヘキサフ
ルオロプロパン等が挙げられ、これら芳香族ジアミンの
1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用すること
ができる。
Further, specific examples of the aromatic diamine having a phenolic hydroxyl group represented by the general formulas (4) and (5) include bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) ether and bis (4-aminophenyl) ether. Amino-3-hydroxyphenyl) ether, bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) methane, bis (4-amino-3-hydroxyphenyl) methane, bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) sulfone, bis ( 4-amino-3-hydroxyphenyl) sulfone, 2,2-bis (3-amino-4-
Hydroxyphenyl) propane, 2,2-bis (4-amino-3-hydroxyphenyl) propane, 2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (4-amino -3-hydroxyphenyl) hexafluoropropane, 4,4'-diamino-3,3'-dihydroxybiphenyl, 3,3 '
-Diamino-4,4'-dihydroxybiphenyl, 1,
3-bis (3-amino-4-hydroxyphenoxy) benzene, 1,4-bis (4-amino-3-hydroxyphenoxy) benzene, 1,3-bis (4-amino-3-
(Hydroxyphenoxy) benzene, bis [4- (3-amino-4-hydroxyphenoxy) phenyl] sulfone, bis [4- (4-amino-3-hydroxyphenoxy) phenyl] sulfone, 2,2-bis [4- ( 3-amino-4-hydroxyphenoxy) phenyl] propane, 2,2-bis [4- (4-amino-3-hydroxyphenoxy) phenyl] propane, 2,2-bis [4-
(3-Amino-4-hydroxyphenoxy) phenyl]
Hexafluoropropane, 2,2-bis [4- (4-amino-3-hydroxyphenoxy) phenyl] hexafluoropropane, and the like. One of these aromatic diamines is used alone, or two or more are used in combination. can do.

【0025】また、末端のアミノ基を修飾する1価の有
機基としては、脂肪族炭化水素類の無水コハク酸誘導体
等を用いることができるが、k値を上げるためには上記
一般式(6)で表される芳香族炭化水素類が好ましい。
具体的には、無水フタル酸、無水4−メチルフタル酸、
無水4−フルオロフタル酸、無水4−ニトロフタル酸、
無水4−クロロフタル酸、無水4−ブロモフタル酸等を
挙げることができる。
As the monovalent organic group for modifying the terminal amino group, succinic anhydride derivatives of aliphatic hydrocarbons and the like can be used. In order to increase the k value, the above general formula (6) The aromatic hydrocarbons represented by ()) are preferred.
Specifically, phthalic anhydride, 4-methylphthalic anhydride,
4-fluorophthalic anhydride, 4-nitrophthalic anhydride,
Examples thereof include 4-chlorophthalic anhydride and 4-bromophthalic anhydride.

【0026】なお、式(3),(4)又は式(5),
(6)の化合物の反応モル比は100:130:60〜
100:102:4とすることが好ましい。
The equations (3) and (4) or (5),
The reaction molar ratio of the compound (6) is from 100: 130: 60.
Preferably, the ratio is 100: 102: 4.

【0027】本発明の上記ポリイミドを製造するのに好
ましい溶剤としては、N−メチル−2−ピロリドン、
N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホル
ムアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルスルホン、
ジエチレングリコールジメチルエーテル、ヘキサメチル
スルホンアミド、N−メチル−ε−カプロラクタム、テ
トラメチル尿素、ヘキサメチルリン酸トリアミド、シク
ロヘキサノン、γ−ブチロラクトン等を挙げることがで
き、これらの1種又は2種以上を組み合わせて使用する
ことができる。
Preferred solvents for producing the polyimide of the present invention include N-methyl-2-pyrrolidone,
N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, dimethylsulfoxide, dimethylsulfone,
Diethylene glycol dimethyl ether, hexamethylsulfonamide, N-methyl-ε-caprolactam, tetramethylurea, hexamethylphosphoric triamide, cyclohexanone, γ-butyrolactone, and the like can be used. One or more of these can be used in combination. can do.

【0028】加熱により脱水閉環させる場合、トルエ
ン、キシレン、クロロベンゼン等、水と共沸混合物を形
成する有機溶剤の存在下、イミド化により副生する水を
共沸させることによりポリイミドを生成することができ
る。なお、反応温度は150〜400℃、好ましくは1
80〜350℃である。150℃より低温では部分的に
しかイミド化は進まず、400℃より高温では分解を伴
う場合が生じる。反応時間は30秒〜10時間、好まし
くは5分〜5時間である。反応終了後、大量の水あるい
は貧溶媒に投入して重合体を析出させ、洗浄、乾燥して
固体とした後、使用することが好ましい。
In the case of ring closure by dehydration by heating, polyimide can be produced by azeotropically producing water by-product of imidization in the presence of an organic solvent which forms an azeotrope with water, such as toluene, xylene and chlorobenzene. it can. The reaction temperature is 150 to 400 ° C, preferably 1 to 400 ° C.
80-350 ° C. At temperatures lower than 150 ° C., imidization proceeds only partially, and at temperatures higher than 400 ° C., decomposition may occur. The reaction time is 30 seconds to 10 hours, preferably 5 minutes to 5 hours. After completion of the reaction, it is preferably used after pouring into a large amount of water or a poor solvent to precipitate a polymer, washing and drying to obtain a solid.

【0029】有機溶剤及びアルカリ水溶液に可溶なポリ
イミドの配合量は、反射防止膜層の膜厚を100〜20
00Å(0.01〜0.2μm)に設定するために全体
の1〜20%(重量%、以下同様)、特に3〜10%が
望ましく、1%に満たないと膜厚が100Åより薄くな
って反射防止効果が小さくなる場合があり、20%を超
えると溶液の流動性が悪くなり、均一な塗膜の形成が困
難となる場合が生じる。
The amount of the polyimide soluble in the organic solvent and the aqueous alkali solution is adjusted so that the thickness of the antireflection film layer is 100 to 20.
In order to set the thickness to 00 ° (0.01 to 0.2 μm), the thickness is preferably 1 to 20% (% by weight, the same applies hereinafter), particularly 3 to 10%, and if less than 1%, the film thickness becomes thinner than 100 °. In some cases, the anti-reflection effect is reduced, and if it exceeds 20%, the fluidity of the solution becomes poor, and it may be difficult to form a uniform coating film.

【0030】次に、有機溶剤としては、スピンコート可
能なものが望ましく、例えばシクロヘキサノンなどのケ
トン類、プロピレングリコールジメチルエーテル、ジエ
チレングリコールジメチルエーテルなどのエーテル類、
メチル−3−メトキシプロピオネート、エチル−3−エ
トキシプロピオネートなどのエステル類が挙げられ、こ
れら1種を単独で又は2種以上を混合して使用すること
ができる。これらの中では、有機溶剤及びアルカリ水溶
液に可溶なポリイミド、酸発生剤の溶解性が最も優れて
いるシクロヘキサノン、ジエチレングリコールジメチル
エーテル、メチル−3−メトキシプロピオネートが好ま
しく使用される。
Next, as the organic solvent, those which can be spin-coated are desirable. For example, ketones such as cyclohexanone, ethers such as propylene glycol dimethyl ether and diethylene glycol dimethyl ether,
Esters such as methyl-3-methoxypropionate and ethyl-3-ethoxypropionate can be mentioned, and these can be used alone or in combination of two or more. Among them, polyimide soluble in an organic solvent and an aqueous alkali solution, cyclohexanone, diethylene glycol dimethyl ether, and methyl-3-methoxypropionate, which have the highest solubility of an acid generator, are preferably used.

【0031】本発明の反射防止膜材料には、更に露光部
のレジスト膜−反射防止層界面に酸を供給することを目
的として酸発生剤を添加することが好ましい。
It is preferable that an acid generator is further added to the antireflection coating material of the present invention for the purpose of supplying acid to the interface between the resist film and the antireflection layer in the exposed portion.

【0032】酸発生剤としては、例えばオニウム塩、ピ
ロガロールトリメシレート誘導体、オキシムスルホン酸
誘導体、2,6−ジニトロベンジルスルホン酸誘導体、
ジアゾナフトキノンスルホン酸誘導体、2,4−ビスト
リクロロメチル−6−アリール−1,3,5−トリアジ
ン誘導体、α,α’−ビスアリールスルホニルジアゾメ
タン誘導体などを挙げることができるが、特に下記一般
式(7)で表されるオニウム塩が好適に用いられる。 (R ’)mMY …(7) (式中、R ’は同種又は異種の非置換又は置換芳香族
基、Mはスルホニウム又はヨードニウム、Yは置換又は
非置換のアルキル又はアリールスルホネートである。m
は2又は3である。)
As the acid generator, for example, onium salts, pi
Rogalol trimesylate derivative, oximesulfonic acid
Derivatives, 2,6-dinitrobenzylsulfonic acid derivatives,
Diazonaphthoquinonesulfonic acid derivative, 2,4-vist
Lichloromethyl-6-aryl-1,3,5-triazi
Derivatives, α, α'-bisarylsulfonyldiazomes
Tan derivatives and the like;
Onium salts represented by the formula (7) are preferably used. (R ’)mMY (7) (wherein, R 'Is the same or different unsubstituted or substituted aromatic
The group, M is sulfonium or iodonium, Y is substituted or
Unsubstituted alkyl or aryl sulfonates. m
Is 2 or 3. )

【0033】ここで、上記芳香族基としては、フェニル
基、炭素数1〜10のアルキル基やアルコキシ基などで
置換されたフェニル基等を例示することができる。
Here, examples of the aromatic group include a phenyl group, a phenyl group substituted with an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkoxy group, and the like.

【0034】上記式(7)のオニウム塩として具体的に
は、下記のヨードニウム塩やスルホニウム塩を挙げるこ
とができる。
Specific examples of the onium salt of the above formula (7) include the following iodonium salts and sulfonium salts.

【0035】[0035]

【化8】 Embedded image

【0036】酸発生剤の配合量は、有機溶剤及びアルカ
リ水溶液に可溶なポリイミド100部(重量部、以下同
様)に対し1〜100部、特に3〜25部が好ましく、
1部に満たないと露光部のレジスト膜−反射防止層界面
に酸の供給が不十分となり、酸発生剤添加の効果がほと
んどない場合があり、100部を超えると消光係数kの
値が0.3を満たさない場合がある。
The amount of the acid generator is preferably 1 to 100 parts, more preferably 3 to 25 parts, per 100 parts (parts by weight, hereinafter the same) of polyimide soluble in an organic solvent and an aqueous alkali solution.
If the amount is less than 1 part, the supply of acid to the interface between the resist film and the antireflection layer in the exposed part becomes insufficient, and the effect of the addition of the acid generator may hardly be obtained. .3 may not be satisfied.

【0037】更に、本発明では、塗布性を向上させるた
めに界面活性剤を添加することもできる。また、基板の
反射率特性に応じ、遠紫外線(波長245〜255n
m)領域でのモル吸光係数が20,000以上の少なく
とも1種類の吸光剤を添加することもできる。また、反
射防止層に酸を供給するために、例えば、酢酸、プロパ
ン酸、p−トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンス
ルホン酸、トリフルオロ酢酸等の有機酸を加えることも
できる。なお、界面活性剤、吸光剤、有機酸の添加量
は、本発明の効果を妨げない範囲で通常量とすることが
できる。
Further, in the present invention, a surfactant may be added in order to improve coatability. Further, depending on the reflectance characteristics of the substrate, far ultraviolet rays (wavelengths of 245 to 255 n
m) At least one light absorbing agent having a molar extinction coefficient in the region of 20,000 or more can be added. In order to supply an acid to the antireflection layer, for example, an organic acid such as acetic acid, propanoic acid, p-toluenesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, and trifluoroacetic acid can be added. In addition, the addition amount of the surfactant, the light absorbing agent, and the organic acid can be a normal amount as long as the effects of the present invention are not impaired.

【0038】本発明の反射防止膜材料は、上記成分を混
合することにより得ることができ、波長245〜255
nmの遠紫外線及び波長248nmのKrFエキシマレ
ーザーによる微細パターニングに最適であるが、勿論ジ
アゾナフトキノン化合物を用いた汎用レジスト材料の反
射防止膜として用いても何等問題はない。
The anti-reflective coating material of the present invention can be obtained by mixing the above components, and has a wavelength of 245 to 255.
Although it is most suitable for fine patterning by far ultraviolet light of nm and KrF excimer laser of wavelength 248 nm, there is no problem if it is used as an antireflection film of a general-purpose resist material using a diazonaphthoquinone compound.

【0039】ここで、レジスト材料としては化学増幅型
ポジ型レジスト材料であることが好ましい。その材料
中、ベースポリマーであるアルカリ可溶性樹脂として
は、ポリヒドロキシスチレン又はその誘導体が挙げられ
る。ポリヒドロキシスチレンの誘導体としては、ポリヒ
ドロキシスチレンの水酸基の水素原子を部分的に酸に不
安定な基で置換したものが好適であるが、ヒドロキシス
チレンの共重合体も用いることができる。前者の場合、
酸に不安定な基としては、tert−ブチル基、ter
t−ブトキシカルボニル基、テトラヒドロピラニル基、
メトキシメチル基、トリメチルシリル基、tert−ブ
チルジメチルシリル基等が挙げられ、tert−ブチル
基、tert−ブトキシカルボニル基、テトラヒドロピ
ラニル基が好ましく用いられる。後者の場合、ヒドロキ
シスチレンの共重合体としては、ヒドロキシスチレンと
スチレンとの共重合体、ヒドロキシスチレンとアクリル
酸−tert−ブチルとの共重合体、ヒドロキシスチレ
ンとメタクリル酸−tert−ブチルとの共重合体、ヒ
ドロキシスチレンと無水マレイン酸との共重合体、ヒド
ロキシスチレンとマレイン酸−ジ−tert−ブチルと
の共重合体が挙げられる。
Here, the resist material is preferably a chemically amplified positive resist material. Among the materials, examples of the alkali-soluble resin as the base polymer include polyhydroxystyrene or a derivative thereof. As the derivative of polyhydroxystyrene, one obtained by partially replacing the hydrogen atom of the hydroxyl group of polyhydroxystyrene with an acid-labile group is preferable, but a copolymer of hydroxystyrene can also be used. In the former case,
Acid-labile groups include tert-butyl, ter
t-butoxycarbonyl group, tetrahydropyranyl group,
Examples include a methoxymethyl group, a trimethylsilyl group, and a tert-butyldimethylsilyl group, and a tert-butyl group, a tert-butoxycarbonyl group, and a tetrahydropyranyl group are preferably used. In the latter case, the copolymer of hydroxystyrene includes a copolymer of hydroxystyrene and styrene, a copolymer of hydroxystyrene and tert-butyl acrylate, and a copolymer of hydroxystyrene and tert-butyl methacrylate. Examples include a polymer, a copolymer of hydroxystyrene and maleic anhydride, and a copolymer of hydroxystyrene and di-tert-butyl maleate.

【0040】また、ポリヒドロキシスチレン又はその誘
導体の重量平均分子量は、5,000〜100,000
とすることが好ましく、5,000に満たないと成膜
性、解像性に劣る場合があり、100,000を超える
と解像性に劣る場合がある。
The weight average molecular weight of polyhydroxystyrene or a derivative thereof is from 5,000 to 100,000.
When it is less than 5,000, the film formability and resolution may be poor, and when it exceeds 100,000, the resolution may be poor.

【0041】更に、溶解阻止剤としては、分子内に一つ
以上酸によって分解する基(酸不安定基)を有する低分
子量の化合物やポリマーが好ましい。低分子量の化合物
としては、具体的にビスフェノールA誘導体、炭酸エス
テル誘導体が挙げられるが、特にビスフェノールAの水
酸基をtert−ブトキシ基やtert−ブトキシカル
ボニルオキシ基で置換した化合物が好ましい。
Further, as the dissolution inhibitor, a low molecular weight compound or polymer having at least one group decomposed by an acid (acid labile group) in the molecule is preferable. Specific examples of the low molecular weight compound include a bisphenol A derivative and a carbonate derivative. Particularly, a compound in which the hydroxyl group of bisphenol A is substituted with a tert-butoxy group or a tert-butoxycarbonyloxy group is preferable.

【0042】ポリマーの溶解阻止剤の例としては、p−
tert−ブトキシスチレンとtert−ブチルアクリ
レートのコポリマーやp−tert−ブトキシスチレン
と無水マレイン酸のコポリマーなどが挙げられ、この場
合、重量平均分子量は5,000〜10,000が好ま
しい。
Examples of the polymer dissolution inhibitor include p-
Examples thereof include a copolymer of tert-butoxystyrene and tert-butyl acrylate and a copolymer of p-tert-butoxystyrene and maleic anhydride. In this case, the weight average molecular weight is preferably 5,000 to 10,000.

【0043】なお更に、酸発生剤として上述した酸発生
剤と同様のものを配合することができ、またこれら成分
を溶解する溶剤を用いてレジスト材料を調整し得る。こ
こで、これら成分の配合量は常用量とすることができ
る。
Further, the same acid generator as described above can be used as the acid generator, and the resist material can be prepared using a solvent that dissolves these components. Here, the mixing amount of these components can be a normal dose.

【0044】本発明の反射防止膜材料を用いてレジスト
パターンを形成するには、公知の方法を採用し得、例え
ば図2に示すポジ型の化学増幅型レジスト材料を用いた
リソグラフィー工程により行うことができる。例えば、
まず、珪素、酸化珪素、窒化珪素、タングステンシリサ
イド、アルミニウム等の高反射基板1上に本発明の反射
防止膜材料をスピンコートし、必要に応じてベーキング
により(100℃程度、120秒以下の加熱により膜内
の残存溶剤を除くため)固化して反射防止層2を形成
し、この反射防止層2の上に化学増幅型のポジ型レジス
ト材料をスピンコート、プリベークしてレジスト層3を
形成し、レジスト層3に波長245〜255nmの遠紫
外線もしくは波長248nmのKrFエキシマレーザー
4等の高エネルギー線を縮小投影法により所望のパター
ン形状に露光し、即ち図2(c)においてA部分を露光
し、次いでPEB(Post Exposure Ba
ke)を行い、現像液を用いて現像する方法により、レ
ジストパターン5を形成することができる(図2
(d))。
In order to form a resist pattern using the antireflection film material of the present invention, a known method can be adopted, for example, by performing a lithography process using a positive chemically amplified resist material shown in FIG. Can be. For example,
First, the antireflection film material of the present invention is spin-coated on a highly reflective substrate 1 of silicon, silicon oxide, silicon nitride, tungsten silicide, aluminum, or the like, and baked as needed (about 100 ° C., 120 seconds or less). To remove the residual solvent in the film) to form an anti-reflection layer 2, and a chemically amplified positive resist material is spin-coated and pre-baked on the anti-reflection layer 2 to form a resist layer 3. The resist layer 3 is exposed to a high energy ray such as a deep ultraviolet ray having a wavelength of 245 to 255 nm or a KrF excimer laser 4 having a wavelength of 248 nm by a reduction projection method in a desired pattern shape, that is, the portion A in FIG. , And then PEB (Post Exposure Ba)
ke), and the resist pattern 5 can be formed by a method of developing using a developing solution.
(D)).

【0045】[0045]

【発明の効果】本発明の反射防止膜材料は、ARC法に
よるパターン形成において化学増幅型レジスト膜の下層
の反射防止膜材料として用いた場合、その要求特性であ
る「遠紫外線における複素屈折率の虚数部k、即ち消光
係数kが0.3以上」かつ「裾引きもしくはノッチング
を引き起こさない」という条件を満たすので、微細で寸
法精度が高く、簡便で生産性が高く、加えて、アルカリ
水溶液に可溶なため、レジスト膜と一緒に除去できる特
性を有し、再現性良くレジストパターンを形成すること
ができる。
The antireflective coating material of the present invention, when used as an antireflective coating material under a chemically amplified resist film in pattern formation by the ARC method, has a required characteristic of "a complex refractive index of far ultraviolet rays. Since the imaginary part k, that is, the extinction coefficient k is 0.3 or more "and" does not cause tailing or notching "are satisfied, it is fine, has high dimensional accuracy, is simple and has high productivity, and additionally has Since it is soluble, it has a characteristic that it can be removed together with the resist film, and a resist pattern can be formed with good reproducibility.

【0046】[0046]

【実施例】以下、合成例及び実施例を示して本発明を具
体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるも
のではない。まず、本発明の有機溶剤及びアルカリ水溶
液に可溶なポリイミドの合成例を示す。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to Synthesis Examples and Examples, but the present invention is not limited to the following Examples. First, a synthesis example of a polyimide soluble in an organic solvent and an aqueous alkali solution of the present invention will be described.

【0047】[合成例1]撹拌器、温度計及び窒素置換
装置を具備したフラスコ内に4,4’−ジアミノ3,
3’−ジヒドロキシビフェニル5.41g(0.025
mol)、溶剤としてN−メチル−2−ピロリドン75
gを仕込み、これにビス(3,4−ジカルボキシフェニ
ル)スルホン二無水物7.88g(0.022mol)
を系の反応温度が30℃を超えないように添加した。添
加終了後3時間撹拌を続け、無水フタル酸0.89g
(0.006mol)を添加し、更に1時間撹拌した。
トルエン30gを添加し、この溶液を190℃まで4時
間かけて昇温し、この過程で副生する水をトルエンと共
に留去した。更に190℃で5時間撹拌を続けポリアミ
ック酸をイミド化した。このようにして得られた溶液を
冷却し、メタノールに投入して有機溶剤及びアルカリ水
溶液に可溶なポリイミドを析出させ、これを洗浄、減圧
乾燥して生成した有機溶剤及びアルカリ水溶液に可溶な
ポリイミドを固体とした。N,N−ジメチルホルムアミ
ド中30℃、濃度0.5g/100mlで対数粘度を測
定したところ、0.23dl/gであった。
[Synthesis Example 1] In a flask equipped with a stirrer, a thermometer and a nitrogen purging apparatus, 4,4'-diamino 3,
5.31 g of 3'-dihydroxybiphenyl (0.025
mol), N-methyl-2-pyrrolidone 75 as a solvent
g of bis (3,4-dicarboxyphenyl) sulfone dianhydride 7.88 g (0.022 mol)
Was added so that the reaction temperature of the system did not exceed 30 ° C. Stirring is continued for 3 hours after the completion of the addition, and 0.89 g of phthalic anhydride is obtained.
(0.006 mol) was added, and the mixture was further stirred for 1 hour.
30 g of toluene was added, and the temperature of the solution was raised to 190 ° C. over 4 hours, and water produced as a by-product in this process was distilled off together with toluene. Further, stirring was continued at 190 ° C. for 5 hours to imidize the polyamic acid. The solution thus obtained is cooled, poured into methanol to precipitate a polyimide soluble in an organic solvent and an aqueous alkali solution, washed, dried under reduced pressure and dissolved in an organic solvent and an aqueous alkali solution generated. The polyimide was solid. The logarithmic viscosity was measured at 30 ° C. in N, N-dimethylformamide at a concentration of 0.5 g / 100 ml and found to be 0.23 dl / g.

【0048】[合成例2]ジアミンとして4,4’−ジ
アミノ−3,3’−ジヒドロキシビフェニル5.41g
(0.025mol)、テトラカルボン酸二無水物とし
て2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキ
サフルオロプロパン二無水物9.77g(0.022m
ol)、無水4−フルオロフタル酸1.00g(0.0
06mol)を用いた以外は合成例1と同様の方法で行
ったところ、対数粘度は0.21dl/gであった。
Synthesis Example 2 5.41 g of 4,4′-diamino-3,3′-dihydroxybiphenyl as a diamine
(0.025 mol), 9.77 g of 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride as tetracarboxylic dianhydride (0.022 m
ol), 1.00 g (0.0 g) of 4-fluorophthalic anhydride.
06mol), but the logarithmic viscosity was 0.21 dl / g.

【0049】[合成例3]ジアミンとして2,2−ビス
[4−(3−アミノ−4−ヒドロキシフェノキシ)フェ
ニル]ヘキサフルオロプロパン9.15g(0.025
mol)、テトラカルボン酸二無水物としてビス(3,
4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物7.88
g(0.022mol)、無水フタル酸0.89g
(0.006mol)を用いた以外は合成例1と同様の
方法で行ったところ、対数粘度は0.25dl/gであ
った。
Synthesis Example 3 9.15 g (0.025 g) of 2,2-bis [4- (3-amino-4-hydroxyphenoxy) phenyl] hexafluoropropane as a diamine
mol), and bis (3,3) as tetracarboxylic dianhydride
4-dicarboxyphenyl) sulfone dianhydride 7.88
g (0.022 mol), 0.89 g of phthalic anhydride
(0.006 mol), but the logarithmic viscosity was 0.25 dl / g in the same manner as in Synthesis Example 1.

【0050】[合成例4]ジアミンとして3,3’−ジ
アミノ−4,4’−ジヒドロキシビフェニル5.41g
(0.025mol)、テトラカルボン酸二無水物とし
て3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン
酸二無水物7.0g(0.022mol)、無水4−ニ
トロフタル酸1.16g(0.006mol)を用いた
以外は合成例1と同様の方法で行ったところ、対数粘度
は0.22dl/gであった。
Synthesis Example 4 5.31 g of 3,3′-diamino-4,4′-dihydroxybiphenyl as diamine
(0.025 mol), 7.0 g (0.022 mol) of 3,3 ′, 4,4′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride as tetracarboxylic dianhydride, and 1.16 g (0.02 mol) of 4-nitrophthalic anhydride. 006 mol), except that the logarithmic viscosity was 0.22 dl / g.

【0051】[合成例5]ジアミンとしてビス[4−
(3−アミノ−4−ヒドロキシフェノキシ)フェニル]
スルホン11.60g(0.025mol)、テトラカ
ルボン酸二無水物としてビス(3,4−ジカルボキシフ
ェニル)スルホン二無水物7.88g(0.022mo
l)、無水フタル酸0.89g(0.006mol)を
用いた以外は合成例1と同様の方法で行ったところ、対
数粘度は0.23dl/gであった。
[Synthesis Example 5] Bis [4-
(3-Amino-4-hydroxyphenoxy) phenyl]
11.60 g (0.025 mol) of sulfone and 7.88 g (0.022 mol of bis (3,4-dicarboxyphenyl) sulfone dianhydride as tetracarboxylic dianhydride
1) The procedure was performed in the same manner as in Synthesis Example 1 except that 0.89 g (0.006 mol) of phthalic anhydride was used. As a result, the logarithmic viscosity was 0.23 dl / g.

【0052】[合成例6]ジアミンとして4,4’−ジ
アミノ−3,3’−ジヒドロキシビフェニル5.41g
(0.025mol)、テトラカルボン酸二無水物とし
てビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無
水物6.31g(0.018mol)、2,2−ビス
(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロ
パン二無水物1.78g(0.004mol)、無水フ
タル酸0.89g(0.006mol)を用いた以外は
合成例1と同様の方法で行ったところ、対数粘度は0.
20dl/gであった。
Synthesis Example 6 5.41 g of 4,4′-diamino-3,3′-dihydroxybiphenyl as diamine
(0.025 mol), 6.31 g (0.018 mol) of bis (3,4-dicarboxyphenyl) sulfone dianhydride as tetracarboxylic dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) The procedure was performed in the same manner as in Synthesis Example 1 except that 1.78 g (0.004 mol) of hexafluoropropane dianhydride and 0.89 g (0.006 mol) of phthalic anhydride were used.
It was 20 dl / g.

【0053】[実施例1]ポジ型の化学増幅型レジスト
材料として、下記の組成のものを使用した。 部分的に水酸基をtert−ブトキシカルボニル基で保護したポリヒドロキシス チレン 75重量部 トリフルオロメタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム 5重量部 2,2’−ビス(4−tert−ブトキシカルボニルオキシフェニル)プロパン 20重量部 1−エトキシ−2−プロパノール 500重量部 反射防止膜材料としては、下記の組成のものを使用し
た。 合成例1で得られた有機溶剤及びアルカリ水溶液に可溶なポリイミド 5重量部 ジエチレングリコールジメチルエーテル 95重量部
Example 1 A positive type chemically amplified resist material having the following composition was used. 75 parts by weight of polyhydroxystyrene partially protected with a tert-butoxycarbonyl hydroxyl group 5 parts by weight of triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate 20 parts by weight of 2,2'-bis (4-tert-butoxycarbonyloxyphenyl) propane 1-ethoxy-2-propanol 500 parts by weight The following composition was used as the anti-reflective coating material. 5 parts by weight of polyimide soluble in organic solvent and aqueous alkali solution obtained in Synthesis Example 1 95 parts by weight of diethylene glycol dimethyl ether

【0054】図2に示すリソグラフィー工程に従ってレ
ジストパターンを形成した。まず、上記反射防止膜材料
を高反射基板1(窒化珪素)上にスピンコートし、0.
1μmの反射防止層2を形成した(図2(a))。この
場合、必要に応じ100℃で90秒間のベークを行って
もよい。
A resist pattern was formed according to the lithography process shown in FIG. First, the antireflection film material is spin-coated on a highly reflective substrate 1 (silicon nitride).
An antireflection layer 2 of 1 μm was formed (FIG. 2A). In this case, baking at 100 ° C. for 90 seconds may be performed as needed.

【0055】次いで、この反射防止層2上に上記ポジ型
の化学増幅型レジスト材料をスピンコートし、100℃
で120秒間プリベークすることにより、0.6μmか
ら1.0μmの範囲でレジスト層3を形成した(図2
(b))。
Next, the positive type chemically amplified resist material is spin-coated on the anti-reflection layer 2 and
The resist layer 3 was formed in the range of 0.6 μm to 1.0 μm by pre-baking for 120 seconds.
(B)).

【0056】これをエキシマレーザーステッパー(ニコ
ン社製,NSR−2005EX8A,NA−0.5)を
用いて露光し(図2(c))、90℃で60秒間PEB
を施し、2.38%のテトラメチルアンモニウムヒドロ
キシドの水溶液で現像を行うと、ポジ型のパターンを得
ることができた(図2(d))。
This was exposed using an excimer laser stepper (manufactured by Nikon Corporation, NSR-2005EX8A, NA-0.5) (FIG. 2C), and PEB at 90 ° C. for 60 seconds.
And development with an aqueous solution of 2.38% tetramethylammonium hydroxide, a positive pattern could be obtained (FIG. 2 (d)).

【0057】得られた0.3μmのラインアンドスペー
スのレジストパターンの寸法バラツキを観察すると、レ
ジスト単層リソグラフィーでは約±0.05μm以上
で、しかも裾引きを起こしていたが、上記反射防止膜材
料を用いたリソグラフィーでは裾引き無しで約±0.0
20μmまで低減することができた。
Observation of the dimensional variation of the obtained 0.3 μm line-and-space resist pattern revealed that the resist single-layer lithography was about ± 0.05 μm or more, and that the anti-reflection coating material was used. About ± 0.0 without skirting in lithography using
It could be reduced to 20 μm.

【0058】[実施例2]反射防止膜材料としては、下
記の組成のものを使用した。 合成例1で得られた有機溶剤及びアルカリ水溶液に可溶なポリイミド 5重量部 トリフルオロメタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム 1重量部 ジエチレングリコールジメチルエーテル 94重量部 上記反射防止膜材料を用いて実施例1と同様に評価した
ところ、得られた0.30μmのラインアンドスペース
のレジストパターンの寸法バラツキを観察すると、上記
反射防止膜材料を用いたリソグラフィーでは裾引き無し
で約±0.015μmまで低減することができた。
Example 2 As an antireflection film material, the one having the following composition was used. 5 parts by weight of polyimide soluble in organic solvent and aqueous alkali solution obtained in Synthesis Example 1 5 parts by weight of triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate 1 part by weight 94 parts by weight of diethylene glycol dimethyl ether Evaluation was made in the same manner as in Example 1 using the above antireflection film material. Observation of the dimensional variation of the obtained 0.30 μm line-and-space resist pattern revealed that the lithography using the above antireflection film material could reduce the size to about ± 0.015 μm without tailing.

【0059】[実施例3]反射防止膜材料としては、下
記の組成のものを使用した。 合成例2で得られた有機溶剤及びアルカリ水溶液に可溶なポリイミド 5重量部 ジエチレングリコールジメチルエーテル 95重量部 上記反射防止膜材料を用いて実施例1と同様に評価した
ところ、得られた0.30μmのラインアンドスペース
のレジストパターンの寸法バラツキを観察すると、上記
反射防止膜材料を用いたリソグラフィーでは裾引き無し
で約±0.020μmまで低減することができた。
Example 3 As an antireflection film material, the one having the following composition was used. 5 parts by weight of polyimide soluble in an organic solvent and an aqueous alkali solution obtained in Synthesis Example 2 95 parts by weight of diethylene glycol dimethyl ether 95% by weight of the above antireflection film material was evaluated in the same manner as in Example 1, and the obtained 0.30 μm Observation of the dimensional variation of the line-and-space resist pattern showed that the lithography using the anti-reflection film material could reduce the size to about ± 0.020 μm without tailing.

【0060】[実施例4]反射防止膜材料としては、下
記の組成のものを使用した。 合成例2で得られた有機溶剤及びアルカリ水溶液に可溶なポリイミド 5重量部 トリフルオロメタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム 1重量部 ジエチレングリコールジメチルエーテル 94重量部 上記反射防止膜材料を用いて実施例1と同様に評価した
ところ、得られた0.30μmのラインアンドスペース
のレジストパターンの寸法バラツキを観察すると、上記
反射防止膜材料を用いたリソグラフィーでは裾引き無し
で約±0.015μmまで低減することができた。
Example 4 The following composition was used as the antireflection film material. 5 parts by weight of polyimide soluble in organic solvent and aqueous alkali solution obtained in Synthesis Example 2 5 parts by weight of triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate 1 part by weight 94 parts by weight of diethylene glycol dimethyl ether Evaluation was made in the same manner as in Example 1 using the above antireflection film material. Observation of the dimensional variation of the obtained 0.30 μm line-and-space resist pattern revealed that the lithography using the above antireflection film material could reduce the size to about ± 0.015 μm without tailing.

【0061】[実施例5]反射防止膜材料としては、下
記の組成のものを使用した。 合成例3で得られた有機溶剤及びアルカリ水溶液に可溶なポリイミド 4.5重量部 トリフルオロメタンスルホン酸ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニ ウム 0.5重量部 ジエチレングリコールジメチルエーテル 95重量部 上記反射防止膜材料を用いて実施例1と同様に評価した
ところ、得られた0.30μmのラインアンドスペース
のレジストパターンの寸法バラツキを観察すると、上記
反射防止膜材料を用いたリソグラフィーでは裾引き無し
で約±0.015μmまで低減することができた。
Example 5 An antireflection film material having the following composition was used. Polyimide soluble in organic solvent and aqueous alkali solution obtained in Synthesis Example 3 4.5 parts by weight Bis (4-tert-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate 0.5 parts by weight Diethylene glycol dimethyl ether 95 parts by weight 95% by weight When evaluation was performed in the same manner as in Example 1 using the film material, the dimensional variation of the obtained 0.30 μm line-and-space resist pattern was observed. It could be reduced to ± 0.015 μm.

【0062】[実施例6]反射防止膜材料としては、下
記の組成のものを使用した。 合成例4で得られた有機溶剤及びアルカリ水溶液に可溶なポリイミド 5重量部 ピロガロールトリメシレート 1重量部 ジエチレングリコールジメチルエーテル 94重量部 上記反射防止膜材料を用いて実施例1と同様に評価した
ところ、得られた0.30μmのラインアンドスペース
のレジストパターンの寸法バラツキを観察すると、上記
反射防止膜材料を用いたリソグラフィーでは裾引き無し
で約±0.015μmまで低減することができた。
Example 6 An antireflection film material having the following composition was used. 5 parts by weight of polyimide soluble in the organic solvent and aqueous alkali solution obtained in Synthesis Example 4 1 part by weight of pyrogallol trimesylate 94 parts by weight of diethylene glycol dimethyl ether 94 parts by weight Observation of the dimensional variation of the obtained 0.30 μm line and space resist pattern showed that the lithography using the antireflection film material could reduce the size to about ± 0.015 μm without tailing.

【0063】[実施例7]反射防止膜材料としては、下
記の組成のものを使用した。 合成例5で得られた有機溶剤及びアルカリ水溶液に可溶なポリイミド 5重量部 トリフルオロメタンスルホン酸ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニ ウム 1重量部 ジエチレングリコールジメチルエーテル 94重量部 上記反射防止膜材料を用いて実施例1と同様に評価した
ところ、得られた0.30μmのラインアンドスペース
のレジストパターンの寸法バラツキを観察すると、上記
反射防止膜材料を用いたリソグラフィーでは裾引き無し
で約±0.015μmまで低減することができた。
Example 7 As an antireflection film material, the one having the following composition was used. Polyimide soluble in organic solvent and aqueous alkali solution obtained in Synthesis Example 5 5 parts by weight Bis (4-tert-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate 1 part by weight Diethylene glycol dimethyl ether 94 parts by weight Using the above antireflection film material As a result, when the dimensional variation of the obtained 0.30 μm line-and-space resist pattern was observed, the lithography using the above antireflection film material was performed at about ± 0.015 μm without tailing. Could be reduced.

【0064】[実施例8]反射防止膜材料としては、下
記の組成のものを使用した。 合成例6で得られた有機溶剤及びアルカリ水溶液に可溶なポリイミド 5重量部 トリフルオロメタンスルホン酸ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニ ウム 1重量部 ジエチレングリコールジメチルエーテル 94重量部 上記反射防止膜材料を用いて実施例1と同様に評価した
ところ、得られた0.30μmのラインアンドスペース
のレジストパターンの寸法バラツキを観察すると、上記
反射防止膜材料を用いたリソグラフィーでは裾引き無し
で約±0.015μmまで低減することができた。
Example 8 An antireflection coating material having the following composition was used. 5 parts by weight of polyimide soluble in organic solvent and alkali aqueous solution obtained in Synthesis Example 6 5 parts by weight of bis (4-tert-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate 1 part by weight 94 parts by weight of diethylene glycol dimethyl ether Using the above antireflection film material As a result, when the dimensional variation of the obtained 0.30 μm line-and-space resist pattern was observed, the lithography using the above antireflection film material was performed at about ± 0.015 μm without tailing. Could be reduced.

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

【図1】(A)は裾引き、(B)はノッチングを示す概
略図である。
FIG. 1A is a schematic diagram showing skirting, and FIG. 1B is a schematic diagram showing notching.

【図2】本発明の反射防止膜材料を用いたレジストパタ
ーンの形成方法を示す工程概略図である。
FIG. 2 is a schematic process diagram showing a method for forming a resist pattern using the antireflection film material of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 反射防止層 3 レジスト層 4 高エネルギー線 5 レジストパターン 6 エッチング後のパターン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Antireflection layer 3 Resist layer 4 High energy ray 5 Resist pattern 6 Pattern after etching

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石原 俊信 新潟県中頸城郡頸城村大字西福島28−1 信越化学工業株式会社 合成技術研究 所内 (56)参考文献 特開 平1−281730(JP,A) 特開 平7−14762(JP,A) 特開 平6−69170(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C09D 1/00 - 201/10 C09K 3/00 G02B 1/00 - 1/12 CA(STN) REGISTRY(STN)──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Toshinobu Ishihara 28-1 Nishifukushima, Nishi-Jukumura, Nakakubijo-gun, Niigata Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Synthetic Technology Laboratory (56) References JP-A-1-281730 (JP A) JP-A-7-14762 (JP, A) JP-A-6-69170 (JP, A) (58) Fields studied (Int. Cl. 7 , DB name) C09D 1/00-201/10 C09K 3 / 00 G02B 1/00-1/12 CA (STN) REGISTRY (STN)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 下記一般式(1)又は(2)にて表され
る繰り返し単位を有し、有機溶剤及びアルカリ水溶液に
可溶なポリイミドと、有機溶剤とを含有してなることを
特徴とする反射防止膜材料。 【化1】 【化2】
An organic solvent comprising a polyimide which has a repeating unit represented by the following general formula (1) or (2) and is soluble in an organic solvent and an aqueous alkali solution, and an organic solvent. Anti-reflective coating material. Embedded image Embedded image
【請求項2】 酸発生剤又は有機酸を添加した請求項1
記載の反射防止膜材料。
2. The method according to claim 1, wherein an acid generator or an organic acid is added.
The antireflection film material according to the above.
【請求項3】 化学増幅型ポジ型レジスト材料によるレ
ジスト膜の下層を形成する反射防止膜用である請求項1
又は2記載の反射防止膜材料。
3. An antireflection film for forming a lower layer of a resist film made of a chemically amplified positive resist material.
Or the antireflection film material according to 2.
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