JPH03107162A - レジスト組成物 - Google Patents

レジスト組成物

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JPH03107162A
JPH03107162A JP24392589A JP24392589A JPH03107162A JP H03107162 A JPH03107162 A JP H03107162A JP 24392589 A JP24392589 A JP 24392589A JP 24392589 A JP24392589 A JP 24392589A JP H03107162 A JPH03107162 A JP H03107162A
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尾家 正行
Masaji Kawada
正司 河田
Takamasa Yamada
山田 隆正
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    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レジスト組成物に関し、さらに詳しくは、遠
紫外線、KrFエキシマレーザ−光などの照射によるパ
ターン形成が可能なレジスト材料に関する。本発明のレ
ジスト組成物は、特に、半導体素子の微細加工用ネガ型
レジストとして好適である。
〔従来の技術〕
レジストを用いる微細加工により半導体素子を製造する
場合、シリコンウェー八表面にレジストを塗布して感光
膜を作り、光を照射して潜像を形成し、次いでそれを現
像してネガまたはポジの画像を形成するリソグラフィー
技術によって画像(パターン)を得ている。シリコンウ
ェーハ上に残ったレジストを保護膜として、エツチング
を行なった後、レジスト膜を除去することにより微細加
工は終了する。
ところで、近年、IC,LSIさらにVLS Iへと半
導体素子の高集積化、高密度化、小型化に伴って、IL
Lm以下の微細パターンを形成する技術が要求されてい
るゆしかしながら、近紫外線または可視光線を用いる従
来のフォトリソグラフィー技術では、1μm以下の微細
パターンを精度よく形成することは極めて困難であり、
歩留りの低下も著しい。
このため、光(波長350〜450nm(1)紫外光)
を利用する従来のフォトリソグラフィーにかえて、露光
の解像度を高めるために、波長の短い遠紫外線(短波長
紫外線)、KrFエキシマレーザ−光(波長249nm
の光を出すクリプトンフルオライドレーザー)などを用
いるリソグラフィー技術が研究されている。
このリソグラフィー技術の中心となるレジスト材料には
、多数の高度な特性が要求されているが、その中でも重
要なのは、感度、解像度、耐エツチング性および保存安
定性である。
すなわち、(1)レジストは、露光に使われる光や電子
線などの放射線に対して良好な感度を有することが求め
られており、レジストを感じさせるのに必要な照射量が
小さいほど感度は良好である。(2)レジストを用いて
加工が可能な最小寸法が小さいほど解像度は高(なるが
、そのためにレジストは現像液の中で膨潤せず、かつ、
高いコントラストをもっていることが必要である。(3
) レジストは、保護膜として、エツチングに耐えなけ
ればならないが、特に、プラズマや加速イオンを用いる
ドライエツチングに耐えることが要求されろ。(4)レ
ジストは、保存安定性を有し、変質や劣化等の起こらな
いことが要求される。
しかし、従来開発されたレジスト材料は、これら全ての
性能を充分に満足するものではな(、性能の向上が強(
望まれていた。
例えば、ポリメタクリル酸グリシジルのようなネガ型レ
ジストは、高感度ではあるが、解像度や耐ドライエツチ
ング性が劣る。また、ポリメタクリル酸メチルのような
ポジ型レジストは、解像度は良好であるが、感度や耐ド
ライエツチング性が劣る。
最近、基材高分子、光酸発生剤および感酸物質の3成分
系からなる微細加工用レジストが開発されている。これ
は、光によって発生した酸を触媒として感酸物質が反応
し、基材高分子の溶解性などが変化して、ポジ型または
ネガ型レジストとなるものである。例えば、ノボラック
樹脂、メチロールメラミン、光酸発生剤からなるネガ型
レジストが知られている。光によって生成する酸を触媒
として、メチロールメラミンがフェノール樹脂を架橋し
て不溶化させるものである。また、ノボラック樹脂−エ
ポキシ化合物などのカチオン重合性の官能基を含むポリ
マーに、光酸発生剤の存在下で光照射すると、官能基の
重合により架橋構造となり不溶化する現象を利用したネ
ガ型レジストも知られている。
ところが、ノボラック樹脂系のフォトレジストを遠紫外
線で露光すると、レジスト自体の光吸収が大きすぎるた
めに、感度や解像度が不充分となり、良好な微細パター
ンの形成ができず、最近の高度な要求性能基準から見て
、いまだ充分ではない。
そこで、前記性能のバランスのとれた新規なレジストの
開発が強(望まれていた。
〔発明が解決しようとする課題1 本発明の目的は、感度、解像度、耐エツチング性および
保存安定性などのレジスト特性が高度にバランスのとれ
たレジスト材料を提供することにある。
また、本発明の目的は、波長の短い遠紫外線やKrFエ
キシマレーザ−光を用いるリソグラフィーに適したレジ
スト材料を提供することにある。
本発明の他の目的は、特に、半導体素子の微細加工用ネ
ガ型レジストとして好適なレジスト組成物を提供するこ
とにある。
本発明者らは、前記従来技術の有する問題点を解決する
ために鋭意研究した結果、基材高分子としてアルカリ可
溶性の水素添加フェノール樹脂を用い、これを、活性光
線の照射により酸開裂可能な化合物(光酸発生剤)およ
び酸の存在下で架橋する化合物(酸架橋性化合物)と組
合わせることにより、前記目的を達成することができる
レジスト組成物の得られることを見出し、その知見に基
づいて本発明を完成するに至った。
〔課題を解決するための手段〕
かくして、本発明によれば、(A)アルカリ可溶性の水
素添加フェノール樹脂、(B)活性光線の照射により酸
開裂可能な化合物および(C)酸の存在下で架橋する化
合物を倉荷することを特徴とするレジスト組成物が提供
される。
以下、本発明について詳述する。
(アルカリ可溶性の水素添加フェノール樹脂)本発明に
おいては、基材高分子としてアルカリ可溶性の水素添加
フェノール樹脂を用いる。水素添加フェノール樹脂を用
いることにより、感度、解像度、耐エツチング性および
保存安定性が良好となる。
アルカリ可溶性の水素添加フェノール樹脂は、例えば、
フェノール類とアルデヒド類との縮合反応生成物、フェ
ノール類とケトン類との縮合反応生成物、ビニルフェノ
ール系重合体、イソプロペニルフェノール系重合体など
のアルカリ可溶性フェノール樹脂を水素添加した樹脂で
ある。
水素添加は、通常、水素添加率が0゜1〜70%、好ま
しくは1〜50%、さらに好ましくは3〜40%の範囲
となるように行なう。水素添加率が70%を超えると水
素添加フェノール樹脂がアルカリ不溶性になるので、レ
ジスト用の基材高分子としては不適当である。また、水
素添加率が低すぎると、水素添加による性能向上効果が
小さ(なる。
ここで用いるフェノール類の具体例としては、フェノー
ル、クレゾール、キシレノール、エチルフェノール、フ
ェニルフェノール、レゾルシノール、ピロカテコール、
ハイドロキノン、ビスフェノールA、ピロガロールなど
が挙げられる。
アルデヒド類の具体例としては、ホルムアルデヒド、ア
セトアルデヒド、ベンズアルデヒド、テレフクルアルデ
ヒドなどが挙げられる。
ケトン類の具体例としては、アセトン、メチルエチルケ
トン、ジエチルケトン、ジフェニルケトンなどが挙げら
れる。
これらの縮合反応は、常法に従って行うことができる。
また、ビニルフェノール系重合体は、ビニルフェノール
の単独重合体およびビニルフェノールと共重合可能な成
分との共重合体から選択される。
共重合可能な成分の具体例としては、アクリル酸とその
誘導体、メタクリル酸とその誘導体、スチレンとその誘
導体、無水マレイン酸、酢酸ビニル、アクリロニトリル
などが挙げられる。
マタ、イソプロペニルフェノール系重合体は、イソプロ
ペニルフェノールの単独重合体およびインプロペニルフ
ェノールと共重合可能な成分との共重合体から選択され
る。
共重合可能な成分の具体例としては、アクリル酸とその
誘導体、メタクリル酸とその誘導体、スチレンとその誘
導体、無水マレイン酸、酢酸ビニル、アクリロニトリル
なが挙げられる。
フェノール樹脂の水素添加反応は、公知の方法によって
実施することが可能であって、フェノール樹脂を有機溶
剤に溶解し、均−系または不均一系の水素添加触媒の存
在下、水素を導入することによって達成される。
水素添加反応におけるフェノール樹脂溶液の1度は、1
〜7ON量%、好ましくは1〜40重量%である。溶媒
としては、水素添加触媒に悪影響を与えないで、フェノ
ール樹脂を溶解させるものであればとくに希(郡長はな
い。
水素添加触媒は、水素添加反応の活性を有する金属ある
いは非金属触媒であればとくに限定はない。具体例とし
ては、Fe、Co、Ni、、Ru、Rh、Pd、Ir、
Os%Pt、Cr、Te。
Mn、Ti、V、zr、MO,W系水素添加触媒が挙げ
られる。これらの触媒は、単独あるいは併用することも
できる。
水素添加反応の反応温度は、通常、0〜300℃、好ま
しくは20〜150℃である。300℃以上でも可能で
あるが、副反応が起こり易いので好ましくない。
水素圧は、大気圧〜400kg/crtr、好ましくは
5〜200 k g/ crrrである。
水素添加反応後、再沈精製、沈降法、遠心分離法、濾過
法などにより、水素添加反応樹脂溶液から触媒を除去す
ることが可能である。
これらのアルカリ可溶性の水素添加フェノール樹脂は、
単独でも用いられるが、2種以上を混合して用いても良
い。
本発明のレジスト組成物には必要に応じて、現像性、保
存安定性、耐熱性などを改善するために、例えば、スチ
レンとアクリル酸、メタクリル酸または無水マレイン酸
との共重合体、アルケンと無水マレイン酸との共重合体
、ビニルアルコール重合体、とニルピロリドン重合体、
ロジン、シェラツクなどを添加することができる。
これらの任意成分の添加量は、アルカリ可溶性の水素添
加フェノール樹脂100重量部に対して、0〜50重量
部、好ましくは5〜20重量部である。
(活性光線の照射により酸開裂可能な化合物)本発明に
おいて用いられる活性光線の照射により酸開裂可能な化
合物(完成発生剤)は、活性光線の照射によりブレーン
ステッド酸あるいはルイス酸を発生する物質であれば特
に制限はなく、各種の公知化合物および混合物が使用可
能であって、例えば、オニウム塩、ハロゲン化有機化合
物、ハロゲン化有機化合物/有機金属の混合物、0−キ
ノンジアジド化合物などが挙げられる。
オニウム塩の具体例としては、ジアゾニウム塩、アンモ
ニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニ
ウム塩、アルソニウム塩、オキソニウム塩などが挙げら
れる。
ハロゲン化有機化合物の具体例としては、特開昭54−
74728号、特開昭54−24113号、特開昭55
−77742号、特開昭60−3626号、特開昭60
−138539号などに記載されているハロアルキル基
含有オキサジアゾール系化合物;特開昭48−3628
1号、特開昭53−133428号、特開昭54−74
887号、特開昭62−175735号、特開昭63−
68831号、特開昭63−70243号、特開昭63
−153542号、特開昭63−298339号、特開
昭64−35548号などに記載されているハロアルキ
ル基含有トリアジン系化合物;特公昭49−21601
号に記載されているハロアルキル基含有アセトフェノン
系化合物、ハロアルキル基含有スルホキサイド系化合物
、ハロアルキル基含有スルホン系化合物、ハロアルキル
基含有脂肪族炭化水素化合物、ハロアルキル基含有芳香
族炭化水素化合物、ハロアルキル基含有へテロ環状化合
物、スルフェニルハライド系化合物;などの各種化合物
が挙げられる。
また、ハロゲン化有機化合物として、さらにトリス(β
−り四ロエチル)ホスフェート、トリス(2,3−ジク
ロロプロピル)ホスフェート、トリス(2,3−ジブロ
モプロピル)ホスフェート、トリス(2,3−ジブロモ
−3−クロロプロピル)ホスフェート、クロロテトラブ
ロモブタン、ヘキサクロロベンゼン、ヘキサブロモベン
ゼン、ヘキサブロモシクロドデカン、ヘキサブロモビフ
ェニル、トリブロモフェニルアリルエーテル、テトラク
ロロビスフェノールA、テトラブロモビスフェノールA
、ビス(ブロモエチルエーテル)テトラブロモビスフェ
ノールA、ビス(クロロエチルエーテル)テトラクロロ
ビスフェノールA、トリス(2,3−ジブロモプロピル
)イソシアヌレート、2.2−ビス(4−ヒドロキシ−
3,5−ジブロモフェニル)プロパン、2,2−ビス(
4−ヒドロキシエトキシ−3,5−ジブロモフェニル)
プロパンなどの一般に難燃剤として用いられている含ハ
ロゲン系化合物ニジクロロジフェニルトリクロロエタン
、ベンゼンへキサクロライド、ペンタクロロフェノール
、2,4.6−ドリクロロフエニルー4−ニトロフェニ
ルエーテル、2.4−ジクロロフェニル−3′−メトキ
シ−4′−ニトロフェニルエーテル、2.4−ジクロロ
フェノキシ酢酸、4.5,6.7−テトラクロロフサラ
イド、1.1−ビス(4−クロロフェニール)エタノー
ル、1.1−ビス(4−クロロフェニール)−2,2,
2−トリクロロエタノール、エチル−4,4−ジクロロ
ベンジレート、2.4,5.4’ −テトラクロロジフ
ェニルスルファイド、2,4,5.4′−テトラクロロ
ジフェニルスルホーンなどの一般に有機クロロ系農薬と
して使用されている含ハロゲン系化合物なども挙げられ
る。
0−キノンジアジド化合物の具体例としては、1.2−
ベンゾキノンジアジド−4−スルホン酸エステル、1.
2−ナフ)・キノンジアジド−4−スルホン酸エステル
、1.2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エス
テル、2.1−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸
エステル、2゜1−ナフトキノンジアジド−5−スルホ
ン酸エステル、その他のキノンジアジド誘導体のスルホ
ン酸エステル、1.2−ベンゾキノンジアジド−4−ス
ルホン酸クロライド、1.2−ナフトキノンジアジド−
4−スルホン酸クロライド、l、2−ナフトキノンジア
ジド−5−スルホン酸クロライド、2.1−ナフトキノ
ンジアジド−4−スルホン酸クロライド、2,1−ナフ
トキノンジアジド−5−スルホン酸クロライド、その他
のキノンジアジド誘導体のスルホン酸クロライド、など
が挙げられ、これらは単独でも2種以上を混合して用い
てもよい。
これらの活性光線の照射により酸開裂可能な化合物の配
合割合は、水素添加フェノール樹脂100重量部に対し
て、0.1〜50重量部、好ましくは1〜30重量部、
さらに好ましくは2〜20重量部であり、この配合割合
が0.1重量部未満ではパターンの形成が事実上不可能
となり、50重量部を越えると現像残が発生しやすくな
る。
(酸架橋性化合物) 本発明において用いられる酸架橋性化合物は、活性光線
の照射により酸開裂可能な化合物に由来する酸の存在下
で架橋し、活性光線の照射部の水素添加フェノール樹脂
のアルカリ現像液に対する溶解性を低下させる物質であ
れば、特に限定されるものではないが、その中でも、C
−0−R基(Rはアルキル基)を有する化合物、あるい
はエポキシ基を有する化合物が好ましい。
C−0−Rする ム C−0−R基(Rはアルキル基)を有する化合物の具体
例としては、アルキルエーテル化メラミン樹脂、アルキ
ルエーテル化ベンゾグアナミン樹脂、アルキルエーテル
化ユリア樹脂、アルキルエーテル基含有フェノール系化
合物などが挙げられる。
アルキルエーテル化メラミン樹脂は、常法に従って合成
することが可能であって、三輪−朗、松永英夫編著「ユ
リア・メラミン樹脂J  (1979、日刊工業新聞社
発行)などに詳説されている。
アルキルエーテル化メラミン樹脂は、メラミンとホルム
アルデヒドを塩基性条件下で縮合して得られたメチロー
ルメラミンをアルコールでアルキルエーテル化して得ら
れる。本発明で用いるアルキルエーテル化メラミン樹脂
としては、保存安定性が良好であることから、ヘキサア
ルキルエーテル化メラミンを主成分とするメラミン樹脂
が好ましく、その中でも特にヘキサメチルエーテル化メ
ラミン樹脂が好ましい。
アルキルエーテル化ベンゾグアナミン樹脂は、アルキル
エーテル化メラミン樹脂のメラミンの代わりにベンゾグ
アナミンを用いることにより容易に合成することが可能
である。本発明において用いるアルキルエーテル化ベン
ゾグアナミン樹脂としては、保存安定性が良好であるこ
とから、テトラアルキルエーテル化ベンゾグアナミン樹
脂が好ましく、特にその中でもテトラメチルエーテル化
ベンゾグアナミン樹脂が好ましい。
アルキルエーテル化ユリア樹脂は、常法に従って合成す
ることが可能であって、前記「ユリア・メラミン樹脂」
などに詳説されている。アルキルエーテル化ユリア樹脂
は、尿素とホルムアルデヒドを縮合して得られたメチロ
ール尿素をアルコールでアルキルエーテル化して得られ
る。本発明において用いるアルキルエーテル化ユリア樹
脂としては、モノメチロール尿素、ジメチロール尿素、
トリメチロール尿素、ウロン化合物のアルキルエーテル
化物が好ましく、さらに好ましくはトリメチロール尿素
のアルキルエーテル化物が挙げられる。
アルキルエーテル基含有フェノール系化合物の具体例と
しては、−6式(1)で示される化合物が挙げられる。
(ただし、式中、R3はアルキル基、アルコキシ基、ア
ルケニル基、またはアルケニルオキシ基であり、R2は
アルキル基、nは1〜5、特に好ましくは1〜3の整数
を表わす。) エポキシ    る A エポキシ基を有する化合物の具体例としては、ビフェノ
ールA系エポキシ、ビスフェノールF系エポキシ、ビス
フェノールS系エポキシ、ビスフェノールF系エポキシ
、ノボラック系エポキシ、臭素化エポキシなどのグリシ
ジルエーテル系エポキシ樹脂;シクロヘキセンオキサイ
ド基、トリシクロデセンオキサイド基、シクロペンテン
オキサイド基などを含む脂環式脂肪族エポキシ樹脂ニゲ
リシジルエステル系エポキシ樹脂;グリシジルアミン系
エポキシ樹脂;複素連成エポキシ樹脂;多官能性エポキ
シ樹脂;などが挙げられる。
これらエポキシ樹脂は、常法に従って合成することが可
能であって、垣内弘編著「エポキシ樹脂J  (198
5、昭晃堂発行)などに詳説されている。
これら酸架橋性化合物は、単独でも2種以上を混合して
用いてもよ(、水素添加フェノール樹脂100重量部に
対して、0.2〜50重量部、好ましくは3〜40重量
部、さらに好ましくは5〜30重量部であり、この配合
割合が0.2重量部未満ではパターンの形成が実質上不
可能となり、50重量部を越え・ると現像残が発生しや
すくなる。
(レジスト組成物) 本発明のレジスト組成物は、基板に塗布してレジスト膜
を形成するために、通常、溶剤に溶解して用いる。
溶剤としては、アセトン、メチルエチルケトン、シクロ
ヘキサノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノール、
ブチロラクトンなどのケトン類;n−プロピルアルコー
ル、1so−プロピルアルコール、n−ブチルアルコー
ル、t−ブチルアルコール、などのアルコール類;エチ
レングリコールジメチルエーテル、エチレングリコール
ジエチルエーテル、ジオキサン、などのエーテル類;エ
チレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコ
ールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメ
チルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテ
ルなどのアルコールエーテル類;ギ酸プロピル、ギ酸ブ
チル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル
、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、酪酸エチル、など
のエステル類;2−オキシプロピオン酸メチル、2−オ
キシプロピオン酸エチル、2−メトキシプロピオン酸メ
チル、2−メトキシプロピオン酸エチル、などのモノオ
キシカルボン酸エステル類;セロソルブアセテート、メ
チルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテー
ト、プロピルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブ
アセテート、などのセロソルブエステル類;プロピレン
グリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル
、プロピレングリコールモノメチルニーチルアセテート
、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート
、プロピレングリコールモノブチルエーテル、などのプ
ロピレングリコール類;ジエチレングリコールモノメチ
ルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル
、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレン
グリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメ
チルエチルエーテル、などのジエチレングリコール類;
トリクロロエチレンなどのハロゲン化炭化水素類;トル
エン、キシレンなどの芳香族炭化水素類ニジメチルアセ
トアミド、ジメチルホルムアミド、N−メチルアセトア
ミド、N−メチルピロリドンなどの極性溶媒:などが挙
げられる。これらは、単独でも2種類以上を混合して用
いてもよい。
本発明のレジスト組成物には、必要に応じて界面活性剤
、保存安定剤、増感剤、ストリエーション防止剤、可塑
剤、ハレーション防止剤などの添加削を含有させること
ができる。
本発明のレジスト組成物の現像液としては、アルカリ水
溶液を用いるが、具体的には、水酸化ナトリウム、水酸
化カリウム、ケイ酸ナトリウム、アンモニアなどの無機
アルカリ類;エチルアミン、プロピルアミンなどの第一
アミン類;ジエチルアミン、ジプロピルアミンなどの第
二アミン類;トリメチルアミン、トリエチルアミンなど
の第三アミン類ニジエチルエタノールアミン、トリエタ
ノールアミンなどのアルコールアミン類;テトラメチル
アンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウム
ヒドロキシド、トリメチルヒドロキシメチルアンモニウ
ムヒドロキシド、トリエチルヒドロキシメチルアンモニ
ウムヒドロキシド、トリメチルヒドロキシエチルアンモ
ニウムヒドロキシドなどの第四級アンモニウム塩;など
が挙げられる。
さらに、必要に応じて上記アルカリ水溶液にメタノール
、エタノール、プロパツール、エチレングリコールなど
の水溶性有機溶剤、界面活性剤。
保存安定剤、樹脂の溶解抑制剤などを適量添加すること
ができる。
本発明のレジスト組成物は、その溶剤溶液を用いて、シ
リコンウェー八などの基板表面に常法により塗布した後
、溶剤を乾燥除去することにより、レジスト膜を形成す
ることができるが、塗布法としては、特に、スピンコー
ティングが賞用される。
また、露光は、遠紫外線照射装置やクリプトン/フッ素
ガスを封入したエキシマレーザ−装置を用い、短波長紫
外線やKrFエキシマレーザ−光を照射することにより
、微細なパターンを形成することができる。
光照射後、熱処理(露光後ベーク)を行なうことにより
、酸と酸架橋性化合物との反応(酸触媒反応)が促進さ
れ、さらに高感度化することができる。
(以下余白) [実施例] 以下に、参考例、実施例および比較例を挙げて本発明を
さらに具体的に説明する。なお、各例中の部および%は
と(に断りのないかぎり重量基準である。
!3」1上 (水素添加フェノール樹脂の合成例) m−クレゾールノボラック(以下、m−NVKと略す)
50gとエタノール450gをオートクレーブに仕込み
、良く混合しm−NVKを溶解させた。次いで、水素添
加触媒としてラネーNiを6g添加し、系内を窒素置換
した後、20℃に保ちながら水素圧を50 k g /
 c rrrかけ30分間保ち、その後このオートクレ
ーブを50℃の温浴槽につけ3時間水素添加を反応させ
た。
反応後の溶液からラネーNiを濾別し、反応溶液を水中
に投入して重合体を析出させた。さらに得られた重合体
をエタノールに溶解させ水中に投入して重合体を析出さ
せた。次いで、この重合体をジオキサンに溶解し、36
時間凍結乾燥を行ない乾燥重合体を得た。収率は90%
であった。
上記重合体のゲルパーミエイションクロマトグラフィ−
(GPC)測定の結果、重量平均分子量(M w )は
6,000.核磁気共鳴スペクトル(NMR)測定の結
果、水素添加率は10%であった。また、紫外線吸収(
UV)スペクトル測定の結果、原料m−NVKに比べて
水素添加したm−NVKは、250nmの透過率が約2
倍に向上していることが観測された。
1互■ユ (水素添加フェノール樹脂の合成例) ピロガロールとアセトンの縮合体(以下、PAと略す)
を参考例1と同様の条件で処理して、乾燥重合体を得た
。収率は90%であった。
上記重合体のGPC測定の結果、Mwは4.000、N
MR測定の結果、水素添加率は5%であった。また、U
Vスペクトル測定の結果、原料PAに比べて水素添加し
たPAは、250nmの透過率が約2倍に向上した。
1工■ユ (水素添加フェノール樹脂の合成例) ビニルフェノール重合体(以下、PVPと略す)50g
とエタノール450gをオートクレーブに仕込み、良(
混合してPVPを溶解させた。
次いで、ラネーNiを4g添加し、系内を窒素置換した
後、20℃に保ちながら水素圧を50g/crrtかけ
て30分間保ち、その後、このオートクレーブを40℃
の温浴槽につけ5時間水素添加反応を行なった。
反応後の溶液からラネーNiを濾別し、反応溶液を水中
に投入して重合体を析出させた。さらに、得られた重合
体をエタノールに溶解させ水中に投入して重合体を析出
させた。次いで、この重合体をジオキサンに溶解し、4
0時間凍結乾燥を行ない乾燥重合体を得た。収率は95
%であった。
上記重合体のGPC測定の結果、Mwは8,000、N
MR測定の結果、水素添加率は15%であった。また、
U■スペクトル測定の結果、原料PVPに比べて水素添
加したPVPは250部mの透過率が約2倍に向上した
見立■ユ 参考例1で得られた水素添加m−NVK100部、完成
発生剤として2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−
フェニル−5−1リアジン2部、酸架橋性化合物として
アルキルエーテル化メラミン樹脂(商品名工カラツクM
W−30、三相ケミカル社製)10部、フッ素系界面活
性剤0.01部を2−メトキシプロピオン酸エチル30
0部に溶解し、0.1μmのポリテトラフルオロエチレ
ン製フィルター(ミリボア社製)で濾過してレジスト溶
液を調製した。
上記レジスト溶液をシリコンウェーハ上にスピナーで塗
布した後、90℃で90秒間ベークし、厚さ1.0μm
のレジスト膜を形成した。このウェーハを遠紫外線照射
装置PLA−521FA(キャノン社製)とテスト用マ
スクを用いて露光を行なった。次に、アルカリ水溶2夜
としてテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(
濃度2.38%)で23℃、1分間、浸漬法により現像
してネガ型パターンを得た。
パターンの形成されたウェハーを取り出して電子顕微鏡
で観察したところ、ハイコントラストのパターンが解像
していた。パターンの膜厚を膜厚計アルファステップ2
00(テンコー社製)で測定すると0.94μmであっ
た。
夫1■ユ 実施例工で調製したレジスト溶液を実施例1と同様の方
法で露光まで行なった。次に、110”Cで60秒間露
光後ベークを行ない、テトラメチルアンモニウムヒドロ
キシド水溶液で23℃、1分間、浸漬法により現像して
ネガ型パターンを得た。
パターンの形成されたウェーハを取り出して電子顕微鏡
で観察したところ、0.50μmのパターンが解像して
いた。パターンの膜厚を膜厚計アルファステップ200
で測定すると0.99μmであった。
さらに、このパターンの形成ウェーハをドライエツチン
グ装置DEM−451T(日型アネルバ社製)を用いて
パワー300W、圧力0.03Torr、ガスCF4/
H,=30/10、周波数13.56MH2でエツチン
グしたところ、パターンのなかったところのみエツチン
グされており、耐ドライエツチング性に優れていること
が分かった。
医11吐旦 参考例2で得られた水素添加PA100部、完成発生剤
として2.4−ビス(トリクロロメチル)−6−フェニ
ル−s−’t−リアジン3部、酸架橋性化合物としてア
ルキルエーテル化メラミン樹脂(二カラツクMW−30
)12部、フッ素系界面活性剤0.01部を2−メトキ
シプロピオン酸エチル330部に溶解し、0.1μmの
ポリテトラフルオロエチレン製フィルターで濾過してレ
ジスト溶液を調製した。
上記レジスト溶液をシリコンウェーハ上にスピナーで塗
布した後、85℃で90秒間ベークし、厚さ1.0μm
のレジスト膜を形成した。このウェーハを遠紫外線照射
装置PLA−521FAとテスト用マスクを用いて露光
を行なった。次に、100℃で60秒間露光後ベークを
行ない、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液
で23℃、1分間、浸漬法により現像してネガ型パター
ンを得た。
パターンの形成されたウェーハを取り出して電子顕微鏡
で観察したところ、ハイコントラストのパターンが解像
していた。パターンの膜厚を膜厚計アルファステップ2
00で測定すると0.98μmであった。
火皿コA 参考例3で得られた水素添加PVP100部、完成発生
剤として2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−メチ
ル−s−トリアジン3部、酸架橋製化合物としてアルキ
ルエーテル化メラミン樹脂(二カラツクMW−30)1
5部、フッ素系界面活性剤0.01部を2−メトキシプ
ロピオン酸エチル330部に溶解し、0.1μmのポリ
テトラフルオロエチレン製フィルターで濾過しレジスト
溶液を調製した。
上記レジスト溶液をシリコンウェーハ上にスピナーで塗
布した後、90℃で90秒間ベークし、厚さ1.0μm
のレジスト膜を形成した。このウェーハを遠紫外線照射
装置PLA−521FAとテスト用マスクを用いて露光
を行なった0次に、110℃で60秒間露光後ベークを
行ない、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液
で23℃、1分間、浸漬法により現像してネガ型パター
ンを得た。
パターンの形成されたウェーハを取り出して電子顕微鏡
で観察したところ、0.50μmのパターンが解像して
いた。パターンの膜厚を膜厚計アルファステップ200
で測定すると0.96μmであった。
夫土玉玉 参考例3で得られた水素添加PVP100部、完成発生
剤として4,4′−ジ−t−ブチルジフェニルヨードニ
ウムフロロホスフェイト2部、酸架橋製化合物としてア
ルキルエーテル化ベンゾグアナミン樹脂(商品8二カラ
ツクBL−60、三相ケミカル社製)15部、フッ素系
界面活性剤0.01部をシクロへキサノン330部に溶
解し、0.1μmのポリテトラフルオロエチレン製フィ
ルターで濾過しレジスト溶液を調製した。
上記レジストン容ン夜をシリコンウェーハ上にスピナー
で塗布した後、90’Cで90秒間ベークし、厚さ1.
0μmのレジスト膜を形成した。このウェーハをクリプ
トン/フッ素のガスを封入したエキシマレーザ−装置C
292G (浜松ホトニクス社製)とテスト用マスクを
用いて露光を行なった。次に、100℃で60秒間露光
後ベークを行ない、テトラメチルアンモニウムヒドロキ
シド水溶液で23℃、1分間、浸漬法により現像してネ
ガ型パターンを得た。
パターンの形成されたウェーハを取り出して電子顕微鏡
で観察したところ、ハイコントラストのパターンが解像
していた。パターンの膜厚を膜厚計アルファステップ2
00で測定すると0,99μmであった。
見立■玉 参考例1で得られた水素添加m−NVK100部、完成
発生剤としてトリブロモメチル−p−クロロフェニール
スルホン2部、酸架橋性化合物として常法に従って合成
したアルキルエーテル化ユリア樹脂15部、フッ素系界
面活性剤0.01部をシクロへキサノン330部に溶解
し、0.1μmのポリテトラフルオロエチレン製フィル
ターで濾過しレジスト溶液を調製した。
上記レジスト溶液をシリコンウェーハ上にスピナーで塗
布した後、90℃で90秒間ベークし。
厚さ1.0μmのレジスト膜を形成した。このウェーハ
を遠紫外線照射装置PLA−521FAとテスト用マス
クを用いて露光を行なった。次に、110℃で60秒間
露光後ベークを行ない、テトラメチルアンモニウムヒド
ロキシド水溶液で23℃、1分間、浸漬法により現像し
てネガ型パターンを得た。
パターンの形成されたウェーハを取り出して電子顕微鏡
で観察したところ、0.50μmのパターンが解像して
いた。パターンの膜厚を膜厚計アルファステップ200
で測定すると0.96μmであった。
衷JL[糺ユ 参考例1で得られた水素添加m−NVK100部、完成
発生剤として1.2−ナフトキノンジアジド−4−スル
ホニクロライド12部、酸架橋性化合物としてアルキル
エーテル化メラミン樹脂二カラツクMW−3015部、
フッ素系界面活性剤0.01部を2−メトキシプロピオ
ン酸エチル330部に溶解し、0.1部mのポリテトラ
フルオロエチレン製フィルターで濾過してレジスト溶液
を調製した。
上記レジスト溶液をシリコンウェーハ上にスピナーで塗
布した後、90℃で90秒間ベークし、厚さり、OLL
mのレジスト膜を形成した。このウェーハを遠紫外線照
射装置PLA−521FAとテスト用マスクを用いて露
光を行なった0次に、110℃で60秒間露光後ベーク
を行ない、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶
液で23℃、1分間、浸漬法により現像してネガ型パタ
ーンを得た。
パターンの形成されたウェーハを取り出して電子顕微鏡
で観察したところ、ハイコントラストのパターンが解像
していた。パターンの膜厚を膜厚計アルファステップ2
00で測定すると0.98μmであった。
夫上土上 参考例3で得られた水素添加PVP 100部、完成発
生剤として1.2−ナフトキノンジアジド−4−スルホ
ニルクロライド12部、酸架橋性化合物としてアルキル
エーテル基含有フェノール化合物(商品名Methyl
on RESIN75108 、 GENERALEL
E(:TRIC社製)のメチルエーテル化物1o部、フ
ッ素系界面活性剤0.01部を2−メトキシプロピオン
酸エチル330部に溶解し、0.1μmのポリテトラフ
ルオロエチレン製フィルターで濾過してレジスト溶液を
調製した。
上記レジスト溶液をシリコンウェーハ上にスピナーで塗
布した後、85℃で90秒間ベータし、厚さ1.0μm
のレジスト膜を形成した。このウェーハをクリプトン/
フッ素のガスを封入したエキシマレーザ−装置C292
6(浜松ホトニクス社製)とテスト用マスクを用いて露
光を行なった。次に、110℃で90秒間露光後ベーク
を行ない、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶
液で23℃、1分間、浸漬法により現像してネガ型パタ
ーンを得た。
パターンの形成されたウェーハを取り出して電子顕微鏡
で観察したところ、ハイコントラストのパターンが解像
していた。パターンの膜厚を膜厚計アルファステップ2
00で測定すると0.99μmであった。
実1目糺旦 参考例3で得られた水素添加PVP 100部、完成発
生剤として4,4′−ジ−t−ブチルジフェニルヨード
ニウムフロロホスフェイト3部、酸架橋性化合物として
ビスフェノールA系エポキシ樹脂10部、フッ素系界面
活性剤0.01部を2−メトキシプロピオン酸エチル3
30部に溶解し、0.1μmのポリテトラフルオロエチ
レン製フィルターで濾過しレジスト溶液を調製した。
上記レジスト溶液をシリコンウェーハ上にスピナーで塗
布した後、90℃で90秒間ベークし、厚さ1.0μm
のレジスト膜を形成した。このウェーハを遠紫外線照射
装置PLA−521FAとテスト用マスクを用いて露光
を行なった。次に、110℃で60秒間露光後ベータを
行ない、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液
で23℃、1分間、浸漬法により現像してネガ型パター
ンを得た。パターンの膜厚を膜厚計アルファステップ2
00で測定すると0.98μmであった。
比1吐上 水素添加してないm−NVK100部、完成発生剤とし
て2.4−ビス(トリクロロメチル)−6−フェニル−
8−トリアジン2部、酸架橋性化合物としてアルキルエ
ーテル化メラミン樹脂(二カラツクMW−30)10部
、フッ素系界面活性剤0.01部を2−メトキシプロピ
オン酸エチル300部に溶解し、0.1μmのポリテト
ラフルオロエチレン製フィルター(ミリボア社製)で濾
過してレジスト溶液を調製した。
このレジストを実施例2と同様の方法で評価したが、0
,50μmのパターンは解像しておらず、実施例2のレ
ジストに比較し、感度の低下が観察された。
C発明の効果J 本発明によれば、感度、解像度、耐エツチング性、保存
安定性などのバランスの優れたレジスト組成物が得られ
る。本発明のレジスト組成物は、短波長光を用いるリソ
グラフィーに適したパターン形成材料であり、特に、半
導体素子の微細加工用ネガ型レジストとして好適である

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)(A)アルカリ可溶性の水素添加フェノール樹脂
    、(B)活性光線の照射により酸開裂可能な化合物およ
    び(C)酸の存在下で架橋する化合物を含有することを
    特徴とするレジスト組成物。
  2. (2)酸の存在下で架橋する化合物がC−O−R(ただ
    し、Rはアルキル基)を有する化合物である請求項1記
    載のレジスト組成物。
  3. (3)酸の存在下で架橋する化合物がエポキシ基を有す
    る化合物である請求項1記載のレジスト組成物。
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