JPH05333540A - Positive resist composition - Google Patents
Positive resist compositionInfo
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- JPH05333540A JPH05333540A JP4165345A JP16534592A JPH05333540A JP H05333540 A JPH05333540 A JP H05333540A JP 4165345 A JP4165345 A JP 4165345A JP 16534592 A JP16534592 A JP 16534592A JP H05333540 A JPH05333540 A JP H05333540A
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ポジ型レジスト組成物
に関し、さらに詳しくは、半導体素子、磁気バブルメモ
リー素子、集積回路などの製造に必要な微細加工用ポジ
型レジスト組成物に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a positive resist composition, and more particularly to a positive resist composition for microfabrication required for manufacturing semiconductor devices, magnetic bubble memory devices, integrated circuits and the like. ..
【0002】[0002]
【従来の技術】フォトレジストを用いて微細パターンを
形成する方法は、一般に、基板上に感光性材料を含有す
る溶液を塗布し、乾燥させて感光膜を形成した後、マス
クパターンを介して活性光線を照射し、潜像を形成す
る、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。ポジ型レジストでは、被照射部分が未照射部分
に比べて現像液に対する溶解性が増してポジ型像を与
え、ネガ型レジストでは、逆に被照射部分の現像液に対
する溶解性が減少してネガ型像を与える。2. Description of the Related Art A method of forming a fine pattern using a photoresist is generally a method in which a solution containing a photosensitive material is applied on a substrate and dried to form a photosensitive film, which is then activated through a mask pattern. It is irradiated with light rays to form a latent image, which is then developed to form a negative or positive image. In the case of a positive resist, the exposed area has a higher solubility in the developing solution than in the non-irradiated area to give a positive image, whereas in the negative resist, the solubility of the exposed area in the developing solution decreases, and the negative area is negative. Give a pattern.
【0003】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、基板としてシリコンウェハを使用
し、前記方法によりネガまたはポジの画像を形成した
後、基板上に残ったレジストを保護膜としてエッチング
を行い、しかる後、レジスト膜を除去する。When a semiconductor element is manufactured by fine processing using a resist, a silicon wafer is used as a substrate, a negative or positive image is formed by the above method, and then the resist remaining on the substrate is used as a protective film for etching. After that, the resist film is removed.
【0004】近年、IC、LSI、さらにVLSIへと
半導体素子の高集積化、高密度化、小型化に伴って、よ
り微細なパターンを形成する技術が要求されているが、
高い解像力と非膨潤性などの特性を有することからポジ
型レジストに対する需要が増大している。現在、この分
野で一般に用いられているポジ型レジストは、ノボラッ
ク樹脂などのアルカリ可溶性樹脂とキノンジアジド化合
物を含有するレジスト組成物であり、アルカリ水溶液を
現像剤として使用するものである。最近では、ポジ型レ
ジストの性能改良と露光機の高性能化により、解像度が
向上し、1μm以下の微細パターンの形成も可能となっ
てきた。In recent years, as ICs, LSIs, and VLSIs have become highly integrated, highly densified, and miniaturized, a technique for forming finer patterns has been required.
Demand for positive resists is increasing due to their high resolution and non-swelling properties. Currently, a positive resist generally used in this field is a resist composition containing an alkali-soluble resin such as a novolac resin and a quinonediazide compound, and uses an alkaline aqueous solution as a developer. Recently, the resolution has been improved and the formation of fine patterns of 1 μm or less has become possible by improving the performance of positive resists and improving the performance of exposure machines.
【0005】ところで、1μm以下の微細パターン形成
においては、レジストにより形成されるパターンの寸法
をより厳しく制御することが必要である。しかしなが
ら、従来のポジ型レジストでは、必ずしも満足な結果は
得られておらず、寸法制御性の良いポジ型レジスト組成
物が強く求められるようになってきた。By the way, in forming a fine pattern of 1 μm or less, it is necessary to more strictly control the size of the pattern formed by the resist. However, satisfactory results have not always been obtained with conventional positive resists, and there has been a strong demand for positive resist compositions having good dimensional controllability.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、感
度、残膜率、解像度などの諸特性のバランスに優れてい
ると共に、特に、1μm以下の微細パターンを形成する
微細加工において、露光量に対する寸法変化の小さい、
いわゆる露光マージン(露光ラティチュード)に優れた
ポジ型レジスト組成物を提供することにある。The object of the present invention is to have an excellent balance of various characteristics such as sensitivity, residual film ratio, and resolution, and particularly in the fine processing for forming a fine pattern of 1 μm or less, the exposure amount. Dimensional change is small,
It is to provide a positive resist composition having an excellent so-called exposure margin (exposure latitude).
【0007】本発明者らは、前記従来技術の問題点を克
服するために鋭意研究した結果、アルカリ可溶性フェノ
ール樹脂とキノンジアジドスルホン酸エステル系感光剤
を含有するポジ型レジスト組成物において、さらに特定
の構造を有するモノヒドロキシ化合物を含有させること
により、上記目的を達成できることを見いだし、その知
見に基づいて本発明を完成するに至った。The present inventors have conducted extensive studies to overcome the above-mentioned problems of the prior art, and as a result, in a positive resist composition containing an alkali-soluble phenol resin and a quinonediazide sulfonic acid ester type photosensitizer, a more specific It was found that the above object can be achieved by containing a monohydroxy compound having a structure, and the present invention has been completed based on the findings.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】かくして、本発明によれ
ば、(a)アルカリ可溶性フェノール樹脂、(b)キノ
ンジアジドスルホン酸エステル感光剤、及び(c)下記
一般式〔I〕で示されるモノヒドロキシ化合物を含有す
ることを特徴とするポジ型レジスト組成物が提供され
る。Thus, according to the present invention, (a) an alkali-soluble phenol resin, (b) a quinonediazidesulfonic acid ester photosensitizer, and (c) a monohydroxy compound represented by the following general formula [I]: Provided is a positive resist composition containing a compound.
【0009】[0009]
【化2】 R1〜R5:それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、
炭素数1〜8のアルキル基、及び炭素数2〜5のアルケ
ニル基から選択される。[Chemical 2] R 1 to R 5 : each independently a hydrogen atom, a halogen atom,
It is selected from an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms and an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms.
【0010】 R7及びR8:それぞれ独立に水素原子、及び炭素数1〜
4のアルキル基から選択される。これらの各成分は、通
常、溶剤中に均一に溶解して使用される。[0010] R 7 and R 8 are each independently a hydrogen atom and a carbon number of 1 to
4 alkyl groups. Each of these components is usually used by uniformly dissolving it in a solvent.
【0011】以下、本発明について詳述する。 (アルカリ可溶性フェノール樹脂)本発明において用い
られるアルカリ可溶性フェノール樹脂としては、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、これらのフェノール樹脂の水素添加反応生成物など
が挙げられる。The present invention will be described in detail below. (Alkali-soluble phenol resin) Examples of the alkali-soluble phenol resin used in the present invention include condensation reaction products of phenols and aldehydes,
Examples thereof include condensation reaction products of phenols and ketones, vinylphenol polymers, isopropenylphenol polymers, hydrogenation reaction products of these phenol resins, and the like.
【0012】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、プロピルフェノール、ブチルフェノール、フ
ェニルフェノールなどの一価のフェノール類;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、ピロガロールなどの多価のフェノール類;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
レフタ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、バルク重合、溶液重合などの常法にしたが
って行うことができる。Specific examples of the phenols used here include monovalent phenols such as phenol, cresol, xylenol, ethylphenol, propylphenol, butylphenol, and phenylphenol; resorcinol, pyrocatechol, hydroquinone, bisphenol A, pyrogallol, etc. And the like. Specific examples of the aldehydes include formaldehyde, acetaldehyde, benzaldehyde, terephthalaldehyde and the like. Specific examples of the ketones include acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone, diphenyl ketone and the like. These condensation reactions can be carried out according to conventional methods such as bulk polymerization and solution polymerization.
【0013】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、及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、メタクリル酸、スチ
レン、無水マレイン酸、マレイン酸イミド、酢酸ビニ
ル、アクリロニトリル、及びこれらの誘導体などが挙げ
られる。The vinylphenol polymer is selected from a homopolymer of vinylphenol and a copolymer of vinylphenol and a copolymerizable component. Specific examples of the copolymerizable component include acrylic acid, methacrylic acid, styrene, maleic anhydride, maleic imide, vinyl acetate, acrylonitrile, and derivatives thereof.
【0014】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、及びイソプロペ
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、メタクリル酸、スチレン、無水マレイン酸、マレ
イン酸イミド、酢酸ビニル、アクリロニトリル、及びこ
れらの誘導体などが挙げられる。The isopropenylphenol polymer is selected from isopropenylphenol homopolymers and copolymers with isopropenylphenol-copolymerizable components. Specific examples of the copolymerizable component include acrylic acid, methacrylic acid, styrene, maleic anhydride, maleic imide, vinyl acetate, acrylonitrile, and derivatives thereof.
【0015】フェノール樹脂の水素添加反応生成物を用
いる場合は、その生成物は任意の公知の方法によって製
造することが可能である。例えば、フェノール樹脂を有
機溶剤に溶解し、均一系または不均一系の水素添加触媒
の存在下、水素を導入することによって達成される。水
素添加率は、通常0.1〜70%、好ましくは1〜50
%、さらに好ましくは3〜40%である。When a hydrogenation reaction product of a phenolic resin is used, the product can be produced by any known method. For example, it is achieved by dissolving a phenol resin in an organic solvent and introducing hydrogen in the presence of a homogeneous or heterogeneous hydrogenation catalyst. The hydrogenation rate is usually 0.1 to 70%, preferably 1 to 50%.
%, And more preferably 3 to 40%.
【0016】これらのアルカリ可溶性フェノール樹脂
は、そのままでも用いられるが、公知の手段により分別
し、分子量及び分子量分布を制御したものを用いてもよ
い。分子量及び分子量分布を制御する目的で分別する方
法としては、アルカリ可溶性樹脂を粉砕あるいは適当な
良溶剤に溶解し、適当な溶解度を持つ有機溶剤で固−液
または液−液抽出する方法などが挙げられる。これらの
アルカリ可溶性フェノール樹脂は、単独でも用いられる
が、2種以上を組み合わせて用いてもよい。These alkali-soluble phenolic resins may be used as they are, but those having a controlled molecular weight and a controlled molecular weight distribution may be used. Examples of the method for fractionation for controlling the molecular weight and the molecular weight distribution include a method of pulverizing an alkali-soluble resin or dissolving it in a suitable good solvent, and performing solid-liquid or liquid-liquid extraction with an organic solvent having an appropriate solubility. Be done. These alkali-soluble phenolic resins may be used alone or in combination of two or more.
【0017】(キノンジアジドスルホン酸エステル感光
剤)本発明において用いられる感光剤は、キノンジアジ
ドスルホン酸エステルであれば特に限定されない。キノ
ンジアジドスルホン酸エステルは、一般に、−OH基を
持つ化合物とキノンジアジドスルホン酸化合物とのエス
テル化反応によって合成することができ、例えば、常法
にしたがって、キノンジアジドスルホン酸をクロルスル
ホン酸でスルホニルクロライドとし、得られたキノンジ
アジドスルホニルクロライドと−OH基を持つ化合物と
を縮合反応させることにより得ることができる。(Quinonediazidesulfonic acid ester photosensitizer) The photosensitizer used in the present invention is not particularly limited as long as it is a quinonediazidesulfonic acid ester. The quinonediazidesulfonic acid ester can be generally synthesized by an esterification reaction between a compound having an —OH group and a quinonediazidesulfonic acid compound.For example, quinonediazidesulfonic acid is converted into sulfonyl chloride with chlorosulfonic acid according to a conventional method, It can be obtained by subjecting the obtained quinone diazide sulfonyl chloride and a compound having an —OH group to a condensation reaction.
【0018】例えば、−OH基を持つ化合物と1,2−
ナフトキノンジアジド−5−スルホニルクロライドの所
定量をジオキサン、アセトン、またはテトラヒドロフラ
ン等の溶剤に溶解し、トリエチルアミン、ピリジン、炭
酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、水酸化ナトリウ
ム、または水酸化カリウム等の塩基性触媒を加えて反応
させ、得られた生成物を水洗、乾燥して調製できる。For example, a compound having a --OH group and 1,2-
Dissolve a predetermined amount of naphthoquinonediazide-5-sulfonyl chloride in a solvent such as dioxane, acetone, or tetrahydrofuran, and add a basic catalyst such as triethylamine, pyridine, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, sodium hydroxide, or potassium hydroxide. The resulting product can be prepared by washing with water and drying.
【0019】ここで用いる−OH基を持つ化合物は、特
に限定されず、例えば、フェノール性水酸基を有する公
知のものが好ましく使用できる。代表的な例としては、
2,3,4−トリヒドロキシベンゾフェノン、2,4,
4′−トリヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,
4′−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,4,
2′,4′−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,
3,4,2′,4′−ペンタヒドロキシベンゾフェノン
等のポリヒドロキシベンゾフェノン類;没食子酸メチ
ル、没食子酸エチル、没食子酸プロピル等の没食子酸エ
ステル類;2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プ
ロパン、2,2−ビス(2,4−ジヒドロキシフェニ
ル)プロパン等のポリヒドロキシビスフェニルアルカン
類;トリス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、トリス
(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)メタン、1,
1,1−トリス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、
[1,1−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニ
ル)−1−(4−ヒドロキシフェニル)]エタン等のポ
リヒドロキシトリスフェニルアルカン類;1,1,2,
2−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、
1,1,2,2−テトラキス(3−メチル−4−ヒドロ
キシフェニル)エタン、1,1,3,3−テトラキス
(4−ヒドロキシフェニルプロパン等のポリヒドロキシ
テトラキスフェニルアルカン類;α,α,α′,α′−
テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)−3−キシレ
ン、α,α,α′,α′−テトラキス(4−ヒドロキシ
フェニル)−4−キシレン、α,α,α′,α′−テト
ラキス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)−4−
キシレン等のポリヒドロキシテトラキスフェニルキシレ
ン類;クレゾールノボラック樹脂、レゾルシン−アセト
ン樹脂、ピロガロール−アセトン樹脂、ポリビニルフェ
ノール樹脂、ビニルフェノールの共重合体、等が挙げら
れる。The compound having an --OH group used here is not particularly limited, and for example, a known compound having a phenolic hydroxyl group can be preferably used. As a typical example,
2,3,4-trihydroxybenzophenone, 2,4
4'-trihydroxybenzophenone, 2,3,4
4'-tetrahydroxybenzophenone, 2,4
2 ', 4'-tetrahydroxybenzophenone, 2,
Polyhydroxybenzophenones such as 3,4,2 ′, 4′-pentahydroxybenzophenone; gallic acid esters such as methyl gallate, ethyl gallate, propyl gallate; 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane , Polyhydroxybisphenylalkanes such as 2,2-bis (2,4-dihydroxyphenyl) propane; tris (4-hydroxyphenyl) methane, tris (3-methyl-4-hydroxyphenyl) methane, 1,
1,1-tris (4-hydroxyphenyl) ethane,
Polyhydroxytrisphenylalkanes such as [1,1-bis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) -1- (4-hydroxyphenyl)] ethane; 1,1,2,
2-tetrakis (4-hydroxyphenyl) ethane,
Polyhydroxytetrakisphenylalkanes such as 1,1,2,2-tetrakis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) ethane and 1,1,3,3-tetrakis (4-hydroxyphenylpropane); α, α, α ′, Α′−
Tetrakis (4-hydroxyphenyl) -3-xylene, α, α, α ′, α′-tetrakis (4-hydroxyphenyl) -4-xylene, α, α, α ′, α′-tetrakis (3-methyl-) 4-hydroxyphenyl) -4-
Polyhydroxytetrakisphenyl xylenes such as xylene; cresol novolac resin, resorcin-acetone resin, pyrogallol-acetone resin, polyvinylphenol resin, vinylphenol copolymer, and the like.
【0020】本発明で用いられる感光剤のキノンジアジ
ドスルホン酸エステルとしては、例えば、1,2−ベン
ゾキノンジアジド−4−スルホン酸エステル、1,2−
ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エステル、1,
2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル、
2,1−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エステ
ル、2,1−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エ
ステル等のo−キノンジアジドスルホン酸エステル等が
挙げられる。Examples of the quinonediazidesulfonic acid ester of the photosensitizer used in the present invention include 1,2-benzoquinonediazide-4-sulfonic acid ester and 1,2-
Naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester, 1,
2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester,
Examples thereof include o-quinonediazide sulfonic acid esters such as 2,1-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester and 2,1-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester.
【0021】本発明において用いられる感光剤は、単独
で用いても、あるいは2種以上を混合して用いてもよ
い。感光剤の配合量は、アルカリ可溶性フェノール樹脂
100重量部に対して、通常1〜100重量部、好まし
くは3〜40重量部である。この配合量が1重量部未満
では、パターンの形成が困難となり、100重量部を越
えると、感度が低下し、現像残りが発生し易くなる。The photosensitizers used in the present invention may be used alone or in admixture of two or more. The compounding amount of the photosensitizer is usually 1 to 100 parts by weight, preferably 3 to 40 parts by weight, based on 100 parts by weight of the alkali-soluble phenol resin. If the amount is less than 1 part by weight, it becomes difficult to form a pattern. If the amount is more than 100 parts by weight, the sensitivity is lowered and the undeveloped portion is liable to occur.
【0022】(モノヒドロキシ化合物)本発明で用いる
モノヒドロキシ化合物は、前記一般式〔I〕で示される
化合物であり、具体例としては、次のような化学式の化
合物が挙げられる。(Monohydroxy Compound) The monohydroxy compound used in the present invention is a compound represented by the above general formula [I], and specific examples thereof include compounds having the following chemical formulas.
【0023】[0023]
【化3】 [Chemical 3]
【0024】[0024]
【化4】 [Chemical 4]
【0025】[0025]
【化5】 [Chemical 5]
【0026】[0026]
【化6】 [Chemical 6]
【0027】[0027]
【化7】 [Chemical 7]
【0028】[0028]
【化8】 [Chemical 8]
【0029】[0029]
【化9】 [Chemical 9]
【0030】[0030]
【化10】 [Chemical 10]
【0031】[0031]
【化11】 [Chemical 11]
【0032】[0032]
【化12】 [Chemical formula 12]
【0033】[0033]
【化13】 [Chemical 13]
【0034】[0034]
【化14】 [Chemical 14]
【0035】[0035]
【化15】 [Chemical 15]
【0036】[0036]
【化16】 [Chemical 16]
【0037】[0037]
【化17】 [Chemical 17]
【0038】[0038]
【化18】 [Chemical 18]
【0039】[0039]
【化19】 [Chemical 19]
【0040】一般式〔I〕で示されるものヒドロキシ化
合物を使用することにより、特に、露光マージン(露光
ラティチュード)が改善され、露光量に対する寸法変化
が小さいポジ型レジストを得ることができる。また、感
度、残膜率、解像度などのバランスも良好となる。By using the hydroxy compound represented by the general formula [I], the exposure margin (exposure latitude) is particularly improved, and a positive resist having a small dimensional change with respect to the exposure amount can be obtained. Also, the balance of sensitivity, remaining film rate, resolution, etc. becomes good.
【0041】本発明において上記のモノヒドロキシ化合
物の配合量は、アルカリ可溶性フェノール樹脂100重
量部に対して、通常1〜100重量部の範囲であり、好
ましい配合量は、アルカリ可溶性フェノール樹脂の組成
や分子量、分子量分布、あるいは感光剤の種類によって
も異なるが、おおむね3〜60重量部の範囲が好適であ
る。この配合量が過少であると、本発明の効果が不充分
となり、逆に、過大であると、解像度や耐熱性の低下を
起こすおそれがある。In the present invention, the compounding amount of the above monohydroxy compound is usually in the range of 1 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the alkali-soluble phenolic resin, and the preferable compounding amount is the composition of the alkali-soluble phenolic resin or Although it varies depending on the molecular weight, the molecular weight distribution, or the type of the photosensitizer, a range of about 3 to 60 parts by weight is suitable. If this blending amount is too small, the effect of the present invention will be insufficient, and conversely, if it is too large, the resolution and heat resistance may decrease.
【0042】(その他の成分)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、溶剤に均一に溶解して用いる。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、シクロヘプタノン、ブチロラクトンなどの
ケトン類;n−プロピルアルコール、iso−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
ルエーチルアセテート、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;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。(Other Components) The resist composition of the present invention is usually used by uniformly dissolving it in a solvent in order to apply it to a substrate to form a resist film. Examples of the solvent include ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, cycloheptanone, butyrolactone; alcohols such as n-propyl alcohol, iso-propyl alcohol, n-butyl alcohol, t-butyl alcohol; ethylene glycol. Ethers such as dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, dioxane; ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether,
Alcohol ethers such as propylene glycol monomethyl ether and propylene glycol monoethyl ether; esters such as propyl formate, butyl formate, propyl acetate, butyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, methyl butyrate, ethyl butyrate; 2-oxypropion Methyl acid, ethyl 2-oxypropionate, 2
-Monooxycarboxylic acid esters such as methyl methoxypropionate and ethyl 2-methoxypropionate; cellosolve esters such as cellosolve acetate, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, propyl cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate; propylene glycol, propylene glycol monomethyl Propylene glycols such as ether, propylene glycol monomethyl ethyl acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monobutyl ether; diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol Halogenated hydrocarbons such as trichlorethylene; diethylene glycol such as methyl ethyl ether, toluene, aromatic hydrocarbons such as xylene; dimethylacetamide, dimethyl formamide, N
-Methyl acetamide, polar solvent such as N-methylpyrrolidone; and the like. You may use these individually or in mixture of 2 or more types.
【0043】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、ビニルピ
ロリドン重合体、ロジン、シェラックなどを添加するこ
とができる。また、染料、界面活性剤、増感剤、ストリ
エーション防止剤、可塑剤などの相溶性のある添加剤を
含有させることもできる。In the resist composition of the present invention, in order to improve developability, storage stability, heat resistance, etc., if necessary, for example, a copolymer of styrene and acrylic acid, methacrylic acid or maleic anhydride is used. Coalescence, copolymers of alkenes and maleic anhydride, vinyl alcohol polymers, vinylpyrrolidone polymers, rosin, shellac and the like can be added. Further, compatible additives such as dyes, surfactants, sensitizers, anti-striation agents, and plasticizers may be contained.
【0044】(現像液)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;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、プロパノール、エチレングリコールなどの水溶性有
機溶剤、界面活性剤、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。(Developer) An alkaline aqueous solution is used as a developer for the resist composition of the present invention.
Inorganic alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium silicate, ammonia; ethylamine,
Primary amines such as propylamine; diethylamine,
Secondary amines such as dipropylamine; tertiary amines such as trimethylamine and triethylamine; alcohol amines such as diethylethanolamine and triethanolamine; tetramethylammonium hydroxide,
Quaternary ammonium salts such as tetraethylammonium hydroxide, trimethylhydroxymethylammonium hydroxide, triethylhydroxymethylammonium hydroxide, trimethylhydroxyethylammonium hydroxide; and the like. Furthermore, if necessary, an appropriate amount of a water-soluble organic solvent such as methanol, ethanol, propanol, or ethylene glycol, a surfactant, a storage stabilizer, a resin dissolution inhibitor, or the like can be added to the alkaline aqueous solution.
【0045】(ポジ型レジスト組成物)本発明のレジス
ト組成物は、その溶剤溶液を用いて、シリコンウエハな
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。
塗布法としては、特に、スピンコーティングが賞用され
る。(Positive Resist Composition) The resist composition of the present invention is applied to the surface of a substrate such as a silicon wafer by a conventional method using the solvent solution thereof, and then the solvent is dried and removed to form a resist film. Can be formed.
As the coating method, spin coating is particularly preferred.
【0046】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ー装置を用い、短
波長紫外線やKrFエキシマレーザー光を照射すること
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)を行うことにより、さら
に高解像度化することができる。The exposure is performed by a deep ultraviolet irradiation device or krypton /
A fine pattern can be formed by irradiating short wavelength ultraviolet rays or KrF excimer laser light using an excimer laser device in which fluorine gas is sealed. By performing heat treatment (post-exposure bake) after light irradiation, the resolution can be further increased.
【0047】[0047]
【実施例】以下、本発明について、実施例及び比較例を
挙げて具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例
のみに限定されるものではない。なお、実施例中の部及
び%は、特に断りのない限り重量基準である。EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples. The parts and% in the examples are by weight unless otherwise specified.
【0048】[合成例1]ノボラック樹脂(A−1)の合成 冷却管と撹拌装置を装着した2リットルのフラスコに、
m−クレゾール356g、p−クレゾール356g、3
7%ホルマリン348g、及びシュウ酸2水和物2.4
9gを仕込み、95〜100℃に保ちながら2時間反応
させた。この後、100〜105℃で2時間かけて水を
蒸留除去し、さらに180℃まで昇温しながら10〜3
0mmHgまで減圧し、未反応モノマーと水を除去した
後、溶融樹脂を室温に戻して回収し、ノボラック樹脂
(A−1)を530g得た。得られたノボラック樹脂
(A−1)のGPC(ゲルパーミエーションクロマトグ
ラフィー)によるポリスチレン換算重量平均分子量は、
6900であった。[Synthesis Example 1] Synthesis of novolak resin (A-1) In a 2 liter flask equipped with a cooling tube and a stirrer,
356 g of m-cresol, 356 g of p-cresol, 3
348 g of 7% formalin and 2.4 oxalic acid dihydrate
9 g was charged, and the reaction was performed for 2 hours while maintaining the temperature at 95 to 100 ° C. After that, water is distilled off at 100 to 105 ° C. for 2 hours, and the temperature is further raised to 180 ° C. for 10 to 3
After the pressure was reduced to 0 mmHg to remove unreacted monomer and water, the molten resin was returned to room temperature and recovered to obtain 530 g of novolak resin (A-1). The polystyrene-converted weight average molecular weight of the obtained novolak resin (A-1) by GPC (gel permeation chromatography) is
It was 6900.
【0049】[合成例2]ノボラック樹脂(A−2)の合成 冷却管と撹拌装置を装着した2リットルのフラスコに、
m−クレゾール392g、p−クレゾール320g、3
7%ホルマリン380g、及びシュウ酸2水和物2.4
9gを仕込み、95〜100℃に保ちながら2時間反応
させた。この後、100〜105℃で2時間かけて水を
蒸留除去し、さらに180℃まで昇温しながら10〜3
0mmHgまで減圧し、未反応モノマーと水を除去し
た。室温に戻して、ノボラック樹脂を540gを得た。
この樹脂をエチルセロソルブアセテート400gを加え
て溶解した。フラスコに滴下漏斗を装着し、温度を80
〜90℃に制御した状態で、滴下漏斗よりトルエン27
00gを滴下し、さらに1時間加熱した。室温まで徐冷
し、さらに1時間静置して樹脂分を析出させた。上澄み
液をデカンテーションによって除去し、エチルセロソル
ブアセテート500gを加え、100mmHgで100
℃に加熱して残留トルエンを除去し、ノボラック樹脂
(A−2)のエチルセロソルブアセテート溶液を得た。
このノボラック樹脂(A−2)のGPCによるポリスチ
レン換算重量平均分子量は、9800であった。Synthesis Example 2 Synthesis of Novolac Resin (A-2) In a 2 liter flask equipped with a cooling tube and a stirrer,
m-cresol 392g, p-cresol 320g, 3
380 g of 7% formalin, and oxalic acid dihydrate 2.4
9 g was charged, and the reaction was performed for 2 hours while maintaining the temperature at 95 to 100 ° C. After this, water is distilled off at 100 to 105 ° C. for 2 hours, and the temperature is further raised to 180 ° C. for 10 to 3
The pressure was reduced to 0 mmHg to remove unreacted monomer and water. After returning to room temperature, 540 g of novolak resin was obtained.
This resin was dissolved by adding 400 g of ethyl cellosolve acetate. Attach the dropping funnel to the flask and adjust the temperature to 80.
Toluene 27 from the dropping funnel while controlling at ~ 90 ° C.
00 g was added dropwise and heating was continued for another hour. The mixture was gradually cooled to room temperature and left standing for 1 hour to precipitate a resin component. The supernatant was removed by decantation, 500 g of ethyl cellosolve acetate was added, and 100 at 100 mmHg.
Residual toluene was removed by heating to ° C to obtain a solution of novolak resin (A-2) in ethyl cellosolve acetate.
The polystyrene reduced weight average molecular weight of this novolak resin (A-2) by GPC was 9,800.
【0050】[合成例3]感光剤(B−1)の合成 −OH基を持つ化合物として2,3,4,4′−テトラ
ヒドロキシベンゾフェノンを用い、その−OH基の85
モル%に相当する量の1,2−ナフトキノンジアジド−
5−スルホン酸クロライドをジオキサンに溶解して、1
0%の溶液とした。20〜25℃に温度を制御しなが
ら、1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸ク
ロライドの1.2当量分のトリエチルアミンを30分か
けて滴下し、さらに4時間保持して反応を完結させた。
析出してきた塩を濾別し、反応溶液の10倍量の0.2
%シュウ酸水溶液に投入した。析出してきた固形分を濾
過し、イオン交換水で洗浄後、乾燥して、キノンジアジ
ドスルホン酸エステル系感光剤(B−1)を得た。[Synthesis Example 3] Synthesis of Photosensitizer (B-1) 2,3,4,4'-tetrahydroxybenzophenone was used as a compound having an -OH group, and its -OH group was 85.
1,2-naphthoquinonediazide in an amount corresponding to mol%
Dissolve 5-sulfonic acid chloride in dioxane and
It was a 0% solution. While controlling the temperature at 20 to 25 ° C., 1.2 equivalents of triethylamine of 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid chloride was added dropwise over 30 minutes, and the reaction was completed by maintaining the temperature for 4 hours. ..
The salt that has precipitated is filtered off, and 0.2 times 10 times the amount of the reaction solution.
% Oxalic acid aqueous solution. The precipitated solid content was filtered, washed with ion-exchanged water, and dried to obtain a quinonediazidesulfonic acid ester-based photosensitizer (B-1).
【0051】[合成例4]感光剤(B−2)の合成 −OH基を持つ化合物としてトリス(4−ヒドロキシフ
ェニル)メタンを用い、その−OH基の85モル%に相
当する1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸
クロライドをジオキサンに溶解して、10%の溶液とし
た。この後は合成例3と同様の処方により、感光剤(B
−2)を得た。[Synthesis Example 4] Synthesis of Photosensitizer (B-2) Tris (4-hydroxyphenyl) methane was used as a compound having an -OH group, and 1,2-mol corresponding to 85 mol% of the -OH group was used. Naphthoquinone diazide-5-sulfonic acid chloride was dissolved in dioxane to give a 10% solution. After this, the sensitizer (B
-2) was obtained.
【0052】[合成例5]感光剤(B−3)の合成 −OH基を持つ化合物として、α,α,α′,α′−テ
トラキス(p−ヒドロキシフェニル)−p−キシレンを
用い、その−OH基の75モル%に相当する1,2−ナ
フトキノンジアジド−5−スルホン酸クロライドをジオ
キサンに溶解して、10%の溶液とした。この後は合成
例3と同様の処方により、感光剤(B−3)を得た。[Synthesis Example 5] Synthesis of Photosensitizer (B-3) α, α, α ', α'-tetrakis (p-hydroxyphenyl) -p-xylene was used as a compound having an -OH group. 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid chloride corresponding to 75 mol% of -OH groups was dissolved in dioxane to obtain a 10% solution. Thereafter, a photosensitizer (B-3) was obtained by the same formulation as in Synthesis Example 3.
【0053】[実施例1〜10]表1に示した組成のア
ルカリ可溶性フェノール樹脂、感光剤、及びモノヒドロ
キシ化合物をエチルセロソルブアセテートに溶解し、
1.2μmの膜厚に塗布できるよう溶剤の使用量を調整
した。ノボラック樹脂(A−2)を用いたものは、あら
かじめ樹脂溶液の固形分濃度を測定し、固形分量を基準
に配合、調製を行った。これらの溶液を孔径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。Examples 1 to 10 The alkali-soluble phenolic resin having the composition shown in Table 1, the photosensitizer, and the monohydroxy compound were dissolved in ethyl cellosolve acetate,
The amount of solvent used was adjusted so that the coating could be applied to a film thickness of 1.2 μm. In the case of using the novolac resin (A-2), the solid content concentration of the resin solution was measured in advance, and the resin solution was blended and prepared based on the solid content. Pore size 0.1μm
A resist solution was prepared by filtering with a polytetrafluoroethylene filter.
【0054】上記レジスト溶液をシリコンウェハ上にコ
ーターで塗布した後、90℃で90秒間プリベークを行
ない、膜厚1.17μmのレジスト膜を形成した。この
レジスト膜を形成したシリコンウェハに、i線ステッパ
ーNSR1755i7A(ニコン社製、NA=0.5
0)とテスト用レチクルを用いて、露光時間を可変しな
がら露光を行った後、110℃で60秒間露光後べ−ク
(Post Expoure Baking)を行っ
た。次に、2.38%の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、パドル法により現
像してポジ型パターンを形成した。After coating the above resist solution on a silicon wafer with a coater, prebaking was performed at 90 ° C. for 90 seconds to form a resist film having a thickness of 1.17 μm. An i-line stepper NSR1755i7A (manufactured by Nikon Corporation, NA = 0.5) was formed on the silicon wafer on which this resist film was formed.
0) and the test reticle, the exposure was performed while varying the exposure time, and then the post exposure baking was performed at 110 ° C. for 60 seconds. Next, it was developed by a paddle method at 23 ° C. for 1 minute with a 2.38% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution to form a positive pattern.
【0055】このポジ型パターンを形成したシリコンウ
ェハを取り出して電子顕微鏡で観察し、解像度、パター
ン寸法等を測定し、レジストの評価を行った。結果を表
1に示す。なお、パターンの膜厚は、膜厚計アルファス
テップ200(テンコー社製)を用いて測定した。The silicon wafer on which this positive pattern was formed was taken out and observed with an electron microscope to measure the resolution, pattern dimensions, etc., and the resist was evaluated. The results are shown in Table 1. The film thickness of the pattern was measured using a film thickness meter Alpha Step 200 (manufactured by Tenko Co., Ltd.).
【0056】感度、残膜率、解像度、及び露光マージン
の測定法は、次のとおりである。 <感度>0.60μmの1:1ライン&スペースパター
ンが設計寸法通りに形成できる露光時間を表わす。 <解像度>上記の露光条件における限界解像度を表す。 <残膜率>現像前後のレジスト膜厚の比を表わす。 <露光マージン>露光時間と0.60μmのパターン寸
法の関係をグラフ化し、パターン寸法の変化量が設計寸
法±5%以内に維持できる露光時間の変動量を求め、こ
の変動量を感度で割った値である。The methods of measuring sensitivity, residual film rate, resolution and exposure margin are as follows. <Sensitivity> The exposure time for which a 1: 1 line & space pattern of 0.60 μm can be formed as designed. <Resolution> This represents the limit resolution under the above exposure conditions. <Remaining film ratio> Indicates the ratio of resist film thickness before and after development. <Exposure margin> The relationship between the exposure time and the pattern dimension of 0.60 μm was graphed, the variation of the exposure time that the variation of the pattern dimension could be maintained within the design dimension ± 5% was obtained, and this variation was divided by the sensitivity. It is a value.
【0057】[比較例1、2]本発明のモノヒドロキシ
化合物を用いなかったこと以外は、実施例と同様にして
レジスト溶液を調製し、同様にして評価を行った。レジ
ストの組成および評価結果を表1に示す。[Comparative Examples 1 and 2] Resist solutions were prepared and evaluated in the same manner as in Examples, except that the monohydroxy compound of the present invention was not used. Table 1 shows the composition of the resist and the evaluation results.
【0058】[0058]
【表1】 [Table 1]
【0059】[0059]
【発明の効果】本発明によれば、感度、残膜率、解像
性、寸法制御性などの諸特性のバランスが優れたポジ型
レジスト組成物が提供される。According to the present invention, a positive resist composition having an excellent balance of various properties such as sensitivity, residual film ratio, resolution and dimensional controllability is provided.
【0060】本発明のポジ型レジスト組成物は、特に、
1μm以下の微細加工において、露光量に対する寸法変
化の小さい、いわゆる露光マージン(露光ラティチュー
ド)に優れている。The positive resist composition of the present invention is
It is excellent in so-called exposure margin (exposure latitude), which has a small dimensional change with respect to the exposure amount in fine processing of 1 μm or less.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 利明 神奈川県川崎市川崎区夜光一丁目2番1号 日本ゼオン株式会社研究開発センター内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Toshiaki Fujii 1-2-1 Yokou, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Inside Zeon Corporation R & D Center
Claims (2)
(b)キノンジアジドスルホン酸エステル感光剤、及び
(c)下記一般式〔I〕で示されるモノヒドロキシ化合
物を含有することを特徴とするポジ型レジスト組成物。 【化1】 R1〜R5:それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、
炭素数1〜8のアルキル基、及び炭素数2〜5のアルケ
ニル基から選択される。 R7及びR8:それぞれ独立に水素原子、及び炭素数1〜
4のアルキル基から選択される。1. (a) Alkali-soluble phenolic resin,
A positive resist composition comprising (b) a quinonediazide sulfonate ester photosensitizer, and (c) a monohydroxy compound represented by the following general formula [I]. [Chemical 1] R 1 to R 5 : each independently a hydrogen atom, a halogen atom,
It is selected from an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms and an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms. R 7 and R 8 are each independently a hydrogen atom and a carbon number of 1 to
4 alkyl groups.
00重量部、(b)キノンジアジドスルホン酸エステル
感光剤1〜100重量部、(c)前記一般式〔I〕で示
されるモノヒドロキシ化合物1〜100重量部、及び
(d)前記各成分を溶解するのに充分な量の溶剤を含有
する請求項1記載のポジ型レジスト組成物。2. (a) Alkali-soluble phenolic resin 1
00 parts by weight, (b) 1 to 100 parts by weight of a quinonediazide sulfonic acid ester photosensitizer, (c) 1 to 100 parts by weight of the monohydroxy compound represented by the general formula [I], and (d) the above components are dissolved. The positive resist composition according to claim 1, which contains a sufficient amount of a solvent.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4165345A JPH05333540A (en) | 1992-06-01 | 1992-06-01 | Positive resist composition |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4165345A JPH05333540A (en) | 1992-06-01 | 1992-06-01 | Positive resist composition |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05333540A true JPH05333540A (en) | 1993-12-17 |
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ID=15810585
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4165345A Pending JPH05333540A (en) | 1992-06-01 | 1992-06-01 | Positive resist composition |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH05333540A (en) |
-
1992
- 1992-06-01 JP JP4165345A patent/JPH05333540A/en active Pending
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