JPH05323613A - Radiation sensitive resin composition - Google Patents

Radiation sensitive resin composition

Info

Publication number
JPH05323613A
JPH05323613A JP13287492A JP13287492A JPH05323613A JP H05323613 A JPH05323613 A JP H05323613A JP 13287492 A JP13287492 A JP 13287492A JP 13287492 A JP13287492 A JP 13287492A JP H05323613 A JPH05323613 A JP H05323613A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
radiation
resin composition
sensitive resin
poly
siloxane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP13287492A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshio Ito
敏雄 伊東
Yoshikazu Sakata
美和 坂田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
Priority to JP13287492A priority Critical patent/JPH05323613A/en
Publication of JPH05323613A publication Critical patent/JPH05323613A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To obtain a novel radiation sensitive resin compsn. having high sensitivity to radiation and excellent resistance to reactive ion etching with O2. CONSTITUTION:This radiation sensitive resin compsn. is a mixture of 0.5g polysiloxane represented by the formula and having 3,500wt. average mol.wt. and 1.2 specific dispersion with 50mg triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate and 4ml 2-ethyl methoxyacetate as a solvent.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置などの製
造で用いられるレジストの構成材料などとして使用可能
で、光、電子ビーム、X線、またはイオンビームなどの
放射線に感応する新規な放射線感応性樹脂組成物に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention can be used as a constituent material of a resist used in the manufacture of semiconductor devices and the like, and is a novel radiation sensitive material which is sensitive to radiation such as light, electron beam, X-ray or ion beam. Resin composition.

【0002】[0002]

【従来の技術】LSIの高集積化に伴いサブミクロンオ
ーダーの加工技術が必要になってきている。そのため、
例えば、LSI製造におけるエッチング工程では、高精
度でしかも微細な加工が可能なドライエッチング技術が
採用されている。
2. Description of the Related Art With the high integration of LSIs, a processing technique on the order of submicrons is required. for that reason,
For example, in an etching process in the manufacture of LSI, a dry etching technique that enables highly precise and fine processing is adopted.

【0003】ここで、ドライエッチング技術とは、加工
すべき基板をレジストで覆い、このレジストを光や電子
線などを用いてパターニングし、得られたパターンをマ
スクとして、反応性ガスプラズマにより基板のマスクか
ら露出している部分をエッチングする技術である。従っ
て、ドライエッチング技術で用いられるレジストは、サ
ブミクロンオーダーの解像力と、充分な反応性ガスプラ
ズマ耐性とを有する材料で構成されている。
Here, the dry etching technique means that a substrate to be processed is covered with a resist, the resist is patterned by using light or an electron beam, and the obtained pattern is used as a mask to react the substrate with reactive gas plasma. This is a technique for etching the portion exposed from the mask. Therefore, the resist used in the dry etching technique is composed of a material having a resolution of submicron order and sufficient resistance to reactive gas plasma.

【0004】しかし、被加工基板の段差はLSIの高集
積化とともにますます大きくなるため、レジスト層の厚
さは、上記段差の平坦化が図れるよう、また基板加工終
了時までレジストがマスクとして残存するよう、厚くさ
れる傾向にある。従って、光露光による場合は露光光学
系の焦点深度による制約、また電子線露光による場合は
レジスト内における電子の散乱現象からくる制約を受
け、単一のレジスト層のみを用いたのでは基板を高精度
で微細にエッチングすることが困難になりつつある。そ
こで、新しいレジストプロセスが種々検討されその一つ
として二層レジストプロセスが注目されている。
However, since the step difference of the substrate to be processed becomes larger as the integration of the LSI becomes higher, the thickness of the resist layer is made flat so that the resist remains as a mask until the end of the substrate processing. So that it tends to be thicker. Therefore, in the case of light exposure, there is a restriction due to the depth of focus of the exposure optical system, and in the case of electron beam exposure, there is a restriction due to the phenomenon of electron scattering in the resist. It is becoming difficult to perform fine etching with precision. Therefore, various new resist processes have been studied, and a two-layer resist process has received attention as one of them.

【0005】この二層レジストプロセスとは、基板段差
を平坦化するための厚いポリマー層(通常はポリイミド
や熱硬化させたフォトレジストの層が用いられる。)
と、その上に形成されO2 −RIE耐性を有する薄いフ
ォトレジスト層とから成る積層体を基板エッチング時の
マスクとして用いる方法である。上層レジストである薄
いレジスト層により高解像力を確保し、基板加工時のド
ライエッチング耐性は下層レジストにより確保するもの
である。
This two-layer resist process is a thick polymer layer for flattening the steps of the substrate (usually a layer of polyimide or thermoset photoresist is used).
And a thin photoresist layer having O 2 -RIE resistance formed thereon and used as a mask during substrate etching. A high resolution is secured by the thin resist layer which is the upper layer resist, and dry etching resistance during substrate processing is secured by the lower layer resist.

【0006】この二層レジストプロセスに用いる上層レ
ジストの構成材料としては、下層よりO2 −RIE耐性
が高いケイ素含有ポリマーが適している。その代表的な
ものとして、光硬化性シリコーン樹脂がある。これは、
バインダーとなるシリコーン樹脂に光架橋剤若しくは光
重合開始剤を配合したもので、ネガ型レジストとして利
用できる。
A silicon-containing polymer having a higher O 2 -RIE resistance than the lower layer is suitable as a constituent material of the upper layer resist used in the two-layer resist process. A typical example thereof is a photocurable silicone resin. this is,
A silicone resin as a binder mixed with a photocrosslinking agent or a photopolymerization initiator, which can be used as a negative resist.

【0007】このような光硬化性シリコーン樹脂の具体
例として、例えば、特開昭61−20030号公報に開
示されているものがあった。これは、ポリ(アクリロイ
ルオキシメチルフェニルエチルシルセスキオキサン)の
ような二重結合を有する樹脂とビスアジドとから成るも
ので、窒素雰囲気の下で紫外線用の高感度ネガ型レジス
トとして使用できた。
As a specific example of such a photocurable silicone resin, there is one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 61-20030. This is composed of a resin having a double bond such as poly (acryloyloxymethylphenylethylsilsesquioxane) and bisazide, and could be used as a highly sensitive negative resist for ultraviolet rays under a nitrogen atmosphere.

【0008】さらに他の例として、特公昭60−496
47号公報に開示されているものがあった。光重合開始
剤としてポリシランを用いる系のものである。具体的に
は、二重結合を有するポリ(オルガノシロキサン)とド
デカメチルシクロヘキサシランとの組成物が紫外線硬化
樹脂として良好な性質を有することが、示されている。
As another example, Japanese Patent Publication No. 60-496
There is one disclosed in Japanese Patent No. 47. This is a system using polysilane as a photopolymerization initiator. Specifically, it has been shown that a composition of poly (organosiloxane) having a double bond and dodecamethylcyclohexasilane has good properties as an ultraviolet curable resin.

【0009】さらに他の例として、特開昭55−127
023号公報に開示されているものがあった。これは、
光重合開始剤として有機過酸化物を用いる系のものであ
る。この公報には、二重結合を有するポリ(オルガノシ
ロキサン)と共に種々の有機過酸化物、例えばペルオキ
シエステルのようなものを用いることにより、紫外線照
射で均一な硬化皮膜が得られることが示されている。
As another example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-127.
There was one disclosed in Japanese Patent No. 023. this is,
This is a system using an organic peroxide as a photopolymerization initiator. This publication shows that by using various organic peroxides such as peroxyesters together with poly (organosiloxane) having a double bond, a uniform cured film can be obtained by UV irradiation. There is.

【0010】また、これまで述べたものとは全く別のも
のとして例えば特開昭61−144639号公報に開示
されているものがあった。これは、OFPR−800
(東京応化工業(株)製)のような汎用のポジ型フォト
レジストにポリ(フェニルシルセスキオキサン)及びシ
ス−(1,3,5,7 −テトラヒドロキシ)−1,3,5,7 −テト
ラフェニルシクロテトラシロキサンを少量添加したもの
であった。これによれば二層レジスト法用ポジ型レジス
トであってアルカリ液による現像が可能なレジストが得
られた。
[0012] Further, there is one disclosed, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 1146446/1991, which is completely different from the one described above. This is OFPR-800
For general-purpose positive photoresists such as (Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.), poly (phenylsilsesquioxane) and cis- (1,3,5,7-tetrahydroxy) -1,3,5,7 are used. -A small amount of tetraphenylcyclotetrasiloxane was added. According to this, a positive resist for the two-layer resist method, which was developable with an alkaline solution, was obtained.

【0011】また、バインダーとしてポリ(シロキサ
ン)以外のものを用いることも検討されている。たとえ
ば、特開昭61−198151号公報には、トリアルキ
ルシリル基を有するノボラック樹脂をジアゾナフトキノ
ン感光剤として用いた物が、可視光に感度を有する上層
レジストになることが記載されている。
It is also considered to use a binder other than poly (siloxane). For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-198151 discloses that a novolak resin having a trialkylsilyl group is used as a diazonaphthoquinone photosensitizer to form an upper layer resist having sensitivity to visible light.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
各レジスト(感光性樹脂組成物)は、以下に説明するよ
うな問題点があった。
However, each conventional resist (photosensitive resin composition) has the following problems.

【0013】先ず、有機ラジカルを介在して進む光硬化
反応は一般に酸素によって阻害されるので、この種の反
応を用いる感光性樹脂組成物例えば特開昭61−200
30号公報のものの露光は、同公報に見られるごとく、
窒素雰囲気で行なわなければ高感度を実現することがで
きない。これは、特開昭55−127023号に開示の
物についてもいえるため、この物では硬化膜の特性向上
は見られるものの硬化に長時間を要するという欠点があ
った。また、この出願の発明者の知見によれば、特公昭
60−49647号に開示の物についてもビスアジドを
用いる場合ほどではないが酸素の存在のために充分に高
い感度を実現することが困難なことが分かっている。
First, since the photo-curing reaction which proceeds through organic radicals is generally inhibited by oxygen, a photosensitive resin composition using this type of reaction, for example, JP-A-61-200.
The exposure of the publication of No. 30 is, as seen in that publication,
High sensitivity cannot be achieved unless it is performed in a nitrogen atmosphere. This can also be said for the product disclosed in JP-A-55-127023, so that this product has a drawback that it takes a long time to cure although the properties of the cured film are improved. Further, according to the knowledge of the inventor of this application, it is difficult to realize a sufficiently high sensitivity for the product disclosed in Japanese Patent Publication No. 60-49647, though it is not as great as when bisazide is used, because of the presence of oxygen. I know that.

【0014】一方、特開昭61−144639号公報に
開示の物ではケイ素化合物の添加量をさほど多くできな
いため、また特開昭61−198151号公報に開示の
物では用いるバインダ中のケイ素含有率が低いため、い
ずれも充分なO2 −RIE耐性を示さないという問題点
があった。また、これら両感光性樹脂組成物では微細加
工性に優れる汎用ポジ型フォトレジストと同様の考えで
当該組成物を構成させてはいるものの、特開昭61−1
44639号公報に開示の物ではポリシロキサンを添加
しているため、また特開昭61−198151号公報に
開示の物ではケイ素含有ノボラック樹脂を用いているた
め、汎用ポジ型フォトレジストによって実現されている
露光部と未露光部との現像液に対する溶解速度差をその
まま維持することは難しい。
On the other hand, in the material disclosed in JP-A-61-144639, the addition amount of the silicon compound cannot be increased so much, and in the material disclosed in JP-A-61-198151, the silicon content in the binder used. However, none of them had a sufficient resistance to O 2 -RIE. In addition, although these photosensitive resin compositions are formed by the same idea as a general-purpose positive photoresist having excellent fine workability, they are disclosed in JP-A-61-1.
Since the material disclosed in Japanese Patent No. 44639 discloses the addition of polysiloxane, and the material disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-198151 uses a silicon-containing novolac resin, it is realized by a general-purpose positive photoresist. It is difficult to maintain the difference in dissolution rate in the developing solution between the exposed and unexposed areas as it is.

【0015】このため、従来の各感光性樹脂組成物は、
半導体素子製造のスループットを高くできない、エッチ
ング時にレジストパターンが細り高精度の基板加工がで
きない、または高分解能が得られない、という欠点があ
った。
Therefore, each of the conventional photosensitive resin compositions is
There are drawbacks that the throughput of manufacturing a semiconductor device cannot be increased, the resist pattern becomes thin during etching, and highly accurate substrate processing cannot be performed, or high resolution cannot be obtained.

【0016】この発明はこのような点に鑑みなされたも
のであり、従ってこの発明の目的は、放射線に対し高い
感度を有しかつ優れたO2 −RIE耐性を有する放射線
感応性樹脂組成物を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above points, and therefore an object of the present invention is to provide a radiation-sensitive resin composition having high sensitivity to radiation and excellent O 2 -RIE resistance. To provide.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段、及び作用】この目的の達
成を図るため、この発明の放射線感応性樹脂組成物(以
下、「組成物」と略称することもある。)によれば、上
述の(1)式で示される第1成分としてのポリ(シロキ
サン)と、照射される放射線の作用により分解して酸を
発生する第2成分としての酸発生剤とを含むことを特徴
とする。ただし、nは重合度である。
In order to achieve this object, the radiation-sensitive resin composition of the present invention (hereinafter sometimes abbreviated as "composition") has the above-mentioned features. It is characterized by containing poly (siloxane) as a first component represented by the formula (1) and an acid generator as a second component that decomposes to generate an acid by the action of irradiation radiation. However, n is the degree of polymerization.

【0018】この構成によれば、第1成分として用いる
ポリ(シロキサン)は、その側鎖にp−アリルオキシフ
ェニル基を持つポリ(シロキサン)である。このp−ア
リルオキシフェニル基は酸存在下でカチオン重合を起す
ので架橋基として働く。これは、例えば文献I(ジャー
ナル・オブ・ポリマー・サイエンス、パートA−1(J.
Polym.Sci.PartA-1 ),5,1254(1967))に
おいて、また文献II(ジャーナル・オブ・ポリマー・サ
イエンス・ポリマー・レター・エディション(J.Polym.
Sci.Polym.Lett.Ed.),17,79(1979))において、アリル
(p−ビニルフェニルエーテル)が高温(20℃)でア
リル位置でのカチオン重合、ラジカル重合を起すことが
報告されていることからも、うかがえる。したがって、
この発明の組成物に光、電子ビーム、X線、またはイオ
ンビームなどの放射線を選択的に照射すると、放射線照
射部分の酸発生剤は酸を発生しこの酸がこの放射線照射
部分のポリ(シロキサン)のp−アリルオキシフェニル
基に作用しこの部分で架橋が生じる。このため、この組
成物の放射線照射部分は現像液に対し不溶化する。この
組成物の放射線照射部分での上述の架橋が生じる様子を
下記(2)式に示した。
According to this structure, the poly (siloxane) used as the first component is a poly (siloxane) having a p-allyloxyphenyl group in its side chain. Since this p-allyloxyphenyl group causes cationic polymerization in the presence of acid, it functions as a crosslinking group. This is for example document I (Journal of Polymer Science, Part A-1 (J.
Polym.Sci.PartA-1), 5, 1254 (1967)) and in Reference II (Journal of Polymer Science Polymer Letter Edition (J.Polym.
Sci. Polym. Lett. Ed.), 17, 79 (1979)), it was reported that allyl (p-vinylphenyl ether) causes cationic polymerization and radical polymerization at the allyl position at high temperature (20 ° C). You can tell from the fact that you are there. Therefore,
When the composition of the present invention is selectively irradiated with radiation such as light, electron beam, X-ray, or ion beam, the acid generator in the irradiated portion generates an acid, and the acid generates poly (siloxane) in the irradiated portion. ) And acts on the p-allyloxyphenyl group to cause crosslinking at this portion. Therefore, the radiation-exposed portion of this composition becomes insoluble in the developer. The manner in which the above-mentioned crosslinking occurs in the radiation-irradiated portion of this composition is shown in the following formula (2).

【0019】[0019]

【化2】 [Chemical 2]

【0020】一方、この組成物の放射線非照射部分で
は、当該組成物に適度な熱(下記のクライゼン転位を起
こし得る程度の温度でかつ熱酸発生剤が熱分解すること
がない程度の温度。100〜180℃程度が好まし
い。)を加えると、p−アリルオキシフェニル基がクラ
イゼン転位によってp−ヒドロキシ−m−アリルフェニ
ル基に変化する。p−ヒドロキシ−m−アリルフェニル
基はアルカリ溶液に可溶であるので、この組成物の放射
線非照射部分をアルカリ現像液により選択的に除去でき
る。この組成物の放射線非照射部分でのクライゼン転位
の様子を、下記(3)式に示した。
On the other hand, in the non-irradiated portion of this composition, an appropriate amount of heat is applied to the composition (a temperature at which the Claisen rearrangement described below can occur and at which the thermal acid generator is not thermally decomposed). (About 100 to 180 ° C. is preferable.), The p-allyloxyphenyl group is changed to a p-hydroxy-m-allylphenyl group by Claisen rearrangement. Since the p-hydroxy-m-allylphenyl group is soluble in an alkaline solution, the non-irradiated portion of this composition can be selectively removed by an alkaline developer. The state of Claisen rearrangement in the non-irradiated portion of this composition is shown in the following formula (3).

【0021】[0021]

【化3】 [Chemical 3]

【0022】したがって、この発明によれば、アルカリ
現像液によりネガ型のレジストパターンの形成が可能な
放射線感応性樹脂組成物が実現される。
Therefore, according to the present invention, a radiation-sensitive resin composition capable of forming a negative resist pattern with an alkaline developer is realized.

【0023】なお、この第1成分であるポリ(シロキサ
ン)の好適な分子量範囲は、当該放射線感応性樹脂組成
物の基板への塗布性などに応じ任意に選べる。当該放射
線感応性樹脂組成物を例えばレジストとして使用する場
合であれば、固体フィルムの形成が可能なこと、レジス
ト塗布溶液調製のために溶剤に可溶であること、フィル
ターによる濾過が容易であること、所望の解像度が得ら
れることなどが必要であるため、その分子量は500〜
100000好ましくは1000〜10000の範囲と
するのがよい。
The suitable molecular weight range of the first component, poly (siloxane), can be arbitrarily selected according to the coating property of the radiation-sensitive resin composition on a substrate. If the radiation-sensitive resin composition is used as a resist, for example, it is possible to form a solid film, be soluble in a solvent for preparing a resist coating solution, and be easy to filter with a filter. , It is necessary to obtain the desired resolution, so its molecular weight is 500-
100,000 It is good to set it as the range of 1000-10000 preferably.

【0024】また、第1成分としてのポリ(シロキサ
ン)の放射線照射部分での架橋は第2成分としての酸発
生剤からの僅かな酸が作用することで生じるから、当該
放射線感応性樹脂組成物を露光する際の露光量は酸発生
剤から所望(触媒量)の酸を発生させ得る露光量で良い
ことになるので、当該組成物は高感度なものとなる。
Further, the cross-linking of the poly (siloxane) as the first component at the irradiated portion is caused by the action of a small amount of acid from the acid generator as the second component, and therefore the radiation-sensitive resin composition. Since the exposure amount at the time of exposing the composition will be an exposure amount capable of generating a desired (catalytic amount) acid from the acid generator, the composition becomes highly sensitive.

【0025】また、第1成分としてのポリ(シロキサ
ン)はケイ素−酸素結合を主鎖に持っているため酸素プ
ラズマによる処理の過程で効率的に二酸化ケイ素に変換
されるからドライエッチング耐性も確保される。
Further, since poly (siloxane) as the first component has a silicon-oxygen bond in the main chain, it can be efficiently converted into silicon dioxide during the process of treatment with oxygen plasma, so that dry etching resistance is also secured. It

【0026】また、この発明の放射線感応性樹脂組成物
の第2の成分である酸発生剤は、従来から知られている
種々のものを使用できる。しかし、ハロゲン化水素酸は
その触媒作用が弱いのであまり適さない。例えば、下記
の式(I)および式(II)で示されるような各種のス
ルホニウム塩、下記の式(III)および式(IV)で
示されるような各種のヨードニウム塩、下記の式(V)
および式(VI)で示されるような、トリクロロメチル
基を少なくとも1個有する各種の芳香族化合物、下記の
式(VII)で示されるような各種のp−トルエンスル
ホナートなどは、ハロゲン化水素酸より強い酸を発生す
るので好適である。
As the acid generator which is the second component of the radiation-sensitive resin composition of the present invention, various conventionally known ones can be used. However, hydrohalic acid is not very suitable because it has a weak catalytic action. For example, various sulfonium salts represented by the following formula (I) and formula (II), various iodonium salts represented by the following formula (III) and formula (IV), and the following formula (V)
And various aromatic compounds having at least one trichloromethyl group as represented by the formula (VI), various p-toluenesulfonates represented by the following formula (VII), and the like. It is preferable because it generates a stronger acid.

【0027】[0027]

【化4】 [Chemical 4]

【0028】[0028]

【化5】 [Chemical 5]

【0029】ただし、式(I)〜式(IV)中のX
- は、例えばBF4 - 、AsF6 - 、SbF6 - 、Cl
4 - 、またはCF3 SO3 - を表わし、式(V)中の
1 は、例えばCCl3 、または上記の式(A)、
(B)、(C)、(D)または(E)で示される基を表
わし、式(VI)中のR2 は、例えばClまたはHであ
り、かつR3 は、例えばClまたはCCl3 であり、ま
た、式(VII)中のR4 は、例えば上記の式(F)ま
たは式(G)で示される基を表わす。
However, X in the formulas (I) to (IV)
- is, for example, BF 4 -, AsF 6 -, SbF 6 -, Cl
Represents O 4 or CF 3 SO 3 −, and R 1 in the formula (V) is, for example, CCl 3 or the above formula (A),
Represents a group represented by (B), (C), (D) or (E), R 2 in formula (VI) is, for example, Cl or H, and R 3 is, for example, Cl or CCl 3 . And R 4 in formula (VII) represents, for example, a group represented by formula (F) or formula (G) above.

【0030】上述の酸発生剤は、市販されているか、ま
たは、例えばジェイ・ブイ・クリベロ(J.V.Cri
velo)等による方法[ジャーナル・オブ・ポリマー
・サイエンス、ポリマー・ケミストリー・エディション
(J.Polymer Sci.,Polymer C
hem.Ed.,18,2677(1980)]や[同
22,69(1984)]により合成することができ
る。
The above-mentioned acid generators are commercially available or, for example, JV Crivero (JV Cri).
Velo) [Journal of Polymer Science, Polymer Chemistry Edition (J. Polymer Sci., Polymer C
hem. Ed. , 18, 2677 (1980)] and [22, 69 (1984)].

【0031】これらの酸発生剤は、用いるポリ(シロキ
サン)の重量に対し、0.01〜50重量%の範囲、好
ましくは0.05〜30重量%の範囲の量で添加するの
がよい。この範囲を外れると、当該放射線感応性樹脂組
成物の感度が低かったり、その塗布膜が脆弱になったり
するからである。
These acid generators are preferably added in an amount of 0.01 to 50% by weight, preferably 0.05 to 30% by weight, based on the weight of the poly (siloxane) used. If it is out of this range, the sensitivity of the radiation-sensitive resin composition will be low, or the coating film will be fragile.

【0032】また、この放射線感応性樹脂組成物の使用
にあたってスピンコート法により当該組成物を基板上に
塗布しこの皮膜を基板上に形成する場合、そのための塗
布溶液調製用溶剤が必要になる。この溶剤として、例え
ば、2−メトキシ酢酸エチル、メチルイソブチルケトン
(MIBK)、セロソルブアセテート、メチルセロソル
ブアセテート、ジオキサン等を挙げることができる。
When the radiation-sensitive resin composition is used, when the composition is applied onto a substrate by spin coating to form this film on the substrate, a solvent for preparing a coating solution for that purpose is required. Examples of this solvent include 2-methoxyethyl acetate, methyl isobutyl ketone (MIBK), cellosolve acetate, methyl cellosolve acetate, dioxane and the like.

【0033】また、この放射線感応性樹脂組成物の使用
にあたっては、当該組成物の皮膜に放射線を照射後、該
試料を加熱処理することにより、放射線照射部分におけ
る酸発生剤の作用の増強を促すことができる。
In using the radiation-sensitive resin composition, the film of the composition is irradiated with radiation and then the sample is heat-treated to promote enhancement of the action of the acid generator in the radiation-irradiated portion. be able to.

【0034】[0034]

【実施例】以下、この発明の放射線感応性樹脂組成物の
実施例について説明する。しかしながら、以下の説明中
で挙げる使用材料及びその量、処理時間、処理温度、膜
厚などの数値的条件は、この発明の範囲内の好適例にす
ぎない。従って、この発明は、これら条件にのみ限定さ
れるものでない。
EXAMPLES Examples of the radiation-sensitive resin composition of the present invention will be described below. However, the materials used and the numerical conditions such as the amount thereof, the processing time, the processing temperature, and the film thickness mentioned in the following description are only suitable examples within the scope of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to these conditions.

【0035】1.(1)式で示されるポリ(シロキサ
ン)の合成 1−1.p−ヒドロキシ−m−アリルフェニルトリメト
キシシランの合成先ず、(1)式で示されるポリ(シロ
キサン)を得るためのシランモノマーとしてのp−ヒド
ロキシ−m−アリルフェニルトリメトキシシランを、以
下のように合成する。
1. Synthesis of poly (siloxane) represented by formula (1) 1-1. Synthesis of p-hydroxy-m-allylphenyltrimethoxysilane First, p-hydroxy-m-allylphenyltrimethoxysilane as a silane monomer for obtaining the poly (siloxane) represented by the formula (1) was prepared as follows. To synthesize.

【0036】p−ヒドロキシベンズアルデヒド122g
を1l(リットル)のTHF(テトラヒドロフラン)に
溶解し、その後、この溶液に臭化アリル248gを滴下
により加える。この溶液を室温で1夜攪拌した後これか
ら臭化カリウムを濾過で取り除く。この濾液からTHF
を留去し、残分を減圧蒸留して、105gのp−アリル
オキシベンズアルデヒドを得る。
122 g of p-hydroxybenzaldehyde
Is dissolved in 1 liter of THF (tetrahydrofuran), and then 248 g of allyl bromide is added dropwise to this solution. The solution is stirred overnight at room temperature, after which potassium bromide is filtered off. THF from this filtrate
Is distilled off and the residue is distilled under reduced pressure to obtain 105 g of p-allyloxybenzaldehyde.

【0037】次に、臭化メチルトリフェニルホスホニウ
ム25.5g、カリウムt−ブトキシド7.8g及び1
8−クラウン−6−エーテル0.5gを、150mlの
乾燥THFに溶解し、この溶液を水冷する。この溶液
に、上述のp−アリルオキシベンズアルデヒド10.5
gを100mlのTHFに溶解したものを、10分間で
滴下する。この溶液を室温に戻した後1夜反応させる。
反応物を酢酸エチル/水により抽出した後その有機層か
ら溶媒を留去する。残分をシリカゲルクロマトグラフィ
で精製して6.5gのp−アリルオキシスチレンを得
る。
Next, 25.5 g of methyltriphenylphosphonium bromide, 7.8 g of potassium t-butoxide and 1
0.5 g of 8-crown-6-ether is dissolved in 150 ml of dry THF and this solution is cooled with water. 10.5 of the above-mentioned p-allyloxybenzaldehyde was added to this solution.
What melt | dissolved g in 100 ml THF is dripped in 10 minutes. The solution is returned to room temperature and then reacted overnight.
After extracting the reaction product with ethyl acetate / water, the solvent is distilled off from the organic layer. The residue is purified by silica gel chromatography to give 6.5 g of p-allyloxystyrene.

【0038】次に、トリメトキシシラン5.0gを窒素
置換した反応器の中へ入れ、さらにこの中に1mol/
l(リットル)濃度の塩化白金酸のIPA(イソプロピ
ルアルコール)溶液を数滴加える。15分後この反応器
中に、上述のp−アリルオキシスチレン6.5gを10
mlのトルエンに溶解させたものを、加える。反応器中
のものを60℃の温度で16時間反応させた後、冷却
し、シクロヘキサンで希釈し、その後セライトを通して
濾過する。この濾液を減圧留去することによりp−ヒド
ロキシ−m−アリルフェネチルトリメトキシシラン10
gが得られる。
Next, 5.0 g of trimethoxysilane was put into a reactor purged with nitrogen, and 1 mol / mol thereof was further added.
Add a few drops of an IPA (isopropyl alcohol) solution of chloroplatinic acid at a concentration of 1 (liter). After 15 minutes, 10 g of the above-mentioned p-allyloxystyrene 6.5 g was placed in this reactor.
What was dissolved in ml of toluene is added. After reacting the one in the reactor for 16 hours at a temperature of 60 ° C., it is cooled, diluted with cyclohexane and then filtered through Celite. The filtrate was evaporated under reduced pressure to give p-hydroxy-m-allylphenethyltrimethoxysilane 10
g is obtained.

【0039】1−2.シランモノマーのポリマー化 上述のように合成したp−ヒドロキシ−m−アリルフェ
ネチルトリメトキシシラン10gを240mlのメチル
イソブチルケトン(MIBK)に溶解し、この溶液にト
リエチルアミン1.0g、水15mlをそれぞれ加え
る。この液体を60℃に過熱し16時間反応させる。こ
れを冷却後、MIBKにより希釈しその後水で洗う。有
機層を減圧留去するとポリマー5gが得られる。
1-2. Polymerization of silane monomer 10 g of p-hydroxy-m-allylphenethyltrimethoxysilane synthesized as described above is dissolved in 240 ml of methyl isobutyl ketone (MIBK), and 1.0 g of triethylamine and 15 ml of water are added to this solution. The liquid is heated to 60 ° C. and reacted for 16 hours. After cooling, it is diluted with MIBK and then washed with water. The organic layer is distilled off under reduced pressure to obtain 5 g of polymer.

【0040】次に、このポリマーをTHF20mlに溶
解し、この溶液にトリメチルクロロシラン2ml、トリ
エチルアミン2mlをそれぞれ加え、1夜反応させる。
反応物をMIBK/水で抽出し、さらにその有機層を減
圧蒸留してポリマーを得、このポリマーをメタノールに
沈殿させることにより目的のポリ(シロキサン)4gが
得られる。
Next, this polymer is dissolved in 20 ml of THF, and 2 ml of trimethylchlorosilane and 2 ml of triethylamine are added to this solution and reacted overnight.
The reaction product is extracted with MIBK / water, the organic layer is distilled under reduced pressure to obtain a polymer, and the polymer is precipitated in methanol to obtain 4 g of the target poly (siloxane).

【0041】このポリマーの分子量をGPC(ゲル透過
クロマトグラフィ)により測定したところ、Mw =35
00、Mw /Mn =1.2であることが分かった。
The molecular weight of this polymer was measured by GPC (gel permeation chromatography) to find that Mw = 35.
00, Mw / Mn = 1.2.

【0042】2.組成物(レジスト溶液)の調製 上述のように合成したポリ(シロキサン)(Mw =35
00,Mw /Mn =1.2)0.5gと、酸発生剤とし
てのトリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスル
ホナート(式(I)中、X- がCF3 SO3 - であるも
の。)50mgと、2−メトキシ酢酸エチル4mlとを
混合する。これを直径0.2μmの孔を有するメンブレ
ンフィルタで濾過して実施例の組成物(レジスト溶液)
を調製する。
2. Preparation of composition (resist solution) Poly (siloxane) synthesized as described above (Mw = 35
00, Mw / Mn = 1.2) 0.5 g, and 50 mg of triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate as an acid generator (in formula (I), X is CF 3 SO 3 ). Mix with 4 ml of ethyl 2-methoxyacetate. The composition of Example (resist solution) was obtained by filtering this with a membrane filter having pores with a diameter of 0.2 μm.
To prepare.

【0043】3.パターニング実験 上述のように調製した実施例のレジスト溶液をシリコン
ウエハ上にスピンコート法により塗布する。このシリコ
ウエハをホットプレートを用い80℃の温度で1分間プ
リベークして、シリコンウエハ上に実施例の組成物の厚
さが0.25μmの皮膜を形成する。次に、この試料
に、電子線描画装置(エリオニクス社製ELS3300 )を用
い加速電圧20KVの条件で評価用図形を露光量を変え
て相当数描画する。露光済みの試料をホットプレートを
用い160℃の温度で2分間露光後ベークをする。次
に、この試料を2.38%(2.38g/100ml)
の水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液で30秒間現
像し、さらに純水で30秒間リンスする。これにより、
皮膜の電子線非照射部分が現像液に溶解されたレジスト
パターンが得られた。
3. Patterning Experiment The resist solution of the example prepared as described above is applied on a silicon wafer by spin coating. This silicon wafer is prebaked for 1 minute at a temperature of 80 ° C. using a hot plate to form a film having a thickness of 0.25 μm on the silicon wafer. Then, an electron beam drawing device (ELS3300 manufactured by Elionix Co., Ltd.) is used to draw a number of evaluation figures on the sample under a condition of an accelerating voltage of 20 KV while changing the exposure amount. The exposed sample is baked after exposure for 2 minutes at a temperature of 160 ° C. using a hot plate. Then, this sample was 2.38% (2.38 g / 100 ml)
Is developed for 30 seconds with an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution, and rinsed with pure water for 30 seconds. This allows
A resist pattern was obtained in which the electron beam non-irradiated portion of the film was dissolved in the developing solution.

【0044】次に、現像後の残存膜厚をタリステップ
(ランクテーラーホブソン社製膜厚計)により測定す
る。それを初期膜厚で規格化した値を、露光量の対数に
対してプロットした曲線いわゆる特性曲線を作成する。
それにより、感度とコントラストを求めたところ、それ
ぞれ、15μC/cm2 であり、3.0であった。ま
た、走査型電子顕微鏡(SEM)でこのレジストパター
ンを観察したところ、0.5μmのライン・アンド・ス
ペースを解像していることが分かった。なお、このパタ
ーンを得るために要した露光量は20μC/cm2 であ
った。
Next, the remaining film thickness after development is measured by a Taly step (a film thickness meter manufactured by Rank Taylor Hobson Co.). A curve, which is a value obtained by normalizing the value with the initial film thickness, is plotted against the logarithm of the exposure amount, that is, a characteristic curve is created.
As a result, the sensitivity and contrast were determined to be 15 μC / cm 2 and 3.0, respectively. Further, when the resist pattern was observed with a scanning electron microscope (SEM), it was found that a line and space of 0.5 μm was resolved. The exposure dose required to obtain this pattern was 20 μC / cm 2 .

【0045】4.O2 −RIE耐性について 下層として厚さが2μmの熱硬化させたレジスト層をシ
リコンウエハ上に形成する。次に、この下層上に実施例
のレジスト溶液をスピンコート法により塗布する。次
に、このシリコンウエハをホットプレートを用い80℃
の温度で1分間プリベークして、実施例の組成物から成
る上層としての厚さが0.25μmの皮膜を形成する。
その後、上述のパターニング実験の項の手順に従いこの
皮膜を電子線により露光し、露光後ベークをし、現像及
びリンスする。
4. O 2 -RIE Resistance A thermosetting resist layer having a thickness of 2 μm is formed as a lower layer on a silicon wafer. Next, the resist solution of the example is applied onto this lower layer by spin coating. Next, this silicon wafer is heated to 80 ° C. using a hot plate.
Pre-baking is performed at a temperature of 1 minute for 1 minute to form a film having a thickness of 0.25 μm as an upper layer made of the composition of the example.
Then, this film is exposed to an electron beam according to the procedure of the above-mentioned patterning experiment, baked after exposure, developed and rinsed.

【0046】得られた試料を日電アネルバ製DEM45
1と称するドライエッチャーを用い酸素ガス流量50s
ccm、RFパワー密度0.12W/cm2 、ガス圧力
1.3Paの条件で40分間酸素プラズマエッチングす
る。
The obtained sample was used as DEM45 manufactured by Nichiden Anelva.
Oxygen gas flow rate 50s using dry etcher called 1
Oxygen plasma etching is performed for 40 minutes under the conditions of ccm, RF power density of 0.12 W / cm 2 and gas pressure of 1.3 Pa.

【0047】このプラズマエッチング済み試料をSEM
により観察したところ、厚みが約2μmの0.5μmの
ライン・アンド・スペースパターンがほぼ垂直な形状で
形成されていることが分かった。なお、このようなパタ
ーンを得るための露光量は20μC/cm2 であった。
This plasma-etched sample is SEM
As a result of the observation, it was found that a 0.5 μm line-and-space pattern having a thickness of about 2 μm was formed in a substantially vertical shape. The exposure dose for obtaining such a pattern was 20 μC / cm 2 .

【0048】上述においてはこの発明の放射線感応性樹
脂組成物の実施例について説明したがこの発明はこれら
の実施例に限られない。
Although the examples of the radiation-sensitive resin composition of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these examples.

【0049】例えば、酸発生剤を実施例で用いた以外の
好適なもの例えば上記の式(I)〜(VII)で示され
るものなどの他の好適なものとした場合も、上述の実施
例と同様な効果を得ることができる。
For example, even when the acid generator is a suitable one other than those used in the examples, such as those represented by the above formulas (I) to (VII), the above-mentioned examples are also applicable. The same effect as can be obtained.

【0050】また、上述の実施例では、放射線として電
子線を用いて当該放射線感応性樹脂組成物に対し露光を
行なったが、この露光に用いる放射線は、電子線に限ら
ず、光、X線またはイオンビームなどの他の放射線でも
実施例と同様な効果が得られる。
Further, in the above-mentioned examples, the radiation-sensitive resin composition was exposed using an electron beam as the radiation. However, the radiation used for this exposure is not limited to the electron beam, but may be light or X-ray. Alternatively, the same effect as in the embodiment can be obtained by using other radiation such as an ion beam.

【0051】[0051]

【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の発明の放射線感応性樹脂組成物によれば、これに放射
線を選択的に照射すると放射線照射部分ではカチオン重
合による架橋が生じ、また放射線非照射部ではこの組成
物に適度な熱を与えることによりクライゼン転位が生じ
るのでアルカリ水溶液可溶なフェノールが生じる。この
ため、アルカリ水溶液によりネガ型のパターン形成が行
なえる。
As is apparent from the above description, according to the radiation-sensitive resin composition of the present invention, when the radiation-sensitive resin composition is selectively irradiated with the radiation, the radiation-irradiated portion is crosslinked by cationic polymerization, and the radiation-sensitive resin composition is also exposed. In the non-irradiated part, Claisen rearrangement occurs by applying an appropriate amount of heat to the composition, so that phenol soluble in an aqueous alkali solution is produced. Therefore, a negative type pattern can be formed with the alkaline aqueous solution.

【0052】さらに、第1成分としてのポリ(シロキサ
ン)の放射線照射部分での架橋は第2成分としての酸発
生剤からの僅かな酸が作用することで生じるから、当該
放射線感応性樹脂組成物を露光する際の露光量は酸発生
剤から所望(触媒量)の酸を発生させ得る露光量で良い
ことになるので、当該組成物は高感度なものとなる。
Further, since the crosslinking of the poly (siloxane) as the first component at the irradiated portion is caused by the action of a small amount of acid from the acid generator as the second component, the radiation-sensitive resin composition concerned. Since the exposure amount at the time of exposing the composition will be an exposure amount capable of generating a desired (catalytic amount) acid from the acid generator, the composition becomes highly sensitive.

【0053】さらに、第1成分としてのポリ(シロキサ
ン)はケイ素−酸素結合を主鎖に持っているため酸素プ
ラズマによる処理の過程で効率的に二酸化ケイ素に変換
されるからドライエッチング耐性も確保される。
Further, since poly (siloxane) as the first component has a silicon-oxygen bond in the main chain, it is efficiently converted into silicon dioxide during the process of treatment with oxygen plasma, so that dry etching resistance is also secured. It

【0054】このため、放射線に対し高感度でかつO2
−RIE耐性に優れる放射線感応性樹脂組成物を提供で
きるので、例えば半導体装置製造での露光時間の短縮、
高精度のエッチング加工が可能になる。
Therefore, it is highly sensitive to radiation and O 2
-Because it is possible to provide a radiation-sensitive resin composition having excellent RIE resistance, for example, shortening of exposure time in the manufacture of semiconductor devices,
High-precision etching processing becomes possible.

【0055】また、この組成物を2層レジスト法での上
層レジストとして用いた場合、この組成物がアルカリ水
溶液により現像が可能であるため、現像液として有機溶
剤を用いる場合に比べ、下層に対する悪影響が少ない。
また、有機溶剤を用いないで済む分、人体、環境への悪
影響の低減、省資源化という効果も得られる。
Further, when this composition is used as the upper layer resist in the two-layer resist method, the composition can be developed by an alkaline aqueous solution, so that the lower layer is adversely affected as compared with the case where an organic solvent is used as the developing solution. Less is.
Further, since it is not necessary to use an organic solvent, it is possible to obtain the effects of reducing adverse effects on the human body and environment and saving resources.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G03F 7/029 7/038 505 7/26 511 7124−2H H01L 21/027 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification number Office reference number FI technical display location G03F 7/029 7/038 505 7/26 511 7124-2H H01L 21/027

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 次の式(1)で示されるポリ(シロキサ
ン)と、照射される放射線の作用により分解して酸を発
生する酸発生剤とを含むことを特徴とする放射線感応性
樹脂組成物(ただし、nは重合度である。)。 【化1】
1. A radiation-sensitive resin composition comprising a poly (siloxane) represented by the following formula (1) and an acid generator that decomposes to generate an acid by the action of irradiation radiation. (However, n is the degree of polymerization.). [Chemical 1]
【請求項2】 酸発生剤をスルホニウム塩とし、その添
加量を、用いるポリ(シロキサン)の重量に対し0.0
1〜50%としたことを特徴とする請求項1記載の放射
線感応性樹脂組成物。
2. The sulfonium salt is used as the acid generator, and its addition amount is 0.0 based on the weight of the poly (siloxane) used.
The radiation-sensitive resin composition according to claim 1, which is 1 to 50%.
【請求項3】 酸発生剤をヨードニウム塩とし、その添
加量を、用いるポリ(シロキサン)の重量に対し0.0
1〜50%としたことを特徴とする請求項1記載の放射
線感応性樹脂組成物。
3. The iodonium salt is used as the acid generator, and the addition amount thereof is 0.0 based on the weight of the poly (siloxane) used.
The radiation-sensitive resin composition according to claim 1, which is 1 to 50%.
【請求項4】 酸発生剤をトリクロロメチル基を少なく
とも1個有する芳香族化合物とし、その添加量を、用い
るポリ(シロキサン)の重量に対し0.01〜50%と
したことを特徴とする請求項1記載の放射線感応性樹脂
組成物。
4. The acid generator is an aromatic compound having at least one trichloromethyl group, and the addition amount thereof is 0.01 to 50% with respect to the weight of poly (siloxane) used. Item 2. The radiation-sensitive resin composition according to item 1.
【請求項5】 酸発生剤をp−トルエンスルホナートと
し、その添加量を、用いるポリ(シロキサン)の重量に
対し0.01〜50%としたことを特徴とする請求項1
記載の放射線感応性樹脂組成物。
5. The p-toluenesulfonate as the acid generator, and the addition amount thereof is 0.01 to 50% with respect to the weight of the poly (siloxane) used.
The radiation-sensitive resin composition described.
JP13287492A 1992-05-25 1992-05-25 Radiation sensitive resin composition Withdrawn JPH05323613A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13287492A JPH05323613A (en) 1992-05-25 1992-05-25 Radiation sensitive resin composition

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13287492A JPH05323613A (en) 1992-05-25 1992-05-25 Radiation sensitive resin composition

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05323613A true JPH05323613A (en) 1993-12-07

Family

ID=15091577

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP13287492A Withdrawn JPH05323613A (en) 1992-05-25 1992-05-25 Radiation sensitive resin composition

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH05323613A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009033186A (en) * 2008-09-08 2009-02-12 Mitsubishi Electric Corp Resist material, and manufacturing method of semiconductor device using this

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009033186A (en) * 2008-09-08 2009-02-12 Mitsubishi Electric Corp Resist material, and manufacturing method of semiconductor device using this
JP4656217B2 (en) * 2008-09-08 2011-03-23 三菱電機株式会社 Resist material and method of manufacturing semiconductor device using the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3247798B2 (en) Surface imaging technology for device manufacturing lithography.
JP2964733B2 (en) Pattern forming material
EP0756203B1 (en) Radiation-sensitive composition
EP4066059B1 (en) Chemically amplified photoresist
JPH05323611A (en) Radiation sensitive resin composition
JPH0588367A (en) Resist composition and formation of resist pattern
JPS6180246A (en) Positive resist material
JP2981094B2 (en) Radiation-sensitive resin composition
EP0236914B1 (en) Fabrication of electronic devices utilizing lithographic techniques
JPH10120968A (en) Resin composition for resist protection film, resist protection film and pattern producing method using the film
JP3376222B2 (en) Radiation-sensitive composition
JP2901044B2 (en) Pattern formation method by three-layer resist method
JP2726348B2 (en) Radiation-sensitive resin composition
JP3198848B2 (en) Positive resist material
EP0285025A2 (en) Silylated poly(vinyl)phenol resists
JPH05249681A (en) Acid decomposable compound and positive radiation sensitive resist composition containing the same
US6586156B2 (en) Etch improved resist systems containing acrylate (or methacrylate) silane monomers
JPH08193167A (en) Photosensitive resin composition
JPH05323613A (en) Radiation sensitive resin composition
JP2667742B2 (en) Photosensitive resin composition
JPH05323612A (en) Radiation sensitive resin composition
JPH08160620A (en) Positivee type resist material
JP2943138B2 (en) Pattern formation method
JPH0684432B2 (en) Polysilane and photosensitive composition using the same
JP3695486B2 (en) Chemically amplified positive resist material and method for producing the same

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19990803