JP2566172B2 - Positive resist composition - Google Patents

Positive resist composition

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JP2566172B2
JP2566172B2 JP1342196A JP34219689A JP2566172B2 JP 2566172 B2 JP2566172 B2 JP 2566172B2 JP 1342196 A JP1342196 A JP 1342196A JP 34219689 A JP34219689 A JP 34219689A JP 2566172 B2 JP2566172 B2 JP 2566172B2
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正行 尾家
正司 河田
隆正 山田
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【発明の詳細な説明】 (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。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a positive resist composition, and more specifically, a positive resist for microfabrication required for manufacturing semiconductor devices, magnetic bubble memory devices, integrated circuits, and the like. The present invention relates to a resist composition.

(従来の技術) 半導体を製造する場合、シリコンウエハ表面にレジス
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、半導体素子の形成が
行われている。
(Prior Art) When manufacturing a semiconductor, a resist is applied to the surface of a silicon wafer to form a photosensitive film, which is irradiated with light to form a latent image, which is then developed to form a negative or positive image. A semiconductor element is formed by a lithographic technique.

従来、半導体素子を形成するためのレジスト組成物と
しては、環化ポリイソプレンとビスアジド化合物からな
るネガ型レジストが知られている。しかしながら、この
ネガ型レジストは有機溶剤で現像するので、膨潤が大き
く解像性に限界があるため、高集積度の半導体の製造に
対応できない欠点を有する。一方、このネガ型レジスト
組成物に対して、ポジ型レジスト組成物は、解像性に優
れているために半導体の高集積化に十分対応できると考
えられている。
Conventionally, as a resist composition for forming a semiconductor element, a negative resist composed of cyclized polyisoprene and a bisazide compound has been known. However, since this negative resist is developed with an organic solvent, it has a large swelling and a limited resolution, so that it has a drawback that it cannot be applied to the production of highly integrated semiconductors. On the other hand, in contrast to this negative resist composition, the positive resist composition is considered to be sufficiently compatible with high integration of semiconductors because of its excellent resolution.

現在、この分野で一般的に用いられているポジ型レジ
スト組成物は、ノボラック樹脂とキノンジアジド化合物
からなるものである。
At present, the positive resist composition generally used in this field comprises a novolac resin and a quinonediazide compound.

しかしながら、従来のポジ型レジスト組成物は、感
度,解像度,残膜率,耐熱性,保存安定性などの諸特性
は必ずしも満足な結果は得られておらず、性能の向上が
強く望まれている。特に、感度は半導体の生産性を向上
させるために重要であり、ポジ型レジスト組成物の高感
度化が強く望まれている。この目的のために、ポジ型レ
ジスト組成物の基材成分であるノボラック樹脂とキノン
ジアジド化合物に加えて、種々の化合物が添加されてい
る。このように高感度化のために添加される化合物すな
わち増感剤の例としては、ハロゲン化ベンゾトリアゾー
ル誘導体のような窒素複素環式化合物(特開昭58−3764
1)や環状酸無水物(特公昭56−30850)が挙げられてい
る。
However, the conventional positive resist compositions have not always obtained satisfactory results in various characteristics such as sensitivity, resolution, residual film rate, heat resistance, and storage stability, and improvement in performance is strongly desired. . In particular, sensitivity is important for improving the productivity of semiconductors, and there is a strong demand for higher sensitivity of positive resist compositions. For this purpose, various compounds are added in addition to the novolak resin and the quinonediazide compound, which are base components of the positive resist composition. Examples of compounds added for the purpose of increasing the sensitivity, that is, sensitizers, include nitrogen heterocyclic compounds such as halogenated benzotriazole derivatives (JP-A-58-3764).
1) and cyclic acid anhydrides (Japanese Patent Publication No. 56-30850).

しかしながら、これらの増感剤の添加では露光部と未
露光部の溶解性の差がなくなり、この結果として残膜率
が低下し解像度が劣化したり、増感剤によるノボラック
樹脂の可塑化効果のために耐熱性が低下するなどの問題
が生じる。
However, the addition of these sensitizers eliminates the difference in solubility between the exposed and unexposed areas, and as a result, the residual film rate decreases and the resolution deteriorates, and the plasticizing effect of the novolak resin by the sensitizer is reduced. Therefore, there arises a problem that the heat resistance is lowered.

(発明が解決しようとする目的) 本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解決し、感
度,解像度,残膜率,耐熱性,保存安定性などの諸特性
に優れた、特に1μm以下の微細加工に適した高感度ポ
ジ型レジスト組成物を提供することにある。
(Objects to be Solved by the Invention) The object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art and to have various characteristics such as sensitivity, resolution, residual film rate, heat resistance, and storage stability. A high-sensitivity positive resist composition suitable for fine processing is provided.

(課題を解決するための手段) 本発明のこの目的は、アルカリ可溶性フェノール樹
脂,キノンジアジドスルホン酸エステル系感光剤、およ
び一般式(I)及び/又は一般式(II)で示される化合
物を含有することを特徴とするポジ型レジスト組成物に
よって達成される。
(Means for Solving the Problems) This object of the present invention comprises an alkali-soluble phenol resin, a quinonediazide sulfonic acid ester-based photosensitizer, and a compound represented by the general formula (I) and / or the general formula (II). It is achieved by a positive resist composition characterized by the following.

R1〜R5;水素、ハロゲン、C1〜C4のアルキル基、アルケ
ニル基、アルコキシ基又は水酸基、ただし少なくともひ
とつは A;−S−、−O−、 R6;水素、ハロゲン、アルキル基又はアルケニル基 R7,R8;水素、アルキル基、アルケニル基又はフェニル基 n=0,1又は2 R1〜R5;水素、ハロゲン、C1〜C4のアルキル基、アルケ
ニル基、アルコキシ基又は水酸基、ただし少なくともひ
とつは R6,R7;水素、ハロゲン、アルキル基又はアルケニル基 n=0,1又は2 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。
R 1 to R 5 ; hydrogen, halogen, C 1 to C 4 alkyl group, alkenyl group, alkoxy group or hydroxyl group, provided that at least one is A; -S-, -O-, R 6 ; hydrogen, halogen, alkyl group or alkenyl group R 7 , R 8 ; hydrogen, alkyl group, alkenyl group or phenyl group n = 0, 1 or 2 R 1 to R 5 ; hydrogen, halogen, C 1 to C 4 alkyl group, alkenyl group, alkoxy group or hydroxyl group, provided that at least one is R 6 , R 7 ; hydrogen, halogen, alkyl group or alkenyl group n = 0, 1 or 2 Examples of the alkali-soluble phenol resin used in the present invention include condensation reaction products of phenols and aldehydes, phenols And a ketone reaction product, a vinylphenol-based polymer, an isopropenylphenol-based polymer, a hydrogenation reaction product of these phenol resins, and the like.

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。
Specific examples of the phenols used here include monohydric phenols such as phenol, cresol, xylenol, ethylphenol, propylphenol, butylphenol, and phenylphenol, and many polyresins such as resorcinol, pyrocatechol, hydroquinone, bisphenol A, and pyrogallol. Examples include valence phenols.

ここで、用い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。
Specific examples of aldehydes used here include formaldehyde, acetaldehyde, benzaldehyde, terephthalaldehyde and the like.

ここで、用い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。
Specific examples of the ketones used here include acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone, diphenyl ketone, and the like.

これらの縮合反応はバルク重合・溶液重合などの常法
に従って行うことができる。
These condensation reactions can be carried out by a conventional method such as bulk polymerization or solution polymerization.

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、アクリル酸誘導体、メタクリル酸誘導
体、スチレン誘導体、無水マレイン酸、マレイン酸イミ
ド誘導体、酢酸ビニル、アクリロニトリルなどが挙げら
れる。
The vinylphenol polymer is selected from vinylphenol homopolymers and copolymers of vinylphenol and copolymerizable components. Specific examples of the copolymerizable component include acrylic acid derivative, methacrylic acid derivative, styrene derivative, maleic anhydride, maleic imide derivative, vinyl acetate, acrylonitrile and the like.

また、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、アクリル酸誘
導体、メタクリル酸誘導体、スチレン誘導体、無水マレ
イン酸、マレイン酸イミド誘導体、酢酸ビニル、アクリ
ロニトリルなどが挙げられる。
The isopropenylphenol-based polymer is selected from isopropenylphenol homopolymers and copolymers with a component copolymerizable with isopropenylphenol. Specific examples of the copolymerizable component include acrylic acid derivative, methacrylic acid derivative, styrene derivative, maleic anhydride, maleic imide derivative, vinyl acetate, acrylonitrile and the like.

これらのフェノール樹脂の水素添加反応は任意の公知
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
できる。
The hydrogenation reaction of these phenol resins can be carried out by any known method, and the phenol resin is dissolved in an organic solvent and hydrogen is introduced in the presence of a homogeneous or heterogeneous hydrogenation catalyst. Can be achieved by doing.

これらのアルカリ可溶性フェノール樹脂は、再分別な
どにより分子量分布をコントロールしたものを用いるこ
とも可能である。また、これらのフェノール樹脂は単独
でも用いられるが、2種類以上を混合して用いても良
い。
It is also possible to use those alkali-soluble phenol resins whose molecular weight distribution is controlled by re-fractionation or the like. Further, although these phenol resins may be used alone, two or more kinds may be mixed and used.

本発明のポジ型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。添加量は、上記アルカリ可溶性フェノール樹脂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。
The positive resist composition of the present invention, if necessary, in order to improve developability, storage stability, heat resistance, etc., for example, a copolymer of styrene and acrylic acid, methacrylic acid or maleic anhydride, A copolymer of an alkene and maleic anhydride, a vinyl alcohol polymer, a vinyl pyrrolidone polymer, rosin, shellac and the like can be added. The amount of addition is 100 above alkali-soluble phenol resin
The amount is 0 to 50 parts by weight, preferably 5 to 20 parts by weight.

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、特に限定されるものでは
ない。その具体例としては、エステル部分が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
フトキシジアジド−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など
が挙げられる。
The photosensitizer used in the present invention is not particularly limited as long as it is a quinonediazide sulfonic acid ester. Specific examples thereof include an ester moiety of 1,2-benzoquinonediazide-4-sulfonic acid ester, 1,2-naphthoxydiazide-4-sulfonic acid ester, 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester, 2,1-
Naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester, 2,1
-Naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester, sulfonic acid esters of other quinonediazide derivatives, and the like.

本発明における感光剤は、キノンジアジドスルホン酸
化合物のエステル化反応によって合成することが可能で
あって、永松元太郎、乾英夫著「感光性高分子」(198
0)講談社(東京)などに記載されている常法に従っ
て、合成することができる。
The photosensitizer in the present invention can be synthesized by an esterification reaction of a quinonediazide sulfonic acid compound, and is described in “Photosensitive Polymer” by Mototaro Nagamatsu and Hideo Inui (198
0) It can be synthesized according to a conventional method described in Kodansha (Tokyo).

本発明における感光剤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。感光剤の配合量は、上記
樹脂100重量部に対して1〜100重量部であり、好ましく
は3〜40重量部である。1重量部未満では、パターンの
形成が不可能となり、100重量部を越えると、残像残り
が発生しやすくなる。
The sensitizers in the present invention may be used alone, or two or more kinds may be mixed and used. The compounding amount of the photosensitizer is 1 to 100 parts by weight, preferably 3 to 40 parts by weight, based on 100 parts by weight of the resin. If it is less than 1 part by weight, it becomes impossible to form a pattern, and if it exceeds 100 parts by weight, residual images tend to remain.

本発明において用いられる増感剤は、一般式(I)及
び/又は一般式(II)で示される化合物であれば、特に
限定されるものではない。
The sensitizer used in the present invention is not particularly limited as long as it is a compound represented by the general formula (I) and / or the general formula (II).

一般式(I)で示される化合物の具体例としては、以
下のものが挙げられる。
Specific examples of the compound represented by formula (I) include the following.

一般式(II)で示される化合物の具体例としては、以
下のものが挙げられる。
Specific examples of the compound represented by the general formula (II) include the following.

本発明における増感剤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。増感剤の配合量は、上記
樹脂100重量部に対して100重量部以下であり、好ましく
は2〜50重量部である。添加剤量が100重量部を越える
と残膜率の低下が激しくなり、パターン形成が難しくな
る。
The sensitizer in the present invention may be used alone, or two or more kinds may be mixed and used. The compounding amount of the sensitizer is 100 parts by weight or less, preferably 2 to 50 parts by weight, based on 100 parts by weight of the resin. If the amount of the additive exceeds 100 parts by weight, the residual film rate will be drastically reduced and pattern formation will be difficult.

本発明のポジ型レジスト組成物は、溶剤に溶解して用
いるが、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、シクロヘキサノールなどの
アルコール類、エチレングリコールメチルエーテル、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、乳酸メチル、乳酸エチ
ルなどのエステル類、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テルアセテート、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。
The positive resist composition of the present invention is used by dissolving it in a solvent. As the solvent, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, n-propyl alcohol, iso-propyl alcohol, n-butyl alcohol are used. , Alcohols such as cyclohexanol, ethylene glycol methyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethers such as dioxane, ethylene glycol monomethyl ether,
Alcohol ethers such as ethylene glycol monoethyl ether, propyl formate, butyl formate, propyl acetate, butyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, methyl butyrate, ethyl butyrate, methyl lactate, esters such as ethyl lactate, cellosolve acetate, Cellosolve esters such as methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, propyl cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, propylene glycols such as propylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monobutyl ether. , Diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol Over monoethyl ether, diethylene glycol such as diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, halogenated hydrocarbons such as trichlorethylene, toluene, aromatic hydrocarbons such as xylene, dimethylacetamide,
Examples thereof include polar solvents such as dimethylformamide and N-methylacetamide. You may use these individually or in mixture of 2 or more types.

本発明のポジ型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相溶性のある添
加剤を含有させることができる。
The positive resist composition of the present invention may contain, if necessary, compatible additives such as a surfactant, a storage stabilizer, a sensitizer, a striation inhibitor, a plasticizer, and an antihalation agent. Can be.

本発明のポジ型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。
As a developer for the positive resist composition of the present invention, an aqueous alkali solution is used. Specifically, inorganic alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium silicate, and ammonia, ethylamine, propylamine, and the like are used. Primary amines, secondary amines such as diethylamine and dipropylamine, tertiary amines such as trimethylamine and triethylamine, diethylethanolamine,
Alcohol amines such as triethanolamine; quaternary ammonium salts such as tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, trimethylhydroxymethylammonium hydroxide, triethylhydroxymethylammonium hydroxide, and trimethylhydroxyethylammonium hydroxide. Can be

更に、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。
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, etc. can be added to the above alkaline aqueous solution.

(実施例) 以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明す
る。
(Example) Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples.

比較例1 m−クレゾールとp−クレゾールとをモル比で4:6の
割合で混合し、これにホルマリンを加え、シュウ酸触媒
を用いて常法により縮合してえたノボラック樹脂100重
量部、2,3,4,4′−テトラヒドロキシベンゾフェノンの7
5%が1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸のエ
ステルであるキノンジアジド化合物28重量部をエチルセ
ロソルブアセテート350重量部に溶解して0.1μmのポリ
テトラフルオロエチレン製(PTFE)フィルターで過レ
ジスト溶液を調製した。
Comparative Example 1 m-cresol and p-cresol were mixed at a molar ratio of 4: 6, formalin was added to the mixture, and 100 parts by weight of a novolak resin obtained by condensation by an ordinary method using an oxalic acid catalyst, 2 7 of 3,3,4,4'-tetrahydroxybenzophenone
Dissolve 28 parts by weight of a quinonediazide compound, 5% of which is an ester of 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid, in 350 parts by weight of ethyl cellosolve acetate, and use a 0.1 μm polytetrafluoroethylene (PTFE) filter to form an overresist solution. Was prepared.

上記レジスト溶液をシリコンウエハー上にコーターで
塗布した後、100℃で90秒間ベークし、厚さ1.17μmの
レジスト膜を形成した。このウエハーをg線ステッパー
NSR−1505G6E(ニコン社製、NA=0.54)とテスト用レチ
クルを用いて露光を行った。次に2.38%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得た。
The resist solution was applied onto a silicon wafer with a coater and baked at 100 ° C. for 90 seconds to form a resist film having a thickness of 1.17 μm. This wafer is a g-line stepper
Exposure was performed using NSR-1505G6E (manufactured by Nikon Corporation, NA = 0.54) and a test reticle. Next, it was developed by a 2.38% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution at 23 ° C. for 1 minute by the paddle method to obtain a positive pattern.

感度を評価すると120mJ/cm2であり、パターンの膜厚
を、膜厚計アルファステップ200(テンコー社製)で測
定すると1.12μmであった。
The sensitivity was evaluated to be 120 mJ / cm 2 , and the film thickness of the pattern was measured to be 1.12 μm by a film thickness meter Alphastep 200 (manufactured by Tenko Co.).

実施例1 比較例1のレジスト溶液に樹脂100重量部に対して10
重量部の比率で(4)式の増感剤を添加、溶解して0.1
μmのPTFEフィルターで過しレジスト溶液を調製し
た。
Example 1 The resist solution of Comparative Example 1 was added in an amount of 10 per 100 parts by weight of the resin.
Add the sensitizer of formula (4) at a ratio of parts by weight, dissolve and add 0.1
A resist solution was prepared by passing through a μm PTFE filter.

このレジスト溶液は比較例1と同じ方法で処理しポジ
型パターンをえた。
This resist solution was treated in the same manner as in Comparative Example 1 to obtain a positive pattern.

パターンの形成されたウエハーを取り出して感度を評
価すると80mJ/cm2であり、電子顕微鏡で観察したとこ
ろ、0.45μmのライン&スペースが解像していた。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1.13μmであった。比較例1のレジストに比べ感度が
向上していることが分かった。
When the patterned wafer was taken out and the sensitivity was evaluated, it was 80 mJ / cm 2 , and when observed by an electron microscope, 0.45 μm lines and spaces were resolved. The film thickness of the pattern was 1.13 μm when measured with a film thickness meter Alpha Step 200. It was found that the sensitivity was improved as compared with the resist of Comparative Example 1.

さらに、このパターンの形成されたウエハーをドライ
エッチング装置DEM−451T(日電アネルバ社製)を用い
てパワー300W,圧力0.03Torr,ガスCF4/H=3/1,周波数13.
56MHzでエッチングしたところ、パターンのなかったと
ころのみエッチングされていることが観察された。
Further, the wafer on which this pattern is formed is subjected to a power of 300 W, a pressure of 0.03 Torr, a gas CF 4 / H = 3/1, a frequency of 13. by using a dry etching device DEM-451T (manufactured by Nidec Anelva).
When it was etched at 56 MHz, it was observed that only the part without the pattern was etched.

実施例2 実施例1のレジスト溶液をシリコンウエハー上にコー
ターで塗布した後、90℃で90秒間ベークし、厚さ1.17μ
mのレジスト膜を形成した。このウエハーをg線ステッ
パーNSR−1505G6Eとテスト用レチクルを用いて露光を行
った。次にこのウエハーを110℃で60秒間PEB(POST EXP
OSURE BAKING)した後、2.38%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えた。
Example 2 The resist solution of Example 1 was coated on a silicon wafer with a coater and baked at 90 ° C. for 90 seconds to give a thickness of 1.17 μm.
m of the resist film was formed. This wafer was exposed using a g-line stepper NSR-1505G6E and a test reticle. Next, this wafer is PEB (POST EXP
OSURE BAKING) and then developed with a 2.38% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution at 23 ° C. for 1 minute by the paddle method to obtain a positive pattern.

パターンの形成されたウエハーを取り出して感度を評
価すると70mJ/cm2であり、電子顕微鏡で観察したとこ
ろ、0.40μmのライン&スペースが解像していた。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1.14μmであった。
When the wafer on which the pattern was formed was taken out and the sensitivity was evaluated, it was 70 mJ / cm 2 , and when observed with an electron microscope, 0.40 μm lines and spaces were resolved. The film thickness of the pattern was 1.14 μm when measured with a film thickness meter Alpha Step 200.

実施例3〜7及び比較例2 m−クレゾールとp−クレゾールと3,5−キシレノー
ルとをモル比で50:20:30の割合で混合し、これにホルマ
リンを加え、シュウ酸触媒を用いて常法により縮合して
えたノボラック樹脂100重量部、2,3,4,4′−テトラヒド
ロキシベンゾフェノンの95%が1,2−ナフトキノンジア
ジド−5−スルホン酸のエステルであるキノンジアジド
化合物28重量部,表1に示す増感剤5重量部を乳酸エチ
ル360重量部に溶解して0.1μmのPTFEフィルターで過
しレジスト溶液を調製した。
Examples 3 to 7 and Comparative Example 2 m-cresol, p-cresol and 3,5-xylenol were mixed at a molar ratio of 50:20:30, to which formalin was added and an oxalic acid catalyst was used. 100 parts by weight of a novolak resin obtained by condensation by a conventional method, 28 parts by weight of a quinonediazide compound in which 95% of 2,3,4,4'-tetrahydroxybenzophenone is an ester of 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid, A resist solution was prepared by dissolving 5 parts by weight of the sensitizer shown in Table 1 in 360 parts by weight of ethyl lactate and passing through a 0.1 μm PTFE filter.

上記レジスト溶液をシリコンウエハー上にコーターで
塗布した後、90℃で90秒間ベークし、厚さ1.17μmのレ
ジスト膜を形成した。このウエハーをg線ステッパーNS
R−1505G6Eとテスト用レチクルを用いて露光を行った。
次に、ウエハーを110℃で60秒間PEBした後、2.38%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えた。
The resist solution was coated on a silicon wafer with a coater and then baked at 90 ° C. for 90 seconds to form a resist film having a thickness of 1.17 μm. This wafer is g-line stepper NS
Exposure was performed using the R-1505G6E and a test reticle.
Next, the wafer was subjected to PEB at 110 ° C. for 60 seconds and then developed with a 2.38% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution at 23 ° C. for 1 minute by a paddle method to obtain a positive pattern.

パターンの形成されたウエハーを取り出して評価した
結果を表1に示す。
Table 1 shows the results of taking out and evaluating the patterned wafers.

実施例8 m−クレゾールとp−クレゾールとをモル比で8:2の
割合で混合し、これにホルマリンを加え、シュウ酸触媒
を用いて常法により縮合してえたノボラック樹脂100重
量部をエチルセロソルブアセテート400重量部に溶解
し、これを3000重量部のトルエン中に滴下し樹脂を析出
させた。析出させた樹脂を濾別した後、60℃で30時間真
空乾燥させた。真空乾燥した樹脂100重量部,2,3,4,4′
−テトラヒドロキシベンゾフェノールの95%が1,2−ナ
フトキノンジアジド−5−スルホン酸のエステルである
キノンジアジド化合物28重量部、(7)式に示す増感剤
10重量部を乳酸エチル380重量部に溶解して0.1μmのPT
FEフィルターで過しレジスト溶液を調製した。
Example 8 m-cresol and p-cresol were mixed at a molar ratio of 8: 2, formalin was added thereto, and 100 parts by weight of a novolak resin obtained by condensation in a conventional manner with an oxalic acid catalyst was added to ethyl. It was dissolved in 400 parts by weight of cellosolve acetate, and this was dropped into 3000 parts by weight of toluene to precipitate a resin. The precipitated resin was separated by filtration and then vacuum dried at 60 ° C. for 30 hours. 100 parts by weight of vacuum dried resin, 2,3,4,4 '
28 parts by weight of a quinonediazide compound in which 95% of tetrahydroxybenzophenol is an ester of 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid, a sensitizer represented by the formula (7)
Dissolve 10 parts by weight of ethyl lactate in 380 parts by weight to obtain 0.1 μm PT
A resist solution was prepared by passing through a FE filter.

上記レジスト溶液をシリコンウエハー上にコーターで
塗布した後、90℃で90秒間ベークし、厚さ1.17μmのレ
ジスト膜を形成した。このウエハーをg線ステッパーNS
R−1505G6Eとテスト用レチクルを用いて露光を行った。
次にこのウエハーを110℃で60秒間PEBした後、2.38%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えた。
The resist solution was coated on a silicon wafer with a coater and then baked at 90 ° C. for 90 seconds to form a resist film having a thickness of 1.17 μm. This wafer is g-line stepper NS
Exposure was performed using the R-1505G6E and a test reticle.
Then, this wafer was subjected to PEB at 110 ° C. for 60 seconds and then developed with a 2.38% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution at 23 ° C. for 1 minute by a paddle method to obtain a positive pattern.

パターンの形成されたウエハーを取り出して感度を評
価すると90mJ/cm2であり、電子顕微鏡で観察したとこ
ろ、0.45μmのライン&スペースが解像していた。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1.12μmであった。
When the wafer on which the pattern was formed was taken out and the sensitivity was evaluated, it was 90 mJ / cm 2 , and when observed with an electron microscope, 0.45 μm lines and spaces were resolved. The film thickness of the pattern was 1.12 μm when measured with a film thickness meter Alpha Step 200.

実施例9 m−クレゾールとp−クレゾールとをモル比で7:3の
割合で混合し、これにホルマリンを加え、シュウ酸触媒
を用いて常法により縮合してえたノボラック樹脂100重
量部、トリスフェノールPA(三井石油化学製)の90%が
1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸のエステ
ルであるキノンジアジド化合物35重量部、(13)式に示
す増感剤7重量部をエチルセロソルブアセート350重量
部に溶解して0.1μmのPTFEフィルターで過しレジス
ト溶液を調製した。
Example 9 m-cresol and p-cresol were mixed at a molar ratio of 7: 3, formalin was added to the mixture, and 100 parts by weight of novolac resin obtained by condensation using an oxalic acid catalyst by a conventional method, Tris 90% of Phenol PA (Mitsui Petrochemical)
35 parts by weight of a quinonediazide compound, which is an ester of 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid, and 7 parts by weight of a sensitizer represented by the formula (13) are dissolved in 350 parts by weight of ethyl cellosolve acetate to obtain a 0.1 μm PTFE filter. Then, a resist solution was prepared.

上記レジスト溶液をシリコンウエハー上にコーターで
塗布した後、100℃で90秒間ベークし、厚さ1.17μmの
レジスト膜を形成した。このウエハーをi線ステッパー
NSR−1505i6A(ニコン社製,NA=0.45)とテスト用レチ
クルを用いて露光を行った。次にこのウエハーを110℃
で60秒間FEBした後、2.38%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えた。
The resist solution was applied onto a silicon wafer with a coater and baked at 100 ° C. for 90 seconds to form a resist film having a thickness of 1.17 μm. This wafer is an i-line stepper
Exposure was performed using a NSR-1505i6A (manufactured by Nikon Corporation, NA = 0.45) and a test reticle. Next, this wafer is 110 ℃
After FEB for 60 seconds, it was developed with a 2.38% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution at 23 ° C. for 1 minute by a paddle method to obtain a positive pattern.

パターンの形成されたウエハーを取り出して感度を評
価すると140mJ/cm2であり、電子顕微鏡で観察したとこ
ろ、0.40μmのライン&スペースが解像していた。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1.15μmであった。
When the patterned wafer was taken out and the sensitivity was evaluated, it was 140 mJ / cm 2 , and when observed with an electron microscope, 0.40 μm lines and spaces were resolved. The film thickness of the pattern was 1.15 μm when measured with a film thickness meter Alpha Step 200.

実施例10 ビニルフェノールとスチレンの共重合体(モル比5:
5)100重量部、トリスフェノールPA(三井石油化学製)
の90%が1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸
のエステルであるキノンジアジド化合物36重量部、(4
5)式に示す増感剤5重重部をジグライム320重量部に溶
解して0.1μmのPTFEフィルターで過しレジスト溶液
を調製した。
Example 10 Copolymer of vinylphenol and styrene (molar ratio 5:
5) 100 parts by weight, Trisphenol PA (Mitsui Petrochemical)
36 parts by weight of a quinonediazide compound, 90% of which is an ester of 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid, (4
Five parts by weight of the sensitizer represented by the formula (5) was dissolved in 320 parts by weight of diglyme and filtered with a 0.1 μm PTFE filter to prepare a resist solution.

上記レジスト溶液をシリコンウエハー上にコーターで
塗布した後、100℃で90秒間ベークし、厚さ1.17μmの
レジスト膜を形成した。このウエハーをi線ステッパー
NSR−1505i6Aとテスト用レクチルを用いて露光を行っ
た。次にこのウエハーを110℃で60秒間PEBした後、2.38
%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え
た。
The resist solution was applied onto a silicon wafer with a coater and baked at 100 ° C. for 90 seconds to form a resist film having a thickness of 1.17 μm. This wafer is an i-line stepper
Exposure was performed using NSR-1505i6A and a test reticle. Then, PEB the wafer at 110 ° C. for 60 seconds, and then 2.38
% Tetramethylammonium hydroxide aqueous solution 23
Developed by paddle method at ℃ for 1 minute to obtain positive pattern.

パターンの形成されたウエハーを取り出して感度を評
価すると90mJ/cm2であり、電子顕微鏡で観察したとこ
ろ、0.50μmをライン&スペースが解像していた。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1.12μmであった。
When the wafer on which the pattern was formed was taken out and the sensitivity was evaluated, it was 90 mJ / cm 2 , and when observed with an electron microscope, 0.50 μm was resolved by line & space. The film thickness of the pattern was 1.12 μm when measured with a film thickness meter Alpha Step 200.

実施例11 m−クレゾールとp−クレゾールとをモル比で5:5の
割合で混合し、これにホルマリンを加え、シュウ酸触媒
を用いて常法により縮合してえたノボラック樹脂100重
量部,2,3,4,4′−テトラヒドロキシベンゾフェノンの95
%が1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸のエ
ステルであるキノンジアジド化合物14重量部,トリスフ
ェノールPA(三井石油化学製)の90%が1,2−ナフトキ
ノンジアジド−4−スルホン酸のエステルであるキノン
ジアジド化合物18重量部、(56)式に示す増感剤10重量
部を乳酸エチル380重量部に溶解して0.1μmのPTFEフィ
ルターで過しレジスト溶液を調製した。
Example 11 100 parts by weight of novolak resin obtained by mixing m-cresol and p-cresol at a molar ratio of 5: 5, adding formalin thereto, and condensing by a conventional method using an oxalic acid catalyst. 95 of 3,3,4,4'-tetrahydroxybenzophenone
14 parts by weight of a quinonediazide compound whose% is an ester of 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid, 90% of trisphenol PA (manufactured by Mitsui Petrochemical) is an ester of 1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid. A resist solution was prepared by dissolving 18 parts by weight of a certain quinonediazide compound and 10 parts by weight of the sensitizer represented by the formula (56) in 380 parts by weight of ethyl lactate, and passing through a 0.1 μm PTFE filter.

上記レジスト溶液をシリコンウエハー上にコーターで
塗布した後、100℃で90秒間ベークし、厚さ1.17μmの
レジスト膜を形成した。このウエハーをi線ステッパー
NSR−1505i6Aとテスト用レチクルを用いて露光を行っ
た。次にこのウエハーを110℃で60秒間PEBした後、2.38
%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え
た。
The resist solution was applied onto a silicon wafer with a coater and baked at 100 ° C. for 90 seconds to form a resist film having a thickness of 1.17 μm. This wafer is an i-line stepper
Exposure was performed using NSR-1505i6A and a test reticle. Then, PEB the wafer at 110 ° C. for 60 seconds, and then 2.38
% Tetramethylammonium hydroxide aqueous solution 23
Developed by paddle method at ℃ for 1 minute to obtain positive pattern.

パターンの形成されたウエハーを取り出して感度を評
価すると120mJ/cm2であり、電子顕微鏡で観察したとこ
ろ、0.40μmのライン&スペースが解像していた。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1.14μmであった。
When the patterned wafer was taken out and the sensitivity was evaluated, it was 120 mJ / cm 2 , and when observed by an electron microscope, 0.40 μm lines and spaces were resolved. The film thickness of the pattern was 1.14 μm when measured with a film thickness meter Alpha Step 200.

(発明の効果) 本発明のポジ型レジスト組成物は、感度、解像度、残
膜率、耐熱性、保存安定性などが優れているので、特に
1μm以下の微細加工用として有用性が高い。
(Effects of the Invention) Since the positive resist composition of the present invention is excellent in sensitivity, resolution, residual film rate, heat resistance, storage stability, etc., it is particularly useful for fine processing of 1 μm or less.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−296248(JP,A) 特開 平2−296249(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-2-296248 (JP, A) JP-A-2-296249 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】アルカリ可溶性フェノール樹脂、キノンジ
アジドスルホン酸エステル系感光剤、および一般式
(I)及び/又は一般式(II)で示される化合物を含有
することを特徴とするポジ型レジスト組成物。 R1〜R5;水素、ハロゲン、C1〜C4のアルキル基、アルケ
ニル基、アルコキシ基又は水酸基、ただし少なくともひ
とつは A;−S−、−O−、 R6;水素、ハロゲン、アルキル基又はアルケニル基 R7,R8;水素、アルキル基、アルケニル基又はフェニル基 n=0,1又は2 R1〜R5;水素、ハロゲン、C1〜C4のアルキル基、アルケ
ニル基、アルコキシ基又は水酸基、ただし少なくともひ
とつは R6,R7;水素、ハロゲン、アルキル基又はアルケニル基 n=0,1又は2
1. A positive resist composition comprising an alkali-soluble phenol resin, a quinonediazide sulfonic acid ester-based photosensitizer, and a compound represented by the general formula (I) and / or the general formula (II). R 1 to R 5 ; hydrogen, halogen, C 1 to C 4 alkyl group, alkenyl group, alkoxy group or hydroxyl group, provided that at least one is A; -S-, -O-, R 6 ; hydrogen, halogen, alkyl group or alkenyl group R 7 , R 8 ; hydrogen, alkyl group, alkenyl group or phenyl group n = 0, 1 or 2 R 1 to R 5 ; hydrogen, halogen, C 1 to C 4 alkyl group, alkenyl group, alkoxy group or hydroxyl group, provided that at least one is R 6 , R 7 ; hydrogen, halogen, alkyl group or alkenyl group n = 0, 1 or 2
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