JP2583600B2 - Negative electron beam resist composition - Google Patents

Negative electron beam resist composition

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JP2583600B2
JP2583600B2 JP1038386A JP3838689A JP2583600B2 JP 2583600 B2 JP2583600 B2 JP 2583600B2 JP 1038386 A JP1038386 A JP 1038386A JP 3838689 A JP3838689 A JP 3838689A JP 2583600 B2 JP2583600 B2 JP 2583600B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、新規なネガ型電子線レジスト組成物に関す
るものである。さらに詳しくいえば、本発明は、特に画
像コントラスト及び断面形状に優れたレジストパターン
を形成とうるとともに、有機アルカリ水溶液により現像
可能で、例えばトランジスター、IC、LSI、超LSIなどの
半導体デバイスの製造に好適に用いられるネガ型電子線
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 novel negative-type electron beam resist composition. More specifically, the present invention can form a resist pattern having particularly excellent image contrast and cross-sectional shape, and can be developed with an organic alkali aqueous solution, for example, in the production of semiconductor devices such as transistors, ICs, LSIs, and super LSIs. The present invention relates to a negative electron beam resist composition suitably used.

従来の技術 トランジスター、IC、LSI、超LSIなどの半導体デバイ
スは、通常リソグラフィー法、すなわちシリコンウエハ
ーのような基板上に積層した感光性樹脂膜に所要のパタ
ーニング用マスクを介して光線を照射し、現像及びリン
ス処理を施すことによって、レジストパターンを形成し
たのち、選択的に基板をエッチング又は不純物拡散処理
するという操作を数回ないし数10回繰り返して基板上に
回路を形成する方法によって製造されている。
Conventional technology Semiconductor devices such as transistors, ICs, LSIs, and VLSIs usually irradiate a light beam through a required patterning mask to a photosensitive resin film laminated on a substrate such as a silicon wafer, that is, a lithography method. By performing development and rinsing processing, after forming a resist pattern, it is manufactured by a method of forming a circuit on the substrate by repeating the operation of selectively etching or diffusing impurities several times to several tens of times the substrate. I have.

ところで、半導体工業における近年の加工寸法の微細
化は著しく、半導体メモリーの集積度は16MDRAM、64MDR
AM、256MDRAM、1GDRAMと発展することが予想され、これ
に伴い、加工寸法をより微細化するために、レジスト材
料や縮小投影露光装置などの改良が多く提案されてい
る。
By the way, the recent miniaturization of processing dimensions in the semiconductor industry is remarkable, and the integration density of semiconductor memory is 16MDRAM, 64MDR
AM, 256MDRAM, and 1GDRAM are expected to evolve, and with this, many improvements in resist materials, reduction projection exposure apparatuses, and the like have been proposed in order to further reduce the processing dimensions.

例えば、ノボラック樹脂とナフトキノンジアジド化合
物とからなる改良されたポジ型ホトレジストと縮小投影
露光装置とを組み合わせることにより、0.4〜0.5μm幅
のレジストパターンが得られるようになってきた。しか
しながら、このような組み合わせによってもそれ以下の
加工寸法を達成することは困難であった。
For example, by combining an improved positive photoresist comprising a novolak resin and a naphthoquinonediazide compound with a reduction projection exposure apparatus, a resist pattern having a width of 0.4 to 0.5 .mu.m has been obtained. However, it has been difficult to achieve a processing size smaller than that even by such a combination.

他方、近年半導体デバイスとして特別仕様のASIC(Ap
plication Specific I.C)の需要が増加しており、この
ような特別仕様で少量しか必要としないASICを作成する
ためにマスクを用意するのは手間と時間がかかり、製品
の納期短縮ができず、経済的でないため、シリコンウエ
ハー上に直接電子線レジスト膜を形成し、マスクを用い
ることなくレジストパターンを直接描画する方法が研究
されている。しかしながら、この方法においては、プロ
セス上比較的容易に0.5μm以下のレジストパターンを
シリコンウエハー上に形成することができるものの、電
子線の照射スポットを絞って直接描画する必要があり、
また、この方法に用いられるレジスト材料には隣接する
レジストパターン同士が接合しないようにするため、画
像コントラストが良好、すなわち、電子線照射部と非照
射部との現像液に対する溶解度差が大きく、かつ断面形
状に優れていなくてはならないなどの特性が厳しく要求
される。
On the other hand, recently, ASICs (Ap
As the demand for replication specific ICs is increasing, preparing a mask to create an ASIC that requires only a small amount with such special specifications is time-consuming and time-consuming. Therefore, a method of forming an electron beam resist film directly on a silicon wafer and directly drawing a resist pattern without using a mask has been studied. However, in this method, although a resist pattern of 0.5 μm or less can be relatively easily formed on a silicon wafer due to the process, it is necessary to draw directly by narrowing an electron beam irradiation spot.
In addition, in order to prevent the adjacent resist patterns from joining to each other in the resist material used in this method, the image contrast is good, that is, the difference in solubility between the electron beam irradiated part and the non-irradiated part in the developing solution is large, and Strict requirements are placed on characteristics such as the need to have an excellent cross-sectional shape.

一方、ホトレジスト材料としては、例えばアミノ樹脂
とメラミン樹脂と有機ハロゲン化物とから成る印刷用感
応性樹脂組成物(米国特許第3,697,274号明細書)や、
ノボラック樹脂、ジアゾナフトキノン系光感応型酸生成
剤及びメチル化メラミンホルムアルデヒドアミノプラス
トから成る感光性塗工用組成物(特開昭60−263143号公
報)などが知られている。一般に、ホトレジスト材料と
電子線レジストの材料とは共通性は認められず、必ずし
もホトレジストを電子線レジストに適用しうるとは限ら
ない。そのため、従来電子線レジストとしては、例えば
ポリメチルメタクリレート(特公昭45−30225号公
報)、ポリグリシジルメタクリレート〔「ジャーナル・
オブ・エレクトロケミカル・ソサエティ〔J.Electroche
m.Soc.)」、第118巻、第669ページ(1974年)〕、クロ
ロメチル化ポリスチレン(特開昭57−176034号公報)な
どが用いられている。
On the other hand, as a photoresist material, for example, a photosensitive resin composition for printing comprising an amino resin, a melamine resin, and an organic halide (US Pat. No. 3,697,274),
A photosensitive coating composition comprising a novolak resin, a diazonaphthoquinone-based photosensitive acid generator and methylated melamine formaldehyde aminoplast (Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-263143) is known. In general, there is no commonality between a photoresist material and an electron beam resist material, and it is not always possible to apply a photoresist to an electron beam resist. Therefore, conventional electron beam resists include, for example, polymethyl methacrylate (Japanese Patent Publication No. 45-30225), polyglycidyl methacrylate [Journal
Of the Electrochemical Society [J. Electroche
m. Soc.), Vol. 118, p. 669 (1974)], and chloromethylated polystyrene (JP-A-57-176034).

しかしながら、これらの電子線レジストは、有機溶剤
により現像するため作業環境上問題があり、また現像後
のレジストパターンにスカムが発生しやすく、隣接する
微細パターン同士が接合するなどレジストパターンの精
度劣化を生じ、断面形状及び画像コントラストの良好な
レジストパターンが得られにくいという欠点を有してい
る。
However, since these electron beam resists are developed with an organic solvent, there is a problem in the working environment.In addition, scum is likely to be generated in the resist pattern after development, and deterioration of the precision of the resist pattern such as bonding of adjacent fine patterns occurs. This has the disadvantage that it is difficult to obtain a resist pattern with good cross-sectional shape and image contrast.

他方、熱硬化性樹脂とフォト酸発生剤としての210〜2
99nmの範囲の化学線を吸収するハロゲン化有機化合物と
から成るエキシマレーザー、縁紫外線、X線などを照射
源とする水性現像可能なレジスト組成物(特開昭62−16
4045号公報)が知られている。
On the other hand, thermosetting resin and photoacid generator 210-2
Aqueous developable resist composition comprising an irradiation source of excimer laser, marginal ultraviolet rays, X-rays, etc., comprising a halogenated organic compound absorbing actinic radiation in the range of 99 nm (JP-A-62-16)
No. 4045).

しかしながら、このレジスト組成物は電子線にも感応
することが示されているものの、電子線を照射して得ら
れるレジストパターンは画像コントラストが悪い上に、
断面形状もスソを引きやすいなど高解像度が得られにく
く、高解像パターンを得るには、現像時間に長時間を要
し、実用的ではない。
However, although this resist composition has been shown to be sensitive to electron beams, resist patterns obtained by irradiating electron beams have poor image contrast and
It is difficult to obtain high resolution because the cross-sectional shape is easy to pull out, and it takes a long development time to obtain a high-resolution pattern, which is not practical.

発明が解決しようとする課題 本発明は、このような従来の電子線レジスト組成物が
有する欠点を克服し、特に画像コントラスト及び断面形
状に優れたレジストパターンを形成しうるとともに、有
機アルカリ水溶液により現像できるなど、優れた特性を
有するネガ型電子線レジスト組成物を提供することを目
的としてなされたものである。
Problems to be Solved by the Invention The present invention overcomes the drawbacks of the conventional electron beam resist composition, and can form a resist pattern having particularly excellent image contrast and cross-sectional shape, and can be developed with an organic alkali aqueous solution. The object of the present invention is to provide a negative-type electron beam resist composition having excellent characteristics such as being able to.

課題を解決するための手段 本発明者らは、前記の優れた特性を有するネガ型電子
線レジスト組成物を開発すべく鋭意研究を重ねた結果、
特定のトリアジン化合物、特定のクレゾールノボラック
樹脂、アルコキシメチル化メラミン樹脂及び特定のエス
テル化合物を含有して成る組成物により、その目的を達
成しうることを見出し、この知見に基づいて本発明を完
成するに至った。
Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive studies to develop a negative-type electron beam resist composition having the above excellent characteristics,
It has been found that the object can be achieved by a composition containing a specific triazine compound, a specific cresol novolak resin, an alkoxymethylated melamine resin and a specific ester compound, and the present invention is completed based on this finding. Reached.

すなわち、本発明は、(A)一般式 (式中のZは であり、R1及びR2は炭素数1〜5のアルキル基、R3及び
R4はそれぞれ水素原子、水酸基又はカルボキシル基であ
って、それらは同一であってもよいし、たがいに異なっ
ていてもよい) で表わされるトリアジン化合物、(B)m−クレゾール
30重量%以上を含有するクレゾールから得られたクレゾ
ールノボラック樹脂、(C)アルコキシメチル化メラミ
ン樹脂、及び(D)ポリヒドロキシベンゾフェノンと1,
2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸又は1,2−ナ
フトキノンジアジド−5−スルホン酸とのエステル化合
物を含有して成るネガ型電子線レジスト組成物を提供す
るものである。
That is, the present invention relates to (A) (Z in the formula is R 1 and R 2 are an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, R 3 and
R 4 is a hydrogen atom, a hydroxyl group or a carboxyl group, which may be the same or different from each other), (B) m-cresol
Cresol novolak resin obtained from cresol containing 30% by weight or more, (C) alkoxymethylated melamine resin, and (D) polyhydroxybenzophenone,
It is intended to provide a negative electron beam resist composition comprising an ester compound with 2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid or 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid.

以下、本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明組成物において、(A)成分として用いられる
トリアジン化合物は、前記一般式(I)で表される構造
を有するものであり、このようなものの代表例として
は、2−(p−メトキシフェニル)−4,6−ビス(トリ
クロロメチル)−1,3,5−トリアジン、2−(p−エト
キシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−1,
3,5−トリアジン、2−(p−プロポキシフェニル)−
4,6−ビス(トリクロロメチル)−1,3,5−トリアジン、
2−(p−ブトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロ
ロメチル)−1,3,5−トリアジン、2−(4−メトキシ
ナフチル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−1,3,5−
トリアジン、2−(4−エトキシナフチル)−4,6−ビ
ス(トリクロロメチル)−1,3,5−トリアジン、2−
(4−プロポキシナフチル)−4,6−ビス(トリクロロ
メチル)−1,3,5−トリアジン、2−(4−ブトキシナ
フチル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−1,3,5−ト
リアジンなどが挙げられる。これらのトリアジン化合物
は1種用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いて
もよい。
In the composition of the present invention, the triazine compound used as the component (A) has a structure represented by the general formula (I), and a typical example of such a compound is 2- (p-methoxyphenyl). ) -4,6-bis (trichloromethyl) -1,3,5-triazine, 2- (p-ethoxyphenyl) -4,6-bis (trichloromethyl) -1,
3,5-triazine, 2- (p-propoxyphenyl)-
4,6-bis (trichloromethyl) -1,3,5-triazine,
2- (p-butoxyphenyl) -4,6-bis (trichloromethyl) -1,3,5-triazine, 2- (4-methoxynaphthyl) -4,6-bis (trichloromethyl) -1,3, 5−
Triazine, 2- (4-ethoxynaphthyl) -4,6-bis (trichloromethyl) -1,3,5-triazine, 2-
(4-propoxynaphthyl) -4,6-bis (trichloromethyl) -1,3,5-triazine, 2- (4-butoxynaphthyl) -4,6-bis (trichloromethyl) -1,3,5- Triazine and the like. These triazine compounds may be used alone or in combination of two or more.

なお、クロロメチル基を有するトリアジン化合物を光
重合開始剤として、エチレン性不飽和基を有する単量体
と組み合わせた光重合性組成物は知られているが(特開
昭62−212401号公報)、電子線レジスト組成物に用いた
例はこれまで知られていない。
A photopolymerizable composition using a triazine compound having a chloromethyl group as a photopolymerization initiator and a monomer having an ethylenically unsaturated group is known (Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-212401). No examples have been known for use in electron beam resist compositions.

本発明組成物において、(B)成分として用いられる
クレゾールノボラック樹脂は、m−クレゾール30重量%
以上を含有するクレゾール、好ましくはm−クレゾール
30重量%以上を含有し、かつ残りの成分としてp−クレ
ゾール、2,5−キシレノール及び3,5−キシレノールの中
から選ばれた少なくとも1種を含有して成る混合クレゾ
ール、さらに好ましくはm−クレゾール30〜70重量%と
p−クレゾール及び3,5−キシレノールの中から選ばれ
た少なくとも1種70〜30重量%とから成る混合クレゾー
ルから得られたものであることが必要である。
In the composition of the present invention, the cresol novolak resin used as the component (B) is m-cresol 30% by weight.
Cresol containing the above, preferably m-cresol
A mixed cresol containing at least 30% by weight and at least one selected from the group consisting of p-cresol, 2,5-xylenol and 3,5-xylenol as the remaining component, more preferably m-cresol; It must be obtained from a mixed cresol consisting of 30 to 70% by weight of cresol and at least 70 to 30% by weight of at least one selected from p-cresol and 3,5-xylenol.

このようなクレゾールノボラック樹脂を用いることに
より、耐熱性に優れ、かつ基板から垂直に立ち上がった
断面形状に優れたレジストパターンを形成することがで
きる。
By using such a cresol novolak resin, it is possible to form a resist pattern having excellent heat resistance and an excellent cross-sectional shape rising vertically from the substrate.

前記クレゾールノボラック樹脂は、例えばm−クレゾ
ールと、p−クレゾール、2,5−キシレノール及び3,5−
キシレノールの中から選ばれた少なくとも1種とを、そ
れぞれ所定の割合で含有する混合クレゾールとホルムア
ルデヒドとを、酸触媒の存在下で縮合反応させることに
より容易に製造することができる。また、電子線の照射
部と非照射部との現像液に対する溶解度差を高め、画像
コントラストを向上させるために、上記したクレゾール
ノボラック樹脂の重量平均分子量は2,000〜20,000、好
ましくは3,000〜15,000の範囲のものが実用的である。
The cresol novolak resin is, for example, m-cresol, p-cresol, 2,5-xylenol and 3,5-
It can be easily produced by subjecting a mixed cresol containing at least one selected from xylenol at a predetermined ratio to formaldehyde to a condensation reaction in the presence of an acid catalyst. Further, in order to increase the solubility difference in the developer between the irradiated part and the non-irradiated part of the electron beam and to improve the image contrast, the weight average molecular weight of the cresol novolak resin is 2,000 to 20,000, preferably 3,000 to 15,000. Is practical.

本発明組成物において、(C)成分として用いられる
アルコキシメチル化メラミン樹脂は、常法により得られ
たメチロール化メラミンのメチロール基をアルコキシメ
チル基に変換することにより得られたもので、メチロー
ル基を平均2.5以上、好ましくは3.5以上アルコキシメチ
ル基に変換したメラミン樹脂を用いることにより、極め
て保存安定性に優れたレジスト液を得ることができる。
このアルコキシメチル化メラミン樹脂の種類については
特に制限はなく、例えばメトキシメチル化メラミン樹
脂、エトキシメチル化メラミン樹脂、プロポキシメチル
化メラミン樹脂、ブトキシメチル化メラミン樹脂などを
用いることができるが、実用上市販されているニカラッ
クMx−750、ニカラックMx−032、ニカラックMx−706、
ニカラックMx−708、ニカラックMx−40、ニカラックMx
−31、ニカラックMs−11、ニカラックMw−22、ニカラッ
クMw−30(以上、三和ケミカル社製、商品名)などを好
ましく使用することができる。これらのアルコキシメチ
ル化メラミン樹脂は、1種用いてもよいし、2種以上を
組み合わせ用いてもよい。
In the composition of the present invention, the alkoxymethylated melamine resin used as the component (C) is obtained by converting a methylol group of a methylolated melamine obtained by an ordinary method into an alkoxymethyl group. By using a melamine resin converted to an alkoxymethyl group having an average of 2.5 or more, preferably 3.5 or more, a resist solution having extremely excellent storage stability can be obtained.
The type of the alkoxymethylated melamine resin is not particularly limited, and for example, methoxymethylated melamine resin, ethoxymethylated melamine resin, propoxymethylated melamine resin, butoxymethylated melamine resin, and the like can be used, but are commercially available in practical use. Nikarac Mx-750, Nikarac Mx-032, Nikarac Mx-706,
Nikarac Mx-708, Nikarac Mx-40, Nikarac Mx
-31, Nikarac Ms-11, Nikarac Mw-22, Nikarac Mw-30 (all trade names, manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd.) and the like can be preferably used. One of these alkoxymethylated melamine resins may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.

本発明組成物においては、(D)成分としてポリヒド
ロキシベンゾフェノンと1,2−ナフトキノンジアジド−
4−スルホン酸又は1,2−ナフトキノンジアジド−5−
スルホン酸とのエステル化合物が用いられる。該ポリヒ
ドロキシベンゾフェノンとしては、例えば2,3,4−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、2,2′,4,4′−テトラヒドロキシ
ベンゾフェノンなどが好ましく挙げられる。これらのポ
リヒドロキシベンゾフェノンは、それぞれ単独で用いて
もよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
In the composition of the present invention, as component (D), polyhydroxybenzophenone and 1,2-naphthoquinonediazide-
4-sulfonic acid or 1,2-naphthoquinonediazide-5
An ester compound with sulfonic acid is used. Preferred examples of the polyhydroxybenzophenone include, for example, 2,3,4-trihydroxybenzophenone, 2,3,4,4'-tetrahydroxybenzophenone, and 2,2 ', 4,4'-tetrahydroxybenzophenone. These polyhydroxybenzophenones may be used alone or in combination of two or more.

本発明組成物においては、前記したようなエステル化
合物であればいかなるものでも使用できるが、特に好ま
しいエステル化合物としては、使用するポリヒドロキシ
ベンゾフェノンの水酸基が平均40%以上エステル化(以
下、平均エステル化度40%以上という)されたものが挙
げられる。この平均エステル化度40%以上のものを使用
することにより、得られるレジストパターンは画像コン
トラスト及び断面形状が大幅に向上する。
In the composition of the present invention, any ester compound as described above can be used. Particularly preferred ester compounds are those in which the hydroxyl groups of the polyhydroxybenzophenone used are 40% or more on average (hereinafter referred to as average esterification). 40% or more). By using a resist pattern having an average degree of esterification of 40% or more, the obtained resist pattern can significantly improve image contrast and cross-sectional shape.

なお、本発明における平均エステル化度とは、エステ
ル化合物を液体クロマトグラフィ(GPC)により分析
し、該エステル化合物中の水酸基の数とナフトキノンジ
アジド基の数を測定し、ナフトキノンジアジド基の数/
(水酸基の数+ナフトキノンジアジド基の数)×100に
より計算した値である。
In the present invention, the average degree of esterification means that the ester compound is analyzed by liquid chromatography (GPC), the number of hydroxyl groups and the number of naphthoquinone diazide groups in the ester compound are measured, and the number of naphthoquinone diazide groups /
It is a value calculated by (the number of hydroxyl groups + the number of naphthoquinonediazide groups) × 100.

本発明組成物における前記各成分の配合割合について
は、(B)成分のクレゾールノボラック樹脂と(C)成
分のアルコキシメチル化メラミン樹脂とを、重量比が6
0:40ないし95:5、好ましくは75:25ないし90:10になるよ
うな割合で用いることが望ましい。(B)成分と(C)
成分との割合が前記範囲を逸脱すると現像処理にスカム
が発生したり、得られるレジストパターンの断面形状が
悪くなったりして、画像コントラストの良好なものが得
られにくいし、また、レジスト液の保存安定性も低下す
るおそれがあり、好ましくない。
The weight ratio of the cresol novolak resin of the component (B) to the alkoxymethylated melamine resin of the component (C) in the composition of the present invention is 6%.
It is desirable to use a ratio such that the ratio is 0:40 to 95: 5, preferably 75:25 to 90:10. (B) component and (C)
If the proportion of the components deviates from the above range, scum is generated in the development processing, or the cross-sectional shape of the obtained resist pattern is deteriorated, it is difficult to obtain a good image contrast, and Storage stability may also decrease, which is not preferred.

また、(A)成分のトリアジン化合物は、前記のクレ
ゾールノボラック樹脂とアルコキシメチル化メラミン樹
脂との合計量に対し、通常2〜10重量%、好ましくは3
〜7重量%の範囲で配合される。この配合量が2重量%
未満では本発明の目的が十分に達せられないし、10重量
%を超えると得られるレジストパターンの画像コントラ
ストが悪くなる傾向にあり、好ましくない。
The triazine compound as the component (A) is used in an amount of usually 2 to 10% by weight, preferably 3 to 10% by weight, based on the total amount of the cresol novolak resin and the alkoxymethylated melamine resin.
-7% by weight. 2% by weight
If the amount is less than 10%, the object of the present invention cannot be sufficiently achieved.

一方、(D)成分のエステル化合物は、前記のクレゾ
ールノボラック樹脂とアルコキシメチル化メラミン樹脂
との合計量に対し、通常1〜15重量%、好ましくは3〜
10重量%の範囲で配合される。この配合量が1重量%未
満では本発明の目的を達成することができず、実用的な
レジストパターンを得ることができないし、15重量%を
超えると現像液に対する未露光部の溶解性が低下して、
コントラストの低下を招くおそれがあり、好ましくな
い。
On the other hand, the ester compound of the component (D) is usually 1 to 15% by weight, preferably 3 to 15% by weight, based on the total amount of the cresol novolak resin and the alkoxymethylated melamine resin.
It is blended in the range of 10% by weight. If the amount is less than 1% by weight, the object of the present invention cannot be achieved, and a practical resist pattern cannot be obtained. If the amount exceeds 15% by weight, the solubility of unexposed portions in a developing solution decreases. do it,
The contrast may be lowered, which is not preferable.

本発明のネガ型電子線レジスト組成物は、通常前記各
成分を有機溶剤に溶解して、溶液の形で用いられる。こ
の際用いる有機溶剤としては、例えば、アセトン、メチ
ルエチルケトン、シクロヘキサノン、イソアミルケトン
などのケトン類;エチレングリコール、プロピレングリ
コール、エチレングリコールモノアセテート、ジエチレ
ングリコール又はジエチレングリコールモノアセテート
のモノメチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブ
チルエーテル又はモノフェニルエーテルなどの多価アル
コール類及びその誘導体;ジオキサンのような環式エー
テル類;及び酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳
酸エチルなどのエステル類などを挙げることができる。
これらは単独で用いてもよいし、2種以上混合して用い
てもよい。
The negative-type electron beam resist composition of the present invention is usually used in the form of a solution obtained by dissolving the above components in an organic solvent. As the organic solvent used at this time, for example, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, and isoamyl ketone; ethylene glycol, propylene glycol, ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol or diethylene glycol monoacetate monomethyl ether, monopropyl ether, monobutyl ether or Polyhydric alcohols such as monophenyl ether and derivatives thereof; cyclic ethers such as dioxane; and esters such as methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate and ethyl lactate.
These may be used alone or as a mixture of two or more.

本発明組成物には、本発明の目的をそこなわない範囲
で、所望に応じ相容性のある添加物、例えば付加的樹
脂、可塑剤、安定剤あるいは現像した像をより一層可視
的にするための着色剤やハレーション防止用染料などの
慣用の添加物を加えることができる。
The compositions of the present invention may, if desired, make compatible additives, such as additional resins, plasticizers, stabilizers or developed images more visible, as long as they do not detract from the objects of the present invention. Conventional additives such as a coloring agent and an antihalation dye can be added.

次に、このようにして調整された電子線レジスト組成
物の溶液を用いて、微細パターンを形成する方法につい
て説明すると、まず、シリコンウエハーのような基板上
に、該電子線レジスト組成物の溶液をスピンナーなどで
塗布し、乾燥して電子線感応層を設けたのち、これに電
子線を選択的に照射し、さらに90〜140℃の範囲の温度
で加熱して現像感度の増感処理を施し、次いで例えば2
〜5重量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシドや
コリンの水溶液などの有機アルカリ水溶液を用いて現像
処理することにより、電子線の非照射部分が選択的に溶
解除去されて、画像コントラスト及び断面形状の優れた
レジストパターンを得ることができる。
Next, a method for forming a fine pattern using the solution of the electron beam resist composition adjusted as described above will be described. First, a solution of the electron beam resist composition is formed on a substrate such as a silicon wafer. Is coated with a spinner or the like, dried and provided with an electron beam sensitive layer, and then selectively irradiated with an electron beam, and further heated at a temperature in the range of 90 to 140 ° C. to sensitize the developing sensitivity. And then for example 2
By developing using an organic alkali aqueous solution such as an aqueous solution of 5 to 5% by weight of tetramethylammonium hydroxide or choline, the non-irradiated portion of the electron beam is selectively dissolved and removed, and the image contrast and the cross-sectional shape are excellent. The resulting resist pattern can be obtained.

電子線照射後の加熱処理は、現像感度を増感するため
の処理であって、本発明の目的を達成するために必要不
可欠である。この処理温度が90℃未満では実用的な感度
が得られないし、140℃を超えると微細パターンにおい
て隣接レジストパターン同士が接合しやすくなって、良
好な画像コントラストが得られにくくなる。
The heat treatment after the electron beam irradiation is a treatment for sensitizing the development sensitivity, and is indispensable to achieve the object of the present invention. When the processing temperature is lower than 90 ° C., practical sensitivity cannot be obtained. When the processing temperature is higher than 140 ° C., adjacent resist patterns in a fine pattern are easily bonded to each other, and it is difficult to obtain a good image contrast.

また、本発明組成物は、電子線レジスト組成物である
が、電子線のほか、X線などを照射源として使用するこ
ともできる。
Although the composition of the present invention is an electron beam resist composition, X-rays or the like can be used as an irradiation source in addition to an electron beam.

発明の効果 本発明のネガ型電子線レジスト組成物は、ポリヒドロ
キシベンゾフェノンと1,2−ナフトキノンジアジド−4
−スルホン酸又は1,2−ナフトキノンジアジド−5−ス
ルホン酸とのエステル化合物を配合させることにより、
電子線照射部のアルカリ現像液に対する溶解性を抑制す
ることができ、断面形状の優れた実用的なレジストパタ
ーンを得ることができると考えられる。
Effect of the Invention The negative electron beam resist composition of the present invention comprises polyhydroxybenzophenone and 1,2-naphthoquinonediazide-4.
-By mixing an ester compound with sulfonic acid or 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid,
It is considered that the solubility of the electron beam irradiation portion in an alkali developing solution can be suppressed, and a practical resist pattern having an excellent cross-sectional shape can be obtained.

本発明組成物は画像コントラスト及び断面形状の優れ
たレジストパターンを形成しうるとともに、有機アルカ
リ水溶液により現像することができるため、超LSIなど
の半導体素子製造に不可欠な微細パターン形成用のレジ
ストとして極めて有用である。
Since the composition of the present invention can form a resist pattern having excellent image contrast and cross-sectional shape and can be developed with an organic alkali aqueous solution, it is extremely useful as a resist for forming a fine pattern indispensable for the production of semiconductor devices such as VLSI. Useful.

実施例 次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明する
が、本発明はこれらの例によってなんら限定されるもの
ではない。
EXAMPLES Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

実施例1 m−クレゾールとp−クレゾールとを重量比60:40の割
合で混合し、これにホルマリンを加え、ショウ酸触媒を
用いて常法により縮合して得たクレゾールノボラック樹
脂(重量平均分子量4000)4.5gと平均アルコキシメチル
化度が3.5のメトキシメチル化メラミン樹脂であるニカ
ラックMx−750(三和ケミカル社製)0.5gとを乳酸エチ
ル15gに溶解したのち、この溶解にクレゾールノボラッ
ク樹脂及びメトキシメチル化メラミン樹脂の合計量に対
して、2−(p−メトキシフェニル)−4,6−ビス(ト
リクロロメチル)−1,3,5−トリアジンを4重量%、そ
して公知の方法により得られた2,3,4−トリヒドロキシ
ベンゾフェノンの1,2−ナフトキノンジアジド−5−ス
ルホン酸エステル(平均エステル化度95モル%)を3重
量%の割合でそれぞれ加えて得られた溶液を孔径0.2μ
mのメンブランフィルターを用いて加圧ろ過することに
よりレジスト溶液を得た。
Example 1 m-cresol and p-cresol were mixed at a weight ratio of 60:40, to which formalin was added, and a cresol novolak resin (weight-average molecular weight) obtained by condensation using a oxalic acid catalyst in a conventional manner. 4000) 4.5 g and 0.5 g of Nicalac Mx-750 (manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd.), which is a methoxymethylated melamine resin having an average degree of alkoxymethylation of 3.5, were dissolved in 15 g of ethyl lactate. 4% by weight of 2- (p-methoxyphenyl) -4,6-bis (trichloromethyl) -1,3,5-triazine, based on the total amount of methoxymethylated melamine resin, is obtained by known methods. 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester of 2,3,4-trihydroxybenzophenone (average degree of esterification: 95 mol%) was added at a ratio of 3% by weight, respectively. Solution pore size 0.2μ
The resulting solution was filtered under pressure using a membrane filter of m to obtain a resist solution.

次にこのようにして得られたレジスト溶液をヘキサメ
チルジシラザンで表面処理した4インチシリコンウエハ
ー上に4000rpmで20秒間スピンコートし、ホットプレー
ト上で80℃で90秒間乾燥することにより0.5μm厚のレ
ジスト層を得た。次いでこのレジスト層に、日立製作所
社製HHS−2Rを用いて20kWの加速電圧で電子線を選択的
に照射したのち、110℃で90秒間加熱処理を行い、次い
で2.38重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水
溶液に4分間浸漬することにより、電子線の非照射部分
を溶解除去してレジストパターンを得た。このレジスト
パターンは照射部分が90%以上の残膜率を有し、かつシ
リコンウエハー面から垂直に切り立った良好な断面形状
を有する0.3μmのレジストパターンであることが電子
顕微鏡により確認され、画像コントラストも極めて良好
であり、隣接パターン同士の接合は全くなかった。この
断面形状を図面に示す。
Next, the resist solution obtained in this manner is spin-coated at 4000 rpm for 20 seconds on a 4-inch silicon wafer surface-treated with hexamethyldisilazane, and dried on a hot plate at 80 ° C. for 90 seconds to form a 0.5 μm thick film. Was obtained. Next, the resist layer was selectively irradiated with an electron beam at an accelerating voltage of 20 kW using HHS-2R manufactured by Hitachi, Ltd., and then heat-treated at 110 ° C. for 90 seconds, and then 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide By dipping in an aqueous solution for 4 minutes, the non-irradiated portion of the electron beam was dissolved and removed to obtain a resist pattern. This resist pattern was confirmed by an electron microscope to be a 0.3 μm resist pattern having a residual film ratio of 90% or more in the irradiated area and a good cross-sectional shape that stood perpendicular to the silicon wafer surface. Was also very good, and there was no bonding between adjacent patterns. This cross-sectional shape is shown in the drawing.

実施例2〜11、比較例1〜6 クレゾールノボラック樹脂におけるクレゾール成分の
組成、アルコキシメチル化メラミン樹脂の種類、クレゾ
ールノボラック樹脂とアルコキシメチル化メラミン樹脂
との混合割合、トリアジン化合物の種類と配合量及びエ
ステル化合物の種類と配合量を表に示すように変えた以
外は、実施例1と同様な操作を行い、それぞれのレジス
ト組成物のパターンの断面形状を評価した。その結果を
表に示す。また、実施例2〜11ではすべて残膜率90%以
上のレジストパターンが得られるとともに隣接パターン
同士の接合は確認できなかった。これに対し、比較例1
〜6においては微細パターン部で隣接パターン同士の接
合が多く確認された。
Examples 2-11, Comparative Examples 1-6 Composition of cresol component in cresol novolak resin, type of alkoxymethylated melamine resin, mixing ratio of cresol novolak resin and alkoxymethylated melamine resin, type and amount of triazine compound and The same operation as in Example 1 was performed except that the type and the amount of the ester compound were changed as shown in the table, and the cross-sectional shape of the pattern of each resist composition was evaluated. The results are shown in the table. In Examples 2 to 11, resist patterns having a residual film ratio of 90% or more were obtained, and no joining between adjacent patterns could be confirmed. In contrast, Comparative Example 1
In Nos. To 6, many joints between adjacent patterns were confirmed in the fine pattern portion.

なお、パターンの断面形状のaは第1図、bは第2
図、cは第3図に示すものを意味する。
The cross section a of the pattern is shown in FIG.
FIG. 3 (c) means the one shown in FIG.

注1)(B)成分と(C)成分との合計量に対する配合
量である 2)ニカラックMx−750:平均アルコキシメチル化度が3.
5のメトキシメチル化メラミン樹脂 3)ニカラックMw−30:平均アルコキシメチル化度が5.5
のメトキシメチル化メラミン樹脂 4)(A)−1:2−(p−メトキシフェニル)−4,6−ビ
ス(トリクロロメチル)−1,3,5−トリアジン 5)(A)−2:2−(4−メトキシナフチ)−4,6−ビス
(トリクロロメチル)−1,3,5−トリアジン 6)(D)−1:2,3,4−トリヒドロキシベンゾフェノン
の1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステ
ル 7)(D)−2:2,3,4,4′−テトラヒドロキシベンゾフ
ェノンの1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸
エステル 8)(D)−3:2,2′,4,4′−テトラヒドロキシベンゾ
フェノンの1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン
酸エステル 9)(D)−4:2,2′,4,4′−テトラヒドロキシベンゾ
フェノンの1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン
酸エステル
Note 1) The compounding amount based on the total amount of the component (B) and the component (C). 2) Nicalac Mx-750: the average degree of alkoxymethylation is 3.
5) Methoxymethylated melamine resin 3) Nicalac Mw-30: average degree of alkoxymethylation is 5.5
4) (A) -1: 2- (p-methoxyphenyl) -4,6-bis (trichloromethyl) -1,3,5-triazine 5) (A) -2: 2- (4-methoxynaphth) -4,6-bis (trichloromethyl) -1,3,5-triazine 6) (D) -1: 1,2-naphthoquinonediazide-5 of 2,3,4-trihydroxybenzophenone Sulfonate 7) (D) -2: 1,2-Naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester of 2,2,3,4,4'-tetrahydroxybenzophenone 8) (D) -3: 2,2 ', 4 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester of 4,4'-tetrahydroxybenzophenone 9) (D) -4: 1,2-naphthoquinonediazide-4 of 2,2 ', 4,4'-tetrahydroxybenzophenone -Sulfonic acid esters

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

第1図、第2図及び第3図はレジストパターンのそれぞ
れ異なった断面形状図である。
1, 2 and 3 are different cross-sectional shapes of the resist pattern.

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】(A)一般式 (式中のZは であり、R1及びR2は炭素数1〜5のアルキル基、R3及び
R4はそれぞれ水素原子、水酸基又はカルボキシル基であ
って、それらは同一であってもよいし、たがいに異なっ
ていてもよい) で表わされるトリアジン化合物、(B)m−クレゾール
30重量%以上を含有するクレゾールから得られたクレゾ
ールノボラック樹脂、(C)アルコキシメチル化メラミ
ン樹脂、及び(D)ポリヒドロキシベンゾフェノンと1,
2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸又は1,2−ナ
フトキノンジアジド−5−スルホン酸とのエステル化合
物を含有して成るネガ型電子線レジスト組成物。
(1) General formula (A) (Z in the formula is R 1 and R 2 are an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, R 3 and
R 4 is a hydrogen atom, a hydroxyl group or a carboxyl group, which may be the same or different from each other), (B) m-cresol
Cresol novolak resin obtained from cresol containing 30% by weight or more, (C) alkoxymethylated melamine resin, and (D) polyhydroxybenzophenone,
A negative electron beam resist composition comprising an ester compound with 2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid or 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid.
【請求項2】クレゾールノボラック樹脂がm−クレゾー
ル30重量%以上を含有し、かつ残り成分としてp−クレ
ゾール、2,5−キシレノール及び3,5−キシレノールの中
から選ばれた少なくとも1種を含有して成る混合クレゾ
ールから得られたものである請求項1記載のネガ型電子
線レジスト組成物。
2. The cresol novolak resin contains at least 30% by weight of m-cresol, and at least one selected from p-cresol, 2,5-xylenol and 3,5-xylenol as a remaining component. 2. The negative electron beam resist composition according to claim 1, wherein the composition is obtained from a mixed cresol.
【請求項3】混合クレゾールがm−クレゾール30〜70重
量%とp−クレゾール及び3,5−キシレノールの中から
選ばれた少なくとも1種70〜30重量%とから成るもので
ある請求項2記載のネガ型電子線レジスト組成物。
3. The mixed cresol comprises 30 to 70% by weight of m-cresol and 70 to 30% by weight of at least one selected from p-cresol and 3,5-xylenol. Negative electron beam resist composition.
【請求項4】アルコキシメチル化メラミン樹脂が平均ア
ルコキシメチル化度2.5以上のものである請求項1ない
し3のいずれかに記載のネガ型電子線レジスト組成物。
4. The negative electron beam resist composition according to claim 1, wherein the alkoxymethylated melamine resin has an average degree of alkoxymethylation of 2.5 or more.
【請求項5】ポリヒドロキシベンゾフェノンが2,3,4−
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及び2,2′,4,4′−テトラヒド
ロキシベンゾフェノンの中から選ばれた少なくとも1種
である請求項1ないし4のいずれかに記載のネガ型電子
線レジスト組成物。
5. The method of claim 2, wherein the polyhydroxybenzophenone is 2,3,4-
5. The method according to claim 1, which is at least one selected from trihydroxybenzophenone, 2,3,4,4'-tetrahydroxybenzophenone and 2,2 ', 4,4'-tetrahydroxybenzophenone. The negative-type electron beam resist composition as described in the above.
【請求項6】エステル化合物の平均エステル化度が40%
以上である請求項1ないし5のいずれかに記載のネガ型
電子線レジスト組成物。
6. An ester compound having an average degree of esterification of 40%.
The negative electron beam resist composition according to any one of claims 1 to 5, which is as described above.
【請求項7】エステル化合物をクレゾールノボラック樹
脂とアルコキシメチル化メラミン樹脂との合計量に対
し、1〜15重量%配合して成る請求項1ないし6のいず
れかに記載のネガ型電子線レジスト組成物。
7. The negative electron beam resist composition according to claim 1, wherein the ester compound is blended in an amount of 1 to 15% by weight based on the total amount of the cresol novolak resin and the alkoxymethylated melamine resin. Stuff.
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