JP2626071B2 - Resist composition - Google Patents

Resist composition

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毅 日置
伸二 小西
良太郎 塙
保則 上谷
貴則 山本
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住友化学工業株式会社
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【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、レジスト組成物に関するものである。さら
に詳しくは、ICやLSI等の半導体デバイスの製造におい
て、アルミニウム等の高反射率基板上での微細パターン
の形成に特に好適に用いられるレジスト組成物に関する
ものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a resist composition. More specifically, the present invention relates to a resist composition particularly preferably used for forming a fine pattern on a high-reflectivity substrate such as aluminum in the manufacture of semiconductor devices such as ICs and LSIs.

<従来の技術> 従来、LSI等の集積回路製造において、キノンジアジ
ド系感光剤とノボラック系樹脂からなるレジストや、ビ
スアジド系感光剤と環化ゴム系樹脂からなるレジスト等
が用いられている。
<Prior Art> Conventionally, in the manufacture of integrated circuits such as LSIs, a resist composed of a quinonediazide-based photosensitive agent and a novolak-based resin, a resist composed of a bisazide-based photosensitive agent and a cyclized rubber-based resin, and the like have been used.

集積回路の製造の際、各種基板上にレジストを使って
微細パターンを形成するが、アルミニウム、アルミニウ
ム−シリコン、ポリシリコン等の高反射率基板上では、
従来のレジストでは、基板面や段差側面での光の反射に
よる不必要な領域の感光現象が生じ、いわゆるノッチン
グ、ハレーションといった問題を生じる。
In the manufacture of integrated circuits, a fine pattern is formed using a resist on various substrates, but on high reflectance substrates such as aluminum, aluminum-silicon, and polysilicon,
In a conventional resist, an unnecessary area is exposed to light due to reflection of light on a substrate surface or a step side surface, and a problem such as so-called notching or halation occurs.

上記問題を改良し、解像度の低下を防止するため、特
公昭51−37562号公報には、紫外線領域に吸光特性を有
する下記式 に示す染料(オイルイエロー〔C.I.−11020〕)を吸光
剤として含有させたレジスト組成物が提案されている。
これにより、レジスト槽を透過する光を急激に低減さ
せ、遮光領域への光の回り込みを少なくさせることがで
きる。
In order to improve the above problem and prevent the resolution from decreasing, Japanese Patent Publication No. Sho 51-37562 discloses the following formula having an absorption characteristic in the ultraviolet region. There has been proposed a resist composition containing a dye (oil yellow [CI-11020]) as a light absorber.
Thereby, the light passing through the resist tank can be rapidly reduced, and the sneak of the light into the light-shielding region can be reduced.

以下、本発明においては、たとえばノボラック系等の
樹脂と感光剤からなる組成物を「レジスト」といい、こ
れに吸光剤を含有させたものを、「レジスト組成物」と
表現して用いる。
Hereinafter, in the present invention, a composition comprising a resin such as a novolak resin and a photosensitizer is referred to as a “resist”, and a composition containing a light absorbing agent is referred to as a “resist composition”.

さて、一般に吸光財を添加するとレジストの感度が大
巾に低下して、半導体製造時の生産性が低下するという
好ましくない問題が生じる。
In general, the addition of a light-absorptive material causes an undesired problem that the sensitivity of the resist is greatly reduced, and the productivity during the production of semiconductors is reduced.

また、通常レジスト膜の作成は、溶媒を含有するレジ
スト組成物をウエハに塗布し、プリベークして溶媒を除
去する方法が採られるが、吸光剤によっては保存中に析
出したり、プリベーク時に昇華して濃度が低下し、レジ
スト性能にバラツキが生じるという問題がある。
Usually, a resist film is prepared by applying a solvent-containing resist composition to a wafer and pre-baking to remove the solvent.However, depending on the light-absorbing agent, it may precipitate during storage or sublime during pre-baking. Therefore, there is a problem that the concentration is lowered and the resist performance varies.

<発明が解決しようとする課題> 本発明者らは上記従来技術の欠点を克服すべく鋭意検
討した結果、本発明を完成するに至った。
<Problems to be Solved by the Invention> The inventors of the present invention have made intensive studies to overcome the above-mentioned disadvantages of the prior art, and as a result, have completed the present invention.

すなわち、本発明の目的は、前記従来技術の欠点を除
去し、高反射率基板上で、ハレーションやノッチングの
ない、かつプリベークに対しても安定な、高解像度のパ
ターンを形成する、そして吸光剤添加による感度低下が
小さい高感度のレジスト組成物を提供することにある。
That is, an object of the present invention is to eliminate the drawbacks of the prior art, to form a high-resolution pattern on a high-reflectance substrate without halation or notching, and also stable against pre-baking, and a light-absorbing agent. An object of the present invention is to provide a high-sensitivity resist composition in which a decrease in sensitivity due to addition is small.

また、本発明の他の目的は、レジストとの相溶性がよ
い吸光剤を含有し、この吸光剤が、保存中のレジスト組
成物中や、塗布・プリベーク後のレジスト組成物膜中に
析出しない微細加工用のレジスト組成物を提供すること
にある。
Another object of the present invention is to contain a light absorbing agent having good compatibility with the resist, and the light absorbing agent does not precipitate in the resist composition during storage or in the resist composition film after coating and pre-baking. An object of the present invention is to provide a resist composition for fine processing.

<課題を解決するための手段> 本発明者らは、鋭意検討の結果、吸光剤として一般式
(I)の化合物を用いることにより、従来技術の有する
欠点を一挙に解決できることを見出して、本発明を完成
させるに至った。
<Means for Solving the Problems> As a result of intensive studies, the present inventors have found that the use of the compound of the general formula (I) as a light-absorbing agent can alleviate the drawbacks of the prior art at a glance. The invention has been completed.

すなわち、本発明は、一般式(I) (式中R1、R2、R3、R4、R5は各々独立して水素、炭素数
1〜6のアルコキシ基、またはヒドロキシ基を表わ
す。)で表わされる化合物を含むことを特徴とするレジ
スト組成物である。R1〜R5のうち、1つまたは2つがヒ
ドロキシ基のものは更に好ましい。
That is, the present invention provides a compound represented by the general formula (I): (Wherein R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , and R 5 each independently represent hydrogen, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or a hydroxy group). Resist composition. It is more preferable that one or two of R 1 to R 5 are hydroxy groups.

一般式(I)の化合物はJ.Chem.Soc.,Perkin Trans.
1,(7),1555−1560(1980)等の記載に準じて合成で
きる。すなわち式(II)の化合物と式(III)の化合物
との縮合反応により合成できる。
The compound of the general formula (I) can be obtained from J. Chem. Soc., Perkin Trans.
1, (7), 1555-1560 (1980) and the like. That is, it can be synthesized by a condensation reaction between the compound of the formula (II) and the compound of the formula (III).

(式中R1、R2、R3、R4、R5は前記と同じ意味を表す。) 一般式(I)の化合物の例としては下記化合物等が挙
げられるが、本発明はこれらに限定されるものではない
し、また、これらの化合物は2種以上混合して用いるこ
ともできる。
(In the formula, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , and R 5 have the same meanings as described above.) Examples of the compound of the general formula (I) include the following compounds. The compounds are not limited, and these compounds can be used as a mixture of two or more kinds.

本発明に用いられるレジスト組成物の基材となるレジ
ストとしては、例えばフェノール類とホルムアルデヒド
を付加縮合反応させて得られるノボラック樹脂とナフト
キノンジアジド化合物からなるものが好適に用いられ
る。なかでもm−クレゾール及び/又はp−クレゾール
とホルマリンより合成されるクレゾールノボラック樹脂
或いはm−、p−クレゾール及び3,5−キシレノールと
ホルマリンより合成されるクレゾール系ノボラック樹脂
等と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、2,3,3′,4−テトラヒ
ドロキシベンゾフェノン、2,2′,3,4,5−ペンタヒドロ
キシベンゾフェノン、2,3,3′,4,5−ペンタヒドロキシ
ベンゾフェノン、2,3,3′,4,4′−ペンタヒドロキシベ
ンゾフェノン、2,2′,3,4,4′−ペンタヒドロキシベン
ゾフェノン、2,2′,3,3′,4−ペンタヒドロキシベンゾ
フェノン等のポリヒドロキシベンゾフェノン類のナフト
キノン−1,2−ジアジドスルホン酸エステルとを含有す
るレジストが好適に用いられる。
As the resist serving as the base material of the resist composition used in the present invention, for example, a resist comprising a novolak resin obtained by subjecting a phenol and formaldehyde to an addition condensation reaction and a naphthoquinonediazide compound is suitably used. Among them, cresol novolak resins synthesized from m-cresol and / or p-cresol and formalin or cresol-based novolak resins synthesized from m-, p-cresol and 3,5-xylenol and formalin, and 2,3,4 -Trihydroxybenzophenone, 2,3,4,4 '
-Tetrahydroxybenzophenone, 2,2 ', 4,4'-tetrahydroxybenzophenone, 2,3,3', 4-tetrahydroxybenzophenone, 2,2 ', 3,4,5-pentahydroxybenzophenone, 2,3 , 3 ', 4,5-pentahydroxybenzophenone, 2,3,3', 4,4'-pentahydroxybenzophenone, 2,2 ', 3,4,4'-pentahydroxybenzophenone, 2,2', 3 A resist containing naphthoquinone-1,2-diazidosulfonic acid ester of polyhydroxybenzophenones such as 3,3 ', 4-pentahydroxybenzophenone is preferably used.

本発明のレジスト組成物における一般式(I)で示さ
れる化合物の使用量は通常レジストの固型分に対して、
0.1〜20%、更に好ましくは、0.2〜10%である。この量
があまり少ないとハレーション防止効果が少なく、また
多すぎるとプロファイルや感度が悪化する傾向を示す。
また本発明の組成物において、本発明の化合物に加え、
1種または2種以上の他の化合物を併用することもでき
る。
The amount of the compound represented by the general formula (I) in the resist composition of the present invention is usually based on the solid content of the resist.
It is 0.1 to 20%, more preferably 0.2 to 10%. If the amount is too small, the effect of preventing halation is small, and if it is too large, the profile and sensitivity tend to deteriorate.
In the composition of the present invention, in addition to the compound of the present invention,
One or more other compounds can be used in combination.

本発明のこれらの化合物のなかでも特に550nm以下、
より好ましくは300〜450nmの領域の光に対して吸収極大
をもつ化合物が好ましく用いられる。
Among these compounds of the present invention, especially 550 nm or less,
More preferably, a compound having an absorption maximum for light in the region of 300 to 450 nm is preferably used.

<発明の効果> 本発明によれば、従来技術の欠点を一挙に除去し、高
反射率基板においても、ハレーションやノッチングのな
い高解像度のパターンを、生産性を落とすことなく、ま
た安定的に形成することが可能となる等、その工業的利
用価値は測り知れないものがある。
<Effects of the Invention> According to the present invention, the disadvantages of the prior art are eliminated at once, and a high-resolution pattern without halation or notching can be stably formed on a high-reflectivity substrate without lowering productivity. Its industrial utility value is immeasurable, as it can be formed.

<実施例> 以下、本発明を実施例及び比較例により具体的に説明
するが、これによって本発明が制限されるものではな
い。
<Examples> Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto.

実施例1〜2および比較例1〜2 ノボラック樹脂と少なくとも1個のo−キノンジアジ
ド化合物とを含むポジ型レジストPF−6200(商品名、住
友化学工業(株)製、固形分割合31.0wt%)に、表−2
に示す各化合物を添加し、レジスト組成物を調製した。
ただし比較例2では、前記のポジ型レジストPF−6200を
そのまま用いた。また、実施例1および2の化合物は、
先に示した方法で合成した。各化合物の添加量は、365n
mにおけるレジスト組成物の吸光度が、比較例1(レジ
ストの対固形分で、化合物を1.0wt%添加)と同一にな
るようにした。
Examples 1-2 and Comparative Examples 1-2 Positive resist PF-6200 containing a novolak resin and at least one o-quinonediazide compound (trade name, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., solid content ratio: 31.0 wt%) Table 2
Was added to prepare a resist composition.
However, in Comparative Example 2, the above-mentioned positive resist PF-6200 was used as it was. The compounds of Examples 1 and 2
It was synthesized by the method shown above. The amount of each compound added is 365n
The absorbance of the resist composition at m was set to be the same as that of Comparative Example 1 (1.0 wt% of the compound was added based on the solid content of the resist).

これらのレジスト組成物を、アルミニウム膜の付いた
4インチシリコンウェハに膜厚が1.8μmとなるように
スピナーで回転塗布し、100℃で1分間、ホットプレー
トにてプリベークした。これを、縮小投影露光装置(露
光波長i線:365nm)を用い、テストレクチルを介して露
光量を段階的に変えて露光した。さらに、SOPD(商品
名、住友化学工業(株)製、ポジ型レジスト用現像液)
を使用し、自動現像機にて、23℃、60秒の静止パドル法
で現像した。
These resist compositions were spin-coated on a 4-inch silicon wafer with an aluminum film by a spinner so as to have a thickness of 1.8 μm, and prebaked at 100 ° C. for 1 minute on a hot plate. This was exposed using a reduction projection exposure apparatus (exposure wavelength i-line: 365 nm) with a stepwise changing exposure amount via a test reticle. Furthermore, SOPD (trade name, Sumitomo Chemical Co., Ltd., positive resist developer)
Was developed by an automatic developing machine at 23 ° C. for 60 seconds using a stationary paddle method.

得られたレジストパターンの評価結果を表−2に示
す。この表において、相対感度は、比較例2のレジスト
膜を解像するのに必要な露光量を1としたときの比であ
り、吸光度は、365nmにおける比較例1のレジスト組成
物の吸光度を1としたときの比である。また、ハレーシ
ョン防止効果は、以下の方法で評価したものである。
Table 2 shows the evaluation results of the obtained resist patterns. In this table, the relative sensitivity is a ratio when the exposure amount required for resolving the resist film of Comparative Example 2 is 1, and the absorbance is 1 at 365 nm. Is the ratio when The antihalation effect was evaluated by the following method.

〔ハレーション防止効果の評価方法〕[Evaluation method of halation prevention effect]

1.評価用段差基板の作成 1μm厚のSiO2膜を有するシリコン基板に、フォトリ
ソグラフィー、エッチングおよびアルミニウムスパッタ
リングにより、第1図に示す形状の段差パターンを形成
させた。代表的なパターンサイズは、a=4μm、b=
2μm、c=1μm、d=1μmである。
1. Production of Stepped Substrate for Evaluation A stepped pattern having the shape shown in FIG. 1 was formed on a silicon substrate having a 1 μm thick SiO 2 film by photolithography, etching and aluminum sputtering. Typical pattern sizes are a = 4 μm, b =
2 μm, c = 1 μm, and d = 1 μm.

2.ハレーション防止効果の評価 上記の方法で作成した高反射率の段差基板上に、スピ
ンコート法により厚さ1.8μmのレジスト膜を形成す
る。第1図に示した段差パターンの中央の凹部を横切っ
て、第2図に示す段差のない部分の線幅(x)が1.2μ
mのレジストラインが形成されるように、露光、現像を
行う。露光現像後の段差凹部中央に残るレジストの線幅
(y)を測定し、yのxに対する減少率〔R=(x−
y)/x〕を求める。
2. Evaluation of antihalation effect A 1.8 μm-thick resist film is formed by spin coating on the high-reflectivity stepped substrate prepared by the above method. The line width (x) of the portion having no step shown in FIG. 2 is 1.2 μm across the central concave portion of the step pattern shown in FIG.
Exposure and development are performed so that m resist lines are formed. The line width (y) of the resist remaining at the center of the stepped recess after the exposure and development was measured, and the reduction ratio of y to x [R = (x−
y) / x].

線幅の減少率(R)が10%以内の場合をハレーション
防止効果「優良」と判定し、11〜20%のものを「良」、
21%以上のものを「不良」と判定する。
When the reduction rate (R) of the line width is within 10%, the halation prevention effect is determined to be “excellent”, and when it is 11 to 20%, it is determined to be “good”.
21% or more are judged as "bad".

表−2に示すように、実施例では高感度でパターンを
形成できた。形成されたパターンはシャープに解像され
ており、またパターン側面の反射光によるノッチングも
なく、アルミ表面からのハレーション防止効果に優れて
いることがわかった。
As shown in Table 2, in the example, a pattern was formed with high sensitivity. It was found that the formed pattern was sharply resolved, had no notch due to reflected light on the side surface of the pattern, and was excellent in the effect of preventing halation from the aluminum surface.

これに対して、比較例のレジストは、感度、またはハ
レーション防止効果の点で不十分なものであった。
On the other hand, the resist of Comparative Example was insufficient in sensitivity or antihalation effect.

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

第1図は、評価用段差パターン形状図である。 第2図は、レジストを塗布、露光、現像を行った図であ
る。
FIG. 1 is an evaluation step pattern shape diagram. FIG. 2 is a view showing the application, exposure, and development of a resist.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上谷 保則 大阪府大阪市此花区春日出中3丁目1番 98号 住友化学工業株式会社内 (72)発明者 山本 貴則 大阪府大阪市此花区春日出中3丁目1番 98号 住友化学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−136040(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Yasunori Uetani 3-1-1, Kasuganaka, Konohana-ku, Osaka-shi, Osaka Sumitomo Chemical Industries Co., Ltd. (72) Takanori Yamamoto Kasuga, Konohana-ku, Osaka-shi, Osaka Naka 3-chome No. 1 98 Sumitomo Chemical Co., Ltd. (56) References JP-A-63-136040 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】一般式(I) (式中R1、R2、R3、R4、R5は各々独立して水素、炭素数
1〜6のアルコキシ基、またはヒドロキシ基を表わ
す。) の化合物を含むことを特徴とするレジスト組成物。
1. The compound of the general formula (I) Wherein R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , and R 5 each independently represent hydrogen, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or a hydroxy group. Composition.
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