JP2676981B2 - Photosensitive resin composition - Google Patents

Photosensitive resin composition

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JP2676981B2
JP2676981B2 JP2145117A JP14511790A JP2676981B2 JP 2676981 B2 JP2676981 B2 JP 2676981B2 JP 2145117 A JP2145117 A JP 2145117A JP 14511790 A JP14511790 A JP 14511790A JP 2676981 B2 JP2676981 B2 JP 2676981B2
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resin composition
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acid
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祥子 田中
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繁 久保田
裕至 肥塚
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、例えば超LSIなどの半導体デバイスの微
細パターンを形成するために使用する放射線感応性レジ
ストに用いる、感光性樹脂組成物関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a photosensitive resin composition used for a radiation sensitive resist used for forming a fine pattern of a semiconductor device such as a VLSI. is there.

[従来の技術] 半導体デバイスの高集積化が求められる中、クォータ
ーミクロンレベルの微細加工技術の開発が進められてい
る。この技術を実現するために、いくつかの手法が検討
されているが、なかでも光リソグラフィー技術で使用す
る光源を短波長化するためにエキシマレーザを露光線源
に使用したり、光学干渉などの問題が無視できる電子
線、X線を露光線源に使用するなどの露光技術が注目さ
れている。
[Prior Art] With the demand for high integration of semiconductor devices, development of fine processing technology at the quarter micron level is underway. Several methods have been studied to realize this technology.Among them, an excimer laser is used as an exposure radiation source to shorten the wavelength of the light source used in the photolithography technology, and optical interference is used. Exposure techniques such as the use of electron beams and X-rays as exposure radiation sources, which can ignore problems, are drawing attention.

従来、光リソグラフィー用のレジストとして、ノボラ
ック樹脂とナフトキノンアジドとからなるレジストが知
られており、それらは、高解像度、ドライエッチング耐
性、高感度など、優れた特性を有している。
BACKGROUND ART Conventionally, as a resist for photolithography, a resist composed of a novolac resin and naphthoquinone azide has been known, and these have excellent properties such as high resolution, dry etching resistance, and high sensitivity.

しかしながら、露光線源の波長が短波長化するにした
がって感光波長の不適合や、短波長に対するレジスト自
身の透過率の不良などの問題が発生する。
However, as the wavelength of the exposure radiation source becomes shorter, problems such as incompatibility of the photosensitive wavelength and poor transmittance of the resist itself for the shorter wavelength occur.

また、電子線、X線用のレジストとして、ポリメタク
リレート樹脂やポリオレフィンスルホン樹脂などのポジ
型レジストや、クロルメチル化ポリスチレンなどのネガ
型レジストが開発されている。しかし、前者はドライエ
ッチング耐性の低さと低感度という欠点を、後者は現像
液による膨潤のための解像度低下という欠点を持ってい
る。
As resists for electron beams and X-rays, positive resists such as polymethacrylate resins and polyolefin sulfone resins, and negative resists such as chloromethylated polystyrene have been developed. However, the former has the drawback of low dry etching resistance and low sensitivity, and the latter has the drawback of reduced resolution due to swelling by the developer.

さらに特開昭60−175046号公報には、露光前はアルカ
リ溶液に対して溶解抵抗を持ち、放射線の露光を受ける
とその部分がアルカリ可溶性となる、アルカリ可溶性フ
ェノール樹脂と放射線感応性オニウム塩との組成物が開
示されている。また特開昭63−59131号公報には、アル
カリ可溶性の高分子化合物と、高エネルギー放射線の照
射によってエステルが分解し、カルボン酸を生成するア
ルカリ不溶性有機酸エステルとの組成物が開示されてお
り、いずれも高感度のレジストを得るのが目的である。
Further, JP-A-60-175046 discloses an alkali-soluble phenolic resin and a radiation-sensitive onium salt, which have a dissolution resistance in an alkali solution before exposure and become alkali-soluble in a portion thereof when exposed to radiation. Are disclosed. Further, JP-A-63-59131 discloses a composition of an alkali-soluble polymer compound and an alkali-insoluble organic acid ester which decomposes an ester upon irradiation with high-energy radiation to generate a carboxylic acid. The purpose is to obtain a highly sensitive resist.

一方、レジストの欠点を補うための、レジストプロセ
スの検討も行われており、半導体基板上に厚い平坦化有
機層を形成し、上層のレジストパターンをドライエッチ
ングによって順次下層に転写し、アスペクト比の高いレ
ジストパターンを形成するという多層プロセスが開発さ
れている。
On the other hand, a resist process for making up for the defects of the resist is also being studied. A thick flattening organic layer is formed on a semiconductor substrate, and the resist pattern of the upper layer is sequentially transferred to the lower layer by dry etching, and the aspect ratio of Multilayer processes have been developed to form high resist patterns.

[発明が解決しようとする課題] しかし、上記公報に開示されている組成物は、諸性能
のある程度の向上はみられるものの、実用的なレベルに
まで向上させることは困難であり、又多層化する方法
は、レジストパターンの転写を行うためにドライエッチ
ング処理を数回行わねばならず、きわめて繁雑な工程処
理と長い処理時間を必要とするという課題がある。
[Problems to be Solved by the Invention] However, although the composition disclosed in the above publication has some improvement in various performances, it is difficult to improve it to a practical level, and the composition has a multilayer structure. In the method, the dry etching process must be performed several times in order to transfer the resist pattern, and there is a problem that a very complicated process process and a long process time are required.

この発明は、かかる課題を解決するためになされたも
ので、放射線露光に対する高い感度と、クォターミクロ
ンレベルの解像度を有するポジ型の放射線感応レジスト
を得ることのできる感光性樹脂組成物提供することを目
的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and provides a photosensitive resin composition capable of obtaining a positive-type radiation-sensitive resist having high sensitivity to radiation exposure and resolution of quart-micron level. With the goal.

[課題を解決するための手段] この発明の感光性樹脂組成物は、アルカリ可溶性高分
子化合物、放射線に感光し酸を発生する化合物並びに下
記一般式(I)および(II)で示される化合物の内の少
なくとも一種を含有するものである。
[Means for Solving the Problems] The photosensitive resin composition of the present invention comprises an alkali-soluble polymer compound, a compound that generates an acid upon exposure to radiation, and a compound represented by the following general formulas (I) and (II). It contains at least one of the above.

(式中Arはm置換のベンゼン環または複素環化合物を示
し、Yは−、−O−、−SO2−、−CH2−、−CO−、−C
(CH3−および−C(CF3−の内の一種を示し、
Xは−COO−、−OCOO−、−SO3−の内の一種を示し、
R1、R2、R3はn個の炭素原子を有するアルキル基、アル
コキシ基、アルケニル基、アルキニル基を示し、R1
R2、R3のいずれかはn=2以上であり、またこれらのう
ち2つが環構造をなしていてもよい。但しmは1から4
の整数を示す。) [作用] この発明において、アルカリ可溶性の高分子化合物は
上記一般式(I)および(II)で表される化合物の内の
少なくとも一種との間で相互作用を及ぼし合い、アルカ
リ水溶液に不溶となる。しかし、放射線の照射を受ける
と、共存している放射線を受けて酸を発生する化合物か
ら発生した酸の効果により、上記一般式(I)および
(II)で表される化合物の内の少なくとも一種が分解し
て、放射線の照射を受けた部分がアルカリ可溶性にな
る。その結果ポジ型パターン形成が可能となる。この分
解反応が起こるためには酸の発生が必須であるが、加熱
工程を加えることにより大幅な感度向上が可能となる場
合が多い。
(Ar in the formula represents a benzene ring or a heterocyclic compound of the m-substituted, Y is -, - O -, - SO 2 -, - CH 2 -, - CO -, - C
Represents one of (CH 3 ) 2 − and —C (CF 3 ) 2 −,
X represents one of --COO--, --OCOO--, and --SO 3- ,
R 1 , R 2 and R 3 represent an alkyl group, an alkoxy group, an alkenyl group or an alkynyl group having n carbon atoms, R 1 ,
Either R 2 or R 3 has n = 2 or more, and two of them may have a ring structure. However, m is 1 to 4
Indicates an integer. ) [Action] In the present invention, the alkali-soluble polymer compound interacts with at least one of the compounds represented by the general formulas (I) and (II) and is insoluble in an alkaline aqueous solution. Become. However, when exposed to radiation, at least one of the compounds represented by the above general formulas (I) and (II) is generated due to the effect of the acid generated from the coexisting radiation-generating compound. Is decomposed, and the portion irradiated with radiation becomes soluble in alkali. As a result, a positive pattern can be formed. In order for this decomposition reaction to occur, it is essential to generate an acid, but it is often possible to significantly improve the sensitivity by adding a heating step.

[実施例] この発明に係わる上記一般式(I)および(II)で表
される化合物は、Xが−COO−である場合は各々該当す
るカルボン酸ハロゲン化物とアルコールを第3級アミン
中で縮合反応させる一般的な方法で合成でき、−OCOO−
である場合は各々該当するヒドロキシ化合物と炭酸ハロ
ゲン化物を第3級アミン中で縮合反応させる方法あるい
は該当するヒドロキシ化合物とジカーボネイトを縮合す
る方法によって合成でき、−SO3−である場合は各々該
当するスルホン酸ハロゲン化物アルコールを第3級アミ
ン中で縮合反応させる方法あるいは、スルホン酸銀塩と
臭化物とを縮合反応させる方法によって合成することが
できる。上記一般式(I)および(II)で表される化合
物におけるArは、例えばベンゼン、ナフタレン、アント
ラセン、ベンゾフェノン、ナフトキノン、アントラキノ
ン、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、ト
リアジン、テトラジン、ピロール、イミダゾール、ピラ
ゾール、トリアゾール、フェナントリジン、フェナント
レン、ベンゾシンノリン、キノキサリン、フェナジン、
アザベンゾナフテン、ポリアザフェナントレン、オキサ
ジアジン、ベンゾオキサジアジン、ジオキサジアジン、
インドール、ベンゾイミダゾール、カルバゾール、キノ
リン、アクリジン、ピロコリン、フラン、ベンゾフラ
ン、クロモン、クロメン、キサントン、チオフェン、ベ
ンゾチオフェン、オキサゾール、イソオキサゾール、チ
アゾール、ベンゾチアゾール、オキサゾリン、オキサゾ
リジン、ベンゾオキサチイン、イサチン、インドレニ
ン、ピペリドン、イソキノリン、アクリドン、トロピノ
ン、フラボン、ピロン、ピロリドン、4H−ピラン−4−
オンなどがあげられ、これらはアルキル基、アルケニル
基、アルキニル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、など
で置換されていてもよい。
[Examples] In the compounds represented by the above general formulas (I) and (II) according to the present invention, when X is -COO-, the corresponding carboxylic acid halide and alcohol are used in a tertiary amine. It can be synthesized by a general method of condensation reaction, and -OCOO-
If it can be synthesized by a method of condensing a method or corresponding hydroxy compound with Jikaboneito to condensation hydroxy compound and the carbonic acid halide with a tertiary amine To each applicable, -SO 3 - applicable each case a Can be synthesized by a condensation reaction of a sulfonic acid halide alcohol in a tertiary amine or a condensation reaction of a sulfonic acid silver salt and a bromide. Ar in the compounds represented by the general formulas (I) and (II) is, for example, benzene, naphthalene, anthracene, benzophenone, naphthoquinone, anthraquinone, pyridine, pyrazine, pyrimidine, pyridazine, triazine, tetrazine, pyrrole, imidazole, pyrazole, Triazole, phenanthridine, phenanthrene, benzocinnoline, quinoxaline, phenazine,
Azabenzonaphthene, polyazaphenanthrene, oxadiazine, benzooxadiazine, dioxadiazine,
Indole, benzimidazole, carbazole, quinoline, acridine, pyrocholine, furan, benzofuran, chromone, chromene, xanthone, thiophene, benzothiophene, oxazole, isoxazole, thiazole, benzothiazole, oxazoline, oxazolidine, benzooxathine, isatin, indolenine , Piperidone, isoquinoline, acridone, tropinone, flavone, pyrone, pyrrolidone, 4H-pyran-4-
And the like, which may be substituted with an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an alkoxy group, a halogen atom, or the like.

この発明に係わるアルカリ可溶性の高分子化合物(ベ
ースポリマー)としては、例えば−OH、−COOH、−NH2
などのようなアルカリ可溶性の官能基を有する高分子化
合物(共重合体を含む)を任意に使用することができ、
例えばポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリ−α−
クロロアクリル酸、ポリヒドロキシスチレン、ポリ−α
−メチルヒドロキシスチレン、ポリスチレンカルボン
酸、ポリアミノスチレン、ポリアリルアミンなどの単独
重合体あるいはこれらとポリスチレンまたはポリメチル
メタクリレートなどとの共重合体、フェノールノボラッ
ク樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ナフトールノボラ
ック樹脂などが挙げられ、これら2種以上を併せて用い
てもよい。
Examples of the alkali-soluble polymer compound (base polymer) according to the present invention include -OH, -COOH, -NH 2
A polymer compound (including a copolymer) having an alkali-soluble functional group such as
For example, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, poly-α-
Chloroacrylic acid, polyhydroxystyrene, poly-α
-Methyl hydroxystyrene, polystyrene carboxylic acid, polyaminostyrene, homopolymers such as polyallylamine or copolymers of these with polystyrene or polymethylmethacrylate, phenol novolac resins, cresol novolac resins, naphthol novolac resins, and the like, You may use these 2 or more types together.

この発明に係わる放射線の照射を受けて酸を発生する
化合物(光酸発生剤)としては、例えばトリフェニルス
ルホニウムテトラフルオロボレイト、トリフェニルスル
ホニウムヘキサフルオロアンチモネイト、トリフェニル
スルホニウムヘキサフルオロアルシネイト、トリフェニ
ルスルホニウムヘキサフルオロホスフェイト、トリフェ
ニルスルホニウムトリフルオロスルホネイト、4−チオ
フェノキシジフェニルスルホニウムテトラフルオロボレ
イト、4−チオフェノキシジフェニルスルホニウムヘキ
サフルオロアンチモネイト、4−チオフェノキシジフェ
ニルスルホニウムヘキサフルオロアルシネイト、4−チ
オフェノキシジフェニルスルホニウムヘキサフルオロホ
スフェイト、4−チオフェノキシジフェニルスルホニウ
ムトリフルオロスルホネイト、4−tert−ブチルフェニ
ルジフェニルスルホニウムテトラフルオロボレイト、4
−tert−ブチルフェニルジフェニルスルホニウムヘキサ
フルオロアンチモネイト、4−tert−ブチルフェニルジ
フェニルスルホニウムヘキサフルオロアルシネイト、4
−tert−ブチルフェニルジフェニルスルホニウムヘキサ
フルオロホスフェイト、4−tert−ブチルフェニルジフ
ェニルスルホニウムトリフルオロスルホネイト、トリス
(4−メチルフェニル)スルホニウムテトラフルオロボ
レイト、トリス(4−メチルフェニル)スルホニウムヘ
キサフルオロアンチモネイト、トリス(4−メチルフェ
ニル)スルホニウムヘキサフルオロアルシネイト、トリ
ス(4−メチルフェニル)スルホニウムヘキサフルオロ
ホスフェイト、トリス(4−メチルフェニル)スルホニ
ウムトリフルオロスルホネイト、トリス(4−メトキシ
フェニル)スルホニウムテトラフルオロボレイト、トリ
ス(4−メトキシフェニル)スルホニウムヘキサフルオ
ロアンチモネイト、トリス(4−メトキシフェニル)ス
ルホニウムヘキサフルオロアルシネイト、トリス(4−
メトキシフェニル)スルホニウムヘキサフルオロホスフ
ェイト、トリス(4−メトキシフェニル)スルホニウム
トリフルオロスルホネイト、ジフェニルヨウドニウムテ
トラフルオロボレイト、ジフェニルヨウドニウムヘキサ
フルオロアンチモネイト、ジフェニルヨウドニウムヘキ
サフルオロアルシネイト、ジフェニルヨウドニウムヘキ
サフルオロホスフェイト、ジフェニルヨウドニウムトリ
フルオロスルホネイト、3,3′−ジニトロジフェニルヨ
ウドニウムテトラフルオロボレイト、3,3′−ジニトロ
ジフェニルヨウドニウムヘキサフルオロアンチモネイ
ト、3,3′−ジニトロジフェニルヨウドニウムヘキサフ
ルオロアルシネイト、3,3′−ジニトロジフェニルヨウ
ドニウムヘキサフルオロホスフェイト、3,3′−ジニト
ロジフェニルヨウドニウムトリフルオロスルホネイト、
4,4′−ジメチルジフェニルヨウドニウムテトラフルオ
ロボレイト、4,4′−ジメチルジフェニルヨウドニウム
ヘキサフルオロアンチモネイト、4,4′−ジメチルジフ
ェニルヨウドニウムヘキサフルオロアルシネイト、4,
4′−ジメチルジフェニルヨウドニウムヘキサフルオロ
ホスフェイト、4,4′−ジメチルジフェニルヨウドニウ
ムトリフルオロスルホネイト、4,4′−ジtert−ブチル
ジフェニルヨウドニウムテトラフルオロボレイト、4,
4′−ジtert−ブチルジフェニルヨウドニウムヘキサフ
ルオロアンチモネイト、4,4′−ジtert−ブチルジフェ
ニルヨウドニウムヘキサフルオロアルシネイト、4,4′
−ジtert−ブチルジフェニルヨウドニウムヘキサフルオ
ロホスフェイト、4,4′−ジtert−ブチルジフェニルヨ
ウドニウムトリフルオロスルホネイトなどのオニウム塩
や、2,4,6,−トリス(トリクロロメチル)トリアジン、
2−アリル−4,6−ビス(トリクロロメチル)トリアジ
ン、α,α,α,−トリブロモメチル−フェニルスルホ
ン、α,α,α,α′,α′,α′,−ヘキサクロロキ
シリレン、2,2−ビス(3,5−ジブロム−4−ヒドロキシ
フェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、
1,1,1−トリス(3,5−ジブロム−4−ヒドロキシフェニ
ル)エタンなどのハロゲン含有化合物や、2−ニトロベ
ンジルトシレイト、2,6−ジニトロベンジルトシレイ
ト、2,4−ジニトロベンジルトシレイト、メチルスルホ
ン酸2−ニトロベンジルエステル、酢酸2−ニトロベン
ジルエステル、p−ニトロベンジル−9,10−ジメトキシ
アントラセン−2−スルホネイトなどのスルホン酸エス
テルなどを挙げることができ、これら2種以上を併せて
用いてもよい。
Examples of the compound (photoacid generator) which generates an acid upon irradiation with radiation according to the present invention include triphenylsulfonium tetrafluoroborate, triphenylsulfonium hexafluoroantimonate, triphenylsulfonium hexafluoroarsineate and triphenylsulfonium hexafluoroarsineate. Phenylsulfonium hexafluorophosphate, triphenylsulfonium trifluorosulfonate, 4-thiophenoxydiphenylsulfonium tetrafluoroborate, 4-thiophenoxydiphenylsulfonium hexafluoroantimonate, 4-thiophenoxydiphenylsulfonium hexafluoroarsineate, 4- Thiophenoxydiphenylsulfonium hexafluorophosphate, 4-thiophenoxydiphenylsulfonium trifluorosulphate Nate, 4-tert-butylphenyl diphenyl sulfonium tetrafluoroborate, 4
-Tert-butylphenyldiphenylsulfonium hexafluoroantimonate, 4-tert-butylphenyldiphenylsulfonium hexafluoroarsineate, 4
-Tert-butylphenyldiphenylsulfonium hexafluorophosphate, 4-tert-butylphenyldiphenylsulfonium trifluorosulfonate, tris (4-methylphenyl) sulfonium tetrafluoroborate, tris (4-methylphenyl) sulfonium hexafluoroantimonate , Tris (4-methylphenyl) sulfonium hexafluoroarsineate, tris (4-methylphenyl) sulfonium hexafluorophosphate, tris (4-methylphenyl) sulfonium trifluorosulfonate, tris (4-methoxyphenyl) sulfonium tetrafluoro Borate, tris (4-methoxyphenyl) sulfonium hexafluoroantimonate, tris (4-methoxyphenyl) sulfonium hexaf Oroarushineito, tris (4
Methoxyphenyl) sulfonium hexafluorophosphate, tris (4-methoxyphenyl) sulfonium trifluorosulfonate, diphenyliodonium tetrafluoroborate, diphenyliodonium hexafluoroantimonate, diphenyliodonium hexafluoroarsineate, diphenyliodonium hexa Fluorophosphate, diphenyliodonium trifluorosulfonate, 3,3'-dinitrodiphenyliodonium tetrafluoroborate, 3,3'-dinitrodiphenyliodonium hexafluoroantimonate, 3,3'-dinitrodiphenyliodonium hexa Fluorolucinate, 3,3'-dinitrodiphenyliodonium hexafluorophosphate, 3,3'-dinitrodiphenyliodonium tri Le Oro sulfo Nate,
4,4'-dimethyldiphenyliodonium tetrafluoroborate, 4,4'-dimethyldiphenyliodonium hexafluoroantimonate, 4,4'-dimethyldiphenyliodonium hexafluoroarsineate, 4,
4'-dimethyldiphenyliodonium hexafluorophosphate, 4,4'-dimethyldiphenyliodonium trifluorosulfonate, 4,4'-ditert-butyldiphenyliodonium tetrafluoroborate, 4,
4'-ditert-butyldiphenyliodonium hexafluoroantimonate, 4,4'-ditert-butyldiphenyliodonium hexafluoroarsineate, 4,4 '
-Ditert-butyldiphenyliodonium hexafluorophosphate, onium salts such as 4,4'-ditert-butyldiphenyliodonium trifluorosulfonate, 2,4,6, -tris (trichloromethyl) triazine,
2-allyl-4,6-bis (trichloromethyl) triazine, α, α, α, -tribromomethyl-phenyl sulfone, α, α, α, α ′, α ′, α ′,-hexachloroxylylene, 2 , 2-bis (3,5-dibromo-4-hydroxyphenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane,
Halogen-containing compounds such as 1,1,1-tris (3,5-dibromo-4-hydroxyphenyl) ethane, 2-nitrobenzyl tosylate, 2,6-dinitrobenzyl tosylate, and 2,4-dinitrobenzyl tosiate. Examples thereof include sulfonate, methyl sulfonic acid 2-nitrobenzyl ester, acetic acid 2-nitrobenzyl ester, sulfonic acid ester such as p-nitrobenzyl-9,10-dimethoxyanthracene-2-sulfonate, and the like. You may use together.

一般的に、この発明の実施例の感光性樹脂組成物は、
上記この発明に係わる化合物を溶解し、かつそれらと反
応しない溶媒と共に用いるが、その溶媒として例えば、
メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ジメチルグライ
ム、ジエチルグライム、シクロペンタノン、シクロヘキ
サノン、γ−ブチロラクトン、酢酸イソアミルなどが一
般的である。好ましくは沸点が100から220℃の範囲が適
当である。沸点がこれより低いものではむらができやす
く、沸点がこれより高いと溶媒の乾燥が容易ではない。
Generally, the photosensitive resin composition of the embodiment of the present invention,
The compound according to the present invention is used together with a solvent which dissolves and does not react with them.
Methyl cellosolve, ethyl cellosolve, dimethyl glyme, diethyl glyme, cyclopentanone, cyclohexanone, γ-butyrolactone, isoamyl acetate and the like are common. Preferably, the boiling point is in the range of 100 to 220 ° C. If the boiling point is lower than this, unevenness is likely to occur, and if the boiling point is higher than this, it is not easy to dry the solvent.

この発明の実施例の感光性樹脂組成物の含有割合は、
上記一般式(I)および(II)で表される化合物の内の
少なくとも一種を5〜80重量%であるのが好ましく、よ
り好ましくは10〜40重量%である。また、アルカリ可溶
性の高分子化合物は、20〜95重量%であるのが好まし
く、より好ましくは60〜90重量%である。放射線の照射
を受けて酸を発生する化合物は、0.05〜20重量%である
のが好ましく、より好ましくは0.5〜10重量%である。
上記一般式(I)および(II)で表される化合物の少な
くとも一種が5重量%未満の場合、パターニングが行い
にくくなる傾向が生じ、80重量%を超えた場合には、他
の成分との均一な相溶性が得られにくくなるので形成さ
れるパターンの不良が発生しやすくなる。また放射線の
照射を受けて酸を発生する化合物が0.05重量%未満の場
合には良好なパターンを形成することができにくくな
り、20重量%を超えた場合には他の成分との均一な相溶
性が得られにくくなるので、形成されるパターンの不良
が発生しやすくなる。
The content ratio of the photosensitive resin composition of the example of the present invention,
The content of at least one of the compounds represented by the general formulas (I) and (II) is preferably 5 to 80% by weight, more preferably 10 to 40% by weight. The alkali-soluble polymer compound is preferably 20 to 95% by weight, more preferably 60 to 90% by weight. The amount of the compound that generates an acid upon irradiation with radiation is preferably 0.05 to 20% by weight, more preferably 0.5 to 10% by weight.
When at least one of the compounds represented by the general formulas (I) and (II) is less than 5% by weight, patterning tends to be difficult to perform, and when it exceeds 80% by weight, it may be mixed with other components. Since it becomes difficult to obtain uniform compatibility, defects in the formed pattern are likely to occur. Further, when the amount of the compound that generates an acid upon irradiation with radiation is less than 0.05% by weight, it becomes difficult to form a good pattern, and when it exceeds 20% by weight, a uniform phase with other components is formed. Since it becomes difficult to obtain the solubility, defects in the formed pattern are likely to occur.

次に、この発明の実施例の感光性樹脂組成物を用いて
パターン形成を行う場合について説明する。この発明の
実施例の感光性樹脂組成物の溶液を、シリコンウェハな
どの基板上に塗布し、プリベイクを行ない、UV光、Deep
UV光、X線、電子線などの放射線を照射した後、80か
ら150℃程度の加熱を30秒から20分行ない、次いで現像
を行ってパターン形成を行うことができる。レジストの
現像液としては、アンモニア、トリエチルアミン、ジメ
チルアミノメタノール、テトラメチルアンモニウムヒド
ロキサイド、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸
ナトリウム、コリンなどの水溶液を用いることが出来
る。
Next, the case where pattern formation is performed using the photosensitive resin composition of the embodiment of the present invention will be described. The solution of the photosensitive resin composition of the embodiment of the present invention is applied on a substrate such as a silicon wafer, prebaked, UV light, Deep
After irradiation with radiation such as UV light, X-rays, and electron beams, heating at about 80 to 150 ° C. is performed for 30 seconds to 20 minutes, and then development can be performed to form a pattern. As the resist developing solution, an aqueous solution of ammonia, triethylamine, dimethylaminomethanol, tetramethylammonium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, choline, or the like can be used.

なお、この発明の実施例の感光性樹脂組成物が、基板
とレジストとの密着性を向上させるための密着性向上
剤、例えば、アミノシラザン、アミノアルコキシシラザ
ン、アルキルアルコキシシラザンなどをはじめ、その他
必要に応じて目的にあった化合物を含有してもよい。
In addition, the photosensitive resin composition of the embodiment of the present invention, an adhesion improver for improving the adhesion between the substrate and the resist, for example, aminosilazane, aminoalkoxysilazane, alkylalkoxysilazane and the like, other necessary A compound suitable for the purpose may be contained according to the above.

以下にこの発明の感光性樹脂組成物を具体的な実施例
を挙げて説明するが、これらだけに限定されるものでは
ない。なお、表1に上記一般式(I)で表わされる化合
物を、表2には一般式(II)で表わされる化合物を示
す。
The photosensitive resin composition of the present invention will be described below with reference to specific examples, but the invention is not limited thereto. Table 1 shows the compounds represented by the above general formula (I), and Table 2 shows the compounds represented by the general formula (II).

一般式(I)において、Arが Xが−COO−、R1が−CH3、R2が−CH3、R3が−CH2−CH3
−となるように、該当するカルボン酸ハロゲン化物とア
ルコールを第3級アミン中で縮合反応させる一般的な方
法で合成して化合物1を合成した。
In the general formula (I), Ar is X is —COO—, R 1 is —CH 3 , R 2 is —CH 3 , and R 3 is —CH 2 —CH 3.
Compound 1 was synthesized by a general method in which a corresponding carboxylic acid halide and an alcohol are subjected to a condensation reaction in a tertiary amine so as to be −.

この化合物1.0g、p−ビニルフェノール重合体3gおよ
び酸発生剤としてトリフェニスルホニウムトリフレイト
0.1gをシクロヘキサノン7mlに溶解させ、0.2μmのフィ
ルターでろ過してこの発明の一実施例の感光性樹脂組成
物の溶液を作製した。
1.0 g of this compound, 3 g of p-vinylphenol polymer and triphenisulfonium triflate as an acid generator
0.1 g was dissolved in 7 ml of cyclohexanone and filtered with a 0.2 μm filter to prepare a solution of the photosensitive resin composition of one example of the present invention.

この溶液を、3000r.p.mの回転数のスピンコーターを
使用してシリコンウェハ上に塗布し、80℃で15分間オー
ブン中でプレキュアーした。この基板を室温に冷却し、
250nmのDeep UV光で約8mJ/cm2の露光を行った。露光後1
10℃のオーブンで10分間加熱を行い、2%テトラメチル
アンモニウム水溶液に2分間浸漬させた。
This solution was coated on a silicon wafer using a spin coater with a rotation speed of 3000 rpm and precured in an oven at 80 ° C for 15 minutes. Cool this substrate to room temperature,
An exposure of about 8 mJ / cm 2 was performed with Deep UV light of 250 nm. After exposure 1
It was heated in an oven at 10 ° C. for 10 minutes and immersed in a 2% tetramethylammonium aqueous solution for 2 minutes.

この操作により良好なパターンが得られた。また露光
線源をDeep UV光の代わりに加速電圧20kVの電子線を1.5
μC/cm2照射した場合にもDeep UV光と同様に良好なパタ
ーンが得られた。
A good pattern was obtained by this operation. Also, instead of using Deep UV light as the exposure radiation source, an electron beam with an acceleration voltage of 20 kV was
Even when irradiated with μC / cm2, a good pattern was obtained as with Deep UV light.

実施例2〜21 表1および2で示した化合物を用い、実施例1と同様
に表3に示した条件で、この発明の実施例の感光性樹脂
組成物の溶液を得た。次に、実施例1と同様に、この溶
液の感度と解像度を調べ結果を表3に示す。その結果、
どの実施例も0.35μm以上の解像度を示し、20mj/cm2
下の感度を有することが示された。
Examples 2 to 21 Using the compounds shown in Tables 1 and 2 and under the conditions shown in Table 3 in the same manner as in Example 1, solutions of the photosensitive resin compositions of Examples of the present invention were obtained. Next, as in Example 1, the sensitivity and resolution of this solution were examined and the results are shown in Table 3. as a result,
It was shown that all the examples showed a resolution of 0.35 μm or more and a sensitivity of 20 mj / cm 2 or less.

[発明の効果] 以上説明した通り、この発明はアルカリ可溶性高分子
化合物、放射線に感光し酸を発生する化合物並びに下記
一般式(I)および(II)で示される化合物の内の少な
くとも一種を含有するものを用いることにより、放射線
露光に対する高い感度と、クォターミクロンレベルの解
像度を有するポジ型の放射線感応レジストを得ることの
できる感光性樹脂組成物を得ることができ、例えば、超
微細パターンが必要となる半導体素子の製造に有効に利
用でき、この感光性樹脂組成物を用いることにより、高
感度で、高解像度のパターニングを行うことができる。
[Effects of the Invention] As described above, the present invention contains an alkali-soluble polymer compound, a compound that generates an acid upon exposure to radiation, and at least one of the compounds represented by the following general formulas (I) and (II). It is possible to obtain a photosensitive resin composition capable of obtaining a positive-type radiation-sensitive resist having a high sensitivity to radiation exposure and a resolution of a quart-micron level, by using This photosensitive resin composition can be effectively used for manufacturing a required semiconductor element, and by using this photosensitive resin composition, patterning can be performed with high sensitivity and high resolution.

(式中Arはm置換のベンゼン環または複素環化合物を示
し、Yは−、−O−、−SO2−、−CH2−、−CO−、−C
(CH3−および−C(CF3−の内の一種を示し、
Xは−COO−、−OCOO−、−SO3−の内の一種を示し、
R1、R2、R3はn個の炭素原子を有するアルキル基、アル
コキシ基、アルケニル基、アルキニル基を示し、R1
R2、R3のいずれかはn=2以上であり、またこれらのう
ち2つが環構造をなしていてもよい。但しmは1から4
の整数を示す。)
(Ar in the formula represents a benzene ring or a heterocyclic compound of the m-substituted, Y is -, - O -, - SO 2 -, - CH 2 -, - CO -, - C
Represents one of (CH 3 ) 2 − and —C (CF 3 ) 2 −,
X represents one of --COO--, --OCOO--, and --SO 3- ,
R 1 , R 2 and R 3 represent an alkyl group, an alkoxy group, an alkenyl group or an alkynyl group having n carbon atoms, R 1 ,
Either R 2 or R 3 has n = 2 or more, and two of them may have a ring structure. However, m is 1 to 4
Indicates an integer. )

フロントページの続き (72)発明者 久保田 繁 兵庫県尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電機株式会社材料研究所内 (72)発明者 肥塚 裕至 兵庫県尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電機株式会社材料研究所内 (56)参考文献 特開 平1−106040(JP,A) 特開 平1−300250(JP,A) 特開 昭63−27829(JP,A) 特開 平3−198059(JP,A)Front page continued (72) Inventor Shigeru Kubota 8-1-1 Tsukaguchihonmachi, Amagasaki City, Hyogo Prefecture Mitsubishi Electric Corporation Material Research Laboratory (72) Inventor Hiroshi Hizuka 8-1-1 Tsukaguchihonmachi, Amagasaki City, Hyogo Prefecture (56) Reference JP-A-1-106040 (JP, A) JP-A-1-300250 (JP, A) JP-A-63-27829 (JP, A) JP-A-3- 198059 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】アルカリ可溶性高分子化合物、放射線に感
光し酸を発生する化合物並びに下記一般式(I)および
(II)で示される化合物の内の少なくとも一種を含有す
る感光性樹脂組成物。 (式中Arはm置換のベンゼン環または複素環化合物を示
し、Yは−、−O−、−SO2−、−CH2−、−CO−、−C
(CH3−および−C(CF3−の内の一種を示し、
Xは−COO−、−OCOO−、−SO3−の内の一種を示し、
R1、R2、R3はn個の炭素原子を有するアルキル基、アル
コキシ基、アルケニル基、アルキニル基を示し、R1
R2、R3のいずれかはn=2以上であり、またこれらのう
ち2つが環構造をなしていてもよい。但しmは1から4
の整数を示す。)
1. A photosensitive resin composition containing an alkali-soluble polymer compound, a compound which generates an acid upon exposure to radiation, and at least one of compounds represented by the following general formulas (I) and (II). (Ar in the formula represents a benzene ring or a heterocyclic compound of the m-substituted, Y is -, - O -, - SO 2 -, - CH 2 -, - CO -, - C
Represents one of (CH 3 ) 2 − and —C (CF 3 ) 2 −,
X represents one of --COO--, --OCOO--, and --SO 3- ,
R 1 , R 2 and R 3 represent an alkyl group, an alkoxy group, an alkenyl group or an alkynyl group having n carbon atoms, R 1 ,
Either R 2 or R 3 has n = 2 or more, and two of them may have a ring structure. However, m is 1 to 4
Indicates an integer. )
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