JP3265684B2 - Positive resist composition - Google Patents
Positive resist compositionInfo
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路等に用い
られるポジ型レジスト組成物に関する。The present invention relates to a positive resist composition used for semiconductor integrated circuits and the like.
【0002】近年、集積回路については高集積化に伴う
微細化が進み、サブミクロンのパターン形成が要求され
ている。この結果、ポジ型レジスト組成物には、より優
れた感度、解像度及びプロファイル等の諸性能が求めら
れている。しかしながら、一般的には、解像度及びプロ
ファイルを良くしようとすると感度が低下し、又、解像
度を低下させずに感度を高めようとすると現像残さ(ス
カム)が発生する。このように、感度と解像度及びプロ
ファイルとを両立させることは困難であった。[0002] In recent years, integrated circuits have been miniaturized with higher integration, and submicron pattern formation has been required. As a result, the positive resist composition is required to have more excellent properties such as sensitivity, resolution, and profile. However, in general, sensitivity is reduced when trying to improve the resolution and profile, and development residue (scum) is generated when trying to increase the sensitivity without lowering the resolution. Thus, it has been difficult to achieve both sensitivity, resolution, and profile.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、感度、解像
度及びプロファイル等の諸性能のバランスに優れ、且つ
スカムのないポジ型レジスト組成物を提供する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a positive resist composition which is excellent in balance among various properties such as sensitivity, resolution and profile and has no scum.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明は、一般式
(I)、及び一般式(II)又は(III)で示される2種の
フェノール化合物のキノンジアジドスルホン酸エステル
の混合物;或いは一般式(II)又は(III)、及び一般式
(IV)で示される2種のフェノール化合物のキノンジア
ジドスルホン酸エステルの混合物 According to the present invention, there is provided a compound of the general formula
(I) and two kinds of the general formula (II) or (III)
Quinonediazidesulfonic acid esters of phenolic compounds
Or a mixture of the general formula (II) or (III), and the general formula
Quinonedia of two phenolic compounds represented by (IV)
Mixture of didosulfonic acid esters
【0005】[0005]
【化2】 Embedded image
【0006】(式中、R1 〜R42は各々独立して水素原
子、炭素数1〜4のアルキル基又は水酸基を表わし、R
43は水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表わ
す。)、及びアルカリ可溶性樹脂を含むことを特徴とす
るポジ型レジスト組成物である。Wherein R 1 to R 42 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a hydroxyl group;
43 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. ) And an alkali-soluble resin.
【0007】キノンジアジドスルホン酸エステルは、一
般式(I)〜(IV)で示されるフェノール化合物とキノ
ンジアジドスルホン酸ハライドとを、有機溶媒中で塩基
性触媒の存在下に反応させることにより製造される。有
機溶媒としては、ジオキサン、テトラヒドロフラン、ア
セトン、ジクロルメタン、クロロホルム又はγ−ブチロ
ラクトン等が挙げられ、塩基性触媒としてはトリエチル
アミン等の有機塩基又は炭酸水素ナトリウム等の無機ア
ルカリなどの弱塩基が挙げられる。キノンジアジドスル
ホン酸ハライドとしては、例えば1,2−ベンゾキノン
ジアジド−4−スルホン酸クロリド又は1,2−ナフト
キノンジアジド−4−もしくは−5−スルホン酸クロリ
ド等が挙げられる。一般式(I)、(II)及び(IV)で
示されるフェノール化合物は公知であり、一般式(III)
で示されるフェノール化合物は特願平 5-22772号明細書
に記載された方法により製造される。キノンジアジドス
ルホン酸エステルの組合せとしては、一般式(I)、及
び一般式(II)又は(III)で示される2種のフェノール
化合物のキノンジアジドスルホン酸エステルの混合物;
或いは一般式(II)又は(III)、及び一般式(IV)で示
される2種のフェノール化合物のキノンジアジドスルホ
ン酸エステルの混合物である。上記フェノール化合物の
エステル化率は所望に応じて反応モル比により調節され
る。上記の各エステルの好ましい添加量は、全エステル
中、5〜95重量%である。より好ましい添加量は全エス
テル中、10〜90重量%である。The quinonediazidesulfonic acid ester is produced by reacting a phenol compound represented by any one of the general formulas (I) to (IV) with a quinonediazidesulfonic acid halide in an organic solvent in the presence of a basic catalyst. Examples of the organic solvent include dioxane, tetrahydrofuran, acetone, dichloromethane, chloroform, and γ-butyrolactone. Examples of the basic catalyst include an organic base such as triethylamine and a weak base such as an inorganic alkali such as sodium hydrogen carbonate. Examples of the quinonediazidesulfonic acid halide include 1,2-benzoquinonediazide-4-sulfonic acid chloride and 1,2-naphthoquinonediazide-4- or -5-sulfonic acid chloride. The phenol compounds represented by the general formulas (I), (II) and (IV) are known and have the general formula (III)
The phenol compound represented by the formula (1) is produced by the method described in Japanese Patent Application No. 5-22772. The pair combined quinonediazide sulfonic acid esters, mixtures of general formula (I), and quinone diazide sulfonic acid ester of the general formula (II) or two kinds of phenol compound represented by (III);
Alternatively, it is a mixture of quinonediazidesulfonic acid esters of two phenol compounds represented by the general formula (II) or (III) and the general formula (IV). The esterification rate of the phenol compound is adjusted by the reaction molar ratio as desired. The preferable addition amount of each of the above-mentioned esters is 5 to 95% by weight based on all the esters. A more preferred addition amount is 10 to 90% by weight based on the total ester.
【0008】アルカリ可溶性樹脂としては、例えば、フ
ェノール類とアルデヒド類とを縮合させて得られるノボ
ラック樹脂等が挙げられ、フェノール類としては例えば
フェノール、クレゾール、キシレノール、エチルフェノ
ール、トリメチルフェノール、プロピルフェノール、ブ
チルフェノール、ジヒドロキシベンゼン、ナフトール類
等が挙げられる。これらのフェノール類は単独で、又2
種以上混合して用いられる。Examples of the alkali-soluble resin include novolak resins obtained by condensing phenols and aldehydes. Examples of the phenols include phenol, cresol, xylenol, ethylphenol, trimethylphenol, propylphenol, and the like. Butylphenol, dihydroxybenzene, naphthols and the like. These phenols can be used alone or
Used as a mixture of more than one species.
【0009】アルデヒド類としては、例えばホルムアル
デヒド又はパラホルムアルデヒド等が挙げられる。フェ
ノール類とアルデヒド類との縮合は溶媒の存在下又は不
存在下に、触媒を用いる常法により行われる。触媒とし
ては、例えば無機酸(塩酸、硫酸もしくは燐酸等)、有
機酸(蓚酸、蟻酸もしくはp−トルエンスルホン酸等)
又は二価金属塩(酢酸亜鉛もしくは酢酸マグネシウム
等)が挙げられる。縮合反応条件は通常、60〜120
℃、2〜30時間である。Examples of the aldehyde include formaldehyde and paraformaldehyde. The condensation of phenols and aldehydes is carried out in the presence or absence of a solvent by a conventional method using a catalyst. Examples of the catalyst include inorganic acids (such as hydrochloric acid, sulfuric acid, and phosphoric acid) and organic acids (such as oxalic acid, formic acid, and p-toluenesulfonic acid).
Or a divalent metal salt (such as zinc acetate or magnesium acetate). The condensation reaction conditions are usually from 60 to 120.
C. for 2 to 30 hours.
【0010】ポジ型レジスト液の調製は、上記キノンジ
アジドスルホン酸エステル及びアルカリ可溶性樹脂(両
者の重量比は1:1〜6:1の範囲が好ましい)を溶剤
と混合することにより行われる。溶剤としては、例えば
エチル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、メチルセロソルブ、プロピレ
ングリコールモノメチルエーテルアセテート、酢酸ブチ
ル、メチルイソブチルケトン、2−ヘプタノンもしくは
キシレン等が挙げられる。ポジ型レジスト液には、例え
ば分子量900未満のアルカリ可溶性化合物を添加して
もよく、このような化合物としては、例えば特開平2-27
5955号公報に一般式(I)で記載されている化合物、特
開平 4-50851号公報に一般式(I)で記載されている化
合物、又は特開平3-179353号公報に一般式(I)で記載
されている化合物等が挙げられる。上記化合物の好まし
い添加量は、ポジ型レジスト組成物の全固型分中、3〜
40重量%である。The preparation of the positive resist solution is carried out by mixing the quinonediazide sulfonic acid ester and an alkali-soluble resin (the weight ratio of both is preferably in the range of 1: 1 to 6: 1) with a solvent. Examples of the solvent include ethyl cellosolve acetate, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve, methyl cellosolve, propylene glycol monomethyl ether acetate, butyl acetate, methyl isobutyl ketone, 2-heptanone, and xylene. For example, an alkali-soluble compound having a molecular weight of less than 900 may be added to the positive resist solution.
No. 5955, compounds represented by the general formula (I), JP-A-4-50851, compounds represented by the general formula (I), or JP-A-3-17953, a compound represented by the general formula (I) And the like. The preferred addition amount of the above compound is 3 to 3 in the total solid content of the positive resist composition.
40% by weight.
【0011】以下、実施例により本発明をより具体的に
説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら制限さ
れるものではない。文中、部数は重量部を示す。 実施例(1〜3)及び比較例(5〜10) アルカリ可溶性樹脂(下表中、樹脂と略記する)、キノ
ンジアジドスルホン酸エステル(下表中、感光剤と略記
する)及び添加剤を下表に示す組成で、2−ヘプタノン
50部に混合し、得られた混合液を孔径0.2μmのテフ
ロン製フィルターで濾過してレジスト液を調製した。常
法により洗浄したシリコンウエハーに、回転塗布機を用
いて上記レジスト液を1.1μm厚に塗布し、ホットプレ
ートで90℃・1分ベークした。次いで、365nm(i
線)の露光波長を有する縮小投影露光機(ニコン社製
品、NSR1755i7A NA=0.5)を用いて露光量を段階的に変
化させて露光した。次いで、このウエハーをホットプレ
ートで110℃・1分ベークした。これをSOPD〔現
像液;住友化学工業(株)製品〕で1分現像してポジ型
パターンを得た。解像度は0.5μmラインアンドスペー
スパターンが1:1になる露光量(実効感度)で、膜減
りなく分離するラインアンドスペースパターンの寸法を
走査型電子顕微鏡で評価した。プロファイルは実効感度
における0.5μmラインアンドスペースパターンの断面
形状を走査型電子顕微鏡で観察した。スカムについては
実効感度における0.5μmラインアンドスペースパター
ンの線間のスカムの有無を走査型電子顕微鏡で観察し
た。Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. In the text, parts indicate parts by weight. Examples (1-3) and Comparative Examples (5-10) Alkali-soluble resins (abbreviated as resin in the table below), quinonediazide sulfonic acid esters (abbreviated as photosensitizer in the table below) and additives are shown in the following table. Was mixed with 50 parts of 2-heptanone, and the resulting mixture was filtered through a Teflon filter having a pore size of 0.2 μm to prepare a resist solution. The resist solution was applied to a thickness of 1.1 μm on a silicon wafer that had been washed by a conventional method using a spin coater, and baked on a hot plate at 90 ° C. for 1 minute. Then, at 365 nm (i
Exposure was performed using a reduction projection exposure machine (Nikon Corporation, NSR1755i7A NA = 0.5) having an exposure wavelength of (line), with the exposure amount being changed stepwise. Next, the wafer was baked on a hot plate at 110 ° C. for 1 minute. This was developed with SOPD (developer; product of Sumitomo Chemical Co., Ltd.) for 1 minute to obtain a positive pattern. The resolution was an exposure amount (effective sensitivity) at which a 0.5 μm line-and-space pattern became 1: 1. The dimensions of the line-and-space pattern to be separated without film loss were evaluated by a scanning electron microscope. As for the profile, the cross-sectional shape of a 0.5 μm line-and-space pattern at the effective sensitivity was observed with a scanning electron microscope. Regarding the scum, the presence or absence of scum between the lines of the 0.5 μm line and space pattern in the effective sensitivity was observed with a scanning electron microscope.
【0012】[0012]
【表1】 [Table 1]
【0013】[0013]
【表2】 [Table 2]
【0014】添加剤:下式で示される化合物Additive: a compound represented by the following formula:
【0015】[0015]
【化3】 Embedded image
【0016】樹脂:m−クレゾール/p−クレゾール/
ホルマリン=0.5/0.5/0.7(モル比)で蓚酸を触媒
として用いて、還流条件下に縮合させて得られたノボラ
ック樹脂〔GPCパターンにおける面積比で、分子量60
00以下の成分及び分子量1000以下の成分の面積比が各々
37.5%及び18.1%であり(但し、未反応フェノール類の
パターンを除く)、且つ、ポリスチレン換算重量平均分
子量が9000である樹脂。〕Resin: m-cresol / p-cresol /
Novolak resin obtained by condensation under reflux conditions using oxalic acid as a catalyst at formalin = 0.5 / 0.5 / 0.7 (molar ratio) [Molecular weight 60
The area ratio of the components having a molecular weight of 1000 or less and the components having a molecular weight of 1000 or less are respectively
A resin having 37.5% and 18.1% (excluding the pattern of unreacted phenols) and having a weight average molecular weight in terms of polystyrene of 9000. ]
【0017】感光剤:下式A’〜F’で示されるフェノ
ール化合物と1,2−ナフトキノンジアジド−5−スル
ホン酸クロリドとの反応生成物〔( )内は反応モル
比〕。Photosensitizer: A reaction product of a phenol compound represented by the following formulas A 'to F' and 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid chloride [in (), a reaction molar ratio].
【0018】[0018]
【化4】 Embedded image
【0019】[0019]
【発明の効果】本発明のポジ型レジスト組成物は感度、
解像度及びプロファイル等の諸性能のバランスに優れ、
且つスカムがない。The positive resist composition of the present invention has a sensitivity,
Excellent balance of various performance such as resolution and profile,
And there is no scum.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中西 弘俊 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 植田 裕治 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 平4−295472(JP,A) 特開 平4−241353(JP,A) 特開 平2−84650(JP,A) 特開 平4−177353(JP,A) 特開 平3−185447(JP,A) 特開 平4−293050(JP,A) 特開 平4−301850(JP,A) 特開 平4−301847(JP,A) 特開 平4−284454(JP,A) 特開 平4−328555(JP,A) 特開 平4−29242(JP,A) 特開 平6−236030(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03F 7/00 - 7/42 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued from the front page (72) Inventor Hirotoshi Nakanishi 3-1-1, Kasuganaka, Konohana-ku, Osaka-shi, Osaka Inside Sumitomo Chemical Co., Ltd. Naka 3-chome No. 98 Sumitomo Chemical Co., Ltd. (56) References JP-A-4-295472 (JP, A) JP-A-4-241353 (JP, A) JP-A-2-84650 (JP, A) JP-A-4-177353 (JP, A) JP-A-3-185447 (JP, A) JP-A-4-293050 (JP, A) JP-A-4-301850 (JP, A) JP-A-4-301 301847 (JP, A) JP-A-4-284454 (JP, A) JP-A-4-328555 (JP, A) JP-A-4-29242 (JP, A) JP-A-6-236030 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G03F 7/ 00-7/42
Claims (1)
I)で示される2種のフェノール化合物のキノンジアジド
スルホン酸エステルの混合物;或いは一般式(II)又は
(III)、及び一般式(IV)で示される2種のフェノール
化合物のキノンジアジドスルホン酸エステルの混合物 【化1】 (式中、R1 〜R42は各々独立して水素原子、炭素数1
〜4のアルキル基又は水酸基を表わし、R43は水素原子
又は炭素数1〜4のアルキル基を表わす。) 、 及びアルカリ可溶性樹脂を含むことを特徴とするポジ
型レジスト組成物。(1) The compound represented by the general formula (I) and the general formula (II) or (II)
Quinonediazides of the two phenolic compounds represented by I)
A mixture of sulfonic acid esters; or a general formula (II) or
(III) and two kinds of phenols represented by the general formula (IV)
Mixture of quinonediazide sulfonic acid esters of compounds (Wherein, R 1 to R 42 each independently represent a hydrogen atom,
R 43 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. ) And an alkali-soluble resin.
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