JPH01297645A - Negative type photoresist composition - Google Patents

Negative type photoresist composition

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JPH01297645A
JPH01297645A JP12702488A JP12702488A JPH01297645A JP H01297645 A JPH01297645 A JP H01297645A JP 12702488 A JP12702488 A JP 12702488A JP 12702488 A JP12702488 A JP 12702488A JP H01297645 A JPH01297645 A JP H01297645A
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JP
Japan
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composition
resist
pattern
formula
photoresist composition
Prior art date
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Pending
Application number
JP12702488A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Yamamoto
隆 山本
Toru Kiyota
徹 清田
Masaaki Todoko
正明 戸床
Tsuneko Nagaoka
長岡 經子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tosoh Corp
Original Assignee
Tosoh Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/038Macromolecular compounds which are rendered insoluble or differentially wettable
    • G03F7/0388Macromolecular compounds which are rendered insoluble or differentially wettable with ethylenic or acetylenic bands in the side chains of the photopolymer

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Abstract

PURPOSE:To improve the transparent degree of the title composition at wavelength regions of a deep UV ray and an excimer laser and the alkaline development allowability of the composition by incorporating a copolymer which is introduced a group having an active carbon-carbon double bond against the deep UV ray and the excimer laser into the side chain of phenol contd. in a polyvinyl phenol, in the composition. CONSTITUTION:The copolymer contains constituting units shown by formulas I and II in a ratio of satisfying the formula 0.1<=[m/(m+k)]<=0.5 [wherein (m) is numbers of the constituting units shown by formula I, (k) is numbers of the constituting units shown by formula II]. In the formulas, R is a group having an active carbon-carbon double bond. Thus, the transparency of the composition in the wavelength regions of the deep UV ray and the excimer laser is improved, and the sensitivity, the resolution and the contrast of the composition are improved, and the alkaline development of the composition makes possible. The photoresist pattern of the composition with high accuracy is formed.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、微細なレジストパターン形成に適したフォト
レジスト組成物に関し、さらに詳しくは深紫外線及びエ
キシマレーザ−を光源としたリソグラフィーに対して、
高感度かつ高解像性でありまた、アルカリ現像許容性に
優れたネガ型フォトレジスト組成物に関するものである
。本発明のネガ型フォトレジスト組成物は、LSIや超
LSI等の高密度集積回路の製作に使用される他、それ
らの製造に用いられるフォトマスクを製造するためにも
使用しうる等、電子工業の分野において広範囲に使用さ
れる。
Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to a photoresist composition suitable for forming a fine resist pattern, and more specifically to lithography using deep ultraviolet rays and excimer laser as a light source.
The present invention relates to a negative photoresist composition that has high sensitivity and resolution, and has excellent alkaline development tolerance. The negative photoresist composition of the present invention can be used in the electronic industry, such as being used for manufacturing high-density integrated circuits such as LSI and VLSI, and also for manufacturing photomasks used in their manufacture. Widely used in the field of

[従来の技術] 近年の半導体の高集積度化はとどまる所を知らず、微細
化への要求はきびしくなる一方である。
[Prior Art] In recent years, semiconductors have become increasingly highly integrated, and the demands for miniaturization are becoming more and more severe.

そのため製造面においては従来プロセスでの対応がもは
や困難になりつつあり、それにともなって新しい技術の
導入が検討されてきている。リソグラフィーに用いられ
る光源としても従来の紫外線に代わってより波長の短い
深紫外線及びエキシマレーザ−を用いることによる超微
細パターン加工技術の確立に努力が払われている。この
ような光源の変更にともない、レジストには従来の耐R
1E性や耐熱性といった特性に加えて新たに次のような
特性が要求される。
Therefore, in terms of manufacturing, it is becoming difficult to cope with conventional processes, and the introduction of new technologies is being considered. Efforts are being made to establish ultra-fine pattern processing technology by using deep ultraviolet rays with shorter wavelengths and excimer lasers instead of conventional ultraviolet rays as light sources used in lithography. Along with these changes in light sources, resists now have the conventional R resistance.
In addition to properties such as 1E property and heat resistance, the following properties are newly required.

イ)深紫外線及びエキシマレーザ−に対して高感度であ
ること。
b) High sensitivity to deep ultraviolet rays and excimer lasers.

口)深紫外領域及びエキシマレーザ−波長領域において
透明性に優れること。
Mouth) Excellent transparency in the deep ultraviolet region and excimer laser wavelength region.

ハ)高解像性であること。c) High resolution.

これらの要求に適うネガ型フォトレジストとしてビニル
フェノールの単独重合体と感光剤とを混合してなる感光
性組成物が提案されている(特公昭56−29261)
。しかしながらこれらの組成物はペース樹脂であるポリ
ビニルフェノールが深紫外線及びエキシマレーザ−波長
領域において透明性に優れるものの、共に用いられる感
光剤が露光後の透明性に乏しく、さらにはポリビニルフ
ェノールのアルカリ溶解速度が比較的速いため露光後の
アルカリ現象によって膜ベリの少ないレジストパターン
を得るためには上記感光剤を相当量添加する必要があり
、結果的に組成物自体のこの波長領域における透明性は
かなり低くなる。そのため露光後の現像により得られた
レジストパターンの断面は強い逆台形を示し、パターン
の側面が基盤に対して垂直であるような良好な微細なパ
ターンを解像できないという問題点があった。
A photosensitive composition prepared by mixing a vinylphenol homopolymer and a photosensitizer has been proposed as a negative photoresist that meets these requirements (Japanese Patent Publication No. 56-29261).
. However, although the polyvinylphenol used as a paste resin in these compositions has excellent transparency in the deep ultraviolet and excimer laser wavelength regions, the photosensitizer used together with these compositions has poor transparency after exposure, and furthermore, the alkali dissolution rate of polyvinylphenol is low. Since this is relatively fast, it is necessary to add a considerable amount of the above-mentioned photosensitizer in order to obtain a resist pattern with little film burr due to the alkaline phenomenon after exposure, and as a result, the transparency of the composition itself in this wavelength range is quite low. Become. Therefore, the cross section of the resist pattern obtained by development after exposure exhibits a strong inverted trapezoidal shape, and there is a problem in that it is not possible to resolve a fine pattern in which the side surfaces of the pattern are perpendicular to the substrate.

また上記問題点を解決するために組成物中の感光剤濃度
を落として用いた場合には、レジストの感度低下に加え
て露光部と未露光部との溶解度差が小さくなり、微細な
レジストパターンを得るためには現像液の濃度を稀薄に
し、さらに現像液の温度や現像時間をかなり厳密に保持
しなくてはならなくなるばかりか、たとえば残しパター
ンを良好に解像しうるように現像条件を設定した場合、
ぬきパターン部にレジスト残査が発生しやすくなり、ぬ
きパターン、残しパターン共に良好となるような現像条
件の設定が非常に困難になるという問題点があった。
Furthermore, in order to solve the above problems, when the concentration of the photosensitizer in the composition is lowered, the sensitivity of the resist decreases and the solubility difference between exposed and unexposed areas becomes smaller, resulting in fine resist patterns. In order to obtain this, it is necessary not only to dilute the concentration of the developer, but also to maintain the temperature and development time of the developer very strictly. If set,
There has been a problem in that resist residues tend to occur in the cut-out pattern area, making it extremely difficult to set development conditions that will produce good results for both the cut-out pattern and the left-over pattern.

[発明が解決しようとする課題] このように、従来のネガ型フォトレジスト組成物は、透
明性や現像条件の点において未だ実用的であるとは言い
難い。
[Problems to be Solved by the Invention] As described above, it is difficult to say that conventional negative photoresist compositions are still practical in terms of transparency and development conditions.

従って本発明は上述したような問題点を解決すべくなさ
れたものであり、すなわち本発明の目的は深紫外線及び
エキシマレーザ−波長領域において透明度が高くさらに
露光後のアルカリ現像許容性に優れたネガ型フォトレジ
スト組成物を提供することにある。
Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the purpose of the present invention is to provide a negative that has high transparency in the deep ultraviolet and excimer laser wavelength ranges and has excellent alkaline development tolerance after exposure. An object of the present invention is to provide a type photoresist composition.

[課題を解決するための手段] 本発明者等は、この様な事情に鑑み、鋭意検討を重ねた
結果、ポリビニルフェノールのフェノール側鎖に、深紫
外線(250〜300 nm)及びエキシマレーザ−(
248,308nm )に対して活性な炭素−炭素二重
結合性を有する基を導入することにより、ポリビニルフ
ェノールの有する深紫外線及びエキシマレーザ−領域で
の透明性をそこなうことなく、従来の組成物に用いられ
ていた感光剤の使用量を大幅に減少もしくは使用せずに
済み、その結果レジスト組成物のこの波長領域における
大幅な透明性の向上がはかれること、また同時にフェノ
ール性OH基の一部を上述した基で保護するため、露光
後の現像時におけるレジストのアルカリ溶解速度を低下
することができ、その結果アルカリ現像条件の設定範囲
が広がり、現像条件許容性が向上することを見出だし本
発明を完成するに至った。すなわち本発明のネガ型フォ
トレジスト組成物は下記一般式(I) で示される構成単位と、 次式(II) で示される構成単位を含む共重合体と、必要に応じて添
加されるアジド系感光剤とからなるネガ型フォトレジス
ト組成物を提供するものである。
[Means for Solving the Problems] In view of the above circumstances, the present inventors have made extensive studies and have found that the phenol side chain of polyvinylphenol is injected with deep ultraviolet rays (250 to 300 nm) and excimer laser (
By introducing a group having a carbon-carbon double bond that is active toward 248, 308 nm), it is possible to change the conventional composition without impairing the transparency of polyvinylphenol in the deep ultraviolet and excimer laser regions. The amount of the photosensitive agent used can be significantly reduced or eliminated, resulting in a significant improvement in the transparency of the resist composition in this wavelength range, and at the same time, some of the phenolic OH groups can be It has been discovered that protection with the above-mentioned group makes it possible to reduce the alkali dissolution rate of the resist during development after exposure, and as a result, the setting range of alkaline development conditions is expanded and the tolerance of development conditions is improved. I was able to complete it. That is, the negative photoresist composition of the present invention comprises a structural unit represented by the following general formula (I), a copolymer containing a structural unit represented by the following formula (II), and an azide-based compound added as necessary. The present invention provides a negative photoresist composition comprising a photosensitizer.

以下に本発明のネガ型フォトレジスト組成物について詳
述する。
The negative photoresist composition of the present invention will be explained in detail below.

本発明のネガ型フォトレジスト組成物において用いる重
合体は前記式(I)および(II)で表される構成単位
を有する共重合体である。前記一般式(I)におけるR
は深紫外線(250〜300 nm)及びエキシマレー
ザ−(248,308nm )に対して活性な炭素−炭
素二重結合性を有する基であり、このような基としては
、例えば、 −C−(−C)l = Cl−1ヤO(、V )(式中
R′は水素原子、又はメチル基、R″は炭素数1ないし
3のアルキレン基、nは011又は2である) などが挙げられる。具体的には、 などが好ましい例として挙げられるがこれらに限定され
ない。さらに該共重合体において前記炭素−炭素二重結
合を有する基、及びOH基の位置はポリビニル骨格に対
して〇−位1m−位及びp−位のいずれに位置してもよ
いがp−位が最も好ましく、次いでm−位が好ましい。
The polymer used in the negative photoresist composition of the present invention is a copolymer having structural units represented by the above formulas (I) and (II). R in the general formula (I)
is a group having a carbon-carbon double bond that is active against deep ultraviolet rays (250 to 300 nm) and excimer laser (248,308 nm), and examples of such a group include -C-(- C) l = Cl-1yaO(,V) (in the formula, R' is a hydrogen atom or a methyl group, R'' is an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms, and n is 011 or 2), and the like. Specifically, preferable examples include, but are not limited to, the following.Furthermore, in the copolymer, the group having the carbon-carbon double bond and the OH group are located at the ○-position with respect to the polyvinyl skeleton. Although it may be located at either the 1m-position or the p-position, the p-position is most preferred, followed by the m-position.

また前期共重合体において式(I)で示される構成単位
と式(II)で示される構成単位の割合は、構成単位(
I)の個数をm1構成単位(II)の個数をkとしたと
き0.1≦□≦0.5 m+に となることが好ましい。この値が0.1未満である場合
にはレジストの感度及び現像条件に悪影響をおよぼすた
め好ましくなく、また0、5を超える場合にはレジスト
のアルカリ溶解性が低下するため好ましくない。
In addition, in the former copolymer, the ratio of the structural unit represented by formula (I) to the structural unit represented by formula (II) is as follows:
When the number of units I) is m1 and the number of structural units (II) is k, it is preferable that 0.1≦□≦0.5 m+. If this value is less than 0.1, it is undesirable because it adversely affects the sensitivity and development conditions of the resist, and if it exceeds 0.5, it is not preferred because the alkali solubility of the resist decreases.

また、前記共重合体は、単分散ポリスチレンを標準とし
てゲルパーミネーションクロマト法(GPC法)により
求めた重量平均分子量(「τ)が1.000 〜100
.000  好ましくは2,000〜50,000のも
のを用いる。上記範囲を逸脱すると、感度、解像度、耐
熱性、皮膜性能、及び基板への密着性等に悪影響をもた
らす。
Further, the copolymer has a weight average molecular weight ('τ) of 1.000 to 100 determined by gel permeation chromatography (GPC method) using monodisperse polystyrene as a standard.
.. 000, preferably 2,000 to 50,000. Outside the above range, sensitivity, resolution, heat resistance, film performance, adhesion to the substrate, etc. will be adversely affected.

また本発明のネガ型フォトレジスト組成物は組成物を構
成する前記重合体自身が感光性の基を有しているため、
それ単独でフォトレジスト組成物として使用することが
できるが、レジストの感度を向上させる目的で、必要に
応じて感光剤を添加することができる。このような感光
剤としては、芳香族アジド化合物及び脂肪族アジド化合
物等が好ましい例として挙げられ、特に芳香族アジド化
合物が好ましい例として挙げられる。具体的には、4−
アジドベンザルアセトフェノン、4−アジドベンザル−
4′−メトキシアセトフェノエノン、4−アジドベンザ
ルアセトン、3−[4−(p−アジドフェニル)−1゜
3−ブタジェニル]−5,5−ジメチル−2−シクロヘ
キセン−1−オン、3−(p−アジドスチリル)−5,
5−ジメチル−2−シクロヘキセン−1−オン、1−ア
ジドピレン、4.4′−ジアジドカルコン、2.6−ビ
ス(4′−アジドベンサル)シクロヘキサノン、1.3
−ビス(4′−アジドベンザル)−2−プロパノン、1
.3−ビス(4′−アジドベンザル)−2−プロパノン
−2′−スルホン酸、2,6−ビス(4′−アジドシン
ナミリデン)−4−メチルシクロヘキサノン、2,6−
ビス(4′−アジドシンナミリデン)−4−メトキシシ
クロヘキサノン、2.6−ビス(4′−アジドシンナミ
リデン)−4−ヒドロキシシクロヘキサノン、2.6−
ビス(4′−アジドシンナミリデン)シクロヘキサノン
、2.6−ビス(4′−アジドシンナミリデン)4−ヒ
ドロキシメチルシクロヘキサノン、2.6−ビス(4′
−アジドシンナミリデン)4−トリメチルシリルシクロ
ヘキサノン、2.6−ビス(4′−アジドシンナミリデ
ン)シクロへキサノン−4−カルボン酸、2.6−ビス
(4′−アジドシンナミリデン)シクロへキサノン−4
−スルホン酸、4.4’−ジアジドジフェニルメタン、
4.4′−ジアジドジフェニルエーテル、4.4’ −
ジアジドベンゾフェノン、4.4’−ジアジドジフェニ
ルスルフィド、4.4’−ジアジドジフェニルスルホン
、3.3’−ジアジドジフェニルスルホン、4.4’−
ジアジドジフエニル、4.4’−ジアジドスチルベン、
2.2’−ジアジドスチルベン、4.4’−ジアジドジ
フェニルアミン、4.4’−ジアジドフェニルアゾベン
ゼン、4.4’−ジアジドフェニルアゾナフタレン、4
.4’−ジアジドスチルベン−2,2゛−ジカルボン酸
、ポリアジドフタル酸ビニル、アジドベンズアルデヒド
−フェノール樹脂、4−アジドジフェニルアミン−2−
カルボン酸−ホルムアルデヒド樹脂、ポリビニル−p−
アジドベンザル樹脂等を挙げることが出来るが、これら
に限定されない。また、これらの感光剤は、1種単独で
使用、あるいは2種以上を併用することができる。
In addition, since the negative photoresist composition of the present invention has a photosensitive group in the polymer itself constituting the composition,
Although it can be used alone as a photoresist composition, a photosensitizer can be added as necessary for the purpose of improving the sensitivity of the resist. Preferred examples of such photosensitizers include aromatic azide compounds and aliphatic azide compounds, and particularly preferred examples include aromatic azide compounds. Specifically, 4-
Azidobenzalacetophenone, 4-azidobenzal-
4'-Methoxyacetophenoenone, 4-azidobenzalacetone, 3-[4-(p-azidophenyl)-1°3-butadienyl]-5,5-dimethyl-2-cyclohexen-1-one, 3- (p-azidostyryl)-5,
5-dimethyl-2-cyclohexen-1-one, 1-azidopyrene, 4.4'-diazidochalcone, 2.6-bis(4'-azidobenthal)cyclohexanone, 1.3
-bis(4'-azidobenzal)-2-propanone, 1
.. 3-bis(4'-azidobenzal)-2-propanone-2'-sulfonic acid, 2,6-bis(4'-azidocinnamylidene)-4-methylcyclohexanone, 2,6-
Bis(4'-azidocinnamylidene)-4-methoxycyclohexanone, 2.6-bis(4'-azidocinnamylidene)-4-hydroxycyclohexanone, 2.6-
Bis(4'-azidocinnamylidene) cyclohexanone, 2,6-bis(4'-azidocinnamylidene) 4-hydroxymethylcyclohexanone, 2,6-bis(4'
-azidocinnamylidene) 4-trimethylsilylcyclohexanone, 2,6-bis(4'-azidocinnamylidene)cyclohexanone-4-carboxylic acid, 2,6-bis(4'-azidocinnamylidene)cyclo xanone-4
-sulfonic acid, 4,4'-diazidiphenylmethane,
4.4'-Diazidiphenyl ether, 4.4'-
Diazide benzophenone, 4.4'-diazido diphenyl sulfide, 4.4'-diazido diphenyl sulfone, 3.3'-diazido diphenyl sulfone, 4.4'-
diazido diphenyl, 4,4'-diazidostilbene,
2.2'-diazidostilbene, 4.4'-diazidodiphenylamine, 4.4'-diazidophenylazobenzene, 4.4'-diazidophenylazonaphthalene, 4
.. 4'-Diazidostilbene-2,2'-dicarboxylic acid, polyvinyl azidophthalate, azidobenzaldehyde-phenol resin, 4-azidodiphenylamine-2-
Carboxylic acid-formaldehyde resin, polyvinyl-p-
Examples include, but are not limited to, azidobenzal resin and the like. Further, these photosensitizers can be used alone or in combination of two or more.

前記共重合体と前記感光剤との配合割合は、前記共重合
体100重1部に対して0.1重量部以上20重量部以
下で用いる。上記範囲を逸脱すると、パターン形状及び
解像性に悪影響をもたらす。
The blending ratio of the copolymer and the photosensitizer is 0.1 part by weight or more and 20 parts by weight or less per 100 parts by weight of the copolymer. If it deviates from the above range, pattern shape and resolution will be adversely affected.

本発明によるネガ型フォトレジスト組成物は、有機溶媒
可溶性であり、集積回路の製作等に使用する場合、通常
溶液(レジスト溶液)の形で用いられる。この場合前記
組成物は一般に有機溶媒に1〜50重量%、好ましくは
5〜30重量%の割合で溶解させ、調整される。この場
合用いる溶媒としては本発明のネガ型フォトレジスト組
成物の各構成成分を均一に溶解し、かつ、シリコン、ア
ルミニウムなどの基板表面に塗布後、該有機溶媒を蒸発
させる事により、均一で平滑な塗膜が得られるものが好
ましい。具体的にはアセトン、メチルエチルケトン、シ
クロペンタノン、シクロヘキサノン、等のケトン系溶媒
、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソ
ルブ、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブ
アセテート等のセロソルブ系溶媒、テトラヒドロフラン
、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル
系溶媒、エチレングリコールモノエチルエステル、酢酸
エチレングリコールモノメチルエステル等のエステル系
溶媒等が挙げられるがこれらに限定されない。上記有機
溶媒は、単独で用いても2種類以上併用してもよい。
The negative photoresist composition according to the present invention is soluble in organic solvents, and when used in the production of integrated circuits, it is usually used in the form of a solution (resist solution). In this case, the composition is generally prepared by dissolving it in an organic solvent in a proportion of 1 to 50% by weight, preferably 5 to 30% by weight. In this case, the solvent to be used is one that uniformly dissolves each component of the negative photoresist composition of the present invention, and after coating the surface of a substrate such as silicon or aluminum, evaporates the organic solvent to create a uniform and smooth surface. It is preferable to use a coating film that can be obtained. Specifically, ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclopentanone, and cyclohexanone, cellosolve solvents such as methyl cellosolve, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, methyl cellosolve acetate, and ethyl cellosolve acetate, and ether solvents such as tetrahydrofuran and diethylene glycol dimethyl ether. , ethylene glycol monoethyl ester, ethylene glycol monomethyl acetate, and other ester solvents, but are not limited thereto. The above organic solvents may be used alone or in combination of two or more.

また本発明のネガ型フォトレジスト組成物には上記成分
の他に必要に応じて増感剤、染料、可塑剤、その他の樹
脂、熱反応禁止剤等各種防止剤、接着性改良剤等を添加
することが出来る。
In addition to the above-mentioned components, the negative photoresist composition of the present invention may also contain sensitizers, dyes, plasticizers, other resins, various inhibitors such as thermal reaction inhibitors, adhesion improvers, etc. You can.

本発明のネガ型フォトレジスト組成物は前記のごとくレ
ジスト溶液を調整することにより、従来のフォトレジス
ト技術でレリーフパターンを形成できる。以下にこのレ
リーフパターンの形成方法について説明する。
With the negative photoresist composition of the present invention, a relief pattern can be formed by conventional photoresist techniques by adjusting the resist solution as described above. The method for forming this relief pattern will be explained below.

まず前記の如く調整したレジスト溶液を基板に塗布する
。この基板への塗布は例えばスピンナーで行う事が出来
る。次いでこれを温度60〜120℃、好ましくは80
〜100℃で20〜60分間乾燥する。乾燥後この塗布
膜に対しネガ型のフォトマスクチャートを通して深紫外
線及びエキシマレーザ−を照射させる。次いで未露光部
分を現像液で洗い出す事によりレリーフパターンを得る
First, a resist solution prepared as described above is applied to a substrate. This application to the substrate can be performed using, for example, a spinner. This is then heated to a temperature of 60 to 120°C, preferably 80°C.
Dry at ~100°C for 20-60 minutes. After drying, the coated film is irradiated with deep ultraviolet rays and excimer laser through a negative photomask chart. Next, a relief pattern is obtained by washing away the unexposed areas with a developer.

上記現像液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ム、メタケイ酸ソーダ、テトラメチルアンモニウムハイ
ドロオキサイド等の例えば5重量%以下の濃度の弱アル
カリ水溶液を用いることが出来る。このようにして形成
されたレリーフパターンは解像性、コントラストともに
良好なものである。
As the developer, a weak alkaline aqueous solution of sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium metasilicate, tetramethylammonium hydroxide, etc., having a concentration of 5% by weight or less, can be used. The relief pattern thus formed has good resolution and contrast.

さらに本発明のネガ型フォトレジスト組成物を用いて上
記の如くして形成したパターンをマスクとして基板をエ
ツチングすることが出来る。
Furthermore, a substrate can be etched using the negative photoresist composition of the present invention and the pattern formed as described above as a mask.

[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 explained in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples in any way.

合成例1 分子量約6000のポリビニルフェノール12.0gと
トリエチルアミン5.4gをTHF300 mlに溶解
し、10℃でよくカクハンしながらアクリル酸クロライ
ド2.7gとT HF 20 mlとの混合液を1時間
かけて滴下した。滴下終了後、さらに室温で5時間攪拌
した後、反応溶液を3?ルの水に加え沈澱したポリマー
をろ過して回収した。
Synthesis Example 1 12.0 g of polyvinylphenol with a molecular weight of about 6000 and 5.4 g of triethylamine were dissolved in 300 ml of THF, and a mixed solution of 2.7 g of acrylic acid chloride and 20 ml of THF was added to the solution at 10°C with stirring for 1 hour. dripped. After the dropwise addition was completed, the reaction solution was further stirred at room temperature for 5 hours, and then the reaction solution was diluted with 3% The precipitated polymer was collected by filtration.

このポリマーをTHF溶解、水再沈を数回繰り返すこと
により精製し、80℃で6時間真空乾燥して目的とする
ポリマーAP−1(12,6g)を得た。このポリマー
のアクリレート基の導入率は元素分析より18%であっ
た。
This polymer was purified by repeating THF dissolution and water reprecipitation several times, and vacuum-dried at 80° C. for 6 hours to obtain the desired polymer AP-1 (12.6 g). The introduction rate of acrylate groups in this polymer was found to be 18% by elemental analysis.

合成例2 分子量約6000のポリビニルフェノール12.0gと
トリエチルアミン5.4gをTHF300 mlに溶解
し、10℃でよくカクハンしながらアクリル酸クロライ
ド5.4gとT HF 20 mlとの混合液を1時間
かけて滴下した。滴下終了後、さらに室温で5時間攪拌
した後、反応溶液を3跡の水に加え沈澱したポリマーを
ろ過して回収した。
Synthesis Example 2 12.0 g of polyvinylphenol with a molecular weight of about 6000 and 5.4 g of triethylamine were dissolved in 300 ml of THF, and a mixed solution of 5.4 g of acrylic acid chloride and 20 ml of THF was added to the solution at 10° C. while stirring well for 1 hour. dripped. After the dropwise addition was completed, the mixture was further stirred at room temperature for 5 hours, and then the reaction solution was added to three traces of water, and the precipitated polymer was collected by filtration.

このポリマーをTHF溶解、水再沈を数回繰り返すこと
により精製し、80℃で6時間真空乾燥して目的とする
ポリマーAP−2(13,6g)を得た。このポリマー
のアクリレート基の導入率は元素分析より34%であっ
た。
This polymer was purified by repeating THF dissolution and water reprecipitation several times, and vacuum-dried at 80° C. for 6 hours to obtain the desired polymer AP-2 (13.6 g). The introduction rate of acrylate groups in this polymer was found to be 34% by elemental analysis.

合成例3 分子量約6000のポリビニルフェノール12.0gと
トリエチルアミン5.4gをTHF300 mlに溶解
し、10℃でよくカクハンしながらアクリル酸クロライ
ド7.4gとT HF 30 mlとの混合液を1時間
かけて滴下した。滴下終了後、さらに室温で5時間攪拌
した後、反応溶液を3 XZの水に加え沈澱したポリマ
ーをろ過して回収した。
Synthesis Example 3 12.0 g of polyvinylphenol with a molecular weight of about 6000 and 5.4 g of triethylamine were dissolved in 300 ml of THF, and a mixed solution of 7.4 g of acrylic acid chloride and 30 ml of THF was added to the solution at 10°C while stirring well for 1 hour. dripped. After the dropwise addition was completed, the mixture was further stirred at room temperature for 5 hours, and then the reaction solution was added to 3XZ of water, and the precipitated polymer was collected by filtration.

このポリマーをTHF溶解、水再沈を数回繰り返すこと
により精製し、80℃で6時間真空乾燥して目的とする
ポリマーAP−3(15,5g)を得た。このポリマー
のアクリレート基の導入率は元素分析より48%であっ
た。
This polymer was purified by repeating THF dissolution and water reprecipitation several times, and vacuum-dried at 80° C. for 6 hours to obtain the desired polymer AP-3 (15.5 g). The rate of introduction of acrylate groups into this polymer was found to be 48% by elemental analysis.

実施例1 合成例1で得られたAP−18,0gをエチルセロルブ
アセテート22 mlに溶解させ、レジスト溶液を調整
した。このレジスト溶液をシリコンウェハにスピンコー
ターを用い2600 回転で回転塗付し、80℃で40
分間プレベークを行い、約1.0μmの塗付を得た。
Example 1 0 g of AP-1 obtained in Synthesis Example 1 was dissolved in 22 ml of ethyl cellolub acetate to prepare a resist solution. This resist solution was applied to a silicon wafer using a spin coater at 2,600 rpm, and then heated to 80°C for 40 min.
Prebaking was performed for 1 minute to obtain a coating of approximately 1.0 μm.

次に、このレジスト膜にKrFエキシマレーザ−ステッ
パーを用い、光を照射した。露光量を変化させて照射を
行った後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイ
ド2.3%水溶液に 60秒間浸して現像し、さらに水
に30秒間浸してリンスした後の残膜を露光量に対して
プロットして感度曲線とし、現像後の残膜率が80%と
なる露光量をもって感度とした。このレジストの感度は
220mjであった。さらにこのレジストを用い、上記
と同様にしてシリコンウェハ上に膜厚1μmのレジスト
膜を設け、これにパターンを有するクロムマスクを通し
て、K r Fエキシマレーザ−ステッパーを用いて1
15縮小投影露光を行った。
Next, this resist film was irradiated with light using a KrF excimer laser stepper. After irradiating with varying exposure doses, the film was developed by immersing it in a 2.3% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution for 60 seconds, and then rinsing by immersing it in water for 30 seconds. The remaining film was plotted against the exposure dose. The sensitivity curve was defined as a sensitivity curve, and the exposure amount at which the residual film rate after development was 80% was defined as the sensitivity. The sensitivity of this resist was 220 mj. Furthermore, using this resist, a resist film with a thickness of 1 μm was formed on a silicon wafer in the same manner as above, and a 1 μm resist film was formed using a K r F excimer laser stepper through a chrome mask having a pattern.
15 reduction projection exposure was performed.

さらにこのレジスト膜をテトラメチルアンモニウムハイ
ドロオキサイド2.3%水溶液(20℃)で60秒間処
理して現像し、水で30秒間洗浄してレジストパターン
を形成した。
Further, this resist film was developed by treating it with a 2.3% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (20° C.) for 60 seconds, and was washed with water for 30 seconds to form a resist pattern.

こうして形成されたパターンを電子顕微鏡で観察した結
果、ぬきパターン、残しパターン共に断面が急峻なプロ
ファイルをしめず良好な0.5μmの微細パターンを解
像していることが分かった。
As a result of observing the pattern thus formed using an electron microscope, it was found that both the cutout pattern and the remaining pattern had good resolution of fine patterns of 0.5 μm without having steep cross-sectional profiles.

実施例2 合成例2で得られたAP−28,0gをエチルセロルブ
アセテート22m1に溶解させレジスト溶液を調整した
。このレジスト溶液をシリコンウェハにスピンコーター
を用い2200回転で回転塗付し、80℃で40分間プ
レベークを行い、約1.0μmの塗付を得た。次に、こ
のレジスト膜の感度を実施例1と同様にして測定した結
果196mjの感度を有していることがわかった。
Example 2 A resist solution was prepared by dissolving 8.0 g of AP-2 obtained in Synthesis Example 2 in 22 ml of ethyl cellolub acetate. This resist solution was coated onto a silicon wafer using a spin coater at 2200 rpm, and prebaked at 80° C. for 40 minutes to obtain a coating of about 1.0 μm. Next, the sensitivity of this resist film was measured in the same manner as in Example 1, and it was found that it had a sensitivity of 196 mj.

さらにこのレジストを用い、実施例1と同様にしてシリ
コンウェハ上にレジストパターンを形成した。こうして
形成されたパターンを電子顕微鏡で観察した結果、ぬき
パターン、残しパターン共に断面が急峻なプロファイル
をしめず良好な0.5μmの微細パターンを解像してい
ることが分かった。
Furthermore, using this resist, a resist pattern was formed on a silicon wafer in the same manner as in Example 1. As a result of observing the pattern thus formed using an electron microscope, it was found that both the cutout pattern and the remaining pattern had good resolution of fine patterns of 0.5 μm without having steep cross-sectional profiles.

実施例3 合成例3で得られたAP−38,0gをエチルセロルブ
アセテート22 mlに溶解させレジスト溶液を調整し
た。このレジスト溶液をシリコンウェハにスピンコータ
ーを用い3200回転で回転塗付し、80℃で40分間
プレベークを行い、約1.0μmの塗付を得た。次に、
このレジスト膜の感度を実施例1と同様にして測定した
結果159  mjの感度を有していることがわかった
Example 3 A resist solution was prepared by dissolving 8.0 g of AP-3 obtained in Synthesis Example 3 in 22 ml of ethyl cellolub acetate. This resist solution was coated onto a silicon wafer using a spin coater at 3200 rpm, and prebaked at 80° C. for 40 minutes to obtain a coating of about 1.0 μm. next,
The sensitivity of this resist film was measured in the same manner as in Example 1 and was found to have a sensitivity of 159 mj.

さらにこのレジストを用い、実施例1と同様にしてシリ
コンウェハ上にレジストパターンを形成した。こうして
形成されたパターンを電子顕微鏡で観察した結果、ぬき
パターン、残しパターン共に断面が急峻なプロファイル
をしめず良好な0. 5μmの微細パターンを解像して
いることが分かった。
Furthermore, using this resist, a resist pattern was formed on a silicon wafer in the same manner as in Example 1. As a result of observing the pattern thus formed using an electron microscope, it was found that both the cut-out pattern and the remaining pattern had a good 0.05 mm cross-section without steep profiles. It was found that fine patterns of 5 μm could be resolved.

実施例4 合成例1で得られたAP−18,0g及び、3.37−
ジアシドジフエニルスルホン1.2gをエチルセロルブ
アセテート22 mlに溶解させレジスト溶液を調整し
た。このレジスト溶液をシリコンウェハにスピンコータ
ーを用い31oO回転で回転塗付し、80℃で40分間
プレベータを行い、約1.0μmの塗付を得た。次に、
このレジスト膜の感度を実施例1と同様にして測定した
結果130mjの感度を有していることがわかった。
Example 4 AP-18.0g and 3.37-g obtained in Synthesis Example 1
A resist solution was prepared by dissolving 1.2 g of diacid diphenyl sulfone in 22 ml of ethyl cellolub acetate. This resist solution was coated onto a silicon wafer using a spin coater at a rotation speed of 31 degrees, and prebater was performed at 80° C. for 40 minutes to obtain a coating of about 1.0 μm. next,
The sensitivity of this resist film was measured in the same manner as in Example 1 and was found to have a sensitivity of 130 mj.

さらにこのレジストを用い、実施例1と同様にしてシリ
コンウェハ上にレジストパターンを形成した。こうして
形成されたパターンを電子顕微鏡で観察した結果、ぬき
パターン、残しパターン共に断面が急峻なプロファイル
をしめず良好な0.5μmの微細パターンを解像してい
ることが分かった。
Furthermore, using this resist, a resist pattern was formed on a silicon wafer in the same manner as in Example 1. As a result of observing the pattern thus formed using an electron microscope, it was found that both the cutout pattern and the remaining pattern had good resolution of fine patterns of 0.5 μm without having steep cross-sectional profiles.

比較例1 合成例1で得られたAP−18,0g及び、3.3′−
ジアジドジフェニルスルホン2.4gをエチルセロルブ
アセテート22 mlに溶解させレジスト溶液を調整し
た。このレジスト溶液をシリコンウェハにスピンコータ
ーを用い2600回転で回転塗付し、80℃で40分間
プレベークを行い、約1.0μmの塗付を得た。次に、
このレジスト膜の感度を実施例1と同様にして測定した
結果113mjの感度を有していることがわかった。
Comparative Example 1 AP-18.0g and 3.3'- obtained in Synthesis Example 1
A resist solution was prepared by dissolving 2.4 g of diazidodiphenylsulfone in 22 ml of ethyl cellolub acetate. This resist solution was coated onto a silicon wafer using a spin coater at 2,600 rpm, and prebaked at 80° C. for 40 minutes to obtain a coating of about 1.0 μm. next,
The sensitivity of this resist film was measured in the same manner as in Example 1 and was found to have a sensitivity of 113 mj.

さらにこのレジストを用い、実施例1と同様にしてシリ
コンウェハ上に膜厚1μmのレジスト膜を形成した後、
露光を行い、このレジスト膜をテトラメチルアンモニウ
ムハイドロオキサイド2.3%水溶液(20℃)で60
秒間処理して現像し、水で30秒間洗浄してレジストパ
ターンを形成した。こうして形成されたパターンを電子
顕微鏡で観察した結果、パターンの断面形状は強い逆テ
ーパーを示し、0.8μm以下の微細なパターンは解像
できなかった。
Furthermore, using this resist, after forming a resist film with a thickness of 1 μm on a silicon wafer in the same manner as in Example 1,
After exposure, this resist film was diluted with a 2.3% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (20℃) for 60 minutes.
It was processed for seconds, developed, and washed with water for 30 seconds to form a resist pattern. As a result of observing the pattern thus formed using an electron microscope, the cross-sectional shape of the pattern showed a strong inverse taper, and a fine pattern of 0.8 μm or less could not be resolved.

比較例2 比較例1で用いたレジスト溶液を用いて、実施例1と同
様にして、シリコンウェハ上に膜厚1μmのレジスト膜
を形成した後、露光を行い、このレジスト膜をテトラメ
チルアンモニウムハイドロオキサイド0.8%水溶液(
20’C)で120秒間処理して現像し、水で30秒間
洗浄してレジストパターンを形成した。こうして形成さ
れたパターンを電子顕微鏡で観察した結果、ぬきパター
ン部に現像残りが発生し、0.8μm以下の微細なパタ
ーンは解像できなかった。
Comparative Example 2 Using the resist solution used in Comparative Example 1, a resist film with a thickness of 1 μm was formed on a silicon wafer in the same manner as in Example 1, and then exposed to light. Oxide 0.8% aqueous solution (
The resist pattern was developed by processing at 20'C) for 120 seconds and washing with water for 30 seconds to form a resist pattern. As a result of observing the pattern thus formed using an electron microscope, it was found that there was some development residue in the punched pattern area, and a fine pattern of 0.8 μm or less could not be resolved.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明のネガ型フォトレジスト組
成物は深紫外線及びエキシマレーザ−波長領域において
高い透明性を有している。その結果、レジストの解像性
を高める作業に必要な上記光線を光源としたリソグラフ
ィーにおいて、感度、解像性及び、コントラストを著し
く向上でき、さらにアルカリ現像性が良好であるため、
パターンの膨潤や、現像残り等を生ずるおそれがなく、
゛高IHjltの微細なフォトレジストパターンを形成
することができるものである。したがってこれらの組成
物は解像性に対する要求が今後益々厳しくなりゆ<LS
Iや超LSIなどの高密度集積回路製作用のレジストと
して使用できる他、それらの製造に用いられるフォトマ
スクを製造するためにも使用しうる等、電子工業の分野
において広範囲に使用することができる。
[Effects of the Invention] As explained above, the negative photoresist composition of the present invention has high transparency in the deep ultraviolet and excimer laser wavelength regions. As a result, sensitivity, resolution, and contrast can be significantly improved in lithography using the above-mentioned light beam as a light source, which is necessary for work to improve the resolution of resists.Furthermore, since the alkali developability is good,
There is no risk of pattern swelling or development residue, etc.
``It is possible to form a fine photoresist pattern with a high IHjlt. Therefore, the requirements for resolution of these compositions will become increasingly strict in the future.
In addition to being used as a resist for the production of high-density integrated circuits such as I and VLSI, it can also be used for the production of photomasks used in their production, and can be used in a wide range of fields in the electronics industry. .

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)(イ)下記一般式( I ) ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) (式中のRは活性な炭素−炭素二重結合を有する基であ
る。) で示される構成単位と、 次式(II) ▲数式、化学式、表等があります▼(II) で示される構成単位を含み、式( I )で示される構成
単位と式(II)で示される構成単位の割合が、構成単位
( I )の個数をm、構成単位(II)の個数をkとした
とき、 0.1≦m/(m+k)≦0.5 となるような共重合体と、 (ロ)必要に応じて添加されるアジド系感光剤を含むネ
ガ型フォトレジスト組成物。
(1) (A) The following general formula (I) ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼(I) (R in the formula is a group having an active carbon-carbon double bond.) Units and the following formula (II) ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ (II) Contains the constituent units shown by the formula (I) and the ratio of the constituent units shown by the formula (II) is a copolymer such that 0.1≦m/(m+k)≦0.5, where m is the number of structural units (I) and k is the number of structural units (II), and (b) A negative photoresist composition containing an azide-based photosensitizer added as necessary.
(2)本発明のネガ型フォトレジスト組成物において必
要に応じて添加されるアジド系感光剤の割合が、共重合
体100重量部に対して0.1〜20重量部であること
を特徴とする特許請求の範囲第一項記載のネガ型フォト
レジスト組成物。
(2) The negative photoresist composition of the present invention is characterized in that the proportion of the azide photosensitizer added as necessary is 0.1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the copolymer. A negative photoresist composition according to claim 1.
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