JPH03103855A - Resist composition - Google Patents

Resist composition

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JPH03103855A
JPH03103855A JP24071189A JP24071189A JPH03103855A JP H03103855 A JPH03103855 A JP H03103855A JP 24071189 A JP24071189 A JP 24071189A JP 24071189 A JP24071189 A JP 24071189A JP H03103855 A JPH03103855 A JP H03103855A
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JP
Japan
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resist
silicone resin
resolution
oxygen plasma
layer resist
Prior art date
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Application number
JP24071189A
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Japanese (ja)
Inventor
Shoji Shiba
昭二 芝
Kazumasa Saito
斉藤 和正
Keiji Watabe
慶二 渡部
Takahisa Namiki
崇久 並木
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPH03103855A publication Critical patent/JPH03103855A/en
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Abstract

PURPOSE:To enhance oxygen plasma resistance sufficiently and also sensitivity and resolution by incorporating a specified ladder-type silicone resin for the upper layer resist of a 2-layer resist structure. CONSTITUTION:The silicone resin to be used is the ladder type silicone resin represented by formula I in which R1 is 2 - 4 alkenyl, and each of (l), (m), and (n) is a positive integer of 1 - 1000, thus permitting the phenolic hydroxyl groups and the alkenyl groups combined with the side chains to effectively act on each other and accordingly, oxygen plasma resistance and sensitivity to be enhanced and deterioration of resolution to be avoided by use of alkali development.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 レジスト組底物に関し、 2層構造レジストプロセスの上層レジストとして使用し
た時に、十分な耐酸素プラズマ性を有しており、また、
感度及び解像杜にすぐれたレジスト組或物を提供するこ
とを目的とし、 次式により表されるラダー型シリコーン樹脂:(上式に
おいて、 R,は、互いに同一もしくは異なっていてもよく、2〜
4個の炭素原子を有するアルケニル基を表し、そして 42,m及びnはそれぞれ1〜1000の正の整数を表
す)を有することを特徴とするレジスト組或物。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding the resist composition, when used as an upper layer resist in a two-layer resist process, it has sufficient oxygen plasma resistance, and
For the purpose of providing a resist composition with excellent sensitivity and resolution, a ladder-type silicone resin represented by the following formula: (In the above formula, R, may be the same or different from each other, and 2 ~
42, m and n each represent a positive integer from 1 to 1000).

(上式において、 R1は、互いに同一もしくは異なっていてもよく、2〜
4個の炭素原子を有するアルケニル基を表し、そして 42,m及びnはそれぞれ1〜1000の正の整数を表
す)を有するように構或する。
(In the above formula, R1 may be the same or different from each other, and 2 to
represents an alkenyl group having 4 carbon atoms, and 42, m and n each represent a positive integer from 1 to 1000).

(1) (2) 〔産業上の利用分野〕 本発明はレジス組或物に関する。さらに詳しく述べると
、本発明は、半導体装置のパターン形或に有用な、そし
て特に2層構造レジストプロセスにおいて上層レジスト
として有用なネガ型レジスト&rl戒物に関する。本発
明のレジスト組戒物は、LSI,VLSIなとのような
半導体装置の製造に有利に利用することができる。本発
明はまた、このようなレジストm威物を使用したレジス
1・パターン形或方法にも関する。
(1) (2) [Industrial Application Field] The present invention relates to a resist assembly. More specifically, the present invention relates to a negative resist &rl material useful in patterning semiconductor devices, and particularly useful as an upper layer resist in a two-layer resist process. The resist composition of the present invention can be advantageously used in manufacturing semiconductor devices such as LSI and VLSI. The present invention also relates to a resist 1 pattern and method using such a resist material.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

半導体集積回路の高集積化に伴い、LSIのパターン幅
は益々微細化される伸向にある。現在の256KDRA
l’lの最少線幅は約1.2印であり、本パターンの形
或はg−lineを用いた縮少投影露光により、ポジ型
フォトレジストを用いて行われる。しかし、このような
縮少投影露光は、レジス1・膜中に発生する定在波や配
線からの側面反射、焦点深度が浅い等の問題で解像性が
低下する。そこで、かかる問題を解決するプロセスの開
発が要望されている。
As semiconductor integrated circuits become more highly integrated, the pattern width of LSIs tends to become smaller and smaller. Current 256KDRA
The minimum line width of l'l is about 1.2 marks, and is carried out using a positive photoresist in the form of this pattern or by reduced projection exposure using a g-line. However, such reduced projection exposure reduces resolution due to problems such as standing waves generated in the resist 1 and film, side reflections from wiring, and shallow depth of focus. Therefore, there is a demand for the development of a process to solve this problem.

現在、2層構造レジストプロセスが検討されている。2
層構造レジストの上層レジスト材料としては、シリコン
原子を含有するポリマーとアジドあるいはビスアジド化
合物の混合体よりなるネガ型レジスト、およびシリコン
原子を含有するアルカリ可熔性樹脂とO−ナフトキノン
ジアジド誘導体との混合体よりなるボジ型レジストがあ
る。しかし、ネガ型レジストは、一般に有機溶剤を現像
液とするため、現像時の膨潤が激しく解像性が十分では
なく、また、ボジ型レジストは、シリコン含有量が少な
いために耐酸素プラズマ性が不十分であり、上層パター
ンの転写時にパターン幅のシフトがおこる等の問題があ
り、これらの問題点を解決する2層構造レジストの上層
レジスト材料の開発が要望されている。
Currently, a two-layer resist process is being considered. 2
The upper layer resist material of the layered resist is a negative resist made of a mixture of a polymer containing silicon atoms and an azide or bisazide compound, and a mixture of an alkali-fusible resin containing silicon atoms and an O-naphthoquinonediazide derivative. There is a body type resist consisting of a body. However, negative resists generally use an organic solvent as a developer, so they swell during development and do not have sufficient resolution, and positive resists have low oxygen plasma resistance due to their low silicon content. There are problems such as a pattern width shift occurring during transfer of the upper layer pattern, and there is a need for the development of an upper layer resist material for a two-layer resist that solves these problems.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

本発明の目的は、したがって、2層構造レジストプロセ
スの上層レジストとして使用した時に、(3) (4) 十分な耐酸素プラズマ性を有しており、また、感度及び
解像性にずくれたレジスト組成物を提供することにある
Therefore, the object of the present invention is to (3) (4) have sufficient oxygen plasma resistance when used as an upper layer resist in a two-layer resist process, and also have poor sensitivity and resolution. An object of the present invention is to provide a resist composition.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明者らは、上記した目的を達或するために鋭意研究
の結果、構造中にフェノール性水酸基とアルケニル基を
有するラダー型シリコーン樹脂が2層構造レジストの上
層レジスト材料として有用であり、また、このレジスト
材料はアルカリで現像が可能なために解像性にもすぐれ
るということを見い出した。
In order to achieve the above object, the present inventors have conducted intensive research and found that a ladder-type silicone resin having a phenolic hydroxyl group and an alkenyl group in its structure is useful as an upper layer resist material of a two-layer resist. discovered that this resist material has excellent resolution because it can be developed with alkali.

本発明によれば、したがって、次式により表されるラダ
ー型シリコーン樹脂: (上式において、 R,は、互いに同一もしくは異なっていてもよく、2〜
4個の炭素原子を有するアルケニル基、例えばビニル基
又はアリル基を表し、そして1.m及びnはそれぞれ1
〜1000の正の整数を表す)を有することを特徴とす
るレジスト組威物が提供される。
According to the present invention, therefore, a ladder-type silicone resin represented by the following formula: (In the above formula, R, may be the same or different from each other, and 2 to
represents an alkenyl group having 4 carbon atoms, such as a vinyl group or an allyl group, and 1. m and n are each 1
1000) is provided.

本発明によれば、また、上記のようなラダー型シリコー
ン樹脂を有機溶剤に溶解してレジスト溶液を調製し、こ
のレジスト溶液を2層構造レジストの上層レジストとし
て塗布し、該上層レジストを露光光源としての紫外光の
像パターンに露光し、そしてさらにこの露光後の上層レ
ジストをアルカリ現像液で現像することを含んでなるレ
ジストパターンの形戒方法も提供される。
According to the present invention, a resist solution is prepared by dissolving the ladder type silicone resin as described above in an organic solvent, this resist solution is applied as an upper layer resist of a two-layer structure resist, and the upper layer resist is exposed to an exposure light source. A method of forming a resist pattern is also provided, which comprises exposing the resist pattern to an image pattern of ultraviolet light, and further developing the exposed upper layer resist with an alkaline developer.

本発明のレジストm或物において用いられるラダー型シ
リコーン樹脂はいろいろな構造を有することができる。
The ladder-type silicone resin used in the resist of the present invention can have various structures.

また、本発明のレジスト組或物又はレジスト溶液の調製
にもいろいろな有機溶剤、例えばアルコール、ケトン、
エーテルなどに溶解(5) (6) することができる。得られたレジスト溶液を使用して、
従来の技法に従って2層構造レジスドプロセスを実施す
る。但し、本発明方法では上層レジストのアルカリ現像
が可能である。
In addition, various organic solvents such as alcohols, ketones,
Can be dissolved (5) (6) in ether, etc. Using the obtained resist solution,
A two-layer resist process is carried out according to conventional techniques. However, in the method of the present invention, alkaline development of the upper resist layer is possible.

〔作 用〕 本発明のレジスト組戒物において用いられるラダー型シ
リコーン樹脂では、その構造中に側鎖として含まれフェ
ノール性水酸基及びアルケニル基が互いに有効に作用す
ることの結果、すぐれた耐酸素プラズマ性を保持すると
ともに、今まで同時に達成することが難しかったすぐれ
た感度を保証することができ、また、アルカリ現像が可
能であるので、解像性の低下も回避することができる。
[Function] In the ladder-type silicone resin used in the resist composition of the present invention, the phenolic hydroxyl groups and alkenyl groups contained as side chains in its structure interact effectively with each other, resulting in excellent oxygen plasma resistance. It is possible to maintain excellent sensitivity and ensure excellent sensitivity, which has been difficult to achieve at the same time.Furthermore, since alkaline development is possible, deterioration in resolution can be avoided.

〔実施例〕〔Example〕

次いで、本発明をその実施例によって説明する。 Next, the present invention will be explained by way of examples thereof.

班よ シリコーン樹脂の合戒 メチルイソブチルケトン(MIBK) 100meにピ
リジン8gを加え、−60’Cに冷却した。これに4−
クロロフエニルトリクロルシラン24.6 g ,ビニ
ルトリクロルシラン16.2gおよびイオン交換水15
dを順次滴下した。滴下終了後、徐々に昇温し90゜C
で5時間加熱した。反応終了後、有機層をイオン交換水
で2回水洗し、その後で有機層を分取し、トリメチルク
ロルシラン30gおよびピリジン22gを添加し60゜
Cで3時間加熱した。その後再度有機層をイオン交換水
でlO回洗浄した後、有機層を分取し、濃縮した後アセ
トニトリル中に投入して樹脂を沈殿回収した。得られた
樹脂をベンゼン50trdlに溶解し、諌結乾燥を行っ
た。本例において得られたシリコーン樹脂は次のような
構造: rρ (7) (8) を有し、カ)MW = 3. 2 XIO’ 、Mw 
/M。一2.3であった。
8 g of pyridine was added to 100 me of silicone resin methyl isobutyl ketone (MIBK) and cooled to -60'C. 4-
24.6 g of chlorophenyltrichlorosilane, 16.2 g of vinyltrichlorosilane and 15 g of ion-exchanged water
d was added dropwise in sequence. After dropping, gradually raise the temperature to 90°C.
The mixture was heated for 5 hours. After the reaction was completed, the organic layer was washed twice with ion-exchanged water, and then the organic layer was separated, 30 g of trimethylchlorosilane and 22 g of pyridine were added, and the mixture was heated at 60° C. for 3 hours. Thereafter, the organic layer was washed again with ion-exchanged water 10 times, and then the organic layer was separated, concentrated, and poured into acetonitrile to precipitate and collect the resin. The obtained resin was dissolved in 50 trdl of benzene, and dried by drying. The silicone resin obtained in this example has the following structure: rρ (7) (8) and f) MW = 3. 2 XIO', Mw
/M. -2.3.

明之 シリコーン樹脂の合或 前記例1の手法を繰り返したけれども、本例では、ビニ
ルトリクロルシラン16.2gに代えてアリルトリクロ
ルシラン18.6gを使用した。本例において得られた
シリコーン樹脂は次のような構造:1’V (式中のnは下記Vいを得るのに必要な整数)を有し、
かつπ。= 3. 5 XIO’ 、厠−W/Uアー2
.2であった。
Akiyoshi Silicone Resin Coordination The procedure of Example 1 above was repeated, but in this example 18.6 g of allyltrichlorosilane was used instead of 16.2 g of vinyltrichlorosilane. The silicone resin obtained in this example has the following structure: 1'V (in the formula, n is an integer necessary to obtain the following V),
And π. = 3. 5 XIO', 厠-W/U-A2
.. It was 2.

班主 シリコーン変性樹脂の合戒 前記例1で得られたシリコーン樹脂20gを乾燥エーテ
ル100−に溶解し、これに金属マグネシウム3gおよ
び過安息香酸t−ブチル21gを加え、還流温度で1時
間反応させた。反応終了後、濃塩酸20gを加え還流温
度でさらに1時間反応させた。
20g of the silicone resin obtained in Example 1 was dissolved in 100% dry ether, 3g of metallic magnesium and 21g of t-butyl perbenzoate were added thereto, and the mixture was reacted at reflux temperature for 1 hour. . After the reaction was completed, 20 g of concentrated hydrochloric acid was added and the reaction was continued for an additional hour at reflux temperature.

その後反応溶液を5%炭酸水素ナトリウム水溶液で2回
洗浄し、さらにイオン交換水を用いて洗浄水が中性にな
るまで洗浄した。次にエーテル層を分取し、濃縮した後
アセトニ1・リル中に投入して樹脂を沈澱回収した。得
られた樹脂をベンゼン50一に溶解して凍結乾燥を行っ
た。
Thereafter, the reaction solution was washed twice with a 5% aqueous sodium hydrogen carbonate solution, and further washed with ion-exchanged water until the washing water became neutral. Next, the ether layer was separated, concentrated, and poured into acetonitrile to precipitate and recover the resin. The obtained resin was dissolved in 50% benzene and freeze-dried.

本例において、前記例1のシリコーン樹脂に代えて前記
例2のシリコーン樹脂を使用した場合にも、目的とする
シリコーン変性樹脂が得られた。
In this example, even when the silicone resin of Example 2 was used in place of the silicone resin of Example 1, the desired silicone-modified resin was obtained.

班土 レジストパターンの形或 前記例3で得られたシリコーン変性樹脂1gをMIBK
9gに溶解し、レジスト溶液を調製した。別に、八Z−
1350レジスト(ヘキスト社製)をシリコン基板上に
膜厚2ハとなるようスピンコートした後、200”Cで
1時間の加熱を行って硬化させた。
In the form of a clay resist pattern, 1 g of the silicone-modified resin obtained in Example 3 above was mixed with MIBK.
9 g to prepare a resist solution. Separately, eight Z-
1350 resist (manufactured by Hoechst) was spin-coated onto a silicon substrate to a film thickness of 2cm, and then heated at 200''C for 1 hour to harden it.

(9) (10) 得られた下層レジスト膜上に先に作製したレジスト溶液
を膜厚0.2−となるようスピンコートした後80゜C
で20分間のプリベータを行った。得られた上層レジス
ト膜上にマスクを介してエキシマレーザ(KrF )光
をパターン照射した後、アルカリ水溶液を用いて現像し
、引き続いてイオン交換水でリンス処理を行った。次に
、被処理基板を平行平板型ドライエッチング装置にセ,
ツトし、酸素プラズマにて上層パターンを下層に転写し
た。この結果、本2層構造レジストは5mJ/c+fl
の露光量で0. 4 tnh1のラインアンドスペース
パターンを解像できた。
(9) (10) After spin-coating the previously prepared resist solution onto the obtained lower resist film to a film thickness of 0.2-, the temperature was heated to 80°C.
A 20 minute preview was conducted. Eximer laser (KrF) light was patterned onto the obtained upper resist film through a mask, and then developed using an alkaline aqueous solution, followed by rinsing with ion-exchanged water. Next, the substrate to be processed is placed in a parallel plate type dry etching equipment.
The upper layer pattern was transferred to the lower layer using oxygen plasma. As a result, this two-layer structure resist has a power of 5 mJ/c+fl.
0. 4. We were able to resolve the line and space pattern of tnh1.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、2層構造レジストの上層レジストとし
て使用するに、十分な耐酸素プラズマ性を有しており、
また、感度、解像性に優れたネガ型レジスト材料が得ら
れ、また、したがって、有利にパターン形威を行うこと
ができる。
According to the present invention, it has sufficient oxygen plasma resistance to be used as an upper layer resist of a two-layer structure resist,
In addition, a negative resist material with excellent sensitivity and resolution can be obtained, and pattern formation can therefore be advantageously performed.

(11)(11)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、次式により表されるラダー型シリコーン樹脂: ▲数式、化学式、表等があります▼ (上式において、 R_1は、互いに同一もしくは異なっていてもよく、2
〜4個の炭素原子を有するアルケニル基を表し、そして l、m及びnはそれぞれ1〜1000の正の整数を表す
)を有することを特徴とするレジスト組成物。
[Claims] 1. Ladder type silicone resin represented by the following formula: ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ (In the above formula, R_1 may be the same or different from each other, and 2
(1, m, and n each represent a positive integer of 1 to 1000).
JP24071189A 1989-09-19 1989-09-19 Resist composition Pending JPH03103855A (en)

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