JPH03282549A - Photosensitive resin - Google Patents

Photosensitive resin

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JPH03282549A
JPH03282549A JP2084477A JP8447790A JPH03282549A JP H03282549 A JPH03282549 A JP H03282549A JP 2084477 A JP2084477 A JP 2084477A JP 8447790 A JP8447790 A JP 8447790A JP H03282549 A JPH03282549 A JP H03282549A
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JP
Japan
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photosensitive resin
light
polycondensate
far
bisphenol
Prior art date
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Application number
JP2084477A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshio Ito
伊東 敏雄
Yoshikazu Sakata
坂田 美和
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.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain patterns of a rectangular shape in lithography using far UV light by consisting the above resin of the polycondensate of 2-diazomalonic acid and bisphenol. CONSTITUTION:This photosensitive resin is constituted of the polycondensate of the 2-diazomalonic acid and the bisphenol and, therefore, the reaction that the 2-diazo-1, 3-dicarbonyl structural part changes to beta ketocarboxylic acid takes place in the part of this resin irradiated with the far UV light. The part of the photosensitive resin irradiated with the UV rays is, therefore, soluble in an alkaline developer and the light absorbing characteristic of 250mm wave length decreases. The bisphenol has the structure similar to the structure of p-substd. phenol is much smaller in the absorption of the far UV light than cresol novolak resin, etc. The exposing light arrives sufficiently at the bottom of the film in the part of the photosensitive resin irradiated with the far UV light and, therefore, the resist pattern having the shape approximate to the rectangular shape is formed.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、半導体装M等の製造に用いられる感光性樹
脂に闇するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention is directed to photosensitive resins used for manufacturing semiconductor devices M and the like.

(従来の技術) 近年、LSIの高集積化がますます進められている。こ
のようRLSIの製造においては、リングラフィ技術の
果す役割は極めて大きい、それは、LSIの集積度がリ
ソグラフィの解像度や位置合わせ精I!!L等の技術レ
ベルに依存すること、LSIの製造の際にリングラフィ
が10数回以上繰り返し使用されること等による。
(Prior Art) In recent years, the integration of LSIs has been increasing more and more. In the production of such RLSIs, phosphorography technology plays an extremely important role, because the degree of integration of LSIs depends on the resolution of lithography and alignment precision. ! This is due to the fact that it depends on the technical level of LSI, etc., and that phosphorography is used repeatedly more than 10 times during LSI manufacturing.

そこで、従来からりソグラフイ技術の改良、とりわけ、
解像度向上のための研究がなされでおり、露光装置につ
いては以下に説明するような開発・実用化がなされてい
る。
Therefore, improvements to the conventional lithographic technology, in particular,
Research has been conducted to improve resolution, and exposure devices have been developed and put into practical use as described below.

周知のように、縮小投影露光法の案用解像度Rは、R=
0.6λ/NA(但し、λは露光波長であり、NAは光
学系の開口数である。)で示されるため、NAを大きく
することにより向上する。
As is well known, the proposed resolution R of the reduction projection exposure method is R=
Since it is expressed as 0.6λ/NA (where λ is the exposure wavelength and NA is the numerical aperture of the optical system), it can be improved by increasing the NA.

このため、これまでの水銀ランプの9線(波長436n
m)を用いた露光法では高NA化により解像度を向上さ
せていた。
For this reason, the 9-ray (wavelength 436n) of the conventional mercury lamp
In the exposure method using m), the resolution was improved by increasing the NA.

しかし、露光装置の焦点深度DOFは、周知のように、
DOF=0.5λ/NA2で表わされることから、高N
A化に伴い浅くなる。従って、多層配線や種々のタイプ
の素子が集積化されたことにより表面に複雑な凹凸が構
成されたLSIでは、その表面にサブミクロンレヘルの
パターンを形成することが困難になる。
However, as is well known, the depth of focus DOF of an exposure device is
Since it is expressed as DOF=0.5λ/NA2, high N
It becomes shallower as it becomes A. Therefore, in LSIs whose surfaces have complex irregularities due to multilayer wiring and integration of various types of elements, it is difficult to form submicron-level patterns on the surfaces.

そこで、最近の投杉露光装!においては、NAは英用的
焦点深度(例えば、レンジで2um程度)が確保出来る
程度の値に設定し、露光波長を短くすることが検討され
ている。具体的には、i線(波長365nm)、KrF
エキシマレーザ(248,5nm)、波長25Onm付
近の遠紫外光を露光光とすることである。特に、竣の2
者は短波長化のメリ・ントを大きく発揮できるので0.
5μm以下の微細なパターンをも解像出来る。なお、こ
こで遠紫外光とは波長が200〜300nmの光を云う
ものとする。以下同様。
So, the latest cedar exposure system! , it is being considered to set the NA to a value that can ensure a standard depth of focus (for example, about 2 um in a range) and to shorten the exposure wavelength. Specifically, i-line (wavelength 365 nm), KrF
The exposure light is an excimer laser (248.5 nm) and far ultraviolet light with a wavelength of around 25 Onm. In particular, the second
0.0.
It can also resolve fine patterns of 5 μm or less. Note that far ultraviolet light herein refers to light with a wavelength of 200 to 300 nm. Same below.

方、リソグラフィ技術の解像度向上のためにはホトレジ
スト(レジストと称することもある。)の果す役割も極
めて大きい。
On the other hand, photoresist (sometimes referred to as resist) plays an extremely important role in improving the resolution of lithography technology.

ジアゾナフトキノン/ノボラック系のポジ型ホトレジス
トは、91j!(ざらにはi線)を光源とした場合高解
像度のレジストパターンが得られるものとして知られで
いる。しかし、これは、上述したKrFエキシマレーザ
や遠紫外光を光源とする場合は、以下に説明するような
理由から、使用出来ない。
The diazonaphthoquinone/novolak-based positive photoresist is 91j! It is known that a high-resolution resist pattern can be obtained when a light source (more specifically, i-line) is used as a light source. However, this cannot be used when the above-mentioned KrF excimer laser or far ultraviolet light is used as a light source for the reasons explained below.

ジアゾナフトキノン/ノボラック系のポジ型ホトレジス
トは、一般に、例えばノボラック樹脂(下記■式、以下
、物質■と略称することもある。)と、トリヒドロキシ
へンゾフエノンのナフトキノンスルホン酸エステル(下
記■式、以下、物質■と略称することもある。)とで構
成されでいる。但し、■式中のnは重合度を示す(以下
の種々の構造式中のnも同様、)、また、■式中のDN
Qとは物質■のジアゾナフトキノンスルホン酸部分であ
り下記■式で示されるもの(以下、物質■の部分構造■
と略称することもある。)である、また、物質■は、感
光剤であり然も物質■のアルカリ水溶液に対する溶Mを
抑止する性質を有する溶解抑止剤でもある。
Diazonaphthoquinone/novolak-based positive photoresists are generally made of, for example, a novolak resin (formula below, sometimes abbreviated as substance ■) and naphthoquinone sulfonic acid ester of trihydroxyhenzophenone (formula below, below). , sometimes abbreviated as substance ■). However, n in the formula (■) indicates the degree of polymerization (the same applies to n in the various structural formulas below), and DN in the formula (■)
Q is the diazonaphthoquinone sulfonic acid moiety of substance ■ and is represented by the following formula ■ (hereinafter, partial structure of substance ■
It is sometimes abbreviated as. ), and the substance (2) is not only a photosensitizer but also a dissolution inhibitor having the property of inhibiting the dissolution of substance (2) in an alkaline aqueous solution.

このような系のホトレジストを9線或いは1線により露
光すると、露光部分では物質■の部分構造■はアルカリ
可溶性のインデンカルボン酸誘導体(下記■の物質)に
変化し物質■のアルカリ溶解抑止性を失う。従って、ホ
トレジストの露光部分は現像液に溶解するので、ポジ型
パターンが得られる。
When this type of photoresist is exposed to 9-line or 1-line light, the partial structure (2) of substance (2) changes into an alkali-soluble indenecarboxylic acid derivative (substance (3) below) in the exposed area, which inhibits the alkali dissolution of substance (2). lose. Therefore, the exposed portions of the photoresist are dissolved in the developer, resulting in a positive pattern.

また、このホトレジストの波長436nm及び365n
mの多光を吸収する性質は、物質■の部分構造■のジア
ゾカルボニルに基づくものであった。従って、露光によ
り物質■の部分構造■が物質■に変化すると物質■は波
長436nm及び365nmの多光に吸収を持たなくな
る。KJち、光退色が生しる。このため、露光光(ここ
では9線やi線)はホトレジスト層の下部まで達するの
で、露光部分は下部まで現像液により溶解され、よって
、矩形形状の断面を有するレジストパターンが得られる
In addition, the wavelengths of this photoresist are 436 nm and 365 nm.
The multi-light absorbing property of m was based on the diazocarbonyl of the partial structure (2) of the substance (2). Therefore, when the partial structure (2) of substance (2) changes to substance (2) due to exposure to light, substance (2) no longer absorbs light at wavelengths of 436 nm and 365 nm. KJ, photobleaching occurs. For this reason, the exposure light (in this case, 9-line or i-line) reaches the bottom of the photoresist layer, and the exposed portion is dissolved down to the bottom by the developer, resulting in a resist pattern having a rectangular cross section.

しかし、このホトレジストでは、これを遠紫外光で露光
すると物質■から部分構造■を除いた部分には変化がお
こらす従って光退色はほとんど起こらない、このため、
露光光(KrFエキシマレーザヤ遠紫外光)はホトレジ
スト層の上部分のみに吸収され下部分には極めて不充分
な光量しかとどかない、この結果、得られるレジストパ
ターンは、大きなテーパー角を有したものとなってしま
い、また、膜減りの大きなものとなってしまつ。
However, in this photoresist, when it is exposed to deep ultraviolet light, a change occurs in the part of the substance (2) except for the partial structure (2), so photobleaching hardly occurs.
The exposure light (KrF excimer laser far ultraviolet light) is absorbed only in the upper part of the photoresist layer, and only an extremely insufficient amount of light reaches the lower part.As a result, the resulting resist pattern has a large taper angle. This results in a large reduction in film thickness.

これを解決するためには、ホトレジストの持つ遠紫外光
に対する吸収を小さくすることが必要である。具体的に
は、遠紫外光に対し光退色−を示すことが重要である。
In order to solve this problem, it is necessary to reduce the absorption of deep ultraviolet light by the photoresist. Specifically, it is important that the material exhibits photobleaching when exposed to deep ultraviolet light.

そのためには、ホトレジストを構成しているベース樹脂
及び感光剤の化学構造を工夫する必要があった。そして
、その−例として例えば文献(エスピーアイイー(SP
IE:The 5ociety of Photo−O
ptical InstrumentationEnc
+1neers) Vol、771.pp、2〜10 
(1987) )に開示されでいるホトレジストがあっ
た。
To achieve this, it was necessary to devise the chemical structure of the base resin and photosensitizer that make up the photoresist. As an example, for example, the literature (SPI
IE:The 5ociety of Photo-O
ptical InstrumentationEnc
+1neers) Vol, 771. pp, 2-10
(1987)).

この文献においては、ホトレジスト中に含ませる溶解抑
止剤(感光剤)として従来の物質■に代えて新規な種々
のジアゾケトンを検討している。
In this document, various new diazoketones are investigated in place of the conventional substance (1) as a dissolution inhibitor (photosensitizer) to be included in a photoresist.

これらのジアゾケトンの特徴は芳香環を持たないか又は
持っていても芳香環を他の不飽和基と共役しでいること
、及び、光転位を起して2−カルボキシラクタム構造(
下記■式讐照)を生成する構造を有していることであっ
た。このようなジアゾケトンとして、具体的には、下記
■、■又は0式で示されるようなジアゾビへリジンジオ
ンが用いられていた。
The characteristics of these diazoketones are that they do not have an aromatic ring, or even if they do have an aromatic ring, the aromatic ring remains conjugated with other unsaturated groups, and that they undergo photorearrangement to form a 2-carboxylactam structure (
It has a structure that produces the following formula (2). As such diazoketones, specifically, diazobieridinediones as shown by the following formulas (1), (2), or (0) have been used.

h ジアゾビベリジンシオンの光反応は、 上記物質 ■の例で説明すると下式のようなものである。h The photoreaction of diazobiveridine sion is The above substances To explain using the example of (2), it is as shown in the following equation.

■ つまり、物質■はアルカリ可溶性の物質■に変化する。■ In other words, the substance (■) changes into the alkali-soluble substance (■).

従って、物質■が有するベース樹脂のアルカリ溶液溶解
抑止性が失われ、これによりレジストのバターニングが
行なえる。
Therefore, the ability of substance (1) to inhibit dissolution of the base resin in an alkaline solution is lost, thereby making it possible to pattern the resist.

上述の文献によれば、ノボラック樹脂と、上記物質■と
を含むホトレジスト!KrFエキシマレーザで露光して
レジストパターンを形成している。得られたポジ型パタ
ーンは、該文献の36M写真から判断すると、1.0u
mのラインパターンについてはレジストバタンの側壁の
テーパー角(側!と基板面との成す角)が少なくとも7
0/I以上となっているもので、さらに、その上面が平
坦であることから膜減りも極めて少ないものであること
が分る。従って、上記文献のホトレジストは、遠紫外線
用のレジストとしては、ノボラック/ジアゾナフト主ノ
ン系のレジストより、優れている。
According to the above-mentioned literature, a photoresist containing a novolac resin and the above-mentioned substance (■)! A resist pattern is formed by exposure with a KrF excimer laser. Judging from the 36M photograph in the document, the obtained positive pattern was 1.0u.
For the line pattern of m, the taper angle of the side wall of the resist button (the angle formed between the side! and the substrate surface) is at least 7.
0/I or more, and furthermore, since the upper surface is flat, it can be seen that the film loss is extremely small. Therefore, the photoresist of the above-mentioned document is superior to novolac/diazonaphthon-based resists as a resist for deep ultraviolet rays.

(発明が解決しようとする課!!!i)しかしながら、
上述の文献に開示された従来のホトレジストでは、得ら
れるパターンは完全な矩形ではなくテーパーを有するも
のとなってしまう、従って、このホトレジストを用いサ
ブミクロンレベルのパターンを形成する場合は、入射光
強度のコントラスト低下もあいまってテーパーは一層大
きくなり、得られるパターンの形状は矩形ではなく三角
形に近くなる。
(The problem that the invention seeks to solve!!!i) However,
With the conventional photoresist disclosed in the above-mentioned literature, the resulting pattern is not a perfect rectangle but has a taper. Therefore, when forming a submicron level pattern using this photoresist, the incident light intensity is Coupled with the decrease in contrast, the taper becomes even larger, and the shape of the resulting pattern becomes closer to a triangle than a rectangle.

このため、このような形状のレジストパターンをマスク
として被加工物例えば基板をドライエツチングする場合
、レジスト及び被加工物材料のエツチング選択比にもよ
るが、寸法変換差(レジストパターン寸法とエツチング
猾のパターン寸法との差)が生じでしまう。
Therefore, when dry etching a workpiece, such as a substrate, using a resist pattern with such a shape as a mask, the dimensional conversion difference (the difference between the resist pattern dimension and the etching depth) depends on the etching selectivity of the resist and workpiece materials. (difference with pattern size).

微細加工において許容される寸法変換差をレジストパタ
ーン寸法の10%と考えた場合、0.5umレベルの加
工にあいではレジストパターンの寸法後退はわずかOO
205u以内に抑えなければならすこのためにはレジス
トパターンの側壁が基板面に対し垂直なレジストパター
ンか必要になるが、この点従来のホトレジストは技術的
に満足のゆくものではなかった。
If we consider that the allowable dimensional conversion difference in microfabrication is 10% of the resist pattern dimension, the dimensional regression of the resist pattern will be only 0.5 mil when processing at the 0.5 um level.
To achieve this, it is necessary to have a resist pattern whose sidewalls are perpendicular to the substrate surface, but conventional photoresists have not been technically satisfactory in this respect.

ここで、パターン形状を悪化させる主な原因は、 (イ)・・・ホトレジストの光退色性が充分ではないた
め露光量も露光光の吸収があること、(ロ)・・・パタ
ーン形成に必要な露光量ではホトレジスト中の感光剤の
分解は完結しないのでこれによっても露光光の吸収があ
ること、 と考えられる。
Here, the main causes of deterioration of the pattern shape are (a)...The photoresist's photobleaching property is not sufficient, so the exposure amount also absorbs the exposure light, and (b)...necessary for pattern formation. Since the decomposition of the photosensitizer in the photoresist is not completed at a certain amount of exposure, it is thought that this also causes absorption of the exposure light.

上記(イ)の現象は、ヘース樹脂(従来例で云えばノボ
ラック樹脂)中の芳香環による露光光の吸収により主に
生しる。このため、(イ)1こついては、ヘース樹脂自
体を遠紫外光に対し透明なもので構成することで解決す
る方法も考えられる。
The above phenomenon (a) is mainly caused by the absorption of exposure light by the aromatic rings in the Hess resin (novolac resin in the conventional example). Therefore, it is possible to solve the problem (a) by making the Hess resin itself transparent to far ultraviolet light.

寅際メタクリル酸系ポリマー例えばボワ(メタクリル酸
メチル)いわゆるPMMAを用いることにより完全に矩
形なレジストパターンが形成出来る。しかし、メタクリ
ル酸系ポリマーはドライエツチング耐性が低いため現在
の微細加工プロセスでは使用出来ない。従って、この対
策は、現在のところ、本質的な解決策にはならない。
In particular, a completely rectangular resist pattern can be formed by using a methacrylic acid polymer such as Boa (methyl methacrylate), so-called PMMA. However, methacrylic acid-based polymers cannot be used in current microfabrication processes because of their low dry etching resistance. Therefore, this countermeasure is not an essential solution at present.

この発明はこのような点に鑑みなされたものであり、従
って、この発明の目的は、遠紫外光を用いたリングラフ
ィにおいて矩形形状のパターンが得られる感光性樹脂ヲ
禮供することにある。
The present invention has been made in view of these points, and therefore, an object of the present invention is to provide a photosensitive resin that can obtain a rectangular pattern in phosphorography using deep ultraviolet light.

(課!ija解決するための手段) この目的の達成を図るため、この発明の感光性樹脂は、
2−ジアゾマロン酸と、ビスフェノールとの重縮合体か
ら成ることを特徴とする。
(Means for solving Section! ija) In order to achieve this objective, the photosensitive resin of this invention is
It is characterized by being composed of a polycondensate of 2-diazomalonic acid and bisphenol.

なお、この発明の実施に当たり、前述の重縮合体を、下
記の一般式■で表されるものであって重量平均分子量が
2,000〜100,000(7)ffi囲内のもの、
または、下記の一般式■で表されるものであって重量平
均分子量が2.000〜10o、oooの節囲内のもの
で構成するのが好適である(但し、日1及び日2は水素
、アルキル基又はフッ化アルキル基であり、同してあっ
ても異なっていても良い。また、R3はメチル基、エチ
ル基又は第3ブチル基である。) ここて、0式又は0式で表される重縮合体において、重
量平均分子量が2,000〜100,000のものか好
適な理由は、重量平均分子量が2.000より小さいと
これを用いて形成したしラスト皮膜かやわらかすぎ露光
用マスクとの密着において支障になったり現像速度が速
すぎて現像時間の制御か困難である等の弊害が生し、1
00000より大きすぎるとレジスト液の濾過が困難に
なったり塗膜にストリエーション(放射状のしわ)か生
じる等の弊害が生しるからである。
In carrying out the present invention, the above-mentioned polycondensate is represented by the following general formula (1) and has a weight average molecular weight within the range of 2,000 to 100,000(7)ffi,
Alternatively, it is preferably composed of a compound represented by the following general formula (■) and a weight average molecular weight within the range of 2.000 to 10o, ooo (however, day 1 and day 2 are hydrogen, They are an alkyl group or a fluorinated alkyl group, and may be the same or different. Also, R3 is a methyl group, an ethyl group, or a tertiary-butyl group. The reason why polycondensates with a weight average molecular weight of 2,000 to 100,000 are preferable is that if the weight average molecular weight is less than 2.000, the last film formed using the polycondensate is too soft for exposure. This may cause problems such as problems with adhesion to the mask or the development speed being too fast, making it difficult to control the development time.
This is because if it is too large than 00000, problems such as difficulty in filtering the resist solution and formation of striations (radial wrinkles) on the coating film will occur.

また、0式で表される重縮合体は、下記0式て表される
2−ジアゾマロン酸アルキルエステルと、下記0式で表
されるビスフェノールとの酸触媒によるエステル交換で
合成することが出来る。
Further, the polycondensate represented by the formula 0 can be synthesized by acid-catalyzed transesterification between a 2-diazomalonic acid alkyl ester represented by the following formula 0 and a bisphenol represented by the following formula 0.

即ち、2−ジアゾマロン酸アルキルエステル及びビスフ
ェノールを等モルと、触媒量の酸とを混合したものを加
熱し、又はこれらをキシレンやクロロベンゼン等のよう
な高沸点溶媒中で加熱し、加熱中に複生するアルコール
(R30Hで示されるもの)を留去しなから反応させる
ことにより得ることが出来る。
That is, a mixture of equimolar amounts of 2-diazomalonic acid alkyl ester and bisphenol and a catalytic amount of acid is heated, or these are heated in a high boiling point solvent such as xylene or chlorobenzene, and during heating, compound formation occurs. It can be obtained by distilling off the alcohol (represented by R30H) and then reacting.

2−ジアゾマロン酸アルキルエステルのアルキル残基日
3としでは、酸触媒エステル交換か容易に起こるように
するためにメチル基、エチル基又は第3ブチル基である
のが望ましい。
The alkyl residue of the 2-diazomalonic acid alkyl ester is preferably a methyl group, ethyl group, or tert-butyl group to facilitate acid-catalyzed transesterification.

2−ジアゾマロン酸アルキルエステルは、その原料であ
る下記0式で表されるマロン酸エステルが市販されてお
り、この原料を用いて既知のジアゾ化方法(例えば文献
(Chem、Be r、、9旦、3128 (1966
))に開示の方法)により容易に得ることが出来る。
The raw material for the 2-diazomalonic acid alkyl ester, malonic acid ester represented by the following formula 0, is commercially available, and this raw material is used by known diazotization methods (for example, in the literature (Chem, Ber., 9th edition). , 3128 (1966
)) can be easily obtained by the method disclosed in )).

また、0式で表されるビスフェノールも、種々のものが
容易に入手出来る。例えば、0式中の日1及びR2が共
にメチル基のもの、R1及びR2か共にn−プロピル基
のもの、R1及びR2か共にフッ化アルキル基のもの等
か知られでいる。また、日12日2の代り(こシクロヘ
キシル基を有する構造のスどロヘキシルビスフェノール
も良く知られている。スピロへキシルビスフェノルと、
2−ジアゾマロン酸アルキルエステルとの酸触媒による
エステル交換を行うことにより、0式で表わされる重縮
合体を合成出来る。
Furthermore, various bisphenols represented by formula 0 are easily available. For example, it is known whether 1 and R2 in the formula 0 are both methyl groups, R1 and R2 are both n-propyl groups, R1 and R2 are both fluorinated alkyl groups, etc. In addition, spirohexyl bisphenol with a structure having a cyclohexyl group (instead of 12 days 2) is also well known. Spirohexyl bisphenol,
A polycondensate represented by formula 0 can be synthesized by acid-catalyzed transesterification with an alkyl 2-diazomalonic acid ester.

また、2−ジアゾマロン酸アルキルエステルと、ビスフ
ェノールとの酸触媒によるエステル交換においては、p
−トルエンスルホン酸、カンファースルホン酸等のよう
な有機強酸を用いることにより好結果が得られる。
In addition, in acid-catalyzed transesterification of 2-diazomalonic acid alkyl ester and bisphenol, p
- Good results are obtained by using strong organic acids such as toluenesulfonic acid, camphorsulfonic acid, etc.

(作用) この発明の感光性樹脂を構成する上述の重縮合体は、2
−ジアゾ−1,3−ジカルボニル構造及びp置換フェノ
ールエステル構造を有する。
(Function) The above-mentioned polycondensate constituting the photosensitive resin of this invention has 2
-Diazo-1,3-dicarbonyl structure and p-substituted phenol ester structure.

この2−ジアゾ−1,3−ジカルボニル構造部は、遠紫
外線を受けるとβケトカルボン酸に変化するので、当該
感光性樹脂の遠紫外光か照射された部分はアルカリ現像
液可溶になる。この結果、パターニングか可能になる。
Since this 2-diazo-1,3-dicarbonyl structure changes to β-ketocarboxylic acid when exposed to deep ultraviolet light, the portion of the photosensitive resin irradiated with deep ultraviolet light becomes soluble in an alkaline developer. As a result, patterning becomes possible.

ざらに、βケトカルボン酸は、2−ジアゾ1.3−ジカ
ルボニルに比べ波長250nmの光吸収特性か小さいの
で、当該感光性樹脂の遠紫外光か照射された部分では顕
著な光退色が起こる。
In general, since β-ketocarboxylic acid has a smaller light absorption characteristic at a wavelength of 250 nm than 2-diazo 1,3-dicarbonyl, significant photobleaching occurs in the portions of the photosensitive resin that are irradiated with deep ultraviolet light.

また、pm[換フェノールエステル構造は、反応性ガス
プラズマ耐性かあるので、当該感光性樹脂の反応性ガス
プラズマ耐性が確保される。ざらに、pm換フェノール
エステル構造によれば、クレゾールノボラック樹脂等に
比べ、波長250nmの光の吸収を小ざ〈出来る。
Furthermore, since the pm[converted phenol ester structure has reactive gas plasma resistance, the reactive gas plasma resistance of the photosensitive resin is ensured. In general, the PM-converted phenol ester structure can absorb light at a wavelength of 250 nm to a lesser extent than cresol novolac resins.

(実施例) 以下、この発明の感光性樹脂の実施例につき説明する。(Example) Examples of the photosensitive resin of the present invention will be described below.

なお、以下の説明で述べる使用薬品名、また、分子量、
混合量、温度、膜厚及び時間等の数値的条件は、この発
明の虻囲内の好ましい例示にすぎないことは理解された
い。
In addition, the names of the chemicals used, molecular weight,
It should be understood that the numerical conditions such as mixing amount, temperature, film thickness, and time are merely preferred examples within the scope of the present invention.

犬11性ユ 実施例1として、2−ジアゾマロン酸ジt(ターシャリ
−)−ブチルと、ビスフェノールへとの重縮合体で構成
した感光性樹脂(0式1こおいて、日1=日2=CH3
、R3=t−ブチルであるものに相当する。以下、実施
例1の感光性樹脂という。)について説明する。
As Example 1, a photosensitive resin composed of a polycondensate of di-t(tertiary)-butyl 2-diazomalonate and bisphenol (where day 1 = day 2 = CH3
, R3=t-butyl. Hereinafter, this will be referred to as the photosensitive resin of Example 1. ) will be explained.

〈合成例〉 先ず、実施例1の感光性樹脂を以下に説明するように合
成する。
<Synthesis Example> First, the photosensitive resin of Example 1 is synthesized as described below.

2−ジアゾマロン酸ジt−ブチル24.2qと、ビスフ
ェノールA22.89と、p−hルエンスルホン酸1.
29とを反応器にいれ、この反応器内を50mmHgに
減圧しながら反応器を加熱し120℃の温度(こ保つ。
24.2 q of di-t-butyl 2-diazomalonate, 22.89 q of bisphenol A, and 1.
29 into a reactor, and while reducing the pressure inside the reactor to 50 mmHg, heat the reactor and maintain the temperature at 120°C.

このままの状態で18時間反応させた後、反応器の温度
を室温まで戻す。
After reacting in this state for 18 hours, the temperature of the reactor was returned to room temperature.

次に、内容物をヘンセン500mffに溶解させ、この
溶液を炭酸水素ナトリウム及び水で順次に洗浄した後、
硫酸ナトリムで乾燥する。
Next, the contents were dissolved in Hensen 500mff, and this solution was washed sequentially with sodium bicarbonate and water, and then
Dry with sodium sulfate.

次に、乾燥済み溶液からヘンセンを留去し全容を115
程度としてから、これをメタノール500mff中に注
入する。これによりメタノール中には沈殿か生じる。沈
殿を濾取した後にこれを一夜真空乾燥しで実施例1の感
光性樹脂329を得る。
Next, Hensen was distilled off from the dried solution and the entire volume was reduced to 115
This is poured into 500 mff of methanol. This causes a precipitate to form in the methanol. After the precipitate was collected by filtration, it was vacuum dried overnight to obtain photosensitive resin 329 of Example 1.

実施例1の感光性樹脂の重量平均分子量Mwは7.60
0てあった。
The weight average molecular weight Mw of the photosensitive resin of Example 1 is 7.60
It was 0.

また、実施例]の感光性樹脂の紫外−可視領域の吸収ス
ペクトルを分光光度計により測定したところ、極大吸収
波長λ、、、II8は280,278nmであることか
分った。
Further, when the absorption spectrum of the photosensitive resin of Example] in the ultraviolet-visible region was measured using a spectrophotometer, it was found that the maximum absorption wavelength λ, II8 was 280,278 nm.

また、TRスペクトにおいて、波数2170c m−’
にジアゾ基の吸収が、また、波数1650cm−’にカ
ルボニル基の吸収が認められた。
Also, in the TR spectrum, the wave number is 2170 cm-'
Absorption of a diazo group was observed at a wave number of 1650 cm-', and absorption of a carbonyl group was observed at a wave number of 1650 cm-'.

〈バターニング笑験〉 実施例1の感光性樹脂2.09を酢酸メトキシエチル(
MCA)8muに溶解した後、この溶液をテフロンフィ
ルタで濾過しで、実施例1の感光性樹脂の塗布溶液を調
製する。
<Buttering experience> 2.09% of the photosensitive resin of Example 1 was mixed with methoxyethyl acetate (
After dissolving in 8 mu of MCA), this solution is filtered through a Teflon filter to prepare a coating solution of the photosensitive resin of Example 1.

次に、ヘキサメチルジシラザンによる疎水化処理を行な
ったシリコンウェハ上に、上述の塗布溶液を回転数25
00/分の条件の回転塗布法により塗布する。
Next, the above-mentioned coating solution was applied to a silicon wafer that had been subjected to hydrophobization treatment using hexamethyldisilazane at a rotation speed of 25.
Coating is performed by a spin coating method at a rate of 0.00 min.

次に、ホットプレートを用いこのシリコンウェハを80
℃の温度で1分間ヘークする。
Next, using a hot plate, this silicon wafer was
Hake for 1 minute at a temperature of °C.

次に、ヘーク済みシリコンウェハに、種々の寸法のライ
ンアンドスペースパターン(クロムパターン)8有する
石英マスクを密Wさせ、その後、この試料をXe−Hg
ランプにより露光する。
Next, a quartz mask having a line-and-space pattern (chrome pattern) 8 of various dimensions is densely wrapped on the scratched silicon wafer, and then this sample is coated with Xe-Hg
Expose with a lamp.

露光が終了した試料を0.11Nの水酸化テトラメチル
アンモニウム(TMAH)中に50秒闇浸漬させ現像を
行ない、その後、純水により30秒間リンスを行なう。
After exposure, the sample is immersed in 0.11N tetramethylammonium hydroxide (TMAH) in the dark for 50 seconds for development, and then rinsed with pure water for 30 seconds.

このような処理を露光jlを種々に変えで行い、現像後
のそれらの試料を観察して感度(感光性樹脂の露光され
た部分の残膜量がOになる露光量)をみたところ、45
0m J / c m 2であることか分った。また、
0.5umのラインアンドスペースパターンまで解像し
でいることが分った。また、パターン断面をSEMによ
り観察したところこのパターンは、レジストパターン側
壁のテバー角か約80’であり断面かは(よ矩形のもの
であることか分った。
When such processing was carried out with various exposure jl and the samples were observed after development to check the sensitivity (the amount of exposure at which the amount of residual film on the exposed part of the photosensitive resin became O), it was found to be 45.
It turns out that it is 0mJ/cm2. Also,
It was found that even line and space patterns of 0.5 um could be resolved. Further, when the cross section of the pattern was observed using an SEM, it was found that the Tevar angle of the side wall of the resist pattern was about 80', and the cross section of the pattern was quite rectangular.

〈光退色性〉 また、上述のパターンニング実験とは別に実施例]の感
光性樹脂の光退色性を以下に説明するように測定する。
<Photobleaching property> In addition to the patterning experiment described above, the photobleaching property of the photosensitive resin of Example was measured as described below.

石英基板上に実施例1の感光性樹脂の膜厚が1LImの
皮膜を形成する。次に、この皮膜の波長250nmの光
に対する吸収係数を測定する。その結果は、3.2um
−’であった。次に、この皮膜に対しXe−Hgランプ
を用いて露光量500mJ/cm2の条件て遠紫外光を
照射し、その後、再びこの皮膜の波長250nrnの光
に対する吸収係数を測定する。その結果は、0.9um
であった。実施例1の感光性樹脂が顕著な光退色性を有
するものであることが理解出来る。
A film of the photosensitive resin of Example 1 having a thickness of 1 LIm is formed on a quartz substrate. Next, the absorption coefficient of this film for light with a wavelength of 250 nm is measured. The result is 3.2um
-' was. Next, this film is irradiated with far ultraviolet light using an Xe-Hg lamp at an exposure dose of 500 mJ/cm 2 , and then the absorption coefficient of this film for light with a wavelength of 250 nrn is measured again. The result is 0.9um
Met. It can be seen that the photosensitive resin of Example 1 has remarkable photobleaching properties.

太】1帆2 次に、実施例2として、2−ジアゾマロン酸ジt−ブチ
ルと、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロ
ヘキサン即ちスどロシクロへキシルビスフェノールとの
重縮合体で構成した感光性樹脂(0式においで、日3=
t−ブチルであるものに相当する。以下、実施例2の感
光性樹脂という。)について説明する。
Next, as Example 2, a polycondensate of di-t-butyl 2-diazomalonate and 1,1-bis(4-hydroxyphenyl)cyclohexane, that is, sudrocyclohexylbisphenol was used. Photosensitive resin (in 0 formula, day 3 =
Corresponds to t-butyl. Hereinafter, this will be referred to as the photosensitive resin of Example 2. ) will be explained.

実施例1の合成例においで用いたビスフェノールAの代
りにスどロシクロへキシルビスフエノル26.89を用
いたこと以外は実施例1の合成方法と全く同様にして実
施例2の感光性樹Sを合成する。収量は339てあった
The photosensitive resin of Example 2 was prepared in exactly the same manner as the synthesis method of Example 1, except that sudrocyclohexylbisphenol 26.89 was used in place of bisphenol A used in the synthesis example of Example 1. Synthesize S. The yield was 339.

実施例2の感光性樹脂の重量平均分子量M、は6.80
0であった。
The weight average molecular weight M of the photosensitive resin of Example 2 is 6.80
It was 0.

また、実施例2の感光性樹脂の紫外−可視領域での極大
吸収波長λ□axは260,279nmであることが分
った。
Further, it was found that the maximum absorption wavelength λ□ax of the photosensitive resin of Example 2 in the ultraviolet-visible region was 260,279 nm.

また、TRスペクトにおいて、波数2170c m −
1にジアゾ基の吸収か、また、波数1650crrV’
にカルボニル基の吸収が認められた。
Also, in the TR spectrum, the wave number is 2170 cm −
1 is the absorption of diazo group, and the wave number is 1650 crrV'
Absorption of carbonyl groups was observed in .

また、実施例2の感光性樹脂2.09をMCA8rrl
に溶解させ実施例]と同様に塗布溶液を調整し、次に、
実施例1と同様にバターニング実験を行い、また、波長
250nmの光に対する吸収係数を求める。
In addition, the photosensitive resin 2.09 of Example 2 was added to MCA8rrl
A coating solution was prepared in the same manner as in [Example], and then,
A patterning experiment is conducted in the same manner as in Example 1, and the absorption coefficient for light with a wavelength of 250 nm is determined.

その結果、実施例2の感光性樹脂の感度は400 m 
J / c m 2てあつ、解像度は0.5umである
ことか分った。また、得られたパターンは、実施例1と
同様に、パターン側壁のテーパー角か約80”のもので
あり断面がほぼ矩形のものであることか分った。また、
吸収係数は、露光前が3゜0um−’であり、冨先後は
実施例1のものとほぼ同し程度まで小ざくなった。
As a result, the sensitivity of the photosensitive resin of Example 2 was 400 m
It was found that the resolution was J/cm2 and 0.5 um. In addition, it was found that the pattern obtained had a taper angle of approximately 80" on the side wall of the pattern, and the cross section was approximately rectangular, as in Example 1.
The absorption coefficient was 3°0 um-' before exposure, and decreased to almost the same level as that of Example 1 after exposure.

(発明の効果) 上述した説明からも明らかなように、この発明の感光性
樹脂は、2−ジアゾマロン酸と、ビスフェノールとの重
縮合体で構成しでいるので、この感光性樹脂の遠紫外光
が照射された部分では2ジアゾ−1,3−ジカルボニル
構造部がBケトカルボン酸に変化する反応か生じる。こ
のため、当該感光性樹脂の遠紫外光が照射された部分は
アルカリ現像液可溶になりがっ波長250nmの光畷収
特牲か小さくなる(光退色性を示す。)。
(Effects of the Invention) As is clear from the above explanation, the photosensitive resin of the present invention is composed of a polycondensate of 2-diazomalonic acid and bisphenol, and therefore the photosensitive resin is resistant to far ultraviolet light. In the irradiated area, a reaction occurs in which the 2-diazo-1,3-dicarbonyl structure changes into B-ketocarboxylic acid. Therefore, the portion of the photosensitive resin irradiated with deep ultraviolet light becomes soluble in an alkaline developer, and its light absorption characteristic at a wavelength of 250 nm becomes small (shows photobleaching property).

また、ヒスフェノールはp−ff1換フエノールと同様
な構造でありクレゾールノボラック樹脂等に比べ遠紫外
光の吸収かはるかに小さい。
Furthermore, hisphenol has a structure similar to that of p-ff1-converted phenol, and its absorption of far ultraviolet light is much lower than that of cresol novolak resin and the like.

従って、この発明の感光性樹脂の遠赤外光か照射された
部分では、露光光が皮膜底部まで充分に達するようにな
るので、従来の遠赤外線ポジ型レジストでは達成出来な
かった矩形に近いレジストパターンか形成出来る。
Therefore, in the part of the photosensitive resin of this invention that is irradiated with far-infrared light, the exposure light sufficiently reaches the bottom of the film, resulting in a nearly rectangular resist that could not be achieved with conventional far-infrared positive resists. Patterns can be formed.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)2−ジアゾマロン酸と、ヒスフェノールとの重縮
合体から成ることを特徴とする感光性樹脂。
(1) A photosensitive resin comprising a polycondensate of 2-diazomalonic acid and hisphenol.
(2)前記重縮合体を、下記の一般式■で表されるもの
であって重量平均分子量が2,000〜100,000
の範囲内のものとした請求項1に記載の感光性樹脂(但
し、R^1及びR^2は水素、アルキル基又はフッ化ア
ルキル基であり、同じであっても異なっていても良い、
また、R^3はメチル基、エチル基又は第3ブチル基で
ある。) ▲数式、化学式、表等があります▼・・・■
(2) The polycondensate is represented by the following general formula (1) and has a weight average molecular weight of 2,000 to 100,000.
The photosensitive resin according to claim 1, wherein R^1 and R^2 are hydrogen, an alkyl group or a fluorinated alkyl group, and may be the same or different.
Moreover, R^3 is a methyl group, an ethyl group, or a tertiary butyl group. ) ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼・・・■
(3)前記重縮合体を、下記の一般式■で表されるもの
であって重量平均分子量が2,000〜100,000
の範囲内のものとした請求項1に記載の感光性樹脂(但
し、R^3はメチル基、エチル基又は第3ブチル基であ
る。) ▲数式、化学式、表等があります▼・・・■
(3) The polycondensate is represented by the following general formula (1) and has a weight average molecular weight of 2,000 to 100,000.
The photosensitive resin according to claim 1, which is within the range of (provided that R^3 is a methyl group, ethyl group, or tertiary butyl group) ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼... ■
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008305882A (en) * 2007-06-06 2008-12-18 Seiko Epson Corp Forming method of resist pattern and manufacturing method of semiconductor device
JP2009204889A (en) * 2008-02-28 2009-09-10 Fujifilm Corp Compound for photoresist, photoresist solution, and etching method using the photoresist solution

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