JPH0379619A - ノボラック樹脂を含有するフォトレジスト - Google Patents
ノボラック樹脂を含有するフォトレジストInfo
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Classifications
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- G—PHYSICS
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- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明はフォトレジスト組成物中に高分枝ノボラック樹
脂を使用することに関する。特に、本発明は酸硬化性フ
ォトレジスト組成物の重合体型皮膜形成性バインダー中
に高分枝ノボラック樹脂を使用して速いフォトスピード
や高いリソグラフィーコントラスト(Iitbog+a
phic contras+)を含む改善されたリソグ
ラフィー性能の諸性質を達成することに関する。
脂を使用することに関する。特に、本発明は酸硬化性フ
ォトレジスト組成物の重合体型皮膜形成性バインダー中
に高分枝ノボラック樹脂を使用して速いフォトスピード
や高いリソグラフィーコントラスト(Iitbog+a
phic contras+)を含む改善されたリソグ
ラフィー性能の諸性質を達成することに関する。
発明の背景
ノボラック(noマoltkまたはnOマohc )樹
脂はたとえば半導体製造用に使用されるフォトレジスト
のようなリソグラフィー組成物中の皮膜形成性重合体型
バインダーの成分として慣用されている。
脂はたとえば半導体製造用に使用されるフォトレジスト
のようなリソグラフィー組成物中の皮膜形成性重合体型
バインダーの成分として慣用されている。
フォトレジストはたとえば導電性金属回路のようなパタ
ーンが表面に像形成される半導体ウェハの表面上のよう
な基体材料の表面上に一時的な膜(temporsr7
film)として適用される組成物である。
ーンが表面に像形成される半導体ウェハの表面上のよう
な基体材料の表面上に一時的な膜(temporsr7
film)として適用される組成物である。
回路の境界に相当する所定の像パターンは後続の処理に
よって基体表面に移される。所定の導電パターンが基体
上に導入された後では、基体表面上に残っているフォト
レジスト部分は一般にはもはや必要ないので基体表面か
ら完全に除去または剥離される。
よって基体表面に移される。所定の導電パターンが基体
上に導入された後では、基体表面上に残っているフォト
レジスト部分は一般にはもはや必要ないので基体表面か
ら完全に除去または剥離される。
酸硬化性フォトレジストは重合体型バインダー系、感光
性酸発生性化合物(phol++1cid gener
atingcompound) 、および任意的に光増
感剤化合物を含有する皮膜形成性組成物である。ネガ作
用型の酸硬化性フォトレジストの場合には、重合体型バ
インダー系はフォトレジストが酸の存在下で加熱された
ときにそれ自体によって又はフォトレジストの中に存在
する1種もしくはそれ以上の他の物質たとえばアミノプ
ラスやフェノプラスト樹脂によって交叉結合することが
できる少なくとも1種の重合体たとえばノボラックを含
有している。フォトレジスト中に組み入れられる感光性
酸発生剤はフォトレジスト膜の選択部分に十分な量の酸
を生じさせる能力を基準に選択される。この交叉結合反
応は、フォトレジスト膜が予め選択されたタイプの露光
用放射線の予め定められた量で露光されてそれを吸収し
た後に加熱された時に、起こる。
性酸発生性化合物(phol++1cid gener
atingcompound) 、および任意的に光増
感剤化合物を含有する皮膜形成性組成物である。ネガ作
用型の酸硬化性フォトレジストの場合には、重合体型バ
インダー系はフォトレジストが酸の存在下で加熱された
ときにそれ自体によって又はフォトレジストの中に存在
する1種もしくはそれ以上の他の物質たとえばアミノプ
ラスやフェノプラスト樹脂によって交叉結合することが
できる少なくとも1種の重合体たとえばノボラックを含
有している。フォトレジスト中に組み入れられる感光性
酸発生剤はフォトレジスト膜の選択部分に十分な量の酸
を生じさせる能力を基準に選択される。この交叉結合反
応は、フォトレジスト膜が予め選択されたタイプの露光
用放射線の予め定められた量で露光されてそれを吸収し
た後に加熱された時に、起こる。
フォトレジスト膜の部分はステンシルを介して、または
露光用放射線に対して透明である部分と不透明である部
分とを有するフォトマスクを介して、例えば紫外スペク
トルの光や、X線や、電子ビームのような化学線(Ic
tiIli(radixtion)に選択的に露出され
る。フォトマスクは露光用放射線源と基体表面に接触し
ていないフォトレジスト膜の表面との間に配置される。
露光用放射線に対して透明である部分と不透明である部
分とを有するフォトマスクを介して、例えば紫外スペク
トルの光や、X線や、電子ビームのような化学線(Ic
tiIli(radixtion)に選択的に露出され
る。フォトマスクは露光用放射線源と基体表面に接触し
ていないフォトレジスト膜の表面との間に配置される。
ネガ作用型の酸硬化性フォトレジスト膜は化学線に露出
されなかった部分には後の加熱によって交叉結合される
ようになるのに十分な量の酸の発生を生じない。次いで
、フォトレジストが加熱されると、フォトレジストの露
光部は交叉結合する。フォトレジストの非交叉結合部は
現像液(好ましくは水溶液、たとえば、塩基を含有する
水溶液)によって基体表面から除去される。フォトレジ
スト膜の非交叉結合部がそうして除去された後に、半導
体表面の、交叉結合フォトレジスト部分によって保護さ
れていない部分、すなわち潜像はたとえば酸またはプラ
ズマエツチングによって処理され、その後、そのエツチ
ド部分に導電性物質が付着されて半導体表面上に所定の
回路機構が提供される。この工程の後に、残留している
交叉結合したフォトレジスト膜部分は、好ましくは水溶
液を使用して、基体表面から完全に除去または剥離され
る。有機溶剤溶液を使用するよりも水溶液を使用して、
フォトレジスト膜の非交叉結合部を現像すること、およ
び後にフォトレジスト膜の交叉結合部を剥離することが
望ましいので、ノボラック樹脂を含むフォトレジスト組
成物の成分は、必要なくなった後では容易に剥離するこ
とができる熱安定性かつ酸エツチング剤抵抗性の潜像を
形成するように効率的に交叉結合する能力ばかりでなく
、非交叉結合状態では容易に除去可能である能力をも有
するように選択されることが望ましい。
されなかった部分には後の加熱によって交叉結合される
ようになるのに十分な量の酸の発生を生じない。次いで
、フォトレジストが加熱されると、フォトレジストの露
光部は交叉結合する。フォトレジストの非交叉結合部は
現像液(好ましくは水溶液、たとえば、塩基を含有する
水溶液)によって基体表面から除去される。フォトレジ
スト膜の非交叉結合部がそうして除去された後に、半導
体表面の、交叉結合フォトレジスト部分によって保護さ
れていない部分、すなわち潜像はたとえば酸またはプラ
ズマエツチングによって処理され、その後、そのエツチ
ド部分に導電性物質が付着されて半導体表面上に所定の
回路機構が提供される。この工程の後に、残留している
交叉結合したフォトレジスト膜部分は、好ましくは水溶
液を使用して、基体表面から完全に除去または剥離され
る。有機溶剤溶液を使用するよりも水溶液を使用して、
フォトレジスト膜の非交叉結合部を現像すること、およ
び後にフォトレジスト膜の交叉結合部を剥離することが
望ましいので、ノボラック樹脂を含むフォトレジスト組
成物の成分は、必要なくなった後では容易に剥離するこ
とができる熱安定性かつ酸エツチング剤抵抗性の潜像を
形成するように効率的に交叉結合する能力ばかりでなく
、非交叉結合状態では容易に除去可能である能力をも有
するように選択されることが望ましい。
酸硬化性フォトレジスト組成物およびその製造方法につ
いての詳細な記述は公開された欧州特許出願第8530
3807.3号、第87300220.8号、および第
87300219.0号の中に包含されており、それ等
の開示は参考のために本願明細書中に編入される。
いての詳細な記述は公開された欧州特許出願第8530
3807.3号、第87300220.8号、および第
87300219.0号の中に包含されており、それ等
の開示は参考のために本願明細書中に編入される。
選択露光、現像、および交叉結合の後にフォトレジスト
中に生成された像パターンはフォトマスり上の初期像パ
ターンにできるだけ近いことが望ましい。従来のフォト
レジストの場合には、フォトレジスト中の像パターンは
必要とされる解像力および必要とされる垂直側壁プロフ
ィルをしばしば欠いている。これはマイクロリソグラフ
ィー用途の解像力要求が増大するにつれて特に問題にな
る。この問題は露光用放射線の回折、後方散乱、および
露光用放射線機器による視野問題の深さ、またはフォト
レジスト自体の性能限界、またはその両方の結果である
。フォトレジストの解像力は基体上に配置できる回路機
構の量に直接影響を与えるので、従うて、像の側壁プロ
フィルを可能な限り基体に垂直に近付くように最適化す
ることが有利であろう。
中に生成された像パターンはフォトマスり上の初期像パ
ターンにできるだけ近いことが望ましい。従来のフォト
レジストの場合には、フォトレジスト中の像パターンは
必要とされる解像力および必要とされる垂直側壁プロフ
ィルをしばしば欠いている。これはマイクロリソグラフ
ィー用途の解像力要求が増大するにつれて特に問題にな
る。この問題は露光用放射線の回折、後方散乱、および
露光用放射線機器による視野問題の深さ、またはフォト
レジスト自体の性能限界、またはその両方の結果である
。フォトレジストの解像力は基体上に配置できる回路機
構の量に直接影響を与えるので、従うて、像の側壁プロ
フィルを可能な限り基体に垂直に近付くように最適化す
ることが有利であろう。
現像液に対するフォトレジストの非交叉結合部の溶解速
度と交叉結合部の溶解速度との相対比はフォトレジスト
の最終解像能力に影響する。ネガの酸硬化性フォトレジ
ストの場合には、フォトレジストの露光部の交叉結合反
応が溶解速度差を効率的に増大させるので、溶解速度の
差が通常のポジおよびネガのフォトレジストに比べて一
般に改善される。すなわち、フォトレジストの交叉結合
部と非交叉結合部との間の溶解度または除去速度の差が
増大される。
度と交叉結合部の溶解速度との相対比はフォトレジスト
の最終解像能力に影響する。ネガの酸硬化性フォトレジ
ストの場合には、フォトレジストの露光部の交叉結合反
応が溶解速度差を効率的に増大させるので、溶解速度の
差が通常のポジおよびネガのフォトレジストに比べて一
般に改善される。すなわち、フォトレジストの交叉結合
部と非交叉結合部との間の溶解度または除去速度の差が
増大される。
しかしながら、使用される露光用放射線の実際の照射量
が比較的少量変化しても、フォトレジストの溶解速度が
急速に変化することがあることが判明している。フォト
レジストは高いコントラストを有することを望まれてい
る。コントラストは溶解速度の定められた変動を達成す
るのに必要な露光用放射線照射量の差異を意味する。劣
った又は低いコントラストを有するフォトレジストはフ
ォトレジストの処理寛容度を著しく減少させる。
が比較的少量変化しても、フォトレジストの溶解速度が
急速に変化することがあることが判明している。フォト
レジストは高いコントラストを有することを望まれてい
る。コントラストは溶解速度の定められた変動を達成す
るのに必要な露光用放射線照射量の差異を意味する。劣
った又は低いコントラストを有するフォトレジストはフ
ォトレジストの処理寛容度を著しく減少させる。
低いコントラストはそうでなければ有用であるフォトレ
ジスト組成物の工業適性に悪影響を与えることがある。
ジスト組成物の工業適性に悪影響を与えることがある。
マイクロ回路の製造における最も遅い工程はしばしば露
光工程であるが、像形成工程における高い生産性が望ま
れている。像形成工程の生産性の決定因子はフォトレジ
ストの厚さ全体を十分に露光するのに必要な時間の長さ
である。
光工程であるが、像形成工程における高い生産性が望ま
れている。像形成工程の生産性の決定因子はフォトレジ
ストの厚さ全体を十分に露光するのに必要な時間の長さ
である。
露光用放射線の低入射量を必要とするフォトレジストは
言わば高い又は速いフォトスピードを有する。従って、
フォトレジストのコントラストとフォトスピードの両方
を最大にすることが望まれている。
言わば高い又は速いフォトスピードを有する。従って、
フォトレジストのコントラストとフォトスピードの両方
を最大にすることが望まれている。
従って、本発明の目的はフォトレジスト特にネガ作用型
の酸硬化性フォトレジストの解像力、溶解速度、コント
ラスト、およびフォトスピードを改善するための手段を
、かかるフォトレジスト組成物に使用されているノボラ
ック樹脂の構造に焦点をあてることによって、探求する
ことである。
の酸硬化性フォトレジストの解像力、溶解速度、コント
ラスト、およびフォトスピードを改善するための手段を
、かかるフォトレジスト組成物に使用されているノボラ
ック樹脂の構造に焦点をあてることによって、探求する
ことである。
先行技術
従来の合成技術によって製造されるノボラック重合体は
代表的にはフェノールとホルムアルデヒドの酸触媒綜合
によって生成される重合体の複合混合物である。この反
応は2段階で進行する。第一段階はフェノール環上の非
置換のオルトおよび/またはバラ位へのホルムアルデヒ
ドの付加である。第二段階は先に第一段階でホルムアル
デヒドからフェノール環に付加されたメチロール基を、
過剰のフェノールとランダム結合させてランダムノボラ
ック重合体の混合物を生成するものである。
代表的にはフェノールとホルムアルデヒドの酸触媒綜合
によって生成される重合体の複合混合物である。この反
応は2段階で進行する。第一段階はフェノール環上の非
置換のオルトおよび/またはバラ位へのホルムアルデヒ
ドの付加である。第二段階は先に第一段階でホルムアル
デヒドからフェノール環に付加されたメチロール基を、
過剰のフェノールとランダム結合させてランダムノボラ
ック重合体の混合物を生成するものである。
かかるノボラック重合体は一般的に僅かに枝分かれして
いるにすぎない。ノボラック樹脂およびその製造につい
ての詳細な論議はフェノール樹脂(Phenolic
Re5ins) (A、Knopとり、A、 Pi
1ito著、ニューヨーク、Spring6r−Ver
lag s 1985年)第3章を参照されたい。
いるにすぎない。ノボラック樹脂およびその製造につい
ての詳細な論議はフェノール樹脂(Phenolic
Re5ins) (A、Knopとり、A、 Pi
1ito著、ニューヨーク、Spring6r−Ver
lag s 1985年)第3章を参照されたい。
より高度に枝分かれしたノボラック重合体も既知である
が、従来、それ等をフォトレジストに使用することは提
案または示唆されていない。これ等重合体はたとえば、
メチロール反応性フェノールとトリ−またはテトラ−メ
チロールジフェノールとの酸触媒綜合によって製造でき
る。たとえば、米国特許第4.474,929号および
第4,468.507号参照。
が、従来、それ等をフォトレジストに使用することは提
案または示唆されていない。これ等重合体はたとえば、
メチロール反応性フェノールとトリ−またはテトラ−メ
チロールジフェノールとの酸触媒綜合によって製造でき
る。たとえば、米国特許第4.474,929号および
第4,468.507号参照。
従って、本発明の目的は高分枝ノボラック重合体がフォ
トレジスト組成物のリソグラフィー性能(lithog
rxphic perform*ncりを改善できるこ
とを実証することである。
トレジスト組成物のリソグラフィー性能(lithog
rxphic perform*ncりを改善できるこ
とを実証することである。
さらに□、本発明の目的は高分枝ノボラックを含有する
ネガ作用型の酸硬化性フォトレジストが高いコントラス
トとフォトスピードを示すことを実証することである。
ネガ作用型の酸硬化性フォトレジストが高いコントラス
トとフォトスピードを示すことを実証することである。
発明の概要
本発明は、高分枝ノボラック重合体はフォトレジスト組
成物に現在使用されている通常のノボラックに比べて改
善されたリソグラフィー性能をもったフォトレジスト組
成物を、フォトレジストのその他の望ましい処理特性に
悪影響を与えることなく、提供できるという本発明者等
による解明に由来するものである。
成物に現在使用されている通常のノボラックに比べて改
善されたリソグラフィー性能をもったフォトレジスト組
成物を、フォトレジストのその他の望ましい処理特性に
悪影響を与えることなく、提供できるという本発明者等
による解明に由来するものである。
発明の詳細
フォトレジストに高分枝ノボラック重合体を使用すると
、通常のノボラックを含有するフォトレジスト組成物に
比べて改善されたリソグラフィー性能が示される。
、通常のノボラックを含有するフォトレジスト組成物に
比べて改善されたリソグラフィー性能が示される。
ここに用いられているノボラック樹脂は、重合体鎖中の
フェノール環の少なくとも20%が3個の異なるメチレ
ン基に直接結合しており、これ等3個のメチレン基の各
々が別のフェノール環に結合している場合に、「高度に
枝分かれしている」ものと解釈される。高分枝ノボラッ
ク樹脂中の分枝環の割合は炭素−13のNMR法を使用
してm−クレゾール環について直接測定できる。da−
ジオキサン0.4ml中の樹#10.2gの溶液は、6
0°パルス幅と4秒パルス遅延を有するインバース−ゲ
ーテッド(Lnversc−gated)パルス・シー
ケンスを使用して、その13CNMRスペクトルを得る
ことによって分析される。メチル炭素共鳴を積分し、そ
してテトラメチルシラン(TMS)に対して約15.
7ppmにおける共鳴下の面積をメチル炭素共鳴全体下
の面積の和で除する;この比は、m−クレゾールノボラ
ック単独重合体の場合には、樹脂中の分枝環の割合であ
る。
フェノール環の少なくとも20%が3個の異なるメチレ
ン基に直接結合しており、これ等3個のメチレン基の各
々が別のフェノール環に結合している場合に、「高度に
枝分かれしている」ものと解釈される。高分枝ノボラッ
ク樹脂中の分枝環の割合は炭素−13のNMR法を使用
してm−クレゾール環について直接測定できる。da−
ジオキサン0.4ml中の樹#10.2gの溶液は、6
0°パルス幅と4秒パルス遅延を有するインバース−ゲ
ーテッド(Lnversc−gated)パルス・シー
ケンスを使用して、その13CNMRスペクトルを得る
ことによって分析される。メチル炭素共鳴を積分し、そ
してテトラメチルシラン(TMS)に対して約15.
7ppmにおける共鳴下の面積をメチル炭素共鳴全体下
の面積の和で除する;この比は、m−クレゾールノボラ
ック単独重合体の場合には、樹脂中の分枝環の割合であ
る。
本発明に使用するのに適する高分枝ノボラックとしては
新規物質ばかりでなく既知物質も含まれる。既知物質は
ホルムアルデヒドとフェノールとの通常の酸触媒反応に
よって、又はフェノールを塩基媒体中でたとえば3〜4
モル当量のような非常に過剰のホルムアルデヒドと反応
させることによって、たとえば、トリス(ヒドロキシメ
チル)フェノールを生成するように金属水酸化物を使用
することによって製造されてもよい。それから、このト
リス(ヒドロキシメチルフェノール)は酸性媒体中で追
加のフェノールと反応させられて高分枝ノボラックにな
る。代替法として、金属水酸化物の代りに第二アミン塩
基を使用してトリス(シアル牛ルアミノメチル)フェノ
ールを生成し、それから、−それを追加のフェノールと
反応させて高分枝ノボラックにするように、反応を行う
ことも可能である。高分枝ノボラックを製造するための
その他の合成法としては、米国特許第4.474.92
9号および第4.468,507号および第4,256
,844号、およびソ連特許第1154297号に記載
されているものなどが挙げられる。
新規物質ばかりでなく既知物質も含まれる。既知物質は
ホルムアルデヒドとフェノールとの通常の酸触媒反応に
よって、又はフェノールを塩基媒体中でたとえば3〜4
モル当量のような非常に過剰のホルムアルデヒドと反応
させることによって、たとえば、トリス(ヒドロキシメ
チル)フェノールを生成するように金属水酸化物を使用
することによって製造されてもよい。それから、このト
リス(ヒドロキシメチルフェノール)は酸性媒体中で追
加のフェノールと反応させられて高分枝ノボラックにな
る。代替法として、金属水酸化物の代りに第二アミン塩
基を使用してトリス(シアル牛ルアミノメチル)フェノ
ールを生成し、それから、−それを追加のフェノールと
反応させて高分枝ノボラックにするように、反応を行う
ことも可能である。高分枝ノボラックを製造するための
その他の合成法としては、米国特許第4.474.92
9号および第4.468,507号および第4,256
,844号、およびソ連特許第1154297号に記載
されているものなどが挙げられる。
適する高分枝ノボラックを製造するための好ましい新規
方法は少なくとも1個の非置換のオルト−またはバラ−
の環上位置を有するフェノールとトリスまたはテトラキ
ス(ジアルキルアミノアルキル)フェノールまたはジフ
ェノールとの酸触媒反応およびその反応生成物の例えば
蒸留による精製を伴う。トリス(ジメチルアミノメチル
)フェノールはフェノールをジメチルアミンおよびホル
ムアルデヒドと反応させることによって製造されてもよ
い。この方法のこの工程で使用されるフェノールはたと
えば、0−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾー
ル、2−sec−ブチルフェノール、2,6−ジメチル
フェノール、3,4−ジメチルフェノール、3.5−ジ
メチルフェノール、2.3.5−トリメチルフェノール
、2,3゜6−トリメチルフェノール、レゾルシノール
、2−メチルレゾルシノール、およびレゾルシノール誘
導体、単独またはその混合物である。フェノール反応体
としてはm−クレゾールを使用し、そして反応触媒とし
ては後の蒸留などによる高分枝ノボラック精製のために
高分枝ノボラックの沸点未満の温度で昇華または蒸発ま
たは分解するような酸または酸塩を使用することが好ま
しい。
方法は少なくとも1個の非置換のオルト−またはバラ−
の環上位置を有するフェノールとトリスまたはテトラキ
ス(ジアルキルアミノアルキル)フェノールまたはジフ
ェノールとの酸触媒反応およびその反応生成物の例えば
蒸留による精製を伴う。トリス(ジメチルアミノメチル
)フェノールはフェノールをジメチルアミンおよびホル
ムアルデヒドと反応させることによって製造されてもよ
い。この方法のこの工程で使用されるフェノールはたと
えば、0−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾー
ル、2−sec−ブチルフェノール、2,6−ジメチル
フェノール、3,4−ジメチルフェノール、3.5−ジ
メチルフェノール、2.3.5−トリメチルフェノール
、2,3゜6−トリメチルフェノール、レゾルシノール
、2−メチルレゾルシノール、およびレゾルシノール誘
導体、単独またはその混合物である。フェノール反応体
としてはm−クレゾールを使用し、そして反応触媒とし
ては後の蒸留などによる高分枝ノボラック精製のために
高分枝ノボラックの沸点未満の温度で昇華または蒸発ま
たは分解するような酸または酸塩を使用することが好ま
しい。
高分枝ノボラックを含有するフォトレジスト組成物の製
造においては、特に、酸硬化性のフォトレジストの製造
においては、高分枝ノボラックは好ましくは、約300
〜約100.000より好ましくは約1000〜約20
,000の範囲内の重量平均分子量を有すべきである。
造においては、特に、酸硬化性のフォトレジストの製造
においては、高分枝ノボラックは好ましくは、約300
〜約100.000より好ましくは約1000〜約20
,000の範囲内の重量平均分子量を有すべきである。
フォトレジストの酸硬化性樹脂系は高分枝ノボラックの
他に、たとえばアミノプラストやフェノプラスト樹脂の
ような、高分枝ノボラックと共に酸触媒交叉結合を受け
ることができる少なくとも1種のその他の樹脂を含有す
ることが好ましい。適するアミノプラストの例は尿素−
ホルムアルデヒド、メラミン−ホルムアルデヒド、ベン
ゾグアナミン−ホルムアルデヒド、およびグリコールリ
ル(g17colurtl)−ホルムアルデヒド、およ
びそれ等の組み合わせである。アルコール含有溶液中で
アクリルアミドまたはメタクリルアミド共重合体とホル
ムアルデヒドとの反応によって、またはN−アルコキシ
メチルアクリルアミドまたはメタクリルアミドとその他
の適する単量体との共重合によって製造されたもののよ
うな重合体アミノブラスト樹脂が使用されてもよい。
他に、たとえばアミノプラストやフェノプラスト樹脂の
ような、高分枝ノボラックと共に酸触媒交叉結合を受け
ることができる少なくとも1種のその他の樹脂を含有す
ることが好ましい。適するアミノプラストの例は尿素−
ホルムアルデヒド、メラミン−ホルムアルデヒド、ベン
ゾグアナミン−ホルムアルデヒド、およびグリコールリ
ル(g17colurtl)−ホルムアルデヒド、およ
びそれ等の組み合わせである。アルコール含有溶液中で
アクリルアミドまたはメタクリルアミド共重合体とホル
ムアルデヒドとの反応によって、またはN−アルコキシ
メチルアクリルアミドまたはメタクリルアミドとその他
の適する単量体との共重合によって製造されたもののよ
うな重合体アミノブラスト樹脂が使用されてもよい。
酸硬化性フォトレジスト組成物中の酸硬化性樹脂系の濃
度は溶剤を除いたフォトレジストの約40〜約95重量
%の範囲である。フォトレジスト組成物は代表的には少
なくとも50重量%の次のような非反応性溶剤を含有し
ている:例えば、グリコールエーテル、たとえば、エチ
レングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコー
ルモノエチルエーテル、プロパゾール(Propmte
l) PsおよびプロパゾールB:セロソルプエステル
、たとえば、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、およびプロパゾールBおよびPのア
セテート;芳香族炭化水素、たとえば、トルエン、およ
びキシレン:ケトン、たとえば、メチルエチルケトン、
シクロペンタノン、およびシクロヘキサノン;エステル
、たとえば、酢酸エチル、酢酸ブチル、イソ酪酸イソブ
チル、およびブチロラクトン:アミド、たとえば、ジメ
チルアセトアミド(DMAC) 、N−メチルピロリジ
ノン(NMP) 、およびジメチルホルムアミド(DM
F)、塩素化炭化水素、たとえば、二塩化エチレン、ク
ロロベンゼン、およびオルト−ジクロロベンゼン;ニト
ロベンゼン:ジメチルスルホキシド;およびそれ等の混
合物。ノボラックがアミノプラストやフェノプラスト樹
脂と組み合わされる場合には、アミノプラストやフェノ
プラスト樹脂は代表的には、無溶剤成分の約3〜約50
重量%を構成し、そしてノボラックは約40〜約90重
量%を構成する。フォトレジスト組成物の無溶剤成分の
残りは感光性酸発生用化合物および任意的に光増感剤か
ら成る。
度は溶剤を除いたフォトレジストの約40〜約95重量
%の範囲である。フォトレジスト組成物は代表的には少
なくとも50重量%の次のような非反応性溶剤を含有し
ている:例えば、グリコールエーテル、たとえば、エチ
レングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコー
ルモノエチルエーテル、プロパゾール(Propmte
l) PsおよびプロパゾールB:セロソルプエステル
、たとえば、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、およびプロパゾールBおよびPのア
セテート;芳香族炭化水素、たとえば、トルエン、およ
びキシレン:ケトン、たとえば、メチルエチルケトン、
シクロペンタノン、およびシクロヘキサノン;エステル
、たとえば、酢酸エチル、酢酸ブチル、イソ酪酸イソブ
チル、およびブチロラクトン:アミド、たとえば、ジメ
チルアセトアミド(DMAC) 、N−メチルピロリジ
ノン(NMP) 、およびジメチルホルムアミド(DM
F)、塩素化炭化水素、たとえば、二塩化エチレン、ク
ロロベンゼン、およびオルト−ジクロロベンゼン;ニト
ロベンゼン:ジメチルスルホキシド;およびそれ等の混
合物。ノボラックがアミノプラストやフェノプラスト樹
脂と組み合わされる場合には、アミノプラストやフェノ
プラスト樹脂は代表的には、無溶剤成分の約3〜約50
重量%を構成し、そしてノボラックは約40〜約90重
量%を構成する。フォトレジスト組成物の無溶剤成分の
残りは感光性酸発生用化合物および任意的に光増感剤か
ら成る。
感光性酸発生用化合物は使用される所定の露光用放射線
の波長範囲の化学線を吸収し;酸硬化性樹脂系と相容性
であり;フォトレジスト膜を現像するために選択された
溶剤好ましくは水溶液の中で現像可能であり;かつ、フ
ォトレジストの露光時に、酸硬化性樹脂系における交叉
結合反応のための触媒として作用するのに十分な濃度の
酸を発生することができる、その能力に基づいて選択さ
れる。多数の適する感光性酸発生剤がネガ作用型酸硬化
性フォトレジストに使用するために認められている。た
とえば、約300〜約50011の近紫外波長範囲の紫
外線に露出されたときに弱カルボン酸を発生するジアゾ
ナフトキノンはネガ作用型酸硬化性フォトレジストにお
ける感光性酸発生剤として使用されてきた。特定のハロ
ゲン化有機化合物はたとえば深い紫外線や、X線や、電
子ビーム放射線のような短波長の放射線に対して高感受
性であり、感光性酸発生剤として使用できる。
の波長範囲の化学線を吸収し;酸硬化性樹脂系と相容性
であり;フォトレジスト膜を現像するために選択された
溶剤好ましくは水溶液の中で現像可能であり;かつ、フ
ォトレジストの露光時に、酸硬化性樹脂系における交叉
結合反応のための触媒として作用するのに十分な濃度の
酸を発生することができる、その能力に基づいて選択さ
れる。多数の適する感光性酸発生剤がネガ作用型酸硬化
性フォトレジストに使用するために認められている。た
とえば、約300〜約50011の近紫外波長範囲の紫
外線に露出されたときに弱カルボン酸を発生するジアゾ
ナフトキノンはネガ作用型酸硬化性フォトレジストにお
ける感光性酸発生剤として使用されてきた。特定のハロ
ゲン化有機化合物はたとえば深い紫外線や、X線や、電
子ビーム放射線のような短波長の放射線に対して高感受
性であり、感光性酸発生剤として使用できる。
たとえば、トリス(2,3−ジブロモプロピル)イソシ
アヌレートや、欧州特許出願第87300219.0号
および第87300220゜8号に開示されているその
他の化合物がある。
アヌレートや、欧州特許出願第87300219.0号
および第87300220゜8号に開示されているその
他の化合物がある。
リソグラフィーポテンシャルはフォトレジストの性能の
重要な尺度である。リソグラフィーポテンシャルはフォ
トレジスト膜の非露光部と露光部の溶解速度の比の対数
として定義される。リソグラフィーポテンシャルは代表
的には露光用放射線の入射量の関数としてプロットされ
る。リソグラフィーポテンシャルが高くなると、露光部
と非露光部の差が大きくなる。リソグラフィーポテンシ
ャル(y軸)が入射露光量(ミリジュール/Cl112
)(X軸)の関数としてプロットされたとき、曲線の勾
配はフォトレジストのコントラストに等しい;勾配が高
くなると、コントラストは高くなる:すなわち、フォト
レジストのリソグラフィーポテンシャルの同一差異を達
成するのに必要とされる露光量の差異は小さくなる。次
に実施例によって、ネガ作用型酸硬化性フォトレジスト
のフォトスピードとコントラストの改善を、使用された
ノボラック樹脂の分枝度の増加の関数として例証する。
重要な尺度である。リソグラフィーポテンシャルはフォ
トレジスト膜の非露光部と露光部の溶解速度の比の対数
として定義される。リソグラフィーポテンシャルは代表
的には露光用放射線の入射量の関数としてプロットされ
る。リソグラフィーポテンシャルが高くなると、露光部
と非露光部の差が大きくなる。リソグラフィーポテンシ
ャル(y軸)が入射露光量(ミリジュール/Cl112
)(X軸)の関数としてプロットされたとき、曲線の勾
配はフォトレジストのコントラストに等しい;勾配が高
くなると、コントラストは高くなる:すなわち、フォト
レジストのリソグラフィーポテンシャルの同一差異を達
成するのに必要とされる露光量の差異は小さくなる。次
に実施例によって、ネガ作用型酸硬化性フォトレジスト
のフォトスピードとコントラストの改善を、使用された
ノボラック樹脂の分枝度の増加の関数として例証する。
実施例1
2種類のネガ作用型酸硬化性フォトレジストを製造し左
;一方は分枝率14%のm−クレゾールノボラック樹脂
を含有しく比較)、他方は分枝率21%のm−クレゾー
ルノボラック樹脂を含有する。これ等フォトレジストの
組成物はその他の点については以下に記述するように同
じ、であった。
;一方は分枝率14%のm−クレゾールノボラック樹脂
を含有しく比較)、他方は分枝率21%のm−クレゾー
ルノボラック樹脂を含有する。これ等フォトレジストの
組成物はその他の点については以下に記述するように同
じ、であった。
各ノボラックの分枝度は先に記載した炭素−13NMR
法を使用して求められた。
法を使用して求められた。
使用されたフォトレジスト組成物は以下の通りであった
:m−クレゾールノボラック16g1シップレイ(Sh
ipley)社のマイクロポジット・シンナー・タイプ
Aセロソルブアセテート溶剤64g1トリス(2,3−
ジブロモプロピル)イソシアヌレート感光性酸発生剤0
.99g1およびシメル(C7mel) 1170グ
リコールリルーホルムアルデヒド樹脂2.82g。
:m−クレゾールノボラック16g1シップレイ(Sh
ipley)社のマイクロポジット・シンナー・タイプ
Aセロソルブアセテート溶剤64g1トリス(2,3−
ジブロモプロピル)イソシアヌレート感光性酸発生剤0
.99g1およびシメル(C7mel) 1170グ
リコールリルーホルムアルデヒド樹脂2.82g。
各フォトレジスト組成物はそれぞれに3インチI(MD
Sベーパーブライマー処理シリコンウェハ上に300
0回転/分で60秒間スピン塗布した。
Sベーパーブライマー処理シリコンウェハ上に300
0回転/分で60秒間スピン塗布した。
それから、この塗布されたウェハを70℃の熱板上で6
0秒間ソフトベーキングした。それから、このソフトベ
ーキングされた塗布されたウエノ1を、バンドパスフィ
ルターおよびフォトマスクすなわちオプトライン・ステ
ップ−ウェッジ・マスクを介して、254nmの光に、
lOミリジュール/aI2の入射露光量で露出した。ス
テップ−ウェッジ・マスクは入射量の透過率を0%から
60%まで変動させるので、ウェハ当たりの実際の照射
量は0〜6ミリジユール/a112の範囲であった。そ
れから、この露光済みウェハを熱板上で100℃の温度
で60秒間ポストベーキングした。それから、このフォ
トレジストを0.135規定の水酸化テトラメチルアン
モニウム水溶液(シップレイ社のMF−322現像液)
によって現像した。現像はパーキン−エルマー溶解速度
モニターによって監視した。それから、lol (非
露光部溶解速度)と10!(露光部溶解速度)の差を算
出することによってリソグラフィーポテンシャルを求め
た。
0秒間ソフトベーキングした。それから、このソフトベ
ーキングされた塗布されたウエノ1を、バンドパスフィ
ルターおよびフォトマスクすなわちオプトライン・ステ
ップ−ウェッジ・マスクを介して、254nmの光に、
lOミリジュール/aI2の入射露光量で露出した。ス
テップ−ウェッジ・マスクは入射量の透過率を0%から
60%まで変動させるので、ウェハ当たりの実際の照射
量は0〜6ミリジユール/a112の範囲であった。そ
れから、この露光済みウェハを熱板上で100℃の温度
で60秒間ポストベーキングした。それから、このフォ
トレジストを0.135規定の水酸化テトラメチルアン
モニウム水溶液(シップレイ社のMF−322現像液)
によって現像した。現像はパーキン−エルマー溶解速度
モニターによって監視した。それから、lol (非
露光部溶解速度)と10!(露光部溶解速度)の差を算
出することによってリソグラフィーポテンシャルを求め
た。
次の表は2種類のネガ作用型酸硬化性フォトレジスト組
成物のリソグラフィー性能を、どちらもフォトレジスト
の露光量の関数として示している。
成物のリソグラフィー性能を、どちらもフォトレジスト
の露光量の関数として示している。
e )
0.0
0.5
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
2.2
2.5
3.0
3.5
4.0
5.0
6.0
第1表
第1表から立証されるように、高分枝ノボラック樹脂を
含有するフォトレジストのリソグラフィー性能は、同じ
露光量において、低い分枝率のノボラックを含有するフ
ォトレジストのそれの約2倍であり、従って、それはフ
ォトスピードの改善を意味している。リソグラフィーポ
テンシャルの同一変動を達成するのに必要な露光量の差
は高分枝ノボラックを含有するフォトレジストの場合の
方が、低い分枝率のノボラックを含有するフォトレジス
トの場合よりも、小さいので、高分枝ノボラックを含有
するフォトレジストの使用によるコントラストの改善が
実証されている。
含有するフォトレジストのリソグラフィー性能は、同じ
露光量において、低い分枝率のノボラックを含有するフ
ォトレジストのそれの約2倍であり、従って、それはフ
ォトスピードの改善を意味している。リソグラフィーポ
テンシャルの同一変動を達成するのに必要な露光量の差
は高分枝ノボラックを含有するフォトレジストの場合の
方が、低い分枝率のノボラックを含有するフォトレジス
トの場合よりも、小さいので、高分枝ノボラックを含有
するフォトレジストの使用によるコントラストの改善が
実証されている。
実施例2
その他の高分枝ノボラックを含有するネガ作用型酸硬化
性フォトレジスト組成物のリソグラフィーポテンシャル
は実施例1で使用したものとは別の高分枝ノボラックを
使用した以外は実施例1のフォトレジスト組成物を利用
して評価された。その他の処理工程および評価は全て実
施例1と同じであった。
性フォトレジスト組成物のリソグラフィーポテンシャル
は実施例1で使用したものとは別の高分枝ノボラックを
使用した以外は実施例1のフォトレジスト組成物を利用
して評価された。その他の処理工程および評価は全て実
施例1と同じであった。
m−クレゾール72%とフェノール28%の組成を有し
、炭素−13NMRによって測定されたときに40%の
分枝率であるノボラックおよび37%の分枝率であるノ
ボラックが使用された。
、炭素−13NMRによって測定されたときに40%の
分枝率であるノボラックおよび37%の分枝率であるノ
ボラックが使用された。
これ等フォトレジスト組成物のリソグラフィー性能は第
2表に示されている。
2表に示されている。
第2表
0、 0 0゜
0、 5 0゜
1、 o o。
1、 2 Q。
1、 4 Q。
1、 6 1゜
1、 8 1゜
2、 0 1゜
2、 2 2゜
2.5
00゜
0O1
180゜
45 0゜
72 0゜
17 0゜
53 1゜
86 1゜
23 1゜
2゜
実施例3 ポジフォトレジスト
セロソルブアセテート溶剤73.0gの中に溶解された
ナフトキノンジアジド感光性酸発生剤6.65gと共に
高分枝(22,5%)のm−クレゾールノボラック樹脂
20.35gから、ポジ作用型酸硬化性フォトレジスト
を製造した。このフォトレジスト溶液を3インチのシリ
コンウェハの上に1μ厚さの被膜になるようにスピン塗
布した。それから、このフォトレジスト塗膜をポジのス
テップウェッジのフォトマスクを介して、43611!
1の波長の近紫外線に露出した。フォトレジスト塗膜の
露光部は水酸化テトラメチルアンモニウム現像剤の0、
IN水溶液でフォトレジスト塗膜を現像することによっ
て除去された。露光部を除去するのに必要な最小露光量
は84.9mJ/a112であり、そしてフォトレジス
トコントラストは3.07であると測定された。
ナフトキノンジアジド感光性酸発生剤6.65gと共に
高分枝(22,5%)のm−クレゾールノボラック樹脂
20.35gから、ポジ作用型酸硬化性フォトレジスト
を製造した。このフォトレジスト溶液を3インチのシリ
コンウェハの上に1μ厚さの被膜になるようにスピン塗
布した。それから、このフォトレジスト塗膜をポジのス
テップウェッジのフォトマスクを介して、43611!
1の波長の近紫外線に露出した。フォトレジスト塗膜の
露光部は水酸化テトラメチルアンモニウム現像剤の0、
IN水溶液でフォトレジスト塗膜を現像することによっ
て除去された。露光部を除去するのに必要な最小露光量
は84.9mJ/a112であり、そしてフォトレジス
トコントラストは3.07であると測定された。
Claims (8)
- (1)ノボラック樹脂を含有するフォトレジストに有効
量の高分枝ノボラック樹脂を配合することを特徴とする
、ノボラック樹脂を含有するフォトレジスト組成物のリ
ソグラフィー性能を増大させる方法。 - (2)前記高分枝ノボラック樹脂の分枝度が少なくとも
20%に等しい、請求項(1)の方法。 - (3)前記高分枝ノボラック樹脂がメチロール反応性フ
ェノールとトリ−またはテトラ−メチロールジフェノー
ルとの酸触媒縮合によって製造されたものである、請求
項(1)の方法。 - (4)前記高分枝ノボラックが酸性媒体中でのトリ(ヒ
ドロキシメチル)フェノールとフェノールとの反応によ
って生成されたものである、請求項(1)の方法。 - (5)前記高分枝ノボラックがトリ(ジアルキルアミノ
メチル)フェノールと追加のフェノールとの反応によっ
て生成されたものである、請求項(4)の方法。 - (6)前記高分枝ノボラックが、少なくとも1個の非置
換のオルト−またはパラ−の環上位置を有するフェノー
ルとトリスまたはテトラキス(ジアルキルアミノアルキ
ル)フェノールまたはビスフェノールとの酸触媒反応お
よびその反応生成物の精製によって生成されたものであ
る、請求項(1)の方法。 - (7)前記フォトレジスト組成物がネガ作用型フォトレ
ジストである、請求項(1)の方法。 - (8)ノボラック樹脂が高度に分枝されていることを特
徴とするとする、ノボラック樹脂と感光性酸発生剤を含
む酸硬化性フォトレジスト組成物。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US35115389A | 1989-05-12 | 1989-05-12 | |
US351153 | 1989-05-12 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0379619A true JPH0379619A (ja) | 1991-04-04 |
Family
ID=23379794
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2122782A Pending JPH0379619A (ja) | 1989-05-12 | 1990-05-11 | ノボラック樹脂を含有するフォトレジスト |
Country Status (11)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0397460A3 (ja) |
JP (1) | JPH0379619A (ja) |
KR (1) | KR900018186A (ja) |
CN (1) | CN1047398A (ja) |
AU (1) | AU635928B2 (ja) |
BR (1) | BR9002205A (ja) |
CA (1) | CA2015721A1 (ja) |
FI (1) | FI902375A0 (ja) |
IL (1) | IL94353A (ja) |
NO (1) | NO902061L (ja) |
ZA (1) | ZA903560B (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006509900A (ja) * | 2002-12-13 | 2006-03-23 | インドスペク ケミカル コーポレーション | ゴム配合用フェノール修飾レゾルシノール樹脂 |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4939229A (en) * | 1989-05-12 | 1990-07-03 | Rohm And Haas Company | Method for preparing lithographically sensitive branched novolaks using a mannich base intermediate |
US5667934A (en) * | 1990-10-09 | 1997-09-16 | International Business Machines Corporation | Thermally stable photoimaging composition |
TW207009B (ja) * | 1991-01-31 | 1993-06-01 | Sumitomo Chemical Co | |
TWI263861B (en) * | 1999-03-26 | 2006-10-11 | Shinetsu Chemical Co | Resist material and pattern forming method |
JP2002203869A (ja) | 2000-10-30 | 2002-07-19 | Seiko Epson Corp | バンプの形成方法、半導体装置及びその製造方法、回路基板並びに電子機器 |
US20230374213A1 (en) * | 2020-10-05 | 2023-11-23 | Advanced Polymer Coatings, Inc. | Process for preparing branched phenolic novolak |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS505084B1 (ja) * | 1970-09-16 | 1975-02-28 | ||
US4624909A (en) * | 1984-04-27 | 1986-11-25 | Nec Corporation | Silicon-containing novolak resin and resist material and pattern forming method using same |
CA1307695C (en) * | 1986-01-13 | 1992-09-22 | Wayne Edmund Feely | Photosensitive compounds and thermally stable and aqueous developablenegative images |
DE3810247A1 (de) * | 1987-03-26 | 1988-10-06 | Toshiba Kawasaki Kk | Lichtempfindliche beschichtungsmasse |
US4939229A (en) * | 1989-05-12 | 1990-07-03 | Rohm And Haas Company | Method for preparing lithographically sensitive branched novolaks using a mannich base intermediate |
-
1990
- 1990-04-30 CA CA002015721A patent/CA2015721A1/en not_active Abandoned
- 1990-05-09 EP EP19900304971 patent/EP0397460A3/en not_active Withdrawn
- 1990-05-10 NO NO90902061A patent/NO902061L/no unknown
- 1990-05-10 AU AU54882/90A patent/AU635928B2/en not_active Ceased
- 1990-05-10 ZA ZA903560A patent/ZA903560B/xx unknown
- 1990-05-10 IL IL9435390A patent/IL94353A/en not_active IP Right Cessation
- 1990-05-11 KR KR1019900006666A patent/KR900018186A/ko not_active Application Discontinuation
- 1990-05-11 FI FI902375A patent/FI902375A0/fi not_active Application Discontinuation
- 1990-05-11 BR BR909002205A patent/BR9002205A/pt unknown
- 1990-05-11 JP JP2122782A patent/JPH0379619A/ja active Pending
- 1990-05-12 CN CN90102772A patent/CN1047398A/zh active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006509900A (ja) * | 2002-12-13 | 2006-03-23 | インドスペク ケミカル コーポレーション | ゴム配合用フェノール修飾レゾルシノール樹脂 |
JP4861008B2 (ja) * | 2002-12-13 | 2012-01-25 | インドスペック ケミカル コーポレイション | ゴム配合用フェノール修飾レゾルシノール樹脂 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0397460A3 (en) | 1992-02-26 |
IL94353A0 (en) | 1991-03-10 |
EP0397460A2 (en) | 1990-11-14 |
NO902061D0 (no) | 1990-05-10 |
FI902375A0 (fi) | 1990-05-11 |
BR9002205A (pt) | 1991-08-13 |
ZA903560B (en) | 1991-01-30 |
AU5488290A (en) | 1990-11-15 |
CN1047398A (zh) | 1990-11-28 |
IL94353A (en) | 1994-02-27 |
KR900018186A (ko) | 1990-12-20 |
CA2015721A1 (en) | 1990-11-12 |
AU635928B2 (en) | 1993-04-08 |
NO902061L (no) | 1990-11-13 |
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