JPH04151665A - 放射線感受性混合物およびレリーフ構造体の製造法 - Google Patents
放射線感受性混合物およびレリーフ構造体の製造法Info
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- JPH04151665A JPH04151665A JP2415156A JP41515690A JPH04151665A JP H04151665 A JPH04151665 A JP H04151665A JP 2415156 A JP2415156 A JP 2415156A JP 41515690 A JP41515690 A JP 41515690A JP H04151665 A JPH04151665 A JP H04151665A
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-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- 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
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
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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
[0001]
本発明は、水不溶性でアルカリ性水溶液に可溶性のバイ
ンダー 放射線の作用の下に酸を生成する化合物、およ
び酸の存在において縮合可能の有機化合物を含んでおり
、陰画(ネガ)生成に作用する放射線感受性混合物に係
るものである。 これらの混合物は、紫外線、電子線およびX線に感受性
があり、特にフォトレジスト材料として好適である。 [0002]
ンダー 放射線の作用の下に酸を生成する化合物、およ
び酸の存在において縮合可能の有機化合物を含んでおり
、陰画(ネガ)生成に作用する放射線感受性混合物に係
るものである。 これらの混合物は、紫外線、電子線およびX線に感受性
があり、特にフォトレジスト材料として好適である。 [0002]
陰画生成に作用する放射線感受性化合物、並びにこの混
合物による画像製造法は、既知である。陰画生成に作用
するフォトレジストとしては、感光層の画像形成露光後
にこの層の露光された部分カミ必要ならば熱処理を加え
た後で、露光前には溶解していた現像液中に不溶性とな
るような材料が、含まれている。 [0003] 一般的に陰画生成に作用するフォトレジストは、ポリマ
ーバインダーのほかに光重合性化合物および光重合開始
剤を含む光重合性混合物に基づいている。集積回路(I
C)の製造用に主として使用される陰画用フォトレジス
トは、はぼ例外なく架橋成分として部分環化ポリイソプ
レンおよび感光性三官能架橋剤としてジアジド化合物を
含んでいる。この場合にジアジドとしては、構造式(A
)の化合物が非常によく使用される。 [0004]
合物による画像製造法は、既知である。陰画生成に作用
するフォトレジストとしては、感光層の画像形成露光後
にこの層の露光された部分カミ必要ならば熱処理を加え
た後で、露光前には溶解していた現像液中に不溶性とな
るような材料が、含まれている。 [0003] 一般的に陰画生成に作用するフォトレジストは、ポリマ
ーバインダーのほかに光重合性化合物および光重合開始
剤を含む光重合性混合物に基づいている。集積回路(I
C)の製造用に主として使用される陰画用フォトレジス
トは、はぼ例外なく架橋成分として部分環化ポリイソプ
レンおよび感光性三官能架橋剤としてジアジド化合物を
含んでいる。この場合にジアジドとしては、構造式(A
)の化合物が非常によく使用される。 [0004]
【化5】
最近では、また部分環化ポリブタジェンおよびジアジド
から構成されている陰画用フォトレジストが、市販され
ている[参照ハリタ、ワイ、 イチガワ、エム、 ハ
ラダ、ケー、 (Harita、Y、、Ichig
awa、M、、Harada、に、)ポリマー、エンジ
ニアリング、サイエンス(P o i ym、 Eng
、Sci、)、17 (1977)372]。 [0005] 一連の陰画用フォトレジストは、また架橋反応としての
光二量体化に基づいている。これには、桂皮酸誘導体お
よび構造的に近縁のカルコンが属している。架橋反応は
、本質的に光で誘起された[2+2]−環化付加反応と
してシクロブタンを生成させるし参照ウィリアムス、ジ
ェー エル、アール(Wi 11 i amsJ、L、
R,):ホルトシュリット、フエミッシュ、ホルシュン
ク(For−tscher、Chem、Forsch、
) 13 (1969) 227 :ライザー
ニー、 ニガートン、ピー、エル、 (reise
r、A、、Egert。 n、P、L、)フォトグラフィック サイエンス エン
ジニアリング(Pho−togr、Sc i、Eng、
)、23 (1979) 144 ;xム、
カド−および共同研究者(M、Kato et a
l、):ジャーナル ポリマー サイエンス パート
ビー ポリマー レター(J、Po lym、Sc
i、par tB、Po lym、Let t、)8版
(1970) 263:エム、カド−および共同研究
者(M、Kato et al、):フオトグラフ
ィック サイエンスエンジニアリング(Photogr
、Sci、Eng、) 23 (1979)、2
07]。 [0006] さらにまた最近になって、既に長期間よく知られている
タイプの光二量化し得るエポキシ樹脂が、フォトレジス
トとして利用されている(参照例えばドイツ特許公開公
報−第1447016号;ドイツ特許公開公報−第23
42407号;ドイツ特許公開公報−第2553346
号並びにドイツ特許公開公報−第2449926号)。 この樹脂は光域化付加反応を可能にする例えばカルコン
基等の官能基と同時に、加熱接触反応で後架橋されるこ
とのできるエポキシ基をも含んでいる[参照フォトレジ
スト(Photoresist) ニューヨーク(N
ewYork):マツフグロー ヒル(McGraw
Hill)(1975):英国特許、892111号
および米国特許第2852379号]。 [0007] 上述の構造式(A)のジアジドを含んでいる陰画用フォ
トレジストのほかに、近紫外線域(即ち350乃至45
0nm)でのみ光反応が可能なフォトレジストがある。 短波紫外線域用の新規ジアジド化合物が、最近記載され
た。これにはケトン化合物[参照ジャーナル エレクト
ロケミカル ソサエティー(J、El−ektroch
em、Soc、) (1986)6] 、並びに含
硫ジアジド化合物[参照ジャーナル エレクトロケミカ
ル ソサエティー(J、Erektr。 chem、Soc、) 127 (1980)
2759]が、属している。 [0008] また短波紫外線で構造体となる陰画用アルカリ性水溶液
で現像されるフォトレジストが、知られている。これに
はバインダーとしてのポリマー(p−ビニルフェノール
)および3.3′ −ジアジド−ジフェニルスルホンが
、使用されている「参照アイイーイーイー トランザク
ション エレクトロン デバイシズ(IEEE Tr
ans、Eiectron Devices)、28
版(1981)1306:アイイーイーイー トランザ
クション エレクトロン デバイシズ(IEEE T
rans、Electron Devices)
28版、(1981)、1284]。さらなるアルカリ
性水溶液で現像し得る陰画用フォトレジストは、オニウ
ム塩およびメタクリル アミドグリコラートメチルエー
テルに基づいており[参照ハルトおよび共同研究者(H
ult et al):先端技術用ポリマー アメ
リカ化学会シンポジウムシリーズ(Polymers
forhigh Tech、AC3Symposi
um 5eries)346 (1987)、162
−169頁1、これは酸触媒自己縮合の原則に基づいて
バインダーの架橋が起こることを示している。 [0009] 酸硬化性物質と酸供与体としてのヨードニウム塩とに基
づいた別の光重合性組成が、ドイツ特許公開公報第26
02574号から開示されている。 [00101 また酸触媒による架橋剤、例えばフェノール/ホルムア
ルデヒド−樹脂の縮合反応における中間体として得られ
るアリールメチロール化合物は、既に知られていた[参
照プログレッシブ オルガニック コーティング(Pr
ogr、○rgCoat、)9 (1981) 1
07 :ドイッ特許公開公報第2904961号;プラ
スチックス アンド ラバー プロセッシング アンド
アプリケーション(Piastics and
Rubber Processing and
Application)1(1989) 39:ド
イツ特許公開公報第3247754号;欧州特許公開公
報第0139309号;日本特許公開公報第30514
24号]。これらの酸触媒架橋剤は、また光反応により
画像構造を与えることのできる記録材料にも使用される
ことができる。欧州特許公開公報第0282724号に
おいては、ポリ(p−ヒドロキシスチール) 酸供与体
および少なくとも2個の保護されたメチロール基を有す
る架橋剤に基づいた新規の陰画用システム力飄開示され
ている。このポリ (p−ヒドロキシスチロール)の代
わりに1、またm−クレゾール−ホルムアルデヒド−樹
脂も使用されることができると開示されている。同様に
国際特許PCT第88102878号においては別の陰
画用システムが記載されており、ここではまたポリ (
p−ヒドロキシスチロール)またはm−クレゾール−ホ
ルムアルデヒド−ノボラックがバインダーとして使われ
、このほかに酸供与体として1.2−キノンジアジドお
よび架橋剤として26−ジメチロール−p−クレゾール
が使用されている[参照フオトポリマーズ原則的方法お
よび材料(Photopo lymers、Pr in
c 1ples−Processes and M
aterials) 63−72(1988)]。 上述の両方法の欠点は、露光が過度になると接着力が低
下すること、未反応層が残ること、または光感受性が小
さいこと等である。 [0011]
から構成されている陰画用フォトレジストが、市販され
ている[参照ハリタ、ワイ、 イチガワ、エム、 ハ
ラダ、ケー、 (Harita、Y、、Ichig
awa、M、、Harada、に、)ポリマー、エンジ
ニアリング、サイエンス(P o i ym、 Eng
、Sci、)、17 (1977)372]。 [0005] 一連の陰画用フォトレジストは、また架橋反応としての
光二量体化に基づいている。これには、桂皮酸誘導体お
よび構造的に近縁のカルコンが属している。架橋反応は
、本質的に光で誘起された[2+2]−環化付加反応と
してシクロブタンを生成させるし参照ウィリアムス、ジ
ェー エル、アール(Wi 11 i amsJ、L、
R,):ホルトシュリット、フエミッシュ、ホルシュン
ク(For−tscher、Chem、Forsch、
) 13 (1969) 227 :ライザー
ニー、 ニガートン、ピー、エル、 (reise
r、A、、Egert。 n、P、L、)フォトグラフィック サイエンス エン
ジニアリング(Pho−togr、Sc i、Eng、
)、23 (1979) 144 ;xム、
カド−および共同研究者(M、Kato et a
l、):ジャーナル ポリマー サイエンス パート
ビー ポリマー レター(J、Po lym、Sc
i、par tB、Po lym、Let t、)8版
(1970) 263:エム、カド−および共同研究
者(M、Kato et al、):フオトグラフ
ィック サイエンスエンジニアリング(Photogr
、Sci、Eng、) 23 (1979)、2
07]。 [0006] さらにまた最近になって、既に長期間よく知られている
タイプの光二量化し得るエポキシ樹脂が、フォトレジス
トとして利用されている(参照例えばドイツ特許公開公
報−第1447016号;ドイツ特許公開公報−第23
42407号;ドイツ特許公開公報−第2553346
号並びにドイツ特許公開公報−第2449926号)。 この樹脂は光域化付加反応を可能にする例えばカルコン
基等の官能基と同時に、加熱接触反応で後架橋されるこ
とのできるエポキシ基をも含んでいる[参照フォトレジ
スト(Photoresist) ニューヨーク(N
ewYork):マツフグロー ヒル(McGraw
Hill)(1975):英国特許、892111号
および米国特許第2852379号]。 [0007] 上述の構造式(A)のジアジドを含んでいる陰画用フォ
トレジストのほかに、近紫外線域(即ち350乃至45
0nm)でのみ光反応が可能なフォトレジストがある。 短波紫外線域用の新規ジアジド化合物が、最近記載され
た。これにはケトン化合物[参照ジャーナル エレクト
ロケミカル ソサエティー(J、El−ektroch
em、Soc、) (1986)6] 、並びに含
硫ジアジド化合物[参照ジャーナル エレクトロケミカ
ル ソサエティー(J、Erektr。 chem、Soc、) 127 (1980)
2759]が、属している。 [0008] また短波紫外線で構造体となる陰画用アルカリ性水溶液
で現像されるフォトレジストが、知られている。これに
はバインダーとしてのポリマー(p−ビニルフェノール
)および3.3′ −ジアジド−ジフェニルスルホンが
、使用されている「参照アイイーイーイー トランザク
ション エレクトロン デバイシズ(IEEE Tr
ans、Eiectron Devices)、28
版(1981)1306:アイイーイーイー トランザ
クション エレクトロン デバイシズ(IEEE T
rans、Electron Devices)
28版、(1981)、1284]。さらなるアルカリ
性水溶液で現像し得る陰画用フォトレジストは、オニウ
ム塩およびメタクリル アミドグリコラートメチルエー
テルに基づいており[参照ハルトおよび共同研究者(H
ult et al):先端技術用ポリマー アメ
リカ化学会シンポジウムシリーズ(Polymers
forhigh Tech、AC3Symposi
um 5eries)346 (1987)、162
−169頁1、これは酸触媒自己縮合の原則に基づいて
バインダーの架橋が起こることを示している。 [0009] 酸硬化性物質と酸供与体としてのヨードニウム塩とに基
づいた別の光重合性組成が、ドイツ特許公開公報第26
02574号から開示されている。 [00101 また酸触媒による架橋剤、例えばフェノール/ホルムア
ルデヒド−樹脂の縮合反応における中間体として得られ
るアリールメチロール化合物は、既に知られていた[参
照プログレッシブ オルガニック コーティング(Pr
ogr、○rgCoat、)9 (1981) 1
07 :ドイッ特許公開公報第2904961号;プラ
スチックス アンド ラバー プロセッシング アンド
アプリケーション(Piastics and
Rubber Processing and
Application)1(1989) 39:ド
イツ特許公開公報第3247754号;欧州特許公開公
報第0139309号;日本特許公開公報第30514
24号]。これらの酸触媒架橋剤は、また光反応により
画像構造を与えることのできる記録材料にも使用される
ことができる。欧州特許公開公報第0282724号に
おいては、ポリ(p−ヒドロキシスチール) 酸供与体
および少なくとも2個の保護されたメチロール基を有す
る架橋剤に基づいた新規の陰画用システム力飄開示され
ている。このポリ (p−ヒドロキシスチロール)の代
わりに1、またm−クレゾール−ホルムアルデヒド−樹
脂も使用されることができると開示されている。同様に
国際特許PCT第88102878号においては別の陰
画用システムが記載されており、ここではまたポリ (
p−ヒドロキシスチロール)またはm−クレゾール−ホ
ルムアルデヒド−ノボラックがバインダーとして使われ
、このほかに酸供与体として1.2−キノンジアジドお
よび架橋剤として26−ジメチロール−p−クレゾール
が使用されている[参照フオトポリマーズ原則的方法お
よび材料(Photopo lymers、Pr in
c 1ples−Processes and M
aterials) 63−72(1988)]。 上述の両方法の欠点は、露光が過度になると接着力が低
下すること、未反応層が残ること、または光感受性が小
さいこと等である。 [0011]
本発明の使命は、短波紫外線感受性層の製造のための新
規な放射線感受性システムを作ることであり、これはア
ルカリ性水溶液で現像されサブミクロン単位の画像を形
成させることができて、さらに熱的に安定でプラズマに
対しても安定性を有するものである。 [0012]
規な放射線感受性システムを作ることであり、これはア
ルカリ性水溶液で現像されサブミクロン単位の画像を形
成させることができて、さらに熱的に安定でプラズマに
対しても安定性を有するものである。 [0012]
驚くべきことに、この使命はすべてがフェノール性ヒド
ロキシル基を含有している一定化合物の組み合わせによ
り、特徴的に解決されることが判った。 [0013] 本発明の対象は、放射線感受性混合物であり、それは本
質的に以下の成分から成り立っており、即ち (a)水に不溶性であり、アルカリ性水溶液に可溶性の
バインダーまたはバインダー混合物、 (b)照射に際して強酸を生成する化合物および (c)少なくとも酸の存在において縮合する能力のある
有機化合物の組み合わせからなり、これらの成分(a)
、 (b)および(c)のいずれもが少なくとも1個
のフェノール性ヒドロキシル基を含有していることを特
徴としている。 [0014] バインダー(a)は好適にはフェノール核に1個以上の
オルトおよび/またはパラ位が置換されていないフェノ
ール樹脂、または重量平均分子量が150から1500
の間にある短鎖のp−クレゾール/ホルムアルデヒド−
ノボラック、または本質的に以下の一般式 %式%]
ロキシル基を含有している一定化合物の組み合わせによ
り、特徴的に解決されることが判った。 [0013] 本発明の対象は、放射線感受性混合物であり、それは本
質的に以下の成分から成り立っており、即ち (a)水に不溶性であり、アルカリ性水溶液に可溶性の
バインダーまたはバインダー混合物、 (b)照射に際して強酸を生成する化合物および (c)少なくとも酸の存在において縮合する能力のある
有機化合物の組み合わせからなり、これらの成分(a)
、 (b)および(c)のいずれもが少なくとも1個
のフェノール性ヒドロキシル基を含有していることを特
徴としている。 [0014] バインダー(a)は好適にはフェノール核に1個以上の
オルトおよび/またはパラ位が置換されていないフェノ
ール樹脂、または重量平均分子量が150から1500
の間にある短鎖のp−クレゾール/ホルムアルデヒド−
ノボラック、または本質的に以下の一般式 %式%]
【6】
(式中、R1がアルキル、アリールまたはアラルキルで
あり、R2が○R1アルキルまたはアラルキルである)
で表される単位からなり、かつ重量平均分子量が200
から5000の間にあるp−置換クレゾール/ホルムア
ルデヒド−ノボラックであり、特に好適には重量平均分
子量が200から30000の間にあるポリ−(p−ヒ
ドロキシスチロール)またはポリ−(p−ヒドロキシ−
α−メチルスチロール)であり、または上述のバインダ
ーの少なくとも2種類の混合物であり、一般に放射線感
受性混合物の全重量当たりで50乃至95重量%で含ま
れうる。 [0016] 照射の際に強酸を生成する化合物(b)としては、好適
には一般式(I)のオニウム塩であり [0017] 式中、RおよびR4は相互に同じであるかまたは異なっ
ておりH,OH,アルキルまたは炭素原子数1乃至4個
のアルコキシ基であり、RおよびR6は相互に同じであ
るかまたは異なっておりメチル、エチル、フェニルまた
は次式の基であり [0018]
あり、R2が○R1アルキルまたはアラルキルである)
で表される単位からなり、かつ重量平均分子量が200
から5000の間にあるp−置換クレゾール/ホルムア
ルデヒド−ノボラックであり、特に好適には重量平均分
子量が200から30000の間にあるポリ−(p−ヒ
ドロキシスチロール)またはポリ−(p−ヒドロキシ−
α−メチルスチロール)であり、または上述のバインダ
ーの少なくとも2種類の混合物であり、一般に放射線感
受性混合物の全重量当たりで50乃至95重量%で含ま
れうる。 [0016] 照射の際に強酸を生成する化合物(b)としては、好適
には一般式(I)のオニウム塩であり [0017] 式中、RおよびR4は相互に同じであるかまたは異なっ
ておりH,OH,アルキルまたは炭素原子数1乃至4個
のアルコキシ基であり、RおよびR6は相互に同じであ
るかまたは異なっておりメチル、エチル、フェニルまた
は次式の基であり [0018]
【化8】
あるものが使用され、この場合に成分(b)は一般的に
放射線感受性混合物の全重量当たりで少なくとも1乃至
30重量%の量で含まれている。 [0019] 酸の存在において縮合する能力のある有機化合物(c)
としては、特に一般式%式%]
放射線感受性混合物の全重量当たりで少なくとも1乃至
30重量%の量で含まれている。 [0019] 酸の存在において縮合する能力のある有機化合物(c)
としては、特に一般式%式%]
【9】
(式中R7が炭素原子1乃至4個を有するアルキルであ
りnが1乃至10)で表される化合物が挙げられ、これ
は一般的に放射線感受性混合物の全重量当たりで少なく
とも3乃至30重量%の量で使用される。 [0021] 本発明混合物は、このほかに添加物として、放射線を吸
収して成分(b、)に伝達する増感剤を含有することが
でき、さらに同様に接着助剤、表面活性剤および/また
は染料等のグループからの添加物を1重量%以下で含有
することができる[0022] 本発明の対象は、このほかに、本発明方法による放射線
感受性混合物が使用されることか特徴となっている感光
性コーティング材料の製造法であり、さらに普通の方法
で前処理された基質上に0.1乃至5μmの層の厚さで
放射線感受性混合物をコーティングし、70乃至120
度の温度で乾燥し、画像形成用に露光し70乃至160
度に加熱してからアルカリ性水溶液で現像するのに本発
明による放射線感受性混合物が使用されることを特徴と
したレリーフ構造体の製造法である。 [0023] 本発明方法による放射線感受性混合物は、高い感受性並
びに良好な構造物性、特にシリカ表面への非常に優れた
接着性によって際立っている。 [0024] 放射線感受性混合物について、その組成成分およびその
使用法が個々について以下に説明される。 a)水に不溶性で、アルカリ性水溶液に可溶性の少なく
とも1個のフェノール性ヒドロキシル基含有バインダー
としては、フェノールのフェニル基のオルト−および/
またはパラ−位が少なくとも20%、好適には66%ま
でが置換基がないフェノール樹脂が考えられ、例えば重
量平均分子Mwが200および5000の間、好適には
200および2000の間にあるノボラック、例えば重
量平均分子量が200および30000の間、好適には
1000乃至10000であるp−クレゾール/ホル
ムアルデヒドをベースにしたノボラック、特にポリ−(
p−ヒドロキシスチロール) ポリ−(p−ヒドロキシ
−α−メチルスチロール)をベースにしたノボラック樹
脂並びにこれらフェノール樹脂の混合物である。 [0025] ノボラックとしては、ティー、パンパロン(T、 P
amp a l o n e) カ固相技術(Soli
d 5tate Technology) 6
月、1984.115−120頁に記載している陽画レ
ジストシステムに使用されていノボラック樹脂のような
別のノボラック樹脂が、同じく考えられている。例短波
紫外線範囲における露光のための特別な応用のためには
、好適にp−クレゾールとホルムアルデヒドからのノボ
ラックが考えられる。 [0026] 特に好適には、成分(a)としてポリ−(p−ヒドロキ
シスチロール)が優れている。 本発明の放射線感受性混合物は、一般的に成分(a)を
放射線感受性混合物の全重量の50乃至95重量%、好
適には70乃至90重量%の量で含んでし)る。 [0027] 酸供与体(b)としては、照射の際に強酸を生成する少
なくとも1個のフェノール性ヒドロキシル基を有するす
べての化合物が、適当している。しかしなから短波の照
射に対しては一般式(I)のスルホニウム塩が好適であ
り[0028]
りnが1乃至10)で表される化合物が挙げられ、これ
は一般的に放射線感受性混合物の全重量当たりで少なく
とも3乃至30重量%の量で使用される。 [0021] 本発明混合物は、このほかに添加物として、放射線を吸
収して成分(b、)に伝達する増感剤を含有することが
でき、さらに同様に接着助剤、表面活性剤および/また
は染料等のグループからの添加物を1重量%以下で含有
することができる[0022] 本発明の対象は、このほかに、本発明方法による放射線
感受性混合物が使用されることか特徴となっている感光
性コーティング材料の製造法であり、さらに普通の方法
で前処理された基質上に0.1乃至5μmの層の厚さで
放射線感受性混合物をコーティングし、70乃至120
度の温度で乾燥し、画像形成用に露光し70乃至160
度に加熱してからアルカリ性水溶液で現像するのに本発
明による放射線感受性混合物が使用されることを特徴と
したレリーフ構造体の製造法である。 [0023] 本発明方法による放射線感受性混合物は、高い感受性並
びに良好な構造物性、特にシリカ表面への非常に優れた
接着性によって際立っている。 [0024] 放射線感受性混合物について、その組成成分およびその
使用法が個々について以下に説明される。 a)水に不溶性で、アルカリ性水溶液に可溶性の少なく
とも1個のフェノール性ヒドロキシル基含有バインダー
としては、フェノールのフェニル基のオルト−および/
またはパラ−位が少なくとも20%、好適には66%ま
でが置換基がないフェノール樹脂が考えられ、例えば重
量平均分子Mwが200および5000の間、好適には
200および2000の間にあるノボラック、例えば重
量平均分子量が200および30000の間、好適には
1000乃至10000であるp−クレゾール/ホル
ムアルデヒドをベースにしたノボラック、特にポリ−(
p−ヒドロキシスチロール) ポリ−(p−ヒドロキシ
−α−メチルスチロール)をベースにしたノボラック樹
脂並びにこれらフェノール樹脂の混合物である。 [0025] ノボラックとしては、ティー、パンパロン(T、 P
amp a l o n e) カ固相技術(Soli
d 5tate Technology) 6
月、1984.115−120頁に記載している陽画レ
ジストシステムに使用されていノボラック樹脂のような
別のノボラック樹脂が、同じく考えられている。例短波
紫外線範囲における露光のための特別な応用のためには
、好適にp−クレゾールとホルムアルデヒドからのノボ
ラックが考えられる。 [0026] 特に好適には、成分(a)としてポリ−(p−ヒドロキ
シスチロール)が優れている。 本発明の放射線感受性混合物は、一般的に成分(a)を
放射線感受性混合物の全重量の50乃至95重量%、好
適には70乃至90重量%の量で含んでし)る。 [0027] 酸供与体(b)としては、照射の際に強酸を生成する少
なくとも1個のフェノール性ヒドロキシル基を有するす
べての化合物が、適当している。しかしなから短波の照
射に対しては一般式(I)のスルホニウム塩が好適であ
り[0028]
【化10】
式中、RおよびRが相互に同じであるかまたは異なって
おりH1OH1炭素原子1乃至4個、好適には炭素原子
1個を有するアルキル、または1乃至4個の炭素原子を
有するアルコキシ、好適にはメトキシまたはエトキシで
あり、R5およびR6が相互に同じであるかまたは異な
っており1乃至3個の炭素原子を有するアルキル例えば
メチル、エチル、フェニルまたは次式の基であり[00
29]
おりH1OH1炭素原子1乃至4個、好適には炭素原子
1個を有するアルキル、または1乃至4個の炭素原子を
有するアルコキシ、好適にはメトキシまたはエトキシで
あり、R5およびR6が相互に同じであるかまたは異な
っており1乃至3個の炭素原子を有するアルキル例えば
メチル、エチル、フェニルまたは次式の基であり[00
29]
【化11】
およびXoがAsF6゜ SbF、”、PF?、ClC
4゜、BFFたはCF3SO3[=トリフラット(tr
iflat)]および/ま 特に好適なスルホニウム塩の例としては、次式の各化合
物がある。 [0030] また別の酸供与体が成分(b)として使用されることが
でき、例えばフェノール性ヒドロキシル基を有する対応
ヨードニウム化合物が使用される。 [0031] 成分(b)は、本発明方法による放射線感受性混合物中
に一般的には放射線感受性混合物中たりで少なくとも1
乃至30重量%、好適には3乃至15重量%の量で、含
まれている。 [0032] 酸の存在において縮合する有機化合物(c)としては、
一般式(III)の化合物が好適であり [0033]
4゜、BFFたはCF3SO3[=トリフラット(tr
iflat)]および/ま 特に好適なスルホニウム塩の例としては、次式の各化合
物がある。 [0030] また別の酸供与体が成分(b)として使用されることが
でき、例えばフェノール性ヒドロキシル基を有する対応
ヨードニウム化合物が使用される。 [0031] 成分(b)は、本発明方法による放射線感受性混合物中
に一般的には放射線感受性混合物中たりで少なくとも1
乃至30重量%、好適には3乃至15重量%の量で、含
まれている。 [0032] 酸の存在において縮合する有機化合物(c)としては、
一般式(III)の化合物が好適であり [0033]
【化13】
式中、Rは1乃至4個の炭素原子を有するアルキル、好
適にはメチル基でありnが1乃至10、好適にはnが1
である(I I I)化合物が挙げられる。このような
有機化合物(c)は、例えばフェノールとホルムアルデ
ヒドをアルカリ性条件下で反応して得られる[参照ルー
ダ−マン(Ru d e r ma n) インダス
トIJ フル エンジニアリング ケミカル アナライ
シス(Ind、eng、Chem、Ana 1.)18
.753 (1946)並びにアラバーズ(Auwer
s)ベリヒテ(Ber 1chte)40.2524
(1907)]。 [0034] 成分(c)は、放射線感受性混合物中において、一般的
に放射線感受性混合物の全重量に対して少なくとも3乃
至30重量%、好適には5乃至25重量%の量において
含まれており、ここで(a) (b)および(c)
のそれぞれの重量%の合計ば100となる。 [0035] 本発明混合物は好適には有機溶剤中に溶解され、この溶
液中の固体含量は一般的に5乃至40重量%の範囲にあ
る。溶剤としては特に脂肪族ケトン、エーテル、並びに
これらの混合物が挙げられるが、特にエチル−セロソル
ブ、ブチルグリコール、メチル−セロソルブおよび1−
メトキシ−2−プロパツール、アルキレングリコール−
アルキルエーテル−エステル、例えばメチル−セロソル
ブ−アセテート、エチル−セロソルブ−アセテート、メ
チル−プロピレングリコール−アセテートおよびエチル
−プロピレングリコール−アセテート、ケトン例えばシ
クロ−ヘキサノン、シクロペンタノンおよびメチル−エ
チル−ケトン並びにアセテート、例えばブチルアセテー
トおよび芳香族、例えばドルオールおよびキジロールが
適している。対応する溶剤、並びにそれらの混合物の選
択は、それぞれのフェノールポリマー ノボラックおよ
び感光性成分の選択に対応して決められる。 さらに別の添加物、例えば接着助剤、架橋剤、染料およ
び可塑剤等が、添加されることができる。 [0036] 必要の場合には、また長波紫外線から可視光領域までに
おいて化合物の感光性を上昇させるために、増感剤が少
量加えられることができる。多環芳香族化合物、例えば
ピレンおよびペリレンがこのために有効であるが、別に
また増感剤として作用する染料も使用されることができ
る。 [0037] 本発明による放射線感受性混合物の溶液は、0.2μm
の孔径を有する濾過材により濾過されることができる。 [0038] 本発明による放射線感受性混合物溶液(=レジスト溶液
)をスピンコーティング法で1000乃至10000回
転/分回転転率で施用して、ウェーハ(例えばシリカウ
ェーハの表面)上に0.1乃至5μmの層の厚さでレジ
ストフィルムが生成される。このようにしてコーティン
グされたウェーバカ飄次に1乃至5分間90度で乾燥さ
れる(例えばホットプレート上で)。 [0039] レリーフ母型製造のための本発明方法においては、本質
的に本発明による放射線感受性混合物からなる放射線感
受性記録層が、画像形成するために、露光範囲の溶解度
が70度乃至160度の温度での加熱処理後にアルカリ
性水溶液中で増加し、この露光範囲がアルカリ性現像液
で選択的に除去されることができるような処方で照射さ
れる。 [00401 例えばレジスト−フィルムは、クロム−メツキ画像構造
マスクを通して、水銀灯からの紫外線、エキシマ レー
ザー光、電子線またはX−線に照射される。画像形成す
るように照射されたフィルムは、次に5秒から5分間の
時間110度乃至120度の温度に加熱されてからアル
カリ性水溶液で現像され、これによって照射された範囲
が選択的に溶解除去され、一方で照射されない部分はほ
とんど損傷が起こらない。 [0041] 本発明による放射線感受性混合物の特徴は、その優れた
再現性、およびこれによって製造するレリーフの画像形
成構造物性がサブミクロン単位で非常に優れていること
である。 [00421 以下の実施例中で与えられている部およびパーセントは
、別に記述されない限り重量部または重量パーセントで
示されている。 [0043]
適にはメチル基でありnが1乃至10、好適にはnが1
である(I I I)化合物が挙げられる。このような
有機化合物(c)は、例えばフェノールとホルムアルデ
ヒドをアルカリ性条件下で反応して得られる[参照ルー
ダ−マン(Ru d e r ma n) インダス
トIJ フル エンジニアリング ケミカル アナライ
シス(Ind、eng、Chem、Ana 1.)18
.753 (1946)並びにアラバーズ(Auwer
s)ベリヒテ(Ber 1chte)40.2524
(1907)]。 [0034] 成分(c)は、放射線感受性混合物中において、一般的
に放射線感受性混合物の全重量に対して少なくとも3乃
至30重量%、好適には5乃至25重量%の量において
含まれており、ここで(a) (b)および(c)
のそれぞれの重量%の合計ば100となる。 [0035] 本発明混合物は好適には有機溶剤中に溶解され、この溶
液中の固体含量は一般的に5乃至40重量%の範囲にあ
る。溶剤としては特に脂肪族ケトン、エーテル、並びに
これらの混合物が挙げられるが、特にエチル−セロソル
ブ、ブチルグリコール、メチル−セロソルブおよび1−
メトキシ−2−プロパツール、アルキレングリコール−
アルキルエーテル−エステル、例えばメチル−セロソル
ブ−アセテート、エチル−セロソルブ−アセテート、メ
チル−プロピレングリコール−アセテートおよびエチル
−プロピレングリコール−アセテート、ケトン例えばシ
クロ−ヘキサノン、シクロペンタノンおよびメチル−エ
チル−ケトン並びにアセテート、例えばブチルアセテー
トおよび芳香族、例えばドルオールおよびキジロールが
適している。対応する溶剤、並びにそれらの混合物の選
択は、それぞれのフェノールポリマー ノボラックおよ
び感光性成分の選択に対応して決められる。 さらに別の添加物、例えば接着助剤、架橋剤、染料およ
び可塑剤等が、添加されることができる。 [0036] 必要の場合には、また長波紫外線から可視光領域までに
おいて化合物の感光性を上昇させるために、増感剤が少
量加えられることができる。多環芳香族化合物、例えば
ピレンおよびペリレンがこのために有効であるが、別に
また増感剤として作用する染料も使用されることができ
る。 [0037] 本発明による放射線感受性混合物の溶液は、0.2μm
の孔径を有する濾過材により濾過されることができる。 [0038] 本発明による放射線感受性混合物溶液(=レジスト溶液
)をスピンコーティング法で1000乃至10000回
転/分回転転率で施用して、ウェーハ(例えばシリカウ
ェーハの表面)上に0.1乃至5μmの層の厚さでレジ
ストフィルムが生成される。このようにしてコーティン
グされたウェーバカ飄次に1乃至5分間90度で乾燥さ
れる(例えばホットプレート上で)。 [0039] レリーフ母型製造のための本発明方法においては、本質
的に本発明による放射線感受性混合物からなる放射線感
受性記録層が、画像形成するために、露光範囲の溶解度
が70度乃至160度の温度での加熱処理後にアルカリ
性水溶液中で増加し、この露光範囲がアルカリ性現像液
で選択的に除去されることができるような処方で照射さ
れる。 [00401 例えばレジスト−フィルムは、クロム−メツキ画像構造
マスクを通して、水銀灯からの紫外線、エキシマ レー
ザー光、電子線またはX−線に照射される。画像形成す
るように照射されたフィルムは、次に5秒から5分間の
時間110度乃至120度の温度に加熱されてからアル
カリ性水溶液で現像され、これによって照射された範囲
が選択的に溶解除去され、一方で照射されない部分はほ
とんど損傷が起こらない。 [0041] 本発明による放射線感受性混合物の特徴は、その優れた
再現性、およびこれによって製造するレリーフの画像形
成構造物性がサブミクロン単位で非常に優れていること
である。 [00421 以下の実施例中で与えられている部およびパーセントは
、別に記述されない限り重量部または重量パーセントで
示されている。 [0043]
実施例1
フォトレジスト溶液は、85部のポリ−(p−ヒドロキ
シスチロール)[ポリサイエンシズ(Po 1ysc
1ences)社製、重量平均分子量=1500=70
00]、5部のトリー(p−ヒドロキシフェニル)スル
ホニウム−へキサフルオローヒ酸塩、10部の2.6−
ジメチロール−p−クレゾールおよび280部のメチル
−グリコールアセテートから製造される。同溶液は次に
、孔径0. 2μmのフィルターにより濾過される。 [0044] このレジスト溶液は、シリカウェーハ上に1μmの層厚
さでスピンコーティングされ、ホットプレート上で1分
間90度で乾燥され、次にテストマスクによる接触法で
2秒間波長λ=248のエキシマレーザ−で照射される
。この後でウェーハが1分間120度に加熱され、pH
−値12.5乃至14.5の現像液で現像される。1μ
mの層厚さに対する感度が、〜20mJ/cm2となる
。 [0045] 実施例2 フォトレジスト溶液は、88部のp−クレゾール−ホル
ムアルデヒド−ノボラック(重量平均分子量=200−
300)、3部のトリー(p−ヒドロキシフェニル)ス
ルホニウム−へキザフルオローヒ酸塩、9部の2.6−
ジメチロール−p−クレゾールおよび280部のシクロ
ヘキサノンから製造される。このフォトレジスト溶液が
、実施例1と同様に実施される。1μm層厚さに対する
感度は、〜50mJ/Cm2となる。 [0046] 実施例3
シスチロール)[ポリサイエンシズ(Po 1ysc
1ences)社製、重量平均分子量=1500=70
00]、5部のトリー(p−ヒドロキシフェニル)スル
ホニウム−へキサフルオローヒ酸塩、10部の2.6−
ジメチロール−p−クレゾールおよび280部のメチル
−グリコールアセテートから製造される。同溶液は次に
、孔径0. 2μmのフィルターにより濾過される。 [0044] このレジスト溶液は、シリカウェーハ上に1μmの層厚
さでスピンコーティングされ、ホットプレート上で1分
間90度で乾燥され、次にテストマスクによる接触法で
2秒間波長λ=248のエキシマレーザ−で照射される
。この後でウェーハが1分間120度に加熱され、pH
−値12.5乃至14.5の現像液で現像される。1μ
mの層厚さに対する感度が、〜20mJ/cm2となる
。 [0045] 実施例2 フォトレジスト溶液は、88部のp−クレゾール−ホル
ムアルデヒド−ノボラック(重量平均分子量=200−
300)、3部のトリー(p−ヒドロキシフェニル)ス
ルホニウム−へキザフルオローヒ酸塩、9部の2.6−
ジメチロール−p−クレゾールおよび280部のシクロ
ヘキサノンから製造される。このフォトレジスト溶液が
、実施例1と同様に実施される。1μm層厚さに対する
感度は、〜50mJ/Cm2となる。 [0046] 実施例3
Claims (15)
- 【請求項1】本質的に (a)水に不溶性、アルカリ性水溶液に可溶性のバイン
ダーまたはバインダー混合物、 (b)照射により強酸を生成する化合物 および (c)酸の存在のおいて縮合可能の少なくとも1種の有
機化合物から構成され、組成成分(a)、(b)、およ
び(c)のいずれの成分も少なくとも1個のフェニール
性ヒドロキシル基を含有していることを特徴とする放射
線感受性混合物。 - 【請求項2】バインダー(a)が、フェノール核のオル
ト−位および/また パラ−位の1個以上が置換されていないフェノール樹脂
であることを特徴とする、請求項1記載の放射線感受性
混合物。 - 【請求項3】 バインダー(a)が、重量平均分子量1
50から1500の間にあるp−クレゾール/ホルムア
ルデヒド−ノボラック短鎖樹脂であることを特徴とする
、請求項1または2に記載の放射線感受性混合物。 - 【請求項4】 バインダー(a)が、本質的に下記一般
式【化1】 cH2−b1, cHr (ただし式中R1がアルキル、アリールまたはアラルキ
ル、R2がoR1、アルキルまたはアラルキルである)
の単位からなり、かつ重量平均分子量が200から50
00の間であるp−置換クレゾール/ホルムアルデヒド
−ノボラック樹脂であることを特徴とする、請求項1ま
たは2に記載の放射線感受性混合物。 - 【請求項5】バインダー(a)が、重量平均分子量20
0から30000の間にあるポリ−(p−ヒドロキシ−
スチロール)またはポリ−(p−ヒドロキシ−α−メチ
ルスチロール)であることを特徴とする、請求項1また
は2に記載の放射線感受性混合物。 - 【請求項6】(a)が請求項2乃至5で特定されたバイ
ンダーの少なくとも2種類の混合物であることを特徴と
する、請求項1または2に記載の放射線感受性混合物。 - 【請求項7】バインダー(a)が放射線感受性混合物の
全重量当たりで50乃至95重量%の量で含まれている
ことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1つに記載
の放射線感受性混合物。 - 【請求項8】照射の際に強酸を生成する化合物(b)と
して一般式( I )のオニウム塩 【化2】 ▲数式、化学式、表等があります▼( I )、 [ただし、式中、R^3およびR^4が相互に同じであ
るかまたは異なっていてH、OH、アルキルまたは炭素
原子数1乃至4個のアルコキシ基であり、R^5および
R^6が相互に同じであるかまたは異なっていてメチル
、エチル、フェニルまたは下記の基 【化3】 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中X^ΘがAsF_6^Θ、PF_6^Θ、SbF
_6^Θ、BF_4^ΘまたはCF_3SO_3^Θで
ある)]を用いることを特徴とする、請求項1〜7のい
ずれか1つに記載の放射線感受性混合物。 - 【請求項9】成分(b)が放射線感受性混合物の全重量
当たりで少なくとも1乃至30重量%の量で含まれてい
ることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1つに記
載の放射線感受性混合物。 - 【請求項10】酸の存在において縮合可能の有機化合物
(c)として、一般式(II) 【化4】 ▲数式、化学式、表等があります▼(II)、 (式中Rが1乃至4個の炭素原子を有するアルキルであ
りnが1乃至10である)で表される化合物が使用され
ることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか1つに記
載の放射線感受性混合物。 - 【請求項11】成分(c)が放射線感受性混合物の全重
量当たりで少なくとも3乃至30重量%の量で含まれて
いることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか1つ
に記載の放射線感受性混合物。 - 【請求項12】放射線を吸収して成分(b)に伝達する
増感剤を添加して含ませることを特徴とする、請求項1
〜11のいずれか1つに記載の放射線感受性混合物。 - 【請求項13】接着促進剤、表面活性剤および/または
染料のグループからの添加剤を、放射線感受性混合物の
全重量当たりで1重量%までの量で含ませることを特徴
とする、請求項1〜12のいずれか1つに記載の放射線
感受性混合物。 - 【請求項14】請求項1〜13のいずれか1つに記載の
放射線感受性混合物が使用されることを特徴とする、光
感受性コーティング材料の製造方法。 - 【請求項15】常法により前処理された基質に0.1乃
至5μmの厚さの層になるように放射線感受性混合物を
適用し、70乃至120℃で乾燥し、画像形成するよう
に露光し、70乃至160℃に加熱してからアルカリ性
水溶液で現像するレリーフ構造体の製造方法において、
請求項1〜13のいずれか1つに記載の放射線感受性混
合物が使用されることを特徴とする、レリーフ構造体の
製造方法。
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---|---|
JPH04151665A true JPH04151665A (ja) | 1992-05-25 |
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EP (1) | EP0436174B1 (ja) |
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DE (2) | DE3943413A1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH06301200A (ja) * | 1993-02-26 | 1994-10-28 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | ネガティブトーンマイクロリトグラフィックレジスト組成物及びマイクロリトグラフィックレリーフ画像形成方法 |
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TW207009B (ja) * | 1991-01-31 | 1993-06-01 | Sumitomo Chemical Co | |
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JP4056332B2 (ja) | 2002-09-06 | 2008-03-05 | 富士フイルム株式会社 | レジスト組成物 |
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US20080008956A1 (en) * | 2006-06-23 | 2008-01-10 | Eastman Kodak Company | Positive-working imageable members with branched hydroxystyrene polymers |
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US4912018A (en) * | 1986-02-24 | 1990-03-27 | Hoechst Celanese Corporation | High resolution photoresist based on imide containing polymers |
US4800152A (en) * | 1987-03-16 | 1989-01-24 | International Business Machines Corporation | Negative resist compositions |
DE3817012A1 (de) * | 1988-05-19 | 1989-11-30 | Basf Ag | Positiv und negativ arbeitende strahlungsempfindliche gemische sowie verfahren zur herstellung von reliefmustern |
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1989
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1990
- 1990-12-18 EP EP90124480A patent/EP0436174B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1990-12-18 DE DE59010245T patent/DE59010245D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1990-12-27 JP JP2415156A patent/JP2968055B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-01-28 US US10/056,395 patent/US20020064731A1/en not_active Abandoned
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JPH04165359A (ja) * | 1990-10-30 | 1992-06-11 | Hitachi Ltd | パターン形成法 |
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EP0436174A3 (en) | 1991-10-16 |
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