JPH0545878A - 感光性組成物 - Google Patents
感光性組成物Info
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- JPH0545878A JPH0545878A JP3204205A JP20420591A JPH0545878A JP H0545878 A JPH0545878 A JP H0545878A JP 3204205 A JP3204205 A JP 3204205A JP 20420591 A JP20420591 A JP 20420591A JP H0545878 A JPH0545878 A JP H0545878A
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Abstract
和性あるいは溶解性が減少する性質を有する化合物とオ
ニウム化合物の芳香族スルホン酸塩を含む事を特徴とす
る化学増幅系感光性組成物。 【効果】 感度、解像力及び残膜率が高い。
Description
ストの製造に適する感光性組成物に関するものである。
更に詳しくは、高い感度と高コントラストの画像を与え
るネガ型感光性組成物に関するものである。
アゾ樹脂とバインダー系、アジド化合物とバインダー
系、光重合系、光二量化型樹脂系などが用いられてい
る。
ネガ型感光性組成物に関する特許が多く出願されてい
る。
合物と、酸を触媒とする反応により現像液に対する親和
性あるいは溶解性が低下する物質とからなる感光性組成
物が挙げられる。それらの例としては、ナフトキノンジ
アジド化合物と酸硬化型樹脂の組み合せ〔特開昭60−
263143号〕、ハロゲン化有機化合物と酸硬化型樹
脂の組み合せ〔特開昭62−164045号〕、遠紫外
線光酸発生剤とその光酸発生剤を近紫外線に対して感光
性にするフェノチアジン系増感剤及び酸硬化型樹脂の組
み合せ〔特開平3−87748号〕、オニウム塩とポリ
(p−ブトキシカルボニルオキシスチレン)の組み合せ
〔Polym. Eng.Sci., 23 1012 〕、オニウム塩とポリ
(p−ビニル安息香酸エステル)の組み合せ [SPIE, 77
1 24]、ハロゲン化有機化合物と、ヘキサメトキシメチ
ルメラミンとノボラック樹脂の組み合せ〔Polym. Eng.
Sci., 26 1101 〕などが挙げられる。しかし、いずれの
従来技術もレジストパターン形状に優れ、広い波長域に
感光性を有し、かつ感度の高い感光性組成物を開示して
いない。
は、高い感度と高コントラストの画像を与え、かつ紫外
線、可視光線、電子ビームまたはX線に対して感応す
る、すなわち、広い波長域に感光性を有するネガ型感光
性組成物を提供することである。
る反応により現像液に対する親和性あるいは溶解性が減
少する性質を有する化合物とオニウム化合物の芳香族ス
ルホン酸塩を含む事を特徴とする化学増幅系感光性組成
物である。
ホン酸をオニウム化合物の対アニオンとして組み合わせ
ることにより、芳香族スルホン酸が有する吸収波長域に
まで、組成物の感光域が拡大することを見出し、本発明
を完成するに至った。本発明は、酸を触媒とする反応に
より現像液に対する親和性あるいは溶解性が減少する性
質を有する化合物(好ましくは分子量50〜50,00
0)とジアリールヨードニウム、またはトリアリールス
ルホニウム等のオニウム化合物の芳香族スルホン酸塩と
を組み合わせることにより、現像剤を適切に選択するこ
とによってネガ型の画像形成材料として働く、紫外線、
可視光線、電子ビームまたはX線に対して感応する感光
性組成物を提供するものである。上記オニウム化合物の
芳香族スルホン酸塩と、酸を触媒とする反応により現像
液に対する親和性あるいは溶解性が減少する性質を有す
る化合物(好ましくは分子量50〜50,000)とを含
む組成物を基板上に薄い被膜として被覆し、制御された
条件の下でベークし、放射線により画像露光し、そして
場合によっては制御された条件の下でポストベークした
のち、未露光領域を現像液で処理して選択的に除去する
ことにより画像が得られる。
より現像液に対する親和性あるいは溶解性が減少する性
質を有する化合物(好ましくは分子量50〜50,00
0)としては、エポキシ基を側鎖に有する化合物〔Pro
c. Microcircuit Eng., 260,(1982)〕、メトキシメチル
化メラミン誘導体〔Polym. E g. Sci., 26,1101(198
6)〕、ベンジルアセテート基を側鎖に有する化合物〔P
olym. Eng. Sci., 29,960(1989)〕、ジフェニルジシラ
ノール等のシラノール基を含有する化合物〔Proc.SPIE.
1262, 26(1990)〕、2,6−ビス(ヒドロキシメチ
ル)−t−ブチルフェノール、レゾール樹脂等のメチロ
ール基を含有する化合物を例示する事ができる。
成性が悪くなり、また50,000 より高いと現像性(未露
光領域の現像液による除去性)が悪くなる傾向がある。
上記化合物は、全感光性組成物(塗布溶媒は含まず)の
重量を基準として、5〜98重量%、好ましくは20〜
95重量%の量で使用される。これら例示した化合物
は、アルカリ可溶性樹脂と併用する事により本発明の効
果はさらに顕著になる。
性樹脂としては、ノボラック樹脂、アセトン−ピガロー
ル樹脂やポリヒドロキシスチレン及びその誘導体を挙げ
ることができる。
しく、所定のモノマーを主成分として、酸性触媒の存在
下、アルデヒド類と付加縮合させることにより得られ
る。所定のモノマーとしては、フェノール、m−クレゾ
ール、p−クレゾール、o−クレゾール等のクレゾール
類、2,5−キシレノール、3,5−キシレノール、
3,4−キシレノール、2,3−キシレノール等のキシ
レノール等、m−エチルフェノール、p−エチルフェノ
ール、o−エチルフェノール、p−t−ブチルフェノー
ル等のアルキルフェノール類、p−メトキシフェノー
ル、m−メトキシフェノール、3,5−ジメトキシフェ
ノール、2−メトキシ−4−メチルフェノール、m−エ
トキシフェノール、p−エトキシフェノール、m−プロ
ポキシフェノール、p−プロポキシフェノール、m−ブ
トキシフェノール、p−ブトキシフェノール等のアルコ
キシフェノール類、2−メチル−4−イソプロピルフェ
ノール等のビスアルキルフェノール類、m−クロロフェ
ノール、p−クロロフェノール、o−クロロフェノー
ル、ジヒドロキシビフェノール、ビスフェノールA、フ
ェニルフェノール、レゾルシノール、ナフトール等のヒ
ドロキシ芳香族化合物を単独もしくは2種以上混合して
使用することができるが、これらに限定されるものでは
ない。
デヒド、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プ
ロピルアルデヒド、ベンズアルデヒド、フェニルアセト
アルデヒド、α−フェニルプロピルアルデヒド、β−フ
ェニルプロピルアルデヒド、o−ヒドロキシベンズアル
デヒド、m−ヒドロキシベンズアルデヒド、p−ヒドロ
キシベンズアルデヒド、o−クロロベンズアルデヒド、
m−クロロベンズアルデヒド、p−クロロベンズアルデ
ヒド、o−ニトロベンズアルデヒド、m−ニトロベンズ
アルデヒド、p−ニトロベンズアルデヒド、o−メチル
ベンズアルデヒド、m−メチルベンズアルデヒド、p−
メチルベンズアルデヒド、p−エチルベンズアルデヒ
ド、p−n−ブチルベンズアルデヒド、フルフラール、
クロロアセトアルデヒド及びこれらのアセタール体、例
えばクロロアセトアルデヒドエチルアセタール等を使用
することができるが、これらの中で、ホルムアルデヒド
を使用するのが好ましい。
2種以上組み合わせて用いられる。酸性触媒としては塩
酸、硫酸、ギ酸、酢酸及びシュウ酸等を使用することが
できる。
均分子量は、2000〜30000の範囲であることが
好ましい。2000未満では露光部の現像後の膜減りが
大きく、30000を越えると現像速度が小さくなって
しまう。特に好適なのは6000〜20000の範囲で
ある。
ションクロマトグラフィーのポリスチレン換算値をもっ
て定義される。また、本発明に感光物として用いられる
オニウム化合物の芳香族スルホン酸塩は、下記一般式の
(1) また(2) で示される。
していてもよく、置換又は無置換の芳香族基を示す。好
ましい置換基としては、アルキル、ハロアルキル、シク
ロアルキル、アリール、アルコキシ、ニトロ、カルボニ
ル、アルコキシカルボニル、ヒドロキシ、メルカプト基
及びハロゲン原子であり、更に好ましくは炭素数1〜8
個のアルキル、炭素数1〜8個のアルコキシ、ニトロ基
及び塩素原子である。R1 、R2 、R3 は同一でも相異
していてもよく、置換又は無置換のアルキル基または芳
香族基を示す。好ましくは炭素数6〜14個のアリール
基、炭素数1〜8個のアルキル基及びそれらの置換誘導
体である。好ましい置換基としては、アリール基に対し
ては炭素数1〜8個のアルコキシ、炭素数1〜8個のア
ルキル、ニトロ、カルボニル、ヒドロキシ基及びハロゲ
ン原子であり、アルキル基に対して炭素数1〜8個のア
ルコキシ、カルボニル、アルコキシカルボニル基であ
る。またR1 、R2 、R3 のうちの2つ及びAr1 、A
r2 はそれぞれ単結合または置換基を介して結合しても
よい。X- は芳香族スルホン酸アニオンを示す。より好
ましくは、縮合多核芳香族スルホン酸、あるいは芳香環
を2つ以上有するスルホン酸が挙げられる。具体的に
は、ナフタレンー1−スルホン酸、ナフタレン−2−ス
ルホン酸、アントラセン−1−スルホン酸、9−ニトロ
アントラセン−1−スルホン酸、9,10−ジクロロア
ントラセン−2−スルホン酸、9,10−ジメトキシア
ントラセン−2−スルホン酸、9,10−ジメトキシア
ントラセン−2−スルホン酸、アントラセン−2−スル
ホン酸、フェナンスレン−2−スルホン酸、9−ブロモ
フェナンスレン−3−スルホン酸、1−メチル−7−イ
ソプロピルフェナンスレン−3−スルホン酸、ピレン−
2−スルホン酸、ベンズ〔a〕アントラセン−4−スル
ホン酸、トリフェニレン−2−スルホン酸、クリセン−
6−スルホン酸、5,6−ジクロロアントラセン−3−
スルホン酸、6−ニトロアセナフテン−5−スルホン
酸、2−t−ブチルナフタレン−7−スルホン酸等の縮
合多核芳香族スルホン酸アニオン、9,10−ジオキソ
−9,10−ジヒドロアントラセン−2−スルホン酸、
1−ブロモ−9,10−ジオキソ−9,10−ジヒドロ
アントラセン−2−スルホン酸、2−クロロ−9,10
−ジオキソ−9,10−ジヒドロアントラセン−2−ス
ルホン酸、9,10−ジオキソ−9,10−ジヒドロフェ
ナンスレン−3−スルホン酸等のアントラキノンスルホ
ン酸、フェナントラキノンスルホン酸アニオン、1,2
−ナフトキノン−4−スルホン酸、1,2−ナフトキノ
ンジアジド−4−スルホン酸、1,2−ナフトキノンジ
アジド−5−スルホン酸等のナフトキノンスルホン酸ア
ニオン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン
−5−スルホン酸、フェノールレッド、メチルオレン
ジ、アリザリンS、インジゴカルミン、パテントブル
ー、クロルフェノールレッド、クリソフェニン等のスル
ホン酸基含有染料などが挙げられるがこれに限定される
ものではない。
示される化合物の具体例を示すが、これらに限定される
ものではない。
される化合物の具体例を次に示すが、これに限られるも
のではない。
の芳香族スルホン酸塩の量は、感光性組成物の全重量
(塗布溶媒は含まず)を基準として約2〜60重量%、
より好ましくは5〜40重量%である。一般式(1) 又は
(2) で示される上記化合物は、例えば、J. W. Knapczyk
ら著、J. Am. Chem. Soc.,第91巻、第145頁 (1969
年)、A. L. Maycock ら著、J. Org. Chem.,第35巻、
第2532頁(1970年)、E. Goethals ら著、Bul
l. Soc. Chem. Belg., 第73巻、第546頁1964
年)、H. M. Leicester 著、J. Am. Chem. Soc.,第51
巻、第3587頁(1929年)、J. V. Crivelloら
著、J. Polym. Soc. Polym. Chem. Ed.,第18巻、第2
677頁(1980年)、米国特許第 2,807,648号及び
同第 4,247,473号明細書、F. M. Beringerら著、L. Am.
Chem. Soc.,第75巻、第2705頁(1953年)、
特開昭53−101331号公報などに示された手順に
より製造されたオニウム化合物のハロゲン、ビサルフェ
ートあるいは過塩素酸塩の水溶液あるいはアルコール溶
液に、芳香族スルホン酸またはそのナトリウム塩水溶液
あるいはアルコール溶液を添加し、生成した沈澱を濾取
することによって得られる。
更に染料、顔料、可塑剤、界面活性剤、増感剤などを含
有させることができる。好適な染料としては油溶性染料
及び塩基性染料がある。具体的にはオイルイエロー#1
01、オイルイエロー#103、オイルピンク#31
2、オイルグリーンBG、オイルプルーBOS、オイル
ブルー#603、オイルブラックBY、オイルブラック
BS、オイルブラックT−505(以上、オリエント化
学工業株式会社製)、クリスタルバイオレット(CI4
2555)、メチルバイオレット(CI42535)、
ローダミンB(CI45170B)、マラカイトグリー
ン(CI42000)、メチレンブルー(CI1520
15)などを挙げることができる。
解する溶媒に溶かして支持体上に塗布する。ここで使用
する溶媒としては、エチレンジクロライド、シクロヘキ
サノン、シクロペンタノン、γ−ブチロラクトン、メチ
ルエチルケトン、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、2−メト
キシエチルアセテート、エチレングリコールモノエチル
エーテルアセテート、トルエン、酢酸エチル、乳酸メチ
ル、乳酸エチル、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメ
チルスルホキシドなどが好ましく、これらの溶媒を単独
あるいは混合して使用する。
もできる。上記感光性組成物を精密集積回路素子の製造
に使用されるような基板(例:シリコン/二酸化シリコ
ン被覆)上にスピナー、コーター等の適当な塗布方法に
より塗布後、所定のマスクを通して露光し、現像するこ
とにより良好なレジストを得ることができる。
水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、
ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア
水等の無機アルカリ類、エチルアミン、n−プロピルア
ミン等の第一アミン類、ジエチルアミン、ジ−n−ブチ
ルアミン等の第二アミン類、トリエチルアミン、メチル
ジエチルアミン等の第三アミン類、ジメチルエタノール
アミン、トリエタノールアミン等のアルコール類、テト
ラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアン
モニウムヒドロキシド等の第四級アンモニウム塩、ピロ
ール、ピペリジン等の環状アミン類、等のアルカリ類の
水溶液を使用することができる。更に、上記アルカリ類
の水溶液にアルコール類、界面活性剤を適当量添加して
使用することもできる。
かつ広い波長域に感光性を有し、解像力に優れたネガ型
レジスト組成物を与える。
するが、本発明の内容がこれにより限定されるものでは
ない。
0重量部に溶解した水溶液に、攪拌下、9,10−ジメ
トキシアントラセン−2−スルホン酸ナトリウム34重
量部を水500重量部に溶解した水溶液を徐々に滴下す
る。次いで、混合物を2時間攪拌して、生成物の沈澱を
生ぜしめた。生成物を濾過し、水200部で洗浄した。
次いで塩を40℃で減圧下に乾燥した。かくして51.3
部、89.4%の収率で目的物ジフェニルヨードニウム・
9,10−ジメトキシアントラセン−2−スルホン酸塩
を得た。
00重量部に溶解した水溶液に、攪拌下2−ヒドロキシ
−4−メトキシベンゾフェノン−5−スルホン酸31重
量部を水500重量部に溶解した水溶液を徐々に滴下す
る。滴下終了後、混合物を2時間攪拌して生成物の沈澱
を生ぜしめた。生成物を濾過し、水200部で洗浄し
た。次いで塩を40℃で減圧下に乾燥した。かくして4
5.8部、80.4%の収率で目的物トリフェニルスルホニ
ウム・2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン−
5−スルホン酸塩を得た。
1に示す3種類の感光液〔A〕−1〜〔A〕−3を調製
した。
感光液〔B〕−1〜〔B〕−3を調製した。
感光液をスピナーを用いてシリコンウェハーに塗布し、
窒素雰囲気下の対流オーブンで90℃、30分間乾燥し
て、膜厚1.2μm のレジスト膜を得た。
i線ステッパー)を用いテストチャートマスクを介して
露光した後、ホットプレートにて90℃、1分間ポスト
ベークし、次いで2.38%のテトラメチルアンモニウム
ヒドロキシド水溶液で1分間現像し、30秒間水洗して
乾燥した。このようにして得られたシリコンウェハーの
レジストパターンを走査型電子顕微鏡で観察し、レジス
トを評価した。その結果を表−3に示す。
する露光量の逆数をもって定義し、比較例3の感度の相
対値で示した。
分率で表した。解像力は0.70μm のマスクパターンを
再現する露光量における限界解像力を表す。
スルホン酸塩を用いた感光性組成物は、感度、解像力、
残膜率、及びレジストパターンのプロファイルにおいて
優れた性能を示す。
に示す3種類の感光液〔A〕−4〜〔A〕−6を調製し
た。
液〔B〕−4及び〔B〕−5を調製した。
を用いてシリコンウェハーに塗布し、90℃のホットプ
レートで60秒間乾燥して、膜厚1.0μm のレジスト膜
を得た。露光には低圧水銀灯を用い、これに干渉フィル
ターを取りつけて、254nmの単一波長の光を露光光と
した。露光面での光強度は平均で約1.5mW/cm2であっ
た。最小線巾が0.5μm である石英製クロムテストマス
クを通して所望パターンの露光を行なった。露光後直ち
に100℃のホットプレートで60秒間加熱し、次いで
2.38%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶
液で1分間現像し、30秒間水洗して乾燥した。
のレジストパターンを走査型電子顕微鏡で観察し、レジ
ストを評価した。評価は実施例1〜3と同様に行ない表
−6に示す結果を得た。なお、相対感度は実施例−4の
感度に対する相対値で示した。
ルホン酸塩を用いた感光性組成物は、感度、解像力及び
残膜率において優れた性能を示す。
Claims (1)
- 【請求項1】 酸を触媒とする反応により現像液に対す
る親和性あるいは溶解性が減少する性質を有する化合物
とオニウム化合物の芳香族スルホン酸塩を含む事を特徴
とする化学増幅系感光性組成物。
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JP3204205A JP2655370B2 (ja) | 1991-08-14 | 1991-08-14 | 感光性組成物 |
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JPH0545878A true JPH0545878A (ja) | 1993-02-26 |
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ID=16486577
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JP3204205A Expired - Fee Related JP2655370B2 (ja) | 1991-08-14 | 1991-08-14 | 感光性組成物 |
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