JPH06118647A - Negative type photosensitive composition - Google Patents

Negative type photosensitive composition

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JPH06118647A
JPH06118647A JP4266026A JP26602692A JPH06118647A JP H06118647 A JPH06118647 A JP H06118647A JP 4266026 A JP4266026 A JP 4266026A JP 26602692 A JP26602692 A JP 26602692A JP H06118647 A JPH06118647 A JP H06118647A
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JP
Japan
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alkali
cresol
resin
soluble resin
photosensitive composition
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Application number
JP4266026A
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Japanese (ja)
Inventor
Tameichi Ochiai
為一 落合
Ryuichiro Takasaki
龍一郎 高崎
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Mitsubishi Kasei Corp
Original Assignee
Mitsubishi Kasei Corp
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Publication date
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent the generation of swelling and to enable a pattern profile high in resolution to be formed by using a novolak resin made from a specified phenol and a specified aldehyde for an alkali-soluble resin. CONSTITUTION:The alkali-soluble resin comprises the novolak resin made from phenols comprising >=75mol% m-cresol, for example, m-cresol alone, or together with other preferable phenols, such as phenol, o- or p-cresol, xylenol, and aldehyde, preferably, such as formaldehyde, and this resin can be obtained by polycondensing the phenol and the aldehyde under acid conditions, and a mixture of >=2 kinds of each of phenols and aldehydes can be used.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は一般に輻射線に感応する
ネガ型感光性組成物に関するものであり、詳しくは半導
体集積回路を作製する際に使用するネガ型フォトレジス
トに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates generally to a negative photosensitive composition sensitive to radiation, and more particularly to a negative photoresist used for producing a semiconductor integrated circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路の高集積度化は、一般に
いわれるように、3年間に4倍のスピードで進行し、例
えばダイナミックランダムアクセスメモリー(DRA
M)を例にとれば、現在では4Mビットの記憶容量を持
つものが本格生産されている。集積回路の生産に不可欠
のフォトリソグラフィー技術に対する要求も年々厳しく
なっている。例えば、4MビットDRAMの生産には、
0.8μmレベルのリソグラフィー技術が必要とされ、
さらに高集積度化が進んだ16Mビット、64Mビット
DRAMにおいては、それぞれ0.5μm、0.3μm
レベルのリソグラフィーが必要と予想されている。した
がって、ハーフミクロンリソグラフィーに対応できるレ
ジストの開発が切望されている。
2. Description of the Related Art High integration of semiconductor integrated circuits has been promoted at a rate of four times in three years, as is generally called, for example, in a dynamic random access memory (DRA).
Taking M) as an example, a product having a storage capacity of 4 M bits is currently in full-scale production. The demand for photolithography technology, which is indispensable for the production of integrated circuits, is increasing year by year. For example, in the production of 4Mbit DRAM,
0.8 μm level lithography technology is required,
In 16Mbit and 64Mbit DRAMs, which have been further integrated, 0.5 μm and 0.3 μm, respectively.
Levels of lithography are expected to be needed. Therefore, development of a resist that can be applied to half-micron lithography has been earnestly desired.

【0003】近年、解像力を上げる手段として、レベン
ソン氏等により提案された位相シフトマスクを使用する
方法があり、この方法を用いると従来のマスクを用いた
ものと比較して5割程度の解像力の向上が期待できる。
しかしながら、この方法は、パターン配置によってはネ
ガ型レジストの使用が必要となる。したがって高性能ネ
ガ型レジストの開発が待たれている。
In recent years, there has been a method of using a phase shift mask proposed by Levenson et al. As a means for improving the resolution. When this method is used, a resolution of about 50% is obtained as compared with a conventional mask. Can be expected to improve.
However, this method requires the use of a negative resist depending on the pattern arrangement. Therefore, development of high-performance negative resist is awaited.

【0004】一方、フォトリソグラフィーに使用される
ネガ型レジストとして、環化ゴムと架橋剤としてのビス
アジドとを使用するレジストは周知である。しかしなが
ら、この系は現像に有機溶剤を必要とするため、現像時
に膨潤が起こり、画像の解像力は3μm程度が限界であ
る。したがって高集積度のデバイスを製造するには不適
当である。また、現像に用いる有機溶剤は環境上、健康
上、引火性の点で問題が多い。
On the other hand, as a negative resist used for photolithography, a resist using a cyclized rubber and bisazide as a crosslinking agent is well known. However, since this system requires an organic solvent for development, swelling occurs during development, and the image resolution is limited to about 3 μm. Therefore, it is not suitable for manufacturing a highly integrated device. Further, the organic solvent used for development has many problems in terms of environment, health and flammability.

【0005】さらに、ナフトキノンジアジドとアルカリ
可溶性ノボラック樹脂とからなるポジ型レジストも周知
である。しかしながら、この系はポジ型であるためにハ
ーフミクロンリソグラフィーに有力な位相シフト法に適
応することが困難である。また、このレジストは300
nm以下に大きな吸収があり、短波長露光を行うとパタ
ーンプロフィールが著しく劣化する欠点がある。
Further, a positive resist composed of naphthoquinonediazide and an alkali-soluble novolac resin is also known. However, since this system is a positive type, it is difficult to apply the phase shift method, which is effective in half-micron lithography. This resist is 300
There is a large absorption below nm, and there is a drawback that the pattern profile is significantly deteriorated when short wavelength exposure is performed.

【0006】一方、高解像力リソグラフィーに対応でき
る候補として、X線リソグラフィー、エレクトロンビー
ムリソグラフィー等も挙げられるが、前者はハードウェ
ア及びレジストの面からの立ち後れが目立ち、後者はス
ループットの面で大量生産に対応できない。
On the other hand, candidates for high resolution lithography include X-ray lithography and electron beam lithography. The former is conspicuously behind in terms of hardware and resist, and the latter is mass-produced in terms of throughput. I can not cope.

【0007】近年、酸硬化性樹脂系、紫外線酸発生剤を
含有する化学増幅型ネガ型レジストが提案されてきてい
る(例えば、特開昭62−164045号)。化学増幅
を利用するためこのレジスト組成物は高感度であるが、
解像性は充分でなく、16Mビット、64Mビットの半
導体量産に適応させる為にはさらに高解像力化をはかる
必要がある。従って、現時点においては、現像時に膨潤
を起こさず高解像力で、紫外光に感光性を有し、位相シ
フト法に対応することが可能なネガ型感光性組成物を開
発することが、ハーフミクロンリソグラフィーに対応す
るため強く望まれている。
In recent years, a chemically amplified negative resist containing an acid-curable resin system and an ultraviolet acid generator has been proposed (for example, JP-A-62-164045). This resist composition is highly sensitive because it utilizes chemical amplification,
The resolution is not sufficient, and it is necessary to further increase the resolution in order to adapt to mass production of 16 Mbit and 64 Mbit semiconductors. Therefore, at the present time, it is possible to develop a negative photosensitive composition that does not swell during development, has high resolution, has photosensitivity to ultraviolet light, and is compatible with the phase shift method. It is strongly desired to deal with.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】前述したように、現像
時に膨潤をおこさず、しかも位相シフト法に適応できる
レジストが、ハーフミクロンリソグラフィーに不可欠な
レジストであり、従来の環化ゴム系レジストや、ナフト
キノンジアジド−ノボラック系レジストはいずれもこの
2つの条件を満たしていない。
As described above, a resist which does not swell during development and can be applied to the phase shift method is an essential resist for half-micron lithography. None of the naphthoquinone diazide-novolak-based resists satisfy these two conditions.

【0009】本発明の目的は、前述の従来技術の問題点
を解決し、紫外光に感光性を有する、パターンプロフィ
ールが良好で高感度なレジストを開発することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and to develop a resist having good pattern profile and high sensitivity, which is sensitive to ultraviolet light.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成すべく種々検討を重ねた結果、アルカリ可溶性樹
脂、架橋剤、及び酸発生剤を組み合わせたレジスト組成
物において、特にアルカリ可溶性樹脂として特定のノボ
ラック樹脂を使用すると、膨潤をおこさず、高解像力の
パターンプロフィールを形成することができる高性能の
ネガ型フォトレジスト組成物が得られることを見い出し
た。
Means for Solving the Problems The present inventors have conducted various studies to achieve the above object, and as a result, in a resist composition in which an alkali-soluble resin, a crosslinking agent, and an acid generator are combined, It has been found that when a specific novolac resin is used as the resin, a high-performance negative photoresist composition capable of forming a high-resolution pattern profile without swelling is obtained.

【0011】本発明は、かかる知見を基に完成されたも
のであり、その要旨は、アルカリ可溶性樹脂、酸性条件
下でアルカリ可溶性樹脂に作用する架橋剤、及び酸発生
剤を含有するネガ型感光性組成物において、該アルカリ
可溶性樹脂が、75モル%以上がm−クレゾールからな
るフェノール類とアルデヒド類とから合成されるノボラ
ック樹脂であることを特徴とするネガ型感光性組成物、
に存する。
The present invention has been completed based on such findings, and the gist thereof is a negative-type photosensitive material containing an alkali-soluble resin, a cross-linking agent that acts on the alkali-soluble resin under acidic conditions, and an acid generator. Negative composition, wherein the alkali-soluble resin is a novolac resin synthesized from phenols and aldehydes, 75 mol% or more of which is m-cresol.
Exist in.

【0012】以下、本発明を詳細に説明する。本発明で
用いられるアルカリ可溶性樹脂は、75モル%以上がm
−クレゾールからなるフェノール類とアルデヒド類とか
ら合成されるノボラック樹脂である。この樹脂は、m−
クレゾールを75モル%以上含むフェノール類の混合物
あるいはm−クレゾールのみを、酸性条件下アルデヒド
類で重縮合させることによって得ることができる。m−
クレゾール以外のフェノール類で好適に用いられるもの
としては、フェノール、o−,またはp−クレゾール、
キシレノール、レゾルシノール、ピロガロール、ビスフ
ェノール、ビスフェノールA、トリスフェノール、o
−,m−,またはp−エチルフェノール、n−,または
i−プロピルフェノール、n−,s−,またはt−ブチ
ルフェノール、1−,または2−ナフトール等が挙げら
れる。アルデヒド類として最も好ましいものはホルムア
ルデヒドであるが、アセトアルデヒド、プロピオンアル
デヒド、ベンズアルデヒド、フルフラール等も好適に用
いることができる。これらのフェノール類及びアルデヒ
ド類は各々、単独あるいは2種以上を混合して用いるこ
とができる。これらのノボラック樹脂は、ガラス転移温
度が高いものが好ましく、具体的には75℃以上のガラ
ス転移温度をもつものが好ましい。
The present invention will be described in detail below. The alkali-soluble resin used in the present invention contains 75 mol% or more m
-A novolak resin synthesized from cresol phenols and aldehydes. This resin is m-
It can be obtained by polycondensing a mixture of phenols containing 75 mol% or more of cresol or m-cresol with aldehydes under acidic conditions. m-
Suitable phenols other than cresol include phenol, o-, or p-cresol,
Xylenol, resorcinol, pyrogallol, bisphenol, bisphenol A, trisphenol, o
-, M-, or p-ethylphenol, n-, or i-propylphenol, n-, s-, or t-butylphenol, 1-, or 2-naphthol may, for example, be mentioned. The most preferred aldehyde is formaldehyde, but acetaldehyde, propionaldehyde, benzaldehyde, furfural and the like can also be preferably used. These phenols and aldehydes can be used alone or in admixture of two or more. It is preferable that these novolac resins have a high glass transition temperature, and specifically those having a glass transition temperature of 75 ° C. or higher.

【0013】より良好なパターンプロフィールを得るた
めには、本発明において、前記ノボラック樹脂の中でも
現像液に対する溶解速度が特定範囲のノボラック樹脂を
用いるのが好ましい。具体的には、25℃における、現
像液としてのテトラメチルアンモニウムヒドロキシドの
2.38重量%水溶液に対する該ノボラック樹脂の膜の
膜厚方向の溶解速度(以下、単に溶解速度という)は、
250〜20,000Å/sが好ましく、さらに500
〜10,000Å/sがより好ましい。溶解速度が大き
すぎるノボラック樹脂を用いると、形成されたレジスト
組成物の感度が著しく低下するため好ましくない。該ノ
ボラック樹脂の溶解速度は、通常、フェノール類やアル
デヒド類の種類や量、反応条件等を適宜選択することに
よって制御することができる。
In order to obtain a better pattern profile, in the present invention, it is preferable to use a novolac resin having a dissolution rate in a developing solution in a specific range among the novolac resins. Specifically, the dissolution rate in the film thickness direction of the film of the novolac resin in a 2.38 wt% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide as a developer at 25 ° C. (hereinafter, simply referred to as dissolution rate) is
250 to 20,000 Å / s is preferable, and further 500
It is more preferably up to 10,000Å / s. Use of a novolak resin having a too high dissolution rate is not preferable because the sensitivity of the formed resist composition is significantly lowered. The dissolution rate of the novolac resin can be controlled by appropriately selecting the type and amount of phenols and aldehydes, reaction conditions and the like.

【0014】本発明の組成物の第2成分である、酸性条
件下でアルカリ可溶性樹脂に作用する架橋剤としては、
用いるアルカリ可溶性樹脂と架橋反応する化合物であれ
ば特に限定されないが、例として、メラミン、ベンゾグ
アナミン、グリコールウリルもしくは尿素にホルマリン
を作用させた化合物またはそれらのアルキル変性化合
物、エポキシ化合物、レゾール化合物等が挙げられる。
The second component of the composition of the present invention, which is a cross-linking agent that acts on the alkali-soluble resin under acidic conditions, is:
The compound is not particularly limited as long as it is a compound that undergoes a crosslinking reaction with the alkali-soluble resin used, but examples include melamine, benzoguanamine, glycoluril or a compound obtained by allowing formalin to act on urea or an alkyl-modified compound thereof, an epoxy compound, a resole compound and the like. To be

【0015】具体的には、三井サイアナミド社のサイメ
ル(登録商標)300,301,303,350,73
6,738,370,771,325,327,70
3,701,266,267,285,232,23
5,238,1141,272,254,202,11
56,1158を、メラミンにホルマリンを作用させた
化合物またはそのアルキル変性物の例として挙げること
ができる。また、サイメル(登録商標)1123,11
25,1128は、ベンゾグアナミンにホルマリンを作
用させた化合物またはそのアルキル変性物の例として挙
げることができる。サイメル(登録商標)1170,1
171,1174,1172は、グリコールウリルにホ
ルマリンを作用させた化合物またはそのアルキル変性物
の例として挙げることができる。尿素にホルマリンを作
用させた化合物またはそのアルキル変性物の例として
は、三井サイアナミド社のUFR(登録商標)65,3
00を挙げることができる。
Specifically, Cymel (registered trademark) 300, 301, 303, 350, 73 manufactured by Mitsui Cyanamide Co., Ltd.
6,738,370,771,325,327,70
3,701,266,267,285,232,23
5,238,1141,272,254,202,11
56,1158 can be mentioned as an example of a compound in which formalin is allowed to act on melamine or an alkyl modified product thereof. In addition, Cymel (registered trademark) 1123, 11
25,1128 can be mentioned as an example of a compound obtained by allowing formalin to act on benzoguanamine or an alkyl-modified product thereof. Cymel (registered trademark) 1170,1
171, 1174, 1172 can be mentioned as an example of a compound obtained by allowing formalin to act on glycoluril or an alkyl-modified product thereof. As an example of a compound obtained by reacting urea with formalin or an alkyl-modified compound thereof, UFR (registered trademark) 65,3 manufactured by Mitsui Cyanamide Co., Ltd.
00 can be mentioned.

【0016】エポキシ化合物の例としては、ノボラック
エポキシ樹脂(東都化成社製、YDP N−638,7
01,702,703,704等)、アミンエポキシ樹
脂(東都化成社製、YH−434等)、ビスフェノール
Aエポキシ樹脂、ソルビトール(ポリ)グリシジルエー
テル、(ポリ)グリセロール(ポリ)グリシジルエーテ
ル、ペンタエリスリトール(ポリ)グリシジルエーテ
ル、トリグリシジルトリスヒドロキシエチルイソシアヌ
レート、アリルグリシジルエーテル、エチルヘキシルグ
リシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、フェ
ノールグリシジルエーテル、ラウリルアルコールグリシ
ジルエーテル、アジピン酸グリシジルエーテル、フタル
酸グリシジルエーテル、ジブロモフェニルグリシジルエ
ーテル、ジブロモネオペンチルグリコールジグリシジル
エーテル、グリシジルフタルイミド、(ポリ)エチレン
グリコールグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコ
ールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジ
グリシジルエーテル、グリセリンポリグリシジルエーテ
ル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、
ブチルグリシジルエーテル等を挙げることができる。
As an example of the epoxy compound, a novolac epoxy resin (YDP N-638,7 manufactured by Tohto Kasei Co., Ltd.) is used.
01,702,703,704, etc.), amine epoxy resin (manufactured by Tohto Kasei Co., YH-434, etc.), bisphenol A epoxy resin, sorbitol (poly) glycidyl ether, (poly) glycerol (poly) glycidyl ether, pentaerythritol ( Poly) glycidyl ether, triglycidyl trishydroxyethyl isocyanurate, allyl glycidyl ether, ethylhexyl glycidyl ether, phenyl glycidyl ether, phenol glycidyl ether, lauryl alcohol glycidyl ether, adipic acid glycidyl ether, phthalic acid glycidyl ether, dibromophenyl glycidyl ether, dibromo Neopentyl glycol diglycidyl ether, glycidyl phthalimide, (poly) ethylene glycol glycidyl Ether, polypropylene glycol diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, glycerol polyglycidyl ether, trimethylolpropane polyglycidyl ether,
Butyl glycidyl ether and the like can be mentioned.

【0017】この中で特に好ましい化合物として、分子
中に−N(CH2 OR)2 基(式中、Rはアルキル基ま
たは水素原子を示す)を有する化合物が挙げられる。詳
しくは、尿素あるいはメラミンに、ホルマリンを作用さ
せた化合物またはそのアルキル変性物が特に好ましい。
本発明の組成物の第3成分は酸発生剤である。本発明で
用いられる酸発生剤は150〜400nm程度の範囲の
光で酸を発生する化合物であれば特に制限はないが、例
えば、ポリメリックマテリアルズサイエンスアンドエン
ジニアリング第61巻63頁(アメリカンケミカルソサ
エティ)にJ.V.クリベロが開示しているようなオニ
ウム塩やスルホン酸エステル、あるいは特公昭54−2
3574号に開示されているような感光性有機ハロゲン
化合物等が挙げられる。具体的には、3,4−ジブロモ
スルホラン、3,4−ジクロロスルホラン、四臭化炭
素、1,2,3,4−テトラブロモブタン、1,1,
2,2−テトラブロモエタン、ヘキサブロモシクロヘキ
サン、ヘキサブロモシクロドデカン、トリブロモメチル
フェニルスルホン、トリス(2,3−ジブロモプロピ
ル)イソシアヌレート、メチレングリコールビス(2,
3−ジブロモプロピル)エーテル、トリス(トリブロモ
メチル)−s−トリアジン、トリス(ジブロモメチル)
−s−トリアジン、トリス(トリクロロメチル)−s−
トリアジン、トリス(ジクロロメチル)−s−トリアジ
ン、ジフェニルヨードニウム塩、ペンタエリスリトール
テトラブロミド、2,3−ジブロモプロペン、1,2,
3−トリブロモプロパン、3,4,5−トリブロモサリ
シルアニリド、1,1,3,3−テトラブロモアセト
ン、2,3−ジブロモプロパノール、ジブロモテトラク
ロロエタン、1,6−ジブロモヘキサン、1,4−ジブ
ロモブタン、ヨードホルム、ヘキサクロロアセトン等が
挙げられる。
Of these, particularly preferred compounds include compounds having a —N (CH 2 OR) 2 group (wherein R represents an alkyl group or a hydrogen atom) in the molecule. Specifically, a compound obtained by reacting urea or melamine with formalin or an alkyl-modified compound thereof is particularly preferable.
The third component of the composition of the present invention is an acid generator. The acid generator used in the present invention is not particularly limited as long as it is a compound capable of generating an acid with light in the range of about 150 to 400 nm, and for example, Polymeric Materials Science and Engineering Vol. 61, p. 63 (American Chemical Society). To J. V. Onium salts and sulfonates as disclosed by Klibero, or Japanese Examined Patent Publication No.
Examples thereof include a photosensitive organic halogen compound as disclosed in 3574. Specifically, 3,4-dibromosulfolane, 3,4-dichlorosulfolane, carbon tetrabromide, 1,2,3,4-tetrabromobutane, 1,1,
2,2-tetrabromoethane, hexabromocyclohexane, hexabromocyclododecane, tribromomethylphenyl sulfone, tris (2,3-dibromopropyl) isocyanurate, methylene glycol bis (2,2
3-dibromopropyl) ether, tris (tribromomethyl) -s-triazine, tris (dibromomethyl)
-S-triazine, tris (trichloromethyl) -s-
Triazine, tris (dichloromethyl) -s-triazine, diphenyliodonium salt, pentaerythritol tetrabromide, 2,3-dibromopropene, 1,2,
3-tribromopropane, 3,4,5-tribromosalicylanilide, 1,1,3,3-tetrabromoacetone, 2,3-dibromopropanol, dibromotetrachloroethane, 1,6-dibromohexane, 1, 4-dibromobutane, iodoform, hexachloroacetone and the like can be mentioned.

【0018】本発明のレジスト組成物におけるアルカリ
可溶性樹脂、架橋剤及び酸発生剤の混合割合は、通常、
アルカリ可溶性樹脂100重量部に対し架橋剤5〜70
重量部、酸発生剤0.1〜30重量部である。本発明の
レジスト組成物は、高感度化あるいは感光波長領域の拡
大のために、増感剤の添加が有効である。好ましい増感
剤の例としては、N−フェニル−1−ナフチルアミン、
N,N−ジフェニル−1−ナフチルアミン、N−フェニ
ル−N−ベンジル−1−ナフチルアミン、N−フェニル
−N−スチリル−1−ナフチルアミン、フェノチアジン
誘導体、フェノキサジン誘導体等が挙げられる。増感剤
を添加する場合、その添加量は通常アルカリ可溶性樹脂
100重量部に対し0.1〜30重量部である。
The mixing ratio of the alkali-soluble resin, the crosslinking agent and the acid generator in the resist composition of the present invention is usually
Cross-linking agent 5 to 70 per 100 parts by weight of alkali-soluble resin
Parts by weight and 0.1 to 30 parts by weight of the acid generator. In the resist composition of the present invention, it is effective to add a sensitizer in order to increase the sensitivity or expand the photosensitive wavelength region. Examples of preferred sensitizers include N-phenyl-1-naphthylamine,
Examples thereof include N, N-diphenyl-1-naphthylamine, N-phenyl-N-benzyl-1-naphthylamine, N-phenyl-N-styryl-1-naphthylamine, phenothiazine derivatives and phenoxazine derivatives. When the sensitizer is added, the addition amount is usually 0.1 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the alkali-soluble resin.

【0019】本発明の組成物は通常溶媒に溶解して使用
されるが、溶媒としては樹脂及び感光剤に対して十分な
溶解度を持ち、良好な塗膜性を与える溶媒であれば特に
制限はなく、例えば、メチルセロソルブ、エチルセロソ
ルブ、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブ
アセテート等のセロソルブ系溶媒、酢酸ブチル、酢酸エ
チル、酢酸メチル、酢酸アミル、乳酸メチル、乳酸エチ
ル、メトキシプロピオン酸メチル、メトキシプロピオン
酸エチル、エトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロ
ピオン酸エチル等のエステル系溶媒、ジグライム、ジメ
チルホルムアミド、N−メチルピロリドン等の高極性溶
媒、または、これらの混合溶媒、もしくはこれらに芳香
族炭化水素を添加した混合溶媒等が挙げられる。溶媒の
使用割合は、通常、固形分の総量に対し重量比で1〜2
0倍の範囲である。
The composition of the present invention is usually used by dissolving it in a solvent, but the solvent is not particularly limited as long as it has a sufficient solubility for the resin and the photosensitizer and gives a good coating property. None, for example, cellosolve solvent such as methyl cellosolve, ethyl cellosolve, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, butyl acetate, ethyl acetate, methyl acetate, amyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate, methyl methoxypropionate, ethyl methoxypropionate. , Ester solvents such as methyl ethoxypropionate and ethyl ethoxypropionate, highly polar solvents such as diglyme, dimethylformamide and N-methylpyrrolidone, or mixed solvents thereof, or mixed solvents obtained by adding aromatic hydrocarbons to these. Etc. The solvent is usually used in a weight ratio of 1 to 2 with respect to the total amount of solids.
The range is 0 times.

【0020】なお、本発明の組成物は、さらに種々の添
加剤、例えば、染料、顔料、塗布性改良剤、現像改良
剤、密着性改良剤等を含んでいてもよい。本発明のネガ
型感光性組成物は、以下に述べるような塗布、露光、露
光後加熱(ポストエクスポージャーベーク:以下PEB
と略す)、現像の各工程を経て、フォトレジストとして
使用される。
The composition of the present invention may further contain various additives such as dyes, pigments, coatability improvers, development improvers and adhesion improvers. The negative photosensitive composition of the present invention comprises the following coating, exposure, and post-exposure bake (post exposure bake: hereinafter PEB).
Abbreviated), and is used as a photoresist through each step of development.

【0021】塗布には通常スピンコーターが使用され、
膜厚としては0.5μm〜2μm程度が適当である。露
光には、水銀灯の436nm、365nm、254n
m、エキシマーレーザーの157nm、193nm、2
22nm、248nmの光が好適に使用される。露光の
際の光は単色光でなくブロードであってもよい。特に3
00nm〜380nmが好適であり、なかでもi線(3
65nm)が好適である。
A spin coater is usually used for coating,
A suitable film thickness is about 0.5 μm to 2 μm. For exposure, a mercury lamp 436 nm, 365 nm, 254n
m, excimer laser 157 nm, 193 nm, 2
Light of 22 nm and 248 nm is preferably used. Light at the time of exposure may be broad instead of monochromatic light. Especially 3
00 nm to 380 nm is preferable, and i-line (3
65 nm) is preferred.

【0022】PEBは、通常ホットプレートを用い、7
0〜140℃程度の温度で、15秒〜10分間程度行な
われる。ホットプレートのかわりにコンベクションオー
ブンを用いてもよい。この場合は、ホットプレートを使
用した場合よりも一般に長い時間が必要とされる。
PEB usually uses a hot plate, and
It is carried out at a temperature of about 0 to 140 ° C. for about 15 seconds to 10 minutes. A convection oven may be used instead of the hot plate. This generally requires a longer time than using a hot plate.

【0023】本発明の組成物の現像には、水酸化カリウ
ム、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウ
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1級アミン類、ジエチルアミン、ジ−n
−プロピルアミン等の第2級アミン類、トリエチルアミ
ン、トリメチルアミン等の第3級アミン類、テトラメチ
ルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルヒドロキシエ
チルアンモニウムヒドロキシド等の第4級アンモニウム
塩等のアルカリ性化合物の水溶液よりなるアルカリ現像
液が好適に使用される。現像液には必要に応じて、アル
コール、界面活性剤等を添加して使用することもでき
る。
For developing the composition of the present invention, potassium hydroxide, sodium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, inorganic alkalis such as aqueous ammonia, ethylamine, n-propylamine, etc. Primary amines, diethylamine, di-n
An alkali comprising an aqueous solution of an alkaline compound such as a secondary amine such as propylamine, a tertiary amine such as triethylamine or trimethylamine, a quaternary ammonium salt such as tetramethylammonium hydroxide or trimethylhydroxyethylammonium hydroxide A developer is preferably used. If necessary, an alcohol, a surfactant or the like may be added to the developer for use.

【0024】なお、フォトレジスト溶液及び現像液は、
各々使用に際しダストを除去するため、ミクロフィルタ
ーで濾過して使用される。本発明のネガ型感光性組成物
は、超LSIの製造のみならず、一般のIC製造用、さ
らにはマスクの製造、平版、凹版、凸版等の印刷版の作
成、プリント配線板用のフォトレジスト、ソルダーレジ
スト、液晶表示素子用のカラーフィルターまたはレジス
ト、レリーフ像や画像複製などの画像形成、光硬化性の
インク、塗料、接着剤等に利用できる。
The photoresist solution and the developing solution are
Each is used after being filtered with a microfilter to remove dust during use. INDUSTRIAL APPLICABILITY The negative photosensitive composition of the present invention is used not only for the production of VLSI, but also for general IC production, further for the production of masks, the production of printing plates such as planographic printing plates, intaglio printing plates, and the like, and the photoresist for printed wiring boards. , Solder resists, color filters or resists for liquid crystal display devices, image formation such as relief images and image duplications, photocurable inks, paints, adhesives and the like.

【0025】[0025]

【実施例】次に実施例を挙げて本発明の具体的態様を更
に詳しく説明するが、本発明はその要旨を越えない限
り、以下の実施例によって限定されるものではない。 合成例1 m−クレゾール270g、シュウ酸5gを1リットル4
口フラスコに仕込み、窒素シールを行なった。これを攪
拌しながら37重量%ホルマリンを172g滴下した。
滴下時間は30分であった。その後、リフラックス下3
時間反応させた。蒸留により水を除去し、さらに減圧
(20mmHg)下で未反応のモノマーを留去した。溶解さ
せた状態でバットに移し、ノボラック樹脂(溶解速度3
900Å/s)280gを得た。
EXAMPLES Specific examples of the present invention will now be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples as long as the gist thereof is not exceeded. Synthesis Example 1 1 liter of 270 g of m-cresol and 5 g of oxalic acid
The flask was charged into a neck flask and sealed with nitrogen. While stirring this, 172 g of 37% by weight formalin was added dropwise.
The dropping time was 30 minutes. Then, under reflux 3
Reacted for hours. Water was removed by distillation, and unreacted monomers were distilled off under reduced pressure (20 mmHg). Transfer to the vat in the dissolved state, and remove the novolac resin (dissolution rate 3
900 Å / s) 280 g was obtained.

【0026】合成例2 m−クレゾール345g、p−クレゾール86g、(全
フェノール成分に対するm−クレゾールの割合80モル
%)、シュウ酸8gを1リットル4口フラスコに仕込
み、窒素シールを行なった。これを攪拌しながら37重
量%ホルマリン242gを30分で滴下した。その後リ
フラックス下、5時間反応させた後、合成例1と同様に
してノボラック樹脂(溶解速度2700Å/s)を取り
だした。収量は398gであった。
Synthesis Example 2 345 g of m-cresol, 86 g of p-cresol, (ratio of m-cresol to all phenol components: 80 mol%), and 8 g of oxalic acid were placed in a 1-liter 4-neck flask and sealed with nitrogen. While stirring this, 242 g of 37% by weight formalin was added dropwise over 30 minutes. After reacting under reflux for 5 hours, novolak resin (dissolution rate 2700Å / s) was taken out in the same manner as in Synthesis Example 1. The yield was 398 g.

【0027】合成例3 m−クレゾール259g、p−クレゾール173g、
(全フェノール成分に対するm−クレゾールの割合60
モル%)、シュウ酸12gを1リットル4口フラスコに
仕込み、窒素シールした。これを攪拌しながら37重量
%ホルマリン211gを30分で滴下し、リフラックス
下、5時間反応させた。その後、合成例1と同様にして
ノボラック樹脂(溶解速度2700Å/s)を取りだし
た。収量は352gであった。以上の合成例において、
溶解速度の測定は全て溶解速度モニター装置(パーキン
エルマー社製)を用いて行なわれた。
Synthesis Example 3 259 g of m-cresol, 173 g of p-cresol,
(Ratio of m-cresol to total phenol component 60
Mol%) and 12 g of oxalic acid were placed in a 1-liter 4-neck flask and sealed with nitrogen. While stirring, 211 g of 37% by weight formalin was added dropwise over 30 minutes and reacted under reflux for 5 hours. Then, the novolak resin (dissolution rate 2700Å / s) was taken out in the same manner as in Synthesis Example 1. The yield was 352g. In the above synthesis example,
All dissolution rates were measured using a dissolution rate monitor (manufactured by Perkin Elmer).

【0028】実施例1 合成例1で合成したノボラック樹脂2g、サイメル(登
録商標)300(三井サイアナミド社製、主成分:ヘキ
サメトキシメチルメラミン)0.3g、トリス(2,3
−ジブロモプロピル)イソシアヌレート0.1g、及び
N−フェニル−1−ナフチルアミン0.2gをメトキシ
プロピオン酸メチル6gに溶解し、テフロン製の0.2
μmフィルターで濾過し、フォトレジスト組成物を調製
した。スピンコーティング装置(ミカサ1H−2D)を
用いて、このフォトレジスト組成物を直径5インチのシ
リコンウエハー上に1μmの厚さで塗布した。ホットプ
レート上で100℃、90秒間乾燥し、NA=0.5の
i線ステッパーを用いてi線による露光を行なった。そ
の後ホットプレート上で100℃、60秒間PEBを行
なった後、2.38重量%テトラメチルアンモニウムヒ
ドロキシド水溶液で室温下、60秒間現像した。得られ
たレジスト像をSEMにより観察したところ、得られた
パターンの断面形状は矩形をなし良好で、線幅も0.3
4μmまで解像された。
Example 1 2 g of the novolak resin synthesized in Synthesis Example 1, 0.3 g of Cymel (registered trademark) 300 (manufactured by Mitsui Cyanamide Co., Ltd., main component: hexamethoxymethylmelamine), Tris (2,3)
0.1 g of -dibromopropyl) isocyanurate and 0.2 g of N-phenyl-1-naphthylamine were dissolved in 6 g of methyl methoxypropionate to prepare 0.2 of Teflon.
A photoresist composition was prepared by filtering with a μm filter. This photoresist composition was applied on a silicon wafer having a diameter of 5 inches to a thickness of 1 μm using a spin coating device (Mikasa 1H-2D). It was dried on a hot plate at 100 ° C. for 90 seconds and exposed by i-line using an i-line stepper with NA = 0.5. Thereafter, PEB was carried out at 100 ° C. for 60 seconds on a hot plate, and then developed with a 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution at room temperature for 60 seconds. When the obtained resist image was observed by SEM, the cross-sectional shape of the obtained pattern was rectangular and good, and the line width was 0.3.
It was resolved to 4 μm.

【0029】実施例2 ノボラック樹脂として合成例2で合成したものを用いた
こと以外は実施例1と同様にして、レジスト組成物を調
製し、レジストパターンを作製後、SEMにより観察し
た。得られたパターンの断面形状は矩形をなし良好で、
線幅も0.40μmまで解像された。
Example 2 A resist composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the novolak resin synthesized in Synthesis Example 2 was used, and a resist pattern was prepared and then observed by SEM. The cross-sectional shape of the obtained pattern is rectangular and good,
The line width was also resolved up to 0.40 μm.

【0030】比較例1 ノボラック樹脂として合成例3で合成したものを用いた
こと以外は実施例1と同様にして、レジスト組成物を調
製し、レジストパターンを作製後SEMにより観察し
た。得られたパターンの断面形状は矩形をなしておらず
不良であり、線幅も0.5μmまでしか解像できなかっ
た。
Comparative Example 1 A resist composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the novolak resin synthesized in Synthesis Example 3 was used, and a resist pattern was prepared and observed by SEM. The cross-sectional shape of the obtained pattern was not rectangular and was defective, and the line width could be resolved only up to 0.5 μm.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明のネガ型感光性組成物は、現像時
に膨潤を起こさず、紫外光に感光性を有し、高解像性の
良好なパターンプロフィールを得ることができる。その
結果、特に半導体集積回路用フォトレジストとして有用
である。
EFFECT OF THE INVENTION The negative photosensitive composition of the present invention does not swell at the time of development, has sensitivity to ultraviolet light, and can obtain a good pattern profile with high resolution. As a result, it is particularly useful as a photoresist for semiconductor integrated circuits.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アルカリ可溶性樹脂、酸性条件下でアル
カリ可溶性樹脂に作用する架橋剤、及び酸発生剤を含有
するネガ型感光性組成物において、該アルカリ可溶性樹
脂が、75モル%以上がm−クレゾールからなるフェノ
ール類とアルデヒド類とから合成されるノボラック樹脂
であることを特徴とするネガ型感光性組成物。
1. In a negative photosensitive composition containing an alkali-soluble resin, a cross-linking agent that acts on the alkali-soluble resin under acidic conditions, and an acid generator, 75 mol% or more of the alkali-soluble resin is m- A negative photosensitive composition, which is a novolac resin synthesized from cresol phenols and aldehydes.
【請求項2】 25℃におけるテトラメチルアンモニウ
ムヒドロキシドの2.38重量%水溶液に対するアルカ
リ可溶性樹脂の溶解速度が250〜20,000Å/s
である請求項1に記載のネガ型感光性組成物。
2. The dissolution rate of the alkali-soluble resin in a 2.38 wt% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide at 25 ° C. is 250 to 20,000 Å / s.
The negative photosensitive composition according to claim 1, wherein
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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