JPH06130661A - ポジ型フォトレジスト組成物 - Google Patents

ポジ型フォトレジスト組成物

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JPH06130661A
JPH06130661A JP4280396A JP28039692A JPH06130661A JP H06130661 A JPH06130661 A JP H06130661A JP 4280396 A JP4280396 A JP 4280396A JP 28039692 A JP28039692 A JP 28039692A JP H06130661 A JPH06130661 A JP H06130661A
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JP
Japan
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resin
alkali
positive photoresist
cresol
photoresist composition
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JP4280396A
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English (en)
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Naoto Shimizu
尚登 清水
Shigeo Tachiki
繁雄 立木
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Showa Denko Materials Co Ltd
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Hitachi Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 解像度と耐熱性の両方に優れたポジ型フォト
レジスト組成物の開発。 【構成】 アルカリ可溶性樹脂と1,2−ナフトキノン
ジアジド化合物を含むポジ型フォトレジスト組成物にお
いて、該アルカリ可溶性樹脂として、m−クレゾールと
p−クレゾールの混合物、ビスフェノールAあるいはナ
フトールを構成モノマーとするポリフェノール樹脂を含
むポジ型フットレジスト組成物である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ポジ型フォトレジスト
組成物、特に、紫外線、遠紫外線、X線、電子線などに
感応する高集積度の集積回路作製用ポジ型フォトレジス
ト組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】集積回路作製用フォトレジストとして
は、環化ゴムにビスアジド化合物を配合したネガ型フォ
トレジストと、アルカリ可溶性樹脂及びアルカリ不溶性
の1,2−ナフトキノンジアジド化合物から成るポジ型
フォトレジストが知られている。ネガ型フォトレジスト
の場合は、露光部の環化ゴムが三次元架橋され、現像液
に不溶となり、未露光部は溶解してレジストパターンを
形成する。このとき、現像液中でのレジストパターンの
膨潤が大きく、解像度が悪いという欠点がある。一方、
ポジ型フォトレジストは、露光部の1,2−ナフトキノ
ンジアジド化合物がインデンカルボン酸に変化し、アル
カリ可溶性樹脂に対する溶解抑制効果が減少し、露光部
が溶解してレジストパターンが形成される。このとき、
レジストパターンを形成する未露光部の寸法変化が、ポ
ジ型フォトレジストではネガ型フォトレジストに比べて
極めて小さいため、マスクのパターンに忠実な高解像度
のレジストパターンを得ることができる。このため、高
解像度型フォトレジストとしては、ポジ型フォトレジス
トが主流となり、最近では16Mから64MDRAM用
として0.5μm以下の解像度が要求されるようになっ
てきた。
【0003】従来、レジストパターンの高解像度化は、
フォトレジストに用いる樹脂の組成、分子量、分散度及
びオリゴマー含有量の最適化などによって行われてき
た。しかし、高解像度化を行うと集積回路の製造工程で
行われるドライエッチング(130〜150℃)での耐
熱性が不足し、レジストパターンの熱変形が起きるとい
う問題が生じる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、解像度と耐
熱性の両方に優れたポジ型フォトレジスト組成物を提供
することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、核間メチレン
結合を持たないポリフェノール樹脂をアルカリ可溶性樹
脂として用いることによって上記目的を達成したもので
ある。すなわち、本発明は、アルカリ可溶性樹脂と1,
2−ナフトキノンジアジド化合物を含むポジ型フォトレ
ジスト組成物において、該アルカリ可溶性樹脂として、
下記一般式(I)、(II)、(III)及び/又は(IV)
【化2】 〔式中、R1〜R13は同一でも異なっていてもよく、水
素原子、水酸基、アルキル基、アルコキシ基又は−CO
OR14(R14はアルキル基を表す)を表す〕で示される
フェノール類の構造単位を有する樹脂を含むポジ型フォ
トレジスト組成物に関する。
【0006】以下に本発明をさらに詳しく述べる。本発
明のポジ型フォトレジスト組成物に用いるアルカリ可溶
性樹脂としては、一般式(I)、(II)、(III)及び
/又は(IV)で示される構造単位を有する樹脂を含むこ
とが必要である。このような樹脂は、通常、対応するフ
ェノール類を酵素の存在で酸化的にカップリングさせる
ことによって製造される。具体的には、一般式(I)で
示される構造単位を有する樹脂は、フェノール、クレゾ
ール、キシレノールなどを、一般式(II)で示される構
造単位を有する樹脂は、ビスフェノール類を、一般式
(III)や一般式(IV)で示される構造単位を有する樹
脂は、ナフトール類を、それぞれオキシダーゼの存在下
で酸化的にカップリングさせることによって得られる。
これらのアルカリ可溶性樹脂は、現在、フォトレジスト
用として広く使用されているノボラック樹脂のようにホ
ルムアルデヒド等に起因する核間メチレン結合を持つノ
ボラック樹脂を用いた場合よりも、レジストの耐熱性、
耐ドライエッチング性の向上が期待できる。上記のよう
なアルカリ可溶性樹脂は、例えば、ハリマ化成株式会社
から市場で入手することができる。
【0007】一般式(I)で示される構造単位を有する
樹脂の製造に用いるフェノール類は、「フェノール樹脂
−化学的基礎、応用分野と実用性能/将来展望−」、An
dreKnop, Louis A. Pilato 著、瀬戸正二訳、(株)プ
ラスチックス・エージ発行(昭和55年8月)で定義さ
れているようにフェノール、m−クレゾール、p−クレ
ゾール、o−クレゾール、エチルフェノール、ブチルフ
ェノール、2,5−キシレノール、3,5−キシレノー
ル、2,4−キシレノール、2,6−キシレノール、
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、カテコール、ハイ
ドロキノン、ピロガロール、1,2,4−トリヒドロキ
シベンゼンなどである。これらのうち、m−クレゾール
とp−クレゾールが解像度の観点から好ましく、特に、
m−クレゾール30〜60重量%及びp−クレゾール7
0〜40重量%の混合クレゾールが好ましい。m−クレ
ゾールが30重量%未満及びp−クレゾールが70重量
%を超えると、感度が低下する傾向がある。また、m−
クレゾールが60重量%を超える場合及びp−クレゾー
ルが40重量%未満である場合は、解像度が低下する傾
向がある。
【0008】一般式(II)で示される構造単位を有する
樹脂の製造に用いるフェノール類としては、ビスフェノ
ールAなどがあり、一般式(III)で示される構造単位
を有する樹脂の製造に用いるフェノール類としては、2
−ナフトールなどがあり、一般式(IV)で示される構造
単位を有する樹脂の製造に用いるフェノール類として
は、1−ナフトールなどがある。
【0009】前記のようにして製造されるアルカリ可溶
性樹脂の重量平均分子量は、3000〜15000の範
囲であることが好ましく、3000未満では、フォトレ
ジストの耐熱性が劣る傾向があり、15000を超える
と解像度が劣る傾向がある。なお、アルカリ可溶性樹脂
の分子量分布は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ
ィーによって測定し、標準ポリスチレンを用いて得られ
る検量線をもとに算出することができる。ゲルパーミエ
ーションクロマトグラフィー測定は、カラムとして日立
化成工業株式会社製ゲルパックGL−R420、R43
0、R440を各1本づつ直列に連結し、テトラヒドロ
フランを溶媒として流量1.75ml/分で行った。
【0010】本発明のポジ型フォトレジスト組成物は、
アルカリ可溶性樹脂として前記のように一般式(I)、
(II)、(III)及び/又は(IV)で示される構造単位
を有する樹脂を含むものであるが、アルカリ可溶性樹脂
全体の40重量%までの量でその他のアルカリ可溶性樹
脂を含んでいてもよい。ここで、その他のアルカリ可溶
性樹脂としては、ノボラック樹脂などが挙げられる。そ
の他のアルカリ可溶性樹脂の割合が、アルカリ可溶性樹
脂全体の40重量%を超えると、耐熱性が低下する傾向
がある。
【0011】本発明のポジ型フォトレジスト組成物中に
含まれる1,2−ナフトキノンジアジド化合物は、アル
カリ可溶性樹脂100重量部に対して10〜50重量部
配合されることが好ましい。10重量部未満ではアルカ
リ可溶性樹脂に対する溶解抑制作用が不充分であり、レ
ジストパターンが形成されにくい傾向があり、50重量
部を超えると、通常行われる短時間の露光時間で1,2
−ナフトキノンジアジド化合物が完全に分解せず、レジ
ストパターンの形成が困難となる傾向がある。このよう
な1,2−ナフトキノンジアジド化合物は、1,2−ナ
フトキノンジアジドスルホン酸クロリドとヒドロキシル
基含有化合物を弱アルカリの存在で縮合させることによ
って得られる。ここで、ヒドロキシル基含有化合物とし
ては、p−クレゾール、レゾルシノール、ピロガロー
ル、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4
−トリヒドロキシベンゾフェノン、2,2’4,4’−
テトラヒドロキシベンゾフェノン、没食子酸アルキルエ
ステル、7−ヒドロキシ−2−(2,4−ジヒドロキシ
フェニル)−2,4,4−トリメチルクロマン、4b,
5,9b,10−テトラヒドロ−2,3,7,8−テト
ラヒドロキシ−5,10−ジメチル−インデン〔2,1
−a〕−インデン、5,6,5’,6’−テトラヒドロ
キシ−3,3,3’,3’−テトラメチル−1,1’−
スピロビインダン、ビス(2,4−ジヒドロキシフェニ
ル)スルフィド、3−メチル−3−(2,4−ジヒドロ
キシフェニル)−6−ヒドロキシクマラノン等がある。
これらの1,2−ナフトキノンジアジド化合物は、単独
で又は2種以上混合して使用される。
【0012】本発明のポジ型フォトレジスト組成物をシ
リコンウェハ等の基板に塗布する場合には、前記アルカ
リ可溶性ノボラック樹脂と1,2−ナフトキノンジアジ
ド化合物とを溶剤に溶解し、これをスピンコータ等で塗
布すればよい。この際に使用する溶剤としては、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、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、メチルエチルケトン、シク
ロヘキサノン、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸メチル、
乳酸エチルなどが挙げられる。このようにして調製した
ポジ型フォトレジスト組成物を0.2μmのテフロンフ
ィルタで濾過し、ジシラザン処理したシリコンウエハ上
に膜厚約1.0μmになるように塗布し、溶剤を除去す
るため乾燥後、紫外線や遠紫外線を用いて露光する。次
に、露光後、加熱を行い、アルカリ現像液で現像し、さ
らに乾燥してポジ型レジストパターンを形成する。最後
に、このレジストパターンを酸素プラズマ等でエッチン
グすることによって回路を形成することができる。
【0013】
【実施例】次に、実施例及び比較例により本発明をさら
に具体的に説明するが、本発明はこれによって制限され
るものではない。以下において、「%」は重量%を意味
する。
【0014】実施例1〜10 アルカリ可溶性樹脂(ハリマ化成株式会社製ポリフェノ
ール樹脂、ノボラック樹脂)及び1,2−ナフトキノン
ジアジド−5−スルホン酸クロリドと7−ヒドロキシ−
2−(2,4−ジヒドロキシフェニル)−2,4,4−
トリメチルクロマンの1.2:1(モル比)縮合反応物
(感光剤)を表1に示す割合で混合し、エチルセロソル
ブアセテートに溶解してポジ型フォトレジスト組成物を
調製した。
【0015】このポジ型フォトレジスト組成物をヘキサ
メチルジシラザン処理したシリコンウエハ上にスピンコ
ータで膜厚1.2μmになるように塗布し、90℃で9
0秒乾燥後、縮小投影露光器を用いてレチクルを介して
波長365nmで露光した。露光後、110℃で90秒
乾燥し、次いで2.38%水酸化テトラメチルアンモニ
ウム水溶液で現像し、さらに110℃で90秒乾燥して
レジストパターンを得た。このレジストパターンの走査
電子顕微鏡(SEM)写真像を観察することにより解像
度を求め、耐熱性は50μmのパターンにおいて一定温
度で5分間加熱し、SEM写真で観察してレジストパタ
ーンの熱変形の程度により求めた。評価結果を表1に示
す。
【0016】比較例1〜3 実施例1〜10で用いたハリマ化成株式会社製ポリフェ
ノール樹脂の代わりに、アルカリ可溶性ノボラック樹脂
だけを用いて同様にポジ型フォトレジスト組成物を調製
し、評価した。配合及び評価結果を表1に示す。
【0017】なお、実施例及び比較例に用いたノボラッ
ク樹脂は、下記のようにして製造したものである。 ノボラック樹脂1 500mlのセパラブルフラスコにm−クレゾール108
g、p−クレゾール162g(m−クレゾール/p−ク
レゾール=40/60重量比)、37%ホルマリン13
6g及び無水シュウ酸2gを仕込み、攪拌しながら96
℃に昇温し、2.5時間反応させる。その後、180℃
まで昇温しながら常圧で脱水し、さらに1時間反応させ
た後、減圧下に未反応のモノマーを除去した。
【0018】ノボラック樹脂2 m−クレゾール135g、p−クレゾール135g(m
−クレゾール/p−クレゾール=50/50重量比)、
37%ホルマリン143g以外は、ノボラック樹脂1と
同様の方法で合成を行った。
【0019】ノボラック樹脂3 m−クレゾール162g、p−クレゾール108g(m
−クレゾール/p−クレゾール=60/40重量比)、
37%ホルマリン150g以外は、ノボラック樹脂1と
同様の方法で合成を行った。
【0020】ノボラック樹脂4 500mlのセパラブルプラスコに2,5−キシレノール
244gを仕込み、加熱して溶解した後、37%ホルマ
リン129.73g及びシュウ酸1.8gを加えてノボ
ラック樹脂1と同様の方法で合成を行った。
【0021】
【表1】
【0022】上記の表に示した評価結果から、本発明の
実施例により得られたレジストは、比較例で得られたレ
ジストよりも解像度と耐熱性のバランスが良いことが分
かる。
【0023】
【発明の効果】本発明のポジ型フォトレジスト組成物を
用いれば、解像度及び耐熱性の両者に優れたレジストを
得ることがで、本発明のポジ型フォトレジスト組成物
は、高集積度の集積回路作製に好適である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルカリ可溶性樹脂と1,2−ナフトキ
    ノンジアジド化合物を含むポジ型フォトレジスト組成物
    において、該アルカリ可溶性樹脂として、下記一般式
    (I)、(II)、(III)及び/又は(IV) 【化1】 〔式中、R1〜R13は同一でも異なっていてもよく、水
    素原子、水酸基、アルキル基、アルコキシ基又は−CO
    OR14(R14はアルキル基を表す)を表す〕で示される
    フェノール類の構造単位を有する樹脂を含むポジ型フォ
    トレジスト組成物。
  2. 【請求項2】 アルカリ可溶性樹脂に用いるフェノール
    類がクレゾール類である請求項1記載のポジ型フォトレ
    ジスト組成物。
  3. 【請求項3】 アルカリ可溶性樹脂に用いるフェノール
    類がm−クレゾール30〜60重量%とp−クレゾール
    70〜40重量%の混合物である請求項1又は2記載の
    ポジ型フォトレジスト組成物。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0562035A1 (en) 1990-12-11 1993-09-29 Lam Research Corporation Minimization of particle generation in cvd reactors and methods
US8741540B2 (en) 2010-12-30 2014-06-03 Cheil Industries, Inc. Hard mask composition, method of forming a pattern, and semiconductor integrated circuit device including the pattern

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0562035A1 (en) 1990-12-11 1993-09-29 Lam Research Corporation Minimization of particle generation in cvd reactors and methods
EP0562035B2 (en) 1990-12-11 2001-09-05 Lam Research Corporation Minimization of particle generation in cvd reactors and methods
US8741540B2 (en) 2010-12-30 2014-06-03 Cheil Industries, Inc. Hard mask composition, method of forming a pattern, and semiconductor integrated circuit device including the pattern

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