JPH06148886A - ネガ型感光性樹脂組成物およびネガ型パターン形成方法 - Google Patents

ネガ型感光性樹脂組成物およびネガ型パターン形成方法

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JPH06148886A
JPH06148886A JP4294433A JP29443392A JPH06148886A JP H06148886 A JPH06148886 A JP H06148886A JP 4294433 A JP4294433 A JP 4294433A JP 29443392 A JP29443392 A JP 29443392A JP H06148886 A JPH06148886 A JP H06148886A
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JP
Japan
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group
negative
resin composition
photosensitive resin
formula
Prior art date
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Pending
Application number
JP4294433A
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English (en)
Inventor
Toshihiko Omote
利彦 表
Shunichi Hayashi
林  俊一
Akihiko Kokuryo
明彦 国領
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Nitto Denko Corp
Original Assignee
Nitto Denko Corp
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Publication date
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  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 露光部分の膨潤がほとんど起こらず、現像時
に未露光部分を完全に溶解除去でき感度や解像度に優れ
るネガ型感光性樹脂組成物、およびこの組成物を用いて
なるネガ型パターン形成方法を提供する。 【構成】 150℃以上の分解温度を有するアルカリ可
溶性高分子に、特定の構造を有し、活性光線の照射によ
って塩基性を呈する4−(2’−ニトロフェニル)−
1,4−ジヒドロピリジン誘導体を含有させることによ
って、活性光線を照射することで解像度に優れるネガ型
のパターンが得られる。露光後の加熱処理は150℃以
上、好ましくは170℃以上とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はネガ型感光性樹脂組成物
およびこれを用いたネガ型パターン形成方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来からレリーフ像を得るための方法と
して、感光性樹脂組成物を用いてポジ型パターンやネガ
型パターンを形成する方法が知られている。即ち、感光
性樹脂組成物をフィルム状の感光性材料とし、その上に
所望形状のフォトレジストを形成したのち、露光を行
い、次いで、露光部と非露光部との溶解度の差を利用し
て適当な溶媒によって何れかの部分を除去してパターン
形成を行うものである。
【0003】通常、o−キノンジアジド化合物を感光性
物質として用いてフェノール樹脂中に含有させるのが主
流であるポジ型パターンの場合には、感光性物質は吸収
強度や波長をコントロールしがたい365〜436nm
付近に吸収極大を有するので、感光性物質の添加量の増
減によってパターン形成のバランスをとっているのが実
情である。また、1,4−ジヒドロピリジン誘導体を含
有するポジ型感光性樹脂組成物は、特開昭49−607
33号公報などに提案されているが、パターン形状や解
像度の点で未だ充分に満足できるものではない。
【0004】一方、ネガ型パターンの形成には、例えば
ラジカル反応によって架橋するようなバインダー層と、
露光によってバインダー層内にラジカルを発生させて架
橋反応を開始する光重合開始剤とを含有する組成物が一
般に用いられているが、現像時に露光部分が膨潤するこ
とによって、解像度の点で充分に満足できるものではな
い。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は従来からのネ
ガ型フォトレジストが有する課題を解決し、充分な感光
性を有して現像液に対しても露光部の膨潤がほとんど起
こらず、しかも露光時の吸収波長や吸収強度をコントロ
ールすることが比較的容易で、解像度の良好なネガ型パ
ターンを得るための感光性樹脂組成物を得ることを目的
とする。
【0006】また、他の目的は上記ネガ型感光性樹脂組
成物を用いてなるネガ型パターン形成方法を提供するこ
とにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記ネガ型
フォトレジスト組成物について、さらに検討を重ねた結
果、塩基性現像液に対して可溶性である高分子に、特定
の構造を有する4−(2’−ニトロフェニル)−1,4
−ジヒドロピリジン誘導体を含有させた組成物を用いる
ことによって、上記目的が達成できることを見い出し、
本発明を完成するに至った。
【0008】即ち、本発明は下記式(化2)にて示され
る4−(2’−ニトロフェニル)−1,4−ジヒドロピ
リジン誘導体と、
【0009】
【化2】
【0010】(但し、式中、R3 およびR4 は水素原子
もしくは炭素数1〜3のアルキル基、R5 およびR6
炭素数1〜4のアルキル基もしくはアルコキシル基、ア
ニリノ基、トルイジノ基、ベンジルオキシ基、アミノ
基、ジアルキルアミノ基から選ばれる一種であり、X1
〜X4 はそれぞれ水素原子、フッ素原子、ニトロ基、メ
トキシ基、ジアルキルアミノ基、アミノ基、シアノ基、
フッ素化アルキル基から選ばれる一種である。なお、R
3 とR5 、もしくはR4 とR6 はケト基を含む5員環、
6員環、もしくは複素環の形成可能な環員となることが
できる。)アルカリ可溶性高分子(但し、ポリイミド前
駆体を除く)とを含むことを特徴とするネガ型感光性樹
脂組成物を提供するものである。
【0011】また、本発明は上記ネガ型感光性樹脂組成
物から得られたフィルムに、フォトマスクを介して活性
光線の照射を行い、さらに150℃以上に加熱処理を行
なったのち、塩基性現像液にて未露光部分を除去するこ
とを特徴とするネガ型パターン形成方法を提供するもの
である。
【0012】本発明のネガ型感光性樹脂組成物に用いら
れるアルカリ可溶性高分子は、レジスト形成の骨格物質
として作用するものであり、露光後の150℃以上の加
熱処理によっても分解しない性質を有するものである。
このような高分子物質としては、具体的にはフェノール
ノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ポリヒド
ロキシスチレン樹脂、ヒドロキシポリイミド樹脂などが
挙げられ、これらのうち実用的な耐熱性の観点からクレ
ゾールノボラック樹脂やヒドロキシポリイミド樹脂を用
いることが好ましい。
【0013】本発明のネガ型感光性樹脂組成物は上記ア
ルカリ可溶性高分子成分に、前記(化2)で示される感
光性を有する4−(2’−ニトロフェニル)−1,4−
ジヒドロピリジン誘導体を含有させてなることを特徴と
する。つまり、本発明の組成物に含有させる上記感光性
物質は活性光線の照射によって塩基性を呈するものであ
って、現像時に未露光部分のアルカリ可溶性高分子を溶
解除去する。本発明の組成物には上記感光性物質に加え
て必要に応じて公知の増感剤とが組み合わされて配合さ
れる。上記感光性を有する化合物(化2)は、アルカリ
可溶性高分子100重量部に対して5〜50重量部、好
ましくは10〜40重量部の範囲で配合することが望ま
しい。配合量が少ない場合は露光部の溶解阻止能が悪く
なって溶解性コントラストが不鮮明になりやすい。ま
た、配合量が多い場合は溶液状態で保存する際に固形分
の析出が生じ、溶液保存性やパターン形成性に悪影響を
与え、さらに、ネガ型パターン形成後に熱処理を施すと
膜減りが大きくなって機械的強度も低下させることがあ
る。
【0014】本発明において前記化合物(化2)は、活
性光線に曝されると分子構造が分子内転移を経てピリジ
ン骨格を有する構造に変化して塩基性を呈するようにな
り、その後の150℃以上での加熱処理によってさらに
化学反応が進行して、その結果、前記アルカリ可溶性高
分子との間で、もしくは単独で何らかの相互作用が生じ
てアルカリ溶解性が低下し、良好なネガ型パターン形成
ができるものと推測される。
【0015】このような(化2)として好適な化合物と
しては、例えば2,6−ジメチル−3,5−ジシアノ−
4−(2’−ニトロフェニル)−1,4−ジヒドロピリ
ジン、2,6−ジメチル−3,5−ジアセチル−4−
(2’−ニトロフェニル)−1,4−ジヒドロピリジ
ン、2,6−ジメチル−3,5−ジアセチル−4−
(2’,4’−ジニトロフェニル)−1,4−ジヒドロ
ピリジンなどが挙げられる。
【0016】(化2)にて示される化合物は、例えば置
換ベンズアルデヒドと2倍モル量のアミノクロトニトリ
ルとを氷酢酸中で、還流させながら反応させたり、置換
ベンズアルデヒドと2倍モル量のアセチルアセトンと等
モル量のアンモニアとをメタノール中で反応させたり、
例えば一般的な1,4−ジヒドロピリジン誘導体の合成
法(例えば、J.Chem.Soc.,1931,1835,1931) に従って得
ることができる。その他、西独公開公報第200314
8号や西独公開公報第2005116号などに記載の方
法も使用することができる。
【0017】また、本発明のネガ型感光性樹脂組成物に
は現像液による未露光部分の溶解除去速度を速めるため
に溶解促進剤を含有させることもできる。このような溶
解促進剤は活性光線の照射に対しては全く不活性である
が、含有させることによって現像速度を向上させて実用
上有用な組成物とすることができる。
【0018】このような溶解促進剤としては、例えば
2,6−ジメチル−3,5−ジシアノ−4−メチル−
1,4−ジヒドロピリジンや、2,6−ジメチル−3,
5−ジシアノ−1,4−ジヒドロピリジンなどが挙げら
れ、アルカリ可溶性高分子成分100重量部に対して5
〜50重量部、好ましくは5〜15重量部の範囲で配合
することが望ましい。
【0019】次に、本発明のネガ型感光性樹脂組成物を
用いて画像を形成する方法の一例を示す。
【0020】まず、前記アルカリ可溶性高分子と、前記
(化2)にて示す化合物を、適当な有機溶剤に溶解して
感光液を調製する。次いで、この感光液を支持基材上に
乾燥後の膜厚が1〜30μm、好ましくは10〜20μ
mとなるように塗布する。
【0021】塗布した塗膜を乾燥(80℃、10分程
度)した後に、所望形状のフォトマスクを通して紫外線
照射などによって露光を行ない、露光後、150℃以
上、好ましくは170℃以上に加熱し、そののち未照射
部分を除去すべく浸漬法やスプレー法などを用いて現像
処理を行う。現像処理に用いる現像液としては、露光膜
の未照射部を適当な時間内で完全に溶解除去できるもの
が好ましく、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの
無機アルカリ性水溶液、またはプロピルアミン、ブチル
アミン、モノエタノールアミン、テトラメチルアンモニ
ウムハイドロオキサイド、コリンなどの有機アルカリ性
水溶液などを単独もしくは二種以上混合して用いる。ま
た、このアルカリ性水溶液には必要に応じてアルコール
類などの有機溶剤や、各種界面活性剤を含有させること
もできる。
【0022】現像したのち、リンス液で洗浄することに
より所望のネガ型パターンを有する樹脂画像が形成され
る。
【0023】以上のようにして得られた画像は150℃
以上に加熱処理されることによって、アルカリ可溶性高
分子が難溶性の高分子に変化するので、現像液などによ
って膨潤することがない解像度に優れたネガ型の画像と
なるのである。
【0024】
【実施例】以下に本発明の実施例を示し、本発明をさら
に具体的に説明する。
【0025】実施例1 2−ニトロベンズアルデヒドと、その2.2倍モル量の
アセト酢酸メチル(もしくはアセト酢酸エチル)を混合
したのち、−10℃のメチルアルコールを添加して数時
間攪拌混合した。そののち、攪拌しながら25重量%水
溶液をアンモニア量が1.5倍モル量となるように添加
混合し、5時間加熱還流を行い、再結晶法もしくはカラ
ムクロマトグラフィー法によって分離精製して、前記
(化2)にて示される感光性物質を調製した。
【0026】このようにして得られた感光性物質4g
を、シクロヘキサン80gにクレゾールノボラック樹脂
20gを溶解した溶液に溶解混合、濾過して感光性溶液
を調製した。
【0027】この溶液をシリコンウエハ上にスピンコー
ターを用いてスピンコートして、80℃のホットプレー
ト上で10分間予備乾燥を行い、乾燥膜厚が3〜5μm
の塗膜を形成した。そののち、ガラスマスクを通して2
50W超高圧水銀灯にガラスフィルターをかけた436
nmの波長の活性光線を用い、光源から30cmのとこ
ろで3分間、真空密着露光を行った。
【0028】露光後、180℃で10分間加熱したの
ち、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド1.
5重量%水溶液/メチルアルコール(体積比2/1)か
らなる現像液で3分間現像、水でリンスして、2μmの
ラインアンドスペースのネガ型パターンを得た。
【0029】実施例2 実施例1においてアセト酢酸メチル(もしくはアセト酢
酸エチル)の代わりに、アセチルアセトンを用いて感光
性物質を調製した以外は、実施例1と同様にして感光性
溶液を調製した。実施例1と同様にして露光後、170
℃で10分環加熱してネガ型パターンの形成を行ったと
ころ、2〜3μmのラインアンドスペースのパターンを
得ることができた。
【0030】実施例3 実施例2と同様にして調製した感光性物質に下記式(化
3)にて示される構造単位を有するヒドロキシポリイミ
ドを、実施例1と同様にして混合して感光性溶液を調製
し、露光後、200℃で加熱した以外は、実施例2と同
様にしてネガ型パターンを形成した。その結果、約1μ
mのラインアンドスペースを有するネガ型パターンを得
ることができた。
【0031】
【化3】
【0032】比較例1 実施例1におけるアルカリ可溶性高分子をメタクリル酸
/メタクリル酸メチルエステル共重合体(20/80重
量比)とした以外は、全て実施例1と同様にしてネガ型
パターンの形成を試みたが、露光後の170℃での加熱
処理にて未露光部分も不溶化して現像処理を行えなかっ
た。
【0033】比較例2 実施例3における露光後の加熱温度を120℃とした以
外は、実施例3と同様にしてネガ型パターンの形成を試
みたが、露光部分と未露光部分との溶解度差が充分に得
られず、パターン形成ができなかった。
【0034】
【発明の効果】本発明のネガ型感光性樹脂組成物は、ア
ルカリ可溶性高分子と共に特定の4−(2’−ニトロフ
ェニル)1,4−ジヒドロピリジン誘導体を感光性物質
として含有しているので、この感光性物質が主に光吸収
する波長の活性光線を照射することによって、照射部分
のアルカリ溶解性が低下して照射部分と未照射部分での
アルカリ性現像液に対する大きな溶解速度差が生じ、高
感度、高解像度の実用に耐えうるネガ型パターンの形成
が可能となる。
【0035】さらに、比較的簡単にしかも安価に所望の
パターン形成が行え、高品質の製品供給が可能となるも
のである。さらに、高温加熱処理して得られる最終物は
耐熱性や電気的特性、機械的特定に優れるので、半導体
工業における固体素子や、回路基板の保護膜、絶縁膜を
形成するための材料としても好適なものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G03F 7/38 511 7124−2H H01L 21/027

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記式(化1)にて示される4−(2’
    −ニトロフェニル)−1,4−ジヒドロピリジン誘導体
    と、 【化1】 (但し、式中、R3 およびR4 は水素原子もしくは炭素
    数1〜3のアルキル基、R5 およびR6 は炭素数1〜4
    のアルキル基もしくはアルコキシル基、アニリノ基、ト
    ルイジノ基、ベンジルオキシ基、アミノ基、ジアルキル
    アミノ基から選ばれる一種であり、X1 〜X4 はそれぞ
    れ水素原子、フッ素原子、ニトロ基、メトキシ基、ジア
    ルキルアミノ基、アミノ基、シアノ基、フッ素化アルキ
    ル基から選ばれる一種である。なお、R3 とR5 、もし
    くはR4 とR6 はケト基を含む5員環、6員環、もしく
    は複素環の形成可能な環員となることができる。)アル
    カリ可溶性高分子(但し、ポリイミド前駆体を除く)と
    を含むことを特徴とするネガ型感光性樹脂組成物。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のネガ型感光性樹脂組成
    物から得られたフィルムに、フォトマスクを介して活性
    光線の照射を行い、さらに150℃以上に加熱処理を行
    なったのち、塩基性現像液にて未露光部分を除去するこ
    とを特徴とするネガ型パターン形成方法。
JP4294433A 1992-11-02 1992-11-02 ネガ型感光性樹脂組成物およびネガ型パターン形成方法 Pending JPH06148886A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6048663A (en) * 1996-07-29 2000-04-11 Nitto Denko Corporation Negative-working photoresist compositions and and use thereof
JP2007086763A (ja) * 2005-08-24 2007-04-05 Asahi Kasei Corp 感光性樹脂組成物及びそれを用いた回路基板
CN103772705A (zh) * 2014-02-17 2014-05-07 林菁菁 一种光敏性聚酰亚胺树脂及其制备方法和应用
CN118459396A (zh) * 2024-07-10 2024-08-09 广东工业大学 一种光敏单体及其制备方法和应用

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