JPH06240230A - Light absorber for i-line - Google Patents

Light absorber for i-line

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JPH06240230A
JPH06240230A JP6589893A JP6589893A JPH06240230A JP H06240230 A JPH06240230 A JP H06240230A JP 6589893 A JP6589893 A JP 6589893A JP 6589893 A JP6589893 A JP 6589893A JP H06240230 A JPH06240230 A JP H06240230A
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JP
Japan
Prior art keywords
group
light absorber
line
coumarin
light
Prior art date
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Pending
Application number
JP6589893A
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Japanese (ja)
Inventor
Riyouji Noguchi
綾志 野口
Kenzo Matsutani
謙三 松谷
Shigeo Yasui
茂男 安井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Kanko Shikiso Kenkyusho KK
Original Assignee
Nippon Kanko Shikiso Kenkyusho KK
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Filing date
Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain a light absorber excellent in sensitivity to i-line of a mercury lamp by using a coumarin deriv. having a specific structure. CONSTITUTION:A light absorber for i-line is a coumarin deriv. of the formula (wherein R is an acyl group, an alkoxycarbonyl group, or an aryl group). A semiconductor circuit board with an excellent resolution can be produced using this light absorber.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はヒドロキシクマリン誘導
体からなるi線用光吸収剤に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an i-ray light absorber comprising a hydroxycoumarin derivative.

【0002】[0002]

【従来の技術】半誘導体集積回路作成技術において、基
板が段差構造を有したり、平面性にばらつきのある場
合、ホトレジスト膜中に光吸収剤を混入させ、段差部分
や平面凹凸部における乱反射に起因する解像度の低下を
防止し、解像性を高める技術が一般に採用されている。
また、多層レジスト層を有する場合に生ずる定在波によ
る解像度低下の現象を防止するためにも同様に光吸収剤
の混入が利用される。このような技術に好適な光吸収剤
は、ホトレジスト組成物に使用する溶剤によく溶けるこ
と、露光時水銀灯やその他の光源から発する光を効率よ
く吸収すること、現像時に容易に溶出除去されること、
ホトレジストの感度低下に大きな影響を及ぼさないこと
や使用に際し、耐光・耐熱などの適度な耐久性を有する
こと等の特性を具備することが要求される。特公昭51
−37562には光吸収剤の具体例として分散型モノア
ゾ染料の一種であるオイルイエロー、特開昭62−15
0244にはポジ型ホトレジストに使用するポリメチン
染料としてヘミオキソノール染料、特開昭60−203
941にはクマリン6、特開昭59−142538には
モノアゾ染料、特開平2−73880、特開平3−12
2645及び特開平4−36750にはベンジリデン誘
導体等が記載されている。しかしながら、上記の材料は
ホトレジスト中で用いるi線用光吸収剤としての特性を
十分満足するものではなく、さらに優れた特性を有する
材料が求められている。
2. Description of the Related Art In a semi-derivative integrated circuit fabrication technique, when a substrate has a step structure or unevenness in flatness, a light absorber is mixed in a photoresist film to prevent irregular reflection at the step portion or the uneven surface portion. A technique for preventing a decrease in resolution caused by the above and improving resolution is generally adopted.
Further, in order to prevent the phenomenon of resolution deterioration due to standing waves that occurs when a multi-layer resist layer is provided, mixing of a light absorbing agent is also utilized. A light absorber suitable for such a technique is well soluble in a solvent used for a photoresist composition, efficiently absorbs light emitted from a mercury lamp or other light source during exposure, and is easily eluted and removed during development. ,
It is required to have properties such as not having a great influence on the decrease in sensitivity of the photoresist and having appropriate durability such as light resistance and heat resistance when used. Japanese Patent Office Sho 51
No. 37562, oil yellow, which is a kind of dispersion type monoazo dye, is a specific example of the light absorber, and is disclosed in JP-A-62-15.
No. 0244, a hemioxonol dye as a polymethine dye used for a positive photoresist, JP-A-60-203
941 for coumarin 6, JP-A-59-142538 for monoazo dye, JP-A-2-73880, JP-A-3-12.
2645 and JP-A-4-36750 describe benzylidene derivatives and the like. However, the above-mentioned materials do not fully satisfy the characteristics as an i-ray light absorber used in a photoresist, and materials having further excellent characteristics are required.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする問題点】本発明は、水銀ラン
プのi線に対し優れた特性を有する光吸収剤を提供する
ことを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a light absorbing agent having excellent characteristics for i-line of a mercury lamp.

【0004】[0004]

【問題点を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検
討した結果、下記一般式(1)で表される特定の構造を
有するヒドロキシクマリン誘導体がi線用光吸収剤とし
て良好な特性を有することを見い出し発明を完成した。
As a result of intensive studies, the present inventors have found that a hydroxycoumarin derivative having a specific structure represented by the following general formula (1) has good properties as a light absorber for i-line. It was found that they had the following, and completed the invention.

【化1】(1)上記式中において、Rはアシル基、アル
コキシカルボニル基、又はアリールオキシカルボニル基
を表す。ここでアシル基はアルキルカルボニル基又はア
リールカルボニル基を表し、その具体例としてはアセチ
ル基、プロピオニル基、ブチリル基などの無置換アルキ
ルカルボニル基;メトキシエチルカルボニル基やメトキ
シカルボニルメチルカルボニル基で代表されるアルコキ
シ基やアルコキシカルボニル基で置換されたアルキルカ
ルボニル基;ベンゾイル基、4−メチルベンゾイル基、
3−メチルベンゾイル基、4−メトキシベンゾイル基、
2、4−ジメチルベンゾイル基などのアリールカルボニ
ル基がある。アルコキシカルボニル基の具体例として
は、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プ
ロポキシカルボニル基、n−ブチルオキシカルボニル
基、t−ブチルオキシカルボニル基などの直鎖状又は側
鎖状アルキルオキシカルボニル基やベンジルオキシカル
ボニル基などの置換アルキルオキシカルボニル基を挙げ
ることができる。またアリールオキシカルボニル基の具
体例としては、フェニルオキシカルボニル基、4−メチ
ルフェニルオキシカルボニル基、4−メトキシフェニル
オキシカルボニル基などを挙げることができる。
Embedded image (1) In the above formula, R represents an acyl group, an alkoxycarbonyl group, or an aryloxycarbonyl group. Here, the acyl group represents an alkylcarbonyl group or an arylcarbonyl group, and specific examples thereof include an unsubstituted alkylcarbonyl group such as an acetyl group, a propionyl group and a butyryl group; a methoxyethylcarbonyl group and a methoxycarbonylmethylcarbonyl group. An alkylcarbonyl group substituted with an alkoxy group or an alkoxycarbonyl group; a benzoyl group, a 4-methylbenzoyl group,
3-methylbenzoyl group, 4-methoxybenzoyl group,
There are arylcarbonyl groups such as 2,4-dimethylbenzoyl groups. Specific examples of the alkoxycarbonyl group include linear or side chain alkyloxycarbonyl groups such as methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, propoxycarbonyl group, n-butyloxycarbonyl group, t-butyloxycarbonyl group and benzyloxy group. A substituted alkyloxycarbonyl group such as a carbonyl group may be mentioned. Specific examples of the aryloxycarbonyl group include a phenyloxycarbonyl group, a 4-methylphenyloxycarbonyl group, a 4-methoxyphenyloxycarbonyl group and the like.

【0005】本発明になる光吸収剤(以下本材料とい
う)は、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテ
ート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテ
ート、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、シクロヘキサノン、
メチルイソブチルケトン、酢酸ブチルエステルや乳酸エ
チルエステルなどのホトレジスト用に使用される有機溶
剤に易溶性であり、樹脂と一緒に初めから混和し、或い
は予め作成されている樹脂溶液に上記のような溶剤に溶
かした本材料溶液を添加することにより容易に光吸収剤
を含むホトレジスト組成物を調整することができる。こ
の組成物は、シリコンウェハー上に所望の膜厚になりよ
うに塗布され、60〜100℃でプリベークされレジス
ト膜が形成される。塗布方法としては、浸漬、スピンコ
ート、吹き付けやローラなど適切な方法が採用される。
本材料の入maxはメタノール中で約340〜375n
mにあり、レジスト膜中では、約10〜30nm長波長
側にシフトして、吸収帯は約300〜430nmに亘
る。このため水銀灯のi線(365nm)を効率よく吸
収する。従ってステッパーより露光されたi線がレジス
ト層を通って基板の段差部分に到達した時、この部分に
おける乱反射光を良く吸収して、回路パターン部以外ま
で光照射して感光することを効果的に防止し、初期の所
望の回路パターンを正確に基板上に描画することが可能
となる。また、本材料は比較的大きな分子吸光係数(1
オーダー)を有しており、少量の添加量で初期の目
的を達することができる。感光性組成物の固形分に対
し、0.1〜15重量パーセント、好ましくは、0.5
〜5パーセントの添加量が適当である。また、本材料は
クマリン骨格のベンゼン環の7位にヒドロキシ基を、3
位に特定の置換基を有するクマリン誘導体であるため、
上述のような有機溶剤にも、テトラメチルアンモニウム
ヒドロキシドのような有機アルカリ水溶液や水酸化ナト
リウムで代表される無機アルカリ水溶液にも易溶であ
り、ポジ型のみならずネガ型ホトレジストにも好適に使
用され、現像も早くしかも容易に行なうことが可能であ
る。
The light absorber according to the present invention (hereinafter referred to as this material) is ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, cyclohexanone,
Methyl isobutyl ketone, butyl acetate, lactic acid ethyl ester, etc. are easily soluble in organic solvents used for photoresists, and are mixed with the resin from the beginning, or the above-mentioned solvent is added to the resin solution prepared in advance. A photoresist composition containing a light absorber can be easily prepared by adding a solution of the present material dissolved in. This composition is applied on a silicon wafer so as to have a desired film thickness and prebaked at 60 to 100 ° C. to form a resist film. As a coating method, an appropriate method such as dipping, spin coating, spraying or roller is adopted.
The maximum content of this material is about 340-375n in methanol.
m, in the resist film, shifted to the long wavelength side by about 10 to 30 nm, and the absorption band extends from about 300 to 430 nm. Therefore, the i-line (365 nm) of the mercury lamp is efficiently absorbed. Therefore, when the i-line exposed by the stepper reaches the stepped portion of the substrate through the resist layer, the diffused reflection light in this portion is well absorbed, and it is effective to irradiate light to the area other than the circuit pattern portion for exposure. It is possible to prevent this and to accurately draw the desired initial circuit pattern on the substrate. In addition, this material has a relatively large molecular extinction coefficient (1
Has 0 4 orders), you can reach the intended purpose with a small amount of the added amount. 0.1 to 15 weight percent, preferably 0.5 to the solid content of the photosensitive composition.
A loading of ~ 5 percent is suitable. In addition, this material has a hydroxy group at the 7-position of the benzene ring of the coumarin skeleton.
Since it is a coumarin derivative having a specific substituent at the position,
It is easily soluble not only in the positive type but also in the negative type photoresist as well as the above-mentioned organic solvents and the organic alkaline aqueous solution such as tetramethylammonium hydroxide and the inorganic alkaline aqueous solution represented by sodium hydroxide. It is used and can be developed quickly and easily.

【0006】次に実施例を用いて本発明をさらに詳細に
説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定され
るものではない。本発明のクマリン誘導体の具体例とし
ては次のような化合物をあげることができる。
Next, the present invention will be described in more detail by way of examples. However, the present invention is not limited to these examples. Specific examples of the coumarin derivative of the present invention include the following compounds.

【化2】化合物1 Embedded image Compound 1

【化3】化合物2 Embedded image Compound 2

【化4】化合物3 Embedded image Compound 3

【化5】化合物4 Embedded image Compound 4

【化6】化合物5 Embedded image Compound 5

【化7】化合物6 Embedded image Compound 6

【化8】化合物7 Embedded image Compound 7

【化9】化合物8 Embedded image Compound 8

【0007】本発明なる一般式(1)で表わされるクマ
リン誘導体は、常法により2、4−ジヒドロキシベンズ
アルデヒドとα位に置換基を有する酢酸エステル誘導体
とを塩基触媒存在下不活性溶媒中で縮合させることによ
り合成することができる。
The coumarin derivative represented by the general formula (1) of the present invention is obtained by condensing 2,4-dihydroxybenzaldehyde and an acetic acid ester derivative having a substituent at the α-position in the presence of a base catalyst in an inert solvent by a conventional method. It can be synthesized by

【参考例1】化合物1の合成 2、4−ジヒドロキシベンズアルデヒド7g、アセト酢
酸エチルエステル6.5gおよびピペリジン1mlを含
むアルコール140ml溶液を5時間加熱還流する。反
応終了後、酢酸3mlを加え、アルコールを留去し、得
られた固形物をヘキサンで洗浄し結晶させ、粗製品6g
を得る。このものをアルコールより2回再結晶して、精
製品3gを得る。このものは塩化メチレン中でλmax
356nm、ノボラック樹脂中で388nm、融点23
2℃を示す蛍光性淡黄色化合物である。他の化合物も同
様にして合成された。
Reference Example 1 Synthesis of Compound 1 A 140 ml alcohol solution containing 7 g of 2,4-dihydroxybenzaldehyde, 6.5 g of acetoacetic acid ethyl ester and 1 ml of piperidine is heated under reflux for 5 hours. After the reaction was completed, 3 ml of acetic acid was added, the alcohol was distilled off, and the obtained solid substance was washed with hexane for crystallization to give 6 g of a crude product.
To get This product is recrystallized twice from alcohol to obtain 3 g of a purified product. This product has λmax in methylene chloride
356 nm, 388 nm in novolac resin, melting point 23
It is a fluorescent pale yellow compound showing 2 ° C. Other compounds were similarly synthesized.

【0008】[0008]

【実施例】1、2−ナフトキノンジアジド化合物とフェ
ノールノボラック樹脂を主成分とするポジ型ホトレジス
ト組成物に、その固形分に対し2重量パーセントの本材
料化合物を溶かしたエチレングリコールモノエチルエー
テルアセテート液を加え感光性組成物を調製した。この
組成物を1μmのアルミニウム層を有する段差構造のシ
リコンウエハー上にスピンコーティングして、80℃で
乾燥し、1.5μmの膜厚を有するレジスト膜を形成し
た。これにホトマスクを通してi線ステッパーにより4
5秒間露光し、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド
2.38パーセント水溶液で現像した。解像度について
の結果を表1に纏めた。表1からも明らかなように、本
発明になる光吸収剤は1μm以下の高い解像性を示す。
EXAMPLE An ethylene glycol monoethyl ether acetate liquid prepared by dissolving 2% by weight of the material compound in a positive photoresist composition containing a 1,2-naphthoquinonediazide compound and a phenol novolak resin as main components was dissolved. In addition, a photosensitive composition was prepared. This composition was spin-coated on a stepped silicon wafer having an aluminum layer of 1 μm and dried at 80 ° C. to form a resist film having a thickness of 1.5 μm. Pass this through a photomask and use an i-line stepper to 4
It was exposed for 5 seconds and developed with a 2.38 percent aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide. The resolution results are summarized in Table 1. As is clear from Table 1, the light absorber according to the present invention exhibits a high resolution of 1 μm or less.

【表1】 [Table 1]

【0009】[0009]

【発明の効果】本発明になる光吸収剤は、ホトレジスト
組成物を調製する際に必要とされる溶剤特製、現像性、
吸収特製や耐熱・耐光性などの諸特性において優れてお
り、本材料を用いることにより解像性に優れた半導体回
路基板を作成することが可能となる。
The light absorber according to the present invention has a solvent special property, developability, and a property required for preparing a photoresist composition.
It is excellent in various properties such as absorption characteristics, heat resistance and light resistance. By using this material, it is possible to produce a semiconductor circuit board having excellent resolution.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下記一般式(1)で表されるクマリン
誘導体からなるi線用光吸収剤 【化1】 (1)上記式中において、Rはアシル基、アルコキシカ
ルボニル基、又はアリールオキシカルボニル基を表わ
す。
1. An i-ray light absorber comprising a coumarin derivative represented by the following general formula (1): (1) In the above formula, R represents an acyl group, an alkoxycarbonyl group, or an aryloxycarbonyl group.
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