JPH07152156A - Resin composition - Google Patents

Resin composition

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JPH07152156A
JPH07152156A JP5298576A JP29857693A JPH07152156A JP H07152156 A JPH07152156 A JP H07152156A JP 5298576 A JP5298576 A JP 5298576A JP 29857693 A JP29857693 A JP 29857693A JP H07152156 A JPH07152156 A JP H07152156A
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JP
Japan
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resin composition
poly
siloxane
derivative
resist
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Application number
JP5298576A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshikazu Sakata
美和 坂田
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH07152156A publication Critical patent/JPH07152156A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain a resin compsn. capable of preventing postpolymn. ind having sensitivity comparable to that of a conventional resin compsn. CONSTITUTION:This resin compsn. is prepd. by dissolving 190g (1mol) poly(di-t- butoxysiloxane) represented by the formula and having a wt. average mol. wt. of 10,000 and a terminal OH group, 10.1g (0.02mol) hexa(t-butoxy)siloxane as a crosslinking agent and 8.25g (0.02mol) triphenylsulfonium triphthalate (Ph3S<+> OTf<->) as an acid generating agent in 1,780g monochlorobenzene.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置などの製
造、特に能動素子、配線パターンの製造に用いられるレ
ジストの構成材料として好適な樹脂組成物に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a resin composition suitable as a constituent material of a resist used for manufacturing a semiconductor device or the like, particularly for manufacturing an active element or a wiring pattern.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路(IC)の高集積化と高
速化を図るため、ICの製造に当たっては配線の微細化
並びに多層化が進められている。しかし、微細化による
配線抵抗の増加を防止するため、配線のアスペクト比は
高くされる傾向にあり、そして、このような配線が多層
化されることにより、被加工基板上の段差はますます大
きくなる。したがって、このような段差を有する被加工
基板上に、例えば縮小投影露光装置を用いてレジストパ
ターンを形成する場合、上記段差が露光装置の焦点深度
の範囲を超えるようになるので、従来のような一層のレ
ジストを用いたパターニング方法では、所望のパターン
を形成できなくなる恐れがある。特に、サブミクロンの
領域においては、開口数の大きいレンズを装備した縮小
投影露光装置が用いられる傾向があり焦点深度がますま
す浅くなるため、この問題はさらに顕著になる。
2. Description of the Related Art In order to achieve high integration and high speed of a semiconductor integrated circuit (IC), miniaturization and multi-layering of wiring are being advanced in the manufacture of IC. However, the aspect ratio of the wiring tends to be high in order to prevent the increase of wiring resistance due to miniaturization, and the step difference on the substrate to be processed becomes larger as the wiring becomes multi-layered. . Therefore, when a resist pattern is formed on a substrate having such a step by using, for example, a reduction projection exposure apparatus, the step becomes beyond the range of the depth of focus of the exposure apparatus. A patterning method using one layer of resist may not be able to form a desired pattern. In particular, in the submicron region, a reduction projection exposure apparatus equipped with a lens having a large numerical aperture tends to be used, and the depth of focus becomes shallower.

【0003】そこで、これを解決する技術の一つとし
て、例えば文献I(PolymerEngineeri
ng and Science(ポリマ エンジニアリ
ングアンド サイエンス)、Vol.23,1983,
p.p.1054〜1058)に開示の技術があった。
それは、二層レジストプロセスと称されるレジストパタ
ーン形成技術及びそれに用いられ電子線に感度を有する
ネガレジストに関するものであった。
Therefore, as one of the techniques for solving this, for example, a document I (PolymerEngineeri) is used.
ng and Science (Polymer Engineering and Science), Vol. 23, 1983,
p. p. 1054 to 1058) disclosed the technology.
It was related to a resist pattern forming technique called a two-layer resist process and a negative resist having sensitivity to an electron beam used for the technique.

【0004】この文献Iに開示の技術では、例えば、段
差を有する被加工基板上に形成された金属層から配線パ
ターンを形成する場合、次のような手順がとられる。
In the technique disclosed in Document I, for example, when a wiring pattern is formed from a metal layer formed on a substrate having a step, the following procedure is taken.

【0005】まず、被加工基板上の金属層上に熱硬化性
樹脂が厚く(1.5〜3μm厚)塗布される。次に、こ
れが熱硬化されて下層とされる。この下層により、被加
工基板の段差が平坦化される。次に、この下層上に、酸
素プラズマによるエッチングに対し高い耐性を有する電
子線感応性樹脂組成物が極めて薄く(0.2〜0.3μ
m厚)塗布される。次に、この樹脂組成物に対し露光及
び現像がなされて上層レジストパターンが得られる。次
に、この上層レジストパターンをマスクとして、反応性
酸素ガスを用いたイオンエッチング(O2 −RIE)に
より、下層である熱硬化性樹脂層が選択的にエッチング
される。これにより、高アスペクト比の二層レジストパ
ターンが得られる。そして、これをマスクとして被加工
基板上の下地金属層がエッチングされて所望の配線パタ
ーンが形成される。
First, a thermosetting resin is applied thickly (1.5 to 3 μm thick) on a metal layer on a substrate to be processed. Next, this is heat-cured to form a lower layer. The lower layer flattens the step of the substrate to be processed. Next, on this lower layer, the electron beam sensitive resin composition having high resistance to etching by oxygen plasma is extremely thin (0.2 to 0.3 μm).
m thickness) is applied. Next, this resin composition is exposed and developed to obtain an upper resist pattern. Next, with the upper layer resist pattern as a mask, the lower thermosetting resin layer is selectively etched by ion etching (O 2 -RIE) using reactive oxygen gas. As a result, a bilayer resist pattern having a high aspect ratio can be obtained. Then, using this as a mask, the underlying metal layer on the substrate to be processed is etched to form a desired wiring pattern.

【0006】二層レジストプロセスの利点は、厚い平坦
化層(下層)の上に感光性樹脂層のパターンを形成する
ため、感光性樹脂層のパターニングの際に基板上の段差
の影響を受けることがなく、従って、寸法変動なしに高
アスペクト比の微細パターンを形成できることである。
The advantage of the two-layer resist process is that the pattern of the photosensitive resin layer is formed on the thick flattening layer (lower layer), so that it is affected by the step on the substrate when patterning the photosensitive resin layer. Therefore, a high aspect ratio fine pattern can be formed without dimensional variation.

【0007】ここで、二層レジストプロセスで用いられ
る上層用の電子線感応性樹脂組成物として、ポリ(シロ
キサン)誘導体を用いたものが挙げられる。例えば上記
文献Iでは、ポリ(メチル−ビニルシルセスキオキサ
ン)自体で電子線感応性樹脂組成物が構成されている。
これは、電子線を照射した部分が架橋しその部分が現像
液に対し不溶化するものであり、2μC/cm2 の感度
を有し、かつ、0.5μmの解像力を有するものであっ
た。
Examples of the electron beam sensitive resin composition for the upper layer used in the two-layer resist process include those using a poly (siloxane) derivative. For example, in the above Document I, the electron beam sensitive resin composition is composed of poly (methyl-vinylsilsesquioxane) itself.
This was because the portion irradiated with the electron beam was crosslinked and the portion became insoluble in the developing solution, and had a sensitivity of 2 μC / cm 2 and a resolving power of 0.5 μm.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ポリ
(メチル−ビニルシルセスキオキサン)は連鎖反応性の
置換基であるビニル基を有しているものである。したが
って、この樹脂組成物を電子線描画装置により露光して
いると、電子線描画は長時間に及ぶことが一般的である
ので、電子線により発生したラジカルによって後重合が
起こり、結果として最初に露光したパターンと最後に露
光したパターンとの間に寸法差が生じてしまう場合があ
るという問題点があった。この後重合を防止するための
方法として上記ポリ(メチル−ビニルシルセスキオキサ
ン)の場合例えばビニル基の割合を増やすというような
対策が考えられる。しかし、このような対策が施された
樹脂組成物でレジストを構成した場合そうしなかった場
合に比べレジストの感度が低下する。
However, poly (methyl-vinylsilsesquioxane) has a vinyl group which is a chain-reactive substituent. Therefore, when this resin composition is exposed by an electron beam drawing apparatus, the electron beam drawing generally takes a long time, so that radicals generated by the electron beam cause post-polymerization, and as a result, first There is a problem that a dimensional difference may occur between the exposed pattern and the finally exposed pattern. In the case of the above poly (methyl-vinylsilsesquioxane), as a method for preventing the post-polymerization, a measure such as increasing the proportion of vinyl groups can be considered. However, the sensitivity of the resist is lowered when the resist is made of the resin composition provided with such measures as compared with the case where the resist is not formed.

【0009】この発明はこのような点に鑑みなされたも
のであり、従ってこの発明の目的は、後重合を防止出
来、かつ、少なくとも従来と同程度の感度を示す樹脂組
成物を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and therefore an object of the present invention is to provide a resin composition capable of preventing post-polymerization and exhibiting at least the same sensitivity as conventional ones. is there.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段及び作用】この目的の達成
を図るため、この発明の樹脂組成物によれば、下記
(1)式で示されるポリ(シロキサン)誘導体及び下記
(2)式で示されるポリ(シロキサン)誘導体のいずれ
か1種又はこれらの共重合体と、架橋剤と、露光によっ
て酸を発生する酸発生剤とを含むことを特徴とする(た
だし、式中R1 、R2 、R3、R4 はアルキル基を示
し、同一でも異なっていても良い。また、m,nは正の
整数を示す。)。
In order to achieve this object, the resin composition of the present invention has a poly (siloxane) derivative represented by the following formula (1) and a formula (2) below. Any one of these poly (siloxane) derivatives or a copolymer thereof, a cross-linking agent, and an acid generator that generates an acid upon exposure to light (provided that R 1 and R 2 in the formula are used. , R 3 and R 4 represent an alkyl group and may be the same or different, and m and n represent a positive integer.).

【0011】[0011]

【化1】 [Chemical 1]

【0012】この構成によれば、樹脂と酸発生剤とで構
成される化学増幅型のレジストに架橋剤という要素がさ
らに加わった新規な系の樹脂組成物が構成される。化学
増幅型であるので、後重合は防止される。また、架橋剤
を含むことから、樹脂と酸発生剤との二成分系では達成
し得ない高感度なレジストが実現される。すなわち、こ
の樹脂組成物を適当な放射線源(例えば、電子線、X
線、光)により露光しさらに加熱すると、ポリ(シロキ
サン)誘導体のアルキル基は酸と加熱とによりSi鎖か
ら脱離しそれにより生成したシラノールが縮合するの
で、ネガ型レジストとして使用できる。
According to this structure, a novel resin composition in which a chemical amplification type resist composed of a resin and an acid generator is further added with an element of a crosslinking agent is constituted. Since it is a chemically amplified type, post-polymerization is prevented. In addition, since a crosslinking agent is included, a highly sensitive resist that cannot be achieved with a two-component system of a resin and an acid generator is realized. That is, this resin composition is treated with an appropriate radiation source (eg, electron beam, X
When exposed to light (line, light) and further heated, the alkyl group of the poly (siloxane) derivative is desorbed from the Si chain by acid and heating, and the silanol generated thereby is condensed, so that it can be used as a negative resist.

【0013】ここで、このようなポリ(シロキサン誘導
体)の末端は特に限定されず(もちろん連鎖反応性の基
は除かれる)、例えばOH基、トリメチリシリル基また
はアルコキシ基などであることができる。
Here, the end of such a poly (siloxane derivative) is not particularly limited (except for a chain-reactive group, of course), and may be, for example, an OH group, a trimethylylsilyl group or an alkoxy group.

【0014】また、この発明の実施に当たり、ポリシロ
キサン誘導体を、重量平均分子量が500〜10000
0の範囲のものとするのが好ましい。重量平均分子量が
500より小さいと、皮膜(SiO2 )の形成時間が長
く必要であり実用的でなく、重量平均分子量が1000
00より大きいものは、その合成を、分子量の制御性よ
く行なうことが難しいからである。
In carrying out the present invention, a polysiloxane derivative having a weight average molecular weight of 500 to 10,000 is used.
It is preferably in the range of 0. If the weight average molecular weight is less than 500, it takes a long time to form the film (SiO 2 ) and is not practical, and the weight average molecular weight is 1000.
This is because it is difficult to perform the synthesis with a controllability of the molecular weight when the value is larger than 00.

【0015】このようなポリ(シロキサン)誘導体の一
部は、この出願に係る出願人による特願平4−1758
8号公報に記載の化合物である。また、このようなポリ
(シロキサン)誘導体の一部のものの合成方法について
も、この出願に係る出願人による特願平4−02088
9号公報に記載されている。
A part of such a poly (siloxane) derivative is part of Japanese Patent Application No. 4-1758 filed by the applicant of the present application.
It is the compound described in JP-A-8. In addition, regarding a method for synthesizing a part of such poly (siloxane) derivative, Japanese Patent Application No. 4-02088 filed by the applicant of the present application also discloses.
No. 9 publication.

【0016】また、この発明の実施に当たり、前記架橋
剤を下記(3)式で示されるものとするのが好適であ
る。
Further, in carrying out the present invention, it is preferable that the crosslinking agent is represented by the following formula (3).

【0017】 (R5 O)q 6 r Sip (p-1) ・・・(3) ただし、式中p,q,rは、1≦p、2≦q≦2(p+
1)、r=2(p+1)−qを満たす正の整数である。
また、q個のR5 各々は水素、アルキル基、アリール基
またはアルケニル基を示し、同一でも互いに異なっても
良い。また、r個のR6 各々は1価の炭化水素基または
水素を示し、同一でも異なっても良い。この(3)式で
示される物質であって式中のR5 が水素であるものを架
橋剤として用いた場合は、ポリ(シロキサン)誘導体の
シラノールの縮合と同様に該架橋剤のシラノールが縮合
する。また、この(3)式で示される物質であって式中
のR5 がアルキル基、アリール基、またはアルケニル基
の場合は、酸と加熱とによりこれら基が脱離しそれによ
り生成したシラノールが縮合する。また、(3)式で示
した架橋剤はそれ自体がシリコンを多く含むものである
ので、Siを含まない架橋剤を使用する場合に比べ樹脂
組成物におけるSi含有量を多く出来、したがって酸素
プラズマ耐性の向上が図れるという利点も有する。ま
た、架橋剤((3)式のものに限られない)の含有量
は、前記ポリ(シロキサン)誘導体又は共重合体の重量
に対し0.05〜50%の範囲とするのが好適である。
含有量がこれより少ないと、架橋剤としての効果が得ら
れないため高感度化が図れず、しかも、露光後になされ
る樹脂と酸発生剤とを作用させるための熱処理を高い温
度でする必要が生じる。また、含有量がこれより多いと
塗布膜が脆弱となる恐れがある。架橋剤はより好ましく
は0.05〜30%の量で含ませるのが好適である。
(R 5 O) q R 6 r Si p O (p-1) (3) where p, q, and r are 1 ≦ p, 2 ≦ q ≦ 2 (p +
1), a positive integer that satisfies r = 2 (p + 1) -q.
Further, q R 5 s each represent hydrogen, an alkyl group, an aryl group or an alkenyl group, and may be the same or different. Further, each of r R 6 s represents a monovalent hydrocarbon group or hydrogen, and may be the same or different. When a substance represented by the formula (3) and R 5 in the formula is hydrogen is used as the crosslinking agent, the silanol of the crosslinking agent is condensed in the same manner as the condensation of the silanol of the poly (siloxane) derivative. To do. When the substance represented by the formula (3) and R 5 in the formula is an alkyl group, an aryl group or an alkenyl group, these groups are eliminated by acid and heating, and the silanol produced thereby is condensed. To do. Further, since the cross-linking agent represented by the formula (3) itself contains a large amount of silicon, it is possible to increase the Si content in the resin composition as compared with the case where a cross-linking agent not containing Si is used, and therefore, the oxygen plasma resistance It also has the advantage that it can be improved. Further, the content of the cross-linking agent (not limited to that of the formula (3)) is preferably in the range of 0.05 to 50% with respect to the weight of the poly (siloxane) derivative or copolymer. .
If the content is less than this, the effect as a cross-linking agent cannot be obtained, so that it is not possible to achieve high sensitivity, and furthermore, it is necessary to carry out the heat treatment for causing the resin and the acid generator to act after exposure at a high temperature. Occurs. On the other hand, if the content is higher than this range, the coating film may become brittle. The crosslinking agent is more preferably contained in an amount of 0.05 to 30%.

【0018】また、この発明の実施に当たり、酸発生剤
は露光により酸を発生する物質であるならば特に限定さ
れず、例えば下記(4)〜(8)に示す物質から選ばれ
るものであることが出来る。
In carrying out the present invention, the acid generator is not particularly limited as long as it is a substance that generates an acid upon exposure, and is selected from the substances shown in (4) to (8) below. Can be done.

【0019】[0019]

【化2】 [Chemical 2]

【0020】[0020]

【化3】 [Chemical 3]

【0021】詳細には、(4)、(5)はオニウム塩、
(6)はp−トルエンスルホナート、(7)はトリクロ
ロメチル置換トリアジン、(8)はトリクロロメチル置
換ベンゼンである。オニウム塩のうちの(4)はスルホ
ニウム塩、(5)はヨードニウム塩である。これらオニ
ウム塩は市販されているか、又はJ.V.Crivel
loらによる方法、例えば文献「J.Polymer
Sci.,Polymer Chem.Ed.18,2
677(1980)」や、T.Endoらによる方法、
例えば文献「J.Polymer Sci.,Poly
mer Chem.Ed.23,359(1985)に
記載の方法に従って合成することが可能である。酸発生
剤として何を用いるか選択することにより種々の露光源
に容易に対応することが可能である。酸発生剤の含有量
は、前記ポリ(シロキサン)誘導体又は共重合体の重量
に対し0.01〜50%の範囲の量で含ませるのが好適
である。含有量がこれより少ないと露光後になされる樹
脂と酸発生剤とを作用させるための熱処理を高い温度で
する必要が生じ、また、含有量がこれより多いと塗布膜
が脆弱となる恐れがあるからである。酸発生剤はより好
ましくは0.1〜30%の量で含ませるのが好適であ
る。また酸発生剤の種類及び含有量を決めるに当たり、
露光後になされる樹脂と酸発生剤とを作用させるための
熱処理が、40〜300℃より好ましくは60〜200
℃とできるよう考慮するのが好適である。40℃より低
い温度で反応する酸発生剤の系は樹脂組成物(レジス
ト)の保存性という点で問題があるからである。また、
高温でないと反応しない酸発生剤の系は下地(基板な
ど)に対し悪影響を及ぼす危険があるからである。
Specifically, (4) and (5) are onium salts,
(6) is p-toluene sulfonate, (7) is trichloromethyl-substituted triazine, and (8) is trichloromethyl-substituted benzene. Among the onium salts, (4) is a sulfonium salt and (5) is an iodonium salt. These onium salts are commercially available or are described in J. V. Crivel
Lo et al., for example, the document “J. Polymer”.
Sci. , Polymer Chem. Ed. 18, 2
677 (1980) ”, T. The method by Endo et al.
For example, the document “J. Polymer Sci., Poly”
mer Chem. Ed. 23, 359 (1985). It is possible to easily deal with various exposure sources by selecting what is used as the acid generator. The content of the acid generator is preferably in the range of 0.01 to 50% based on the weight of the poly (siloxane) derivative or copolymer. If the content is less than this, it is necessary to carry out a heat treatment for causing the resin and the acid generator to act after exposure at a high temperature, and if the content is more than this, the coating film may be fragile. Because. The acid generator is more preferably contained in an amount of 0.1 to 30%. Also, when determining the type and content of the acid generator,
The heat treatment for causing the resin and the acid generator to act after exposure is performed at 40 to 300 ° C., preferably 60 to 200 ° C.
It is preferable to consider so that the temperature can be set to ° C. This is because the system of an acid generator that reacts at a temperature lower than 40 ° C. has a problem in storage stability of the resin composition (resist). Also,
This is because a system of an acid generator that does not react unless it is at a high temperature has a risk of exerting a bad influence on a base (substrate or the like).

【0022】この発明の樹脂組成物の使用に当たって
は、この樹脂組成物の塗布溶液を調整することになる。
その場合に用いる溶剤としては、例えば、モノクロロベ
ンゼン、メチルイソブチルケトン、ダイグライム、シク
ロヘキサノンなどが挙げられる。
In using the resin composition of the present invention, a coating solution of the resin composition is prepared.
Examples of the solvent used in that case include monochlorobenzene, methyl isobutyl ketone, diglyme, and cyclohexanone.

【0023】[0023]

【実施例】以下、この発明の樹脂組成物の実施例につい
て説明する。なお、以下の説明中で述べる、使用材料及
びその量、処理時間、温度、その他の数値的条件は、こ
の発明の範囲内の一例にすぎない。従って、この発明
は、これら条件にのみ限定されるものでない。
EXAMPLES Examples of the resin composition of the present invention will be described below. The materials used and their amounts, processing time, temperature and other numerical conditions described in the following description are merely examples within the scope of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to these conditions.

【0024】1.第1実施例 上記(1)式で表されるポリ(シロキサン)誘導体の一
種として、下記(9)式で示され、重量平均分子量が1
0,000でかつ末端がOH基であるポリ(ジ−t−ブ
トキシシロキサン)190g(1mol)と、架橋剤と
して上記(3)式で示される化合物の一種である下記
(10)式で示されるヘキサ(t−ブトキシ)シロキサ
ン10.1g(0.02mol)と、酸発生剤として、
下記(11)式で示されるトリフェニルスルホニウムト
リフレート(Ph3 + OTf- )8.25g(0.0
2mol)とを、モノクロロベンゼン1780gに溶解
し、それを孔径0.2μmの孔を有するメンブレンフィ
ルタで濾過して、第1実施例の塗布液を調製する。
1. First Example As one kind of the poly (siloxane) derivative represented by the above formula (1), the weight average molecular weight is represented by the following formula (9) and is 1
190 g (1 mol) of poly (di-t-butoxysiloxane) of which the number is 0000 and has an OH group at the end, and the following formula (10) which is one of the compounds of the above formula (3) as a crosslinking agent Hexa (t-butoxy) siloxane 10.1 g (0.02 mol) and an acid generator,
Triphenylsulfonium triflate (Ph 3 S + OTf ) represented by the following formula (11) : 8.25 g (0.0
2 mol) is dissolved in 1780 g of monochlorobenzene and filtered through a membrane filter having pores with a pore diameter of 0.2 μm to prepare the coating liquid of Example 1.

【0025】[0025]

【化4】 [Chemical 4]

【0026】なお、架橋剤として用いるヘキサ(t−ブ
トキシ)シロキサンは以下の方法により合成している。
トリ(t−ブトキシ)クロロシラン283g(1mo
l)、メチルイソブチルケトン5l(リットル)をドラ
イアイス、アセトニトリル浴で−40℃に冷却する。こ
れにトリエチルアミン138.5ml、水18g(1m
ol)を滴下し、その状態で3時間攪拌する。得られた
有機層を水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒
を留去し、ヘキサ(t−ブトキシ)シロキサンを得る。
The hexa (t-butoxy) siloxane used as the crosslinking agent is synthesized by the following method.
283 g of tri (t-butoxy) chlorosilane (1 mo
1) and 5 l (liter) of methyl isobutyl ketone are cooled to -40 ° C with a dry ice and acetonitrile bath. 138.5 ml of triethylamine and 18 g of water (1 m
ol) is added dropwise and the mixture is stirred for 3 hours in that state. The obtained organic layer is washed with water, dried over magnesium sulfate, and the solvent is distilled off to obtain hexa (t-butoxy) siloxane.

【0027】一方、シリコン基板上にフォトレジスト
(ここではシプレー社製MP2400)を回転塗布法に
より塗布しこれを200℃の温度としてあるオーブンで
約1時間加熱硬化させ、基板上に膜厚1.5μmの下層
レジスト層を形成する。
On the other hand, a photoresist (here, MP2400 manufactured by Shipley Co., Ltd.) was coated on a silicon substrate by a spin coating method, and this was heat-cured in an oven at a temperature of 200 ° C. for about 1 hour to give a film thickness of 1. A 5 μm lower resist layer is formed.

【0028】次に、この下層レジスト層上に、上記調製
した第1実施例の塗布液を回転塗布法により膜厚0.2
μmとなるように塗布し、それをホットプートで80℃
の温度で1分間の露光前ベークを行なう。次に、この露
光済みレジスト層に対し電子線描画法により種々の寸法
としたラインアンドスペース(L/S)パターンをそれ
ぞれ描画する。その後、この試料をホットプレートで1
00℃の温度で2分間ベーキングし、次に、アニソール
に20秒間浸漬し、続いてキシレンに20秒間浸漬して
上層レジストパターンを得た。その感度(Dn 0.5 )は
1.5μC/cm2 と後述の比較例のものに比べ高感度
であり、また、0.3μmのL/Sパターンが解像可能
なことが分かった。また、電子線描画においては電子線
を4時間にわたって上層レジストに照射した場合であっ
ても、描画開始直後に描画したパターンと4時間の時間
経過直前に描画したパターンとで、線幅に違いは生じて
いないことが分かった。これより、電子線描画での後重
合が生じないことが理解出来る。
Next, the coating solution of the first embodiment prepared above is applied onto the lower resist layer by a spin coating method to form a film having a thickness of 0.2.
Apply so that it becomes μm, and apply it at 80 ℃ with a hot pot.
The pre-exposure bake is performed at the temperature of 1 minute. Next, line and space (L / S) patterns having various dimensions are drawn on the exposed resist layer by an electron beam drawing method. Then, this sample is 1
Baking was performed at a temperature of 00 ° C. for 2 minutes, followed by immersion in anisole for 20 seconds and then in xylene for 20 seconds to obtain an upper resist pattern. It was found that the sensitivity (D n 0.5 ) was 1.5 μC / cm 2 , which was higher than that of the comparative example described later, and that the L / S pattern of 0.3 μm could be resolved. In electron beam writing, even when the upper layer resist is irradiated with an electron beam for 4 hours, there is a difference in the line width between the pattern drawn immediately after the start of drawing and the pattern drawn just before the elapse of 4 hours. It turned out that it did not occur. From this, it can be understood that post-polymerization does not occur in electron beam drawing.

【0029】比較例として、第1実施例の樹脂組成物の
構成から架橋剤を除いた構成の樹脂組成物を調製する。
そして、この塗布溶液を用い上記実施例同様にパターニ
ング実験を行なう。比較例の樹脂組成物の感度(Dn
0.5 )は、2.0μC/cm2であることが分かった。
比較例の樹脂組成物の場合も、描画開始直後に描画した
パターンと4時間の時間経過直前に描画したパターンと
で、線幅に違いは生じていなかった。
As a comparative example, a resin composition having a constitution in which the crosslinking agent is removed from the constitution of the resin composition of the first embodiment is prepared.
Then, using this coating solution, a patterning experiment is conducted in the same manner as in the above embodiment. The sensitivity of the resin composition of Comparative Example (D n
0.5 ) was found to be 2.0 μC / cm 2 .
Also in the case of the resin composition of Comparative Example, there was no difference in the line width between the pattern drawn immediately after the start of drawing and the pattern drawn immediately before the lapse of 4 hours.

【0030】また、この第1実施例において上層レジス
トパターンまで形成した試料に対しDEM451と称さ
れる平行平板型ドライエツチャー(日電アネルバ製)を
用い、O2 −RIE法によりエッチングを行なう。この
エッチングにおいて、下層レジスト層の上層レジストで
覆われない部分が選択的にエッチングされ、0.3μm
L/Sを有しかつアスペクト比が5の二層レジストパタ
ーンが得られた。なお、この際のエッチング条件は、O
2 ガス圧1.0Pa、O2 ガス流量20SCCM、RF
パワー密度0.12W/cm2 とした条件である。
Further, the sample in which the upper layer resist pattern is formed in the first embodiment is etched by the O 2 -RIE method using a parallel plate type dry etcher (manufactured by Nichiden Anelva) called DEM451. In this etching, the portion not covered with the upper resist layer of the lower resist layer is selectively etched to 0.3 μm.
A bilayer resist pattern having L / S and an aspect ratio of 5 was obtained. The etching conditions at this time are O
2 gas pressure 1.0 Pa, O 2 gas flow rate 20 SCCM, RF
The condition is a power density of 0.12 W / cm 2 .

【0031】また、この第1実施例の樹脂組成物のパタ
ーニング工程での露光光源を電子線の代わりにXe−H
gランプ(CM250コールドミラー装着のもの)とし
たこと以外は上記実施例と同様な手順でパターニング実
験を行なう。ただし、露光は種々の寸法のL/Sパター
ンを有したホトマスクを介して行なう。Xe=Hgラン
プを用いた場合の第1実施例の樹脂組成物の
(Dn 0.5 )は、9mJ/cm2であることが分かっ
た。また、用いたホトマスクの最少線幅である0.5μ
mL/Sパターンを解像可能なことが分かった。
In the patterning step of the resin composition of the first embodiment, the exposure light source is Xe-H instead of the electron beam.
A patterning experiment is performed in the same procedure as in the above-described embodiment except that the g lamp (CM250 cold mirror mounted) is used. However, exposure is performed through a photomask having L / S patterns of various sizes. It was found that the (D n 0.5 ) of the resin composition of the first example when using the Xe = Hg lamp was 9 mJ / cm 2 . In addition, the minimum line width of the photomask used is 0.5μ.
It was found that the mL / S pattern could be resolved.

【0032】2.第2実施例 第1実施例において用いたポリ(シロキサン)誘導体の
代わりに該誘導体の末端がトリメチルシリル化されてい
る下記(12)式で示され重量平均分子量が11,00
0のポリ(シロキサン)誘導体を用いる。それ以外の構
成は第1実施例と同様として第2実施例の樹脂組成物を
調製し、かつ、電子線によるパターニン実験を行なう。
この第2実施例の樹脂組成物の(Dn 0.5 )は18μC
/cm2であることが分かった。また、0.3μmのL
/Sパターンを解像可能なことが分かった。また、この
第2実施例の樹脂組成物の場合も電子線露光を4時間に
わたって行なった場合であっても、描画開始直後に描画
したパターンと4時間の時間経過直前に描画したパター
ンとで、線幅に違いは生じていないことが分かった。な
お、この第2実施例樹脂組成物の感度が第1実施例のそ
れより低くなったのは、ポリマー末端をトリメチルシリ
ル化したためである。
2. Second Example Instead of the poly (siloxane) derivative used in the first example, the terminal of the derivative is trimethylsilylated, and the weight average molecular weight is 1100 as shown by the following formula (12).
A poly (siloxane) derivative of 0 is used. Except for this, the resin composition of the second embodiment is prepared in the same manner as in the first embodiment, and the patterning experiment by electron beam is performed.
The (D n 0.5 ) of the resin composition of the second embodiment is 18 μC.
It was found to be / cm 2 . Also, L of 0.3 μm
It was found that the / S pattern can be resolved. Further, also in the case of the resin composition of the second example, even when the electron beam exposure was performed for 4 hours, the pattern drawn immediately after the start of drawing and the pattern drawn immediately before the lapse of 4 hours, It was found that there was no difference in line width. The sensitivity of the resin composition of the second embodiment was lower than that of the resin composition of the first embodiment because the polymer terminal was trimethylsilylated.

【0033】[0033]

【化5】 [Chemical 5]

【0034】3.第3実施例 第1実施例において用いたポリ(シロキサン)誘導体の
代わりに下記(13)式で示され重量平均分子量が1
5,000のポリ(ジ−t−ブトキシルセスキオキサ
ン)を用いる。それ以外の構成は第1実施例と同様とし
て第3実施例の樹脂組成物を調製し、かつ、電子線によ
るパターニン実験を行なう。この第3実施例の樹脂組成
物の(Dn 0.5 )は3μC/cm2 であることが分かっ
た。また、0.3μmのL/Sパターンを解像可能なこ
とが分かった。また、この第3実施例の樹脂組成物の場
合も電子線露光を4時間にわたって行なった場合であっ
ても、描画開始直後に描画したパターンと4時間の時間
経過直前に描画したパターンとで、線幅に違いは生じて
いないことが分かった。
3. Third Example Instead of the poly (siloxane) derivative used in the first example, the weight average molecular weight represented by the following formula (13) is 1
5,000 poly (di-t-butoxylsesquioxane) is used. Other configurations are the same as in the first embodiment, the resin composition of the third embodiment is prepared, and the patterning experiment by electron beam is conducted. It was found that the resin composition of the third example had a (D n 0.5 ) of 3 μC / cm 2 . It was also found that the L / S pattern of 0.3 μm can be resolved. Also in the case of the resin composition of the third example, even when the electron beam exposure was performed for 4 hours, the pattern drawn immediately after the start of drawing and the pattern drawn just before the elapse of 4 hours, It was found that there was no difference in line width.

【0035】[0035]

【化6】 [Chemical 6]

【0036】4.第4実施例 第1実施例で架橋剤として用いていたヘキサ(t−ブト
キシ)シロキサンの代わりにテトラフェノキシシラン
[(PhO)4 Si]を架橋剤として用いる。それ以外
の構成は第1実施例と同様として第4実施例の樹脂組成
物を調製し、かつ、電子線によるパターニン実験を行な
う。この第4実施例の樹脂組成物の(Dn 0.5 )は7.
2μC/cm2 であることが分かった。また、0.3μ
mのL/Sパターンを解像可能なことが分かった。ま
た、この第3実施例の樹脂組成物の場合も電子線露光を
4時間にわたって行なった場合であっても、描画開始直
後に描画したパターンと4時間の時間経過直前に描画し
たパターンとで、線幅に違いは生じていないことが分か
った。
4. Fourth Example Instead of hexa (t-butoxy) siloxane used as the cross-linking agent in the first example, tetraphenoxysilane [(PhO) 4 Si] is used as the cross-linking agent. The rest of the construction is the same as in the first embodiment, the resin composition of the fourth embodiment is prepared, and the patterning experiment by electron beam is conducted. The (D n 0.5 ) of the resin composition of the fourth example is 7.
It was found to be 2 μC / cm 2 . In addition, 0.3μ
It was found that the m / L pattern can be resolved. Also in the case of the resin composition of the third example, even when the electron beam exposure was performed for 4 hours, the pattern drawn immediately after the start of drawing and the pattern drawn just before the elapse of 4 hours, It was found that there was no difference in line width.

【0037】上述においては、この発明の樹脂組成物の
実施例について説明したが、この発明は上述の実施例に
限られない。
Although the embodiments of the resin composition of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments.

【0038】例えば、上述の実施例では、(1)式で示
されるポ(シロキサン)誘導体、(2)で示されるポリ
(シロキサン)誘導体それぞれの一例を挙げ樹脂組成物
を構成したが、(1)式で示されるポ(シロキサン)誘
導体及び(2)で示されるポリ(シロキサン)誘導体の
共重合体を用いる場合も実施例と同様な効果が期待出来
る。また、架橋剤や酸発生剤も実施例以外の好適なもの
を用いることは明らかである。
For example, in the above-mentioned examples, the resin composition was constituted by giving an example of each of the poly (siloxane) derivative represented by the formula (1) and the poly (siloxane) derivative represented by the formula (2). Even when a copolymer of a po (siloxane) derivative represented by the formula) and a poly (siloxane) derivative represented by (2) is used, the same effect as that of the embodiment can be expected. Further, it is apparent that suitable crosslinking agents and acid generators other than those in the examples are used.

【0039】また、上述の実施例では、この発明の樹脂
組成物を二層レジストプロセスの上層レジスト用として
使用する例を示した。しかし、この発明の樹脂組成物は
それ単体でも使用出来るものであることは明らかであ
る。
Further, in the above-mentioned embodiment, an example in which the resin composition of the present invention is used for the upper layer resist of the two-layer resist process is shown. However, it is clear that the resin composition of the present invention can be used alone.

【0040】[0040]

【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の発明の樹脂組成物によれば、樹脂と酸発生剤とで構成
される化学増幅型のレジストに架橋剤という要素がさら
に加わった新規な系の樹脂組成物が構成される。化学増
幅型としたことにより後重合を防止出来、架橋剤を含ま
せたので、樹脂と酸発生剤との二成分系では達成し得な
い高感度なレジストが実現される。
As is apparent from the above description, according to the resin composition of the present invention, a novel chemical composition of a chemically amplified resist composed of a resin and an acid generator to which a cross-linking agent is added is added. A resin composition of various types is constituted. Post-polymerization can be prevented by using the chemically amplified type, and since a crosslinking agent is included, a highly sensitive resist that cannot be achieved by a two-component system of a resin and an acid generator is realized.

【0041】これがため、後重合を防止出来、かつ、従
来に比べ高感度な樹脂組成物を提供することができる。
Because of this, it is possible to provide a resin composition which can prevent post-polymerization and which is more sensitive than in the past.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下記(1)式で示されるポリ(シロキサ
ン)誘導体及び下記(2)式で示されるポリ(シロキサ
ン)誘導体のいずれか1種又はこれらの共重合体と、架
橋剤と、露光によって酸を発生する酸発生剤とを含むこ
とを特徴とする樹脂組成物(ただし、式中R1 、R2
3 、R4 はアルキル基を示し、同一でも異なっていて
も良い。また、m,nは正の整数を示す。)。 【化1】
1. A poly (siloxane) derivative represented by the following formula (1) and a poly (siloxane) derivative represented by the following formula (2) or a copolymer thereof, a cross-linking agent, and exposure. A resin composition (provided that R 1 , R 2 ,
R 3 and R 4 represent an alkyl group and may be the same or different. Moreover, m and n show a positive integer. ). [Chemical 1]
【請求項2】 請求項1に記載の樹脂組成物において、 前記架橋剤を下記(3)式で示されるものとしたことを
特徴とする樹脂組成物(ただし、式中p,q,rは、1
≦p、2≦q≦2(p+1)、r=2(p+1)−qを
満たす正の整数である。また、式中q個のR5 各々は水
素、アルキル基、アリール基またはアルケニル基を示
し、同一でも互いに異なっても良い。また、式中r個の
6 各々は1価の炭化水素基または水素を示し、同一で
も異なっても良い。)。 (R5 O)q 6 r Sip (p-1) ・・・(3)
2. The resin composition according to claim 1, wherein the cross-linking agent is represented by the following formula (3) (wherein p, q, and r are: 1
It is a positive integer that satisfies ≦ p, 2 ≦ q ≦ 2 (p + 1), and r = 2 (p + 1) -q. In addition, q R 5 s in the formula each represent hydrogen, an alkyl group, an aryl group or an alkenyl group, and may be the same or different. Further, each of r R 6 s in the formula represents a monovalent hydrocarbon group or hydrogen, and may be the same or different. ). (R 5 O) q R 6 r Si p O (p-1) (3)
【請求項3】 請求項1または2に記載の樹脂組成物に
おいて、 前記架橋剤を前記ポリ(シロキサン)誘導体又は共重合
体の重量に対し0.05〜50%の範囲の量で含むこと
を特徴とする樹脂組成物。
3. The resin composition according to claim 1, wherein the crosslinking agent is contained in an amount in the range of 0.05 to 50% based on the weight of the poly (siloxane) derivative or copolymer. A characteristic resin composition.
【請求項4】 請求項1に記載の樹脂組成物において、 前記酸発生剤を前記ポリ(シロキサン)誘導体又は共重
合体の重量に対し0.01〜50%の範囲の量で含むこ
とを特徴とする樹脂組成物。
4. The resin composition according to claim 1, wherein the acid generator is contained in an amount in the range of 0.01 to 50% based on the weight of the poly (siloxane) derivative or copolymer. And a resin composition.
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