JPH07253664A - 感光性樹脂組成物 - Google Patents

感光性樹脂組成物

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JPH07253664A
JPH07253664A JP4371194A JP4371194A JPH07253664A JP H07253664 A JPH07253664 A JP H07253664A JP 4371194 A JP4371194 A JP 4371194A JP 4371194 A JP4371194 A JP 4371194A JP H07253664 A JPH07253664 A JP H07253664A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
sulfonic acid
acid ester
naphthoquinonediazide
general formula
Prior art date
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Pending
Application number
JP4371194A
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English (en)
Inventor
Haruki Ozaki
晴喜 尾崎
Atsushi Tomioka
淳 富岡
Yasunori Kamiya
保則 上谷
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.)
Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 感度、解像度、耐熱性、プロファイル及び焦
点深度等の諸性能のバランスに優れた感光性樹脂組成物
を提供する。 【構成】 一般式(I) 【化1】 (式中、R1 、R2 、R8 及びR9 は水素、アルキル等
を、R3 、R4 及びR7は水素又は1,2−ナフトキノ
ンジアジドスルホニル基を、R5 及びR6 はシクロアル
キルを、各々表わす。)で示される感光剤及びノボラッ
ク樹脂を含む感光性樹脂組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は紫外線、エキシマーレー
ザー等を含む遠紫外線等を用いた半導体微細加工用感光
性樹脂組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、集積回路については高集積化に伴
う微細化が進み、今やハーフミクロンのパターン形成が
要求されている。この結果、より優れた解像度及び焦点
深度等の性能を有する感光性樹脂組成物が求められてい
る。特開平4−301850号公報には、アルカリ可溶性フェ
ノール樹脂、及び下記一般式〔I〕及び〔II〕で示さ
れる化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種のフ
ェノール化合物の水酸基がキノンジアジドスルホン酸エ
ステル化され、且つ、該水酸基が下記一般式〔III〕
で示されるようにスルホン酸エステル化及び/又は下記
一般式〔IV〕で示されるようにカルボン酸エステル化
された混合エステル化物を感光剤として含有することを
特徴とするポジ型レジスト組成物が開示されている。
【0003】一般式〔I〕
【0004】
【化3】
【0005】(R1 〜R6 :水素、ハロゲン、水酸基、
炭素数1〜4のアルキル基、置換アルキル基、炭素数2
〜5のアルケニル基、置換アルケニル基、炭素数6〜15
のアリール基、置換アリール基、炭素数1〜6のアルコ
キシ基、又は炭素数1〜5のアシル基であり、同一又は
異なっていてもよい。 R7 :水素、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数2〜5
のアルケニル基、又は炭素数6〜15のアリール基であ
る。) 一般式〔II〕
【0006】
【化4】
【0007】(R8 〜R9 :水素、ハロゲン、水酸基、
炭素数1〜4のアルキル基、置換アルキル基、炭素数2
〜5のアルケニル基、置換アルケニル基、炭素数6〜15
のアリール基、置換アリール基、炭素数1〜6のアルコ
キシ基、又は炭素数1〜5のアシル基であり、同一又は
異なっていてもよい。 R10〜R12:水素、ハロゲン、炭素数1〜4のアルキル
基、置換アルキル基、炭素数2〜5のアルケニル基、置
換アルケニル基、炭素数6〜15のアリール基、置換アリ
ール基、炭素数1〜6のアルコキシ基、又は炭素数1〜
5のアシル基であり、同一又は異なっていてもよい。 R13:水素、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数2〜5
のアルケニル基、又は炭素数6〜15のアリール基であ
る。) 一般式〔III〕 −OSO2 14 〔III〕 (R14:アルキル基、置換アルキル基、アリール基、又
は置換アリール基) 一般式〔IV〕 −OCOR15 〔IV〕 (R15:アルキル基、置換アルキル基、アリール基、又
は置換アリール基)
【0008】しかしながら、上記ポジ型レジスト組成物
は感度、解像度、耐熱性、プロファイル及び焦点深度等
の諸性能のバランスの観点から、必ずしも満足できるも
のではない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点を解決して、感度、解像度、耐熱性、プロフ
ァイル及び焦点深度等の諸性能のバランスに優れ、且つ
現像残さ(スカム)のない感光性樹脂組成物を提供す
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、一般式(I)
【0011】
【化5】
【0012】(式中、R1 、R2 、R8 及びR9 は各々
独立して水素原子又はアルキル、アルケニルもしくはア
リール基を表わし、R3 、R4 及びR7 は各々独立して
水素原子又は1,2−ナフトキノンジアジドスルホニル
基を表わし、R5 及びR6 はシクロアルキル基を表わ
す。但し、R3 、R4 及びR7 の中少なくとも1つは
1,2−ナフトキノンジアジドスルホニル基である。)
で示される1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸エ
ステルを含有する感光剤及びアルカリ可溶性ノボラック
樹脂を含むことを特徴とする感光性樹脂組成物である。
一般式(I)で示される1,2−ナフトキノンジアジド
スルホン酸エステルは一般式(III)
【0013】
【化6】
【0014】(式中、R1 、R2 、R5 、R6 、R8
びR9 は上記と同じ意味である。)で示されるポリヒド
ロキシアルカンに1,2−ナフトキノンジアジドスルホ
ン酸クロリドを常法により反応させることにより製造す
ることができる。1,2−ナフトキノンジアジドスルホ
ン酸クロリドとしては1,2−ナフトキノンジアジド−
5−スルホン酸クロリドが好ましい。一般式(III)
で示されるポリヒドロキシアルカンは、例えばJ.E.Driv
er等(J.Chem.Soc.,1954, p.985 〜989 )の方法によ
り、シクロアルキル置換フェノール類と置換芳香族カル
ボニル化合物とを縮合させることにより製造することが
できる。一般式(I)において、R1 、R2 、R8 及び
9 で表わされる好ましいアルキルもしくはアルケニル
基としては直鎖又は分岐状の炭素数6以下のものが挙げ
られ、同じく好ましいアリール基としてはフェニル基等
が挙げられる。又、R 5 及びR6 で表わされるシクロア
ルキル基としては炭素数3〜12のものが挙げられる。好
ましい一般式(I)で示される1,2−ナフトキノンジ
アジドスルホン酸エステルとしては、例えば一般式(I
I)
【0015】
【化7】
【0016】(式中、R3 及びR7 は上記と同じ意味を
表わし、R10はシクロペンチル又はシクロヘキシル基を
表わす。)で示される1,2−ナフトキノンジアジドス
ルホン酸エステル等が挙げられる。一般式(I)で示さ
れる1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル
は単独で、或いは他の1,2−ナフトキノンジアジドス
ルホン酸エステルと混合して用いられる。混合して用い
る場合の両者の割合は、本発明の効果を損なわない限り
において適宜設定される。
【0017】アルカリ可溶性ノボラック樹脂としては、
半導体微細加工用ポジ型レジスト組成物に通常用いられ
るものであれば特に制限されないが、例えばm−クレゾ
ール、p−クレゾール、o−クレゾール、2,5−キシ
レノール、3,5−キシレノール、3,4−キシレノー
ル、2,3,5−トリメチルフェノール及び3−メチル
−6−t−ブチルフェノール等より選ばれるフェノール
類の1種もしくは2種以上と、ホルムアルデヒド、アセ
トアルデヒド、グリオキサール、ベンズアルデヒド及び
サリチルアルデヒド等より選ばれるアルデヒド類の1種
もしくは2種以上とを、有機酸、無機酸又は二価金属塩
等の触媒(及び好ましくは溶媒)の存在下に、常法によ
り縮合させたノボラック樹脂等が挙げられる。縮合によ
り得られたノボラック樹脂は、例えば分別等の操作を加
えて、分子量900 以下の範囲の成分をゲルパーミエーシ
ョンクロマトグラフ(GPC )パターンにおける面積比で
表わしたときに、未反応フェノール類を除く全パターン
面積に対して好ましくは25%以下、より好ましくは20%
以下にされる。ここで、パターン面積はuv(254nm)検出
器を用いて測定した面積を意味し、分子量はポリスチレ
ン換算分子量を意味する。
【0018】本発明の感光性樹脂組成物には、一般式
(I)で示される1,2−ナフトキノンジアジドスルホ
ン酸エステルを含有する感光剤及びアルカリ可溶性ノボ
ラック樹脂に加えて、さらに、フェノール性水酸基を2
個以上有する分子量900 未満のアルカリ可溶性化合物を
含んでいてもよい。好ましいアルカリ可溶性化合物とし
ては、例えば一般式(IV)
【0019】
【化8】
【0020】(式中、R11〜R16は各々独立して水素原
子又は炭素数1〜4のアルキルもしくはアルコキシ基を
表わし、R17は水素原子、炭素数1〜4のアルキル基又
はアリール基を表わす。a〜cは各々0、1又は2を表
わし、a+b+c>2である。)で示される化合物等が
挙げられる。
【0021】感光剤の好ましい添加量は感光性樹脂組成
物の全固形分中、10〜50重量%であり、上記の分子量90
0 未満のアルカリ可溶性化合物を添加する場合の好まし
い添加量は同じく3〜40重量%である。
【0022】感光性樹脂液を調製する際の溶剤は、適当
な乾燥速度を有し、均一で平滑な塗膜を与えるものであ
ればよく、特に限定されない。好ましい溶剤としては、
例えばプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテ
ート、エチルセロソルブアセテート、ピルビン酸エチ
ル、乳酸エチル、酢酸n−アミル、2−ヘプタノン及び
γ−ブチロラクトン等が挙げられる。これらの溶剤は単
独で、或いは2種以上混合して用いられる。
【0023】
【発明の効果】本発明の感光性樹脂組成物は感度、解像
度、耐熱性、プロファイル及び焦点深度等の諸性能のバ
ランスに優れ、且つスカムが無い。
【0024】
【実施例】次に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に
説明する。例中、部は重量部を示す。
【0025】合成例1 3−メチル−6−シクロヘキシルフェノール48.9g 、バ
ニリン17.1g 、p−トルエンスルホン酸2.7g及びメタノ
ール105.6gの混合物を還流条件で4時間反応させた。冷
却後、析出した結晶を濾過し、次いで50%メタノール水
溶液で洗浄した。得られたケーキを75℃で一昼夜減圧乾
燥して41g の下記化合物を得た。 FD-MS :m/e=514
【0026】
【化9】
【0027】合成例2 合成例1で得た化合物9.0g、1,2−ナフトキノンジア
ジド−5−スルホン酸クロリド9.4g及びジオキサン92.1
g の混合物中に、20〜30℃で1時間かけてトリエチルア
ミン4.25g を滴下した。滴下終了後、30℃で7時間反応
させた。次いで、酢酸1.5gを添加後、同温度で1時間攪
拌した。反応混合物を濾過後、得られた残さを少量のジ
オキサンで洗浄した。酢酸5.1g及びイオン交換水508g中
に、濾洗液を注ぎ、1時間攪拌した。析出した結晶を濾
過後、得られた残さをイオン交換水で洗浄した。次い
で、得られたケーキを40℃で乾燥して感光剤Aを得た。 合成例3 合成例1で得た化合物9.0g、1,2−ナフトキノンジア
ジド−5−スルホン酸クロリド14.1g 及びジオキサン11
5.5gの混合物中に、20〜30℃で1時間かけてトリエチル
アミン6.37g を滴下した。滴下終了後、30℃で7時間反
応させた。次いで、酢酸3g を添加後、同温度で1時間
攪拌した。反応混合物を濾過後、得られた残さを少量の
ジオキサンで洗浄した。酢酸64.8g 及びイオン交換水64
8g中に、濾洗液を注ぎ、1時間攪拌した。析出した結晶
を濾過後、得られた残さをイオン交換水で洗浄した。次
いで、得られたケーキを40℃で乾燥して感光剤Bを得
た。
【0028】合成例4 m−クレゾール148.5g、p−クレゾール121.5g、メチル
イソブチルケトン252g、10%蓚酸37g 及び90%酢酸84.8
g の混合物中に、100 ℃で40分かけて37%ホルマリン12
9.5gを滴下した。滴下終了後、同温度で15時間反応させ
た。室温まで冷却後、水洗し、次いで脱水してノボラッ
ク樹脂のメチルイソブチルケトン溶液(42.3%)466gを
得た。GPC によるポリスチレン換算重量平均分子量は43
00であった。この溶液450g、メチルイソブチルケトン91
0g及びn−ヘプタン996gの混合物を60℃で30分攪拌後、
放置、分液した。得られた下層に2−ヘプタノン380gを
仕込み、メチルイソブチルケトン及びn−ヘプタンをエ
バポレーターにより除去してノボラック樹脂の2−ヘプ
タノン溶液を得た。GPC によるポリスチレン換算重量平
均分子量は9000であり、ポリスチレン換算分子量で900
以下の範囲の成分の面積比は全パターン面積に対して17
%であった。
【0029】実施例(例番号1〜3) ノボラック樹脂、感光剤及び添加剤を下表に示す組成で
2−ヘプタノンが50部になるように混合した。混合液を
孔径0.2 μmのテフロン製フィルターで濾過して感光性
樹脂(レジスト)液を調製した。常法により洗浄したシ
リコンウエハーにスピンナーを用いて上記レジスト液を
1.1 μm厚に塗布し、ホットプレート上で90℃で1分ベ
ークした。次いで、365nm (i線)の露光波長を有する
縮小投影露光器(ニコン社製、NSR1755i7A、NA=0.5 )
でショット毎に露光量を段階的に変えて露光した。露光
後、このウエハーをホットプレート上で110 ℃で1分ベ
ークした。次いで、SOPD〔住友化学工業(株)製アルカ
リ性現像液〕で1分現像してポジ型パターンを得た。感
度は50μmのラインアンドスペースパターンが1:1に
なる露光量で測定した。解像度はラインアンドスペース
パターンが1:1になる露光量(実効感度)で膜減り無
く分離するラインアンドスペースパターンの寸法を走査
型電子顕微鏡で観察した。プロファイルは実効感度にお
ける0.45μmラインアンドスペースパターンの断面形状
を走査型電子顕微鏡で観察した。耐熱性は124 ℃のホッ
トプレート上で5分加熱したときのレジストパターンの
ダレ具合を5段階で評価した(5が耐熱性が最も良く、
1が耐熱性が最も悪い)。焦点深度は実効感度における
0.40μmラインアンドスペースパターンが膜減り無く分
離する焦点の幅を走査型電子顕微鏡で観察した。
【0030】
【表1】
【0031】上表中、添加剤は下記アルカリ可溶性化合
物である。
【0032】
【化10】
【0033】上表中、感光剤D は下記化合物
【0034】
【化11】
【0035】と1,2−ナフトキノンジアジド−5−ス
ルホン酸クロリドとの縮合物である。
【図面の簡単な説明】
【図1】合成例1で得た化合物の 1H−NMRスペクト
ルである。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式(I) 【化1】 (式中、R1 、R2 、R8 及びR9 は各々独立して水素
    原子又はアルキル、アルケニルもしくはアリール基を表
    わし、R3 、R4 及びR7 は各々独立して水素原子又は
    1,2−ナフトキノンジアジドスルホニル基を表わし、
    5 及びR6 はシクロアルキル基を表わす。但し、
    3 、R4 及びR7 の中少なくとも1つは1,2−ナフ
    トキノンジアジドスルホニル基である。)で示される
    1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステルを含
    有する感光剤及びアルカリ可溶性ノボラック樹脂を含む
    ことを特徴とする感光性樹脂組成物。
  2. 【請求項2】一般式(I)で示される1,2−ナフトキ
    ノンジアジドスルホン酸エステルが、一般式(II) 【化2】 (式中、R3 及びR7 は請求項1に記載の意味を表わ
    し、R10はシクロペンチル又はシクロヘキシル基を表わ
    す。)で示される1,2−ナフトキノンジアジドスルホ
    ン酸エステルである、請求項1に記載の組成物。
  3. 【請求項3】1,2−ナフトキノンジアジドスルホン酸
    エステルが1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホ
    ン酸エステルである、請求項1又は2に記載の組成物。
  4. 【請求項4】アルカリ可溶性ノボラック樹脂が、その分
    子量900 以下の範囲の成分をゲルパーミエーションクロ
    マトグラフパターンにおける面積比で表したときに、未
    反応フェノール類のパターン面積を除く全パターン面積
    に対して25%以下である、請求項1〜3のいずれかに記
    載の組成物。
  5. 【請求項5】さらに、フェノール性水酸基を2個以上有
    する分子量900 未満のアルカリ可溶性化合物を含む、請
    求項1〜4のいずれかに記載の組成物。
JP4371194A 1994-03-15 1994-03-15 感光性樹脂組成物 Pending JPH07253664A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100499983B1 (ko) * 2001-12-05 2005-07-07 도오꾜오까고오교 가부시끼가이샤 포지티브형 포토레지스트 조성물 및 액정표시소자 제조용레지스트패턴의 형성방법

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