JPS59155838A - ポジ型感光性塗膜形成用組成物 - Google Patents

ポジ型感光性塗膜形成用組成物

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JPS59155838A
JPS59155838A JP2990183A JP2990183A JPS59155838A JP S59155838 A JPS59155838 A JP S59155838A JP 2990183 A JP2990183 A JP 2990183A JP 2990183 A JP2990183 A JP 2990183A JP S59155838 A JPS59155838 A JP S59155838A
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JP
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forming
film
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photosensitive
cyclopentanone
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JP2990183A
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Cho Yamamoto
山本 兆
Susumu Ichikawa
市川 進
Koichiro Hashimoto
橋本 鋼一郎
Masanori Miyabe
宮部 将典
Akira Yokota
晃 横田
Hisashi Nakane
中根 久
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Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/022Quinonediazides
    • G03F7/0226Quinonediazides characterised by the non-macromolecular additives

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  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、保存安定性及び微細パターン形成性に優れた
ポジ型感光性塗膜形成用組成物に関するものである。
一般に、ホトレジストを利用する微細・くターンの形成
は、感光性材料を含有する溶液を基板上に、例工ばロー
ルコート法、70−コート法、スピンコード法7デイヅ
グコート法、スプレーコート法あるいはドクターコート
法などの塗布方法により塗布し、溶剤を揮散させて感光
層を形成し7だのち、所望のマスクパターンを介して活
性光を照射し、照射部と非照射部との間に生じた耐性の
差を利用して、照射部又は非照射部のいずれかを選択的
に除去することにより行われている。この場合、照射部
のみが選択的に除去されるものはポジ型であり、それと
は逆に非照射部が選択的に除去されるものはネガ型に分
類されるが、本発明は、前者のポジ型に関1゛〜、特に
現像液を用いる湿式現像に好適な感光性材料含有塗布液
の貯蔵安定性の改良に係るものである。
本発明のポジ型感光性材料含有塗布液は、感光性化合物
、被膜形成材料及びこれらを溶解する溶剤から構成され
る溶液であって、そのポジ型の感光性を与える感光性化
合物としては、例えばオルトベンゾキノンジアジド、バ
ラベンゾキノンジアジド、オルトナフトキノノジアジド
、オルトアントラキノンジアジド基な−どを有するキノ
ンジアジド基含有化合物類が挙げられる。これらのキノ
ンジアジド化合物類は、活性線の照射によって容易に光
分解してカルボン酸を生成し7、アルカリ性液に可溶の
物質に変化するので、ポジ型用感光性化合物として好適
であり、この性質を利用したものが大半使用されている
。しかし、これらの基は、安定性が極めて悪いので、そ
の安定化のために、例えば、ナフトキノン−(1,2)
−ジアジド−(2)−5−スルホナートのよ・うに、フ
ェノール性の水酸基をエステル化するなどの手段が採用
されている。ところが、感光性化合物をこのようにして
安定化することは工業的に不利である上に、感光性化合
物のもつ望ましい性質がそこなわれるのを免れない。
他方、上記のようなポジ型感光性化合物を溶剤に溶解し
て塗布液を調製した場合、その溶液が保存の間に分解し
て光感度が低下したり、あるいはいったん溶解した感光
性化合物が再結晶化して析出し、溶液の均一性をそこな
うという欠点がちつた。溶液の安定性は、溶質と溶剤と
の相互関係が一つの重要な要因をなすものであるが、溶
剤の溶質溶解力が大きくかつ溶質が長期安定に保たれる
ことが必要である。そしてポジ型感光性材料含有塗布液
の場合には、感光性化合物及び被膜形成材料の両者に対
して強い溶解力を有し、その濃度に関係なく均一な溶液
を形成1〜、均一かつ平滑な塗膜を提供し2うることか
重要であり、それぞれの溶質の種類に応じて好適な溶剤
が選択される。ポジ型感光性材料含有塗布液用溶剤とし
ては、極めて広い範囲の有機溶剤を使用できることが知
られているが、実用的に(はシクロヘキサノン、エチレ
シクリコール七ノエチルエーテルアセテートカ好マ(7
い溶剤として用いられている。しかしながら、シクロヘ
キサノンを溶剤とする塗布液においては、その保存中に
感光性化合物が徐々に分解して感光性が低下するし、ま
た、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート
溶剤は、その溶液の長期保存の間に感光性化合物−が再
結晶化する欠点が解消できず、いずれも十分に満足しう
るものとはいえなかった。したがって、当該技術分野で
は、長期の保存後にも感光性が低下せず、かつ均一で平
滑な塗膜を形成しうる安定なポジ型感光性材料含有溶液
が強く要望されていた。
本発明者らは、従来のポジ型感光性塗膜用塗布液の上記
のような欠点を解消し、極めて安定な塗布液を提供する
ことを目的として鋭意研究を重ねだ結果、シクロペンタ
ノンを溶剤として用いることによりその目的を達成しう
ろことを見出し、本発明を外すに至った。
すなわち、本発明(伐、キノンジアジド基を有するポジ
型感光性化合物及び塗膜形成材料をシクロペンタノンに
溶解して成るポジ型感光性塗膜形成用組成物を提供する
ものである。
本発明の組成物に用いられるキノンジアジド基を含有す
るポジ型感光性化合物としては、例えばオルトベンゾキ
ノンジアジド、バラベンゾキノンジアジド、オルドナ7
トキノンジアジド、オルトベンゾキノンジアジド及びそ
れらの誘導体、例えばオルトナフトキノンジアジドスル
ホン酸エステルのような核置換誘導体類を挙げることが
でき、またオルトキノンジアジドスルホニルクロリトト
水酸基又はアミン基をもつ化合物、例えばフェノール性
 p−メトキシフェノール、ジメチルフェノール、ヒド
ロキノン、ビスフェノールA、す7トール、ヒロカテコ
ール、ピロガロール、ピロガロールモノメチルエーテル
、ピロガロール−1,3−ジメチルエーテル、没食子酸
、水酸基を一部残し、エステル化又はチーチル化されだ
没食子酸、アニリン、p−アミノジフェニルアミン、フ
ェノール樹脂などとの反応生成物類も包含される。これ
らの感光性化合物は、通常単独で用いられるが、2種以
上を併用することもできる。
また、本発明の組成物に用いられる被膜形成材料として
は、アルカリ可溶性の樹脂類が好ましく、例えばフェノ
ール又はクレゾールなどとアルデヒド類とを縮合して製
造されるノボラック樹脂、ポリビニルアルコーノヘ ポ
リビニルアルキルエーテル、スチレンとアクリル酸との
共重合体、メタクリル酸とメタクリル酸アルキルエステ
ルとの共重合体、ヒドロキシスチレンの重合体類、ポリ
ビニルヒドロキシベンゾエート、ポリビニルヒドロキノ
ベンザールなどを挙げることができる。°これらも単独
又は2種以上を組合せ使用できる。
上記感光性化合物と塗膜形成材料との使用割合は、通常
、重量比で1:2〜1:10の範囲である。この割合は
、ポジ型感光性化合物が、例えばフェノール樹脂のよう
な被膜形成成分を含む場合には、ある程度変えることが
できる。被膜形成材料があまり多すぎると得られる画像
のマスクパターンの忠実性の劣化や転写性の低下をもた
らすので好捷しくないし、あまり少なすぎると形成され
る2塗膜の強度及び均一性の低下や解像力の低下をもた
らすので好ましくない。一般に、好ましい感光性化合物
対被膜形成材料の配合割合は重量比で1 : 2.5〜
1 : 5.5の範囲である。
本発明に用いる溶剤は、従来ポジ型感光性塗膜形成用溶
液の溶剤として用いられたことのないものである。その
使用量は、塗布基板に適用して均一な薄層を形成し得る
塗布が可能であれば特に制限はないが、通常、固形分す
なわち、ポジ型感光性化合物及び塗膜形成材料が3〜5
0重量%の範囲となる濃度の溶液組成物を与えるような
量が用いられる。
また、本発明の溶液組成物には、例えば増感剤、他の付
加的樹脂、可塑剤、安定剤、あるいは形成像を一層可視
的にするだめの着色料、その他の通常、当該技術分野で
慣用されている各種添加剤を含有させることができる。
ハードマスクを製造するときのホトレジストの。
ように高解像力が要望されるときには、ホトレジストの
膜厚を0.2μm程度にするのが好捷しいが、本発明の
組成物を用いれば、固形分濃度を3〜5重量%にして3
,000rpm  の回転速度でスピンコードすればよ
い。また、段差の大きい基板に塗布する必要があるとき
には、従来方法においては、凹部を埋めたのちにホトレ
ジストを塗布する、いわゆる多層レジスト法がとられて
いたが、本発明の組成物を用いれば、固形分を40〜5
0重量%の高濃度にしても粘度上昇がほとんどないため
、スピンコードが可能で、段差のある基板に対しても、
予め凹部を埋めることなく、直接段差のある基板にスピ
ンコードするだけで3μm程度の厚膜を得ることができ
、段差のある基板で高解像度のある微細パターンを形成
することができる。
本発明の組成物の好適な使用方法について1例を示すと
、まず、例えばシリコンウェハーのような支持体上に、
キノンジアジド基含有感光性化合物及び塗膜形成材料を
シクロペンタノンに溶解して調製したポジ型感光性塗膜
形成用組成物をスピン・コーター等によって塗布し、こ
れを脱溶剤して乾燥した感光層を形成させる。次いで紫
外線を発光する光源、例えば低圧水銀灯、高圧水銀灯、
超高圧水銀灯、アーク灯、キセノンライブなどを用い、
所要のマスクパターンを介して露光するか、あるいは電
子線を走査しな“がら照射する。次にこれを現像液、例
えば1〜2%水酸化す) IJウム水溶液のような弱ア
ルカリ性水溶液に浸すと、露光によって可溶性化した部
分が選択的に溶解除去されて、マスクパターンに忠実な
ポジ型の画[象が得られる。
本発明のポジ型感光性塗膜形成用溶液組成物は、従来の
ものに比べて、安定性が顕著に優れ、しかモジクロペン
タノンは・、ジアジド基に対する分解作用あるいは分解
促進力が極めて弱いので、キノンジアジド基含有化合物
の感光特性が低下せず、従来のものに比べ、長期保存後
にも高い解像力のポジ型感光性塗膜を提供することがで
きる。また本発明の組成物は、溶剤シクロペンタノンの
蒸発速度が非常に大きいので、基板上にスピン・オンし
回範唆せて塗膜を得るのに、従来のものに比べて約IA
の粘度の低濃度組成物で適用でき、そのため同様な基板
上に形成させる場合の消費される組成物の量が従来の約
半分で済むという効果を有する。捷だ段差をもつ基板上
に塗布する場合、ステップ部分のカバーリングに問題の
あった今までのものに比べ、本発明の組成物は、シクロ
ペンタノンの揮発速度が大きく、塗布時の乾燥が速いの
で、被覆性のよい膜が得られるという利点をもつ。
次に実施例及び比較例により本発明を、さらに詳細に説
明する。
実施例1及び比較例1 シクロペンタノン75 ii’ K 2,3.4− )
 IJヒドロキシベンゾフェノン]、 mo7とナフト
キノン−(l。
2)−ジアジド−(2)−5−スルボニルクロリド3m
otとの反応物5グ及びフェノールノボラック樹脂20
7とを溶解し、これを0.45μmのメンブランフィル
タ−でろ過し、ポジ型感光性塗布液を調製した。このも
のを25℃の恒温に保ち、ゲル状物の発生の経時試験を
行った。経時試験におけるゲル状物の確認法は、3イン
チ径のシリコン基板に、市販のスピ”ンコーター装置を
用い、3oo。
rpmの回転速度で、上記ろ通詞製された塗布液を塗布
し、スポットライトを照射して観察することによりゲル
状物の多数の形成を確認する方法であって、ろ通抜の塗
布液の経時的変質と安定性を容易に判断することができ
る。
この経時試験の結果は、ろ通抜2400時間経過しても
ゲル状物は確認できず、全く安定な塗布液であることが
認められた。
これに対し、溶剤としてシクロペンタノンに代えて、従
来用いられているエチレングリコールモノエチルエーテ
ルアセテートを用いたほかは全く同様にして調製した塗
布液について同様に試験した結果、この液はろ通抜約1
20時間で多数のゲル状物が認められた。
比較例2 エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート75
!に2.2’、4.4’−テトラヒドロキシベンゾフェ
ノン]、 mobとナフトキノン−(1,2)−ジアジ
ド−(2)−5−スルホン酸クロライド3 motとの
反応物57及びフェノールノボラック樹脂20gとを溶
解し、ろ過しく前記の経時試験を行ったところ、24時
間でゲル状物の発生を認めた。
実施例2 比6例2のエチレンクリコールモノエチルエーテルアセ
テートの代わりに7クロペンタノン752を用いた以外
は比較例2と同様にして溶液を調製し、経時試験を行っ
た結果、ゲル状物の発生は1200時間まで認められな
かった。
比較例3 エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート75
7に2 、2’ 、 4 、4’−テトラヒドロキシベ
ンゾフェノン1 moLとナフトキノン−(1,2)−
ジアジド−(2)−5−スルホニルクロリド4 mot
との反応物5?及びフェノールノボラック樹脂207と
を溶解し、ろ過した後、経時試験を行った結果、24時
間でゲル状物の発生を認めた。
実施例3 比較例3のエチレンクリコールモノエチルエーテルアセ
テートの代りにシクロペンタノンを使用して同様の操作
を行った結果、170時間までゲル状物は認められなか
った。
比較例4 シクロヘキサノン75fに2.3.4−  )リヒドロ
キシベンゾフエノン1 motとナフトキノン−(1,
2)−ジアジド−(2)−5−スルホン酸クロライド3
 motとの反応物52及びフェノールノボラック樹脂
202を溶解し、0..45μmのメンブランフィルタ
−を通して、ポジ型感光性塗布液を調製した。このもの
を比較例1と同様に経時試験を行った結果2400時間
丑で、ゲル状物は認められなかった。
まだ、この塗布液を、メチルセロソルブにて希釈し、石
英セル容器を用い、日立分光光度計323型で400n
mの波長の吸光度の変化を測定した結果、経時とともに
小さくなっていることから、ジアジド基の分解が確認で
きた。
実施例4 比較例4のシクロヘキサノンの代わりにシクロペンタノ
ンを用いて、同様に吸光度の変化を測定した結果、約2
000時間後における−400 nmの波長の吸光度の
変化がみられず、従ってジアジド基の変化がほとんどな
いことが分った。
比較例5 エチレングリコニルモノエチルエーテルアセテ−)75
1Fに2.3.4−)リヒドロキシベンゾフエノン1 
mobとナフトキノン−(1,2)−ジアジド−2−(
5)−スルホン酸クロライド2 motとの反応物57
及びフェノールノボラック樹脂202とを溶解し、これ
を0.45μm のメンブランフィルタ−でろ過し、ポ
ジ型感光性塗布液を調製した。
このものを、表面に約20,0OOAの厚さのライン・
アンド・スペース・パターンから成るSi O2層をも
つシリコンウニ・・−上にスピンコーターヲ用い300
Orpmの回転速度で塗布し、85℃の熱循環乾燥器で
30分間乾燥9し、SBM断面写真を観察した結果、S
iO2上面とSi面での膜厚差が大きく、またステップ
の部分の膜厚がうすく、カバーリングが乏しかった。
実施例5 L1例5のエチレングリコールモノエチルエーテルアセ
テートの代わシに7クロペンタノン752を用いて同様
の操作を行った所、SiO2面と81面の膜厚差が少な
く、ステップ、の部分のカバーリングも良いことが確認
された。
特許出願人 東京応化工業株式会社 代理人 阿 形  明

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 キノンジアジド基を有するポジ型感光性化合物及び
    塗膜形成材料をシクロペンタノンに溶解して成るポジ型
    感光性塗膜形成用組成物。 2 シクロペンタノンに溶解したポジ型感光性化合物及
    び塗膜形成材料の合計濃度が3〜50重量%である特許
    請求の範囲第1項記載の組成物。
JP2990183A 1983-02-24 1983-02-24 ポジ型感光性塗膜形成用組成物 Granted JPS59155838A (ja)

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JP2990183A JPS59155838A (ja) 1983-02-24 1983-02-24 ポジ型感光性塗膜形成用組成物

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6236657A (ja) * 1985-08-10 1987-02-17 Japan Synthetic Rubber Co Ltd 半導体微細加工用レジスト組成物
US5405720A (en) * 1985-08-07 1995-04-11 Japan Synthetic Rubber Co., Ltd. Radiation-sensitive composition containing 1,2 quinonediazide compound, alkali-soluble resin and monooxymonocarboxylic acid ester solvent

Cited By (5)

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US6228554B1 (en) 1985-08-07 2001-05-08 Jsr Corporation Radiation-sensitive resin composition
US6270939B1 (en) 1985-08-07 2001-08-07 Jsr Corporation Radiation-sensitive resin composition
JPS6236657A (ja) * 1985-08-10 1987-02-17 Japan Synthetic Rubber Co Ltd 半導体微細加工用レジスト組成物

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