JPS60173544A - ポジ型感光性組成物 - Google Patents

ポジ型感光性組成物

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JPS60173544A
JPS60173544A JP3009784A JP3009784A JPS60173544A JP S60173544 A JPS60173544 A JP S60173544A JP 3009784 A JP3009784 A JP 3009784A JP 3009784 A JP3009784 A JP 3009784A JP S60173544 A JPS60173544 A JP S60173544A
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naphthol
novolak resin
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resin
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Konoe Miura
三浦 近衛
Hideki Nagasaka
長坂 英樹
Noriaki Takahashi
徳明 高橋
Tameichi Ochiai
落合 為一
Ryuichiro Takasaki
龍一郎 高崎
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Mitsubishi Kasei Corp
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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
    • G03F7/023Macromolecular quinonediazides; Macromolecular additives, e.g. binders
    • G03F7/0233Macromolecular quinonediazides; Macromolecular additives, e.g. binders characterised by the polymeric binders or the macromolecular additives other than the macromolecular quinonediazides
    • G03F7/0236Condensation products of carbonyl compounds and phenolic compounds, e.g. novolak resins

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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、放射線に感応するポジ型感光性組成物に関す
るものであり、さらに詳しくは、するものでおる。
近年、超微細加工用フォトレジストとして/、2−ナフ
トキノンジアジド糸ポジ型フォトレジストが多用される
様になった。従来、前記7オトレジストに用いられるバ
インダーポリマーとしてはクレゾールノボラック樹脂、
ビニル7エノール重合体などが知られているが、これら
を用いたレジスト膜は、ドライエツチング耐性が必ずし
も十分ではなかった。これを改良した樹脂としてナフト
ールを縮合成分として含有するノボラック樹脂、好まし
くは、α−ナフトールおよびp−クレゾールを含有する
ノボラック樹脂があるが(特願昭Sざ一/!;g、30
/)、α−ナフトールを縮合成分として含有するノボラ
ック樹脂をフォトレジストのバインダーとして用いた場
合、フォトレジスト感光液としての長期保存安定性に問
題があった。感光液の保存中における劣化はきわめて問
題であり、例えば保存により感度の低下がおこった場合
、現像後のレジスト線の太り、線間のレジスト残りがお
こり好ましくない。保存前後の感度の変化率が5%以下
であることが必要とされる。本発明者等は、ドライエツ
チング耐性を向上させ、さらに、保存安定性に問題のな
いレジストのバインダーポリマーについて種々検討を行
なった結果、β−す7トールを縮合成分として含有する
ノボラック樹脂を使用すれば、感光液保存性が良好でか
つ、ドライエツチング耐性の向上されたレジスト組成物
が得られることを知得し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の要旨とする所は、バインダー樹脂お
よびムコ−ナフトキノンジアジド系化合物とからなるポ
ジ型感光性組成物において、該バインダー樹脂がβ−ナ
フトールを縮合成分として含むノボラック樹脂を含有す
ることを特徴とするポジ型感光性組成物に存し、さらに
好適には該ノボラック樹脂が(a)β−ナフトール5〜
70モルチおよび(b)フェノール、クレゾールおよび
キシレノールから選択される少くとも1種を、30−9
!rモルチ含む縮合成分をホルムアルデヒドと縮合させ
たものであることを特徴とするポジ型感光性組成物に存
する。
次に本発明の詳細な説明する。該ノボラック樹脂は、β
−ナフトールを縮合成分として含有するが、好適には、
他のフェノール類と共に縮□合させてもよい。前記フェ
ノール類はβ−ナフ 3− トールと共に縮合させて得られたノボラック樹脂がポジ
型レジストとして適度の現像特性を示すものであればす
べて用いうるが11例えば、フェノール、0−クレゾー
ル、m−クレゾール、コツ3−キシレノール、λ、S−
ヤンレノール、3、S−キシレノール等が挙げられる。
好ましくは、m−クレゾールとキシレノールをモル比で
l:3から3=7の範囲で混合したものが良い。
ノボラック樹脂は、β−ナフトールと必をならば前記フ
ェノール類と共にアルデヒド類と公知の酸触媒を用い、
公知の方法で縮合させて作ることができる。β−ナフト
ールの含有量は全フェノール成分に対してS〜70モル
係であるのが好ましい。β−ナフトールが5モル係未満
の場合にはドライエツチング耐性の向上が顕著でなく、
寸だ70モモル係り大きい場合は、現像液に対する溶解
性が悪く、感度の低いものしか得ることができない。好
適には、(a)β−ナフトール5〜70モル%(b) 
m−クレゾール、キシレノールおよび/またはフェノー
ル30〜9Sモー 番 − ルチを少くとも含む縮合成分をホルムアルデヒドと縮合
させたノボラック樹脂が挙げられる。
さらに好適には、(a)β−ナフトール10−90モル
%(b)m−クレゾール、コツ3−キシレノール、コ、
!−キシレノールおよび/または3.S−キシレノール
 60〜デOモル饅を少くとも含む縮合成分をホルムア
ルデヒドと縮合させたノボラック樹脂が挙げられる。
β−ナフトール含有ノボラック樹脂の現像液に対する溶
解性はα−ナフトール含有ノボラック樹脂のそれと全く
異る。すなわち、α−ナフトールは溶解性を上昇させる
ためダθモル饅以上に好適範囲があるのに対しβ−す7
トールの場合は、溶解性を逆に低下させるため、特に好
適には全フェノール成分に対してiioモルチ以下で用
いるのが良い。
該ノボラック樹脂の重量平均分子量は、100〜100
00の範囲にあることが好ましい。ここで重量平均分子
量は、東洋曹達社製カラムTSK−GEL GMt (
(kコH6、G3H1,、G’lH&、GKHA等量混
合、 TSK−GELは商標)一本(計ダフィート)ヲ
用いたゲルパージニージョンクロマトグラフィーでテト
ラヒドロフラン矛を溶媒として展開した時のポリスチレ
ン換算の値で定義される。重量平均分子量がtroo未
滴の時は未露光部の現像後の膜減りが大きく、7000
0以上の時は、現像速度が小さくなってしまう。特に好
適な重量平均分子量は1000〜’toooの範囲であ
る。
ムコ−ナフトキノンジアジド系化合物としては、例えば
、特開昭!rl!−/l//コ号記載の化合物が挙げら
れるが、好適には、2,3.II−) リヒドロキシベ
ンゾフエノンのll、2−す7トキノンー、2−ジアジ
ド−3−スルホン酸トリエステルが挙げられる。これは
、好適には、感光性組成物の固形分1g中にキノンジア
ジド基として0.3〜0.6 mmol の範囲で含む
ように用いられるのが好ましい。
このようにして得られた感光性組成物は適当な溶剤に溶
解され、基材にコートされる。溶剤としては、例えば、
メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソル
ブ、メチルセロンルブアセテート、エチルセロソルブア
セテート等のセロソルブ系溶媒、ブチルアセテート、ア
ミルアセテート等のエステル系溶媒、ジメチルホルムア
ミド、ジメチルスルホキシド等の高極性溶媒等が挙げら
れる。溶液中には、さらに、染料、塗布性改良剤、接着
促進剤、感度向上剤などが添加されていてもよい。基材
上に形成された塗膜を、可視光線以下の波長の電磁波等
によりパターン露光し、現像することによりレジストが
形成される。その後、基材、例えば、シリコンウェーハ
ー上のシリコンオキサイド層がドライエツチングされる
が、本発明のノボラック樹脂を含有するレジスト組成物
は、プラズマエツチング、イオンエツチング、リアクテ
ィブイオンエツチング等、種々のドライエツチング工程
に対して従来品に比較し高い剛性を示す。
この事は本工程の大巾な信頼性向上をもたらすものであ
り、その結果、本工程が多数回組込ま 1− れている半導体素子製造ラインの歩留りを飛躍的に改善
する。よって、本発明の工業的意義は極めて太きい。
、次に、合成例、実施例、参考例を用いて具体的に説明
するが、本発明はその要旨を越えない限如それらに限定
されるものではない。
合成例/ β−ナフトール5り、A I (0,llmol )、
m−クレゾールA Il、g 11 (0,6mol 
)、ホルマリン(3クチホルムアルデヒド水溶液) f
f /、/ 、9、シュウ酸二水化物/、g4111よ
り成る混合物を100℃で1時間加熱した。次いで室温
で水洗し、130℃減圧で水を留去した後ブチルセロソ
ルブ209を加えて溶解し、1110℃で30分間、減
圧にして縮合させつつ、水とブチルセロソルブを留去し
てノボラック樹脂を得た。ゲル ルパーlエーションクロマトグラフイーヲ用イて前記条
件でめた重量平均分子量(以下MWと略記)は15θO
であった。
合成例λ −日 − β−す7トールJ t、ざI (θ、2 mol )、
 m−クレゾールg ill I (0,g mob 
)、ホルマリン(37%ホルムアルデヒド水溶液)gへ
/9、シュウ酸三水化物/、g’lllより成る混合物
を100℃で50分間加熱した。次いで室温で水洗、デ
カントをし130℃で減圧にして水分をとりのぞいた後
、ブチルセロソルブ3ogt加えて溶解し1.210℃
で30分間、減圧にして縮合させつつ、水とブチルセロ
ソルブを留去してMwが1tsooのノボラック樹脂を
得た。
合成例3 β−ナフトールダざ、OEl (O,,7,?、?mo
l)、m−クレゾール36.θI(θ、、)J:?mo
1>、コ、j−−キシレノールグθ、7 g (0,3
33mo1)、ホルマリン(37%ホルムアルデヒド水
溶液) g /、/g1シュウ酸二水化物八gへgより
成る混合物を100℃で2時間加熱した。750℃で水
を減圧留去した後、ブチルセロソルブλlIgを加え、
コθθ℃で30分間加熱した後、−00℃で減圧にして
縮合させつつ、水とプチルセロソルプを留去してMwが
/jj−θのノボラック樹脂を得た。
合成例グ β−ナフトール?、:AI (0,0!; mol )
、m−クレゾール/ 0.g 11 (0,/ mol
 )、λ、ターキシレノール/2.29(θ、/ mo
l )、ホルマリン(3クチホルムアルデヒド水浴液)
20.3 El、シュウ酸二水化物θ、!i、291/
より成る混合物を700℃で7時間、さらに730℃で
7時間加熱した。750℃で減圧して水を留去後ブチル
セロソルブ61を加えて、270℃で20分加熱後、2
10℃で減圧にして縮合させつつ、水とブチルセロソル
ブを留去してMwが3000のノボラック樹脂を得だ。
合成例S β−ナフトールコバb y (o、t s mol)、
フェノールデ、lIg(θ、/ mol )、ホルマリ
ン(37チホルムアルデヒド水溶液)、20.3g1シ
ュウ酸二水化物0.9.311.ブチルセロソルブ/−
gより成る混合物を700℃で1時間、さらに130℃
で7時間加熱後、シュウ酸二水化物0.93Iを追加し
て130℃で7時間加熱した。
次いで1110℃で7時間減圧にして縮合させつつ、水
とブチルセロソルブを留去させ、さらに、2/θ℃で2
0分間減圧加熱を加えてMwが/2θOのノボラック拘
脂を得た。
参考合成例1 α−ナフトールg、Aダtz、p−クレゾール’1.、
j、211.ホルマリン(,77%ホルムアルデヒド水
溶−di)7.30Fl、シュウ酸二水化物0./ j
9より成る混合物をgo℃でaS分、ioo℃でJj分
間加熱した。次いで室温で水洗し、減圧で/時間−〇分
かけて1410℃から200℃に温度を上昇させつつ縮
合させてMwが2000のノボラック樹脂を得た。
参考合成例コ α−す7ト一ルコg、ざl (o、−m01 )、m−
クレゾールg 1441 (0,g mol ’I、ホ
ルマリン(3り饅ホルムアルデヒド水溶液)ざ/、/I
シュウ酸二水化物i、tr IIyよシ成る混合物を1
1− 700℃で7時間加熱した。次いで室温で水洗し、減圧
で/gO℃7時間縮合させてMwが1Iooθのノボラ
ック樹脂を得た0 実施・例/〜左、参考例ハコ 合成例/〜夕、参考合成例へコで得られたノボラック樹
脂/ Og、2,3.’l −)リヒドロキシベンゾフ
エノンのハユーナフトキノン−ノージアジド−3−スル
ホン酸トリエステル/、A’711をエチルセロソルブ
アセテートに溶解し、スピナーを用いて膜厚ハOμmと
なるようにθ、Sμのシリコンオキサイドを有するシリ
コンウエノ・−上に塗布し、qo℃、30分プリベーク
した。
次いで日本光学製つエノ1−ステツノ: −N5R−/
ro!fにてパターン露光し、東京応化工業■製現像液
(NMD−,7)で、23℃、1分間現像し、水で1分
間リンスした。生じた画像を走査型電子顕微鏡及び日本
光学工業■製寸法測定機うンノくスにてコμのライン、
スペースを再現するに必要な露光時間をめ、それを感度
とした。さらに未露光部の現像後の残膜率もめた。
12− 次いで、画像形成面をプラズマサーモ社製プラズマエツ
チング装置でエツチングガスした。
エツチングガスとしては5%の酸素(0□)ガスと9!
r%のテトラフルオロメタン(OF4)との混合ガスを
用い、tSOμ’I’orrでダ0℃、20分間エツチ
ングを行ない、エツチング前後のレジスト膜厚の差dを
測定した。
一方、比較のため、ノボラック樹脂としてメタクレゾー
ル70モル係、ハラクレゾール30モル係を用いて合成
したものを用い、上記と同様にして比較試料を作成し、
同時にドライエツチングを行ない、エツチング前後のレ
ジスト膜厚の差を測定しdrefとしdrof/dによ
シ耐ドライエツチング性の指標とした。dref /d
は大きいほど耐ドライエツチング性が良好であることを
示す。保存性は、感光液をダ0℃でコ週間保存後(はソ
実用の長期室温経変に対応)、前記最適露光時間をめ、
保存前の最適露光時間からの変化率で示した。結果を表
/に示すが、本発明のフォトレジスト組成物を用いた場
合、dr8f/dが/より大きく耐ドライエツチング性
に優れ、また同時に保存性も良好であった。
表 7 出 願 人 三菱化成工業株式会社 代 理 人 弁理士長谷用 − ほか/名

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)バインダー樹脂および/、−一す7トキノンジア
    ジド系化合物とからなるポジ型感光性組成物において、
    該バインダー樹脂がβ−ナフトールを縮合成分として含
    むノボラック樹脂を含有することを特徴とするポジ型感
    光性組成物。
  2. (2) ノボラック樹脂が(a)β−ナフトールS〜7
    0モルチおよび(b)フェノール、クレゾールおよびキ
    シレノールから選択される少くとも1種をjO−91モ
    ルチ含む縮合成分をホルムアルデヒドと縮合させたもの
    であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の組
    成物。
  3. (3)ノボラック樹脂の重量平均分子量が100〜/θ
    000の範囲であることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の組成物。
  4. (4) ハコ−ナフトキノンジアジド系化合物がコ、3
    .ダートリヒドロキシベンゾフェノ/の/、l−ナフト
    キノンジアジド−3−スルホン酸のエステルであること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の組成物。
  5. (5)ノボラック樹脂が(a)β−ナフトールj〜70
    モルチおよび(b)クレゾールおよびキシレノール30
    〜?Sモルチトヲホルムアルデヒドと縮合させたもので
    あることを特徴とする4!詐請求の範囲第1項記載の組
    成物。
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US06/788,882 US4650741A (en) 1983-08-30 1985-10-18 Positive photosensitive composition of cocondensed β-naphthol and m-cresol with aldehyde in admixture with sulfonyl triester of a 1,2-naphthoquinone-1-diazide
US06/915,897 US4725523A (en) 1983-08-30 1986-10-06 Positive photosensitive compositions with 1,2-naphthoquinone diazide and novolak resin prepared from α-naphthol and p-cresol

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH04211256A (ja) * 1988-07-07 1992-08-03 Sumitomo Chem Co Ltd ポジ型感放射線性レジスト組成物
JP2006154403A (ja) * 2004-11-30 2006-06-15 Nippon Zeon Co Ltd パターン形成方法

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JP2006154403A (ja) * 2004-11-30 2006-06-15 Nippon Zeon Co Ltd パターン形成方法
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