JPS61285450A - Photosensitive composition - Google Patents

Photosensitive composition

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JPS61285450A
JPS61285450A JP12618285A JP12618285A JPS61285450A JP S61285450 A JPS61285450 A JP S61285450A JP 12618285 A JP12618285 A JP 12618285A JP 12618285 A JP12618285 A JP 12618285A JP S61285450 A JPS61285450 A JP S61285450A
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polymer
arom
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photosensitive composition
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光男 藪田
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晃 横田
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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
    • G03F7/008Azides

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To obtain a photosensitive compsn. which has excellent sensitivity, resolution, etc. and is suitable for production of integrated circuit elements by constituting the compsn. of the sulfonate of a specific arom. azidosulfonic acid and compd. having a phenolic hydroxyl group and arom. polymer having an OH group. CONSTITUTION:The photosensitive compsn. consisting of the azide compd. expressed by the formula (Ar is an arom. ring of benzene, naphthalene, anthracene and phenanthrene which have no nucleus substituents except N3 group and SO2 group or may contain halogen or NO2 as the nucleus substituent, Ar' is an arom. compd. having >=1 phenolic OH and the residual arom. group except >=1 phenolic OH group remaining therein, n is >=1), novolak type phenolic resin and the polymer selected from the group consisting of a polyhydroxystyrene polymer and polyvinyl hydroxy naphthalene polymer is prepd. The compsn. for a negative type photoresist having excellent dimensional accuracy, adhesiveness to a substrate, heat resistance, chemical resistance, etc. is thus obtd.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は感光性組成物に関し、更に詳しく言えば半導体
集積回路素子の製造に用いるパターン形成用ネガ型感光
性組成物に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a photosensitive composition, and more particularly to a negative photosensitive composition for pattern formation used in the manufacture of semiconductor integrated circuit devices.

したがって本発明は、半導体集積回路素子の材料を製造
する産業分野において利用することができる。
Therefore, the present invention can be utilized in the industrial field of manufacturing materials for semiconductor integrated circuit elements.

従来の技術 トランジスター、集積回路(ICと略記される。)、大
規模集積回路(LSIと略記される。)などの半導体素
子は、これまでホトリソグラフィないしホトエツチング
による微細加工技術によって製造されている。この方法
は、シリコンウェハー上にホトレジスト層を塗布し、そ
の上に所定のパターンを有するマスクを重ねて露光し、
現像して画像を形成させたのち、エツチングにより、目
的のパターンを形成し、これを用いて選択拡散を行うも
のである。そして通常は、このような工程を数回繰り返
して選択拡散を行ったのち、アルミニウム電極の設置、
および配線処理を施して半導体の電子部品が作成される
2. Description of the Related Art Semiconductor devices such as transistors, integrated circuits (abbreviated as IC), and large-scale integrated circuits (abbreviated as LSI) have been manufactured by microfabrication technology using photolithography or photoetching. This method involves coating a photoresist layer on a silicon wafer, overlaying a mask with a predetermined pattern on it, and exposing it to light.
After developing to form an image, etching is performed to form a desired pattern, and this is used to perform selective diffusion. Usually, this process is repeated several times to perform selective diffusion, and then the aluminum electrode is installed.
Then, a semiconductor electronic component is created by performing wiring processing.

半導体工業で常用されているホトレジストには、電磁波
または粒子線などの活性光線の照射により架橋反応する
ネガ型と、分解して可溶化するポジ型の2種がある。そ
してホトレジストに活性光線を選択的に(すなわち画像
を形成するように)照射したのち、現像液と称される有
機溶剤またはアルカリ水溶液と接触させることにより、
市記のネガ型ホトレジストにおいては非照射部が選択的
に現像液に溶解除去され、またポジ型ホトレジストにお
いては照射部が選択的に現像液に溶解除去されて所望の
パターンが得られる。
There are two types of photoresists commonly used in the semiconductor industry: negative type, which undergoes a crosslinking reaction upon irradiation with electromagnetic waves or active light such as particle beams, and positive type, which decomposes and becomes solubilized. After selectively irradiating the photoresist with active light (that is, so as to form an image), the photoresist is brought into contact with an organic solvent or alkaline aqueous solution called a developer.
In the conventional negative photoresist, the non-irradiated areas are selectively dissolved and removed by a developer, and in the case of positive photoresists, the irradiated areas are selectively dissolved and removed by the developer to obtain a desired pattern.

ネガ型ホトレジストの代表的なものは、環化ゴムと芳香
族ビスアジドとを主成分とするものであるが、それから
得られるパターンの解像力の限界はラインアンドスペー
スでも1.5gmとされており、最近の超LSI時代で
は技術的要求に対応できないため、各種の改良や開発が
進められている0例えば特開昭58−52634号公報
にはメチルインプロペニルケトン、メチルメタクリレー
ト、グリシジルメタクリレートなどの重合体と、1−ア
ジドピレン、1.8−ジアジドナフタレン、2.6−ジ
(4′−7ジドベンザル)−4−メチルシクロヘキサノ
ンのようなアジド化合物との混合物が記載され、特開昭
58−111940号公報には、ノボラック樹脂又はポ
リヒドロキシスチレン樹脂とパラアジド安、色香酸2−
ヒドロキシエチル、メタアジド安息香酸2−(N、N−
ジメチルアミノ)エチルのような芳香族アジド化合物と
の混合物が開示されている。
Typical negative photoresists are mainly composed of cyclized rubber and aromatic bisazide, but the limit of resolution of patterns obtained from them is said to be 1.5 gm even for line and space, and recently In the age of ultra-LSI, various improvements and developments are being made to meet the technical demands. , 1-azidopyrene, 1,8-diazidnaphthalene, and a mixture with an azide compound such as 2,6-di(4'-7zidobenzal)-4-methylcyclohexanone is described in JP-A-58-111940. Novolak resin or polyhydroxystyrene resin and p-azidoben, chromic acid 2-
Hydroxyethyl, metaazidobenzoic acid 2-(N,N-
Mixtures with aromatic azide compounds such as dimethylamino)ethyl are disclosed.

発明が解決しようとする問題点 半導体集積回路素子の製造に用いるホトレジストに対す
る要求は、−・般に (1)高解像度であり、寸法精度が良いこと、(2)高
感度で露光量変化に対して寸法変化が少ないこと。
Problems to be Solved by the Invention The requirements for photoresists used in the manufacture of semiconductor integrated circuit devices are generally (1) high resolution and good dimensional accuracy, and (2) high sensitivity and resistance to changes in exposure dose. There should be little dimensional change.

(3)基板との密着が良く、耐薬品性に優れていること
、 (4)ストライエイジョン、およびピンホールがないこ
と、 (5)耐ドライエツチング性、耐熱性に優れていること
、 (6)品質的に安定で経時変化がなく、ロフト間のバラ
ツキがないこと、 (7)デバイス特性に悪影響を及ぼす不純物を含まない
こと、 (8)リングラフィ工程に許容性が広いこと、(9)価
格が安く入手しやすいこと などであり、これらのすべてを満足させる材料を提供す
ることは極めて困難である。
(3) Good adhesion to the substrate and excellent chemical resistance; (4) No striations or pinholes; (5) Excellent dry etching resistance and heat resistance. 6) It is stable in quality and does not change over time, and there is no variation between lofts; (7) it does not contain impurities that adversely affect device characteristics; (8) it has wide tolerance in the phosphorography process; (9) ) It is extremely difficult to provide materials that satisfy all of these requirements, such as low price and easy availability.

そこで本発明の目的は、高感度であって、解像力に優れ
た新規なネガ型ホトレジストを提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a novel negative photoresist that is highly sensitive and has excellent resolution.

問題点を解決するための手段 上記の状況に鑑み、本発明者らは鋭意研究を重ねた結果
、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環などの芳
香族環にアジド基及びスルホニル基を直接結合した化合
物は感光性であり、かつノボラック型′フェノール樹脂
、ポリヒドロキシスチレンなどのような芳香族環に水酸
基を直接結合したポリマーとは親和性が大であり、その
ためこのようなアジド化合物とポリマーとの混合によっ
て得られるホトレジストは相容性がよく、アジド化合物
とポリマーが均一となるため感度が高く、しかもポリマ
ーとアジド化合物がそれぞれ少なくとも1個の芳香族環
を有するため有機溶剤による膨潤も少なく、高解像力で
あることを見出し、本発明を完成するに至った。
Means for Solving the Problems In view of the above circumstances, the present inventors have conducted intensive research and have developed a compound in which an azide group and a sulfonyl group are directly bonded to an aromatic ring such as a benzene ring, naphthalene ring, or anthracene ring. is photosensitive and has a high affinity with polymers in which a hydroxyl group is directly bonded to an aromatic ring, such as novolak-type phenolic resins and polyhydroxystyrene; therefore, it is difficult to mix such azide compounds with polymers. The photoresist obtained by this method has good compatibility, and has high sensitivity because the azide compound and polymer are uniform.Moreover, since the polymer and the azide compound each have at least one aromatic ring, there is little swelling by organic solvents, and it has high resolution. The present invention was completed based on this discovery.

本発明の要旨は、一般式 %式%(1) [式中の Arはアジド基及びスルホニル基の外に、核置換基を有
しないか、あるいは核置換のハロゲン原子又はニトロ基
を有してもよいベンゼン環。
The gist of the present invention is the general formula % (1) [wherein Ar has no nuclear substituent other than an azide group and a sulfonyl group, or has a nuclear substituted halogen atom or nitro group] Good benzene ring.

ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環の芳
香族環であり、 Ar’はフェノール性水酸基を少なくとも1個有する芳
香族化合物における。そのフェノール性水酸基の少なく
とも1個を除いた芳香族残基であり、 nは1以上の整数である。] で表わされるアジド化合物及びポリマーからなることを
特徴とする感光性組成物である。
It is an aromatic ring such as a naphthalene ring, an anthracene ring, or a phenanthrene ring, and Ar' is an aromatic compound having at least one phenolic hydroxyl group. It is an aromatic residue excluding at least one of its phenolic hydroxyl groups, and n is an integer of 1 or more. ] This is a photosensitive composition characterized by comprising an azide compound represented by the following and a polymer.

以下に本発明の構成について詳細に説明する。The configuration of the present invention will be explained in detail below.

(アジド化合物) 本発明の感光性組成物におけるアジド化合物は、アジド
基を有し、それ以外に核置換基を有しないか、或いは核
置換のハロゲン原子又はニトロ基を有してもよいベンゼ
ン環、ナフタレン環又はアントラセン環などをもつ芳香
族スルホン酸(以下単にアジド基含有芳香族スルホン酸
と言う)と、フェノール性水酸基を少なくとも1個有す
る芳香族化合物(以下単にフェノール化合物と言う)と
のスルホン酸エステルである。そのエステルを構成する
アジド基含有芳香族スルホン酸の具体的例としては、次
のものを示すことができる。
(Azide compound) The azide compound in the photosensitive composition of the present invention has an azide group and no other nuclear substituent, or a benzene ring which may have a nuclear substituted halogen atom or a nitro group. , a sulfone of an aromatic sulfonic acid having a naphthalene ring or anthracene ring (hereinafter simply referred to as an azido group-containing aromatic sulfonic acid) and an aromatic compound having at least one phenolic hydroxyl group (hereinafter simply referred to as a phenol compound) It is an acid ester. Specific examples of the azido group-containing aromatic sulfonic acid constituting the ester include the following.

4−アジドベンゼンスルホン酸、 l−アジド−2−ナフタレンスルホン酸、l−アジド−
4−ナフタレンスルホン酸。
4-azidobenzenesulfonic acid, l-azido-2-naphthalenesulfonic acid, l-azido-
4-Naphthalenesulfonic acid.

l−アジド−5−ナフタレンスルホン酸、1−アジド−
6−ナフタレンスルホン酸、l−アジド−7−ナフタレ
ンスルホン酸。
l-azido-5-naphthalenesulfonic acid, 1-azido-
6-naphthalenesulfonic acid, l-azido-7-naphthalenesulfonic acid.

1−アジド−8−ナフタレンスルホン酸、?−アジドー
1−ナフタレンスルホン酸、2−アジド−5−ナフタレ
ンスルホン酸。
1-azido-8-naphthalenesulfonic acid, ? -azido-1-naphthalenesulfonic acid, 2-azido-5-naphthalenesulfonic acid.

2−アジド−6−ナフタレンスルホン酸、2−アジド−
7−ナフタレンスルホン酸。
2-azido-6-naphthalenesulfonic acid, 2-azido-
7-Naphthalenesulfonic acid.

2−アジド−8−ナフタレンスルホン酸。2-azido-8-naphthalenesulfonic acid.

l−アジド−4−ニドo−5−ナフタレンスルホン酸、 l−アジド−4−クロロ−6−ナフタレンスルホン酸、 2−アジド−4−ニトロ−6−ナフタレンスルホン酸、 2−アジド−4−クロロ−6−ナフタレンスルホン酸、 l−アジド−8−二トロー5−ナフタレンスルホン酸、 1−アジド−8−クロロ−5−ナフタレンスルホン酸、 2−アジド−8−二トロー4−ナフタレンスルホン酸、 2−アジド−8−クロロ−4−ナフタレンスルホン酸、 l−アジド−8−二トロー4−ナフタレンスルホン酸、 l−アジド−8−クロロ−4−ナフタレンスルホン酸、 l−アジド−4−アントラセンスルホン酸。l-azido-4-nido-o-5-naphthalenesulfonic acid, l-azido-4-chloro-6-naphthalenesulfonic acid, 2-azido-4-nitro-6-naphthalenesulfonic acid, 2-azido-4-chloro-6-naphthalenesulfonic acid, l-azido-8-nitro-5-naphthalenesulfonic acid, 1-azido-8-chloro-5-naphthalenesulfonic acid, 2-azido-8-nitro-4-naphthalenesulfonic acid, 2-azido-8-chloro-4-naphthalenesulfonic acid, l-azido-8-nitro-4-naphthalenesulfonic acid, l-azido-8-chloro-4-naphthalenesulfonic acid, l-azido-4-anthracene sulfonic acid.

2−アジド−4−アントラセンスルホン酸、■−アジド
ー5−アントラセンスルホン酸、2−アジド−5−アン
トラセンスルホン酸。
2-azido-4-anthracenesulfonic acid, ■-azido-5-anthracenesulfonic acid, 2-azido-5-anthracenesulfonic acid.

また、フェノール化合物としては、次のものを例示する
ことができる。
Moreover, the following can be illustrated as a phenol compound.

没食子酸n−プロピルおよび没食子酸イソアミルのよう
な没食子酸アルキルエステル、     2.3.4−
トリヒドロキシベンゾフェノン、2.4.6−)リヒド
ロキシベンゾフェノン、2.2’、4.4’−テトラヒ
ドロキシベンゾ2エノンのようなベンゾフェノン置換体
、ビスフェノールA、 2−ナフチル°−2.3.4−1リヒドロキシフェニル
ケトンのようなナフチルフェニルケトン置換体。
gallic acid alkyl esters, such as n-propyl gallate and isoamyl gallate, 2.3.4-
Trihydroxybenzophenone, 2.4.6-) benzophenone substitutes such as 2.2', 4.4'-tetrahydroxybenzophenone, 2.4.6-)-tetrahydroxybenzophenone, bisphenol A, 2-naphthyl°-2.3.4 - Naphthylphenyl ketone substitutes such as 1-lyhydroxyphenyl ketone.

2−(α−ナフチル)−2−(2’ 、4’−ジヒドロ
キシフェニル)プロパンのような2−ナフチル−2−フ
ェニルプロパン置換体。
2-naphthyl-2-phenylpropane substitutes, such as 2-(α-naphthyl)-2-(2',4'-dihydroxyphenyl)propane.

本発明におけるアジド化合物は、上記アジド基含有芳香
族スルホン酸と上記フェノール化合物とを、常用の方法
でスルホン酸エステル化して得ることができる。
The azide compound in the present invention can be obtained by sulfonic acid esterification of the azide group-containing aromatic sulfonic acid and the phenol compound by a conventional method.

(ポリマー) 本発明の組成物におけるポリマーは、フェノール性水酸
基を有する溶剤可溶性の高分子化合物であり、具体的な
例としては1次のものを挙げることができる。
(Polymer) The polymer in the composition of the present invention is a solvent-soluble polymer compound having a phenolic hydroxyl group, and specific examples include primary polymers.

ノボラック型フェノール樹脂、 ポリヒドロキシスチレン重合体、 ポリビニルヒドロキシナフタレン重合体。novolac type phenolic resin, polyhydroxystyrene polymer, Polyvinylhydroxynaphthalene polymer.

これらのポリマーは単独で、あるいは複数種類のものを
混合して用いることができる。
These polymers can be used alone or in combination.

(配合割合) 本発明の感光性組成物は、上記のポリマーに対して上記
のアジド化合物を0.5〜30重量%、好ましくは5〜
20重量%配合してつくられる。
(Blending ratio) The photosensitive composition of the present invention contains 0.5 to 30% by weight, preferably 5 to 30% by weight, of the azide compound based on the polymer.
It is made by blending 20% by weight.

アジド化合物の含有量が少なすぎれば感度が低くて虚弱
な画像しか得られないから好ましくない、また、アジド
化合物の含有量が過多であれば被膜形成用塗布液中、ま
たは基板上に塗布した塗膜表面にアジド化合物が析出し
、正確な微細パターンを形成することができなくなるの
で好ましくない。
If the content of the azide compound is too low, the sensitivity will be low and only weak images will be obtained, which is undesirable. This is not preferable because an azide compound will precipitate on the film surface, making it impossible to form an accurate fine pattern.

(パターンの形成方法) 本発明の感光性組成物を用いて微細パターンを形成する
には、この感光性組成物を溶剤に溶解して被膜形成用塗
布液とし、これをシリコンウェハーのような基板上に塗
布する。
(Pattern Formation Method) In order to form a fine pattern using the photosensitive composition of the present invention, this photosensitive composition is dissolved in a solvent to form a film forming coating solution, and this is applied to a substrate such as a silicon wafer. Apply on top.

上記の溶剤として使用できるものを例示すれば、下記の
ようなものである。
Examples of solvents that can be used as the above solvent are as follows.

シクロヘキサノン。Cyclohexanone.

メチルn−ブチルケトン。Methyl n-butyl ketone.

メチルn−プロピルケトン、 エチルn−ブチルケトン、 エチレングリコールモノメチルエーテルアセテ−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ツプチルエーテル。
Methyl n-propyl ketone, ethyl n-butyl ketone, ethylene glycol monomethyl ether acetate-ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol motsuptyl ether.

エチレングリコールモノエチルエーテル。Ethylene glycol monoethyl ether.

トルエン、 キシレン、 l−ニトロプロパン。toluene, xylene, l-Nitropropane.

2−二トロプロパン、 1.1,2.2−テトラクロロエタン、N、N−ジメチ
ルホルムアミド等。
2-nitropropane, 1.1,2.2-tetrachloroethane, N,N-dimethylformamide, etc.

なお上記の溶剤は単独でもよいが、好ましい・溶剤は複
数種類の溶剤の混合物である。
Although the above-mentioned solvents may be used alone, the preferred solvent is a mixture of multiple types of solvents.

このようにして感光層を設けた基板に、紫外線、遠紫外
線、X線、電子線などの活性光線を画像的に照射すると
、露光部分は現像液に対して不溶化し、未露光部分は可
溶性のまま残るので、現像処理によって未露光部分が除
去されて画像が形成される。
When the substrate provided with the photosensitive layer is imagewise irradiated with actinic light such as ultraviolet rays, far ultraviolet rays, The image is formed by removing the unexposed portions through development processing.

なお現像液としては、被膜形成用塗布液に用いた溶剤を
そのまま用いることができるが、それらに限定されるこ
とはない。
Note that as the developer, the solvent used in the film-forming coating solution can be used as is, but the developer is not limited thereto.

実  施  例 以下に合成例および実施例を挙げて本発明を詳細説明す
るが、下記の合成例および実施例は本発明を説明するた
めのものであって、本発明を限定するものではない。
EXAMPLES The present invention will be explained in detail with reference to synthesis examples and examples below, but the following synthesis examples and examples are for illustrating the present invention and are not intended to limit the present invention.

合成例1 α−ナフチルアミン−5−スルホン酸5gを6%炭酸ナ
トリウム水溶液中に溶解したのち、3%塩酸水溶液にて
酸性にし、寒剤を用いてこれを0〜5℃に冷却して、か
きまぜながら亜硝酸ナトリウム1.2gを加えて15分
間反応させたのち。
Synthesis Example 1 After dissolving 5 g of α-naphthylamine-5-sulfonic acid in a 6% aqueous sodium carbonate solution, it was acidified with a 3% aqueous hydrochloric acid solution, cooled to 0 to 5°C using a cryogen, and dissolved while stirring. After adding 1.2 g of sodium nitrite and reacting for 15 minutes.

生成したジアゾニウム塩水溶液をかきまぜながらアジ化
ナトリウム2.5gの20%水溶液を加える。更に0〜
5℃に保持して1時間反応させる。
A 20% aqueous solution of 2.5 g of sodium azide is added to the resulting diazonium salt aqueous solution while stirring. Further 0~
The mixture is kept at 5°C and reacted for 1 hour.

すると目的のアジド化合物が沈殿物として析出してくる
。ついで析出物を吸引ろ過し、活性炭と蒸留水を使用し
て再結晶して精製し、得られた結晶を塩化チオニルでク
ロロ化してα−アジドナフタレン−5−スルホニルクロ
リド2gを得た。
Then, the desired azide compound precipitates out. The precipitate was then suction filtered, purified by recrystallization using activated carbon and distilled water, and the obtained crystals were chlorinated with thionyl chloride to obtain 2 g of α-azidonaphthalene-5-sulfonyl chloride.

得られたα−アジドナフタレン−5−スルホニルクロリ
ド2gと没食子酸イソアミル0.5gをジオキサンに溶
解し、ろ過した後、触媒として炭酸ナトリウム0.2g
を10%水溶液としたものを加え、室温で2時間反応さ
せる0反応液を5倍量の純水中に注入して結晶を析出さ
せ、その結晶をろ別し、エタノールで再結晶し、風乾し
て3゜4.5−トリ(アジドナフタレン−5−スルホニ
ル)没食子酸イソアミルエステルを得る。得られたアジ
ド化合物は、赤外線吸収スペクトル゛において2140
cm  、1390cm  、  お よ び1200
cm”に吸収極大を示し、紫外・可視吸収スペクトルに
おいては、吸収極大が335nmであった。また、NM
R分光法、薄層クロマトグラフ法及び元素分析により、
純粋なものであることが確認された。
2 g of the obtained α-azidonaphthalene-5-sulfonyl chloride and 0.5 g of isoamyl gallate were dissolved in dioxane, filtered, and then 0.2 g of sodium carbonate was added as a catalyst.
Add a 10% aqueous solution of and react at room temperature for 2 hours. Pour the reaction solution into 5 times the amount of pure water to precipitate crystals, filter the crystals, recrystallize with ethanol, and air dry. 3°4.5-tri(azidonaphthalene-5-sulfonyl) gallic acid isoamyl ester is obtained. The obtained azide compound has an infrared absorption spectrum of 2140
cm, 1390cm, and 1200cm
cm", and in the ultraviolet/visible absorption spectrum, the absorption maximum was 335 nm.
By R spectroscopy, thin layer chromatography and elemental analysis,
Confirmed to be pure.

合成例2 クロロホルム40mfl中にクロロスルホン酸1.6m
Mを加え、寒剤で0℃に冷却し、かきまぜなからα−ア
セチルアミノアントラセン2gを加える。15分後に室
温に戻し、全体で1.5時間で反応させる。下層の油状
物を上層から分離し、これをクロロホルムで2回洗浄し
、次に反応生成物であるα−7セチルアミノアントラセ
ンにスルホニルクロリドが導入された化合物を純水40
m1中へ注油して分解せしめ、スルホン酸として溶解さ
せる。更に塩酸4mJLを加え、15分間煮沸してアセ
チルアミノ基を加水分解後、氷冷して結晶を析出させ、
吸引ろ過して、結晶のα−7ミノアントラセンー4−ス
ルホン酸を得る。得られたα−アミノアントラセン−4
−スルホン酸を合成例1と同様の方法でアジド化し、ク
ロロスルホニル化し、かくして得られたα−アジドアン
トラセン−4−スルホニルクロリド1.5gを没食子酸
インアミル0.6gと共にジオキサンに溶解し、炭酸ナ
トリウムの5%水溶液2.5mJLを触媒として合成例
1と同様に反応させ、3,4゜5−トリ(アジドアント
ラセン−4−スルホニル)没食子酸インアミルエステル
1.8gを得た。得られたアジド化合物の赤外線吸収ス
ペクトルは2110cm  、1−390cm  、お
よび1200Qm−1に吸収極大を示し、紫外・可視吸
収スペクトルでは405nm、390nmおよび380
nmに吸収極大があった。
Synthesis Example 2 1.6 m of chlorosulfonic acid in 40 mfl of chloroform
Add M, cool to 0°C with a cryogen, and add 2 g of α-acetylaminoanthracene while stirring. After 15 minutes, the temperature was returned to room temperature, and the reaction took a total of 1.5 hours. The lower oily substance was separated from the upper layer, washed twice with chloroform, and then the reaction product, a compound in which sulfonyl chloride was introduced into α-7cetylaminoanthracene, was washed with pure water for 40 minutes.
Oil is poured into m1 to decompose it and dissolve it as sulfonic acid. Furthermore, 4 mJL of hydrochloric acid was added, boiled for 15 minutes to hydrolyze the acetylamino group, and cooled on ice to precipitate crystals.
Filter by suction to obtain crystalline α-7minoanthracene-4-sulfonic acid. Obtained α-aminoanthracene-4
-Sulfonic acid was azidated and chlorosulfonylated in the same manner as in Synthesis Example 1, and 1.5 g of α-azidoanthracene-4-sulfonyl chloride thus obtained was dissolved in dioxane together with 0.6 g of inamyl gallate, and sodium carbonate was dissolved in dioxane. The reaction was carried out in the same manner as in Synthesis Example 1 using 2.5 mJL of a 5% aqueous solution of as a catalyst to obtain 1.8 g of 3,4°5-tri(azidoanthracene-4-sulfonyl) gallic acid inamyl ester. The infrared absorption spectrum of the obtained azide compound shows absorption maxima at 2110 cm, 1-390 cm, and 1200 Qm-1, and the ultraviolet/visible absorption spectrum shows absorption maxima at 405 nm, 390 nm, and 380 nm.
There was an absorption maximum at nm.

合成例3 處 2−ニトロアニリン−4−スルホン酸をjulとして実
施例1と同様の手順で、アジド化、クロロスルホニル化
して得られた4−アジド−3−ニトロベンゼンスルホニ
ルクロリド34.2gを2゜4.6−トリヒドロキシへ
ンゾフェノン10gと共にジオキサンに溶解し、炭酸ナ
トリウムの10%水溶液10m文を触媒として合成例1
と同様に反応させ、2.4.6−トリ(4−アジド−3
−二トロベンゼンスルホニル)ベンゾフェノンエステル
を得た。
Synthesis Example 3 34.2 g of 4-azido-3-nitrobenzenesulfonyl chloride obtained by azidation and chlorosulfonylation in the same manner as in Example 1 using 2-nitroaniline-4-sulfonic acid as jul was 2° Synthesis Example 1 Dissolved in dioxane with 10 g of 4.6-trihydroxyhenzophenone and using 10 m of a 10% aqueous solution of sodium carbonate as a catalyst.
2.4.6-tri(4-azido-3
-nitrobenzenesulfonyl)benzophenone ester was obtained.

実施例1 ノポラ7り樹脂(群栄化学社製PSF−2805)10
g、合成例1で得た3、4.5−トリ(アジドナフタレ
ン−5−スルホニル)没食子酸イソアミルエステル1g
をエチレングリコールモノエチルエーテルアセテ−)2
2gに溶解し、加圧ろ過し、スピンナーによりシリコン
ウェハー上にlpm膜厚に塗布した。90℃の温風乾燥
器でプリベイクした後、紫外線露光装置PLA−520
F (キャノン社製)、コールドミラーCM−290を
用いて最小線巾0.5JLmのパターンをもつ解像テス
トマスクを介して遠紫外線をプロキシミティ露光した0
次に酢酸イソアミルとキシレンとからなる混合現像液を
用いて現像し、キシレンでリンス処理して、0.57z
mまで解像しタ忠実なレジストパターンを得た。
Example 1 Nopola 7 resin (PSF-2805 manufactured by Gunei Chemical Co., Ltd.) 10
g, 1 g of 3,4,5-tri(azidnaphthalene-5-sulfonyl) gallic acid isoamyl ester obtained in Synthesis Example 1
ethylene glycol monoethyl ether acetate)2
The solution was dissolved in 2 g, filtered under pressure, and coated on a silicon wafer to a thickness of lpm using a spinner. After pre-baking in a hot air dryer at 90°C, the UV exposure device PLA-520
F (manufactured by Canon), using a cold mirror CM-290 and proximity exposure to deep ultraviolet rays through a resolution test mask with a pattern of minimum line width 0.5 JLm.
Next, it was developed using a mixed developer consisting of isoamyl acetate and xylene, and rinsed with xylene.
A faithful resist pattern was obtained by resolving up to m.

実施例2 合成例1で得た3、4.5−)す(アジドナフタレン−
5−スルホニル)没食子酸イソアミルエステルの代わり
に合成例2で得た3、4.5−トリ(アジドアントラセ
ン−4−スルホニル)没食子酸イソアミルエステルを用
いて、実施例1と全く同じ方法で露光、現像して、やは
り0.51Lmまで解像した忠実なレジストパターンを
得た。
Example 2 3,4.5-)su(azidonaphthalene-) obtained in Synthesis Example 1
Exposure was carried out in exactly the same manner as in Example 1, using 3,4,5-tri(azidoanthracene-4-sulfonyl) gallic acid isoamyl ester obtained in Synthesis Example 2 instead of 5-sulfonyl) gallic acid isoamyl ester. After development, a faithful resist pattern with resolution down to 0.51 Lm was obtained.

実施例3 ポリヒドロキシスチレン(丸首石油社製)10g、合成
例3で得た2、4.6−1す(4−アジド−3−二トロ
ベンゼンスルホニル)ベンゾフェノンエステル0.5g
をシクロヘキサノン32g゛ に溶解し、実施例1と全
く同じ方法で露光、現像してやはり0.5gmまで解像
した忠実なレジストパターンを得た。
Example 3 10 g of polyhydroxystyrene (manufactured by Marukubi Sekiyu Co., Ltd.), 0.5 g of 2,4.6-1s(4-azido-3-nitrobenzenesulfonyl)benzophenone ester obtained in Synthesis Example 3
was dissolved in 32 g of cyclohexanone, exposed and developed in exactly the same manner as in Example 1 to obtain a faithful resist pattern that was also resolved down to 0.5 gm.

実施例4 実施例1と同様・な方法でシリコンウェハー上に感光性
樹脂層を形成した後、走査型電子顕微鏡HMS−21(
日立製作所型)を用いて、露光量10JLC/crn’
の条件下で電子線を線状に照射し、実施例1と全く同じ
方法で現像して、0.5pmまで解像したレジストパタ
ーンを得た。
Example 4 After forming a photosensitive resin layer on a silicon wafer in the same manner as in Example 1, a scanning electron microscope HMS-21 (
(Hitachi model), exposure amount 10JLC/crn'
The resist pattern was linearly irradiated with an electron beam under the following conditions and developed in exactly the same manner as in Example 1 to obtain a resist pattern that was resolved to 0.5 pm.

実施例5 実施例1と同様な方法でシリコンウェハー上に感光性樹
脂層を形成した後、X線チューブAFX−51A−RH
(東芝製)およびX線ジェネレータXC−401(東芝
製)を用いて露光量20mJ / c tn’の条件下
で、最小線幅0.51Lmのパターンをもつ解像テスト
マスクを介してX線をプロキシミティ露光し、実施例1
と全く同じ方法で現像して、0 、5 Bmまで解像し
たレジストパターンを得た。
Example 5 After forming a photosensitive resin layer on a silicon wafer in the same manner as in Example 1, the X-ray tube AFX-51A-RH was
Using an X-ray generator (manufactured by Toshiba) and an X-ray generator Proximity exposure, Example 1
A resist pattern with resolution down to 0.5 Bm was obtained by developing in exactly the same manner as above.

実施例6 S、02Mを設けたシリコンウェハー上に実施例1の方
法によってレジストパターンを形成した後、プラズマエ
ツチング装置OAPM−400(東京応化工業部)を使
用し、エツチングガスがCF  とCHF3が1:5の
混合ガスを用いて60秒間ドライエツチングした。 s
 102 DI  が0.24JLmエツチングされる
間に、レジスト膜は0.03pm膜減りしただけであっ
た。
Example 6 After forming a resist pattern on a silicon wafer provided with S and 02M by the method of Example 1, a plasma etching apparatus OAPM-400 (Tokyo Ohka Kogyo Department) was used, and etching gases were CF and CHF3. :Dry etching was performed for 60 seconds using a mixed gas of 5. s
While 102 DI was etched by 0.24 JLm, the resist film was reduced by only 0.03 pm.

保存安定性試験 実施例1で用いた感光性樹脂を密封して一15℃、−3
℃、20℃のそれぞれの恒温暗室に6ケ月間放置した。
The photosensitive resin used in Storage Stability Test Example 1 was sealed and kept at -15℃ and -3℃.
The samples were left in constant temperature dark rooms at 20°C and 20°C for 6 months.

この感光性樹脂を用いて実施例1と全く同じ方法でパタ
ーンを形成したところ、同様の結果を得た。
When a pattern was formed using this photosensitive resin in exactly the same manner as in Example 1, similar results were obtained.

残膜率試験 実施例1,4及び5の操作において、露光量を変えて現
像後の残膜量を測定し、露光量−残膜率曲線を得た。そ
の結果をそれぞれ第1図、第2図及び第3図の曲線(a
)で示す。
Remaining Film Ratio Test In the operations of Examples 1, 4, and 5, the amount of remaining film after development was measured while changing the exposure amount, and an exposure amount-remaining film ratio curve was obtained. The results are shown in the curves (a
).

比較のため環化ゴム10gと、3,4.5−)す(アジ
ドナフタレン−5−スルホニル)没食子酸イソアミルエ
ステル1gをキシレン22gに溶解してなるホトレジス
トを用いて、lJLm膜厚で前記と同じ露光装置を用い
て露光量を変えて照射し、指定条件で現像・リンス処理
して現像後の残W2量を測定して露光量−残膜率曲線を
得た。その結果を第1図、第2図及び第3図の曲線(b
)で示す。
For comparison, a photoresist prepared by dissolving 10 g of cyclized rubber and 1 g of 3,4.5-)su(azidonaphthalene-5-sulfonyl) gallic acid isoamyl ester in 22 g of xylene was used, and the film thickness was the same as above with lJLm. The film was irradiated with varying exposure amounts using an exposure device, developed and rinsed under specified conditions, and the amount of residual W2 after development was measured to obtain an exposure amount-residual film rate curve. The results are shown in the curves (b) in Figures 1, 2, and 3.
).

第1図は遠紫外線で露光し、第2図は電子線で露光し、
第3図はX線で露光した結果を示す。
Figure 1 shows exposure to far ultraviolet rays, Figure 2 shows exposure to electron beam,
FIG. 3 shows the results of exposure to X-rays.

第1図、第2図及び$3図の曲線(a)と曲線(b)を
比較すれば、本発明の感光性組成物は従来のものと比べ
て格段に優れていることが明らかである。
Comparing curves (a) and (b) in Figures 1, 2, and 3, it is clear that the photosensitive composition of the present invention is significantly superior to conventional compositions. .

発明の効果 本発明の感光性組成物は紫外線、遠紫外線、電子線、X
線などの活性光線に対して高感度であり、従来のネガ型
ホトレジストと比べれば現像時に現像液による膨潤現象
が生ずることなく、高解像力のある画像を得ることがで
きる。また、感光性組成物を適用する支持体を、該組成
物をマスクとしてドライエツチングするとき、該組成物
は耐性を示し十分実用性を備えており、またアジド化合
物とポリマーは溶剤に対し溶解性に優れているので本発
明の組成物は溶解性がすぐれ、長時間にわたって安定で
あるので長期の保存に耐え、半導体用ホトレジストとし
て極めて有用である。
Effects of the Invention The photosensitive composition of the present invention can be
It is highly sensitive to actinic rays such as radiation, and compared to conventional negative photoresists, it is possible to obtain images with high resolution without causing swelling due to the developer during development. Furthermore, when the support to which the photosensitive composition is applied is dry-etched using the composition as a mask, the composition shows resistance and has sufficient practicality, and the azide compound and polymer are soluble in solvents. Since the composition of the present invention has excellent solubility and is stable over a long period of time, it can withstand long-term storage and is extremely useful as a photoresist for semiconductors.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、第2図および第3図は、本発明の感光性組成
物の残膜率と、従来の感光性組成物の残膜率を示すグラ
フである。
FIG. 1, FIG. 2, and FIG. 3 are graphs showing the residual film rate of the photosensitive composition of the present invention and the residual film rate of the conventional photosensitive composition.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)一般式 (N_3−Ar−SO_2−O)_n−Ar′(1)[
式中のArは、アジド基及びスルホニル基の外に、核置
換基を有しないか、あるいは核置換のハロゲン原子又は
ニトロ基を有してもよいベンゼン環、ナフタレン環、ア
ントラセン環、フェナントレン環の芳香族環であり、 Ar′は、フェノール性水酸基を少なくとも1個有する
芳香族化合物における、そのフェノール性水酸基の少な
くとも1個を除いた芳香族残基であり、 nは1以上の整数である。] で表わされるアジド化合物及びポリマーからなることを
特徴とする感光性組成物。
(1) General formula (N_3-Ar-SO_2-O)_n-Ar' (1) [
In addition to the azide group and the sulfonyl group, Ar in the formula represents a benzene ring, a naphthalene ring, an anthracene ring, a phenanthrene ring, which may have no nuclear substituent or a nuclear substituted halogen atom or a nitro group. is an aromatic ring; Ar' is an aromatic residue from which at least one phenolic hydroxyl group has been removed in an aromatic compound having at least one phenolic hydroxyl group; and n is an integer of 1 or more. ] A photosensitive composition comprising an azide compound represented by the following and a polymer.
(2)フェノール性水酸基を少なくとも1個有する芳香
族化合物が、没食子酸エステル、ベンゾフェノン置換体
、ビスフェノールA、ナフチルフェニルケトン置換体、
2−ナフチル−2−フェニルプロパン置換体の群から選
ばれた少なくとも1種の化合物である特許請求の範囲第
1項に記載の感光性組成物。
(2) The aromatic compound having at least one phenolic hydroxyl group is a gallic acid ester, a benzophenone substituted product, bisphenol A, a naphthylphenyl ketone substituted product,
The photosensitive composition according to claim 1, which is at least one compound selected from the group of 2-naphthyl-2-phenylpropane substituted products.
(3)ポリマーが、ノボラック型フェノール樹脂、ポリ
ヒドロキシスチレン重合体、ポリビニルヒドロキシナフ
タレン重合体の群から選ばれた少なくとも1種の高分子
化合物である特許請求の範囲第1項又は第2項に記載の
感光性組成物。
(3) Claim 1 or 2, wherein the polymer is at least one polymeric compound selected from the group of novolac-type phenolic resin, polyhydroxystyrene polymer, and polyvinylhydroxynaphthalene polymer. photosensitive composition.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8992806B2 (en) 2003-11-18 2015-03-31 Honeywell International Inc. Antireflective coatings for via fill and photolithography applications and methods of preparation thereof

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US8992806B2 (en) 2003-11-18 2015-03-31 Honeywell International Inc. Antireflective coatings for via fill and photolithography applications and methods of preparation thereof

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