JPS6214147A - Positive type photoresist composition - Google Patents

Positive type photoresist composition

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Publication number
JPS6214147A
JPS6214147A JP15329585A JP15329585A JPS6214147A JP S6214147 A JPS6214147 A JP S6214147A JP 15329585 A JP15329585 A JP 15329585A JP 15329585 A JP15329585 A JP 15329585A JP S6214147 A JPS6214147 A JP S6214147A
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JP
Japan
Prior art keywords
phenol
formaldehyde
resist
dry etching
novolak resin
Prior art date
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Pending
Application number
JP15329585A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Makoto Hanabatake
誠 花畑
Akihiro Furuta
古田 秋弘
Shinji Konishi
小西 伸二
Nobuyuki Kurata
蔵田 信行
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Chemical Co Ltd filed Critical Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority to JP15329585A priority Critical patent/JPS6214147A/en
Publication of JPS6214147A publication Critical patent/JPS6214147A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03CPHOTOSENSITIVE MATERIALS FOR PHOTOGRAPHIC PURPOSES; PHOTOGRAPHIC PROCESSES, e.g. CINE, X-RAY, COLOUR, STEREO-PHOTOGRAPHIC PROCESSES; AUXILIARY PROCESSES IN PHOTOGRAPHY
    • G03C1/00Photosensitive materials
    • G03C1/72Photosensitive compositions not covered by the groups G03C1/005 - G03C1/705

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Non-Silver Salt Photosensitive Materials And Non-Silver Salt Photography (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve an anti-dryetching property of the titled composition by incorporating a novolak resin obtd. by effecting an additional-condensation of specific phenols and formaldehyde to an alkaline soluble resin. CONSTITUTION:The alkaline soluble resin component is the novolak resin obtd. by effecting the additional condensation of the phenolic compd. and the formaldehyde in the presence of an acid catalyst. The phenolic compd. is a mixture of two or more than two compds. shown by the formula and has a substituent having means carbon atoms of 0.5-1.5 per one of a phenol skelton. The formaldehyde comprises for example, a formalin and paraformaldehyde which is an oligomer of formaldehydes. Thus, the titled composition having a good anti- dryetching property is obtd.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は感度及び耐熱、耐ドライエツチング性の改良さ
れたポジ型フォトレジスト組成物に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a positive photoresist composition with improved sensitivity, heat resistance and dry etching resistance.

ナフトキノンジアジド基やベンゾキノンジアジド基等の
キノンジアジド基を有する化合物を含む感光性樹脂組成
物は、aOO〜500 nmの光照射により、キノンジ
アジド基が分解してカルボキシル基を生ずることにより
、アルカリ不溶の状態からアルカリ可溶性になることを
利用してポジ型フォトレジストに用いられる。この場合
、通常アルカリ可溶性樹脂成分としてノボラック樹脂が
組み合わせて用いられる。ノボラック樹脂は均一で丈夫
なレジスト1膜を得るのに重要である。
A photosensitive resin composition containing a compound having a quinone diazide group, such as a naphthoquinone diazide group or a benzoquinone diazide group, changes from an alkali-insoluble state by decomposing the quinone diazide group and producing a carboxyl group when irradiated with light at a wavelength of from aOO to 500 nm. It is used in positive photoresists because it is alkali-soluble. In this case, a novolak resin is usually used in combination as the alkali-soluble resin component. Novolac resin is important to obtain a uniform and durable resist film.

このポジ型フォトレジストは、ネガ型フォトレジストに
比べて解像力が著しくすぐれているという特長を有して
いる。この高解像力を生かしてプリント配線用銅張拡1
基板、ICやLSIなどの集積回路製作を行なうときの
写真食刻法のエツチング保護膜(レジスト膜)として利
用されている。このうち集積回路については、高集積−
化に伴なう微細化が進み、今や1μm[のパターン形成
が要求されるに到っている。従来、集積回路の形成には
、マスク密着方式が用いられてきたが、この方式では2
μmが限界といわれており、これに代わり縮小投影露光
方式が注目されている。この方式はマスターマスク(レ
チクル)のパターンをレンズ系により縮小投影して露光
する方式であり、解3力は約1μmまで可能である。
This positive photoresist has a feature of significantly superior resolution compared to negative photoresists. Taking advantage of this high resolution, copper clad expansion 1 for printed wiring
It is used as an etching protective film (resist film) in photolithography when manufacturing integrated circuits such as substrates, ICs, and LSIs. Among these, regarding integrated circuits,
With the advancement of miniaturization, pattern formation of 1 μm is now required. Traditionally, a mask contact method has been used to form integrated circuits, but this method requires two
It is said that the limit is μm, and a reduction projection exposure method is attracting attention as an alternative. This method is a method in which the pattern of a master mask (reticle) is reduced and projected using a lens system for exposure, and the resolution is possible up to about 1 μm.

しかしながらこの縮小投影露光方式の場合の問題点の1
つとしてスルーブツトが低いという点がある。即ち、従
来のマスク密着方式のような一括露光方式と異なり、縮
小投影露光方式では分割くり返し露光であるため、ウェ
ハー1枚当りの露光トータル時間が長くなるという問題
である。
However, one of the problems with this reduction projection exposure method is that
One point is that the throughput is low. That is, unlike the conventional batch exposure method such as the mask contact method, the reduction projection exposure method uses divided and repeated exposure, which results in a longer total exposure time per wafer.

これを解決する方法としては、装置の改良もさることな
がら、用いるレジストの高感度化が最も重要である。高
感度化により露光時間が短縮できればスルーブツトの向
上ひいては歩留まりの向上が達成されうる。
The most important way to solve this problem is to improve the sensitivity of the resist used, as well as improving the equipment. If exposure time can be shortened by increasing sensitivity, throughput and yield can be improved.

こうした観点で現在用いられているポジ型フォトレジス
ト?見ると、必ずしも感度の点て満足なものとはいえな
い。一般にポジ型フォトレジストはネガ型フォトレジス
トに比べ感度が低く、改良が望まれている。
What positive photoresists are currently used from this perspective? Looking at it, it can't be said that the sensitivity is necessarily satisfactory. Generally, positive photoresists have lower sensitivity than negative photoresists, and improvements are desired.

高感度化を達成する最も簡単な方法として、ポジ型フォ
トレジストに用いられているノボラック樹脂の分子量を
下げるという方法がある。
The easiest way to achieve higher sensitivity is to lower the molecular weight of the novolac resin used in positive photoresists.

ノボラック樹脂の分子量が低いと、アルカリ現像液に対
する溶解速度が増し、見かけ上、レジストの感度は上が
る。しかしこの方法では、非露光部の膜ベリが大きくな
ったり(いわゆる残膜率の低下)パターン形状が悪化し
たり、露光部と非露光部の現像液に対する溶解速度の差
が小さくなることからくる、いわゆるr(ガンマ)値の
低下といった問題点の他に、レジストの耐熱性が低下す
るという極めて深刻な不都合を生じる。
When the molecular weight of the novolak resin is low, its dissolution rate in an alkaline developer increases, and the apparent sensitivity of the resist increases. However, with this method, film burrs in non-exposed areas become large (so-called reduction in residual film rate), pattern shape deteriorates, and the difference in dissolution rate in developer between exposed and non-exposed areas becomes small. In addition to problems such as a decrease in the so-called r (gamma) value, there arises an extremely serious problem of a decrease in the heat resistance of the resist.

ここでいうポジ型フォトレジストの耐熱性とは、現像後
のレジストパターンの熱に対する耐性を意味する。より
具体的には、基板上に形成されたレジストパターンに外
界から熱を加えた時、ある温度以上になるとレジストパ
ターンがだれたり、変形したりするが、このときどの程
度の外界雰囲気温度までレジストパターンが変形せずに
シャープな形状を保持しうるかをもってレジストの耐熱
性の尺度とする。レジストパターンがだれたり、変形し
たりすると、エッチフグ後の被エツチング種の寸法が狂
ったり、寸法のバラツキが生じたりしてレジストに要求
されるエツチング保護膜としての役割を果たすことがで
きない。即ち歩留まりの大幅低下をきたし、好ましく 
jxい。
The heat resistance of a positive photoresist here means the resistance of a resist pattern to heat after development. More specifically, when heat is applied from the outside world to a resist pattern formed on a substrate, the resist pattern will sag or deform if the temperature exceeds a certain level. The heat resistance of the resist is measured by whether the pattern can maintain its sharp shape without deformation. If the resist pattern is distorted or deformed, the dimensions of the species to be etched after etching may be distorted or the dimensions may vary, and the resist cannot function as an etching protection film required of the resist. In other words, the yield will drop significantly, so it is preferable to
Yes.

さて、LSIのffi ?2f BTの向上とともにパ
ターン線巾は微細化の一途を走っているが、Wi細化を
達成するための一つの手段として従来のウェッと(湿式
)エッチングにかわり、ドライエッチング技術がさかん
に用いられている。
Now, what about LSI ffi? With the improvement of 2f BT, the pattern line width is becoming increasingly finer, but dry etching technology is increasingly being used to replace the conventional wet etching as one means of achieving finer Width. ing.

一口にドライエッチング技術といっても、種々の方式が
ある。中でも最近最もよく用いられているのは、反応性
イオンエツチング(RIE)と呼ばれているものである
。これは方向性をもったイオンによるスパッタリング効
果と、反応性に富むプラズマによるケミカルエツチング
とを併用した異方性のエツチングであり、極めて微細な
パターンを得るのに適している。この方式の特長として
は、ウェット(湿式)エツチングの場合に必要なフッ酸
等の廃液処理が不要なうえ、ウェットエツチングの際に
しばしばみられるサイドエツチング(レジスト下jfl
lへのまわりこみ)がないことから、微細パターンを得
やすいということがあげられる。ウェハー処理速度がウ
ェットエツチングに比べて遅いという従来いわれていた
欠点も装置の改良等により克服されつつあり、現在では
、集積度の向上には欠かすことのできない技術といえる
When it comes to dry etching technology, there are various methods. Among them, the method most commonly used these days is called reactive ion etching (RIE). This is an anisotropic etching that combines the sputtering effect of directional ions and chemical etching using highly reactive plasma, and is suitable for obtaining extremely fine patterns. The advantage of this method is that it does not require treatment of waste liquid such as hydrofluoric acid that is required in wet etching, and it also eliminates the side etching (jfl under the resist) that is often seen during wet etching.
Since there is no wraparound to l), it is easy to obtain fine patterns. The conventional drawback that the wafer processing speed is slower than wet etching is being overcome through improvements in equipment, and it can now be said to be an indispensable technology for improving the degree of integration.

一方しシストの立場から見ると、ドライエツチング技術
の普及とともに増々レジスト自体に耐ドライエツチング
性が要求されるようになっているのが現状である。ドラ
イエツチングの際レジストがもつこと、即ちシャープな
パターン形状を保持しつづけることが要求される。
However, from the standpoint of cysts, the current situation is that with the spread of dry etching technology, the resist itself is increasingly required to have dry etching resistance. During dry etching, the resist is required to maintain its sharp pattern shape.

一般にはこの耐ドライエツチング性の指標として「選択
比」が用いられる。これはレジストのエツチング速度に
対する下地(被エツチング種)のエツチング速度の比と
して定義されるが、この値は大きいほど好ましい。
Generally, "selectivity" is used as an index of this dry etching resistance. This is defined as the ratio of the etching speed of the base (species to be etched) to the etching speed of the resist, and the larger the value, the better.

現在用いられているポジ型フォトレジストについてこの
選択比をみると、下地(被エツチング種)や、エツチン
グガス等にもよるが、必ずしも満足なものとはいえない
。特に下地がアルミや、さらに特殊な金属−たとえばモ
リブデン、タングステン等やこれらのシリサイドが使わ
れつつある−ともなると、ドライエツチングの条件はき
つくなり、選択比が低下し、現在のポジ型フォトレジス
トでは十分な耐ドライエツチング性を備えているとはい
い難い。
The selectivity ratio of currently used positive photoresists is not necessarily satisfactory, although it depends on the underlying material (species to be etched), etching gas, etc. In particular, when the substrate is aluminum, or even more special metals such as molybdenum, tungsten, etc., or their silicides are being used, the dry etching conditions become stricter and the selectivity decreases, making it difficult for current positive photoresists. It cannot be said that it has sufficient dry etching resistance.

一方、本発明者らの検討結果によれば、この耐ドライエ
ツチング性と耐熱性の間には極めて強い相関関係がある
ことが見い出された。即ちレジストの耐熱性が低いと、
ドライエツチングの際変形したり、炭化したりしやすい
のである。
On the other hand, according to the results of studies conducted by the present inventors, it has been found that there is an extremely strong correlation between this dry etching resistance and heat resistance. In other words, if the resist has low heat resistance,
It is easily deformed and carbonized during dry etching.

これはドライエツチングの際、かなりの熱が発生するこ
とにもよると考えられる。
This is thought to be due to the fact that considerable heat is generated during dry etching.

また耐ドライエツチング性と耐熱性の間には別の意味で
も関連がある。つまり耐ドライエツチング性を上げるた
めに、レジストパターンの現像後かつエツチング前に通
常行なわれるいわゆる「ポストベーク」の温度を高くす
るという方法がしばしば用いられる。詳細な理由は不明
であるが、ポストベーク温度を高くすると、耐ドライエ
ツチング性は向上する傾向にある。しかし、レジストの
耐熱性が低い場合にポストベーク温度を高くすると、そ
の段階ですでにレジストパターンがだれたり変形したり
してしまい、さらにドライエツチング時にもそれが増長
され、好ましいエツチング結果を得ることは不可能であ
る。
There is also a relationship between dry etching resistance and heat resistance in another sense. That is, in order to improve the dry etching resistance, a method is often used in which the temperature of so-called "post-bake" which is usually carried out after the development of a resist pattern and before etching is increased. Although the detailed reason is unknown, increasing the post-bake temperature tends to improve dry etching resistance. However, if the post-bake temperature is increased when the heat resistance of the resist is low, the resist pattern will already be sagging or deformed at that stage, and this will be exacerbated during dry etching, making it difficult to obtain a desirable etching result. is impossible.

これらのことから、レジストの耐熱性を改良することは
とりもなおさず耐ドライエツチング性を改良することに
他ならないといえる。
From these facts, it can be said that improving the heat resistance of a resist is nothing but improving its dry etching resistance.

さて、レジストに要求される8大特性とじて「感度」「
解像度」「耐ドライエツチング性」が挙げられる。感度
はスルーブツトに、解像度、耐ドライエツチング性は集
積度の向上に重要である。これらのうちいずれの1つが
欠けてももはやレジストとしては使用できず、8者とも
優れている必要がある。
Now, the eight major characteristics required of a resist are "sensitivity" and "
Examples include resolution," and "dry etching resistance." Sensitivity is important for throughput, while resolution and dry etching resistance are important for improving the degree of integration. If any one of these is missing, it can no longer be used as a resist, so all eight must be excellent.

さてこれら8者についてみれば、「感度」と「8ドライ
エツチング性」についてはある面では相反する傾向にあ
る。即ち、先に述べたように、ポジ型フォトレジストの
場合、感度を上げるためにノボラック樹脂の分子量を低
くすると耐熱性が恕くなり、その結果耐ドライエツチン
グ性が損なわれる。逆に耐ドライエツチング性を改良す
るために分子量を上げると、現像液に対する溶解速度が
低下し感度が低下する。即ち現状では感度、耐ドライエ
ツチ性のいずれも兼ね備えた市販のポジ型フォトレジス
トはなく、一方を改良しようとすると、他の一方がさら
に悪くなるといった極めて不都合な状況にある。
Now, if we look at these eight companies, they tend to be contradictory in some respects in terms of "sensitivity" and "dry etching properties." That is, as mentioned above, in the case of a positive photoresist, if the molecular weight of the novolac resin is lowered in order to increase the sensitivity, the heat resistance becomes poor, and as a result, the dry etching resistance is impaired. Conversely, if the molecular weight is increased in order to improve dry etching resistance, the dissolution rate in the developer decreases and the sensitivity decreases. That is, at present, there is no commercially available positive photoresist that has both sensitivity and dry etch resistance, and the situation is extremely inconvenient in that if an attempt is made to improve one, the other becomes even worse.

本発明者らはこのような現状に鑑み、「感度」及び「耐
ドライエツチング性」のいずれの項目も、他の一方を損
なうことなく改良し、しかも解像度の優れたポジ型フォ
トレジストを開発すべく鋭意検討した結果、特定のノボ
ラック樹脂を用いることによりこの目的が達せられるこ
とを見い出し本発明に到達した。
In view of the current situation, the present inventors have developed a positive photoresist that improves both "sensitivity" and "dry etching resistance" without impairing the other, and has excellent resolution. As a result of intensive study, it was discovered that this objective could be achieved by using a specific novolak resin, and the present invention was achieved.

即ち本発明は (A)キノンジアジド基を含む感光剤成分及び ル基のいずれかである)で示される2種以上の化合物の
混合物であって、フェノール骨格1優当たりの平均置換
基炭素数が0.5〜1.5個であるフェノール類と、ホ
ルムアルデヒドとを酸触媒存在下で付加縮合反応させて
得られるノボラック樹脂を含むポジ型フォトレジスト組
成物に関するものである。
That is, the present invention provides a mixture of two or more compounds represented by (A) a photosensitive agent component containing a quinonediazide group and a quinonediazide group, wherein the average number of substituent carbon atoms per phenol skeleton is 0. The present invention relates to a positive photoresist composition containing a novolak resin obtained by addition-condensation reaction of phenols having .5 to 1.5 phenols and formaldehyde in the presence of an acid catalyst.

以下に本発明をさらに詳しく述べる。The present invention will be described in more detail below.

(A)のキノジアジド基を含む感光剤とは、ナフトキノ
ンジアジド基やベンゾキノンシアリド基を含む化合物で
あり、これらは例えばナフトキノンジアジドスルホン酸
クロリドやベンゾキノンジアジドスルホン酸クロリドと
ヒドロキシル基を有する化合物を弱アルカリの存在に縮
合させることにより得られる。ヒドロキシル基を有する
化合物の例としては、ハイドロキノンレゾルシン、フロ
ログルシン、2.4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2
,8.4−トリヒドロキシベンゾフェノン、没食子酸ア
ルキルエステル、2.2’、 4.4’−テトラヒドロ
キシベンゾフェノンなどがあげられる。
The photosensitizer containing a quinodiazide group (A) is a compound containing a naphthoquinone diazide group or a benzoquinone sialide group, and these are, for example, naphthoquinone diazide sulfonic acid chloride or benzoquinone diazide sulfonic acid chloride and a compound having a hydroxyl group in a weak alkali. It can be obtained by condensation with the presence of . Examples of compounds having a hydroxyl group include hydroquinone resorcinol, phloroglucin, 2,4-dihydroxybenzophenone, 2
, 8.4-trihydroxybenzophenone, gallic acid alkyl ester, 2.2', 4.4'-tetrahydroxybenzophenone, and the like.

次に(B)  のアルカリ可溶性樹脂成分について述べ
る。本発明に用いられ得るアルカリ可溶性樹脂成分とは
フェノール性化合物とホルムアルデヒドから付加縮合反
応して得られるノボラック樹脂であるが、ここでいうノ
ボラック樹脂の原料であるフェノール類としては H ル基のいずれかである)で示される化合物の2種以上の
化合物の混合物であることが必要である。
Next, the alkali-soluble resin component (B) will be described. The alkali-soluble resin component that can be used in the present invention is a novolak resin obtained by an addition condensation reaction from a phenolic compound and formaldehyde, but the phenols that are the raw materials for the novolak resin mentioned here include any of the H groups. It is necessary that the compound is a mixture of two or more of the compounds shown in ().

より具体的には次の組み合わせが考えられる。More specifically, the following combinations are possible.

■フェノールとメタクレゾール ■フェノールとメタエチルフェノール ■メタクレゾールとメタエチルフェノール■フェノール
とメタクレゾールとメタエチルフェノール さらに、これらのいずれの組み合わせの場合においても
、フェノール骨格1側当たりの平均置換基炭素数が0.
5〜1.5個の範囲にある必要がある。
■ Phenol and metacresol ■ Phenol and metaethylphenol ■ Metacresol and metaethylphenol ■ Phenol, metacresol, and metaethylphenol Furthermore, in any combination of these, the average number of substituent carbon atoms per side of the phenol skeleton is 0.
The number must be in the range of 5 to 1.5.

フェノール骨格1個あたりの平均置換基炭素数が0.5
個未満の場合は、ノボラック樹脂が現像液(アルカリ水
溶液)に速く溶解しすぎるため、残るべき非露光部の残
膜率が低下し、逆にこの平均置換基炭素数が1.5個を
超える場合は、ノボラック樹脂が現像液に溶解する速度
が遅くなり、露光部の現像に時間がかかるという問題が
生じる。従ってこの平均置換基炭素数は0.5〜1.5
個となるように選ぶ。この条件について具体例で説明す
る。
Average number of substituent carbon atoms per phenol skeleton is 0.5
If the number of substituent carbon atoms is less than 1.5, the novolac resin dissolves too quickly in the developer (alkaline aqueous solution), resulting in a decrease in the remaining film rate in the unexposed areas, and conversely, if the average number of substituent carbon atoms exceeds 1.5. In this case, the rate at which the novolak resin dissolves in the developer becomes slow, causing a problem that it takes time to develop the exposed areas. Therefore, this average substituent carbon number is 0.5 to 1.5
Choose as many as you like. This condition will be explained using a specific example.

■のフェノールとメタクレゾールの場合はフェノール、
メタクレゾールにおいては、平均置換基炭素数がそれぞ
れ0個、1個であるので、上の条件よりフェノール/メ
タクレゾール≦1(モル比)となる。またフェノール/
メタクレゾールの比は一般に0、1以上が好ましい。
■In the case of phenol and metacresol, phenol,
In metacresol, the average number of substituent carbon atoms is 0 and 1, respectively, so from the above conditions, phenol/metacresol≦1 (molar ratio). Also phenol/
The ratio of metacresol is generally preferably 0.1 or more.

また■のフェノールとメタエチルフェノールの場合は1
/8≦フェノール/メタエチルフェノール<=8(モル
比)の範囲で用いればよい。同様にして■のメタクレゾ
ールとメタエチルフェノールの場合はメタクレゾール/
メタエチルフェノール≧1(モル比)またメタクレゾー
ル/メタエチルフェノールの比は、一般に9以下が好ま
しい。■のフェノール、 メタクレゾール、メタエチルフェノールの8種の組み合
わせの場合も上記具体例の場合と同様に各々の混合比を
選んで用いる。
In addition, in the case of ■phenol and metaethylphenol, 1
It may be used within the range of /8≦phenol/metaethylphenol≦8 (molar ratio). Similarly, in the case of metacresol and metaethylphenol in ■, metacresol/
Metaethylphenol≧1 (molar ratio) The ratio of metacresol/metaethylphenol is generally preferably 9 or less. In the case of the eight combinations of phenol, meta-cresol, and meta-ethylphenol (ii), the mixing ratio of each is selected and used in the same manner as in the above specific example.

次にフェノール類と付加縮合反応させるホルムアルデヒ
ドについて説明する。
Next, formaldehyde to be subjected to an addition condensation reaction with phenols will be explained.

ホルムアルデヒドとしては、ホルムアルデヒド水溶液(
ホルマリン)、ホルムアルデヒドのオリゴマーであるパ
ラホルムアルデヒドを用いることができる。特Iζ37
%ホルマリンが工業的に多量に生産されており好都合で
ある。
As formaldehyde, formaldehyde aqueous solution (
Formaldehyde (formalin) and paraformaldehyde, which is an oligomer of formaldehyde, can be used. Special Iζ37
% formalin is conveniently produced in large quantities industrially.

これらのフェノール類とホルムアルデヒドとを酸触媒存
在下で、付加縮合せしめてノボラック樹脂が得られる。
A novolac resin is obtained by addition condensation of these phenols and formaldehyde in the presence of an acid catalyst.

酸触媒を使用した場合、感度が良好でかつ耐熱性の良好
なポジ型フォトレジストを与えるノボラック樹脂を得る
ことができる。
When an acid catalyst is used, a novolac resin that provides a positive photoresist with good sensitivity and good heat resistance can be obtained.

触媒として用いる酸は無機酸、有機酸のいずれでもよい
。具体的には塩酸、硫酸、過塩素酸、リン酸、p−トル
エンスルホン酸、蓚酸、トリクロル酢酸、蟻酸などがあ
げられる。
The acid used as a catalyst may be either an inorganic acid or an organic acid. Specific examples include hydrochloric acid, sulfuric acid, perchloric acid, phosphoric acid, p-toluenesulfonic acid, oxalic acid, trichloroacetic acid, and formic acid.

また反応はバルクで行なうことも適当な溶剤を用いて行
なうこともいずれも可能である。反応は通常60〜12
0°C12時間〜20時間行なう。
Further, the reaction can be carried out either in bulk or by using a suitable solvent. The reaction is usually 60-12
Perform at 0°C for 12 to 20 hours.

次にノボラック樹脂の分子量についてであるが、フェノ
ール類の種類、反応条件の違いにより、最適範囲が異な
るが、おおむねGPCより求めた重量平均分子ゑMwが
8,000〜ao、ooo、より好ましくは5.000
〜20,000が適当である。ここに示したMwはGP
Cクロマトグラムより単分散ポリスチレンを用いて得ら
れる検量線を用いて計算した値でj:+す、GPCクロ
マトグラムの測定は日立製作所■製の635型液体クロ
マトグラフ装置にカラムとして島津製作所■製のH2C
−15、H2C−40、H5C−60各々1本づつ直列
に連結したものを用い、又、キャリア溶媒としてテトラ
ヒドロフランを使用し、流速的1.0g//minで行
なった。
Next, regarding the molecular weight of the novolak resin, the optimum range varies depending on the type of phenol and the reaction conditions, but the weight average molecular weight Mw determined by GPC is generally 8,000 to ao, ooo, more preferably 5.000
~20,000 is appropriate. Mw shown here is GP
The value calculated from the C chromatogram using a calibration curve obtained using monodisperse polystyrene. The measurement of the GPC chromatogram was carried out using a 635 type liquid chromatography device manufactured by Hitachi Ltd. as a column made by Shimadzu Ltd. H2C of
-15, H2C-40, and H5C-60 each connected in series, tetrahydrofuran was used as a carrier solvent, and the flow rate was 1.0 g//min.

また、キノンジアジド化合物とノボラック樹脂の配合比
はl:l〜1ニアの範囲で用いるのが好ましい。
Further, it is preferable that the blending ratio of the quinonediazide compound and the novolak resin is in the range of 1:1 to 1.

レジスト液の調製は、キノンジアジド化合物とノボラッ
ク樹脂を溶剤に混合溶解することによって行う。ここで
用いる溶剤は、適当な乾燥速度で溶剤が蒸発した後、均
一で平滑な塗膜を与えるものがよい。そのようなものと
しては、エチルセロソルブアセテート、メチルセロソル
ブアセテート、エチルセロソルブ、メチロセロソルブ、
酢酸ブチル、メチルイソブチルケトン、キシレン等があ
げられる。
The resist solution is prepared by mixing and dissolving a quinonediazide compound and a novolak resin in a solvent. The solvent used here is preferably one that provides a uniform and smooth coating film after the solvent evaporates at an appropriate drying rate. Such are: ethyl cellosolve acetate, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve, methyl cellosolve,
Examples include butyl acetate, methyl isobutyl ketone, xylene, etc.

以上のポジ型フォトレジスト組成物は、さらに付加的な
添加物として少量の付加的な樹脂、可塑剤、染料などが
添加されていてもよい。
The positive photoresist composition described above may further contain small amounts of additional resins, plasticizers, dyes, etc. as additional additives.

本発明に従えば、「感度」を落とすことなく「耐ドライ
エツチング性」が向上し、また逆に「耐ドライエツチン
グ性」を損ねることなく高感度のポジ型フォトレジスト
を得ることができ、かつその各々の性能は従来のポジ型
フォトレジストよりも優れた性能を有し解像度も優れて
いるという、いわばこれからの高集積化、微細化トを得
ることができる。
According to the present invention, "dry etching resistance" can be improved without reducing "sensitivity", and conversely, a highly sensitive positive photoresist can be obtained without impairing "dry etching resistance", and The performance of each of these is superior to that of conventional positive photoresists, and the resolution is also superior, so that future high integration and miniaturization can be obtained.

以下に本発明を実施例により具体的に説明するが、本発
明はこれらの実施例に限定されるものではない。
EXAMPLES The present invention will be specifically explained below with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

参考例1 〔ノボラック樹脂の製造例(1)フェノール/メタクレ
ゾール= 1/2 (仕込みモル比)〕500 mlの
セパラブルフラスコにフェノール(純度99.0%)1
9.Of、メタクレゾール(純度994%)48.5f
I、ホルマリン(37%水溶液)47.5yS蓚酸二水
物1.021イオン交換水6y1エチルセロソルブアセ
テ−)2(lを仕込み110°Cの油浴で3時間加熱撹
拌、反応させた後、エチルセロソルブアセテート40y
を仕込みさらに3時間加熱、撹拌反応させ中和、水洗、
脱水してノボラック樹脂のエチルセロソルブアセテート
溶液を得た。GPCクロマトグラフによる重量平均分子
量は12800であった。
Reference Example 1 [Production example of novolac resin (1) Phenol/metacresol = 1/2 (Mole ratio of charging)] Phenol (purity 99.0%) 1 in a 500 ml separable flask
9. Of, metacresol (purity 994%) 48.5f
I, formalin (37% aqueous solution) 47.5yS oxalic acid dihydrate 1.021 ion-exchanged water 6y1 ethyl cellosolve acetate) 2 (l) was prepared and heated and stirred in an oil bath at 110°C for 3 hours to react, then ethyl cellosolve acetate 40y
and heated for another 3 hours, stirred and reacted, neutralized, washed with water,
After dehydration, a solution of novolac resin in ethyl cellosolve acetate was obtained. The weight average molecular weight determined by GPC chromatography was 12,800.

参考例2 〔ノボラック樹脂の製造例(2)フェノール/メタクレ
ゾール=2/1(仕込みモル比)参考例1において仕込
みをフェノール38.0gメタクレゾール21.78g
とした■は参考例1と同様にして、重量平均分子量13
.800のノボラック樹脂を得た。
Reference Example 2 [Production Example of Novolac Resin (2) Phenol/Metacresol = 2/1 (Mole Ratio of Charges) In Reference Example 1, the charge was 38.0g of phenol and 21.78g of metacresol.
The weight average molecular weight was 13 in the same manner as in Reference Example 1.
.. 800 novolak resin was obtained.

参考例8 〔ノボラック樹脂の製造例(8)フェノール/メタエチ
ルフェノール= 1/1(仕込みモル比)〕 500mlのセパラプルフラスコに、フェノール(純度
99.0%)28.5g、メタエチルフェノール(純度
99.2%)36.9f、ホルマリン(37%水溶液)
、45.Of、蓚酸二水物0.62y、イオン交換水7
51%エチルセロソルブアセテート60Fを仕込み、1
10°Cの油浴で26時間加熱撹拌し反応させ、中和、
水洗、脱水してノボラック樹脂のエチルセロソルブアセ
テート溶液を得た。
Reference Example 8 [Manufacture example of novolac resin (8) Phenol/metaethylphenol = 1/1 (charged molar ratio)] In a 500 ml separate flask, 28.5 g of phenol (purity 99.0%), metaethylphenol ( Purity 99.2%) 36.9f, formalin (37% aqueous solution)
, 45. Of, oxalic acid dihydrate 0.62y, ion exchange water 7
Prepare 51% ethyl cellosolve acetate 60F, 1
Heat and stir in a 10°C oil bath for 26 hours to react, neutralize,
The mixture was washed with water and dehydrated to obtain a solution of novolac resin in ethyl cellosolve acetate.

GPCクロマトグラフによる重量平均分子量は1330
0であった 参考例4 〔ノボラック樹脂の製造例(4)メタクレゾール/メタ
エチルフェノール=2/1(仕込みモル比)〕 500 mlのセパラプルフラスコにメタクレゾール(
純度99.4%)48.5y;メタエチルフェノール(
純度992%)24.6F、ホルマリン(87%水溶液
)47.5F、蓚酸二水和物1.0251.イオン交換
水6N、エチルセロソルブアセテート201を仕込み、
120°Cの油浴で8時間加熱、撹拌、反応させた後、
エチルセロソルブアセテート401 全仕込み、さらに
6時間反応させ、中和、水洗脱水してノボラック樹脂の
エチルセロソルブアセテート溶液を得た。
Weight average molecular weight by GPC chromatography is 1330
Reference Example 4 [Production Example of Novolac Resin (4) Metacresol/Metaethylphenol = 2/1 (Mole ratio of charging)] Metacresol (
Purity 99.4%) 48.5y; metaethylphenol (
Purity 992%) 24.6F, formalin (87% aqueous solution) 47.5F, oxalic acid dihydrate 1.0251. Prepare ion exchange water 6N, ethyl cellosolve acetate 201,
After heating, stirring, and reacting in a 120°C oil bath for 8 hours,
Ethyl cellosolve acetate 401 was charged completely, reacted for further 6 hours, neutralized, washed with water and dehydrated to obtain an ethyl cellosolve acetate solution of novolac resin.

GPCクロマトグラフによる重量平均分子量は1200
0であった。
Weight average molecular weight by GPC chromatography is 1200
It was 0.

参考例5 〔ノボラック樹脂の製造例(5)メタクレゾール/ヌク
エチルフェノール=1/2(仕込みモル比)〕 参考例4において仕込みをメタクレゾール21.7ダ、
メタエチルフェノール49.2 fとした他は参考例4
と同様にして重量平均分子量12900のノボラック樹
脂を得た。
Reference Example 5 [Production Example of Novolak Resin (5) Metacresol/Nuquethylphenol = 1/2 (Mole Ratio of Charges)] In Reference Example 4, the charge was 21.7 das of metacresol,
Reference example 4 except that metaethylphenol was 49.2 f.
A novolak resin having a weight average molecular weight of 12,900 was obtained in the same manner as above.

実施例1〜3、比較例1,2 表1に示すように、参考例1〜5に示すノボラック樹脂
を各々、感光剤、染料とともにエチルセロソルブアセテ
ート/ 酢p n−ブチル/キシレン=8/1/1の混
合比の溶剤に溶解し、レジスト液を調合した。(溶剤の
量は以下に示す塗布条件で1.25Izmとなるように
調整) これらの組成物をポアサイズ0.2μn1のフィルター
でp過した。これを常法によって洗浄したシリコンウェ
ハーに回転塗布機を用い4000rpmで塗布したつい
でにシリコンウェハーを90℃のクリーンオーブンに入
れ20分間ベークした。その後25QWの超高圧水銀灯
を光源とするコンタクトマスクアライナーを用い、光学
的透過率が段階的に変化しているステップタブレットマ
スクを通して3秒間露光した。ついて現像液SOPD(
住友化学工業勢製水酸化テトラメチルアンモニウム水溶
液で70秒間現像、リンス、乾燥した。
Examples 1 to 3, Comparative Examples 1 and 2 As shown in Table 1, the novolac resins shown in Reference Examples 1 to 5 were mixed together with a photosensitizer and a dye in ethyl cellosolve acetate/vinegar p n-butyl/xylene = 8/1 A resist solution was prepared by dissolving it in a solvent with a mixing ratio of /1. (The amount of solvent was adjusted to 1.25 Izm under the coating conditions shown below.) These compositions were filtered through a filter with a pore size of 0.2 μn1. This was coated on a silicon wafer which had been cleaned in a conventional manner using a spin coating machine at 4000 rpm, and then the silicon wafer was placed in a clean oven at 90° C. and baked for 20 minutes. Thereafter, using a contact mask aligner using a 25 QW ultra-high pressure mercury lamp as a light source, exposure was performed for 3 seconds through a step tablet mask whose optical transmittance was changed stepwise. Then the developer solution SOPD (
The film was developed with a tetramethylammonium hydroxide aqueous solution manufactured by Sumitomo Chemical Industries, Ltd. for 70 seconds, rinsed, and dried.

結果を表1に示す。The results are shown in Table 1.

表1から明らかなように、実施例1〜8は比較例1.2
に比べ感度や耐熱性の面で格段に優れている。
As is clear from Table 1, Examples 1 to 8 are Comparative Examples 1.2 and 2.
It is much superior in sensitivity and heat resistance compared to .

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (A)キノンジアジド基を含む感光剤成分 及び (B)アルカリ可溶性樹脂成分として 一般式▲数式、化学式、表等があります▼(R_1は水
素、メチル基、エチル基のいずれかである)で示される
2種以上の化合物の混合物であって、フェノール骨格1
個当たりの平均置換基炭素数が0.5〜1.5個である
フェノール類と、ホルムアルデヒドとを酸触媒存在下で
付加縮合反応させて得られるノボラック樹脂を含むポジ
型フォトレジスト組成物
[Claims] (A) A photosensitizer component containing a quinone diazide group and (B) an alkali-soluble resin component have general formulas ▲ mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ (R_1 is hydrogen, methyl group, or ethyl group) is a mixture of two or more compounds represented by
A positive photoresist composition containing a novolak resin obtained by subjecting a phenol having an average number of substituent carbon atoms of 0.5 to 1.5 per phenol and formaldehyde to an addition condensation reaction in the presence of an acid catalyst.
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