JPH0656487B2 - Composition for positive photoresist - Google Patents
Composition for positive photoresistInfo
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- JPH0656487B2 JPH0656487B2 JP61102616A JP10261686A JPH0656487B2 JP H0656487 B2 JPH0656487 B2 JP H0656487B2 JP 61102616 A JP61102616 A JP 61102616A JP 10261686 A JP10261686 A JP 10261686A JP H0656487 B2 JPH0656487 B2 JP H0656487B2
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- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/022—Quinonediazides
- G03F7/023—Macromolecular quinonediazides; Macromolecular additives, e.g. binders
- G03F7/0233—Macromolecular quinonediazides; Macromolecular additives, e.g. binders characterised by the polymeric binders or the macromolecular additives other than the macromolecular quinonediazides
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はポジ型ホトレジスト用組成物に関するものであ
る。さらに詳しくいえば、本発明は、超LSIなどの半導
体集積回路素子の製造に好適に用いられる、寸法精度の
高い微細パターン形成用ポジ型ホトレジスト用組成物に
関するものである。TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a positive photoresist composition. More specifically, the present invention relates to a positive photoresist composition for forming a fine pattern with high dimensional accuracy, which is preferably used for manufacturing a semiconductor integrated circuit device such as a VLSI.
従来の技術 近年、半導体産業においては、産業用コンピユーター、
オフイスオートメーシヨン、パーソナルコンピユーター
などの需要が飛躍的に拡大し、その技術も日進月歩の発
展を続けており、これに伴つて、半導体集積回路素子に
おいても、急速に高密度化、高集積度化が進んでいる。
また、微細パターン形成においても、256キロビツトDRA
M用半導体集積回路素子ではパターン幅が約2μm、1
メガビツトDRAMでは1.0〜1.3μm、さらに4メガビツト
DRAMでは0.7〜0.8μmと集積化されるにしたがい、いわ
ゆるサブミクロンオーダーの微細加工技術が必要となつ
てきている。2. Description of the Related Art Recently, in the semiconductor industry, industrial computers,
Demand for office automation, personal computers, etc. has expanded exponentially, and its technology has continued to develop rapidly. Along with this, semiconductor integrated circuit devices are rapidly becoming denser and highly integrated. It is progressing.
Also, in fine pattern formation, 256 kilobit DRA
The pattern width of the semiconductor integrated circuit device for M is about 2 μm, 1
Megabit DRAM 1.0 to 1.3 μm, 4 megabits
As DRAM is integrated at 0.7 to 0.8 μm, so-called submicron order fine processing technology is required.
現在、半導体集積回路素子製造におけるパターン形成
は、ホトリソグラフイーによつて行われており、パター
ン幅が1〜2μmの微細加工にはポジ型ホトレジストが
広く使用されている。Currently, pattern formation in semiconductor integrated circuit device manufacturing is performed by photolithography, and positive photoresists are widely used for fine processing with a pattern width of 1 to 2 μm.
このポジ型ホトレジストは、通常アルカリ溶液可溶性の
ノボラツク樹脂と、ホトセンシタイザーと呼ばれる光分
解成分とから構成されており、該ホトセンシタイザーと
しては、例えば光分解剤であるナフトキノンジアジドス
ルホン酸とフエノール性水酸基を有する化合物とのスル
ホン酸エステルなどが用いられている(米国特許第3,40
2,044号明細書)。また、このようなエステル類につい
ては、これまで種々開示されている(米国特許第3,046,
118号明細書、同第3,106,465号明細書、同第3,148,983
号明細書)。This positive photoresist is usually composed of an alkaline solution-soluble novolak resin and a photolytic component called a photosensitizer. Examples of the photosensitizer include naphthoquinone diazide sulfonic acid which is a photolytic agent and a phenolic property. Sulfonic acid esters with compounds having a hydroxyl group are used (US Pat. No. 3,40
2,044 specification). Further, various kinds of such esters have been disclosed so far (US Pat. No. 3,046,
No. 118, No. 3,106,465, No. 3,148,983
Specification).
一方、アルカリ溶液可溶性ノボラツク樹脂については、
例えばフエノール−ホルムアルデヒドノボラツク樹脂の
使用が開示されており(米国特許第3,402,044号明細
書)、またクレゾールノボラツク樹脂の使用例が報告さ
れている〔「電気化学および工業物理化学」第48巻、
第584ページ、(1980年)〕。さらに、ホトレジストの
高感度化を目的としてクレゾールノボラツク樹脂製造時
に、クレゾール異性体の配合割合を適切に選ぶことによ
り、高感度のポジ型ホトレジストが得られることも知ら
れている(特開昭58-17112号公報)。On the other hand, regarding the alkaline solution soluble novolak resin,
For example, the use of phenol-formaldehyde novolak resin has been disclosed (U.S. Pat. No. 3,402,044), and examples of use of cresol novolak resin have been reported ["Electrochemistry and Industrial Physical Chemistry", Vol. 48,
Page 584, (1980)]. Further, it is also known that a high-sensitivity positive photoresist can be obtained by appropriately selecting the compounding ratio of the cresol isomers at the time of producing the cresol novolak resin for the purpose of increasing the sensitivity of the photoresist (JP-A-58). -17112).
ところで、ホトレジストの露光方法としては、コンタク
ト露光法と縮小投影露光法の2種の方法がある。前者の
コンタクト露光法においては、ウエハー上に設けられた
レジスト面にマスクパターンを密着させて露光するた
め、明暗のコントラストが良く、高解像度のパターンが
得られやすいという利点がある反面、マスクが損傷しや
すい上に、パターンに対して原寸のマスクパターンが必
要であつて、サブミクロンオーダーにおいては極めて高
価な寸法精度の高いマスクが要求されるので、その取り
扱いに慎重を要するとともにマスクの維持にかなりの費
用を必要とするなどの問題がある。By the way, as a photoresist exposure method, there are two types of methods, a contact exposure method and a reduction projection exposure method. In the former contact exposure method, since the mask pattern is brought into close contact with the resist surface provided on the wafer for exposure, there is an advantage that the contrast of light and dark is good and a high resolution pattern is easily obtained, but the mask is damaged. In addition to the fact that a mask pattern of the original size is required for the pattern, and an extremely expensive mask with high dimensional accuracy is required in the submicron order, it is necessary to handle it carefully and maintain the mask considerably. There are problems such as requiring the cost of.
これに対し、縮小投影露光法においては、パターン寸法
に対し5〜10倍の寸法のマスクパターンを使用するた
め、比較的安価な寸法精度の良いマスクパターンを用い
ることができ、したがつてサブミクロンオーダーのレジ
ストパターンを得るには、この縮小投影露光法は極めて
有利である。しかしながら、このような縮小投影露光法
では、前記コンタクト露光法に比べて、露光部と未露光
部の明暗のコントラスト比が著しく劣るという欠点があ
る。このため、低コントラストに対して感度の高いホト
レジストが要求される。On the other hand, in the reduction projection exposure method, since a mask pattern having a size 5 to 10 times larger than the pattern size is used, a relatively inexpensive mask pattern with good dimensional accuracy can be used. This reduction projection exposure method is extremely advantageous for obtaining a resist pattern of an order. However, such a reduction projection exposure method has a drawback in that the contrast ratio of light and dark between the exposed portion and the unexposed portion is significantly inferior to the contact exposure method. Therefore, a photoresist having high sensitivity to low contrast is required.
従来のポジ型ホトレジストにおいては、現像処理によつ
て露光部のホトレジストが選択的に除去されるに要する
最小の露光量は、露光部パターンの幅によつて異なり、
例えばパターン幅2μmを解像するに要する最小の露光
量に対し、1.5μm幅のパターンでは1.2〜1.3倍、1.0μ
m幅のパターンでは1.5〜1.7倍の露光量を必要とする。
したがつて、超LSIなどの半導体集積回路素子のパター
ンのように、種々の幅の回路パターンが複雑に組み合わ
されている場合、細いパターン領域では露光不足のため
に所望のパターンが得られなかつたり、あるいは太いパ
ターン領域では露光過剰となつて、必要以上にパターン
が除去されてしまい、マスクパターンに忠実なパターン
が得られにくく、また、ホトレジスト膜厚の厚い部分
は、膜厚の薄い部分よりも形成したパターンが太くなる
傾向があつて、サブミクロンオーダーにおける微細加工
を再現性良く行うことは困難であつた。このような問題
を解決するために、露光量の変化に対して、寸法変化の
少ないホトレジストが要求される。In the conventional positive photoresist, the minimum exposure amount required to selectively remove the photoresist in the exposed portion by the development process differs depending on the width of the exposed portion pattern,
For example, the minimum exposure amount required to resolve a pattern width of 2 μm is 1.2 to 1.3 times as much as 1.0 μm for a pattern of 1.5 μm width.
An m-width pattern requires an exposure dose of 1.5 to 1.7 times.
Therefore, when circuit patterns of various widths are complicatedly combined like the pattern of semiconductor integrated circuit elements such as VLSI, a desired pattern cannot be obtained due to insufficient exposure in a narrow pattern area. , Or overexposure in a thick pattern area, the pattern is removed more than necessary, and it is difficult to obtain a pattern faithful to the mask pattern. Since the formed pattern tends to be thick, it is difficult to perform fine processing in the submicron order with good reproducibility. In order to solve such a problem, a photoresist whose dimensional change is small with respect to the change of the exposure amount is required.
また、サブミクロンオーダーのエツチング加工において
は、通常サイドエツチ量の少ないドライエツチング法が
行われているが、このドライエツチング法では、レジス
トマスクもダメージを受けて徐々に膜減りしていくが、
レジストマスクがダメージをうけても、エツチングされ
る基板上に、マスクパターンに忠実に対応して再現され
たパターンを形成させることが必要である。Further, in the etching process of the submicron order, usually a dry etching method with a small amount of side etching is performed, but in this dry etching method, the resist mask is also damaged and the film gradually decreases,
Even if the resist mask is damaged, it is necessary to form a reproduced pattern faithfully corresponding to the mask pattern on the substrate to be etched.
例えば、添付図面の(a)に示されるようなレジストパタ
ーンの側面がほぼ垂直に切り立つた断面形状のものが好
ましい。これに対し、(b)及び(c)においては、側面がレ
ジストパターン底部に向つてスソ引き状に広がつてお
り、このような形状のものは、エツチングによつて膜厚
の薄い部分がタメージを受けて消失し、エツチングが進
行するに伴い、レジストパターンの寸法が大きく変化す
るので好ましくない。For example, as shown in (a) of the accompanying drawings, it is preferable that the resist pattern has a cross-sectional shape in which the side surfaces are raised substantially vertically. On the other hand, in (b) and (c), the side surface is widened toward the bottom of the resist pattern in a soot-like shape, and in such a shape, the thin film portion is damaged by etching. It is not preferable because the dimensions of the resist pattern change greatly as the etching progresses and the etching progresses.
発明が解決しようとする問題点 本発明は、このような要望にこたえ、超LSIなどの半導
体集積回路素子の製造に好適に用いられる、高感度でか
つ矩形断面の凸部をもつレジストパターンを形成しうる
寸法精度の高い微細パターン形成用ポジ型ホトレジスト
組成物の提供を目的とするものである。DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention In response to such a demand, the present invention forms a resist pattern having high sensitivity and a convex portion of a rectangular cross section, which is suitably used for manufacturing a semiconductor integrated circuit device such as a VLSI. It is an object of the present invention to provide a positive photoresist composition for forming a fine pattern with high dimensional accuracy.
問題点を解決するための手段 本発明者らは、前記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた
結果、置換フエノールノボラツク樹脂として、m−クレ
ゾールとo−位又はp−位に置換基を有するフエノール
類との混合物及び芳香環に少なくとも2個の置換基を有
するフエノール類をそれぞれ特定の割合で含有する混合
フエノール類とホルムアルデヒド縮合物を用い、かつホ
トセンシタイザーを該置換フエノールノボラツク樹脂に
対して所定の割合で配合することにより、その目的を達
成しうることを見出し、この知見に基づいて本発明をな
すに至つた。Means for Solving the Problems As a result of intensive studies to achieve the above-mentioned object, the inventors have found that a substituted phenol novolac resin has m-cresol and a substituent at the o-position or p-position. Using a mixture of a phenol and a phenol having at least two substituents on the aromatic ring in specific proportions and a formaldehyde condensate, a photosensitizer is used for the substituted phenol novolak resin. It has been found that the object can be achieved by blending the ingredients in a predetermined ratio, and the present invention has been completed based on this finding.
すなわち、本発明は、(A)置換フエノールノボラツク樹
脂及び(B)ナフトキノンジアジドスルホン酸エステルを
主成分とするホトセンシタイザーを含有して成るポジ型
ホトレジスト用組成物において、該置換フエノールノボ
ラツク樹脂が、(イ)m−クレゾールと一般式 (式中のR1はo−位又はp−位に位置する炭素数1〜6
のアルキル基、アルケニル基又はアリール基である) で表わされるフエノール類の少なくとも1種とから成
り、m−クレゾールの含有量が45重量%以下の混合物9
0.0〜99.5重量%、及び(ロ)一般式 (式中のR2及びR3はそれぞれ炭素数1〜6のアルキル
基、アルケニル又はアリール基であつて、それらはたが
いに同じであつても、異なつていてもよいが、その少な
くとも1つは2位又は4位に位置し、かつともにメチル
基であることはなく、R4は水素原子、炭素数1〜6のア
ルキル基、アルケニル基又はアリール基である) で表わされるフエノール類の少なくとも1種10.0〜0.5
重量%を含有する混合フエノール類とホルムアルデヒド
との縮合物であり、かつ(A)成分100重量部当り、(B)成
分20〜60重量部を含有することを特徴とするポジ型
ホトレジスト用組成物を提供するものである。That is, the present invention is a composition for a positive photoresist containing (A) a substituted phenol novolak resin and (B) a photosensitizer containing naphthoquinone diazide sulfonate as a main component, wherein the substituted phenol novolak resin is Is (i) m-cresol and the general formula (R 1 in the formula is C 1 to C 6 located in the o-position or p-position
Which is an alkyl group, an alkenyl group or an aryl group), and a content of m-cresol of 45% by weight or less.
0.0-99.5% by weight, and (b) general formula (In the formula, R 2 and R 3 are each an alkyl group, an alkenyl group or an aryl group having 1 to 6 carbon atoms, and they may be the same or different, but at least one of them is preferable. Is located at the 2-position or 4-position and is not a methyl group together, and R 4 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenyl group or an aryl group). 1 type 10.0 to 0.5
A composition for a positive photoresist, which is a condensate of mixed phenols containing 10% by weight and formaldehyde, and contains 20 to 60 parts by weight of the component (B) per 100 parts by weight of the component (A). Is provided.
本発明組成物において用いられる置換フエノールノボラ
ツク樹脂としては、m−クレゾールと前記一般式(I)で
表わされるフエノール類の少なくとも1種とから成り、
m−クレゾールの含有量が45重量%以下の混合物90.0〜
99.5重量%、及び前記一般式(II)で表わされるフエノー
ル類の少なくとも1種10.0〜0.5重量%を含有する混合
フエノール類をホルムアルデヒドと縮合して得られたも
のが必要である。これまで、クレゾール又はクレゾール
と他のフェノール類とホルムアルデヒドとからのノボラ
ック樹脂を基材樹脂とするポジ型ホトレジストにおいて
は、高感度をもつパターンを与えるためにm−クレゾー
ルリッチのクレゾールを用いなければならないとされて
いたが、本発明において、m−クレゾールの含有量を45
重量%以下のクレゾール混合物を用いた場合に他の成分
組成を特定することにより、高感度を有し、しかもパタ
ーン断面形状が著しく改善されたということは、全く予
想外のことであった。The substituted phenol novolak resin used in the composition of the present invention comprises m-cresol and at least one of the phenols represented by the general formula (I),
Mixture containing less than 45% by weight of m-cresol 90.0-
What is obtained by condensing mixed phenols containing 99.5% by weight and 10.0 to 0.5% by weight of at least one kind of the phenols represented by the general formula (II) with formaldehyde is required. Heretofore, in a positive photoresist using a cresol or a novolak resin composed of cresol, other phenols and formaldehyde as a base resin, an cresol rich in m-cresol must be used in order to give a pattern having high sensitivity. However, in the present invention, the content of m-cresol is 45
It was completely unexpected that the composition had a high sensitivity and the pattern cross-sectional shape was remarkably improved by specifying the other component composition when the cresol mixture of less than or equal to wt% was used.
そして、このような良好なパターン断面形状を有するパ
ターンを与え、かつ優れた感度を示すホトレジストを得
るには、上記の含有量範囲を満たすことが必要である。Then, in order to give a photoresist having such a good pattern cross-sectional shape and to obtain a photoresist exhibiting excellent sensitivity, it is necessary to satisfy the above content range.
前記一般式(I)で表わされるフエノール類としては、例
えば、o−又はp−クレゾール、o−又はp−エチルフ
エノール、o−又はp−イソプロピルフエノール、o−
又はp−tert−ブチルフエノール、o−又はp−アリル
フエノール、o−又はp−フエニルフエノールなどを挙
げることができ、これらのフエノール類はそれぞれ単独
で用いてもよいし、2種以上組み合わせて用いてもよ
い。Examples of the phenols represented by the general formula (I) include o- or p-cresol, o- or p-ethylphenol, o- or p-isopropylphenol, o-
Or, p-tert-butylphenol, o- or p-allylphenol, o- or p-phenylphenol and the like can be mentioned, and these phenols may be used alone or in combination of two or more kinds. You may use.
また、前記一般式(II)で表わされるフエノール類として
は、例えば2−メチル−4−イソプロピルフエノール、
2−メチル−4−tert−ブチルフエノール、2−メチル
−5−エチルフエノール、2−メチル−4−フエニルジ
メチルプロピルフエノールなどを挙げることができ、こ
れらはそれぞれ単独で用いてもよいし、2種以上組み合
わせて用いてもよい。Examples of the phenols represented by the general formula (II) include 2-methyl-4-isopropylphenol,
2-methyl-4-tert-butylphenol, 2-methyl-5-ethylphenol, 2-methyl-4-phenyldimethylpropylphenol and the like can be mentioned, and these may be used alone or 2 You may use it in combination of 2 or more types.
本発明の(A)成分としては、この置換フエノール類とホ
ルムアルデヒドとを縮合させて得られる置換フエノール
ノボラツク樹脂を用いることが必要であるが、このホル
ムアルデヒドの供給原料としては、ホルマリンのような
水溶液やパラホルムアルデヒドのような重合体を用いる
こともできる。As the component (A) of the present invention, it is necessary to use a substituted phenol novolac resin obtained by condensing the substituted phenols with formaldehyde, and the formaldehyde feedstock is an aqueous solution such as formalin. Polymers such as and paraformaldehyde can also be used.
本発明組成物において用いられるホトセンシタイザーは
ナフトキノンジアジドスルホン酸エステルを主成分とす
るものであつて、このものは、ナフトキノンジアジドス
ルホン酸と、ポリヒドロキシベンゾフエノンや没食子酸
アルキルなどのフエノール性水酸基を有する化合物とを
常法に従つてエステル化反応させることにより、反応生
成物として容易に得ることができる。The photosensitizer used in the composition of the present invention is mainly composed of naphthoquinone diazide sulfonic acid ester, which is naphthoquinone diazide sulfonic acid and phenolic hydroxyl group such as polyhydroxybenzophenone or alkyl gallate. It can be easily obtained as a reaction product by performing an esterification reaction with a compound having a.
フエノール性水酸基を有する化合物としては、例えば前
記没食子酸アルキルの他に、テトラヒドロキシベンゾフ
エノンのようなポリヒドロキシベンゾフエノン、トリヒ
ドロキシベンゼン、トリヒドロキシベンゼンモノエーテ
ル類、2,2′,4,4′−テトラヒドロキシジフエニルメタ
ン、4,4′−ジヒドロキシジフエニルプロパン、4,4′−
ジヒドロキシジフエニルスルホン、2,2′−ジヒドロキ
シ−1,1−ジナフチルメタン、2−ヒドロキシフルオレ
ン、2−ヒドロキシフエナントレン、ポリヒドロキシア
ントラキノン、プルプロガリン及びその誘導体、フエニ
ル2,4,6−トリヒドロキシ安息香酸エステルなどが挙げ
られる。The compound having a phenolic hydroxyl group, for example, in addition to the alkyl gallate, polyhydroxybenzophenone such as tetrahydroxybenzophenone, trihydroxybenzene, trihydroxybenzene monoethers, 2,2 ', 4, 4'-tetrahydroxydiphenylmethane, 4,4'-dihydroxydiphenylpropane, 4,4'-
Dihydroxydiphenyl sulfone, 2,2'-dihydroxy-1,1-dinaphthylmethane, 2-hydroxyfluorene, 2-hydroxyphenanthrene, polyhydroxyanthraquinone, purprogarin and its derivatives, phenyl 2,4,6-trihydroxy Examples thereof include benzoic acid ester.
また、これらのフエノール性水酸基を有する化合物の代
わりに芳香族アミン類なども用いることができる。その
場合には、ナフトキノンジアジドスルホン酸エステルの
代わりに、同スルホン酸アミドとなる。Aromatic amines and the like can be used instead of these compounds having a phenolic hydroxyl group. In that case, instead of the naphthoquinone diazide sulfonic acid ester, the same sulfonic acid amide is used.
本発明組成物においては、前記のナフトキノンジアジド
スルホン酸エステルを主成分とするホトセンシタイザー
は、置換フエノールノボラツク樹脂100重量部に対し、
25〜60重量部の範囲で配合される。この量が60重
量部を超えるとホトレジストの感度が著しく劣り、また
25重量部未満では好ましいパターン断面形状が得にく
くなる。In the composition of the present invention, the photosensitizer whose main component is the naphthoquinone diazide sulfonic acid ester is 100 parts by weight of the substituted phenol novolak resin.
It is compounded in the range of 25 to 60 parts by weight. If this amount exceeds 60 parts by weight, the sensitivity of the photoresist is remarkably deteriorated, and if it is less than 25 parts by weight, it becomes difficult to obtain a preferable pattern cross-sectional shape.
本発明のポジ型ホトレジスト組成物は、前記の置換フエ
ノールノボラツク樹脂とホトセンシタイザーとを適当な
溶剤に溶解して、溶液の形で用いるのが好ましい。The positive photoresist composition of the present invention is preferably used in the form of a solution prepared by dissolving the substituted phenol novolak resin and the photosensitizer in a suitable solvent.
このような溶剤の例としては、アセトン、メチルエチル
ケトン、シクロヘキサノン、イソアミルケトンなどのケ
トン類:エチレングリコール、エチレングリコールモノ
アルキルエーテルおよびそのアセテート類、エチレング
リコールモノアセテート、ジエチレングリコール又はジ
エチレングリコールモノアセテートのモノメチルエーテ
ル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノ
ブチルエーテル又はモノフエニルエーテルなどの多価ア
ルコール類及びその誘導体:ジオキサンのような環式エ
ーテル類:及び酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルな
どのエステル類を挙げることができる。これらは単独で
用いてもよいし、また2種以上混合して用いてもよい。Examples of such solvents include acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, isoamyl ketone and other ketones: ethylene glycol, ethylene glycol monoalkyl ether and its acetates, ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol or diethylene glycol monoacetate monomethyl ether, monoether. Mention may be made of polyhydric alcohols such as ethyl ether, monopropyl ether, monobutyl ether or monophenyl ether and its derivatives: cyclic ethers such as dioxane: and esters such as methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate. . These may be used alone or in combination of two or more.
本発明のポジ型ホトレジスト用組成物には、さらに相溶
性のある添加物、例えば付加的樹脂、可塑剤、安定剤あ
るいは現像した像をより一層可視的にするための着色料
などの慣用されているものを添加含有させることができ
る。In the positive photoresist composition of the present invention, a more compatible additive such as an additional resin, a plasticizer, a stabilizer, or a colorant for making a developed image more visible is conventionally used. What is present can be added and contained.
本発明の組成物の好適な使用方法について一例を示せ
ば、まず例えばシリコンウエハーのような支持体上に、
置換フエノールノボラツク樹脂とホトセンシタイザーと
を適当な溶剤に溶かした溶液をスピンナーなどで塗布
し、乾燥して感光層を形成させる。しかるのち、縮小投
影露光装置などを用い、所要のマスクを介して露光す
る。次に、これを現像液、例えば2〜5重量%のテトラ
メチルアンモニウムヒドロキシドやコリンの水溶液を用
いて現像すると、露光によつて可溶化した部分が選択的
に溶解除去されたマスクパターンに忠実な画像(レジス
トパターン)を得ることができる。To give an example of a suitable use of the composition of the present invention, first, on a support such as a silicon wafer,
A solution in which a substituted phenol novolak resin and a photosensitizer are dissolved in a suitable solvent is applied by a spinner or the like and dried to form a photosensitive layer. After that, exposure is performed through a required mask using a reduction projection exposure apparatus or the like. Next, this is developed using a developing solution, for example, an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide or choline of 2 to 5% by weight, and the portion solubilized by exposure is faithfully reproduced in the mask pattern. Image (resist pattern) can be obtained.
発明の効果 本発明のポジ型ホトレジスト用組成物は、m−クレゾー
ルとo−位又はp−位に置換基を有するフエノール類と
の混合物、及び芳香環に少なくとも2個の置換基を有す
るフエノール類をそれぞれ特定の割合で含有する混合フ
エノール類とホルムアルデヒドとから得られた置換フエ
ノールノボラツク樹脂に対し、ホトセンシタイザーを所
定の割合で配合したものであつて、このような組成物を
用いることにより、特に縮小投影露光法による画像形成
において、高感度でしかも側面がほぼ垂直に切り立つた
断面形状のレジストパターンを得ることができる。The positive photoresist composition of the present invention comprises a mixture of m-cresol and a phenol having a substituent at the o-position or the p-position, and a phenol having at least two substituents on the aromatic ring. A substituted phenol novolak resin obtained from mixed phenols and formaldehyde each containing a specific proportion of photosensitizer in a predetermined proportion, and by using such a composition In particular, in image formation by the reduction projection exposure method, it is possible to obtain a resist pattern having a high sensitivity and a cross-sectional shape in which the side surfaces are substantially vertical.
したがつて、本発明組成物は、マスクに極めて忠実な寸
法精度の高いレジストパターンを与えることができ、超
LSIなどの半導体集積回路素子の製造に必要な微細パタ
ーン形成に好適に使用できる。Therefore, the composition of the present invention can provide a resist pattern with high dimensional accuracy that is extremely faithful to a mask, and
It can be suitably used for forming a fine pattern necessary for manufacturing a semiconductor integrated circuit device such as an LSI.
実施例 次に実施例によつて本発明をさらに詳細に説明する。EXAMPLES Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
実施例1 m−クレゾール40重量%、p−クレゾール50重量%
及び2−メチル−4−イソプロピルフエノール10重量
%を混合し、これにホルマリンを加え、シユウ酸触媒を
用いて常法により縮合して得たクレゾールノボラツク樹
脂100重量部と、ナフトキノン−1,2−ジアジド−5−ス
ルホン酸の2,3,4−トリヒドロキシベンゾフエノンエス
テル30重量部とをエチレングリコールモノエチルエー
テルアセテート390重量部に溶解したのち、このものを
孔径0.2μmのメンブレンフイルターを用いてろ過し、
ホトレジスト組成物を調製した。Example 1 40% by weight of m-cresol and 50% by weight of p-cresol
And 2-methyl-4-isopropylphenol 10% by weight, formalin was added thereto, and 100 parts by weight of cresol novolak resin obtained by condensation by a conventional method using an oxalic acid catalyst and naphthoquinone-1,2 -Dissolve 2,3,4-trihydroxybenzophenone ester of diazide-5-sulfonic acid in 30 parts by weight of ethylene glycol monoethyl ether acetate in 390 parts by weight, and use this with a membrane filter having a pore size of 0.2 µm. Filtered
A photoresist composition was prepared.
このホトレジスト組成物を、レジストコーター(タツモ
社製、TR-4000型)を用いて4インチシリコンウエハー
上に1.3μm厚に均一に塗布したのち、110℃で90秒間
ホツトプレート上にて乾燥した。次いで縮小投影露光装
置(GCA社製、DSW-4800型ウエハーステツパー)を用
い、テストチヤートマスク(大日本印刷社製)を介して
紫外線露光したのち、テトラメチルアンモニウムヒドロ
キシド2.38重量%水溶液により23℃で30秒間現像し
た。This photoresist composition was applied uniformly on a 4-inch silicon wafer to a thickness of 1.3 μm using a resist coater (TR-4000, manufactured by Tatsumo Co., Ltd.), and then dried at 110 ° C. for 90 seconds on a hot plate. Then, using a reduction projection exposure apparatus (manufactured by GCA, DSW-4800 type wafer stepper), UV exposure was carried out through a test chat mask (manufactured by Dai Nippon Printing Co., Ltd.), and then, using a 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide solution, It was developed at 30 ° C. for 30 seconds.
1.0μm幅の露光部のパターンのみが完全に除去される
に要する最短の露光時間は800msであつた。またレジス
トパターン形状は、側面がほぼ垂直に切り立つた、添付
図面の(a)に示されるような良好な断面形状であつた。The shortest exposure time required to completely remove only the pattern of the 1.0 μm wide exposed portion was 800 ms. In addition, the resist pattern had a good cross-sectional shape as shown in (a) of the accompanying drawings, in which the side surfaces were raised almost vertically.
実施例2〜4、比較例1〜3 m−クレゾールと一般式(I)で表わされるフエノール類
及び一般式(II)で表わされるフエノール類(2−メチル
−4−イソプロピルフエノール)の重量比を変化させ、
かつ別表に示すような組成のホトレジスト組成物を調製
したのち、実施例1と同様な方法でパターンを形成し
た。その結果を該表に示す。Examples 2 to 4, Comparative Examples 1 to 3 The weight ratio of m-cresol to the phenols represented by the general formula (I) and the phenols represented by the general formula (II) (2-methyl-4-isopropylphenol) was measured. Change
A photoresist composition having the composition shown in the attached table was prepared, and then a pattern was formed in the same manner as in Example 1. The results are shown in the table.
なお、表中、実施例2〜4で用いた、混合フエノール中
のm−クレゾールと一般式(I)で表わされるフエノール
類の重量%〔()値〕は以下のとおりである。In the table, the weight% [(value)] of m-cresol and phenols represented by the general formula (I) in the mixed phenols used in Examples 2 to 4 are as follows.
実施例2 m−クレゾール(40)+p−クレゾール(5
0) 〃 3 m−クレゾール(45)+o−クレゾール(5
0) 〃 4 m−クレゾール(45)+p−クレゾール(5
3) また、比較例1〜3においては、m−クレゾールとp−
クレゾールとをホルマリンを用いて縮重合して得られる
ノボラツク樹脂を使用した。Example 2 m-cresol (40) + p-cresol (5
0) 〃 3 m-cresol (45) + o-cresol (5
0) 〃 4 m-cresol (45) + p-cresol (5
3) In Comparative Examples 1 to 3, m-cresol and p-
A novolak resin obtained by condensation polymerization of cresol and formalin was used.
実施例5 実施例1におけるテストチヤートマスクの代わりに、1.
25μm幅のラインアンドスペースパターンと2.0μm幅
のラインアンドスペースパターンが入つたテストチヤー
トレチクルを用いる以外は、実施例1と全く同じ方法
で、露光現像処理を行つたところ、テストチヤートレチ
クルに忠実なラインアンドスペースパターンが得られ
た。 Example 5 Instead of the test chart mask in Example 1, 1.
The exposure and development treatment was carried out in exactly the same manner as in Example 1 except that a test cherreticle having a line and space pattern of 25 μm width and a line and space pattern of 2.0 μm width was used. A line and space pattern was obtained.
比較例4 比較例1において、テストチヤートマスクに代えて、実
施例5で用いたテストチヤートレチクルを介して紫外線
で450ms露光し、現像処理したところ、1.25μmのライ
ンアンドスペースパターンは得られたものの、2.0μm
ラインアンドスペースパターン部では、1.6μmライン
パターンと2.4μmスペースパターンとなつた。Comparative Example 4 In Comparative Example 1, instead of the test chart mask, 450 ms of exposure was carried out with ultraviolet rays through the test chart reticle used in Example 5, and development processing was carried out. A line and space pattern of 1.25 μm was obtained. , 2.0 μm
In the line and space pattern section, a 1.6 μm line pattern and a 2.4 μm space pattern were used.
第1図はホトレジストパターンのそれぞれ異なつた例の
断面図である。FIG. 1 is a sectional view of different examples of photoresist patterns.
フロントページの続き (72)発明者 中山 寿昌 神奈川県平塚市高村26番地 高村団地26− 404 (56)参考文献 特開 昭55−123614(JP,A) 特開 昭60−31138(JP,A) 特開 昭60−176034(JP,A) 特開 昭60−159846(JP,A)Front page continuation (72) Inventor Hisasa Nakayama 26-404 Takamura housing complex, 26-404 Takamura housing complex, Hiratsuka city, Kanagawa prefecture (56) ) JP-A-60-176034 (JP, A) JP-A-60-159846 (JP, A)
Claims (1)
(B)ナフトキノンジアジドスルホン酸エステルを主成
分とするホトセンシタイザーを含有して成るポジ型ホト
レジスト用組成物において、該置換フェノールノボラッ
ク樹脂が、(イ)m−クレゾールと一般式 (式中のR1はo−位又はp−位に位置する炭素数1〜6
のアルキル基、アルケニル基又はアリール基である) で表わされるフェノール類の少なくとも1種とから成
り、m−クレゾールの含有量が45重量%以下の混合物9
0.0〜99.5重量%、及び(ロ)一般式 (式中のR2及びR3はそれぞれ炭素数1〜6のアルキル
基、アルケニル又はアリール基であって、それらはたが
いに同じであっても、異なっていてもよいが、その少な
くとも1つは2位又は4位に位置し、かつともにメチル
基であることはなく、R4は水素原子、炭素数1〜6のア
ルキル基、アルケニル基又はアリール基である) で表わされるフェノール類の少なくとも1種10.0〜0.5
重量%を含有する混合フェノール類とホルムアルデヒド
の縮合物であり、かつ(A)成分100重量部当り、
(B)成分20〜60重量部を含有することを特徴とするポ
ジ型ホトレジスト用組成物。1. A positive photoresist composition comprising (A) a substituted phenol novolac resin and (B) a photosensitizer containing naphthoquinone diazide sulfonate as a main component, wherein the substituted phenol novolac resin is ( B) m-cresol and general formula (R 1 in the formula is C 1 to C 6 located in the o-position or p-position
Which is an alkyl group, an alkenyl group or an aryl group), and a content of m-cresol of 45% by weight or less.
0.0-99.5% by weight, and (b) general formula (In the formula, R 2 and R 3 are respectively an alkyl group, an alkenyl group or an aryl group having 1 to 6 carbon atoms, and they may be the same or different, but at least one of them is At least two of the phenols located at the 2-position or 4-position and not both methyl groups, R 4 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenyl group or an aryl group) Species 10.0-0.5
It is a condensate of mixed phenols and formaldehyde containing 100% by weight, and per 100 parts by weight of component (A),
(B) A positive photoresist composition containing 20 to 60 parts by weight of component.
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JPS62260146A JPS62260146A (en) | 1987-11-12 |
JPH0656487B2 true JPH0656487B2 (en) | 1994-07-27 |
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