JPH05142770A - ポジ型フオトレジスト組成物 - Google Patents

ポジ型フオトレジスト組成物

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JPH05142770A
JPH05142770A JP30221891A JP30221891A JPH05142770A JP H05142770 A JPH05142770 A JP H05142770A JP 30221891 A JP30221891 A JP 30221891A JP 30221891 A JP30221891 A JP 30221891A JP H05142770 A JPH05142770 A JP H05142770A
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JP
Japan
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cresol
photoresist composition
weight
resin
positive photoresist
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JP30221891A
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English (en)
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Naoto Shimizu
尚登 清水
Megumi Matsui
恵 松井
Shigeo Tachiki
繁雄 立木
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Showa Denko Materials Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH05142770A publication Critical patent/JPH05142770A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 解像度、耐ドライエッチング性、耐熱性の優
れたポジ型フォトレジスト組成物を提供する。 【構成】 アルカリ可溶性ノボラック樹脂と1,2−ナ
フトキノンジアジド化合物を含むポジ型フォトレジスト
組成物において、アルカリ可溶性ノボラック樹脂がフェ
ノール類とホルムアルデヒドとを付加縮合反応させるこ
とによって製造されるノボラック樹脂であって、ゲルパ
ーミエーションクロマトグラフィーにより求めた標準ポ
リスチレン換算の重量平均分子量が3000〜1500
0の範囲でかつ分散度が2.0以下であるポジ型フォト
レジスト組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は特定のアルカリ可溶性ノ
ボラック樹脂と1,2−ナフトキノンジアジド化合物を
含むポジ型フォトレジスト組成物に関するもので、特に
紫外線、遠紫外線、X線、電子線等に感応する高集積度
の集積回路作製用ポジ型フォトレジスト組成物に関す
る。
【0002】
【従来の技術】集積回路作製用フォトレジストとして
は、環化ゴムにビスアジド化合物を配合したネガ型フォ
トレジストと、アルカリ可溶性樹脂、アルカリ不溶性の
1,2−ナフトキノンジアジド化合物からなるポジ型フ
ォトレジスト等が知られている。ネガ型フォトレジスト
の場合は露光部の環化ゴムが3次元架橋され現像液に不
溶となり、未露光部は溶解してレジストパターンを形成
する。この時、現像液中でのレジストパターンの膨潤が
大きく、解像度が悪いという欠点を持つ。一方ポジ型フ
ォトレジストは露光部の1,2−ナフトキノンジアジド
化合物がインデンカルボン酸に変化し、アルカリ可溶性
樹脂に対する溶解抑制効果が減少し、露光部が溶解して
レジストパターンが形成される。
【0003】この時、レジストパターンを形成する未露
光部の寸法変化がポジ型フォトレジストはネガ型フォト
レジストに比べて極めて小さいため、マスクのパターン
に忠実な高解像度のレジストパターンを得ることができ
る。このため、高解像度型フォトレジストはポジ型フォ
トレジストが主流となり、最近は16Mから64MDR
AM用として0.5μm以下の解像度が要求されるよう
になってきた。
【0004】レジストパターンの高解像度化は、フォト
レジストに用いる樹脂の組成や分子量の最適化と共に樹
脂中のオリゴマ含有量を増やすことによって達成するこ
とができる。しかし、一方でオリゴマ含有量を増やすと
集積回路の製造工程で行われるドライエッチング(13
0〜150℃)での耐熱性が不足し、レジストパターン
の熱変形が起きるという問題が生じている。そこで、解
像度と耐熱性の両方に優れたフォトレジストが必要とさ
れていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記問題に鑑
みなされたもので、解像度、耐ドライエッチング性、耐
熱性に優れた高解像度用ポジ型フォトレジスト組成物を
提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明はアルカリ可溶性
ノボラック樹脂と1,2−ナフトキノンジアジド化合物
を含むポジ型フォトレジスト組成物において、アルカリ
可溶性ノボラック樹脂がフェノール類とホルムアルデヒ
ドとを付加縮合反応させることによって製造されるノボ
ラック樹脂であって、ゲルパーミエーションクロマトグ
ラフィーにより求めたポリスチレン換算の重量平均分子
量が3000〜15000の範囲でかつ分散度が2.0
以下であることを特徴とするポジ型フォトレジスト組成
物に関する。
【0007】以下に本発明をさらに詳しく述べる。本発
明に用いられるアルカリ可溶性ノボラック樹脂とはフェ
ノール類とホルムアルデヒドの重縮合化合物で、用いる
フェノール類としては、フェノール、m−クレゾール、
p−クレゾール、o−クレゾール、エチルフェノール、
ブチルフェノール、2,5−キシレノール、3,5−キ
シレノール、2,4−キシレノール、2,6−キシレノ
ール、2,3,5−トリメチルフェノール、2,3,6
−トリメチルフェノール、レゾルシノール、カテコー
ル、ハイドロキノン、1−ナフトール、2−ナフトー
ル、ピロガロール、1,2,4−トリヒドロキシベンゼ
ン等がある。
【0008】このうちm−クレゾールとp−クレゾール
が解像度と耐熱性との観点から好ましく、特に好ましく
はm−クレゾールが30〜60重量%及びp−クレゾー
ルが70〜40重量%の範囲にある混合クレゾールとホ
ルムアルデヒドを原料とするノボラック樹脂である。
【0009】このノボラック樹脂の重量平均分子量は3
000〜15000の範囲とされ、分散度(重量平均分
子量/数平均分子量)は2.0以下とされる。重量平均
分子量が3000未満になるとフォトレジストの耐熱性
が著しく劣り、一方、15000を越えると、フォトレ
ジストの解像度が著しく劣る。分散度が2.0を越える
とフォトレジストの耐熱性が低下する。
【0010】ノボラック樹脂の分子量は標準ポリスチレ
ンを用いて得られる検量線をもとに計算できる値で、ゲ
ルパーミエーションクロマトグラフィーの測定はカラム
として日立化成工業株式会製ゲルパックGL−R42
0、R430、R440を各一本ずつ直列に連結し、検
出器を示差屈折計を用いテトラヒドロフランを溶媒とし
て、流量1.75ml/minで行える。
【0011】アルカリ可溶性ノボラック樹脂は、まずフ
ェノール類とホルムアルデヒドを通常用いられている酸
あるいは2価金属の有機酸塩等を触媒とし合成し、次に
得られた樹脂を樹脂に対して貧溶媒及び良溶媒を用いた
溶媒抽出、液体クロマトグラフィーによる分子量別分取
等によって分散度を2.0以下とできる。
【0012】触媒として用いる酸は無機酸及び有機酸の
いずれでもよく、塩酸、硫酸、リン酸、p−トルエンス
ルホン酸、シュウ酸等が用いられる。また、2価金属の
有機酸塩としてはマグネシウム、亜鉛、コバルト等の有
機酸塩がある。
【0013】反応は溶媒中あるいは無溶媒中のいずれで
も可能であり、60〜200℃で2〜20時間行えばよ
い。
【0014】本発明で樹脂の溶媒抽出に用いる貧溶媒と
しては、クロロホルム、エチルアルコール、2−プロピ
ルアルコール、ヘキサン、水、緩衝液等があり、良溶媒
にはテトラヒドロフラン、メタノール、ジオキサン、ア
セトニトリル、アセトン、ピリジン、ジメチルスルホキ
シド、ジメチルアセトアミド、エチルセロソルブアセタ
ート、メチルセロソルブアセタート、酢酸ブチル、乳酸
エチル、キシレン等がある。
【0015】高分子量成分を除去するためには樹脂をい
ったん良溶媒中に溶解し、そこへ貧溶媒を加えていくこ
とによって高分子量成分を析出させる。
【0016】また、低分子量成分を除去するためには貧
溶媒を用いてソックスレー抽出等を行う。
【0017】一方、液体クロマトグラフィーによる分子
量別分取を行う場合はカラムの充てん剤として分子量の
測定に用いたスチレン樹脂系充てん剤を用いることが必
要で、シリカ系やアクリレート樹脂系充てん剤を用いる
と、分取中に樹脂が変性されたり樹脂が充てん剤に吸着
し、フォトレジスト特性の評価ができなくなる。
【0018】また、分取用溶媒としてはアセトンが好ま
しく、通常用いられるテトラヒドロフランは濃縮時に、
重合を越こし好ましくない。
【0019】本発明のアルカリ可溶性ノボラック樹脂は
ノボラック樹脂と1,2−ナフトキノンジアジド化合物
の総量100重量部に対して50〜90重量部使用する
ことが好ましく、60〜80重量部の範囲で使用するこ
とがより好ましい。50重量部未満では通常行う短時間
の露光では1,2−ナフトキノンジアジド化合物が完全
に分解せずレジストパターンの形成が困難となる。ま
た、90重量部を越えると感光剤による溶解抑制作用が
不十分となりレジストパターンが形成されない。
【0020】一方、本発明の1,2−ナフトキノンジア
ジド化合物は1,2−ナフト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。
【0021】ヒドロキシル基を有する化合物としてはp
−クレゾール、レゾルシノール、ピロガロール、2,4
−ジヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4−トリヒド
ロキシベンゾフェノン、2,2′,4,4′−テトラヒ
ドロキシベンゾフェノン、没食子酸アルキルエステル、
7−ヒドロキシ−2−(2,4−ジヒドロキシフェニ
ル)−2,4,4−トリメチルクコマン、4b,5,9
b,10−テトラヒドロ−2,3,7,8−テトラヒド
ロキシ−5,10−ジメチル−インデン[2,1−a]
−インデン、5,6,5′,6′テトラヒドロキシ−
3,3,3′,3′−テトラメチル−1,1′−スピロ
ビインダン、ビス(2,4−ジヒドロキシフェニル)ス
ルフィド、3−メチル−3−(2,4−ジヒドロキシフ
ェニル)−6−ヒドロキシクマラノン等がある。これら
の1,2−ナフトキノンジアジド化合物は単独または2
種以上混合して使用される。
【0022】本発明の1,2−ナフトキノンジアジド化
合物はノボラック樹脂と感光剤の総量100重量部に対
して10〜50重量部使用することが好ましく、20〜
40重量部の範囲で用いることがより好ましい。10重
量部未満ではアルカリ可溶性ノボラック樹脂に対する溶
解抑制作用が不十分となりレジストパターンが形成され
ない。また、50重量部を越えると通常行う短時間の露
光では1,2−ナフトキノンジアジド化合物が完全に分
解せずレジストパターンの形成が困難となる。
【0023】本発明のポジ型フォトレジスト組成物をシ
リコンウエハ等の基板に塗布する場合は、前記アルカリ
可溶性ノボラック樹脂と1,2−ナフトキノンジアジド
化合物とを溶剤に溶解し、これをスピーンコータ等で塗
布する。
【0024】この際使用する溶剤としては、エチレング
リコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノ
エチルエーテル、メチルセロソルブアセタート、エチル
セロソルブアセタート、メチルエチルケトン、シクロヘ
キサノン、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸
エチル等がある。
【0025】このようにして調整したポジ型フォトレジ
スト組成物を0.2μmのテフロンフィルターでろ過
し、ジシラザン処理したシリコンウエハー上に膜厚約
1.0μmになるように塗布し、溶媒を除去するために
乾燥後、紫外線や遠紫外線を用いて露光する。次に、露
光後加熱を行い、アルカリ現像液で現像し、更に乾燥し
てポジ型レジストパターンを形成する。最後に、このレ
ジストパターンを酸素プラズマ等でエッチングすること
によって回路を形成することができる。以下に実施例を
挙げ、本発明を具体的に記述する。
【0026】
【実施例】以下にアルカリ可溶性ノボラック樹脂の製造
例を示す。 ノボラック樹脂1 500mlのセパラブルフラスコに、m−クレゾール1
08g、p−クレゾール162g(m−クレゾール/p
−クレゾール=40/60重量比)、37%ホルマリン
136g及び無水シュウ酸2gを仕込み、かくはんしな
がら96℃に昇温し、2.5時間反応した。その後、1
80℃まで昇温しながら常圧で脱水し、更に1時間反応
した後減圧下で未反応モノマーを除去した。
【0027】その後、アセトンを溶離液とするゲルパー
ミエーションクロマトグラフィーを用いて分子量別分取
を行い分散度を1.9に調整した。なお、分取用カラム
は日立化成工業株式会社製ゲルパックGL−A130
(内径40mm長さ600mm)を用い、溶媒としてア
セトン、流速15ml/minで行った。
【0028】ノボラック樹脂2 m−クレゾール135g、p−クレゾール135g(m
−クレゾール/p−クレゾール=50/50重量比)及
び37%ホルマリン143gとした以外はノボラック樹
脂1と同様な方法で合成した。分散度は1.9。
【0029】ノボラック樹脂3 m−クレゾール162g、p−クレゾール108g(m
−クレゾール/p−クレゾール=60/40重量比)及
び37%ホルマリン150gとした以外はノボラック樹
脂1と同様な方法で合成した。分散度は1.9。
【0030】ノボラック樹脂4 m−クレゾール67.5g、p−クレゾール202.5
g(m−クレゾール/p−クレゾール=25/75重量
比)及び37%ホルマリン130gとした以外はノボラ
ック樹脂1と同様な方法で合成した。分散度は1.6。
【0031】ノボラック樹脂5 m−クレゾール202.5g、p−クレゾール67.5
g(m−クレゾール/p−クレゾール=75/25重量
比)及び37%ホルマリン154gとした以外はノボラ
ック樹脂1と同様な方法で合成した。分散度は1.9。
【0032】実施例1〜5、比較例1〜3 前記の製造例で得たノボラツク樹脂及び1,2−ナフト
キノンジアジド−5スルホン酸クロリドと7−ヒドロキ
シ−2−(2,4−ジヒドロキシフェニル)−2,4,
4−トリメチルクコマンの1.2:1(モル比)縮合反
応物を表1に示すような割合で混合しエチルセロソルブ
アセテートに溶解してポジ型フォトレジスト組成物を調
整した。
【0033】このポジ型フォトレジスト組成物をヘキサ
メチルジシラザン処理したシリコンウエハ上にスピンコ
ータで膜厚1.2μmになるように塗布し、90℃で9
0秒乾燥後、縮小投影露光器を用いてレチクルを介して
波長365nmで露光した。露光後は110℃で90秒
乾燥後、2.38重量%水酸化テトラメチルアンモニウ
ム水溶液を用いて現像し、更に110℃で90秒乾燥し
てレジストパターンを得た。このレジストパターンの電
子顕微鏡(SEM)像を観察することにより解像度を求
め、耐熱性は50μmのパターンにおいて一定温度で5
分間加熱し、SEM写真で観察してレジストパターンの
熱変形の程度により求めた。実施例及び比較例の評価結
果を表1に示した。表1に示したように実施例である樹
脂の分散度が2.0以下の場合、解像度及び耐熱性とも
に優れていることが分かる。
【0034】
【表1】
【発明の効果】本発明により解像度と耐熱性の両者に優
れたポジ型フォトレジスト組成物を得ることができる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルカリ可溶性ノボラック樹脂と1,2
    −ナフトキノンジアジド化合物を含むポジ型フォトレジ
    スト組成物において、アルカリ可溶性ノボラック樹脂が
    フェノール類とホルムアルデヒドとを付加縮合反応させ
    ることによって製造されるノボラック樹脂であって、ゲ
    ルパーミエーションクロマトグラフィーにより求めた標
    準ポリスチレン換算の重量平均分子量が3000〜15
    000の範囲でかつ分散度が2.0以下であるポジ型フ
    ォトレジスト組成物。
  2. 【請求項2】 フェノール類としてクレゾール類を用い
    る請求項1記載のポジ型フォトレジスト組成物。
  3. 【請求項3】 クレゾール類がm−クレゾール及びp−
    クレゾールの混合物からなり、m−クレゾールが30〜
    60重量%及びp−クレゾールが70〜40重量%の範
    囲である請求項2記載のポジ型フォトレジスト組成物。
JP30221891A 1991-11-19 1991-11-19 ポジ型フオトレジスト組成物 Pending JPH05142770A (ja)

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JP (1) JPH05142770A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0766139A1 (en) * 1995-09-22 1997-04-02 Fuji Photo Film Co., Ltd. Positive working photoresist composition
EP0786699A1 (en) 1996-01-22 1997-07-30 Fuji Photo Film Co., Ltd. Positive photoresist composition

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0766139A1 (en) * 1995-09-22 1997-04-02 Fuji Photo Film Co., Ltd. Positive working photoresist composition
EP0786699A1 (en) 1996-01-22 1997-07-30 Fuji Photo Film Co., Ltd. Positive photoresist composition

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