JPH05323597A - ポジ型レジスト組成物 - Google Patents
ポジ型レジスト組成物Info
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- JPH05323597A JPH05323597A JP4124536A JP12453692A JPH05323597A JP H05323597 A JPH05323597 A JP H05323597A JP 4124536 A JP4124536 A JP 4124536A JP 12453692 A JP12453692 A JP 12453692A JP H05323597 A JPH05323597 A JP H05323597A
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-
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- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/022—Quinonediazides
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- Materials For Photolithography (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
能のバランスに優れたポジ型レジスト組成物を提供す
る。 【構成】 一般式 【化1】 (式中、R1 及びR2 は水素、ハロゲン、−OCO
R3 、アルキル又はアルコキシを表わし、R3 はアルキ
ル又はフェニルを表わす。x 及びy は1〜3である。
R、R0 、R’及びR0 ’は水素、アルキルもしくはフ
ェニルである。)で示されるフェノール化合物の中の少
なくとも1種のキノンジアジドスルホン酸ジエステルを
含むキノンジアジド系感光剤及びアルカリ可溶性樹脂を
含有すること、並びに上記ジエステルの含量が全感光剤
中、50%以上であることを特徴とするポジ型レジスト組
成物。
Description
ザー等を含む遠紫外線、電子線、イオンビーム又はX線
等の放射線に感応するポジ型レジスト組成物に関する。
う微細化が進み、サブミクロンのパターン形成が要求さ
れている。この結果、ポジ型レジスト用に、より優れた
プロファイル、焦点深度及び解像度等を有するポジ型レ
ジスト組成物が求められている。特に、16〜64MDRAMの
作製においては0.5 μm以下の線幅のパターンを、プロ
ファイル良く且つ広い焦点深度で解像することが必要で
ある。
t Technology and ProcessingVI(1989)/363-373
頁には、クレゾール/ホルムアルデヒド ノボラック樹
脂、並びに、2,3,4−トリヒドロキシベンゾフェノ
ン、2,6−ビス〔(2−ヒドロキシ−3,5−ジメチ
ルフェニル)メチル〕−4−メチルフェノール又は2,
6−ビス〔(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニ
ル)メチル〕−4−メチルフェノールとナフトキノン−
2−ジアジド−5−スルホン酸との、各々のトリエステ
ルを含有するポジ型レジスト組成物が記載されている。
特開平2−285351号公報には、下式
4の直鎖もしくは分岐したアルキル基又はアルコキシ基
であり(但し、R1 及びR2 が同時に水素になることは
ない)、Xは2価の有機基である。〕で示される基を1
分子中に少なくとも1個有するポリヒドロキシ化合物と
1,2−ナフトキノン−5−(及び/又は−4−)スル
ホニルクロリドを反応させて得られる感光物、及びアル
カリ可溶性ノボラック樹脂を含有することを特徴とする
ポジ型フォトレジスト組成物が記載されている。又、特
開平2−296249号公報には、下式
素数1〜4のアルキル基、アルケニル基、アルコキシ基
又は水酸基である(但し少なくとも1つは下式の基であ
る)。
はアルケニル基であり、nは0、1又は2である。)〕
で示される化合物のキノンジアジドスルホン酸エステル
を含む感光剤、並びにアルカリ可溶性フェノール樹脂を
含有するポジ型レジスト組成物が記載されている。さら
に、特開昭62−10646 号公報には、下式
ルキル基である。〕で示されるフェノール化合物とo−
キノンジアジドスルホニルクロリドとの縮合物を含む感
光剤及びアルカリ可溶性フェノール樹脂を含有するポジ
型フォトレジスト組成物が記載されている。しかしなが
ら、これらの組成物では、広い焦点深度で0.5 μm以下
の線幅のパターンをプロファイル良く解像することがで
きなかった。
ファイル及び焦点深度等の諸性能のバランスに優れたポ
ジ型レジスト組成物を提供する。
もしくはハロゲン原子、−OCOR3或いは置換されて
いてもよいアルキルもしくはアルコキシ基を表わし、R
3 は置換されていてもよいアルキルもしくはフェニル基
を表わす。x 及びy は各々独立して1〜3の整数を表わ
す。R、R0 、R’及びR0 ’は各々独立して水素原
子、アルキルもしくはフェニル基を表わす。)で示され
るフェノール化合物の中の少なくとも1種のキノンジア
ジドスルホン酸ジエステルを含むキノンジアジド系感光
剤及びアルカリ可溶性樹脂を含有すること、並びに高速
液体クロマトグラフィーにより測定した上記キノンジア
ジドスルホン酸ジエステルの全キノンジアジド系感光剤
に対するパターン面積比が0.5 以上であることを特徴と
するポジ型レジスト組成物である。
よいアルキル基及びR1 〜R2 で表わされる置換されて
いてもよいアルコキシ基として好ましくは直鎖もしくは
分岐状の炭素数1〜4のものが挙げられる。R、R0 、
R’及びR0 ’で表わされるアルキル基として好ましく
は直鎖もしくは分岐状の炭素数1〜4のものが挙げられ
る。好ましいR1 〜R3 としてはメチル、エチルもしく
はt−ブチル基等が挙げられる。好ましいR、R0 、
R’及びR0 ’としては水素原子もしくはメチル基等が
挙げられる。一般式(I)及び(II)で示されるフェ
ノール化合物として好ましくは、例えば
ノール化合物は例えば下式
R3 及びy は前記と同じ意味である。)で示される化合
物と、下式
る。)で示される化合物とをメタノール等の溶媒中、p
−トルエンスルホン酸もしくは硫酸等の酸触媒を用いて
反応させることにより製造することができる。
ノール化合物のキノンジアジドスルホン酸ジエステル量
の全キノンジアジド系感光剤量に対する比は、高速液体
クロマトグラフィーにより測定したパターン面積比(25
4 nmの紫外線で検出)で0.5 /1以上であり、該パタ
ーン面積比が大きい程解像度及びγ値等の優れたポジ型
レジストが得られる。例えば、全キノンジアジド系感光
剤中、一般式(I)及び(II)で示されるフェノール
化合物のキノンジアジドスルホン酸トリエステル量が増
加すると、残膜率は向上するが現像残さ(スカム)も増
加するので好ましくない。又、一般式(I)及び(I
I)で示されるフェノール化合物のキノンジアジドスル
ホン酸モノエステル量が増加すると、残膜率及び解像度
の観点から好ましくない。
(I)及び(II)で示されるフェノール化合物のキノ
ンジアジドスルホン酸エステルが好ましく、該エステル
を用いる場合には3個のベンゼン環の中、左右両端のベ
ンゼン環に位置する水酸基が共にエステル化されている
キノンジアジドスルホン酸ジエステル量が相対的に多い
方が解像度及び焦点深度の観点から好ましく、このよう
なジエステル量の一般式(I)及び(II)で示される
フェノール化合物のキノンジアジドスルホン酸エステル
量に対する比は、好ましくは、高速液体クロマトグラフ
ィーにより測定したパターン面積比(254 nmの紫外線
で検出)で0.4 /1以上である。
ノール化合物のキノンジアジドスルホン酸エステルは公
知の方法、例えば一般式(I)及び(II)で示される
フェノール化合物と、1,2−ナフトキノンジアジドス
ルホン酸ハライドもしくは1,2−ベンゾキノンジアジ
ドスルホン酸ハライドとを、弱アルカリの存在下に反応
させることにより製造することができる。この際、例え
ば、上記フェノール化合物及び上記ハライドのモル比等
の反応条件を適宜選択することにより、一般式(I)及
び(II)で示されるフェノール化合物のキノンジアジ
ドスルホン酸ジエステルを高い選択率で得ることができ
る。
レジスト組成物の全固形分中、通常5〜50重量%、好ま
しくは10〜40重量%である。
デヒド類とを付加縮合させて得られる。フェノール類と
しては、例えばフェノール、o−、m−もしくはp−ク
レゾール、2,5−キシレノール、3,5−キシレノー
ル、3,4−キシレノール、2,3,5−トリメチルフ
ェノール、4−t−ブチルフェノール、2−t−ブチル
フェノール、3−t−ブチルフェノール、3−エチルフ
ェノール、2−エチルフェノール、4−エチルフェノー
ル、3−メチル−6−t−ブチルフェノール、4−メチ
ル−2−t−ブチルフェノール、2−ナフトール、1,
3−ジヒドロキシナフタレン、1,7−ジヒドロキシナ
フタレン、1,5−ジヒドロキシナフタレン、或いは一
般式(III)
子又は炭素数1〜4のアルキルもしくはアルコキシ基を
表わし、k は1又は2を表わす。)で示されるフェノー
ルの1種若しくは2種以上及び一般式(IV)
子又は炭素数1〜4のアルキルもしくはアルコキシ基を
表わし、R13は水素原子、炭素数1〜4のアルキル基又
はアリール基を表わす。a 〜c は各々0、1又は2を表
わし、a +b +c >2である。)で示される化合物の1
種若しくは2種以上の混合物等が挙げられる。これらの
フェノール類は単独で、或いは2種以上混合して用いら
れる。
デヒド、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プ
ロピルアルデヒド、ベンズアルデヒド、フェニルアルデ
ヒド、α−もしくはβ−フェニルプロピルアルデヒド、
o−、m−もしくはp−ヒドロキシベンズアルデヒド、
グルタルアルデヒド、グリオキサール又はo−もしくは
p−メチルベンズアルデヒド等が挙げられる。フェノー
ル類とアルデヒド類との付加縮合は触媒の存在下に常法
により行われ、反応条件は通常60〜250 ℃・2〜30時間
である。触媒としては、例えば有機酸(蓚酸、蟻酸、ト
リクロロ酢酸もしくはp−トルエンスルホン酸等)、無
機酸(塩酸、硫酸、過塩素酸もしくは燐酸等)又は二価
金属塩(酢酸亜鉛もしくは酢酸マグネシウム等)等が挙
げられる。付加縮合はバルクで、或いは適当な溶媒中で
行われる。付加縮合で得たアルカリ可溶性樹脂の好まし
いポリスチレン換算重量平均分子量は2000〜50000 であ
る。
度、耐熱性及びスカムの観点から、例えば分別等の操作
を加えて、ポリスチレン換算分子量1000以下の成分のG
PCによるパターン面積(UV-254nm、以下同じ)が未反
応フェノール類のパターン面積を除く全パターン面積に
対して、各々、好ましくは25%以下に、より好ましくは
20%以下に、特に好ましくは15%以下にされる。分別は
付加縮合で得たアルカリ可溶性樹脂を良溶媒、例えばア
ルコール(メタノールもしくはエタノール等)、ケトン
(アセトン、メチルエチルケトンもしくはメチルイソブ
チルケトン等)、エチレングリコール及びそのエーテル
類、エーテルエステル類(エチルセロソルブアセテート
等)又はテトラヒドロフラン等に溶解し、次いで、得ら
れた溶液を水中に注いで沈澱させる方法、或いはペンタ
ン、ヘキサン、ヘプタンもしくはシクロヘキサン等の溶
媒に注いで分液させる方法等により行われる。分別後の
アルカリ可溶性樹脂の重量平均分子量は3000〜20000 が
好ましい。アルカリ可溶性樹脂の好ましい添加量はポジ
型レジスト組成物中の全固形分中、60〜90重量%であ
る。又、ポジ型レジスト組成物には、例えば増感剤、前
記の一般式(IV)で示される化合物、他の樹脂、界面
活性剤、安定剤或いは形成像を一層可視的にするための
染料等の各種添加剤を添加することができる。
ては適当な乾燥速度を有し、溶媒が蒸発して均一で平滑
な塗膜を与えるものがよい。このような溶媒としては、
例えばエチルセロソルブアセテート、プロピレングリコ
ールモノメチルエーテルアセテート等のグリコールエー
テルエステル類、特開平2−220056号に記載の溶媒、ピ
ルビン酸エチル、酢酸n−アミル、乳酸エチル等のエス
テル類、2−ヘプタノン、γ−ブチロラクトン等のケト
ン類等が挙げられる。これらの溶媒は単独で、或いは2
種以上混合して用いられる。溶媒量はウエハー上に均質
で、ピンホール及び塗りむらの無い塗布膜ができるよう
な塗布が可能であれば特に制限されないが、通常、固形
分(即ち、キノンジアジド系感光剤、アルカリ可溶性樹
脂及び各種添加剤)が3〜50重量%になるようにポジ型
レジスト液を調製する。
トとして要求される解像度、プロファイル及び焦点深度
等の諸性能のバランスに優れている。
るが、本発明はこれらの実施例により、何ら限定される
ものではない。例中、部は重量部を示す。
(1,2)−ジアジド−(2) −5−スルホン酸クロリド
10.75 g (反応モル比1:2)及びジオキサン168 gの
混合物中に、20〜25℃でトリエチルアミン4.45 gを30分
かけて滴下し、滴下終了後、さらに同温度で4時間攪拌
した。反応混合物をイオン交換水に注ぎ、生じた結晶を
濾過後、イオン交換水で洗浄し、次いで乾燥して感光剤
Aを得た。
号4〜7) アルカリ可溶性樹脂(表中、樹脂と略記する)、キノン
ジアジド系感光剤(表中、感光剤と略記する)及び添加
剤を下表に示す組成で、2−ヘプタノン50部に混合し
た。混合液を孔径0.2 μmのテフロン製フィルターで濾
過してレジスト液を調製した。常法により洗浄したシリ
コンウエハーに、回転塗布機を用いて上記レジスト液を
1.1 μm厚に塗布し、ホットプレートで90℃・1分ベー
クした。次いで、365nm (i線)の露光波長を有する縮
小投影露光機(ニコン社製品、NSR1755i7A NA=0.5 )
を用いて露光量を段階的に変化させて露光した。次い
で、このウエハーをホットプレートで110 ℃・1分ベー
クした。これをSOPD〔現像液;住友化学工業(株)製
品〕で1分現像してポジ型パターンを得た。解像度は0.
5 μmラインアンドスペースパターンが1:1になる露
光量(実効感度)で、膜減りなく分離するラインアンド
スペースパターンの寸法を走査型電子顕微鏡で評価し
た。プロファイルは実効感度における0.5 μmラインア
ンドスペースパターンの断面形状を走査型電子顕微鏡で
観察した。焦点深度は実効感度において0.4 μmライン
アンドスペースパターンが膜減りなく分離する焦点の幅
を走査型電子顕微鏡で断面観察して測定した。
化合物とナフトキノン−(1,2)−ジアジド−(2) −
5−スルホン酸クロリドとを合成例1と同様に反応させ
て得られたものである〔上記フェノール化合物に対する
ナフトキノン−(1,2)−ジアジド−(2) −5−スル
ホン酸クロリドの反応モル比はいずれも2.0 〕。
2,5−キシレノール=60/10/30、フェノール類/ホ
ルマリン=1/0.86のモル比で蓚酸触媒を用い、還流下
に反応させて得られたノボラック樹脂〔GPC パターンに
おける未反応フェノール類のパターン面積を除いた全パ
ターン面積に対する分子量6000以下の面積比が34%であ
り、且つ分子量1000以下の面積比が15%であり、しかも
重量平均分子量が8000であるアルカリ可溶性樹脂(分子
量はいずれもポリスチレン換算)〕。
定結果〔一般式(I)及び(II)で示されるフェノー
ル化合物のキノンジアジドスルホン酸ジエステルの、一
般式(I)及び(II)で示されるフェノール化合物の
キノンジアジドスルホン酸エステル(全感光剤)に対す
るパターン面積比(下表中、ジエステル比と略記す
る)、3個のベンゼン環の中、左右両端のベンゼン環に
位置する水酸基が共にエステル化されているキノンジア
ジドスルホン酸ジエステルの、一般式(I)及び(I
I)で示されるフェノール化合物のキノンジアジドスル
ホン酸エステルに対するパターン面積比(下表中、両端
ジ体比と略記する)、及び一般式(I)及び(II)で
示されるフェノール化合物のキノンジアジドスルホン酸
トリエステルの全感光剤に対するパターン面積比(下表
中、トリエステル比と略記する)〕を下表に示す。
Claims (1)
- 【請求項1】一般式 【化1】 (式中、R1 及びR2 は各々独立して水素もしくはハロ
ゲン原子、−OCOR3或いは置換されていてもよいア
ルキルもしくはアルコキシ基を表わし、R3 は置換され
ていてもよいアルキルもしくはフェニル基を表わす。x
及びy は各々独立して1〜3の整数を表わす。R、
R0 、R’及びR0 ’は各々独立して水素原子、アルキ
ルもしくはフェニル基を表わす。)で示されるフェノー
ル化合物の中の少なくとも1種のキノンジアジドスルホ
ン酸ジエステルを含むキノンジアジド系感光剤及びアル
カリ可溶性樹脂を含有すること、並びに高速液体クロマ
トグラフィーにより測定した上記キノンジアジドスルホ
ン酸ジエステルの全キノンジアジド系感光剤に対するパ
ターン面積比が0.5 以上であることを特徴とするポジ型
レジスト組成物。
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