JPH07191461A - ポジ型レジスト組成物 - Google Patents

ポジ型レジスト組成物

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JPH07191461A
JPH07191461A JP5333798A JP33379893A JPH07191461A JP H07191461 A JPH07191461 A JP H07191461A JP 5333798 A JP5333798 A JP 5333798A JP 33379893 A JP33379893 A JP 33379893A JP H07191461 A JPH07191461 A JP H07191461A
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JP
Japan
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positive resist
resist composition
cresol
xylenol
molecular weight
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JP5333798A
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English (en)
Inventor
Yuji Yoshida
祐司 吉田
Kunishige Edamatsu
邦茂 枝松
Haruki Ozaki
晴喜 尾崎
Kazuhiko Hashimoto
和彦 橋本
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
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 感度、解像度、耐熱性、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、且つ現像残さのな
いポジ型レジスト組成物を提供する。 【構成】 m−クレゾール、3,4−キシレノール及び
一般式(I) 【化1】 (式中、R1 は低級アルキル基を、R2 は水素又は低級
アルキル基を、各々表す。)で示されるフェノール類の
フェノール混合物並びにアルデヒド類を縮合反応させて
得られるノボラック樹脂と、キノンジアジド化合物と、
分子量900 未満のアルカリ可溶性化合物とを含有するポ
ジ型レジスト組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は紫外線、エキシマーレー
ザー等を含む遠紫外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。
【0002】
【従来の技術】近年、集積回路については高集積化に伴
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、解像度、プロファイル、焦点深度
等の性能により優れた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。特開平5−27446
号公報には、(a) 標準ポリスチレン換算重量平均分子量
が4000〜20000 の範囲にあるアルカリ可溶性ノボラック
樹脂100 重量部、(b) 分子量が100 〜1000の範囲にある
フェノール性化合物5〜100 重量部及び(c) 下式
【0003】
【化2】
【0004】〔式中、R1 〜R19は同一又は異なり、水
素原子、水酸基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6
〜14のアリール基或いは炭素数7〜18のアラルキル基で
あり(但し、R1 〜R5 の少なくとも1つ、R6 〜R10
の少なくとも1つ及びR15〜R 19の少なくとも1つは水
酸基である)、Ra 、Rb 及びRc は同一又は異なり、
水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基である〕で示さ
れるフェノール性化合物の1,2−キノンジアジドスル
ホン酸エステル1〜85重量部を含有してなることを特徴
とするポジ型レジスト組成物が記載されている。しかし
ながら、この組成物は焦点深度等の観点から満足できる
ものではない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は感度、解像
度、耐熱性、プロファイル及び焦点深度等諸性能のバラ
ンスに優れ、且つ現像残さ(スカム)のないポジ型レジ
スト組成物を提供する。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、(A) m−クレ
ゾール、3,4−キシレノール及び一般式(I)
【0007】
【化3】
【0008】(式中、R1 は低級アルキル基を、R2
水素原子又は低級アルキル基を、各々表わす。)で示さ
れるフェノール類のフェノール類混合物並びにアルデヒ
ド類を縮合反応させて得られるノボラック樹脂と、(B)
1,2−キノンジアジド化合物と、(C) 分子量900 未満
のアルカリ可溶性化合物とを含有することを特徴とする
ポジ型レジスト組成物である。
【0009】一般式(I)で示されるフェノール類とし
ては、o−クレゾール、o−エチルフェノール、o−ブ
チルフェノール及び2,5−キシレノール等が挙げられ
る。好ましくはo−クレゾール及び2,5−キシレノー
ルから選ばれた少なくとも1種以上が、より好ましくは
o−クレゾール又は2,5−キシレノールが、特に好ま
しくは2,5−キシレノールが、各々挙げられる。上記
フェノール類混合物の好ましい組成はm−クレゾール:
3,4−キシレノール:一般式(I)で示されるフェノ
ール類=55〜75:5〜10:15〜30(モル%)〔より好ま
しい組成は同じく60〜75:8〜10:15〜30〕の範囲であ
る。
【0010】アルデヒド類としては、例えばホルムアル
デヒド、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、グ
リオキサール、ベンズアルデヒド、p−ヒドロキシベン
ズアルデヒド、テレフタルアルデヒド及びサリチルアル
デヒド等から選ばれた少なくとも1種以上が挙げられ
る。アルデヒド類としてはホルムアルデヒドが好まし
い。縮合反応は常法により行われる。反応温度及び時間
は通常60〜120 ℃・2〜30時間であり、触媒としては無
機酸(塩酸、硫酸もしくは燐酸等)、有機酸(蓚酸、酢
酸もしくはp−トルエンスルホン酸等)又は二価金属塩
(酢酸亜鉛等)が用いられ、反応溶媒の存在下もしくは
無存在下に縮合が行われる。縮合反応により得られたノ
ボラック樹脂は分別等の手段を用いて、そのポリスチレ
ン換算分子量900 以下の範囲のGPC パターン面積比(検
出器:UV254nm)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好ましくは25%以
下(より好ましくは20%以下)に調製される。分別は縮
合により得られたノボラック樹脂を、良溶媒(例えばメ
タノールもしくはエタノール等のアルコール類、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
ン等のケトン類、エチレングリコールエーテル類、エチ
ルセロソルブアセテート等のエーテルエステル類又はテ
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
ンもしくはヘプタン等の溶媒に注いで分液させる方法に
より行われる。
【0011】1,2−キノンジアジド化合物としては、
例えばフェノール化合物と1,2−ナフトキノンジアジ
ド−4−又は−5−スルホン酸クロリドとを、例えばト
リエチルアミン又は炭酸ナトリウム等の弱アルカリの存
在下で縮合させた化合物等が挙げられる。フェノール化
合物としては、例えば特開平2−103543号公報の3頁に
一般式で記載された化合物、特開平2−32352 号公報に
一般式(I) 又は(II)で記載された化合物、特開平2−26
9351号公報に一般式(I) で記載された化合物、特開平4
−50851 号公報の4頁に式で記載されている化合物、特
開平5−27446 号公報に式(1) で記載された化合物及び
特開平3−185447号公報に一般式(I) で記載された化合
物を含むオキシフラバン類等が挙げられる。これらの
1,2−キノンジアジド化合物は1種又は2種以上混合
して用いられる。1,2−キノンジアジド化合物の好ま
しい使用量はポジ型レジスト組成物の全固形分中、10〜
50重量%である。
【0012】分子量900 未満のアルカリ可溶性化合物と
しては、フェノール性水酸基を少なくとも2個以上有す
る化合物が好ましい。より好ましいアルカリ可溶性化合
物としては特開平2−275955号公報に一般式(I)で記
載されている化合物、特開平4−50851 号公報に一般式
(I)で記載されている化合物又は特開平3−179353号
公報に一般式(I)で記載されている化合物等が挙げら
れる。分子量900 未満のアルカリ可溶性化合物の好まし
い使用量はポジ型レジスト組成物の全固形分中、3〜40
重量%である。本発明のポジ型レジスト組成物には必要
に応じて染料、接着性改良剤等の当該技術分野で慣用さ
れている添加物を加えてもよい。
【0013】ポジ型レジスト液の調製に用いる溶媒とし
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号公報に記載の溶
媒、ピルビン酸エチル、酢酸n−アミルもしくは乳酸エ
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種以上混合して使用される。
【0014】
【発明の効果】本発明のポジ型レジスト組成物は感度、
解像度、プロファイル、耐熱性及び焦点深度等の諸性能
のバランスに優れ、且つスカムがない。
【0015】
【実施例】以下、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。
【0016】合成例1 内容積1000mlの三ツ口フラスコに3,4−キシレノ
ール16.8g、2,5−キシレノール33.6g、m
−クレゾール133.8g、メチルイソブチルケトン1
40.2g、蓚酸2水和物4.2g及び90%酢酸56.
2gを仕込み、攪拌しながら37%ホルマリン水溶液1
22gを60分かけて滴下した。その後、95℃で10
時間反応させた。次いで水洗脱水してノボラック樹脂の
メチルイソブチルケトン溶液を得た。GPCによるポリ
スチレン換算重量平均分子量は5123であった。 合成例2 内容積1000mlの三ツ口フラスコに3,4−キシレノ
ール14.4g、2,5−キシレノール57.6g、m
−クレゾール114.7g、メチルイソブチルケトン1
20.1g、蓚酸2水和物4.2g及び90%酢酸56.
2gを仕込み、攪拌しながら37%ホルマリン水溶液1
22gを60分かけて滴下した。その後、95℃で10
時間反応させた。次いで水洗脱水してノボラック樹脂の
メチルイソブチルケトン溶液を得た。GPCによるポリ
スチレン換算重量平均分子量は5423であった。 合成例3 内容積1000mlの三ツ口フラスコに3,4−キシレノ
ール16.8g、m−クレゾール133.8g、o−ク
レゾール29.7g、メチルイソブチルケトン336
g、蓚酸2水和物4.2g及び90%酢酸56.2gを仕
込み、攪拌しながら37%ホルマリン水溶液122gを
60分かけて滴下した。その後、95℃で12時間反応
させた。次いで水洗脱水してノボラック樹脂のメチルイ
ソブチルケトン溶液を得た。GPCによるポリスチレン
換算重量平均分子量は5002であった。 合成例4 内容積1000mlの三ツ口フラスコに3,4−キシレノ
ール16.8g、m−クレゾール133.8g、o−ク
レゾール59.5g、メチルイソブチルケトン391
g、蓚酸2水和物4.9g及び90%酢酸65.5gを仕
込み、攪拌しながら37%ホルマリン水溶液140gを
60分かけて滴下した。その後、95℃で12時間反応
させた。次いで水洗脱水してノボラック樹脂のメチルイ
ソブチルケトン溶液を得た。GPCによるポリスチレン
換算重量平均分子量は5207であった。
【0017】合成例5 合成例1で得られたノボラック樹脂のメチルイソブチル
ケトン溶液(ノボラック樹脂の含有量46.9重量%)
200gを5Lの底抜きセパラブルフラスコに仕込み、
さらにメチルイソブチルケトン269gとノルマルヘプ
タン319gを加えて60℃で30分間攪拌後、静置、
分液した。分液後、得られた下層に2−ヘプタノン30
0gを仕込み、次いでメチルイソブチルケトン及びノル
マルヘプタンをエバポレーターにより除去してノボラッ
ク樹脂の2−ヘプタノン溶液を得た。GPCによるポリ
スチレン換算重量平均分子量は7632でありポリスチ
レン換算分子量で900以下の範囲の面積比は全パター
ン面積に対して16.4%であった。 合成例6 合成例2で得られたノボラック樹脂のメチルイソブチル
ケトン溶液(ノボラック樹脂の含有量40.5重量%)
200gを5Lの底抜きセパラブルフラスコに仕込み、
さらにメチルイソブチルケトン205.3gとノルマル
ヘプタン276.2gを加えて60℃で30分間攪拌
後、静置、分液した。分液後、得られた下層に2−ヘプ
タノン300gを仕込み、次いでメチルイソブチルケト
ン及びノルマルヘプタンをエバポレーターにより除去し
てノボラック樹脂の2−ヘプタノン溶液を得た。GPC
によるポリスチレン換算重量平均分子量は7802であ
り、ポリスチレン換算分子量で900以下の範囲の面積
比は全パターン面積に対して16.4%であった。 合成例7 合成例3で得られたノボラック樹脂のメチルイソブチル
ケトン溶液(ノボラック樹脂の含有量37.7重量%)
150gを5Lの底抜きセパラブルフラスコに仕込み、
さらにメチルイソブチルケトン140gとノルマルヘプ
タン183gを加えて60℃で30分間攪拌後、静置、
分液した。分液後、得られた下層に2−ヘプタノン20
0gを仕込み、次いでメチルイソブチルケトン及びノル
マルヘプタンをエバポレーターにより除去してノボラッ
ク樹脂の2−ヘプタノン溶液を得た。GPCによるポリ
スチレン換算重量平均分子量は7362であり、ポリス
チレン換算分子量で900以下の範囲の面積比は全パタ
ーン面積に対して18.3%であった。 合成例8 合成例4で得られたノボラック樹脂のメチルイソブチル
ケトン溶液(ノボラック樹脂の含有量42.5重量%)
150gを5Lの底抜きセパラブルフラスコに仕込み、
さらにメチルイソブチルケトン127gとノルマルヘプ
タン189gを加えて60℃で30分間攪拌後、静置、
分液した。分液後、得られた下層に2−ヘプタノン20
0gを仕込み、次いでメチルイソブチルケトン及びノル
マルヘプタンをエバポレーターにより除去してノボラッ
ク樹脂の2−ヘプタノン溶液を得た。GPCによるポリ
スチレン換算重量平均分子量は7052であり、ポリス
チレン換算分子量で900以下の範囲の面積比は全パタ
ーン面積に対して20.5%であった。
【0018】実施例(例番号1〜4) ノボラック樹脂(表中、樹脂と略記する)、1,2−キ
ノンジアジド化合物(表中、感光剤と略記する)及びア
ルカリ可溶性化合物(表中、添加剤と略記する)を下表
に示す組成で、2−ヘプタノン51部に混合・溶解し
た。溶液を孔径0.2μm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
コウェハーに回転塗布器を用いて上記レジスト液を1.
06μm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
する縮小投影露光器(ニコン社製品,NSR1755i
7A 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、このウェハーをホットプレート
で110℃・1分ベークした。これをSOPD〔アルカ
リ現像液;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0.5μm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
膜減り無く分離する最小の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
及びスカムは各々0.5μm及び0.35μmラインア
ンドスペースパターンの、それぞれ実効感度における断
面形状及び現像残さを走査型電子顕微鏡で観察した。耐
熱性は124℃のホットプレート上で3分間加熱したと
きのレジストパターンのだれ具合を5段階で評価した。
(5は耐熱性が最も良好であり、1は耐熱性が不良であ
ることを示す。)
【0019】
【表1】
【0020】上表中、添加剤Cは下式
【0021】
【化4】
【0022】で示される分子量900 未満のアルカリ可溶
性化合物である。
【0023】上表中、感光剤B及びAは1,2−ナフト
キノンジアジド−5−スルホン酸クロリドと、下式
【0024】
【化5】
【0025】
【化6】
【0026】で示されるフェノール化合物との縮合生成
物であり、各フェノール化合物1モルに対する1,2−
ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸クロリドの使用
量はそれぞれ2モル及び2.8 モルである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 和彦 大阪府大阪市此花区春日出中3丁目1番98 号 住友化学工業株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A) m−クレゾール、3,4−キシレノー
    ル及び一般式(I) 【化1】 (式中、R1 は低級アルキル基を、R2 は水素原子又は
    低級アルキル基を、各々表わす。)で示されるフェノー
    ル類のフェノール類混合物並びにアルデヒド類を縮合反
    応させて得られるノボラック樹脂と、(B) 1,2−キノ
    ンジアジド化合物と、(C) 分子量900 未満のアルカリ可
    溶性化合物とを含有することを特徴とするポジ型レジス
    ト組成物。
  2. 【請求項2】フェノール類混合物の組成がm−クレゾー
    ル:3,4−キシレノール:一般式(I)で示されるフ
    ェノール類=55〜75:5〜10:15〜30(モル%)の範囲
    にある、請求項1に記載のポジ型レジスト組成物。
  3. 【請求項3】ノボラック樹脂のポリスチレン換算分子量
    900 以下の範囲のGPC パターン面積比が、未反応フェノ
    ール類混合物のパターン面積を除く全パターン面積に対
    して25%以下である請求項1又は2に記載のポジ型レジ
    スト組成物。
  4. 【請求項4】一般式(I)で示されるフェノール類がo
    −クレゾール及び2,5−キシレノールから選ばれた少
    なくとも1種以上である請求項1〜3のいずれかに記載
    のポジ型レジスト組成物。
  5. 【請求項5】一般式(I)で示されるフェノール類がo
    −クレゾール又は2,5−キシレノールである請求項1
    〜3のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。
  6. 【請求項6】分子量900 未満のアルカリ可溶性化合物が
    フェノール性水酸基を2個以上有する化合物である、請
    求項1〜5のいずれかに記載のポジ型レジスト組成物。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004053595A1 (ja) * 2002-12-06 2004-06-24 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Lcd製造用ポジ型ホトレジスト組成物およびレジストパターンの形成方法
KR100531595B1 (ko) * 2001-11-16 2005-11-28 도오꾜오까고오교 가부시끼가이샤 포지티브형 포토레지스트 조성물 및 경사 임플랜테이션프로세스용 박막 레지스트 패턴의 형성방법

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