JPH0656488B2 - Positive photosensitive resin composition - Google Patents
Positive photosensitive resin compositionInfo
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- JPH0656488B2 JPH0656488B2 JP2115406A JP11540690A JPH0656488B2 JP H0656488 B2 JPH0656488 B2 JP H0656488B2 JP 2115406 A JP2115406 A JP 2115406A JP 11540690 A JP11540690 A JP 11540690A JP H0656488 B2 JPH0656488 B2 JP H0656488B2
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Description
【発明の詳細な説明】 a.産業上の利用分野 本発明はポジ型感光性樹脂組成物に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION a. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a positive photosensitive resin composition.
b.従来の技術 従来、集積回路を作製するためのホトレジストとして
は、環化イソプレンゴムにビスアジド化合物を配合した
ネガ型ホトレジストが知られている。しかしこのネガ型
ホトレジストは解像度に限界があるため、集積回路の高
集積化に十分対応できない欠点を有する。一方、このネ
ガ型ホトレジストに比べ、ポジ型ホトレジストは、解像
度が優れているため集積回路の高集積化に十分対応しう
るものと期待されている。b. 2. Description of the Related Art Conventionally, as a photoresist for producing an integrated circuit, a negative photoresist in which cyclized isoprene rubber is mixed with a bisazide compound is known. However, this negative photoresist has a limitation in resolution, and therefore has a drawback that it cannot sufficiently cope with high integration of integrated circuits. On the other hand, compared with the negative photoresist, the positive photoresist is expected to be sufficiently compatible with high integration of integrated circuits because of its excellent resolution.
現在、集積回路作製のために使用されているポジ型ホト
レジストの大部分は、アルカリ可溶性ノボラック樹脂に
1,2−キノンジアジド化合物を添加し、現像液であるア
ルカリ性水溶液に溶解しにくくしたものである。このノ
ボラック樹脂系ポジ型ホトレジストは、1,2−キノンジ
アジド化合物を多量に配合せざるを得ないため環化ゴム
系ネガ型ホトレジストより低感度である。Almost all of the positive photoresists currently used for integrated circuit fabrication are alkali-soluble novolac resins.
A 1,2-quinonediazide compound was added to make it difficult to dissolve in an alkaline aqueous solution as a developing solution. This novolac resin-based positive photoresist has a lower sensitivity than the cyclized rubber-based negative photoresist because it requires a large amount of 1,2-quinonediazide compound.
c.発明が解決しようとする課題 ノボラック樹脂系ポジ型ホトレジストの感度を向上させ
るために1,2−キノンジアジド化合物の添加量を下げる
と露光前のレジスト塗膜のアルカリ性水溶液に対する溶
解性が幾分高まり、ホトマスクを通して露光した後の現
像性が見掛け上向上し、感度が高くなったようにみえ
る。しかし、レジストパターンとして残るべき未露光部
分が、露光部分ほどではないが1,2−キノンジアジド化
合物の添加量が少ないために幾分溶解し、パターンの高
さが減じる結果となる。レジストパターンとして残るべ
き未露光部分の露光前と現像後での高さの比を残膜率と
いうが、従来のノボラック樹脂系ポジ型ホトレジスト
は、この残膜率が低いものである。残膜率が低いノボラ
ック樹脂系ポジ型ホトレジストを段差構造を有する基板
に塗布し、露光し、現像することによってレジストパタ
ーンを形成すると、段差部をレジストパターンが十分に
被覆できないので、正常な集積回路を作製することが困
難となる。c. Problems to be Solved by the Invention When the addition amount of a 1,2-quinonediazide compound is lowered in order to improve the sensitivity of a novolac resin-based positive photoresist, the solubility in an alkaline aqueous solution of a resist coating film before exposure is somewhat increased, and a photomask is formed. It seems that the developability after exposure is improved and the sensitivity is increased. However, the unexposed portion to be left as a resist pattern is dissolved to some extent because the addition amount of the 1,2-quinonediazide compound is small, though not so much as the exposed portion, and the height of the pattern is reduced. The ratio of the height of the unexposed portion to be left as a resist pattern before the exposure and after the development is called the residual film rate, and the conventional novolac resin-based positive photoresist has a low residual film rate. If a resist pattern is formed by applying a novolac resin-based positive photoresist with a low residual film ratio to a substrate having a step structure, exposing it, and developing it, the step part cannot be sufficiently covered with the resist pattern, so that a normal integrated circuit Is difficult to manufacture.
また集積回路作製におけるレジストパターン形成後のエ
ッチング工程として、フッ化水素酸、硝酸、リン酸等を
エッチャントとして使用するウェットエッチング方式を
用いると基板の縦方向のみをエッチングすることが難し
く、サイドエッチングまたはアンダーエッチングも同時
に起きることが避けられないため、解像度を上げられな
いという欠点がある。この欠点をプロセス的に解決する
ためには、ハロゲン化炭化水素等をプラズマ化してエッ
チャントとするドライエッチング方式の採用が好適であ
る。しかし、この方法によると、フッ素イオン、塩素イ
オン等の反応性イオンがレジストパターンをも攻撃する
ため、耐ドライエッチング性が悪いと、基板の温度が上
昇することと相俟って、レジストパターンの損傷が大き
く、基板の加工精度が悪くなり、集積回路の歩留まりを
悪化させることになる。ノボラック樹脂系ポジ型ホトレ
ジストは耐ドライエッチング性が他のレジストと比較し
て良いと言われているが、従来のノボラック樹脂系ポジ
型ホトレジストでは十分満足するレベルには達していな
い。In addition, when a wet etching method using hydrofluoric acid, nitric acid, phosphoric acid, or the like as an etchant is used as an etching step after formation of a resist pattern in integrated circuit manufacturing, it is difficult to etch only the vertical direction of the substrate, and side etching or Since under-etching cannot be avoided at the same time, the resolution cannot be increased. In order to solve this drawback in a process manner, it is preferable to adopt a dry etching method in which halogenated hydrocarbon or the like is converted into plasma and used as an etchant. However, according to this method, reactive ions such as fluorine ions and chlorine ions attack the resist pattern as well. Therefore, if the dry etching resistance is poor, the temperature of the substrate rises, and The damage is large, the processing accuracy of the substrate is deteriorated, and the yield of the integrated circuit is deteriorated. It is said that the novolak resin-based positive photoresist has better dry etching resistance than other resists, but the conventional novolac resin-based positive photoresist has not reached a sufficiently satisfactory level.
このような状況において、本発明の目的は、高感度、高
残膜率、高耐ドライエッチング性を有し、さらに耐熱
性、現像性にも優れたポジ型感光性樹脂組成物を提供す
るものである。Under such circumstances, an object of the present invention is to provide a positive photosensitive resin composition having high sensitivity, high residual film rate, high dry etching resistance, heat resistance, and developability. Is.
d.課題を解決するための手段 本発明の要旨は、アルカリ可溶性ノボラック樹脂と1,
2−キノンジアジド化合物とからなるポジ型感光性樹脂
組成物において、該アルカリ可溶性ノボラック樹脂が、
m−クレゾール30〜90(モル比)と、p−クレゾー
ル5〜40(モル比)と、一般式(I) (式中、R1およびR2は同一または異なり、水素原
子、炭素原子数が1〜4のアルキル基、水酸基、R3お
よびR4は同一または異なり、水素原子、炭素原子数が
1〜4のアルキル基、R5、R6およびR7は同一また
は異なり、水素原子、炭素原子数が1〜4のアルキル
基、水酸基、ならびにnは0または1を表す。) で表される化合物及び必要に応じて添加されるキシレノ
ール5〜70(モル比)とを、アルデヒド類を用いて縮
合したノボラック樹脂であることを特徴とするポジ型感
光性樹脂組成物にある。d. Means for Solving the Problems The gist of the present invention is to provide an alkali-soluble novolac resin and 1,
In a positive photosensitive resin composition comprising a 2-quinonediazide compound, the alkali-soluble novolac resin is
m-cresol 30 to 90 (molar ratio), p-cresol 5 to 40 (molar ratio), and general formula (I). (In the formula, R 1 and R 2 are the same or different, a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a hydroxyl group, R 3 and R 4 are the same or different, and a hydrogen atom and the number of carbon atoms are 1 to 4; And an alkyl group R 5 , R 6 and R 7 are the same or different and each represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a hydroxyl group, and n represents 0 or 1. The positive photosensitive resin composition is characterized in that it is a novolak resin obtained by condensing xylenol 5 to 70 (molar ratio) added according to the above with an aldehyde.
ここで、化合物(I)としては、例えばo−フェニルフ
ェノール、m−フェニルフェノール、p−フェニルフェ
ノール、3−メチル−4−フェニルフェノール、2,4′
−ジヒドロキシビフェニル、3,3′−ジヒドロキシビフ
ェニル、4,4′−ジヒドロキシビフェニル、4,4′−ジヒ
ドロキシジフェニルメタン、2,4′−ジヒドロキシジフ
ェニルメタン、2,2′−ジヒドロキシジフェニルメタ
ン、2,2′−ジヒドロキシ−3,3′−ジメチルジフェニル
メタン、2,2′−ジヒドロキシ−5,5′−ジメチルジフェ
ニルメタン、2,4,2′−トリヒドロキシジフェニルメタ
ン、2,4′−ジヒドロキシ−5−メチルジフェニルメタ
ン、2,2′−ジメチル−4,4′−ジヒドロキシジフェニル
メタン、3,3′−ジメチル−4,4′−ジヒドロキシジフェ
ニルメタン、3,3′,5,5′−テトラメチル−4,4′−ジヒ
ドロキシジフェニルメタン、2−エチル−4,4′−ジヒ
ドロキシジフェニルメタン、4,4′−ジヒドロキシジフ
ェニルプロパン−(2,2)、2,4,2′,4′−テトラヒドロキ
シジフェニルプロパン−(2,2)、4,4′−ジヒドロキシジ
フェニル−n−ブタン−(2,2)、4,4′−ジヒドロキシジ
フェニル−n−ペンタン−(2,2)、2,3,4,2′,3′,4′−
ヘキサヒドロキシジフェニルプロパン−(2,2)、3,3′−
ジメチル−2,4,2′,4′−テトラヒドロキシジフェニル
プロパン−(2,2)等を挙げることができる。Here, examples of the compound (I) include o-phenylphenol, m-phenylphenol, p-phenylphenol, 3-methyl-4-phenylphenol and 2,4 ′.
-Dihydroxybiphenyl, 3,3'-dihydroxybiphenyl, 4,4'-dihydroxybiphenyl, 4,4'-dihydroxydiphenylmethane, 2,4'-dihydroxydiphenylmethane, 2,2'-dihydroxydiphenylmethane, 2,2'-dihydroxy -3,3'-Dimethyldiphenylmethane, 2,2'-dihydroxy-5,5'-dimethyldiphenylmethane, 2,4,2'-trihydroxydiphenylmethane, 2,4'-dihydroxy-5-methyldiphenylmethane, 2,2 ′ -Dimethyl-4,4′-dihydroxydiphenylmethane, 3,3′-dimethyl-4,4′-dihydroxydiphenylmethane, 3,3 ′, 5,5′-tetramethyl-4,4′-dihydroxydiphenylmethane, 2- Ethyl-4,4'-dihydroxydiphenylmethane, 4,4'-dihydroxydiphenylpropane- (2,2), 2,4,2 ', 4'-tetrahydroxy Diphenylpropane- (2,2), 4,4'-dihydroxydiphenyl-n-butane- (2,2), 4,4'-dihydroxydiphenyl-n-pentane- (2,2), 2,3,4 , 2 ', 3', 4'-
Hexahydroxydiphenylpropane- (2,2), 3,3'-
Examples thereof include dimethyl-2,4,2 ', 4'-tetrahydroxydiphenylpropane- (2,2).
また、キシレノールとしては、2,3−キシレノール、2,4
−キシレノール、2,5−キシレノール、3,4−キシレノー
ル、3,5−キシレノール等を挙げることができる。Further, as xylenol, 2,3-xylenol, 2,4
-Xylenol, 2,5-xylenol, 3,4-xylenol, 3,5-xylenol and the like can be mentioned.
上記アルカリ可溶性ノボラック樹脂は、本発明の効果を
より発揮するために、m−クレゾール/p−クレゾール
/一般式(I)で表わされる化合物およびキシレノール
のモノマー仕込組成を30〜90/5〜40/5〜70(モル
比)、特に50〜90/5〜40/5〜50(モル比)として、
アルデヒド類を用いて縮合されるノボラック樹脂であ
る。また、本発明におけるアルカリ可溶性ノボラック樹
脂には、共縮合可能なモノマー、例えばフェノール、o
−クレゾール、エチルフェノール、t−ブチルフェノー
ル、1,4−ジヒドロキシベンゼン、1,3−ジヒドロキシベ
ンゼン、トリヒドロキシベンゼン等を本発明の効果を逸
脱しない程度に共縮合することもできる。The alkali-soluble novolac resin has a monomer charge composition of m-cresol / p-cresol / the compound represented by the general formula (I) and xylenol of 30 to 90/5 to 40 /, in order to further exert the effects of the present invention. 5 to 70 (molar ratio), especially 50 to 90/5 to 40/5 to 50 (molar ratio),
It is a novolak resin that is condensed using aldehydes. In addition, the alkali-soluble novolak resin in the present invention contains a co-condensable monomer such as phenol or o.
-Cresol, ethylphenol, t-butylphenol, 1,4-dihydroxybenzene, 1,3-dihydroxybenzene, trihydroxybenzene and the like can be co-condensed to the extent that the effects of the present invention are not deviated.
本発明におけるアルカリ可溶性ノボラック樹脂は、所定
のモノマーを酸性触媒の存在下、アルデヒド類と縮合さ
せて合成される。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、フルフラール、ア
セトアルデヒド、ベンズアルデヒド等を挙げることがで
きるが、好ましくはホルムアルデヒドを用いる。酸性触
媒としては、塩酸、硝酸、硫酸等の無機酸、ギ酸、
酸、酢酸等の有機酸が使用される。上記アルデヒド類の
使用量は、所定のモノマー1モルに対して0.7〜3モ
ル、上記酸性触媒の使用量は、所定のモノマー1モルに
対して1×10-4〜5×10-3モルが一般的である。また反
応温度は、通常70〜130℃である。The alkali-soluble novolak resin in the present invention is synthesized by condensing a predetermined monomer with an aldehyde in the presence of an acidic catalyst. Examples of aldehydes include formaldehyde, paraformaldehyde, furfural, acetaldehyde, benzaldehyde and the like, but formaldehyde is preferably used. As the acidic catalyst, inorganic acids such as hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, formic acid,
An organic acid such as acid or acetic acid is used. The amount of the aldehyde used is 0.7 to 3 mol per 1 mol of the predetermined monomer, and the amount of the acidic catalyst used is 1 × 10 −4 to 5 × 10 −3 mol per 1 mol of the predetermined monomer. It is common. The reaction temperature is usually 70 to 130 ° C.
本発明で使用される1,2−キノンジアジド化合物は、特
に限定されるものではないが、例えば1,2−ベンゾキノ
ンジアジド−4−スルホン酸エステル、1,2−ナフトキ
ノンジアジド−4−スルホン酸エステル、1,2−ナフト
キノンジアジド−5−スルホン酸エステル等を挙げるこ
とができ、具体的にはp−クレゾール−1,2−ベンゾキ
ノンジアジド−4−スルホン酸エステル、レゾルシン−
1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エステ
ル、ピロガロール−1,2−ナフトキノンジアジド−5−
スルホン酸エステル等の(ポリ)ヒドロキシベンゼンの
1,2−キノンジアジドスルホン酸エステル類、2,4−ジヒ
ドロキシフェニル−プロピルケトン−1,2−ベンゾキノ
ンジアジド−4−スルホン酸エステル、2,4−ジヒドロ
キシフェニル−n−ヘキシルケトン−1,2−ナフトキノ
ンジアジド−4−スルホン酸エステル、2,4−ジヒドロ
キシベンゾフェノン−1,2−ナフトキノンジアジド−5
−スルホン酸エステル、2,3,4−トリヒドロキシフェニ
ル−n−ヘキシルケトン−1,2−ナフトキノンジアジド
−4−スルホン酸エステル、2,3,4−トリヒドロキシベ
ンゾフェノン−1,2−ナフトキノンジアジド−4−スル
ホン酸エステル、2,3,4−トリヒドロキシベンゾフェノ
ン−1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エス
テル、2,4,6−トリヒドロキシベンゾフェノン−1,2−ナ
フトキノンジアジド−4−スルホン酸エステル、2,4,6
−トリヒドロキシベンゾフェノン−1,2−ナフトキノン
ジアジド−5−スルホン酸エステル等の(ポリ)ヒドロ
キシフェニルアルキルケトンまたは(ポリ)ヒドロキシ
フェニルアリールケトンの1,2−キノンジアジドスルホ
ン酸エステル類、ビス(p−ヒドロキシフェニル)メタ
ン−1,2−ナフトキノンジアジド−4−スルホン酸エス
テル、ビス(2,4−ジヒドロキシフェニル)メタン−1,2
−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル、ビ
ス(2,3,4−トリヒドロキシフェニル)メタン−1,2−ナ
フトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル、2,2−
ビス(p−ヒドロキシフェニル)プロパン−1,2−ナフ
トキノンジアジド−4−スルホン酸エステル、2,2−ビ
ス(2,4−ジヒドロキシフェニル)プロパン−1,2−ナフ
トキノンジアジド−5−スルホン酸エステル、2,2−ビ
ス(2,3,4−トリヒドロキシフェニル)プロパン−1,2−
ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル等のビ
ス〔(ポリ)ヒドロキシフェニル〕アルカンの1,2−キ
ノンジアジドスルホン酸エステル類、3,5−ジヒドロキ
シ安息香酸ラウリル−1,2−ナフトキノンジアジド−4
−スルホン酸エステル、2,3,4−トリヒドロキシ安息香
酸フェニル−1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホ
ン酸エステル、3,4,5−トリヒドロキシ安息香酸プロピ
ル−1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エス
テル、3,4,5−トリヒドロキシ安息香酸フェニル−1,2−
ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル等の
(ポリ)ヒドロキシ安息香酸アルキルエステルまたは
(ポリ)ヒドロキシ安息香酸アリールエステルの1,2−
キノンジアジドスルホン酸エステル類、ビス(2,5−ジ
ヒドロキシベンゾイル)メタン−1,2−ナフトキノン−
4−スルホン酸エステル、ビス(2,3,4−トリヒドロキ
シベンゾイル)メタン−1,2−ナフトキノンジアジド−
5−スルホン酸エステル、ビス(2,4,6−トリヒドロキ
シベンゾイル)メタン−1,2−ナフトキノンジアジド−
5−スルホン酸エステル、p−ビス(2,5−ジヒドロキ
シベンゾイル)ベンゼン−1,2−ナフトキノンジアジド
−4−スルホン酸エステル、p−ビス(2,3,4−トリヒ
ドロキシベンゾイル)ベンゼン−1,2−ナフトキノンジ
アジド−5−スルホン酸エステル、p−ビス(2,4,6−
トリヒドロキシベンゾイル)ベンゼン−1,2−ナフトキ
ノンジアジド−5−スルホン酸エステル等のビス〔(ポ
リ)ヒドロキシベンゾイル〕アルカンまたはビス〔(ポ
リ)ヒドロキシベンゾイル〕ベンゼンの1,2−キノンジ
アジドスルホン酸エステル類、エチレングリコール−ジ
(3,5−ジヒドロキシベンゾエート)−1,2−ナフトキノ
ンジアジド−4−スルホン酸エステル、ポリエチレング
リコール−ジ(3,5−ジヒドロキシベンゾエート)−1,2
−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル、ポ
リエチレングリコール−ジ(3,4,5−トリヒドロキシベ
ンゾエート)−1,2−ナフトキノンジアジド−5−スル
ホン酸エステル等の(ポリ)エチレングリコール−ジ
〔(ポリ)ヒドロキシベンゾエート〕の1,2−キノンジ
アジドスルホン酸エステル類を挙げることができる。こ
れら例示した1,2−キノンジアジド化合物の他にJ.Kosar
著“Light-Sensitive Systems”339〜352、(1965)、Joh
n Wiley& Sons社(New York)やW.S.De Forest著“Photor
esist”50,(1975),McGraw-Hill,Inc.,(New York)に記載
されている1,2−キノンジアジド化合物を挙げることも
できる。The 1,2-quinonediazide compound used in the present invention is not particularly limited, for example, 1,2-benzoquinonediazide-4-sulfonic acid ester, 1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester, Examples thereof include 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester, and specific examples thereof include p-cresol-1,2-benzoquinonediazide-4-sulfonic acid ester and resorcin-
1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester, pyrogallol-1,2-naphthoquinonediazide-5-
Of (poly) hydroxybenzene such as sulfonate
1,2-quinonediazidesulfonic acid esters, 2,4-dihydroxyphenyl-propylketone-1,2-benzoquinonediazide-4-sulfonic acid ester, 2,4-dihydroxyphenyl-n-hexylketone-1,2-naphtho Quinonediazide-4-sulfonic acid ester, 2,4-dihydroxybenzophenone-1,2-naphthoquinonediazide-5
-Sulfonic acid ester, 2,3,4-trihydroxyphenyl-n-hexylketone-1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester, 2,3,4-trihydroxybenzophenone-1,2-naphthoquinonediazide- 4-sulfonic acid ester, 2,3,4-trihydroxybenzophenone-1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester, 2,4,6-trihydroxybenzophenone-1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid Ester, 2,4,6
-Trihydroxybenzophenone-1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester and other (poly) hydroxyphenylalkylketones or (poly) hydroxyphenylarylketone 1,2-quinonediazidesulfonic acid esters, bis (p-hydroxy) Phenyl) methane-1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester, bis (2,4-dihydroxyphenyl) methane-1,2
-Naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester, bis (2,3,4-trihydroxyphenyl) methane-1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester, 2,2-
Bis (p-hydroxyphenyl) propane-1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester, 2,2-bis (2,4-dihydroxyphenyl) propane-1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester, 2,2-bis (2,3,4-trihydroxyphenyl) propane-1,2-
1,2-quinonediazide sulfonic acid esters of bis [(poly) hydroxyphenyl] alkanes such as naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester, 3,5-dihydroxybenzoic acid lauryl-1,2-naphthoquinonediazide-4
-Sulfonic acid ester, 2,3,4-trihydroxybenzoic acid phenyl-1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester, 3,4,5-trihydroxybenzoic acid propyl-1,2-naphthoquinonediazide-5 -Sulfonic acid ester, phenyl 3,4,5-trihydroxybenzoate-1,2-
1,2- of (poly) hydroxybenzoic acid alkyl ester such as naphthoquinone diazide-5-sulfonic acid ester or (poly) hydroxybenzoic acid aryl ester
Quinone diazide sulfonates, bis (2,5-dihydroxybenzoyl) methane-1,2-naphthoquinone-
4-sulfonic acid ester, bis (2,3,4-trihydroxybenzoyl) methane-1,2-naphthoquinonediazide-
5-sulfonic acid ester, bis (2,4,6-trihydroxybenzoyl) methane-1,2-naphthoquinonediazide-
5-sulfonic acid ester, p-bis (2,5-dihydroxybenzoyl) benzene-1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester, p-bis (2,3,4-trihydroxybenzoyl) benzene-1, 2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester, p-bis (2,4,6-
Trihydroxybenzoyl) benzene-1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester and other bis [(poly) hydroxybenzoyl] alkanes or bis [(poly) hydroxybenzoyl] benzene 1,2-quinonediazidesulfonic acid esters, Ethylene glycol-di (3,5-dihydroxybenzoate) -1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester, polyethylene glycol-di (3,5-dihydroxybenzoate) -1,2
-Naphthoquinone diazide-5-sulfonic acid ester, polyethylene glycol-di (3,4,5-trihydroxybenzoate) -1,2-naphthoquinone diazide-5-sulfonic acid ester and the like (poly) ethylene glycol-di [(poly ) Hydroxybenzoate] 1,2-quinonediazide sulfonic acid esters. Besides these exemplified 1,2-quinonediazide compounds, J. Kosar
Written "Light-Sensitive Systems" 339-352, (1965), Joh
n Wiley & Sons (New York) and WS De Forest “Photor
Mention may also be made of the 1,2-quinonediazide compounds described in esist "50, (1975), McGraw-Hill, Inc., (New York).
これらの1,2−キノンジアジド化合物の使用量は、上記
アルカリ可溶性ノボラック樹脂100重量部に対して5〜1
00重量部であり、好ましくは10〜50重量部である。5重
量部未満では、1,2−キノンジアジド化合物が光を吸収
して生成するカルボン酸量が少ないので、パターニング
が困難であり、100重量部を超えると、短時間の光照射
では1,2−キノンジアジド化合物の総てを分解すること
ができず、アルカリ性水溶液からなる現像液による現像
が困難となる。The amount of the 1,2-quinonediazide compound used is 5 to 1 with respect to 100 parts by weight of the alkali-soluble novolac resin.
It is 00 parts by weight, preferably 10 to 50 parts by weight. If the amount is less than 5 parts by weight, the amount of carboxylic acid produced by the 1,2-quinonediazide compound by absorbing light is small, and patterning is difficult. If the amount is more than 100 parts by weight, 1,2- All of the quinonediazide compounds cannot be decomposed, making it difficult to develop with a developer containing an alkaline aqueous solution.
本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、上記アルカリ可溶
性ノボラック樹脂と1,2−キノンジアジド化合物を溶剤
に溶解して調製するが、溶剤としては、例えばエチレン
グリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモ
ノエチルエーテル等のグリコールエーテル類、メチルセ
ロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート等の
セロソルブエステル類、トルエン、キシレン等の芳香族
炭化水素類、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等
のケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類を
挙げることができる。またこれらの溶剤を2種類以上混
合して使用することもできる。さらに、ベンジルエチル
エーテル、ジヘキシルエーテル等のエーテル類、ジエチ
レングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコ
ールモノエチルエーテル等のグリコールエーテル類、ア
セトニルアセトン、イソホロン等のケトン類、カプロン
酸、カプリル酸等の脂肪酸類、1−オクタノール、1−
ノナノール、ベンジルアルコール等のアルコール類、酢
酸ベンジル、安息香酸エチル、シュウ酸ジエチル、マレ
イン酸ジエチル、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、フェ
ニルセロソルブアセテート等のエステル類の如き高沸点
溶剤を添加することもできる。さらに必要に応じて、本
発明のポジ型感光性樹脂組成物に、界面活性剤、保存安
定剤、色素、顔料等を添加することも可能である。The positive photosensitive resin composition of the present invention is prepared by dissolving the alkali-soluble novolac resin and the 1,2-quinonediazide compound in a solvent, and examples of the solvent include ethylene glycol monomethyl ether and ethylene glycol monoethyl ether. Glycol ethers, methyl cellosolve acetate, cellosolve esters such as ethyl cellosolve acetate, aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene, ketones such as methyl ethyl ketone and cyclohexanone, and esters such as ethyl acetate and butyl acetate. it can. Further, two or more kinds of these solvents can be mixed and used. Further, ethers such as benzyl ethyl ether and dihexyl ether, glycol ethers such as diethylene glycol monomethyl ether and diethylene glycol monoethyl ether, ketones such as acetonylacetone and isophorone, fatty acids such as caproic acid and caprylic acid, and 1-octanol. , 1-
It is also possible to add alcohols such as nonanol and benzyl alcohol, and high boiling point solvents such as benzyl acetate, ethyl benzoate, diethyl oxalate, diethyl maleate, ethylene carbonate, propylene carbonate and esters such as phenyl cellosolve acetate. Further, if necessary, a surfactant, a storage stabilizer, a dye, a pigment and the like can be added to the positive photosensitive resin composition of the present invention.
また、本発明のポジ型感光性樹脂組成物の塗膜とシリコ
ン酸化膜などの基板との接着力を向上させるため、ヘキ
サメチルジシラザンやクロロメチルシラン等を予め被塗
布基板に塗布することもできる。Further, in order to improve the adhesive force between the coating film of the positive photosensitive resin composition of the present invention and a substrate such as a silicon oxide film, hexamethyldisilazane, chloromethylsilane, or the like may be applied to the substrate to be coated in advance. it can.
本発明のポジ型感光性樹脂組成物の現像液としては、水
酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケ
イ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水
等の無機アルカリ類、エチルアミン、n−プロピルアミ
ン等の第一アミン類、ジエチルアミン、ジ−n−プロピ
ルアミン等の第二アミン類、トリエチルアミン、メチル
ジエチルアミン等の第三アミン類、ジメチルエタノール
アミン、トリエタノールアミン等のアルコールアミン
類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエ
チルアンモニウムヒドロキシド等の第四級アンモニウム
塩またはピロール、ピペリジン、1,8−ジアザビシクロ
(5,4,0)−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ(4,3,
0)−5−ノネン等の環状アミン類の水溶液が使用され、
金属を含有する現像液の使用が問題となる集積回路作製
時には、第四級アンモニウム塩や環状アミンの水溶液を
使用するのが好ましい。また上記水溶液にメタノール、
エタノール等のアルコール類のような水溶性有機溶媒や
界面活性剤を適当量添加した水溶液を現像液に使用する
こともできる。The developer of the positive photosensitive resin composition of the present invention includes sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, inorganic alkalis such as aqueous ammonia, ethylamine, n-propylamine and the like. Primary amines, secondary amines such as diethylamine and di-n-propylamine, tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine, alcohol amines such as dimethylethanolamine and triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide , Quaternary ammonium salts such as tetraethylammonium hydroxide or pyrrole, piperidine, 1,8-diazabicyclo
(5,4,0) -7-undecene, 1,5-diazabicyclo (4,3,
An aqueous solution of cyclic amines such as (0) -5-nonene is used,
It is preferable to use an aqueous solution of a quaternary ammonium salt or a cyclic amine when producing an integrated circuit in which the use of a metal-containing developer is a problem. In addition, methanol in the above aqueous solution,
An aqueous solution containing a water-soluble organic solvent such as alcohols such as ethanol or a surfactant added in an appropriate amount can also be used as the developer.
e.実施例 次に実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明する
が、本発明はこれらの実施例によって何ら制約されるも
のではない。e. EXAMPLES Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
実施例1 内容積500mlの三つ口セパラブルフラスコにm−クレゾ
ール77.8g、p−クレゾール25.9gおよび2,2−ビス(p
−ヒドロキシフェニル)プロパン54.7g〔m−クレゾー
ル/p−クレゾール/2,2−ビス(p−ヒドロキシフェ
ニル)プロパン=60/20/20(モル比)〕からなるモノ
マーを仕込んだのち、37重量%ホルムアルデヒド水溶液
92ml、酸0.04gを添加した。次に、攪拌しながら、セ
パラブルフラスコを油浴に浸し、内温を100℃にコント
ロールして6時間付加縮合反応を行なった。反応後、油
浴の温度を180℃迄上げ、同時に20mmHg迄減圧して、水
および未反応物を除去した。次いで溶融したノボラック
樹脂〔以下、「ノボラック樹脂A」と略記する〕を室温
に戻して回収した。Example 1 In a three-neck separable flask having an internal volume of 500 ml, 77.8 g of m-cresol, 25.9 g of p-cresol and 2,2-bis (p
-Hydroxyphenyl) propane 54.7 g [m-cresol / p-cresol / 2,2-bis (p-hydroxyphenyl) propane = 60/20/20 (molar ratio)], and then 37% by weight Formaldehyde aqueous solution
92 ml and 0.04 g of acid were added. Next, the separable flask was immersed in an oil bath with stirring, the internal temperature was controlled at 100 ° C., and an addition condensation reaction was carried out for 6 hours. After the reaction, the temperature of the oil bath was raised to 180 ° C. and the pressure was simultaneously reduced to 20 mmHg to remove water and unreacted materials. Then, the molten novolak resin [hereinafter, abbreviated as "novolak resin A"] was returned to room temperature and recovered.
ノボラック樹脂A13gと2,4,6−トリヒドロキシベンゾフ
ェノン−1,2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸
トリエステル2gをエチルセロソルブアセテート35gに溶
解したのち、孔径0.2μmのメンブランフィルターで
過し、ポジ型感光性樹脂組成物の溶液を調製した。Novolak resin A (13 g) and 2,4,6-trihydroxybenzophenone-1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid triester (2 g) were dissolved in ethyl cellosolve acetate (35 g) and then passed through a membrane filter having a pore size of 0.2 μm to give a positive type. A solution of the photosensitive resin composition was prepared.
シリコン酸化膜を有するシリコンウェハー上にスピンナ
ーで上記溶液を塗布したのち、90℃で30分間、オーブン
中でプレベークして1μm厚のレジスト膜を形成させ
た。凸版印刷(株)製ホトマスクを介して、Optical As
sociates,Inc.製Model 205紫外線強度計で較正したエネ
ルギー(365nm)が11.2mJ/cm2の紫外線を照射し、テトラ
メチルアンモニウムヒドロキシド2重量%水溶液で20
℃、60秒間現像したところ、線巾1.0μmのパターンが
解像できた。また、このレジストの残膜率を測定したと
ころ97%と非常に高い値を示した。したがって、このポ
ジ型感光性樹脂組成物は感度、残膜率ともに高いことが
わかった。The above solution was applied on a silicon wafer having a silicon oxide film by a spinner, and then prebaked at 90 ° C. for 30 minutes in an oven to form a resist film having a thickness of 1 μm. Optical As via the photo mask manufactured by Toppan Printing Co., Ltd.
Sciates, Inc. Model 205 UV irradiation with an energy (365 nm) calibrated by a UV intensity meter of 11.2 mJ / cm 2 and irradiation with 20% tetramethylammonium hydroxide 2% by weight aqueous solution
When developed at 60 ° C. for 60 seconds, a pattern having a line width of 1.0 μm could be resolved. Further, the residual film rate of this resist was measured, and it was a very high value of 97%. Therefore, it was found that this positive photosensitive resin composition has high sensitivity and high residual film rate.
次に得られたレジストパターンを平行平板型プラズマド
ライエッチング装置(電極間隔40mm)に装着し、出力10
0W、ガス圧15Paの条件で四フッ化炭素/酸素(95/5容
量比)をプラズマ化して、レジストパターンの耐ドライ
エッチング性を調べた。レジストパターンがエッチング
される速度に対するシリコン酸化膜のそれの比を選択比
と称するが、本実施例の結果、選択比が3.3と非常に高
い値を示し、ノボラック樹脂Aの耐ドライエッチング性
が優れていることが確認された。Next, the obtained resist pattern was mounted on a parallel plate type plasma dry etching system (electrode spacing 40 mm) and output 10
Carbon tetrafluoride / oxygen (95/5 volume ratio) was turned into plasma under the conditions of 0 W and a gas pressure of 15 Pa, and the dry etching resistance of the resist pattern was examined. The ratio of the silicon oxide film to the etching rate of the resist pattern is called the selection ratio. As a result of this example, the selection ratio shows a very high value of 3.3, and the novolak resin A has excellent dry etching resistance. Was confirmed.
比較例1 実施例1のモノマー仕込み量をm−クレゾール113.4g、
p−クレゾール16.2g〔m−クレゾール/p−クレゾー
ル=87.5/12.5(モル比)〕に替えた他は全く実施例1
と同様にしてノボラック樹脂を合成した。Comparative Example 1 Monomer charge of Example 1 was changed to 113.4 g of m-cresol,
Example 1 except that 16.2 g of p-cresol [m-cresol / p-cresol = 87.5 / 12.5 (molar ratio)] was used.
A novolak resin was synthesized in the same manner as in.
このノボラック樹脂を用いて実施例1と同様にポジ型感
光性樹脂組成物の溶液を調製し、次いでレジストパター
ンを形成したところ、感度は15mJ/cm2と比較的良好で
あったが、残膜率が80%と低く、感度と残膜率のバラン
スがとれないものであった。また、耐ドライエッチング
性テストにおける選択比は2.2と低く、耐ドライエッチ
ング性も悪い結果が得られた。Using this novolac resin, a solution of a positive photosensitive resin composition was prepared in the same manner as in Example 1, and a resist pattern was formed. The sensitivity was 15 mJ / cm 2 , which was relatively good, but the residual film The rate was as low as 80%, and the balance between the sensitivity and the residual film rate was unbalanced. In addition, the selection ratio in the dry etching resistance test was as low as 2.2, and the dry etching resistance was poor.
実施例2〜4 実施例1のモノマー仕込み量を表−2に示す各モノマー
に替えた他は実施例1と同様にノボラック樹脂を合成し
た。このノボラック樹脂を用いて実施例1と同様にポジ
型感光性樹脂組成物の溶液を調製し、次いでレジストパ
ターンを形成した。結果を表−2に示すが、いずれも感
度、残膜率および耐ドライエッチング性に優れたもので
あった。Examples 2 to 4 A novolak resin was synthesized in the same manner as in Example 1 except that the monomer charge amount in Example 1 was changed to each monomer shown in Table 2. Using this novolak resin, a solution of a positive photosensitive resin composition was prepared in the same manner as in Example 1, and then a resist pattern was formed. The results are shown in Table-2. All of them were excellent in sensitivity, residual film rate and dry etching resistance.
比較例2 実施例1のモノマー仕込み量を、p−クレゾール65gお
よびp−フェニルフェノール102g〔p−クレゾール/p
−フェニルフェノール=50/50(モル比)〕に替えた他
は実施例1と同様にノボラック樹脂を合成した。このノ
ボラック樹脂を使用し、実施例1と同様にポジ型感光性
樹脂組成物の溶液を調製し、次いでレジストパターンを
形成した。この結果、40mJ/cm2の紫外線を照射しても
線巾1.0μmのパターンを解像することができず、感度
の低いものであった。 Comparative Example 2 The amount of the monomer charged in Example 1 was changed to 65 g of p-cresol and 102 g of p-phenylphenol [p-cresol / p.
-Phenylphenol = 50/50 (molar ratio)] was used to synthesize a novolak resin in the same manner as in Example 1. Using this novolac resin, a solution of the positive photosensitive resin composition was prepared in the same manner as in Example 1, and then a resist pattern was formed. As a result, the pattern with a line width of 1.0 μm could not be resolved even when irradiated with 40 mJ / cm 2 of ultraviolet light, and the sensitivity was low.
f.発明の効果 本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、高感度、高残膜
率、高耐ドライエッチング性を有し、さらに耐熱性、現
像性にも優れたものである。f. EFFECTS OF THE INVENTION The positive photosensitive resin composition of the present invention has high sensitivity, high residual film ratio, high dry etching resistance, and also excellent heat resistance and developability.
一般的にポジ型感光性樹脂組成物においては、感度と残
膜率は二律背反の関係にあり、同時に両特性を向上させ
ることは非常に困難であるが、本発明のポジ型感光性樹
脂組成物は、感度と残膜率を同時に改善したものであ
る。Generally, in a positive type photosensitive resin composition, the sensitivity and the residual film rate are in a trade-off relationship, and it is very difficult to improve both properties at the same time, but the positive type photosensitive resin composition of the present invention Shows that the sensitivity and the residual film rate are improved at the same time.
本発明のポジ型感光性樹脂組成物は、集積回路作製用ポ
ジ型ホトレジストとして特に有用であるばかりでなく、
マスク作製用ポジ型ホトレジストとしても有用である。The positive photosensitive resin composition of the present invention is not only particularly useful as a positive photoresist for producing an integrated circuit,
It is also useful as a positive photoresist for mask making.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−182632(JP,A) 特開 昭50−125806(JP,A) 特開 昭50−36206(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A 58-182632 (JP, A) JP-A 50-125806 (JP, A) JP-A 50-36206 (JP, A)
Claims (1)
キノンジアジド化合物とからなるポジ型感光性樹脂組成
物において、該アルカリ可溶性ノボラック樹脂が、m−
クレゾール30〜90(モル比)と、p−クレゾール5
〜40(モル比)と、一般式(I) (式中、R1およびR2は同一または異なり、水素原
子、炭素原子数が1〜4のアルキル基、水酸基、R3お
よびR4は同一または異なり、水素原子、炭素原子数が
1〜4のアルキル基、R5、R6およびR7は同一また
は異なり、水素原子、炭素原子数が1〜4のアルキル
基、水酸基、ならびにnは0または1を表す。) で表される化合物及び必要に応じて添加されるキシレノ
ール5〜70(モル比)とを、アルデヒド類を用いて縮
合したノボラック樹脂であることを特徴とするポジ型感
光性樹脂組成物。1. An alkali-soluble novolac resin and 1,2-
In the positive photosensitive resin composition comprising a quinonediazide compound, the alkali-soluble novolac resin is m-
Cresol 30 to 90 (molar ratio) and p-cresol 5
-40 (molar ratio) and the general formula (I) (In the formula, R 1 and R 2 are the same or different, a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a hydroxyl group, R 3 and R 4 are the same or different, and a hydrogen atom and the number of carbon atoms are 1 to 4; And an alkyl group R 5 , R 6 and R 7 are the same or different and each represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a hydroxyl group, and n represents 0 or 1. A positive photosensitive resin composition, which is a novolac resin obtained by condensing xylenol 5 to 70 (molar ratio) added according to the above with an aldehyde.
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