JPH01100537A - Pattern forming material - Google Patents

Pattern forming material

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JPH01100537A
JPH01100537A JP62257359A JP25735987A JPH01100537A JP H01100537 A JPH01100537 A JP H01100537A JP 62257359 A JP62257359 A JP 62257359A JP 25735987 A JP25735987 A JP 25735987A JP H01100537 A JPH01100537 A JP H01100537A
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JP
Japan
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group
resin
compd
pattern
pattern forming
Prior art date
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Application number
JP62257359A
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Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Oie
尾家 正行
Ichiro Konishi
一郎 小西
Riso Iwata
岩田 理荘
Yuichiro Yagishita
祐一郎 柳下
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.)
Zeon Corp
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Nippon Zeon Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH01100537A publication Critical patent/JPH01100537A/en
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/075Silicon-containing compounds
    • G03F7/0757Macromolecular compounds containing Si-O, Si-C or Si-N bonds

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Silicon Polymers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a material effective for fine working of a substrate having steps by modifying a phenolic resin, which contains an alkali soluble resin and quinone diazide compd. and in which the alkali soluble resin consists of a phenol compd. and aldehyde compd., by a specific silicone compd. CONSTITUTION:This pattern forming material is formed by modifying the phenol resin, which consists of the alkali soluble resin and the quinone diazide compd. and in which the alkali soluble resin consists of the phenol compd. and aldehyde compd., by the silicone compd. having the basic structure expressed by formula I-III. In formulas (I), (II), (III), at least one of the substituents is a functional group; (a)-(f) are >=1 integer. The pattern forming material which is effective for fine working of the substrate having steps and has the excellent resistance to RIE of oxygen is thereby obtd.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、ポジ型パターン形成材料に関し、詳しくは、
半導体素子、磁気バブルメモリー素子。
[Detailed Description of the Invention] <Industrial Application Field> The present invention relates to a positive pattern forming material, and in detail,
Semiconductor device, magnetic bubble memory device.

集積回路等の製造に必要な微細パターン形成材料に関す
るものである。
It relates to fine pattern forming materials necessary for manufacturing integrated circuits and the like.

〈従来の技術〉 半導体素子、磁気バブルメモリー素子などの製造におい
て、フォトリソグラフィーが重要な手段として用いられ
ている。フォトリソグラフィーにおいては、光の回折、
基板からの反射等の影響により、レジストの膜厚が厚い
場合に、解像度が低下することが知られている。そこで
、高解像度のパターンを得るために、レジストの膜厚を
薄くすると、後工程において、レジストの耐性が不充分
になるという問題がある。さらに、フォトリソクラフイ
ーにより加工を行なう基板面は必ずしも平坦ではなく、
さまざまな凹凸の段差を持つことが多いために、これら
段差を被うために充分な膜厚を必要としている。
<Prior Art> Photolithography is used as an important means in the production of semiconductor devices, magnetic bubble memory devices, and the like. In photolithography, light diffraction,
It is known that resolution decreases when the resist film is thick due to effects such as reflection from the substrate. Therefore, if the thickness of the resist is reduced in order to obtain a high-resolution pattern, there is a problem that the resistance of the resist becomes insufficient in subsequent steps. Furthermore, the substrate surface processed by photolithography is not necessarily flat;
Since the film often has various uneven steps, a sufficient film thickness is required to cover these steps.

これら相反する要求を単層レジストプロセスで満足させ
ることは難しく、この問題点を解決するために、三層構
造レジストによるパターン形成方法が、ベル(Bell
)研究所のジェー、エム、モラン(J。
It is difficult to satisfy these conflicting demands with a single-layer resist process, and in order to solve this problem, a pattern forming method using a three-layer resist has been proposed by Bell.
) Institute of J.M., Moran (J.

M、Moran)らにより提案されている。三層構造レ
ジストプロセスにおいては、下層に酸素のRIE(反応
性イオンエツチング)で除去可能な有機高分子膜、中間
層にポリシリコン、二酸化シリコンなどの酸素のRIE
で除去しにくい無機質膜、上層にパターンを形成するレ
ジスト膜が形成される。
M, Moran) et al. In the three-layer resist process, the lower layer is an organic polymer film that can be removed by oxygen RIE (reactive ion etching), and the middle layer is an oxygen RIE film such as polysilicon or silicon dioxide.
This forms an inorganic film that is difficult to remove, and a resist film that forms a pattern on top.

上層レジスト膜に所望のパターンを照射、現像して、所
望のパターンを得る。次に、この上層をマスクとして、
無機質膜の中間層にドライエツチングでパターンを転写
する。最後に、中間層パターンをマスクとし、酸素のR
IEによって下層の有機高分子膜にパターンを転写し、
膜の厚い有機高分子膜のパターンを形成する。このよう
に三層構造レジストでは、工程が複雑である上に中間層
である無機質膜を薄くシ、ピンホールが発生しないよう
に形成する必要があるなどの難しい問題点を抱えている
The upper resist film is irradiated with a desired pattern and developed to obtain the desired pattern. Next, use this upper layer as a mask,
The pattern is transferred to the intermediate layer of the inorganic film by dry etching. Finally, using the intermediate layer pattern as a mask, the oxygen R
Transfer the pattern to the underlying organic polymer film using IE,
A thick organic polymer film pattern is formed. As described above, three-layer structure resists have difficult problems, such as complicated processes and the need to form the intermediate inorganic film to be thin and prevent pinholes from forming.

〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解決し特に段差
を有する基板の微細加工に有効で、かつ酸素のRIEに
耐性を示す上記三層構造レジストプロセスの上層と中間
層の役割を兼ね備えた二層構造レジストプロセス用とし
て特に好適なポジ型パターン形成材料を提供することで
ある。
<Problems to be Solved by the Invention> An object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, to provide the above-mentioned three-layer resist process that is particularly effective for microfabrication of substrates having steps, and that is resistant to oxygen RIE. It is an object of the present invention to provide a positive pattern forming material which is particularly suitable for use in a two-layer structure resist process and which has both the roles of an upper layer and an intermediate layer.

〈問題点を解決するための手段〉 本発明によれば、アルカリ可溶性フェノール樹脂とキノ
ンジアジド化合物を含んでなり、かつ、アルカリ可溶性
樹脂が、フェノール化合物とアルデヒド化合物とからな
るフェノール樹脂を、÷S i −0+r+S i −
0→「       (■)又は、基本骨格が (ただし、(1)、(III)及び(III)における
置換基の少なくとも一つは官能基であり1alblcl
dle及びfは1以上の整数である) であるシリコーン化合物で変性したものであることを特
徴とするパターン形成材料が提供される。
<Means for Solving the Problems> According to the present invention, the phenol resin comprising an alkali-soluble phenol resin and a quinonediazide compound, and the alkali-soluble resin comprising a phenol compound and an aldehyde compound, is divided by ÷S i −0+r+S i −
0 → " (■) Or, the basic skeleton is (provided that at least one of the substituents in (1), (III) and (III) is a functional group and 1alblcl
dle and f are integers of 1 or more) A pattern forming material is provided that is modified with a silicone compound.

本発明で使用されるアルカリ可溶性樹脂は、フェノール
化合物とアルデヒド類からなるフェノール樹脂のシリコ
ーン変性物である。
The alkali-soluble resin used in the present invention is a silicone-modified phenol resin consisting of a phenol compound and aldehydes.

上記フェノール樹脂に用いるフェノール化合物としては
、例えばフェノール、クレゾール、キシレノール、エチ
ルフェノール、フェニルフェノール、レゾルシノール、
ピロカテコール、ハイドロキノン、ビスフェノールA、
ピロガロール、アルデヒド類としては、ポルノ、アルデ
ヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド、テレフタ
ルアルデヒドなどが挙げられる。
Examples of the phenolic compound used in the above phenolic resin include phenol, cresol, xylenol, ethylphenol, phenylphenol, resorcinol,
Pyrocatechol, hydroquinone, bisphenol A,
Examples of pyrogallol and aldehydes include porno, aldehyde, acetaldehyde, benzaldehyde, and terephthalaldehyde.

本発明においてフェノール樹脂の変性に用いられるシリ
コーン化合物は、前記基本骨格(I)、(IF)又は(
I[[)を有するものであって、前記官能基としては、
ハロゲン、水酸基、カルボキシル基、アルコキシ基、又
はこれらの官能基を有する基(例えば、ハロゲン化アル
キル基、ヒドロキシアルキル基、カルボキシアルキル基
など)が挙げられる。これらの官能基は(I)、  (
II)又は(m)中に少なくとも一つ存在することが必
要であって、さもないと本発明の目的を達成することが
できない。なお、官能基以外の基は適宜の元素を含んで
もよい炭化水素残基又は水素であって、例えば、アルキ
ル基。
The silicone compound used for modifying the phenolic resin in the present invention has the basic skeleton (I), (IF) or (
I[[), and the functional group is
Examples include halogen, hydroxyl group, carboxyl group, alkoxy group, or groups having these functional groups (eg, halogenated alkyl group, hydroxyalkyl group, carboxyalkyl group, etc.). These functional groups are (I), (
It is necessary that at least one of II) or (m) be present, otherwise the object of the present invention cannot be achieved. Note that groups other than functional groups are hydrocarbon residues or hydrogen that may contain appropriate elements, such as alkyl groups.

アリール基、アラルキル基、アルケニル基、ポリオキシ
アルキル基、置換アルキル基、置換アリール基などが挙
げられる。
Examples include aryl groups, aralkyl groups, alkenyl groups, polyoxyalkyl groups, substituted alkyl groups, and substituted aryl groups.

シリコーン化合物の代表例は、一般式(1’)、(n’
)、 (III’)の中から選択される。
Representative examples of silicone compounds include general formulas (1') and (n'
), (III').

RI 一般式(1’)   R3−(−5t−0−)a−RA
式中 R1,R2;アルキル基、アリール基、アラルキル基。
RI General formula (1') R3-(-5t-0-)a-RA
In the formula, R1, R2; an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group.

アルケニル基、ポリオキシアルキル基、置換アルキル基
、置換アリール基 R3;ハロゲン、水酸基、カルボキシル基、アルコキシ
基、ハロゲン化アルキル基、ヒドロキシアルキル基、カ
ルボキシアルキル基、アルキル基、アリール基、アラル
キル基、アルケニル基、ポリオキシアルキル基、置換ア
ルキル基、置換アリール基 R4;水素、アルキル基、ハロゲン化アルキル基。
Alkenyl group, polyoxyalkyl group, substituted alkyl group, substituted aryl group R3; halogen, hydroxyl group, carboxyl group, alkoxy group, halogenated alkyl group, hydroxyalkyl group, carboxyalkyl group, alkyl group, aryl group, aralkyl group, alkenyl group, polyoxyalkyl group, substituted alkyl group, substituted aryl group R4; hydrogen, alkyl group, halogenated alkyl group.

ヒドロキシアルキル基、カルボキシアルキル基、トリア
ルキルシリル基 a;≧1の整数 R2R4 式中 R1,R2,R3,R4,R5;ハロゲン、水酸基、カ
ルボキシル基、アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、
ヒドロキシアルキル基、カルボキシアルキル基、アリー
ル基、アラルキル基。
Hydroxyalkyl group, carboxyalkyl group, trialkylsilyl group a; integer R2R4 of ≧1, where R1, R2, R3, R4, R5; halogen, hydroxyl group, carboxyl group, alkoxy group, halogenated alkyl group,
Hydroxyalkyl group, carboxyalkyl group, aryl group, aralkyl group.

アルケニル基、ポリオキシアルキル基、置換アルキル基
、置換アリール基 R6;水素、アルキル基、ハロゲン化アルキル基。
Alkenyl group, polyoxyalkyl group, substituted alkyl group, substituted aryl group R6; hydrogen, alkyl group, halogenated alkyl group.

ヒドロキシアルキル基、カルボキシアルキル基、トリア
ルキルシリル基 す、c;≧1の整数 す1 式中 R+ +R2,R31R4,Rs+Rs :アルキル基
、アリール基。
hydroxyalkyl group, carboxyalkyl group, trialkylsilyl group, c: an integer of ≧1, where R+ +R2, R31R4, Rs+Rs: alkyl group, aryl group.

アラルキル基、アルケニル基、ポリオキシアルキル基、
置換アルキル基、置換アリール基th、R8,R+、R
+G+アルキル基、アリール基、アラキル基、アルケニ
ル基、ポリオキシアルキル基、置換アルキル基、置換ア
リール基、ハロゲン、水酸基、カルボキシル基、アルコ
キシ基、ハロゲン化アルキル基、ヒドロキシアルキル基
、カルボキシアルキル基 d、e、f; ≧1の整数 一般式(■2)中の R1,R2としては、 メチル基、エチル基、フェニル基、ベンジル基、ビニル
基、ポリエチレンオキサイド基R3としては、 塩素、水酸基、カルボキシル基、メトキシ基。
Aralkyl group, alkenyl group, polyoxyalkyl group,
Substituted alkyl group, substituted aryl group th, R8, R+, R
+G+ alkyl group, aryl group, aracyl group, alkenyl group, polyoxyalkyl group, substituted alkyl group, substituted aryl group, halogen, hydroxyl group, carboxyl group, alkoxy group, halogenated alkyl group, hydroxyalkyl group, carboxyalkyl group d, e, f; Integer of ≧1 In general formula (■2), R1 and R2 are methyl group, ethyl group, phenyl group, benzyl group, vinyl group, polyethylene oxide group R3 is chlorine, hydroxyl group, carboxyl group , methoxy group.

エトキシ基、塩素化メチル基、塩素化プロピル基、ヒド
ロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロ
ピル基、カルボキシメチル基、カルボキシエチル基、メ
チル基、エチル基、フェニル基、ベンジル基、ビニル基
Ethoxy group, chlorinated methyl group, chlorinated propyl group, hydroxymethyl group, hydroxyethyl group, hydroxypropyl group, carboxymethyl group, carboxyethyl group, methyl group, ethyl group, phenyl group, benzyl group, vinyl group.

ポリエチレンオキサイド基 R4としては、 水素、メチル基、エチル基、ハロゲン化メチル基、ハロ
ゲン化プロピル基、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエ
チル基、ヒドロキシプロピル基、カルボキシメチル基、
カルボキシエチル基、トリメチルシリル基、トリエチル
シリル基 などが挙げられる。
The polyethylene oxide group R4 includes hydrogen, methyl group, ethyl group, halogenated methyl group, halogenated propyl group, hydroxymethyl group, hydroxyethyl group, hydroxypropyl group, carboxymethyl group,
Examples include carboxyethyl group, trimethylsilyl group, and triethylsilyl group.

一般式(■′)中のR1,R2,R3,R4,R5とし
ては、塩素、水酸基、カルボキシル基、メトキシ基。
R1, R2, R3, R4, and R5 in the general formula (■') are chlorine, hydroxyl group, carboxyl group, and methoxy group.

エトキシ基、塩素化メチル基、塩素化プロピル基、ヒド
ロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロ
ピル基、カルボキシメチル基、カルボキシエチル基、メ
チル基、エチル基、フェニル基、ベンジル基、ビニル基
Ethoxy group, chlorinated methyl group, chlorinated propyl group, hydroxymethyl group, hydroxyethyl group, hydroxypropyl group, carboxymethyl group, carboxyethyl group, methyl group, ethyl group, phenyl group, benzyl group, vinyl group.

ポリエチレンオキサイド基 R6としては、 水素、メチル基、エチル基、塩素化メチル基。polyethylene oxide group As R6, Hydrogen, methyl group, ethyl group, chlorinated methyl group.

塩素化プロピル基、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエ
チル基、ヒドロキシプロピル基。
Chlorinated propyl group, hydroxymethyl group, hydroxyethyl group, hydroxypropyl group.

カルボキシメチル基、カルボキシエチル基。Carboxymethyl group, carboxyethyl group.

トリメチルシリル基、トリエチルシリル基などが挙げら
れる。
Examples include trimethylsilyl group and triethylsilyl group.

一般式(■′)中の、 RI、R2,R3,Rz、Rs、Reとしては、メチル
基、エチル基、フェニル基、ベンジル基、ビニル基、ポ
リエチレンオキサイド基R7,R8,R9,RI[lと
しては、塩素、水酸基、カルボキシル基、メトキシ基。
In the general formula (■'), RI, R2, R3, Rz, Rs, Re are methyl group, ethyl group, phenyl group, benzyl group, vinyl group, polyethylene oxide group R7, R8, R9, RI[l Examples include chlorine, hydroxyl group, carboxyl group, and methoxy group.

エトキシ基、塩素化メチル基、塩素化プロピル基、ヒド
ロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロ
ピル基、カルボキシメチル基、カルボキシエチル基、メ
チル基、エチル基、フェニル基、ベンジル基、ビニル基
Ethoxy group, chlorinated methyl group, chlorinated propyl group, hydroxymethyl group, hydroxyethyl group, hydroxypropyl group, carboxymethyl group, carboxyethyl group, methyl group, ethyl group, phenyl group, benzyl group, vinyl group.

ポリエチレンオキサイド基 などが挙げられる。polyethylene oxide group Examples include.

フェノール樹脂とシリコーン化合物からシリコ−ン変性
物を得る反応は、フェノール樹脂の水酸基とシリコーン
化合物の官能基の反応性を利用したものである。例えば
、官能基として水酸基又はアルコキシ基を有するシリコ
ーン化合物とフェノール樹脂の反応では、エーテル化シ
リコーン変性物が得られ、カルボキシル基を有するシリ
コーン化合物とフェノール樹脂の反応では、エステル化
シリコーン変性物を得ることができる。これらエーテル
化反応とエステル化反応は、常法に従って実施すること
が可能である。
The reaction for obtaining a silicone-modified product from a phenol resin and a silicone compound utilizes the reactivity of the hydroxyl group of the phenol resin and the functional group of the silicone compound. For example, the reaction between a silicone compound having a hydroxyl group or an alkoxy group as a functional group and a phenol resin results in an etherified silicone modified product, and the reaction between a silicone compound having a carboxyl group and a phenol resin results in an esterified silicone modified product. Can be done. These etherification reactions and esterification reactions can be carried out according to conventional methods.

シリコーン変性物中のSiの含有量は通常5重量%以上
、好ましくは10重量%以上である。5重量%未溝では
耐酸素RIE性が不十分である。
The content of Si in the silicone modified product is usually 5% by weight or more, preferably 10% by weight or more. Oxygen RIE resistance is insufficient at 5% by weight of no grooves.

本発明で使用される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
ノンシアシト−4−スルボン酸エステル、1.2−ナフ
トキノンジアジド−5−スルホン酸エステル、2.1−
ナフトキノンシアシト−4−スルホン酸エステル、2.
1−ナフトキノンシアシト−5−スルボン酸エステルな
どを挙げることができる。
The quinonediazide compound used in the present invention is not particularly limited, but includes, for example, 1,2-benzoquinonediazide-4-sulfonic acid ester, 1,2-naphthoquinonesiasito-4-sulfonic acid ester, 1. 2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester, 2.1-
naphthoquinone cyato-4-sulfonic acid ester, 2.
Examples include 1-naphthoquinone cyasito-5-sulfonic acid ester.

これら例示したキノンジアジド化合物は、デフォレスト
著「フォトレジストJ 、50.(1975)マクグロ
ウーヒルインコーボレーテッド、にューヨーク) (D
e−ForestrPhotoresistJ、50.
(1975)。
These exemplified quinonediazide compounds are described in Photoresist J, 50. (1975) by McGraw-Hill Incorporated, New York, by DeForest, Photoresist J, 50.
e-ForestrPhotoresistJ, 50.
(1975).

McGrow−旧II Inc、、(New York
)、 永松元太部、乾英夫著r感光性高分子J 、11
7.(1980)、講談社(東京)などに記載されてい
る方法に従って合成することができる。
McGrow-Formerly II Inc., (New York
), Gentabe Nagamatsu, Hideo Inui, Photosensitive Polymer J, 11
7. (1980), Kodansha (Tokyo), etc.

これらのキノンジアジド化合物の配合量は、上記アルカ
リ可溶性樹脂100重量部に対して10〜100重量部
であり、好ましくは20〜70重量部である。10重量
部未満では、パターンの形成が不可能となり、100重
員部を超えると感度の低下が著しく、かつ露光部分の現
像残が発生し易くなる。
The blending amount of these quinonediazide compounds is 10 to 100 parts by weight, preferably 20 to 70 parts by weight, based on 100 parts by weight of the alkali-soluble resin. If it is less than 10 parts by weight, it will be impossible to form a pattern, and if it exceeds 100 parts by weight, the sensitivity will be significantly lowered and undeveloped areas will likely remain in exposed areas.

本発明のパターン形成材料は、上記アルカリ可溶性樹脂
及びキノンジアジド化合物を溶剤に溶解して用いるが、
溶剤としては、アセトン、メチルエ芋ルケトン、シクロ
ヘキサノンなどのケトン類、エチレングリコールモノメ
チルエーテル、エチレングリゴールモノエチルエーテル
など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などのセロソルブエ
ステル類、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類
などが挙げられる。これらは単独でも用いられるが、2
種類以上を混合して用いても良い。
The pattern forming material of the present invention is used by dissolving the above-mentioned alkali-soluble resin and quinonediazide compound in a solvent.
Examples of solvents include ketones such as acetone, methyl ester ketone, and cyclohexanone, glycol ethers such as ethylene glycol monomethyl ether and ethylene glycol monoethyl ether, cellosolve esters such as methyl cellosolve acetate and ethyl cellosolve acetate, toluene, xylene, etc. Examples include aromatic hydrocarbons. These can be used alone, but 2
More than one type may be mixed and used.

更に、本発明のパターン形成材料には、必要に応じて、
界面活性剤、保存安定剤、増感剤、ストリエーション防
止剤などを添加することもできる。
Furthermore, the pattern forming material of the present invention may contain, if necessary,
Surfactants, storage stabilizers, sensitizers, anti-striation agents, etc. can also be added.

本発明のパターン形成材料の現像液としてはアルカリの
水溶液を用いるが、具体的には、水酸化ナトリウlx、
  水酸化カリウム、ケイ酸ナトリウム。
As the developer for the pattern forming material of the present invention, an alkaline aqueous solution is used. Specifically, sodium hydroxide lx,
Potassium hydroxide, sodium silicate.

アンモニアなどの無機アルカリ類、エチルアミン。Inorganic alkalis such as ammonia, ethylamine.

プロピルアミンなどの第一アミン類、ジエチルアミン、
ジプロピルアミンなとの第三アミン類、トリメチルアミ
ン、トリエチルアミンなどの第三アミン類、ジエチルエ
タノールアミン、トリエタノールアミンなとのアルコー
ルアミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、
トリメチルヒトロキシエ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J1ヒドロキシドなどの第四
級アンモニラ11塩の水溶液などが挙げられる。
Primary amines such as propylamine, diethylamine,
Tertiary amines such as dipropylamine, tertiary amines such as trimethylamine and triethylamine, alcohol amines such as diethylethanolamine and triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide,
Examples include aqueous solutions of quaternary ammonia 11 salts such as trimethylhydroxyethylammonium hydroxide and tetraethylammonium J1 hydroxide.

更に必要に応して上記アルカリの水溶液にメタノール、
エタノール、プロパツール、エチレングリコールなどの
水溶性有機溶剤、界面活性剤、樹脂の溶解抑制剤などを
適量添加することができる。
Furthermore, if necessary, add methanol or
Appropriate amounts of water-soluble organic solvents such as ethanol, propatool, and ethylene glycol, surfactants, and resin dissolution inhibitors can be added.

〈発明の効果〉 かくして、本発明によれば、従来技術に比較して、段差
を有する基板の微細加工に有効で、かつ酸素のRIEに
耐性の優れたパターン形成材料を得ることができる。
<Effects of the Invention> Thus, according to the present invention, it is possible to obtain a pattern forming material that is effective in microfabrication of substrates having steps and has excellent resistance to oxygen RIE, as compared to the prior art.

〈実施例〉 以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する
。なお、実施例及び比較例の部及び%は特に断りのない
限り、重量基準である。
<Example> The present invention will be described in more detail with reference to Examples below. Note that parts and percentages in Examples and Comparative Examples are based on weight unless otherwise specified.

実施例 1 rn−クレゾールノボラック樹脂50gとメチルイソブ
チルケトン 200gを反応器に仕込み、よく撹拌し樹
脂が溶解した後、チタン酸テトラエチ=15− ルを0.4g添加した。この反応缶を昇温し、樹脂溶液
が還流を開始した後、後出の表1のNo、 1のシリコ
ーン化合物50gを添加し、5時間還流状態に保持した
。次いて減圧下メチルイソブチルケトンを留去し生成物
を反応器から取り出し冷却して、104gの樹脂を得た
。上記樹脂のGPC(ゲルパーミェーションクロマトグ
ラフィー)測定の結果、Mw=5600.X線けい光分
析の結果、ケイ素の含有量は10%であった。
Example 1 50 g of rn-cresol novolak resin and 200 g of methyl isobutyl ketone were charged into a reactor, and after thorough stirring to dissolve the resin, 0.4 g of tetraethyl titanate (15-g) was added. After the temperature of this reactor was raised and the resin solution started to reflux, 50 g of silicone compound No. 1 in Table 1 below was added and kept under reflux for 5 hours. Next, methyl isobutyl ketone was distilled off under reduced pressure, and the product was taken out from the reactor and cooled to obtain 104 g of resin. As a result of GPC (gel permeation chromatography) measurement of the above resin, Mw=5600. As a result of X-ray fluorescence analysis, the silicon content was 10%.

上記樹脂 100部、2,3.4− )リヒドロキシベ
ンゾフエノンの−OH基の70%以上が、1.2−ナフ
トキノンジアジド−5−スルボン酸のエステルであるキ
ノンジアジド化合物23部をエチルセロソルブアセテー
ト 450部に溶解し0.1μmのテフロンフィルター
(ミリボア社製)で濾過し、上層用レジスト溶液を調製
した。
100 parts of the above resin, 23 parts of a quinonediazide compound in which 70% or more of the -OH groups of 2,3.4-) lyhydroxybenzophenone are esters of 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid, and ethyl cellosolve acetate. The solution was dissolved in 450 parts and filtered through a 0.1 μm Teflon filter (manufactured by Millibore) to prepare an upper layer resist solution.

まず、市販のポジ型フォトレジストAZ−1350J(
シラプレー社製)をシリコンウェハー上にスピナーで塗
布した後、200℃で30分間ベークし、厚さ1.5μ
mの下層膜を形成した。次いで、上記上層用レジストを
AZ−1350Jの下層膜を形成したシリコンウェハー
上にスピナーで塗布した後、85℃で30分間ベークし
、厚さ0.6μmの上層レジストを形成し、露光用ウェ
ハーとした。
First, commercially available positive photoresist AZ-1350J (
Silapray) was coated on a silicon wafer with a spinner, then baked at 200°C for 30 minutes to a thickness of 1.5 μm.
A lower layer film of m was formed. Next, the above-mentioned upper layer resist was applied with a spinner onto the silicon wafer on which the AZ-1350J lower layer film was formed, and then baked at 85°C for 30 minutes to form an upper layer resist with a thickness of 0.6 μm. did.

この露光用ウェハーをFPA−1550(キャノン社製
)ステッパー及びテスト用レチクルを用いて露光し、テ
トラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で23℃、
1分間、浸漬法により上層レジスト膜を現像し、ポジ型
パターンを得た。
This exposure wafer was exposed using an FPA-1550 (manufactured by Canon) stepper and a test reticle, and exposed at 23°C with a tetramethylammonium hydroxide aqueous solution.
The upper resist film was developed by a dipping method for 1 minute to obtain a positive pattern.

この上層レジストをマスクとして、ドライエツチング装
置ILD−4013T (日電アネルバ社製)を用いて
酸素のRIE(圧力2 X 1.0−3Torr、酸素
流量20SCCM、パワー400W、RF周波数13.
56M)(z、 電極温度 10℃)により下層膜にパ
ターンの転写を行なった。
Using this upper layer resist as a mask, oxygen RIE (pressure 2 x 1.0-3 Torr, oxygen flow rate 20 SCCM, power 400 W, RF frequency 13.
56M) (z, electrode temperature 10°C) to transfer the pattern to the lower layer film.

パターンの形成されたウェハーを取り出して、光学顕微
鏡で検査したところ、テストパターンを形成した上層に
被われていなかった下層膜は、完全に除去されていた。
When the patterned wafer was taken out and inspected under an optical microscope, it was found that the lower layer that was not covered by the upper layer on which the test pattern was formed had been completely removed.

テストパターンを形成した上層に被われていた部分の膜
厚は、膜厚計アルファステップ−200(テンコー社製
)で測定すると、1.8μm以上あり、レチクルのテス
トパターンを忠実に反映したパターンを形成することが
できた。
The film thickness of the part covered by the upper layer on which the test pattern was formed was 1.8 μm or more when measured with a film thickness meter Alpha Step-200 (manufactured by Tenco), and the pattern faithfully reflected the test pattern of the reticle. was able to form.

実施例 2 m−クレゾール・p−クレゾール・2,5−キシレノー
ルとホルムアルデヒドとからなる樹脂50gと表1のN
o、2のシリコーン化合物50gを実施例1と同様の方
法で反応させ、103gの樹脂を得た。上記樹脂のGP
C測定の結果、Mw=4500、  X線けい光分析の
結果、ケイ素の含有量は12%であった。
Example 2 50 g of resin consisting of m-cresol, p-cresol, 2,5-xylenol and formaldehyde and N in Table 1
50 g of the silicone compound No. 2 was reacted in the same manner as in Example 1 to obtain 103 g of resin. GP of the above resin
As a result of C measurement, Mw=4500, and as a result of X-ray fluorescence analysis, the silicon content was 12%.

上記樹脂 100部、 2,3.4−)リヒドロキシベ
ンゾフェノンの一〇H基の90%以上が1,2−ナフト
キノンジアジド−4−スルホン酸のエステルであるキノ
ンジアジド化合物23部、フッ素系界面活性剤 0.1
部をエチルセロソルブアセテート450部に溶解し、0
.1μmのミクロフィルターで濾過し、上層用レジスト
溶液を調製した。
100 parts of the above resin, 23 parts of a quinonediazide compound in which 90% or more of the 10H groups of 2,3.4-)lyhydroxybenzophenone are esters of 1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid, fluorine-based surfactant 0.1
part was dissolved in 450 parts of ethyl cellosolve acetate, and 0
.. It was filtered through a 1 μm microfilter to prepare an upper layer resist solution.

上記レジストを実施例1と同様の条件でバターニングを
行なったところ、テストパターンを形成した上層に被わ
れていた部分の膜厚は1.9μm以上あり、レチクルの
テストパターンを忠実に反映したパターンを形成するこ
とができた。
When the above resist was patterned under the same conditions as in Example 1, the film thickness of the portion covered by the upper layer on which the test pattern was formed was 1.9 μm or more, and the pattern faithfully reflected the test pattern of the reticle. was able to form.

実施例 3 レゾルシノールとホルムアルデヒドとからなる樹脂50
gと表1のN063のシリコーン化合物45gを実施例
1と同様の方法で反応させ、98gの樹脂を得た。上記
樹脂のGPC測定の結果、MW=6500.X線けい光
分析の結果、ケイ素の含有量は10%であった。
Example 3 Resin 50 consisting of resorcinol and formaldehyde
g and 45 g of silicone compound N063 in Table 1 were reacted in the same manner as in Example 1 to obtain 98 g of resin. As a result of GPC measurement of the above resin, MW=6500. As a result of X-ray fluorescence analysis, the silicon content was 10%.

上記樹脂 100部、2,3,4.4’−テトラヒドロ
キシベンゾフェノンの一〇H基の70%以上が1,2−
ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸のエステルであ
るキノンジアジド化合物20部、フッ素系界面活性剤0
.1部をシクロへキサノン450部に溶解し0.1μm
のテフロンフィルターで濾過し、上層用レジスト溶液を
調製した。
100 parts of the above resin, 70% or more of the 10H groups of 2,3,4,4'-tetrahydroxybenzophenone are 1,2-
20 parts of a quinonediazide compound which is an ester of naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid, 0 fluorine surfactant
.. Dissolve 1 part in 450 parts of cyclohexanone to give a diameter of 0.1 μm.
A resist solution for the upper layer was prepared by filtration through a Teflon filter.

上記レジストを実施例1と同様の条件でパターニングを
行なったところ、テストパターンを形成した上層に被わ
れていた部分の膜厚は1.8μm以上あり、レチクルの
テストパターンを忠実に反映したパターンを形成するこ
とができた。
When the above resist was patterned under the same conditions as in Example 1, the film thickness of the portion covered by the upper layer on which the test pattern was formed was 1.8 μm or more, and a pattern that faithfully reflected the test pattern on the reticle was obtained. was able to form.

実施例 4 m−クレゾール・p−クレゾール・ピロガロールとホル
ムアルデヒドとからなる樹脂50gと表1のNo、4の
シリコーン化合物50gを実施例1と同様の方法で反応
させ、103gの樹脂を得た。
Example 4 50 g of a resin consisting of m-cresol, p-cresol, pyrogallol and formaldehyde and 50 g of silicone compounds No. 4 in Table 1 were reacted in the same manner as in Example 1 to obtain 103 g of resin.

上記樹脂のGPC測定の結果、Mw = 4700゜X
線けい光分析の結果、ケイ素の含有量は9%であった。
As a result of GPC measurement of the above resin, Mw = 4700°X
As a result of line fluorescence analysis, the silicon content was 9%.

  ′ 上記樹脂 100部、 2,3,4.4’−テトラヒド
ロキシベンゾフェノンの一〇H基の70%以上が1,2
−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸のエステルで
あるキノンジアジド化合物20部をエチルセロソルブア
セテート 450部に溶解し、0.1μmのテフロンフ
ィルターで濾過し、レジスト溶液を調製した。
' 100 parts of the above resin, 70% or more of the 10H groups of 2,3,4,4'-tetrahydroxybenzophenone are 1,2
-Naphthoquinone diazide 20 parts of a quinone diazide compound, which is an ester of 5-sulfonic acid, was dissolved in 450 parts of ethyl cellosolve acetate, and the solution was filtered through a 0.1 μm Teflon filter to prepare a resist solution.

上記レジスト溶液をシリコンウェハー上にスピナーで塗
布した後、80℃で30分間ベークし、厚さ1μmのレ
ジスト膜を形成し、露光用ウェハ一とした。この露光用
ウェハーをFPA−1550ステツパー及びテスト用レ
チクルを用いて露光し、トリメチルヒドロキシエチルア
ンモニウムヒドロキシド水溶液で、23℃、1分間、浸
漬法により上記レジスト膜を現像し、イオン交換水で3
0秒間リンスし、ポジ型パターンを得た。
The resist solution was applied onto a silicon wafer using a spinner, and then baked at 80° C. for 30 minutes to form a resist film with a thickness of 1 μm, which was used as a wafer for exposure. This exposure wafer was exposed using an FPA-1550 stepper and a test reticle, and the resist film was developed in an aqueous solution of trimethylhydroxyethylammonium hydroxide at 23°C for 1 minute using the immersion method, and then in ion-exchanged water for 1 minute.
A positive pattern was obtained by rinsing for 0 seconds.

パターンを形成したウェハーを取り出して、走査型電子
顕微鏡JSM−T330(日本電子社製)により、解像
度を調べたところ、0.9μmまで良好に解像していた
。このパターンを形成したウェハーをドライエツチング
装置ILD−4013Tを用いて、酸素のRIEにより
エツチングした結果、残膜率は70%であった。
The patterned wafer was taken out and the resolution was examined using a scanning electron microscope JSM-T330 (manufactured by JEOL Ltd.), and it was found that the resolution was good down to 0.9 μm. The wafer on which this pattern was formed was etched by oxygen RIE using a dry etching device ILD-4013T, and as a result, the remaining film rate was 70%.

実施例 5 ピロガロールとポル11アルデヒドとからなる樹脂50
gと表1のNo、5のシリコーン化合物45gを実施例
1と同様の方法で反応させ、97gの樹脂を得た。上記
樹脂のGPC測定の結果、Mw=5800.X線けい光
分析の結果、ケイ素の含有量は11%であった。
Example 5 Resin 50 consisting of pyrogallol and pol-11 aldehyde
g and 45 g of silicone compound No. 5 in Table 1 were reacted in the same manner as in Example 1 to obtain 97 g of resin. As a result of GPC measurement of the above resin, Mw=5800. As a result of X-ray fluorescence analysis, the silicon content was 11%.

上記樹脂 100部、 2,3.4−トリヒドロキシベ
ンゾフェノンの一〇H基の70%以上が1,2−ナフト
キノンジアジド−5−スルホン酸のエステルであるキノ
ンジアジド化合物25部、フッ素系界面活性剤0.2部
をエチルセロソルブアセテート 450部に溶解し、0
.1μmのミクロフィルターで濾過し、上層用レジスト
溶液を調製した。
100 parts of the above resin, 25 parts of a quinonediazide compound in which 70% or more of the 10H groups of 2,3,4-trihydroxybenzophenone are esters of 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid, 0 fluorine-based surfactants .2 parts were dissolved in 450 parts of ethyl cellosolve acetate, and 0
.. It was filtered through a 1 μm microfilter to prepare an upper layer resist solution.

上記レジストを実施例1と同様の条件でバターニングを
行なったところ、テストパターンを形成した上層に被わ
れていた部分の膜厚は1.9μm以上あり、レチクルの
テストパターンを忠実に反映したパターンを形成するこ
とができた。
When the above resist was patterned under the same conditions as in Example 1, the film thickness of the portion covered by the upper layer on which the test pattern was formed was 1.9 μm or more, and the pattern faithfully reflected the test pattern of the reticle. was able to form.

比較例 m−クレゾール、p−クレゾールとホルノ、アルデヒド
とからなる樹脂 100部、  2,3.4−)リヒト
ロキシヘンゾフエノンの一〇H基の70%以上が1.2
−ナフトキノンジアジド−5−スルフォン酸のエステル
であるキノンジアジド化合物23部をエチルセロソルブ
アセテート 450部に溶解し、・0.1μmのテフロ
ンフィルターで濾過し、上層用レジスト溶液を調製した
Comparative Example Resin consisting of m-cresol, p-cresol and forno, aldehyde 100 parts, 70% or more of the 10H groups of 2,3.4-)lihydroxyhenzophenone are 1.2
-Naphthoquinone diazide 23 parts of a quinone diazide compound, which is an ester of 5-sulfonic acid, was dissolved in 450 parts of ethyl cellosolve acetate, and filtered through a 0.1 μm Teflon filter to prepare an upper layer resist solution.

上記レジストを実施例1と同様の条件でパターニングを
行なったところ、テストパターンを形成した上層に被わ
れていた部分の膜厚は0であり、レチクルのテストパタ
ーンの形成された部分のパターンが酸素RIEで完全に
除去されたことがわかった。
When the above resist was patterned under the same conditions as in Example 1, the film thickness of the part covered by the upper layer where the test pattern was formed was 0, and the pattern of the part of the reticle where the test pattern was formed was exposed to oxygen. It was found that it was completely removed by RIE.

以下余白 表1Margin below Table 1

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、アルカリ可溶性樹脂とキノンジアジド化合物を含ん
でなり、かつ、アルカリ可溶性樹脂が、フェノール化合
物とアルデヒド化合物とからなるフェノール樹脂を、 基本骨格が ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) ▲数式、化学式、表等があります▼(II) 又は、基本骨格が ▲数式、化学式、表等があります▼(III) (ただし、( I )、(II)及び(III)における置換基
の少なくとも一つは官能基であり、a、b、c、d、e
及びfは1以上の整数である) であるシリコーン化合物で変性したものであることを特
徴とするパターン形成材料。
[Scope of Patent Claims] 1. Comprising an alkali-soluble resin and a quinonediazide compound, and the alkali-soluble resin is a phenolic resin composed of a phenol compound and an aldehyde compound, and the basic skeleton is ▲ mathematical formula, chemical formula, table, etc. ▼(I) ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼(II) Or, the basic skeleton is ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼(III) (However, in (I), (II), and (III) At least one of the substituents is a functional group, a, b, c, d, e
and f is an integer of 1 or more) A pattern forming material characterized in that it is modified with a silicone compound.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02146544A (en) * 1988-11-29 1990-06-05 Fujitsu Ltd Upper layer resist of positive type resist having two-layered structure

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