JPH0148532B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0148532B2
JPH0148532B2 JP6575982A JP6575982A JPH0148532B2 JP H0148532 B2 JPH0148532 B2 JP H0148532B2 JP 6575982 A JP6575982 A JP 6575982A JP 6575982 A JP6575982 A JP 6575982A JP H0148532 B2 JPH0148532 B2 JP H0148532B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
alkali
photosensitive composition
naphthoquinonediazide
group
ratio
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP6575982A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS58182632A (en
Inventor
Yukihiro Hosaka
Yoichi Kamoshita
Yoshuki Harita
Toko Harada
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.)
JSR Corp
Original Assignee
Japan Synthetic Rubber Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Synthetic Rubber Co Ltd filed Critical Japan Synthetic Rubber Co Ltd
Priority to JP6575982A priority Critical patent/JPS58182632A/en
Priority to US06/484,312 priority patent/US4499171A/en
Priority to DE8383302258T priority patent/DE3381834D1/en
Priority to EP83302258A priority patent/EP0092444B1/en
Publication of JPS58182632A publication Critical patent/JPS58182632A/en
Publication of JPH0148532B2 publication Critical patent/JPH0148532B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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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
    • G03F7/022Quinonediazides

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Phenolic Resins Or Amino Resins (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明はポジ型感光性樹脂組成物に関する。さ
らに詳述すれば、アルカリ可溶性ノボラツク樹脂
を素材とした高い感度を有する、集積回路作製の
ためのホトレジストとして好適なポジ型感光性樹
脂組成物に関する。 集積回路を作製するためのレジストの主流は、
環化イソプレンゴムにビスアジド化合物を添加し
たネガ型ホトレジストであるが、解像力に限界が
あるため、集積回路の集積度が年を追つて高くな
つている現在、このネガ型レジストでは今後の集
積回路の作製に充分対応できない状況にある。こ
れに対して解像度の優れたポジ型ホトレジスト
は、集積回路の微細化に十分対応できるレジスト
であると考えることができる。 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、ノボラツク樹脂に
1,2―キノンジアジド化合物を添加したもので
ある。このポジ型ホトレジストは、素材が縮合重
合法で作るノボラツク樹脂であるために、性能上
のバラツキが大きく、分子量が比較的低いにもか
かわらず軟化温度が高いため、レジストフイルム
が脆く、さらに、1,2―キノンジアジド化合物
を多量に添加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。かかる欠点
をもつにも拘らず集積回路を製造する工程に使用
されている理由は、解像度が極めて優れているか
らである。 ポジ型ホトレジストを特徴づける物質は1,2
―キノンジアジド化合物である。1,2―キノン
ジアジド化合物は有機溶媒にのみ溶解し、アルカ
リ水溶液には溶解しないが、下式のように紫外線
照射を受けるとケテンを経てインデンカルボン酸
となり、アルカリ水溶液には極めて溶解しやすく
なる。つまり、紫外線の照射によつてクリテイカ
ルに疎水性から親水性へと変化し、現像液として
アルカリ性水溶液を使用するために現像中にパタ
ーン寸法の変化が少なく、高い解像性を示すので
ある。 また集積回路の集積度を上げるための露光方式
は現在主流となつている密着露光方式から縮小投
影露光方式に変ろうとしている。縮小投影露光方
式はマスクパターンを一括して露光するのではな
く、ステツプワイズに露光するため、解像度を上
げうる手段としては優れているが、生産性が低下
する。この生産性を回復するためには、縮少投影
露光装置自身の改善もあるが、使用するポジ型ホ
トレジストの感度を高くすることも重要なポイン
トとなる。現在市販されているノボラツク樹脂系
ポジ型ホトレジストは前記のように感度が低く、
感度の改良が急務であつた。 本発明者らはノボラツク樹脂系ポジ型ホトレジ
ストの感度の改良について鋭意研究の結果、アル
カリ可溶性ノボラツク樹脂と、一般式
The present invention relates to a positive photosensitive resin composition. More specifically, the present invention relates to a positive photosensitive resin composition made of an alkali-soluble novolak resin and having high sensitivity and suitable as a photoresist for producing integrated circuits. The mainstream of resists for producing integrated circuits is
This is a negative-tone photoresist made by adding a bisazide compound to cyclized isoprene rubber, but it has a limited resolution.As the degree of integration of integrated circuits increases year by year, this negative-tone photoresist is not suitable for future integrated circuits. We are in a situation where we are unable to adequately respond to production. On the other hand, a positive photoresist with excellent resolution can be considered to be a resist that can sufficiently cope with the miniaturization of integrated circuits. Most of the positive photoresists currently used for the fabrication of integrated circuits are novolac resins to which a 1,2-quinonediazide compound is added. Since this positive photoresist is made from a novolak resin made using a condensation polymerization method, its performance varies widely.Although its molecular weight is relatively low, its softening temperature is high, making the resist film brittle. , 2-quinonediazide compounds must be added in large amounts, so the sensitivity is lower than that of cyclized rubber-based negative photoresists. Despite these drawbacks, it is still used in the process of manufacturing integrated circuits because of its extremely high resolution. The substances that characterize positive photoresists are 1,2
-It is a quinonediazide compound. The 1,2-quinonediazide compound dissolves only in organic solvents and does not dissolve in alkaline aqueous solutions, but when exposed to ultraviolet rays as shown in the formula below, it becomes indenecarboxylic acid through ketene, and becomes extremely soluble in alkaline aqueous solutions. In other words, it critically changes from hydrophobic to hydrophilic when irradiated with ultraviolet rays, and since an alkaline aqueous solution is used as the developer, there is little change in pattern dimensions during development, and it exhibits high resolution. Furthermore, the exposure method for increasing the degree of integration of integrated circuits is about to change from the currently mainstream contact exposure method to the reduction projection exposure method. Since the reduction projection exposure method exposes the mask pattern stepwise rather than all at once, it is excellent as a means of increasing resolution, but it reduces productivity. In order to restore this productivity, it is necessary to improve the reduction projection exposure apparatus itself, but it is also important to increase the sensitivity of the positive photoresist used. As mentioned above, the currently commercially available novolak resin-based positive photoresists have low sensitivity;
There was an urgent need to improve sensitivity. As a result of intensive research into improving the sensitivity of novolak resin-based positive photoresists, the present inventors found that an alkali-soluble novolak resin and a general formula

【式】および[expression] and

【式】 (式中、R1およびR3は同一または異なりアル
キル基、フエニル基、アラルキル基であり、R2
R4およびR5は同一または異なり1,2―ナフト
キノンジアジド―4―スルホニル基、1,2―ナ
フトキノンジアジド―5―スルホニル基、1,2
―ベンゾキノンジアジド―4―スルホニル基であ
る)で示される1,2―キノンジアジド化合物と
を含み、該1,2―キノンジアジド化合物の割合
が()/()=1/9〜9/1(モル比)であ
ることを特徴とするポジ型感光性樹脂組成物(以
下感光性組成物と記す)は感度が著しく向上して
いることを知見し、本発明に到達した。 以下本発明を詳細に説明する。 本発明で使用する1,2―キノンジアジド化合
物()または()は、2,4―ジヒドロキシ
フエニルメチルケトン、2,4―ジヒドロキシフ
エニルエチルケトン、2,4―ジヒドロキシフエ
ニルブチルケトン、2,4―ジヒドロキシフエニ
ル―n―ヘキシルケトン、3,4―ジヒドロキシ
フエニルメチルケトン、3,4―ジヒドロキシフ
エニルエチルケトン、3,4―ジヒドロキシフエ
ニルブチルケトン、3,4―ジヒドロキシフエニ
ル―n―ヘキシルケトン、2,4―ジヒドロキシ
ベンゾフエノン、3,4―ジヒドロキシベンゾフ
エノン、2,4―ジヒドロキシフエニルベンジル
ケトン、3,4―ジヒドロキシフエニルベンジル
ケトン等の一般式 (式中、R6はアルキル基、フエニル基、アラ
ルキル基である)で示されるジヒドロキシ化合物
のヒドロキシ基の1つまたは2つに、1,2―ナ
フトキノンジアジド―4―スルホニルクロリド、
1,2―ナフトキノンジアジド―5―スルホニル
クロリド、1,2―ベンゾキノンジアジド―4―
スルホニルクロリド等を、好ましくは1,2―ナ
フトキノンジアジド―5―スルホニルクロリドを
アルカリ触媒存在下で縮合させることによつて得
ることができる。 アルカリ触媒としては水酸化ナトリウム、炭酸
ナトリウム等の無機アルカリや、ジエチルアミ
ン、トリエチルアミン等のアミン類が主に使用さ
れる。 1,2―キノンジアジド化合物()と()
の使用割合は()/()=1/9〜9/1(モ
ル比)であり、好ましくは()/()=2/
8〜7/3(モル比)である。()/()の割
合が1/9未満であると、()の割合が増加す
ることによつて感光性組成物の紫外線照射後のア
ルカリ溶解性が大巾に低下し、本発明が目的とす
る高感度の感光性組成物を得ることができない。
また()/()の割合が9/1を超えると、
1,2―キノンジアジド化合物にフエノール性水
酸基を多量に残すことになるので、感光性組成物
へ与えるアルカリ不溶化の寄与が減少し、現像後
にパターンが痩せる原因をつくる。 これら1,2―キノンジアジド化合物()お
よび()の使用量はアルカリ可溶性ノボラツク
樹脂100重量部に対して5〜100重量部が好まし
く、特に好ましくは10〜50重量部である。5重量
部未満では感光性組成物が紫外線照射によつてク
リテイカルに疎水性から親水性へ変わることが困
難であるため、十分に現像できない欠点を持つ。
また100重量部を超えると、短時間の紫外線照射
では加えた1,2―キノンジアジド化合物の総て
を分解することはできず、そのまゝ残存すること
になるので、感光性組成物の感度が十分に向上し
ない。 本発明で用いるアルカリ可溶性ノボラツク樹脂
は、フエノール類とアルデヒド類とを好ましくは
フエノール類1モルに対してアルデヒド類を0.7
〜1モルの割合で酸触媒下で付加縮合して作られ
る。フエノール類としてはフエノール、o―クレ
ゾール、m―クレゾール、p―クレゾール、o―
エチルフエノール、m―エチルフエノール、p―
エチルフエノール、o―ブチルフエノール、m―
ブチルフエノール、p―ブチルフエノール、2,
3―キシレノール、2,4―キシレノール、2,
5―キシレノール、2,6―キシレノール、3,
4―キシレノール、3,6―キシレノール、p―
フエニルフエノール等を挙げることができる。こ
れらのフエノール類はアルカリ溶解性を考慮しつ
つ、1種または2種以上混合して使用できる。ま
た、アルデヒド類としてはホルムアルデヒド、パ
ラホルムアルデヒド、フルフラール等を例示する
ことができる。酸触媒には塩酸、硝酸、硫酸等の
無機酸、ギ酸、蓚酸、酢酸等の有機酸が使用され
る。 本発明の感光性組成物は、上記アルカリ可溶性
ノボラツク樹脂と1,2―キノンジアジド化合物
()および()を溶解する溶媒に溶かして作
るが、例えば溶媒として、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、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、酢酸プチルなどのエステル類を挙げることが
できる。これら溶媒は構成要素の溶解度の他に、
基板に感光性組成物を塗布した後の溶媒蒸発速
度、塗布膜の表面形状に与える影響を考慮して、
数種類混合して使用することもできる。 さらに必要に応じて、この感光性組成物に保存
安定剤や色素、顔料などを添加することも加能で
ある。 また、シリコン酸化膜などの被塗布基板との接
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などを予じめ被塗布基板に
塗布することもできる。 本発明の感光性組成物の現像液には、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
ニア水などの無機アルカリ類、エチルアミン、n
―プロピルアミンなどの第一アミン類、ジエチル
アミン、ジ―n―プロピルアミンなどの第二アミ
ン類、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン
などの第三アミン類、ジメチルエタノールアミ
ン、トリエタノールアミンなどのアルコールアミ
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などの第
四級アンモニウム塩などアルカリ類の水溶液、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―ノナンなどの環
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。また上記アルカリ類の水溶
液にメタノール、エタノールのようなアルコール
類などの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。 本発明の感光性組成物は、集積回路作製用とし
て特に有用であるばかりでなく、マスク作製用と
しても有用である。 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つて何ら
制約されるものではない。 実施例 1 内容積500mlの三つ口セパラブルフラスコにフ
エノール30g、p―クレゾール70gを仕込んだ
後、37重量%ホルムアルデヒド水溶液66ml、蓚酸
0.04gを添加した。撹拌しながら、セパラブルフ
ラスコを油浴に浸して反応温度を100℃にコント
ロールし、10時間反応させることによりノボラツ
ク樹脂を合成した。反応後、30mmHgに減圧して
水を除去し、さらに内温を130℃に上げて未反応
物を除去した。次いで溶融したアルカリ可溶性ノ
ボラツク樹脂を室温に戻して回収した。 遮光下において内容積500mlの三つ口セパラブ
ルフラスコに2,4―ジヒドロキシフエニルメチ
ルケトン10g、1,2―ナフトキノンジアジド―
5―スルホニルクロリド23g、ジオキサン130ml
を仕込み溶解した。撹拌しながらトリエチルアミ
ン9gを徐々に添加し、室温で2時間反応した。
反応終了後、内容物を多量の1重量%塩酸水にあ
けて沈澱した生成物を回収した。生成物を40℃、
15時間加熱真空乾燥した。 乾燥生成物を液体クロマトグラムで測定したと
ころ、2,4―ジヒドロキシフエニルメチルケト
ン―1,2―ナフトキノンジアジド―5―スルホ
ン酸モノエステル()と2,4―ジヒドロキシ
フエニルメチルケトン―1,2―ナフトキノンジ
アジド―5―スルホン酸ジエステル()の割合
は()/()=4.9/5.1(モル比)であつた。
(このものを感光剤Aと略記する) アルカリ可溶性ノボラツク樹脂20g、感光剤
A5gを75gのエチルセロソルブアセテートに溶
解し、孔径0.2μmのミリポアフイルターでろ過
して感光性組成物の溶液を作製した。 シリコン酸化膜ウエハー上にスピンナーで感光
性組成物の溶液を塗布したのち、90℃、25分間オ
ーブン中でプレベークして1μm厚の感光性組成
物膜を得た。凸版印刷(株)製テストパターンマスク
をウエハーに密着し、6mJ/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2.4
重量%水溶液で20℃、60秒間現像したところ、線
巾1.0μmのパターンを解像できた。照射した紫外
線の積算光量が6mJ/cm2と照射エネルギーが非常
に小さく、それだけ感光性組成物が高感度である
ことがわかつた。 比較例 1 遮光下において内容積500mlの三つ口セパラブ
ルフラスコに2,4―ジヒドロキシフエニルメチ
ルケトン10g、1,2―ナフトキノンジアジド―
5―スルホニルクロリド35.3g、ジオキサン240
mlを仕込み溶解した。撹拌しながらトリエチルア
ミン15gを徐々に加え、室温で2時間反応した。
回収して得た2,4―ジヒドロキシフエニルメチ
ルケトン―1,2―ナフトキノンジアジド―5―
スルホン酸ジエステル()5g、実施例1で合
成したアルカリ可溶性ノボラツク樹脂20gを75g
のエチルセロソルブアセテートに溶解し、孔径
0.2μmのミリポアフイルターでろ過して感光性組
成物の溶液を作製した。実施例1と全く同様に感
光性組成物を評価したところ、線巾1.0μmのパタ
ーンを解像するためには、紫外線照射エネルギー
を25mJ/cm2としなければならず、低感度である
ことが認められた。 実施例 2 遮光下において内容積500mlの三つ口セパラブ
ルフラスコに、3,4―ジヒドロキシベンゾフエ
ノン10g、1,2―ナフトキノンジアジド―5―
スルホニルクロリド21.3g、ジオキサン160mlを
仕込み、十分撹拌して溶解し、トリエチルアミン
9gを徐々に加え室温で2時間反応した。反応終
了後、内容物を多量の1重量%塩酸水にあけて生
成物を回収した。乾燥後の生成物について液体ク
ロマトグラムを測定したところ、3,4―ジヒド
ロキシベンゾフエノン―1,2―ナフトキノンジ
アジド―5―スルホン酸モノエステル()と
3,4―ジヒドロキシベンゾフエノン―1,2―
ナフトキノンジアジド―5―スルホン酸ジエステ
ル()の割合は()/()=3.4/6.6(モル
比)であつた。(このものを感光剤Bと略記す
る。) フエノール30gおよびp―クレゾール70gの代
りにm―クレゾール75g、p―クレゾール25gを
使用した他は実施例1と全く同様にしてアルカリ
可溶性ノボラツク樹脂を作製した。このアルカリ
可溶性ノボラツク樹脂と感光剤Bから実施例1と
全く同様に感光性組成物の溶液を調製し、感光性
組成物の評価を行なつたところ、線巾1.0μmのパ
ターンを再現するために要する紫外線の照射エネ
ルギーは8.9mJ/cm2であり、感光性組成物の感度
は非常に高いものであつた。 比較例 2 遮光下において内容積500mlの三つ口セパラブ
ルフラスコに3,4―ジヒドロキシベンゾフエノ
ン15g、1,2―ナフトキノンジアジド―5―ス
ルホニルクロリド4.7g、ジオキサン200mlを仕込
み十分撹拌して溶解し、トリエチルアミン2gを
徐々に加えて室温で2時間反応した。内容物を多
量の1重量%塩酸水/メタノール混合溶媒に入
れ、生成物を回収した。乾燥後の生成物の液体ク
ロマトグラムは、3,4―ジヒドロキシベンゾフ
エノン―1,2―ナフトキノンジアジド―5―ス
ルホン酸モノエステル()と3,4―ジヒドロ
キシベンゾフエノン―1,2―ナフトキノンジア
ジド―5―スルホン酸ジエステル()の割合が
()/()=9.5/0.5(モル比)であることを
示した。(このものを感光剤Cと略記する。)実施
例2で使用したアルカリ可溶性ノボラツク樹脂と
感光剤Cから実施例1と全く同様にして感光性組
成物の溶液を調製し、感光性組成物の評価を行つ
たところ、線巾1.0μmのパターンを再現するため
の紫外線照射エネルギーは6mJ/cm2であつたが、
本来1.0μmあるべきパターンが0.6μmとなつてお
りパターンが痩せる現像が観察された。
[Formula] (In the formula, R 1 and R 3 are the same or different and are an alkyl group, a phenyl group, or an aralkyl group, and R 2 ,
R 4 and R 5 are the same or different, 1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonyl group, 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonyl group, 1,2
-benzoquinonediazide-4-sulfonyl group), and the ratio of the 1,2-quinonediazide compound is ()/()=1/9 to 9/1 (molar ratio ) It was discovered that the sensitivity of a positive photosensitive resin composition (hereinafter referred to as a photosensitive composition) characterized by the following characteristics is significantly improved, and the present invention was achieved based on this finding. The present invention will be explained in detail below. The 1,2-quinonediazide compound () or () used in the present invention includes 2,4-dihydroxyphenylmethylketone, 2,4-dihydroxyphenylethylketone, 2,4-dihydroxyphenylbutylketone, 2, 4-dihydroxyphenyl-n-hexyl ketone, 3,4-dihydroxyphenylmethyl ketone, 3,4-dihydroxyphenylethyl ketone, 3,4-dihydroxyphenylbutyl ketone, 3,4-dihydroxyphenyl-n - General formula of hexyl ketone, 2,4-dihydroxybenzophenone, 3,4-dihydroxybenzophenone, 2,4-dihydroxyphenylbenzyl ketone, 3,4-dihydroxyphenylbenzyl ketone, etc. 1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonyl chloride, 1,2 - naphthoquinonediazide-4-sulfonyl chloride,
1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonyl chloride, 1,2-benzoquinonediazide-4-
Sulfonyl chloride and the like can be obtained by condensing 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonyl chloride in the presence of an alkali catalyst. As the alkali catalyst, inorganic alkalis such as sodium hydroxide and sodium carbonate, and amines such as diethylamine and triethylamine are mainly used. 1,2-quinonediazide compounds () and ()
The usage ratio is ()/()=1/9 to 9/1 (molar ratio), preferably ()/()=2/
The molar ratio is 8 to 7/3. If the ratio of ()/() is less than 1/9, the alkali solubility of the photosensitive composition after irradiation with ultraviolet rays will be greatly reduced due to the increase in the ratio of (), and the object of the present invention will be It is not possible to obtain a photosensitive composition with high sensitivity.
Also, if the ratio of ()/() exceeds 9/1,
Since a large amount of phenolic hydroxyl groups remain in the 1,2-quinonediazide compound, the contribution of alkali insolubilization to the photosensitive composition decreases, causing the pattern to become thinner after development. The amount of these 1,2-quinonediazide compounds () and () to be used is preferably 5 to 100 parts by weight, particularly preferably 10 to 50 parts by weight, based on 100 parts by weight of the alkali-soluble novolac resin. If it is less than 5 parts by weight, it is difficult for the photosensitive composition to critically change from hydrophobic to hydrophilic by irradiation with ultraviolet rays, resulting in the disadvantage that sufficient development cannot be achieved.
Furthermore, if the amount exceeds 100 parts by weight, the added 1,2-quinonediazide compound will not be completely decomposed by short-term ultraviolet irradiation and will remain as it is, resulting in a decrease in the sensitivity of the photosensitive composition. Not improving enough. The alkali-soluble novolac resin used in the present invention preferably contains phenols and aldehydes, preferably 0.7 mol of aldehydes per mol of phenols.
It is produced by addition condensation under an acid catalyst in a proportion of ~1 mole. Phenols include phenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, o-
Ethylphenol, m-ethylphenol, p-
Ethylphenol, o-butylphenol, m-
Butylphenol, p-butylphenol, 2,
3-xylenol, 2,4-xylenol, 2,
5-xylenol, 2,6-xylenol, 3,
4-xylenol, 3,6-xylenol, p-
Examples include phenylphenol. These phenols can be used singly or in combination of two or more, taking into account the alkali solubility. Examples of aldehydes include formaldehyde, paraformaldehyde, and furfural. As the acid catalyst, inorganic acids such as hydrochloric acid, nitric acid, and sulfuric acid, and organic acids such as formic acid, oxalic acid, and acetic acid are used. The photosensitive composition of the present invention is prepared by dissolving the alkali-soluble novolac resin and the 1,2-quinonediazide compound () and () in a solvent. For example, the solvent may be ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, etc. Glycol ethers such as 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. Can be done. In addition to the solubility of the constituents, these solvents
Considering the solvent evaporation rate after coating the photosensitive composition on the substrate and the effect on the surface shape of the coated film,
It is also possible to use a mixture of several types. Furthermore, if necessary, storage stabilizers, dyes, pigments, etc. may be added to this photosensitive composition. Furthermore, in order to improve the adhesion to the substrate to be coated, such as a silicon oxide film, hexamethyldisilazane, chloromethylsilane, or the like can be applied to the substrate to be coated in advance. The developing solution for the photosensitive composition of the present invention includes inorganic alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, aqueous ammonia, ethylamine, n.
- Primary amines such as propylamine, secondary amines such as diethylamine and di-n-propylamine, tertiary amines such as triethylamine and methyldiethylamine, alcohol amines such as dimethylethanolamine and triethanolamine, tetra methyl ammonium hydroxide,
Aqueous solutions of alkalis such as quaternary ammonium salts such as tetraethylammonium hydroxide, pyrrole, piperidine, 1,8-diazabicyclo(5,4,0)-7-undecene, 1,5-diazabicyclo(4,3,0) When manufacturing integrated circuits, an aqueous solution of cyclic amines such as -5-nonane is used, and the use of metal-containing developers becomes a problem.
Preferably, aqueous solutions of quaternary ammonium salts or cyclic amines are used. Further, an aqueous solution obtained by adding an appropriate amount of a water-soluble organic solvent such as an alcohol such as methanol or ethanol, or a surfactant to the aqueous solution of the alkali mentioned above can also be used as the developer. The photosensitive composition of the present invention is not only particularly useful for making integrated circuits, but also useful for making masks. EXAMPLES Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples in any way. Example 1 After charging 30 g of phenol and 70 g of p-cresol into a three-neck separable flask with an internal volume of 500 ml, 66 ml of a 37% by weight formaldehyde aqueous solution and oxalic acid were added.
0.04g was added. While stirring, the separable flask was immersed in an oil bath to control the reaction temperature at 100°C, and the reaction was carried out for 10 hours to synthesize a novolak resin. After the reaction, the pressure was reduced to 30 mmHg to remove water, and the internal temperature was further raised to 130°C to remove unreacted substances. Then, the molten alkali-soluble novolak resin was returned to room temperature and recovered. Place 10 g of 2,4-dihydroxyphenylmethylketone and 1,2-naphthoquinone diazide in a three-neck separable flask with an internal volume of 500 ml under light protection.
5-sulfonyl chloride 23g, dioxane 130ml
was prepared and dissolved. 9 g of triethylamine was gradually added while stirring, and the mixture was reacted at room temperature for 2 hours.
After the reaction was completed, the contents were poured into a large amount of 1% by weight hydrochloric acid solution to recover the precipitated product. the product at 40℃,
It was heated and vacuum dried for 15 hours. When the dried product was measured using a liquid chromatogram, it was found that 2,4-dihydroxyphenylmethylketone-1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid monoester () and 2,4-dihydroxyphenylmethylketone-1, The ratio of 2-naphthoquinone diazide-5-sulfonic acid diester () was ()/() = 4.9/5.1 (molar ratio).
(This material will be abbreviated as photosensitizer A) 20g of alkali-soluble novolak resin, photosensitizer
5 g of A was dissolved in 75 g of ethyl cellosolve acetate and filtered through a Millipore filter with a pore size of 0.2 μm to prepare a photosensitive composition solution. A solution of the photosensitive composition was applied onto a silicon oxide film wafer using a spinner, and then prebaked in an oven at 90° C. for 25 minutes to obtain a 1 μm thick photosensitive composition film. A test pattern mask manufactured by Toppan Printing Co., Ltd. was placed in close contact with the wafer, irradiated with 6 mJ/cm 2 ultraviolet rays, and tetramethylammonium hydroxide 2.4
When developed with a wt% aqueous solution at 20°C for 60 seconds, a pattern with a line width of 1.0 μm could be resolved. It was found that the cumulative amount of irradiated ultraviolet light was 6 mJ/cm 2 , which was a very small irradiation energy, and the photosensitive composition was that much more sensitive. Comparative Example 1 10 g of 2,4-dihydroxyphenylmethylketone and 1,2-naphthoquinone diazide were placed in a three-neck separable flask with an internal volume of 500 ml under light shielding.
5-sulfonyl chloride 35.3g, dioxane 240
ml was charged and dissolved. 15 g of triethylamine was gradually added while stirring, and the mixture was reacted at room temperature for 2 hours.
The recovered 2,4-dihydroxyphenylmethylketone-1,2-naphthoquinone diazide-5-
5 g of sulfonic acid diester (), 75 g of alkali-soluble novolak resin synthesized in Example 1
Dissolved in ethyl cellosolve acetate, pore size
A solution of the photosensitive composition was prepared by filtering through a 0.2 μm Millipore filter. When the photosensitive composition was evaluated in exactly the same manner as in Example 1, it was found that in order to resolve a pattern with a line width of 1.0 μm, the ultraviolet irradiation energy had to be 25 mJ/cm 2 and the sensitivity was low. Admitted. Example 2 10 g of 3,4-dihydroxybenzophenone and 1,2-naphthoquinonediazide-5- were placed in a three-neck separable flask with an internal volume of 500 ml under light shielding.
21.3 g of sulfonyl chloride and 160 ml of dioxane were charged, thoroughly stirred and dissolved, and 9 g of triethylamine was gradually added and reacted at room temperature for 2 hours. After the reaction was completed, the contents were poured into a large amount of 1% by weight hydrochloric acid solution to recover the product. When the liquid chromatogram of the dried product was measured, it was found that 3,4-dihydroxybenzophenone-1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid monoester () and 3,4-dihydroxybenzophenone-1, 2-
The ratio of naphthoquinone diazide-5-sulfonic acid diester () was ()/() = 3.4/6.6 (molar ratio). (This material will be abbreviated as photosensitizer B.) An alkali-soluble novolak resin was prepared in the same manner as in Example 1, except that 75 g of m-cresol and 25 g of p-cresol were used instead of 30 g of phenol and 70 g of p-cresol. did. A solution of a photosensitive composition was prepared from this alkali-soluble novolak resin and photosensitizer B in exactly the same manner as in Example 1, and the photosensitive composition was evaluated. The required ultraviolet irradiation energy was 8.9 mJ/cm 2 , and the sensitivity of the photosensitive composition was extremely high. Comparative Example 2 15 g of 3,4-dihydroxybenzophenone, 4.7 g of 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonyl chloride, and 200 ml of dioxane were placed in a three-necked separable flask with an internal volume of 500 ml under light shielding, and dissolved by stirring thoroughly. Then, 2 g of triethylamine was gradually added and the mixture was reacted at room temperature for 2 hours. The contents were poured into a large amount of 1% by weight hydrochloric acid/methanol mixed solvent, and the product was recovered. The liquid chromatogram of the product after drying shows 3,4-dihydroxybenzophenone-1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid monoester () and 3,4-dihydroxybenzophenone-1,2-naphtho It was shown that the ratio of quinonediazide-5-sulfonic acid diester () was ()/() = 9.5/0.5 (molar ratio). (This material will be abbreviated as Photosensitive Agent C.) A solution of the photosensitive composition was prepared from the alkali-soluble novolac resin used in Example 2 and Photosensitive Agent C in exactly the same manner as in Example 1. When evaluated, the ultraviolet irradiation energy to reproduce a pattern with a line width of 1.0 μm was 6 mJ/cm 2 .
The pattern, which should originally be 1.0 μm, became 0.6 μm, and development was observed in which the pattern became thinner.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 アルカリ可溶性ノボラツク樹脂と、一般式
【式】および 【式】 (式中、R1およびR3は同一または異なりアル
キル基、フエニル基、アラルキル基であり、R2
R4およびR5は同一または異なり1,2―ナフト
キノンジアジド―4―スルホニル基、1,2―ナ
フトキノンジアジド―5―スルホニル基、1,2
―ベンゾキノンジアジド―4―スルホニル基であ
る)で示される1,2―キノンジアジド化合物と
を含み、該1,2―キノンジアジド化合物の割合
が()/()=1/9〜9/1(モル比)であ
ることを特徴とするポジ型感光性樹脂組成物。
[Scope of Claims] 1. An alkali-soluble novolac resin with the general formula [Formula] and [Formula] (wherein R 1 and R 3 are the same or different and are an alkyl group, a phenyl group, or an aralkyl group, and R 2 ,
R 4 and R 5 are the same or different, 1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonyl group, 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonyl group, 1,2
-benzoquinonediazide-4-sulfonyl group), and the ratio of the 1,2-quinonediazide compound is ()/()=1/9 to 9/1 (molar ratio ) A positive photosensitive resin composition.
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