JPH02150846A - 感光性組成物及びパタン形成方法 - Google Patents

感光性組成物及びパタン形成方法

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JPH02150846A
JPH02150846A JP63304151A JP30415188A JPH02150846A JP H02150846 A JPH02150846 A JP H02150846A JP 63304151 A JP63304151 A JP 63304151A JP 30415188 A JP30415188 A JP 30415188A JP H02150846 A JPH02150846 A JP H02150846A
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JP
Japan
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compound
photosensitive composition
exposure
pattern
polymer
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JP63304151A
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English (en)
Inventor
Minoru Chokai
実 鳥海
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Hitachi Ltd
Resonac Corp
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Non-Insulated Conductors (AREA)
  • Manufacturing Of Electric Cables (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野1 本発明は、感光性組成物及びパタン形成方法に係り、特
に微細加工に適した感光性組成物及びパタン形成方法に
関する。 【従来の技術】 感光性組成物は、例えば半導体の製造工程など種々の用
途に用いられている。半導体素子、特にLSI、VSL
I等の半導体素子の性能を向上させるためには、その加
工の解像性(微細度)を向上させることが必要である。 現在、露光にはg線(436n m)の縮小露光装置が
広く用いられている。解像度の向上のために、縮小投影
レンズのNA (開口数)を大きくしたり、g線からi
線(365nm)への短波長化の努力がなされている。 露光領域を小さくせずに、前者のNAを大きくすること
は技術的に鑵しい。 高NAの露光光学系ができたとしても、焦点深度が浅く
なり、単層のレジスト塗膜を用いる簡単なプロセスが使
えなくなり、実用上の問題が生じる。 後者の露光波長の短波長化は実用上かなり有望である。 もちろん、短波長化されても、高解像度等のレジストへ
の要求は変わらない。 最近、短波長領域の中でもKrFエキシマレーザを用い
た露光プロセスが注目を集めている。それはKrFエキ
シマレーザの露光波長が248nmとかなり短く、また
出力の大きく、発振も安定であるためである。例えば、
第47回応用物理学会学術講演会講演予稿集p、323
,29.a−ZF−2(1986)にポジ型のホトレジ
ストとしてMP2400 (シプレージャパン社製)を
用い、KrFエキシマレーザ露光した結果が報告されて
いる。また、第34回応用物理学関係連合講演会講演予
稿集、第二分冊、p、432.30a−N−8(198
7)にポジ型のホトレジストとしてPMMAを用い、K
rFエキシマレーザ露光した結果が報告されている。 【発明が解決しようとする課題1 上記従来技術は、高感度でかつ高解像度という両特性を
同時に満たすことができないという点で問題があった。 すなわち、MP2400は1μmの厚さで露光波長の2
48nmにおける吸光度が1.2であり、ポジ型のホト
レジストとしてはかなり大きく、そのだめに入射光が十
分にホトレジストの下部にまで到達せず、MP2400
の露光・現像後のパタンの断面形状はかなり悪化して逆
台形になるという問題点があった。また、PMMAの場
合には、吸収か弱すぎるため、その感度は32J/cm
”とかなり低く、実用上の問題があった。さらにPMM
Aをシリコンウェハ上で用いた場合には、80%以上の
入射光がシリコンウェハ基板にまで届くために、レンズ
1−内に大きな定在波が生じてしまい、微細パタンを解
像することができないという問題点もあった。 したがって、ネガ型レジストで248nmの吸収を下げ
たレジストを開発すれば良い。しかし、従来のネガ型レ
ジストは感光剤の光吸収により生じる架橋反応が十分に
起こるように、多量の感光剤が加えられている。そのた
めに、レジストの248nmにおける吸収が強すぎて、
露光、現像後に逆台形のパタン形状になってしまう。2
48nmの吸収を下げるためにレジストに用いる感光剤
の濃度を少なくすると、露光による光架橋が不十分で、
現像時にレンズ1への膜減りが大きく、良好なパタン得
られないという問題を生じる。 本発明の目的は、KrFエキシマレーザの露光波長の2
48nmに対して高感度で高解像性を有する感光性材料
及びそれを用いたパタン形成方法を捉供することにある
。 [課題を解決するための手段1 本発明の感光性組成物は、芳香族アジド化合物とエポキ
シ化合物とアルカリ可溶性高分子化合物とからなること
を特徴とする。 ネガ型のホトレンズ1−の248nmの吸収が強すぎる
と塗膜表面での光の吸収が強すぎて現像後のパタンか逆
台形になってしまい、垂直な形状を作ったり、線幅の制
御をするのが難しいという欠点がある。吸収を減らすた
めに感光剤の濃度を下げると、露光による光架橋が不十
分で、現像時にレジストの膜減りが大きく、良好なパタ
ン得られないという問題を生じる。そこで少量の感光剤
を用いても、現像時に膜減りを生じないレジスト材料及
びプロセスを検討した。 ネガ型ホトレジストの感光剤である芳香族アジド化合物
は露光により、アミン化合物になる。この光化学反応で
生じたアミン化合物によりエポキシ化合物の開環反応を
起こさせ、レジスト内に十分な架橋させることにより、
レジストの現像時の膜減りが抑えられ、良好な露光・現
像特性が得られる。 本発明に用いられるアジド化合物としては、短波長の露
光領域に吸収帯を持つものである。もちろん、最大吸収
波長が露光波長よりも長波長側にある化合物であっても
よい。 このようなアジド化合物としては、公知の感光性化合物
でよい。例えば、特開昭56−162744、特開昭5
9−222833明細書に記載したアジド類がある。 アジド化合物の量は、その化合物の感度特性や光学特性
等により正確には多少差があるが、−数的に全体の量(
アジド化合物とエポキシ化合物と高分子化合物)に対し
て1〜40重量%程度の範囲であることが好ましく、2
〜30重量%程度の範囲であることがより好ましい。 本発明において使用することのできるエポキシ化合物は
グリシジル型エポキシド、脂肪族エポキシド、エポキシ
クレゾールノボラック樹脂、エポキシフェノール樹脂、
多核フェノール−グリシジルエーテル誘導体など、なら
びにこれらを混合して用いることもできる。さらに24
8nmで光吸収が小さいものがより好ましい。 本発明のエポキシ化合物の濃度は、感光性組成物の所望
の性質に関係して、感光性組成物の全体の量に対して1
〜90重量%、好ましくは10〜50重量%の範囲にわ
たることができる。 本発明のエポキシ化合物による硬化又は光重合はトリガ
ー反応である。放射線に露光することにより、光重合開
始剤のアミン系触媒が形成され、硬化反応または、光重
合反応が進行し、露光後も継続する。露光中又はその後
における熱エネルギの使用、すなわち熱的なボストキュ
アは一般的に硬化反応を促進し、温和な温度上昇のよっ
てさえも硬化反応が多いに促進される場合がある。 本発明の高分子化合物としては、一般のネガ型のホトレ
ジストに用いられている高分子化合物が用いられるが、
特にアルカリ可溶性のものが好ましく、さらに、ドライ
エツチング耐性を有するものが好ましい。このような高
分子化合物は多くはベンゼン環を有するものである。例
えば、クレゾールノボラック樹脂等のフェノール類とホ
ルムアルデヒドとの縮合反応生成物、フェノール類を含
む共重合体、ヒドロキシスチレン重合体、ヒドロキシス
チレンを含む共重合体等がある。 【作用] 本発明において、露光する光の波長を一般に用いられて
いる436nmより短波長にするので解像度が向上する
0例えばその波長を248 nmとすれば、346nm
で露光した場合より解像され得る最小線幅は57%も小
さくなる。 本発明の1μm厚の塗膜の248nmにおける吸光度を
容易に1以下にすることができる。これは、感光剤の濃
度を下げて用いることができ、かつ、エポキシ化合物の
吸収も小さいためである。 例えば、エポキシ化合物を用いないで、上記吸光度が1
の感光性組成物を作ると、感光剤の量が少なすぎて、露
光しても十分な架橋が起こらない。 したがって、現像時に膜減りが大きくなり、実用性がな
い。本発明の感光性組成物は膜減りの問題がなく、24
8nmでの光の吸収が容易に制御されうる。膜厚が1μ
mの塗膜で上記吸光度が0゜5〜1.5の時、露光、現
像後の塗膜の断面形状はその端部が表面に対して実質的
に垂直である。 もしも吸光度が0.5未満の値、例えば0.4にすると
、露光、現像後の塗膜の断面形状はなだらかなテーバを
持つ。一方、1.5を越える値、例えば1.6にすると
、上記塗膜の断面形状は逆台形になり、いずれも好まし
くない。 【実施例1 以下、実施例を用いて、本発明の詳細な説明する。なお
、下記の実施例は本発明を例証するものであり1本発明
の範囲を限定するものではない。 実施例1 次の組成のホトレジスト溶液を調製した。ポリ(4−ヒ
ドロキシスチレン)と3− (4’ −アジドスチリル
)−5,5−ジメチル−2−シクロヘキセン−1−オン
とヘキサンジオールジグリシジルエーテルを64:6:
30の重量比でシクロヘキサンに溶解させて、ホトレジ
スト溶液を作った。 シリコンウェハ上にスピン塗布し、80℃で10分間ベ
ークして厚さ1μmの塗膜を形成した。この膜を、Kr
Fエキシマレーザ(ラムダフィジク=Lambda  
Physik社製)を用いて、照射量と照射位置を変え
て露光した。露光後の塗膜を水酸化テトラメチルアンモ
ニウム0.952%水溶液で60秒間現像した。この操
作により未露光部分の塗膜は除去され、露光により不溶
化した塗膜のみがウェハ上に残った。この現像後の膜厚
を触針式膜厚計(アルファーステップ200 ;テンカ
ー・インスツルメンツ;Ten、cor  Instr
uments社製)によって測定し、その値を露光量に
対してプロットして、ホトレジストの感光特性曲線を得
た。その結果、本発明の感光性組成物が、実用上十分に
高い感度(20mJ/c m”)とコントラスト特性(
2,0)を有することが判った。 また、上記と同様にして製造した塗膜にKrFエキシマ
レーザの光を0.5μmのパタン幅を有するハードマス
クを介して30mJ/cm”だけ露光した。露光後塗膜
を水酸化テトラメチルアンモニウム0.952%水溶液
で60秒間現像し、0.5μmの幅の良好なパタンを得
た。 実施例2 実施例1に記載の3−(4’ −アジドスチリル)−5
,5−ジメチル−2−シクロヘキセン−1−オンの代わ
りに3,3′−ジアジドジフェニルスルホンを63 :
 1 : 36の重量比で調合した点を除いて、実施例
1の方法を繰り返した。 その結果、感度は80mJ/cm”で、コントラストは
1.5で0.5μmの幅の良好なパタンを得た。 実施例3 実施例1に記載の3− (4’ −アジドスチリル)−
5,5−ジメチル−2−シクロヘキセン−1−オンの代
わりに3,3′−ジアジドジフェニルスルホンを用い、
更に、ヘキサンジオールジグリシジルエーテルの代わり
にブチルグリシジルエーテルを65:15:20の重量
比で調合した点を除いて、実施例1の方法を繰り返した
。 その結果、感度は52mJ/cm”で、コントラストは
1.7で0.5μmの幅の良好なパタンを得た。 実施例4 実施例1に記載の3− (4’ −アジドスチリル)−
5,5−ジメチル−2−シクロヘキセン−1−オンの代
わりに3,3′−ジアジドジフェニルスルホンを用い、
更に、ヘキサンジオールジグリシジルエーテルの代わり
にN、N’ −ジグリシジル−〇−トルイジンを73:
12:15の重量比で調合した点を除いて、実施例1の
方法を繰り返した。 その結果、感度は47mJ/ Cm”で、コントラスト
は2.0で0.5μmの幅の良好なパタンを得た。 実施例5 実施例1に記載の3− (4’ −アジドスチリル)−
5,5−ジメチル−2−シクロヘキセン−1−オンの代
わりに3,3′−ジアジドジフェニルスルホンを用い、
更に、ヘキサンジオールジグリシジルエーテルの代わり
にN、N’−ジグリシジルアニリンを73:12:15
の重量比で調合した点を除いて、実施例1の方法を繰り
返した。 その結果、感度は52 m J / c m ”で、コ
ントラストは1.8で0.5μmの幅の良好なパタンを
得た。 実施例6 実施例1に記載の3−(4’ −アジドスチリル)−5
,5−ジメチル−2−シクロヘキセン−1−オンの代わ
りに3,3′−ジアジドジフェニルスルホンを用い、更
に、ヘキサンジオールジグリシジルエーテルの代わりに
クレゾールノボラック樹脂のグリシジルエーテルを65
:24:11の重量比で調合した点を除いて、実施例1
の方法を繰り返した。 その結果、感度は80 m J / c m”で、コン
トラストは1.6で0.5μmの幅の良好なパタンを得
た。 実施例7 実施例1に記載の工程で露光後、ホットプレート上で1
20℃で11分間ポストベークする工程を加えた点を除
いて、実施例1の方法を繰り返した。 その結果、感度は18mJ/cm’で、コントラストは
1.9で0.5μmの幅の良好なパタンを得た。 (発明の効果1 本発明の芳香族アジド化合物とエポキシ化合物とアルカ
リ可溶性高分子化合物とからなることを特徴とする感光
性組成物を用いれば、露光、現像後の塗膜の膜減りを減
らすことができ、高解像度のパターンを形成することが
出来る。そして、形成したパターンの断面形状は実質的
に垂直である。 また、本発明の感光性組成物はネガ型のホトレジストで
あるので、露光の際の下地の基板にまで届く光量が少な
く、基板からの反射の影響が少ないという利点がある。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、芳香族アジド化合物とエポキシ化合物とアルカリ可
    溶性高分子化合物とからなることを特徴とする感光性組
    成物。 2、上記エポキシ化合物がヘキサンジオールジグリシジ
    ルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、N、N′−ジ
    グリシジル−o−トルイジン、N、N−ジグリシジルア
    ニリン、クレゾールノボラック樹脂のグリシジルエーテ
    ルからなる群から選ばれた少なくとも一種類の化合物で
    ある請求項第1項記載の感光性組成物。 3、上記高分子化合物が、フェノール類とホルムアルデ
    ヒドとの縮合反応生成物及びヒドロキシスチレン重合体
    からなる群から選ばれた少なくとも一種の高分子化合物
    である請求項第1項、第2項のいずれかに記載の感光性
    組成物。 4、芳香族アジド化合物とエポキシ化合物とアルカリ可
    溶性高分子化合物とを含む感光性組成物を基板上に塗布
    して塗膜とする工程、該塗膜に所定のパタンを形成する
    工程よりなることを特徴とするパタン形成方法。 5、上記エポキシ化合物がヘキサンジオールジグリシジ
    ルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、N、N′−ジ
    グリシジル−o−トルイジン、N、N−ジグリシジルア
    ニリン、クレゾールノボラック樹脂のグリシジルエーテ
    ルからなる群から選ばれた少なくとも一種類の化合物で
    ある請求項第4項記載のパタン形成方法。 6、上記高分子化合物が、フェノール類とホルムアルデ
    ヒドとの縮合反応生成物及びヒドロキシスチレン重合体
    からなる群から選ばれた少なくとも一種の高分子化合物
    である請求項第4項、第5項のいずれかに記載のパタン
    形成方法。
JP63304151A 1988-12-02 1988-12-02 感光性組成物及びパタン形成方法 Pending JPH02150846A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2295247A1 (en) 2003-07-07 2011-03-16 Fujifilm Corporation Lithographic printing plate precursor and lithographic printing method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2295247A1 (en) 2003-07-07 2011-03-16 Fujifilm Corporation Lithographic printing plate precursor and lithographic printing method

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