JPH0616174B2 - ナフトキノンジアジド系化合物及び該化合物を含有するポジ型フオトレジスト組成物 - Google Patents

ナフトキノンジアジド系化合物及び該化合物を含有するポジ型フオトレジスト組成物

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JPH0616174B2
JPH0616174B2 JP17732485A JP17732485A JPH0616174B2 JP H0616174 B2 JPH0616174 B2 JP H0616174B2 JP 17732485 A JP17732485 A JP 17732485A JP 17732485 A JP17732485 A JP 17732485A JP H0616174 B2 JPH0616174 B2 JP H0616174B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一般に輻射線に感応するナフトキノンジアジ
ド系化合物及び該化合物を含有するポジ型感光性樹脂組
成物に関するものである。
〔従来の技術〕
集積回路の高集積度化は年々加速度的に進み現在では集
積度十万以上のいわゆる超LSIの時代に移行しつつあ
るが、それに伴いフォトリソグラフィー技術に対する要
求も年々厳しくなってきている。
最近のリングラフィープロセスにおいては、解像力を向
上させるために光の強度の小さい単色光を用いて縮少投
影を行い、一枚のウエーハーを何回にも分割して露光す
るプロセスが導入され、さらには集積度の向上に伴い描
くべき図形もますます複雑化し、従って露光の回数も増
加しているといったように全体のプロセスの中にしめる
露光時間の割合が増加しつつある。従ってレジストの感
度を向上させることは超LSI製造のスループットを大
きく向上させ、さらに縮少投影露光機といったきわめて
高価な機械を使用する工程のスループットの向上を行な
うためコストパフォーマンスへの寄与もきわめて大き
い。このような事情でポジ型レジストの特徴である高解
像度を維持したまま感度面を改良したポジ型レジストの
出現が切望されていたのである。
特開昭58−17112号公報には、オルソー、メター
およびパラクレゾール混合物とホルムアルデヒドを縮合
して得られる軟化点110〜145℃のノボラック樹脂
及びナフトキノンジアジド系増感剤を含むポジ型フォト
レジスト組成物が記載されている。
〔発明の構成〕
本発明者等は鋭意検討を進めた結果、感度、解像力及び
パターン形状の優れたポジ型フォトレジスト組成物を与
えるナフトキノンジアジド系新規化合物を見い出し、本
発明を完成させることが出来た。
すなわち、本発明の要旨は、一般式〔I〕 〔R1:水素原子、ハロゲン原子またはニトロ基を示
す。
2:水素原子、-COOH基または-COOR3基(R3は置換基
を有していてもよい炭化水素基)を示す。lは1または
2、mは0、1または2nは2または3を示し、2≦m
+n≦3を示す。
式中、Qは を示す。〕 で表わされるナフトキノンジアジド系化合物及び該化合
物を含有するポジ型フォトレジスト組成物に存する。
本発明におけるナフトキノンジアジド系化合物は一般式
〔II〕 〔式中、R1、R2、l、mおよびnは前記一般式〔I〕
と同意義を示す。〕で表わされるベンゾフェノン系化合
物に一般式〔III〕 Q−Cl ……〔III〕 〔式中、Qは す。〕 で表わされるナフトキノンジアジドスルホニルクロライ
ドと常法に従い反応させることにより得ることが出来
る。一般式〔II〕におけるR1の具体例としてはフッ素
原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子またはニトロ基
が挙げられ、R2の具体例としては、-COOH基または-COO
R3基が挙げられる。-COOR3基としてはメチル基、エチル
基、プロピル基等のアルキルエステル、メトキシエチル
基、エトキシエトキシエチル基等の置換アルキルエステ
ルまたは、フェニルエステル等のアリールエステルが挙
げられる。
本発明における一般式〔I〕で表わされるナフトキノン
ジアジド系化合物はノボラック樹脂またはビニルフェノ
ール樹脂等のアルカリ可溶性樹脂に混合して、レジスト
組成物として用いるが、このノボラック樹脂は、例えば
フェノール、o−、m−、p−クレゾール、2.3−、2.5
−、3.4−、3.5−キシレノールまたはα−、β−ナフト
ール等のフェノール性OH基を有する化合物にホルムア
ルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド等のア
ルデヒド類と縮合させることによって得られる。また、
ビニルフェノール樹脂は、例えば の構造を有するものを用いる。
本発明のナフトキノンジアジド系化合物は、上記のアル
カリ可溶性樹脂に対して5〜50重量%を混合して用い
る。
通常はこれらを適当な溶媒に溶かして用いる。溶媒とし
ては該感光剤、アルカリ可溶性樹脂に対して反応せず、
充分な溶解度を持ち良好な塗膜性を与える溶媒であれば
特に制限はないがメチルセロソルブ、エチルセロソル
ブ、ブチルセロソルブ、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系溶媒、
ブチルアセテート、アミルアセテートなどのエステル系
溶媒又はジメチルホルムアミド、N−メチルピロリド
ン、ジメチルスルホキシドなどの高極性溶媒、あるいは
これらの混合系溶媒、あるいはさらに芳香族炭化水素を
添加したものなどが挙げられる。
上記レジスト組成物を公知の方法により、基板に塗布
後、所定のパターンに露光し、現像することによって良
好なレジストを得ることができる。
本発明のポジ型フォトレジスト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、テトラメチルア
ンモニウムハイドロオキサイド、トリメチルヒドロキシ
エチルアンモニウムハイドロオキシオキサイドなどの第
四級アミン等の水溶液、もしくはこれにアルコール、界
面活性剤などを添加したものを使用することが出来る。
本発明のポジ型感光性樹脂組成物は超LSI用のみなら
ず一般のIC製造用さらにはマスク作製用、あるいはオ
フセット印刷用としても有用である。
本発明のレジスト組成物には、染料、可塑剤、接着促進
剤、現像加速剤、界面活性剤等の添加物を混合してもよ
い。
〔実施例〕 以下に具体例をあげて本発明をさらに詳しく説明する
が、本発明はその要旨を越えない限り実施例によって何
ら制約は受けない。
実施例1 2−ベンゾイル−2′、3′、4′−トリヒドロキシア
ゾベンゼン1.6g(4.8×10-3モル)および1,2−ナフト
キノン−2−ジアジド−5−スルホニルクロリド4.1g
(1.53×10-2モル)をジオキサン50mに溶解し、攪
拌しながらトリエチルアミン1.9gを加え、4時間25
〜30℃で反応を続ける。冷却後、水100mを加
え、反応物を析出させ、別する。最後に100mの
エタノール中で懸洗し、別後乾燥し、オレンジ色粉末
(分解点125〜130℃)の2−ベンゾイル−2′、
3′、4′−トリヒドロキシアゾベンゼン−トリス(1,
2−ナフトキノン−2−ジアジド−5−スルホネート)
3.2gを得た。得られた生成物はλmax=345mmであっ
た。
実施例2 2−ベンゾイル−4−クロロ−2′、3′、4′−トリ
ヒドロキシアゾベンゼン2g(5.4×10-3モル)および
1,2−ナフトキノン−2−ジアジド−5−スルホニルク
ロリド4.4g(1.64×10-2モル)をジオキサン50m
に溶解し、実施例1と同様に反応し、茶色粉末(分解点
115〜120℃)の2−ベンゾイル−4−クロロ−
2′、3′、4′−トリヒドロキシアゾベンゼン−トリ
ス(1,2−ナフトキノン−2−ジアジド−5−スルホネ
ート)4.1gを得た。得られた生成物はλmax=350mm
であった。
実施例3〜9 実施例1と同様にして下記表−1に示すナフトキノンジ
アジド係化合物を合成した。
実施例10 実施例1で合成したナフトキノンジアジド系化合物0.22
gと、m−クレゾール30重量%、p−クレゾール40
重量%、2.5−キシレノール30重量%およびホルマリ
ンより合成したノボラック樹脂1.0gをエチルセロソル
ブアセテート3.1gに溶解して0.2μのミリポアフィルタ
ーで過してポジ型レジスト塗布液を作った。これを5
000Åの酸化膜(SiO2)を持ったシリコンウエーハー
上にスピンコーティングして90℃30分プリベークし
て1.0μの塗膜を得た。これにコダック(株)製ステッ
プタブレット及びミカサ(注)製マスクアライナーMA
−10を用いて感度(残膜率0となる最小露光時間の逆
数で表す。)を求めた。現像は東京応化(株)製NMD
−3を用い20℃1分間行った。解像力のテストは凸版
印刷(株)の解像力テストパターンを用い上記のマスク
アライナーを使用して行った。
また、未露光部の現像前の膜厚に対する現像後の膜厚の
百分率を残膜率と定義し、未露光部の現像後の膜べりの
程度を表す尺度とする。
更に、電子顕微鏡にてパターンの断面形状を観察した。
更に実施例2、3、4および5で合成したナフトキノン
ジアジド系化合物を使用して上記と同様に評価したので
合わせて表−2にまとめる。
なお、上記で用いたm−クレゾール30重量%、p−ク
レゾール40重量%、2,5−キシレノール30重量%お
よびホルマリンより合成したノボラック樹脂の合成法は
以下の通りである。
m−クレゾール142.5g(1.32モル)、p−クレゾール
190g(1.76モル)、2,5−キシレノール161g
(1.29モル)、37%ホルマリン275.2g(3.39モル)
及びシュウ酸二水物10gを89〜93℃で攪拌しなが
ら5時間反応させる。その後室温まで冷却し、30mmH
gまで減圧にして再び徐々に加熱して水分及び残存モノ
マーを追出した。最終的には176℃まで加熱し、時間
は3時間要した。残った樹脂をステンレスのバットに流
し込み冷却した。収量は427.8g。
ゲルパーミュレーションクロマトグラフィーでポリスチ
レン換算の重量平均分子量▲▼を求めると4610
であった。
〔発明の効果〕 本発明の化合物及び組成物によれば、感度、解像力、パ
ターン形状に優れたポジ型フォトレジストが得られ、超
LSI等における精密加工等に用いて大変効果的であ
る。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式〔I〕 〔R1:水素原子、ハロゲン原子またはニトロ基を示
    す。 R2:水素原子、-COOH基または-COOR3基 (R3は置換基を有していてもよい炭化水素基)を示
    す。lは1または2、mは0、1または2、nは2また
    は3を示し、2≦m+n≦3を示す。 式中、Qは を示す。〕 で表わされるナフトキノンジアジド系化合物。
  2. 【請求項2】一般式〔I〕 〔R1:水素原子、ハロゲン原子またはニトロ基を示
    す。 R2:水素原子、-COOH基または-COOR3基 (R3は置換基を有していてもよい炭化水素基)を示
    す。lは1または2、mは0、1または2、nは2また
    は3を示し、2≦m+n≦3を示す。 式中、Qは を示す。〕 で表わされるナフトキノンジアジド系化合物を含有する
    ことを特徴とするポジ型フォトレジスト組成物。
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