JP2003175514A - Method for manufacturing mold for molding resin - Google Patents

Method for manufacturing mold for molding resin

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JP2003175514A
JP2003175514A JP2001378196A JP2001378196A JP2003175514A JP 2003175514 A JP2003175514 A JP 2003175514A JP 2001378196 A JP2001378196 A JP 2001378196A JP 2001378196 A JP2001378196 A JP 2001378196A JP 2003175514 A JP2003175514 A JP 2003175514A
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JP
Japan
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pattern
resist
resin
resist composition
film
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Application number
JP2001378196A
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Japanese (ja)
Inventor
Kakuei Ozawa
角栄 小澤
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Zeon Corp
Original Assignee
Nippon Zeon Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a mold (stamper) for forming a pattern having fine width and height on the surface of a resin. <P>SOLUTION: A metal is laminated on a substrate plate having a resist pattern formed on its surface to form a metal layer which is, in turn, peeled from the substrate plate having the resist pattern formed thereto to manufacture the mold for molding a resin. In this manufacturing method, the resist pattern is formed by forming a pattern on a resist film, which is obtained using a chemical amplifying type resist composition containing a resin and an acid generating agent, by an electron beam. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂成形用金型を
製造する方法に関し、詳しくは、プラスチックレンズ、
導光板、光記録媒体等の樹脂成形体表面に、微細なパタ
ーン幅とパターン間隔(ライン・アンド・スペース)を
有するが、凹凸の大きなパターンを形成するための金型
(スタンパ)を製造する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a resin molding die, and more specifically, a plastic lens,
A method for manufacturing a metal mold (stamper) for forming a pattern having a large pattern with fine pattern width and pattern space (line and space) on the surface of a resin molding such as a light guide plate or an optical recording medium. Regarding

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、数〜百μm程度の凹凸を表面に有
する樹脂成形体が広く用いられるようになっている。例
えば、回折格子、ピックアップレンズなどの光学部品
は、集光性向上のため、表面にプリズム形状やフレネル
レンズ形状などの凹凸を有したものが使用されつつあ
る。また、液晶表示装置の導光板は、光反射機能を持た
せるため、その表面にV字状溝などの凹凸を形成したも
のが使用されつつある。更に、光ディスクなどの情報記
録媒体の表面にも、高密度記録化のため、凹凸が形成さ
れている。このほか、電子部品においても、表面に回路
が形成された耐熱性の高い熱可塑性樹脂成形体からなる
射出成形回路部品(MID)が射出成形電子部品として
使用されるようになってきている。
2. Description of the Related Art In recent years, resin moldings having irregularities of about several to 100 .mu.m on their surface have been widely used. For example, as optical components such as a diffraction grating and a pickup lens, those having irregularities such as a prism shape or a Fresnel lens shape on the surface are being used in order to improve the light-collecting property. Further, as a light guide plate of a liquid crystal display device, in order to have a light reflecting function, a light guide plate having irregularities such as V-shaped grooves formed on its surface is being used. Further, unevenness is formed on the surface of an information recording medium such as an optical disc for high density recording. In addition, also in electronic parts, injection molded circuit parts (MID) made of a thermoplastic resin molded body having a circuit formed on the surface and having high heat resistance have been used as injection molded electronic parts.

【0003】このような表面に凹凸を有する樹脂成形体
は、一般に凹凸パターンを有する金型(以下、スタンパ
ということがある)を用いた射出成形、圧縮成形、ブロ
ー成形などの加熱溶融成形法によって製造されている。
こうした成形法に用いる凹凸パターンを有するスタンパ
を形成する方法として、現在、フォトレジストパターン
を有する基板表面に金属薄膜を形成して導電化し、続い
てこの金属薄膜の上に、メッキなどにより金属を成長さ
せて目的の厚みの金属層を得た後、基板を剥離して、金
型を得る方法が広く採用されている(特開平9−222
514号公報など)。金型を得るのに用いられるフォト
レジストパターンは、基板にフォトレジスト膜を形成
し、これを紫外線などの光により露光し、次いで現像す
ることで得られている。
Such a resin molding having surface irregularities is generally formed by a hot melt molding method such as injection molding, compression molding or blow molding using a mold having a concavo-convex pattern (hereinafter sometimes referred to as a stamper). Being manufactured.
As a method of forming a stamper having a concavo-convex pattern used in such a molding method, currently, a metal thin film is formed on a substrate surface having a photoresist pattern to make it conductive, and then a metal is grown on the metal thin film by plating or the like. A method in which a metal layer having a target thickness is obtained and then the substrate is peeled to obtain a mold is widely adopted (Japanese Patent Laid-Open No. 9-222).
514, etc.). The photoresist pattern used to obtain a mold is obtained by forming a photoresist film on a substrate, exposing it to light such as ultraviolet rays, and then developing it.

【0004】近年、レンズのような光学部品や導光板製
造などに供されるスタンパの凹凸パターンには、起伏の
高低差が10μm以上であること、即ち10μm以上の
段差がある凹凸の大きなパターンが要求されている。こ
のように凹凸を大きくすることが求められる一方で、要
求されるパターンの形状は複雑になり、微細なライン・
アンド・スペース(高解像度)を必要とする微細加工が
重要となっている。従って、前述した方法で金型を製造
する場合、これらの要求に応えるためには、膜厚の厚い
フォトレジスト膜で高解像度を得ることが必要となる。
しかしながら、光によるパターン形成では、フォトレジ
スト膜に入射した光線の減衰やゆがみが膜の深さ方向に
向かうほど増大する。このため、膜厚の厚いフォトレジ
スト膜に光を照射(露光)しても設計通りのパターン形
状が得られない。
In recent years, the uneven pattern of a stamper used for manufacturing an optical component such as a lens or a light guide plate has a difference in height of undulations of 10 μm or more, that is, a large uneven pattern having a step of 10 μm or more. Is required. While it is required to increase the unevenness in this way, the required pattern shape becomes complicated and fine lines
Microfabrication that requires and space (high resolution) has become important. Therefore, when manufacturing a die by the above-mentioned method, it is necessary to obtain high resolution with a thick photoresist film in order to meet these requirements.
However, in the pattern formation by light, the attenuation and distortion of the light beam incident on the photoresist film increases as it goes in the depth direction of the film. Therefore, even if the thick photoresist film is irradiated (exposed) with light, the pattern shape as designed cannot be obtained.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】半導体製造において
は、サブミクロンオーダーのパターンを得るような微細
加工技術では、可能放射線源として電子線が広く用いら
れている。しかしながら、電子線を描画することにより
微細な半導体製造用のレジストパターンを得る場合、通
常、用いるレジスト膜の厚みは1μm以下と薄い。その
ため、電子線レジスト組成物は、薄い膜厚での使用を想
定して設計されている。このような電子線レジスト組成
物を用いて膜厚の厚いレジスト膜を形成しても、良好な
パターン形状が得られない場合がある。実際、本発明者
の検討では、有機溶剤からなる現像液で現像する非化学
増幅型のレジスト組成物を用いて膜厚が厚いレジスト膜
を形成すると、ネガ型パターンを与えるものでは、パタ
ーンの膨潤が起こり、十分な解像性が得られず(即ち、
微細加工ができない)、ポジ型パターンを与えるもので
は、電子線描画時や現像時にレジスト膜にクラックが入
り、いずれも良好なパターンが得られないことが確認さ
れた。
In the semiconductor manufacturing, electron beams are widely used as a possible radiation source in a fine processing technique for obtaining a submicron order pattern. However, when a fine resist pattern for semiconductor production is obtained by drawing an electron beam, the thickness of the resist film used is usually as thin as 1 μm or less. Therefore, the electron beam resist composition is designed for use with a thin film thickness. Even if a resist film having a large film thickness is formed using such an electron beam resist composition, a good pattern shape may not be obtained in some cases. In fact, the inventors of the present invention have found that when a non-chemically amplified resist composition developed with a developer containing an organic solvent is used to form a resist film having a large film thickness, in the case of giving a negative pattern, the pattern swells. Occurs, and sufficient resolution cannot be obtained (that is,
It has been confirmed that, in the case of giving a positive pattern, fine resist cannot be finely processed), and a crack is formed in the resist film at the time of electron beam drawing or development, and a good pattern cannot be obtained.

【0006】かかる知見に基づき、凹凸の大きなパター
ンを有するスタンパを得るべく鋭意検討した結果、化学
増幅型のレジスト組成物を用い、電子線描画によりパタ
ーンを形成すれば、厚い膜厚でも良好な形状で高い解像
性のレジストパターンが得られることを見いだし、本発
明を完成するに到った。
Based on such knowledge, as a result of extensive studies to obtain a stamper having a pattern with large unevenness, when a chemically amplified resist composition is used to form a pattern by electron beam drawing, a good shape can be obtained even with a thick film thickness. It was found that a high-resolution resist pattern can be obtained by the above, and the present invention has been completed.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】かくして本発明によれ
ば、表面にレジストパターンが形成された基板上に、金
属を積層して金属層を形成した後、当該金属層を、レジ
ストパターンが形成された基板から剥離して樹脂成形用
金型を製造する方法であって、当該レジストパターン
が、樹脂と酸発生剤とを含有する化学増幅型レジスト組
成物を用いて得られるレジスト膜に、電子線を描画して
形成されたものである樹脂成形用金型を製造する方法が
提供され、また、当該方法により製造された樹脂成形用
金型が提供される。
Thus, according to the present invention, a metal is laminated on a substrate having a resist pattern formed on the surface to form a metal layer, and then the metal layer is formed with a resist pattern. A method for producing a resin molding die by peeling from a substrate, wherein the resist pattern is obtained by using a chemically amplified resist composition containing a resin and an acid generator to form a resist film with an electron beam. There is provided a method for producing a resin-molding die which is formed by drawing the above, and a resin-molding die produced by the method is provided.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳述する。
本発明において金型は、レジストパターンが形成された
基板上に、金属を積層して金属層を形成し、次いで基板
と金属層とを剥離して得られた金属層である。金型形成
の方法は、後述する方法によりレジストパターンを基板
上に形成し、このレジストパターンが形成された基板上
に金属を積層して金属層を形成した後、レジストパター
ンが形成された基板と金属層とを、一般的な方法、例え
ば引きはがすなどの物理的な力により剥離する方法であ
る。基板に積層する金属の厚みは、目的とする金型に必
要な厚みであれば特に制限されない。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail below.
In the present invention, the mold is a metal layer obtained by laminating a metal on a substrate on which a resist pattern is formed to form a metal layer, and then peeling off the substrate and the metal layer. The method of forming the mold is such that a resist pattern is formed on the substrate by the method described below, a metal is laminated on the substrate on which the resist pattern is formed to form a metal layer, and then a substrate on which the resist pattern is formed is used. It is a general method, for example, a method of peeling the metal layer by a physical force such as peeling. The thickness of the metal to be laminated on the substrate is not particularly limited as long as it is the thickness required for the target mold.

【0009】金属を積層する方法は特に制限されない
が、例えば、レジストパターンを有する基板表面に、ス
パッタリング法、無電解メッキ法、真空蒸着法等の常法
により金属薄膜層を形成し、次いで、当該金属薄膜層の
上に、電解メッキ等の常法により、任意の厚みになるま
でメッキを成長させる方法が挙げられる。この方法によ
ると、効率よく金型が得られ、また微細パターンが正確
に金型に反映されるので好ましい。金属薄膜の材料とな
る金属と、電解メッキなどで成長させるメッキの原料と
なる金属は同一であっても、異なっていても良い。いず
れの金属も格別な制限はないが、例えばニッケル、金、
プラチナ、パラジウム、銀、チタン、タンタル、クロ
ム、銅、コバルトなどの金属(好ましくはニッケル)
や、ニッケル−銅、ニッケル−コバルト、ニッケル−
銀、ニッケル−金、ニッケル−クロム、銀−ケイ素など
の合金が挙げられる。金属薄膜層の厚みは、金属薄膜層
が、次に行われる電解メッキに必要な導電層として機能
する厚みであればよく、通常、数Å〜10μmである。
この金属薄膜層の上に成長させるメッキの厚みは、前記
金属薄膜の厚みとの合計が、必要な金型厚みに相当すれ
ばよい。基板と金型を剥離した後、金型に残ったレジス
トパターンを、テトラヒドロフラン等のレジストパター
ンを溶解できる有機溶剤等で洗浄除去してもよい。
The method for laminating the metal is not particularly limited. For example, a metal thin film layer is formed on the surface of a substrate having a resist pattern by a conventional method such as a sputtering method, an electroless plating method, a vacuum deposition method, and the like. A method of growing a plating on the metal thin film layer by an ordinary method such as electrolytic plating until the plating has an arbitrary thickness. According to this method, a die can be efficiently obtained, and a fine pattern can be accurately reflected on the die, which is preferable. The metal used as the material of the metal thin film and the metal used as the raw material for plating grown by electrolytic plating or the like may be the same or different. There are no special restrictions on either metal, but for example nickel, gold,
Platinum, palladium, silver, titanium, tantalum, chromium, copper, cobalt and other metals (preferably nickel)
, Nickel-copper, nickel-cobalt, nickel-
Examples include alloys of silver, nickel-gold, nickel-chromium, silver-silicon and the like. The thickness of the metal thin film layer may be any thickness as long as the metal thin film layer functions as a conductive layer necessary for electrolytic plating to be performed next, and is usually several Å to 10 μm.
The thickness of the plating grown on the metal thin film layer may be such that the sum of the thickness of the metal thin film and the thickness of the metal thin film corresponds to the required die thickness. After separating the substrate and the mold, the resist pattern remaining on the mold may be removed by washing with an organic solvent or the like capable of dissolving the resist pattern such as tetrahydrofuran.

【0010】以下、金型形成に用いるレジストパターン
について詳述する。本発明に用いられるレジストパター
ンは、化学増幅型レジスト組成物(以下、単にレジスト
又はレジスト組成物ということがある)を用いて得られ
るものである。また、このレジストパターンは電子線を
描画することにより形成されるものである。
The resist pattern used for forming the mold will be described in detail below. The resist pattern used in the present invention is obtained by using a chemically amplified resist composition (hereinafter sometimes simply referred to as a resist or a resist composition). The resist pattern is formed by drawing an electron beam.

【0011】本発明においてレジストパターンの形成に
用いるレジスト組成物は、電離放射線の照射によって酸
を発生する化合物である酸発生剤と、当該酸発生剤由来
の酸による触媒反応によって、レジスト現像液に対する
溶解性を変化させる溶剤とを含有する、いわゆる化学増
幅型レジスト組成物である。このレジスト組成物は、必
要に応じて架橋剤や溶解抑止剤、その他の成分を含有す
るものである。パターンにクラックが発生しにくいこと
から、樹脂と酸発生剤と架橋剤とを含有するレジスト組
成物が好ましい。
The resist composition used for forming the resist pattern in the present invention is applied to the resist developing solution by an acid generator which is a compound which generates an acid upon irradiation with ionizing radiation and a catalytic reaction of the acid derived from the acid generator. It is a so-called chemically amplified resist composition containing a solvent that changes solubility. This resist composition contains a crosslinking agent, a dissolution inhibitor, and other components as necessary. A resist composition containing a resin, an acid generator, and a cross-linking agent is preferred because cracks are less likely to occur in the pattern.

【0012】レジスト組成物に用いる樹脂は、フェノー
ル性水酸基を有するアルカリ可溶性フェノール樹脂であ
る。アルカリ可溶性フェノール樹脂としては、例えば、
フェノール類とアルデヒド類やケトン類の縮合反応生成
物であるノボラック樹脂;ビニルフェノール類を、必要
に応じてビニルフェノール類と共重合可能な他の単量体
と共に、重合により得られるビニルフェノール樹脂;な
どが好ましい例としてあげられる。樹脂は1種類を単独
で、或いは2種類以上を組み合わせて用いることができ
る。
The resin used in the resist composition is an alkali-soluble phenol resin having a phenolic hydroxyl group. As the alkali-soluble phenol resin, for example,
Novolac resin, which is a condensation reaction product of phenols with aldehydes and ketones; vinylphenol resin obtained by polymerization of vinylphenols, if necessary, together with other monomers copolymerizable with vinylphenols; And the like are preferable examples. The resin may be used alone or in combination of two or more.

【0013】ノボラック樹脂の原料となるフェノール類
の具体例としては、フェノール、オルトクレゾール、メ
タクレゾール、パラクレゾール、2,3−ジメチルフェ
ノール、3,4−ジメチルフェノール、3,5−ジメチ
ルフェノール、2,5−ジメチルフェノール、2,3,
5−トリメチルフェノール、2,3,6−トリメチルフ
ェノールなどが挙げられる。これらは単独又は2種類以
上を組み合わせて用いることもできる。
Specific examples of phenols as raw materials for novolac resins include phenol, orthocresol, metacresol, paracresol, 2,3-dimethylphenol, 3,4-dimethylphenol, 3,5-dimethylphenol, and 2 , 5-dimethylphenol, 2,3
Examples include 5-trimethylphenol and 2,3,6-trimethylphenol. These may be used alone or in combination of two or more.

【0014】ノボラック樹脂の原料となるアルデヒド類
の具体例としては、ホルマリン、パラホルムアルデヒ
ド、ヒドロキシベンズアルデヒドなどが挙げられる。こ
れらは、単独又は2種類以上を組み合わせて用いること
もできる。ノボラック樹脂の原料となるケトン類の具体
例としては、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチル
ケトン、ジフェニルケトンなどが挙げられる。これら
は、単独又は2種類以上を組み合わせて用いることもで
きる。ノボラック樹脂は、常法、例えばフェノール類と
アルデヒド類又はケトン類とをシュウ酸などの酸性触媒
存在下で反応させることにより得ることができる。
Specific examples of the aldehydes used as the raw material for the novolac resin include formalin, paraformaldehyde, hydroxybenzaldehyde and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Specific examples of the ketones that are raw materials of the novolac resin include acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone, diphenyl ketone, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. The novolak resin can be obtained by a conventional method, for example, by reacting a phenol with an aldehyde or a ketone in the presence of an acidic catalyst such as oxalic acid.

【0015】ビニルフェノール樹脂の原料となるビニル
フェノール類は、4−ヒドロキシスチレン、3−ヒドロ
キシスチレン、2−ヒドロキシスチレン、α−メチル−
4−ヒドロキシスチレン、α−メチル−3−ヒドロキシ
スチレン、α−メチル−2−ヒドロキシスチレン、4−
ヒドロキシ−3−メチルスチレン、2−ヒドロキシ−4
−メチルスチレンなどが挙げられる。
Vinylphenols which are raw materials of vinylphenol resin include 4-hydroxystyrene, 3-hydroxystyrene, 2-hydroxystyrene and α-methyl-
4-hydroxystyrene, α-methyl-3-hydroxystyrene, α-methyl-2-hydroxystyrene, 4-
Hydroxy-3-methylstyrene, 2-hydroxy-4
-Methylstyrene and the like.

【0016】ビニルフェノール樹脂の原料となる、ビニ
ルフェノール類と共重合する他の単量体としては、スチ
レン、α−メチルスチレン、2−メチルスチレン、4−
メチルスチレン、3−エチルスチレン、4−プロピルス
チレン、3−イソプロピルスチレン、4−クロロスチレ
ン、3−メチル−α−メチルスチレン、4−メチル−α
−メチルスチレン、4−エチル−α−メチルスチレン、
3−クロロ−α−メチルスチレン、2,4−ジメチルス
チレン、2−メチル−4−エチルスチレン、2−クロロ
−4−メチルスチレンなどのスチレン類;アクリル酸、
メタクリル酸などの(メタ)アクリル酸類;アクリル酸
メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アク
リル酸ブチル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸2−エ
チルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチ
ル、メタクリル酸プロピル、メタクリルル酸ブチル、メ
タクリル酸アミル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、
メタクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸ラウリ
ルなどの(メタ)アクリル酸エステル類;アクリロニト
リル、メタクリロニトリル;等が挙げられる。これらの
中でも、スチレン類は良好なパターンを与える点で好ま
しい。共重合に用いるこのような他の単量体のビニルフ
ェノール類に対する割合は、現像液への適正な溶解性を
確保する観点から、50重量%以下、好ましくは30重
量%以下、より好ましくは20重量%以下である。
Other monomers copolymerizable with vinylphenols, which are raw materials for the vinylphenol resin, include styrene, α-methylstyrene, 2-methylstyrene and 4-methylstyrene.
Methylstyrene, 3-ethylstyrene, 4-propylstyrene, 3-isopropylstyrene, 4-chlorostyrene, 3-methyl-α-methylstyrene, 4-methyl-α
-Methylstyrene, 4-ethyl-α-methylstyrene,
Styrenes such as 3-chloro-α-methylstyrene, 2,4-dimethylstyrene, 2-methyl-4-ethylstyrene, 2-chloro-4-methylstyrene; acrylic acid,
(Meth) acrylic acids such as methacrylic acid; methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, butyl acrylate, hexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, methacryl Butyl acid, amyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate,
(Meth) acrylic acid esters such as hydroxypropyl methacrylate and lauryl methacrylate; acrylonitrile, methacrylonitrile; and the like. Among these, styrenes are preferable because they give a good pattern. The ratio of such other monomer used for copolymerization to vinylphenols is 50% by weight or less, preferably 30% by weight or less, and more preferably 20% by weight from the viewpoint of ensuring proper solubility in a developing solution. It is less than or equal to weight%.

【0017】ビニルフェノール樹脂は、ビニルフェノー
ル類と必要に応じて添加した他の単量体とをアゾビスイ
ソブチロニトリルなどの重合開始剤存在下、常法に従っ
て共重合させることにより得られる。また、アセトキシ
スチレンやt−ブトキシスチレンなどのような、フェノ
ール性水酸基をアルカリや酸でその結合が切断される基
(保護基)で保護したビニルフェノールを単量体のフェ
ノール性水酸基を酸やアルカリでその結合が切断される
基(保護基)で保護したビニルフェノール前駆体として
用い、アゾビスイソブチロニトリルやブチルリチウムを
重合開始剤として、常法に従って単独重合体又は他の単
量体との共重合体を合成した後、アンモニア水や水酸化
ナトリウム水溶液等のアルカリ水溶液、或いは塩酸等の
酸によって脱保護することにより合成することもでき
る。ビニルフェノール樹脂は、例えば上記のフェノール
樹脂を有機溶剤に溶解させ、均一系又は不均一系触媒の
存在下、部分水素添加された水素添加ビニルフェノール
樹脂であっても良い。
The vinylphenol resin can be obtained by copolymerizing vinylphenols and other monomers added as necessary in the presence of a polymerization initiator such as azobisisobutyronitrile according to a conventional method. In addition, vinylphenol, such as acetoxystyrene or t-butoxystyrene, whose phenolic hydroxyl group is protected by a group (protective group) whose bond is cleaved by an alkali or an acid is used as a monomer. It is used as a vinylphenol precursor protected with a group (protecting group) whose bond is cleaved with, and azobisisobutyronitrile or butyllithium is used as a polymerization initiator, and a homopolymer or other monomer is added according to a conventional method. It can also be synthesized by synthesizing the above copolymer and then deprotecting it with an aqueous alkaline solution such as aqueous ammonia or an aqueous sodium hydroxide solution or an acid such as hydrochloric acid. The vinylphenol resin may be, for example, a hydrogenated vinylphenol resin obtained by dissolving the above-mentioned phenol resin in an organic solvent and partially hydrogenating it in the presence of a homogeneous or heterogeneous catalyst.

【0018】また、これらの樹脂のフェノール性水酸基
の水素原子やカルボン酸の水素原子が、t−ブチル基、
t−アミル基、1,1−ジメチル−2−プロペニル基、
t−ブトキシカルボニル基、t−アミルオキシカルボニ
ル基、t−ブトキシカルボニルメチル基、t−アミルオ
キシカルボニルメチル基、1,1−ジメチル−2−プロ
ペニルオキシカルボニルメチル基、1−メチル−2−ブ
テニルオキシカルボニルメチル基、3−メチル−2−ブ
テニルオキシカルボニルメチル基などに置換され、酸不
安定性基(酸によりその結合が切断され、アルカリ水性
液への溶解性を生じる構造)が導入された溶解抑止効果
のある樹脂(特開平8−211613号公報など)であ
ってもよい。
The hydrogen atom of the phenolic hydroxyl group of these resins and the hydrogen atom of the carboxylic acid are t-butyl groups,
t-amyl group, 1,1-dimethyl-2-propenyl group,
t-butoxycarbonyl group, t-amyloxycarbonyl group, t-butoxycarbonylmethyl group, t-amyloxycarbonylmethyl group, 1,1-dimethyl-2-propenyloxycarbonylmethyl group, 1-methyl-2-butenyl Substituted with an oxycarbonylmethyl group, a 3-methyl-2-butenyloxycarbonylmethyl group, etc., and introduced an acid labile group (a structure in which the bond is cleaved by an acid to cause solubility in an alkaline aqueous solution). It may be a resin having a dissolution inhibiting effect (Japanese Patent Application Laid-Open No. H8-211613).

【0019】酸発生剤は、電子線の照射を受けて酸を発
生する化合物であれば特に制限されず、一般的に知られ
た化学増幅型レジスト組成物に用いられる酸発生剤でよ
い。例えば、ジアリールヨードニウム塩、トリアリール
スルホニウム塩、フェニルジアゾニウム塩などのオニウ
ム塩、イミドスルホネート誘導体、トシラート化合物、
ベンジル誘導体のカルボナート化合物、トリアジン誘導
体のハロゲン化物などの有機ハロゲン化合物、α,α’
−ビス(スルホニル)ジアゾメタン化合物、α−カルボ
ニル−α−スルホニルジアゾメタン化合物、キノンジア
ジドスルホン酸化合物、スルホン化合物、有機燐エステ
ル化合物、有機酸アミド化合物、有機イミド化合物など
が例示される。これらのなかでも、トリフェニルスルホ
ニウムトリフルオロメタンスルホネートなどのトリアリ
ールスルホニウム塩などのオニウム塩や有機ハロゲン化
合物が好ましく、特に樹脂がノボラック樹脂である場合
は、2−[2−(4−メトキシフェニル)エテニル]−
4,6−ビス(トリクロロメチル)−S−トリアジンな
どの有機ハロゲン化合物が好ましい。このような酸発生
剤の割合は、樹脂100重量部に対して、通常0.1〜
50重量部、好ましくは0.5〜30重量部、特に好ま
しくは1〜20重量部である。酸発生剤が少なすぎると
解像性が悪くなるおそれがあり、逆に、酸発生剤が多す
ぎると耐熱性が低下する可能性がある。
The acid generator is not particularly limited as long as it is a compound that generates an acid upon irradiation with an electron beam, and may be a generally known acid generator used in a chemically amplified resist composition. For example, diaryl iodonium salts, triaryl sulfonium salts, onium salts such as phenyldiazonium salts, imide sulfonate derivatives, tosylate compounds,
Carbonate compounds of benzyl derivatives, organic halogen compounds such as halides of triazine derivatives, α, α '
Examples thereof include a bis (sulfonyl) diazomethane compound, an α-carbonyl-α-sulfonyldiazomethane compound, a quinonediazidesulfonic acid compound, a sulfone compound, an organic phosphorus ester compound, an organic acid amide compound, and an organic imide compound. Among these, onium salts such as triarylsulfonium salts such as triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate and organic halogen compounds are preferable, and 2- [2- (4-methoxyphenyl) ethenyl is particularly preferable when the resin is a novolac resin. ]-
Organic halogen compounds such as 4,6-bis (trichloromethyl) -S-triazine are preferred. The proportion of such an acid generator is usually 0.1 to 100 parts by weight of the resin.
50 parts by weight, preferably 0.5 to 30 parts by weight, particularly preferably 1 to 20 parts by weight. If the amount of the acid generator is too small, the resolution may be deteriorated, and conversely, if the amount of the acid generator is too large, the heat resistance may decrease.

【0020】必要に応じて用いられる架橋剤は、樹脂と
反応して樹脂間に架橋構造を形成するものであり、具体
的には、2以上の反応性基を有する化合物である。かか
る反応性基としては、例えば、アミノ基、カルボキシル
基、ヒドロキシル基、エポキシ基、イソシアネート基、
ビニル基などが挙げられる。架橋剤の具体例としては、
ヘキサメチレンジアミンなどの脂肪族ポリアミン類;
4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジ
アミノジフェニルメタン、α,α’−ビス(4−アミノ
フェニル)−1,3−ジイソプロピルベンゼン、ジアミ
ノジフェニルスルフォン、フェニルジアミンなどの芳香
族ポリアミン類;4,4’−ジアジドカルコン、2,6
−ビス(4’−アジドベンザル)4−メチルシクロヘキ
サノン、4,4’−ジアジドジフェニルメタン、2,
2’−ジアジドスチルベンなどのビスアジド類;ポリヘ
キサメチレンジアミンテレレフタルアミドなどのポリア
ミド類;PL−1170、PL−1174、UFR6
5、CYMEL300、CYMEL303(以上、三井
サイテック社製)、BX−4000、ニカラックMW−
30、MX290(以上、三和ケミカル社製)などとし
て入手容易なN−アルコキシメチル化メラミン又はN−
アルコキシメチル化グリコールウリル;EH−100
1、ES−4004、EX−C101、EX−C10
6、EX−C300、EX−C501、EX−020
2、EX−0205、EX5000(以上、共栄化学社
製)などとして入手容易なエポキシアクリレート樹脂
類;ヘキサメチレンジイソシアネート系ポリイソシアネ
ート;イソホロンジイソシアネート系ポリイソシアネー
ト;トリレンジイソシアネート系ポリイソシアネート;
水添ジフェニルメタンジイソシアネート系ポリイソシア
ネート;等が例示される。
The cross-linking agent used as necessary is one that reacts with the resin to form a cross-linking structure between the resins, and is specifically a compound having two or more reactive groups. Such reactive groups include, for example, amino groups, carboxyl groups, hydroxyl groups, epoxy groups, isocyanate groups,
Examples thereof include vinyl group. Specific examples of the cross-linking agent include:
Aliphatic polyamines such as hexamethylenediamine;
Aromatic polyamines such as 4,4′-diaminodiphenyl ether, 4,4′-diaminodiphenylmethane, α, α′-bis (4-aminophenyl) -1,3-diisopropylbenzene, diaminodiphenylsulfone and phenyldiamine; 4 , 4'-diazidochalcone, 2,6
-Bis (4'-azidobenzal) 4-methylcyclohexanone, 4,4'-diazidodiphenylmethane, 2,
Bisazides such as 2′-diazidostilbene; polyamides such as polyhexamethylenediamine terephthalamide; PL-1170, PL-1174, UFR6
5, CYMEL300, CYMEL303 (above, Mitsui Cytec Co., Ltd.), BX-4000, Nikarac MW-
30, N-alkoxymethylated melamine or N- which is easily available as MX290 (above, manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd.)
Alkoxymethylated glycoluril; EH-100
1, ES-4004, EX-C101, EX-C10
6, EX-C300, EX-C501, EX-020
Epoxy acrylate resins easily available as 2, EX-0205, EX5000 (all manufactured by Kyoei Chemical Co., Ltd.); hexamethylene diisocyanate polyisocyanate; isophorone diisocyanate polyisocyanate; tolylene diisocyanate polyisocyanate;
Examples thereof include hydrogenated diphenylmethane diisocyanate-based polyisocyanate;

【0021】このような架橋剤は、樹脂100重量部に
対して、通常0.1〜100重量部、好ましくは1〜5
0重量部、さらに好ましくは2〜30重量部である。架
橋剤がこの範囲であると樹脂同士を結合させる架橋反応
が効率良く進行するため、感度及びバターン形状が良好
である。
Such a crosslinking agent is usually used in an amount of 0.1 to 100 parts by weight, preferably 1 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the resin.
The amount is 0 parts by weight, more preferably 2 to 30 parts by weight. When the cross-linking agent is in this range, the cross-linking reaction for binding the resins to each other proceeds efficiently, so that the sensitivity and the pattern of the pattern are good.

【0022】必要に応じて用いられる溶解抑止剤は、フ
ェノール化合物のフェノール性水酸基の水素原子が上述
と同様に置換され、酸不安定性基が導入された、1,1
−ジメチル−1,1−ジ(4−t−ブトキシカルボニル
オキシフェニル)メタンなどの化合物(特開平6−11
8649号公報、特開平6−118650号公報など参
照)が挙げられる。
The dissolution inhibitor which is used as required is such that the hydrogen atom of the phenolic hydroxyl group of the phenol compound is substituted in the same manner as described above and an acid labile group is introduced.
Compounds such as -dimethyl-1,1-di (4-t-butoxycarbonyloxyphenyl) methane (JP-A-6-11)
849, JP-A-6-118650, etc.).

【0023】その他の成分として、例えば、ストリエー
ション(塗布すじあと)の防止、パターン形状の向上等
の目的で、界面活性剤を含有させることができる。界面
活性剤としては、例えばポリオキシエチレンラウリルエ
ーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル等のポ
リオキシエチレンアルキルエーテル類;ポリオキシエチ
レンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノ
ニルフェニルエーテル等のポリオキシエチレンアリール
エーテル類;ポリオキシエチレンジラウレート、ポリオ
キシエチレンジステアレート等のポリオキシエチレンジ
アルキルエステル類等のノニオン系界面活性剤;エフト
ップEF301、同303、同352(新秋田化成社
製)、メガファックF171、同F172、同F173
(大日本インキ化学工業社製)、フロラードFC−43
0、同FC−431(住友スリーエム社製)、アサヒガ
ードAG710、サーフロンS−382、同SC−10
1、同SC−102、同SC−103、同SC−10
4、同SC−105、同SC−106(旭硝子社製)等
のフッ素系界面活性剤;オルガノシロキサンポリマーK
P341(信越化学工業社製)、ポリフローNo.5
7、同95(共栄社油脂化学工業社製)等の(メタ)ア
クリル酸共重合体系界面活性剤が挙げられる。界面活性
剤は1種類を単独で、又は2種類以上を混合して用いる
ことができる。
As another component, for example, a surfactant can be contained for the purpose of preventing striation (coating streaks after coating) and improving the pattern shape. Examples of the surfactant include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, and other polyoxyethylene alkyl ethers; polyoxyethylene octyl phenyl ether, polyoxyethylene nonyl phenyl ether, and other polyoxyethylene aryl ethers; Nonionic surfactants such as polyoxyethylene dialkyl esters such as oxyethylene dilaurate and polyoxyethylene distearate; Ftop EF301, 303, 352 (manufactured by Shin-Akita Kasei Co.), Megafac F171, F172, Same F173
(Manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.), Florard FC-43
0, FC-431 (Sumitomo 3M), Asahi Guard AG710, Surflon S-382, SC-10.
1, the same SC-102, the same SC-103, the same SC-10
4, fluorine-containing surfactants such as SC-105 and SC-106 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.); organosiloxane polymer K
P341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), Polyflow No. 5
7 and 95 (manufactured by Kyoeisha Yushi Kagaku Kogyo Co., Ltd.) and the like (meth) acrylic acid copolymer type surfactants. The surfactants may be used alone or in combination of two or more.

【0024】さらに、電子線描画後、後に説明する加熱
処理(PEB処理:Post Exposure Ba
ke)までの間の引き置き時間に対する寸法安定性(P
ED耐性)を得るため、レジスト組成物に塩基性化合物
を添加することもできる。塩基性化合物としては、エチ
ルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ジエチルア
ミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、トリエチル
アミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミンなどの
アルキルアミン類;フェニルアミン、ジフェニルアミ
ン、トリフェニルアミンなどのアリールアミン類;エタ
ノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールア
ミンなどのアルカノールアミン類;等が挙げられる。こ
のほか、増感剤、保存安定剤、染料等を添加することが
できる。
After the electron beam drawing, a heat treatment (PEB treatment: Post Exposure Ba) described later is performed.
dimensional stability (P)
To obtain (ED resistance), a basic compound can be added to the resist composition. Examples of the basic compound include alkylamines such as ethylamine, propylamine, butylamine, diethylamine, dipropylamine, dibutylamine, triethylamine, tripropylamine and tributylamine; arylamines such as phenylamine, diphenylamine and triphenylamine; Alkanolamines such as ethanolamine, diethanolamine and triethanolamine; and the like. In addition, a sensitizer, a storage stabilizer, a dye and the like can be added.

【0025】本発明に用いるレジスト組成物は、通常、
溶剤に溶解させた溶液として使用される。溶剤は、上述
してきた各成分を溶解するものであれば、特に制限され
ないが、例えば、プロパノール、ブタノール等のアルコ
ール類;テトラヒドロフラン、ジオキサン等の環状エー
テル類;エチレングリコールモノエチルエーテル(エチ
ルセロソルブ)、エチレングリコールモノメチルエーテ
ル(メチルセロソルブ)、エチレングリコールモノブチ
ルエーテル(ブチルセロソルブ)、プロピレングリコー
ルモノエチルエーテル、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、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルなどの
グリコールエーテル類;エチレングリコールモノエチル
エーテルアセテート(エチルセロソルブアセテート)、
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
(PGMEA)、プロピレングリコールプロピルエーテ
ルアセテート等のグリコールエーテルアセテート類;ベ
ンゼン、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、2−ヘプタノ
ン、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン等の
ケトン類;2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、2−ヒ
ドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、2−ヒドロ
キシ−2−メチルプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エ
チル、ヒドロキシ酢酸エチル、2−ヒドロキシ−3−メ
チルブタン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸メチ
ル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプ
ロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、
酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル等のエステル類;
N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミ
ド、N−メチル−2−ピロリドン、N−メチルアセトア
ミド、N,N−ジメチルアセトアミド等の非プロトン性
極性溶媒が挙げられる。これらの中でも、塗布されたレ
ジスト膜厚の均一性が良好であることから、グリコール
エーテルアセテート類やケトン類が好ましい。
The resist composition used in the present invention is usually
It is used as a solution dissolved in a solvent. The solvent is not particularly limited as long as it dissolves each of the components described above, for example, alcohols such as propanol and butanol; cyclic ethers such as tetrahydrofuran and dioxane; ethylene glycol monoethyl ether (ethyl cellosolve), Glycol ethers such as ethylene glycol monomethyl ether (methyl cellosolve), ethylene glycol monobutyl ether (butyl cellosolve), propylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether; ethylene glycol monoethyl ether acetate ( Ethyl cellosolve acetate),
Glycol ether acetates such as propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) and propylene glycol propyl ether acetate; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene; methyl ethyl ketone, cyclohexanone, 2-heptanone, 4-hydroxy-4-methyl- Ketones such as 2-pentanone; ethyl 2-hydroxypropionate, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, ethyl ethoxyacetate, ethyl hydroxyacetate, 2-hydroxy-3. -Methyl methylbutanoate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, methyl 3-ethoxypropionate,
Esters such as ethyl acetate, butyl acetate, ethyl lactate;
Examples of the aprotic polar solvent include N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone, N-methylacetamide, and N, N-dimethylacetamide. Among these, glycol ether acetates and ketones are preferable because the coated resist film has good uniformity.

【0026】上述してきた各成分を混合して得られるレ
ジスト組成物の全固形分濃度は、レジスト膜形成の容易
さの観点から、5〜40重量%に調整するのが好まし
い。またレジスト組成物は、0.2〜5μm程度のフィ
ルタ等を用いて異物などを除去した後、使用に供しても
よい。
The total solid content of the resist composition obtained by mixing the above-mentioned components is preferably adjusted to 5 to 40% by weight from the viewpoint of easiness of resist film formation. The resist composition may be used after removing foreign matters and the like by using a filter having a thickness of about 0.2 to 5 μm.

【0027】レジストパターンを得るために、まず、上
述したレジスト組成物を基板に塗布、乾燥し、レジスト
膜を形成する。基板は、目的のレジストパターンを得る
のに好都合なものを用いれば良く、例えばガラス板や金
属板などが挙げられる。良好なレジストパターンを得る
ため、基板の表面を平滑に研磨してもよい。レジストを
基板に塗布する方法は、一般的な手法で良く、例えば、
スプレー法、ロールコート法、回転塗布法等が挙げられ
る。次いで得られた塗膜を、加熱(プリベーク:Pre
−Bake)などの方法により乾燥し、流動性のないレ
ジスト膜を得る。加熱条件は、各成分の種類、配合割
合、膜厚等によっても任意に設定できるが、通常60〜
200℃で10〜600秒間である。ここで形成される
レジスト膜の厚みは、必要なレジストパターンの高さを
考慮して設計すればよい。レジストパターンの高さは金
型に必要な凹凸の高さに応じて決めることができる。ま
た、レジスト組成物の固形分濃度が低い場合など、1回
の塗布で目的の厚みのレジスト膜が得られない場合、厚
みの足りないレジスト膜上に、更に、レジスト組成物を
塗布(重ね塗り)し、乾燥する操作を必要回数繰り返
し、所望の膜厚のレジスト膜を得ればよい。
In order to obtain a resist pattern, first, the resist composition described above is applied to a substrate and dried to form a resist film. As the substrate, any substrate convenient for obtaining a desired resist pattern may be used, and examples thereof include a glass plate and a metal plate. The surface of the substrate may be polished to obtain a good resist pattern. The method of applying the resist to the substrate may be a general method, for example,
A spray method, a roll coating method, a spin coating method, etc. are mentioned. Then, the obtained coating film is heated (pre-baked: Pre.
-Bake) to obtain a resist film having no fluidity. The heating conditions can be arbitrarily set depending on the type of each component, the mixing ratio, the film thickness, etc.
It is 10-600 seconds at 200 degreeC. The thickness of the resist film formed here may be designed in consideration of the required height of the resist pattern. The height of the resist pattern can be determined according to the height of the unevenness required for the mold. Further, when the resist film having a desired thickness cannot be obtained by one application such as when the solid content concentration of the resist composition is low, the resist composition is further applied (overcoating) on the resist film having insufficient thickness. Then, the drying operation is repeated a necessary number of times to obtain a resist film having a desired film thickness.

【0028】得られたレジスト膜に電子線描画装置を用
いて、レジスト膜に潜像パターンを形成する。レジスト
膜の厚みが厚い(例えば10μm以上)場合、電子線を
照射する時の電子線加速電圧を20kV以上にするのが
好ましい。電子線描画後に、通常、PEB処理を行う。
これにより、電子線が照射され、酸がパターン状に発生
した箇所で、架橋反応や酸不安定性基の脱保護反応を進
行させて、レジスト膜内にネガ型又はポジ型の潜像パタ
ーンを形成させ、ついで潜像パターンを有するレジスト
膜と現像液とを接触させることで、潜像パターンを顕在
化(現像)する。
A latent image pattern is formed on the obtained resist film by using an electron beam drawing apparatus. When the resist film has a large thickness (for example, 10 μm or more), it is preferable to set the electron beam accelerating voltage when irradiating the electron beam to 20 kV or more. After electron beam drawing, PEB processing is usually performed.
As a result, a cross-linking reaction or a deprotection reaction of an acid labile group is allowed to proceed at a position where the acid is generated in a pattern by being irradiated with an electron beam to form a negative or positive latent image pattern in the resist film. Then, the resist film having the latent image pattern is brought into contact with the developing solution, so that the latent image pattern is made visible (developed).

【0029】現像液はアルカリ化合物を水に溶解した水
性液であり、アルカリ化合物としては、例えば水酸化ナ
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
第一級アミン類;ジエチルアミン、ジ−n−プロピルア
ミン等の第二級アミン類;トリエチルアミン、メチルジ
エチルアミン、N−メチルピロリドン等の第三級アミン
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、
テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、コリン等の第
四級アンモニウム塩;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−ノナン等の環
状アミン類などが挙げられる。これらアルカリ化合物は
1種類を単独で、又は2種類以上を混合して用いること
ができる。
The developer is an aqueous solution in which an alkaline compound is dissolved in water, and examples of the alkaline compound include inorganic alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, and ammonia water. Primary amines such as ethylamine and n-propylamine; secondary amines such as diethylamine and di-n-propylamine; tertiary amines such as triethylamine, methyldiethylamine and N-methylpyrrolidone; dimethylethanol Alcohol amines such as amine and triethanolamine; tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide,
Tetrabutylammonium hydroxide, quaternary ammonium salts such as choline; pyrrole, piperidine, 1,8-
Diazabicyclo [5.4.0] -7-undecene, 1,
Examples thereof include cyclic amines such as 5-diazabicyclo [4.3.0] -5-nonane. These alkaline compounds may be used alone or in combination of two or more.

【0030】現像時間は、レジストの膜厚などにより任
意に設定することができるが、通常30〜600秒間で
ある。また現像液と潜像パターンを有するレジスト膜と
を接触させる方法は特に制限されず、例えば、パドル
法、スプレー法、ディッピング法等によればよい。現像
温度は、特に制限されないが、通常15〜35℃、好ま
しくは20〜30℃である。
The developing time can be arbitrarily set depending on the film thickness of the resist and the like, but is usually 30 to 600 seconds. The method of bringing the developing solution into contact with the resist film having the latent image pattern is not particularly limited, and may be, for example, a paddle method, a spray method, a dipping method, or the like. The developing temperature is not particularly limited, but is usually 15 to 35 ° C, preferably 20 to 30 ° C.

【0031】現像によりレジストパターンを形成した
後、必要に応じて、基板上、基板裏面、基板端部に残る
不要な現像残渣を除去するために、この基板とリンス液
とをパドル法、スプレー法、ディッピング法等により接
触させてもよい。リンス液と接触させた基板を、更に、
必要に応じて水で洗浄した後、圧縮空気や圧縮窒素で乾
燥することもできる。また基板上に形成されたレジスト
パターンは、必要に応じて、加熱(ポストベーク:Po
st Bake)し、硬化することもできる。加熱の方
法は、ホットプレート、オーブン等の加熱装置により行
われる。加熱は、通常100〜250℃、5〜90分間
加熱処理をする。
After forming a resist pattern by development, the substrate and the rinse solution are paddle-processed or spray-processed to remove unnecessary development residues remaining on the substrate, the back surface of the substrate, and the edges of the substrate, if necessary. Alternatively, they may be contacted by a dipping method or the like. The substrate that has been brought into contact with the rinse liquid is further
If necessary, it can be washed with water and then dried with compressed air or compressed nitrogen. The resist pattern formed on the substrate is heated (post-baked: Po
It can also be st Bake) and cured. The heating method is performed by a heating device such as a hot plate or an oven. The heating is usually performed at 100 to 250 ° C. for 5 to 90 minutes.

【0032】このようにして基板上に形成されるレジス
トパターンの高さに格別な制限はないが、通常2〜50
μm、好ましくは5〜40μm、より好ましくは10〜
30μmである。特に架橋剤を含有するレジスト組成物
を用いた場合、クラックを生じることなく10μm以上
の高さを持つパターンを容易に得ることができる。
There is no particular limitation on the height of the resist pattern thus formed on the substrate, but it is usually 2 to 50.
μm, preferably 5 to 40 μm, more preferably 10
It is 30 μm. In particular, when a resist composition containing a crosslinking agent is used, a pattern having a height of 10 μm or more can be easily obtained without cracks.

【0033】[0033]

【実施例】以下に合成例、実施例を挙げて本発明をさら
に具体的に説明する。なお、各例中の部及び%は、特に
断りのない限り重量基準である。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to synthesis examples and examples. Parts and% in each example are based on weight unless otherwise specified.

【0034】<合成例1>ノボラック樹脂(R−1)の
製造 冷却管と撹拌装置を装着した2リットルのフラスコに、
m−クレゾール350g、p−クレゾール350g、3
7%ホルマリン350g、及びシュウ酸2水和物2.4
gを入れ、95〜100℃に保ちながら、2時間反応さ
せた。この後、100〜105℃で2時間かけて水を留
去し、さらに、180℃まで昇温しながら10mmHg
まで減圧し、未反応モノマー及び水を除去したあと、室
温に戻して回収し、ノボラック樹脂R−1を420g得
た。カラムにポリマーラボ社製のPLゲル5μmミック
スDカラムを2本直列に接続し、溶離液にはTHFを使
用し、カラム温度40℃、送液速度1ml/分とし、波
長254nmのUV検出器にてゲル・パーミエーション
・クロマトグラフィー(GPC)分析を行ったところ、
得られたノボラック樹脂の標準ポリスチレン換算重量平
均分子量(Mw)は3000であった。
<Synthesis Example 1> Production of Novolac Resin (R-1) In a 2 liter flask equipped with a cooling pipe and a stirrer,
350 g of m-cresol, 350 g of p-cresol, 3
350 g of 7% formalin, and oxalic acid dihydrate 2.4
g was added and the reaction was carried out for 2 hours while maintaining the temperature at 95 to 100 ° C. After that, water was distilled off at 100 to 105 ° C. for 2 hours, and the temperature was raised to 180 ° C. and 10 mmHg.
The pressure was reduced to 1, the unreacted monomer and water were removed, and then the temperature was returned to room temperature for recovery to obtain 420 g of novolac resin R-1. Two PL gel 5 μm Mix D columns manufactured by Polymer Lab Co., Ltd. were connected in series to the column, THF was used as an eluent, the column temperature was 40 ° C., the liquid feed rate was 1 ml / min, and the UV detector had a wavelength of 254 nm. Gel permeation chromatography (GPC) analysis,
The standard polystyrene reduced weight average molecular weight (Mw) of the obtained novolak resin was 3,000.

【0035】<合成例2>ポリビニルフェノール(R−
2)の合成 4−ヒドロキシスチレン72.1g(0.60mo
l)、アゾビスイソブチロニトリル10.0g(0.0
61mol)及びジオキサン200mlを1リットルの
フラスコに仕込み、窒素気流下、80℃で4時間撹拌を
行った。得られた反応液を5リットルのヘキサンに投入
し、生じた沈澱をろ過した。得られた固形分をテトラヒ
ドロフラン200ミリリットルに溶解させ、3リットル
のn−ヘキサンに投入し、生じた沈澱をろ過した(再沈
操作)。この再沈操作を3回繰り返したのち、乾燥し、
25.2gの4−ヒドロキシスチレンの単独重合体を得
た。得られた重合体は、合成例1と同様のGPC分析の
結果、標準ポリスチレン換算でMw=2300であっ
た。
<Synthesis Example 2> Polyvinylphenol (R-
2) Synthesis 4-hydroxystyrene 72.1 g (0.60 mo
l), 10.0 g of azobisisobutyronitrile (0.0
61 mol) and 200 ml of dioxane were charged into a 1-liter flask, and the mixture was stirred at 80 ° C. for 4 hours under a nitrogen stream. The obtained reaction liquid was poured into 5 liters of hexane, and the generated precipitate was filtered. The obtained solid content was dissolved in 200 ml of tetrahydrofuran, poured into 3 liters of n-hexane, and the generated precipitate was filtered (reprecipitation operation). After repeating this reprecipitation operation three times, it is dried.
25.2 g of 4-hydroxystyrene homopolymer was obtained. As a result of the same GPC analysis as in Synthesis Example 1, the obtained polymer was Mw = 2300 in terms of standard polystyrene.

【0036】<合成例3>4−ヒドロキシスチレン/ス
チレン共重合体(R−3)の合成 4−ヒドロキシスチレン72.1g(0.60mo
l)、スチレン10.4g(0.10mol)、アゾビ
スイソブチロニトリル10.0g(0.061mol)
及びジオキサン200mlを1リットルのフラスコに仕
込み、窒素気流下、80℃で6時間撹拌を行った。得ら
れた反応液を5リットルのヘキサンに投入し、生じた沈
澱をろ過した。得られた固形分をテトラヒドロフラン2
00mlに溶解させ、3リットルのn−ヘキサンに投入
し、生じた沈澱をろ過した(再沈操作)。この再沈操作
を3回繰り返したのち、乾燥し、28.6gの4−ヒド
ロキシスチレン/スチレン共重合体を得た。得られた重
合体は、合成例1と同様のGPC分析の結果、標準ポリ
スチレン換算でMw=3000であった。また、H−
NMRスペクトル解析の結果、4−ヒドロキシスチレン
/スチレン共重合体の構造単位比率はモル比84/16
であった。
<Synthesis Example 3> Synthesis of 4-hydroxystyrene / styrene copolymer (R-3) 4-hydroxystyrene 72.1 g (0.60 mo)
l), styrene 10.4 g (0.10 mol), azobisisobutyronitrile 10.0 g (0.061 mol)
200 ml of dioxane and 200 ml of dioxane were charged into a 1-liter flask, and the mixture was stirred at 80 ° C. for 6 hours under a nitrogen stream. The obtained reaction liquid was poured into 5 liters of hexane, and the generated precipitate was filtered. Tetrahydrofuran 2 was obtained.
It was dissolved in 00 ml and poured into 3 liters of n-hexane, and the generated precipitate was filtered (reprecipitation operation). This reprecipitation operation was repeated 3 times and then dried to obtain 28.6 g of 4-hydroxystyrene / styrene copolymer. As a result of the same GPC analysis as in Synthesis Example 1, the obtained polymer was Mw = 3000 in terms of standard polystyrene. In addition, 1 H-
As a result of NMR spectrum analysis, the structural unit ratio of 4-hydroxystyrene / styrene copolymer was a molar ratio of 84/16.
Met.

【0037】<合成例4>4−(t−ブトキシカルボニ
ルメチルオキシ)スチレン/4−ヒドロキシスチレン共
重合体(R−4)の合成 無水ジメチルホルムアミド200mlにポリ(4−ビニ
ルフェノール)20gを、窒素雰囲気下で溶解させたの
ち、この溶液にNaOH(純度95%)0.80gを加
えて30分間撹拌した。次いで、これにt−ブチル ク
ロロアセテート5.4gを滴下し、70℃で18時間加
熱した。冷却してろ過したのち、溶液を水3リットルに
加えることにより生成した沈殿をろ取し、水に再懸濁さ
せ、再ろ過後、乾燥して4−(t−ブトキシカルボニル
メチルオキシ)スチレン/4−ヒドロキシスチレン共重
合体を得た。この重合体は、合成例1と同様のGPC分
析の結果、標準ポリスチレン換算でMw=6,000で
あった。また、H−NMRスペクトル解析の結果、原
料となったポリ(4−ビニルフェノール)のフェノール
性水酸基の水素原子の約24モル%がt−ブトキシカル
ボニルメチル基に置換されていた。
<Synthesis Example 4> Synthesis of 4- (t-butoxycarbonylmethyloxy) styrene / 4-hydroxystyrene copolymer (R-4) In 200 ml of anhydrous dimethylformamide, 20 g of poly (4-vinylphenol) was added with nitrogen. After dissolving under an atmosphere, 0.80 g of NaOH (purity 95%) was added to this solution and stirred for 30 minutes. Then, 5.4 g of t-butyl chloroacetate was added dropwise thereto, and heated at 70 ° C. for 18 hours. After cooling and filtering, the precipitate formed by adding the solution to 3 liters of water was collected by filtration, resuspended in water, refiltered, and dried to give 4- (t-butoxycarbonylmethyloxy) styrene / A 4-hydroxystyrene copolymer was obtained. As a result of the same GPC analysis as in Synthesis Example 1, this polymer was Mw = 6,000 in terms of standard polystyrene. In addition, as a result of 1 H-NMR spectrum analysis, about 24 mol% of hydrogen atoms of the phenolic hydroxyl group of poly (4-vinylphenol) used as a raw material was substituted with t-butoxycarbonylmethyl group.

【0038】<合成例5>4−ヒドロキシスチレン/t
−ブチル アクリレート共重合体(R−5)の合成 4−ヒドロキシスチレン60.1g(0.50mo
l)、t−ブチル アクリレート64.1g(0.50
mol)、アゾビスイソブチロニトリル10.0g
(0.061mol)、ジオキサン200mlを1リッ
トルのフラスコに仕込み、窒素気流下、80℃で8時間
撹拌を行った。得られた反応液を5リットルのキシレン
に投入し、生じた沈澱をろ過した。得られた固形分をジ
エチルエーテル200mlに溶解させ、3リットルのn
−ヘキサンに投入し、生じた沈澱をろ過した(再沈操
作)。この再沈操作を3回繰り返したのち、乾燥し、8
2.3gの4−ヒドロキシスチレン/t−ブチル アク
リレート共重合体を得た。得られた重合体は、合成例1
と同様のGPC分析の結果、標準ポリスチレン換算でM
w=8,900であった。また、H−NMRスペクト
ル解析の結果、4−ヒドロキシスチレン/t−ブチル
アクリレート共重合体の構造単位比率はモル比52/4
8であった。
<Synthesis Example 5> 4-hydroxystyrene / t
-Synthesis of butyl acrylate copolymer (R-5) 4-hydroxystyrene 60.1 g (0.50 mo
l), t-butyl acrylate 64.1 g (0.50
mol), azobisisobutyronitrile 10.0 g
(0.061 mol) and 200 ml of dioxane were charged into a 1-liter flask, and the mixture was stirred at 80 ° C. for 8 hours under a nitrogen stream. The obtained reaction liquid was put into 5 liters of xylene, and the generated precipitate was filtered. The obtained solid content was dissolved in 200 ml of diethyl ether, and 3 liters of n was added.
-Adding to hexane, the precipitate formed was filtered (reprecipitation operation). After repeating this reprecipitation operation three times, it was dried and
2.3 g of 4-hydroxystyrene / t-butyl acrylate copolymer was obtained. The polymer obtained was Synthetic Example 1
As a result of GPC analysis similar to, M in terms of standard polystyrene
w = 8,900. Moreover, as a result of 1 H-NMR spectrum analysis, 4-hydroxystyrene / t-butyl was obtained.
The structural unit ratio of the acrylate copolymer is a molar ratio of 52/4.
It was 8.

【0039】<レジスト組成物1の調製>合成例1によ
って得られ樹脂(R−1)100部、酸発生剤として2
−[2−(4−メトキシフェニル)エテニル]−4,6
−ビス(トリクロロメチル)−S−トリアジン(P−
1)1.0部、架橋剤として「サイメル303」(商品
名、三井サイテック社製、ヘキサメトキシメチルメラミ
ン)(C−1)5.0部、シリコン系界面活性剤「KP
−341」(商品名、信越シリコーン社製)0.1部を
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート1
80部に溶解させた後、3μmのポリテトラフルオロエ
チレン製フィルターで濾過してレジスト組成物1を調製
した。
<Preparation of Resist Composition 1> 100 parts of Resin (R-1) obtained by Synthesis Example 1 and 2 as an acid generator
-[2- (4-Methoxyphenyl) ethenyl] -4,6
-Bis (trichloromethyl) -S-triazine (P-
1) 1.0 part, as a cross-linking agent, "Cymel 303" (trade name, manufactured by Mitsui Cytec, hexamethoxymethylmelamine) (C-1) 5.0 parts, silicon-based surfactant "KP"
-341 "(trade name, manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.) with 0.1 part of propylene glycol monomethyl ether acetate 1
After being dissolved in 80 parts, a resist composition 1 was prepared by filtering with a 3 μm polytetrafluoroethylene filter.

【0040】<レジスト組成物2〜7の調製>組成物中
の各成分の種類と配合部数を表1に示す通りにする以外
は、レジスト組成物1を調製したのと同様にして、レジ
スト組成物2〜7を調製した。
<Preparation of Resist Compositions 2 to 7> The resist composition was prepared in the same manner as in the preparation of the resist composition 1 except that the type and the number of parts of each component in the composition were as shown in Table 1. Items 2 to 7 were prepared.

【0041】[0041]

【表1】 [Table 1]

【0042】表1中の各成分の種類は以下の通りであ
る。 酸発生剤: (P−1)/2−[2−(4−メトキシフェニル)エテ
ニル]−4,6−ビス(トリクロロメチル)−S−トリ
アジン (P−2)/トリフェニルスルホニウムトリフルオロメ
タンスルホネート。 (P−3)/2,4,6−トリス(トリクロロメチル)
−S−トリアジン 架橋剤: (C−1)/サイメル303(商品名、三井サイテック
社製、ヘキサメトキシメチルメラミン) (C−2)/サイメル1170(商品名、三井サイテッ
ク社製、ブチル化グリコールウリル) 溶解抑止剤: (I−1)/1,1−ジメチル−1,1−ジ(4−t−
ブトキシカルボニルオキシフェニル)メタン 塩基性化合物: (B−1)/ジフェニルアミン (B−2)/トリエタノールアミン
The types of each component in Table 1 are as follows. Acid generator: (P-1) / 2- [2- (4-methoxyphenyl) ethenyl] -4,6-bis (trichloromethyl) -S-triazine (P-2) / triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate. (P-3) / 2,4,6-tris (trichloromethyl)
-S-triazine crosslinking agent: (C-1) / Cymel 303 (trade name, manufactured by Mitsui Cytec, hexamethoxymethylmelamine) (C-2) / Cymel 1170 (trade name, manufactured by Mitsui Cytec, butylated glycoluril) ) Dissolution inhibitor: (I-1) / 1,1-dimethyl-1,1-di (4-t-
Butoxycarbonyloxyphenyl) methane basic compound: (B-1) / diphenylamine (B-2) / triethanolamine

【0043】<評価1〜7> レジスト組成物1〜7を
用いたパターン形成 コーターを用いて、先に得られたレジスト組成物をシリ
コンウエハ上に塗布した後、110℃で120秒間プリ
ベークを行い、膜厚10μmのレジスト膜を形成した。
レジスト膜の形成に際しては、10μmの厚みのレジス
ト膜を、コーターの回転数が500rpm以上で形成で
きるレジスト組成物については、1回の塗膜で、コータ
ーの回転数が500rpm未満でないと形成できない時
は2回の塗膜で10μmの厚みのレジスト膜を得た。得
られたウエハに、電子線描画装置(ELS5700 エ
リオニクス社製)を用いてパターン描画した。電子線の
加速電圧は、50kVとした。描画パターンは、電子線
描画部と電子線非照射部が同一の幅で交互に繰り返され
た1:1ライン・アンド・スペースパターンで、ライン
幅は1μm刻みで1〜40μmの40種類とした。この
40種類の描画パターン全体について1μC/cm
みで1〜30μC/cmの30水準の照射エネルギー
量で描画した。110℃で120秒間描画後ベーク(P
ost Exposure Baking)を行った。
次に、2.38%のテトラメチルアンモニウムヒドロキ
シド水溶液で23℃、90秒間パドル法により現像して
レジストパターンを形成した。
<Evaluation 1 to 7> The resist composition obtained above was applied onto a silicon wafer using a pattern forming coater using the resist compositions 1 to 7, and then prebaked at 110 ° C. for 120 seconds. A resist film having a film thickness of 10 μm was formed.
When forming a resist film, a resist composition capable of forming a resist film having a thickness of 10 μm at a coater rotation speed of 500 rpm or more cannot be formed unless the coater rotation speed is less than 500 rpm for one coating film. A resist film having a thickness of 10 μm was obtained by coating twice. A pattern was drawn on the obtained wafer using an electron beam drawing apparatus (ELS5700 manufactured by Elionix). The acceleration voltage of the electron beam was 50 kV. The drawing pattern is a 1: 1 line-and-space pattern in which electron beam drawing parts and electron beam non-irradiating parts are alternately repeated with the same width, and the line width is 40 kinds of 1 to 40 μm in steps of 1 μm. The entire 40 types of drawing patterns were drawn with an irradiation energy amount of 30 levels of 1 to 30 μC / cm 2 in steps of 1 μC / cm 2 . Bake after drawing at 110 ° C for 120 seconds (P
ost Exposure Baking) was performed.
Next, a resist pattern was formed by developing with a 2.38% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution at 23 ° C. for 90 seconds by a paddle method.

【0044】<評価8> 非化学増幅電子線レジスト組
成物を用いたパターン形成 α−クロロアクリル酸メチルとα−メチルスチレンとの
等モル比共重合体(重量平均分子量約30万)100部
をo−ジクロロベンゼン900部に溶解し、ポアサイズ
3μmのポリテトラフルオロエチレン製フィルターで濾
過し、レジスト組成物を得た。得られたレジスト組成物
は、一般的な非化学増幅型電子線レジスト組成物であ
る。このレジスト組成物をシリコンウエハ上にスピンコ
ートし、180℃で180秒間プリベークを行い、膜厚
2μmのレジスト膜を形成した。この操作を5回繰り返
し、膜厚を10μmとした。レジスト組成物1〜7の評
価と同様の方法で電子線描画した後、マロン酸ジエチル
とジエチルケトンの1:1(重量比)混合溶媒にて23
℃、180秒間ディップ法により現像し、メチルイソブ
チルケトンにて23℃、20秒間ディップ法によりリン
スしてポジ型パターンを形成した。
<Evaluation 8> 100 parts of an equimolar copolymer (weight average molecular weight of about 300,000) of pattern-formed α-methyl methyl acrylate and α-methyl styrene was formed using a non-chemically amplified electron beam resist composition. It was dissolved in 900 parts of o-dichlorobenzene and filtered through a polytetrafluoroethylene filter having a pore size of 3 μm to obtain a resist composition. The resulting resist composition is a general non-chemically amplified electron beam resist composition. This resist composition was spin-coated on a silicon wafer and prebaked at 180 ° C. for 180 seconds to form a resist film having a film thickness of 2 μm. This operation was repeated 5 times to make the film thickness 10 μm. After electron beam drawing was performed in the same manner as in the evaluation of the resist compositions 1 to 7, the mixture was treated with a mixed solvent of diethyl malonate and diethyl ketone in a ratio of 1: 1 (weight ratio) to 23
It was developed by a dip method at 180 ° C. for 180 seconds and rinsed with methyl isobutyl ketone by a dip method at 23 ° C. for 20 seconds to form a positive pattern.

【0045】<評価9> 非化学増幅電子線レジスト組
成物を用いたパターン形成 4−クロロスチレンと4−クロロメチルスチレンの共重
合体(共重合比はモル比で1:1、標準ポリスチレン換
算重量平均分子量は約20万)100部をプロピレング
リコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)
800部に溶解し、ポアサイズ3μmのポリテトラフル
オロエチレン製フィルターで濾過し、レジスト組成物を
得た。得られたレジスト組成物は、一般的な非化学増幅
型電子線レジスト組成物である。このレジストをシリコ
ンウエハ上にスピンコートし、135℃で120秒間プ
リベークを行い、膜厚2μmのレジスト膜を形成した。
この操作を5回繰り返し、膜厚を10μmとした。レジ
スト組成物1〜7の評価と同様の方法で電子線描画した
後、エチルセルソルブと酢酸イソアミルの重量比65:
35の混合溶媒にて23℃、180秒間ディップ法によ
り現像し、2−プロパノールにて23℃、20秒間ディ
ップ法によりリンスしてネガ型パターンを形成した。
<Evaluation 9> Pattern formation using non-chemically amplified electron beam resist composition Copolymer of 4-chlorostyrene and 4-chloromethylstyrene (copolymerization ratio is 1: 1 by molar ratio, standard polystyrene equivalent weight) 100 parts by weight of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA)
It was dissolved in 800 parts and filtered through a polytetrafluoroethylene filter having a pore size of 3 μm to obtain a resist composition. The resulting resist composition is a general non-chemically amplified electron beam resist composition. This resist was spin-coated on a silicon wafer and prebaked at 135 ° C. for 120 seconds to form a resist film having a film thickness of 2 μm.
This operation was repeated 5 times to make the film thickness 10 μm. After electron beam drawing was performed in the same manner as in the evaluation of the resist compositions 1 to 7, the weight ratio of ethyl cellosolve to isoamyl acetate was 65:
It was developed by a dip method at 23 ° C. for 180 seconds in a mixed solvent of 35, and rinsed by a dip method at 23 ° C. for 20 seconds in 2-propanol to form a negative pattern.

【0046】<評価10> 非化学増幅フォトレジスト
組成物を用いたパターン形成 合成例1によって得られ樹脂(R−1)100部、2,
3,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノンの1,
2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル
(フェノール性水酸基の75モル%がエステル化された
もの)20部及びシリコン系界面活性剤「KP−34
1」(商品名、信越シリコーン社製)0.1部をプロピ
レングリコールモノメチルエーテルアセテート200部
に溶解させた後、ポアサイズ3μmのポリテトラフルオ
ロエチレン製フィルターで濾過し、レジスト組成物を得
た。得られたレジスト組成物は、一般的な非化学増幅型
フォトレジスト組成物である。このレジストをシリコン
ウエハ上にスピンコートし、100℃で90秒間プリベ
ークを行い、膜厚5μmのレジスト膜を形成した。この
操作を2回繰り返し、膜厚を10μmとした。このウエ
ハに、マスクアライナー(PLA501 キャノン社
製)を用いてパターン露光した。露光に使用した紫外線
の波長は、フィルタを用いて365nmのみとなるよう
にした。露光に使用したマスクパターンは、露光部と非
露光部が同一の幅で交互に繰り返された1:1ライン・
アンド・スペースパターンで、ライン幅は1μm刻みで
1〜40μmの40種類とした。この40種類の描画パ
ターン全体について10mJ/cm刻みで10〜30
0mJ/cmの30水準の照射エネルギー量で露光し
た。レジスト組成物1〜7の評価と同様のパターンに紫
外線にて露光した後、2.38重量%テトラメチルアン
モニウムヒドロキシド水溶液にて23℃、60秒間パド
ル法により現像し、超純水にて23℃、20秒間スピン
スプレー法によりリンスしてパターンを形成した。
<Evaluation 10> 100 parts of Resin (R-1) obtained by Synthesis Example 1 of pattern formation using a non-chemically amplified photoresist composition, 2,
1,4 of 3,4,4'-tetrahydroxybenzophenone
20 parts of 2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester (esterified with 75 mol% of phenolic hydroxyl groups) and a silicone-based surfactant "KP-34"
0.1 "(trade name, manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.) was dissolved in 200 parts of propylene glycol monomethyl ether acetate, and then filtered through a polytetrafluoroethylene filter having a pore size of 3 µm to obtain a resist composition. The obtained resist composition is a general non-chemically amplified photoresist composition. This resist was spin-coated on a silicon wafer and prebaked at 100 ° C. for 90 seconds to form a resist film having a film thickness of 5 μm. This operation was repeated twice to make the film thickness 10 μm. This wafer was pattern-exposed using a mask aligner (PLA501 Canon Inc.). The wavelength of the ultraviolet ray used for the exposure was set to be only 365 nm by using a filter. The mask pattern used for exposure was a 1: 1 line in which exposed and non-exposed areas were alternately repeated with the same width.
In the and space pattern, the line width was set to 1 to 40 μm in steps of 1 μm. 10 to 30 at intervals of 10 mJ / cm 2 for the entire 40 types of drawing patterns
The exposure was performed with an irradiation energy amount of 30 levels of 0 mJ / cm 2 . After exposure to ultraviolet light in the same pattern as in the evaluation of the resist compositions 1 to 7, the resist composition was developed with a 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution at 23 ° C. for 60 seconds by a paddle method, and then with ultrapure water. A pattern was formed by rinsing by a spin spray method at 20 ° C. for 20 seconds.

【0047】<評価>形成された各パターンについて以
下の評価を行った。 (1)感度 パターンを電子顕微鏡にて観察し、ライン幅40μmの
1:1ライン&スペースパターン描画部の実際のパター
ン寸法が1:1となった照射エネルギー量を感度とし
た。 (2)限界解像度 (1)の感度に相当する照射エネルギー量にて解像可能
な最小のライン幅を、限界解像度とした。 (3)現像後のクラック 現像後のパターンを観察し、クラック(レジスト膜のひ
び割れ)の有無を観察した。評価結果を、表2に整理し
た。
<Evaluation> The following evaluations were performed on each of the formed patterns. (1) The sensitivity pattern was observed with an electron microscope, and the irradiation energy amount at which the actual pattern size of the 1: 1 line & space pattern drawing portion with a line width of 40 μm was 1: 1 was defined as the sensitivity. (2) Limit resolution The minimum line width that can be resolved with the irradiation energy amount corresponding to the sensitivity of (1) was defined as the limit resolution. (3) Cracks after development The pattern after development was observed to check for the presence of cracks (cracks in the resist film). The evaluation results are summarized in Table 2.

【0048】[0048]

【表2】 [Table 2]

【0049】この結果からわかるように、レジスト組成
物1〜7を用いると、膜厚10μmにて現像後のクラッ
クを発生することなく10μm以下のパターンを解像す
ることができた。これに対して、ポジ型パターンを与え
た非化学増幅型電子線レジスト組成物を用いた評価8で
は、現像後に酷いクラックが発生し良好なパターンを形
成することができず、またネガ型パターンを与えた化学
増幅型レジスト組成物を用いた評価9では、クラックは
発生しなかったものの、現像後のパターンの膨潤やスカ
ムのため30μmの限界解像度しか得ることができなか
った。また、非化学増幅型フォトレジスト組成物を用い
ると、25μmの限界解像度しか得らレズ、所望のパタ
ーンを形成することができなかった(評価10)。さら
に、現像後のクラックも少量発生した。
As can be seen from these results, when resist compositions 1 to 7 were used, a pattern of 10 μm or less could be resolved at a film thickness of 10 μm without generating cracks after development. On the other hand, in Evaluation 8 using the non-chemically amplified electron beam resist composition provided with a positive pattern, severe cracks were generated after development and a good pattern could not be formed, and a negative pattern was formed. In Evaluation 9 using the given chemically amplified resist composition, cracks did not occur, but only a critical resolution of 30 μm could be obtained due to swelling of the pattern and scum after development. Further, when the non-chemically amplified photoresist composition was used, a desired pattern could be formed with a lesbian having a limiting resolution of 25 μm (evaluation 10). Furthermore, a small amount of cracks occurred after development.

【0050】これらのことから、化学増幅型レジスト組
成物を用いて得たレジスト膜に電子線を描画すると、膜
厚が厚い場合であっても微細加工が可能で、良好なレジ
ストパターンが得られ、凹凸の大きなスタンパを製造す
ることが可能であると判った。以下に、このような方法
により得られたレジストパターンを用いて金型を製造し
た例を示す。
From the above, when an electron beam is drawn on the resist film obtained by using the chemically amplified resist composition, fine processing is possible even when the film thickness is large, and a good resist pattern is obtained. It was found that it is possible to manufacture a stamper with large unevenness. An example of manufacturing a mold using the resist pattern obtained by such a method will be shown below.

【0051】<実施例1>架橋剤を含有するレジスト組
成物1をシリコンウエハ上に塗布した後、110℃で1
20秒間プリベークを行い、膜厚6.0μmのレジスト
膜を形成した。このウエハに、電子線描画装置(ELS
5700 エリオニクス社製)を用いてパターン描画し
た。電子線の加速電圧は、50kVとした。描画パター
ンは、50μm×500μmの長方形で、1μC/cm
刻みで1〜30μC/cmの30水準の照射エネル
ギー量で描画した。110℃で120秒間描画後ベーク
(Post Exposure Baking)を行っ
た。次に、2.38%のテトラメチルアンモニウムヒド
ロキシド水溶液で23℃、90秒間パドル法により現像
してパターンを形成した。得られたパターンについて、
各電子線を描画したエリアの残膜厚を触針式膜厚計(P
−10 KLA−テンコール社製)で測定し、照射エネ
ルギー量と残膜厚の関係(残膜感度曲線)を求めた。こ
の関係を利用することにより、所望の断面形状をもつパ
ターンの形成が可能になる。
Example 1 A resist composition 1 containing a cross-linking agent was applied on a silicon wafer, and then the composition was applied at 110 ° C. for 1 hour.
Pre-baking was performed for 20 seconds to form a resist film having a film thickness of 6.0 μm. An electron beam lithography system (ELS
5700 Elionix) was used to draw a pattern. The acceleration voltage of the electron beam was 50 kV. The drawing pattern is a rectangle of 50μm x 500μm, 1μC / cm
It is drawn by irradiation energy amount of 30 levels 1~30μC / cm 2 at 2 increments. After drawing for 120 seconds at 110 ° C., baking (Post Exposure Baking) was performed. Next, a pattern was formed by developing with a 2.38% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution at 23 ° C. for 90 seconds by a paddle method. For the obtained pattern,
The remaining film thickness of the area where each electron beam is drawn is measured by the stylus type film thickness meter (P
-10 KLA-manufactured by Tencor Co., Ltd.) to determine the relationship between the amount of irradiation energy and the residual film thickness (residual film sensitivity curve). By utilizing this relationship, it becomes possible to form a pattern having a desired cross-sectional shape.

【0052】上記残膜感度曲線の作成とは別に、上述と
同じ方法で膜厚6.0μmのレジスト膜を新たに形成し
た。このレジスト膜に、電子線描画エネルギー量を少し
ずつ変化させながらラインパターンを描画した。具体的
には、先に求めた残膜感度曲線で残膜厚が0.525μ
mとなるエネルギー量(D1)μC/cmで最初のラ
インパターン(パターンの長さ500μm×幅0.02
5μm)を描画し、その隣に残膜厚が0.550μmと
なるエネルギー量(D2)μC/cmでラインパター
ンを描画した。同様にして、残膜厚が0.025μmず
つ増加するようにエネルギー量を順次増加させながら、
残膜厚が5.500μmとなる(D200)μC/cm
まで、合計200本のラインパターンを描画した。こ
の200本のラインパターンの隣に、次の要領で新たな
200本のラインパターンを形成した。即ち、(D20
0)μC/cmで最初に描画し、残膜率が0.025
μmずつ減少するようにエネルギー量を減少させなが
ら、(D1)μC/cmまで200本のラインパター
ンを描画した。このようにして得られた400本のライ
ンパターンの組(長さ500μm×幅10μm)を1セ
ットとし、これらを10セット描画した。上述の一連の
描画操作を、図1に概念図としてまとめた。実施例1の
場合、最小エネルギー量(D1)は0.80μC/cm
であり、最大エネルギー量(D200)は3.50μ
C/cmであった。
Separately from the above-mentioned residual film sensitivity curve, a resist film having a film thickness of 6.0 μm was newly formed by the same method as described above. A line pattern was drawn on the resist film while gradually changing the amount of electron beam drawing energy. Specifically, the residual film sensitivity curve obtained above indicates that the residual film thickness is 0.525 μm.
The first line pattern (pattern length 500 μm × width 0.02) with an energy amount (D1) μC / cm 2 of m.
5 μm) was drawn, and a line pattern was drawn next to it with an energy amount (D2) μC / cm 2 such that the residual film thickness was 0.550 μm. Similarly, while gradually increasing the amount of energy so that the remaining film thickness increases by 0.025 μm,
The residual film thickness is 5.500 μm (D200) μC / cm
Up to 2 , a total of 200 line patterns were drawn. Next to the 200 line patterns, 200 new line patterns were formed by the following procedure. That is, (D20
0) Draw with μC / cm 2 first and the residual film rate is 0.025
200 line patterns were drawn up to (D1) μC / cm 2 while reducing the amount of energy such that the line amount decreased by μm. A set of 400 line patterns (length: 500 μm × width: 10 μm) thus obtained was set as one set, and 10 sets were drawn. The above-described series of drawing operations is summarized as a conceptual diagram in FIG. In the case of Example 1, the minimum energy amount (D1) is 0.80 μC / cm.
2 and the maximum energy amount (D200) is 3.50μ
It was C / cm 2 .

【0053】このようにして電子線を描画した後、11
0℃で120秒間描画後ベーク(Post Expos
ure Baking)を行った。次に、2.38%の
テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で23
℃、90秒間パドル法により現像したところ、高さ5μ
mの三角形の断面形状を持つパターンが連続した凹凸パ
ターンを得ることができた。このパターンの斜面は、階
段状ではなく平坦であった。この表面に凹凸パターンを
持つ基板上にスパッタリング法によってニッケル薄膜を
形成した。形成されたニッケル薄膜を導電層とし、ニッ
ケルの電解メッキによりニッケルを成長させて厚さ50
0μmのニッケル層を得た。基板として使用したシリコ
ンウエハとニッケル層を物理的な力で引き剥がし、ニッ
ケル層に付着したレジストパターンの残渣をテトラヒド
ロフランにて洗浄除去し、レジストパターンに対応する
5μmの凹凸があるパターンのあるスタンパを得た。得
られたスタンパのレジストパターンと接触していた面
(金型の樹脂成形面)をレーザー顕微鏡(VK−850
0 キーエンス社製)にて観察したところ、平坦である
ことを確認した。
After drawing the electron beam in this way, 11
Bake after writing for 120 seconds at 0 ° C (Post Expos
ure baking). Then, with a 2.38% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution,
When developed by the paddle method at 90 ° C for 90 seconds, the height is 5μ.
It was possible to obtain a concavo-convex pattern in which patterns having a triangular cross-sectional shape of m were continuous. The slope of this pattern was flat rather than stepped. A nickel thin film was formed on the substrate having a concavo-convex pattern on its surface by the sputtering method. Using the formed nickel thin film as a conductive layer, nickel is grown by electrolytic plating of nickel to a thickness of 50
A 0 μm nickel layer was obtained. The silicon wafer used as the substrate and the nickel layer are peeled off by physical force, the residue of the resist pattern attached to the nickel layer is washed off with tetrahydrofuran, and a stamper having a 5 μm uneven pattern corresponding to the resist pattern is obtained. Obtained. The surface of the obtained stamper that was in contact with the resist pattern (the resin molding surface of the mold) was laser microscope (VK-850).
It was confirmed to be flat by observing with 0 Keyence Corporation).

【0054】<実施例2>架橋剤を含有するレジスト組
成物3を用い、膜厚を20μmとし、最小エネルギー量
は残膜感度曲線で残膜厚が1μmとなるエネルギー量
1.2μC/qscmとし最大エネルギー量は残膜厚が
19μmとなるエネルギー量7.5μC/qscmとす
る以外は、実施例1と同様にして19μmの凹凸がある
パターンのあるスタンパを製造した。得られたスタンパ
のレジストパターンと接触していた面(金型の樹脂成形
面)も平坦であった。
Example 2 Using resist composition 3 containing a crosslinking agent, the film thickness was set to 20 μm, and the minimum energy amount was set to 1.2 μC / qscm at which the residual film thickness becomes 1 μm in the residual film sensitivity curve. A stamper having a pattern with irregularities of 19 μm was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the maximum amount of energy was 7.5 μC / qscm which gives a residual film thickness of 19 μm. The surface of the obtained stamper in contact with the resist pattern (the resin molding surface of the die) was also flat.

【0055】<実施例3>架橋剤を含有しないレジスト
組成物5を用い、膜厚を10μmとし、最大エネルギー
量は残膜感度曲線で残膜厚が1μmとなるエネルギー量
5.3μC/qscmとし最小エネルギー量は残膜厚が
9μmとなるエネルギー量0.4μC/qscmとする
以外は、実施例1と同様にして8μmの凹凸があるパタ
ーンのあるスタンパを製造した。得られたスタンパのレ
ジストパターンと接触していた面(金型の樹脂成形面)
も平坦であった。
Example 3 Using the resist composition 5 containing no cross-linking agent, the film thickness was set to 10 μm, and the maximum energy amount was set to 5.3 μC / qscm at which the residual film thickness becomes 1 μm in the residual film sensitivity curve. A stamper having a pattern with unevenness of 8 μm was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the minimum energy amount was 0.4 μC / qscm, which was an energy amount with which the residual film thickness was 9 μm. The surface that was in contact with the resist pattern of the obtained stamper (the resin molding surface of the mold)
Was also flat.

【0056】<実施例4>架橋剤を含有しないレジスト
組成物6を用い、膜厚を10μmとし、最大エネルギー
量は残膜感度曲線で残膜厚が1μmとなるエネルギー量
4.2μC/qscmとし最小エネルギー量は残膜厚が
9μmとなるエネルギー量0.3μC/qscmとする
以外は、実施例1と同様にして8μmの凹凸があるパタ
ーンのあるスタンパを製造した。得られたスタンパのレ
ジストパターンと接触していた面(金型の樹脂成形面)
も平坦であった。
Example 4 A resist composition 6 containing no crosslinking agent was used, the film thickness was 10 μm, and the maximum energy amount was 4.2 μC / qscm at which the residual film thickness was 1 μm in the residual film sensitivity curve. A stamper having a pattern with unevenness of 8 μm was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the minimum amount of energy was 0.3 μC / qscm that gives a residual film thickness of 9 μm. The surface that was in contact with the resist pattern of the obtained stamper (the resin molding surface of the mold)
Was also flat.

【0057】<実施例5>架橋剤を含有するレジスト組
成物1を用い、膜厚10μmのレジスト膜を形成した。
電子線描画エネルギー量を少しずつ変化させながら長さ
500μmのラインパターンを並べて描画するのである
が、その最小エネルギー量は先に求めた残膜感度曲線で
残膜厚が1μmとなるエネルギー量1.0μC/cm
とし、最大エネルギー量は残膜厚が9μmとなるエネル
ギー量6.2μC/cmとした。最小エネルギー量の
ラインと最大エネルギー量のラインとは8μm離れるよ
うにし、その間に、パターンの断面形状が中心角90度
の扇型の円弧になるように照射エネルギー量をなめらか
に増加させながら、0.025μm刻みで198本のラ
インを描画した。同様に、6.2μC/cmから1.
0μC/cmまで照射エネルギー量をなめらかに減少
させながら、0.025μm刻みで200本のラインを
すぐ隣に描画した。このような描画を、10セット繰り
返した。その後実施例1と同様にしてスタンパを製造し
た。得られたスタンパは、断面形状が半径8μmの半円
が連続したパターンを有し、レジストパターンと接触し
ていた面(金型の樹脂成形面)は平坦であった。
Example 5 Using Resist Composition 1 containing a cross-linking agent, a resist film having a thickness of 10 μm was formed.
The line pattern having a length of 500 μm is arranged and drawn while gradually changing the electron beam drawing energy amount, and the minimum energy amount is the energy amount that the residual film thickness becomes 1 μm in the residual film sensitivity curve obtained above. 0 μC / cm 2
The maximum energy amount was set to 6.2 μC / cm 2 so that the remaining film thickness was 9 μm. The line of the minimum energy amount and the line of the maximum energy amount are separated by 8 μm, and in the meanwhile, while gradually increasing the irradiation energy amount so that the cross-sectional shape of the pattern becomes a fan-shaped arc having a central angle of 90 degrees, 198 lines were drawn at intervals of 0.025 μm. Similarly, from 6.2 μC / cm 2 to 1.
While reducing the irradiation energy amount to 0 μC / cm 2 smoothly, 200 lines were drawn right next to each other at intervals of 0.025 μm. Such drawing was repeated 10 sets. Then, a stamper was manufactured in the same manner as in Example 1. The obtained stamper had a pattern in which a semicircle having a cross-sectional shape with a radius of 8 μm was continuous, and the surface in contact with the resist pattern (the resin molding surface of the mold) was flat.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】レジストパターンの作製方法に関する説明図で
ある。
FIG. 1 is an explanatory diagram related to a method for producing a resist pattern.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 表面にレジストパターンが形成された基
板上に、金属を積層して金属層を形成した後、当該金属
層を、レジストパターンが形成された基板から剥離して
樹脂成形用金型を製造する方法であって、当該レジスト
パターンが、樹脂と酸発生剤とを含有する化学増幅型レ
ジスト組成物を用いて得られるレジスト膜に、電子線を
描画して形成されたものである樹脂成形用金型を製造す
る方法。
1. A metal mold for resin molding, comprising: forming a metal layer by laminating a metal on a substrate having a resist pattern formed on its surface; and peeling the metal layer from the substrate having the resist pattern formed thereon. A method for producing a resin, wherein the resist pattern is formed by drawing an electron beam on a resist film obtained by using a chemically amplified resist composition containing a resin and an acid generator. A method for manufacturing a molding die.
【請求項2】 レジストパターンの高さが2〜50μm
である請求項1記載の樹脂成形用金型を製造する方法。
2. The height of the resist pattern is 2 to 50 μm.
The method for producing the resin molding die according to claim 1.
【請求項3】 化学増幅型レジスト組成物が、更に架橋
剤を含有するものである請求項1又は2記載の樹脂成形
用金型を製造する方法。
3. The method for producing a resin molding die according to claim 1, wherein the chemically amplified resist composition further contains a crosslinking agent.
【請求項4】 金属層を形成する方法が、レジストパタ
ーンが形成された基板表面に、まず金属薄膜を形成し、
次いで前記金属薄膜の上に電解メッキを施すことによる
ものである請求項1〜3のいずれかに記載の樹脂成形用
金型を製造する方法。
4. A method of forming a metal layer, which comprises first forming a metal thin film on the surface of a substrate having a resist pattern formed thereon,
Next, the method for producing a resin molding die according to claim 1, wherein the metal thin film is subjected to electrolytic plating.
【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載された方
法により製造された樹脂成形用金型。
5. A resin molding die manufactured by the method according to any one of claims 1 to 4.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008103506A (en) * 2006-10-18 2008-05-01 Fuji Machinery Kk Method for forming solder resist film and electrostatic coating equipment
WO2009093700A1 (en) * 2008-01-25 2009-07-30 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha Manufacturing method for seamless mold

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