JP5515962B2 - 化学増幅型レジストパターンの改質方法 - Google Patents
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Description
基板上にレジストによりパターン形成するステップと、
前記基板上に形成された前記レジストパターンにしたがって金属を付着し、金属構造 体を形成するステップと、
前記金属構造体を使用して、樹脂製マイクロチャネル基板を形成するステップと
を備えた樹脂製マイクロチャネルアレイの製造方法が提案されている。
露光されると酸を発生する光酸発生剤と、酸の作用によって溶解性が変化する樹脂成 分とを含有する、ポジ型の化学増幅型レジストからなるレジストパターンの表面に、
この表面から前記レジストパターン内に浸透し、酸の作用下で前記樹脂成分と架橋 反応を行い得る水溶性架橋剤と、
前記レジストパターンへの、前記架橋剤の浸透を促進する浸透促進剤とを、
水又は水を主成分とする混合溶媒に溶解させてなる、
ポジ型化学増幅型レジストパターンの改質材水溶液を被着させ、前記レジストパターン に前記架橋剤を浸透させる工程と、
前記レジストパターンに浸透した前記架橋剤、及び前記レジストパターンの最表面に 付着している前記架橋剤以外の、余剰の前記架橋剤を除去する工程と、
前記架橋剤が浸透した前記レジストパターンに紫外光を照射し、前記光酸発生剤から 酸を発生させ、この酸の作用下で前記樹脂成分と前記架橋剤との前記架橋反応を行わせ 、前記レジストパターンの少なくとも表層部に硬化層を形成する工程と
を有する、ポジ型化学増幅型レジストパターンの改質方法に係わるものである。
露光されると酸を発生する光酸発生剤と、酸の作用によって溶解性が変化する樹脂成 分とを含有する、ポジ型の化学増幅型レジストからなるレジストパターンの表面から、 前記レジストパターン内に浸透し、酸の作用下で前記樹脂成分と架橋反応を行い得る水 溶性架橋剤と、
前記レジストパターンへの、前記架橋剤の浸透を促進する浸透促進剤と
が、水又は水を主成分とする混合溶媒に溶解されてなる、ポジ型化学増幅型レジストパターンの改質材に係わるものである。
支持体と、
前記支持体上に配置され、所定の形状にパターニングされ、さらに、そのレジストパ ターンの少なくとも表層部に、レジストの樹脂成分と架橋剤との重合物からなる硬化層 が形成されているポジ型化学増幅型レジストパターンと
を有する、レジストパターン構造体に係わるものである。
本実施の形態では、主として、請求項1〜8に記載したポジ型化学増幅型レジストの改質方法、請求項9〜12に記載したポジ型化学増幅型レジストの改質材、および請求項13〜15に記載したレジストパターン構造体の例について説明する。
まず、改質材水溶液を調製した。水溶性架橋剤としてヘキサキス(メトキシメチル)メラミン(東京化成工業(株)製)を用い、浸透促進剤としてエタノール(和光純薬工業(株)製)を用い、浸透補助剤としてポリビニルアルコール(PVA)(関東化学(株)製;重合度 500、けん化度 86.5〜89.0%)を用いた。1g/10mLのヘキサキス(メトキシメチル)メラミン水溶液と、エタノールと、1g/10mLのPVA水溶液とを、表1に示す混合比で混合した(表中、ヘキサキス(メトキシメチル)メラミンはトリアジン誘導体と略記した。)。
図5は、架橋剤浸透処理後のレジストパターンの断面の走査型電子顕微鏡(SEM)による観察像である。架橋剤を含まないエタノールとPVAとの2成分水溶液を被着させた場合と比べると、浸透処理によってレジストパターンの横幅が増大することがわかった。これは、ヘキサキス(メトキシメチル)メラミンが浸透または付着していることを示唆していると考えられる。
図6は、実施例1−1による、架橋剤浸透処理前後のレジストパターンの赤外吸収スペクトルである。架橋剤浸透処理前のレジストパターンには波数1558cm-1に吸収がないのに対し、架橋剤浸透処理後のレジストパターンには波数1558cm-1に吸収がある。この吸収はトリアジン環の振動による吸収であると考えられる。洗浄後のレジストパターンでこの吸収が観察されることから、ヘキサキス(メトキシメチル)メラミンはレジストパターンに浸透またはレジストパターンの最表面に付着していると考えられる。
次に、115℃に加熱しながら、紫外線(UV)ランプを用いて、波長254nmの紫外光を60秒間レジストパターンに照射し、光酸発生剤から酸を発生させた。照射後、さらに60秒間、115℃での加熱を続け、架橋反応を促進した。
図7は、実施例1−1による、硬化処理中および処理後のレジストパターンの赤外吸収スペクトルである。レジストパターンの赤外吸収スペクトルは、紫外光の照射後も115℃に加熱を続けて測定し、硬化反応を追跡した。図中、C−O−C基、およびC=O基の特性振動による吸収ピークの変化は、1分後以降ではほとんどない。これは、1分後にはレジスト内の保護基の脱離がほぼ終了したことを示している。
まず、改質材水溶液を調製した。先述した1g/10mLのヘキサキス(メトキシメチル)メラミン水溶液と、エタノールと、1g/10mLのPVA水溶液とを、表2に示す混合比で混合した(表中、ヘキサキス(メトキシメチル)メラミンはトリアジン誘導体と略記した。)。
図11(a)は、実施例4−1〜4−3による、架橋剤浸透処理後のレジストパターン断面のSEM観察像である。また、図11(b)は、断面SEMおよび画像解析ソフトによって、架橋剤浸透処理後のレジストのラインパターンの横幅を測定した結果を示すグラフである。この画像解析ソフトは、断面撮影画像を読み込み、明るさが大きく変化する点またはラインをエッジと認識し、エッジ間の距離を測長する機能を有する。グラフの縦軸はラインパターンの横幅を示し、横軸は横幅を測定した位置(厚さ方向の位置、支持体表面からの高さ)を示す。実施例1と同様、浸透処理前のレジストパターンに比べ、浸透処理後のレジストパターンの横幅が増大することがわかった。これは、ヘキサキス(メトキシメチル)メラミンが浸透または付着していることを示唆していると考えられる。また、改質材水溶液中のヘキサキス(メトキシメチル)メラミンおよびエタノールの割合が多い実施例ほど、横幅増加率が大きくなっており、ヘキサキス(メトキシメチル)メラミンの浸透量の増加を示唆していると考えられる。
3…ポジ型化学増幅型レジストの改質材水溶液、4…表層部、
5…架橋剤が浸透したレジストパターン、6…硬化層、
7…改質されたレジストパターン、10…レジストパターン構造体、
11…浸透促進剤のみを含有する水溶液、101…基板、102…機能性材料層、
103…ハードマスク層、104…レジスト層、105…トレンチ、
106…レジストパターン、107…トレンチ、
108a、108b…ハードマスクパターン、109…レジスト層、110…トレンチ、111…レジストパターン、112…トレンチ、113…機能性層、
121、122…マスク、201…支持体、202…第1のレジスト層、
203…ラインパターン、204…第1のレジストパターン、
205…被覆膜形成用水溶液、206…被覆膜、
207…被覆膜が形成された第1のレジストパターン、208…第2のレジスト層、
209…第2のレジストパターン、221…第1のマスク、222…第2のマスク
Claims (8)
- 露光されると酸を発生する光酸発生剤と、酸の作用によって溶解性が変化する樹脂成 分とを含有する、ポジ型の化学増幅型レジストからなるレジストパターンの表面に、
この表面から前記レジストパターン内に浸透し、酸の作用下で前記樹脂成分と架橋 反応を行い得る水溶性架橋剤と、
前記レジストパターンへの、前記架橋剤の浸透を促進する浸透促進剤とを、
水又は水を主成分とする混合溶媒に溶解させてなる、
ポジ型化学増幅型レジストパターンの改質材水溶液を被着させ、前記レジストパターン に前記架橋剤を浸透させる工程と、
前記レジストパターンに浸透した前記架橋剤、及び前記レジストパターンの最表面に 付着している前記架橋剤以外の、余剰の前記架橋剤を除去する工程と、
前記架橋剤が浸透した前記レジストパターンに紫外光を照射し、前記光酸発生剤から 酸を発生させ、この酸の作用下で前記樹脂成分と前記架橋剤との前記架橋反応を行わせ 、前記レジストパターンの少なくとも表層部に硬化層を形成する工程と
を有する、ポジ型化学増幅型レジストパターンの改質方法。 - 前記架橋剤を浸透させる工程において、150℃以下に加熱することによって、前記架橋剤の浸透を促進する、請求項1に記載したポジ型化学増幅型レジストパターンの改質方法。
- 前記硬化層を形成する工程において、150℃以下に加熱することによって、前記架橋反応を促進する、請求項1に記載したポジ型化学増幅型レジストパターンの改質方法。
- 前記水溶性架橋剤として、トリアジン(C3H3N3)系誘導体及び尿素誘導体からなる群から選ばれた少なくとも1種を用いる、請求項1に記載したポジ型化学増幅型レジストの改質方法。
- 前記浸透促進剤としてエタノール及び/又はメタノールを用いる、請求項1に記載したポジ型化学増幅型レジストパターンの改質方法。
- 前記レジストパターンへの、前記架橋剤の浸透を補助する浸透補助剤として、前記改質材にポリビニルアルコールを含有させる、請求項1に記載したポジ型化学増幅型レジストパターンの改質方法。
- 予め前記レジストパターンの表面に前記浸透促進剤の水溶液を被着させ、それを蒸発させた後に、前記レジストパターンの表面に前記改質材を被着させる処理を行う、請求項1に記載したポジ型化学増幅型レジストパターンの改質方法。
- 前記レジストパターンの表面に前記改質材を被着させる処理を複数回行う、請求項1に記載したポジ型化学増幅型レジストパターンの改質方法。
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