JPH0128937B2 - - Google Patents

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JPH0128937B2
JPH0128937B2 JP8397582A JP8397582A JPH0128937B2 JP H0128937 B2 JPH0128937 B2 JP H0128937B2 JP 8397582 A JP8397582 A JP 8397582A JP 8397582 A JP8397582 A JP 8397582A JP H0128937 B2 JPH0128937 B2 JP H0128937B2
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JP
Japan
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copolymer
acetylacetonate
sensitivity
methacrylic acid
mol
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Application number
JP8397582A
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Japanese (ja)
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JPS58202441A (en
Inventor
Seiichi Takahashi
Juji Shin
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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Publication of JPH0128937B2 publication Critical patent/JPH0128937B2/ja
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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
    • G03F7/039Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Conversion Of X-Rays Into Visible Images (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)

Description

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

本発明は電子線、X線、γ線、遠紫外線などの
放射線に感応するポジ型放射線レジスト材料に関
するものであり、さらに詳しくは、半導体素子や
集積回路などの微細パターンを形成するのに適し
たポジ型放射線レジスト材料に関するものであ
る。 放射線レジストには放射線の露光により橋カケ
不溶化するネガ型と、露光された部分が崩壊し現
像時に溶解除去されるポジ型とがあり、一般にネ
ガ型は高感度であるが解像力に劣り、ポジ型は解
像力に優れているが低感度であるという欠点を持
つている。現在では解像力に優れているポジ型レ
ジストの高感度化に開発の重点が置かれている。
ポジ型放射線レジストとしては従来多数のものが
提案されているが感度、解像度および耐ドライエ
ツチング性等レジストとして必要な基本的特性を
同時に満足するものは知られていない。例えば最
も広く検討され一部で実用化されているポリメチ
ルメタクリレート(以下PMMAと略す)は解像
度に優れているが電子線に対する感度は5×10-5
〜1×10-4クーロン/cm2程度と低い欠点を持つ。
ここで感度とは、基板上に塗布したレジスト膜が
現像操作により100%除去されるために必要な最
低放射線露光量である。 このためPMMAの優れている面で失うことな
しに感度を向上させる多くの方法が検討されてき
た。まず第一は、PMMAの高分子量化による高
感度化、すなわち高分子量化することで電子線露
光による分子量の低下の割合を大きくしようとす
るものである。黒田らは「秋季応用物理学会学術
講演会予稿集」第233頁(1971)に、分子量400万
のPMMAを用いて酢酸エチルと酢酸イソアルミ
とを容量比で2:8の割合で混合した混合溶媒を
現像液として用いた場合5×10-8クローン/cm2
3ケタも感度が増大したと報告している。 しかしこの場合解像度が維持されたかどうかに
ついては明らかにされていない。ふつう高分子量
のポリマはサブミクロン口径のフイルターによる
ロ過ができないため混入ゴミにより塗布特性が極
端に悪化する。また現像処理の際の膨潤が著しく
なり解像度が低下するなど多くの弊害も同時に生
じる。第二の方法は、メタクリル酸メチルを主成
分としこれにビニル系化合物を共重合させること
による高感度化である。切断のG値の大きいもの
や熱分解しやすいものの導入でありたとえばメタ
クリル酸、イソブチレン、α−クロロアクリレー
ト、α−シアノアクリレート、アクリロニトリ
ル、イソブチルメタアクレートとメタクリル酸メ
チルとの共重合体が知られている。 これらの感度は確かにPMMAより1〜2ケタ
高くなつている。しかし、ガラス転移点温度が
PMMAより低下し耐熱性が著しく低下する、ま
た解像度についてもPMMAに及ばす加熱処理の
際パターンの流れを生ずるなど、レジストとして
重大な欠点も合わせて生じている。 第三の方法は、加熱することにより橋カケする
成分の導入による高感度化方法である。この方法
は未露光部が橋カケ構造を維持しているため高感
度化ばかりでなく短時間現像も期待できる。この
方法には大きく分けて三つのタイプが知られてい
る。一つは、ポリマ自体が熱により分子間橋カケ
を形成するものであり、メタクリル酸メチル−メ
タクリル酸共重合体、ポリメタクリルアミドの重
合体が知られており、それぞれ−COOH、−
COOH間の脱水反応、−CONH2、−CONH2間の
脱アンモニア反応で三次元化する。しかしこれら
は感度は高いが解像度が非常に悪いことさらに橋
カケ密度を一定に制御することが困難であり安定
したレジストとして提供できない欠点をもつ。 二つめはポリマに分子間橋カケのための添加剤
を加えるものであり、メタクリル酸メチル−メタ
クリル酸共重合体にジエポキシ化合物をメタクリ
ル酸メチル−メタクリル酸クロリド共重合体にネ
オペンチルグリコールを添加するものなどが知ら
れている。 しかしこれらの反応も橋カケ密度を制御するこ
とが困難なうえ、未反応物が膜ベリの原因となる
という欠点を持つ。 三つめは二種のポリマを混合し一方のポリマの
反応性基が他のポリマの反応性基と結合し三次元
化する。 メタクリル酸メチルとメタクリル酸クロリドと
の共重合体とメタクリル酸メチルとメタクリル酸
との共重合体を混合する方法が知られている。し
かしメタクリル酸クロリドはきわめて反応性が高
く空気中の水とも反応するため安定保存、および
使用上の取り扱いに大きな困難が生じる。 本発明は上記に示したような欠点を改良するた
めになされたもので、PMMAに比較して感度が
高く、解像度はPMMAに匹敵しかつ取り扱いが
容易で長期保存可能なポジ型放射線レジスト材料
を提供するものである。 すなわち本発明は、 (a)一般式
The present invention relates to a positive radiation resist material that is sensitive to radiation such as electron beams, X-rays, gamma rays, and far ultraviolet rays. The present invention relates to positive radiation resist materials. There are two types of radiation resists: negative type, in which bridge chips become insolubilized by exposure to radiation, and positive type, in which the exposed areas disintegrate and are dissolved and removed during development.Generally, negative type has high sensitivity but poor resolution; Although it has excellent resolution, it has the disadvantage of low sensitivity. Currently, development efforts are focused on increasing the sensitivity of positive resists, which have excellent resolution.
Many positive radiation resists have been proposed in the past, but none are known that simultaneously satisfy the basic characteristics necessary for a resist, such as sensitivity, resolution, and dry etching resistance. For example, polymethyl methacrylate (hereinafter abbreviated as PMMA), which has been most widely studied and put into practical use in some areas, has excellent resolution, but its sensitivity to electron beams is 5 × 10 -5
It has a low defect of ~1×10 -4 coulomb/cm 2 .
Sensitivity here is the minimum amount of radiation exposure necessary for 100% of the resist film coated on the substrate to be removed by a developing operation. For this reason, many methods have been investigated to improve sensitivity without sacrificing the advantages of PMMA. The first is to increase the sensitivity by increasing the molecular weight of PMMA, that is, by increasing the molecular weight, the rate of decrease in molecular weight due to electron beam exposure is increased. Kuroda et al. wrote in ``Proceedings of the Autumn Academic Conference of the Japan Society of Applied Physics,'' p. 233 (1971) that a mixed solvent was prepared by mixing ethyl acetate and isoaluminium acetate in a volume ratio of 2:8 using PMMA with a molecular weight of 4 million. It has been reported that the sensitivity increased by 3 digits to 5×10 -8 clones/cm 2 when used as a developer. However, it is not clear whether the resolution was maintained in this case. Usually, high molecular weight polymers cannot be filtered through a submicron diameter filter, so the coating properties are extremely deteriorated due to mixed dust. In addition, many other disadvantages occur at the same time, such as significant swelling during development and a decrease in resolution. The second method is to increase sensitivity by copolymerizing methyl methacrylate as a main component with a vinyl compound. The introduction of materials with a large G-value for cleavage or materials that are easily thermally decomposed is known, such as methacrylic acid, isobutylene, α-chloroacrylate, α-cyanoacrylate, acrylonitrile, and copolymers of isobutyl methacrylate and methyl methacrylate. ing. The sensitivity of these materials is certainly one to two orders of magnitude higher than that of PMMA. However, the glass transition temperature
It also has serious drawbacks as a resist, such as significantly lower heat resistance than PMMA, and resolution that causes pattern flow during heat treatment similar to that of PMMA. The third method is a method of increasing sensitivity by introducing a component that breaks the bridge when heated. Since this method maintains the bridge chip structure in the unexposed area, it can be expected not only to increase sensitivity but also to develop in a short time. There are three known types of this method. One is that the polymer itself forms intermolecular bridge cracks when heated; methyl methacrylate-methacrylic acid copolymer and polymethacrylamide polymer are known, and these are -COOH, -, respectively.
It becomes three-dimensional through a dehydration reaction between COOH and a deammonization reaction between -CONH 2 and -CONH 2 . However, although these have high sensitivity, they have very poor resolution, and furthermore, it is difficult to control the density of bridge chips at a constant level, so they have the disadvantage that they cannot be provided as stable resists. The second method involves adding additives to the polymer to create intermolecular bridges, such as adding a diepoxy compound to the methyl methacrylate-methacrylic acid copolymer and adding neopentyl glycol to the methyl methacrylate-methacrylic acid chloride copolymer. things are known. However, these reactions also have the disadvantage that it is difficult to control the bridge chipping density, and unreacted substances cause film burr. The third method is to mix two types of polymers, and the reactive groups of one polymer combine with the reactive groups of the other polymer to create a three-dimensional structure. A method is known in which a copolymer of methyl methacrylate and methacrylic acid chloride and a copolymer of methyl methacrylate and methacrylic acid are mixed. However, methacrylic acid chloride has extremely high reactivity and reacts with water in the air, causing great difficulties in stable storage and handling during use. The present invention was made to improve the above-mentioned drawbacks, and provides a positive radiation resist material that has higher sensitivity than PMMA, has a resolution comparable to PMMA, is easy to handle, and can be stored for a long time. This is what we provide. That is, the present invention provides (a) general formula

【式】(ただし、Rはアル キル基またはシクロアルキル基であつて、ハロゲ
ン置換基を含んでもよい)で示されるメタクリル
酸エステル97〜70モル%と、(b)アクリル酸および
メタクリル酸から成る群から選ばれた少なくとも
1種の3〜30モル%とから構成された共重合体
100部に、2価以上の金属イオンを含み上記共重
合体の溶媒に可溶な金属アセチルアセトナート
0.1〜20部を添加して成るポジ型放射線レジスト
材料である。 本発明のポジ型放射線レジスト材料はメタクリ
ル酸エステルを主成分とし一部橋カケにあずかる
アクリル酸およびメタクリル酸の少なくとも1種
から成る成分を添加共重合し、この共重合体に新
規な橋カケ剤として2価以上の多価の金属イオン
を含む金属アセチルアセトナートを添加したもの
である。 本発明に用いる共重合体の1つの成分は、一般
式として
A group consisting of 97 to 70 mol% of a methacrylic acid ester represented by the formula (wherein R is an alkyl group or a cycloalkyl group and may contain a halogen substituent), and (b) acrylic acid and methacrylic acid. A copolymer composed of 3 to 30 mol% of at least one selected from
100 parts of metal acetylacetonate containing divalent or higher valence metal ions and soluble in the solvent of the above copolymer.
This is a positive radiation resist material containing 0.1 to 20 parts. The positive radiation resist material of the present invention is made by copolymerizing a methacrylic acid ester as a main component and adding a component consisting of at least one of acrylic acid and methacrylic acid, which partially participates in bridge chipping, and to this copolymer, a novel bridge chipping agent is added. A metal acetylacetonate containing a multivalent metal ion of divalent or higher valence is added. One component of the copolymer used in the present invention has the general formula:

【式】(ただしRはアルキル基または シクロアルキル基であり、ハロゲン置換基を含ん
でもよい)で示されるメタクリル酸エステルであ
る。アルキル基、シクロアルキル基は低級のもの
が好ましく、特にアルキル基としては炭素数4個
以下、シクロアルキル基としては炭素数6個以下
のものが好ましい。これらは単独かあるいは任意
の割合で混合して使用してもよい。具体的な例と
してはメタクリル酸メチル、メタクリル酸エチ
ル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸
iso−プロピル、メタクリル酸−nブチル、メタ
クリル酸iso−ブチル、メタクリル酸sec−ブチ
ル、メタクリル酸シクロヘキシルなどがあり、そ
の他ハロゲンを含んだものとして2,2,2−ト
リフルオロエチルメタクリラート、2,2,2−
トリクロロエチルメタクリラート、2,2,2−
トリフルオロ−iso−プロピルメタクリラート、
2,2,2−トリクロロ−iso−プロピルメタク
リラートなどがある。 共重合体のもう1つの成分はアクリル酸、およ
びメタクリル酸でやはり単独か混合使用してもよ
い。 またこれらの組合せにより合成されるポリマの
組成は前者が97〜70モル%、後者が3〜30モル%
程度までが使用可能である。その理由は後者が少
なすぎれば橋カケ密度が少なくなり耐溶媒特性が
十分でなくなること、また多すぎると橋カケ密度
をゲル化限界内にするための露光量が多くなりか
えつて感度の低下を導くこととなるからである。
しかしこの場合橋カケ剤の量である程度、調節す
ることもできるが多くの共重合成分を入れること
は主成分本来の特性が失われるので好ましくな
い。最も効果的な範囲は前者で95〜85モル%、後
者で5〜15モル%の共重合組成である。重合は通
常行なわれているラジカル重合で良い。 次に本発明に用いる橋カケ剤は原子価2価以上
のもので、かつ前記共重合体と共に溶媒に溶解さ
せて基板に塗布するため、酢酸ブチル、酢酸イソ
アミル、酢酸イソブチル、酢酸メチルセロソル
ブ、ジメチルフオルムアミド、ジメチルスルホオ
キサイド、メチルイソブチルケトン、メチルエチ
ルケトン、クロルベンゼン、トルエン等の該共重
合体の溶媒に可溶な金属アセチルアセトナートを
用いる。 具体例としてニツケルアセチルアセトナート、
鉄アセチルアセトナート、鉛アセチルアセトナー
ト、コバルトアセチルアセトナート(2価および
3価のもの)、銅アセチルアセトナート、クロム
アセチルアセトナート(2価および3価のもの)、
マンガンアセチルアセトナート、カルシウムアセ
チルアセトナート、マグネシウムアセチルアセト
ナート、亜鉛アセチルアセトナート、チタニウム
アセチルアセトナート、カドミウムアセチルアセ
トナート、バリウムアセチルアセトナート、アル
ミニウムアセチルアセトナートなどが挙げられる
がこれに限定されない。 これらは前記有機溶媒の種類によつて溶けにく
いものもあるが、その場合でも極性の強いジメチ
ルスルホオキサイド、ジメチルフオルムアミドな
どの溶媒を使用すれば、本発明の効果を出すのに
十分な量を溶解させることができる。 金属アセチルアセトナートの添加量について
は、共重合体中のカルボキシル基の数と金属イオ
ンの価数の合計量が1:1となる量が望ましく、
重量比では共重合体100部に対し金属アセチルア
セトナート0.1〜20部であり、特に好ましい範囲
は0.5〜5部である。 また本発明における放射線レジストは基板上に
塗布した段階では橋カケを形成していず、プレベ
イク段階で加熱することにより橋カケさせる。こ
の時の加熱温度は100℃〜200℃の範囲が好まし
い。すなわち100℃より低い場合橋カケを形成す
るのに非常に長時間を要すること、また200℃以
上になると共重合成分であるカルボキシル基間で
脱水反応が起こり橋カケするため橋カケ密度の制
御が難しくなる。さらに本発明における共重合体
の分子量については非常に高いのは好ましくな
い。すなわち、このレジストは橋カケを形成する
ことにより溶解性を低下させているが、一旦露光
されればできるだけ溶解性の大きい方が望まし
い。そのためには共重合体の分子量は重量平均分
子量で10000〜700000が望ましい。 本発明の作用機構について明らかではないがた
ぶん次のような反応が起つていると考えられる。 つまり加熱することにより金属アセチルアセト
ナートとカルボン酸が反応し多価金属イオンとカ
ルボン酸でイオン的な結合を形成する。 本発明者らの実験によればプレベイク前後の膜
減りの大きさは添加した金属アセチルアセトナー
トの量に比例している。このことから金属イオン
以外の反応主成物は大部分レジスト膜の外へ離散
してしまうものと考えられる。 以下本発明を実施例によつて説明する。しかし
これらは本発明の内容を規定するものではない。 実施例 1 メタクリル酸メチルとメタクリル酸を通常の方
法でラジカル重合させ、前者80モル%、後者20モ
ル%の共重合体を得た。この時の重量平均分子量
は42000であつた。次にこの共重合体に対し、
1.22重量パーセントの鉄アセチルアセトナート
(3価の鉄イオン含む)を添加し酢酸メチルセロ
ソルブに溶解させる。この時の濃度は16.1%であ
つた。次にこのレジスト液を0.45μのメンブラン
フイルターでロ過した後回転塗膜を行なつた。ス
ピナーの回転数を1000rpmとし1分間回転させた
ところ膜厚(d)×屈折率(n)の値で10000Åの
膜を得た。(以下このn・dの値を膜厚として取
り扱う)次にこのレジスト膜を170℃にて60分間
プレベイクを行なつた。 この段階で橋カケ剤を添加したものとしないも
のとの膜減り速度の差は前者が50Å/min、後者
が290Å/minであり明らかに橋カケが形成され
ていることがわかる(第1図参照)。 プレベイク後、電子線の露光時間を種々変化さ
せて露光し、メチルイソブチルケトンにて現像し
て測定した結果を第2図に示す。露光は日本電子
製電子線露光装置JEBX−2B型を用い、加速電
圧は30KVとした。その結果5分現像の時、非露
光部の膜減り率3%で感度3.2×10-5クーロン/
cm2、コントラスト2.84、また20分現像時非露光部
の膜減り15%で感度9.8×10-6クーロン/cm2コン
トラスト2.23であつた。 これよりコントラストはPMMAとほぼ等しく
感度は5〜10倍向上していることがわかる。 実施例 2 実施例1で得た共重合体に対し1.41重量パーセ
ントのニツケルアセチルアセトナート(2価のニ
ツケルイオンを含む)を添加し、酢酸メチルセロ
ソルブに溶解させた。次にこれを実施例1と同様
にして塗膜し、150℃、60分熱処理を行なつた。
その結果膜減り速度は125Å/minとなりやはり
橋カケを形成していることが確認された。これに
実施例1と同様な操作を行いレジスト特性を求め
てみると膜減り10%の時感度は9.2×10-6クーロ
ン/cm2、コントラスト2.35であつた。 実施例 3 メタクリル酸iso−プロピルとアクリル酸を通
常の方法でラジカル重合させ、前者91モル%後者
9モル%の共重合体を得た。この時の重量平均分
子量は180000であつた。この共重合体に対しコバ
ルトアセチルアセトナート(3価のコバルトイオ
ンを含む)を2.85重量パーセント加え、酢酸メチ
ルセロソルブに溶解させた。次にこれを実施例1
と同様にして塗膜し、170℃60分のプレベイク後、
実施例1と同様な操作を行ないレジスト特性を求
めてみた。 膜減り13%の時感度1.0×10-5クーロン/cm2
ントラスト2.33であつた。 実施例 4 メタクリル酸n−ブチルとメタクリル酸を通常
の方法でラジカル重合を行ない、前者84モル%後
者13モル%の共重合体を得た。重量平均分子量は
330000であつた。この共重合体に対し銅アセチル
アセトナートを1.5重量パーセント加え、酢酸メ
チルセロソルブに溶解させた。次にこれを塗膜
し、170℃60分プレベイク後、実施例1と同様な
操作をした。膜減り率13%、感度1.0×10-6クー
ロン/cm2コントラスト2.0であつた。 実施例 5 メタクリル酸シクロヘキシルとアクリル酸をラ
ジカル重合させ、前者83モル%、後者17モル%の
共重合体を得た。重量平均分子量は150000であつ
た。 この共重合体に対し鉄アセチルアセトナート
(3価の鉄イオン)を5.1重量パーセント加え、酢
酸メチルセロソルブに溶解させた。次にこれを塗
膜し、150℃60分プレベイク後、実施例1と同様
な操作を行なつた。膜減り率16%の時感度7.7×
10-6クーロン/cm2、コントラスト1.76であつた。 実施例 6 2,2,2−トリクロロエチルメタクリラート
とメタクリル酸を通常の方法でラジカル重合させ
て前者87モル%、後者13モル%の共重合体を得
た。重量平均分子量は270000であつた。 この共重合体に対しアルミニウムアセチルアセ
トナートを5.5重量パーセント加え、酢酸メチル
セロソルブに溶解させた。次にこれを塗膜し、
200℃60分プレベイク後露光し、エチルセロソル
ブにて現像した。膜減り率11%の時感度は2.1×
10-6クーロン/cm2、コントラスト2.8であつた。
It is a methacrylic acid ester represented by the formula: (R is an alkyl group or a cycloalkyl group, and may contain a halogen substituent). The alkyl group and cycloalkyl group are preferably lower-grade ones, and the alkyl group preferably has 4 or less carbon atoms, and the cycloalkyl group preferably has 6 or less carbon atoms. These may be used alone or in combination in any proportion. Specific examples include methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, and methacrylic acid.
Examples include iso-propyl, n-butyl methacrylate, iso-butyl methacrylate, sec-butyl methacrylate, and cyclohexyl methacrylate.Other examples containing halogen include 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate, 2, 2,2-
Trichloroethyl methacrylate, 2,2,2-
trifluoro-iso-propyl methacrylate,
Examples include 2,2,2-trichloro-iso-propyl methacrylate. Other components of the copolymer are acrylic acid and methacrylic acid, which may also be used alone or in combination. The composition of the polymer synthesized by these combinations is 97 to 70 mol% for the former and 3 to 30 mol% for the latter.
It can be used up to a certain extent. The reason for this is that if the latter is too small, the bridge chipping density will decrease and the solvent resistance will not be sufficient, and if it is too large, the amount of exposure to bring the bridge chipping density within the gelling limit will increase, resulting in a decrease in sensitivity. Because it will lead you.
However, in this case, although the amount of the bridging agent can be adjusted to some extent, it is not preferable to add a large amount of copolymer components because the original properties of the main components will be lost. The most effective range is a copolymerization composition of 95 to 85 mol% for the former and 5 to 15 mol% for the latter. The polymerization may be a commonly used radical polymerization. Next, the bridge chipping agent used in the present invention has a valence of 2 or more, and since it is applied to the substrate by dissolving it in a solvent together with the copolymer, butyl acetate, isoamyl acetate, isobutyl acetate, methyl cellosolve acetate, dimethyl A metal acetylacetonate soluble in the solvent of the copolymer, such as formamide, dimethyl sulfoxide, methyl isobutyl ketone, methyl ethyl ketone, chlorobenzene, toluene, etc., is used. Specific examples include nickel acetylacetonate,
Iron acetylacetonate, lead acetylacetonate, cobalt acetylacetonate (divalent and trivalent), copper acetylacetonate, chromium acetylacetonate (divalent and trivalent),
Examples include, but are not limited to, manganese acetylacetonate, calcium acetylacetonate, magnesium acetylacetonate, zinc acetylacetonate, titanium acetylacetonate, cadmium acetylacetonate, barium acetylacetonate, aluminum acetylacetonate, and the like. Depending on the type of organic solvent, these may be difficult to dissolve, but even in such cases, if a highly polar solvent such as dimethyl sulfoxide or dimethyl formamide is used, a sufficient amount to produce the effects of the present invention can be obtained. Can be dissolved. Regarding the amount of metal acetylacetonate added, it is desirable that the total amount of the number of carboxyl groups in the copolymer and the valence of the metal ion is 1:1,
The weight ratio of the metal acetylacetonate is 0.1 to 20 parts per 100 parts of the copolymer, and a particularly preferable range is 0.5 to 5 parts. Further, the radiation resist in the present invention does not form bridge chips when it is applied onto a substrate, but is caused to chip by heating in the pre-baking stage. The heating temperature at this time is preferably in the range of 100°C to 200°C. In other words, if the temperature is lower than 100℃, it will take a very long time to form a bridge chip, and if the temperature is higher than 200℃, a dehydration reaction will occur between the carboxyl groups that are copolymerized components, causing the bridge to chip, making it difficult to control the bridge chip density. It becomes difficult. Furthermore, it is not preferable that the molecular weight of the copolymer used in the present invention is very high. That is, although the solubility of this resist is reduced by forming bridge chips, it is desirable that the solubility be as high as possible once exposed to light. For this purpose, the weight average molecular weight of the copolymer is preferably 10,000 to 700,000. Although the mechanism of action of the present invention is not clear, it is thought that the following reaction probably occurs. That is, upon heating, the metal acetylacetonate and the carboxylic acid react to form an ionic bond between the polyvalent metal ion and the carboxylic acid. According to experiments conducted by the present inventors, the amount of film reduction before and after pre-baking is proportional to the amount of metal acetylacetonate added. From this, it is considered that most of the main reaction components other than metal ions are dispersed outside the resist film. The present invention will be explained below with reference to Examples. However, these do not define the content of the present invention. Example 1 Methyl methacrylate and methacrylic acid were radically polymerized by a conventional method to obtain a copolymer containing 80 mol% of the former and 20 mol% of the latter. The weight average molecular weight at this time was 42,000. Next, for this copolymer,
Add 1.22 weight percent iron acetylacetonate (containing trivalent iron ions) and dissolve in methyl cellosolve acetate. The concentration at this time was 16.1%. Next, this resist solution was filtered through a 0.45μ membrane filter, and then spin coating was performed. When the spinner was rotated for 1 minute at 1000 rpm, a film having a thickness (d) x refractive index (n) of 10000 Å was obtained. (Hereinafter, this value of n·d will be treated as the film thickness.) Next, this resist film was prebaked at 170° C. for 60 minutes. At this stage, the difference in film thinning rate between those with and without a bridge chipping agent was 50 Å/min for the former and 290 Å/min for the latter, clearly indicating that bridge chips were formed (Figure 1). reference). After prebaking, the samples were exposed to electron beams with various exposure times, developed with methyl isobutyl ketone, and measured. The results are shown in FIG. For exposure, an electron beam exposure device JEBX-2B manufactured by JEOL Ltd. was used, and the acceleration voltage was 30 KV. As a result, when developing for 5 minutes, the film loss rate in the non-exposed area was 3% and the sensitivity was 3.2 x 10 -5 coulombs/
cm 2 , contrast was 2.84, and sensitivity was 9.8 x 10 -6 coulombs/cm 2 contrast 2.23 with 15% film loss in non-exposed areas after 20 minutes of development. From this, it can be seen that the contrast is almost the same as that of PMMA, and the sensitivity is improved by 5 to 10 times. Example 2 To the copolymer obtained in Example 1, 1.41% by weight of nickel acetylacetonate (containing divalent nickel ions) was added and dissolved in methyl cellosolve acetate. Next, this was coated in the same manner as in Example 1, and heat treated at 150°C for 60 minutes.
As a result, the film reduction rate was 125 Å/min, confirming that bridge chips were still formed. This was subjected to the same operations as in Example 1 to determine the resist characteristics. When the film loss was 10%, the sensitivity was 9.2×10 -6 coulombs/cm 2 and the contrast was 2.35. Example 3 Iso-propyl methacrylate and acrylic acid were radically polymerized in a conventional manner to obtain a copolymer containing 91 mol% of the former and 9 mol% of the latter. The weight average molecular weight at this time was 180,000. To this copolymer, 2.85 weight percent of cobalt acetylacetonate (containing trivalent cobalt ions) was added and dissolved in methyl cellosolve acetate. Next, this is Example 1
After coating in the same manner as above and pre-baking at 170℃ for 60 minutes,
The same operations as in Example 1 were performed to determine resist characteristics. When the film loss was 13%, the sensitivity was 1.0×10 -5 coulombs/cm 2 and the contrast was 2.33. Example 4 Radical polymerization of n-butyl methacrylate and methacrylic acid was carried out in a conventional manner to obtain a copolymer containing 84 mol% of the former and 13 mol% of the latter. The weight average molecular weight is
It was 330,000. 1.5% by weight of copper acetylacetonate was added to this copolymer and dissolved in methyl cellosolve acetate. Next, this was coated, and after pre-baking at 170°C for 60 minutes, the same operation as in Example 1 was performed. The film reduction rate was 13%, and the sensitivity was 1.0×10 -6 coulombs/cm 2 and the contrast was 2.0. Example 5 Cyclohexyl methacrylate and acrylic acid were radically polymerized to obtain a copolymer containing 83 mol% of the former and 17 mol% of the latter. The weight average molecular weight was 150,000. To this copolymer, 5.1% by weight of iron acetylacetonate (trivalent iron ion) was added and dissolved in methyl cellosolve acetate. Next, this was coated, and after prebaking at 150°C for 60 minutes, the same operation as in Example 1 was performed. Sensitivity 7.7× when film reduction rate is 16%
It was 10 -6 coulombs/cm 2 and the contrast was 1.76. Example 6 2,2,2-trichloroethyl methacrylate and methacrylic acid were radically polymerized in a conventional manner to obtain a copolymer containing 87 mol% of the former and 13 mol% of the latter. The weight average molecular weight was 270,000. 5.5% by weight of aluminum acetylacetonate was added to this copolymer and dissolved in methyl cellosolve acetate. Next, coat this with
After prebaking at 200°C for 60 minutes, it was exposed and developed with ethyl cellosolve. Sensitivity is 2.1× when film reduction rate is 11%
It had a value of 10 -6 coulombs/cm 2 and a contrast of 2.8.

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

第1図はメタクリル酸メチルとメタクリル酸の
共重合体であり、モル比で前者100に対して後者
25の組成をもつもの(以下これを(copolymer−
1と呼ぶ)に対し鉄アセチルアセトネート(Fe
(AA)3)およびニツケルアセチルアセトナート
(Ni(AA)2)を加えた時の膜減り速度の変化の様
子を示したものである。第2図はcopolymer−1
に鉄アセチルアセトナートを1.22重量パーセント
加えた時得られた感度特性曲線である。現像時間
を4種類変化させて測定したものであり、Aは5
分現像で膜減り率3.0%、Bは8分現像で膜減り
率6.0%、Cは15分現像で膜減り率10%、Dは20
分現像で膜減り率15%の時の感度特性曲線であ
る。
Figure 1 shows a copolymer of methyl methacrylate and methacrylic acid, with a molar ratio of 100 for the former to 100 for the latter.
25 (hereinafter referred to as (copolymer−
1) versus iron acetylacetonate (Fe
(AA) 3 ) and nickel acetylacetonate (Ni(AA) 2 ) are added to the film. Figure 2 shows copolymer-1
This is a sensitivity characteristic curve obtained when 1.22 weight percent of iron acetylacetonate was added to the sample. Measurements were made with four different developing times, and A is 5.
Film reduction rate is 3.0% after minute development, B is 6.0% after 8 minutes development, C is 10% after 15 minutes development, D is 20 minutes.
This is a sensitivity characteristic curve when the film reduction rate is 15% during minute development.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 (a)一般式【式】(ただしRはアル キル基またはシクロアルキル基であつて、ハロゲ
ン置換基を含んでもよい)で示されるメタクリル
酸エステル97〜70モル%と、(b)アクリル酸および
メタクリル酸から成る群から選ばれた少なくとも
1種の3〜30モル%とから構成された共重合体
100部に、2価以上の金属イオンを含み上記共重
合体の溶媒に可溶な金属アセチルアセトナート
0.1〜20部を添加して成るポジ型放射線レジスト
材料。
[Scope of Claims] 1 (a) 97 to 70 mol% of a methacrylic acid ester represented by the general formula [Formula] (wherein R is an alkyl group or a cycloalkyl group and may contain a halogen substituent); (b) A copolymer composed of 3 to 30 mol% of at least one selected from the group consisting of acrylic acid and methacrylic acid.
100 parts of metal acetylacetonate containing divalent or higher valence metal ions and soluble in the solvent of the above copolymer.
A positive radiation resist material containing 0.1 to 20 parts.
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