JPH0339302B2 - - Google Patents
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- JPH0339302B2 JPH0339302B2 JP5460182A JP5460182A JPH0339302B2 JP H0339302 B2 JPH0339302 B2 JP H0339302B2 JP 5460182 A JP5460182 A JP 5460182A JP 5460182 A JP5460182 A JP 5460182A JP H0339302 B2 JPH0339302 B2 JP H0339302B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/022—Quinonediazides
- G03F7/023—Macromolecular quinonediazides; Macromolecular additives, e.g. binders
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
Description
(a) 発明の技術分野
本発明は紫外線に対して架橋反応を生じるネガ
型のパターン形成用材料に関するものである。 (b) 技術の背景 近来IC、LSI等の半導体装置においては該装置
を高密度に集積化して形成することが望まれ、そ
のため該装置を形成する半導体素子等の回路素子
のパターンを微細に形成することが望まれてい
る。 このような微細なパターンを形成する方法とし
ては一般に回路素子を形成すべきSi基板上に、例
えば二酸化シリコン（SiO2）膜を形成後、その
上にパターン形成材料としての例えばネガ型のホ
トレジスト膜を塗布後、該ホトレジスト膜上に回
路素子のパターンを形成したホトマスクを載置し
て、該ホトマスク上より紫外線等を照射せしめて
該ホトレジスト膜を部分的に露光して、レジスト
材を形成する高分子材料に架橋反応を生じせし
め、未露光部のレジスト膜を溶剤等に溶解せしめ
て、レジスト膜を所定のパターンに形成する。 そしてこのパターニングされたホトレジスト膜
をマスクとして、下部のSiO2膜を選択的にエツ
チングして所定パターンのSiO2膜を形成すると
いう方法を取つている。 (c) 従来技術と問題点 このような、ネガ型のパターン形成材料として
は、従来ポリイソプレンとビスアジド型架橋剤よ
りなる材料が主として用いられて来た。（例えば
東京応化製OMR） しかし、このような従来の材料では、現像時に
膨潤が生じて、3μｍ以下のパターンを形成する
のはきわめて困難であつた。又、近年レジストパ
ターンの解像性と位置合せ精度を向上せしめるた
めに、レチクルを1/5〜1/10に縮小して、１チツ
プ又は数チツプごとに投影露光するステツプアン
ドリピート方式がとられるようになつて来てい
る。しかしこの方式は、レンズの収差計算を容易
にするために、単一波長のGlineを使用している
ので、ポジレジストには有利であるが、ネガレジ
ストには一般に感度の点で不利となつている。ち
なみに、ポジレジストの吸収ピークは420nｍ付
近、ネガレジストは360nｍ付近が一般的である。
光源の波長を360nｍ付近まで下げることは可能
であるが、レンズの設計がさらに困難となり、実
用的でなくなる恐れがある。 (d) 本発明の目的 本発明は以上の点に鑑み、膨潤がきわめて小さ
く、かつステツパーに使用可能なGlineに吸収強
度を持つネガレジスト材料を提供するにある。 (e) 発明の構成と説明 かかる目的を達するために、本発明のパターン
形成材料は、ナフトキノンジアジド基を分子内に
２ケ以上持つ化合物と、側鎖に酸クロライドを有
するポリマーとからなることを特徴とするもので
ある。これにより膨潤の少ない高分子材料の導入
が容易となつて低膨潤性でGlineにも充分な感光
性を持つネガレジストが得られる。一般にネガレ
ジストの膨潤を防ぐためには分子量を低下させれ
ばよいことが知られているので、つまり分子量の
低い高分子材料を用いることにより低膨潤性を実
現できる。しかし、従来のポリイソプレン系高分
子材料では、ある分子量以下では液状となり低分
子量化することは困難である。 又、感光機構は以下に示すようになる。すなわ
ち、ナフトキノンジアジドは紫外光の照射により
カルボン酸を生成することはよく知られている。
そこで分子内にナフトキノンジアジドを２ケ以上
有する化合物を用いこれを紫外光照射後に架橋剤
として利用する。すなわち下図（次頁）のように
まず紫外光を照射してナフトキノンジアジドをイ
ンデンカルボン酸に変える。図のようにカルボン
酸が２ケ以上分子内に存在すれば、これは架橋剤
として利用できる。そこでポリマー側にカルボン 酸ときわめて効率よく反応するカルボン酸塩化物
を用意しておけば加熱することによりすみやかに
架橋反応が生じることになる。 ここで、高分子材料に酸塩化物を導入すること
はかなりの種類の高分子材料に可能なことである
ので、解像性、耐ドライエツチ性等レジスト材料
に要求される性能を持つ高分子材料の選択が可能
となる。 又上記のような感光機構については高分子材料
側にエポキシ基を持つものを用いた例があるが、
これでは熱による架橋反応の効率が悪く熱処理時
間が長くなり実用的でない。 発明の実施例 実施例 １ 次式
型のパターン形成用材料に関するものである。 (b) 技術の背景 近来IC、LSI等の半導体装置においては該装置
を高密度に集積化して形成することが望まれ、そ
のため該装置を形成する半導体素子等の回路素子
のパターンを微細に形成することが望まれてい
る。 このような微細なパターンを形成する方法とし
ては一般に回路素子を形成すべきSi基板上に、例
えば二酸化シリコン（SiO2）膜を形成後、その
上にパターン形成材料としての例えばネガ型のホ
トレジスト膜を塗布後、該ホトレジスト膜上に回
路素子のパターンを形成したホトマスクを載置し
て、該ホトマスク上より紫外線等を照射せしめて
該ホトレジスト膜を部分的に露光して、レジスト
材を形成する高分子材料に架橋反応を生じせし
め、未露光部のレジスト膜を溶剤等に溶解せしめ
て、レジスト膜を所定のパターンに形成する。 そしてこのパターニングされたホトレジスト膜
をマスクとして、下部のSiO2膜を選択的にエツ
チングして所定パターンのSiO2膜を形成すると
いう方法を取つている。 (c) 従来技術と問題点 このような、ネガ型のパターン形成材料として
は、従来ポリイソプレンとビスアジド型架橋剤よ
りなる材料が主として用いられて来た。（例えば
東京応化製OMR） しかし、このような従来の材料では、現像時に
膨潤が生じて、3μｍ以下のパターンを形成する
のはきわめて困難であつた。又、近年レジストパ
ターンの解像性と位置合せ精度を向上せしめるた
めに、レチクルを1/5〜1/10に縮小して、１チツ
プ又は数チツプごとに投影露光するステツプアン
ドリピート方式がとられるようになつて来てい
る。しかしこの方式は、レンズの収差計算を容易
にするために、単一波長のGlineを使用している
ので、ポジレジストには有利であるが、ネガレジ
ストには一般に感度の点で不利となつている。ち
なみに、ポジレジストの吸収ピークは420nｍ付
近、ネガレジストは360nｍ付近が一般的である。
光源の波長を360nｍ付近まで下げることは可能
であるが、レンズの設計がさらに困難となり、実
用的でなくなる恐れがある。 (d) 本発明の目的 本発明は以上の点に鑑み、膨潤がきわめて小さ
く、かつステツパーに使用可能なGlineに吸収強
度を持つネガレジスト材料を提供するにある。 (e) 発明の構成と説明 かかる目的を達するために、本発明のパターン
形成材料は、ナフトキノンジアジド基を分子内に
２ケ以上持つ化合物と、側鎖に酸クロライドを有
するポリマーとからなることを特徴とするもので
ある。これにより膨潤の少ない高分子材料の導入
が容易となつて低膨潤性でGlineにも充分な感光
性を持つネガレジストが得られる。一般にネガレ
ジストの膨潤を防ぐためには分子量を低下させれ
ばよいことが知られているので、つまり分子量の
低い高分子材料を用いることにより低膨潤性を実
現できる。しかし、従来のポリイソプレン系高分
子材料では、ある分子量以下では液状となり低分
子量化することは困難である。 又、感光機構は以下に示すようになる。すなわ
ち、ナフトキノンジアジドは紫外光の照射により
カルボン酸を生成することはよく知られている。
そこで分子内にナフトキノンジアジドを２ケ以上
有する化合物を用いこれを紫外光照射後に架橋剤
として利用する。すなわち下図（次頁）のように
まず紫外光を照射してナフトキノンジアジドをイ
ンデンカルボン酸に変える。図のようにカルボン
酸が２ケ以上分子内に存在すれば、これは架橋剤
として利用できる。そこでポリマー側にカルボン 酸ときわめて効率よく反応するカルボン酸塩化物
を用意しておけば加熱することによりすみやかに
架橋反応が生じることになる。 ここで、高分子材料に酸塩化物を導入すること
はかなりの種類の高分子材料に可能なことである
ので、解像性、耐ドライエツチ性等レジスト材料
に要求される性能を持つ高分子材料の選択が可能
となる。 又上記のような感光機構については高分子材料
側にエポキシ基を持つものを用いた例があるが、
これでは熱による架橋反応の効率が悪く熱処理時
間が長くなり実用的でない。 発明の実施例 実施例 １ 次式
【式】で表わされるメタクリル酸
クロリドと、次式
【式】で表わされるスチ
レンとをそれぞれ５：95の重量比でラジカル重合
開始剤を用いて、重合反応させ、次式 で表わされる高分子材料を合成する。このとき重
量平均分子量は約２×104である。 次に、次式 で表わされる。ナフトキノンジアジドを分子内に
２ケ有する化合物を、上記高分子材料の５重量％
の割合で添加し、メチルセロソルブアセテートに
溶解してレジスト材料とする。 これをSiウエハーにスピンコートし、100℃で
プリベークしてからGCA社製DSWステツパーで
所定のパターンを露光する。このときの１回のス
テツプ露光に要する時間は0.3秒であつた。通常
のネガレジスト（OMR）を用いた場合は0.2秒で
ある。 次いで、150℃15分間ベーキングし、その後ア
セトンにて現像する。このことにより薄厚1.2μｍ
で0.8μｍline and spaceのパターンを膨潤を生じ
ることなく解像することが出来た。 また、このようにして形成した第１の試料と、
前述の従来のネガレジストOMRを基板上にパタ
ーニングした第２試料とを、四塩化炭素（CCl4）
ガスにより、対向電極型プラズマエツチング装置
を用いてエツチングした。このとき周波数
13.56MHzの電源を用い1.0KWを印加した。又ガ
ス圧力は0.2torrであつた。すると本発明のパタ
ーン形成材料を用いた塗膜の厚さの減量は従来の
OMRの塗膜の厚さの減量に対して約7/10程度の
減量を示し、ドライエツチングに対する耐抗性が
従来のものより30％程増加していることが判明し
た。 (g) 発明の効果 以上述べたようなパターン形成材料を用いれば
パターン形成材料が膨潤するような現像も生じな
く、パターンの解像度も向上し、又、高解像性と
位置合わせ精度の向上が期待できるステツプアン
ドリピート方式の露光装置にも従来のネガレジス
トに比して一ケタ近く上まわるスループツトで使
用できる等の利点を生じる。
開始剤を用いて、重合反応させ、次式 で表わされる高分子材料を合成する。このとき重
量平均分子量は約２×104である。 次に、次式 で表わされる。ナフトキノンジアジドを分子内に
２ケ有する化合物を、上記高分子材料の５重量％
の割合で添加し、メチルセロソルブアセテートに
溶解してレジスト材料とする。 これをSiウエハーにスピンコートし、100℃で
プリベークしてからGCA社製DSWステツパーで
所定のパターンを露光する。このときの１回のス
テツプ露光に要する時間は0.3秒であつた。通常
のネガレジスト（OMR）を用いた場合は0.2秒で
ある。 次いで、150℃15分間ベーキングし、その後ア
セトンにて現像する。このことにより薄厚1.2μｍ
で0.8μｍline and spaceのパターンを膨潤を生じ
ることなく解像することが出来た。 また、このようにして形成した第１の試料と、
前述の従来のネガレジストOMRを基板上にパタ
ーニングした第２試料とを、四塩化炭素（CCl4）
ガスにより、対向電極型プラズマエツチング装置
を用いてエツチングした。このとき周波数
13.56MHzの電源を用い1.0KWを印加した。又ガ
ス圧力は0.2torrであつた。すると本発明のパタ
ーン形成材料を用いた塗膜の厚さの減量は従来の
OMRの塗膜の厚さの減量に対して約7/10程度の
減量を示し、ドライエツチングに対する耐抗性が
従来のものより30％程増加していることが判明し
た。 (g) 発明の効果 以上述べたようなパターン形成材料を用いれば
パターン形成材料が膨潤するような現像も生じな
く、パターンの解像度も向上し、又、高解像性と
位置合わせ精度の向上が期待できるステツプアン
ドリピート方式の露光装置にも従来のネガレジス
トに比して一ケタ近く上まわるスループツトで使
用できる等の利点を生じる。
Claims (1)
- １ 側鎖に酸ハロゲン化物を有するポリマーとナ
フトキノンジアジドを分子中に２個以上有する化
合物とからなることを特徴とするパターン形成材
料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5460182A JPS58171031A (ja) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | パタ−ン形成材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5460182A JPS58171031A (ja) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | パタ−ン形成材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58171031A JPS58171031A (ja) | 1983-10-07 |
| JPH0339302B2 true JPH0339302B2 (ja) | 1991-06-13 |
Family
ID=12975244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5460182A Granted JPS58171031A (ja) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | パタ−ン形成材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58171031A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4732836A (en) * | 1986-05-02 | 1988-03-22 | Hoechst Celanese Corporation | Novel mixed ester O-quinone photosensitizers |
-
1982
- 1982-03-31 JP JP5460182A patent/JPS58171031A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58171031A (ja) | 1983-10-07 |
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