JPH0535865B2 - - Google Patents

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JPH0535865B2
JPH0535865B2 JP15641186A JP15641186A JPH0535865B2 JP H0535865 B2 JPH0535865 B2 JP H0535865B2 JP 15641186 A JP15641186 A JP 15641186A JP 15641186 A JP15641186 A JP 15641186A JP H0535865 B2 JPH0535865 B2 JP H0535865B2
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Japan
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resist
polymer
layer
molecular weight
added
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JP15641186A
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Japanese (ja)
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JPS6312608A (en
Inventor
Kazuhide Saigo
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NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
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Publication of JPS6312608A publication Critical patent/JPS6312608A/en
Publication of JPH0535865B2 publication Critical patent/JPH0535865B2/ja
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  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、特に半導体集積回路、磁気バブルメ
モリ等の微細パターン形成に適したケイ素原子含
有α−メチルスチレン系重合体よりなるレジスト
材料に関するものである。
Detailed Description of the Invention [Industrial Application Field] The present invention relates to a resist material made of a silicon atom-containing α-methylstyrene polymer, which is particularly suitable for forming fine patterns in semiconductor integrated circuits, magnetic bubble memories, etc. It is.

[従来の技術] 集積回路、バブルメモリ素子などの製造におい
て光学的リソグラフイまたは電子ビームリソグラ
フイを用いて微細なパターンを形成する際、光学
的リソグラフイにおいては基板からの反射波の影
響、電子ビームリソグラフイにおいては電子散乱
の影響によりレジストが厚い場合は解像度が低下
することが知られている。現像により得られたレ
ジストパターンを精度よく基板に転写するため
に、ドライエツチングが用いられるが、高解像度
のレジストパターンを得るために、薄いレジスト
層を使用すると、ドライエツチングによりレジス
トもエツチングされ基板を加工するための十分な
耐性を示さないという不都合さがある。又、段差
部においては、この段差を平坦化するために、レ
ジスト層を厚く塗る必要が生じ、かかるレジスト
層に微細なパターンを形成することは著しく困難
であるといえる。
[Prior Art] When forming fine patterns using optical lithography or electron beam lithography in the manufacture of integrated circuits, bubble memory devices, etc., optical lithography involves the influence of reflected waves from substrates, It is known that in beam lithography, resolution decreases when the resist is thick due to electron scattering. Dry etching is used to accurately transfer the resist pattern obtained by development onto the substrate. However, if a thin resist layer is used to obtain a high-resolution resist pattern, the resist will also be etched by dry etching and the substrate will be etched. It has the disadvantage that it does not exhibit sufficient resistance for processing. Furthermore, in order to flatten the step portion, it is necessary to apply a thick resist layer, and it can be said that it is extremely difficult to form a fine pattern on such a resist layer.

かかる不都合さを解決するために三層構造レジ
ストがジエイ・エム・モラン(J.M.Moran)ら
によつてジヤーナル・オブ・バキユーム・サイエ
ンス・アンド・テクノロージー)J.Vacuum
Science and Technology)第16巻、1620ページ
(1979年)に提案されている。三層構造において
は、第一層(最下層)に厚い有機層を塗布したの
ち中間層としてシリコン酸化膜、シリコン窒化
膜、シリコン膜などのようにO2を使用するドラ
イエツチングにおいて蝕刻され難い無機物質材料
を形成する。しかる後、中間層の上にレジストを
スピン塗布し、電子ビームや光によりレジストを
露光、現像する。得られたレジストパターンをマ
スクに中間層をドライエツチングし、しかる後、
この中間層をマスクに第一層の厚い有機層をO2
を用いた反応性スパツタエツチング法によりエツ
チングする。この方法により薄い高解像度のレジ
ストパターンを厚い有機層のパターンに変換する
ことが出来る。しかしながら、このような方法に
おいては第一層を形成した後、中間層を蒸着法、
スパツタ法あるいはプラズマCVD法により形成
し、さらにパターニング用レジストを塗布するた
め工程が複雑で、かつ長くなるという欠点があ
る。
In order to solve these inconveniences, a three-layer resist was developed by J.M. Moran et al. in the Journal of Vacuum Science and Technology.
Science and Technology) Volume 16, Page 1620 (1979). In a three-layer structure, a thick organic layer is applied as the first layer (bottom layer), and then an inorganic layer, such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon film, which is difficult to be etched by dry etching using O 2 is used as an intermediate layer. form a substance material; Thereafter, a resist is spin-coated onto the intermediate layer, and the resist is exposed and developed using an electron beam or light. Using the resulting resist pattern as a mask, dry-etch the intermediate layer, and then
Using this intermediate layer as a mask, the first thick organic layer is exposed to O 2
Etching is performed using a reactive sputter etching method. This method allows converting thin high-resolution resist patterns into thick organic layer patterns. However, in such a method, after forming the first layer, the intermediate layer is formed by vapor deposition,
Since it is formed by a sputtering method or a plasma CVD method and a patterning resist is further applied, it has the disadvantage that the process is complicated and long.

パターニング用レジストがドライエツチングに
対して強ければ、パターニング用レジストがマス
クに厚い有機層をエツチングすることができるの
で、二層構造とすることができ工程を簡略化する
ことができる。
If the patterning resist is resistant to dry etching, a thick organic layer can be etched onto the mask using the patterning resist, so that a two-layer structure can be obtained and the process can be simplified.

[発明が解決しようとする問題点] ポリジメチルシロキサンは酸素反応性イオンエ
ツチング(O2RIE)に対して耐性が著しく優れ、
エツチングレートはほぼ零であることは公知であ
る(ジー エヌ テーラー,テイー エム ウオ
ルフ アンド ジエー エム モラン,ジヤーナ
ル オブ バキユーム サイエンス アンド テ
クノロジー,19(4),872,1981)(G.N.Toylor,
T.M.Wolf and J.M.Moran,J.Vacuum Sci,
and Tech.,19(4),872,1981)が、このポリマ
ーは常温で液状であるので、ほこりが付着しやす
い。高解像度が得にくいなどの欠点がありレジス
ト材料としては適さない。
[Problems to be solved by the invention] Polydimethylsiloxane has excellent resistance to oxygen reactive ion etching (O 2 RIE);
It is known that the etching rate is almost zero (G.N. Taylor, T.M. Wolf and G.M. Moran, Journal of Vacuum Science and Technology, 19(4), 872, 1981) (GNToylor,
TM Wolf and JMMoran, J. Vacuum Sci,
and Tech., 19(4), 872, 1981), but since this polymer is liquid at room temperature, dust easily adheres to it. It has drawbacks such as difficulty in obtaining high resolution and is not suitable as a resist material.

われわれはすでに上記パターニング用レジスト
としてトリアリキルシリルスチレンの単独重合体
および共重合体を提案した[特願昭57−123866号
(特開昭59−15419号公報)、特願昭57−123865号
(特開昭59−15243号公報)] しかしこれらの重
合体は遠紫外もしくは電子ビーム露光に対する感
度は優れているので遠紫外用もしくは電子ビーム
露光用レジストとしては適しているが、近紫外お
よび可視光の露光に対しては架橋せず、フオト用
レジストとして使用出来なかつた。
We have already proposed homopolymers and copolymers of triarykylsilylstyrene as the above-mentioned patterning resists [Japanese Patent Application No. 57-123866 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 59-15419), Japanese Patent Application No. 57-123865 ( However, these polymers have excellent sensitivity to far ultraviolet or electron beam exposure and are suitable as resists for far ultraviolet or electron beam exposure, but they are not suitable for near ultraviolet or visible light. It did not crosslink when exposed to light, and could not be used as a photoresist.

又、われわれはすでに上記パターニングの光学
露光用レジストとしてシラン系重合体を提供した
(特願昭60−001636号、特願昭60−001637号)。し
かしここで提供したレジストはシリコン原子濃度
が重合体に対して約10〜13%(W/W)なので下
層が厚い場合、たとえば下層の膜厚が1.5μm以上
では上記パターニング用の上層としてドライエツ
チング耐性は不十分であつた。
Furthermore, we have already provided silane polymers as resists for optical exposure for the above-mentioned patterning (Japanese Patent Application No. 60-001636 and Japanese Patent Application No. 60-001637). However, the resist provided here has a silicon atom concentration of approximately 10 to 13% (W/W) relative to the polymer, so if the lower layer is thick, for example, if the thickness of the lower layer is 1.5 μm or more, it may be dry etched as the upper layer for patterning. Resistance was insufficient.

本発明の目的は、電子線、X線、遠紫外線、イ
オンビームあるいはこれらに加えて近紫外線に対
しても非常に高感度で微細パターンが形成でき、
しかもドライエツチングに対してより強い耐性を
持つ重合体よりなるレジスト組成物を提供するこ
とにある。
The purpose of the present invention is to form fine patterns with extremely high sensitivity to electron beams, X-rays, far ultraviolet rays, ion beams, or near ultraviolet rays in addition to these.
Moreover, it is an object of the present invention to provide a resist composition comprising a polymer having stronger resistance to dry etching.

[問題点を解決するための手段] 本発明者らは、このような状況に鑑みて研究を
続けた結果、重合体の単量体ユニツト中にシリコ
ン原子を3個以上有しおよびアリル基を有する
と、酸素による反応性スパツタエツチングに対し
て極めて強く、厚い有機膜をエツチングする際の
マスクになること、また電子線、X線、遠紫外
線、イオンビームに対して非常に高感度であるこ
と、さらにビスアジド化合物を添加すると近紫外
線に対しても非常に高感度となることを見出し、
本発明をなすに至つた。
[Means for Solving the Problems] In view of the above situation, the present inventors continued their research and found that a polymer having three or more silicon atoms and an allyl group in the monomer unit of the polymer It is extremely resistant to reactive sputter etching caused by oxygen, serves as a mask when etching thick organic films, and is extremely sensitive to electron beams, X-rays, deep ultraviolet rays, and ion beams. In addition, we discovered that adding a bisazide compound resulted in extremely high sensitivity to near ultraviolet rays.
The present invention has been accomplished.

すなわち本発明は主鎖が下記の構造単位で構成
されたことを特徴とする分子量3000〜1000000の
ケイ素原子含有α−メチルスチレン系重合体、 式中nは3以上の正の整数を表す) 前記ケイ素原子含有α−メチルスチレン系重合
体とビスアジドよりなるレジスト組成物、および
基板上に有機膜および所定のレジストパターンを
有するレジスト層を順に形成し、このレジストパ
ターンを有機膜に対するドライエツチングマスク
を用いる2層構造レジスト法によるパターン形成
方法において、前記レジスト層が、前記ケイ素原
子含有α−メチルスチレン系重合体またはこの重
合体とビスアジドよりなる組成物で形成されてい
ることを特徴とするパターン形成方法である。
That is, the present invention provides a silicon atom-containing α-methylstyrene polymer with a molecular weight of 3,000 to 1,000,000, whose main chain is composed of the following structural units, (in the formula, n represents a positive integer of 3 or more) A resist composition comprising the silicon atom-containing α-methylstyrene polymer and bisazide, and a resist layer having an organic film and a predetermined resist pattern are sequentially formed on the substrate. In a pattern forming method using a two-layer resist method using a dry etching mask for forming this resist pattern on an organic film, the resist layer has a composition consisting of the silicon atom-containing α-methylstyrene polymer or this polymer and bisazide. This is a pattern forming method characterized in that the pattern is formed of a material.

本発明の一般式()で表される構造単位にお
いてnは3以上であり、特に3〜6の範囲が好ま
しい。また末端基は通常n−ブチル基のようなア
ルキル基または水素原子である。
In the structural unit represented by the general formula () of the present invention, n is 3 or more, particularly preferably in the range of 3 to 6. The terminal group is usually an alkyl group such as n-butyl group or a hydrogen atom.

また重合体は一般にネガ型レジストとして用い
るとき高分子量であれば高感度となるが現像時の
膨潤により解像度を損う。通例、分子量百万を越
えるものは、高い解像性を期待できない。一方、
分子量を小さくすることは解像性を向上させる
が、感度は分子量に比例して低下して実用性を失
うだけでなく、分子量三千以下では均一で堅固な
膨形成がむづかしくなるという問題がある。した
がつてα−メチルスチレン系重合体の分子量は
3000〜1000000の範囲のものが適当である。
Furthermore, when a polymer is used as a negative resist, if the molecular weight is high, the sensitivity is generally high, but resolution is impaired due to swelling during development. Generally, if the molecular weight exceeds 1 million, high resolution cannot be expected. on the other hand,
Decreasing the molecular weight improves resolution, but not only does the sensitivity drop in proportion to the molecular weight, making it impractical, but it also becomes difficult to form a uniform and firm swelling when the molecular weight is less than 3,000. There is. Therefore, the molecular weight of α-methylstyrene polymer is
A range of 3,000 to 1,000,000 is suitable.

本発明のα−メチルスチレン系重合体例えば次
のようにして製造することがきる。。
The α-methylstyrene polymer of the present invention can be produced, for example, as follows. .

(式中nおよびxは3以上の正の整数を表す) 上式で示した様に、本発明の重合体はn−
BuLiで、すなわちアニオン重合法により、多分
散度の小さい、そしてかつ低分子量から高分子量
の任意の分子量の重合体を製造することが出来
る。
(In the formula, n and x represent positive integers of 3 or more.) As shown in the above formula, the polymer of the present invention is n-
By using BuLi, that is, by an anionic polymerization method, it is possible to produce a polymer having a low polydispersity and having any molecular weight from low to high molecular weight.

この重合体は一般の有機溶剤、例えばベンゼ
ン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、メチ
ルエチルケトン、クロロホルム等に可溶で、メタ
ノール、エタノールなどには不溶である。
This polymer is soluble in common organic solvents such as benzene, toluene, xylene, chlorobenzene, methyl ethyl ketone, chloroform, etc., and insoluble in methanol, ethanol, etc.

また本発明のα−メチルスチレン系重合体の原
料であるα−メチルスチレン系誘導体は次のよう
にして製造することができる。
Further, the α-methylstyrene derivative which is the raw material for the α-methylstyrene polymer of the present invention can be produced as follows.

(式中nは3以上の正の整数を表す) 式で示したように、アルキルシランと2倍モル
量の無水塩化アルミニウムに、同じく2倍モル量
の塩化アセチルを室温で滴下させ、反応終了後、
蒸留によつて1,n−ジクロロアルキルシランを
製造する。さらに、シリルクロライドをメトキシ
化した後、等モル量のアリルブロマイドのグリニ
ヤール試薬と反応させ1−アリル−n−メトキシ
アルキルシランを製造する。次いで4−クロロα
−メチルスチレンのグリニヤール試薬と反応さ
せ、上記に示した単量体を製造することがきる。
(In the formula, n represents a positive integer of 3 or more.) As shown in the formula, twice the molar amount of acetyl chloride is added dropwise to the alkylsilane and twice the molar amount of anhydrous aluminum chloride at room temperature, and the reaction is completed. rear,
1,n-dichloroalkylsilane is produced by distillation. Furthermore, after methoxylating the silyl chloride, it is reacted with an equimolar amount of allyl bromide as a Grignard reagent to produce 1-allyl-n-methoxyalkylsilane. Then 4-chloroα
- Methystyrene can be reacted with a Grignard reagent to produce the monomers shown above.

本発明におけるレジスト材料はそのままで電子
線、X線、遠紫外線に対して極めて高感度である
が、光架橋剤として知られているビスアジドを添
加すると紫外線に対しても高感度なレジストとな
る。本発明で用いられるビスアジドとしては、
4,4′−ジアジドカルコン、2,6−ジ−(4′−
アジドベンザル)シクロヘキサノン、2,6−ジ
−(4′−アジドベンザル)−4−メチルシクロヘキ
サノン、2,6′−ジ−(4′−アジドベンザル)−4
−ハイドロオキシシクロヘキサノンなどが挙げら
れる。光架橋剤の添加量は、過少または過大であ
ると紫外線に対する感度が低下し、又過大に添加
した組成物はO2のドライエツチングに対する耐
性を悪くするので、重合体に対して0.1〜30重量
%加えることが望ましい。
The resist material in the present invention is extremely sensitive to electron beams, X-rays, and deep ultraviolet rays as it is, but when bisazide, which is known as a photocrosslinking agent, is added, the resist becomes highly sensitive to ultraviolet rays. The bisazide used in the present invention includes:
4,4'-Diazidochalcone, 2,6-di-(4'-
azidobenzal)cyclohexanone, 2,6-di-(4'-azidobenzal)-4-methylcyclohexanone, 2,6'-di-(4'-azidobenzal)-4
- Hydroxycyclohexanone and the like. If the amount of photocrosslinking agent added is too little or too much, the sensitivity to ultraviolet rays will decrease, and if too much is added, the composition will have poor resistance to O 2 dry etching, so it should be 0.1 to 30% by weight based on the polymer. It is desirable to add %.

分子量分布の均一性も解像性に影響を与えるこ
とが知られており、多分散度が小さいほど良好な
解像を示す。この点、アニオン重合法から製造さ
れる場合は、分子量分別せずに、直接多分散度の
小さいたとえば1.2もしくはそれ以上の重合体が
得られるので、そのレジスト材料は優れた解像性
を有する。
It is known that the uniformity of molecular weight distribution also affects resolution, and the smaller the polydispersity, the better the resolution. In this regard, when produced by anionic polymerization, a polymer with a low polydispersity, for example, 1.2 or more, can be directly obtained without molecular weight fractionation, so the resist material has excellent resolution.

[実施例] 次に本発明を実施例によつて説明する。[Example] Next, the present invention will be explained with reference to examples.

原料製造例 1 1,3−ジクロロヘキサメチルトリシランの製
造 300mlのフラスコ中に粉末にしたAlCl360.1g
(0.45モル)、オクタメチルトリシラン40.8g(0.2
モル)を仕込み、塩化アセチル35.0g(0.45モ
ル)を2時間を要して滴下した。滴下終了後、さ
らに1時間室温で反応を続け、蒸留して目的化合
物を得た。36.7g(75%)の収率であつた。
Raw material production example 1 Production of 1,3-dichlorohexamethyltrisilane 60.1 g of powdered AlCl 3 in a 300 ml flask
(0.45 mol), octamethyltrisilane 40.8g (0.2
35.0 g (0.45 mol) of acetyl chloride was added dropwise over a period of 2 hours. After the dropwise addition was completed, the reaction was continued for another hour at room temperature and distilled to obtain the target compound. The yield was 36.7g (75%).

原料製造例 2 1,3−ジメトキシヘキサメチルトリシランの
製造 1の三つ口フラスコ中にメタノール25.6g
(0.8モル)、ピリジン63.2g(0.8モル)、ベンゼン
300mlを仕込み、メカニカルスターラーで撹拌し
た。氷浴にて冷却し、1,3−ジクロロヘキサメ
チルトリシラン85.7g(0.35モル)を加えて2時
間反応を続け、ろ過を行つた。減圧下で溶剤を留
出させた後、残留物を蒸留して目的化合物を得
た。54.2g(66%)の収率であつた。
Raw material production example 2 Production of 1,3-dimethoxyhexamethyltrisilane 25.6 g of methanol in the three-neck flask from 1
(0.8 mol), pyridine 63.2g (0.8 mol), benzene
300ml was charged and stirred with a mechanical stirrer. The mixture was cooled in an ice bath, 85.7 g (0.35 mol) of 1,3-dichlorohexamethyltrisilane was added, the reaction was continued for 2 hours, and the mixture was filtered. After distilling off the solvent under reduced pressure, the residue was distilled to obtain the target compound. The yield was 54.2g (66%).

原料製造例 3 1−アリル−3−メトキシヘキサメチルトリシ
ランの製造 300mlのフラスコ中にマグネシウム4.3グラム原
子、エーテル10mlを仕込んだ。少量のエチルブロ
マイドを加えて加熱し、マグネシウムを活性化さ
せた後、エーテル200mlを加えた。アリルブロマ
イド25.5g(0.14モル)を2時間を要して滴下し
た。さらに2時間撹拌を続けて反応を完結させ
た。別の500mlフラスコに、1,3−ジメトキシ
ヘキサメチルトリシラン33.0g(0.14モル)、エ
ーテル50mlを仕込み、アリルブロマイドのグリニ
ヤール試薬をゆつくり約4時間を要して滴下し
た。ろ過後、減圧下で溶剤を留出し、蒸留して目
的化合物を得た。15.4g(55%)の収率であつ
た。
Raw material production example 3 Production of 1-allyl-3-methoxyhexamethyltrisilane 4.3 g atoms of magnesium and 10 ml of ether were placed in a 300 ml flask. After adding a small amount of ethyl bromide and heating to activate the magnesium, 200 ml of ether was added. 25.5 g (0.14 mol) of allyl bromide was added dropwise over a period of 2 hours. Stirring was continued for an additional 2 hours to complete the reaction. In another 500 ml flask, 33.0 g (0.14 mol) of 1,3-dimethoxyhexamethyltrisilane and 50 ml of ether were charged, and Grignard reagent of allyl bromide was slowly added dropwise over a period of about 4 hours. After filtration, the solvent was removed under reduced pressure and distilled to obtain the target compound. The yield was 15.4g (55%).

原料製造例 4 4−アリルジメチルシリルジメチルシリルジメ
チルシリル−α−メチルスチレンの製造 300mlの三つ口フラスコ中にマグネシウム2.4g
(0.1グラム原子)、THF10mlを仕込み、少し加熱
した後、少量のエチルマグネシウムを加えてマグ
ネシウムを活性化させた。さらにTHF100mlを加
えた後、4−クロロ−α−メチルスチレン13.7g
(0.09モル)を3時間を要して滴下した。さらに
2時間反応を続けた後、1−アリル−3−メトキ
シヘキサメチルトリシラン17.7g(0.072モル)
を1時間を要して滴下した。加熱した還流させ、
2時間反応させた。反応終了後、希HCl水溶液中
に投入し、エーテルを加えて抽出した。エーテル
層をMgSO4で乾燥させた後、エーテルを留出さ
せ、残留を蒸留して単量体を得た。9.5g(40%)
の収率であつた。
Raw material production example 4 Production of 4-allyldimethylsilyldimethylsilyldimethylsilyl-α-methylstyrene 2.4 g of magnesium in a 300 ml three-necked flask
(0.1 gram atom), 10 ml of THF was charged, and after heating a little, a small amount of ethylmagnesium was added to activate the magnesium. After adding 100ml of THF, 13.7g of 4-chloro-α-methylstyrene
(0.09 mol) was added dropwise over a period of 3 hours. After continuing the reaction for an additional 2 hours, 17.7 g (0.072 mol) of 1-allyl-3-methoxyhexamethyltrisilane was added.
was added dropwise over a period of 1 hour. heated to reflux;
The reaction was allowed to proceed for 2 hours. After the reaction was completed, the mixture was poured into a dilute aqueous HCl solution, and extracted with ether. After drying the ether layer with MgSO 4 , the ether was distilled off and the residue was distilled to obtain the monomer. 9.5g (40%)
The yield was .

実施例 1 の製造 原料製造例4で合成した単量体およびTHFを
水素化カルシウムで予備乾燥した。以下に述べる
重合反応はすべて高真空下で行なつた。原料製造
例4で製造した単量体11gを100ml枝付きフラス
コに仕込み、枝をラバーセプタムで封をし、フラ
スコを高真空ラインに接続した。液体窒素浴で凍
結してから、減圧にし、液体状態にもどした。こ
の操作を4回くり返して単量体中に含まれる空気
を脱気した後、n−ブチルリチウム(1.6M:ヘ
キサン中)0.5mlを加えて単量体を完全脱水した。
その後、同様の枝付きフラスコへ蒸留した。
THF50mlも同様に脱気、脱水を行い重合フラス
コへ蒸留した。室温にてラバーセプタムからミク
ロシリンジを用いてn−ブチルリチウム
(1.6M:ヘキサン中)80μを加え、すぐにアセ
トン−ドライアイス浴で冷却させて重合を行なつ
た。2時間後、メタノール1mlをシリンジを用い
て加えて重合を停止し、常圧にもどし、重合体溶
液を500mlのメタノール中に投中した。重合体は
白色固体となつて析出し、ろ過して分離した。さ
らにベンゼン100mlに溶解させ、メタノール500ml
に投入した。この操作を3回くり返した後、減圧
下50℃で乾燥した。
Example 1 Production The monomer synthesized in Raw Material Production Example 4 and THF were pre-dried with calcium hydride. All polymerization reactions described below were conducted under high vacuum. 11 g of the monomer produced in Raw Material Production Example 4 was charged into a 100 ml flask with a branch, the branch was sealed with a rubber septum, and the flask was connected to a high vacuum line. It was frozen in a liquid nitrogen bath and then returned to a liquid state by applying vacuum. After repeating this operation four times to remove air contained in the monomer, 0.5 ml of n-butyllithium (1.6 M in hexane) was added to completely dehydrate the monomer.
It was then distilled into a similar side flask.
50 ml of THF was similarly degassed and dehydrated and distilled into a polymerization flask. 80μ of n-butyllithium (1.6M in hexane) was added through a rubber septum at room temperature using a microsyringe, and the mixture was immediately cooled in an acetone-dry ice bath to carry out polymerization. After 2 hours, 1 ml of methanol was added using a syringe to stop the polymerization, the pressure was returned to normal, and the polymer solution was poured into 500 ml of methanol. The polymer precipitated out as a white solid and was separated by filtration. Further dissolve in 100ml of benzene and 500ml of methanol.
I invested in it. After repeating this operation three times, it was dried at 50° C. under reduced pressure.

重量平均分子量(Mw)=45000 数平均分子量(Mn)=41600 多分散度(Mw/Mn)=1.06 この重合体は一つの単位の中にシリコン原子を
3個有しているためシリコン含有量は重合体全体
に対して25.5%(W/W)となる。
Weight average molecular weight (Mw) = 45000 Number average molecular weight (Mn) = 41600 Polydispersity (Mw/Mn) = 1.06 This polymer has 3 silicon atoms in one unit, so the silicon content is The amount is 25.5% (W/W) of the entire polymer.

実施例 2 実施例1で製造した重合体0.42gと2,6−ジ
−(4′−アジドベンザル)−4−メチルシクロヘキ
サノン0.021gをキシレン6.0mlに溶解し、十分撹
拌した後、0.2μmのフイルターでろ過し試料溶液
とした。この溶液をシリコン基板上にスピン塗布
(3000rpm)し、80℃、30分間乾燥を行つた。紫
外線露光装置(4800DSW(GCA社製))を用い
て、クロムマスクを介して露光を行つた。
Example 2 0.42 g of the polymer produced in Example 1 and 0.021 g of 2,6-di-(4'-azidobenzal)-4-methylcyclohexanone were dissolved in 6.0 ml of xylene, thoroughly stirred, and filtered through a 0.2 μm filter. It was filtered and used as a sample solution. This solution was spin-coated (3000 rpm) onto a silicon substrate and dried at 80°C for 30 minutes. Exposure was performed through a chrome mask using an ultraviolet exposure device (4800DSW (manufactured by GCA)).

メチルイソブチルケトン(MIBK)に1分間浸
漬して現像を行つた後、イソプロパノールにて1
分間リンスを行つた。乾燥したのち、被照射部の
膜厚を触針法により測定した。初期膜厚は0.25μ
mであつた。微細なパターンを解像しているか否
かは種々の寸法のラインアンドスペースのパター
ンを描画し、現像処理によつて得られたレジスト
像を光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡で観察するこ
とによつて調べた。
After developing by immersing in methyl isobutyl ketone (MIBK) for 1 minute, it was developed with isopropanol for 1 minute.
I rinsed it for a minute. After drying, the film thickness of the irradiated area was measured using a stylus method. Initial film thickness is 0.25μ
It was m. Whether fine patterns have been resolved can be determined by drawing line-and-space patterns of various dimensions and observing the resist images obtained through development using an optical microscope or scanning electron microscope. Examined.

感度曲線からゲル化点(Di g)が約0.7秒である
ことがわかつた。紫外線露光でひろく用いられて
いるフオトレジストであるシプレー社MP−1300
(1μm厚)の適正露光量は0.32秒であつた。
From the sensitivity curve, it was found that the gel point (D i g ) was approximately 0.7 seconds. Shipley MP-1300, a photoresist widely used for ultraviolet exposure
(1 μm thickness), the appropriate exposure amount was 0.32 seconds.

実施例 3 シリコン基板上にノボラツク樹脂を主成分とす
るレジスト材料(MP−1300(シツプレー社製))
を厚さ1.5μm塗布し、250℃において1時間焼き
しめを行つた。しかる後、実施例2で調整した溶
液をスピン塗布し、80℃にて30分間乾燥を行つて
0.25μm厚の均一な塗膜を得た。この基板を紫外
線露光装置(4800DSW(GCA社製))を用いクロ
ムマスクを介して10.0秒露光した。MIBK/n−
BuOH(50/100V/V)に1分間浸漬して現像を
行つたのち、イソプロパノールにて1分間リンス
を行つた。この基板を平行平板の反応性スパツタ
エツチング装置(アネルバ社製DEM−451)を用
い、O22sccm、3.0Pa 0.16W/cm2の条件で7分間
エツチングを行つた。走査型電子顕微鏡で観察し
た結果、サブミクロンの上層のパターンが下層レ
ジスト材料により正確に転写され、より垂直なパ
ターンが形成されていることがわかつた。
Example 3 Resist material mainly composed of novolac resin (MP-1300 (manufactured by Shippray)) on a silicon substrate
was applied to a thickness of 1.5 μm and baked at 250°C for 1 hour. After that, the solution prepared in Example 2 was applied by spin coating and dried at 80°C for 30 minutes.
A uniform coating film with a thickness of 0.25 μm was obtained. This substrate was exposed for 10.0 seconds through a chrome mask using an ultraviolet exposure device (4800DSW (manufactured by GCA)). MIBK/n-
After development was performed by immersing in BuOH (50/100V/V) for 1 minute, rinsing was performed for 1 minute with isopropanol. This substrate was etched for 7 minutes using a parallel plate reactive sputter etching device (DEM-451 manufactured by Anelva) under the conditions of 2 sccm of O 2 , 3.0 Pa and 0.16 W/cm 2 . Observation with a scanning electron microscope revealed that the submicron pattern of the upper layer was accurately transferred to the lower resist material, forming a more vertical pattern.

[発明の効果] 以上説明したように本発明の重合体は1構造単
位当りシリコン原子3個以上を有しているため、
高いシリコン濃度、たとえばシリコン原子が3個
の場合25.5%(W/W)となる。そのためレジス
ト組成物はドライエツチングに対して極め強く、
2000Å程度の膜厚があれば、1.5μm程度の厚い有
機層をエツチングするためのマスクになり得る。
したがつて、パターン形成用のレジスト膜は薄く
てよい。また、下地に厚い有機層があると電子ビ
ーム露光においては近接効果が低減されるため、
光学露光においては反射波の悪影響が低減される
ために、高解像度のパターンが容易に得られる。
また他の露光法においても高解像度のパターンが
容易に得られる。
[Effects of the Invention] As explained above, the polymer of the present invention has three or more silicon atoms per structural unit;
In the case of a high silicon concentration, for example 3 silicon atoms, it is 25.5% (W/W). Therefore, the resist composition is extremely resistant to dry etching.
A film thickness of about 2000 Å can be used as a mask for etching an organic layer as thick as 1.5 μm.
Therefore, the resist film for pattern formation may be thin. Additionally, if there is a thick organic layer underneath, the proximity effect will be reduced in electron beam exposure, so
In optical exposure, since the adverse effects of reflected waves are reduced, high-resolution patterns can be easily obtained.
Also, high-resolution patterns can be easily obtained using other exposure methods.

さらに本発明で使用した重合体はアニオン重合
法により合成しているため分子量分布の多分散度
が小さいものが得られ、そのため前記重合体とビ
スアジドの組成物をレジストとして用いたとき、
得られるパターンの解像度はより優れたものとな
る。
Furthermore, since the polymer used in the present invention is synthesized by an anionic polymerization method, a polydispersity of molecular weight distribution is obtained. Therefore, when a composition of the above polymer and bisazide is used as a resist,
The resulting pattern has better resolution.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 一般式 (式中nは3〜10の範囲で示される正の整数、
Xはnの値に依存し且つ分子量が3000〜1000000
となるような、4〜3500の範囲で示される正の整
数を表す)で示される構成単位からなるケイ素原
子含有α−メチルスチレン系重合体を用いること
を特徴とするレジスト材料。 2 一般式 (式中nは3〜10の範囲で示される正の整数、
Xはnの値に依存し且つ分子量が3000〜1000000
となるような、4〜3500の範囲で示される正の整
数を表す)で示される構成単位からなるケイ素原
子を含むα−メチルスチレン系重合体に、当該重
合体に対し0.1〜30重量%のビスアジドを添加し
た組成物を用いることを特徴とするレジスト材
料。
[Claims] 1. General formula (In the formula, n is a positive integer in the range of 3 to 10,
X depends on the value of n and has a molecular weight of 3000 to 1000000
A resist material characterized by using a silicon atom-containing α-methylstyrene-based polymer consisting of a structural unit represented by a positive integer in the range of 4 to 3500, such that 2 General formula (In the formula, n is a positive integer in the range of 3 to 10,
X depends on the value of n and has a molecular weight of 3000 to 1000000
0.1 to 30% by weight of the polymer is added to an α-methylstyrene polymer containing a silicon atom consisting of a constituent unit represented by a positive integer in the range of 4 to 3500, such that A resist material characterized by using a composition to which bisazide is added.
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