JPH0734113B2 - レジスト材料 - Google Patents

レジスト材料

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JPH0734113B2
JPH0734113B2 JP58200408A JP20040883A JPH0734113B2 JP H0734113 B2 JPH0734113 B2 JP H0734113B2 JP 58200408 A JP58200408 A JP 58200408A JP 20040883 A JP20040883 A JP 20040883A JP H0734113 B2 JPH0734113 B2 JP H0734113B2
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F30/00Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and containing phosphorus, selenium, tellurium or a metal
    • C08F30/04Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and containing phosphorus, selenium, tellurium or a metal containing a metal
    • C08F30/08Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and containing phosphorus, selenium, tellurium or a metal containing a metal containing silicon
    • 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
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体集積回路、磁気バブルメモリなどの製造
に適用される微細なパターンの形成に適するレジスト材
料に関するものである。
集積回路、バブルメモリ素子などの製造において光学的
リソグラフィが主要な手段として用いられている。この
手段を用いて微細なパターンを形成する際、基板からの
反射波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、ドライエッ
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、ドライエッ
チングによりレジストもエッ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。
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
ェイ・エム・モラン(J.M.Moran)らによってジャーナ
ル・オブ・バキューム・サイエンス・アンド テクノロ
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ッチングにおいて蝕
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ッチングし、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
性スパッタエッチング法によりエッチングする。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、スパッタ法あるいはプラズマCVD法により形成
し、さらにパターン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。パターニ
ング用レジストが酸素を用いたドライエッチングに対し
て強ければ、パターニング用レジストをマスクに厚い有
機層をエッ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。
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、トリアリルシラン系モノマーのラジカル重合よりな
る下記の構造単位I,II,IIIを有する重合体が、O2による
反応性スパッタエッチングに対して極めて強く、厚い有
機膜をエッチングする際のマスクになること、またビス
アジド化合物を添加すると、紫外線に対して非常に高感
度であることを見出し、本発明をなすに至った。
(Rは水素原子、あるいはメチル基、エチル基、プロピ
ル基などの低級アルキル基、フェニル基などを表わ
す。) 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′−アジドベンジリデ
ン)シクロヘキサノン、2,6−ジ−(4′−アジドベン
ジリデン)−4−メチルシクロヘキサノン、2,6−ジ−
(4′−アジドベンジリデン)−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、少なすぎると紫外線に対する感度が十分でなく、多
すぎるとO2のスパッタエッチングに対する耐性を悪くす
るので、重合体に対して0.1〜50重量%さらに好ましく
は1〜10重量%加えることが望ましい。
すなわち本発明は、感度が高く、O2による反応性スパッ
タエッチングに対しきわめて強く、微細で高精度のパタ
ーンを容易に形成しうるレジスト材料を提供しようとす
るものである。
本発明におけるレジスト材料を二層構造に適用するに
は、まず加工を施すべき基板上に第一層として厚い有機
層をスピン塗布し、蒸発、乾固させた後、本発明のレジ
スト材料を厚い有機層の上にスピン塗布する。加熱、乾
燥したのち所望のパターンを電子線、X線などの放射
線、または深紫外線、紫外線などの光を用いて描画し、
適当な現像液を用いて現像を行なう。得られたパターン
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
ッタエッチングによりエッチングする。しかる後、微細
パターンが形成された厚い有機層をマスクに被加工材を
エッチングする。本発明におけるレジスト材料はO2によ
る反応性スパッタエッチングに対して極めて強く、200
〜2000Å程度の膜厚があれば、1.6μm程度の厚い有機
層をエッチングするためのマスクになり得る。したがっ
て、パターン形成用のレジストは薄くてよい。また、下
地に厚い有機層があるので、光学露光における反射波の
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。
以下、参考例および実施例を用いて本発明をさらに詳し
く説明する。
参考例1 H−Si(CH2-CH=CH2)3の重合体は次の様な方法で製造し
た。
重合管にトリアルシラン7.6g(0.05モル)、ベンゼン7.
6mlを仕込み、コック付きゴム管に取り付け、液体窒素
を用いて溶液を凝固させ脱気を行なった。この操作を5
回繰り返して脱気を完全にした。この溶液を窒素吹込み
管、還流冷却器、を取り付けた100ml三つ口フラスコに
仕込み還流するまで加熱した。過酸化ベンゾイル(BP
O)0.12g(1.0モル%)を1時間おきに加え、6回加え
た時はかなり粘度が上がっており、さらに30分間反応を
続けてからこの重合溶液をメタノール中に投入した。重
合体は下層に沈み上ずみ溶液をデカンテーションした。
重合体を100mlのベンゼンに溶解させ多重のメタノール
中に投入した。上記の操作を3回くりかえし、得られた
粉体のポリマーをロ過後減圧下で乾燥した。収率は3.2g
(42%)Mw=280,000,Mn=43,000,Mw/Mn=6.5 生成物の分析値は次の様になる。
赤外線吸収スペクトル(cm-1):2150(Si−H),1630(ア
リル基),920(SiH)。
核磁気共鳴スペクトル(δ)ppm:0.5〜2.3(10H,brアル
カン),3.7〜4.3(1H,br,H−Si),4.3〜6.2(3H,br,CH2
=CH−) 元素分析:計算値C;71.10,H;10.53,Si;18.42 実測値C;71.40,H;10.20,Si;18.07 参考例2 CH3-Si(CH2-CH=CH2)3の重合体は次の様な方法で製造し
た。
重合管にトリアリルメチルシラン8.3g(0.05モル)およ
びベンゼン8.3mlを仕込み、コック付きゴム管に取り付
け液体窒素を用いて溶液を凝固させ脱気を行なった。こ
の操作を5回繰り返して脱気を完全にした。この溶液を
窒素吹込み管、還流冷却器を取り付けた100ml三つ口フ
ラスコに仕込み還流するまで加熱した。BPO0.12g(1モ
ル%)を1時間おきに加え10回目を加えた時はかなり上
がっており、さらに1時間加熱してから重合溶液をメタ
ノール中に投入した。重合体は下層に沈み上わずみ溶液
をデカンテーションした。重合体を100mlのベンゼンに
溶解させ多量のメタノール中に投入した。上記の操作を
3回繰り返えし、得られた粉体のポリマーをロ過後減圧
下で乾燥した。収率は3.3g(40%)Mw=130,000,Mn=1
9,000,Mw/Mn=6.8 生成物の分析値は次の様になる。
赤外線吸収スペクトル(cm-1):1630(アリル基),1260,8
20(Si−C) 核磁気共鳴スペクトル(δ)ppm:0.0〜2.3(13H,br,ア
ルカンおよびCH3Si),4.0〜6.3(3H,br,CH2=CH−) 元素分析:計算値C;72.29,H;10.84,Si;16.87 実測値C;72.02,H;10.55,Si;16.32 参考例3 Ph−Si(CH2-CH=CH2)の重合体は次の様な方法で製造し
た。
重合管にトリアリルフェニルシラン10g(0.044モル)、
ベンゼン10mlを仕込みコック付きゴム管に取り付け液体
窒素を用いて溶液を凝固させ脱気を行なった。この操作
を5回繰り返して脱気を完全にした。この溶液を窒素吹
込み管、還流冷却器を取り付けた100ml三つ口フラスコ
に仕込み還流するまで加熱した。BPO0.1g(1モル%)
を1時間おきに加え11回目を加えたあたりから粘度が上
昇し、さらに1時間還流してから重合液を多量のメタノ
ールに投入した。重合体は下層に沈み上ずみ溶液をデカ
ンテーションした。重合体を100mlのベンゼンに溶解さ
せ多量のメタノール中に投入した。上記の操作を3回繰
り返し得られた粉末のポリマーをロ過後減圧下で乾燥し
た。収率は4.2g(42%)である。Mw=400,000,Mn=38,0
00,Mw/Mn=10.5,重合体3.5gをメチルエチルケトン350ml
に溶解させかくはん中メタノールを滴下させていった。
メタノールを50ml滴下した時白濁した。さらにメタノー
ル20mlを加え一度ゆるやかに温め透明にさせた。一昼夜
放置後重合体は下底に沈んでおり上層液をデンカンテー
ションさせ重合体と分離させた。重合体を50mlのベンゼ
ンに溶解させ多量のメタノール中に投入しオーフラクシ
ョンの重合体を得た(重合体収量0.8g)。Mw=700,000,
Mn=540,000,Mw/Mn=1.3デカンテーションした液にメタ
ノール20mlを加え同様に第二フラクションの重合体を得
た(重合体収量0.7g)Mw=340,000,Mn=264,000,Mw/M
n1.3,さらに20mlのメタノールを加え第三フラクション
の重合体を得た。(重合体収量0.9g)Mw=136,000,Mn
103,000,Mw/Mn=1.3 分別精製前の分析値は次の様になる。
赤外線吸収スペクトル(cm-1):1280,890(Si−C)990,7
00(ビニル基),1620,780(フェニル基) 核磁気共鳴スペクトル(δ)ppm:0.2〜2.3(12H,br,ア
ルカン),4.5〜6.3(3H,br,CH2=CH−),7.0〜7.8(5H,
br,ph) 元素分析:計算値C;78.95,H;8.77,Si;12.78 実測値C;79.10,H;8.55,Si;12.41 実施例1 参考例1で合成したHASi1.0g 2,6−ジ−(4′−アジド
ベンジリデン)−シクロヘキサノン0.01gをキシレン20m
lに溶解し、十分攪拌した後、0.2μmのフィルターで濾
過し試料溶液とした。この溶液をシリコン基板上にスピ
ン塗布しN2気流中、80℃にて30分間乾燥を行なったの
ち、紫外線露光装置にて、クロムマスクを介して露光を
行なった。キシレンを用いて1分間現像を行なったの
ち、イソプロパノールにより1分間リンスを行なった。
実施例1と同様の方法で感度、解像度を調べた。その結
果、2.5秒の照射時間において残った膜厚が初期膜厚と
ほぼ同じになった。このとき、初期膜厚は0.19μmであ
った。なお同じ紫外線露光装置で0.5μm厚のAZ-1350J
は7秒で露光できた。得られたパターンは2.5秒の露光
において1μmのラインアンドスペースを解像しており
解像度の優れたものであった。
次にシリコン基板上にAZ-1350Jを1.6μm塗布し、250℃
において1時間焼きしめを行なった。しかる後、本実施
例で調製した溶液をスピン塗布し、N2気流中80℃にて30
分間乾燥を行なったのち、紫外線露光装置にてクロムマ
スクを介して露光を行なった。キシレンを用いて1分間
現像を行なったのち、イソプロパノールにて1分間リン
スを行なった。この基板を平行平板の反応性スパッタエ
ッチング装置にて、O25sccm,2.0Pa,0.16W/cm2の条件で
7分間エッチングを行なった。これにより2秒で描画し
た1μmのパターンが1.6μmの前記AZ-1350Jに転写さ
れた。このときのHASiの初期膜厚は0.19μmと推定でき
た。
実施例2 参考例2で合成したMeASi1.0gと2,6−ジ−(4′−アジ
ドベンジリデン)−シクロヘキサノン0.01gをキシレン2
0mlに溶解し、十分攪拌した後、0.2μmのフィルターで
濾過し、試料溶液とした。実施例2の場合と同様にし
て、紫外線露光における感度、解像度を調べた。現像は
キシレンを用いて1分間行ない、イソプロパノールを用
いて1分間リンスを行なった。その結果、5.5秒の照射
時間において、残った膜厚が初期膜厚とほぼ同じになっ
た。このときの初期膜厚は0.17μmであった。得られた
パターンは5.5秒の露光において1μmのラインアンド
スペースを解像しており、解像度の優れたものであっ
た。
次にシリコン基板上にAZ-1350Jを1.6μm塗布し、250℃
において1時間焼きしめを行なった。しかる後、本実施
例で調製した溶液をスピン塗布し、N2気流中80℃にて30
分間乾燥を行なったのち、紫外線露光装置にて、クロム
マスクを介して露光を行なった。キシレンを用いて1分
間現像を行なったのちイソプロパノールにて1分間リン
スを行なった。この基板を平行平板の反応性スパッタエ
ッチング装置にてO25sccm,2.0Pa,0.16W/cm2の条件で7
分間エッチングを行なった。これにより5.5秒で描画し
た1μmのパターンが1.6μmの前記AZ-1350Jに転写さ
れた。このときのMeASiの初期膜厚は0.17μmと推定で
きた。
実施例3 参考例3で合成した重合体(PhASiと略す)のうちMw=3
4×104、Mn=26.4×104のもの0.4gと2,6−ジ−(4−ア
ジドベンジリデン)−シクロヘキサノン0.004gをキシレ
ン4mlに溶解し、0.2μmのフィルターで濾過し試料溶液
とした。この溶液をシリコン基板上にスピン塗布し、N2
気流中、80℃にて30分間乾燥を行なったのち、実施例2
と同様の方法で感度、解像度を調べた。その結果、2秒
の照射時間において残った膜厚が初期膜厚とほぼ同じに
なった。このとき初期膜厚は0.18μmであった。得られ
たパターンは2秒の露光において、1μmのラインアン
ドスペースを解像しており、解像度の優れたものであっ
た。
次にシリコン基板上にAZ-1350Jを1.6μm塗布し、250℃
において1時間焼きしめを行なった。しかる後、本実施
例で調製した溶液をスピン塗布し、N2気流中80℃にて30
分間乾燥を行なったのち、紫外線露光装置にて、クロム
マスクを介して露光を行なった。キシレンを用いて1分
間現像を行なったのちイソプロパノールにて1分間リン
スを行なった。得られたPhASiのパターンをマスクに実
施例1と同様の方法でAZ-1350Jのエッチングを行なっ
た。これにより2秒で描画した1μmのパターンが1.6
μmのAZ-1350Jに転写された。このときのPhASiの初期
膜厚は0.18μmと推定できた。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】トリアリルシラン系モノマーのラジカル重
    合よりなる下記の構造単位(I)、(II)、及び、(II
    I)を有する重合体と前記重合体に対して0.1重量%〜50
    重量%のビスアジド化合物との混合物から成ることを特
    徴とするレジスト材料。 (Rは水素原子あるいはメチル基、エチル基、プロピル
    基などの低級アルキル基、フェニル基などを表わす。)
JP58200408A 1983-05-27 1983-10-26 レジスト材料 Expired - Lifetime JPH0734113B2 (ja)

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JPS6091351A JPS6091351A (ja) 1985-05-22
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