JPH0756361A - ポジ型電子線レジストのパターン形成方法 - Google Patents

ポジ型電子線レジストのパターン形成方法

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JPH0756361A
JPH0756361A JP22661093A JP22661093A JPH0756361A JP H0756361 A JPH0756361 A JP H0756361A JP 22661093 A JP22661093 A JP 22661093A JP 22661093 A JP22661093 A JP 22661093A JP H0756361 A JPH0756361 A JP H0756361A
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JP
Japan
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resist
electron beam
cyanoacrylate
polymer
beam resist
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JP22661093A
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English (en)
Inventor
Mitsuyoshi Sato
三善 佐藤
Toshio Okuyama
登志夫 奥山
Akira Tamura
章 田村
Masaji Yonezawa
正次 米澤
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Toagosei Co Ltd
Toppan Inc
Original Assignee
Toagosei Co Ltd
Toppan Printing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は高感度、高解像度で、かつ、密着
性、ドライエッチング耐性に優れるポジ型電子線レジス
トの現像方法、すなわち優れたレジストパターンの形成
方法を提供するものである。 【構成】 2-シアノアクリル酸エステル重合体等を主成
分とするレジストの現像液として、ギ酸ブチル、プロピ
オン酸メチル等から選ばれたレジスト可溶性溶剤と炭素
数1から4のアルキル基を有するプロピレングリコール
モノアルキルエーテル等から選ばれたレジスト不溶性溶
剤との混合溶剤を用いる。 【効果】 本発明によれば、高感度、高解像度で、か
つ、密着性、ドライエッチング耐性に優れたポジ型電子
線レジストのパターン形成が可能となり、フォトマスク
の製造やLSI、超LSIの製造において生産性、品質
の向上に大きな効果をもたらすことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高感度、高解像度で、か
つ、密着性、ドライエッチング耐性に優れるポジ型電子
線レジストの現像方法に関するものである。更に詳しく
は半導体工業におけるフォトマスクの製造および直接描
画による半導体デバイスの製造における選択的エッチン
グや選択的拡散のためのレジストパターンの形成を目的
とするものであり、それらの産業分野において広く利用
されるものである。
【0002】
【従来技術】電子線リソグラフィーで使用される電子線
レジストにはポジ型とネガ型があるが一般にポジ型の方
が解像度が優れており、高集積化にともないパターンの
微細化が進むにつれてポジ型が多く用いられるようにな
っている。ポジ型電子線レジストの代表例としてはポリ
メタクリル酸メチル(PMMA)を用いたものが知られ
ているが、それは解像度は0.1μmと極めて高いもの
の、感度が100μC/cm2 と低くスループットが低い
という欠点がある。そこで、高感度のポジ型電子線レジ
ストを得るため多くの研究がなされてきた。その例とし
てはポリ(ブテン-1-スルホン)、ポリ(2,2,2-トリフルオ
ロエチルα-クロロアクリレート)、ポリ(ヘキサフルオ
ロブチルメタクリレート) や特公昭59−34296そ
の他に示された2-シアノアクリル酸アルキル重合体、特
開平1−217341で示された2-シアノアクリル酸シ
クロヘキシル重合体等を用いたレジストが挙げられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらのレジ
ストのうち2-シアノアクリル酸アルキル重合体と2-シア
ノアクリル酸シクロヘキシル重合体を用いたもの以外は
高感度である反面、PMMAを原料とするものに比べて
ドライエッチング耐性に劣るという欠点がある。2-シア
ノアクリル酸アルキル重合体を用いれば、PMMAを用
いたものと同等のドライエッチング耐性を有するものが
得られるが、感度と解像度の両立が十分ではないという
欠点がある。一方、2-シアノアクリル酸シクロヘキシル
重合体の場合は、PMMAのものよりもドライエッチン
グ耐性がかなり高いという特長があるが、感度と解像度
の両立が十分ではなく、高感度で使用すると解像度がP
MMAのものに比べて劣るという欠点がある。
【0004】2-シアノアクリル酸シクロヘキシル重合体
からなるレジストの解像度を高めるため、現像液として
メチルセロソルブと可溶性溶剤1種以上及び不溶性溶剤
1種以上を含む3成分以上の混合溶剤を用いる方法(特
開平2−113256)、現像液としてメチルセロソル
ブと炭素数2から4のアルキルセロソルブを含む混合溶
剤を用いる方法(特開平2−297553)等が提案さ
れているが、感度、解像度、密着性にいまだ十分ではな
い。
【0005】このため、高感度、高解像度であり、か
つ、密着性、ドライエッチング耐性に優れたポジ型電子
線レジストのパターン形成方法が強く望まれている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、高感度、
高解像度であり、かつ、密着性、ドライエッチング耐性
に優れたポジ型電子線レジストを求めるべく鋭意検討を
続け、それらを満たす方法を見出し、本発明を完成し
た。すなわち、本発明は2-シアノアクリル酸エステル重
合体または該重合体と主鎖構造が実質的に同一の重合体
を主成分とするレジストに電子線を照射し、主鎖分裂に
より低分子量化した部分を現像液により選択的に溶解さ
せるポジ型電子線レジストのパターン形成方法におい
て、ギ酸ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エ
チル、酪酸メチルから選ばれたレジスト可溶性溶剤と炭
素数2から4のアルキル基を有するアルキルセロソル
ブ、炭素数1から4のアルキル基を有するプロピレング
リコールモノアルキルエーテルから選ばれたレジスト不
溶性溶剤との混合溶剤を現像液として用いることを特徴
とするポジ型電子線レジストのパターン形成方法に関す
るものである。
【0007】本発明で用いられる2-シアノアクリル酸エ
ステル(以下2-シアノアクリレートという)重合体は、
2-シアノアクリレートのアニオン重合またはラジカル重
合等により容易に調製される。重合に供される2-シアノ
アクリレートとしては、メチル2-シアノアクリレート、
エチル2-シアノアクリレート、プロピル2-シアノアクリ
レート、イソプロピル2-シアノアクリレート、ブチル2-
シアノアクリレート、イソブチル2-シアノアクリレー
ト、sec-ブチル2-シアノアクリレート、tert-ブチル2-
シアノアクリレート、ペンチル2-シアノアクリレート、
ヘキシル2-シアノアクリレート、シクロペンチル2-シア
ノアクリレート、シクロヘキシル2-シアノアクリレー
ト、シクロヘプチル2-シアノアクリレート、シクロオク
チル2-シアノアクリレート、4-メチルシクロヘキシル2-
シアノアクリレート、2-メチルシクロヘキシル2-シアノ
アクリレート、シクロヘキシルメチル2-シアノアクリレ
ート、2-シクロヘキシルエチル2-シアノアクリレート、
2,2,2-トリフルオロエチル2-シアノアクリレート、2-エ
トキシエチル2-シアノアクリレート、ベンジル2-シアノ
アクリレート、2-フェニルエチル2-シアノアクリレー
ト、3-フェニルプロピル2-シアノアクリレート、2-フェ
ノキシエチル2-シアノアクリレート等を挙げることがで
きる。
【0008】本発明にとり好ましい重合体は、シクロペ
ンチル2-シアノアクリレート、シクロヘキシル2-シアノ
アクリレート、シクロヘプチル2-シアノアクリレート、
シクロオクチル2-シアノアクリレート、4-メチルシクロ
ヘキシル2-シアノアクリレート、2-メチルシクロヘキシ
ル2-シアノアクリレート等の炭素数5から8の環状アル
キル基を有する環状アルキル2-シアノアクリレートを重
合させて得られる様な重合体鎖に環状アルキルがカルボ
キシル基を介して付加している構造を有するものであ
る。
【0009】また、本発明においては、2-シアノアクリ
レートにこれと共重合可能なモノマーを共重合させて得
られる2-シアノアクリレート共重合体も本発明における
2-シアノアクリレート重合体としてレジスト原料に用い
られる。使用される共重合モノマーとして、その具体例
を挙げればメチルメタクリレート、エチルメタクリレー
ト、プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレ
ート、ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレー
ト、sec-ブチルメタクリレート、tert-ブチルメタクリ
レート、シクロヘキシルメタクリレート、2,2,2-トリフ
ルオロエチルメタクリレート、テトラフルオロブチルメ
タクリレート、フェニルメタクリレートなどのメタクリ
レート類、メチル2-クロロアクリレート、2,2,2-トリフ
ルオロエチル2-クロロアクリレートなどの2-クロロアク
リレート類、スチレン、α-メチルスチレンなどの芳香
族モノマー類、メチレンマロネート類、ビニリデンシア
ニド、ビニリデンクロライド、ビニルアセテート、イソ
プロペニルアセテートなどである。
【0010】2-シアノアクリレート及び共重合モノマー
は一種類に限らず二種類以上用いてもよいが、本発明に
おける重合体を構成するモノマー中の2-シアノアクリレ
ートの割合は20wt%以上であることが好ましく、その
量が20wt%未満になると、それから得られるレジスト
の感度、解像度、耐ドライエッチング性等の性能が低下
する様になる。
【0011】次に、本発明で用いられる2-シアノアクリ
ル酸エステル重合体と主鎖構造が実質的に同一の重合体
とは、例えば塩基性触媒による、シアノ酢酸シクロアル
キルとパラホルムアルデヒドの脱水縮合によって得られ
る重合体のことである。シアノ酢酸アルキルエステルと
パラホルムアルデヒドの脱水縮合は低分子量の重合体を
得るのに適した方法であり、原料として使用されるシア
ノ酢酸アルキルエステルとしてはシアノ酢酸メチル、シ
アノ酢酸エチル、シアノ酢酸プロピル、シアノ酢酸イソ
プロピル、シアノ酢酸ブチル、シアノ酢酸イソブチル、
シアノ酢酸sec-ブチル、シアノ酢酸tert-ブチル、シア
ノ酢酸ペンチル、シアノ酢酸ヘキシル、シアノ酢酸シク
ロペンチル、シアノ酢酸シクロヘキシル、シアノ酢酸シ
クロヘプチル、シアノ酢酸シクロオクチル、シアノ酢酸
4-メチルシクロヘキシル、シアノ酢酸2-メチルシクロヘ
キシル等が挙げられる。
【0012】重合体の分子量としてはゲルパーミエーシ
ョンクロマトグラフィーによるポリスチレン換算重量平
均分子量で1〜400万のものが好ましく、より好まし
くは5〜200万、特に好ましくは10〜100万のも
のが用いられる。分子量があまり大きいと薄膜塗布する
さいに使用できる溶解性のよい溶剤がなかったり、また
溶液中でゲルを生成するために濾過できなかったり、均
一な薄膜を得ることができなくなったりする。また分子
量があまり小さいと感度が低下し、また、適当な厚さの
均一な薄膜を得ることが難しくなる。
【0013】本発明で上記重合体をポジ型電子線レジス
トとして用いる際に使用される溶剤としては、例えば、
メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロ
ヘキサノン、酢酸エチル、酢酸イソブチル、メチルセロ
ソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、プロ
ピレングリコールメチルエーテルアセテート、乳酸エチ
ル、トルエン、キシレン、1,2-ジクロロエタンなどが用
いられる。
【0014】本発明で使用される現像液は、ギ酸ブチ
ル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メ
チルから選ばれたレジスト可溶性溶剤と炭素数2から4
のアルキル基を有するアルキルセロソルブ、炭素数1か
ら4のアルキル基を有するプロピレングリコールモノア
ルキルエーテルから選ばれたレジスト不溶性溶剤との混
合溶剤からなるものである。本発明で用いられる上記レ
ジスト不溶性溶剤の具体例としては、エチルセロソル
ブ、プロピルセロソルブ、イソプロピルセロソルブ、ブ
チルセロソルブ、イソブチルセロソルブ、tert-ブチル
セロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテ
ル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピ
レングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリ
コールモノイソプロピルエーテル、プロピレングリコー
ルモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノtert
-ブチルエーテル等が挙げられる。本発明にとり好まし
い組み合わせはプロピオン酸エチルとプロピルセロソル
ブおよびプロピオン酸エチルとプロピレングリコールモ
ノブチルエーテルの組み合わせである。
【0015】かかる現像液において可溶性溶剤と不溶性
溶剤の最適な混合割合は用いられる溶剤の種類及びレジ
ストとして用いられる重合体の種類、構造、分子量等に
よって変わるが、容量比でおおよそ50:50から5:
95の範囲が好ましく、40:60から10:90がよ
り好ましい範囲である。可溶性溶剤の割合が多くなりす
ぎると残膜率、コントラストの低下や膨潤が起こりやす
くなり解像度が低下する。一方、不溶性溶剤の割合が多
くなりすぎると感度が低下し、高感度を得るための現像
時間が非常に長くなるため好ましくない。
【0016】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を詳しく説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0017】実施例1〜6 重量平均分子量が51万の2-シアノアクリル酸シクロヘ
キシル重合体の4.5wt%シクロヘキサノン溶液を作り、
0.2μmのテフロンメンブランフィルターで加圧ろ過し
てレジスト液とした。この液を1000オングストロー
ムのクロム蒸着膜を有するガラス基板に1000rpm で
回転塗布した後、120℃で30分間プリベークするこ
とにより0.5μmの均一な薄膜を得た。次に、この薄膜
に加速電圧15kV、照射量2.0μC/cm2 で0.5μm
幅の電子線露光を行った。さらに、表1に示される混合
溶剤に20℃にて5分間浸漬した後、イソプロパノール
で30秒間リンスを行い120℃で10分間ポストベー
クを行うことによって0.5μm幅のレジストパターンが
得られた。得られたレジストパターンをSEMで観察し
たところ、エッジの直線性が良好な矩形パターンが観察
された。これらの結果を表1に示した。
【0018】
【表1】
【0019】比較例1 実施例1と同様にして得たレジスト薄膜に加速電圧15
kV、照射量4.0μC/cm2 、0.5μm幅で電子線露光
を行い、メチルイソブチルケトン/イソプロパノール=
50/50(容量比)、20℃にて5分間浸漬した後、
イソプロパノールで30秒間リンスを行い120℃で1
0分間ポストベークを行うことによって0.5μm幅のレ
ジストパターンが得られた。得られたレジストパターン
をSEMで観察したところ、エッジの荒れとパターンの
変形が観察された。
【0020】比較例2〜5 実施例1と同様にして得たレジスト薄膜に加速電圧15
kV、0.5μm幅で表2のように電子線露光を行い、本
発明外の現像液にて現像を行った後、イソプロパノール
で30秒間リンスを行い120℃で10分間ポストベー
クを行うことによって0.5μm幅のレジストパターンが
得られた。得られたレジストパターンをSEMで観察し
たところ、エッジの直線性、パターンの矩形性及び密着
性を同時に満足するものはなかった。これらの結果を表
2に示した。
【0021】
【表2】
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、高感度、高解像度で、
かつ、密着性、ドライエッチング耐性に優れたポジ型電
子線レジストのパターン形成が可能となる。従って、本
発明はフォトマスクの製造やLSI、超LSIの製造に
おいて生産性、品質の向上に大きな効果をもたらすこと
ができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/027 (72)発明者 奥山 登志夫 愛知県名古屋市港区船見町1番地の1 東 亞合成化学工業株式会社名古屋総合研究所 内 (72)発明者 田村 章 東京都台東区台東一丁目5番1号 凸版印 刷株式会社内 (72)発明者 米澤 正次 東京都台東区台東一丁目5番1号 凸版印 刷株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2-シアノアクリル酸エステル重合体ま
    たは該重合体と主鎖構造が実質的に同一の重合体を主成
    分とするレジストに電子線を照射し、主鎖分裂により低
    分子量化した部分を現像液により選択的に溶解させるポ
    ジ型電子線レジストのパターン形成方法において、ギ酸
    ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪
    酸メチルから選ばれたレジスト可溶性溶剤と炭素数2か
    ら4のアルキル基を有するアルキルセロソルブ、炭素数
    1から4のアルキル基を有するプロピレングリコールモ
    ノアルキルエーテルから選ばれたレジスト不溶性溶剤と
    の混合溶剤を現像液として用いることを特徴とするポジ
    型電子線レジストのパターン形成方法。
JP22661093A 1993-08-20 1993-08-20 ポジ型電子線レジストのパターン形成方法 Pending JPH0756361A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100738896B1 (ko) * 2004-08-23 2007-07-12 바우어 머쉬넨 게엠베하 토양에 트렌치 벽을 만들기 위한 장치 및 방법
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