JPH0772798B2 - Pattern formation method on substrate - Google Patents

Pattern formation method on substrate

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JPH0772798B2
JPH0772798B2 JP63034872A JP3487288A JPH0772798B2 JP H0772798 B2 JPH0772798 B2 JP H0772798B2 JP 63034872 A JP63034872 A JP 63034872A JP 3487288 A JP3487288 A JP 3487288A JP H0772798 B2 JPH0772798 B2 JP H0772798B2
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    • 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
    • G03F7/027Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、パターンが形成された基板の製法に関するも
ので、特に、線幅1μm以下の高解像度パターンを与え
得る基板の製法に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a substrate having a pattern formed thereon, and more particularly to a method for manufacturing a substrate capable of providing a high resolution pattern having a line width of 1 μm or less. .

(従来の技術) レジスト材料の現像方法としては、従来、遠紫外線光露
光または、電子ビーム露光、X線露光が行われていた。
この場合、露光に時間を要するばかりでなく、暗室を必
要とし、露光時間が長時間になるに伴い、画像にずれが
生じて高い解像度が得られないという欠点があったが、
その点についは、短時間露光を行うために、エキシマレ
ーザー照射により微細パターンの形成を行うことが提案
されている。
(Prior Art) As a method for developing a resist material, far-ultraviolet light exposure, electron beam exposure, or X-ray exposure has hitherto been performed.
In this case, there is a drawback that not only a long exposure time is required but also a dark room is required, and as the exposure time becomes long, an image shifts and a high resolution cannot be obtained.
In this regard, it has been proposed to form a fine pattern by excimer laser irradiation in order to perform short-time exposure.

また、これら遠紫外線光露光または、電子ビーム露光、
X線露光に使用されるポジ型レジスト材料としては、従
来、光透過性が極めて優れていることからポエチルメタ
クリレートなどのポリメタクリル酸エステルが広く用い
られてきた。
Also, these far ultraviolet light exposure or electron beam exposure,
As a positive resist material used for X-ray exposure, polymethacrylic acid ester such as polyethylmethacrylate has been widely used because of its excellent light transmittance.

しかしながら、これら従来の化合物は遠紫外光を含む光
吸収性が小さく、従って、作られるレジスト膜では、遠
紫外光の露光によって膜の深い所まで低分子化を行うこ
とが難しく露光部分の膜ダレが生じたり、十分なパター
ン形成のためには照射回数を数千〜1万回程度行うこと
を必要としたり、照射回数が多いことにより焦点振動が
起こりパターンのぼけが生じたりといった難点があり光
吸収性の改良が望まれていた。また、同時に、高解像度
のパターンを基板上に形成するために、膜の材料の改良
だけでなく、膜厚と照射エネルギー密度に対する検討が
望まれていた。
However, these conventional compounds have low light absorption including far-ultraviolet light, and therefore, it is difficult to reduce the molecular weight of the resist film to a deep portion by exposing to far-ultraviolet light, and thus the film sagging in the exposed portion is difficult. However, the number of irradiations needs to be performed several thousand to 10,000 times to form a sufficient pattern, and the large number of irradiations causes focal vibration and blurring of the pattern. Improved absorption was desired. At the same time, in order to form a high-resolution pattern on the substrate, not only improvement of the material of the film but also examination of film thickness and irradiation energy density has been desired.

(発明が解決しようとする問題点) 従って、本発明は、高解像度パターンを形成し得る基板
の製法を提供することを目的とするものである。
(Problems to be Solved by the Invention) Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for producing a substrate capable of forming a high resolution pattern.

(問題点を解決するための手段) 上記目的は、吸収ピークを紫外線波長領域に示す発色基
を有するビニル単量体とポリメタクリル酸エステルとの
共重合体で粘度平均分子量が1×106〜1×107であるポ
ジ型レジスト膜を基板の上に100Å〜1μmの膜厚で設
け、レチクルを介して300nm以下の短波長光を200mJ/cm2
〜2J/cm2のエネルギー密度で1〜10数回照射し、該レジ
スト膜の被照射部位の数平均分子量を103オーダーに低
分子化し、ベーキング処理をして該レジスト膜の該被照
射部位を除去することにより、基板上に微細パターンを
形成することを特徴とする基板上のパターン形成方法に
よって達成される。
(Means for Solving Problems) The above-mentioned object is a copolymer of a vinyl monomer having a coloring group having an absorption peak in the ultraviolet wavelength region and a polymethacrylic acid ester and having a viscosity average molecular weight of 1 × 10 6 to. A positive resist film of 1 × 10 7 is formed on the substrate to a film thickness of 100Å to 1 μm, and short wavelength light of 300 nm or less is emitted at 200 mJ / cm 2 through a reticle.
Irradiate 1 to several times with an energy density of ~ 2 J / cm2, the number average molecular weight of the irradiated part of the resist film is reduced to 10 3 order, and the irradiated part of the resist film is subjected to baking treatment. Is removed to form a fine pattern on the substrate, which is achieved by a pattern forming method on the substrate.

しかして、本発明のレジスト材料の現像方法は、基板上
に形成されたレジスト材料の露光部分に存在する高分子
ポリマーを分解反応あるいは低分子化反応を生じさせた
後、現像処理により、反応生成物を選択的に除去するこ
とができ、高解像度のパターンを得ることが期待され
る。
Therefore, the developing method of the resist material of the present invention is such that the high molecular polymer existing in the exposed portion of the resist material formed on the substrate is decomposed or reduced to generate a reaction, and then the reaction is generated by the development treatment. Objects can be selectively removed, and high-resolution patterns are expected to be obtained.

ここで、現像処理とは、反応生成物を選択的に除去する
処理をいう。
Here, the developing treatment means a treatment for selectively removing a reaction product.

本発明のレジスト材料は、300nm以下の短波長のビーム
に対して、透過性と併せて照射エネルギー吸収性が良い
ことが必要である。このようなレジスト材料は、粘度平
均分子量が4.33×105以上(極限粘度ηが1×102
上)、より好ましくは、1.08×106〜5.56×107(極限粘
度が2×102〜4×103)であるポリメタクリル酸エステ
ル系共重合体よりなるものが好ましい。ここでいう極限
粘度の値は、30℃での値である。このポリメタクリル酸
エステルとしては、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、メタクリル酸イソ
プロピル、メタクリル酸n−ブチルなどのような炭素数
1〜4アルキル基からなるエステル基を有するメタクリ
ル酸エステルが好ましく、特に、メタクリル酸メチルが
好ましい。
The resist material of the present invention is required to have good irradiation energy absorption as well as transmittance for a beam having a short wavelength of 300 nm or less. Such a resist material has a viscosity average molecular weight of 4.33 × 10 5 or more (intrinsic viscosity η of 1 × 10 2 or more), more preferably 1.08 × 10 6 to 5.56 × 10 7 (intrinsic viscosity of 2 × 10 2 to A polymethacrylic acid ester-based copolymer having a size of 4 × 10 3 ) is preferable. The value of intrinsic viscosity here is the value at 30 ° C. Examples of the polymethacrylic acid ester include methacrylic acid having an ester group composed of an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, such as methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, and n-butyl methacrylate. Esters are preferable, and methyl methacrylate is particularly preferable.

また、上述したレジスト材料の中で、好ましい高分子の
ポリメタクリル酸エステル系重合体としては、吸収ピー
クを紫外線波長領域内に示す発色基を持つ他のビニルモ
ノマーとの共重合体があげられる。このような共重合体
においては、該共重合体中に組入れられた該他のモノマ
ーにより光増感作用がなされるため増感された光吸収特
性が、温度等の外部因子に左右されることなく極めて安
定しており、高いエッチング効率を示すこととなる。こ
の共重合体を構成するメタクリル酸エステルとしては、
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、メタクリル酸イソプロピル、メタクリ
ル酸n−ブチルなどのような炭素数1〜4アルキル基か
らなるエステル基を有するメタクリル酸エステルが好ま
しく、特に、メタクリル酸メチルが好ましい。
Among the above-mentioned resist materials, preferred high molecular weight polymethacrylic acid ester-based polymers include copolymers with other vinyl monomers having a coloring group having an absorption peak in the ultraviolet wavelength range. In such a copolymer, the other monomer incorporated in the copolymer has a photosensitizing action, so that the sensitized light absorption property depends on external factors such as temperature. It is extremely stable and exhibits high etching efficiency. As the methacrylic acid ester that constitutes this copolymer,
A methacrylic acid ester having an ester group composed of an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate and the like is preferable, and methacrylic acid is particularly preferable. Methyl is preferred.

一方、吸収ピークを紫外線波長領域内に示す発色基を持
つ他のビニルモノマーとしては、発色基として芳香環ま
たは複素芳香環などを有するビニルモノマーがあり、好
ましくは、ビニルビフェニル、ビニルピリジン、N−ビ
ニルカルバゾール、ビニルナフタレンなどである。
On the other hand, other vinyl monomers having a color-forming group having an absorption peak in the ultraviolet wavelength region include vinyl monomers having an aromatic ring or a heteroaromatic ring as a color-forming group, preferably vinyl biphenyl, vinyl pyridine, N- Examples include vinylcarbazole and vinylnaphthalene.

本発明のパターンの形成に係わる高分子量ポリメタクリ
ル酸エステル系共重合体の作成方法は、モノマー蒸気を
含む気相中にプラズマを照射し、発生した重合開始活性
種、例えば、過酸化ベンゾイル、ジクシルパーオキサ
イ、アゾピスイソブチロントリル等をモノマーの連鎖成
長重合を行なうラジカル重合開始剤を併用するプラズマ
開始重合法により容易にかつ収率よく調整される。
The method for producing a high-molecular-weight polymethacrylic acid ester-based copolymer relating to the formation of a pattern of the present invention is performed by irradiating a plasma in a gas phase containing a monomer vapor, and generating a polymerization initiation active species, for example, benzoyl peroxide, dioctane. It can be easily and efficiently adjusted by a plasma-initiated polymerization method in which a radical polymerization initiator for carrying out chain growth polymerization of monomers such as syl peroxide, azopisisobutyrontolyl and the like is used together.

使用する短波長光としては、現像処理後に高分解パター
ンを形成するために、300nm以下の波長のものがよく、
X線ビーム、電子線ビーム、エキシマレーザービームな
どがあるが、エキシマレーザービームとしては、KrF(2
49nm)、ArF(193nm)、F2(157nm)、KrCl(222nm)、
ArCl(175nm)、XeBr(282nm)、などが好ましく、とく
にKrFが好適に用いられる。
The short-wavelength light used is preferably one having a wavelength of 300 nm or less in order to form a high-resolution pattern after development.
There are X-ray beam, electron beam, excimer laser beam, etc., but as the excimer laser beam, KrF (2
49nm), ArF (193nm), F 2 (157nm), KrCl (222nm),
ArCl (175 nm), XeBr (282 nm) and the like are preferable, and KrF is particularly preferably used.

パターンを基板上に形成するために、レチクルを介し
て、基板上に形成されたレジスト膜に対してエキシマレ
ーザービームを照射する。ここで、レチクルとは、レジ
スト膜にパターンを形成するために用いるマスキング材
料である。
In order to form a pattern on the substrate, an excimer laser beam is applied to the resist film formed on the substrate via a reticle. Here, the reticle is a masking material used for forming a pattern on the resist film.

照射する短波長光のエネルギーとしては、2J/cm2以下で
あり、特に200〜1000mJ/cm2が好ましい。200mJ/cm2より
小さいと、パターンの高解像度が得られず、2J/cm2をこ
えるとアブレーションが生ずる。
The energy of the short wavelength light to be irradiated is 2 J / cm 2 or less, and particularly preferably 200 to 1000 mJ / cm 2 . If it is less than 200 mJ / cm 2 , high resolution of the pattern cannot be obtained, and if it exceeds 2 J / cm 2 , ablation occurs.

使用する基板としては、シリコン、ガラス類、金属酸化
物、セラミック、アルミナ、IrOx、PdOxが好適なものと
して挙げられる。
Suitable substrates for use include silicon, glasses, metal oxides, ceramics, alumina, IrOx and PdOx.

レジスト膜の厚さは、100Å〜1μmが好ましく、とく
に400〜2000Åが好ましい。1μmをこえるとレーザー
光がレジスト材料を透過することが困難となり、レジス
ト膜の表面のみを描画し、高解像度のパターンが得られ
ない。また、100Åより小さいと基板の凹凸に左右され
膜被覆の作用が少なくなる。
The thickness of the resist film is preferably 100Å to 1 μm, and particularly preferably 400 to 2000Å. If it exceeds 1 μm, it becomes difficult for laser light to pass through the resist material, and only the surface of the resist film is drawn, and a high-resolution pattern cannot be obtained. On the other hand, if it is less than 100Å, the effect of film coating is reduced due to the unevenness of the substrate.

(作用) しかして、本発明のパターンが形成された基板の製法
は、 (1)2J/cm2以下、特に1J/cm2以下のKrF(249nm)のレ
ーザー光の照射により、レジスト膜を、数平均分子量に
おいて103オーダーで低分子化できる。
(Operation) Thus, preparation of the substrate on which the pattern of the present invention is formed, (1) 2J / cm 2 or less, in particular laser light irradiation of 1 J / cm 2 or less of KrF (249 nm), the resist film, The number average molecular weight can be lowered to the order of 10 3 .

(2)200mJ/cm2以上、特にレーザー光の照射エネルギ
ーが1J/cm2以上で、レジスト膜と基板の界面付近までレ
ーザー光を到達させることができ、ポジ型レジストとし
ての有用性が発揮できる。
(2) 200 mJ / cm 2 or more, especially when the irradiation energy of the laser light is 1 J / cm 2 or more, the laser light can reach the vicinity of the interface between the resist film and the substrate, and can be useful as a positive resist. .

(3)レジスト膜は、アブレーションが生ずる限度付近
まで低分子化できるため、ポストベークまたは現像処理
時に、レーザー光の照射により低分子化部分が容易に剥
離されるので高解像度のパターンが基板上に形成され
る。
(3) Since the resist film can be made into a low molecular weight up to the limit where ablation occurs, the low molecular weight portion is easily peeled off by the irradiation of the laser beam during the post-baking or development processing, so that a high resolution pattern is formed on the substrate. It is formed.

(実施例) 以下、本発明を実施例に基づき具体的に説明する。(Examples) Hereinafter, the present invention will be specifically described based on Examples.

実施例1 内径15mmのパイレックスガラス製重合管(容量42ml)に
メタクリル酸メチル(MMA)2.67ml(2.50×10-2mol)、
2−ビニルナフタレン(2VNP)6.40×102g(4.17×10-4
mol)および過酸化ベンゾイル(BPO)3×10-3g(4.13
×10-3mol)を入れ、重合管を真空ラインに接続し、液
体窒素で凍結した。
Example 1 2.67 ml (2.50 × 10 -2 mol) of methyl methacrylate (MMA) was added to a Pyrex glass polymerization tube (volume: 42 ml) having an inner diameter of 15 mm.
2-Vinylnaphthalene (2VNP) 6.40 x 10 2 g (4.17 x 10 -4
mol) and benzoyl peroxide (BPO) 3 × 10 -3 g (4.13
X 10 -3 mol) was added, the polymerization tube was connected to a vacuum line, and frozen with liquid nitrogen.

この系を10-3Torr以下で脱気し、十分系内の酸素を送り
出し再び融解した。この操作を3回繰り返した後、コッ
クを閉じ重合管中のモノマーの一部が溶解しはじめた時
点で気相中にプラズマを発生させた。13.56MHzの高周波
発生装置により50Wで60秒間プラズマ処理を行なった。
This system was degassed at 10 -3 Torr or less, and oxygen in the system was sufficiently fed to melt it again. After repeating this operation three times, the cock was closed and plasma was generated in the gas phase when a part of the monomer in the polymerization tube started to be dissolved. Plasma treatment was performed for 60 seconds at 50 W by a high frequency generator of 13.56 MHz.

重合管を封管し、25℃で静置し、5日間重合を行なっ
た。得られた重合反応物をベンゼン100mlに溶解し、エ
タノール2.01で再沈澱させて精製し白色ポリマーを得
た。生成ポリマーの重量は0.18g(収率7.5wt%)であ
る。また、このポリマーの30℃での極限粘度〔η〕は5.
99×102であった。なお、マークホーウィンク式〔η〕
=KMαで係数K=5.2×103,α=0.76を代入して求めた
粘度平均分子量は、4.57×106(数平均分子量で1.16×1
06)であった。
The polymerization tube was sealed, left standing at 25 ° C., and polymerized for 5 days. The obtained polymerization reaction product was dissolved in 100 ml of benzene, reprecipitated with ethanol 2.01 and purified to obtain a white polymer. The weight of the produced polymer is 0.18 g (yield 7.5 wt%). The intrinsic viscosity [η] of this polymer at 30 ° C is 5.
It was 99 × 10 2 . In addition, mark hoe wink type [η]
= KM α , the viscosity average molecular weight obtained by substituting the coefficients K = 5.2 × 10 3 and α = 0.76 was 4.57 × 10 6 (number average molecular weight 1.16 × 1
It was 0 6 ).

得られたポリマーの1.2wt%のメチルイソブチルケトン
(MIBK)溶液をスピンコーター(ミカサ(株)社製)を
用い、2000rpmで、シリコンウエハ上に、厚さ1000Åの
薄膜を形成した後、プレベーク(110℃,30分間)を行な
い、線幅0.5μmのレクチルを介して、KrFエキシマレー
ザー(249nm)で、1J/cm2(5回照射;1回当200mJ/cm2
照射し、ポストベーキング(170℃,30分間)を行ない、
線幅0.5μmの微細パターンを得た。
A 1.2 wt% solution of the obtained polymer in methyl isobutyl ketone (MIBK) was spin-coated (Mikasa Co., Ltd.) at 2000 rpm to form a thin film having a thickness of 1000Å on a silicon wafer, and then prebaked ( 110 ° C, 30 minutes), 1K / cm 2 (5 times irradiation, 200mJ / cm 2 per irradiation) with KrF excimer laser (249nm) through a 0.5μm line width reticle.
Irradiate, post-baking (170 ℃, 30 minutes),
A fine pattern having a line width of 0.5 μm was obtained.

(試験例1) 実施例1に用いたシリコン基板上に形成されたレジスト
薄膜(1000Å)のKrF(249nm)エキシマレーザー照射条
件による粘度平均分子量の変化を測定した。
(Test Example 1) The change in the viscosity average molecular weight of the resist thin film (1000Å) formed on the silicon substrate used in Example 1 was measured under the KrF (249 nm) excimer laser irradiation conditions.

この時の分子量分布変化の実験は、ゲルバーメーション
クロマトグラフ(日本分光(株)社製;TRIROTA VI)に
カラムとして東洋曹達(株)製 G 7000HXLおよびGMH 6
を取り付けたカラム装置を用いて測定した。
At this time, the experiment of the change of the molecular weight distribution was carried out by using a gel permeation chromatograph (manufactured by JASCO Corporation; TRIROTA VI) as columns such as G 7000HXL and GMH 6 manufactured by Toyo Soda Co., Ltd.
It measured using the column apparatus which attached.

この結果を第1表に示す。The results are shown in Table 1.

また、各々の分子量分布曲線を第1図に示す。レジスト
膜は薄膜であるため、分子量変化の度合は、数平均分子
量によって求めた。
In addition, each molecular weight distribution curve is shown in FIG. Since the resist film is a thin film, the degree of change in molecular weight was determined by the number average molecular weight.

この結果によると、プレベーク(110℃,30分間)後、レ
ーザー照射なしにポストベークしても、数平均分子量
(Mn)は116万から89.9万に変化するのみである。
According to these results, the number average molecular weight (Mn) only changes from 1.16 million to 89,900 even after post-baking without laser irradiation after pre-baking (110 ° C, 30 minutes).

プレベーク後、KrFエキシマレーザーの照射量を60,100,
200,1000mJ/cm2と変化させたところ、数平均分子量は、
それぞれ6.62×5,4.49×105,1.56×105,6.57×103と、
著しく低分子化していた。
After pre-baking, the KrF excimer laser irradiation dose is 60,100,
When changed to 200,1000 mJ / cm 2 , the number average molecular weight was
6.62 × 5 , 4.49 × 10 5 , 1.56 × 10 5 , 6.57 × 10 3 , respectively,
The molecule was remarkably low.

(試験例2) KrFレーザーの照射の総エネルギー量1J/cm2とし、照射
回数を20回(1回の照射エネルギー50mJ/cm2),10回
(1回の照射エネルギー100mJ/cm2),5回(1回の照射
エネルギー200mJ/cm2)として、分子量分布の変化を測
定し、第2表,第2図の結果を得た。
(Test Example 2) The total energy of KrF laser irradiation was set to 1 J / cm 2 , and the irradiation frequency was 20 times (1 irradiation energy 50 mJ / cm 2 ), 10 times (1 irradiation energy 100 mJ / cm 2 ), The change in the molecular weight distribution was measured 5 times (one irradiation energy of 200 mJ / cm 2 ), and the results shown in Table 2 and FIG. 2 were obtained.

この結果、照射エネルギーが同一の場合、1回の照射エ
ネルギーが大きければ照射後の粘度分子量の低下が大き
いことが明らかとなった。
As a result, it was revealed that when the irradiation energy was the same, the decrease in the viscosity molecular weight after irradiation was large if the irradiation energy for one irradiation was large.

1回の照射エネルギーが200mJ/cm2では、103オーダーも
の数平均分子量の低下を生ずる。
When the irradiation energy per irradiation is 200 mJ / cm 2 , the number average molecular weight is reduced by as much as 10 3 order.

実施例2 MMAと2VNPの仕込みのモル比を60:1とし、実施例1と同
様の重合処理を行ない、粘度平均分子量9.44×106ポリ
マー(30℃での極限粘度〔η〕=1.04×103)を得た。
Example 2 MMA and 2VNP were charged in a molar ratio of 60: 1, and the same polymerization treatment as in Example 1 was performed to obtain a viscosity average molecular weight of 9.44 × 10 6 polymer (intrinsic viscosity at 30 ° C. [η] = 1.04 × 10 6). 3 ) got

得られたポリマーの1wt%MIBK溶液をスピンコーター
(ミカサ(株)社製)を用い、2000rpmで、シリコンウ
エハ上に、厚さ1000Åの薄膜を形成した後、プレベーク
(110℃,30分間)を行ない、KrFエキシマレーザー(249
nm)で、1J/cm2(5回照射;1回当200mJ/cm2)照射し
た。なお、1回の照射時間は、10ナノ秒であった。
A 1 wt% MIBK solution of the obtained polymer was spin-coated (Mikasa Co., Ltd.) at 2000 rpm to form a thin film with a thickness of 1000 Å on a silicon wafer, and then prebaked (110 ° C, 30 minutes). The KrF excimer laser (249
nm) at 1 J / cm 2 (5 times irradiation; once at 200 mJ / cm 2 ). The irradiation time for one time was 10 nanoseconds.

次いで、ベーキング処理(170℃,30分間)を行ない、線
幅0.5μmの微細パターンを得た。
Then, baking treatment (170 ° C., 30 minutes) was performed to obtain a fine pattern having a line width of 0.5 μm.

実施例1で得られたシリコン基板上のレジスト薄膜の像
に比べて剥離もなく、低エネルギーの照射量で微細パタ
ーンを形成することが明らかとなった。
It was revealed that a fine pattern was formed with a low energy irradiation amount without peeling as compared with the image of the resist thin film on the silicon substrate obtained in Example 1.

これは、レジスト膜の極限分子量を1×102以上(粘度
平均分子量で4.33×105以上)とすることで、薄膜化が
可能となり、しかも基板との密着性に優れ、ベーキング
時の剥離が生じないためである。
This is because the limiting molecular weight of the resist film is set to 1 × 10 2 or more (viscosity average molecular weight of 4.33 × 10 5 or more), which enables thinning, excellent adhesion to the substrate, and peeling during baking. This is because it does not occur.

(試験例3) 実施例1で得られたシリコン基板上のレジスト薄膜(40
0Å)の現像特性を、現像液(イソプロピルアルコール:
MIBK=7:3;体積比)に浸漬し、乾燥後の膜厚の変化を触
針式表面形状測定器(日本真空技術(株)社製;DEKTAK
#3030)で測定した。
(Test Example 3) The resist thin film on the silicon substrate (40
0 Å) development characteristics, the developer (isopropyl alcohol:
MIBK = 7: 3; volume ratio), and the change in film thickness after drying is measured by a stylus surface profiler (manufactured by Nippon Vacuum Technology Co., Ltd .; DEKTAK).
# 3030).

比較のために、粘度平均分子量1.39×106(比較例1)
および3.50×105(比較例2)のポリメチルメタクリレ
ート(エルバサイト ;デュポン社製)のMIBK溶液をス
ピナーにより膜厚400Åに調整したものを用いた。
For comparison, viscosity average molecular weight 1.39 x 106(Comparative Example 1)
And 3.50 × 10FivePolymethylmethacrylate of Comparative Example 2
Red (Elvsite ; DuPont) MIBK solution
The film thickness adjusted to 400Å by a pinner was used.

この結果を示したのが第3図である。比較例1,2では現
像液により膨潤し、膜厚が50〜80Å変化するが、本実施
例では膜厚の変化は30Åである。このことから、本実施
例では、400Åの薄膜においても、耐現像性に優れてい
ることが明らかである。
This result is shown in FIG. In Comparative Examples 1 and 2, the film swells with the developer and the film thickness changes by 50 to 80 Å, but in this example, the film thickness change is 30 Å. From this, it is clear that in the present embodiment, even the thin film of 400 Å has excellent development resistance.

(試験例4) 実施例1で得られたシリコン基板上のレジスト薄膜(40
0Å)のエキシマレーザー照射後のフーリエ変換型赤外
分光分析(FT−IR)結果を示したのが第4図である。
(Test Example 4) The resist thin film on the silicon substrate (40
FIG. 4 shows the result of Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) after the irradiation of the excimer laser of 0Å).

比較のために、粘度平均分子量1.39×106(比較例1)
のポリメチルメタクリレート(エルバサイト ;デュポ
ン社製)のMIBK溶液をスピナーにより膜厚400Åに調整
したものを用いた。
For comparison, viscosity average molecular weight 1.39 x 106(Comparative Example 1)
Polymethylmethacrylate (Elvsite ; Dupo
(Manufactured by K.K.) MIBK solution adjusted to a film thickness of 400 Å by a spinner
What was done was used.

909cm1のCH2=CHR(R:COOCH3)のδ(面外変角)=CHに
基づく吸収並びに814cm1付近のCHR1=CR2R3(R2:COOC
H3,R3:COOCH3のδ(面外変角)=CHに基づく吸収が明確
に現れるが、実施例1では909cm-1の吸収が僅かに観測
されるに過ぎない。このことは、光増感剤である2VNPペ
ンダントへの光吸収反応が効果的に生じていることを示
しており、ナフタレン骨格による水素の引き抜きが働い
ているからである。なお、分析装置として、日本バイオ
ラッドラボラトリーズ(株)社製FTS−10型を用いた。
また、数平均分子量と、照射エネルギー(J/cm2)と
は、第4図に示すような直線関係があった。
909Cm 1 of CH 2 = CHR (R: COOCH 3) of [delta] (plane deformation) = CHR absorption and 814cm around 1 based on CH 1 = CR 2 R 3 ( R 2: COOC
The absorption based on δ (out-of-plane bending angle) = CH of H 3 , R 3 : COOCH 3 clearly appears, but in Example 1, the absorption at 909 cm −1 is only slightly observed. This indicates that the photoabsorption reaction to the 2VNP pendant, which is a photosensitizer, is effectively occurring, and hydrogen is abstracted by the naphthalene skeleton. As the analyzer, FTS-10 type manufactured by Nippon Bio-Rad Laboratories Co., Ltd. was used.
Further, the number average molecular weight and the irradiation energy (J / cm 2 ) had a linear relationship as shown in FIG.

また、膜厚500Åでは、1000mJ/cm2照射した場合、数平
均分子量は7.53×103となり、1000Åの場合とほぼ同じ
大きさの分子量となった。
When the film thickness was 500Å, the number average molecular weight was 7.53 × 10 3 when irradiated with 1000 mJ / cm 2 , and the molecular weight was almost the same as that of 1000Å.

(効果) 基板上に形成したレジスト薄膜に対して、レチクルを介
して短波長光を短時間で、2J/cm2以下の照射するだけの
簡易な方法で、基板との密着性のよい、線幅0.5μm以
下の微細なパターンが形成された基板が得られる。
(Effect) The resist thin film formed on the substrate is irradiated with short-wavelength light through the reticle in a short time at 2 J / cm 2 or less. A substrate on which a fine pattern having a width of 0.5 μm or less is formed can be obtained.

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

第1図は、KrFレーザー光照射による分子量変化を示す
図、 第2図は、KrFレーザーの1回の照射エネルギーの差に
よる分子量の変化を示す図。 第3図は、レジスト膜の現像特性を示す図、 第4図はフーリエ変換型赤外分光分析結果を示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing changes in molecular weight due to irradiation with KrF laser light, and FIG. 2 is a diagram showing changes in molecular weight due to difference in irradiation energy of KrF laser once. FIG. 3 is a diagram showing the developing characteristics of the resist film, and FIG. 4 is a diagram showing the results of Fourier transform infrared spectroscopy.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−209442(JP,A) 特開 昭58−189627(JP,A) 特開 昭61−223837(JP,A) 特開 昭59−92532(JP,A) 特開 昭57−34550(JP,A) 半導体・集積回路技術 第32回シンポジ ウム講演論文集(1987年6月)第49頁〜第 55頁 ─────────────────────────────────────────────────── --Continued from the front page (56) References JP-A-61-209442 (JP, A) JP-A-58-189627 (JP, A) JP-A-61-223837 (JP, A) JP-A-59- 92532 (JP, A) JP-A-57-34550 (JP, A) Semiconductor and integrated circuit technology The 32nd Symposium Proceedings (June 1987) pp. 49-55

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】吸収ピークを紫外線波長領域に示す発色基
を有するビニル単量体とポリメタクリル酸エステルとの
共重合体で粘度平均分子量が1×106〜1×107であるポ
ジ型レジスト膜を基板の上に100Å〜1μmの膜厚で設
け、 レチクルを介して300nm以下の短波長光を200mJ/cm2〜2J
/cm2のエネルギー密度で1〜10数回照射し、 該レジスト膜の被照射部位の数平均分子量を103オーダ
ーに低分子化し、 ベーキング処理をして該レジスト膜の該被照射部位を除
去することにより、 該基板上に微細パターンを形成することを特徴とする基
板上のパターン形成方法。
1. A positive type resist having a viscosity average molecular weight of 1 × 10 6 to 1 × 10 7, which is a copolymer of a vinyl monomer having a color-forming group having an absorption peak in the ultraviolet wavelength region and a polymethacrylic acid ester. A film is provided on the substrate with a film thickness of 100Å to 1 μm, and short wavelength light of 300 nm or less is emitted through the reticle at 200 mJ / cm 2 to 2 J.
Irradiate 1 to 10 times with an energy density of / cm 2 to lower the number average molecular weight of the irradiated part of the resist film to the order of 10 3 and remove the irradiated part of the resist film by baking treatment. The method for forming a pattern on a substrate is characterized by forming a fine pattern on the substrate.
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半導体・集積回路技術第32回シンポジウム講演論文集(1987年6月)第49頁〜第55頁

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