JPS58143343A - 現像溶媒 - Google Patents

現像溶媒

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JPS58143343A
JPS58143343A JP2462182A JP2462182A JPS58143343A JP S58143343 A JPS58143343 A JP S58143343A JP 2462182 A JP2462182 A JP 2462182A JP 2462182 A JP2462182 A JP 2462182A JP S58143343 A JPS58143343 A JP S58143343A
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solvent
swelling
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developing solvent
alcohol
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JP2462182A
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Kazunari Miyoshi
三好 一功
Osamu Kogure
小暮 攻
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • 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
    • G03F7/26Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
    • G03F7/30Imagewise removal using liquid means
    • G03F7/32Liquid compositions therefor, e.g. developers
    • G03F7/325Non-aqueous compositions

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ー線用ネガ形レジストであるクロロメチル化ボリα−メ
チルスチレン(以下αM−CMSと略称する)の現像溶
媒に関する。
半導体素子、磁気バブル素子、超伝導素子、光応用部品
を製造するに当り、その被加工体上にレジスト材料のパ
ターンを形成するために現像処理が適用されている。
ところで、αM−CMSは高エネルギー線用ネガ形レジ
スト材料として高感度、高解像度、耐ドライエツチング
性などのレジスト特性を有し、優れたレジスト材料であ
ることが見い出されている。(助用 健,″″含芳香族
ネガ型レジストにおける置換基の効果”第40回 応用
物理学会学術講演大会予稿集,P268,79’秋9、
一般に前記被加工体にレジスト材料によるパターンを形
成するには、被加工体上に電子線、X線、紫外線などの
高エネルギー線に対して感応性全有するレジスト材料全
被覆し、その後高エネルギー線全レジスト材料の必要と
する領域に選択的に照射し、次に現像溶媒によって現像
処理全行い所望のパターンを形成する。
しかし、一般にネガ形レジスト材料における前記の現像
処理は次のような問題がある。ネガ形レジスト材料の現
像溶媒は必要とする領域すなわち照射領域のネガ形レジ
スト材料に対して溶解性と膨潤がなく、必要としない領
域すなわち非照射領域に対して溶解性のあることが要求
される。一般に非照射領域のネガ形しジスト材料を溶解
、除去して不溶化像によるパターン全形成しようとする
と、これと同時に不溶化像が現像溶媒により膨潤し、不
溶化像の形状精度(解像度)が低下するという問題があ
る。(三好−功、小暮 攻、“電子線ネガ形レジストの
現像″信学論、Vo1..J 64−0. No、  
+ 1. P748〜753,8j’、) 本発明は前記問題を解決するために、特にレジスト材料
としてαM −CM、Sネガ形レジストを対象として、
その現像溶媒を多角的に検討した結果なされたもので、
その目的はαM −CMSネガ形レジスト材料によるパ
ターン形成に適した現像溶媒を提供することであり、又
αM〜CMSネガ形レジスト材料からなる不溶化像の形
状精度を上げ、被加工体の加工精度を向上させることに
ある。
前記目的を達成する本発明は溶解パラメーターが80か
ら90の範囲にあり、かつ分岐構造の脂肪族炭化水素基
を有する化合物を少なくとも1種以上含むことを特徴と
する高エネルギー線用ネガ形しジストクロロメチル化ポ
リα−メチルスチレンの現像溶媒に関し、又(a)溶解
パラメーターが8.0から9.0の範囲にあり、かつ分
岐構造の脂肪族炭化水素基を有する化合物の少なくとも
1種以上及び(b)ジアセトンアルコ〜ノへアルキルセ
ロソルブ及び脂肪族飽和アルコールよりなる群から選ば
れた少なくとも1種以上の化合物を含むこと全特徴とす
る高エネルギー線用ネガ形レジストクロロメチル化ポリ
α−メチルスチレンの現像溶媒に関する。
本発明における高エネルギー線用ネガ形レジスト材料で
あるαM−OMSは一般には重量平均分子量が1万ない
し数10万、望捷しくは約5万ないし約50万であり、
クロロメチル化率は望ましくは約50%以上である。こ
のようなαM−CME3の高解像度は、その高感度性に
もよるが、現像溶媒による膨潤の程度と溶解パラメータ
ーとの関係により左右される0本発明はαM−OMSと
現像溶媒の溶解パラメーターとの関係及び膨潤の程度と
の関係を多角的に検討した結果によシ得られた知見に基
ずくものである。
一般に高分子化合物と溶媒の相容性音調べるために用い
られる溶解パラメーター(δ)は次式で定義される。
δ=(△E/V )”A      (1)式(1)に
おいて△Eは蒸発エネルギーでvH分子容である。そし
て、所望の高分子化合物が良く溶ける溶媒は、高分子化
合物の溶解パラメーターδp と溶媒の溶解パラメータ
ー6日 の差1δp−δS1 が小さくなる溶媒、即ち
高分子化金物の溶解パラメーターδp に近い溶解パラ
メーターδS f持つ溶媒の中から選択できる。
しかしながら、前記のように現像溶媒の選択は溶解パラ
メーターのみにより定まるものではなく、膨潤の程度全
考慮しなければならない。
そこで本発明者は各種の溶媒について、溶解パラメータ
ー及び膨潤の程度との関係を次の実験により調査した。
ネガ形レジスト材料として重量平均分子量が13万、ク
ロロメチル化率が65%のαM−CMS′fr:用い、
これを被加工体基板であるシリコンウェハ7に07μm
の厚さとなるように被覆し、これに所望の不溶化像が形
成できるように電子線照射した後、溶解パラメーターが
8,0から100の範囲内の種々の現像溶媒に浸漬して
現像した。現像時間は測定精度を上げるために10分間
とした。
第1図は各種溶媒の溶解パラメーターと膨潤比との関係
を示す図面である。
膨潤比(SR)  は膨潤の程度を示す0第2図はパタ
ーン形成における不溶化像の形成の模型図であり、aは
高エネルギー線、bはレジスト材料、Cは被加工体、d
は膨潤している不溶化像、eは現像後の不溶化像、Sl
 1 S2183は不溶化像間隔でSl〈Sz<83 
 の順に間隔が広い。またLn  は不溶化像の幅であ
る。そして膨゛潤比(SR)  は第2図の82  の
ように不溶化像が接触しはじめる不溶化像間の距離(S
n )  と不溶化像の幅(Ln )  より次式によ
り求める。
SR= (Ln + Sn )”/ Ln2(2)実験
において膨潤比を評価するために、不溶化像は幅が6μ
m で、不溶化像間隔ヲ0.6μmから100μmまで
変えた評価パターンを使用した。
第1図における点Aは酢酸エチル、Bは酢酸ノルマルプ
ロピル、Cは酢酸インプロピル、Dは酢酸ノルマルブチ
ル、Eは酢酸イソブチル、Fは酢酸ノルマルアミル、G
は酢酸イソアミル、H(f−J、アセトン、■はメチル
エチルケトン、Jはメチルイソブチルケトン、Kはベン
ゼン、Lはキシレン、Mはシクロヘキサン、Nはメチル
セロソルブアセテート、0はエチルセロソルブアセテー
ト、Pはテトラハイドロフラン、Qはジオキサン、Rは
クロロホルム、Sはジクロルエチレン、TFiトリクロ
ルエタンをそれぞれ現像溶媒として用いた場合を示す。
第1図より最も膨潤比が小さい溶媒は溶解パラメーター
が80から9. [)の範囲内にある酢酸イソプロピル
、メチルイソブチルケトン、酢酸イソブチルなどである
。一般に高分子化合物と溶媒の溶解性との関係は両者の
溶解パラメーターが近い値をとるものほど良く溶け、膨
潤の程度が太きくなる。従ってαM−OMSの溶解パラ
メーターと同程度の溶解パラメーターであるテトラハイ
ドロフラン、クロロホルムなトラ現像溶媒として用いた
場合には、αM−OMSの不溶化像の膨潤の程度が最大
となる。一方、溶解パラメーターが8.0から90の範
囲内の溶媒では、溶解性があり、しかもαM−QMSの
溶解パラメーター96から離れているために膨潤の程度
が小さく、現像溶媒として適した溶媒となる。溶解パラ
メーターが80未満の溶媒では溶解パラメーターが離れ
すぎるため、及び溶解パラメーターが100以上では極
性の強い溶媒となシ溶解性が極端に異なるために不溶解
となる。
同様に第1図のB、O,、D、E、FXGの酢酸エステ
ル系溶媒について現像溶媒の分子構造の違いによる膨潤
の程度を比較すると、CXElGのような分岐構造をも
つアルキルエステルの方がB、D、Fのような直鎖構造
のアルキルエステルよりも膨潤の程度は小さくなる。現
像溶媒の分子構造によって膨潤の程度が異なるのは、α
M−OMSと溶媒との相互作用が変るためであるが、以
上の説明からαM−OMSの現像溶媒として、溶解パラ
メーターが8.0から90の範囲にあシ、かつ分岐構造
の脂肪族炭化水素基を有する化合物が適することは明ら
かであろう。
そして本発明の現像溶媒は酢酸アルキルエステル系化合
物及びジアルキルケトン系化合物に限られるものではな
く、又これらの化合物を2種以上使用することができる
。次に本発明においては現像溶媒として、前記化合物に
ジアセトンアルコール、メチルセW・ソルダ又はエチル
セロソルブ等のアルキルセロ・ソルダ及び脂肪族飽和ア
ルコールよりなる群から選ばれた少なくとも1種以上の
化合物すなわち貧溶媒を配合した混合溶媒が含まれる。
良溶媒としてメチルエチルケトンを用い、これに種々の
貧溶媒を配合した場合の混合溶媒組成と膨潤比との関係
を調べた0膨潤比は前記の第1図と同様め方法、条件で
求めた。結果を第3図−に、又、溶媒組成による膨潤の
変化率を第5図の膨潤比2での接線より求め結果全表1
に示した。
表1 貧溶媒様による膨潤の変化率 第5図でUはジアセトンアルコール、■はエチルセロソ
ルブ、Wはメチルセロソルブ、Xはノルマルアミルアル
コール、Yはイソプロピルアルコール、ZUメチルアル
コールである。膨潤の変化率は組成比1%当りの膨潤比
の変化である。第3図、及び表1よシメチルアルコーノ
へイソプロピルアルコール、ノ・ルマルアミルアルコー
ルなどの脂肪族飽和アルコールでは、低級なものよりも
高級なものほど膨潤の変化率が小さくなる。さらにメチ
ルセロソルブ、エチルセロソルブ、ジアセトンアルコー
ルなどの貧溶媒を用いた場合には、比較的高級な脂肪族
飽和アルコールを用いた場合よりもさらに膨潤の変化率
が小さくなる。これは膨潤を少なくするために必要な現
像溶媒中の貧溶媒の組成比が上記脂肪族飽和アルコール
を用いた場合よりも多く、壕だ上記貧溶媒が大きな分子
構造によるためである。
本発明の現像溶媒は前記化合物に加えて、界面活性剤の
ような添加剤を加えてもよく、高エネルギー線として電
子線以外の高エネルギー線を使用してもその溶解パラメ
ーター、膨潤比に格別の差はないが、αM−OMSの分
子量の変化については、影響があるので留意すべきであ
る0 次に本発明を実施例について説明するが、本発明はこれ
によりなんら限定されるものではない。
実施例1 ネガ形レジスト材料として重量平均分子量が15万、ク
ロロメチル化率が66q6のαM−CMS>用い、これ
を被加工体基板であるシリコンウェハーに07μmの厚
さとなるように被覆し、これに所望の不溶化像が形成で
きるように電子線照射した後、溶解パラメーターが84
の酢酸イソプロピルとメチルイソブチルケトン、91の
テトラハイドロフラン(比較例)、及び9.6のメチル
エチルケトン(比較例)のそれぞれ単独溶媒で膨潤全低
減するため60秒間現像し、次にメチルアルコールで3
0秒間リンス全行い、解像性を評価した。解像性評価に
用いた不溶化像は幅が5μmで不溶化像間を01μm間
隔に0,5から30μmま−で変えたもの音用いた。照
射量は3μO/cn?で行った。現像溶媒に酢酸イソプ
ロピルを使用した場合には、不溶化像間隔1.3μm以
上、メチルイソブチルケトンでは1.5μm以上、メチ
ルエチルケトンでij 2.3μm以上、そして、テト
ラハイドロフランでは30μm以上のものが解像した。
本実施例で明らかなように溶解パラメーターが8.3か
ら85の範囲内の酢酸イソプロピルと、メチルイソブチ
ルケトンは前記範囲外のメチルエチルケトンとテトラハ
イドロフランよりも解像性が高い。これは溶解パラメー
ターが8.3から85の範囲内の単独の現像溶媒では、
溶解性が良く、比較的膨潤が少ないためである。
実施例2 実施例1と同様のレジスト材料と被加工体基板を用い、
実施例1と同様の膜厚にレジスト材料を被加工体基板に
被覆し、同様の条件で電子線照射した。次に現像は、単
独の現像溶媒で、アルキル基が分岐鎖と直鎖のそれぞれ
の酢酸アルキルエステルを用い、分子構造による解像性
を実施例1と同じ方法で比較評価した。酢酸アルキルエ
ステルは一般式がOH3C!0OR(R==CnH2H
+1 )でnが6.4.5の溶媒について検討した。リ
ンス条件は実施例1と同じである。結果を表2に示す。
表2 現像溶媒の分子構造と解像性 nが同数で分子構造が異なる現像溶媒相互の解像性を比
較すると直鎖構造よりも分岐鎖構造の方が解像性の高い
ことは明らかである。
実施例6 実施例1と同様のレジスト材料と被加工体基板を用い、
同様の条件で電子線照射した。現像溶媒には良溶媒と貧
溶媒からなる混合溶媒を用いた。使用した混合溶媒と混
合比は酢酸インプロピル/ジアセトンアルコール−50
/70(例1)、Nl酸イソグロピル/エチルセロソル
ブ=60/40(例2)、酢酸イソプロピル/イソプロ
ビルアルコール−8(II/20(例′5)、酢酸イソ
プロピル/メチルアルコール(例4)で解像性を実施例
1と同様の方法で評価した。リンス条件は実施例1と同
じである。結果ケ表6に示す。
表3 混合溶媒種による解像性の変化 解像性の変化は貧溶媒にジアセトンアルコールを用いた
場合に最も少なぐ、メチルアルコールを用いた場合に最
も犬きくなる。
実施例4 レジスト材料の重量平均分子量が18万クロロメチル化
率が60%のαM−OMS−ji7用い、こね、を実施
例1と同様の被加工体基板に07μmの厚さとなるよう
に被覆し、実施例1と同様の方法で不溶化像を形成し、
同様の方法で解像性を評価した。電子線照射量は2μC
/crn2で行い、リンス条件は実施例1と同じである
。現像溶媒として、溶解パラメーターが8.4のメチル
イソブチルケトン及び比較として溶解パラメーターが9
.3のメチルエチルケトンを使用した。これらの解像性
の比較を行なったところ、前者では1.5μm以上、後
者では2.511m以上が解像した0 本実施例から明らかなように実施例1で使用したαM−
OMSとは異なる分子量のαM−OMSi用いた場合に
も実施例1及び実施例2と同様に現像溶媒の溶解パラメ
ーターが80から90の範囲内で、分岐構造であるメチ
ルイソブチルケトンの方が溶解パラメーターが90以上
で直鎖構造であるメチルエチルケトンよりも解像性は高
くなる。
以上の説明から明らかなように本発明の高エネルギー線
ネガ形レジスト材料αM−OMSの現像溶媒によれば、
現像処理による不溶化像の膨潤が抑制され、不溶化像の
形状精度が向上するという利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はαM−CMSについて各種現像溶媒の溶解パラ
メーターと膨潤比との関係を示す図面、第2図はパター
ン形成における不溶化像の形成の模型図、第6図は混合
現像溶媒における溶媒組成と膨潤比との関係を示す図面
である。 第2図中a・・・高エネルギー線、b・・・レジスト材
料、C・・・被加工体、d・・・膨潤している不溶化像
、e・・・現像後の不溶化像、Sl + S2 + S
3  ・・・不溶化像間隔、Ln  ・・・不溶化像の
幅。 特許出願人  日本電信電話公社 代理人 中本 宏

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)溶解パラメーターが8.0から90の範囲にあり
    、かつ分岐構造の脂肪族炭化水素基を有する化合物を少
    なくとも1種以上含むことを特徴とする高エネルギー線
    用ネガ形レジストクロロメチル化ポリα−メチルスチレ
    ンの現像溶媒。 f21  (a)溶解パラメーターが80から90の範
    囲にあり、かつ分岐構造の脂肪族炭化水素基全有する化
    合物の少なくとも1種以上及び(b)ジアセトンアルコ
    ール、アルキルセロンルブ及び脂肪族飽和アルコールよ
    りなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物を含むこ
    と全特徴とする高エネルギー線用ネガ形レジストクロロ
    メチル化ポリα−メチルスチレンの現像溶媒0
JP2462182A 1982-02-19 1982-02-19 現像溶媒 Granted JPS58143343A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58187926A (ja) * 1982-04-28 1983-11-02 Toyo Soda Mfg Co Ltd 放射線ネガ型レジストの現像方法
JPS5984520A (ja) * 1982-11-08 1984-05-16 Hitachi Ltd 現像液
EP0365987A2 (de) * 1988-10-26 1990-05-02 Hoechst Aktiengesellschaft Entwicklungslösemittel für durch Photopolymerisation vernetzbare Schichten sowie Verfahren zur Herstellung von Reliefformen
JP2011065105A (ja) * 2009-09-18 2011-03-31 Fujifilm Corp レジストパターン形成方法及びそれに用いられる現像液

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