JPS5862643A - 電離放射線感応ネガ型レジスト - Google Patents

電離放射線感応ネガ型レジスト

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JPS5862643A
JPS5862643A JP56161431A JP16143181A JPS5862643A JP S5862643 A JPS5862643 A JP S5862643A JP 56161431 A JP56161431 A JP 56161431A JP 16143181 A JP16143181 A JP 16143181A JP S5862643 A JPS5862643 A JP S5862643A
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G73/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
    • C08G73/06Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
    • 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
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/038Macromolecular compounds which are rendered insoluble or differentially wettable
    • G03F7/0387Polyamides or polyimides

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Polyamides (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (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】 本*vtハ、L8I、[L19I等(046111m6
11QIII6るいはそれ等の製造に用rる7オトマス
クの製造の録のリソグラフィーエ楊で用いられる微細〕
くターン形成に適したレジスト材料に関し、斐に詳しく
は電離放射線に対して高感度かつ高解像性であり硬化後
には耐エツチング性に優れたレジスト膜を与える新規な
ネガ型レジスト材料に関する。
周知のように、近年、半導体乗積回路等の高性能化、高
集積度化への要求は一層増大している。
このためリソグラフィー技術としては、従来の紫外線を
用いたフォトリソグラフィーに代って、より波長が短か
く高エネルギーである電離放射線、すなわち′電子線、
軟x tli sイオンビー−ム等を用いるリソグラフ
ィーにより超微細なパターン加工技術を確立する努゛力
が払われている。
一方、このよう表線源の変更による超微細リソグラ、フ
ィー技術を可能とするためには、使用されるレジスト材
料もそれに応える特性を有するものでなければならない
。一般に高エネルギーの電離放射線を用いる超微細リソ
グラフィーに使用するレジスト材料には次のような特性
が要求される。
イλ 電離放射線に対して高感度であること。
口) 高解像性であること。
ハ) 均質な薄膜の形成が9詣であること。
二) 高V11度の徴−パターン化に必須のドライエツ
チングを適用するため耐ドライエツチング性に優れるこ
と。
ホ) 現像性が優れること。
従来、上述した目的で用いる電離放射線感応レジストと
しては、数多くのものが開発されており、これらは、電
離放射縁の照射によって崩壊反応を起して照射部が可溶
化するポジ型と、電離放射縁の照射によ・つて架橋反応
を起し照射部が不溶化するネガ型とに分類される。
これらのうち、ポジ#1社、一般に現像液の適性範囲が
狭く、また耐ドライエツチング性が弱いという欠点を有
している。これに対し、ネガ屋レジストは、これらの点
において、ポジ型よりは優れているものが多い。
従来、開発されているネガ瀝レジストの代表的なものと
しては、ポリグリシ″1ジルメタクリレート系、グリシ
ジルメタクリレート−エチルアクリレート共重合体系、
不飽和カルボン鈑−メタクリレート共重合体系などがあ
る、しかしながら、これらのネガ型レジストも実用上い
くつかの欠点を有し、必ずしも満足なものとは云い難い
。たとえば、グリシジルメタクリレート系レジストは、
高感度を有しているものの、描画パターンの縁部にスカ
ムが多く発生するため解像力が低下し、実用的には2.
0μm 程度の解僧度しか得られない。また上記レジス
トはいずれも耐ドライエツチング性が低く(ドライエツ
チングに際し、ての膜厚の減少が大であるJ1重密度の
微細パターン化に不可欠なドライエツチングプロセスの
適用が内鑵であるという欠点を有している。
上述した事情に罐み、本発明は、高感度でかつ耐ドライ
エツチング性に優れ、高解偉度を達成し得るj#規な型
の電離放射線感応ネガ型レジストを提供することを目的
とする。
すなわち、本発明の電離放射線感応ネガ型レジ1ρ ストは、一般式 (式中、Rは少くとも−の二価の有機基)で表わされる
繰1返し単位を有するポリアミド重合体「単独またはこ
れと相溶性の他の重合体との混合物」からなることを特
徴とするものである。
本発明のレジストを構成するポリアミド重合体は、その
構造ならびに製造法自体は公知のものである(たとえば
J、Polym、Sei、  163035−3038
(1978) )。しかしながら、その架橋性樹脂とし
ての利用、特に電離放射線の照射により架橋して耐ドラ
イエツチング性に優れ九しジスト換を与えることは知ら
れていなかったことである。
以下、本発明を更に詳細に説明する。以下の記載におい
て、組成を表わす「チ」および「部」は特に断らない限
シ重量基準とする。
上記式で表わしたポリアミド重合体中の基Rは、一般に
二価の有機基であるが、より詳しくはジカルボン酸は又
は士の塩化物を与える基ならびにこれからの誘導体基を
包含するものであり、より實体的には−(C82)2 
 * 、j、C)12.;、3  e  (CH2)4
4−(CH,)、−などの脂肪族飽和炭化水素基;など
の芳香族炭化水素基:ピリジン、7ラン、チオフェンな
どのへテロ環化合備から誘導される二価のへテロ環基;
あるいは上記のようなオレフイなどが挙げられる。なか
でもオレフィン系彬化水素基、エポキシ系炭化水本基、
ヘテロ環基が高感度のポリアミド重合体を与えるために
好ましい。
基Rは、上記に例示し九基の一つに限らず、二つ以上で
あることができる。すなわち、ポリアミド重合体は、寛
かけ上共重合体の構造を取シ得る。
上記したポリアミド重合体の製造は既知の方法によって
行うことができる。たとえば、上記したJ、 Poly
m、 Sei 163035−3038(1978) 
 に記載されるように、α−アミノ−ε−カプロラクタ
ムのる3−アミ°ノーペルヒドロアゼピン(APA)ト
、式CI OR’OClで表わされる二価の酸塩化物と
を、塩基等の酸受容体の存在下に、界面反応によりある
いは溶液中で縮重合させることにょ)得られる。
ま九エポキシ含有ボリアZドは、たとえば上記酸塩化物
中OR4基としてオレフィン系炭化水素基を用い、得ら
れたポリアミド中の不飽和基を部分離化してエポキシ基
を導入することにより侍られる。
上記のような反応により分子量10.00()−1、0
00,000のボリア、オド重合体が得られる。
本発明のレジストは、上記のポリアミド重合体単独が好
ましいが、必要に応じてこれと相溶性が良く肚つ溶解性
の良い他の1合体との混合物とすることもできる。この
ような1合体の例としては6−ナイロン、6.6−ナイ
ロン等の脂肪族ポリアミドをエポキシ化合物と反応させ
グラフト化によ、り可溶性としたもの等が挙げられる。
混合物として用いる場合、上記式で表わされるベルヒド
ロアゼピン環を有するボリアオド重合体は、他の1合体
、との合計の菫の50−以上で用いることが好ましい。
次に本発明のレジストを用いて、リソグラフィーを行う
方法について説明する。
まず、本発明のレジストを、メタノール、エタノール等
の低級アルコール;クロロホルム、メチルセロソルブな
どに溶解して塗布に適した粘度を有する5〜15%程度
のレジスト浴液としてg4製する。
次いで、このレジスト溶液を処理すべき半導体基板もし
くはマスク基板上にスピンナーコーティング法等の常法
によシ均一に塗布し、プリベーク処理を施して厚さ0.
1〜21μm程度のレジスト膜を形材、。オv<−、*
’″′件ゆあ□、え、媒。種刺にもよるが、低級アルコ
ールの場合、一般に温[70〜90℃、時間20〜40
分#i度が適している。
続いて、レジスト膜の所望部分に、常法に従って電子線
、軟X線等の電離放射線を照射してパターン描画を行い
、史に現像液で処理して未照射部のレジスト膜を選択的
に溶解除去することによりレジストパターンを形成する
。現像液としては、メタノ−ルミエタノール等の低級ア
ルコール、あるいはこれら低級アルコールとベンゼン、
クロロホルム等との混合溶媒が好適に用いられる。
現曽俊のレジストパターンを有する基板には、必要に応
して更にボストベーク処理およびスカム除去#を番古参
書柘処理を施した後、エツチングを竹い、基板の塵出部
にエツチングパターンを形成する。ポストベーク処理は
、たとえば一度120〜140℃1時間20〜40分の
条件で行い、またスカム除去処理は、たとえば酸素プラ
ズマを用い圧力0、9〜I Tarr 、  出力10
0Wの条件で1〜2分処理することにより行える。
エツチングは、ウェットエツチング、ドライエツチング
のいずれも適用可能であるが、高集積度/7−1四這f
k真諧−マスク某飯篩の加工には、微M/<ターン化に
適したドライエツチングの方が適して1いる。前述した
ように、本発明のレジストの架橋膜は、耐ドライエツチ
ング性に優れるので、この点で特に好ましい。たとえば
、本発明のレジストの一パターン化膜をクロムマスク基
板上に形成し、四塩化炭素等の塩素系のガスによりクロ
ム露出部をドライエツチングする場合、レジスト膜の膜
ペリ速度は、耐ドライエツチング性が紋も優れているノ
ボラック系フェノールI#脂からなるフォトレジストの
それと1’=J等の値が得られる。上記し友フェノール
系レジストが^い耐ドライエツチング性を有するのは分
子構造中にベンゼン環を有するためでろると考えられて
いるのに対して、このようなベンゼン環を含まない本発
明のレジストが優れたドライエツチング性を示すのは、
アミド結合間の水素結合力によるものと考えられる。こ
のため、本発明のレジスト膜は、物理的ないしFi機械
的特性も一般に優れている。
エツチング後、残存するレジストパターンを剥pawに
より除去すれば、リソグラフィ一工程の1サイクルが終
了する。
上述したように本発明によれば、高感度から高解偉力を
有するとともに耐ドライエツチング性に、優れるため、
微細パターン化のためにドライエツチングを必須とする
高集積度の半導体回路あるいはフォトマスクの製造に好
適な実用性の高い電離放射線感応ネガ型レジストが提供
される。
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明する。
実施例1゜ 3−アミノ−ペルヒドロアゼピン(APA) 1& 6
ji1(0,12モル)を0.24モルの水酸化ナトリ
ウムを含む水皺液600dに溶解し、これを、トランス
−2−ブテン−1,4−ジカルボン酸クロリド21、7
g(0,12モル)をベンゼン600 d中に溶解した
ものとともに反応器に入れ、外部を氷冷しながら高速攪
拌し5分間の界面重合を行った。生成、′i し九沈殿をC過により回収し、メタノール−ベンゼン混
合溶媒に熔解し、アセトンで再沈殿させて、f過回収す
ることにより、下記の式で表わされる重合物(HC)を
得た。
得られた重合物の濃硫酸中0.19/ lOd溶液のI
℃に−おける溶液粘度は130cst/9であつ九。推
定分子量は約34.000である。
上記重合物(1Ic)をメタノールに#!解し、0.2
μmのフィルターで1過して向彫物を除き濃度8チ、の
レジスト溶液を得た。
このレジスト浴液をクロムマスク基板上にスピンナーコ
ーティング法により塗布し、(イ)℃でI分間プリベー
クして厚さ6. oooiの均一なレジスト膜を得た。
次に、このレジスト膜に1、ビーム径Q−25μm s
エネルギー10 KeVの電子巌を5XIO−’クーロ
ン/cI/!の照射量・で照射してパターン描画を11
、′ 行った。艷にこのレジスト膜をメタノールで1分間処理
して現像し、イングロビルアルコールで1分間洗浄して
レジストパターンを形成した。
次に、得られたレジストパターンを有する基板を140
℃で:引分間ポストベークした後、圧力ITorr 、
出力100Wの酸素プラズマにより1分間のスカム除去
処理をした。この基板について圧力3XlOTorr、
出力300WでCCl4と02の混合ガスを用゛いた反
応性スパッタエツチングに−よりクロム膜の露出部を5
分間エツチングした。レジストパターンの膜べり速度は
2501/分であり、十分な耐ドライエツチング性を示
した。
エッチイブ後、基板を硫酸−過酸化水率混合液よりなる
剥膜液に70℃で5分間浸漬した後、レジストパターン
を剥膜し、1μmのラインとスペースからなるクロムパ
ターンを有するフォトマスクを得た。
実施例2 トランス−2−ブテン−1,4−ジカルボン酸クロリド
の代りに、22g(0,12モル)のアジピン酸クロリ
ドを使用した以外L1夾施例1の操作を繰り返すことに
より、下記の式で表わされる重合物(AC)を約40−
の収率で得た。
−°この重合物の濃硫酸中0.19/10 i溶液の3
0’C,における粘度は120m/9であり、推定分子
量は約27、−900である。
上記重合物(AC)をメタノールに溶解し、固形物を除
いて濃度10%のレジスト溶液を得た。
このレジスト溶液をシリコン酸化膜を有するウェハー上
に、スピンナーコーティング法によ抄塗布し、+[’c
、(資)分間のプリベーク6理を行い、厚さ1μmの均
一なレジスト膜を形成し友。次に、このレジスト膜にl
OK@Vの電子線を8X10  クーロン/dで照射し
た後、エタノールで現像し、キシレンで洗浄してレジス
トパターンを形成した。
次いで実施例1と同様のボストベーク処理およびスカム
除去処理をしたのち、CF4と酸素の混合ガスを用い九
以外岐実施例1と同様にプラズマエツチングし、エツチ
ング後レジストを剥膜してノ(ターン化したシリフン酸
化膜を有するウニバーを得た。
実施例3 トランス−2−ブテン−1,4−ジカルボン酸クロリド
21. ’Ig<0.12モル)に代えて、アジピン酸
クロリド41g(0,0杆ル)とトランス−2−ブテン
−1,4−ジカルボン酸クロリド10.97(α圓モル
)との混合物を用いる以外は、実施例1の操作を繰や返
すことにより、下式に相当する重合物を約あ−の収率で
得た。
CH2−CI(。
CH,−C1(2 (ただし、rn、Elは、共重合体中に含まれるユニッ
ト数の比(すなわち組成比)のみを示すものであり、実
際にはランダム共重合伴となっている。)得られた共重
合体の、l1II硫酸0.1’;1AOcd溶液の匁℃
における溶液粘度は100c+f/’7であり、推定分
子量は約23.000であった。
得られた共重合体の組成比m/nはほぼ1であった。
上記共重合体の8−メチルセロソルブ溶液からなるレジ
スト溶液を塗布乾燥して得た厚さ0.6μmのレジスト
膜に、IOK@Vの電子−をパターン照射し、メタノー
ルで現像したところ、感度(レジスト現像後の残喚率が
50%となる照射量)は、2XlO”’クーロン/Cr
&と、実施例1と実施例2のほぼ中間的な値を示し、ま
た耐ドライエツチング性も良好であった。
なお、上記で用いたアジ1ン酸クロリドとトランス−2
−ブテン−1,a−ジカルボン酸クロリドの量比を変え
ることにより、上記式でm / nの比が連続的に変化
し、またこれに対応して感度も推溶媒に溶解し、十分に
ブレンドした後、濾過して濃&5%のレジスト溶液を得
た。このレジスト溶液を用い、現儂液として、上記のメ
チルエチルケトン/ギ酸混合溶媒を用いる以外は実施例
3と同様に感度測定を実施したところ%8Xl11  
クーロン/cT/lの感度が得られた。
出願人代理人  猪  股   清

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 一般式 %式% (式中、8は少くとも−の二価の有機基)で表わされる
    繰り返し単位を有するポリアミド重合体若しくは他の七
    ツマ−との共重合体!友はこれと相溶性の他の重合体と
    め混合物からなることを特徴とするIEfIA放射−感
    応ネガ戯レジスト。
JP56161431A 1981-10-09 1981-10-09 電離放射線感応ネガ型レジスト Granted JPS5862643A (ja)

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EP82109353A EP0077056B1 (en) 1981-10-09 1982-10-08 Negative-type resist sensitive to ionizing radiation

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