JPS59200233A - ポジ型レジスト - Google Patents

ポジ型レジスト

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JPS59200233A
JPS59200233A JP7413083A JP7413083A JPS59200233A JP S59200233 A JPS59200233 A JP S59200233A JP 7413083 A JP7413083 A JP 7413083A JP 7413083 A JP7413083 A JP 7413083A JP S59200233 A JPS59200233 A JP S59200233A
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JP
Japan
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polymer
resist
resol
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type resist
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JP7413083A
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English (en)
Inventor
Shozo Tsuchiya
土屋 昇三
Nobuo Aoki
信雄 青木
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Eneos Corp
Original Assignee
Nippon Oil Corp
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Filing date
Publication date
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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
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/039Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists
    • 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
    • C08G75/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing sulfur with or without nitrogen, oxygen, or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G75/20Polysulfones
    • C08G75/205Copolymers of sulfur dioxide with unsaturated organic compounds
    • C08G75/22Copolymers of sulfur dioxide with unsaturated aliphatic compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L61/00Compositions of condensation polymers of aldehydes or ketones; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L61/04Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
    • C08L61/06Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes with phenols
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L81/00Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing sulfur with or without nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of polysulfones; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L81/06Polysulfones; Polyethersulfones
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03CPHOTOSENSITIVE MATERIALS FOR PHOTOGRAPHIC PURPOSES; PHOTOGRAPHIC PROCESSES, e.g. CINE, X-RAY, COLOUR, STEREO-PHOTOGRAPHIC PROCESSES; AUXILIARY PROCESSES IN PHOTOGRAPHY
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  • 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】 本発明は、電子線やX線などの放射線に高感度で、睨臘
後に均一な膜を形成し、耐ドライエツチング性に僅れた
ポジ型レジストに関するものでりる。
ICやLSIなどの半尋体素子製造用の電子線レジスト
に対しては、これを夫際の微細加工に使用するには、次
の(1)〜(4)の性状’を満足することが請求される
(1)電子線に高感度であること (2)高解像度でるること (3)  耐ドライエツチング性がすぐれていること(
4)皮膜性がよいこと ′電子1保レソスト用劇料がこれまでに数多く発衣され
ているが、上記の貿求をすべて満たすものはまだ開発さ
れていない。従って、実際の工程で使用できる旨性能の
電子線レジスト用材料の出現が鷲子工業昇では強く期待
されている。また、ネガ型かポジ望かという点では、鯨
の’;>1fat化の1頃向か近年Iすlす尚且つてい
るので、h解像1良をイ杼やすいポジ抛レジストへのル
」待か’i’ff、に’JR+ イ。
これまでに開発てれたポジ型電子粉しヅストの中では、
ポリメツクリル級メチル(P filiVI A )と
ポリブチ7−1−スルホン(p 13 S )が代表的
である。pM’MAは簡貼揚度でp 13 Sは直感り
皮でりる炉、耐ドライエツチング性が不充分であること
が両者の欠点でりる。ポリノルボルネンスルホンCPN
S)  もポジ抛レジスト用材料である。PIVSは而
・1熱性にすぐれたポリマーでるり、従って、訂1ドラ
イエツチング性が非宮によい。しかし、籾。
像抜に残股面が不均一になるという致命的な欠陥があり
かつ感度があまシ高くないので、PNSも実際の工程に
使用する上で滴足すべきレソスト材料といりこができな
い。
従って、本発明の目的は、P7VSと向等のすぐれた面
jドライエツチング性を有し、現像後に均一な膜をプレ
成し、PASよシも感度が高いボヅ型電子線しヅスト用
材料を提供するにある。
上記本発明の目的は (a)下記一般式で示される基本年位をその分子骨格中
に肩する重合体 (ここでRは爪桓址たは炭素数1〜20の17.化7i
(素残依) と (b+  レゾール型フェノール1.Lj脂との反しシ
、生成物を必須成分として含YJ−ポジ魂レジストによ
って混成15才上る。
本冗明の(a)の市/c3−坏(1、煎属′−1ダ式(
ここで17は水素又は炭素ん乙1〜20の炭化水系残基
) で示さiする化合り勿楠=にRが水系又はアルキル花で
めるアルキリデンビシクロヘプテンたとえ(:J:メチ
リデンビシクロへブテン、エチリデンビシクロへブテン
、プロピリデンビンクロヘプテンと5O2−If共升合
させることによシ句らしるものである。
この共重合の1.(」i媒としては通常ラジカル触媒を
用い(7,、g −; o o°C〜100℃、好まし
くは一50℃〜0°Cで行なわれる。この場合、単量体
として厨;f1文2〜20のオレフィン性炭素−炭紫二
重結合娑刊する化合物を共仔させることもできる。
こi’Lらのオレフィン類ハ、たとえは、エチレン、プ
ロピレン、ブテン、ぺブテン、ヘキセン、シクロペンテ
ン、シクロヘキセン、スチレンなとの一種又は二柚り、
上のものである。
こ肚しの万レフイン類は前記式(1)で示される化合物
の50車tt%以下で使用することか好葦しい。
こ7Lらのオレフィンを用い7こ振合は、(a)の重合
体と(〜て÷オレフィンー5O2→単位が七の分子骨格
中に一部挿入された共箪合体が付られる。
これらの共孟合体はいわゆるポリスルホンに属するもの
である。ポリスルホンの脅威法として知ら扛る仙の方法
、例えばポリスルフィドの酸化によって上記の共重合体
を置載1して用いることもできる。
これら共逮合14辺の分子量としては、通常数平均分子
数量1万〜ioo刀のもの、好ましくは5万〜50万の
ものが本発明の反尾・に閃用できる。
4=元明の(b)の化合物はレゾール型フェノール剥月
盲で、−級の「1」威のレゾール型りエノール<]−j
 Jli、’+はすべて本発明の反応に閃へっできるか
、上記(a)り共:[・合14−とのイ1.IFθ性忙
整應すると、p匠がC1〜C゛12、好ましくはC3〜
C0のアルキル基で置俣されたアルキルフェノールン0
えばアーターシャリグテルフェノール、わるいはp−イ
ソプロピルフェノール等ヲフェノール励成分として使用
して製造され1こものかり子青しい。
(α)の共に9台本と(b)のレノ゛−ル型フェノール
4匍月旨との反応は、通常両名を一定量ずつ含む溶液′
f:調製し、これをたとえばシリコンウェハーなとの基
板上に墜顔しだ抜に力Dysすることによって行われる
両者の比を(α)/(b) = 2 / 8〜8/′2
のイ七囲で変えても、反尾、によって生成するレジスト
用材料の性質に本質的な差が生ずることはなく、この範
囲が好誼しく採ハ」できる。N省ケ浴解する瀝剤はすべ
て本発明の反応の、容剤として便用rif屹−Cめるが
、クロロホルム・シクロヘキサノン・テトラハイドロフ
ラン・ジオキツンなとか好ましい。溶液を垂板にml亜
した後に加熱する訊反は120〜200℃、好2 L 
<は140〜160℃である。加熱時1i3]は10分
以上でおれば不質的な効果に差はないが、反応の進行厩
と作粟効率から30〜120分が好ましい。反応の雰囲
気としては窒素などの不活性気体が望奮しいが、空気中
で行ってもよい。        舒5nC12・2H
20などの反応促進剤を加えるとともできる。
上記の反応の鯖っ呆、b板上の塗膜は浴剤に不溶となる
。今発すjの(α)と(b)との反応慎横の詳細は明ら
かではないが、(a)の共重合体中に存在する特殊位通
のj浸苑−炭素の三爪結合7Iλレゾール型フェノール
っIr1派と反i1’、、し7てクロマン猿ヲ形成する
こと、によシ橋かけポリマーが生成するものと推定され
る。
本発明のレジスH’f−(a)の重合俸と(b)のレゾ
ール型ンエノール・;司脂葡俗ン前しグこ浴液全air
 M己7f、11度及び”I、」’ i’ijj加、’
4:Aして石液甲で(a)の里合体と(b)のレソ−ル
型フェノール樹脂を反L6窩ぜ、この反応生成物を3“
む浴液ケ恭板上に1布ターることによっても形成できる
が、ケ゛ル成分が生ノaし、基板上への均一な妨布が困
(萬1であるから、目IJ−己のように、(α)と(b
)との混合物を基板上に傷布し、その後反応芒せる方法
が好ましい。
本発明(/J ;rrジ牡Jレジスト欠孟11]−され
た補佐は迫常の方法で電子線等により露光さね、露光さ
れた部分だけのレジス)・材が分解されて目的が遠戚さ
れる。
電子線rぎ先後の現像液としてはクロロホルム・シクロ
ヘキサノン・テトラハイドロフラン・ジオキザンン1と
が・k用できる。
イ・が−明のレヅスト用ン喘゛料には、pNSと同等の
丁ぐれた血土ドライエツチング性を7日しなδ゛かつ現
1以佐の残ろljシが支)−で2しると(八うl[、・
土、;がある。こしQよ、(a)の涛;合12IQと(
b)のレゾール型フェノ−/l/ 樹lji:とi反す
己迎ぜることによってタノめて′に現でれる。
(α)と(b)を含む酢液を・基板に配布したたけて反
しを行っていない塗膜では、現覆後不均−な番【が生成
する。木兄し」の材料の感度がPム′Sニジも+p+j
いのは、露光部分のか府・注が良好でりるのと同時に(
a)と(b)との反Lf又によって不溶・堅固な股が形
成されるので、電子7i露うC後に、l) N Sの場
合よシも溶解性の大きい溶剤を現像液として使用できる
ためでりる。
不発明の1ノーを以下にろトげるか、本Z9 W’tは
これに限定されるものではない。
実施例 (1)  エチリデンビシク口ヘプ7ン(EEE)−S
O2共重合体の合成 1500ydのシクロヘキザノンに溶解したEBH63
,4?  (0,53脩ol)とt−プナルノ1イドロ
バー万キサイド0.474M’ (0,53X10−2
mol)の混合物を、撹拌機を取p付けた2tの三つロ
フラスコに張シ込んだ。低温バスでフラスコを冷却しな
がら内容V/Jを攪拌することによって、内温を一20
℃に保つ。次いで二酸化硫黄33.8y (o、 s゛
3mol )を少量ずつ吹き込んで重合を行った。−2
0℃で1時間重合した後に重合油を10tのメタノール
中に滴下すると、白色のポリマーが析出した。このポリ
マーをクロロホルムVC溶解してメタノール中に再沈さ
せることによシ精製した。50℃で24時間減圧乾燥す
ると、ポリマー7Z3+? (収率75.0係)が得ら
れた。
元素分析とNMR,IR分胡により、このポリマーがE
BIIと二酸化硫黄のl/lの交互共重合体であること
を確認した。ポリスチレンを基準とするGpC分析で分
子量を求めると、Mn:16XIO’、&M:240X
lO’であった。
(2)比較例で使用するポリノルボルネンスルホン(P
IVS)  の合成 前記(11のEBHの代わりにノルボルネンを使用して
PNSf合成した。収率は73%、#?L:22×10
4、Mw:53×104で、6つだ。
(3)  レジスト材料としての評価 レゾール型フェノール樹脂とEBH−二酸化硫黄コポリ
マーを重量で1/1の比で含む固型分濃度10旦・加熱
のシクロヘキサノン溶液を調製した。
使用したレゾール型フェノール1mt脂は昭和ユニオン
(株)製のCKM−1634でp位が04のアルキル丞
でf?Li換されてい、る。対照サンプルとして、EB
jl−二酸化硫黄コポリマー、PIVS、PAf711
Aの各々のシクロヘキサノン播液を固型分10雅量係で
調製した。
これらの溶成をシリコンウェハー上に10転!コミ布機
を用いて約J、0μmの厚さに堕イ1jシた欽に、泣累
い一換された・図温槽中で160℃の温度で1晩・10
」加熱した。
電子線鮨光は日本電子(抹) JJJの泪丘型′電子、
−:4微IMt使用し、加速電圧xOKVの条件で行っ
た。
露光後、初全十に応じた我像液によって現イ=’y’、
 l、、j]更厚の変化を干渉顕微鏡を用いて測走し1
こ・路元工σと膜厚の変化の関係から特性面11′「成
してレジスト材料の電子−に対する感度を決足し1ヒ。
レジスト材料の必装性状の一つで必る現像後の膜の均一
性をこの時に観県した。
塗膜の耐ドライエツチング性は、ヤマト科学(株)製の
プラズマ反応器を用いて¥′f価した。ガスは(、’F
4.真空度α90 torr、使用電力300iVであ
る。
性能評価の結果を猥1と、添付図面の第1図及び第2図
に示す。不発明の材料(aと辰示)は対照<b、c及び
dと衣示)に比べ現像後に均一な膜をプ影成しpssと
同等のすぐれた血十ドライエッナング・注をもち、かつ
pnsよりも感度が旨いことがわ刀)る。
実施例2 (1)  EBtl−1−ヘキセン−5O2三元共夏合
体の合成 1500ifのシクロヘキサノシ溶屓しfcEBH48
、Or (0,40mol)と1−ヘキセン16.81
i’(0,20mol )とt−プチルパーオキザイド
0,54 F  (0,6X I 0−2rrr、Ol
)の混付物金、41の三つロフラスコに張シ込牟、同υ
、hを一20℃に保゛らながら二数化0°rlc黄38
.49 (0,60mol)f吹き込んで1時間面合し
た。実施例1と同体に:rrf城乾沫すると、日仏で、
iin:20xlO’、Mw:61 X I O’のポ
リマーが収率81.2%で侮られた。
(2)  レジストl科としての゛評1曲実施+U l
で用いたと同じレゾール型フェノール4gコ脂と上記の
ターポリマーをM1畑でl / lの比で含む固型ガの
第度りO庶梃チのシクロヘキサノン溶液′!l−詭製し
た。実施例1と同球にシリコンウェハーに塗布した後に
160℃で1時同加熱した。性能評価法もり’ニー、’
l’=i例1と全く同様でおる。結果を表2に示す。
とのターポリマーの揚台にも本発明の材料(e)はすぐ
れた性能を示すことがわかる。
表2
【図面の簡単な説明】
イ奈イ=、+ :メ1面ば本発明のレジスト材イ叫の1
王1j雇C1÷3のレジスト材1コ)と対比し2て示す
曲線であり、第1I、4は、レジスト材料の感度特注を
規′i着化147..+厚と類、子綜露光量の関51り
で示し、針52図は耐ドライエツチング(4,’tプラ
ズマエツチングil存1日jとエツチング)Δノさの間
係て示す。 外1名 手続補正書 昭和58年7月4日 特許庁長官  若 杉 和 夫  殿 1事件の表示 特lIA昭58−74130号 2、発明の名称 ボッ型レノスト 3 補正をする老 事件との関係  特許出願人 住 所  東京都港区西gT倫−丁目3番12号4代 
理 人〒107 ほか1名 iD  本願明細書の特許請求の範囲の記載を次のとお
り訂正する。 「1.(α)下記一般式で示される基本単位をその分子
骨格中に有する重合体 (式中Rは水素または炭素数1〜20の炭化水素残基を
表わす) と (b)  レゾール型フェノール樹脂との反応生成物を
必須成分として有することを特徴とするポジ型しソスト
。 2 (α)の重合体がアルキリデンピンクロヘグテ  
     、6ンとSO2の共重合体である特d1−請
−求の範囲1記載のレノスト。 3(a)の重合体がアルキリテンピンクロヘゾテン、炭
素数2〜20のオレフィン性炭素−炭素二重結合を有す
る化合物およびSO2の共重合体である特許請求の範囲
1記躯のレノスト。j(2)  同IO頁1行の「レノ
スト材」の記載を「レノスト」 に訂正する。 一24′ −

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、(α)下記一般式で示される基本単位をその分子骨
    格中に有する重合体 − (式中Rは水系または炭素数1〜2oの炭化水素残基を
    表わす) と (b)レソール型フェノール樹脂との反L6生成物を必
    須成分として有することf: Q、r徴とするポジ型レ
    ジスト。 λ (α)の重合体がアルキリデンビシクロヘプテンと
    SO7の共重合体である特許請求の範囲1記載のレジス
    ト。 3、(α)の重合体がアルキリデンビシクロヘプテン、
    炭素数2〜20のオレフィン性炭素=炭素結合を有する
    化合物およびSO2の共重合体である特・許51j求の
    範囲l記載のレジスト。
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