JPS59208542A - レジスト材料 - Google Patents

レジスト材料

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Publication number
JPS59208542A
JPS59208542A JP8308583A JP8308583A JPS59208542A JP S59208542 A JPS59208542 A JP S59208542A JP 8308583 A JP8308583 A JP 8308583A JP 8308583 A JP8308583 A JP 8308583A JP S59208542 A JPS59208542 A JP S59208542A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pattern
resist
monomer unit
patterns
resist material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8308583A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigeyoshi Suzuki
成嘉 鈴木
Kazuhide Saigo
斉郷 和秀
Yoshitake Onishi
大西 良武
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Corp
Priority to JP8308583A priority Critical patent/JPS59208542A/ja
Publication of JPS59208542A publication Critical patent/JPS59208542A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • G03F7/075Silicon-containing compounds
    • G03F7/0757Macromolecular compounds containing Si-O, Si-C or Si-N bonds
    • G03F7/0758Macromolecular compounds containing Si-O, Si-C or Si-N bonds with silicon- containing groups in the side chains

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (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】 本発明は半導体集積回路、磁気バブルメモリ等の製造に
適用される微細なパターンの形成に適するレジスト材料
に関するものである。
集積回路、バブルメモリ素子などの製造において光学的
リングラフィまたは電子ビームリングラフィが主要な手
段として用いられているこれらの手段を用いて微細なパ
ターンを形成する際、光学的リングラフィにおいては基
板からの反射波の影響、電子ビームリングラフィにおい
ては基板からの電子の後方散乱の影響によシレジストが
厚い場合は解像度が低下することが知られている。現像
によシ得られたレジストパターンを精度よく基板に転写
するために、ドライエツチングが用いられるが、高解像
度のレジストパターンを得るために、薄いレジスト層を
使用すると、ドライエツチングによりレジストもエツチ
ングされ基板を加工するための十分な耐性を示さないと
いう不都合さがある。又、段差部においては、この段差
を平坦化するために、レジスト層を厚く塗る必要が生じ
、かかるレジスト層に微細なパターンを形成することは
、著しく困難であるといえる。
かかる不都合さを解決するために三層構造レジストがジ
ェイ・エム・モラン(J、 M、 Maran )らに
よってジャーナル・オプ・バキューム サイエンス ア
ンド テクノロジー(J、 Vacuum 5cien
ceand Technology )第16巻162
0ページ(1979年)に提案されている。三層構造に
おいては、第一層(最下層)に厚い有機層を塗布したの
ち中間層としてシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリ
コン膜などのようにOsを使用するドライエツチングに
おいて蝕刻され難い無機物質材料を形成する。
しかる後、中間層の上にレジストをスピン塗布し、電子
ビームや光によシレジストを露光、現像する。
得うれたレジストパターンをマスクに中間層をドライエ
ツチングし、しかる後、中間層をマスクに第一層の厚い
有機層をOlを用いた反応性スパッタエツチング法によ
シエッチングする。この方法によシ薄い高解像度のレジ
ストパターンを厚い有機層のパターンに変換することが
出来る。しかしながらこのような方法においては第一層
を形成した後、中間層を蒸着法、スパッタ法あるいはプ
ラズマCVD法によ多形成し、さらにパターンニング用
レジストを塗布するため工程が複雑でかつ長くなるとい
う欠点がある。
本発明者らはかかる欠点を克服するために、被エツチン
グ材上に有機高分子膜を形成する工程、該高分子膜上に
、トリアルキルシリル基またはジメチルフェニルシリル
基を有する高分子よシなるレジストを塗布する工程、リ
ソグラフィ技術を用いて前記レジス)[に12あた。j
DIXlo”個以上のトリアルキルシリル基またはジメ
チルフェニルシリル基が含まれる所望のレジストパター
ンを形ツチングする工程を有することを特徴とする微細
パターン形成方法を提供し、この方法が、三層構造に比
ベニ程が簡略化されておシ、実用的であることを示した
この方法は微細なパターンを容易に形成することのでき
る優れた方法であるが、その解像度はトリアルキルシリ
ル基、ジメチルフェニルシリル基を含むポリマーの現像
特性に影響されること、およびレジストパターンの矩形
性が悪いとエツチングによシ有機高分子膜にパターンを
転写する際、現像によシ得られたレジストパターン寸法
とこの=5− レジストパターンをマスクとしてエツチングした後の有
機高分子パターンの寸法との差(以後これをパターン変
換差という)が大きくなるという問題があることがわか
った。このパターン変換差はできるだけ小さくすること
が望ましい。
本発明者らは、かかる状況を鑑みさらに研究を進めた結
果、一般式 で表わされる単量体単位を主成分とする高分子化合物が
、解像度が非常に優れた、矩形性のよいパターンを容易
に形成できるレジスト材料であること、したがって得ら
れたパターンを厚い有機層に転写を行なう際にパターン
変換差がほとんどないことを見出し、本発明をなすに至
った。すなわち、本発明は一般式 %式% で表わされる単量体単位を主成分とする高分子化合物か
ら成ることを特徴とするレジスト材料である。
本発明におけるレジスト材料を二層構造に適用するには
、まず加工を施すべき基板上に第一層として厚い有機層
をスピン塗布し、蒸発、転向せしめた後、本発明のレジ
スト材料を厚い有機層の上にスピン塗布する。加熱、乾
燥したのち所望のパターンを電子線、X+1ili!な
どの放射線または深紫外線、紫外線などの光を用いて描
画し、適当な現像液を用いて現像を行ガう。得られたパ
ターンをマスクに第一層の厚い有機層をOlを用いた反
応性スパッタエツチングによシエッチングする。しかる
後、微細パターンが形成された厚い有機層をマスクに被
加工材をエツチングする。本発明におけるレジスト材料
はO2による反応性スパッタエツチングに対して極めて
強く、300〜2sooX;s度の膜厚があれば、16
μm程度の厚い有機層をエツチングするためのマスクに
なり得る。したがって、パターン形成用のレジストは薄
くてよい。また、下地に厚い有機層があるので、電子ビ
ーム露光においては、近接効果が低減されるため、光学
蕗元においては反射波の悪影響が低減されるために高解
像度のパターンが容易に得られる。さらに、本発明にお
けるレジスト材料は現像性が優れており、非常に微細で
かつ矩形性のよいパターンが容易に形成できる。したが
って、エツチングによりパターンを厚い有機層に転写す
る際のパターン変換差は無視できる。
以下、参考例および実施例を用いて本発明をさらに詳し
く説明する。
参考例1゜ 6−クロロ−2−(1−ヒドロキシエチル)ナフタレン
の合成;乾燥窒素ガスで置換されたIL三つロフラスコ
中に無水エーテル300ml及び48g(1モル)の水
素化リチウムアルミニウムを添加した。室温で2時間を
要して6−クロロ−2−アセトナフタレン(101F 
、 0.5モル)全少量づつ加え、さらに2時間反応を
継続した。反応終了後少量のメタノールで反応を完全に
停止した後、反応液を水の中に投入した。エーテルで抽
出後、エーテル液を硫酸ソーダで乾燥し、その後エーテ
ルを留出させた。残った固形物をQ、3 mmH9。
135℃で蒸留精製した。収量は889 (86%)で
ある。
参考例2゜ 2−ビニル−6−クロルナフタレンの合成:上述り、り
6−クロロ−2−(1−ヒドロキシエチル)ナフタレン
(10g、0.05モル)および硫酸カリウム(8,7
9,0,05モル)を昇華フラスコに添加し0.2mm
Hg、 125′cで反応と同時に昇華させた。さらに
もう−回昇華を行ない7.0f(74%)の生成量で2
−ビニル−6−クロルナフタレンを得た。
参考例3 2−ビニル−6−ドリメチルシリルナフタレン9− の合成: 500m1三つロフラスコにグリニヤール試
楽用マグネシウム(4,9g、0.2アトム)および金
属ナトリウムで乾燥した無水テトラヒドロフラン(TH
F ) 10m1lを添加した。1mlの臭化エチルを
加えてマグネシウムを活性化させ、反応液がゆるやかに
還流するまで加温した。100m1のTHFをさらに加
えた後、2−ビニル−6−クロルナフタレン(19g、
0.1モル)liI下ロートよ92時間かけて加えさら
に2時間ゆるやかな還流を続けた。その後アイスバスで
冷却しトリメチルクロルシラン(12g、0.11モル
) を1時間かけて滴下し、さらに1時間ゆるやかに反
応液を還流させた。−昼夜放置後反応液を水の中に投入
しエーテルで抽出した。エーテル液を硫酸マグネシウム
で乾燥後エーテルを留出し残液をQ、4mmHJ 。
135tで蒸留精製した。収量は14g(62%)であ
った。
参考例4゜ ポリ(2−ビニル−6−トリメチルシリルナフタレン)
の合成:上記で得られた2−ビニル−610− −トリメチルシリルナフタレン(5,7g、 0.02
5モル) (2VH8i  と略す)、クロロホルム−
メタノール系で再沈澱精製した過酸化ベンゾイル(BP
O) (8,7m9 、0.3 モル%)、および金属
ナトリウムで脱水した無水ベンゼンを窒素吹込み管、コ
ンデンサーおよび温度計を取りつけた100/n、d三
つロフラスコに添加し、8時間還流温度で反応させた。
反応終了後、反応液を多量の石油エーテル中に投入し白
色粉末の重合体を得た。重合体を口別後再びベンゼン2
0m1に溶かし石油エーテル中に投入した、日別後50
℃で8時間を要して減圧乾燥し43g(75%)の生成
物を得た。分子量および分子量分布はMw=43,00
0 、Mn=19,000 。
Mw/M n = 2.26である。
参考例5゜ ポリ(2−ビニル−6−トリメチルシリルナフタレン−
クロロメチルスチレン)の合成:参考例4で記載した装
置に2−ビニル−6−トリメチルシリルナフタレン(3
,249、0,018モル)、無水クロルメチルスチレ
ン(o、32g、0.002モル)。
BPO(7,0m9,0.3モル%)、および無水ベン
ゼン20m1lを添加し、8時間還流温度で反応させた
。反応終了後、反応液を多量の石油エーテル中に投入し
白色粉末の重合体を得た。この重合体を参考例4と同様
の方法で鞘製し3.39(92%)の生成物を得た。分
析の結果、この重合体はMwが64000、Mnが29
.000,2−ビニル−6−トリメチルシリルナフタレ
ンとクロルメチルスチレンとの共重合比がおよそ仕込み
比通り9:1であることがわかった(以下この重合体を
P (2VNSi90−CMSlo)と略す)。
実施例1゜ 参考例4で得られた重合体P 2VNSi  O,46
9をキシレン1Occ&c#解し、5wt%溶液とし十
分攪拌した後、02μmのフィルターで濾過し試料溶液
とした。この溶液をシリコン基板上にスピン塗布し、N
2気流中、100℃にて30分間乾燥を付なったのち、
電子線描画装置で電子線照射を行なった。
ベンジルアセテートを用いて1分間現像を行なったのち
、エタノールによ930秒間リンスを行なった。乾燥し
たのち被照射部の膜厚を触針法により測定した。微細な
パターンを解像しているか否かは輔々の寸法のラインア
ンドスペースのパターンを電子線描画し、現像処理によ
って得られたレジスト像を光学顕微鏡、走査型電子顕微
鏡で観察することによって調べた。
その結果、ゲル化が開始する照射量(以下り。
という)が140 p”/4、残った膜厚が初期膜厚の
50%になる照射量(以下Dvという)が160 pC
/、Jであった。このとき初期膜厚は0.185μmで
あった。得られたパターンは200μC/、において0
.5μmのラインアンドスペースを解像しておシ、解像
度の優れたものであった。また、電子顕微鏡によシこれ
らのパターンを観察した結果これらのパターンは矩形性
のよいものであった。
次K、P2VNSIのOlのスパッタエッチンクニ対す
る膜減シの様子を調べた。その結果、P2VNSiは3
10Xエツチングされるとエッチレートが数)y’ml
nと極めて小さくなシ、事実上エツチングが停止した。
このときのエツチング条件は0.流量113 一4SCC,圧力8m Torr 、  RFパワー0
.096W/cJであった。なお、同じ条件でエツチン
グしたノボラック樹脂(商品名AZ−1350J )は
、8004/minとほぼ一定のエツチングレートで減
少した。したがって、P 2VNSiは310A以上あ
れば1pm以上の厚いAZ−1350Jをエツチングす
るだめのマスクになり得ることがわかった。
次にシリコン基板上にノボラック樹脂(商品名AZ−1
350J )を1.6pm スピン塗布し、250℃に
おいて1時間焼きしめを行なった。しかる後、本実施例
で調製した溶液をスピン塗布し、N、気流中100℃に
て30分間乾燥を行なったのち、電子線描画装置で電子
線照射を行なった。ベンジルアセテートを用いて1分間
現像を行なったのち、エタノールにて30秒間リンスを
行なった。この基板を平行平板の反応性スパッタエツチ
ング装置にて、0、8FffTorr 、 4 SCC
M、0.096W/!の条件で20分間エツチングを行
なった。これによシ300PC5に(で描画したサブミ
クロンのパターンが1.6μmの前記AZ−1350J
に転写された。なお、14− 現像後のポリ(2−ビニル−6−ドリメチルシリルナフ
タレン)のパターン厚さは0.16μmでアシ、前記A
Z−1350J 1.6μmをエツチングするのに十分
な膜厚であった。また、得られたP 2VMSiのパタ
ーンは矩形性に優れ、厚い有機層にパターン転写を行な
う際のパターン変換差は観測されなかった。なお、0.
によるスパッタエツチングに対する耐性は、トリアルキ
ルシリル基の含有量によって決まるので、トリアルキル
シリル基はナフタレン環のどの位置についていても、O
lにょるスパッタエツチングに対する耐性への効果は変
わりがない。
実施例2゜ 参考例5で得た重合体P (2VNSi9o−CMSl
o )0.8gをキシレン17.5ccに溶解し、5w
t%溶液とし、十分攪拌した後、02μmのフィルター
で濾過し試料溶液とした。この溶液をシリコン基板上に
スピン塗布し、室温にて30分間真空乾燥を行なったの
ち、電子線描画装置で電子線照射を行なった。テトラク
ロロエチレンを用いて1分間現像を行なったのち、エタ
ノールにより30秒間リンスを行なった。実施例1と同
様の方法で感度、解像度を調べた。その結果D3=11
μC7,、D 5,0 ==22μC7,であった。得
られたパターンは25 P”/4においても、05μm
のラインアンドスペースヲ解像し、解像度ならびに矩形
性のすぐれたものであった。なお、このときの初期膜厚
は0216μmであった。
次に実施例1の場合と同様にしてP (2VNS190
−CMSlo)のO3のスパッタエツチングに対するj
換減りの様子を調べた。その結果P (2VNSi9o
−CMSlo )は410Aエツチングされると、エッ
チレートが数Vmin  と極めて小さくなり、事実上
エツチングが停止した。エツチング条件は実施例1の場
合と同じである。実施例1の場合と同様にAZ−135
0J膜は800A/mi n  と一定のエツチングレ
ートで減少した。したがって、P (2VNSi9o−
CMSlo)は410A以上あれば1pm以上の厚いA
Z−1350J膜をエツチングするためのマスクになシ
得ることがわかった。
次にシリコン基板上にノボラック樹脂(商品名AZ−1
350J)を1.6pmスピン塗布し、250tにおい
て1時間焼きしめを行なった。しかる後、実施例1の場
合と同様にP (2VNSi9o −CMSlo )溶
液を塗布し、露光、現像後O3にょる反応性スパッタエ
ツチングを行なった。これによl) 30 pC/4で
露光したサブミクロンのパターンが1.6μmの前記A
Z−1350Jに転写された。このとき、現像後のP 
(2VNSi90−CMS+o )の膜厚は0.19μ
mであシ、前記AZ−1350J 1.6μmをエツチ
ングするためのマスクとなるのに十分な+4厚であった
。なお、現像後のパターンは矩形性の優れたものであ)
、厚い有機層への転写の際のパターン変換差は観測され
なかった。
17−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 青 で表わされる単量体単位を主成分とする高分子化合物で
    あることを特徴とするレジスト材料。 (2)  高分子化合物が一般式 で表わされる単量体単位とクロルメチルスチレンのラン
    ダム共重合体である特許請求の範囲第1項に記載のレジ
    スト材料。 (3)Rがメチル基である特許請求の範囲第1項あるい
    は第2項に記載のレジスト材料。 (4)Rがメチル基であり、かつR’が水素原子である
    特許請求の範囲第1項、第2項あるいは第3項に記載の
    レジスト材料。 が単量体成分として80モル%以上含まれる特許請求の
    範囲第1項、第2項、第3項、あるいは第4項に記載の
    レジスト材料。
JP8308583A 1983-05-12 1983-05-12 レジスト材料 Pending JPS59208542A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62235943A (ja) * 1986-03-06 1987-10-16 エイ・ティ・アンド・ティ・コーポレーション リソグラフイ−法を利用した電子デバイスの製造方法
EP0283265A2 (en) * 1987-03-18 1988-09-21 Syn Labs. Inc. (Materials Technology) Silicon containing resists

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