JPS6165237A - レジスト材 - Google Patents

レジスト材

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Publication number
JPS6165237A
JPS6165237A JP18641084A JP18641084A JPS6165237A JP S6165237 A JPS6165237 A JP S6165237A JP 18641084 A JP18641084 A JP 18641084A JP 18641084 A JP18641084 A JP 18641084A JP S6165237 A JPS6165237 A JP S6165237A
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JP
Japan
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trifluoromethylacrylic acid
chloride
polymer
phenyl ester
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
JP18641084A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideo Akeyama
朱山 秀雄
Yukihiro Tsutsumi
堤 幸弘
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.)
Tosoh Corp
Original Assignee
Toyo Soda Manufacturing Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyo Soda Manufacturing Co Ltd filed Critical Toyo Soda Manufacturing Co Ltd
Priority to JP18641084A priority Critical patent/JPS6165237A/ja
Publication of JPS6165237A publication Critical patent/JPS6165237A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • G03C1/00Photosensitive materials
    • G03C1/72Photosensitive compositions not covered by the groups G03C1/005 - G03C1/705

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Non-Silver Salt Photosensitive Materials And Non-Silver Salt Photography (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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子線又はXMに対し、感応性を有するフッ
素原子含有重合体から成るレジスト材に関する。
〔従来の技術〕
従来、半導体集積回路製造の際のリソグラフィーとして
は、2500〜4000Aの波長をもつ紫外線を用いた
フォトリソグラフィーが採用されているが、近年、半導
体集積回路の高密度化、高集積化に伴い、電子線、X線
等を用いたリソグラフィー技術が注目され、実用化され
つつある。これらのリソグラフィー技術は、電子線ある
いはX線によって微細レジストパターンを形成させ、そ
ゝれをマスクとしそエツチングを施し、上記パターンを
基板に転写するものである。その際のエツチングにおい
ては、従来よりウェットエツチング方式が用いられてき
たか、転写精度のより高いドライエツチング方式も採用
されつつあり、レジスト材の有すべき性能としては、電
子線、X線に対する充分な感度、形成されたパターンの
解像性ト共に該方式の工程中における耐性(以下ドライ
エツチング耐性と称す)も必要になりつつある。
レジストパターン形成のために用いられろレジスト材と
しては、電子線、X線を照射された部分が溶剤に可溶と
なるポジタイプのものと、反対に溶剤に不溶となるネガ
タイプの2種類があるが、レジストパターンの解像性の
点では、ポジタイプの方が優れていると言われている。
ポジタイプのレジスジ材としては、ポリメチルメタアク
リレート(以下PMMAと略す)がよく知られている。
PMMAは、高解像性を有する材料であるが、電子線、
X線に対する感度及びドライエツチング耐性が充分でな
く、実用的でない。
又、PMMAの感度を改良するために該重合体中のメチ
ルエステル部分を種々の含フツ素アルキルエステルに変
えた重合体や、又PMMAの主鎖に直結したメチル基を
トリフILIオロメチル基に変えた重合体等も合成され
ており、高感度のポジタイプのレジスト材として知られ
ている。
しかしながら、これら重合体もPMMAと同様、ドライ
エツチング耐性が不充分である。
又、ポリフェニルメタアクリレート(以下PPhMAと
略す)も電子線、X線により、崩壊反応を起こすことが
知られている。
該重合体は、ドライエツチング耐性はPMMAに比べ改
良されているものの、PMMAと同様、電子線、X線に
対する感度が充分でない。
〔解決すべき課題〕
従って、サブミクロンレベルの微細加工に用いる実用的
なポジタイプのレジスト材として、電子線、X線に対し
て感度及び解像度が高く、かつドライエツチング耐性を
有する材料の提供が求められている。
〔解決するための手段〕
本発明者らは、このような要求性能を満足するレジスト
材に関して鋭意研究を行った結果、フッ素原子を含有し
、かつベンゼン環を含む特殊な化学構造をもつ重合体が
満足できる性能を有することを見出し本発明に至った。
すなわち、本発明は、式(1)により示される繰返し単
位により構成されるフッ素原子含有重合体からなるレジ
スト材を提供するものである。
01F。
−a駅a− a=o     jI) 〔作 用〕 本発明のレジスジ材である式(1)で示される繰返し単
位により構成されるフッ素原子含有重合体は。
α−トリフルオロメチルアクリル酸フェニルエステルは
例えば以下に示す方法で製造する事ができる。
すなわち、α−トリフルオロメチルアクリル酸をチオニ
ルクロライド、五塩化リン、オキザリルクロライド、オ
キシ塩化リンとジメチルホルムアミドの混合物等の塩素
化剤と反応させるか、あるいはトリフルオロメチルアク
リル酸ナトリウム塩をベンゾイルクロライド、ペンシト
リクロライドあるいはフタロイルクロライド等と反応さ
せ、α−トリフルオロメチルアクリル酸クロライドを合
成し、更に該化合物を塩基の存在下に7エノールと反応
させる事により、目的とするα−トリフルオロメチルア
クリル酸フェニルエステルを合成できる。
α−トリフルオロメチルアクリル酸フェニルエステルを
単独重合するにあたり、該化合物はラジカルによる単独
重合性を有しないのでイオン重合法を用いる必要があり
、特にアニオン重合が有効である。
本発明のレジスト材は、分子量が数千から数百万の範囲
にあることが好ましい。その分子量が数千以下であると
、レジスト材により形成された膜の機械的強度及び耐熱
性が劣るようになる。又、数百万以上であると、レジス
ト材を用いて膜の形成を行う際、レジスト材溶液の粘度
が高くなりすぎて、所定の膜厚に制御することが困難に
なったり、取扱い上の困難さを生じたりする。又、その
分子量分布も目的に応じて選ぶことができ、重量平均分
子量/数平均分子量(以下、uw/i2nと記す)で表
わされる値が1.0〜1.1の範囲にある狭いものから
、20〜50の範囲にある広いものまで適宜に使用でき
る。My/Ynが1.0〜1.1の範囲以下のレジスト
材は、事実上合成が不可能であり、又、My/12nが
20〜50の範囲以上のレジスト材では、該レジスト材
からなる膜上に電子線あるいはXiにより描画し形成し
たパターンの解像性が充分でなくなりてくる。
〔発明の効果〕 本発明のレジスト材を構成する式(1)で示される繰返
し単位から成る重合体は、電子線やX線の照射により主
鎖崩壊反応を起こし、被照射部は照射されていない部分
に比べて溶剤に対しての溶解性が大きく向上する。
PMMAやPPhMAにおいても、これら放射線により
主鎖崩壊を起こすが、本発明のレジスト材の方が、崩壊
反応を起こし易く、その結果感度も上昇する。
又、本発明のレジスト材は、ドライエツチング耐性にす
ぐれている。これらの効果は、重合体の構造が、トリフ
ルオロメチル基とベンゼン環を分子中に同時に有する特
殊な構造である所から発現してきたものと推定される。
以下に本発明の効果を列挙すると &)感度が数μc/atl〜数十μCμと高い値を示し
、十分利用可能な範囲に入っている。またγ値も2.5
以上となっており解像性にも優れている。
b) ドライエツチング耐性にすぐれている。
ここで、感度(以下、S値という)とは、放射inと現
像後の残膜厚との関係を描いた感度曲線図において残膜
厚がゼロとなる照射量の値で示されるもので、小さい程
感度が高い。又、解像度(以下、γ値という)とは、感
度曲線のS値に対応する接線上で膜厚が減少しはじめる
点に対する照射量をDl としたときs  l log
 Di l−’の値で示されるもので大きい程解像度が
高い。〔詳細は「フッ素化合物の最先端応用技術」■シ
ーエムシー昭和56年4月24日発行、139〜140
頁を参照〕。
以上のことから、本発明のレジスト材は、光応用部品、
磁気バルブ素子、半導体製造等の微細、<タン形成用レ
ジスト材として有効である事が分る。
〔実施例〕
以下に合成例及び実施例により、本発明を更に詳細に説
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
合成例 α−トリフルオロメチルアクリル酸クりリドα−トリフ
ルオロメチルアクリル酸14.69(104mmol)
に塩化チオニル9 rrLt(124mmol )を加
え、24時間加熱還流した。常圧蒸留によりα−トリフ
ルオロメチルアクリル酸クロリド1α2りを得た。収率
62% α−トリフルオロメチルアクリル酸フェニルエステル 5 vt%の水酸化ナトリウム62dに7エノール五6
49(3α7mmol)を溶解させる。該溶液を氷冷し
、ここへα−トリフルオロメチルアクリル酸クロリド4
759 (3α7mmol)を滴下した。滴下後、10
分間攪拌した後、酢酸エチル抽出により油相を分離した
。次に該酢酸エチル溶液を水洗浄、飽和食塩水洗浄し、
更に硫酸す) IJウムによす脱水した。エバポレータ
により、酢酸エチルを蒸発除失し、残った油状物を、ベ
ンゼンを展開溶媒としてシリカゲルカラムにかけ、α−
トリフルオロメチルアクリル酸フェニルエステル五!1
0g(15,3mmol)を油状物として得た。
該油状物が、目的とするα−トリフルオロメチルアクリ
ル酸フェニルエステルである事は以下に示すスペクトル
データより明らかである。
1)’H−NMRalL9〜7.4ppm  5H,(
m)1威aDol、   &78  ppm  IH,
(m)内部標準TMS)   &45   ppm  
I H,(m)2)″”?  NMR−66,06pp
I!1 (8)(溶媒0DOI。
内部標準01101.) 3)質量スペクトル m/e M” 216 、123
 、95 、694)赤外スペクトル(meat)17
5y’(a=o伸縮振動)165鱒−(a=a伸縮振動
) 実施例1 (a)  ポリα−トリフルオロメチルアク
リル酸フェニルエステルノ製造 α−トリフルオロメチルアクリル酸フェニルエステル4
.579をフラスコにとり、ドライアイス−エタノール
により冷却した。これにピリジンの無水’]’HP溶液
λ46−(ピリジンを1.20 X10′″4モル含む
)を加えた後、該フラスコを水浴中に移し攪拌を開始し
た。5.6分後に溶液は薄黄色の粘ちょう液体となり攪
拌が困難となった。
引続き水浴中で20時間反応後、ニーブタノールを2m
l添加した。反応生成物をクロロホルムに溶かし、続い
てメタノール中に該クロロホルム溶液をそそぎ込み、重
合物を再沈でんさせた。沈でん物を濾過、乾燥し、白色
性でんを2−659得た。
収率58%。
得られた重合体が目的とするポリα−トリフルオロメチ
ルアクリル酸フェニルエステルである事を以下の方法で
確認した。
1)赤外スペクトル(xBr法) 第1図に本実施例で得られた重合体の赤外スペクトルを
示す。該スペクトルでは、α−トリフルオロメチルアク
リル酸フェニルエステルの赤外スペクトルに見られた炭
素−炭素2重結合の伸縮振動による1 650 c!n
−1の吸収が消失し、又、炭素−酸素2種結合の吸収も
α−トリフルオロメチルアクリル酸フェニルエステルの
場合に比べ20 cm−’高波敵側にシフトしている。
この事は、本実施例で得られた重合体が、七ツマ−であ
るα−トリフルオロメチルアクリル酸フェニルエステル
の炭素−炭素2重結合部分が反応して生成したものであ
る事を示している。
2)1リ−NMR(溶媒0DO14、内■枠opal)
−64,8ppm 〜−67,2ppmの範囲にトリフ
ルオロメチル基による吸収が現わレタ。
3)熱分解生成物 得られた白色重合体を加熱して行くと約500℃で分解
し始めた。分解生成物をマススペクトルにより分析する
と、その全てがα−トリフルオロメチルアクリル酸フェ
ニルエステルであった。
この事は、重合体中に式(I)で表わされる繰返し単位
が存在する事を示す。
伺、本実施例で得られた重合体の重量平均分子量をGP
Oで測定するとボリスチシン換算で1、 I X 10
’であった。
実施例1 (b) (電子線感応性試験〕実施例1(a
)で得られたポリα−トリフルオロメチルアクリル酸フ
ェニルエステル1.20 gをキシレン10m1に溶解
し、該溶液をシリコンウェーハ上にスピンコード法で塗
布して、更に該ウェーハを120℃の乾燥話中で25分
間処理(プレベーク)した。
こうしてシリコンウェーハ上にLL57μmのポリα−
トリフルオロメチルアクリル酸フェニルエステル薄膜を
形成させた。
次いで、プレベークされた該塗膜の所望部分に加速電圧
20 ITの電子線を種々のドーズ蓋で照射した。その
後、メチルイソブチルケトンとインプロパツールの混合
溶媒を現像液として現像処理を行い、電子線照射部分を
溶解除去せしめ、ウェーハ上にレジストパターンを形成
した。この時の電子線ドーズ量と塗膜残厚との関係を第
2図中の実線で示す。以下、同様の関係を示す曲線を感
度曲線という。又、重量平均分子量約1. OX 10
’のPPhMAについても同様にして感度曲線を描いた
。それを第2図に点線で示す。
第2図に示すように、実施例1(a)で得られた本発明
重合体であるポリα−トリフルオロメチルアクリル酸フ
ェニルエステルは、PPhMAに比べ明らかに感度が向
上している事が分り、レジスト材の性能を表わすパラメ
ータであるS値及びγ値がそれぞれ2−3×10−’O
/d及び五5であるポジタイプのレジスト材として利用
できる事が分った。
実施例1 (Q) (ドライエツチング耐性試験〕ドラ
イエツチング装置DIM−45jM型〔日電アネルバ社
製〕を用い01F4ガスによる反応性スパッタリングに
対する耐性を観察した。下記表1に示すように、ポリシ
リコン基板のエツチング速度が1400A/mlnなの
に比べ、実施例1(a)で得られた本発明重合体の場合
は、680A/winと約1/2のエツチング速度にな
りており、更にこの値はPMMAの14倍とならでおり
、ドライエツチング耐性がすぐれている事は明らかであ
る。
実施例2 (a)  ホ”すα−トリフルオロメチルア
クリル酸フェニルエステルの製造及び同 定 α−トリフルオロメチルアクリル酸フェニルエステルを
1559.ピリジンの無水THF溶液を五52m7(ピ
リジンを2.、9 X 1 o−iモル含む)用実施例
1(&)で行ったと同じ分析の結果、本実施例で得られ
た重合体は、式(1)で表わされる繰返し単位で構成さ
れる重量平均分子i&5×10’を有する重合体である
事が分った。
実施例2 (b) (電子線感応試験及びドライエツチ
ング耐性試験) 実施例2(a)で得られた重合体につき実施例1(b)
と同様な方法で電子板感応性試験を行った。
その結果、該重合体はS値及びγ値がそれぞれ5.5X
 10−’ O/CrIt、 l 1 テア7;)ホシ
3xイフ+7)l/シスト材として利用できる事が分っ
た。
又、実施例1(c)と同様にしてドライエツチング耐性
試験を行った。その結果、実施例1(a)で得られた重
合体に同じ(680X/ m1zrのスパッタエツチン
グ速度であり、充分なドライエツチング耐性を有してい
た。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明重合体であるポリα−トリフルオロメチ
ルアクリル醐フェニルエステルの赤外吸収スペクトルチ
ャートである。 第2図は電子線照射量と塗膜残厚の関係を示す感度曲線
の図である。 特許出願人 東洋曹達工業株式会社 O^          0            
  0任 0 承      叩 宅 虐 千 5  1’0  9’0  9’Ot”0  9’0 
 1’OMO(utyy) 5瘍ぼ≧

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、下式( I )により示される繰返し単位により構成
    されるフッ素原子含有重合体からなるレジスト材。 ▲数式、化学式、表等があります▼( I )
JP18641084A 1984-09-07 1984-09-07 レジスト材 Pending JPS6165237A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4752635A (en) * 1985-12-25 1988-06-21 Toyo Soda Manufacturing Co., Ltd. Halogen-containing polyacrylate derivatives
JPS63212714A (ja) * 1987-02-27 1988-09-05 Kubota Ltd エンジンのシリンダヘツド油冷装置
JP2007182423A (ja) * 2005-12-08 2007-07-19 Chisso Corp 側方α−置換アクリレート化合物およびその重合体

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