JPS6279444A - 架橋性レジスト - Google Patents

架橋性レジスト

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JPS6279444A
JPS6279444A JP22145185A JP22145185A JPS6279444A JP S6279444 A JPS6279444 A JP S6279444A JP 22145185 A JP22145185 A JP 22145185A JP 22145185 A JP22145185 A JP 22145185A JP S6279444 A JPS6279444 A JP S6279444A
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JP
Japan
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copolymer
resist
group
lower alkyl
fractionation
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Application number
JP22145185A
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English (en)
Inventor
Kazuyuki Sugita
杉田 和之
Nobuo Ueno
上野 信雄
Shigeru Sasaki
繁 佐々木
Shiro Osada
長田 司郎
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Kuraray Co Ltd
Original Assignee
Kuraray Co Ltd
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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
    • G03F7/038Macromolecular compounds which are rendered insoluble or differentially wettable
    • 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

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
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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〕 本発明は特に半導体素子、種々のフォトマスク、オプト
エレクトロニクス素子の製造等に用いられる架橋性レジ
ストに関する。
〔従来の技術〕
近年半導体分野においてはICからLSIそして超LS
Iへと高密度化が要求されており、それに伴ってフォト
マスクのパターン形成時の最小加工線幅モ数ミクロンか
ら1ミクロンへ、そして更にはサブミクロンの領域へと
増々微細化が強く望まれている。しかるに現在の主流で
ある可視光や紫外線に感応するフォトレジストは、その
実質的な加工限界が0.7ミクロン程度であシ、それ以
下の極微細加工にはよシ短波長の遠紫外線やX線、電子
線、r線、イオンビーム等の高エネルギー放射線に感応
するレジスト材料を用いることが要求される。
レジスト材料には、放射線の照射を受けた部分が分解す
るポジ型と逆に架橋するネガ型の二種類がある。一般に
ポジ型の放射線レジスト材料は解像力が高いが感度はや
や低く、一方ネガ型の放射線レジスト材料は逆に感度は
高いが解像力が低いという特性を有している。それ故、
微細加工の立場から考えると解像力が最も重要であるこ
とから、放射線レジスト材料としてはポジ型の方がよい
ポジ型レジスト材料の感度を増大させる方法として、ポ
ジ型レジストを構成する骨格化ツマ一単位に架橋反応し
得る官能基を導入することが提案されている。該架橋性
ポジ型レジストとしては、たとえばメタクリル酸エステ
ルと、メタクリル酸とメタクリル酸塩化物とからなる共
重合体(たとえば特公昭56−53733号)、メタク
リル酸エステルと、メタクリルアミドと酸塩化物とから
なる共■合体(たとえば特公昭57−4893)、ある
いはポリメタクリルアミド(たとえば、水松元太部外1
名著、感光性高分子、1977年11月1日発行第27
6頁)などが知られている。しかるにこれらの提案され
ている方法は■架橋密度のコントロールが困難なばかシ
か、■所望の架橋密度を得るには通常10モル%以上と
いう多量の官能基の導入が強いられた)、また場合によ
っては■塩化水素等の腐蝕性のガスが発生することもあ
る。
そのためにこれらの架橋型レジストを電子素子の製造に
利用した場合には、再現性よく架橋させることが困難で
あるために現像後のパターン精度の再現性が不良であシ
、また塩化水素を副生ずる結果、この製造途中の電子素
子のうちの製造済みの部分の性能が低下したシして取扱
上の問題点が指摘されていた。また架橋密度に粗密のバ
ラツキを生ずる結果、感度上昇の代償として解像性の低
下がみられた。
これらの欠点を改善したものとして、N−メチロールメ
タクリルアミドを架橋反応し得る官能基として導入した
共重合体を用いるパターン形成法が提案されている(特
開昭59−143150号公報。)〔発明が解決しよう
とする問題点〕 本発明者らの研究によれば上述のN−メチロールメタク
リルアミドを架橋度応し得る官能基として導入した共重
合体は感度及び解像度には優れるがパターン形成用レジ
スト材料として使用する際に行なう分子型分別操作時に
架橋反応が生起し、不溶部を生じ易く、取扱上の問題点
があることが認められた。また、該共重合体の製造に際
して、製造条件によっては生成ポリマーが架橋不溶化す
る場合があり、生産性に乏しいことが指摘された。
本発明の目的は、感度及び解像度に侵れたレジスト材料
でろって、レジヌトボリマーの製造上゛及び使用上の問
題点の少ないレジスト材料を提供することにある。
本発明の目的は製造上の問題点の少ないレジストを用い
、工程上の問題点が少なく、かつ感度及び解像度の優れ
た微細パターン形成法を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は下記一般式■で表わされる構造単位を0.01
〜20モル%含む共重合体で構成された架橋性レジスト
である。
(CH2−C+            1上記共重合
体は架橋官能基であるN−メチロール基の水酸基がR3
で示される特定の置換基で保護されているので分子量分
別の際の安定性がよい。
従って該共重合体は適当な溶剤に溶解後スピンニート等
の公知の方法による塗膜形成性が特によい。
また、該塗膜は熱処理を施すことによシ、極めて容易に
架橋反応を生起し、結果としてレジストの感度を高める
ことができる。さらに上記共重合体はポジ型レジストに
用いることによシ解像度が極めて優れるという特長をも
有する。上記1式で示すレル架橋性七ツマ一単位を具体
的に例示すると、次のようなものが挙げられる。
(CH2CH丑 C0NHCH20C4H9 (FH3CH3 C,R3(?H3 咲CH2C)          +CH2c+C旦3
                         
   U4tbさR3 共重合体中へのかかる化ツマ一単位の導入は、上記化ツ
マ一単位に相当する化ツマ−を用いて共重合体を製造す
るのが簡便であシよい。上記の化ツマ−はN−メチロー
ルメタクリルアミドより格段に安定でちゃ、共重合工程
において架橋反応等の副反応が少ないという特長を有す
る。
下記一般式■′で表わされるN−メチロールメタクリル
アミド等のモノマーから相当する共重合体e形成L、該
N−メチロールメタクリルアミド構造単位の一部または
全部を常法によジアルコキシメチル化することによυ本
発明の共重合体を製造することもできる。
1’  CH2=CC0NR2CH20H(ここでR’
SR2は前記と同じ)本発明で用いられる共重合体の主
構成上ツマ一単位を与える化ツマ−としては上記架橋性
モノマ一単位を与える化ツマ−(N−メチロール化され
ていないものを含む)と共重合しうるものであれば、い
ずれのものでも用いられるが、好ましくはα位に水素の
ないα−置置換ビニル系フッマーある。かかる化ツマ−
の例としては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチ
ル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸イソプロ
ピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチ
ル、メタクリル酸5ea−ブチル、メタクリル酸ter
L−ブチル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ベン
ジル等のメタクリル酸エステル;メタクリル酸ヘキサフ
ルオロブチル、メタクリル酸テトラフルオロアミル、メ
タクリル酸ノナフルオロヘキシル等のハロゲン化メタク
リル酸エステル;メチルイソプロペニルケトン、エチル
イソグロペニルケトン等のアルキルイソプロペニルケト
ン;モノフルオロメチルイソプロペニルケトン、ジフル
オロメチルイソプロペニルケトン、トリフルオロメチル
イソプロペニルケトン等のハロゲン化アルキルイソプロ
ペニルケトン;フェニルイソプロペニルケトン、p−ク
ロロフェニルイソプロペニルケトンナトのアリールイソ
プロペニルケトン、α−メチルスチレン、α−クロロス
チレン、α−シアノスチレン、p−クロロ−α−メチル
スチレン、P−メチル−α−メチルスチレン、P−ヒド
ロキシ−α−メチルスチレン、p−メトキシ−α−メチ
ルスチレンなどの置換基を有することがあるスチレン系
化合物、メタクリロニトリル、さらにはメタクリル酸、
イタコン酸等のカルボン酸などがある。これらの化ツマ
−は1種または2種以上混合して用いられる。
本発明で用いら・れる共重合体中において、架橋性モノ
マ一単位の量は少量で十分であり、通常0.01〜20
モル%である。0.01モル%以下では架橋反応しうる
官能基の麓が不十分で十分な三次元化がおこシにぐいた
めかレジヌトの感度が不十分となる。また、逆に架橋性
モノマ一単位の意が増大すると架橋密度が高すぎるため
か、放射線照射による低分子化が行なわれにくくなシ、
感度は低下する。好ましい架橋洗上ツマ一単位の麓は1
0モル%以下、特には0.05〜5モル%の範囲である
なお、未架橋の段階での共重合体の分子量は通常10.
000〜1.ooo、ooo、好ましくは100,00
0〜1.000,000の範囲にある。また、共重合体
中に基板への接着性、膜の可撓性付与等の点から少輩の
その他の成分を混合もしくは共重合させておくこともで
きる。また、例えばポリα−メチルスチレン等をブレン
ドすることによシトライエツチング耐性を上昇させるこ
ともできる。
本発明の共重合体は乳化重合等の通常の組合法によって
製造され、次いで分別沈殿法、分別溶解法等の分子量分
別法を用いて分別される。分別後の好ましい分子量分布
値の範囲は5以下、特には3以下である。本発明の共重
合体は、N−メチロールメタクリルアミド糸上ツマ−を
架m 性官能基として用いたものが分別操作中に不溶化
し易いのに比較して極めて安定である。かかる共重合体
は常法によシ適当な溶剤に溶解されて基板に塗布され、
レジスト膜を形成する。レジスト膜の熱処理は通常12
0〜240℃、(好ましくは、150〜210℃)で行
なわれ、これによシレジスト膜には三次元網目構造が形
成される。かかる網目構造は熱処理の際アルコキシメチ
ル基とアミド基との間からアルコールが脱離し縮合する
ことによって形成されるものと思われる。
架橋によシ網目構造が形成されたレジスト膜に放射線が
照射されることによってパターン描画が行なわれ、つい
でこの照射を受けた部分を適当な溶剤で除去することに
よシ現像処理が行なわれる。
上記レジスト膜は少ない照射量でも十分な切断度広が起
こって、容易に低分子化される。なお、本発明において
、放射線は電子線、X線、遠紫外線r線等を包含する。
また該方法において放射線を描画する方法は集束させた
ビームを走査する直接パターン描画法、或は所望のパタ
ーンを有するマスクを介在させる間接パターン描画法の
いずれも採用可能である。現像処理された基板は次いで
ボストベーク後ドライエツチングによる基板の高密度蝕
刻や金属蒸着等を行なうことによりポジ型レジストとし
て利用される。ドライエツチングはCC6<やCF4等
やこれらに5〜10%の酸素若しくは水素を混合した気
体によるプラズマエツチングや反応性イオンエツチング
によって行なわれるが、アンダーカットを生じさせない
ためには反応性イオンエツチングがよい。
以上述べた本発明の架橋レジストは重合中に架橋不溶化
を招くことなく製造が容易であるのみならず得られた共
重合体も安定である。従ってレジストとして、操作及び
塗膜性に優れる。さらに、得られた共重合体では架橋反
応はほぼ定賦的に進行するので、架橋単位の含有敏は少
輩でよい。また、共重合体の鎖長に応じて架橋密度を厳
密にコントロールすることも可能であるために、かかる
共重合体を月いることによシ、高感度、高解像性でかつ
現像条件の変動の影響が少いという架橋性ポジ型レジス
ト本来の特徴が初めて十二分に発揮される。さらに、共
1合体中のアミド基の存在はレジスト膜と基板との密着
性を向上させる働きもあ夛、かかる共重合体をポジ型レ
ジストとして用いる本発明のパターン形成方法は非常に
優れたものとなる。
〔実施例〕
以下、実施例によυ本発明を更に詳細に説明する。
共重合体の合成例 合成例1 水600−、メタクリル酸メチル(MMA ) 200
9(2,0モル)、N−ブトキシメチルメタクリルアミ
ド(ROMAm ) 34 f (0,2モル)、ドデ
シルベンゼンヌル−ホン酸ナトリウム2.2yからなる
系を窒素下80℃に加熱し、これにベルオキソニ硫酸カ
リウふ0.4gを添加し攪拌しながら4時間反応させた
。度広終了後塩化ナトリウムで塩析して得られた生成物
を水およびメタノールで洗浄することによシ90%の収
率で白色ポリマーを得た。元素分析値による共重合体組
成比(モル比)は■惺/BOMAm = 90710で
あった。ゲルパーミエイションクロマトグラフイー(G
PC)による分子量は重置平均分子m (Mw)が28
4,000.分子量分布値Mw/Mn (数平均分子型
)が7.2であった。
MMAの代わシにメタクリル酸ブチル、メチルイソプロ
ペニルケトン等を用いた場合も同様の方法によシ共厘合
体が得られた。
合成例2(比較例1) BOMAmをN−メチロールメタクリルアミドに変更し
た以外は実施例1と全く同様にして重合を行なったとこ
ろ、得られた共1合体はトルエン、テトラハイドロフラ
ン等の通常の有機溶媒に不溶であった。
合成例3(比較例2) BOMAm fi:N−メチロールメタクリルアミド4
.69 (0,04モル)に変更した以外は実施例1と
全く同様にして重合を行なったところ、94%の収率で
共重合体が得られた。Mw = 584,000 、 
Mw/Mnが5.9であった。これをテトラハイドロフ
ランに溶解し、ヘキサンを添加して分別沈殿法によシ分
子麓分別を試みたところ、得られた沈殿部は通常の有機
溶媒に不溶であった。
レジストとしての使用例 実施例 合成例1と同様の方法で得られた種々の共重合体をテト
ラハイトロンランに溶解後ヘキサンを添加することによ
シ分別沈殿しレジスト材料とした。
該レジスト材料を3%トルエン溶液とし、これをヌピン
コートによってガフス基板上に約4000A厚に製膜し
た。この際、レジストの塗膜性は極めて良好であった。
これを200℃で20分間プリベークするとトルエンに
は不溶の塗膜が得られた。
次いで該塗膜に電子線(加速電圧4KV、電流密度4 
X 1 cr’ hycj )を照射しパターンを形成
後、第1表に示される現像条件で現像することによシ感
度およびコントラスト(r値)を求めた。比較のために
常法によυ作製したα−メチルスチレンとメタクリル酸
メチルの共重合体および公知の種々のレジストを用いた
以外は上記と同様にしてレジストの特性を求め、結果を
併せて表1に記載した。なお、これらの比較のためのレ
ジストは現像をテトラハイトロンランで行なうと、未照
射部分の溶出によるパターンくずれが激しく、レジスト
特性の評価は不可能であった。
以下余白

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 一般式 I ▲数式、化学式、表等があります▼ I (ここでR^1は水素原子、低級アルキル基、低級ハロ
    アルキル基、ハロゲン原子またはシアノ基であり、R^
    2は水素原子または低級アルキル基であり、R^3は低
    級アルキル基、低級ハロアルキル基、アリール基または
    アラルキル基である。) で表わされる構造単位を0.01〜20モル%含む共重
    合体で構成された架橋性レジスト。
JP22145185A 1985-10-03 1985-10-03 架橋性レジスト Pending JPS6279444A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63221114A (ja) * 1987-03-09 1988-09-14 Soken Kagaku Kk 光硬化用樹脂組成物
US20110183264A1 (en) * 2008-09-12 2011-07-28 Sumitomo Chemical Company, Limited Resist processing method and use of positive type resist composition
JP2012215826A (ja) * 2010-12-13 2012-11-08 Fujifilm Corp ポジ型感光性樹脂組成物
CN103293858A (zh) * 2012-02-28 2013-09-11 富士胶片株式会社 感光性树脂组合物、硬化膜的制造方法、硬化膜、有机电致发光显示装置以及液晶显示装置
JP2013210607A (ja) * 2012-02-28 2013-10-10 Fujifilm Corp 感光性樹脂組成物、硬化膜の製造方法、硬化膜、有機el表示装置および液晶表示装置

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