JPS6299746A - フオトレジスト組成物 - Google Patents

フオトレジスト組成物

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JPS6299746A
JPS6299746A JP24008785A JP24008785A JPS6299746A JP S6299746 A JPS6299746 A JP S6299746A JP 24008785 A JP24008785 A JP 24008785A JP 24008785 A JP24008785 A JP 24008785A JP S6299746 A JPS6299746 A JP S6299746A
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JP
Japan
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group
formula
general formula
photoresist composition
integer
Prior art date
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Pending
Application number
JP24008785A
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English (en)
Inventor
Satoshi Yanagiura
聡 柳浦
Norimoto Moriwaki
森脇 紀元
Torahiko Ando
虎彦 安藤
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPS6299746A publication Critical patent/JPS6299746A/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

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  • 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】 本発明は紫外線または電子線によりパターン形成可能な
ポジ形フォトレジストに関する。
[従来の技術] 従来より一般式: −(−CH2−C−3O2)−(式中、pは1以上のC
82C82CH3 整数を示す)で表わされるポリ(2−メチルペンテン−
1−スルホン)および一般式: %式% 示す)で表わされるポリ(ブテン−1−スルホン〉はボ
ウデン(Bowden)らによってたとえばシーアール
シー クリティカル レビューズ イン ソリッド−ス
テート サイエンス(CRCCr1tical Rev
iews in 5olid−3tate 5cien
ce) 、第8巻、223頁、1979年発行およびポ
リマーサイエンス(PolyIIerSCieinCe
) 、第12巻、499頁、1974年発行に示されて
いるように電子線ポジ形レジストとして用いられている
。これらのレジストは自己現像性を有し、解像度にも優
れているが、耐ドライエツチング性に欠けるため、実用
性に乏しい。
主鎖に5i−8i結合を有する線状有機シランポリマー
はディープ(Deep)UVにより解重合することが知
られているが、ホー77 (Hofer)らはエスピー
アイイー(SPIF)第469巻、16頁、1984年
発行に記載されているように0.75屡の解像度を有す
るポジ形パターンをえている。またこの系は耐ドライエ
ツチング性に優れており、レジスト塗布膜の厚さが20
00人程度であれば充分な実用性を有する。
ポリ(2−メチルペテンー1−スルホン)は、溶解性、
相溶性に優れているため、クレゾールノボラック樹脂と
イソアミルアセテート中で相溶させたものは、耐ドライ
エツチング性を有するアルカリ水溶液現像タイプのポジ
形レジストとして実用化されていることがエイシーニス
 シンポジウムシリーズ(AC8Symposium 
5eries) 242巻、 167頁、1983年発
行に記述されている。
[発明が解決しようとする問題点コ しかしながら従来のポジ型電子線レジストは100%有
機系レジストなので有機シラン系レジストに比べて耐ド
ライエツチング性が劣り、耐ドライエツチング性を示さ
ない自己現像タイプのレジストを除いては、液体現像の
ため解像度あるいは歩留りがわるいなどの問題点がある
。紫外線レジストにおいても耐ドライエツチング性に優
れたものもあるが、それらは液体現像のみ可能であるた
め解像度あるいは歩留りに問題がある。
本発明は上記のような問題点を解消するためになされた
もので、耐ドライエツチング性に優れ、しかも湿式現像
と乾式現像の双方に対応でき、しかも解像度の優れた電
子線(EB)レジストおよび紫外線レジストをうること
を目的とする。
[問題点を解決するための手段] 本発明は一般式(I); −(−3i)五−(1) □ (式中、R1およびR2は、炭素数が1〜24の1価の
脂肪族基、1価の芳香族基、1価の脂環族基からなる群
よりえらばれた基、nは10〜3000の整数を示す)
で表わされるシランホモポリマーまたは互いに異なる2
種以上の一般式(1)で表わされるシランホモポリマー
からなるコポリマーと、一般式(If) : + R3−3O2)−T           (Iり
(式中、R3は炭素数が2〜20のオレフィン系炭化水
素、国は20〜3000の整数を示す)で表わされる繰
返し単位を有するポリオレフィンスルホンとからなるフ
ォトレジスト組成物に関する。
[実施例] 本発明で用いるポリシランは一般式(I):□ (Si−) −[I) n (式中、R1およびR2は、炭素数が1〜24の1価の
脂肪族基、1価の芳香族基、1価の脂環族基からなる群
よりえらばれた基、nは10〜3000の整数を示す)
で表わされる化合物であり、通常RI  FI2SIC
Izを賜触媒で縮重合させることによりうろことができ
る。一方、一般式(■);(fh 302)i(1) (式中、R3は炭素数が2・〜20のオレフィン系炭化
水素、曙は20〜3000の整数を示す)で表わされる
繰返し単位を有するポリオレフィンスルホンはSO2と
オレフィンを低温条件下でt−ブチルヒドロパーオキサ
イドを開始剤として重合させてえられる。
本発明に用いるポリシランは、ポリオレフィンスルホン
と良好な相溶性を呈するものが好ましく、したがって一
般式(I)中のR1およびR2は−CH3、−CH2C
H3、−C)12 CH2C83、−CH2CH2CH
2CH3、−4”、またはノ”\であるのが好ましく、
とくにホモボo7ノ リマーのばあいはR5とR2は互いに異なる基であるの
が好ましい。
たとえばR1およびR2がCH3−である一般式:−←
(CH3)2 Si )、(式中、rは1以上の整数を
示す)で表わされるシランホモポリマーはトルエンなど
の溶媒に不溶性を呈するため不適当であるが、該シラン
ホモポリマーとR1がCH3−1R2がリマーとの共重
合体である一般式: (式中、rおよびSはr≦Sである10〜3000の整
数を示す)はポリオレフィンと良好な相溶性を示す。ま
た一般式側)で示されるポリオレフィンスルホンは、光
や放射線による感度の高いものをつるためには一般式(
11中、R3が CH3 一−CR2−C−CH2CH−−またはCH2CR2C
H3、CR2CH3 CH3 ■ CHC− 占H2占H2 CR2 であるのが好ましい。
本発明のフォトレジスト組成物が電子線で感光するため
には、ポリシランの配合割合は全樹脂量の1〜80%(
重量%、以下同様)であるのが好ましり、80%をこえ
ると感度が低下し、ドライ現像性もわるくなる。また、
本発明のフォトレジスト組成物を紫外線で感光させるば
あいには、ポリシランとポリオレフィンスルホンの他に
増感剤が必要であり、とくにディープ(DeeplUV
域で感光させるばあいにはピリジンN−オキサイドある
いはP−二トロビリジンオキサイドが、またより高波長
側のuvtii!で感光させるばあいにはベンゾフェノ
ンおよびミヒラーズケトンの混合物あるいはチオキサン
トン、クロルチオキサントン、メチルチオキサントンの
いずれかとアミンの混合物を増感剤として樹脂成分に対
し20%以下の聞で加えるのが好ましい。また、このば
あいポリシランとポリオレフィンスルホンの混合比は、
全樹脂量に対してポリシランは10〜90%であるのが
好ましいが、高波長側のuv域で感光させるばあいには
ポリシランの占める割合が大きくなると感度が低下する
傾向にある。
本発明は一般式(Ilで表わされるホモポリマーまたは
コポリマーと一般式(1)で表わされるポリオレフィン
スルホンとを相溶させることによりえられるが、該2成
分を相溶させるための溶媒は前記2成分の種類によって
異なるが、たとえばシクロヘキサノン、テトラヒドロフ
ラン、イソアミルアセテート、テトラクロロエタン、ト
ルエン、キシレン、クロロホルム、ジメチルホルムアミ
ド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、ジ
メチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホロアミド、ト
リクロロエチレン、セロソルブ、セロソルブアセテート
、ブチルセロソルブ、エチルセロソルブ、エチルセロソ
ルブアセテート、メチルイソブチルケトン、クロロベン
ゼンなどがあげられ、これらの溶媒は単独で用いてもよ
く、また2種以上併用してもよい。
上記のようにしてえられた本発明のフォトレジスト組成
物をシリコーンウェハー上に塗布するばあいには、とく
にカップリング剤を必要としないが、ポリシランの含有
率が少ないフォトレジスト組成物を用いるばあいにはシ
ラン系カップリング剤を用いるのが好ましい。該フォト
レジスト組成物の塗布方法としては従来使用されている
種々の方法が採用しうるが、とくにスピンコード法が膜
厚制御の点で好ましく、このレジストの樹脂成分が1〜
50%含有してなる溶媒を用いるのが均一な膜をうるう
えで好ましい。
本発明のフォトレジスト組成物はウェハー上に形成した
のち電子ビームまたは紫外線で露光し、ついで有機溶媒
の混合液で現像してもよいが、さらに微細なパターンの
ものをうるためにはドライ現像が好ましい。該ドライ現
像は露光後のフォトレジスト組成物を80〜150℃で
20分〜1時間加熱した後、0801〜100 W /
 ciの02プラズマで現像するのが好ましいが、02
RIEでも現像することができる。このようにして現像
したばあい、ポジ形でラインアンドスペースの最小幅が
0.2項のパターンが再現よくえられる。
つぎに本発明のフォトレジスト組成物を実施例に基づき
説明する。
実施例1 ポリフェニルメチルシラン −f Cs Hs S 1
clb) 。
(分子量約20000) 29およびポリ(ブテン−1
スルホン)8gを200 gのシクロヘキサノンに完全
に溶解させたのち、メツシュ径0,2J!mのテフロン
フィルターを用いて加圧濾過して不溶物を除去し、フォ
トレジスト組成物をえた。
溶媒揮発後の膜厚が2000人となるように、表面に厚
さ1ρの5i02を形成したシリコーンウェハー上にえ
られたフォトレジスト組成物をスピナーを用いて塗布し
、80℃で20分間乾燥したのち、市販のディープuv
アライナ−(キャノン■[PLA−521F・500W
Xe−Hg)または電子線露光装置くエリオニクス■製
EBE−302)を用いて加圧電圧15にVにして露光
した。
つぎにイソプロピルアルコールとエタノールによる湿式
現像および110℃で30分間加熱したのち、02プラ
ズマでドライ現像を施した。
えられたレジストパターンを下記の方法に評価した。そ
の結果を第1表に示す。
(感 度) ディープuvはコダックフォトグラフィックタブレット
No、 IAと同規格の石英−クロム製ステップタブレ
ットを用いて評価した。電子線は照射時間を変えること
により評価した。
(解像度) 走査形電子顕微鏡を用いて評価した。
(ドライ現像可能性) 80℃〜150℃で20分〜1時間加熱した後、0.0
1〜100W/ ciの02プラズマで現像した際にも
つとも良いものを評価した。
(液体現像性) トルエン、IPA 、エタノールを適当に混合した溶媒
を用いて現像し、もっとも良いものを評価した。
(耐02プラズマ性) 20011IO2プラズマを30秒〜10分間照射し、
フエ。
−ルツボラック系レジストAZ(ヘキスト■製AZ13
50)と比較した膜減りを調べる。
実施例2 ポリフェニルメチルシラン+Cs Hs S i CH
3+T(分子量約20000)5 g、ポリ(ブテン−
1−スルホン)5gおよびピリジンN−オキサイド0.
059をシクロへキサノン200g中に完全に溶解させ
、メツシュ径が0.2−のテフロンフィルターを用いて
加圧濾過したほかは実施例1と同様にしてレジストパタ
ーンを形成させた。
えられたレジストパターンの物性として感度、解像度、
ドライ現像可能性、液体現像性および耐02プラズマ性
を実施例1と同様にして調べた。その結果を第1表に示
す。
実施例3 ポリフェニルエチルシラン+Cs Hs 5iC2Hs
 +t(分子量約20000) 2 gポリ(2−メチ
ルペンテン−1スルホン)8gを200gのイソアミル
アセテートに完全に溶解させたのちメツシュ径が0.2
項のテフロンフィルターを用いて加圧濾過したほかは実
施例1と同様にしてレジストパターンを形成させた。
えられたレジストパターンの物性として感度、解像度、
ドライ現像可能性、液体現像性および耐02プラズマ性
を実施例1と同様にして調べた。その結果を第1表に示
す。
比較例1 ポリ(ブテン−1スルホン)10gをセロソルブアセテ
ート 200g中に完全に溶解させたのちメツシュ径が
0.2項のテフロンフィルターを用いて加圧濾過したほ
かは実施例1と同様にしてレジストパターンを形成させ
た。
えられたレジストパターンの物性として感度、解像度、
ドライ現像可能性、液体現像性および耐02プラズマ性
を実施例1と同様にして調べた。その結果を第1表に示
す。
比較例2 2−メチルペンテン−1スルホン1gおよびm−クレゾ
ールノボラック樹脂(分子量約1000) 99をイソ
アミルアセテート200gに完全に溶解させたのちメツ
シュ径0.2遍のテフロンフィルターを用いて加圧濾過
したほかは実施例1と同様にしてレジストパターンを形
成させた。
えられたレジストパターンの物性として感度、解像度、
ドライ現像可能性、液体現像性および耐02プラズマ性
を実施例1と同様にして調べた。その結果を第1表に示
す。
比較例3 ポリフェニルメチルシラン→Cs Hs S i CH
xi (分子う約20000> 109をトルエン20
0g中に完全に溶解させたのち、メツシュ径が0.2ρ
のテフロンフィルターを用いて加圧濾過したほかは実施
例1と同様にしてレジストパターンを形成させた。
えられたレジストパターンの物性として感度、解像度、
ドライ現像可能性、液体現像性および耐02プラズマ性
を実施例1と同様にして調べた。その結果を第1表に示
す。
上記の結果より実施例1および実施例3でえられたレジ
ストパターンは電子線レジストとして良好な解像度およ
び優れた耐ドライエツチング性を示し、高密度のVLS
Iの製造工程においても充分に使用可能である。また実
施例2でえられたフォトレジスト組成物は紫外線レジス
トとして優れた耐ドライエツチング性を示すことがわか
る。比較例1でえられたフォトレジスト組成物は従来の
LSIの工程に用いられているものであるが、良好な解
像度および感度を示すが耐ドライエツチング性が低く、
実施例1と比較するとあらゆる性能面で劣っているばか
りか、ドライ現像を行なうこともできない。実施例1お
よび実施例2でえられたフォトレジスト組成物は電子線
レジストとして従来のレジストの特性を大きく上回るも
ので、実施例2でえられたフォトレジスト組成物よりも
感度はやや低いが解像度は優れており、ドライ現像が可
能であり実用性の高い紫外線レジストであることがわか
る。
[発明の効果] 以上のように本発明のフォトレジスト組成物は優れた解
像度、耐ドライエツチング性を有し、電子線フォトレジ
ストをはじめ紫外線フォトレジストなどのような乾式現
像および湿式現像のいずれにも使用しうるという効果を
奏す。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一般式( I ): ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) (式中、R_1およびR_2は、炭素数が1〜24の1
    価の脂肪族基、1価の芳香族基、1価の脂環族基からな
    る群よりえらばれた基、nは10〜3000の整数を示
    す)で表わされるシランホモポリマーまたは互いに異な
    る2種以上の一般式( I )で表わされるシランホモポ
    リマーからなるコポリマーと、一般式(II): ▲数式、化学式、表等があります▼(II) (式中、R_3は炭素数が2〜20のオレフィン系炭化
    水素、mは20〜3000の整数を示す)で表わされる
    繰返し単位を有するポリオレフィンスルホンとからなる
    フォトレジスト組成物。
  2. (2)R_1およびR_2はそれぞれ−CH_3、−C
    H_2CH_3、−CH_2CH_2CH_3、−CH
    _2CH_2CH_2CH_3、▲数式、化学式、表等
    があります▼および▲数式、化学式、表等があります▼
    からなる群よりえらばれたものである特許請求の範囲第
    (1)項記載のフォトレジスト組成物。
  3. (3)R_3が ▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、
    表等があります▼および▲数式、化学式、表等がありま
    す▼からなる群よりえらばれたものである特許請求の範
    囲第(1)項記載のフォトレジスト組成物。
  4. (4)フォトレジスト組成物を紫外線で感光させるばあ
    い、一般式( I ): ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) (式中、R_1およびR_2は、炭素数が1〜24の1
    価の脂肪族基、1価の芳香族基、1価の脂環族基からな
    る群よりえらばれた基、nは10〜3000の整数を示
    す)で表わされるシランホモポリマーまたは互いに異な
    る2種以上の一般式( I )で表わされるシランホモポ
    リマーからなるコポリマーと、一般式(II): ▲数式、化学式、表等があります▼(II) (式中、R_3は炭素数が2〜20のオレフィン系炭化
    水素、mは20〜3000の整数を示す)で表わされる
    繰返し単位を有するポリマーとの組成比が重量比で10
    /90〜90/10である特許請求の範囲第(1)項記
    載のフォトレジスト組成物。
  5. (5)フォトレジスト組成物を電子線で感光させるばあ
    い、一般式( I ): ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) (式中、R_1およびR_2は、炭素数が1〜24の1
    価の脂肪族基、1価の芳香族基、1価の脂環族基からな
    る群よりえらばれた基、nは10〜3000の整数を示
    す)で表わされるシランホモポリマーまたは互いに異な
    る2種以上の一般式( I )で表わされるシランホモポ
    リマーからなるコポリマーと、一般式(II): −(R_3−SO_2)−_m(II) (式中、R_3は炭素数が2〜20のオレフィン系炭化
    水素、mは20〜3000の整数を示す)で表わされる
    繰返し単位を有するポリマーとの組成比が重量比で1/
    99〜70/30である特許請求の範囲第(1)項記載
    のフォトレジスト組成物。
  6. (6)一般式( I ): ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) (式中、R_1およびR_2は、炭素数が1〜24の1
    価の脂肪族基、1価の芳香族基、1価の脂環族基からな
    る群よりえらばれた基、nは10〜3000の整数を示
    す)で表わされるシランホモポリマーまたは互いに異な
    る2種以上の一般式( I )で表わされるシランホモポ
    リマーからなるコポリマーと、一般式(II): −(R_3−SO_2)−_m(II) (式中、R_3は炭素数が2〜20のオレフィン系炭化
    水素、mは20〜3000の整数を示す)を混合する際
    に用いる溶剤および混合されたものを溶解、希釈する際
    に用いる溶剤が、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラ
    ン、イソアミルアセテート、テトラクロルエタン、トル
    エン、キシレン、クロロホルム、ジメチルホルムアミド
    、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、ジメ
    チルスルホキシド、ヘキサメチルホスホロアミド、トリ
    クロロエチレン、セロソルブ、エチルセロソルブ、セロ
    ソルブアセテート、ブチルセロソルブ、エチルセロソル
    ブアセテート、メチルイソブチルケトン、クロロベンゼ
    ンのうちの1種または2種以上の混合溶媒である特許請
    求の範囲第(1)項記載のフォトレジスト組成物。
  7. (7)増感剤としてベンゾフェノンノミヒラーズケトン
    混合物、ピリジンN−オキサイド、P−ニトロピリジン
    オキサイド、チオキサントン、クロルチオキサントン、
    メチルチオキサントンを添加した特許請求の範囲第(1
    )項記載のフォトレジスト組成物。
JP24008785A 1985-10-25 1985-10-25 フオトレジスト組成物 Pending JPS6299746A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5204226A (en) * 1991-03-04 1993-04-20 International Business Machines Corporation Photosensitizers for polysilanes

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5204226A (en) * 1991-03-04 1993-04-20 International Business Machines Corporation Photosensitizers for polysilanes

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