JPH02264256A - Radiation sensitive composition and pattern forming method using the same - Google Patents
Radiation sensitive composition and pattern forming method using the sameInfo
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は微細パターン形成に好適な放射線感応性組成物
およびそれを用いたパターン形成方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a radiation-sensitive composition suitable for forming fine patterns and a pattern forming method using the same.
集積度の高い半導体集積回路の製作には、アルカリ可溶
性フェノール樹脂と感光性デフ1−キノンジアジドから
なるホトレジストが多く用いられている。基板上に上記
ホトレジストを塗布し、ベーキングした後に、縮小投影
露光装置によるパターン鱈光を行ない、アルカリ水溶液
による現像によりパターンが形成されている。Photoresists made of alkali-soluble phenol resin and photosensitive def-1-quinonediazide are often used in the production of highly integrated semiconductor integrated circuits. After coating the photoresist on the substrate and baking it, pattern exposure is performed using a reduction projection exposure device, and a pattern is formed by development with an alkaline aqueous solution.
この種のパターン形成方法は、例えば特開昭61−86
749に論じられている。This type of pattern forming method is known, for example, from Japanese Patent Laid-Open No. 61-86
749.
上記従来技術は、高解像性の微細パターンの形成がIj
f能であるという特長を有してはいるが、人体に対して
毒性があり、かつ保存安定性の悪いアルカリ性物質がレ
ジストのす”と像液として用いられているという問題が
あった。In the above-mentioned conventional technology, the formation of a fine pattern with high resolution is
However, there is a problem in that an alkaline substance that is toxic to the human body and has poor storage stability is used as an image solution for the resist.
本発明の目的は、レジストの1lli像液として、人体
にほとんど影響を及ぼさず、かつ保存安定性の良い酸性
水溶液を用いる新しい放射線感応性組成物およびパター
ン形成方法を提供することにある。An object of the present invention is to provide a new radiation-sensitive composition and pattern forming method that uses an acidic aqueous solution that has almost no effect on the human body and has good storage stability as a resist image solution.
上記目的を達成するために、従来レジストに用いられて
いるマトリックスポリマーであるアルカリ可溶性フェノ
ール樹脂の代わりに、酸性水溶液に可溶性のポリビニル
ピリジンを用い、感放射線剤として、デフ1−キノンジ
アジドの代わりに芳香族アジド化合物を用いた組成をイ
イする。またレジストの現像液に酸性水溶液を用いるこ
とによりパターン形成を行なうようにしたものである。In order to achieve the above objective, polyvinylpyridine, which is soluble in acidic aqueous solution, was used instead of alkali-soluble phenolic resin, which is the matrix polymer conventionally used in resists, and aromatic A composition using a group azide compound is preferred. Further, pattern formation is performed by using an acidic aqueous solution as a resist developer.
本発明で用いるポリビニルピリジンは塩基性、141分
子であり、希薄酸性水溶液に可溶性である。しかも芳香
族アジド化合物の存在の下に放射線を照射すると、架橋
反応を起こし、酸性水溶液に不溶性となる、いわゆるネ
ガ型レジストとして機能する。ポリビニルピリジンには
、現在のところポリ(4−ビニルピリジン)、ポリ(2
−ビニルピリジン)の二種類が知られており、両者とも
アジド化合物との共存下でネガ型レジストとして機能す
る。The polyvinylpyridine used in the present invention is basic, has 141 molecules, and is soluble in dilute acidic aqueous solution. Moreover, when irradiated with radiation in the presence of an aromatic azide compound, a crosslinking reaction occurs and the resist becomes insoluble in an acidic aqueous solution, functioning as a so-called negative resist. Polyvinylpyridine currently includes poly(4-vinylpyridine) and poly(2-vinylpyridine).
-vinylpyridine), both of which function as negative resists in the coexistence of an azide compound.
またポリビニルピリジンの誘導体であるポリ(ハロゲン
化−1−アルキルピリジン)も芳香族アジ1〜化合物と
の共存下で照射線照射によりネガ型レジストとなる6
レジストの特性には、感度・解像度に加えて、ドライエ
ツチング耐性が要求される。この耐トライエツチング性
は、レジストを41?成する分子rpに芳香環があるこ
とが重要である。ポリビニルピリジンは、単位分子内に
1個の芳香環を有しており、極めて配置;いエツチング
耐性がある。In addition, poly(halogenated-1-alkylpyridine), which is a derivative of polyvinylpyridine, becomes a negative resist when irradiated with irradiation in the coexistence with an aromatic azide compound6. Therefore, dry etching resistance is required. This tri-etching resistance is 41? It is important that the molecule rp has an aromatic ring. Polyvinylpyridine has one aromatic ring within the unit molecule and has extremely high etching resistance.
ポリビニルピリジンを光架橋化により酸性不溶性とする
芳香族アジド化合物には、特に制限はないが、微細パタ
ーンを形成する際の放射線とじて光を用いる場合、用い
る光の波長は短かいほど高解像度のパターン形成が可能
であることが知られている。このため本発明に用いるア
ジド化合物としては、200〜320nmの遠紫外領域
に吸収極大をもつ、下記一般式で示されるものが特に好
適である。There are no particular restrictions on the aromatic azide compound that makes polyvinylpyridine acid-insoluble through photo-crosslinking, but when using light as radiation to form fine patterns, the shorter the wavelength of the light used, the higher the resolution. It is known that pattern formation is possible. Therefore, as the azide compound used in the present invention, those represented by the following general formula having an absorption maximum in the deep ultraviolet region of 200 to 320 nm are particularly suitable.
ここで、Aは、o、S、CH2,CH,CH,。Here, A is o, S, CH2, CH, CH,.
SO2または82など、二つのベンゼン環と非共役性の
元素または置換基、XはHまたはNx、ZはXがHであ
るときはNδなる置換基、XがN8であるときはHまた
はCQなる元素を、それぞれ表わす。An element or substituent that is nonconjugated with two benzene rings, such as SO2 or 82, X is H or Nx, Z is a substituent that is Nδ when X is H, and H or CQ when X is N8 Represents each element.
波長200〜320nmの遠紫外領域に吸収極大を持ち
、320nm以上に大きな吸収を持たないためには、式
(1)に示した構造において、Aがベンゼン環と共役し
ない元素または置換基であることが必要である。また、
ベンゼン環が1個のみのアジド化合物にも、上記条件を
満足するものが存在するが、沸点が低いためプリベータ
の工程において揮散してしまう、などの欠点があり、上
記式(1)で表ねされる組成を持ったアジド化合物が実
用上好ましい。In order to have an absorption maximum in the deep ultraviolet region with a wavelength of 200 to 320 nm and not have a large absorption above 320 nm, in the structure shown in formula (1), A must be an element or substituent that is not conjugated with the benzene ring. is necessary. Also,
Although there are azide compounds with only one benzene ring that satisfy the above conditions, they have drawbacks such as their low boiling point, which causes them to volatilize during the pre-beta process, and are not expressed by the above formula (1). Practically preferred is an azide compound having the following composition.
また上記式(1)で表わされる組成を有するアジド化合
物の中でも、4.4’ −ジアジドジフェニルスルフィ
ド、4,4′−ジアジドジフェニルスルホン、3.3′
−ジアジドジフェニルスルホン、4.4′−ジアジドジ
フェニルメタン、3,3′−ジクロロ−4,4′−ジア
ジドジフェニルメタン、4,4′−ジアジドジフェニル
エーテル、4゜4′−ジアジドジフェニルジスルフィド
および4゜4I−ジアジドビベンジルは、放射線照射に
より効率良く分解されるので特に好ましい。Also, among the azide compounds having the composition represented by the above formula (1), 4,4'-diazido diphenyl sulfide, 4,4'-diazido diphenyl sulfone, 3,3'
-diazido diphenyl sulfone, 4,4'-diazido diphenylmethane, 3,3'-dichloro-4,4'-diazido diphenylmethane, 4,4'-diazido diphenyl ether, 4゜4'-diazido diphenyl disulfide and 4°4I-Diazidobibenzyl is particularly preferred since it is efficiently decomposed by radiation irradiation.
酸性水溶液現像可能なレジストに用いるマトリックスポ
リマーは、酸性水溶液に可溶である必要がある。本発明
で用いるポリビニルピリジン及びビニルピリジン共重合
体は、希薄酸性水溶液、例えば酢酸、クエン酸、修酸、
酒石酸、こはく酸。A matrix polymer used in a resist that can be developed in an acidic aqueous solution must be soluble in the acidic aqueous solution. The polyvinylpyridine and vinylpyridine copolymer used in the present invention can be prepared using dilute acidic aqueous solutions such as acetic acid, citric acid, oxalic acid,
Tartaric acid, succinic acid.
マロン酸等の有機酸及び塩酸、硝酸、硫酸等の無機酸の
希薄水溶液に溶解するという特性を有しているので、酸
性水溶液現像可能なレジストのマトリックスポリマーと
して適している。しかもアジド化合物の存在下で放射線
照射すると、酸性水溶液に不溶性となるので、放射線に
よるパターン露光後に酸性水溶液で現像すればネガ型の
レジストパターンが形成される。Since it has the property of being soluble in dilute aqueous solutions of organic acids such as malonic acid and inorganic acids such as hydrochloric acid, nitric acid, and sulfuric acid, it is suitable as a matrix polymer for resists that can be developed in acidic aqueous solutions. Moreover, if the azide compound is irradiated with radiation in the presence of the azide compound, it will become insoluble in an acidic aqueous solution, so if it is developed with an acidic aqueous solution after pattern exposure with radiation, a negative resist pattern will be formed.
ポリビニルピリジンの不溶化を誘起させるアジド化合物
は放射線照射により効率良く分解し、高感度でポリビニ
ルピリジンを不溶化できる必要がある0本発明に用いる
アジド化合物は、放射線に対する感度が高いので、従来
のレジストと同程度の照射量で、微細レジストパターン
の形成が可能である。The azide compound that induces the insolubilization of polyvinylpyridine must be efficiently decomposed by radiation irradiation and must be able to insolubilize the polyvinylpyridine with high sensitivity.The azide compound used in the present invention has high sensitivity to radiation, so it cannot be used in the same way as conventional resists. It is possible to form a fine resist pattern with a certain amount of irradiation.
実施例1
ポリ (2−ビニルピリジン)20g、3,3′一ジア
ジドジフエニルスルホン4gをメチルエチルケトン76
gに溶解してホトレジストを作製した。このホトレジス
トを、シリコンウェハ上に回転塗布し、乾燥し、厚さ約
1μmのホトレジスi・膜を形成した。Example 1 20 g of poly(2-vinylpyridine) and 4 g of 3,3'-diazide diphenyl sulfone were mixed with 76 g of methyl ethyl ketone.
A photoresist was prepared by dissolving it in g. This photoresist was spin-coated onto a silicon wafer and dried to form a photoresist i film with a thickness of about 1 μm.
500Wのキセノン−水銀灯を光源に用い、合成石英基
板から成るクロムマスクを介して1.5秒間、上記ホト
レジスト膜に鮨光した。この際、長波長光の影響を除き
、また、赤外線によってウェハが加熱されるのを防止す
る目的で、波長300nmより長波長の光を吸収するコ
ールドミラーを用い、光源からの光のうち、波長300
nm以−ドの光のみを反射させて、ホトレジスト膜に露
光した。Using a 500 W xenon-mercury lamp as a light source, light was applied to the photoresist film for 1.5 seconds through a chrome mask made of a synthetic quartz substrate. At this time, in order to eliminate the influence of long wavelength light and to prevent the wafer from being heated by infrared rays, a cold mirror that absorbs light with a wavelength longer than 300 nm is used. 300
The photoresist film was exposed to light by reflecting only nm-order light.
このようにして、波長200〜300nmの遠紫外光に
よって露光されたホトレジスト膜を。In this way, the photoresist film was exposed to deep ultraviolet light with a wavelength of 200 to 300 nm.
0.01 w t%酢酸水溶液によって現像して、未露
光部分を溶解除去すると、線幅1μm、間隔1μmの線
状くり返しホトレジストパターンが、極めて高い精度で
形成された。When developed with a 0.01 wt% acetic acid aqueous solution and the unexposed portions were dissolved and removed, a linear repeating photoresist pattern with a line width of 1 μm and an interval of 1 μm was formed with extremely high accuracy.
実施例2
実施例1で用いたポリ(2−ビニルピリジン)の代わり
にポリ(4−ビニルピリジン)、及びメチルエチルケト
ンの代わりにイソプロピルアルコールを溶媒として用い
てレジストを作製したこと以外は、実施例1と全く同様
の方法でパターン形成を行なったところ、線幅1μm、
間隔1μmの線状くり返しホトレジストパターンが極め
て高い精度で形成された。Example 2 Example 1 except that the resist was prepared using poly(4-vinylpyridine) instead of poly(2-vinylpyridine) used in Example 1, and isopropyl alcohol instead of methyl ethyl ketone as the solvent. When pattern formation was performed in exactly the same manner as above, the line width was 1 μm,
Linear repeating photoresist patterns with an interval of 1 μm were formed with extremely high accuracy.
実施例3
実施例1で用いたアジド化合物の代わりに第1表に示し
たアジド化合物を用いた場合にも、実施例1と同様に、
線幅1μm9間隔1μmの線状くり返しホトレジストパ
ターンが高い精度で形成された。Example 3 Similarly to Example 1, when the azide compounds shown in Table 1 were used instead of the azide compounds used in Example 1,
A linear repeating photoresist pattern with a line width of 1 μm and an interval of 1 μm was formed with high precision.
実施例4
実施例1で述べた方法で形成したホトレジスト膜に電子
線描画装置を用いて電子線を照射し、実施例1と同様の
方法で現像を行なったところ線幅0.8μm 9間隔0
.8μmのくり返しパターンが、高い精度で形成された
。Example 4 A photoresist film formed by the method described in Example 1 was irradiated with an electron beam using an electron beam lithography device, and developed in the same manner as in Example 1, resulting in a line width of 0.8 μm and a 9-interval of 0.
.. A repeating pattern of 8 μm was formed with high accuracy.
上記説明から明らかなように、本発明によれば酸性水溶
液を現像液として用い、微細パターンを高い精度で形成
することがIJf能であり、従来のアルカリ性水溶液を
用いる技術に比べ、毒性がなく且つ保存安定性も高いの
で、半導体デバスや磁気バブルメモリゾバスの製造コス
ト低減にとくに効果がある。As is clear from the above description, according to the present invention, IJF is capable of forming fine patterns with high precision using an acidic aqueous solution as a developer, and is less toxic and more effective than conventional techniques using an alkaline aqueous solution. Since it has high storage stability, it is particularly effective in reducing the manufacturing cost of semiconductor devices and magnetic bubble memristors.
Claims (1)
ビニルピリジン共重合体と感放射線性芳香族アジド化合
物とを含むことを特徴とする感放射線組成物。 2、特許請求の範囲第1項記載の感放射線性芳香族アジ
ド化合物が下記一般式で表わされるアジド化合物である
ことを特徴とする感放射線組成物。 ▲数式、化学式、表等があります▼ (ただし、Aは二つのベンゼン環と非共役性の元素また
は置換基、XはHまたはN_3、Zは、XがHであると
きはN_3、XがN_3であるときはHまたはCl。) 3、特許請求の範囲第2項記載の芳香族アジド化合物は
、4、4′−ジアジドジフェニルスルフィド、4、4′
−ジアジドジフェニルスルホン、3、3′−ジアジドジ
フェニルスルホン、4、4′−ジアジドジフェニルメタ
ン、3、3′−ジクロロ−4、4′−ジアジドジフェニ
ルメタン、4、4′−ジアジドジフェニルエーテル、4
、4′−ジアジドジフェニルジスルフィドおよび4、4
′−ジアジドビベンジルからなる群から選ばれることを
特徴とする感放射線組成物。 4、微細パターンを形成すべき物質上に、酸性水溶液可
溶性ポリビニルピリジンまたはビニルピリジン共重合体
と芳香族アジド化合物を含むホトレジスト膜を形成する
工程、上記ホトレジスト膜の所望部分に放射線を照射し
て、被照射部分の溶解度を低下させる工程、酸性水溶液
で現像し、上記ホトレジスト膜の非照射部分を除去して
ホトレジストパターンを形成する工程、上記ホトレジス
トパターンをマスクにしてドライエッチングを行ない、
上記物質の微細パターンを形成する工程から成ることを
特徴とするパターン形成方法。 5、特許請求の範囲第4項記載の芳香族アジド化合物が
、下記一般式で表わされるアジド化合物であることを特
徴とするパターン形成方法。 ▲数式、化学式、表等があります▼ (ただし、Aは二つのベンゼン環と非共役性の元素また
は置換基、XはHまたはN_3、Zは、XがHであると
きはN_3、XがN_3であるときはHまたはCl。) 6、特許請求の範囲第5項記載の芳香族アジド化合物は
、4、4′−ジアジドジフェニルスルフィド、4、4′
−ジアジドジフェニルスルホン、3、3′−ジアジドジ
フェニルスルホン、4、4′−ジアジドジフェニルメタ
ン、3、3′−ジクロロ−4、4′−ジアジドジフェニ
ルメタン、4、4′−ジアジドジフェニルエーテル、4
、4′−ジアジドジフェニルジスルフィドおよび4、4
′−ジアジドビベンジルからなる群から選ばれることを
特徴とするパターン形成方法。[Scope of Claims] 1. A radiation-sensitive composition comprising an acidic aqueous solution-soluble polyvinylpyridine or polyvinylpyridine copolymer and a radiation-sensitive aromatic azide compound. 2. A radiation-sensitive composition, wherein the radiation-sensitive aromatic azide compound according to claim 1 is an azide compound represented by the following general formula. ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ (However, A is an element or substituent that is non-conjugated with the two benzene rings, X is H or N_3, Z is N_3 when X is H, 3. The aromatic azide compound according to claim 2 is 4,4'-diazidiphenyl sulfide, 4,4'
-diazido diphenyl sulfone, 3,3'-diazido diphenyl sulfone, 4,4'-diazido diphenylmethane, 3,3'-dichloro-4,4'-diazido diphenylmethane, 4,4'-diazido diphenyl ether, 4
, 4'-diazidiphenyl disulfide and 4,4
A radiation-sensitive composition characterized in that it is selected from the group consisting of '-diazidobibenzyl. 4. Forming a photoresist film containing an acidic aqueous solution-soluble polyvinylpyridine or vinylpyridine copolymer and an aromatic azide compound on the material on which a fine pattern is to be formed, irradiating a desired portion of the photoresist film with radiation, a step of reducing the solubility of the irradiated portion, a step of developing with an acidic aqueous solution and removing the non-irradiated portion of the photoresist film to form a photoresist pattern, dry etching using the photoresist pattern as a mask,
A pattern forming method comprising the step of forming a fine pattern of the above substance. 5. A pattern forming method, wherein the aromatic azide compound according to claim 4 is an azide compound represented by the following general formula. ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ (However, A is an element or substituent that is non-conjugated with the two benzene rings, X is H or N_3, Z is N_3 when X is H, 6. The aromatic azide compound according to claim 5 is 4,4'-diazidiphenyl sulfide, 4,4'
-diazido diphenyl sulfone, 3,3'-diazido diphenyl sulfone, 4,4'-diazido diphenylmethane, 3,3'-dichloro-4,4'-diazido diphenylmethane, 4,4'-diazido diphenyl ether, 4
, 4'-diazidiphenyl disulfide and 4,4
A method for forming a pattern, characterized in that the pattern is selected from the group consisting of '-diazidobibenzyl.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1084859A JPH02264256A (en) | 1989-04-05 | 1989-04-05 | Radiation sensitive composition and pattern forming method using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1084859A JPH02264256A (en) | 1989-04-05 | 1989-04-05 | Radiation sensitive composition and pattern forming method using the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02264256A true JPH02264256A (en) | 1990-10-29 |
Family
ID=13842536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1084859A Pending JPH02264256A (en) | 1989-04-05 | 1989-04-05 | Radiation sensitive composition and pattern forming method using the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02264256A (en) |
-
1989
- 1989-04-05 JP JP1084859A patent/JPH02264256A/en active Pending
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