JPS6374049A - 放射線感応性レジスト材およびパタ−ン形成方法 - Google Patents

放射線感応性レジスト材およびパタ−ン形成方法

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JPS6374049A
JPS6374049A JP61217930A JP21793086A JPS6374049A JP S6374049 A JPS6374049 A JP S6374049A JP 61217930 A JP61217930 A JP 61217930A JP 21793086 A JP21793086 A JP 21793086A JP S6374049 A JPS6374049 A JP S6374049A
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JP
Japan
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radiation
resist
rays
hydrogen atom
pattern
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JP61217930A
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English (en)
Inventor
Sanju Fukuda
三寿 福田
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Tosoh Corp
Original Assignee
Tosoh Corp
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/038—Macromolecular compounds which are rendered insoluble or differentially wettable

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (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、半導体集積回路などの製造に際して有用な放
射線感応性レジスト材およびそれを用いるパターン形成
方法に関するものである。
[従来の技術] 半導体集積回路、磁気バブルメモリー素子などの製造に
おける蝕刻工程には、従来可視光線、紫外線に感応する
感光性樹脂(フォトレジスト)を利用してパターンを形
成する方法が広く実用化されている。近年、集積回路の
高性能化および信頼性向上を図るため、素子の高密度化
の要請が高まり、回路パターンの超微細化技術確立をめ
ざして蹟力的な研究が進められている。この中で、従来
の光線に代わって波長の短い遠紫外線、xsi、電子線
などの高エネルギー放射線を用いて高精度の回路パター
ンを形成する方法が実用化されつつある。これに伴って
、これら放射線に感応する高性能レジスト材の開発が必
要となってきた。
集積回路製造に際しては、基板上にレジスト材を塗布し
7!g膜を形成して、放射線を照射露光し現像すること
によってパターンを形成した後、そのパターンをエッチ
ングマスクとして、基板をエッチングする方法が採用さ
れている。かかる集積回路製造工程において、1ノジス
トに要求される性能として、高感度および高解像性が重
要である。感度については、例えば、電子線に対しては
10−60 / cm台またはX線に対しては10 m
 j / ci台の高感度が要求される。また、解像性
については、1ミクロンあるいはそれ以下のサブミクロ
ンの微細加工に対応できるレジストが強く要望されてい
る。さらに、エッチングエ稈においては、従来化学薬品
を用いるウェットエッチングの手法がとられているが、
サイドエッチング現象があり適当でなく、サブミクロン
の微細加工にはガスプラズマ。
反応性スパッタなどによるドライエッチングに移行して
いる。従って、レジストとしてドライエッチングに対し
て優れた耐性を有する材料が要求される。
現在までに、微細加工用の故OA線感応性レジストがい
くつか開発されているが、上記要求性能をすべて満足す
るものは極めて少ない。ネガ型レジストとし開発された
クロロメチル化ポリスチレン(CMS)は解像度および
ドライエッチング耐性に優れたレジストであり、微細回
路パターン形成用として実用に供されているものの、感
度の点において未だ充分とは苦い難いというのは、電子
線に対しては10’C/CIi台と実用感度に到達して
いるのに比べて、X線に対しては100 m j / 
ci前後であるため、実用性に乏しいからである。その
ため、CMSよりさらに高感度なレジストの開発が望ま
れていた。
[発明が解決しようとする問題点1 本発明の目的は、上記した、従来のレジストにみられる
問題点を解決して、高エネルギー放射線特に電子線、X
線に対して高い感度を有し、解像性の良好な、そしてド
ライエッチング耐性の優れたネガ型放射線感応性レジス
ト材およびそれを用いるパターン形成方法を提供するこ
とにある。
[問題点を解決するための手段] すなわち、本発明の放射線感応性レジスト材は、下記一
般式[■]: −CH,−(1!−・・・[l〕 OX。
(式中、Rは水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を
示し、X 、X およびX3は水素原子又はハロゲン原
子を示す。)で表わされる繰り;ヱし単位を含む重合体
であることを特徴とする。また、本発明のパターン形成
方法は、基板上に放CJJ線感応性材料の薄膜を形成し
た後、放ひ1線を照射し、現像およびエッチングを行な
うことからなるパターン形成方法において、該放射線感
応性材料として、上記一般式[I]で表わされる繰り返
し中位を含む重合体である放射線感応性レジスト材を用
いることを特徴とするものである。
本発明の意図するところは、重合体の繰り返し単位構造
中にナフタレン環を含有させることによって良好なドラ
イエッチング耐性を付与すると同時に、放射線に対して
反応性の高いレジスト材を(qようとするものであり、
鋭意研究の結果、上記一般式[I]で示される構造、す
なわちナフタレン環にカルボニル化合物、好ましくはハ
ロゲンを含有するカルボニル化合物が置換された構造が
、放射線、特に電子線、X線に対して高い感応性を有す
ることを見出したものである。
一般式[I]で表わされる化合物を具体的に例示すると
、アセチルビニルナフタレン、クロロアセチルビニルナ
フタレン、ブロモアセチルビニルナフタレン、ジクロロ
アセチルビニルナフタレン。
トリクロロアセチルビニルナフタレン、アセチルイソプ
ロペニルナフタレン、クロロアセチルイソプロペニルナ
フタレン、ブロモアセチルイソプロペニルナフタレン、
ジクロロアセチルイソプロペニルナフタレン、トリクロ
ロアセデルイソプロへ・ニルナフタレンなどの単独重合
体およびこれらを一成分繰り返し単位として合む共重合
体を挙げることができる。共重合体成分としては特に限
定されるものではないが、例えばビニルピリジンなどの
複素環化合物、スチレン、α−メチルスチレンビニルナ
フタレンなどの芳香族ビニル化合物、メタクリル酸グリ
シジル、メタクリル酸メチルなどのメタクリル酸エステ
ル、アクリル酸エチルなどのアクリル酸エステルなどを
挙げることができる。
これら共重合体中、一般式[I]で表わされる繰り返し
単位化合物の含有量は5%以上好ましくは10%以上で
ある。これら、単独重合体あるいは共重合体は、通常の
ラジカル重合法で製造することができる。
また、以下に述べる方法でも、本発明の重合体を容易に
製造することができる。即ち、一般式が■ (式中、Rは水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を
示す)で表わされる繰り返し単位を含む重合体を得た後
に、化学反応にて芳香族環に置換基を導入することによ
って、一般式[I]で表わされる繰り返し単位を含む重
合体を(qることができる。この方法で得られる重合体
を例示すると、アセチルポリビニルナフタレン、クロロ
アセチルポリビニルナフタレン、ブロモアセチルポリビ
ニルナフタレン、ジクロロアセチルポリビニルナフタレ
ン、トリクロロアセチルポリビニルナフタレン。
アセチルポリイソプロペニルナフタレン、クロロアセチ
ルポリイソプロペニルナフタレン、ブロモアセチルポリ
イソプロペニルナフタレン、ジクロロアセデルポリイソ
プロベニルナフタレン、トリクロロアセチルポリイソプ
ロペニルナフタレンなどを挙げることができる。ナフタ
レン環に対する置換基の導入率は5%以上好ましくは1
0%以上であることが望ましい、  [I[]式で示さ
れろ繰り返し単位を合む重合体はラジカル重合、カチオ
ン車合法、アニオン重合法のいずれの方法でもlll造
可能であるが、レジストの解像性が分子団分布に依存す
ることを考慮すると、アニオン重合法で分子量分布の狭
い重合体を得るのが好ましい。
本発明の重合体の分子団に特に制限を加える必要はない
が、該重合体より成るレジストの感度が分子量に依存す
ることを考慮すると、その分子けは10000以上好ま
しくは20000以上が望ましい。X線露光に供する場
合は特に高感度であることが要求されるので、分子団は
50000以上好ましくは100000以上であること
が望ましい。
[作用] 本発明では、かくして得られた重合体を、例えばトルエ
ン、キシレン、クロルベンゼン、エチルセロソルブアセ
テートなどの溶媒に溶解した後、ミクロフィルターで濾
過してレジスト溶液を;J ’FJし、パターン形成プ
ロセスに供する。即ち、該レジスト溶液を回転塗布法に
よって、基板上に塗布して、均一なレジスト薄膜を形成
し、電子線あるいはX線などの放射線露光した後、現像
してレジスト像を得る。しかる後に該レジスト像をマス
クとして基板をエッチング好ましくはドライエッチング
してパターン形成を施すことができる。ここでX線源と
して、パラジウム、シリコン、ロジウム、モリブデンな
どをターゲットとして電子線で励起するX線源が実用に
供されているが、本発明のパターン形成方法で使われる
線源を特に限定する必要はない。
[実施例] 以下に本発明のレジスト材およびその製造法ならびにこ
れを用いたパターン形成法について、その実施例によっ
て更に詳細に説明する。
実施例1 溶媒にテトラヒドロフラン、重合開始剤にブチルリチウ
ムのヘキサン溶液をもちいて、2−ビニルナフタレンを
アニオン重合し収率100%で分子fM1.5X10”
の分子量分布の狭い重合体を1Olζ。この重合体20
gを二硫化炭素1000mに溶解し、塩化アルミニウム
3.5gおよびモノクロル酢酸クロリド6C1を加え、
温度O℃にて撹拌しながら24時間反応させた。反応混
合物を酸化防止剤B’HTを含むメタノール中に沈澱さ
せ応生成物であるクロロアセチルポリ2−ビニルナフタ
レンを回収した。生成物の」n素分量からクロロアセチ
ル化率は65%と計算された。また、GPC測定の結果
から、生成物の分子m分散度(Mw/Mn)の値は1.
2以下であり、原料として用いたポリ2−ごニルナフタ
レンの値とほぼ同じであった。該反応生成物をキシレン
に溶解し濃度10%の溶液とし、孔径0.22μのミク
ロフィルターで濾過してレジスト溶液をよ調製した。
スピナーによってシリコンウェハに200゜rpmで回
転塗布して厚さ0,65μの均一なレジスト薄膜を形成
した。これを、人気中100℃で25分間熱処理した後
、電子線描画装置を用いて加速電圧20KVでパターン
描画を行なった。描画後酢酸イソアミルとエチルセロソ
ルブとの混合溶媒(容量比3対1)に1分間浸漬して現
像し、イソプロパツールでリンス後乾燥した。形成され
たパターンの膜厚測定から、感度すなわちゲル化点に対
応する照射量Dg は4 X 10−7C/ciであっ
た。また、サイズの異なるライン/スペースパターンの
解像性を調べた結果0.75μの解像度が得られた。
実施例2 実施例1のレジスト材のX線照射特性を調べた。
実施例1と同じ方法で得られた、シリコンウェハ塗イi
レジストに、ロジウムをターゲットとする電子線励起特
性X線(波長4.6△)を照射し、実施例1と同じ現象
方法でパターンを形成し感度をL・Y価した。その結果
Dgiは25mj/cmであった。
比較例1 分子ff111.3x105、クロロメチル化率45%
のクロロメチルポリスチレン(東洋曹達製CMS−EX
(S))をシリコンウェハ上に厚さ0.65μに塗布し
、120°C225分間熱処理した後、電子線描画およ
びX線照射に供した。電子線描画装置およびX線照射装
置はおのおの実施例1および2で用いたものと同じであ
る。電子線あるいはX線照射後、酢酸イソアミルとエチ
ルセロソルブとの混合溶媒(容量比35対65)1分間
浸漬して現像し、イソプロパツールでリンス後乾燥した
。膜厚測定の結果から感度D(J’は、電子線に対して
1 、 OX 10”C/crAおよびX線に対して9
0 m j / crAであった。
これらの結果は、本発明の実施例1で得たクロロアセチ
ルポリ2−ビニルナフタレンが、CMSと比較して高感
度であることを実証するものである。
実施例3 モノ酢酸クロリドがトリ酢酸クロリドであること、およ
び反応温度が一15℃である以外は、実施例1の合成方
法とほぼ同様の条件で反応を行ない、トリクロロアセチ
ルポリ2−ビニルナフタレンを得た。置換率は17%で
あり、分散度MW/Mnの値は1.3以下であった。実
施例1と同様10%キシレン溶液として、実施例2の装
置を用いてX線照射における感度を評価した結果、1)
q’は50mj10.、I+であり、同程度の分子量お
よび置換率のCMS (東洋曹達製CMS−DIJ)に
比較して約4倍高感度であった。
実施13’!14 重合モノマーがイソプロペニルナフタレンである以外は
実施例1と同様の方法で、重合およびクロロアセチル化
反応を行ない、分子[2,2X10 、クロロアセチル
化率50%のクロロアセチルポリイソプロペニルナフタ
レンを得た。
該重合体の8%キシレン溶液を調製し、電子線l1ll
i画によるパターン形成に供した。実施例1と同様の方
法でパターン描画を行なった結果、Dgiは3X10’
C/CMと高感度であり、解像し得るライン/スペース
の寸法は0.75μとサブミクロンパターンの形成が可
能であった。
実施例5 火陥例1のクロロアセチルポリ2−ビニルナフタレンに
ついて、平行平板型ドライエッチング装置を用いて、エ
ッチング耐性を調べた。高周波用ツノ350Wで四フッ
化炭素による反応性スパッタリングに対するエッチング
速度を測定した。酸化シリコンのエッチング速度が14
.0 O△/minであるのに対して本レジスト材は5
50Δ/minと1/2以下のエッチング速度であり、
極めて高いドライエッチング耐性を有することが明らか
である。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明のレジスト材は、感度、解
像度、ドライエッチング耐性に優れ、特に電子線および
X線に対して従来のネガ型レジストより極めて高い感度
を有することから、これら放射線を線源とするリソグラ
フィー技術に基づいた集積回路などの製造に大きな効果
がみられるものである。即ち、1ミクロン以下の高解像
度レジストパターンを電子線、あるいはX線などの放射
線を用いて、短時間に形成でき、更にドライエッチング
による基板加工が可能である点顕著な効果が発揮される
。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、Rは水素原子又は炭素数1〜3の アルキル基を示し、X_1、X_2およびX_3は水素
    原子又はハロゲン原子を示す。)で 表わされる繰り返し単位を含む重合体から なる放射線感応性レジスト材。
  2. (2)基板上に放射線感応性材料の薄膜を形成した後、
    放射線を照射し、現像およびエッ チング処理を行なうことからなるパターン 形成方法において、該放射線感応性材料と して、一般式、 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、Rは水素原子又は炭素数1〜3の アルキル基を示し、X_1、X_2およびX_3は水素
    原子又はハロゲン原子を示す。)で 表わされる繰り返し単位を含む重合体から なる放射線感応性レジスト材を用いること を特徴とするパターン形成方法。
  3. (3)前記放射線が電子線またはX線である特許請求の
    範囲第2項のパターン形成方法。
JP61217930A 1986-09-18 1986-09-18 放射線感応性レジスト材およびパタ−ン形成方法 Pending JPS6374049A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5928841A (en) * 1993-01-14 1999-07-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of photoetching at 180 to 220

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5928841A (en) * 1993-01-14 1999-07-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of photoetching at 180 to 220
US6168897B1 (en) 1993-01-14 2001-01-02 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of forming patterns

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