JPS62150345A - パタ−ン形成方法 - Google Patents

パタ−ン形成方法

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Publication number
JPS62150345A
JPS62150345A JP60290822A JP29082285A JPS62150345A JP S62150345 A JPS62150345 A JP S62150345A JP 60290822 A JP60290822 A JP 60290822A JP 29082285 A JP29082285 A JP 29082285A JP S62150345 A JPS62150345 A JP S62150345A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resist material
sensitivity
dry etching
value
methanol
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
JP60290822A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshitaka Tsutsumi
堤 義高
Toru Kiyota
徹 清田
Hideo Akeyama
朱山 秀雄
Kouzaburou Matsumura
松村 光三良
Keiko Nakazawa
中澤 經子
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
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyo Soda Manufacturing Co Ltd filed Critical Toyo Soda Manufacturing Co Ltd
Priority to JP60290822A priority Critical patent/JPS62150345A/ja
Publication of JPS62150345A publication Critical patent/JPS62150345A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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

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】 〔発明の分野〕 本発明は、フッ素原子含有重合体をレジスト材として用
いることにより、電子線又はX線等の高エネルギー線に
対し、高感度、高解像性を有し、かつ良好なドライエツ
チング耐性を有するポジ型しジストハターンの形成方法
に関する。
〔従来技術〕
近年、半導体集積回路の高密度化、高集積化が進み、集
積度1Mビット以上の時代となり、1μmルール、さら
にはそれ以下のパターン形成が必要になっている。それ
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。その際に使用されるレ
ジスト材の性能としては、電子線、X線に対して高感度
であること、形成されたパターンの解像性が優れている
こと及び微細加工のためにはドライプロセスが有利であ
ることから、ドライエツチング耐性を有していることが
必要である。
高解像性を満足するには、ネガ型よりポジ型が有利でち
り、優れたポジ型レジスト材の開発が盛んである。
ポジ型レジスト材としては、ポリメチルメタクリレート
(以下、PMMAと略す)がよく知られている。PMM
Aは高解像性を有しているが、感度が低く、ドライエツ
チング耐性忙乏しい。゛また、感度を改良するために、
PMMAのメチルエステル部分を含フツ素アルキルエス
テルに変えた重合体やPMMAの主鎖に直結したメチル
基をハロゲン等の電子吸引基に変えた重合体が合成され
ているが、PMMAと同様、ドライエツチング耐性が不
充分である。ポリフェニルメタクリレートは、ドライエ
ツチング耐性はPMMAIC比べ改良されているものの
、電子線、X線に対する感度はPMMAと同様に低い。
〔本発明の解決すべき問題点〕
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@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。
〔発明の詳細な説明〕
本発明者らは、高感度、高解像性を有し、かつ、ドライ
エツチング耐性に優れたポジ型レジスト材を求めて鋭意
検討した。その結果、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優れた性能
を有することを見い出し本発明に至った。
すなわち、本発明は、 一般式(1) %式% (R11RR* ” +アルキル基、置換アルキル基)
で示される繰返し単位より構成されるフッ素原子含有重
合体をレジスト材として用いることを特徴とするパター
ン形成方法に関する。
本発明のレジスト材である上記一般式(1)で示される
繰返し単位からなるフッ素原子含有重合体は、一般式(
2) (R1* R1: H+アルキル基、置換アルキル基)
で示されるα−トリフルオロメチルアクリル酸エステル
を単独重合することにより得られる。
α−トリフルオロメチルアクリル酸エステルは例えば以
下の方法で製造することができる。
すなわち、α−トリフルオロメチルアクリル酸カリウム
とα−置換臭化ペンジルとを反応させるか、あるいは、
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
させてα−トリフルオロメチルアクリル酸クロライドを
合成し、さらに該化合物を塩基の存在下にα−置換ペン
ジルアルコールと反応させることにより、目的とするα
−トリフルオロメチルアクリル酸エステルを合成するこ
とができる。
α−トリフルオロメチルアクリル酸エステルの単独重合
は、ラジカル重合性を有しないので、イオン重合法特に
アニオン重合が有効である。触媒としてピリジン、t−
ブトキシリチウム、t−ブトキシカリウム等を用い、ト
ルエン、テトラヒドロフラン等の有機溶媒中で一30〜
100℃の温匿で重合することにより、重合体は得られ
る。
本発明によるレジスト材は、分子量が数千から数百万の
範囲にあることが好ましい。分子量が数千以下であると
、形成された皮膜の機械的強度及び耐熱性が劣る。また
、数百万以上であるとレジスト材溶液の粘度が高くなり
すぎ、膜厚の制御が困難となったシ、取り扱いにくくな
ったりする。
本発明によるレジスト材の塗布溶媒としては、ポリマー
を溶解し、均一な皮膜を形成しうる溶媒であれば特に限
定されず、例えば、キシレン、トルエン、ベンゼン、テ
トラヒドロフラン、エチルセロソルブ等が挙げられる。
現像液としては、−例として、上記溶媒とアルコールと
の混合溶媒。
エステル系あるいはケトン系溶媒とアルコールとの混合
溶媒及びアルカリ水溶液を用いることができる。塗布、
ブレベーク、露光、現像等その他の手法は常法に従うこ
とができる。
〔発明の効果〕
本発明のレジスト材は、電子線、X線等の照射により主
鎖崩壊反応が起こるとともにカルボン酸が生起し、被照
射部は照射されていない部分に比べて溶剤に対する溶解
性が大きく変化、向上する。
また、本発明のレジスト材は、ドライエツチング耐性に
優れている。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含有するという特
殊な構成であるところから発現したものと推定される。
以上のことから、本発明のレジスト材は、光応用部品、
磁気パルプ素子、半導体調造等の微細パターン形成用レ
ジスト材として有効であることがわかる。
〔実施例〕
以下に実施例により本発明をさらに詳しく説明する。た
だし、本発明はこれらに限定されるものではない。
なお、実施例における電子線感応性試験は以下の方法に
て行った。
レジスト材のキシレンあるいはメチルエチルケトン溶液
をシリコンウェハ上にスビンコートシ、1μmの塗膜を
得た。125℃にて25分間プレベークを行い、該塗膜
の所望部分に加速電圧20 KVの電子線を種々のドー
ズ量で照射した。次いで、酢酸イソアミル/イソプロピ
ルアルコール混合溶媒あるいは有機アルカリ現像液(シ
ラプレー社。
M?−312)にて現像を行い、照射部を選択的に除去
した。線量と現像後の残膜厚との関係を描いた感度曲線
図より感度及び解像度を評価した。
ここで、感度(以下、S値という)とは、残膜厚がゼロ
となる照射量の値で示される。また、解像度(以下、r
値という)とは、感度曲線のS値示されるもので大きい
程解像度は高い。
〔詳細は「フッ素化合物の最先端応用技術」■ンーエム
シー、昭和56年4月24日発行、169〜140頁を
参照〕 ドライエツチング耐性試験は、ドライエツチング装置D
EM−451型(日電アネルパ社製)を用い、CF4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
実施例1 真空脱気されたフラスコ内に、α−トリフルオロメチル
アクリル酸ベンジルエステル5..5fをとり、ドライ
アイス−メタノールにより冷却した。
これにピリジンα05dを加え、該フラスコを一20℃
にて静置した。数分後に溶液は薄黄色の粘ちょう液体と
なった。引続き一20℃で40時間反応後、メタノール
を5.0 ml添加した。反応生成物をベンゼンに溶か
した後、メタノール中に重合体を沈でんさせ、濾過、乾
燥を行い、ポリα−トリフルオロメチルアクリル酸ベン
ジルエステルを得た。重量平均分子量は、GPC測定の
結果、ポリスチレン換算で9.7 x 10’であった
次に、電子線感応性試験を行ったところ、現像液として
酢酸イソアミル/イソプロピルアルコールを用いた場合
、S値及びr値がそれぞれ60μC/C−91,1であ
るポジタイプのパターンが形成された。
また、CF4ガスによる反応性スパッタリングに対する
ドライエツチング耐性試験を行ったところ、エツチング
速度は70 Q A/minであった。比較とL−t”
のシリコン基板のエツチング速度は1500A/min
であった。また、ポリメチルメタクリレートの場合には
、エツチング速度は1700 A/minであった。
実施例2 真空脱気されたフラスコ内に1α−トリフルオロメチル
アクリルを俊ベンジルエステル&3tをとり、ドライア
イス−メタノールにより冷却した。
これにt−ブトキシカリウムの無水THF溶液80rI
Ll(t−ブトキシカリウムを44X10−’モル含む
)を加えた後、該フラスコを一20℃、7日間攪拌し、
反応後、メタノールを5−Od添加した。反応生成物を
ベンゼンに溶かした後、メタノール中に重合体を沈でん
させ、濾過、乾燥を行い、ポリα−トリフルオロメチル
アクリル酸ベンジルエステルを得た。重量平均分子量は
、GPC測定の結果、ポリスチレン換算で&4x10’
であった。
次に電子線感応性試験を行ったところ、現像液として酢
酸イソアミル/イソプロピルアルコールを用いた場合、
S値及びr値がそれぞれ12μC7cm” 。
2.4であるポジタイプのパターンが形成された。
実施例3 真空脱気されたフラスコ内に、α−トリフルオロメチル
アクリル酸クミルエステル5.Ofをとり、ドライアイ
ス−メタノール〈より冷却した。これにt−ブトキシカ
リウムの無水THF溶液80m1(t−ブトキシカリウ
ムを&4xlO−’モル含む)を加えた後、該フラスコ
を一20℃、7日間攪拌し、反応後、メタノールを5.
0−添加した。反応生成物をベンゼンに溶かした後、メ
タノール中に重合体を沈でんさせ、濾過、乾燥を行い、
ポリα−トリフルオロメチルアクリル酸クミルエステル
を得た。重量平均分子量は、GPC測定の結果、ポリス
チレン換算で5.4xlO’でありた。
次に、電子線感応性試験を行ったところ、現像液として
酢酸イソアミル/イソプロピルアルコールを用いた場合
には、S値及びr値がそれぞれ10μ(37cm” 、
 Z、 1 、また現像液として有機アルカリ水溶液を
用いた場合にはS値及びr値がそれぞれ6μQ/cya
” 、 L 8であるポジタイプのパターンが形成され
た。
また、CF4ガスによる反応性スパッタリングに対する
ドライエツチング耐性試験を行ったところ、エツチング
速度は650 Vminであった。
実施例4 真空脱気されたフラスコ内に、α−トリフルオロメチル
アクリルfi2,2.2− )リフルオロ1−フェニル
エチルエステル4.9tをとり、ドライアイス−メタノ
ールにより冷却した。これにt−ブトキシカリウムの無
水THF溶液80mj(t−ブトキシカリウムを6.4
X10−’モル含む)を加えた後、該フラスコを一20
℃、7日間攪拌し、反応後、メタノールを5,0rnl
添加した。反応生成物をベンゼンに溶かした後、メタノ
ール中に重合体を沈でんさせ、濾過、乾燥を行い、ポリ
α−トリフルオロメチルアクリル酸2.λ2−トリフル
オロ1−フェニルエチルエステルを得た。重量平均分子
量は、GPC測定の結果、ポリスチレン換算で翫3x1
0Sであった。
次に、電子線感応性試験を行ったところ、現像液として
酢酸イソアミル/イソプロピルアルコールを用いた場合
、S値及びr値がそれぞれ8μQ/cm! 。
2.5であるポジタイプのパターンが形成された。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一般式(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をレジスト材として用い
    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▼(1) (R_1、R_2;H、アルキル基、置換アルキル基)
JP60290822A 1985-12-25 1985-12-25 パタ−ン形成方法 Pending JPS62150345A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0245509A (ja) * 1988-08-05 1990-02-15 Tosoh Corp フッ素含有ポリアクリル酸誘導体
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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