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JPS6058463B2 - Pattern formation method - Google Patents
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JPS6058463B2 - Pattern formation method - Google Patents

Pattern formation method

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Publication number
JPS6058463B2
JPS6058463B2 JP54151810A JP15181079A JPS6058463B2 JP S6058463 B2 JPS6058463 B2 JP S6058463B2 JP 54151810 A JP54151810 A JP 54151810A JP 15181079 A JP15181079 A JP 15181079A JP S6058463 B2 JPS6058463 B2 JP S6058463B2
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JP
Japan
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molecular weight
diallyl
polymer
average molecular
pattern
Prior art date
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JP54151810A
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泰博 米田
健郎 北村
次郎 内藤
俊右 北小路
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子線、X線に対して良好な感度を示すレジス
トを使用したパターン形成方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a pattern forming method using a resist exhibiting good sensitivity to electron beams and X-rays.

従来、半導体集積回路等の回路パターンを形成する方法
として、波長が350〜450nTrl、の紫外光を使
用したフォトリソグラフィーが用いられている。
Conventionally, photolithography using ultraviolet light having a wavelength of 350 to 450 nTrl has been used as a method for forming circuit patterns for semiconductor integrated circuits and the like.

またこれら素子パターンの高密度化に伴いフォトリソグ
ラフィーの限界パターン幅2μm〜30μm以下の微細
パターンが必要とされ、このために、電子線或はX線を
用いたリソグラフィーが検討され、提案されている。電
子線、X線ネガ型レジストとしてポリグリシジルメタク
リレート (PGMA)、グリシジルメタンクリレート
エチルアクリレート共重合体〔P(GMA−EA)〕、
グリシジルメタクリレートスチレン共重合体〔p(GM
A−St)〕等が周知である。
In addition, as the density of these device patterns increases, fine patterns with a photolithography limit pattern width of 2 μm to 30 μm or less are required, and for this purpose, lithography using electron beams or X-rays has been studied and proposed. . Polyglycidyl methacrylate (PGMA), glycidyl methane acrylate ethyl acrylate copolymer [P(GMA-EA)],
Glycidyl methacrylate styrene copolymer [p(GM
A-St)] and the like are well known.

これらレジストは感度において満足できるものであるが
、解像性、耐ドライエッチング性が悪い等の欠点を有し
ている。本発明の目的は以上の欠点を有さないパターン
形成材料でパターンを形成し得るパターン形成方法を提
供することにある。
Although these resists are satisfactory in sensitivity, they have drawbacks such as poor resolution and dry etching resistance. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a pattern forming method capable of forming a pattern using a pattern forming material that does not have the above-mentioned drawbacks.

上記目的を達成するために本発明では、化学的・に安定
なジカルボン酸ジアリルエステル重合体を電子線、X線
用のパターン形成材料として使用したものである。
In order to achieve the above object, the present invention uses a chemically stable dicarboxylic acid diallyl ester polymer as a pattern forming material for electron beams and X-rays.

即ち、ジカルボン酸ジアリル重合体は一般式中で示され
る脂肪族ジカルボン酸ジアリルとして・・・CH2=C
H−CH2−0C0(CH2)nC00一CH2−CH
■CH2・・・・・・田(但しn=0〜8の整数) 例えばシユウ酸ジアリル、マロン酸ジアリル、コハク酸
ジアリル、グルタル酸ジアリル、アジピン酸ジアリル、
セバシン酸ジアリルまた一般式(2)で示される芳香族
ジカルボン酸ジアリルとして・・・・・・(但し、Aは
フェニレン、ナフチレン) 例えば、フタル酸ジアリル、イソフタル酸ジアリル、テ
レフタル酸ジアリル、更にその他に炭酸ジアリル、マレ
イン酸ジアリルが掲げられる。
That is, the dicarboxylic acid diallyl polymer is an aliphatic dicarboxylic acid diallyl represented by the general formula...CH2=C
H-CH2-0C0(CH2)nC00-CH2-CH
■CH2... (where n = integer from 0 to 8) For example, diallyl oxalate, diallyl malonate, diallyl succinate, diallyl glutarate, diallyl adipate,
Diallyl sebacate or diallyl aromatic dicarboxylate represented by general formula (2) (where A is phenylene or naphthylene), such as diallyl phthalate, diallyl isophthalate, diallyl terephthalate, and others. Examples include diallyl carbonate and diallyl maleate.

この中で、特に実用性の高い材料としては、フェニル基
を有する樹脂は一般に耐熱性が高いため耐熱性の面から
考えると、芳香族ジカルボン酸ジアリル重合体が掲げら
れる。
Among these, a particularly practical material is an aromatic dicarboxylic acid diallyl polymer from the viewpoint of heat resistance, since resins having phenyl groups generally have high heat resistance.

また重合体の分子量(M2)の範囲は5000〜500
00、数平均分子量(扁)と重量平均分子量(Mw)の
比である分散度(Mw/Mn)の範囲は1.0〜2.5
が解像度の面から好ましい事が見い出された。
In addition, the molecular weight (M2) of the polymer ranges from 5000 to 500.
00, the range of dispersity (Mw/Mn), which is the ratio of number average molecular weight (flat) to weight average molecular weight (Mw), is 1.0 to 2.5.
was found to be preferable in terms of resolution.

すなわち、写真判定によれば、重量平均分子量Mwが5
000以下のものを用いて解像性を評価したところ、実
用感度が得られないし、またレジスト膜形成能も低いこ
とが判つた。
That is, according to photographic judgment, the weight average molecular weight Mw is 5.
When the resolution was evaluated using a sample of 0.000 or less, it was found that practical sensitivity could not be obtained and the ability to form a resist film was also low.

一方重量平均分子量Mwが50000以上のものを用い
た場合にはヒゲが生じたり、パターンが蛇行し1μmの
解像度がなくなることが判つた。
On the other hand, it has been found that when a material having a weight average molecular weight Mw of 50,000 or more is used, whiskers occur, the pattern becomes meandering, and the resolution of 1 μm is lost.

また分子量Mwが300000以上の高分子を含むもの
では著しくパターンが蛇行し、ヒゲが発生することが判
つた。従つてフタル酸ジアリル重合体を電子線、X線ネ
ガレジストとして使用する際には重量平均分子量を50
00〜50000の範囲に調整する必要があることが判
つた。
Furthermore, it was found that when a polymer containing a polymer having a molecular weight Mw of 300,000 or more was included, the pattern meandered significantly and whiskers were generated. Therefore, when using diallyl phthalate polymer as an electron beam or X-ray negative resist, the weight average molecular weight should be 50.
It was found that it was necessary to adjust it to a range of 00 to 50,000.

さらに分散度Mw/Mnを1〜2.5の範囲に調整する
と高い解像性が得られることが判つた。フタル酸ジアリ
ル重合体の分子量、分散度の調整には一般的な分別沈殿
法を用いた。
Furthermore, it has been found that high resolution can be obtained by adjusting the dispersity Mw/Mn to a range of 1 to 2.5. A general fractional precipitation method was used to adjust the molecular weight and dispersion of the diallyl phthalate polymer.

フタル酸ジアリル重合体をメチルエチルケトン(MEK
)に5%の濃度にて溶解し、これに上記重合体の非溶剤
であるイソプロピルアルコール(IPA)を所定量添加
して高分子量側重合体を沈殿させ除き、さらに溶液に所
定量のイソプロピルアルコールを添加し目的とする重合
体を沈殿させて得た。本発明に用いる重合体は特にMw
が300000以上の分子を除く必要があり第1回目に
イソプロピルアルコールを添加して沈殿として得られる
重合体は使用できない。
Diallyl phthalate polymer was converted into methyl ethyl ketone (MEK).
) at a concentration of 5%, add a predetermined amount of isopropyl alcohol (IPA), which is a non-solvent for the above polymer, to precipitate and remove the high molecular weight polymer, and then add a predetermined amount of isopropyl alcohol to the solution. The desired polymer was obtained by precipitation. The polymer used in the present invention is particularly Mw
Since it is necessary to remove molecules having a value of 300,000 or more, a polymer obtained as a precipitate by adding isopropyl alcohol in the first step cannot be used.

分子量、分散度は非溶剤であるイソプロピルアルコール
の添加量により制御した。またレジストの分子量は分子
量分布を高速液体クロマトグラフィーにより求め、標準
ポリスチレンの検量線から線分法により算出した。
The molecular weight and degree of dispersion were controlled by the amount of isopropyl alcohol, which is a non-solvent. The molecular weight of the resist was determined by molecular weight distribution using high performance liquid chromatography, and calculated using the line segment method from a standard polystyrene calibration curve.

図面はレジストの分子量分布曲線の例を示したものであ
る。
The drawing shows an example of a molecular weight distribution curve of a resist.

図中Aは実施例に用いる試料と分子量、分散度が近い重
量平均分子量Mw=2.67×10′、数平均分子量M
n=1.55×1011分散度KAw/Vn=1.72
のフタル酸ジアリルポリマーを2−エトキシエチルアセ
テートに2踵量%濃度に溶解し、レジスト液としたレジ
スト材料の分子量分布曲線、またBは平均分子量Mw=
4.23×101、Mn=6.67×1Cf3、分散度
Mw/Mn=6.34のフタル酸ジアリルポリマーのレ
ジストの分子量分布曲線を示す。
In the figure, A indicates a weight average molecular weight Mw = 2.67 x 10' and a number average molecular weight M which is similar in molecular weight and dispersity to the sample used in the example.
n=1.55×1011 dispersion KAw/Vn=1.72
The molecular weight distribution curve of a resist material obtained by dissolving diallyl phthalate polymer in 2-ethoxyethyl acetate to a concentration of 2% by weight and using it as a resist solution, and B is the average molecular weight Mw=
The molecular weight distribution curve of a resist of diallyl phthalate polymer having 4.23×101, Mn=6.67×1Cf3, and dispersity Mw/Mn=6.34 is shown.

実施例1 前述の方法により分子量分別を行なつた、重量平均分子
量(Mw)力用000、分散度Vw/Mnが1.6のフ
タル酸ジアリルを2−エトキシエチルアセテートに25
Wf%の濃度で溶解しレジスト液とした。
Example 1 Diallyl phthalate having a weight average molecular weight (Mw) of 000 and a dispersity Vw/Mn of 1.6, which was subjected to molecular weight fractionation by the method described above, was converted into 2-ethoxyethyl acetate by 25%.
The resist solution was dissolved at a concentration of Wf%.

ポリマーのアリル基含量は60モル%であつた。これを
熱酸化SiO2(0.5μM,)の被膜のSiウェハ上
にスピンコートにて乾燥膜厚が1μmlこなるように塗
布した。
The allyl group content of the polymer was 60 mol%. This was applied by spin coating onto a Si wafer coated with thermally oxidized SiO2 (0.5 μM) to a dry film thickness of 1 μml.

なおレジスト塗布溶媒としては他に2−メトキシエチル
アセテート、シクロヘキサン等を用いることができる。
In addition, 2-methoxyethyl acetate, cyclohexane, etc. can be used as the resist coating solvent.

これを80℃3吟間窒素気流中にてプリベイキングし、
試料とした。プリベイキン温度としては60〜80℃が
好ましい。この試料を加速電圧15K■、電流10−7
〜10−10Aの電子線にて露光した。露光後モノクロ
ルベンゼンと酢酸イソアミルとの混合溶剤(容量比モノ
クロルベンゼン/酢酸イソアミルニ2/3)を現像液と
し、液温20℃にて約a秒間浸漬し現像した。リンス液
としては、酢酸イソアミルアルコール、イソプロピルア
ルコール等を用いることができる。上記レジスト材料の
感度は残膜率50%の露光量で4×10−6CIcIで
あつた。
This was prebaked at 80°C for 3 minutes in a nitrogen stream.
It was used as a sample. Prebaking temperature is preferably 60 to 80°C. This sample was accelerated at a voltage of 15K and a current of 10-7.
Exposure was performed with an electron beam of ~10-10A. After exposure, a mixed solvent of monochlorobenzene and isoamyl acetate (volume ratio monochlorobenzene/isoamyl acetate 2/3) was used as a developer, and the film was immersed for about a second at a solution temperature of 20° C. for development. As the rinsing liquid, acetic acid isoamyl alcohol, isopropyl alcohol, etc. can be used. The sensitivity of the resist material was 4.times.10@-6 CIcI at an exposure dose with a residual film rate of 50%.

またビーム径の0.4μmφの電子線にてグレーティン
グパターンを画いたところ1μmライン/1μmスペー
ス以下の角型形状のグレーティングパターンを得ること
ができた。
Furthermore, when a grating pattern was drawn using an electron beam with a beam diameter of 0.4 μmφ, a rectangular grating pattern of 1 μm line/1 μm space or less could be obtained.

また上記レジストを塗布した試料をAlKd(7)X線
(8.34A)を線源に、マスターマスクとしてSiを
電気化学的に厚さ4μmlこエッチングしたSi窓上に
X線吸収材としてのAuを0.9μm蒸着したAu/S
】マスクを用いて転写パターンを作製したところ200
111jICイの感度にて1μmライン/1μmスペー
スの角型形状を有するグレーティングパターンが得られ
た。
In addition, the sample coated with the above resist was electrochemically etched to a thickness of 4 μml using AlKd(7) X-rays (8.34A) as a master mask. Au/S with 0.9μm evaporated
] When a transfer pattern was created using a mask, the result was 200
A grating pattern having a rectangular shape of 1 μm line/1 μm space was obtained with the sensitivity of the 111j IC.

実施例2 イソフタル酸ジアリルを実施例1と同様に重量平均分子
量Mwを110001分散度Mw/Mnを1.6に調整
し、同様な方法で解像性を評価したところ、電子線X線
共に1μmライン1μmスペース以下のグレーティング
パターンが得られた。
Example 2 The weight average molecular weight Mw of diallyl isophthalate was adjusted to 110001 and the dispersity Mw/Mn was adjusted to 1.6 in the same manner as in Example 1, and the resolution was evaluated in the same manner. A grating pattern with a line spacing of 1 μm or less was obtained.

実施例3テレフタル酸ジアリルを実施例1と同様な分子
量、分散度に調整し、同様に解像性を評価したところ、
やはり電子線X線共に1μmライン/1μmスペース以
下のグレーティングパターンが作り得ることを確認した
Example 3 Diallyl terephthalate was adjusted to the same molecular weight and dispersion as in Example 1, and the resolution was evaluated in the same manner.
It was confirmed that a grating pattern of 1 μm line/1 μm space or less could be created using both electron beams and X-rays.

なお、上記フタル酸ジアリル重合体はCF4ガスによる
プラズマエッチングに対し、AZ−1350J相当の耐
ドライエッチング性を有する。
The diallyl phthalate polymer has dry etching resistance equivalent to that of AZ-1350J against plasma etching using CF4 gas.

以上説明したように、本発明によれば、ジカルボン酸ジ
アリルエスステル重合体を分別沈殿法を用いて分子量分
別を行ない、重量平均分子量(Mw)が5000〜50
000の範囲分散度Mw/Mnが1〜2.5の範囲とな
るように、分取した重合体を電子線、X線用レジスト材
料として用いることにより、1μmライン/1μ瓦スペ
ース以下の角型端面を有するグレーティングパターンを
解像することが出来、微細なパターンが作成できる。
As explained above, according to the present invention, a dicarboxylic acid diallyl ester polymer is subjected to molecular weight fractionation using a fractional precipitation method, and the weight average molecular weight (Mw) is 5000 to 50.
By using the fractionated polymer as a resist material for electron beam and It is possible to resolve grating patterns with end faces and create fine patterns.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図面は分子量分布図である。 The drawing is a molecular weight distribution map.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 ジカルボン酸ジアリルエステル重合体を重量平均分
子量@Mw@が5000〜50000の範囲であり、数
平均分子量@Mn@と重量平均分子量@Mw@との比で
ある分散度が1〜2.5の範囲のものを分取し、該ジカ
ルボン酸ジアリルエステル重合体を用いて、基板上にレ
ジスト膜を形成する工程と、該レジスト膜に電子線、X
線を形成すべきパターンに応じて照射して露光する工程
と、該露光されたレジスト膜を現像せしめる工程とを有
する事を特徴とするパターン形成法。
1 The dicarboxylic acid diallyl ester polymer has a weight average molecular weight @Mw@ in the range of 5,000 to 50,000, and a dispersity, which is the ratio of the number average molecular weight @Mn@ and the weight average molecular weight @Mw@, of 1 to 2.5. A step of separating the dicarboxylic acid diallyl ester polymer and forming a resist film on a substrate;
A pattern forming method comprising the steps of: irradiating and exposing lines according to a pattern to be formed; and developing the exposed resist film.
JP54151810A 1979-11-22 1979-11-22 Pattern formation method Expired JPS6058463B2 (en)

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