JP2001100400A - Resist composition and pattern forming method - Google Patents

Resist composition and pattern forming method

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JP2001100400A
JP2001100400A JP27525999A JP27525999A JP2001100400A JP 2001100400 A JP2001100400 A JP 2001100400A JP 27525999 A JP27525999 A JP 27525999A JP 27525999 A JP27525999 A JP 27525999A JP 2001100400 A JP2001100400 A JP 2001100400A
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acid
compound
resist
resist composition
pattern
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JP27525999A
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Japanese (ja)
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Yoshio Hayashi
理生 林
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Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a resist composition which retains high sensitivity and high resolution peculiar to a chemical amplification type resist, has stability through a pattern forming process and gives a fine resist pattern having a rectangular cross-section and to provide a pattern forming method. SOLUTION: A quencher compound which generates a weak acid is added to a chemical amplification type resist composition to obtain the objective resist composition.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レジスト組成物と
そのレジスト組成物を用いたパターン形成方法に関す
る。
The present invention relates to a resist composition and a method for forming a pattern using the resist composition.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年半導体デバイスの微細化に伴い、レ
ジストパターンの微細化が要求されている。従来のレジ
ストのうち化学増幅型レジストと呼ばれるレジスト組成
物の組成は、1)溶解抑止基で保護された樹脂、2)光
酸発生剤、3)酸の拡散を抑止するクエンチャーの三成
分から構成されている。特にクエンチャー化合物として
は例えば特開平7−146558号公報等に開示された
ものが挙げられる。また4級アンモニウム塩、含窒素糖
類化合物などの塩基性化合物などを用いることが従来知
られている。
2. Description of the Related Art In recent years, with miniaturization of semiconductor devices, miniaturization of resist patterns has been required. Among the conventional resists, the composition of a resist composition called a chemically amplified resist is composed of three components: 1) a resin protected by a dissolution inhibiting group, 2) a photoacid generator, and 3) a quencher that inhibits acid diffusion. It is configured. In particular, examples of the quencher compound include those disclosed in, for example, JP-A-7-146558. It has been conventionally known to use basic compounds such as quaternary ammonium salts and nitrogen-containing saccharide compounds.

【0003】化学増幅型レジストにおいてレジストパタ
ーンの微細化を達成する為には、上記レジスト組成物の
各成分を調節することにより、光酸発生剤から発生する
酸の拡散長を制御する必要がある。すなわち化学増幅型
レジストを用いたレジスト膜の表層では雰囲気中に含ま
れる塩基性物質により、表層の酸が失活するという現象
が生じる。表層の酸が失活するとレジストパターンが解
像せずに、表面に難溶化層が発生し、パターン断面形状
がひさしの張った状態となる。そこで失活した酸を補充
する為には更に光酸発生剤の添加量を多くする。しかし
ながら光酸発生剤を添加しすぎると酸の拡散長が長くな
りすぎレジストパターンがテーパー形状となる。そのた
め酸の拡散を制御する為にクエンチャーを添加して拡散
長を制御する。適当量のクエンチャーを添加する事によ
り所望のレジストパターンを得ることができる。
In order to achieve a finer resist pattern in a chemically amplified resist, it is necessary to control the diffusion length of the acid generated from the photoacid generator by adjusting the components of the resist composition. . That is, in the surface layer of the resist film using the chemically amplified resist, a phenomenon occurs in which the acid in the surface layer is deactivated due to the basic substance contained in the atmosphere. When the acid in the surface layer is deactivated, the resist pattern is not resolved, and a poorly soluble layer is generated on the surface, and the cross-sectional shape of the pattern becomes elongated. Therefore, in order to replace the deactivated acid, the amount of the photoacid generator to be added is further increased. However, if the photoacid generator is added too much, the diffusion length of the acid becomes too long, and the resist pattern becomes tapered. Therefore, in order to control the diffusion of the acid, a quencher is added to control the diffusion length. A desired resist pattern can be obtained by adding an appropriate amount of quencher.

【0004】このように所望のレジストパターンを得る
ためにレジスト組成物の各成分の種類や量を厳密に調節
する必要がある。
As described above, in order to obtain a desired resist pattern, it is necessary to strictly control the type and amount of each component of the resist composition.

【0005】更により微細なパターンの形成をする為に
は酸の拡散長をより短く制御する必要があり、クエンチ
ャーの添加量の増加が必要となる。しかしながらクエン
チャーの添加量の増加に伴い、化学増幅型レジストの感
度は低下し、必要な露光量が増加し生産性が低下すると
いう問題が発生する。
In order to form a finer pattern, it is necessary to control the diffusion length of acid to be shorter, and it is necessary to increase the amount of quencher. However, with the increase in the amount of the quencher, the sensitivity of the chemically amplified resist decreases, and a problem arises that the required exposure amount increases and the productivity decreases.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点に
鑑みてなされたもので、レジスト組成物の感度を低下さ
せることなく、微細なパターンを得ることができるレジ
スト組成物及びパターン形成方法を提供することを目的
とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and provides a resist composition and a pattern forming method capable of obtaining a fine pattern without lowering the sensitivity of the resist composition. The purpose is to provide.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも
(a)アルカリ可溶性ポリマーのアルカリ可溶性基が酸
により解離する溶解抑止基によって保護されてなるポリ
マーと、(b)露光により酸を発生する化合物と、
(c)弱酸を発生するクエンチャー化合物とを含有する
レジスト組成物である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a polymer comprising at least (a) a polymer in which an alkali-soluble group of an alkali-soluble polymer is protected by a dissolution inhibiting group which is dissociated by an acid; and (b) a compound capable of generating an acid upon exposure to light. When,
And (c) a quencher compound that generates a weak acid.

【0008】また、本発明は、前記レジスト組成物を主
成分とするレジスト膜を基板上に形成する工程と、前記
レジスト膜にパターン露光を施す工程と、前記露光後の
レジスト膜をべ一キングする工程と、及び前記べーキン
グ後のレジスト膜をアルカリ溶液を用いて現像処理する
工程とを具備することを特徴とするパターン形成方法で
ある。
The present invention also provides a step of forming a resist film containing the resist composition as a main component on a substrate, a step of subjecting the resist film to pattern exposure, and a step of cleaning the exposed resist film. And a step of developing the resist film after baking using an alkaline solution.

【0009】本発明のレジスト組成物は、前記成分
(c)が、成分(a)のポリマーと成分(b)の化合物
の相溶性をより一層高めるため、膜の状態における相分
離の発生が防止される。また成分(c)が膜の露光部で
のアルカリ溶液に対する溶解速度を著しく高めるため、
その表面における難溶化層の生成が抑制され、更に、露
光部及び未露光部のコントラストが向上する。
In the resist composition of the present invention, since the component (c) further enhances the compatibility between the polymer of the component (a) and the compound of the component (b), occurrence of phase separation in a film state is prevented. Is done. In addition, since component (c) significantly increases the dissolution rate of the film in an exposed portion in an alkaline solution,
The formation of the hardly-solubilized layer on the surface is suppressed, and the contrast of the exposed part and the unexposed part is improved.

【0010】従って、本発明のレジスト組成物は、化学
増幅型レジストとして特有の高感度、高解像性能を保持
し、パターン形成プロセスを通して安定であり、微細な
断面矩形のパターンを供する。
Therefore, the resist composition of the present invention maintains the high sensitivity and high resolution characteristic of a chemically amplified resist, is stable throughout the pattern forming process, and provides a fine rectangular cross section pattern.

【0011】また、レジストパターンの密度に関係無く
同一露光量にての疎パターン及び密パターンが解像す
る。
Further, a sparse pattern and a dense pattern can be resolved at the same exposure regardless of the resist pattern density.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明に係るレジスト組成物は、
少なくとも(a)アルカリ可溶性ポリマーのアルカリ可
溶性基が酸により解離する溶解抑止基によって保護され
てなるポリマーと、(b)露光により酸を発生する化合
物と、(c)弱酸を発生するクエンチャー化合物とを含
有する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The resist composition according to the present invention comprises:
At least (a) a polymer in which an alkali-soluble group of an alkali-soluble polymer is protected by a dissolution inhibiting group that dissociates with an acid, (b) a compound that generates an acid upon exposure, and (c) a quencher compound that generates a weak acid. It contains.

【0013】以下上記(a)〜(c)成分についてそれ
ぞれ説明する。
The components (a) to (c) will be described below.

【0014】成分(a) 成分(a)であるアルカリ可溶性ポリマーのアルカリ可
溶性基が酸により解離する溶解抑止基によって保護され
てなるポリマーは、アルカリ可溶性ポリマーをべースポ
リマーとし、当該べースポリマー中のアルカリ可溶性
基、例えばフェノール性水酸基、カルボキシル基等を酸
に対して不安定な基(溶解抑止基)によって保護し、そ
のアルカリ親和性を抑制させた化合物である。かかるポ
リマーは、未露光の状態ではアルカリ溶液に対して実質
的に不溶であるが、露光時において成分(b)から発生
する酸によって前記溶解抑止基が分解し、前記べースポ
リマーに備わっていたアルカリ可溶性基が再生するた
め、アルカリ溶解性を呈する化合物に変化する。
Component (a) The polymer in which the alkali-soluble group of the alkali-soluble polymer which is the component (a) is protected by a dissolution inhibiting group which is dissociated by an acid is used as a base polymer. A compound in which a soluble group, for example, a phenolic hydroxyl group, a carboxyl group, or the like is protected by an acid-labile group (dissolution inhibiting group) to suppress its alkali affinity. Such a polymer is substantially insoluble in an alkali solution in an unexposed state, but the acid generated from the component (b) upon exposure decomposes the dissolution inhibiting group, and the alkali contained in the base polymer. Since the soluble group is regenerated, the compound changes to a compound exhibiting alkali solubility.

【0015】尚、前記ポリマーの分子量は、耐熱性を向
上する観点から、約1000以上1,000,000以
下であることが好ましい。
The molecular weight of the polymer is preferably from about 1,000 to 1,000,000 from the viewpoint of improving heat resistance.

【0016】前記成分(a)のポリマーとして、好まし
くは、フェノール骨格を有するアルカリ可溶性ポリマー
をべースポリマーとしたエーテルまたはエステル、具体
的には、フェノール骨格を有するポリマーのフェノール
性水酸基を、適切なエーテル化剤またはエステル化剤で
処理しエーテル化またはエステル化することによって保
護した化合物を用いる事が出来る。
As the polymer of the component (a), preferably, an ether or ester using an alkali-soluble polymer having a phenol skeleton as a base polymer, specifically, a phenolic hydroxyl group of a polymer having a phenol skeleton is converted into a suitable ether A compound protected by treatment with an agent or an esterifying agent and etherification or esterification can be used.

【0017】尚、上記適切なエーテル化剤またはエステ
ル化剤で処理しエーテル化またはエステル化したポリマ
ーは、べースポリマー中の全てのフェノール性水酸基は
保護されず一部残存する。従って、このポリマーは実質
的には、エーテルまたはエステルが導入されたモノマー
単位、及びフェノール性水酸基を有するモノマー単位か
らなる共重合体となっている。
Incidentally, in the polymer which has been treated with the appropriate etherifying agent or esterifying agent and etherified or esterified, all the phenolic hydroxyl groups in the base polymer remain partially unprotected. Therefore, this polymer is substantially a copolymer comprising a monomer unit into which an ether or an ester is introduced, and a monomer unit having a phenolic hydroxyl group.

【0018】前記成分(a)のポリマーとして、特に好
ましくは、下記式(1)であらわされる化合物が解像性
が高く望ましい。
As the polymer of the component (a), a compound represented by the following formula (1) is particularly preferred because of its high resolution.

【化1】 成分(b) 成分(b)である露光により酸を発生する化合物は、公
知の化合物及び混合物、例えばオニウム塩、有機ハロゲ
ン化合物、オルトキノンジアジドスルホン酸クロライ
ド、スルホン酸エステル類等を用いることが出来る。前
記有機ハロゲン化合物としては、ハロゲン化水素酸を形
成する化合物であり、例えば、米国特許第351555
2号、米国特許第3536489号、米国特許第377
9778号及び西ドイツ特許公開公報第2243621
号に開示されたものが挙げられる。また、上記以外の光
酸発生剤としては、例えば、特開昭54−74728
号、特開昭55−24113号、特開昭55−7774
2号、特開昭60−3626号、特開昭60−1385
39号、特開昭56−17345号、及び特開昭50−
36209号の各公報に開示された化合物が挙げられ
る。
Embedded image Component (b) As the compound that generates an acid upon exposure as the component (b), known compounds and mixtures, for example, onium salts, organic halogen compounds, orthoquinonediazide sulfonic acid chloride, sulfonic acid esters and the like can be used. The organic halogen compound is a compound that forms hydrohalic acid. For example, US Pat.
2, U.S. Pat. No. 3,536,489, U.S. Pat.
9778 and German Offenlegungsschrift No. 2243621.
And those disclosed in US Pat. Other photoacid generators other than those described above include, for example, JP-A-54-74728.
JP-A-55-24113, JP-A-55-7774
No. 2, JP-A-60-3626, JP-A-60-1385
39, JP-A-56-17345, and JP-A-50-
Compounds disclosed in JP-A-36209 are disclosed.

【0019】好ましくは例えばトリフルオロメタンスル
ホン酸ジフェニルヨードニウム、トリフルオロメタンス
ルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)等のトリ
フレート化合物に代表される超強酸化合物が挙げられ
る。
Preferably, a super strong acid compound represented by a triflate compound such as diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate and trifluoromethanesulfonic acid (p-tert-butoxyphenyl) is exemplified.

【0020】成分(b)の配合量は、レジスト組成物の
全固形成分中、好ましくは約0.01〜50重量%、よ
り好ましくは0.1〜30重量%の範囲とする。当該成
分(b)の配合量が0.01%重量未満であると、十分
な感光特性を得る事が困難になる恐れがある。一方50
重量%を越えると、均一な感光特性を得る事が困難にな
ったり、パターン形成後の除去に際して残さが生じる恐
れがある。
The amount of component (b) is preferably in the range of about 0.01 to 50% by weight, more preferably 0.1 to 30% by weight, based on the total solid components of the resist composition. If the amount of the component (b) is less than 0.01% by weight, it may be difficult to obtain sufficient photosensitive characteristics. 50
If the content is more than 10% by weight, it may be difficult to obtain uniform photosensitive characteristics, or a residue may be generated upon removal after pattern formation.

【0021】成分(c) 成分(c)である弱酸を発生するクエンチャー化合物か
ら発生する酸は、(b)露光により酸を発生する化合物
が露光により発生する酸より弱い酸であることがレジス
トパターン形成時の解像性能を高めるために望ましい。
Component (c) The acid generated from the quencher compound that generates a weak acid, which is the component (c), is that (b) the compound that generates an acid upon exposure is a weaker acid than the acid generated upon exposure. It is desirable to increase the resolution performance during pattern formation.

【0022】また成分(c)は環状骨格を有し前記環状
骨格に少なくとも1つ以上の窒素原子を含有する化合物
であることが、レジスト膜の透過率を一定に保つために
望ましい。前記化合物は環状骨格として5員環またはそ
れ以上の環状骨格を持ち、前記環状骨格の一部または全
ての骨格の炭素原子が窒素原子に置き換わった化合物が
特に望ましい。
The component (c) is preferably a compound having a cyclic skeleton and containing at least one nitrogen atom in the cyclic skeleton in order to keep the transmittance of the resist film constant. The compound has a 5-membered ring or more cyclic skeleton as a cyclic skeleton, and a compound in which a carbon atom of part or all of the cyclic skeleton is replaced with a nitrogen atom is particularly desirable.

【0023】前記窒素原子を含有する環状骨格としては
具体的には下記に示すものが挙げられる。
Specific examples of the cyclic skeleton containing a nitrogen atom include those shown below.

【化2】 成分(c)は前記窒素原子を含有する環状骨格の縮合多
環化合物から選択される少なくとも一種の化合物である
ことが(b)露光により酸を発生する化合物が露光によ
り発生する酸を十分にクエンチングするために望まし
い。
Embedded image The component (c) is preferably at least one compound selected from the above-mentioned condensed polycyclic compounds having a cyclic skeleton containing a nitrogen atom. (B) The compound capable of generating an acid upon exposure can sufficiently quench the acid generated upon exposure. Desirable for ching.

【0024】さらに成分(c)は、少なくとも一つ以上
の強酸により解離する置換基を有する化合物であること
が弱酸を十分に発生するため望ましい。
Further, it is desirable that the component (c) is a compound having a substituent which is dissociated by at least one or more strong acids in order to sufficiently generate a weak acid.

【0025】前記置換基としては例えば、ターシャルブ
トキシカルボニルあるいはターシャルブチルエステルで
あることがレジストパターン形成時のレジスト形状を矩
形に保つ効果があるため望ましい。
As the substituent, for example, tertiary butoxycarbonyl or tertiary butyl ester is preferable because it has an effect of keeping a resist shape in a rectangular shape when a resist pattern is formed.

【0026】本発明の(c)成分の具体例としては下記
であらわされる化合物が挙げられる。
Specific examples of the component (c) of the present invention include the following compounds.

【化3】 上記化合物には例えばターシャルブトキシカルボニル、
ターシャルブチルエステル等の様に強酸により解離する
置換基が含有されるが、この置換基は露光により成分
(b)から生成した強酸により容易に分解し、カルボン
酸、炭酸等の弱酸を生成する。
Embedded image Such compounds include, for example, tert-butoxycarbonyl,
Contains a substituent dissociated by a strong acid such as tertiary butyl ester. This substituent is easily decomposed by the strong acid generated from the component (b) upon exposure to light to generate a weak acid such as carboxylic acid or carbonic acid. .

【0027】前記成分(c)の配合量は、レジスト組成
物の全固形成分中、好ましくは約0.01〜70重量
%、より好ましくは0.1〜50重量%の範囲とする。
当該成分(c)の配合量が0.01重量%未満である
と、現像処理後に浅さが生じ、レジスト膜における露光
部と未露光部とのアルカリ溶液に対する溶解速度の差が
小さくなり、解像性能が低下する恐れがある。
The amount of component (c) is preferably in the range of about 0.01 to 70% by weight, more preferably 0.1 to 50% by weight, based on all solid components of the resist composition.
If the compounding amount of the component (c) is less than 0.01% by weight, shallowness occurs after the development treatment, and the difference in the dissolution rate of the exposed part and the unexposed part in the resist film in the alkaline solution becomes small, and Image performance may be reduced.

【0028】本発明のレジスト材料組成には、上述した
ような必須成分の他、更に必要に応じて、塗布改質剤と
しての界面活性剤、反射防止剤としての染料等を配合し
てもよい。
In the resist composition of the present invention, a surfactant as a coating modifier, a dye as an antireflection agent, and the like may be further added, if necessary, in addition to the above-mentioned essential components. .

【0029】本発明のレジスト組成物は、上述したよう
な(a)〜(c)の必須成分、及び必要に応じてその他
の添加剤を、適切な有機溶剤に溶解し、濾過することに
より調整され得る。
The resist composition of the present invention is prepared by dissolving the above-mentioned essential components (a) to (c) and, if necessary, other additives in a suitable organic solvent, followed by filtration. Can be done.

【0030】ここで用いる有機溶剤としては、例えば、
シクロヘキサノン、アセトン、メチルエチルケトン、メ
チルイソブチルケトン等のケトン溶媒、メチルセルソル
ブ、メチルセルソルブアセテート、エチルセルソルブ、
エチルセルソルブアセテート、ブチルセルソルブ、ブチ
ルセルソルブアセテート等のセルソルブ系溶媒、酢酸エ
チル、酢酸ブチル、酢酸イソアミル、乳酸エチル、乳酸
メチル等のエステル系溶媒、N−メチル−2−ピロリド
ン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジ
メチルスルホキシド等を挙げらることができる。また、
これらの溶剤は、キシレン、トルエン、イソプロピルア
ルコール等の脂肪族アルコールを適量含んでも良い。
As the organic solvent used here, for example,
Ketone solvents such as cyclohexanone, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl cellosolve, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve,
Ethyl cellosolve acetate, butyl cellosolve, cellosolve solvents such as butyl cellosolve acetate, ethyl acetate, butyl acetate, isoamyl acetate, ethyl lactate, ester solvent such as methyl lactate, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, Dimethylacetamide, dimethylsulfoxide and the like can be mentioned. Also,
These solvents may contain an appropriate amount of an aliphatic alcohol such as xylene, toluene, or isopropyl alcohol.

【0031】次に本発明のレジスト組成物を用いたレジ
ストパターンの形成プロセスについて説明する。
Next, a process for forming a resist pattern using the resist composition of the present invention will be described.

【0032】まずレジスト組成物の溶液を、回転塗布法
やディッピングにより基板上に塗布した後、約200℃
以下、好ましくは70〜140℃で乾燥して、上記レジ
スト組成物を主成分として含む感光性の樹脂層(レジス
ト膜)を形成する。
First, a solution of the resist composition is applied on a substrate by a spin coating method or dipping.
Thereafter, drying is preferably performed at 70 to 140 ° C. to form a photosensitive resin layer (resist film) containing the resist composition as a main component.

【0033】ここで用いる基板としてはシリコンウエ
ハ、表面に各種の絶縁膜や電極、配線が形成された段差
を有するシリコンウエハ、ブランクマスク、GaAs,
A1GaAs等のIll−V族化合物半導体ウエハ等を
挙げることができる。
As the substrate used here, a silicon wafer, a silicon wafer having steps on the surface on which various insulating films, electrodes, and wirings are formed, a blank mask, GaAs,
An Ill-V group compound semiconductor wafer such as A1GaAs can be used.

【0034】次いで前記レジスト膜にパターン露光を行
う。このとき、レジスト膜の露光部では、レジスト組成
物の(b)から酸が発生する。かかる露光における光源
には、例えば低圧水銀ランプのi線、h線、g線、キセ
ノンランプ光、KrFやArFのエキシマレーザーのよ
うなDeepUV等の各種紫外線、X線、電子線、γ
線、イオンビーム等が使用され得る。
Next, pattern exposure is performed on the resist film. At this time, in the exposed portion of the resist film, acid is generated from (b) of the resist composition. Light sources for such exposure include, for example, i-line, h-line, g-line of a low-pressure mercury lamp, xenon lamp light, various ultraviolet rays such as DeepUV such as KrF or ArF excimer laser, X-ray, electron beam, and γ.
Lines, ion beams, etc. may be used.

【0035】パターン露光の具体的な方法としては、紫
外線,X線を用いる場合、前記レジスト膜に所定のマス
タパターンを介して選択的な露光を行なう。一方電子
線、イオンビーム等を用いる場合、マスクを用いずこれ
ら放射線を走査して、前記レジスト膜に直接パターン露
光を行なう。尚、未露光部の溶解速度を遅くして解像性
を向上させるために、パターン露光部に加熱しながらレ
ジスト膜全面に露光するかぶり露光を行なうこともでき
る。
As a specific method of pattern exposure, when ultraviolet rays and X-rays are used, selective exposure is performed on the resist film via a predetermined master pattern. On the other hand, when an electron beam, an ion beam, or the like is used, the radiation is scanned without using a mask, and pattern exposure is performed directly on the resist film. In order to improve the resolution by lowering the dissolution rate of the unexposed portion, fog exposure may be performed by exposing the entire resist film while heating the pattern exposed portion.

【0036】続いて、露光後のレジスト膜を、熱板、オ
ープンを用いて、または赤外線照射等によって熱処理
(べーキング)する。かかるべーキングによって、レジ
スト膜の露光部では、露光時に発生した酸が拡散して成
分(a)のポリマーに作用し、導入された保護基を分解
してアルカリ可溶性基を再生させる。尚、べーキングの
温度は、好ましくは200℃以下、より好ましくは70
〜140℃の範囲に設定する。当該温度が50℃未満で
あると、成分(b)から発生した酸を成分(a)に充分
反応させることができない恐れがあり、160℃を超え
ると、レジスト膜の露光部及び未露光部で過度の分解や
硬化が発生する恐れがある。
Subsequently, the exposed resist film is subjected to a heat treatment (baking) by using a hot plate, an open or by irradiating infrared rays or the like. By such baking, in the exposed portion of the resist film, the acid generated at the time of exposure diffuses and acts on the polymer of component (a) to decompose the introduced protective group and regenerate the alkali-soluble group. The baking temperature is preferably 200 ° C. or less, more preferably 70 ° C.
Set within the range of ~ 140 ° C. If the temperature is lower than 50 ° C., the acid generated from the component (b) may not be able to react sufficiently with the component (a). Excessive decomposition and curing may occur.

【0037】次いで、べーキング後のレジスト膜をアル
カリ溶液を用いて浸漬法、スプレー法等に従って現像処
理することにより、レジスト膜の露光部を選択的に溶解
除去し、所望のパターンを得る。ここで現像液として用
いるアルカリ溶液としては、例えば、水酸化カリウム、
水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウ
ム、メタケイ酸ナトリウム等の水溶液のような無機アル
カリ溶液、テトラメチルアンモニウムヒドロキシ水溶
液、トリメチルヒドロキシエチルアンモニウムヒドロキ
シ(TMAH)水溶液、またはこれらにアルコール、界
面活性剤等を添加したもの、を挙げることができる。
Next, the exposed portion of the resist film is selectively dissolved and removed by subjecting the baked resist film to development processing using an alkaline solution according to a dipping method, a spray method, or the like, to obtain a desired pattern. Here, as the alkaline solution used as the developer, for example, potassium hydroxide,
An inorganic alkali solution such as an aqueous solution of sodium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, or the like, an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxy, an aqueous solution of trimethylhydroxyethylammonium hydroxy (TMAH), or an alcohol, a surfactant, etc. And those added.

【0038】現像処理後の基板及びレジスト膜(レジス
トパターン)に対しては、水等を用いてリンス処理を施
し、更に乾燥させる。
The substrate and the resist film (resist pattern) after the development process are subjected to a rinsing process using water or the like, and further dried.

【0039】尚、上述したプロセスでは、レジストパタ
ーンの耐熱性をより向上させるべく、現像処理後におい
て、基板を序々に加熱することによって、レジストパタ
ーン中の樹脂成分(成分(a)のポリマー)を架橋させ
るといったステップベークや、加熱しながらDeepU
V光を照射してレジストパターン中の樹脂成分(成分
(a)のポリマー)を架橋させるといったDeepUV
キュア等の処理を行なうこともできる。
In the above-described process, in order to further improve the heat resistance of the resist pattern, the resin component (polymer of component (a)) in the resist pattern is gradually heated after the development process by heating the substrate. Step baking such as cross-linking, Deep U while heating
Deep UV for irradiating V light to crosslink the resin component (polymer of component (a)) in the resist pattern
Processing such as curing can also be performed.

【0040】また、レジスト膜の未露光部とのコントラ
ストを向上させるべく、露光前または露光後に、レジス
ト膜を低濃度のアルカリ溶液に浸漬し、引き続きより濃
度の高いアルカリ溶液を用いて現像処理を行なってもよ
い。この場合、低濃度のアルカリ溶液に代わって、トリ
エチルアミン、トリエタノールアミン、ヘキサメチルジ
シラザン等のアミン類にレジストを浸漬したり、これら
のアミン類に暴露したレジスト膜を、必要に応じて熱処
理することもできる。
Further, in order to improve the contrast with the unexposed portion of the resist film, before or after exposure, the resist film is immersed in a low-concentration alkaline solution, and then developed using a higher-concentration alkaline solution. You may do it. In this case, instead of a low-concentration alkaline solution, the resist is immersed in amines such as triethylamine, triethanolamine, and hexamethyldisilazane, or the resist film exposed to these amines is heat-treated as necessary. You can also.

【0041】[0041]

【実施例】(実施例1)(a)成分としてポリビニルフ
ェノールからなる側鎖の一部に酸により解離する溶解抑
止基を導入したポリマー70重量%と、(b)露光によ
り酸を発生する化合物であるオニウム塩化合物を25重
量%からなる組成物に、(c)弱酸を発生するクエンチ
ャー化合物としてターシャルブトキシカルボニルトリア
ゾールを5重量%加え溶剤に溶解したレジスト組成物
を、シリコンウエハ上にスピンナーを用いて塗布し、1
30℃で1分間乾燥して、厚さ0.2〜1.0μmのレ
ジスト膜を形成した。続いてこのレジスト膜に対してK
rFエキシマレーザ光源で露光を行なった。次いで、露
光後のレジスト膜を熱板上で、130℃1分の露光後加
熱を行なった後、TMAH水溶液(TMAH2.38
%)による現像処理を行ない、レジストパターンを形成
した。このときの感度と解像度は155μC/cm
0.175μmであった。形成したレジストパターンの
断面形状をSEMによって観察した結果、パターンのコ
ントラストがよく、ウォールアングルが高くなり、パタ
ーン形状が飛躍的に向上した。
(Example 1) 70% by weight of a polymer in which a dissolution inhibiting group capable of dissociating with an acid is introduced into a part of a side chain made of polyvinylphenol as a component (a), and (b) a compound capable of generating an acid upon exposure A resist composition obtained by adding (c) 5% by weight of tert-butoxycarbonyltriazole as a quencher compound that generates a weak acid to a composition comprising 25% by weight of an onium salt compound as Apply using
After drying at 30 ° C. for 1 minute, a resist film having a thickness of 0.2 to 1.0 μm was formed. Subsequently, K
Exposure was performed with an rF excimer laser light source. Next, the exposed resist film is heated on a hot plate at 130 ° C. for 1 minute and then heated, and then subjected to a TMAH aqueous solution (TMAH 2.38).
%) To form a resist pattern. The sensitivity and resolution at this time are 155 μC / cm 2 ,
It was 0.175 μm. As a result of observing the cross-sectional shape of the formed resist pattern by SEM, the pattern contrast was good, the wall angle was increased, and the pattern shape was dramatically improved.

【0042】(比較例1)(c)成分を加えない以外
は、実施例1と同様の組成のレジスト組成物を用い、実
施例1と同様な方法でレジストパターンを形成した。こ
のときの感光と解像度は130μC/cm、0.25
μmであった。形成したレジストパターンの断面形状を
SEMによって観察した結果、実施例1で得られたパタ
ーン形状に比較して、ウォールアングルが低く、パター
ン形状は悪くなっていた。
(Comparative Example 1) A resist pattern was formed in the same manner as in Example 1 except that the component (c) was not added, using the same resist composition as in Example 1. The sensitivity and resolution at this time were 130 μC / cm 2 , 0.25
μm. As a result of observing the cross-sectional shape of the formed resist pattern by SEM, the wall angle was lower and the pattern shape was worse than that of the pattern shape obtained in Example 1.

【0043】(比較例2)(c)成分の代わりにイミダ
ゾール化合物を5重量%加えたレジスト組成物を用い実
施例1と同様な方法でレジストパターンを形成した。こ
のときの感度と解像度は200μC/cm、0.2μ
mであった。形成したレジストパターンの断面形状をS
EMによって観察した結果、実施例1で得られたパター
ン形状に比較して、ウォールアングルが低く、パターン
形状は悪くなっていた。
Comparative Example 2 A resist pattern was formed in the same manner as in Example 1 except that the imidazole compound was added in an amount of 5% by weight instead of the component (c). The sensitivity and resolution at this time are 200 μC / cm 2 and 0.2 μC.
m. The cross-sectional shape of the formed resist pattern is S
As a result of observation by EM, as compared with the pattern shape obtained in Example 1, the wall angle was lower and the pattern shape was worse.

【0044】[0044]

【発明の効果】本発明のレジスト組成物は、化学増幅型
レジストとして特有の高感度、高解像性能を保持し、パ
ターン形成プロセスを通して安定であり、微細な断面矩
形のレジストパターンを供する。
The resist composition of the present invention maintains the high sensitivity and high resolution characteristic of a chemically amplified resist, is stable throughout the pattern formation process, and provides a resist pattern having a fine rectangular cross section.

【0045】また本発明のパターン形成方法により、レ
ジストの露光量の増加(感度の低下)を伴わず、微細パ
ターンの形成が可能となる。
Further, according to the pattern forming method of the present invention, a fine pattern can be formed without increasing the exposure amount of the resist (decrease in sensitivity).

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】少なくとも(a)アルカリ可溶性ポリマー
のアルカリ可溶性基が酸により解離する溶解抑止基によ
って保護されてなるポリマーと、(b)露光により酸を
発生する化合物と、(c)弱酸を発生するクエンチャー
化合物とを含有するレジスト組成物。
1. A polymer in which at least (a) an alkali-soluble group of an alkali-soluble polymer is protected by a dissolution inhibiting group dissociated by an acid, (b) a compound which generates an acid upon exposure, and (c) a weak acid. And a quencher compound.
【請求項2】前記(c)弱酸を発生するクエンチャー化
合物が発生する酸は(b)露光により酸を発生する化合
物が露光により発生する酸よりも弱い酸であることを特
徴とする請求項1記載のレジスト組成物。
2. The method according to claim 1, wherein (c) the acid which generates the quencher compound which generates a weak acid is (b) the compound which generates an acid by exposure is an acid which is weaker than the acid which is generated by exposure. 2. The resist composition according to 1.
【請求項3】前記(c)弱酸を発生するクエンチャー化
合物が、環状骨格を有し前記環状骨格に窒素原子を含有
する化合物であることを特徴とする請求項1記載のレジ
スト組成物。
3. The resist composition according to claim 1, wherein (c) the quencher compound that generates a weak acid is a compound having a cyclic skeleton and containing a nitrogen atom in the cyclic skeleton.
【請求項4】前記(c)弱酸を発生するクエンチャー化
合物が、窒素原子を含有する環状骨格の縮合多環化合物
から選択される少なくとも一種の化合物であることを特
徴とする請求項1記載のレジスト組成物。
4. The method according to claim 1, wherein the (c) quencher compound that generates a weak acid is at least one compound selected from a condensed polycyclic compound having a cyclic skeleton containing a nitrogen atom. Resist composition.
【請求項5】前記(c)弱酸を発生するクエンチャー化
合物が、少なくとも一つ以上の強酸により解離する置換
基を有する化合物であることを特徴とする請求項1記載
のレジスト組成物。
5. The resist composition according to claim 1, wherein (c) the quencher compound that generates a weak acid is a compound having a substituent that dissociates with at least one or more strong acids.
【請求項6】請求項1記載のレジスト組成物を主成分と
するレジスト膜を基板上に形成する工程と、前記レジス
ト膜にパターン露光を施す工程と、前記露光後のレジス
ト膜をべーキングする工程と、及び前記べーキング後の
レジスト膜をアルカリ溶液を用いて現像処理する工程と
を具備することを特徴とするパターン形成方法。
6. A step of forming a resist film mainly comprising the resist composition according to claim 1 on a substrate, a step of subjecting the resist film to pattern exposure, and baking the exposed resist film. And a step of developing the resist film after baking using an alkaline solution.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7049169B2 (en) * 2002-08-22 2006-05-23 Fujitsu Limited Method of fabricating a semiconductor device
US7396633B2 (en) 2003-06-23 2008-07-08 Nec Electronics Corporation Chemically amplified resist composition and manufacturing method of semiconductor integrated circuit device with such chemically amplified resist composition

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US7396633B2 (en) 2003-06-23 2008-07-08 Nec Electronics Corporation Chemically amplified resist composition and manufacturing method of semiconductor integrated circuit device with such chemically amplified resist composition
US7534554B2 (en) 2003-06-23 2009-05-19 Nec Electronics Corporation Chemically amplified resist composition and manufacturing method of semiconductor integrated circuit device with such chemically amplified resist composition

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