JP2000221672A - パターン形成材料及びパターン形成方法 - Google Patents
パターン形成材料及びパターン形成方法Info
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Materials For Photolithography (AREA)
Abstract
目的とする。 【解決手段】 加熱されると酸を発生させる基とエネル
ギービームが照射されると塩基を発生させる基とを含む
重合体からなるパターン形成材料を基板上に塗布してレ
ジスト膜を形成する第1の工程と、前記レジスト膜に所
望のパターン形状を持つマスクを介してエネルギービー
ムを照射して、前記レジスト膜の露光部に前記重合体か
ら塩基を発生させる第2の工程と、前記レジスト膜を加
熱して前記重合体から酸を発生させ、前記レジスト膜の
露光部において前記重合体から発生した塩基と前記重合
体から発生した酸とを中和させる第3の工程と、前記レ
ジスト膜の未露光部の表面にマスクを形成する第4の工
程と、前記マスクによりレジストパターンを形成する第
5の工程とを備えている。
Description
るパターン形成方法及び該方法に用いられるパターン形
成材料に関するものである。
紫外線を用いたフォトリソグラフィによってパターン形
成を行っているが、半導体素子のパターンの微細化に伴
って短波長光源の使用が進められている。短波長光源を
使用する場合、焦点深度を高めたり実用解像度を向上さ
せたりするために、近年、ドライ現像を用いた表面解像
プロセスの開発が進められてきている。表面解像プロセ
スとしては、例えば、本発明者らが発明して出願した特
願平9−036551に示されるように、露光されると
塩基を発生する化合物と、加熱により酸を発生する重合
体とからなるレジストのレジスト膜の表面に選択的にポ
リシロキサン膜を形成した後、該ポリシロキサン膜をマ
スクとして前記レジスト膜に対してドライエッチングを
行うことにより、レジストパターン形成を行う従来の方
法が提案されている。ところが、このような従来の方法
ではパターン形成の選択性が不良で、非パターン部に残
さが生じるという課題があった。以下、このようなレジ
ストを用いたパターン形成方法を、図2(a)〜(f)
を用いて説明する。露光されると塩基を発生する化合物
として、O−フェニルアセチルアセトナフトンオキシ
ム、加熱により酸を発生する重合体として、ポリ(シク
ロヘキシルスチレンスルフォン酸)よりなるレジスト
(パターン形成材料)を用いた。O−フェニルアセチル
アセトナフトンオキシムはポリ(シクロヘキシルスチレ
ンスルフォン酸)に対して23wt%加えた。基板1上
に上記従来のパターン形成材料膜20を0.5μm厚に形
成する(図2(a))。所望のパターンを描いたマスク
3を介してArFエキシマレーザ光4にて露光を行い、
パターン形成材料膜20の露光部に塩基5を発生させる
(図2(b))。この後100℃60秒の加熱6を行い
パターン形成材料膜20に酸7を発生させる。露光部の
塩基5は発生した酸7によって中和され、過剰の酸7が
残った(図2(c))。加湿状態中に基板1を放置し、
パターン形成材料膜20の表面に水8を吸着させる。酸
の存在により水8はパターン形成材料膜20の表面全面
に吸着した(図2(d))。次に、アルコシシランガス
としてメチルトリエトキシシラン(MTEOS)を導入
すると、発生している酸7が触媒となってMTEOSの
加水分解と脱水縮合が起こり、酸7の残存部に金属酸化
膜9が形成された(図2(e))。その後、金属酸化膜
9をマスクとしてパターン形成材料膜20に対して酸素
とSO2を主ガスとするTCP方式のドライエッチング10を
行い0.13μmパターン20Aを形成した。パターン20
Aは露光部の金属酸化膜が転写され残さが残った不良パ
ターンであった(図2(f))。
ンの原因としては露光部に発生した過剰な酸の影響と考
えられるがこれを完全に除去できるほどの露光されると
塩基を発生する化合物の量添加、種類選択はできなかっ
た。このような不良パターンは後工程の不良につなが
り、ひいては半導体素子製造の歩留り低下の原因となり
非常に大きな課題となった。この発明は、以上のような
課題を解決するためになされたものであり、半導体素子
のパターン形成の際に良好なパターンが形成できるパタ
ーン形成材料及びパターン形成方法を提供することを目
的とする。
料は、加熱されると酸を発生させる基とエネルギービー
ムが照射されると塩基を発生させる基とを含む重合体か
らなることを特徴とする。
されると酸を発生させる基とエネルギービームが照射さ
れると塩基を発生させる基とを含む重合体からなるパタ
ーン形成材料を基板上に塗布してレジスト膜を形成する
第1の工程と、前記レジスト膜に所望のパターン形状を
持つマスクを介してエネルギービームを照射して、前記
レジスト膜の露光部に前記重合体から塩基を発生させる
第2の工程と、前記レジスト膜を加熱して前記重合体か
ら酸を発生させることにより、前記レジスト膜の露光部
において前記重合体から発生した塩基と前記重合体から
発生した酸とを中和させる第3の工程と、前記レジスト
膜に金属アルコキシドを供給して、前記レジスト膜の未
露光部の表面に金属酸化膜を形成する第4の工程と、前
記金属酸化膜をマスクとして前記レジスト膜に対してド
ライエッチングを行って、前記レジスト膜よりなるレジ
ストパターンを形成する第5の工程とを備えていること
を特徴とする。
より塩基を発生させる基を含む重合体を用いることによ
り従来添加量の制限されていた露光により塩基を発生さ
せる化合物に比べて多くの塩基発生ユニットが使用でき
る。これにより露光部の酸が過剰になることなく、多く
の塩基により中和され、アルコキシシラン処理で金属酸
化膜が形成されないので、露光部に残さのない良好なパ
ターンが形成できる。
たとえば一般式
アリル基を示す。R2及びR3はそれぞれが互いに独立して
いる水素原子、アルキル基、ハロゲン、アリル基、フェ
ニル基若しくはアルケニル基、又はR2及びR3の両者で環
状となっている環状アルキル基(アリール基ともい
う)、環状アルケニル基、フェニル基を持つ環状アルキ
ル基若しくはフェニル基を持つ環状アルケニル基を示
す。R4は水素原子、アルキル基、ハロゲン、アリル基、
フェニル基若しくはアルケニル基を示す)により表され
る化合物が重合してなる2元、または、これらに他の基
が重合してなる3元以上の重合体である。
スト膜の未露光部に水を吸着させる工程を含んでもよ
い。
ジストを用いた本発明のパターン形成方法を、図1
(a)〜(f)を用いて説明する。この実施の形態のパ
ターン形成材料は、加熱されると酸を発生させる基とエ
ネルギービームが照射されると塩基を発生させる基とを
含む2元の重合体(ポリマー)である。1元目のモノマ
ーとなる、加熱されると酸を発生させる基(又は加熱さ
れると酸を発生させる基を含む化合物)の一般式は、
発生させる基(または照射されると塩基を発生させる基
を含む化合物)の一般式は、
とエネルギービームが照射されると塩基を発生させる基
とを含む2元の重合体としてポリ(アセトナフトンオキ
シムアクリレート−co−シクロヘキシルスチレンスル
フォン酸)(−co−は共重合を意味する)よりなるレ
ジスト(パターン形成材料)を用いた。ここで、アセト
ナフトンオキシムアクリレートは、照射されると塩基を
発生させる基(または、照射されると塩基を発生させる
基を有する化合物)の一例である。また、シクロヘキシ
ルスチレンスルフォン酸は、加熱されると酸を発生させ
る基(または、加熱されると酸を発生させる基を有する
化合物)の一例である。ポリマー中のアセトナフトンオ
キシムアクリレートは58mol%だった。この数値
は、この実施の形態によれば塩基を発生する基の添加量
が多くできることを示している。
膜2を0.5μm厚に形成する(図1(a))。所望のパ
ターンを描いたマスク3を介してArFエキシマレーザ
光4にて露光を行い、パターン形成材料膜2の露光部に
塩基5を発生させる(図1(b))。すなわち、この例
ではアセトナフトンアオキシムアクリレートがArFエ
キシマレーザにより塩基5を発生させる。この後100
℃60秒の加熱6を行いパターン形成材料膜2に酸7を
発生させる。すなわち、この例では、シクロヘキシルス
チレンスルフォン酸が加熱6により酸7を発生させる。
十分に発生していた露光部の塩基5は発生した酸7を完
全に中和し、酸7は未露光部にのみ残った(図1
(c))。加湿状態中に基板1を放置し、パターン形成
材料膜2の表面に水8を吸着させる。この時水8は酸7
の存在するパターン形成材料膜2の未露光部表面にのみ
吸着した(図1(d))。次に、アルコシシランガスと
してメチルトリエトキシシラン(MTEOS)を導入す
ると、発生している酸7が触媒となってMTEOSの加
水分解と脱水縮合が起こり、酸7の残存部である未露光
部にのみ金属酸化膜9が形成された(図1(e))。そ
の後、金属酸化膜9をマスクとしてパターン形成材料膜
2に対して酸素とSO2を主ガスとするTCP方式のドライエ
ッチング10を行い0.13μmパターン2Aを形成した。
パターン2Aは露光部に残さ等のない良好なパターンで
あった(図1(f))。
として、アセトナフトンオキシムアクリレートを用いた
が、これに代えて、アセトフェノンオキシムアクリレー
ト、アセトナフトンオキシムメタクリレート、アセトフ
ェノンオキシムメタクリレート等を用いてもよい。
rFエキシマレーザを用いたが、これに代えて、i線、
KrFエキシマレーザ、F2エキシマレーザ、他の遠紫外
線、他の真空紫外線、13nm光等の極紫外線、EB(電子ビ
ーム)又はX線等を用いてもよい。
して、MTEOSを用いたが、これに代えて、メチルト
リメトキシシラン(MTMOS)、テトラメトキシシラ
ン(TMOS)、テトラエトキシシラン(TEOS)、
Ti(OC2H5)4、Ge(OC2H5)4、Al(OC2
H5)3又はZr(OC2H5)3等の他の金属アルコキシ
ドを気相又は液相で供給してもよい。
重合した2元の重合体を用いたが、3種以上のモノマー
が共重合した3元以上の重合体でもよい。3元以上の重
合体である場合の3元目以降の重合基(又は重合化合
物)としてはメチルアクリル酸、メチルメタクリル酸等
が挙げられるがこれらに限らない。
造などのパターン形成を高精度に行うことができること
から、本発明は工業的価値が極めて大きい。
パターン形成方法の各工程を示す断面図である。
ーン形成方法の各工程を示す断面図である。
発明のパターン形成材料膜を用いたパターン、20 従
来のパターン形成材料膜、20A 従来のパターン形成
材料膜を用いたパターン、3 マスク、4 ArFエキ
シマレーザ光、5 塩基、6 加熱、7 酸、8 水、
9 金属酸化膜、10 ドライエッチング。
Claims (5)
- 【請求項1】 加熱されると酸を発生させる基とエネル
ギービームが照射されると塩基を発生させる基とを含む
重合体からなることを特徴とするパターン形成材料。 - 【請求項2】 前記重合体は、一般式 【化1】 (但し、R1は水素原子又はアルキル基又はハロゲン又は
アリル基を示す。R2及びR3はそれぞれが互いに独立して
いる水素原子、アルキル基、ハロゲン、アリル基、フェ
ニル基若しくはアルケニル基、又はR2及びR3の両者で環
状となっている環状アルキル基(アリール基ともい
う)、環状アルケニル基、フェニル基を持つ環状アルキ
ル基若しくはフェニル基を持つ環状アルケニル基を示
す。R4は水素原子、アルキル基、ハロゲン、アリル基、
フェニル基若しくはアルケニル基を示す。)により表さ
れる化合物が重合してなる2元、または、これらの化合
物に他の基又は化合物が重合してなる3元以上の重合体
であることを特徴とする請求項1に記載のパターン形成
材料。 - 【請求項3】 加熱されると酸を発生させる基とエネル
ギービームが照射されると塩基を発生させる基とを含む
重合体からなるパターン形成材料を基板上に塗布してレ
ジスト膜を形成する第1の工程と、 前記レジスト膜に所望のパターン形状を持つマスクを介
してエネルギービームを照射して、前記レジスト膜の露
光部に前記重合体から塩基を発生させる第2の工程と、 前記レジスト膜を加熱して前記重合体から酸を発生させ
ることにより、前記レジスト膜の露光部において前記重
合体から発生した塩基と前記重合体から発生した酸とを
中和させる第3の工程と、 前記レジスト膜の未露光部の表面にマスクを形成する第
4の工程と、 前記マスクを用いて前記レジスト膜に対してエッチング
を行って、前記レジスト膜よりなるレジストパターンを
形成する第5の工程とを備えていることを特徴とするパ
ターン形成方法。 - 【請求項4】 前記重合体は、一般式 【化2】 (但し、R1は水素原子又はアルキル基又はハロゲン又は
アリル基を示す。R2及びR3はそれぞれが互いに独立して
いる水素原子、アルキル基、ハロゲン、アリル基、フェ
ニル基若しくはアルケニル基、又はR2及びR3の両者で環
状となっている環状アルキル基(アリール基ともい
う)、環状アルケニル基、フェニル基を持つ環状アルキ
ル基若しくはフェニル基を持つ環状アルケニル基を示
す。R4は水素原子、アルキル基、ハロゲン、アリル基、
フェニル基若しくはアルケニル基を示す。)により表さ
れる化合物が重合してなる2元、または、これらに他の
基が重合してなる3元以上の重合体であることを特徴と
する請求項3に記載のパターン形成方法。 - 【請求項5】 前記第3の工程と第4の工程の間に、前
記レジスト膜の未露光部に水を吸着させる工程を含むこ
とを特徴とする請求項3に記載のパターン形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11024801A JP3015019B1 (ja) | 1999-02-02 | 1999-02-02 | パタ―ン形成材料及びパタ―ン形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11024801A JP3015019B1 (ja) | 1999-02-02 | 1999-02-02 | パタ―ン形成材料及びパタ―ン形成方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP3015019B1 JP3015019B1 (ja) | 2000-02-28 |
JP2000221672A true JP2000221672A (ja) | 2000-08-11 |
Family
ID=12148311
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11024801A Expired - Fee Related JP3015019B1 (ja) | 1999-02-02 | 1999-02-02 | パタ―ン形成材料及びパタ―ン形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3015019B1 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003222972A (ja) * | 2001-11-21 | 2003-08-08 | Fuji Photo Film Co Ltd | パターン形成材料及び画像形成材料 |
KR100861293B1 (ko) * | 2002-12-09 | 2008-10-01 | 주식회사 하이닉스반도체 | 감광막 패턴 제조 방법 |
JP2010243773A (ja) * | 2009-04-06 | 2010-10-28 | Sanyo Chem Ind Ltd | 光塩基発生剤を含有する感光性組成物 |
-
1999
- 1999-02-02 JP JP11024801A patent/JP3015019B1/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100861293B1 (ko) * | 2002-12-09 | 2008-10-01 | 주식회사 하이닉스반도체 | 감광막 패턴 제조 방법 |
JP2010243773A (ja) * | 2009-04-06 | 2010-10-28 | Sanyo Chem Ind Ltd | 光塩基発生剤を含有する感光性組成物 |
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---|---|
JP3015019B1 (ja) | 2000-02-28 |
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