JP2001189253A - レジストパターン形成方法、レジストパターン形成方法に使用する上層材および半導体装置 - Google Patents
レジストパターン形成方法、レジストパターン形成方法に使用する上層材および半導体装置Info
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 レジスト膜内における光の多重干渉を抑制し
てレジストパターンの寸法の均一性を向上させることが
でき、クリーンルーム等における耐環境性を向上させる
ことができ、さらに上層材中の酸がレジストに拡散する
ことを防止して矩形性の高いレジストパターンを得るこ
とができるレジストパターン形成方法、レジストパター
ン形成方法に使用する上層材および半導体装置を提供す
る。 【解決手段】 水溶性の低分子の酸性物質と、この酸性
物質がレジスト中に拡散することを防止するために水溶
性の塩基発生剤とを含有した上層材を用いることによ
り、露光後に発生した塩基が本来上層材中に含まれてい
る酸を中和し、この酸のレジスト中への拡散を抑制する
ことができる。この結果、レジストの表面のポリマーの
保護基の脱離反応を抑制し、レジストにおける架橋反応
を抑制することができるため、矩形性の高いレジストパ
ターンを得ることができる。
てレジストパターンの寸法の均一性を向上させることが
でき、クリーンルーム等における耐環境性を向上させる
ことができ、さらに上層材中の酸がレジストに拡散する
ことを防止して矩形性の高いレジストパターンを得るこ
とができるレジストパターン形成方法、レジストパター
ン形成方法に使用する上層材および半導体装置を提供す
る。 【解決手段】 水溶性の低分子の酸性物質と、この酸性
物質がレジスト中に拡散することを防止するために水溶
性の塩基発生剤とを含有した上層材を用いることによ
り、露光後に発生した塩基が本来上層材中に含まれてい
る酸を中和し、この酸のレジスト中への拡散を抑制する
ことができる。この結果、レジストの表面のポリマーの
保護基の脱離反応を抑制し、レジストにおける架橋反応
を抑制することができるため、矩形性の高いレジストパ
ターンを得ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レジストパターン
形成方法、レジストパターン形成方法に使用する上層材
および半導体装置に関し、特に、環境耐性の高いプロセ
スが確立されたレジストパターン形成方法であって、か
つ寸法が均一な精度を有し解像性が高いパターンを得る
ために改良された上層材を使用するレジストパターン形
成方法、該上層材および半導体装置に関する。
形成方法、レジストパターン形成方法に使用する上層材
および半導体装置に関し、特に、環境耐性の高いプロセ
スが確立されたレジストパターン形成方法であって、か
つ寸法が均一な精度を有し解像性が高いパターンを得る
ために改良された上層材を使用するレジストパターン形
成方法、該上層材および半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】エキシマレーザを用いて露光を行なうエ
キシマレジストプロセスにおいては、ポジ型とネガ型と
は共に、化学増幅型レジストを主流とする開発と量産と
が進められている。この化学増幅型レジストは、酸発生
剤を含有するタイプと塩基発生剤を含有するタイプとの
２種類のタイプを有している。どちらのタイプのレジス
トも、露光によって酸または塩基を発生し、露光後の加
熱処理（ポストベーク処理、Post Exposure Bake : Ｐ
ＥＢ）によって触媒反応を生じる。
キシマレジストプロセスにおいては、ポジ型とネガ型と
は共に、化学増幅型レジストを主流とする開発と量産と
が進められている。この化学増幅型レジストは、酸発生
剤を含有するタイプと塩基発生剤を含有するタイプとの
２種類のタイプを有している。どちらのタイプのレジス
トも、露光によって酸または塩基を発生し、露光後の加
熱処理（ポストベーク処理、Post Exposure Bake : Ｐ
ＥＢ）によって触媒反応を生じる。
【０００３】最近、主として開発が進められているタイ
プは、酸発生剤を含有するタイプである。この酸発生剤
を含有するタイプでは一般的に、ポジ型レジストは、ア
ルカリ可溶性樹脂の極性基を溶解抑止基で保護したベー
ス樹脂と酸発生剤とで構成されており、ネガ型レジスト
は、ベース樹脂、架橋剤および酸発生剤で構成されてい
る。この酸発生剤を含有するタイプのレジストは、露光
で発生した酸を触媒として反応が生じ、ポジ型レジスト
の場合、ベース樹脂であるポリマーの保護基の分解が生
じて現像液に対してアルカリ可溶性になり、ネガ型レジ
ストの場合、架橋剤とポリマーとが反応して分子量が大
きくなることにより現像液に不溶化する。この結果、レ
ジストパターンが形成される。上述のように酸触媒を用
いた反応系であるため、反応効率が高く、高感度を達成
することが可能である。その反面、クリーンルームの環
境に対する依存性が高いため、露光からＰＥＢまでの引
き置き時間が長い場合は、クリーンルーム中の空気中に
あるアンモニア等の塩基成分の影響を受けて酸が失活す
る結果、ポジ型レジストでは表面難溶化層が発生すると
いう問題があった。このような問題を解決するために、
塗布工程、露光工程および現像工程をインラインで処理
し、空気中の塩基成分の影響を受けにくくするレジスト
材料の開発が検討されてきた。
プは、酸発生剤を含有するタイプである。この酸発生剤
を含有するタイプでは一般的に、ポジ型レジストは、ア
ルカリ可溶性樹脂の極性基を溶解抑止基で保護したベー
ス樹脂と酸発生剤とで構成されており、ネガ型レジスト
は、ベース樹脂、架橋剤および酸発生剤で構成されてい
る。この酸発生剤を含有するタイプのレジストは、露光
で発生した酸を触媒として反応が生じ、ポジ型レジスト
の場合、ベース樹脂であるポリマーの保護基の分解が生
じて現像液に対してアルカリ可溶性になり、ネガ型レジ
ストの場合、架橋剤とポリマーとが反応して分子量が大
きくなることにより現像液に不溶化する。この結果、レ
ジストパターンが形成される。上述のように酸触媒を用
いた反応系であるため、反応効率が高く、高感度を達成
することが可能である。その反面、クリーンルームの環
境に対する依存性が高いため、露光からＰＥＢまでの引
き置き時間が長い場合は、クリーンルーム中の空気中に
あるアンモニア等の塩基成分の影響を受けて酸が失活す
る結果、ポジ型レジストでは表面難溶化層が発生すると
いう問題があった。このような問題を解決するために、
塗布工程、露光工程および現像工程をインラインで処理
し、空気中の塩基成分の影響を受けにくくするレジスト
材料の開発が検討されてきた。
【０００４】上述の開発と並行して、塩基成分がレジス
ト中に拡散することを防止するために、酸性の上層材を
塗布するプロセスも広く検討されている。上層材を塗布
する目的には、上述の他にも寸法精度を向上させること
が挙げられる。レジスト膜内では光の多重反射が起こる
ため、レジスト膜厚が変動するとレジスト寸法が変動す
る。レジストパターンの寸法の変化は、下地段差がある
場合にはレジスト膜厚も変動することから、顕著なもの
となる。このため、レジスト膜内における光の多重干渉
を抑制することが可能な上層材の開発は必須のものとな
っている。
ト中に拡散することを防止するために、酸性の上層材を
塗布するプロセスも広く検討されている。上層材を塗布
する目的には、上述の他にも寸法精度を向上させること
が挙げられる。レジスト膜内では光の多重反射が起こる
ため、レジスト膜厚が変動するとレジスト寸法が変動す
る。レジストパターンの寸法の変化は、下地段差がある
場合にはレジスト膜厚も変動することから、顕著なもの
となる。このため、レジスト膜内における光の多重干渉
を抑制することが可能な上層材の開発は必須のものとな
っている。
【０００５】図４（Ａ）ないし（Ｅ）は、従来の上層材
を用いたレジストパターン形成のプロセスフローを示
す。図４（Ａ）ないし（Ｅ）において、符号１０は基
板、１２は基板１０上に塗布されたレジスト、４０は露
光光、１２ａは露光光４０により露光された露光部分、
１２ｂは露光光４０により露光されなかった未露光部
分、１４はレジスト１２上に塗布された上層材、２０は
上層材１４中に含まれた酸Ａ、１６はマスク、１７およ
び１８はレジスト１２の表面上に生じた膜べりである。
を用いたレジストパターン形成のプロセスフローを示
す。図４（Ａ）ないし（Ｅ）において、符号１０は基
板、１２は基板１０上に塗布されたレジスト、４０は露
光光、１２ａは露光光４０により露光された露光部分、
１２ｂは露光光４０により露光されなかった未露光部
分、１４はレジスト１２上に塗布された上層材、２０は
上層材１４中に含まれた酸Ａ、１６はマスク、１７およ
び１８はレジスト１２の表面上に生じた膜べりである。
【０００６】図４（Ａ）に示されるように、基板１０上
にレジスト１２を塗布し、プリベーク処理を行なう。次
に図４（Ｂ）に示されるように、レジスト１２上に上層
材１４を塗布しリベーク処理を行なう。図４（Ｃ）に示
されるように露光光４０をマスク１６を介して照射し、
図４（Ｄ）に示されるように露光後の加熱処理ＰＥＢを
行なう。最後に現像を行なうと、ポジ型の場合は図４
（Ｅ）の左側に示されるようなレジストパターンが形成
され、ネガ型の場合は図４（Ｅ）の右側に示されるよう
なレジストパターンが形成される。
にレジスト１２を塗布し、プリベーク処理を行なう。次
に図４（Ｂ）に示されるように、レジスト１２上に上層
材１４を塗布しリベーク処理を行なう。図４（Ｃ）に示
されるように露光光４０をマスク１６を介して照射し、
図４（Ｄ）に示されるように露光後の加熱処理ＰＥＢを
行なう。最後に現像を行なうと、ポジ型の場合は図４
（Ｅ）の左側に示されるようなレジストパターンが形成
され、ネガ型の場合は図４（Ｅ）の右側に示されるよう
なレジストパターンが形成される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述された従来の上層
材を用いたレジストパターン形成のプロセスは、現在主
流である酸発生剤を含有するタイプの化学増幅型レジス
トに対して適用されるため、大気中の塩基成分をトラッ
プする必要がある。したがって上層材は一般的に酸性膜
である。この結果、ポジ型レジストの場合は、上層材１
４中の酸Ａ（２０）が露光後のＰＥＢ処理中にレジスト
の未露光部分１２ｂ中に拡散してしまうこととなり、ポ
リマーの脱離反応により、レジストの未露光部分１２ｂ
の表面に膜べり１７が生じ、レジストパターンが劣化す
るという問題があった。ネガ型レジストの場合は、上層
材１４中の酸Ａ（２０）がレジストの未露光部分１２ｂ
にまで拡散することにより、未露光部１２ｂにおいても
架橋反応が生じ、膜べり１８に示されるような表面難溶
化層が発生して、所望のレジストパターン形状を得るこ
とができないという問題があった。この現象が顕著な場
合は、レジスト表面がまったく不溶化するという問題が
あった。さらに、ネガ型レジストの場合、酸Ａ（２０）
を含有する酸性の上層材１４とレジスト１２とのマッチ
ングがとれず、パターン形状が劣化したり、まったく解
像しない場合があるという問題もあった。
材を用いたレジストパターン形成のプロセスは、現在主
流である酸発生剤を含有するタイプの化学増幅型レジス
トに対して適用されるため、大気中の塩基成分をトラッ
プする必要がある。したがって上層材は一般的に酸性膜
である。この結果、ポジ型レジストの場合は、上層材１
４中の酸Ａ（２０）が露光後のＰＥＢ処理中にレジスト
の未露光部分１２ｂ中に拡散してしまうこととなり、ポ
リマーの脱離反応により、レジストの未露光部分１２ｂ
の表面に膜べり１７が生じ、レジストパターンが劣化す
るという問題があった。ネガ型レジストの場合は、上層
材１４中の酸Ａ（２０）がレジストの未露光部分１２ｂ
にまで拡散することにより、未露光部１２ｂにおいても
架橋反応が生じ、膜べり１８に示されるような表面難溶
化層が発生して、所望のレジストパターン形状を得るこ
とができないという問題があった。この現象が顕著な場
合は、レジスト表面がまったく不溶化するという問題が
あった。さらに、ネガ型レジストの場合、酸Ａ（２０）
を含有する酸性の上層材１４とレジスト１２とのマッチ
ングがとれず、パターン形状が劣化したり、まったく解
像しない場合があるという問題もあった。
【０００８】そこで、本発明の目的は、上記問題を解決
するためになされたものであり、下地段差がありレジス
ト膜厚が変動する場合であっても、レジスト膜内におけ
る光の多重干渉を抑制でき、レジストパターンの寸法の
均一性を向上させることができるレジストパターン形成
方法、レジストパターン形成方法に使用する上層材およ
び半導体装置を提供することにある。本発明の別の目的
は、塗布工程、露光工程および現像工程において、クリ
ーンルーム等の空気中におけるアンモニア等の塩基成分
の影響を遮断し、レジスト中に塩基成分が拡散すること
を抑制でき耐環境性を向上させることができるレジスト
パターン形成方法、レジストパターン形成方法に使用す
る上層材および半導体装置を提供することにある。さら
に本発明の目的は、上層材中の酸がレジストに拡散する
ことを防止して、矩形性の高いレジストパターンを得る
ことができるレジストパターン形成方法、レジストパタ
ーン形成方法に使用する上層材および半導体装置を提供
することにある。
するためになされたものであり、下地段差がありレジス
ト膜厚が変動する場合であっても、レジスト膜内におけ
る光の多重干渉を抑制でき、レジストパターンの寸法の
均一性を向上させることができるレジストパターン形成
方法、レジストパターン形成方法に使用する上層材およ
び半導体装置を提供することにある。本発明の別の目的
は、塗布工程、露光工程および現像工程において、クリ
ーンルーム等の空気中におけるアンモニア等の塩基成分
の影響を遮断し、レジスト中に塩基成分が拡散すること
を抑制でき耐環境性を向上させることができるレジスト
パターン形成方法、レジストパターン形成方法に使用す
る上層材および半導体装置を提供することにある。さら
に本発明の目的は、上層材中の酸がレジストに拡散する
ことを防止して、矩形性の高いレジストパターンを得る
ことができるレジストパターン形成方法、レジストパタ
ーン形成方法に使用する上層材および半導体装置を提供
することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のレジストパター
ン形成方法は、レジストを表面上に塗布された半導体基
板をプリベーク処理するプリベーク工程と、前記レジス
ト上に、水溶性の酸性物質と水溶性の塩基発生剤とを含
む上層材を用いた膜を形成してリベーク処理するリベー
ク工程と、前記上層材を露光した後、ポストベーク処理
を行なうポストベーク工程と、所定の現像液を用いて現
像を行ない、該現像液と共に前記上層材を剥離するレジ
ストパターン形成工程とを備えたものである。
ン形成方法は、レジストを表面上に塗布された半導体基
板をプリベーク処理するプリベーク工程と、前記レジス
ト上に、水溶性の酸性物質と水溶性の塩基発生剤とを含
む上層材を用いた膜を形成してリベーク処理するリベー
ク工程と、前記上層材を露光した後、ポストベーク処理
を行なうポストベーク工程と、所定の現像液を用いて現
像を行ない、該現像液と共に前記上層材を剥離するレジ
ストパターン形成工程とを備えたものである。
【００１０】ここで、本発明のレジストパターン形成方
法において、前記レジストパターン形成工程は、前記上
層材を水洗剥離する工程と、所定の現像液を用いて現像
を行なう工程とを備えることができるものである。
法において、前記レジストパターン形成工程は、前記上
層材を水洗剥離する工程と、所定の現像液を用いて現像
を行なう工程とを備えることができるものである。
【００１１】ここで、本発明のレジストパターン形成方
法において、前記ポストベーク工程は、前記上層材を露
光した後、前記上層材を水洗剥離する工程と、ポストベ
ーク処理を行なう工程とを備え、前記レジストパターン
形成工程は、所定の現像液を用いて現像を行なうことが
できるものである。
法において、前記ポストベーク工程は、前記上層材を露
光した後、前記上層材を水洗剥離する工程と、ポストベ
ーク処理を行なう工程とを備え、前記レジストパターン
形成工程は、所定の現像液を用いて現像を行なうことが
できるものである。
【００１２】ここで、本発明のレジストパターン形成方
法において、前記上層材は、水溶性の膜を形成する成分
として、アクリル酸系重合体またはビニル系重合体を、
単体または２種類以上の混合により用いることができる
ものである。
法において、前記上層材は、水溶性の膜を形成する成分
として、アクリル酸系重合体またはビニル系重合体を、
単体または２種類以上の混合により用いることができる
ものである。
【００１３】ここで、本発明のレジストパターン形成方
法において、前記上層材に含まれる酸性物質は、スルホ
ン酸アンモニウム塩とすることができるものである。
法において、前記上層材に含まれる酸性物質は、スルホ
ン酸アンモニウム塩とすることができるものである。
【００１４】ここで、本発明のレジストパターン形成方
法において、前記上層材に含まれる水溶性の塩基発生剤
は、遷移金属錯体、ベンジルカルバメート化合物または
オキシム化合物とすることができるものである。
法において、前記上層材に含まれる水溶性の塩基発生剤
は、遷移金属錯体、ベンジルカルバメート化合物または
オキシム化合物とすることができるものである。
【００１５】ここで、本発明のレジストパターン形成方
法において、前記レジストは、ポジ型のレジストとする
ことができるものである。
法において、前記レジストは、ポジ型のレジストとする
ことができるものである。
【００１６】ここで、本発明のレジストパターン形成方
法において、前記レジストは、ネガ型のレジストとする
ことができるものである。
法において、前記レジストは、ネガ型のレジストとする
ことができるものである。
【００１７】ここで、本発明のレジストパターン形成方
法に使用する上層材は、レジストを表面上に塗布された
半導体基板をプリベーク処理し、該レジスト上に所定の
上層材を用いた膜を形成してリベーク処理し、該所定の
上層材を露光した後、ポストベーク処理を行ない、所定
の現像液を用いて現像を行ない、該現像液と共に前記上
層材を剥離してレジストパターンを形成するレジストパ
ターン形成方法に使用する上層材であって、該上層材
は、水溶性の酸性物質と水溶性の塩基発生剤とを含むも
のである。
法に使用する上層材は、レジストを表面上に塗布された
半導体基板をプリベーク処理し、該レジスト上に所定の
上層材を用いた膜を形成してリベーク処理し、該所定の
上層材を露光した後、ポストベーク処理を行ない、所定
の現像液を用いて現像を行ない、該現像液と共に前記上
層材を剥離してレジストパターンを形成するレジストパ
ターン形成方法に使用する上層材であって、該上層材
は、水溶性の酸性物質と水溶性の塩基発生剤とを含むも
のである。
【００１８】ここで、本発明のレジストパターン形成方
法に使用する上層材は、水溶性の膜を形成する成分とし
て、アクリル酸系重合体またはビニル系重合体を、単体
または２種類以上の混合により用いることができるもの
である。
法に使用する上層材は、水溶性の膜を形成する成分とし
て、アクリル酸系重合体またはビニル系重合体を、単体
または２種類以上の混合により用いることができるもの
である。
【００１９】ここで、本発明のレジストパターン形成方
法に使用する上層材に含まれる酸性物質は、スルホン酸
アンモニウム塩とすることができるものである。
法に使用する上層材に含まれる酸性物質は、スルホン酸
アンモニウム塩とすることができるものである。
【００２０】ここで、本発明のレジストパターン形成方
法に使用する上層材に含まれる水溶性の塩基発生剤は、
遷移金属錯体、ベンジルカルバメート化合物またはオキ
シム化合物とすることができるものである。
法に使用する上層材に含まれる水溶性の塩基発生剤は、
遷移金属錯体、ベンジルカルバメート化合物またはオキ
シム化合物とすることができるものである。
【００２１】本発明のレジストパターン形成方法に使用
する半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板上に
塗布されたレジストと、前記レジスト上に、水溶性の酸
性物質と水溶性の塩基発生剤とを含む上層材を用いて形
成された膜とを備えたものである。
する半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板上に
塗布されたレジストと、前記レジスト上に、水溶性の酸
性物質と水溶性の塩基発生剤とを含む上層材を用いて形
成された膜とを備えたものである。
【００２２】ここで、本発明のレジストパターン形成方
法に使用する半導体装置において、前記上層材は、水溶
性の膜を形成する成分として、アクリル酸系重合体また
はビニル系重合体を、単体または２種類以上の混合によ
り用いることができるものである。
法に使用する半導体装置において、前記上層材は、水溶
性の膜を形成する成分として、アクリル酸系重合体また
はビニル系重合体を、単体または２種類以上の混合によ
り用いることができるものである。
【００２３】ここで、本発明のレジストパターン形成方
法に使用する半導体装置において、前記上層材に含まれ
る酸性物質は、スルホン酸アンモニウム塩であることが
できるものである。
法に使用する半導体装置において、前記上層材に含まれ
る酸性物質は、スルホン酸アンモニウム塩であることが
できるものである。
【００２４】ここで、本発明のレジストパターン形成方
法に使用する半導体装置において、前記上層材に含まれ
る水溶性の塩基発生剤は、遷移金属錯体、ベンジルカル
バメート化合物またはオキシム化合物であることができ
るものである。
法に使用する半導体装置において、前記上層材に含まれ
る水溶性の塩基発生剤は、遷移金属錯体、ベンジルカル
バメート化合物またはオキシム化合物であることができ
るものである。
【００２５】ここで、本発明のレジストパターン形成方
法に使用する半導体装置において、前記レジストは、ポ
ジ型のレジストであることができるものである。
法に使用する半導体装置において、前記レジストは、ポ
ジ型のレジストであることができるものである。
【００２６】ここで、本発明のレジストパターン形成方
法に使用する半導体装置において、前記レジストは、ネ
ガ型のレジストであることができるものである。
法に使用する半導体装置において、前記レジストは、ネ
ガ型のレジストであることができるものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、まず本発明の塩基発生剤を
含有する酸性の水溶性の上層材の特徴を説明し、次にこ
の上層材が塗布されたエキシマレジストを用いてレジス
トパターンを形成するいくつかの方法について説明し、
最後にこの上層材の具体的な例を説明する。以下、図面
を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
含有する酸性の水溶性の上層材の特徴を説明し、次にこ
の上層材が塗布されたエキシマレジストを用いてレジス
トパターンを形成するいくつかの方法について説明し、
最後にこの上層材の具体的な例を説明する。以下、図面
を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２８】実施の形態１.本発明の上層材は、クリー
ンルーム等の空気中におけるアンモニア等の塩基成分の
影響を遮断し、レジスト中に塩基成分が拡散することを
抑制できる耐環境性を向上させるために、水溶性の低分
子の酸性物質を含有している。さらに、この酸性物質が
レジスト中に拡散することを防止するために、水溶性の
塩基発生剤を含有している。この塩基発生剤は、紫外線
もしくは電子線等の照射または加熱作用によって塩基を
発生するものをいう。発生する塩基は、有機または無機
のいずれであってもよい。この塩基発生剤を用いること
により、露光後に発生した塩基が本来上層材中に含まれ
ている酸を中和するため、ポジ型およびネガ型レジスト
共に矩形性の高いレジストパターンを得ることができ
る。
ンルーム等の空気中におけるアンモニア等の塩基成分の
影響を遮断し、レジスト中に塩基成分が拡散することを
抑制できる耐環境性を向上させるために、水溶性の低分
子の酸性物質を含有している。さらに、この酸性物質が
レジスト中に拡散することを防止するために、水溶性の
塩基発生剤を含有している。この塩基発生剤は、紫外線
もしくは電子線等の照射または加熱作用によって塩基を
発生するものをいう。発生する塩基は、有機または無機
のいずれであってもよい。この塩基発生剤を用いること
により、露光後に発生した塩基が本来上層材中に含まれ
ている酸を中和するため、ポジ型およびネガ型レジスト
共に矩形性の高いレジストパターンを得ることができ
る。
【００２９】次に、上述の上層材が塗布されたエキシマ
レジストを用いてレジストパターンを形成する一方法に
ついて説明する。上述の上層材は、レジスト上に水溶性
カップを有するコータにおいて、スピン塗布のような一
般的な方法を用いて塗布することにより均一性良く膜形
成を行なわせることができる。この上層材を塗布するプ
ロセスは、ポジ型およびネガ型の両方に適用することが
できる。
レジストを用いてレジストパターンを形成する一方法に
ついて説明する。上述の上層材は、レジスト上に水溶性
カップを有するコータにおいて、スピン塗布のような一
般的な方法を用いて塗布することにより均一性良く膜形
成を行なわせることができる。この上層材を塗布するプ
ロセスは、ポジ型およびネガ型の両方に適用することが
できる。
【００３０】図１（Ａ）ないし（Ｅ）は、本発明の実施
の形態１におけるレジストパターン形成方法を示す。図
１（Ａ）ないし（Ｅ）において、符号１０は基板、１２
は基板１０上に塗布されたレジスト、４０は露光光、１
２ａは露光光４０により露光されたレジスト１２の露光
部分、１２ｂは露光光４０により露光されなかったレジ
スト１２の未露光部分、１４はレジスト１２上に塗布さ
れた上述の特徴を有する本発明の上層材、２０は上層材
１４中に含まれた酸Ａ、２２は未露光状態の上層材１４
中（図１（Ｂ）参照）または未露光部分の上層材１４中
（図１（Ｃ）参照）にある塩基発生剤Ｂ、３２は露光部
分の上層材１４中（図１（Ｄ）参照）にある中和された
酸ａ、３４は露光部分の上層材１４中にある塩基ｂであ
る。
の形態１におけるレジストパターン形成方法を示す。図
１（Ａ）ないし（Ｅ）において、符号１０は基板、１２
は基板１０上に塗布されたレジスト、４０は露光光、１
２ａは露光光４０により露光されたレジスト１２の露光
部分、１２ｂは露光光４０により露光されなかったレジ
スト１２の未露光部分、１４はレジスト１２上に塗布さ
れた上述の特徴を有する本発明の上層材、２０は上層材
１４中に含まれた酸Ａ、２２は未露光状態の上層材１４
中（図１（Ｂ）参照）または未露光部分の上層材１４中
（図１（Ｃ）参照）にある塩基発生剤Ｂ、３２は露光部
分の上層材１４中（図１（Ｄ）参照）にある中和された
酸ａ、３４は露光部分の上層材１４中にある塩基ｂであ
る。
【００３１】本発明のレジストパターン形成方法をポジ
型レジストに対して適用した場合について説明する。図
１（Ａ）に示されるように、基板１０上にレジスト１２
を塗布し、プリベーク処理を行なう。次に図１（Ｂ）に
示されるように、レジスト１２上に本発明の上層材１４
をスピン塗布により塗布して膜形成しリベーク処理を行
なう。本発明の上層材１４中には酸Ａと塩基発生剤Ｂと
が含有されている。図１（Ｃ）に示されるように露光光
４０を所望のマスク１６を介して照射し、図１（Ｄ）に
示されるように露光後の加熱処理ＰＥＢを行なう。露光
によって上層材１４中に含有されている塩基発生剤Ｂ
（２２）から塩基ｂ（３４）が発生する。発生した塩基
ｂ（３４）は加熱処理ＰＥＢ中に拡散し、上層材１４中
の酸Ａ（２０）を中和する。この結果、レジスト１２ａ
中に酸Ａ（２０）が拡散することが抑制されるため、レ
ジスト１２ａの表面のポリマーの保護基の脱離反応が抑
制される。最後にＴＭＡＨ２．３８ｗｔ％を用いて現像
を行なうと、ポジ型の場合、図１（Ｅ）の左側に示され
るように矩形性の高いレジストパターンを形成すること
ができる。上述のようにポリマーの保護基の脱離反応が
抑制されるため、現像後にレジスト１２ｂの膜厚が減少
したりレジストトップの形状が肩落ちしたりする現象を
抑制することができ、矩形性の高いレジストパターンを
形成することができる。
型レジストに対して適用した場合について説明する。図
１（Ａ）に示されるように、基板１０上にレジスト１２
を塗布し、プリベーク処理を行なう。次に図１（Ｂ）に
示されるように、レジスト１２上に本発明の上層材１４
をスピン塗布により塗布して膜形成しリベーク処理を行
なう。本発明の上層材１４中には酸Ａと塩基発生剤Ｂと
が含有されている。図１（Ｃ）に示されるように露光光
４０を所望のマスク１６を介して照射し、図１（Ｄ）に
示されるように露光後の加熱処理ＰＥＢを行なう。露光
によって上層材１４中に含有されている塩基発生剤Ｂ
（２２）から塩基ｂ（３４）が発生する。発生した塩基
ｂ（３４）は加熱処理ＰＥＢ中に拡散し、上層材１４中
の酸Ａ（２０）を中和する。この結果、レジスト１２ａ
中に酸Ａ（２０）が拡散することが抑制されるため、レ
ジスト１２ａの表面のポリマーの保護基の脱離反応が抑
制される。最後にＴＭＡＨ２．３８ｗｔ％を用いて現像
を行なうと、ポジ型の場合、図１（Ｅ）の左側に示され
るように矩形性の高いレジストパターンを形成すること
ができる。上述のようにポリマーの保護基の脱離反応が
抑制されるため、現像後にレジスト１２ｂの膜厚が減少
したりレジストトップの形状が肩落ちしたりする現象を
抑制することができ、矩形性の高いレジストパターンを
形成することができる。
【００３２】図１（Ｄ）と図１（Ｅ）とに示されるよう
に、本実施の形態１は上層材１４を現像液と同時に剥離
することができるため、スループットを向上させること
もできる。
に、本実施の形態１は上層材１４を現像液と同時に剥離
することができるため、スループットを向上させること
もできる。
【００３３】以上より、実施の形態１によれば、水溶性
の低分子の酸性物質と、この酸性物質がレジスト中に拡
散することを防止するために水溶性の塩基発生剤とを含
有した上層材を用いることにより、露光後に発生した塩
基が本来上層材中に含まれている酸を中和し、この酸の
レジスト１２ａ中への拡散を抑制するため、レジスト１
２ａの表面のポリマーの保護基の脱離反応が抑制され
る。この結果、ポジ型レジストの場合、矩形性の高いレ
ジストパターンを得ることができる。
の低分子の酸性物質と、この酸性物質がレジスト中に拡
散することを防止するために水溶性の塩基発生剤とを含
有した上層材を用いることにより、露光後に発生した塩
基が本来上層材中に含まれている酸を中和し、この酸の
レジスト１２ａ中への拡散を抑制するため、レジスト１
２ａの表面のポリマーの保護基の脱離反応が抑制され
る。この結果、ポジ型レジストの場合、矩形性の高いレ
ジストパターンを得ることができる。
【００３４】実施の形態２.上述の実施の形態１では、
本発明のレジストパターン形成方法をポジ型レジストに
対して適用した場合を説明したが、本実施の形態２で
は、同方法をネガ型レジストに対して適用した場合を説
明する。
本発明のレジストパターン形成方法をポジ型レジストに
対して適用した場合を説明したが、本実施の形態２で
は、同方法をネガ型レジストに対して適用した場合を説
明する。
【００３５】本発明のレジストパターン形成方法をネガ
型レジストに対して適用した場合について、実施の形態
１と同様に図１を用いて説明する。図１（Ａ）および図
１（Ｂ）についてはポジ型レジストの場合と同様である
ため説明は省略する。図１（Ｃ）に示されるように露光
光４０を所望のマスク１６を介して照射し、図１（Ｄ）
に示されるように露光後の加熱処理ＰＥＢを行なう。露
光によって上層材１４中に含有されている塩基発生剤Ｂ
（２２）から塩基ｂ（３４）が発生する。発生した塩基
ｂ（３４）は加熱処理ＰＥＢ中に拡散し、上層材１４中
の酸Ａ（２０）を中和する。この結果、レジスト１２ｂ
中に酸Ａ（２０）が拡散することが抑制されるため、レ
ジスト１２ｂにおける架橋反応が抑制される。最後にＴ
ＭＡＨ２．３８ｗｔ％を用いて現像を行なうと、ネガ型
の場合、図１（Ｅ）の右側に示されるように矩形性の高
いレジストパターンを形成することができ、解像度を上
げることができる。
型レジストに対して適用した場合について、実施の形態
１と同様に図１を用いて説明する。図１（Ａ）および図
１（Ｂ）についてはポジ型レジストの場合と同様である
ため説明は省略する。図１（Ｃ）に示されるように露光
光４０を所望のマスク１６を介して照射し、図１（Ｄ）
に示されるように露光後の加熱処理ＰＥＢを行なう。露
光によって上層材１４中に含有されている塩基発生剤Ｂ
（２２）から塩基ｂ（３４）が発生する。発生した塩基
ｂ（３４）は加熱処理ＰＥＢ中に拡散し、上層材１４中
の酸Ａ（２０）を中和する。この結果、レジスト１２ｂ
中に酸Ａ（２０）が拡散することが抑制されるため、レ
ジスト１２ｂにおける架橋反応が抑制される。最後にＴ
ＭＡＨ２．３８ｗｔ％を用いて現像を行なうと、ネガ型
の場合、図１（Ｅ）の右側に示されるように矩形性の高
いレジストパターンを形成することができ、解像度を上
げることができる。
【００３６】ネガ型レジストの場合、上述のように、酸
Ａ（２０）を含有する酸性の上層材１４とレジスト１２
とのマッチングがとれず、パターン形状が劣化したり、
まったく解像しない場合があるという問題もあったが、
本発明の上層材１４を用いることにより、上層材の汎用
性を高くすると共に、寸法精度を向上させることもでき
る。
Ａ（２０）を含有する酸性の上層材１４とレジスト１２
とのマッチングがとれず、パターン形状が劣化したり、
まったく解像しない場合があるという問題もあったが、
本発明の上層材１４を用いることにより、上層材の汎用
性を高くすると共に、寸法精度を向上させることもでき
る。
【００３７】以上より、実施の形態２によれば、実施の
形態１と同様に、水溶性の低分子の酸性物質と、この酸
性物質がレジスト中に拡散することを防止するために水
溶性の塩基発生剤とを含有した上層材を用いることによ
り、露光後に発生した塩基が本来上層材中に含まれてい
る酸を中和し、この酸のレジスト１２ｂ中への拡散を抑
制するため、レジスト１２ｂにおける架橋反応が抑制さ
れる。この結果、ネガ型レジストの場合、矩形性の高い
レジストパターンを得ることができる。
形態１と同様に、水溶性の低分子の酸性物質と、この酸
性物質がレジスト中に拡散することを防止するために水
溶性の塩基発生剤とを含有した上層材を用いることによ
り、露光後に発生した塩基が本来上層材中に含まれてい
る酸を中和し、この酸のレジスト１２ｂ中への拡散を抑
制するため、レジスト１２ｂにおける架橋反応が抑制さ
れる。この結果、ネガ型レジストの場合、矩形性の高い
レジストパターンを得ることができる。
【００３８】実施の形態３.本実施の形態３は、上述の
実施の形態１または２のレジストパターン形成方法を一
部変形したものである。図２（Ａ）ないし（Ｄ）および
（Ｄ１）は、本発明の実施の形態３におけるレジストパ
ターン形成方法を示す。図２（Ａ）ないし（Ｄ）および
（Ｄ１）で図１（Ａ）ないし（Ｄ）と同じ符号を付した
部分は同じものを示すため説明は省略する。図２（Ａ）
ないし（Ｄ）は図１（Ａ）ないし（Ｄ）の場合と同様で
あるため説明は省略する。
実施の形態１または２のレジストパターン形成方法を一
部変形したものである。図２（Ａ）ないし（Ｄ）および
（Ｄ１）は、本発明の実施の形態３におけるレジストパ
ターン形成方法を示す。図２（Ａ）ないし（Ｄ）および
（Ｄ１）で図１（Ａ）ないし（Ｄ）と同じ符号を付した
部分は同じものを示すため説明は省略する。図２（Ａ）
ないし（Ｄ）は図１（Ａ）ないし（Ｄ）の場合と同様で
あるため説明は省略する。
【００３９】本実施の形態３では、図２（Ｄ）に示され
る露光後のＰＥＢ処理の後に、図２（Ｄ１）に示される
ように、まず上層材１４を水洗剥離する。その後にＴＭ
ＡＨ２．３８ｗｔ％を用いて現像を行なうと、ポジ型の
場合は図２（Ｅ）の左側、ネガ型の場合は図２（Ｅ）の
右側に示されるように矩形性の高いレジストパターンを
形成することができる。
る露光後のＰＥＢ処理の後に、図２（Ｄ１）に示される
ように、まず上層材１４を水洗剥離する。その後にＴＭ
ＡＨ２．３８ｗｔ％を用いて現像を行なうと、ポジ型の
場合は図２（Ｅ）の左側、ネガ型の場合は図２（Ｅ）の
右側に示されるように矩形性の高いレジストパターンを
形成することができる。
【００４０】以上より、実施の形態３によれば、露光後
のＰＥＢ処理の後に上層材１４を水洗剥離し、その後に
現像を行なうことによっても、上述の実施の形態１また
は２と同様に矩形性の高いレジストパターンを形成する
ことができる。さらに、現像液の濡れ性が向上するため
ウェーハ面内での寸法均一性を向上させることができ
る。
のＰＥＢ処理の後に上層材１４を水洗剥離し、その後に
現像を行なうことによっても、上述の実施の形態１また
は２と同様に矩形性の高いレジストパターンを形成する
ことができる。さらに、現像液の濡れ性が向上するため
ウェーハ面内での寸法均一性を向上させることができ
る。
【００４１】実施の形態４.本実施の形態４は、上述の
実施の形態１ないし３のレジストパターン形成方法を一
部変形したものである。図３（Ａ）ないし（Ｃ）、（Ｄ
２）および（Ｄ３）は、本発明の実施の形態４における
レジストパターン形成方法を示す。図３（Ａ）ないし
（Ｃ）、（Ｄ２）および（Ｄ３）で図１（Ａ）ないし
（Ｄ）と同じ符号を付した部分は同じものを示すため説
明は省略する。図３（Ａ）ないし（Ｃ）は図１（Ａ）な
いし（Ｃ）の場合と同様であるため説明は省略する。
実施の形態１ないし３のレジストパターン形成方法を一
部変形したものである。図３（Ａ）ないし（Ｃ）、（Ｄ
２）および（Ｄ３）は、本発明の実施の形態４における
レジストパターン形成方法を示す。図３（Ａ）ないし
（Ｃ）、（Ｄ２）および（Ｄ３）で図１（Ａ）ないし
（Ｄ）と同じ符号を付した部分は同じものを示すため説
明は省略する。図３（Ａ）ないし（Ｃ）は図１（Ａ）な
いし（Ｃ）の場合と同様であるため説明は省略する。
【００４２】本実施の形態４では、図３（Ｄ）に示され
る露光の後に、図３（Ｄ２）に示されるように、まず上
層材１４を水洗剥離する。その後に図３（Ｄ３）に示さ
れるように、ＰＥＢ処理を行なう。最後にＴＭＡＨ２．
３８ｗｔ％を用いて現像を行なうと、ポジ型の場合は図
３（Ｅ）の左側、ネガ型の場合は図３（Ｅ）の右側に示
されるように矩形性の高いレジストパターンを形成する
ことができる。本実施の形態４では、レジスト１４をＰ
ＥＢ処理する際のＰＥＢ温度が高く、上層材１４とレジ
スト１２とがＰＥＢ処理中にミキシング反応を起こして
パターン形状が劣化したり、残さの発生によるパターン
欠陥を起こしてしまう場合であっても、図３（Ｄ３）に
示されるＰＥＢ処理の前に、図３（Ｄ２）に示されるよ
うに上層材１４を剥離してしまっているため対処するこ
とができる。
る露光の後に、図３（Ｄ２）に示されるように、まず上
層材１４を水洗剥離する。その後に図３（Ｄ３）に示さ
れるように、ＰＥＢ処理を行なう。最後にＴＭＡＨ２．
３８ｗｔ％を用いて現像を行なうと、ポジ型の場合は図
３（Ｅ）の左側、ネガ型の場合は図３（Ｅ）の右側に示
されるように矩形性の高いレジストパターンを形成する
ことができる。本実施の形態４では、レジスト１４をＰ
ＥＢ処理する際のＰＥＢ温度が高く、上層材１４とレジ
スト１２とがＰＥＢ処理中にミキシング反応を起こして
パターン形状が劣化したり、残さの発生によるパターン
欠陥を起こしてしまう場合であっても、図３（Ｄ３）に
示されるＰＥＢ処理の前に、図３（Ｄ２）に示されるよ
うに上層材１４を剥離してしまっているため対処するこ
とができる。
【００４３】以上より、実施の形態４によれば、ＰＥＢ
処理の前に上層材１４を剥離してしまうことによって
も、上述の実施の形態１または２と同様に矩形性の高い
レジストパターンを形成することができる。さらにレジ
スト１４をＰＥＢ処理する際のＰＥＢ温度が高く、上層
材１４とレジスト１２とがＰＥＢ処理中にミキシング反
応を起こしてパターン形状が劣化したりする等の場合で
あっても対処することができる。
処理の前に上層材１４を剥離してしまうことによって
も、上述の実施の形態１または２と同様に矩形性の高い
レジストパターンを形成することができる。さらにレジ
スト１４をＰＥＢ処理する際のＰＥＢ温度が高く、上層
材１４とレジスト１２とがＰＥＢ処理中にミキシング反
応を起こしてパターン形状が劣化したりする等の場合で
あっても対処することができる。
【００４４】実施の形態５.以上、本発明の上層材が塗
布されたエキシマレジストを用いてレジストパターンを
形成するいくつかの方法について説明した。最後にこの
上層材、すなわち塩基発生剤を含有する酸性の水溶性の
上層材の具体的な例を説明する。
布されたエキシマレジストを用いてレジストパターンを
形成するいくつかの方法について説明した。最後にこの
上層材、すなわち塩基発生剤を含有する酸性の水溶性の
上層材の具体的な例を説明する。
【００４５】本発明のレジストパターン形成方法に使用
する上層材は、塩基発生剤を含有する酸性の水溶性の上
層材である。本発明の上層材は水溶性膜の形成成分とし
てセルロース重合体、アクリル酸を単量体とするアクリ
ル酸系重合体またはビニル系重合体等を用いることがで
きる。セルロース重合体を具体的に例示すると、ヒドロ
キシプロピルメチルセルロースフタレート、ヒドロキシ
プロピルメチルセルロースアセテートフタレート、ヒド
ロキシプロピルメチルセルロースアセテートサクシネー
ト、ヒドロキシプロピルメチルセルロースヘキサヒドロ
フタレート、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒ
ドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルエチ
ルセルロース、セルロースアセテートヘキサヒドロフタ
レート、カルボキシメチルセルロース、エチルセルロー
ス、メチルセルロース等のセルロース重合体が挙げられ
る。
する上層材は、塩基発生剤を含有する酸性の水溶性の上
層材である。本発明の上層材は水溶性膜の形成成分とし
てセルロース重合体、アクリル酸を単量体とするアクリ
ル酸系重合体またはビニル系重合体等を用いることがで
きる。セルロース重合体を具体的に例示すると、ヒドロ
キシプロピルメチルセルロースフタレート、ヒドロキシ
プロピルメチルセルロースアセテートフタレート、ヒド
ロキシプロピルメチルセルロースアセテートサクシネー
ト、ヒドロキシプロピルメチルセルロースヘキサヒドロ
フタレート、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒ
ドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルエチ
ルセルロース、セルロースアセテートヘキサヒドロフタ
レート、カルボキシメチルセルロース、エチルセルロー
ス、メチルセルロース等のセルロース重合体が挙げられ
る。
【００４６】アクリル酸系重合体を具体的に例示する
と、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチ
ルアミノプロピルメタクリルアミド、Ｎ−メチルアタク
リルアミド、ジアセトンアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメ
チルアミノエチルメタクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルア
ミノエチルアクリレート等のアクリル酸を単量体とする
アクリル酸系重合体が挙げられる。
と、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチ
ルアミノプロピルメタクリルアミド、Ｎ−メチルアタク
リルアミド、ジアセトンアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメ
チルアミノエチルメタクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルア
ミノエチルアクリレート等のアクリル酸を単量体とする
アクリル酸系重合体が挙げられる。
【００４７】ビニル系重合体を具体的に例示すると、Ｐ
ＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＶＰ（ポリビニルピ
ロリドン）等が挙げられる。本発明の上層材の水溶性膜
の形成成分としては、アクリル酸系重合体またはビニル
系重合体が好適である。これらの重合体は単体または２
種類以上を混合して用いることもできる。これに酸性低
分子剤としてスルホン酸アンモニウム塩を添加する。
ＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＶＰ（ポリビニルピ
ロリドン）等が挙げられる。本発明の上層材の水溶性膜
の形成成分としては、アクリル酸系重合体またはビニル
系重合体が好適である。これらの重合体は単体または２
種類以上を混合して用いることもできる。これに酸性低
分子剤としてスルホン酸アンモニウム塩を添加する。
【００４８】本発明の上層材は水溶性膜の塩基性発生剤
として遷移金属錯体、ベンジルカルバメート化合物また
はオキシム化合物等を用いることができる。本発明の上
層材に用いられる水溶性膜の塩基性発生剤を具体的に例
示すると、ヘキサアンモニアコバルト過塩素酸塩、ヘキ
サプロピルアミンコバルト過塩素酸塩、ヘキサメチルア
ミンコバルト過塩素酸塩、ブロモペンタプロピルアミン
コバルト過塩素酸塩、ブロモペンタメチルアミンコバル
ト過塩素酸塩、［［（２−ニトロベンジル）オキシ］カ
ルボル］メチルアミン、［［（２−ニトロベンジル）オ
キシ］カルボニル］エチルアミン、［［（２−ニトロベ
ンジル）オキシ］カルボニル］プロピルアミン、
［［（２−ニトロベンジル）オキシ］カルボニル］ヘキ
シルアミン、［［（２−ニトロベンジル）オキシ］カル
ボニル］シクロヘキシルアミン、［［（２−ニトロベン
ジル）オキシ］カルボニル］アニリン、［［（２−ニト
ロベンジル）オキシ］カルボニル］ピペリジン、ビス
［［（２−ニトロベンジル）オキシ］カルボニル］ヘキ
サメチレンジアミン、ビス［［（２−ニトロベンジル）
オキシ］カルボニル］フェニレンジアミン、ビス
［［（２−ニトロベンジル）オキシ］カルボニル］トル
エンジアミン、ビス［［（２−ニトロベンジル）オキ
シ］カルボニル］ジアミノジフェニルメタン、ビス
［［（２−ニトロベンジル）オキシ］カルボニル］ピペ
ラジン、［［（２，６−ジニトロベンジル）オキシ］カ
ルボニル］エチルアミン、［［（２，６−ジニトロベン
ジル）オキシ］カルボニル］プロピルアミン、
［［（２，６−ジニトロベンジル）オキシ］カルボニ
ル］ヘキシルアミン、［［（２，６−ジニトロベンジ
ル）オキシ］カルボニル］シクロヘキシルアミン、
［［（２，６−ジニトロベンジル）オキシ］カルボニ
ル］アニリン、［［（２，６−ジニトロベンジル）オキ
シ］カルボニル］ピペリジン、ビス［［（２，６−ジニ
トロベンジル）オキシ］カルボニル］ヘキサメチレンジ
アミン、ビス［［（２，６−ジニトロベンジル）オキ
シ］カルボニル］フェニレンジアミン、ビス［［（２，
６−ジニトロベンジル）オキシ］カルボニル］ヘキサメ
チレンジアミン、ビス［［（２，６−ジニトロベンジ
ル）オキシ］カルボニル］トルエンジアミン、ビス
［［（２，６−ジニトロベンジル）オキシ］カルボニ
ル］ジアミノジフェニルメタン、ビス［［（２，６−ジ
ニトロベンジル）オキシ］カルボニル］ピペラジン、
［［（α，α−ジメチル−３，５−ジメトキシベンジ
ル）オキシ］カルボニル］メチルアミン、［［（α，α
−ジメチル−３，５−ジメトキシベンジル）オキシ］カ
ルボニル］エチルアミン、［［（α，α−ジメチル−
３，５−ジメトキシベンジル）オキシ］カルボニル］プ
ロピルアミン、［［（α，α−ジメチル−３，５−ジメ
トキシベンジル）オキシ］カルボニル］ヘキシルアミ
ン、［［（α，α−ジメチル−３，５−ジメトキシベン
ジル）オキシ］カルボニル］シクロヘキシルアミン、
［［（α，α−ジメチル−３，５−ジメトキシベンジ
ル）オキシ］カルボニル］アニリン、［［（α，α−ジ
メチル−３，５−ジメトキシベンジル）オキシ］カルボ
ニル］ピペリジン、ビス［［（α，α−ジメチル−３，
５−ジメトキシベンジル）オキシ］カルボニル］ヘキサ
ミチレンジアミン、ビス［［（α，α−ジメチル−３，
５−ジメトキシベンジル）オキシ］カルボニル］フェニ
レンジアミン、ビス［［（α，α−ジメチル−３，５−
ジメトキシベンジル）オキシ］カルボニル］ジアミノジ
フェニルメタン、ビス［［（α，α−ジメチル−３，５
−ジメトキシベンジル）オキシ］カルボニル］トルエン
ジアミン、ビス［［（α，α−ジメチル−３，５−ジメ
トキシベンジル）オキシ］カルボニル］ピペラジン、プ
ロピオニルアセトフェノンオキシム、プロピオニルベン
ゾフェノンオキシム、プロピオニルアセトンオキシム、
ブチリルアセトフェノンオキシム、ブチリルベンゾフェ
ノンオキシム、ブチリルアセトンオキシム、アジポイル
アセトフェノンオキシム、アジポイルベンゾフェノンオ
キシム、アジポイルアセトンオキシム、アクロイルアセ
トンフェノンオキシム、アクロイルベンゾフェノンオキ
シム、アクロイルアセトンオキシム等が挙げられる。こ
れらは単体または２種類以上を混合して用いることがで
きる。塩基発生剤の添加量は、樹脂組成物中、０．０１
〜５０ｗｔ％であることが好適である。５０ｗｔ％を越
える場合、保存安定性に劣る傾向がある。
として遷移金属錯体、ベンジルカルバメート化合物また
はオキシム化合物等を用いることができる。本発明の上
層材に用いられる水溶性膜の塩基性発生剤を具体的に例
示すると、ヘキサアンモニアコバルト過塩素酸塩、ヘキ
サプロピルアミンコバルト過塩素酸塩、ヘキサメチルア
ミンコバルト過塩素酸塩、ブロモペンタプロピルアミン
コバルト過塩素酸塩、ブロモペンタメチルアミンコバル
ト過塩素酸塩、［［（２−ニトロベンジル）オキシ］カ
ルボル］メチルアミン、［［（２−ニトロベンジル）オ
キシ］カルボニル］エチルアミン、［［（２−ニトロベ
ンジル）オキシ］カルボニル］プロピルアミン、
［［（２−ニトロベンジル）オキシ］カルボニル］ヘキ
シルアミン、［［（２−ニトロベンジル）オキシ］カル
ボニル］シクロヘキシルアミン、［［（２−ニトロベン
ジル）オキシ］カルボニル］アニリン、［［（２−ニト
ロベンジル）オキシ］カルボニル］ピペリジン、ビス
［［（２−ニトロベンジル）オキシ］カルボニル］ヘキ
サメチレンジアミン、ビス［［（２−ニトロベンジル）
オキシ］カルボニル］フェニレンジアミン、ビス
［［（２−ニトロベンジル）オキシ］カルボニル］トル
エンジアミン、ビス［［（２−ニトロベンジル）オキ
シ］カルボニル］ジアミノジフェニルメタン、ビス
［［（２−ニトロベンジル）オキシ］カルボニル］ピペ
ラジン、［［（２，６−ジニトロベンジル）オキシ］カ
ルボニル］エチルアミン、［［（２，６−ジニトロベン
ジル）オキシ］カルボニル］プロピルアミン、
［［（２，６−ジニトロベンジル）オキシ］カルボニ
ル］ヘキシルアミン、［［（２，６−ジニトロベンジ
ル）オキシ］カルボニル］シクロヘキシルアミン、
［［（２，６−ジニトロベンジル）オキシ］カルボニ
ル］アニリン、［［（２，６−ジニトロベンジル）オキ
シ］カルボニル］ピペリジン、ビス［［（２，６−ジニ
トロベンジル）オキシ］カルボニル］ヘキサメチレンジ
アミン、ビス［［（２，６−ジニトロベンジル）オキ
シ］カルボニル］フェニレンジアミン、ビス［［（２，
６−ジニトロベンジル）オキシ］カルボニル］ヘキサメ
チレンジアミン、ビス［［（２，６−ジニトロベンジ
ル）オキシ］カルボニル］トルエンジアミン、ビス
［［（２，６−ジニトロベンジル）オキシ］カルボニ
ル］ジアミノジフェニルメタン、ビス［［（２，６−ジ
ニトロベンジル）オキシ］カルボニル］ピペラジン、
［［（α，α−ジメチル−３，５−ジメトキシベンジ
ル）オキシ］カルボニル］メチルアミン、［［（α，α
−ジメチル−３，５−ジメトキシベンジル）オキシ］カ
ルボニル］エチルアミン、［［（α，α−ジメチル−
３，５−ジメトキシベンジル）オキシ］カルボニル］プ
ロピルアミン、［［（α，α−ジメチル−３，５−ジメ
トキシベンジル）オキシ］カルボニル］ヘキシルアミ
ン、［［（α，α−ジメチル−３，５−ジメトキシベン
ジル）オキシ］カルボニル］シクロヘキシルアミン、
［［（α，α−ジメチル−３，５−ジメトキシベンジ
ル）オキシ］カルボニル］アニリン、［［（α，α−ジ
メチル−３，５−ジメトキシベンジル）オキシ］カルボ
ニル］ピペリジン、ビス［［（α，α−ジメチル−３，
５−ジメトキシベンジル）オキシ］カルボニル］ヘキサ
ミチレンジアミン、ビス［［（α，α−ジメチル−３，
５−ジメトキシベンジル）オキシ］カルボニル］フェニ
レンジアミン、ビス［［（α，α−ジメチル−３，５−
ジメトキシベンジル）オキシ］カルボニル］ジアミノジ
フェニルメタン、ビス［［（α，α−ジメチル−３，５
−ジメトキシベンジル）オキシ］カルボニル］トルエン
ジアミン、ビス［［（α，α−ジメチル−３，５−ジメ
トキシベンジル）オキシ］カルボニル］ピペラジン、プ
ロピオニルアセトフェノンオキシム、プロピオニルベン
ゾフェノンオキシム、プロピオニルアセトンオキシム、
ブチリルアセトフェノンオキシム、ブチリルベンゾフェ
ノンオキシム、ブチリルアセトンオキシム、アジポイル
アセトフェノンオキシム、アジポイルベンゾフェノンオ
キシム、アジポイルアセトンオキシム、アクロイルアセ
トンフェノンオキシム、アクロイルベンゾフェノンオキ
シム、アクロイルアセトンオキシム等が挙げられる。こ
れらは単体または２種類以上を混合して用いることがで
きる。塩基発生剤の添加量は、樹脂組成物中、０．０１
〜５０ｗｔ％であることが好適である。５０ｗｔ％を越
える場合、保存安定性に劣る傾向がある。
【００４９】以上より、実施の形態５によれば、本発明
の上層材は水溶性膜の形成成分としてセルロース重合
体、アクリル酸を単量体とするアクリル酸系重合体また
はビニル系重合体等を用いることができる。好適にはア
クリル酸系重合体またはビニル系重合体がよい。これら
の重合体は単体または２種類以上を混合して用いること
もできる。本発明の上層材は水溶性膜の塩基性発生剤と
して遷移金属錯体、ベンジルカルバメート化合物または
オキシム化合物等を用いることができる。これらは単体
または２種類以上を混合して用いることができる。塩基
発生剤の添加量は、樹脂組成物中、０．０１〜５０ｗｔ
％であることが好適である。
の上層材は水溶性膜の形成成分としてセルロース重合
体、アクリル酸を単量体とするアクリル酸系重合体また
はビニル系重合体等を用いることができる。好適にはア
クリル酸系重合体またはビニル系重合体がよい。これら
の重合体は単体または２種類以上を混合して用いること
もできる。本発明の上層材は水溶性膜の塩基性発生剤と
して遷移金属錯体、ベンジルカルバメート化合物または
オキシム化合物等を用いることができる。これらは単体
または２種類以上を混合して用いることができる。塩基
発生剤の添加量は、樹脂組成物中、０．０１〜５０ｗｔ
％であることが好適である。
【００５０】上述された本発明のレジストパターン形成
方法に使用する半導体装置は、半導体基板１０と、半導
体基板１０上に塗布されたレジスト１２と、レジスト１
２上に、水溶性の酸性物質と水溶性の塩基発生剤とを含
む上層材１４を用いて形成された膜とを備えたものであ
る。ここで、上層材１４は、水溶性の膜を形成する成分
として、アクリル酸系重合体またはビニル系重合体を、
単体または２種類以上の混合により用いることができ
る。上層材１４に含まれる酸性物質は、スルホン酸アン
モニウム塩とすることができる。上層材１４に含まれる
水溶性の塩基発生剤は、遷移金属錯体、ベンジルカルバ
メート化合物またはオキシム化合物とすることができ
る。上述のように、レジスト１２は、ポジ型またはネガ
型のレジストとすることができる。
方法に使用する半導体装置は、半導体基板１０と、半導
体基板１０上に塗布されたレジスト１２と、レジスト１
２上に、水溶性の酸性物質と水溶性の塩基発生剤とを含
む上層材１４を用いて形成された膜とを備えたものであ
る。ここで、上層材１４は、水溶性の膜を形成する成分
として、アクリル酸系重合体またはビニル系重合体を、
単体または２種類以上の混合により用いることができ
る。上層材１４に含まれる酸性物質は、スルホン酸アン
モニウム塩とすることができる。上層材１４に含まれる
水溶性の塩基発生剤は、遷移金属錯体、ベンジルカルバ
メート化合物またはオキシム化合物とすることができ
る。上述のように、レジスト１２は、ポジ型またはネガ
型のレジストとすることができる。
【００５１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のレジスト
パターン形成方法、レジストパターン形成方法に使用す
る上層材および半導体によれば、塩基発生剤を含有する
酸性の水溶性の上層材を用いることにより、下地段差が
ありレジスト膜厚が変動する場合であっても、レジスト
膜内における光の多重干渉を抑制でき、レジストパター
ンの寸法の均一性を向上させることができるレジストパ
ターン形成方法、レジストパターン形成方法に使用する
上層材および半導体装置を提供することができる。上層
材に耐環境性を向上させることができる水溶性の低分子
の酸性物質を含有させることにより、塗布工程、露光工
程および現像工程において、クリーンルーム等の空気中
におけるアンモニア等の塩基成分の影響を遮断し、レジ
スト中に塩基成分が拡散することを抑制でき耐環境性を
向上させることができるレジストパターン形成方法、レ
ジストパターン形成方法に使用する上層材および半導体
装置を提供することができる。さらに、上層材に酸性物
質のレジストへの拡散を防止する水溶性の塩基発生剤を
含有させることにより、上層材中の酸がレジストに拡散
することを防止して、矩形性の高いレジストパターンを
得ることができるレジストパターン形成方法、レジスト
パターン形成方法に使用する上層材および半導体装置を
提供することができる。
パターン形成方法、レジストパターン形成方法に使用す
る上層材および半導体によれば、塩基発生剤を含有する
酸性の水溶性の上層材を用いることにより、下地段差が
ありレジスト膜厚が変動する場合であっても、レジスト
膜内における光の多重干渉を抑制でき、レジストパター
ンの寸法の均一性を向上させることができるレジストパ
ターン形成方法、レジストパターン形成方法に使用する
上層材および半導体装置を提供することができる。上層
材に耐環境性を向上させることができる水溶性の低分子
の酸性物質を含有させることにより、塗布工程、露光工
程および現像工程において、クリーンルーム等の空気中
におけるアンモニア等の塩基成分の影響を遮断し、レジ
スト中に塩基成分が拡散することを抑制でき耐環境性を
向上させることができるレジストパターン形成方法、レ
ジストパターン形成方法に使用する上層材および半導体
装置を提供することができる。さらに、上層材に酸性物
質のレジストへの拡散を防止する水溶性の塩基発生剤を
含有させることにより、上層材中の酸がレジストに拡散
することを防止して、矩形性の高いレジストパターンを
得ることができるレジストパターン形成方法、レジスト
パターン形成方法に使用する上層材および半導体装置を
提供することができる。
【図１】 本発明の実施の形態１または２におけるレジ
ストパターン形成方法を示す図である。
ストパターン形成方法を示す図である。
【図２】 本発明の実施の形態３におけるレジストパタ
ーン形成方法を示す図である。
ーン形成方法を示す図である。
【図３】 本発明の実施の形態４におけるレジストパタ
ーン形成方法を示す図である。
ーン形成方法を示す図である。
【図４】 従来の上層材を用いたレジストパターン形成
のプロセスフローを示す図である。
のプロセスフローを示す図である。
１０ 基板、 １２ レジスト、 １２ａ 露光部分、
１２ｂ 未露光部分、 １４ 上層材、 １６ マス
ク、 ２０ 酸Ａ、 ２２ 塩基発生剤Ｂ、３２ 中和
された酸ａ、 ３４ 塩基ｂ、 １７、１８ 膜べり、
４０ 露光光。
１２ｂ 未露光部分、 １４ 上層材、 １６ マス
ク、 ２０ 酸Ａ、 ２２ 塩基発生剤Ｂ、３２ 中和
された酸ａ、 ３４ 塩基ｂ、 １７、１８ 膜べり、
４０ 露光光。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｆ 7/38 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５６５ ５７５ Ｆターム(参考） 2H025 AA00 AA02 AA03 AB16 AC08 AD01 AD03 BE00 BG00 CC20 DA01 DA02 FA01 FA03 FA12 FA17 2H096 AA25 BA01 BA09 BA20 CA20 DA01 FA01 FA10 GA08 JA02 5F046 JA21 JA22 JA27 NA19
Claims (18)
- 【請求項１】 レジストを表面上に塗布された半導体基
板をプリベーク処理するプリベーク工程と、 前記レジスト上に、水溶性の酸性物質と水溶性の塩基発
生剤とを含む上層材を用いた膜を形成してリベーク処理
するリベーク工程と、 前記上層材を露光した後、ポストベーク処理を行なうポ
ストベーク工程と、 所定の現像液を用いて現像を行ない、該現像液と共に前
記上層材を剥離するレジストパターン形成工程とを備え
たことを特徴とするレジストパターン形成方法。 - 【請求項２】 前記レジストパターン形成工程は、 前記上層材を水洗剥離する工程と、 所定の現像液を用いて現像を行なう工程とを備えたこと
を特徴とする請求項１記載のレジストパターン形成方
法。 - 【請求項３】 前記ポストベーク工程は、 前記上層材を露光した後、前記上層材を水洗剥離する工
程と、 ポストベーク処理を行なう工程とを備え、 前記レジストパターン形成工程は、所定の現像液を用い
て現像を行なうことを特徴とする請求項１記載のレジス
トパターン形成方法。 - 【請求項４】 前記上層材は、水溶性の膜を形成する成
分として、アクリル酸系重合体またはビニル系重合体
を、単体または２種類以上の混合により用いることを特
徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のレジスト
パターン形成方法。 - 【請求項５】 前記上層材に含まれる酸性物質は、スル
ホン酸アンモニウム塩であることを特徴とする請求項１
ないし４のいずれかに記載のレジストパターン形成方
法。 - 【請求項６】 前記上層材に含まれる水溶性の塩基発生
剤は、遷移金属錯体、ベンジルカルバメート化合物また
はオキシム化合物であることを特徴とする請求項１ない
し５のいずれかに記載のレジストパターン形成方法。 - 【請求項７】 前記レジストは、ポジ型のレジストであ
ることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載
のレジストパターン形成方法。 - 【請求項８】 前記レジストは、ネガ型のレジストであ
ることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載
のレジストパターン形成方法。 - 【請求項９】 レジストを表面上に塗布された半導体基
板をプリベーク処理し、該レジスト上に所定の上層材を
用いた膜を形成してリベーク処理し、該所定の上層材を
露光した後、ポストベーク処理を行ない、所定の現像液
を用いて現像を行ない、該現像液と共に前記上層材を剥
離してレジストパターンを形成するレジストパターン形
成方法に使用する上層材であって、該上層材は、水溶性
の酸性物質と水溶性の塩基発生剤とを含むことを特徴と
するレジストパターン形成方法に使用する上層材。 - 【請求項１０】 前記上層材は、水溶性の膜を形成する
成分として、アクリル酸系重合体またはビニル系重合体
を、単体または２種類以上の混合により用いることを特
徴とする請求項９記載のレジストパターン形成方法に使
用する上層材。 - 【請求項１１】 前記上層材に含まれる酸性物質は、ス
ルホン酸アンモニウム塩であることを特徴とする請求項
９または１０記載のレジストパターン形成方法に使用す
る上層材。 - 【請求項１２】 前記上層材に含まれる水溶性の塩基発
生剤は、遷移金属錯体、ベンジルカルバメート化合物ま
たはオキシム化合物であることを特徴とする請求項９な
いし１１のいずれかに記載のレジストパターン形成方法
に使用する上層材。 - 【請求項１３】 半導体基板と、 前記半導体基板上に塗布されたレジストと、 前記レジスト上に、水溶性の酸性物質と水溶性の塩基発
生剤とを含む上層材を用いて形成された膜とを備えたこ
とを特徴とするレジストパターン形成方法に使用する半
導体装置。 - 【請求項１４】 前記上層材は、水溶性の膜を形成する
成分として、アクリル酸系重合体またはビニル系重合体
を、単体または２種類以上の混合により用いることを特
徴とする請求項１３記載のレジストパターン形成方法に
使用する半導体装置。 - 【請求項１５】 前記上層材に含まれる酸性物質は、ス
ルホン酸アンモニウム塩であることを特徴とする請求項
１３または１４記載のレジストパターン形成方法に使用
する半導体装置。 - 【請求項１６】 前記上層材に含まれる水溶性の塩基発
生剤は、遷移金属錯体、ベンジルカルバメート化合物ま
たはオキシム化合物であることを特徴とする請求項１３
ないし１５のいずれかに記載のレジストパターン形成方
法に使用する半導体装置。 - 【請求項１７】 前記レジストは、ポジ型のレジストで
あることを特徴とする請求項１３ないし１６のいずれか
に記載のレジストパターン形成方法に使用する半導体装
置。 - 【請求項１８】 前記レジストは、ネガ型のレジストで
あることを特徴とする請求項１３ないし１６のいずれか
に記載のレジストパターン形成方法に使用する半導体装
置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37229899A JP2001189253A (ja) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | レジストパターン形成方法、レジストパターン形成方法に使用する上層材および半導体装置 |
| US09/583,865 US6815142B1 (en) | 1999-12-28 | 2000-05-31 | Method for forming resist pattern, and overlying layer material and semiconductor device used for forming resist pattern |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37229899A JP2001189253A (ja) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | レジストパターン形成方法、レジストパターン形成方法に使用する上層材および半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001189253A true JP2001189253A (ja) | 2001-07-10 |
Family
ID=18500209
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP37229899A Withdrawn JP2001189253A (ja) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | レジストパターン形成方法、レジストパターン形成方法に使用する上層材および半導体装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6815142B1 (ja) |
| JP (1) | JP2001189253A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004534969A (ja) * | 2001-07-12 | 2004-11-18 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | ホトレジストのための上部薄膜を使用する方法 |
| JP2012252315A (ja) * | 2011-05-11 | 2012-12-20 | Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd | レジストパターン形成方法 |
| KR20130072142A (ko) * | 2011-12-21 | 2013-07-01 | 도오꾜오까고오교 가부시끼가이샤 | 레지스트 패턴 형성 방법 |
| JP2019179078A (ja) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | 信越化学工業株式会社 | レジストフィルム積層体及びパターン形成方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| US8968990B2 (en) | 2011-09-15 | 2015-03-03 | Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. | Method of forming resist pattern |
| KR101936435B1 (ko) | 2011-09-22 | 2019-01-08 | 도오꾜오까고오교 가부시끼가이샤 | 레지스트 조성물, 레지스트 패턴 형성 방법 |
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| JP5816505B2 (ja) * | 2011-09-27 | 2015-11-18 | 東京応化工業株式会社 | レジストパターン形成方法 |
| JP5933364B2 (ja) | 2011-11-09 | 2016-06-08 | 東京応化工業株式会社 | レジスト組成物及びレジストパターン形成方法 |
| JP5898962B2 (ja) | 2012-01-11 | 2016-04-06 | 東京応化工業株式会社 | レジスト組成物及びレジストパターン形成方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5650261A (en) * | 1989-10-27 | 1997-07-22 | Rohm And Haas Company | Positive acting photoresist comprising a photoacid, a photobase and a film forming acid-hardening resin system |
| JPH06118630A (ja) * | 1992-10-06 | 1994-04-28 | Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd | 化学増幅型レジスト用塗布液組成物 |
| JPH06266116A (ja) | 1993-03-10 | 1994-09-22 | Toshiba Corp | パターン形成方法 |
| JP3402415B2 (ja) | 1994-03-03 | 2003-05-06 | 沖電気工業株式会社 | レジストパターン形成方法 |
| JP2985688B2 (ja) * | 1994-09-21 | 1999-12-06 | 信越化学工業株式会社 | 水溶性膜材料及びパターン形成方法 |
| US5514520A (en) * | 1995-03-16 | 1996-05-07 | Shipley Company, L.L.C. | Radiation sensitive composition comprising polymer having inert blocking groups |
| JPH08292562A (ja) | 1995-04-25 | 1996-11-05 | Hitachi Chem Co Ltd | 反射防止膜組成物及びこれを用いたパターンの製造法 |
| TW329539B (en) * | 1996-07-05 | 1998-04-11 | Mitsubishi Electric Corp | The semiconductor device and its manufacturing method |
| US6180320B1 (en) * | 1998-03-09 | 2001-01-30 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing a semiconductor device having a fine pattern, and semiconductor device manufactured thereby |
-
1999
- 1999-12-28 JP JP37229899A patent/JP2001189253A/ja not_active Withdrawn
-
2000
- 2000-05-31 US US09/583,865 patent/US6815142B1/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004534969A (ja) * | 2001-07-12 | 2004-11-18 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | ホトレジストのための上部薄膜を使用する方法 |
| JP2012252315A (ja) * | 2011-05-11 | 2012-12-20 | Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd | レジストパターン形成方法 |
| KR20130072142A (ko) * | 2011-12-21 | 2013-07-01 | 도오꾜오까고오교 가부시끼가이샤 | 레지스트 패턴 형성 방법 |
| KR102007534B1 (ko) | 2011-12-21 | 2019-08-05 | 도오꾜오까고오교 가부시끼가이샤 | 레지스트 패턴 형성 방법 |
| JP2019179078A (ja) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | 信越化学工業株式会社 | レジストフィルム積層体及びパターン形成方法 |
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