JP2001255669A - レジストパターン形成方法 - Google Patents
レジストパターン形成方法Info
- Publication number
- JP2001255669A JP2001255669A JP2000073923A JP2000073923A JP2001255669A JP 2001255669 A JP2001255669 A JP 2001255669A JP 2000073923 A JP2000073923 A JP 2000073923A JP 2000073923 A JP2000073923 A JP 2000073923A JP 2001255669 A JP2001255669 A JP 2001255669A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resist
- resist pattern
- polarity
- pattern
- developing solution
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- 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.)
- Withdrawn
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Landscapes
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Materials For Photolithography (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＡｒＦエキシマレーザに代表される短波長光
を用いてネガ型レジストパターンを形成すると、レジス
ト残さや膨潤が発生し、微細パターン形成が困難であっ
た。 【解決手段】 極性変換系のネガ型レジストを用い、か
つ現像工程において現像液をＴＭＡＨ濃度が０．０１％
から０．１％の現像液を使用する。
を用いてネガ型レジストパターンを形成すると、レジス
ト残さや膨潤が発生し、微細パターン形成が困難であっ
た。 【解決手段】 極性変換系のネガ型レジストを用い、か
つ現像工程において現像液をＴＭＡＨ濃度が０．０１％
から０．１％の現像液を使用する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置、超伝
導装置、マイクロマシーン、電子デバイスの製造方法に
属するものであり、特にフォトリソグラフィ工程で使用
されるレジスト形成方法に関するものである。
導装置、マイクロマシーン、電子デバイスの製造方法に
属するものであり、特にフォトリソグラフィ工程で使用
されるレジスト形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路装置の製造において、微
細パターンを半導体ウェハ上に転写する方法として、リ
ソグラフィ技術が用いられている。半導体基板に、レジ
ストを塗布し、レチクルを通して露光を行い、通常、露
光後の現像にはTMAH濃度が２．３８％の標準現像液を使
用している。また、現像時間は未露光部の溶解終了時間
に対して２倍以上としている。代表的には５倍の時間現
像をしている。
細パターンを半導体ウェハ上に転写する方法として、リ
ソグラフィ技術が用いられている。半導体基板に、レジ
ストを塗布し、レチクルを通して露光を行い、通常、露
光後の現像にはTMAH濃度が２．３８％の標準現像液を使
用している。また、現像時間は未露光部の溶解終了時間
に対して２倍以上としている。代表的には５倍の時間現
像をしている。
【０００３】レジストとしては露光部が現像液に溶解す
るポジ型レジストと露光部が現像液に難溶となって残
り、未露光部が現像液によって溶解してパターンが形成
されるネガ型レジストがある。ポジ型レジストとネガ型
レジストは用途によって使い分けられる。レベンソン位
相シフト法と呼ばれる超解像露光では、位相シフタ端部
処理の関係からネガ型レジストが主に使われる。本技術
に関しては特開平２−０７８２１６に記載されている。
ネガ型レジストとしては特開平１１−１３３６０７に見
られる露光部のポリマーが架橋反応により架橋し、現像
液に難溶化する架橋系ネガ型レジストと、特開平１１−
１０９６２７に見られる、露光部の極性が極性から非極
性に変換しアルカリ現像液に難溶となる極性変換系ネガ
型レジストがある。
るポジ型レジストと露光部が現像液に難溶となって残
り、未露光部が現像液によって溶解してパターンが形成
されるネガ型レジストがある。ポジ型レジストとネガ型
レジストは用途によって使い分けられる。レベンソン位
相シフト法と呼ばれる超解像露光では、位相シフタ端部
処理の関係からネガ型レジストが主に使われる。本技術
に関しては特開平２−０７８２１６に記載されている。
ネガ型レジストとしては特開平１１−１３３６０７に見
られる露光部のポリマーが架橋反応により架橋し、現像
液に難溶化する架橋系ネガ型レジストと、特開平１１−
１０９６２７に見られる、露光部の極性が極性から非極
性に変換しアルカリ現像液に難溶となる極性変換系ネガ
型レジストがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】高い解像度を得る目的
で露光光の短波長化が進められており、近年波長１９３
ｎｍＡｒＦエキシマレーザ露光が盛んに検討されるよう
になった。
で露光光の短波長化が進められており、近年波長１９３
ｎｍＡｒＦエキシマレーザ露光が盛んに検討されるよう
になった。
【０００５】従来から用いられてきたアルカリ溶解基で
あるフェノールはＡｒＦエキシマレーザ光の吸収が強く
良好なパターン形成ができないので、ＡｒＦエキシマレ
ーザ光に対する透過率の高いカルボン酸がアルカリ溶解
基として用いられる。カルボン酸は透過率に関しては問
題がないが水を引き込む性質があり、現像、リンス時に
膨潤し、光学像から予想される所望の解像度が得られな
い、微細パターンが形成できないという問題があった。
あるフェノールはＡｒＦエキシマレーザ光の吸収が強く
良好なパターン形成ができないので、ＡｒＦエキシマレ
ーザ光に対する透過率の高いカルボン酸がアルカリ溶解
基として用いられる。カルボン酸は透過率に関しては問
題がないが水を引き込む性質があり、現像、リンス時に
膨潤し、光学像から予想される所望の解像度が得られな
い、微細パターンが形成できないという問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】露光部の極性が極性から
非極性に変換しアルカリ現像液に難溶となる極性変換系
ネガ型レジストにおいて、０．０１から０．１重量％ま
でのＴＭＡＨ水溶液を用いる。詳細な検討を行った結
果、架橋系でカルボン酸を溶解基として用いると膨潤が
避けられず、十分な解像度は得られないこと、また極性
変換系ではフェノール溶解基と異なりカルボン酸の酸性
度が高いため、現像液中のＴＭＡＨイオンと現像液に難
溶な塩が生成され、十分な解像度が得られないことがわ
かった。さらに詳細に検討した結果、後者の課題はＴＭ
ＡＨ水溶液濃度を０．０１から０．１重量％に制御すれ
ばレジストの解像性が急激に改善し十分な解像度が得ら
れることがわかった。
非極性に変換しアルカリ現像液に難溶となる極性変換系
ネガ型レジストにおいて、０．０１から０．１重量％ま
でのＴＭＡＨ水溶液を用いる。詳細な検討を行った結
果、架橋系でカルボン酸を溶解基として用いると膨潤が
避けられず、十分な解像度は得られないこと、また極性
変換系ではフェノール溶解基と異なりカルボン酸の酸性
度が高いため、現像液中のＴＭＡＨイオンと現像液に難
溶な塩が生成され、十分な解像度が得られないことがわ
かった。さらに詳細に検討した結果、後者の課題はＴＭ
ＡＨ水溶液濃度を０．０１から０．１重量％に制御すれ
ばレジストの解像性が急激に改善し十分な解像度が得ら
れることがわかった。
【０００７】（実施の形態１）半導体基板上に極性変換
系のネガ型レジストを塗布し、所望の半導体集積回路が
描かれたレチクルを通して露光を行った。その後、ＴＭ
ＡＨ濃度を変えた現像液を用意し、現像を行った。露光
にはレンズの開口数（ＮＡ）が０．６のＡｒＦエキシマ
ステッパ用いた。レチクルとしては位相シフトマスクを
用いた。
系のネガ型レジストを塗布し、所望の半導体集積回路が
描かれたレチクルを通して露光を行った。その後、ＴＭ
ＡＨ濃度を変えた現像液を用意し、現像を行った。露光
にはレンズの開口数（ＮＡ）が０．６のＡｒＦエキシマ
ステッパ用いた。レチクルとしては位相シフトマスクを
用いた。
【０００８】図３に極性変換系のネガ型レジストの解像
度がＴＭＡＨ濃度に対しどのように変化したかを示す。
ＴＭＡＨ濃度が１．０から２．３８重量％の場合、レジ
スト膜がウェハ上に残ってしまい、微細パターンの形成
ができなかった。この時の解像度は０．３μｍであっ
た。その結果時のレジスト断面形状を図２に示す。
度がＴＭＡＨ濃度に対しどのように変化したかを示す。
ＴＭＡＨ濃度が１．０から２．３８重量％の場合、レジ
スト膜がウェハ上に残ってしまい、微細パターンの形成
ができなかった。この時の解像度は０．３μｍであっ
た。その結果時のレジスト断面形状を図２に示す。
【０００９】ＴＭＡＨ濃度が０．１から１．０重量％で
はレジスト膜がウェハ全体には残らなかったものの、微
細パターンにおいて、パターンの線間にレジスト膜が残
った。解像度は０．１５μｍであった。０．１５μｍは
ＡｒＦエキシマレーザ光より波長の長いＫｒＦエキシマ
レーザ光（波長２４８ｎｍ）でも達成されている。Ａｒ
Ｆエキシマレーザでのパターン形成には０．１２μｍ以
下のパターン形成が求めらており、更なる微細加工技術
が必要となる。
はレジスト膜がウェハ全体には残らなかったものの、微
細パターンにおいて、パターンの線間にレジスト膜が残
った。解像度は０．１５μｍであった。０．１５μｍは
ＡｒＦエキシマレーザ光より波長の長いＫｒＦエキシマ
レーザ光（波長２４８ｎｍ）でも達成されている。Ａｒ
Ｆエキシマレーザでのパターン形成には０．１２μｍ以
下のパターン形成が求めらており、更なる微細加工技術
が必要となる。
【００１０】それに対して、ＴＭＡＨ濃度が０．０１か
ら０．１重量％では、レジスト膜の残査やパターン線間
の残査がなく、微細パターンが形成できた。この時の解
像度は０．１１μｍであった。また、レジストパターン
の膨潤、側壁のラフネスも低減された。その時のレジス
ト断面状態を図１に示す。
ら０．１重量％では、レジスト膜の残査やパターン線間
の残査がなく、微細パターンが形成できた。この時の解
像度は０．１１μｍであった。また、レジストパターン
の膨潤、側壁のラフネスも低減された。その時のレジス
ト断面状態を図１に示す。
【００１１】ＴＭＡＨ濃度を０．０１重量％以下にする
と、レジスト膜が不均一に溶解していき、微細パターン
が形成できなかった。
と、レジスト膜が不均一に溶解していき、微細パターン
が形成できなかった。
【００１２】なお、本発明は特に配線等のライン＆スペ
ースパターンに適用して有効である。
ースパターンに適用して有効である。
【００１３】（実施の形態２）半導体基板上に極性変換
系のレジストを塗布し、所望の半導体集積回路が画かれ
たレチクルを通して露光を行った。その後、ＴＭＡＨ濃
度を０．０１から０．０５重量％とした現像液を用いて
現像を行った。露光にはレンズの開口数（ＮＡ）０．６
のＡｒＦエキシマレーザステッパを用いた。レチクルと
しては位相シフトマスクを用いた。
系のレジストを塗布し、所望の半導体集積回路が画かれ
たレチクルを通して露光を行った。その後、ＴＭＡＨ濃
度を０．０１から０．０５重量％とした現像液を用いて
現像を行った。露光にはレンズの開口数（ＮＡ）０．６
のＡｒＦエキシマレーザステッパを用いた。レチクルと
しては位相シフトマスクを用いた。
【００１４】図４に極性変換系のネガ型レジストの解像
性が現像時間に対しどのように変化したかを示す。同図
の横軸は未露光部の溶解終了時間に対する現像時間の倍
率を示す。現像時間が未露光部の溶解時間に対して１倍
未満であるとレジスト膜の残さがあり、微細パターンが
形成できない。現像時間を未露光部の溶解終了時間に対
して１倍から２倍にすると、現像液のレジスト内部への
浸透が抑えられ、解像性が向上した。
性が現像時間に対しどのように変化したかを示す。同図
の横軸は未露光部の溶解終了時間に対する現像時間の倍
率を示す。現像時間が未露光部の溶解時間に対して１倍
未満であるとレジスト膜の残さがあり、微細パターンが
形成できない。現像時間を未露光部の溶解終了時間に対
して１倍から２倍にすると、現像液のレジスト内部への
浸透が抑えられ、解像性が向上した。
【００１５】現像時間を未露光部の溶解時間に対して２
倍以上にするとレジスト内部への現像液の浸透により、
パターンが膨潤し解像性が低下した。
倍以上にするとレジスト内部への現像液の浸透により、
パターンが膨潤し解像性が低下した。
【００１６】
【発明の効果】ウェハ上の残膜なく、現像時におけるレ
ジストパターンの膨潤なしに、微細パターンが解像で
き、ラフネスを低減できる。したがって、レジストパタ
ーンの解像度および寸法精度が向上する。
ジストパターンの膨潤なしに、微細パターンが解像で
き、ラフネスを低減できる。したがって、レジストパタ
ーンの解像度および寸法精度が向上する。
【図１】本実施の形態による微細レジストパターンの断
面図。
面図。
【図２】従来法による微細レジストパターンの断面図。
【図３】現像液濃度と微細パターン形成の関係を表わす
特性図。
特性図。
【図４】現像時間と微細パターン形成の関係を表わす特
性図。
性図。
１ レジスト膜 ２ レジスト残膜 ３ 基板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 稔彦 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 服部 孝司 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 横山 義之 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Ｆターム(参考） 2H025 AA02 AA04 AB16 AB17 AC04 AC08 AD01 BJ01 FA17 2H096 AA25 AA27 BA06 EA03 EA05 GA08 GA09 GA13 GA60 5F046 LA12
Claims (3)
- 【請求項１】レジストを露光し、アルカリ現像を行って
所望のレジストパターンを形成するレジストパターン形
成方法において、露光部の極性が極性から非極性に変化
し、アルカリ現像液に難溶となって、パターンが形成さ
れる極性変換系ネガ型レジストを該レジストとして用
い、かつアルカリ現像液として、濃度が０．０１から
０．１重量％までのＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウ
ムヒドロキシド）水溶液を用いることを特徴としたレジ
ストパターン形成方法。 - 【請求項２】請求項１記載のレジストパターン形成方法
において、上記露光光としてとしてArFエキシマレーザ
光を用いたことを特徴とするレジストパターン形成方
法。 - 【請求項３】請求項１および２に記載のレジストパター
ン形成方法において、現像時間を未露光部の溶解終了時
間に対して、１倍から２倍とすることを特徴とするレジ
ストパターン形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000073923A JP2001255669A (ja) | 2000-03-13 | 2000-03-13 | レジストパターン形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000073923A JP2001255669A (ja) | 2000-03-13 | 2000-03-13 | レジストパターン形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001255669A true JP2001255669A (ja) | 2001-09-21 |
Family
ID=18592064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000073923A Withdrawn JP2001255669A (ja) | 2000-03-13 | 2000-03-13 | レジストパターン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001255669A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010134240A (ja) * | 2008-12-05 | 2010-06-17 | Jsr Corp | レジストパターン形成方法及びレジストパターン形成用現像液 |
| JP2013044808A (ja) * | 2011-08-22 | 2013-03-04 | Fujifilm Corp | レジストパターン形成方法、レジストパターン、架橋性ネガ型レジスト組成物、ナノインプリント用モールド、及びフォトマスク |
-
2000
- 2000-03-13 JP JP2000073923A patent/JP2001255669A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010134240A (ja) * | 2008-12-05 | 2010-06-17 | Jsr Corp | レジストパターン形成方法及びレジストパターン形成用現像液 |
| JP2013044808A (ja) * | 2011-08-22 | 2013-03-04 | Fujifilm Corp | レジストパターン形成方法、レジストパターン、架橋性ネガ型レジスト組成物、ナノインプリント用モールド、及びフォトマスク |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070605 |