JP2001318472A - 現像方法、パターン形成方法およびこれらを用いたフォトマスクの製造方法、半導体装置の製造方法 - Google Patents
現像方法、パターン形成方法およびこれらを用いたフォトマスクの製造方法、半導体装置の製造方法Info
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Abstract
現像方法、パターン形成方法(とくにゴースト法を用い
たパターン形成方法)、フォトマスクの製造方法および
半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 α−メチルスチレン系化合物とα−クロ
ロアクリル酸エステル系化合物の共重合体をベース樹脂
として含むポジ型放射線レジストを現像する際、炭素数
3〜8のケトン、アルコキシ基を有することのできる炭
素数3〜8のカルボン酸エステルおよび炭素数3〜8の
ジカルボン酸エステルからなる群から選択された1種類
の有機溶剤のみからなる現像液を用いる。
Description
ストの現像方法、ポジ型放射線レジストを用いたパター
ン形成方法(とくにゴースト法によるパターン形成方
法)、および、ポジ型放射線レジストを用いてパターン
を形成するフォトマスクの製造方法、およびポジ型放射
線レジストを用いてパターンを形成する半導体装置の製
造方法に関し、詳しくは超LSIなどの半導体デバイス
の微細パターンを形成するために、または、超LSIな
どの半導体デバイスの微細パターンを形成する際に使用
されるマスク上のパターンを形成するために、たとえ
ば、放射線感光性レジストなどのパターン形成のための
レジスト材料にパターンを形成するために使用される現
像方法、パターン形成方法、フォトマスクの製造方法お
よび半導体装置の製造方法に関する。
加工技術の開発が進められている。微細パターンの形成
を実現するためには、紫外光、X線あるいは電子線(E
B)などによる露光方法が提案されている。微細なパタ
ーンを形成するためには、高精度のマスクが必要であ
り、マスクのパターン形成にはEBレジストが用いられ
ている。マスク用ポジ型EBレジストとして、α−メチ
ルスチレン系化合物とα−クロロアクリル酸エステル系
化合物の共重合体をベース樹脂としたレジストが広く用
いられている。
て、主に、ジエチルケトンとマロン酸ジエチルの混合溶
剤(商品名:ZED−500、日本ゼオン(株)製)が
用いられている。この現像液は、2種類の有機溶剤の混
合物であり、各有機溶剤の現像中の蒸発量に差があるた
め、現像の進行に差が生じてしまい、面内均一性の点で
不利であった。また、低露光量域でのレジストに対する
溶解性が高いため、未露光部の膜減りが大きく、高コン
トラストのパターン形状が得られ難い場合があるという
問題点があった。ここでいうコントラストとは、露光量
に対する残膜率であり、コントラストが高いものほど残
膜率が高くなり、レジストパターン形成が良好に行なえ
るのである。
スチレン系化合物とα−クロロアクリル酸エステル系化
合物の共重合体をベース樹脂として含むポジ型放射線レ
ジストを用いて、基板面内に均一に、良好なレジストパ
ターン形状を得ることができる現像方法、パターン形成
方法、フォトマスクの製造方法および半導体装置の製造
方法を提供することを目的とする。
うな問題点を解決すべく、鋭意研究の結果、α−メチル
スチレン系化合物とα−クロロアクリル酸エステル系化
合物の共重合体をベース樹脂として含むポジ型放射線レ
ジストの現像に、特定の1種類の有機溶剤のみからなる
現像液を用いることによって、高コントラストのレジス
トパターンが得られることを見出し、本発明を完成する
にいたった。
系化合物とα−クロロアクリル酸エステル系化合物の共
重合体をベース樹脂として含むポジ型放射線レジストの
現像に、炭素数3〜8のケトン、アルコキシ基を有する
ことのできる炭素数3〜8のカルボン酸エステルおよび
炭素数3〜8のジカルボン酸エステルからなる群から選
択された1種類の有機溶剤のみからなる現像液を用いる
ことを特徴とする現像方法(請求項1)、現像液が、プ
ロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、2
−ペンタノンおよびエチル−3−エトキシプロピオネー
トからなる群から選択された1種類の有機溶剤のみから
なる請求項1記載の現像方法(請求項2)、α−メチル
スチレン系化合物とα−クロロアクリル酸エステル系化
合物の共重合体をベース樹脂として含むポジ型放射線レ
ジストを用いたパターン形成方法であって、炭素数3〜
8のケトン、アルコキシ基を有することのできる炭素数
3〜8のカルボン酸エステルおよび炭素数3〜8のジカ
ルボン酸エステルからなる群から選択された1種類の有
機溶剤のみからなる現像液を用いることを特徴とするパ
ターン形成方法(請求項3)、現像液が、プロピレング
リコールモノメチルエーテルアセテート、2−ペンタノ
ンおよびエチル−3−エトキシプロピオネートからなる
群から選択された1種類の有機溶剤のみからなる請求項
3記載のパターン形成方法(請求項4)、α−メチルス
チレン系化合物とα−クロロアクリル酸エステル系化合
物の共重合体をベース樹脂として含むポジ型放射線レジ
ストを用いたゴースト法によるパターン形成方法であっ
て、炭素数3〜8のケトン、アルコキシ基を有すること
のできる炭素数3〜8のカルボン酸エステルおよび炭素
数3〜8のジカルボン酸エステルからなる群から選択さ
れた1種類の有機溶剤のみからなる現像液を用いること
を特徴とするパターン形成方法(請求項5)、現像液
が、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテー
ト、2−ペンタノンおよびエチル−3−エトキシプロピ
オネートからなる群から選択された1種類の有機溶剤の
みからなる請求項5記載のパターン形成方法(請求項
6)、α−メチルスチレン系化合物とα−クロロアクリ
ル酸エステル系化合物の共重合体をベース樹脂として含
むポジ型放射線レジストを用いてパターンを形成するフ
ォトマスクの製造方法であって、炭素数3〜8のケト
ン、アルコキシ基を有することのできる炭素数3〜8の
カルボン酸エステルおよび炭素数3〜8のジカルボン酸
エステルからなる群から選択された1種類の有機溶剤の
みからなる現像液を用いることを特徴とするフォトマス
クの製造方法(請求項7)、現像液が、プロピレングリ
コールモノメチルエーテルアセテート、2−ペンタノン
およびエチル−3−エトキシプロピオネートからなる群
から選択された1種類の有機溶剤のみからなる請求項7
記載のフォトマスクの製造方法(請求項8)、半導体基
板上にレジスト膜を設ける工程と、レジストをパターン
露光する工程と、露光後レジストを現像処理する工程と
によってパターンを形成する半導体装置の製造方法であ
って、レジストが、α−メチルスチレン系化合物とα−
クロロアクリル酸エステル系化合物の共重合体をベース
樹脂として含むポジ型放射線レジストであり、現像液
が、炭素数3〜8のケトン、アルコキシ基を有すること
のできる炭素数3〜8のカルボン酸エステルおよび炭素
数3〜8のジカルボン酸エステルからなる群から選択さ
れた1種類の有機溶剤のみからなることを特徴とする半
導体装置の製造方法(請求項9)、ならびに現像液が、
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、
2−ペンタノンおよびエチル−3−エトキシプロピオネ
ートからなる群から選択された1種類の有機溶剤のみか
らなる請求項9記載の半導体装置の製造方法(請求項1
0)に関する。
チレン系化合物とα−クロロアクリル酸エステル系化合
物の共重合体をベース樹脂として含むポジ型放射線レジ
ストの現像方法にかかわる。
8のケトン、アルコキシ基を有することのできる炭素数
3〜8のカルボン酸エステルおよび炭素数3〜8のジカ
ルボン酸エステルからなる群から選択された1種類の有
機溶剤のみからなる現像液を用いる。
感度は向上するが、レジストに対する溶解性が高すぎて
未露光部の溶解速度が高くなり、コントラストが低下す
る傾向がある。前記範囲より炭素数が少ない有機溶剤で
は、レジストに対する溶解性が低すぎて感度が低下し
て、また、現像されにくいため、現像時間に長時間を要
する傾向がある。
〜6のケトンが好ましく、たとえば、アセトン、メチル
エチルケトン、2−ペンタノン、3−メチル−2−ブタ
ノン、2−ヘキサノン、4−メチル−2−ペンタノン
(MIBK)、2−ヘプタノン、ジエチルケトン、3−
ヘキサノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン、シクロ
ヘキサノンなどを用いることができる。
3〜8のカルボン酸エステルとしては、アルコキシ基を
有しない炭素数3〜6のカルボン酸エステルまたはアル
コキシ基を有する炭素数5〜7のカルボン酸エステルが
好ましく、たとえば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n
−プロピル、酢酸ブチル、酢酸イソアミル、プロピオン
酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、酪酸エチ
ル、エチル−3−エトキシプロピオネート(EEP)、
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
(PGMEA)、メチル−3−メトキシプロピオネート
(MMP)、プロピレングリコールモノエチルエーテル
アセテートなどを用いることができる。
ては、炭素数4〜8のジカルボン酸エステルが好まし
く、たとえば、シュウ酸ジエチル、マロン酸ジメチル、
マロン酸ジエチル、コハク酸ジメチル、コハク酸ジエチ
ルなどを用いることができる。
剤の価格などの点より、PGMEA、2−ペンタノンお
よびEEPからなる群から選択された1種類の有機溶剤
のみからなる現像液を用いることが有効である。
アクリル酸エステル系化合物の共重合体をベース樹脂と
して含むポジ型放射線レジストとしては、PMMAのよ
うな反応系のポジ型放射線レジストを用いることができ
る。すなわち、放射線照射(露光)によってベース樹脂
のポリマー鎖が切断されて分子量が変化することによっ
て現像液に対する溶解性が向上する反応系であり、露光
部分と未露光部分での溶解性の差がパターンのコントラ
ストとなり、パターンが形成されるポジ型放射線レジス
トを用いることができる。
樹脂の外に、たとえば、界面活性剤などを含むことがで
きる。
他の成分を少量であれば、添加することができる。この
添加により、現像性が向上する効果がある。
は、たとえば重量平均分子量が10000〜10000
00、好ましくは50000〜400000、より好ま
しくは300000〜340000のα−メチルスチレ
ン系化合物とα−クロロアクリル酸エステル系化合物の
共重合体を用いることができる。分子量が小さいベース
樹脂では、現像液に対する溶解性が高く、パターンのコ
ントラストが低下する場合がある。ここでいう、重量平
均分子量は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフ
ィーによるポリスチレン換算値のことである。カラム溶
媒としては、テトラヒドロフランを用いる。
アクリル酸エステル系化合物の共重合体では、たとえ
ば、α−メチルスチレンとα−クロロアクリル酸メチル
を用いることが、良好なパターン形状が得られる点、ま
た、高解像性という点で好ましい。
に塗布して乾燥したのちに放射線照射(露光)したポジ
型放射線レジストの現像に用いることができる。現像方
法としては、レジストを塗布した基板を現像液に一定時
間浸漬したのち、リンス液で洗浄(リンス)して乾燥す
る浸漬現像、基板上のレジスト膜の表面に現像液を表面
張力によって盛り上げて一定時間静止したのち、リンス
して乾燥するパドル現像、基板上のレジスト膜の表面に
現像液をスプレーしたのち、リンスして乾燥するスプレ
ー現像などを適用することができる。
光)には、紫外線照射装置(アライナー、ステッパーま
たはエキシマレーザを光源とする露光装置)、電子線描
画装置、X線露光装置を用いることができる。
しくは13℃〜28℃で実施することができる。リンス
液としては、現像を停止させることができ、現像液を洗
い流すことができる液体を用いることができる。リンス
液としては、たとえば、メチルイソブチルケトン(以
後、MIBK)やイソプロピルアルコール(以後、IP
A)などまたはそれらの混合液を用いることもできる。
アクリル酸エステル系化合物の共重合体をベース樹脂と
して含むポジ型放射線レジストの現像に、炭素数3〜8
のケトン、アルコキシ基を有することのできる炭素数3
〜8のカルボン酸エステルおよび炭素数3〜8のジカル
ボン酸エステルからなる群から選択された1種類の有機
溶剤のみからなる現像液を用いると、露光量の変化に対
するレジストの溶解性(溶解速度)の変化が大きく、露
光部と未露光部の溶解性のコントラストが高いので、ま
た、未露光部および低露光量領域での溶解性が低く、未
露光部および低露光量領域での現像中の膜べりが小さい
ので、良好な形状のパターンを得ることができる。
チレン系化合物とα−クロロアクリル酸エステル系化合
物の共重合体をベース樹脂として含むポジ型放射線レジ
ストを用いたパターン形成方法にかかわる。実施の形態
2のパターン形成方法では、炭素数3〜8のケトン、ア
ルコキシ基を有することのできる炭素数3〜8のカルボ
ン酸エステルおよび炭素数3〜8のジカルボン酸エステ
ルからなる群から選択された1種類の有機溶剤のみから
なる現像液を用いる。
〜6のケトンが好ましく、たとえば、アセトン、メチル
エチルケトン、2−ペンタノン、3−メチル−2−ブタ
ノン、2−ヘキサノン、MIBK、2−ヘプタノン、ジ
エチルケトン、3−ヘキサノン、3−ヘプタノン、4−
ヘプタノン、シクロヘキサノンなどを用いることができ
る。
3〜8のカルボン酸エステルとしては、アルコキシ基を
有しない炭素数3〜6のカルボン酸エステルまたはアル
コキシ基を有する炭素数5〜7のカルボン酸エステルが
好ましく、たとえば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n
−プロピル、酢酸ブチル、酢酸イソアミル、プロピオン
酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、酪酸エチ
ル、エチル−3−エトキシプロピオネート(EEP)、
PGMEA、MMP、プロピレングリコールモノエチル
エーテルアセテートなどを用いることができる。
ては、炭素数4〜8のジカルボン酸エステルが好まし
く、たとえば、シュウ酸ジエチル、マロン酸ジメチル、
マロン酸ジエチル、コハク酸ジメチル、コハク酸ジエチ
ルなどを用いることができる。
剤の価格などの点より、PGMEA、2−ペンタノンお
よびEEPからなる群から選択された1種類の有機溶剤
のみからなる現像液を用いることが有効である。
他の成分を少量であれば、添加することができる。この
添加により、現像性が向上する効果がある。
チレン系化合物とα−クロロアクリル酸エステル系化合
物の共重合体をベース樹脂として含むポジ型放射線レジ
ストを用いたパターン形成方法において、レジストの現
像に実施の形態1の現像方法を用いるものであり、炭素
数3〜8のケトン、アルコキシ基を有することのできる
炭素数3〜8のカルボン酸エステルおよび炭素数3〜8
のジカルボン酸エステルからなる群から選択された1種
類の有機溶剤のみからなる現像液、好ましくはPGME
A、2−ペンタノンおよびEEPからなる群から選択さ
れた1種類の有機溶剤のみからなる現像液を用いること
を特徴とするパターン形成方法である。
ては、実施の形態1と同様のポジ型放射線レジストを用
いることができる。
合物とα−クロロアクリル酸エステル系化合物の共重合
体をベース樹脂として含むポジ型放射線レジストを用い
たパターン形成方法であり、露光したポジ型放射線レジ
ストの現像に、炭素数3〜8のケトン、アルコキシ基を
有することのできる炭素数3〜8のカルボン酸エステル
および炭素数3〜8のジカルボン酸エステルからなる群
から選択された1種類の有機溶剤のみからなる現像液を
用いることによって、良好なパターンを得ることができ
る。
することのできる炭素数3〜8のカルボン酸エステルお
よび炭素数3〜8のジカルボン酸エステルからなる群か
ら選択された1種類の有機溶剤のみからなる現像液は、
露光量の変化に対するレジストの溶解性(溶解速度)の
変化が大きいので、露光部と未露光部の溶解性のコント
ラストが高くなり、良好な形状のパターンを得ることが
できる。また、とくに、未露光部および低露光量領域の
レジストの溶解性が低いので、未露光部および低露光量
領域での現像中の膜べりが小さくなり、同様に良好な形
状のパターンを得ることができる。
基板にレジストを塗布したのち、プリベークを行なって
レジスト中の溶媒を揮発させてレジスト膜を形成し、つ
ぎに露光を行ない、さらに基板を現像してパターニング
を行なったのち、リンスを行ない、乾燥してパターンを
得るような方法よって、微細パターンを得ることができ
る。
チレン系化合物とα−クロロアクリル酸エステル系化合
物の共重合体をベース樹脂として含むポジ型放射線レジ
ストを用いたゴースト法によるパターン形成方法にかか
わる。実施の形態3のパターン形成方法では、炭素数3
〜8のケトン、アルコキシ基を有することのできる炭素
数3〜8のカルボン酸エステルおよび炭素数3〜8のジ
カルボン酸エステルからなる群から選択された1種類の
有機溶剤のみからなる現像液を用いる。
〜6のケトンが好ましく、たとえば、アセトン、メチル
エチルケトン、2−ペンタノン、3−メチル−2−ブタ
ノン、2−ヘキサノン、MIBK、2−ヘプタノン、ジ
エチルケトン、3−ヘキサノン、3−ヘプタノン、4−
ヘプタノン、シクロヘキサノンなどを用いることができ
る。
3〜8のカルボン酸エステルとしては、アルコキシ基を
有しない炭素数3〜6のカルボン酸エステルまたはアル
コキシ基を有する炭素数5〜7のカルボン酸エステルが
好ましく、たとえば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n
−プロピル、酢酸ブチル、酢酸イソアミル、プロピオン
酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、酪酸エチ
ル、エチル−3−エトキシプロピオネート(EEP)、
PGMEA、MMP、プロピレングリコールモノエチル
エーテルアセテートなどを用いることができる。
ては、炭素数4〜8のジカルボン酸エステルが好まし
く、たとえば、シュウ酸ジエチル、マロン酸ジメチル、
マロン酸ジエチル、コハク酸ジメチル、コハク酸ジエチ
ルなどを用いることができる。
剤の価格などの点より、PGMEA、2−ペンタノンお
よびEEPからなる群から選択された1種類の有機溶剤
のみからなる現像液を用いることが有効である。
他の成分を少量であれば、添加することができる。この
添加により、現像性が向上する効果がある。
チレン系化合物とα−クロロアクリル酸エステル系化合
物の共重合体をベース樹脂として含むポジ型放射線レジ
ストを用いたゴースト法によるパターン形成方法にい
て、レジストの現像に実施の形態1の現像方法を用いる
ものであり、炭素数3〜8のケトン、アルコキシ基を有
することのできる炭素数3〜8のカルボン酸エステルお
よび炭素数3〜8のジカルボン酸エステルからなる群か
ら選択された1種類の有機溶剤のみからなる現像液、好
ましくはPGMEA、2−ペンタノンおよびEEPから
なる群から選択された1種類の有機溶剤のみからなる現
像液を用いることを特徴とするパターン形成方法であ
る。
ては、実施の形態1と同様のポジ型放射線レジストを用
いることができる。
すべきパターン(正パターン)の反転パターンを、後方
散乱径程度にぼかしたビームで弱く露光することによ
り、後方散乱分布によって発生する近接効果を補正しよ
うとする方法である(近接補正法「LSIリソグラフィ
ー技術の革新」1994年11月10日(株)サイエン
スフォーラム発行p208)。ゴースト法には、本来露
光すべきでない部分に露光部の30〜50%の強度で露
光を行なうために、露光部と未露光部の蓄積エネルギー
量のコントラストが非常に低下し、レジストパターンの
断面形状の悪化や、プロセス裕度の低下が懸念されると
いう問題点があった。
合物とα−クロロアクリル酸エステル系化合物の共重合
体をベース樹脂として含むポジ型放射線レジストを用い
たゴースト法によるパターン形成方法であり、露光した
ポジ型放射線レジストの現像に、炭素数3〜8のケト
ン、アルコキシ基を有することのできる炭素数3〜8の
カルボン酸エステルおよび炭素数3〜8のジカルボン酸
エステルからなる群から選択された1種類の有機溶剤の
みからなる現像液を用いることによって、良好なパター
ンを得ることができる。
することのできる炭素数3〜8のカルボン酸エステルお
よび炭素数3〜8のジカルボン酸エステルからなる群か
ら選択された1種類の有機溶剤のみからなる現像液が、
露光量の変化に対するレジストの溶解性(溶解速度)の
変化が大きいので、露光部と未露光部の溶解性のコント
ラストが高くなり、良好な形状のパターンを得ることが
できる。また、とくに、未露光部および低露光量領域の
レジストの溶解性が低いので、未露光部および低露光量
領域での現像中の膜べりが小さくなり、同様に良好な形
状のパターンを得ることができる。すなわち、ゴースト
法のように未露光部において、露光部の30〜50%の
かぶりの露光量が照射されている場合にも、レジストの
溶解性のコントラストが高いので、パターンの断面形状
の悪化や、プロセス裕度の低下を防ぐことができる。
基板にレジストを塗布したのち、プリベークを行なって
レジスト中の溶媒を揮発させてレジスト膜を形成し、つ
ぎに露光を行ない、さらに基板を現像してパターニング
を行なったのち、リンスを行ない、乾燥してパターンを
得るような方法によって、微細パターンを得ることがで
きる。
チレン系化合物とα−クロロアクリル酸エステル系化合
物の共重合体をベース樹脂として含むポジ型放射線レジ
ストを用いてパターン形成するフォトマスクの製造方法
にかかわる。実施の形態4のフォトマスクの製造方法
は、α−メチルスチレン系化合物とα−クロロアクリル
酸エステル系化合物の共重合体をベース樹脂として含む
ポジ型放射線レジストを用いてパターン形成するフォト
マスクの製造方法において、パターンの形成に実施の形
態1の現像方法を用いるもの、すなわち、実施の形態2
または実施の形態3のパターン形成方法を用いるもので
あって、炭素数3〜8のケトン、アルコキシ基を有する
ことのできる炭素数3〜8のカルボン酸エステルおよび
炭素数3〜8のジカルボン酸エステルからなる群から選
択された1種類の有機溶剤のみからなる現像液を用いる
ことを特徴とするフォトマスクの製造方法である。
〜6のケトンが好ましく、たとえば、アセトン、メチル
エチルケトン、2−ペンタノン、3−メチル−2−ブタ
ノン、2−ヘキサノン、MIBK、2−ヘプタノン、ジ
エチルケトン、3−ヘキサノン、3−ヘプタノン、4−
ヘプタノン、シクロヘキサノンなどを用いることができ
る。
3〜8のカルボン酸エステルとしては、アルコキシ基を
有しない炭素数3〜6のカルボン酸エステルまたはアル
コキシ基を有する炭素数5〜7のカルボン酸エステルが
好ましく、たとえば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n
−プロピル、酢酸ブチル、酢酸イソアミル、プロピオン
酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、酪酸エチ
ル、エチル−3−エトキシプロピオネート(EEP)、
PGMEA、MMP、プロピレングリコールモノエチル
エーテルアセテートなどを用いることができる。
ては、炭素数4〜8のジカルボン酸エステルが好まし
く、たとえば、シュウ酸ジエチル、マロン酸ジメチル、
マロン酸ジエチル、コハク酸ジメチル、コハク酸ジエチ
ルなどを用いることができる。
剤の価格などの点より、PGMEA、2−ペンタノンお
よびEEPからなる群から選択された1種類の有機溶剤
のみからなる現像液を用いることが有効である。
他の成分を少量であれば、添加することができる。この
添加により、現像性が向上する効果がある。
ターン形成方法としては、実施の形態1、実施の形態2
および実施の形態3と同様のポジ型放射線レジストを用
いることができる。
ォトマスク用のブランクス(レジスト付き石英基板)に
電子線で描画したのち、現像を行なう。現像方法として
は、レジストが塗布された基板を現像液に一定時間浸漬
したのち、リンスして乾燥する浸漬現像、基板上に塗布
されたレジストの表面に現像液を表面張力によって盛り
上げて一定時間静止したのち、リンスして乾燥するパド
ル現像、レジスト表面に現像液をスプレーしたのち、リ
ンスして乾燥するスプレー現像などを適用することがで
きる。
は、たとえば、重量平均分子量が10000〜1000
000、好ましくは50000〜400000、より好
ましくは300000〜340000のα−メチルスチ
レン系化合物とα−クロロアクリル酸エステル系化合物
の共重合体を使用することが望ましく、現像方法による
面内均一性、パターン形状の向上に効果がある。ここで
いう、重量平均分子量は、ゲル・パーミエーション・ク
ロマトグラフィによるポリスチレン換算値のことであ
る。カラム溶媒としては、テトラヒドロフランを用い
る。
クとして、下地(通常Cr)を塩素、酸素系のガスを用
いてドライエッチングを行ない、マスクパターンを形成
する。そののち、下地上のレジストの剥離および洗浄を
行なってフォトマスクを得ることができる。
にレジスト膜を設ける工程と、レジストをパターン露光
する工程と、露光後レジストを現像処理する工程を施す
半導体装置の製造方法にかかわる。実施の形態5の半導
体装置の製造方法は、レジストを現像する工程に実施の
形態1の現像方法を用いるものであって、炭素数3〜8
のケトン、アルコキシ基を有することのできる炭素数3
〜8のカルボン酸エステルおよび炭素数3〜8のジカル
ボン酸エステルからなる群から選択された1種類の有機
溶剤のみからなる現像液を用いる。
〜6のケトンが好ましく、たとえば、アセトン、メチル
エチルケトン、2−ペンタノン、3−メチル−2−ブタ
ノン、2−ヘキサノン、MIBK、2−ヘプタノン、ジ
エチルケトン、3−ヘキサノン、3−ヘプタノン、4−
ヘプタノン、シクロヘキサノンなどを用いることができ
る。
3〜8のカルボン酸エステルとしては、アルコキシ基を
有しない炭素数3〜6のカルボン酸エステルまたはアル
コキシ基を有する炭素数5〜7のカルボン酸エステルが
好ましく、たとえば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n
−プロピル、酢酸ブチル、酢酸イソアミル、プロピオン
酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、酪酸エチ
ル、エチル−3−エトキシプロピオネート(EEP)、
PGMEA、MMP、プロピレングリコールモノエチル
エーテルアセテートなどを用いることができる。
ては、炭素数4〜8のジカルボン酸エステルが好まし
く、たとえば、シュウ酸ジエチル、マロン酸ジメチル、
マロン酸ジエチル、コハク酸ジメチル、コハク酸ジエチ
ルなどを用いることができる。
剤の価格などの点より、PGMEA、2−ペンタノンお
よびEEPからなる群から選択された1種類の有機溶剤
のみからなる現像液を用いることが有効である。
他の成分を少量であれば、添加することができる。
いるので、面内の現像液の蒸発が均一であり、現像が均
一に進行し、パターン寸法の面内均一性が向上する。そ
のため、半導体装置を製造する際、半導体基板上でのエ
ッチング工程での面内均一性にもつながる。
ン形成方法としては、実施の形態1、実施の形態2およ
び実施の形態3と同様のポジ型放射線レジストを用いる
ことができる。
体基板上にレジストを塗布したのち、プリベークを行な
ってレジスト中の溶媒を揮発させてレジスト膜を形成
し、つぎに短波長レーザ、電子線またはX線などでパタ
ーン露光したのち、露光後のレジスト膜を現像してパタ
ーニングを行なったのち、リンスを行ない、乾燥してパ
ターンを得る。得られたレジストパターンをマスクとし
てエッチングを行なうことにより、微細加工が可能とな
る。
露光では、マスクを介しない露光方法が用いられるが、
フォトマスクを用いた短波長レーザーでの露光、あるい
は、その他のマスク、たとえば、X線マスクを用いたX
線露光、電子線用マスクのようなものを用いた電子線描
画も用いることができる。また、フォトマスクについて
は、実施の形態4のフォトマスクを用いることもでき
る。
は、たとえば重量平均分子量が10000〜10000
00、好ましくは50000〜400000、より好ま
しくは300000〜340000のα−メチルスチレ
ン系化合物とα−クロロアクリル酸エステル系化合物の
共重合体を用いることが望ましく、現像方法によるパタ
ーン形状の向上に効果がある。ここでいう、重量平均分
子量は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィに
よるポリスチレン換算値のことである。カラム溶媒とし
ては、テトラヒドロフランを用いる。
スチレンとα−クロロアクリル酸メチルの共重合体をベ
ース樹脂として含むポジ型放射線レジストであるZEP
−7000(商品名:日本ゼオン(株)製)を塗布した
ブランクスに、EB描画装置を用いて描画を行なった。
現像液は、日本ゼオン(株)製現像液ZED−500
(商品名:ジエチルケトン50%、マロン酸ジエチル5
0%)を用い、現像条件は23℃、200秒間として、
パドル現像を行なった。そののち1分間MIBKでリン
スを行ない、乾燥した。得られたレジストパターンをマ
スクとして、下地のCrを塩素、酸素系のガスを用いて
ドライエッチングを行ない、そののち、レジスト剥離、
洗浄を行ない、フォトマスクを作製した。
製)を用い、未露光部分の現像後の膜厚を測定した結
果、初期膜厚の約15%の膜べりであった。パターン形
状は、AFM(Nano Scope III、デジタ
ルインスツルメンツ製)で断面形状を測定した。面内均
一性は測長SEMで測定した。面内13点の測定におい
て、面内分布(ばらつき)はレンジ(最大値−最小値)
で30nmであった。
000(商品名:日本ゼオン(株)製)を塗布したブラ
ンクスに、EB描画装置を用いて描画を行なった。現像
液は、2−ペンタノンを用い、現像条件は23℃、20
0秒間として、パドル現像を行なった。そののち1分間
MIBKでリンスを行ない、乾燥した。得られたレジス
トパターンをマスクとして、下地のCrを塩素、酸素系
のガスを用いてドライエッチングを行ない、そののち、
レジスト剥離、洗浄を行ない、フォトマスクを作製し
た。レジストパターンにおいて、比較例1と比較して、
ほとんど膜べりがなく、高コントラストのパターン形状
が得られた。また、面内均一性が17%向上した。
000(商品名:日本ゼオン(株)製)を塗布したブラ
ンクスに、EB描画装置を用いて描画を行なった。現像
液は、PGMEAを用い、現像条件は23℃、400秒
間として、パドル現像を行なった。そののち1分間MI
BKでリンスを行ない、乾燥した。得られたレジストパ
ターンをマスクとして、下地のCrを塩素、酸素系のガ
スを用いてドライエッチングを行ない、そののち、レジ
スト剥離、洗浄を行ない、フォトマスクを作製した。レ
ジストパターンにおいて、比較例1と比較して、未露光
部の膜べりがほとんどなく、高コントラストのパターン
形状が得られた。また、面内均一性が15%向上した。
000(商品名:日本ゼオン(株)製)を塗布したブラ
ンクスに、EB描画装置を用いて描画を行なった。現像
液は、EEPを用い、現像条件は23℃、500秒間と
して、パドル現像を行なった。そののち1分間MIBK
でリンスを行ない、乾燥した。得られたレジストパター
ンをマスクとして、下地のCrを塩素、酸素系のガスを
用いてドライエッチングを行ない、そののち、レジスト
剥離、洗浄を行ない、フォトマスクを作製した。レジス
トパターンにおいて、比較例1と比較して、未露光部の
膜べりがほとんどなく、高コントラストのパターン形状
が得られた。また、面内均一性が15%向上した。
000(商品名:日本ゼオン(株)製)を塗布したブラ
ンクスに、EB描画装置(加速電圧10keVの電子線
描画装置)を用いて、ゴースト法によって描画した。現
像液は、日本ゼオン(株)製現像液ZED−500(商
品名:ジエチルケトン50%、マロン酸ジエチル50
%)を用い、現像条件は23℃、150秒間として、パ
ドル現像を行なった。そののち1分間MIBKでリンス
を行ない、乾燥した。得られたレジストパターンをマス
クとして、下地のCrを塩素、酸素系のガスを用いてド
ライエッチングを行ない、そののち、レジスト剥離、洗
浄を行ない、フォトマスクを作製した。
膜厚の約20%であった。面内均一性はレンジで50n
mであった。
000(商品名:日本ゼオン(株)製)を塗布したブラ
ンクスに、EB描画装置(加速電圧10keVの電子線
描画装置)を用いて、ゴースト法によって描画した。現
像液は、PGMEAを用い、現像条件は23℃、300
秒間として、パドル現像を行なった。そののち1分間M
IBKでリンスを行ない、乾燥した。得られたレジスト
パターンをマスクとして、下地のCrを塩素、酸素系の
ガスを用いてドライエッチングを行ない、そののち、レ
ジスト剥離、洗浄を行ない、フォトマスクを作製した。
レジストパターンにおいて、比較例2と比較して、ほと
んど膜べりがなく、高コントラストのパターン形状が得
られた。また、面内均一性が30%向上した。
リル酸メチルの共重合体をベース樹脂として含むポジ型
放射線レジストであるZEP−7000(商品名:日本
ゼオン(株)製)をスピンコートによって塗布したシリ
コンウエハに、EB描画装置を用いて描画を行なった。
レジスト膜厚は、0.2ミクロンであった。現像液は日
本ゼオン(株)製現像液ZED−500(商品名:ジエ
チルケトン50%、マロン酸ジエチル50%)を用い、
現像条件は、23℃、60秒間として浸漬現像を行なっ
た。そののち10秒間MIBKでリンスを行ない、乾燥
した結果、レジストパターンが得られた。ひきつづき、
エッチングにより加工することで、シリコン酸化膜パタ
ーンを形成することができ、半導体装置を製造すること
ができた。
アクリル酸メチルの共重合体をベース樹脂として含むポ
ジ型放射線レジストであるZEP−7000(商品名:
日本ゼオン(株)製)を塗布し、180℃で、180秒
間ベークを行ない、0.2ミクロンの膜を得た。そのの
ち、EB描画装置を用いて描画を行なった。現像液は、
PGMEAを用い、現像条件は、23℃、120秒間と
して、浸漬現像を行なった。そののち10秒間MIBK
でリンスを行ない、乾燥した。得られたレジストパター
ンにおいて、未露光部の膜べりがほとんどなく、高コン
トラストのパターン形状が得られた。その得られたレジ
ストパターンをマスクとして、ひきつづきエッチングに
より加工することで、シリコン酸化膜パターンを形成す
ることができ、半導体装置を製造することができた。
アクリル酸メチルの共重合体をベース樹脂として含むポ
ジ型放射線レジストであるZEP−7000(商品名:
日本ゼオン(株)製)を塗布し、180℃で、180秒
間ベークを行ない、0.2ミクロンの膜を得た。そのの
ち、EB描画装置を用いて描画を行なった。現像液は、
2−ペンタノンを用い、現像条件は、23℃、60秒間
として、パドル現像を行なった。そののち10秒間MI
BKでリンスを行ない、乾燥した。得られたレジストパ
ターンにおいて、未露光部の膜べりがほとんどなく、高
コントラストのパターン形状が得られた。その得られた
レジストパターンをマスクとして、ひきつづきエッチン
グにより加工することで、シリコン酸化膜パターンを形
成することができ、半導体装置を製造することができ
た。
アクリル酸メチルの共重合体をベース樹脂として含むポ
ジ型放射線レジストであるZEP−7000(商品名:
日本ゼオン(株)製)を塗布し、180℃で、180秒
間ベークを行ない、0.2ミクロンの膜を得た。そのの
ち、EB描画装置を用いて描画を行なった。現像液は、
EEPを用い、現像条件は、23℃、150秒間とし
て、パドル現像を行なった。そののち10秒間MIBK
でリンスを行ない、乾燥した。得られたレジストパター
ンにおいて、未露光部の膜べりがほとんどなく、高コン
トラストのパターン形状が得られた。その得られたレジ
ストパターンをマスクとして、ひきつづきエッチングに
より加工することで、シリコン酸化膜パターンを形成す
ることができ、半導体装置を製造することができた。
アクリル酸メチルの共重合体をベース樹脂として含むポ
ジ型放射線レジストであるZEP−7000(商品名:
日本ゼオン(株)製)を塗布し、180℃で、180秒
間ベークを行ない、0.2ミクロンの膜を得た。そのの
ち、X線マスクを用い、X線露光装置を用いて露光を行
なった。現像液は、PGMEAを用い、現像条件は、2
3℃、120秒間として、浸漬現像を行なった。そのの
ち10秒間MIBKでリンスを行ない、乾燥した。得ら
れたレジストパターンにおいて、未露光部の膜べりがほ
とんどなく、高コントラストのパターン形状が得られ
た。その得られたレジストパターンをマスクとして、ひ
きつづきエッチングにより加工することで、シリコン酸
化膜パターンを形成することができ、半導体装置を製造
することができた。
アクリル酸メチルの共重合体をベース樹脂として含むポ
ジ型放射線レジストであるZEP−7000(商品名:
日本ゼオン(株)製)を塗布し、180℃で、180秒
間ベークを行ない、0.2ミクロンの膜を得た。そのの
ち、フォトマスクを用い、KrFエキシマレーザ露光装
置を用いて露光を行なった。現像液は、PGMEAを用
い、現像条件は、23℃、120秒間として、浸漬現像
を行なった。そののち10秒間MIBKでリンスを行な
い、乾燥した。得られたレジストパターンにおいて、未
露光部の膜べりがほとんどなく、高コントラストのパタ
ーン形状が得られた。その得られたレジストパターンを
マスクとして、ひきつづきエッチングにより加工するこ
とで、シリコン酸化膜パターンを形成することができ、
半導体装置を製造することができた。
では、1種類の有機溶剤のみからなる現像液を用いるの
で、面内での現像液の蒸発が均一であり、現像が均一に
進行し、パターン寸法の面内均一性が向上する。そのた
め、たとえば、フォトマスクを製造する際のエッチング
工程での面内均一性にもつながる本発明の現像方法(請
求項1および2)によれば、露光量の変化に対するレジ
ストの溶解性(溶解速度)の変化が大きいので、露光部
と未露光部の溶解性のコントラストが高くなり、良好な
パターン形状を得ることができる。
よれば、とくに、未露光部および低露光量領域でのレジ
ストの溶解性が低いので、未露光部および低露光量領域
での現像中の膜べりが小さく、良好なパターンを得るこ
とができる。したがって、本発明によれば、レジストパ
ターン寸法制度の向上に関して、面内均一性およびレジ
ストパターンのコントラストを向上させることができ
る。
よれば、レジスト現像方法において、炭素数3〜8のケ
トン、アルコキシ基を有することのできる炭素数3〜8
のカルボン酸エステルおよび炭素数3〜8のジカルボン
酸エステルからなる群から選択された有機溶剤のみから
なる現像液を用いることによって、露光量の変化に対す
るレジストの溶解性(溶解速度)の変化が大きいので、
露光部と未露光部の溶解性コントラストが高くなり、良
好なパターン形状を得ることができる。
よれば、とくに、未露光部および低露光量領域でのレジ
ストの溶解性が低いので、未露光部および低露光量領域
での現像中の膜べりが小さくなり、良好なパターンを得
ることができる。本発明の現像方法(請求項1および
2)によれば、単一溶媒で現像を行なうので、面内均一
性も向上し、そのためエッチングの均一性にも効果があ
る。
6)によれば、パターン形成(たとえばゴースト法によ
るパターン形成)において、未露光部に露光部の30〜
50%のかぶりの露光量が照射される場合にも、レジス
トの溶解性のコントラストが高いので、パターンの断面
形状の悪化や、プロセス裕度の低下を防ぐことができ
る。
7および8)によれば、フォトマスクの製造方法におい
て、上述と同様の効果が得られる。
および10)によれば、半導体装置の製造方法におい
て、上述と同様の効果が得られる。
Claims (10)
- 【請求項1】 α−メチルスチレン系化合物とα−クロ
ロアクリル酸エステル系化合物の共重合体をベース樹脂
として含むポジ型放射線レジストの現像に、炭素数3〜
8のケトン、アルコキシ基を有することのできる炭素数
3〜8のカルボン酸エステルおよび炭素数3〜8のジカ
ルボン酸エステルからなる群から選択された1種類の有
機溶剤のみからなる現像液を用いることを特徴とする現
像方法。 - 【請求項2】 現像液が、プロピレングリコールモノメ
チルエーテルアセテート、2−ペンタノンおよびエチル
−3−エトキシプロピオネートからなる群から選択され
た1種類の有機溶剤のみからなる請求項1記載の現像方
法。 - 【請求項3】 α−メチルスチレン系化合物とα−クロ
ロアクリル酸エステル系化合物の共重合体をベース樹脂
として含むポジ型放射線レジストを用いたパターン形成
方法であって、炭素数3〜8のケトン、アルコキシ基を
有することのできる炭素数3〜8のカルボン酸エステル
および炭素数3〜8のジカルボン酸エステルからなる群
から選択された1種類の有機溶剤のみからなる現像液を
用いることを特徴とするパターン形成方法。 - 【請求項4】 現像液が、プロピレングリコールモノメ
チルエーテルアセテート、2−ペンタノンおよびエチル
−3−エトキシプロピオネートからなる群から選択され
た1種類の有機溶剤のみからなる請求項3記載のパター
ン形成方法。 - 【請求項5】 α−メチルスチレン系化合物とα−クロ
ロアクリル酸エステル系化合物の共重合体をベース樹脂
として含むポジ型放射線レジストを用いたゴースト法に
よるパターン形成方法であって、炭素数3〜8のケト
ン、アルコキシ基を有することのできる炭素数3〜8の
カルボン酸エステルおよび炭素数3〜8のジカルボン酸
エステルからなる群から選択された1種類の有機溶剤の
みからなる現像液を用いることを特徴とするパターン形
成方法。 - 【請求項6】 現像液が、プロピレングリコールモノメ
チルエーテルアセテート、2−ペンタノンおよびエチル
−3−エトキシプロピオネートからなる群から選択され
た1種類の有機溶剤のみからなる請求項5記載のパター
ン形成方法。 - 【請求項7】 α−メチルスチレン系化合物とα−クロ
ロアクリル酸エステル系化合物の共重合体をベース樹脂
として含むポジ型放射線レジストを用いてパターンを形
成するフォトマスクの製造方法であって、炭素数3〜8
のケトン、アルコキシ基を有することのできる炭素数3
〜8のカルボン酸エステルおよび炭素数3〜8のジカル
ボン酸エステルからなる群から選択された1種類の有機
溶剤のみからなる現像液を用いることを特徴とするフォ
トマスクの製造方法。 - 【請求項8】 現像液が、プロピレングリコールモノメ
チルエーテルアセテート、2−ペンタノンおよびエチル
−3−エトキシプロピオネートからなる群から選択され
た1種類の有機溶剤のみからなる請求項7記載のフォト
マスクの製造方法。 - 【請求項9】 半導体基板上にレジスト膜を設ける工程
と、レジストをパターン露光する工程と、露光後レジス
トを現像処理する工程とによってパターンを形成する半
導体装置の製造方法であって、レジストが、α−メチル
スチレン系化合物とα−クロロアクリル酸エステル系化
合物の共重合体をベース樹脂として含むポジ型放射線レ
ジストであり、現像液が、炭素数3〜8のケトン、アル
コキシ基を有することのできる炭素数3〜8のカルボン
酸エステルおよび炭素数3〜8のジカルボン酸エステル
からなる群から選択された1種類の有機溶剤のみからな
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項10】 現像液が、プロピレングリコールモノ
メチルエーテルアセテート、2−ペンタノンおよびエチ
ル−3−エトキシプロピオネートからなる群から選択さ
れた1種類の有機溶剤のみからなる請求項9記載の半導
体装置の製造方法。
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