JP2002174899A - Film for forming resist pattern and resist pattern forming method - Google Patents

Film for forming resist pattern and resist pattern forming method

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JP2002174899A
JP2002174899A JP2000371081A JP2000371081A JP2002174899A JP 2002174899 A JP2002174899 A JP 2002174899A JP 2000371081 A JP2000371081 A JP 2000371081A JP 2000371081 A JP2000371081 A JP 2000371081A JP 2002174899 A JP2002174899 A JP 2002174899A
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resist pattern
forming
resist
film
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Masaaki Kurihara
栗原  正彰
Daichi Okuno
大地 奥野
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Dai Nippon Printing Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form a high precision resist pattern. SOLUTION: The film for forming a resist pattern by ionizing radiation lithography has at least one upper layer on a resist layer formed on a substrate and a composition in the upper layer contains an amphiphilic polymer selected from polyvinyl alcohol, polyvinylamine, polyallylsulfonic acid, cellulose, etc.

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、微細加工用のレジ
ストパターン形成用膜、レジストパターンの形成方法に
関し、特に、電離放射線リソグラフィーに使用するレジ
ストパターン形成方法に関する。
The present invention relates to a resist pattern forming film for fine processing and a method of forming a resist pattern, and more particularly to a method of forming a resist pattern used in ionizing radiation lithography.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の製造では、紫外線を用いた
フォトリソグラフィーによるレジストパターンの形成を
行っていたが、微細な半導体装置の製造、あるいはフォ
トマスクの製造においては、電子線、X線等の物質の物
理的化学的変化を引き起こす電離放射線を用いたリソグ
ラフィーが用いられるようになってきている。電離放射
線を用いたリソグラフィーに用いるレジストパターン
は、従来のフォトリソグラフィーに用いられているレジ
ストと異なり電離放射線リソグラフィー特有の特性が要
求されている。
2. Description of the Related Art In the manufacture of semiconductor devices, resist patterns are formed by photolithography using ultraviolet rays. However, in the manufacture of fine semiconductor devices or photomasks, electron beams, X-rays, etc. Lithography using ionizing radiation that causes physical and chemical changes in materials has been used. A resist pattern used in lithography using ionizing radiation, unlike a resist used in conventional photolithography, requires characteristics specific to ionizing radiation lithography.

【0003】特に、電離放射線リソグラフィーにおいて
は、レジスト材料の層を複数の層から構成することが行
われている。例えば、電子線を用いたリソグラフィーで
は、電子の散乱による解像度の低下を防ぐために、レジ
ストの膜厚を薄くすることが行われている。ところが、
レジストの膜厚を薄くすると、エッチング処理の際の耐
性が不充分となるために、基板上に形成した高分子有機
化合物層上に電子線用レジスト層を形成し、電子線の露
光によってパターンを形成した後に、電子線によって形
成したパターンに基づいて下層の高分子有機化合物層を
エッチングして充分な厚さのレジストパターンを形成す
る方法が提案されている。
[0003] In particular, in ionizing radiation lithography, a resist material layer is formed of a plurality of layers. For example, in lithography using an electron beam, the thickness of a resist is reduced in order to prevent a reduction in resolution due to electron scattering. However,
If the thickness of the resist is reduced, the resistance during the etching process becomes insufficient.Therefore, an electron beam resist layer is formed on the polymer organic compound layer formed on the substrate, and the pattern is formed by exposure to the electron beam. After the formation, there has been proposed a method of forming a resist pattern having a sufficient thickness by etching a lower polymer organic compound layer based on a pattern formed by an electron beam.

【0004】また、電子線照射の際には、レジストが帯
電するチャージアップ現象が生じ、レジストに形成され
るパターンが位置ずれを起こすことが避けられないの
で、こうした問題点を解決するために、レジスト膜上に
導電性膜を形成して電子線による帯電を防止することが
行われている。また、電子線レジストとして用いられて
いるポリメチルメタクリレートなどのポジ型電子線レジ
ストは、解像性が高いものの、感度が低いので、化学増
幅型のレジストと保護膜の複数の層から形成することに
よって、高解像性を保持した状態で高感度化することが
行われている。
In addition, when irradiating with an electron beam, a charge-up phenomenon occurs in which the resist is charged, and it is inevitable that a pattern formed on the resist is displaced. It has been practiced to form a conductive film on a resist film to prevent electrification by an electron beam. Positive electron beam resists such as polymethyl methacrylate used as electron beam resists have high resolution but low sensitivity, so they should be formed from a chemically amplified resist and multiple layers of a protective film. Accordingly, high sensitivity is maintained while maintaining high resolution.

【0005】例えば、本出願人が特開平10−1236
93号公報において提案している複数の層から形成され
ている電子線用レジストは、基板上に塗布された、露光
されない状態では水に溶けない感光性有機膜の所定の領
域を露光することにより潜像を形成し、現像処理するこ
とにより感光性有機膜からなるパターンを形成する方法
において、基板上に塗布された感光性有機膜上に水溶性
ポリマーからなる第二の有機膜を形成した後に現像処理
を行うものであり、上記第二の有機膜の塗布に際し、水
系溶媒の中に界面活性剤ないし有機溶剤を含有させるこ
とによって、先に塗布された感光性有機膜へのぬれ性を
高めて先に塗布した層と、その上に塗布した層との界面
の接着を良好なものとした複数層からなるレジストを形
成するものである。
[0005] For example, the present applicant has disclosed in
No. 93, an electron beam resist formed from a plurality of layers is formed by exposing a predetermined region of a photosensitive organic film applied on a substrate which is insoluble in water in an unexposed state. In the method of forming a latent image and forming a pattern made of a photosensitive organic film by performing a development process, after forming a second organic film made of a water-soluble polymer on the photosensitive organic film applied on the substrate, A developing treatment is performed, and when the second organic film is coated, a surfactant or an organic solvent is contained in the aqueous solvent to enhance the wettability to the previously applied photosensitive organic film. This is to form a resist composed of a plurality of layers which has made good adhesion at the interface between the previously applied layer and the layer applied thereon.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところが、化学増幅型
レジストの層上に保護膜、あるいはチャージアップ防止
のための導電性層等を形成する場合に、下層との接着性
の良好な層を形成する目的で界面活性剤等を含有させる
と、界面活性剤等が化学増幅型レジスト層の内部へ浸
透、あるいは拡散することによって、化学増幅型レジス
トの特性に悪影響を及ぼし、形成されるレジストパター
ンの精度、安定性等の面で大きな問題があることが明か
となった。本発明は、複数層で形成される電子線用レジ
ストにおいて、先に形成した層に悪影響を及ぼすことな
く層形成することができるレジスト層を形成することを
課題とするものである。
However, when a protective film or a conductive layer for preventing charge-up is formed on a chemically amplified resist layer, a layer having good adhesion to a lower layer is formed. When a surfactant or the like is contained for the purpose of performing, the surfactant or the like penetrates or diffuses into the inside of the chemically amplified resist layer, thereby adversely affecting the characteristics of the chemically amplified resist layer, and causing the resist pattern to be formed. It became clear that there were major problems in terms of accuracy, stability, and the like. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to form a resist layer that can be formed without adversely affecting a previously formed layer in an electron beam resist formed of a plurality of layers.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、電離放射線リ
ソグラフィーに用いるレジストパターンの形成用膜にお
いて、基板上に形成したレジスト層上に少なくとも一層
の上層を有し、上層中の組成物には両親媒性ポリマーを
含有するレジストパターン形成用膜である。上層が、感
光性層、導電性層、保護層、反射防止膜の少なくともい
ずれかの機能を有する層である前記のレジストパターン
形成用膜である。レジストパターンの形成方法におい
て、基板上に形成したレジスト層上に、両親媒性ポリマ
ーを含有する上層形成用組成物を用いて上層を形成した
後に、電離放射線リソグラフィーよって露光および現像
してレジストパターンを形成するレジストパターンの形
成方法である。上層が、感光性層、導電性層、保護層、
反射防止膜の少なくともいずれかの機能を有する層であ
る前記のレジストパターンの形成方法である。
According to the present invention, there is provided a resist pattern forming film for use in ionizing radiation lithography, wherein at least one upper layer is formed on a resist layer formed on a substrate. This is a resist pattern forming film containing an amphiphilic polymer. The upper layer is the above-described resist pattern forming film, which is a layer having at least one of a photosensitive layer, a conductive layer, a protective layer, and an antireflection film. In the method of forming a resist pattern, on the resist layer formed on the substrate, after forming an upper layer using an upper layer forming composition containing an amphiphilic polymer, the resist pattern is exposed and developed by ionizing radiation lithography to form a resist pattern. This is a method for forming a resist pattern to be formed. The upper layer is a photosensitive layer, a conductive layer, a protective layer,
The method for forming a resist pattern is a layer having at least one function of an antireflection film.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】本発明は、微細パターンの形成に
用いるレジストパターンの形成において、第2層目に形
成する層を、親水性基と疎水性基からなる両親媒性の高
分子化合物を混合することによって、第2層目の塗布に
よって第1層目に形成した層が影響を受けることを防止
したものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION According to the present invention, in forming a resist pattern used for forming a fine pattern, an amphiphilic polymer compound comprising a hydrophilic group and a hydrophobic group is used for forming a second layer. The mixing prevents the layer formed as the first layer from being affected by the application of the second layer.

【0009】従来のレジストパターンの形成において
は、第二の有機物質の膜の塗布に際し、水系溶媒の中に
界面活性剤ないし有機溶剤を含有させることが行われて
いた。とくに、第二の有機膜の塗布を均一なものとする
ために界面活性剤の添加は大きな効果があった。そし
て、水系溶媒とともに用いる界面活性剤の親水性基とし
ては、−COOH、−SiOH 、−COOR、−OC
OR、−NH3 、−NH4 +が挙げられ、有機溶剤として
は、エチルアルコール、メチルアルコール、イソプロピ
ルアルコール、ブチルアルコール、ジメチルエタノール
アミン、アセトンが用いられていた。ところが、これら
の界面活性剤は、既に塗布されている第1層へ拡散、浸
透するために、第1層の特性に悪影響を及ぼすことが避
けられなかった。
In the conventional formation of a resist pattern, a surfactant or an organic solvent is contained in an aqueous solvent when a second organic substance film is applied. In particular, the addition of a surfactant had a great effect to make the coating of the second organic film uniform. The hydrophilic groups of the surfactant used together with the aqueous solvent include -COOH, -SiOH , -COOR, -OC
OR, -NH 3, -NH 4 +, and examples of the organic solvent, ethyl alcohol, methyl alcohol, isopropyl alcohol, butyl alcohol, dimethyl ethanol amine, acetone was used. However, since these surfactants diffuse and penetrate into the already applied first layer, it is inevitable that they adversely affect the properties of the first layer.

【0010】例えば、化学増幅レジストにおいては、レ
ジスト中に酸が存在していると、反応を加速し、塩基が
あると発生した酸を失活させてしまう。一般に用いられ
ている界面活性剤は、酸か塩基の役割を果たすこととな
り、界面活性剤による化学増幅レジストへの影響は避け
られなかった。そこで、本発明においては、第2層の塗
布において、界面活性剤と同様の作用を果たする両親媒
性ポリマーを混合することによって、水系溶媒を必要と
する第2層の塗布特性を高めるとともに、先に形成した
第1層への浸透等によって化学増幅型レジストへの影響
を防止したものである。
For example, in a chemically amplified resist, if an acid is present in the resist, the reaction is accelerated, and if a base is present, the generated acid is deactivated. A commonly used surfactant plays a role of an acid or a base, and the influence of the surfactant on a chemically amplified resist cannot be avoided. Therefore, in the present invention, in the application of the second layer, by mixing an amphiphilic polymer that performs the same action as a surfactant, the application characteristics of the second layer requiring an aqueous solvent are improved, and This is to prevent the influence on the chemically amplified resist by infiltration into the first layer formed earlier.

【0011】本発明において用いることができる両親媒
性ポリマーとしては、ポリビニルアルコール、セルロー
ス、ポリアミルアミン、ポリビニルアミン、下記の構造
のポリビニルスルホン酸等を挙げることができる。
Examples of the amphiphilic polymer that can be used in the present invention include polyvinyl alcohol, cellulose, polyamylamine, polyvinylamine, and polyvinyl sulfonic acid having the following structure.

【0012】[0012]

【化1】 Embedded image

【0013】また、本発明の両親媒性ポリマーは、重量
平均分子量が1000〜200000のものが好まし
く、5000〜50000のものがより好ましい。両親
媒性ポリマーは、塗布用組成物100重量部に対して1
0ないし50重量部であることが好ましい。
The amphiphilic polymer of the present invention preferably has a weight average molecular weight of 1,000 to 200,000, more preferably 5,000 to 50,000. The amphiphilic polymer is used in an amount of 1 to 100 parts by weight of the coating composition.
It is preferably 0 to 50 parts by weight.

【0014】[0014]

【実施例】以下に実施例を示し本発明を説明する。 実施例1 フォトマスク基板上に化学増幅型ポジ型レジスト(日立
化成工業製 RE515CP)を塗布し、乾燥後の厚さ
が500nmの第1層を形成した。次いで、第1層上
に、導電性層形成用組成物として、ポリエチニルアルカ
ンスルホン酸含有導電性高分子物質(昭和電工社製ES
PACER100)の100重量部に対して、重量平均
分子量1000、2000、および10000のポリビ
ニルスルホン酸の1重量部を混合して塗布し、乾燥後の
厚さが50nmの第2層を形成した。電子線により露光
した後に、テトラメチルアンモニウム現像液で現像し、
光干渉膜厚計(大日本スクリーン製 ラムダエース)に
よってレジスト膜の減少量を測定して評価を行い、評価
結果を表1に示す。
The present invention will be described below with reference to examples. Example 1 A chemically amplified positive resist (RE515CP manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) was applied on a photomask substrate, and a first layer having a thickness of 500 nm after drying was formed. Next, a polyethynylalkanesulfonic acid-containing conductive polymer material (ESA manufactured by Showa Denko KK) was formed on the first layer as a conductive layer forming composition.
1 part by weight of polyvinyl sulfonic acid having a weight average molecular weight of 1,000, 2,000 and 10,000 was mixed and applied to 100 parts by weight of PACER100) to form a second layer having a thickness of 50 nm after drying. After exposure with an electron beam, develop with a tetramethylammonium developer,
The amount of reduction in the resist film was measured and evaluated using an optical interference film thickness meter (Lambda Ace manufactured by Dainippon Screen), and the evaluation results are shown in Table 1.

【0015】比較例1 第2層の塗布用組成物にポリビニルスルホン酸を添加し
なかった点を除き、実施例1と同様に評価をし、評価結
果を表1に示す。
Comparative Example 1 Evaluation was made in the same manner as in Example 1 except that polyvinyl sulfonic acid was not added to the coating composition for the second layer. The evaluation results are shown in Table 1.

【0016】[0016]

【表1】 スルホン酸分子量 レジスト膜の残膜量(%) 実施例1 1000 80 2000 90 10000 100 比較例1 添加無し 100[Table 1] Sulfonic acid molecular weight Remaining film amount of resist film (%) Example 1 1000 80 2000 90 10000 100 Comparative Example 1 No addition 100

【0017】[0017]

【発明の効果】本発明のレジストパターンの形成方法
は、複数層から形成されたレジストを用いてレジストパ
ターンを形成する際に、上層を形成する塗布組成物とし
て、有機溶剤や界面活性剤を用いることに代えて、特定
の物質を用いたので、パターンの精度が良好で、安定性
の良いレジストパターンの形成が可能である。そして、
のフオトマスクにおけるクロム等の金属薄膜からなる遮
光性パターン作製、位相シフトフオトマスクにおけるパ
ターンの作製、半導体基板上のレジストパターンの形成
等においても、精度の良いレジストパターンを製造する
ことができる。
According to the method for forming a resist pattern of the present invention, an organic solvent or a surfactant is used as a coating composition for forming an upper layer when a resist pattern is formed using a resist formed of a plurality of layers. Instead, since a specific substance is used, it is possible to form a resist pattern with good pattern accuracy and good stability. And
A high-precision resist pattern can be manufactured also in the production of a light-shielding pattern made of a metal thin film of chromium or the like in the photomask described above, the production of a pattern in a phase shift photomask, the formation of a resist pattern on a semiconductor substrate, and the like.

フロントページの続き Fターム(参考) 2H025 AA01 AA02 AA09 AA19 AB16 AC05 AC06 AD03 BE00 BE10 BG00 CB04 CB07 CB41 CB42 CB45 CB51 DA02 DA11 DA34 DA38 2H097 CA16 LA10 5F056 DA02 DA08 DA30 Continued on the front page F term (reference) 2H025 AA01 AA02 AA09 AA19 AB16 AC05 AC06 AD03 BE00 BE10 BG00 CB04 CB07 CB41 CB42 CB45 CB51 DA02 DA11 DA34 DA38 2H097 CA16 LA10 5F056 DA02 DA08 DA30

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電離放射線リソグラフィーよるレジスト
パターンの形成用膜において、基板上に形成したレジス
ト層上に少なくとも一層の上層を有し、上層中の組成物
には両親媒性ポリマーを含有することを特徴とするレジ
ストパターン形成用膜。
1. A film for forming a resist pattern by ionizing radiation lithography, wherein a resist layer formed on a substrate has at least one upper layer, and the composition in the upper layer contains an amphiphilic polymer. Characteristic film for resist pattern formation.
【請求項2】 上層が、感光性層、導電性層、保護層、
反射防止層の少なくともいずれかの機能を有する層であ
ることを特徴とする請求項1記載のレジストパターン形
成用膜。
2. The method according to claim 1, wherein the upper layer is a photosensitive layer, a conductive layer, a protective layer,
The resist pattern forming film according to claim 1, wherein the film has at least one function of an antireflection layer.
【請求項3】 レジストパターンの形成方法において、
基板上に形成したレジスト層上に、両親媒性ポリマーを
含有する上層形成用組成物を用いて上層を形成した後
に、電離放射線リソグラフィーよって露光および現像す
ることによってレジストパターンを形成することを特徴
とするレジストパターンの形成方法。
3. A method for forming a resist pattern, comprising:
On the resist layer formed on the substrate, after forming an upper layer using an upper layer forming composition containing an amphiphilic polymer, forming a resist pattern by exposure and development by ionizing radiation lithography A method of forming a resist pattern.
【請求項4】 上層が、感光性層、導電性層、保護層、
反射防止層の少なくともいずれかの機能を有する層であ
ることを特徴とする請求項3記載のレジストパターンの
形成方法。
4. The method according to claim 1, wherein the upper layer is a photosensitive layer, a conductive layer, a protective layer,
4. The method for forming a resist pattern according to claim 3, wherein the layer has at least one function of an antireflection layer.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPWO2014017540A1 (en) * 2012-07-24 2016-07-11 三菱レイヨン株式会社 Conductor, conductive composition, and laminate

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