JP2003107752A - レジストパターンの微細化方法 - Google Patents
レジストパターンの微細化方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 基板表面に形成したホトレジストパターン上
に水溶性樹脂被覆を設けたのち、これを熱処理してホト
レジストパターン間隔を収縮させる方法において、収縮
処理後の水溶性樹脂被覆の除去に際し、溶解残留分の発
生を防止し、良好なプロファイル及び満足すべき要求特
性を備えた微細化パターンを得ることを目的とする。 【解決手段】 基板表面に形成したホトレジストパター
ン上に水溶性樹脂被覆を設けたのち、熱処理することに
よりホトレジストパターン間隔を収縮させ、次いで前記
水溶性樹脂を完全に除去してレジストパターンを微細化
するに当り、前記水溶性樹脂被覆中に水溶性ポリマー及
び水溶性アミンを含有させる。
に水溶性樹脂被覆を設けたのち、これを熱処理してホト
レジストパターン間隔を収縮させる方法において、収縮
処理後の水溶性樹脂被覆の除去に際し、溶解残留分の発
生を防止し、良好なプロファイル及び満足すべき要求特
性を備えた微細化パターンを得ることを目的とする。 【解決手段】 基板表面に形成したホトレジストパター
ン上に水溶性樹脂被覆を設けたのち、熱処理することに
よりホトレジストパターン間隔を収縮させ、次いで前記
水溶性樹脂を完全に除去してレジストパターンを微細化
するに当り、前記水溶性樹脂被覆中に水溶性ポリマー及
び水溶性アミンを含有させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レジストパターン
の微細化方法、さらに詳しくいえば、近年の半導体デバ
イスの集積化、微小化に対応するために必要な特性を備
えた微細化ホトレジストパターンを形成させる方法に関
するものである。
の微細化方法、さらに詳しくいえば、近年の半導体デバ
イスの集積化、微小化に対応するために必要な特性を備
えた微細化ホトレジストパターンを形成させる方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体デバイスの集積化、微小化
の傾向が高まるとともに、その製造に用いられるリソグ
ラフィー技術におけるレジストパターンの形成について
もいっそうの微細化が要求されるようになってきてい
る。すなわち、リソグラフィー技術においては、現在
０．２０μｍ以下の微細加工には、ＫｒＦエキシマレー
ザー光、ＡｒＦエキシマレーザー光、Ｆ2エキシマレー
ザー光又は電子線などの短波長の照射光の使用が必要に
なるが、ホトレジスト材料についても、これらの照射光
に対応した物性をもつものの開発が必要になってくる。
の傾向が高まるとともに、その製造に用いられるリソグ
ラフィー技術におけるレジストパターンの形成について
もいっそうの微細化が要求されるようになってきてい
る。すなわち、リソグラフィー技術においては、現在
０．２０μｍ以下の微細加工には、ＫｒＦエキシマレー
ザー光、ＡｒＦエキシマレーザー光、Ｆ2エキシマレー
ザー光又は電子線などの短波長の照射光の使用が必要に
なるが、ホトレジスト材料についても、これらの照射光
に対応した物性をもつものの開発が必要になってくる。
【０００３】ところで、微細なパターンを形成する方法
としては、基板上にホトレジスト層を設け、画像形成露
光及び現像処理してホトレジストパターンを形成したの
ち、ホトレジスト層表面から拡散する酸の作用を利用し
てホトレジスト層表面に樹脂膜を設け、熱処理してパタ
ーン寸法を解像限界よりも小さくする方法（特開平５−
１６６７１７号公報、特開平５−２４１３４８号公報）
が知られている。しかしながら、この方法はウエーハ面
内の熱依存性が１０数ｎｍ／℃程度と比較的大きく、現
在の半導体製造で用いている加熱装置ではウエーハ面内
を均一に保つことが非常に困難なため、パターン寸法の
バラツキの発生を抑制することができないという欠点が
ある。
としては、基板上にホトレジスト層を設け、画像形成露
光及び現像処理してホトレジストパターンを形成したの
ち、ホトレジスト層表面から拡散する酸の作用を利用し
てホトレジスト層表面に樹脂膜を設け、熱処理してパタ
ーン寸法を解像限界よりも小さくする方法（特開平５−
１６６７１７号公報、特開平５−２４１３４８号公報）
が知られている。しかしながら、この方法はウエーハ面
内の熱依存性が１０数ｎｍ／℃程度と比較的大きく、現
在の半導体製造で用いている加熱装置ではウエーハ面内
を均一に保つことが非常に困難なため、パターン寸法の
バラツキの発生を抑制することができないという欠点が
ある。
【０００４】また、形成したホトレジストパターンに熱
処理又は放射線照射処理を施し、ホトレジストパターン
を流動化させパターン寸法を解像限界よりも小さくする
方法も知られている。この方法は、ウエーハ面内の熱依
存性は数ｎｍ／℃と小さいが、熱処理によるホトレジス
トの流動の制御が困難なため、ウエーハ面内で均一なホ
トレジストパターンを形成させることがむずかしいとい
う欠点がある。
処理又は放射線照射処理を施し、ホトレジストパターン
を流動化させパターン寸法を解像限界よりも小さくする
方法も知られている。この方法は、ウエーハ面内の熱依
存性は数ｎｍ／℃と小さいが、熱処理によるホトレジス
トの流動の制御が困難なため、ウエーハ面内で均一なホ
トレジストパターンを形成させることがむずかしいとい
う欠点がある。
【０００５】さらに、この方法の改良方法として、基板
上にレジストパターンを形成させたのち、その上に水溶
性樹脂膜を設け、ホトレジストの流動を制御する方法
（特開平７−４５５１０号公報）も提案されているが、
この方法では微細パターンを形成したのち、水溶性樹脂
膜例えばポリビニルアルコール膜を水洗除去する場合、
水に対する溶解性が不十分で、十分に除去することがで
きない上に、経時安定性その他の物性も必ずしも満足し
うるものとはいえない。
上にレジストパターンを形成させたのち、その上に水溶
性樹脂膜を設け、ホトレジストの流動を制御する方法
（特開平７−４５５１０号公報）も提案されているが、
この方法では微細パターンを形成したのち、水溶性樹脂
膜例えばポリビニルアルコール膜を水洗除去する場合、
水に対する溶解性が不十分で、十分に除去することがで
きない上に、経時安定性その他の物性も必ずしも満足し
うるものとはいえない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、基板表面に
形成したホトレジストパターン上に水溶性樹脂被覆を設
けたのち、これを熱処理してホトレジストパターン間隔
を収縮させる方法において、収縮処理後の水溶性樹脂被
覆の除去に際し、溶解残留分の発生を防止し、良好なプ
ロファイル及び満足すべき要求特性を備えた微細化パタ
ーンを得ることを目的としてなされたものである。
形成したホトレジストパターン上に水溶性樹脂被覆を設
けたのち、これを熱処理してホトレジストパターン間隔
を収縮させる方法において、収縮処理後の水溶性樹脂被
覆の除去に際し、溶解残留分の発生を防止し、良好なプ
ロファイル及び満足すべき要求特性を備えた微細化パタ
ーンを得ることを目的としてなされたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、基板表面
に形成したホトレジストパターン上に水溶性樹脂被覆を
設けたのち、熱処理することによりホトレジストパター
ン間隔を収縮させる方法について鋭意研究を重ねた結
果、水溶性樹脂被覆に水溶性ポリマーとともに水溶性ア
ミンを含ませることにより、収縮後の水洗により残留分
を生じることなく水溶性樹脂被覆を除去しうる上に、良
好な物性をもつ微細化ホトレジストパターンが得られる
ことを見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至っ
た。
に形成したホトレジストパターン上に水溶性樹脂被覆を
設けたのち、熱処理することによりホトレジストパター
ン間隔を収縮させる方法について鋭意研究を重ねた結
果、水溶性樹脂被覆に水溶性ポリマーとともに水溶性ア
ミンを含ませることにより、収縮後の水洗により残留分
を生じることなく水溶性樹脂被覆を除去しうる上に、良
好な物性をもつ微細化ホトレジストパターンが得られる
ことを見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至っ
た。
【０００８】すなわち、本発明は、基板表面に形成した
ホトレジストパターン上に水溶性樹脂被覆を設けたの
ち、熱処理することによりホトレジストパターン間隔を
収縮させ、次いで前記水溶性樹脂を完全に除去してレジ
ストパターンを微細化するに当り、前記水溶性樹脂被覆
中に水溶性ポリマー及び水溶性アミンを含有させること
を特徴とするレジストパターン微細化方法を提供するも
のである。
ホトレジストパターン上に水溶性樹脂被覆を設けたの
ち、熱処理することによりホトレジストパターン間隔を
収縮させ、次いで前記水溶性樹脂を完全に除去してレジ
ストパターンを微細化するに当り、前記水溶性樹脂被覆
中に水溶性ポリマー及び水溶性アミンを含有させること
を特徴とするレジストパターン微細化方法を提供するも
のである。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明方法においては、先ず基板
上にホトレジストパターンを形成させることが必要であ
るが、このホトレジストパターンの形成は、半導体デバ
イス、液晶表示素子、磁気ヘッドあるいはマイクロレン
ズなどの製造に際し、通常用いられている微細パターン
形成方法、例えばシリコンウエーハのような基板上に、
化学増幅型レジストの溶液をスピンナーなどで塗布し、
乾燥して感光層を形成させ、これに縮小投影露光装置な
どにより、紫外線、ｄｅｅｐ−ＵＶ、エキシマレーザー
光など所望のマスクパターンを介して照射するか、ある
いは電子線により描画し、加熱し、次いで、これを現像
液、例えば１〜１０質量％テトラメチルアンモニウムヒ
ドロキシド水溶液のようなアルカリ性水溶液などを用い
て現像処理することにより、レジストパターンを形成す
る方法によって行うことができる。
上にホトレジストパターンを形成させることが必要であ
るが、このホトレジストパターンの形成は、半導体デバ
イス、液晶表示素子、磁気ヘッドあるいはマイクロレン
ズなどの製造に際し、通常用いられている微細パターン
形成方法、例えばシリコンウエーハのような基板上に、
化学増幅型レジストの溶液をスピンナーなどで塗布し、
乾燥して感光層を形成させ、これに縮小投影露光装置な
どにより、紫外線、ｄｅｅｐ−ＵＶ、エキシマレーザー
光など所望のマスクパターンを介して照射するか、ある
いは電子線により描画し、加熱し、次いで、これを現像
液、例えば１〜１０質量％テトラメチルアンモニウムヒ
ドロキシド水溶液のようなアルカリ性水溶液などを用い
て現像処理することにより、レジストパターンを形成す
る方法によって行うことができる。
【００１０】本発明方法においては、次いでこのように
して形成されたレジストパターンの全部又は一部の表面
に水溶性樹脂被覆を設ける必要があるが、これはこれま
での熱フロープロセスにおいて通常行われていた方法に
従い、スピンナーなどにより上記水溶性樹脂の水溶液
を、レジストパターン上に塗布したのち、８０〜１６０
℃程度の温度で３０〜９０秒間程度加熱処理する。
して形成されたレジストパターンの全部又は一部の表面
に水溶性樹脂被覆を設ける必要があるが、これはこれま
での熱フロープロセスにおいて通常行われていた方法に
従い、スピンナーなどにより上記水溶性樹脂の水溶液
を、レジストパターン上に塗布したのち、８０〜１６０
℃程度の温度で３０〜９０秒間程度加熱処理する。
【００１１】この場合の熱処理は、ホトレジストパター
ンの軟化点よりも低い温度で行うのが好ましい。このよ
うな温度で行うと、水溶性樹脂によりパターンが引っ張
られ、ホール又はトレンチがいっそう微細化し、特にウ
エーハ面内におけるデューティ（Ｄｕｔｙ）比、すなわ
ちウエーハ面内におけるライン間隔に対する依存性が小
さくなる。このホトレジストパターンの軟化点とは、基
板上に形成されたホトレジストパターンを加熱したとき
に、自然に流動化すなわちフローを開始する温度を意味
すする。
ンの軟化点よりも低い温度で行うのが好ましい。このよ
うな温度で行うと、水溶性樹脂によりパターンが引っ張
られ、ホール又はトレンチがいっそう微細化し、特にウ
エーハ面内におけるデューティ（Ｄｕｔｙ）比、すなわ
ちウエーハ面内におけるライン間隔に対する依存性が小
さくなる。このホトレジストパターンの軟化点とは、基
板上に形成されたホトレジストパターンを加熱したとき
に、自然に流動化すなわちフローを開始する温度を意味
すする。
【００１２】本発明方法においては、前記水溶性樹脂被
覆に水溶性ポリマーとともに、水溶性アミンを含有させ
ることが必要である。この水溶性ポリマーとしては、室
温で水に溶解しうる樹脂であればよく、特に制限はな
い。このような水溶性ポリマーとしては、アルキレング
リコール系重合体、セルロース系重合体、ビニル系重合
体、アクリル系重合体、尿素系重合体、エポキシ系重合
体、メラミン系重合体及びポリアミド系重合体の中から
選ばれた少なくとも１種を挙げることができるが、少な
くとも１個のアクリル系モノマー又はこれと他のモノマ
ーとの重合体又は共重合体がホトレジストパターンの形
状を維持しつつ効率よくパターン間隔を微細化できると
いう点で好ましい。
覆に水溶性ポリマーとともに、水溶性アミンを含有させ
ることが必要である。この水溶性ポリマーとしては、室
温で水に溶解しうる樹脂であればよく、特に制限はな
い。このような水溶性ポリマーとしては、アルキレング
リコール系重合体、セルロース系重合体、ビニル系重合
体、アクリル系重合体、尿素系重合体、エポキシ系重合
体、メラミン系重合体及びポリアミド系重合体の中から
選ばれた少なくとも１種を挙げることができるが、少な
くとも１個のアクリル系モノマー又はこれと他のモノマ
ーとの重合体又は共重合体がホトレジストパターンの形
状を維持しつつ効率よくパターン間隔を微細化できると
いう点で好ましい。
【００１３】このようなアクリル系モノマーとしては、
例えばアクリル酸、アクリル酸メチル、メタクリル酸、
メタクリル酸メチル、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，Ｎ‐ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、
Ｎ‐メチルアクリルアミド、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‐ジエ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、アクリロイルモ
ルホリンなどを挙げることができる。
例えばアクリル酸、アクリル酸メチル、メタクリル酸、
メタクリル酸メチル、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，Ｎ‐ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、
Ｎ‐メチルアクリルアミド、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‐ジエ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、アクリロイルモ
ルホリンなどを挙げることができる。
【００１４】また、前記アクリル系モノマーと共重合さ
せるモノマーとしては、Ｎ‐ビニルピロリドン、ビニル
アルコール、ビニルイミダゾリジノン、酢酸ビニルなど
のビニル系モノマー、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
ロースへ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、ヒドロキシプロピルセルロー
ス、ヒドロキシエチルセルロース、セルロースアセテー
トへ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、メチルセルロースなどのセルロ
ース系ポリマー、エチレングリコール、プロピレングリ
コールなどのアルキレングリコール系モノマー、メチロ
ール化尿素、ジメチロール化尿素、エチレン尿素などを
構成成分とする尿素系ポリマー、メトキシメチル化メラ
ミン、メトキシメチル化イソブトキシメチル化メラミ
ン、メトキシエチル化メラミンなどのメラミン系モノマ
ー又はエポキシ系モノマー、ポリアミド系モノマーなど
が挙げられる。
せるモノマーとしては、Ｎ‐ビニルピロリドン、ビニル
アルコール、ビニルイミダゾリジノン、酢酸ビニルなど
のビニル系モノマー、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
ロースへ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、ヒドロキシプロピルセルロー
ス、ヒドロキシエチルセルロース、セルロースアセテー
トへ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、メチルセルロースなどのセルロ
ース系ポリマー、エチレングリコール、プロピレングリ
コールなどのアルキレングリコール系モノマー、メチロ
ール化尿素、ジメチロール化尿素、エチレン尿素などを
構成成分とする尿素系ポリマー、メトキシメチル化メラ
ミン、メトキシメチル化イソブトキシメチル化メラミ
ン、メトキシエチル化メラミンなどのメラミン系モノマ
ー又はエポキシ系モノマー、ポリアミド系モノマーなど
が挙げられる。
【００１５】これらの水溶性ポリマーは単独で用いても
よいし、また２種以上混合して用いてもよい。これらの
水溶性ポリマーは、３〜２０質量％、好ましくは５〜１
５質量％濃度の水溶液として用いられる。この濃度が３
質量％よりも少ない場合は被覆不良となるし、２０質量
％よりも多くすると、効果の向上は認められない上に、
取り扱いにくくなる。
よいし、また２種以上混合して用いてもよい。これらの
水溶性ポリマーは、３〜２０質量％、好ましくは５〜１
５質量％濃度の水溶液として用いられる。この濃度が３
質量％よりも少ない場合は被覆不良となるし、２０質量
％よりも多くすると、効果の向上は認められない上に、
取り扱いにくくなる。
【００１６】次に、水溶性アミン化合物としては、室温
において水に溶解するものであればよく、特に制限はな
いが、２５℃の水溶夜におけるｐＫａが７．５〜１３の
ものが好ましい。このようなアミン類としては、例え
ば、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリ
エタノールアミン、２‐（２‐アミノエトキシ）エタノ
ール、Ｎ，Ｎ‐ジメチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ‐ジ
エチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ‐ジブチルエタノール
アミン、Ｎ‐メチルエタノールアミン、Ｎ‐エチルエタ
ノールアミン、Ｎ‐ブチルエタノールアミン、Ｎ‐メチ
ルジエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、
ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミ
ンなどのアルカノールアミン類や、ジエチレントリアミ
ン、トリエチレンテトラミン、プロピレンジアミン、
Ｎ，Ｎ′‐ジエチルエチレンジアミン、１，４‐ブタン
ジアミン、Ｎ‐エチル‐エチレンジアミン、１，２‐プ
ロパンジアミン、１，３‐プロパンジアミン、１，６‐
へキサンジアミンなどのポリアルキレンポリアミン類
や、２‐エチル‐ヘキシルアミン、ジオクチルアミン、
トリブチルアミン、トリプロピルアミン、トリアリルア
ミン、へプチルアミン、シクロへキシルアミンなどの脂
肪族アミンや、べンジルアミン、ジフェニルアミンなど
の芳香族アミン類や、ピペラジン、Ｎ‐メチル‐ピペラ
ジン、メチル−ピペラジン、ヒドロキシエチルピペラジ
ンなどの環状アミン類を挙げることができる。これらの
水溶性アミンは単独で用いてもよいし、２種以上混合し
て用いてもよい。これらの水溶性アミンの中でも、特に
被覆熱用材料としては沸点が１４０℃以上（７６０ｍｍ
Ｈｇ）のもの、例えばモノエタノールアミン又はトリエ
タノールアミンが好ましい。
において水に溶解するものであればよく、特に制限はな
いが、２５℃の水溶夜におけるｐＫａが７．５〜１３の
ものが好ましい。このようなアミン類としては、例え
ば、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリ
エタノールアミン、２‐（２‐アミノエトキシ）エタノ
ール、Ｎ，Ｎ‐ジメチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ‐ジ
エチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ‐ジブチルエタノール
アミン、Ｎ‐メチルエタノールアミン、Ｎ‐エチルエタ
ノールアミン、Ｎ‐ブチルエタノールアミン、Ｎ‐メチ
ルジエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、
ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミ
ンなどのアルカノールアミン類や、ジエチレントリアミ
ン、トリエチレンテトラミン、プロピレンジアミン、
Ｎ，Ｎ′‐ジエチルエチレンジアミン、１，４‐ブタン
ジアミン、Ｎ‐エチル‐エチレンジアミン、１，２‐プ
ロパンジアミン、１，３‐プロパンジアミン、１，６‐
へキサンジアミンなどのポリアルキレンポリアミン類
や、２‐エチル‐ヘキシルアミン、ジオクチルアミン、
トリブチルアミン、トリプロピルアミン、トリアリルア
ミン、へプチルアミン、シクロへキシルアミンなどの脂
肪族アミンや、べンジルアミン、ジフェニルアミンなど
の芳香族アミン類や、ピペラジン、Ｎ‐メチル‐ピペラ
ジン、メチル−ピペラジン、ヒドロキシエチルピペラジ
ンなどの環状アミン類を挙げることができる。これらの
水溶性アミンは単独で用いてもよいし、２種以上混合し
て用いてもよい。これらの水溶性アミンの中でも、特に
被覆熱用材料としては沸点が１４０℃以上（７６０ｍｍ
Ｈｇ）のもの、例えばモノエタノールアミン又はトリエ
タノールアミンが好ましい。
【００１７】水溶性アミンの配合量としては、前記水溶
性ポリマーに対して０．１〜３０質量％、好ましくは２
〜１５質量％の範囲で選ばれる。この範囲を逸脱した場
合、１質量％より少ない場合は経時による液の劣化が起
こる可能性が高く、３０質量％より過剰な場合はホトレ
ジストパターン形状が劣化する。
性ポリマーに対して０．１〜３０質量％、好ましくは２
〜１５質量％の範囲で選ばれる。この範囲を逸脱した場
合、１質量％より少ない場合は経時による液の劣化が起
こる可能性が高く、３０質量％より過剰な場合はホトレ
ジストパターン形状が劣化する。
【００１８】このような水溶性樹脂水溶液を用いると、
基体面内での熱依存性を１．５ｎｍ／℃程度にすること
ができ、経時安定性のよい微細で均一なホトレジストパ
ターンを得ることができる。
基体面内での熱依存性を１．５ｎｍ／℃程度にすること
ができ、経時安定性のよい微細で均一なホトレジストパ
ターンを得ることができる。
【００１９】なお、経時安定性の向上は、例えばｐ‐ト
ルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸のよう
な酸性化合物を添加することによっても達成することが
できる。また、塗膜の安定性を得るために、水溶性樹脂
に界面活性剤を添加することもできる。
ルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸のよう
な酸性化合物を添加することによっても達成することが
できる。また、塗膜の安定性を得るために、水溶性樹脂
に界面活性剤を添加することもできる。
【００２０】次に、本発明方法においては、基体上に形
成させたレジストパターンの全部又は一部を水溶性樹脂
で被覆し、次いで熱処理するが、これらは、従来の熱フ
ロープロセスの場合と同じようにして行うことができ
る。例えばレジストパターン上に、水溶性樹脂の水溶液
をスピンナーなどを用いて塗布したのち、８０〜１６０
℃程度の温度で３０〜９０秒間程度加熱乾燥して得られ
たパターンをさらに微細化させることができる。また、
水溶性樹脂の水溶液を塗布した後、あらかじめ８０〜１
００℃の温度で３０〜９０秒間プリベークを施してもよ
い。この際の水溶性樹脂の水溶液濃度としては、３〜５
０質量％、好ましくは５〜２０質量％の範囲内で選ばれ
る。また、形成される塗膜の厚さとしては、０．１〜
０．５μｍ程度が適当である。
成させたレジストパターンの全部又は一部を水溶性樹脂
で被覆し、次いで熱処理するが、これらは、従来の熱フ
ロープロセスの場合と同じようにして行うことができ
る。例えばレジストパターン上に、水溶性樹脂の水溶液
をスピンナーなどを用いて塗布したのち、８０〜１６０
℃程度の温度で３０〜９０秒間程度加熱乾燥して得られ
たパターンをさらに微細化させることができる。また、
水溶性樹脂の水溶液を塗布した後、あらかじめ８０〜１
００℃の温度で３０〜９０秒間プリベークを施してもよ
い。この際の水溶性樹脂の水溶液濃度としては、３〜５
０質量％、好ましくは５〜２０質量％の範囲内で選ばれ
る。また、形成される塗膜の厚さとしては、０．１〜
０．５μｍ程度が適当である。
【００２１】本発明の水溶性樹脂は、上記のように通常
水溶液として用いられるが、また水とアルコール系溶剤
との混合溶剤を用いることもできる。このようなアルコ
ール系溶剤としては、例えばメチルアルコール、エチル
アルコール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコ
ール、グリセリン、エチレングリコール、プロピレング
リコール、１，２‐ブチレングリコール、１，３‐ブチ
レングリコール、２，３‐ブチレングリコールなどがあ
る。これらのアルコール系溶剤は、水に対して３０質量
％を上限として混合して用いられる。
水溶液として用いられるが、また水とアルコール系溶剤
との混合溶剤を用いることもできる。このようなアルコ
ール系溶剤としては、例えばメチルアルコール、エチル
アルコール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコ
ール、グリセリン、エチレングリコール、プロピレング
リコール、１，２‐ブチレングリコール、１，３‐ブチ
レングリコール、２，３‐ブチレングリコールなどがあ
る。これらのアルコール系溶剤は、水に対して３０質量
％を上限として混合して用いられる。
【００２２】このようにして、水溶性樹脂で被覆したレ
ジストパターンを前記したように熱処理することによ
り、例えばトレンチの場合、２２０ｎｍから１６０ｎｍ
程度に、またホールの場合、１８０ｎｍから１６０ｎｍ
程度にレジストパターンの間隔が縮小する。そして、レ
ジストパターン上に残留する水溶性樹脂の被覆は、水系
溶剤、好ましくは純水により１０〜６０秒間洗浄するこ
とにより完全に除去される。
ジストパターンを前記したように熱処理することによ
り、例えばトレンチの場合、２２０ｎｍから１６０ｎｍ
程度に、またホールの場合、１８０ｎｍから１６０ｎｍ
程度にレジストパターンの間隔が縮小する。そして、レ
ジストパターン上に残留する水溶性樹脂の被覆は、水系
溶剤、好ましくは純水により１０〜６０秒間洗浄するこ
とにより完全に除去される。
【００２３】このようにして、リソグラフィー技術によ
り形成される微細レジストパターンは、これまでの方法
によって得られる解像限界よりも微細なパターンサイズ
を有するとともに、所要の要求特性を十分に満足しうる
物性を備えたものである。
り形成される微細レジストパターンは、これまでの方法
によって得られる解像限界よりも微細なパターンサイズ
を有するとともに、所要の要求特性を十分に満足しうる
物性を備えたものである。
【００２４】
【実施例】次に実施例により本発明をさらに詳細に説明
する。
する。
【００２５】実施例１
ケイ素基板上にポジ型ホトレジスト（東京応化工業社
製、商品名「ＴＤＵＲ−Ｐ０３６ＰＭ」）を回転塗布
し、８０℃で９０秒間ベーク処理して、膜厚５６００Å
のホトレジスト層を形成させた。次いで、ＫｒＦエキシ
マレーザー露光装置（キャノン社製、「キャノンＦＰＡ
−３０００ＥＸ３」）を用いて画像形成露光処理し、１
２０℃において９０秒間加熱処理したのち、２．３８質
量％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用
いて現像処理することにより、直径１８２．３ｎｍのホ
ールパターンを得た。次に、このホールパターン上にア
クリル酸とビニルピロリドンとから得られた共重合体
（質量比２：１）９．１ｇ及びトリエタノールアミン
０．９ｇを水９０ｇに溶解させて調製し、固形分濃度１
０質量％の塗布液を用いて被覆を施したのち、１２０℃
で６０秒間加熱して熱収縮させ、続いて２３℃の純水を
用いて被覆を洗浄除去したところ、約１分間の洗浄で被
覆は完全に除かれた。また、そのときのホールパターン
の直径は１６１．５ｎｍであった。
製、商品名「ＴＤＵＲ−Ｐ０３６ＰＭ」）を回転塗布
し、８０℃で９０秒間ベーク処理して、膜厚５６００Å
のホトレジスト層を形成させた。次いで、ＫｒＦエキシ
マレーザー露光装置（キャノン社製、「キャノンＦＰＡ
−３０００ＥＸ３」）を用いて画像形成露光処理し、１
２０℃において９０秒間加熱処理したのち、２．３８質
量％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用
いて現像処理することにより、直径１８２．３ｎｍのホ
ールパターンを得た。次に、このホールパターン上にア
クリル酸とビニルピロリドンとから得られた共重合体
（質量比２：１）９．１ｇ及びトリエタノールアミン
０．９ｇを水９０ｇに溶解させて調製し、固形分濃度１
０質量％の塗布液を用いて被覆を施したのち、１２０℃
で６０秒間加熱して熱収縮させ、続いて２３℃の純水を
用いて被覆を洗浄除去したところ、約１分間の洗浄で被
覆は完全に除かれた。また、そのときのホールパターン
の直径は１６１．５ｎｍであった。
【００２６】比較例１
実施例１と同様にして形成させた直径１８２．３ｎｍの
ホールパターン上に、実施例１で用いたのと同じ共重合
体のみを含む固形分濃度１０質量％の塗布液を調製した
ところ、白濁した状態のものを生じた。この塗布液を用
いて、実施例１と同様にして被覆を施したのち熱収縮さ
せた。次いで、２３℃の純水を用いて被覆を洗浄除去し
たところ、ホールパターンの直径は１６８．１ｎｍに収
縮したが、基板上に油膜状の残留分が認められた。
ホールパターン上に、実施例１で用いたのと同じ共重合
体のみを含む固形分濃度１０質量％の塗布液を調製した
ところ、白濁した状態のものを生じた。この塗布液を用
いて、実施例１と同様にして被覆を施したのち熱収縮さ
せた。次いで、２３℃の純水を用いて被覆を洗浄除去し
たところ、ホールパターンの直径は１６８．１ｎｍに収
縮したが、基板上に油膜状の残留分が認められた。
【００２７】比較例２
ホールパターン上の被覆形成用の塗布液として、ポリビ
ニルアルコールの５質量％水溶液を用いた以外は実施例
１と全く同じ操作を繰り返したところ、２３℃の純水に
よる洗浄後、目視で確認できる残留物が基板上に残存し
た。
ニルアルコールの５質量％水溶液を用いた以外は実施例
１と全く同じ操作を繰り返したところ、２３℃の純水に
よる洗浄後、目視で確認できる残留物が基板上に残存し
た。
【００２８】実施例２
ケイ素基板上にポジ型ホトレジストとして、東京応化工
業社製、商品名「ＴＤＭＲ−ＡＲ２０００」を用い、プ
リベーク条件を９０℃で９０秒として、膜厚１．３μｍ
のホトレジスト層を形成させた。次いで、ｉ線露光装置
（ニコン社製、商品名「ニコンＮＳＲ−２２０５ｉ１４
Ｅ」）を用いて画像形成露光処理し、１１０℃で９０秒
間後加熱したのち、現像処理することにより寸法４１
１．１ｎｍのトレンチパターンを形成した。このように
して得たトレンチパターン上に、実施例１と同様にして
被覆を施したのち、実施例１と同じ条件で熱処理し、熱
収縮させたところ、トレンチパターン寸法は２１９．５
ｎｍとなった。
業社製、商品名「ＴＤＭＲ−ＡＲ２０００」を用い、プ
リベーク条件を９０℃で９０秒として、膜厚１．３μｍ
のホトレジスト層を形成させた。次いで、ｉ線露光装置
（ニコン社製、商品名「ニコンＮＳＲ−２２０５ｉ１４
Ｅ」）を用いて画像形成露光処理し、１１０℃で９０秒
間後加熱したのち、現像処理することにより寸法４１
１．１ｎｍのトレンチパターンを形成した。このように
して得たトレンチパターン上に、実施例１と同様にして
被覆を施したのち、実施例１と同じ条件で熱処理し、熱
収縮させたところ、トレンチパターン寸法は２１９．５
ｎｍとなった。
【００２９】実施例３
ホトレジストパターン上の被覆の形成に、アクリル酸と
ビニルピロリドンとの共重合体（質量比２：１）９．５
ｇ、モノエタノールアミン０．５ｇ及び水９０ｇからな
る塗布液を用いたこと以外は、実施例１と全く同様の操
作を繰り返すことにより、直径１６０．３ｎｍのホール
パターンを得た。
ビニルピロリドンとの共重合体（質量比２：１）９．５
ｇ、モノエタノールアミン０．５ｇ及び水９０ｇからな
る塗布液を用いたこと以外は、実施例１と全く同様の操
作を繰り返すことにより、直径１６０．３ｎｍのホール
パターンを得た。
【００３０】実施例４
ケイ素基板上にポジ型ホトレジスト（東京応化工業社
製、商品名「ＥＰ−ＴＦ００４ＥＬ」）を回転塗布し、
１５０℃で３００秒間ベーク処理することにより、膜厚
２００００Åのホトレジスト層を形成した。次に、この
ホトレジスト層に対して、電子線描画装置（日立製作所
製、商品名「ＨＩＴＡＣＨＩ ＨＬ８００Ｄ５０Ｋ
ｖ」）を用いて描画し、１４０℃において３００秒間熱
処理したのち、２．３８質量％テトラメチルアンモニウ
ムヒドロキシド水溶液を用いて現像処理することによ
り、寸法２２８．０ｎｍのトレンチパターンを得た。次
に、このトレンチパターン上に、実施例１で用いたのと
同じ塗布液を用いて被覆を施し、１５０℃で９０秒間熱
処理して熱収縮させたのち、２３℃の純水を用いて被覆
を洗浄除去したところ、約５分間の洗浄で被覆は完全に
除かれた。そのときのトレンチパターンの寸法は１５
５．０ｎｍであった。
製、商品名「ＥＰ−ＴＦ００４ＥＬ」）を回転塗布し、
１５０℃で３００秒間ベーク処理することにより、膜厚
２００００Åのホトレジスト層を形成した。次に、この
ホトレジスト層に対して、電子線描画装置（日立製作所
製、商品名「ＨＩＴＡＣＨＩ ＨＬ８００Ｄ５０Ｋ
ｖ」）を用いて描画し、１４０℃において３００秒間熱
処理したのち、２．３８質量％テトラメチルアンモニウ
ムヒドロキシド水溶液を用いて現像処理することによ
り、寸法２２８．０ｎｍのトレンチパターンを得た。次
に、このトレンチパターン上に、実施例１で用いたのと
同じ塗布液を用いて被覆を施し、１５０℃で９０秒間熱
処理して熱収縮させたのち、２３℃の純水を用いて被覆
を洗浄除去したところ、約５分間の洗浄で被覆は完全に
除かれた。そのときのトレンチパターンの寸法は１５
５．０ｎｍであった。
【００３１】
【発明の効果】本発明によると、基板表面に形成したホ
トレジストパターン上に水溶性樹脂被覆を設けたのち、
これを熱処理してホトレジストパターン間隔を収縮させ
た場合に、水溶性樹脂被覆を完全に除去することがで
き、良好なプロファイル及び満足すべき要求特性を備え
た微細化パターンを得ることができる。
トレジストパターン上に水溶性樹脂被覆を設けたのち、
これを熱処理してホトレジストパターン間隔を収縮させ
た場合に、水溶性樹脂被覆を完全に除去することがで
き、良好なプロファイル及び満足すべき要求特性を備え
た微細化パターンを得ることができる。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 立川 俊和
神奈川県川崎市中原区中丸子150番地 東
京応化工業株式会社内
Ｆターム(参考） 2H096 AA25 HA05 JA04
5F046 LA18
Claims (6)
- 【請求項１】 基板表面に形成したホトレジストパター
ン上に水溶性樹脂被覆を設けたのち、熱処理することに
よりホトレジストパターン間隔を収縮させ、次いで前記
水溶性樹脂を完全に除去してレジストパターンを微細化
するに当り、前記水溶性樹脂被覆中に水溶性ポリマー及
び水溶性アミンを含有させることを特徴とするレジスト
パターン微細化方法。 - 【請求項２】 水溶性ポリマーがアルキレングリコール
系重合体、セルロース系重合体、ビニル系重合体、アク
リル系重合体、尿素系重合体、エポキシ系重合体、メラ
ミン系重合体及びポリアミド系重合体の中から選ばれる
少なくとも１種である請求項１記載のレジストパターン
微細化方法。 - 【請求項３】 水溶性樹脂被覆中の水溶性ポリマーの含
有割合が３〜２０質量％である請求項１又は２記載のレ
ジストパターン微細化方法。 - 【請求項４】 水溶性アミンが、２５℃におけるｐＫａ
が７．５〜１３の範囲内のアミンである請求項１、２又
は３記載のレジストパターン微細化方法。 - 【請求項５】 水溶性樹脂被覆中の水溶性アミンの含有
割合が水溶性ポリマーの質量に基づき０．１〜３０質量
％の範囲である請求項１ないし４のいずれかに記載のレ
ジストパターン微細化方法。 - 【請求項６】 熱処理を、基板表面に形成されたホトレ
ジストパターンの軟化点よりも低い温度で行う請求項１
ないし５のいずれかに記載のレジストパターン微細化方
法。
Priority Applications (22)
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|---|---|---|---|
| JP2001302552A JP3825294B2 (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | レジストパターンの微細化方法及びその方法に用いるレジストパターン微細化用被覆形成液 |
| TW91113288A TW544763B (en) | 2001-07-05 | 2002-06-18 | Method for reducing pattern dimension in photoresist layer |
| US10/173,880 US20030008968A1 (en) | 2001-07-05 | 2002-06-19 | Method for reducing pattern dimension in photoresist layer |
| EP02254346A EP1273974B1 (en) | 2001-07-05 | 2002-06-21 | Method for reducing a pattern dimension in a photoresist layer |
| EP04022863A EP1489464B1 (en) | 2001-07-05 | 2002-06-21 | Method for reducing pattern dimension in a photoresist layer |
| DE60232686T DE60232686D1 (de) | 2001-07-05 | 2002-06-21 | Verfahren zur Verkleinerung des Musters in einer Photoresistschicht |
| EP04022862A EP1489463A3 (en) | 2001-07-05 | 2002-06-21 | Method for reducing pattern dimension in a photoresist layer |
| DE60238957T DE60238957D1 (de) | 2001-07-05 | 2002-06-21 | Verfahren zur Reduktion der Mustergröße auf einer Photoresistschicht |
| EP08005542A EP1942376B1 (en) | 2001-07-05 | 2002-06-21 | Method for reducing pattern dimension in a photoresist layer |
| DE60232482T DE60232482D1 (de) | 2001-07-05 | 2002-06-21 | Verfahren zum Verringern der Abmessungen eines Bildmusters in einer Photoresistschicht |
| SG200508201-1A SG153648A1 (en) | 2001-07-05 | 2002-06-27 | Method for reducing pattern dimension in a photoresist layer |
| SG200203898A SG107601A1 (en) | 2001-07-05 | 2002-06-27 | Method for reducing pattern dimensions in photoresist layer |
| SG200505329-3A SG139550A1 (en) | 2001-07-05 | 2002-06-27 | Method for reducing pattern dimension in a photoresist layer |
| CNB2004100115961A CN100465798C (zh) | 2001-07-05 | 2002-07-04 | 光刻胶层中减小图案尺寸的方法 |
| CNB021401543A CN1211836C (zh) | 2001-07-05 | 2002-07-04 | 光刻胶层中减小图案尺寸的方法 |
| CNA2004100115957A CN1652023A (zh) | 2001-07-05 | 2002-07-04 | 光刻胶层中减小图案尺寸的方法 |
| CNB2004100115976A CN100468211C (zh) | 2001-07-05 | 2002-07-04 | 光刻胶层中减小图案尺寸的方法 |
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| US10/948,311 US20050058950A1 (en) | 2001-07-05 | 2004-09-24 | Method for reducing pattern dimension in photoresist layer |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2001302552A JP3825294B2 (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | レジストパターンの微細化方法及びその方法に用いるレジストパターン微細化用被覆形成液 |
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|---|---|
| JP2003107752A true JP2003107752A (ja) | 2003-04-09 |
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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| JP2006058600A (ja) * | 2004-08-20 | 2006-03-02 | Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd | パターン微細化用被覆形成剤およびそれを用いた微細パターンの形成方法 |
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| KR101508419B1 (ko) | 2012-01-13 | 2015-04-06 | 도오꾜오까고오교 가부시끼가이샤 | 미세 패턴 형성 방법 및 패턴 미세화용 피복제 |
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-
2001
- 2001-09-28 JP JP2001302552A patent/JP3825294B2/ja not_active Expired - Fee Related
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