JP2003122009A - レジストパターン形成方法および半導体デバイスの製造方法 - Google Patents

レジストパターン形成方法および半導体デバイスの製造方法

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JP2003122009A JP2001316025A JP2001316025A JP2003122009A JP 2003122009 A JP2003122009 A JP 2003122009A JP 2001316025 A JP2001316025 A JP 2001316025A JP 2001316025 A JP2001316025 A JP 2001316025A JP 2003122009 A JP2003122009 A JP 2003122009A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ビアファーストのデュアルダマシン法により
半導体デバイスを製造する場合に、レジスト残りを生じ
にくいレジストパターン形成方法と半導体デバイスの製
造方法を提供する。 【解決手段】 (A)水酸基の水素原子の少なくとも一
部が酸解離性溶解抑制基で置換されたポリヒドロキシス
チレン、及び(B)放射線の照射により酸を発生する化
合物を含有し、前記(A)成分の、塩酸による解離試験
後の酸解離性溶解抑制基の残存率が、40%以下である
化学増幅型ポジ型レジスト組成物を用いて、レジストパ
ターン形成することにより、半導体デバイスを製造す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レジストパターン
形成方法と半導体デバイスの製造方法、さらに詳しく
は、ビアファーストのデュアルダマシン法により、ビア
ホールを形成した後に配線溝を形成するのに好適なレジ
ストパターン形成方法と半導体デバイスの製造方法に関
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は高まる
一方であり、既にデザインルール0.20μm付近のL
SIの量産が開始され、近い将来にはデザインルール
0.15μm付近のLSIの量産も実現される状況にあ
る。
【0003】ところで、化学増幅型ポジ型レジスト組成
物は、基材樹脂としてノボラック樹脂、感光剤としてナ
フトキノンジアジドスルホン酸エステルを用いる従来の
非化学増幅型のポジ型レジストに比べて、解像性や感度
が優れている。そのため、最近は化学増幅型ポジ型レジ
スト組成物が多く使用される状況に移行しつつある。
【0004】そして、現在では比較的弱い酸で解離する
アセタール基と、tert−ブトキシカルボニル基、t
ert−ブチル基、テトラヒドロピラニル基のような、
弱酸では解離しにくく、強酸で解離する酸解離性基を共
存させた共重合体や混合樹脂を基材樹脂として用い、酸
発生剤としてスルホニルジアゾメタン系酸発生剤を用い
た化学増幅型ポジ型レジスト組成物が主流となってい
る。
【0005】一方、半導体デバイスの微細化に伴って、
半導体デバイスの製造プロセスは、これまでの反応性イ
オンエッチング(RIE)技術によってAl配線を形成
する方法から、ダマシン技術によってAl・Cu配線ま
たはCu配線を形成する方法に移行しはじめている。そ
して、次世代、次々世代の半導体製造プロセスでは、ダ
マシン法が主役になることが予想されている。
【0006】ダマシン技術において、ビアホールと配線
溝という2種類のエッチング部を形成するものをデュア
ルダマシン法という。デュアルダマシン法には、配線溝
を先に形成するトレンチファーストとビアホールを先に
形成するビアファーストの2種類の手法が存在する(平
成10年5月30日、株式会社リアライズ社発行,深水
克郎編、「Cu配線技術の最新の展開」、202〜20
5ページ)。ビアファーストによって半導体デバイスを
製造する方法においては、例えば、基板の上に第一層間
絶縁層、エッチングストッパー層、第二層間絶縁層が順
次積層された基材を用意する。そして、化学増幅型ポジ
型レジスト組成物を塗布し、所定のマスクパターンを介
して露光(選択的露光)し、露光部分をアルカリ可溶化
し、この露光部分をアルカリ現像液で除去(現像)し、
そのレジストパターン以外の部分の下層をエッチングし
て、第一層間絶縁層、エッチングストッパー層、および
第二層間絶縁層を貫通するビアホールを形成する。その
後、さらに化学増幅型ポジ型レジスト組成物を塗布し、
露光して、この露光部分をアルカリ可溶化し、この露光
部分をアルカリ現像液で除去し、そのレジストパターン
以外の部分の下層を、第二層間絶縁層に形成されたビア
ホールの溝幅を拡げる様にエッチングすることによっ
て、配線溝を形成する。最後に第一層間絶縁層とエッチ
ング層に形成されたビアホールと、その上の第二層間絶
縁層に形成された配線溝に銅を埋め込み、断面略T字状
の配線を完成させる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ビアフ
ァーストのデュアルダマシン法によって、ビアホール形
成後に配線溝を形成する場合に、上述の比較的弱酸で解
離しやすい酸解離性溶解抑制基と、弱酸では解離しにく
く、強酸で解離する酸解離性溶解抑制基とを共存させた
基材樹脂を用いた化学増幅型ポジ型レジスト組成を用い
てレジストパターンを形成すると、ビアホールの上部
(第二層間絶縁層の配線溝の底部)付近に現象不良のレ
ジスト残りを生じやすいという欠点があった。その結
果、期待どおりの微細なパターンが形成できないとう問
題があった。本発明は、前記事情に鑑てなされてもの
で、ビアファーストのデュアルダマシン法により半導体
デバイスを製造する場合に、レジスト残りを生じず、要
求される、微細パターンに対応可能な高解像性のレジス
トパターンを与えることができる、レジストパターン形
成方法と半導体デバイスの製造方法を提供することを目
的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明においては、以下の様な手段を提案する。第
1の発明は、基材に、化学増幅型ポジ型レジスト組成物
を塗布して選択的露光及び現像を順次施してレジストパ
ターンを形成する方法であって、前記化学増幅型ポジ型
レジスト組成物が、(A)水酸基の水素原子の少なくと
も一部が酸解離性溶解抑制基で置換されたポリヒドロキ
シスチレン、及び(B)放射線の照射により酸を発生す
る化合物を含有し、前記(A)成分の、塩酸による解離
試験後の酸解離性溶解抑制基の残存率が、40%以下で
あることを特徴とするレジストパターン形成方法であ
る。第2の発明は、前記基材が、基板の上に、第一層間
絶縁層、エッチングストッパー層、および第二層間絶縁
層を順次積層したものであることを特徴とする前記第1
の発明のレジストパターン形成方法である。第3の発明
は、前記第一層間絶縁層と前記第二層絶縁層の一方ある
いは両方が、誘電率3.0以下のシリコン酸化膜である
ことを特徴とする前記第2の発明のレジストパターン形
成方法である。第4の発明は、前記エッチングストッパ
ー層が、窒化ケイ素、炭化ケイ素または窒化タンタルか
ら形成されていることを特徴とする前記第2または第3
の発明のレジストパターン形成方法である。第5の発明
は、前記基材が、基板の上に絶縁層とハードマスク層を
順次積層したものであることを特徴とする前記第1の発
明のレジストパターン形成方法である。第6の発明は、
前記絶縁層が、誘電率3.0以下のシリコン酸化膜であ
ることを特徴とする前記第5の発明のレジストパターン
形成方法である。第7の発明は、前記(A)成分の酸解
離性溶解抑制基が、低級アルコキシアルキル基であるこ
とを特徴とする前記第1〜6の発明のいずれかのレジス
トパターン形成方法である。第8の発明は、前記(A)
成分が、(a1)ヒドロキシスチレン単位と、(a2)水
酸基の少なくとも一部の水素原子が低級アルコキシアル
キル基で置換されたヒドロキシスチレン単位と、からな
るポリヒドロキシスチレンであることを特徴とする第1
〜7の発明のいずれかのレジストパターン形成方法であ
る。第9の発明は、前記(B)成分が、ビスアルキルス
ルホニルジアゾメタンを主成分とするものであることを
特徴とする前記第1〜8の発明のいずれかのレジストパ
ターン形成方法である。第10の発明は、前記ビスアル
キルスルホニルジアゾメタンが、ビス(イソプロピルス
ルホニル)ジアゾメタン、ビス(tert−ブチルスル
ホニル)ジアゾメタン、またはこれらから選ばれる2種
以上を含む混合物であることを特徴とする前記第9の発
明のレジストパターン形成方法である。第11の発明
は、前記(B)成分において、前記ビスアルキルスルホ
ニルジアゾメタンに対して、2〜5質量%のオニウム塩
が配合されていることを特徴とする前記第9または10
の発明のレジストパターン形成方法である。第12の発
明は、前記化学増幅型ポジ型レジスト組成物に、第三級
脂肪族アミンが配合されていることを特徴とする前記第
1〜11の発明のいずれかのレジストパターン形成方法
である。第13の発明は、基材に対してビアホールを形
成し、その上部に配線溝を形成するビアファーストのデ
ュアルダマシン法によって半導体デバイスを製造する方
法において、少なくとも前記配線溝を、前記第1〜12
の発明のいずれかのレジストパターン形成方法によって
形成することを特徴とする半導体デバイスの製造方法で
ある。第14の発明は、前記第13の発明の半導体デバ
イスの製造方法において、前記ビアホール内の下方に有
機膜を設けた後、前記配線溝を、前記第1〜12の発明
のいずれかのレジストパターン形成方法によって形成す
ることを特徴とする半導体デバイスの製造方法である。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明のレジストパターン
形成方法および半導体デバイスの製造方法について、例
を挙げて詳細に説明する。 (1)基材:本発明において、レジストパターンを形成
する基材は、基板と、この基板上に順次積層された第一
層間絶縁層、エッチングストッパー層及び第二層間絶縁
層から構成されているものが好ましい。前記基板として
は、通常、半導体デバイスの製造に慣用されている基板
を用いることができ、例えばシリコンウエーハなどが用
いられる。第一層間絶縁層と第二層間絶縁層には低誘電
率材料からなる絶縁膜が用いられる。ここで、低誘電率
材料とはデュアルダマシン法にて製造されることを考慮
すると、誘電率3.0以下の材料が好ましい。これらの
第一乃至第二層間絶縁層は、例えばCVD法、有機また
は無機SOG法、有機ポリマーの回転塗布法などにより
形成することができる。
【0010】これらの第一乃至第二層間絶縁層として
は、例えば、プラズマCVD法によるシリコン酸化膜
(具体的には、製品名「Black Diamon
d」、アプライトマテリアルズ社製;製品名「Cora
l」Novellus社製などが挙げられる。);シリ
コン酸化膜のケイ素が水素原子と結合したSi−H基を
有する水素含有シリコン酸化膜;ポリイミド膜;ベンゾ
シクロブテン重合体謨;シリコン酸化膜中のケイ素原子
がメチル基のようなアルキル基と結合したアルキル基含
有シリコン酸化膜;フッ素含有シリコン酸化膜;フッ素
基剤樹脂膜;シリコン多孔質材料とフッ素基剤樹脂との
混合物膜;アリーレンエーテル系重合体膜;フッ素基剤
樹脂とシロキサン基剤樹脂との混合物膜;ポリキノリン
基剤樹脂膜;ポリキノリン基剤樹脂膜;ポリキノキサリ
ン基剤樹脂膜;フラーレン膜など、を挙げることができ
る。中でもシリコン酸化膜が実用性に優れ、好ましい。
【0011】前記エッチングストッパー層は、配線溝ま
たはビアの高精度のエッチングを行う場合に、過度のエ
ッチングを防止するためのものである。エッチングスト
ッパー層としては、好ましくは窒化ケイ素(SiN)、
炭化ケイ素(SiC)、窒化タンタル(TaN)などの
材料を、CVD法によって膜状にして形成したものなど
を例示することができる。
【0012】前記第一乃至第二層間絶縁層の厚さは、そ
れぞれ例えば1000〜3000Å、好ましくは200
0〜3000Åとされる。前記エッチングストッパー層
の厚さは、例えば500〜1200Å、好ましくは50
0〜1000Åとされる。
【0013】なお、本発明に用いる基材としては、用途
に応じて、前記第二層間絶縁層上に、炭酸化ケイ素(S
iOC)、窒化ケイ素(SiN)などからなるハードマ
スク層を設けたものを用いることもできる。ハードマス
ク層を設けると過度のエッチングを防止するなどの効果
が得られる。ハードマスク層の厚さは、例えば500〜
1200Å、好ましくは500〜1000Åとされる。
【0014】また、本発明においては、以下の様な基材
も適用可能である。すなわち、上述の基材においては、
前記エッチングストッパー層は、用途などによっては、
その上下に配置された第一乃至第二の層間絶縁膜の誘電
率を上昇させてしまい、不都合となる場合がある。その
場合には、エッチングストッパー層を設けずに、基板の
上に、一層構造の層間絶縁膜層と、その上に上述の様な
ハードマスク層を設けた構成の基材を用いることもでき
る。この一層構造の層間絶縁膜層の厚さは、例えば30
00〜7000Å、好ましくは4000〜6000Åと
される。またこの層間絶縁層の誘電率は3.0以下であ
ることが好ましく、実用性に優れるため、この層間絶縁
層は、シリコン酸化膜からなるものが好ましい。
【0015】(2)化学増幅型ポジ型レジスト組成物:
本発明においては、化学増幅型ポジ型レジスト組成物と
して、(A)水酸基の水素原子の少なくとも一部が酸解
離性溶解抑制基で置換されたポリヒドロキシスチレン
(基材樹脂)と、(B)放射線の照射により酸を発生す
る化合物(酸発生剤)、を含有するものを用いる。 (A)成分 (A)成分は、塩酸による解離試験後の、酸解離性溶解
抑制基の残存率が、40%以下、好ましくは30%以下
のものであることを特徴とする。塩酸による解離試験
は、液温10〜30℃に保持された、(A)成分の10
質量%のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセ
テート溶液100質量部に、濃度10質量%の塩酸10
質量部を加え、10分間かきまぜて、酸解離性溶解抑制
基を解離させ、13C−NMR法により、酸処理前後にお
ける酸解離性溶解抑制基の置換率を測定し、その測定値
から次の式によって残存率を求めるものである。
【0016】
【数1】
【0017】ただし、前記残存率が40%以下であるも
のと、前記残存率が40%超であるものとの混合物の残
存率は、該40%超と定義する。すなわち、(A)成分
としては、異なる残存率のものを、1種または2種以上
組み合わせて用いることができるが、前記残存率が40
%をこえるものが多く含まれていると、レジスト残りを
防ぐことができず、不都合である。したがって、この残
存率が40%をこえるものが、本発明の作用効果を妨害
しない程度に極微量配合されていても差し支えないが、
前記(A)成分は、実質的に前記残存率が40%以下の
もののみからなることが好ましい。
【0018】この様に、レジスト残りを防ぐには、
(A)成分として、前記残存率が小さいものを用いる必
要がある。そのために、(A)成分としては、強酸でな
ければ解離しにくい酸解離性溶解抑制基(例えば低級ア
ルコキシアルキル基よりも解離しにくい酸解離性溶解抑
制基)を、実質的に含まないもの、を用いる必要があ
る。
【0019】ところで、上述の従来の技術で説明した様
に、従来、実用化されていた化学増幅型ポジ型レジスト
組成物においては、基材樹脂として、比較的弱い酸でも
解離する酸解離性溶解抑制基と、強酸でなければ解離し
にくい酸解離性溶解抑制基との両方を備えたポリヒドロ
キシスチレンを用いていた。
【0020】これに対して、本発明においては、上述の
様に強酸でなければ解離しにくい酸解離性溶解抑制基を
実質的に排除する。強酸でなければ解離しにくい酸解離
性溶解抑制基を備えたものは、塩酸による解離試験後の
酸解離性溶解抑制基の残存率が40%以下である、とい
う本発明の必須の構成を満足することができず、レジス
ト残りが発生しやすくなるためである。強酸でなければ
解離しにくい酸解離性溶解抑制基とは、例えば低級アル
コキシアルキル基より解離しにくい酸解離性溶解抑制基
である。具体例としては、第三級アルキルオキシカルボ
ニル基、第三級アルキル基または環状エーテル基などが
挙げられる。さらに具体的にはtert−ブトキシカル
ボニルオキシ基、tert−ブチル基、テトラヒドロピ
ラニル基などが挙げられる。
【0021】(A)成分としては、例えば(a1)ヒド
ロキシスチレン単位と、(a2 )ヒドロキシスチレンの
水酸基の少なくとも一部の水素原子が、酸解雌性溶解抑
制基により置換された単位であって、この酸解離性溶解
抑制基が低級アルコキシアルキル基のみ、または低級ア
ルコキシアルキル基と、これよりも酸解離しやすい基と
の組み合わせである単位と、を含むポリヒドロキシスチ
レンなどを挙げることができる。前記(a1)単位は、
アルカリ可溶性や基板への密着性を付与するもので、ヒ
ドロキシスチレンまたはヒドロキシα−メチルスチレン
のエチレン性二重結合が開裂して誘導される単位であ
る。ヒドロキシル基の位置は、o−位、m−位、p−位
のいずれでもよいが、入手が容易で低価格であることか
らp−位が最も好ましい。
【0022】前記(a2)単位は、(A)成分を、露光
によってアルカリ不溶性からアルカリ可溶性に変化させ
る部分である。すなわち、基材の上に塗布した化学増幅
型ポジ型レジスト組成物に所定の放射線を照射すると、
前記(B)成分である酸発生剤から酸が発生し、この酸
の作用により、前記(a2)単位が具備する酸解離性溶
解抑制基が脱離し、この脱離した部分がフェノール性水
酸基に変化する。その結果、露光前はアルカリ不溶性で
あった(A)成分が露光後にはアルカリ可溶性となる。
【0023】低級アルコキシアルキル基は、上述の様
に、この(A)成分において、前記残存率40%以下で
ある、という構成を満足する、好ましい酸解離性溶解抑
制基である。具体例としては、1−エトキシ−1−エチ
ル基、1−メトキシ−1−メチルエチル基、1−イソプ
ロポキシ−1−エチル基、1−メトキシ−1−プロピル
基、1−n−ブトキシエチル基などが挙げられる。
【0024】(A)成分は、本発明の効果を損なわない
範囲で、前記(a1)単位や前記(a2)単位以外の共重
合可能な単位を含むものであってもよいが、レジスト残
りを抑制するという点から(a1)と(a2)からなるも
のが好ましい。また、(A)成分は、例えば酸解離性溶
解抑制基として低級アルコキシアルキル基のみをもつ樹
脂、すなわちポリヒドロキシスチレンの水酸基の水素原
子の一部が低級アルコキシアルキル基のみで置換された
重合体であってもよい。また、それぞれ異なる低級アル
コキシアルキル基で水酸基の水素原子の一部が置換され
たポリヒドロキシスチレンの2種以上の混合物であって
もよい。なお、(A)成分の質量平均分子量は好ましく
は3000〜30000、さらに好ましくは5000〜
15000とされる。3000未満では被膜形成性に劣
り、30000をこえるとアルカリ水溶液に溶解しにく
くなる。また、ポリヒドロキシスチレン中に存在する水
酸基の水素原子の10〜60%、好ましくは15〜50
%が酸解離性溶解抑制基で置換されたものであると好ま
しい。10%未満ではアルカリへの溶解抑制が充分に行
われず、60%をこえるとアルカリ水溶液に溶解しにく
くなるおそれがある。
【0025】具体的には、(A)成分としては、解像
性、レジストパターン形状に優れることから、特に質量
平均分子量3000〜30000で、分散度(数平均分
子量/質量平均分子量)1.0〜6.0の範囲のポリヒ
ドロキシスチレンの水酸基の水素原子の10〜60%
が、1−エトキシ−1−エチル基または1−イソプロポ
キシ−1−エチル基で置換されたポリヒドロキシスチレ
ンが好ましい。特にレジストパターンの裾引き防止と高
解像性を達成するには、前記1−エトキシ−1−エチル
基で置換されたポリヒドロキシスチレンと、前記1−イ
ソプロポキシ−1−エチル基で置換されたポリヒドロキ
シスチレンとが、質量比1:9〜9:1、好ましくは
5:5〜1:9の範囲で混合された混合物を用いると好
ましい。この組成の(A)成分を用いると、放射線の照
射によって、アルカリ溶解性が増大しやすく、レジスト
残りの問題をより確実に解消することができる。
【0026】(B)成分 (B)成分としては、例えばスルホニルジアゾメタン系
酸発生剤、オニウム塩系酸発生剤、オキシムスルホネー
ト系酸発生剤などを主成分とするものを用いることがで
きる。ここで主成分とは、前記(A)成分をアルカリ可
溶化させるのに必要な酸を発生することが可能な量以上
の量が含まれていることをいい、好ましくは(B)成分
中、50質量%以上、好ましくは80質量%以上、これ
らの酸発生剤を含むことをいう。オニウム塩系酸発生剤
としては、ビス(4−tertブチルフェニル)ヨード
ニウムのトリフルオロメタンスルホネートまたはノナフ
ルオロブタンスルホネート;トリフェニルスルホニウム
のトリフルオロメタンスルホネートまたはノナフルオロ
ブタンスルホネート;ジメチルモノフェニルスルホニウ
ムのトリフルオロメタンスルホネートまたはノナフルオ
ロブタンスルホネート;モノメチルジフェニルスルホニ
ウムのトリフルオロメタンスルホネートまたはノナフル
オロブタンスルホネート;4−tert−ブトキシカル
ボニルメチルオキシフェニルジフェニルスルホニウムの
トリフルオロメタンスルホネートまたはノナフルオロブ
タンスルホネート;などが挙げられる。
【0027】オキシムスルホネート系酸発生剤として
は、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−フェニル
アセトニトリル、α−(メチルスルホニルオキシイミ
ノ)−4−メトキシフェニルアセトニトリル、α−(ト
リフルオロメチルスルホニルオキシイミノ)−4−メト
キシフェニルアセトニトリル、α−(プロピルスルホニ
ルオキシイミノ)−4−メチルフェニルアセトニトリ
ル、α−(メチルスルホニルオキシイミノ)−4−ブロ
モフェニルアセトニトリル、以下の[化1]で示される
化合物
【化1】 などが挙げられる。
【0028】スルホニルジアゾメタン系酸発生剤として
は、ビス(n−プロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビ
ス(イソプロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n
−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソプロピ
ルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(tert−ブチル
スルホニル)ジアゾメタンなどの直鎖状又は分岐状のア
ルキル基を有するビスアルキルスルホニルジアゾメタン
などが挙げられる。これらの(B)成分は単独で用いて
もよいし、2種以上組み合わせてもよい。
【0029】これらの中で、透明性、適度な酸の強度、
およびアルカリ溶解性などの点から、炭素数1〜4の直
鎖状または分岐状のアルキル基を有するビスアルキルス
ルホニルジアゾメタンが好ましい。さらには、高解像性
のレジストパターンが得られ、レジスト残りを抑制する
効果の点から、ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾ
メタン、ビス(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメタ
ン、あるいはこれらの混合物が好ましい。また、ビスア
ルキルスルホニルジアゾメタンを(B)成分として用い
た場合に、この(B)成分中に、ビスアルキルスルホニ
ルジアゾメタンに対して2〜5質量%のオニウム塩が配
合されていると、より高解像性を達成でき、好ましい。
オニウム塩としては、例えばビス(4−tertブチル
フェニル)ヨードニウムのトリフルオロメタンスルホネ
ート、またはノナフルオロブタンスルホネートなどが好
ましい。
【0030】(B)成分の配合量は、(A)成分100
質量部に対して、0.5〜30質量部、好ましくは1〜
10質量部とされる。0.5質量部未満ではパターン形
成が十分に行われない場合があり、30質量部をこえる
と均一な溶液が得られにくく、保存安定性が低下する原
因となるおそれがある。
【0031】他の成分 化学増幅型ポジ型レジスト組成物には、前記(A)成
分、前記(B)成分の他に、必要に応じて他の成分を配
合することができる。配合可能なものとしては、例え
ば、引き置き経時安定性を向上させたり、酸の過度拡散
を防止する作用を奏する有機アミン;感度を向上させ、
基板依存性を消失する作用を奏する有機カルボン酸;ハ
レーション防止剤;ストリエーション防止のための界面
活性剤;などの公知の添加剤を挙げることができる。
【0032】有機アミンとしては、例えば、トリメチル
アミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ジ−n−
プロピルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリペン
チルアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミ
ンなどの第二級または第三級脂肪族アミンなどが用いら
れ、特にトリアルキルアミン、トリアルカノールアミン
などの第三級脂肪族アミンなどが添加効果が高く、好ま
しい。これらは単独、あるいは2種以上組み合わせて用
いることができる。なお、有機アミンは、(A)成分に
基づき、通常0.01〜5質量%の範囲で用いられる。
0.01質量%未満では添加効果が得られず、5質量%
をこえると感度が悪化するおそれがある。
【0033】有機カルボン酸としては、例えば、酢酸、
クエン酸、コハク酸、マロン酸、フレイン酸などの脂肪
族カルボン酸;安息香酸、サリチル酸などの芳香族カル
ボン酸;などが用いられる。これらは単独、あるいは2
種以上組み合わせて用いることができる。なお、有機カ
ルボン酸は、(A)成分に基づき、通常0.01〜5質
量%の範囲で用いられる。0.01質量%未満では添加
効果が得られず、5質量%をこえると効果が飽和する。
【0034】レジストパターン形成に用いる化学増幅
型ポジ型レジスト組成物の形態 この化学増幅型ポジ型レジスト組成物は、(A)成分、
(B)成分、所望により加えられる添加成分を有機溶剤
に溶解した塗布液として、レジストパターンの形成に用
いられる。塗布液を形成するための有機溶剤としては、
(A)成分と(B)成分を溶解し、均一な溶液とするこ
とができるものであればよく、従来、化学増幅型レジス
トの溶媒として公知のものの中から任意のものを、1種
または2種以上、適宜選択して用いることができる。
【0035】有機溶剤の具体例としては、アセトン、メ
チルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソアミ
ルケトン、2−ヘプタノンなどのケトン類;エチレング
リコール、エチレングリコールモノアセテート、ジエチ
レングリコール、ジエチレングリコールモノアセテー
ト、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノ
アセテート、ジブロピレングリコールなどの多価アルコ
ール;ジプロピレングリコールモノアセテートのモノメ
チルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエー
テル、モノブチルエーテルまたはモノフェニルエーテル
などの多価アルコール類の誘導体;ジオキサンなどの環
式エーテル類;乳酸メチル、乳酸エチル、酢酸メチル、
酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン
酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロ
ピオン酸エチルなどのエステル類;などを挙げることが
できる。
【0036】(3)レジストパターン形成方法:レジス
トパターンは以下の様にして形成することができる。す
なわち、基材上に、上述の様にして調製した化学幅型ポ
ジ型レジスト組成物の塗布液を塗布し、例えば厚さ0.
3〜0.7μmの塗布層を形成する。ついで、常法にし
たがって、前記塗布層側から放射線を、所望のマスクパ
ターンを介して照射し、加熱する。次いでこれをアルカ
リ現像液、例えば0.1〜10質量%テトラメチルアン
モニウムヒドロキシド水溶液を用いて現像処理する。そ
の結果、露光部分がアルカリ現像液に溶解し、マスクパ
ターンに忠実なレジストパターンを形成することができ
る。前記放射線としては、KrF、ArFエキシマレー
ザーが一般的に用いられるが、それより短波長のF2
ーザー、EUV(極紫外線)、VUV(真空紫外線)、
電子線、X線、軟X線などの放射線を用いることもでき
る。
【0037】なお、放射線照射前に、必要に応じて基材
の上であって、化学増幅型ポジ型レジスト組成物の塗布
層の下に、有機膜形成用組成物を塗布し、有機膜を形成
しておくこともできる。有機膜は、成膜性を有する有機
化合物からなるもので、基材の平坦化などの役割を果た
す。また、基材からの反射を防止する役割を果たす有機
反射防止能を有するものを用いると好ましい。この有機
膜は、例えば以下の様にして形成することができる。こ
こでは有機反射防止能を有するものについて例示する。
すなわち、アミノ基の水素原子の少なくとも2個がメチ
ロール基や低級アルコキシメチル基、あるいはその両方
で置換されたベンゾグアナミンと、メラミンおよび尿素
などのアミノ系架橋剤と、酸性化合物を、有機溶剤に溶
解して反射防止膜形成用組成物とする。この反射防止膜
形成用組成物を基材上に塗布し、乾燥後、例えば100
℃〜300℃で加熱することにより有機膜が得られる。
前記酸性化合物としては、例えば硫酸、亜硫酸、チオ硫
酸などの無機酸;有機スルホン酸;有機スルホン酸エス
テル;活性光線により酸を発生する酸発生剤;などを例
示することができる。なお、本発明に適用するのに特に
好適なのは、前記アミノ系架橋剤の3量体以下の低量体
が占める割合が、アミノ架橋剤中15質量%以下に調整
された有機膜形成用組成物から形成されたものである有
機膜の膜厚は0.03〜0.5μmとされる。
【0038】(4)半導体デバイスの製造方法:本発明
の半導体デバイスの製造方法は、例えばビアファースト
のデュアルダマシン法を用いて半導体デバイスを製造す
る際に、前記(3)に示したレジストパターン形成方法
を適用して行うことができる。例えば、基板の上に第一
層間絶縁層、エッチングストッパー層、第二層間絶縁層
が順次積層された基材を用意する。そして、化学増幅型
ポジ型レジスト組成物を塗布し、マスクパターンを介し
て露光(選択的露光)し、露光部分をアルカリ可溶化
し、この露光部分をアルカリ現像液で除去(現像)し、
そのレジストパターン以外の下層をエッチングして、第
一層間絶縁層、エッチングストッパー層、および第二層
間絶縁層を貫通するビアホールを形成する。その後、さ
らに、前記(A)成分と前記(B)成分を含む化学増幅
型ポジ型レジスト組成物を塗布し、露光して、この露光
部分をアルカリ可溶化し、この露光部分をアルカリ現像
液で除去し、そのレジストパターン以外の下層を、第二
層間絶縁層に形成されたビアホールの溝幅を拡げる様に
エッチングすることによって、配線溝を形成する。この
とき第一層間絶縁層に形成されたビアホール内の下方
に、その上部に形成する配線溝の底部と同程度の高さに
なるように、有機膜を形成した後に上述の様に化学増幅
型ポジ型レジスト組成物の塗布液を塗布し、露光、現像
した後に、配線溝のエッチングを行うと、この有機膜に
よって過度のエッチングを防ぐことができ、好ましい。
【0039】そして、ビアホール内に有機膜を形成した
場合には、これを除去し、最後に第一層間絶縁層に形成
されたビアホールと、その上の第二層間絶縁層に、前記
エッチングストッパー層を介して形成された配線溝に、
銅を埋め込み、配線を完成させ、半導体デバイスを得
る。なお、基材として、基板の上に絶縁層とハードマス
ク層を順次積層したものを用いる場合には、絶縁層とハ
ードマスク層を貫通するビアホールを形成した後、同様
にして、好ましくはビアホール内下方に有機膜を形成
し、化学増幅型ポジ型レジスト組成物を塗布、露光、ア
ルカリ現像してレジストパターンを形成し、このビアホ
ールの上部の溝幅を拡げる様にエッチングして配線溝を
形成する。そして、ビアホール内に有機膜を形成した場
合には、これを除去し、これらのビアホールと、配線溝
に銅を埋め込むことによって半導体デバイスを形成する
ことができる。なお、ビアファーストのデュアルダマシ
ン法を用いて半導体デバイスを製造するにおいては、少
なくとも配線溝を、前記(3)に例示した本発明のレジ
ストパターン形成方法を適用して形成すると好ましい。
ビアホールについては本発明のレジストパターン形成方
法を適用することもできるが、必要に応じて他のレジス
ト組成物を用いた他の方法を適用することもできる。
【0040】
【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。なお、各例中の諸物性は次のようにして測定し
たものである。
【0041】(1)酸解離性溶解抑制基の残存率:
(A)成分10質量部をプロピレングリコールモノメチ
ルエーテルアセテート90質量部に溶解し、10質量%
濃度の溶液を調製した後、これに10質量%濃度の塩酸
10質量部を加えて均一な溶液とし、23℃において、
10分間かきまぜて酸解離性溶解抑制基を解離させ、13
C−NMR法により、酸処理前後における酸解離性溶解
抑制基の置換率を測定し、その測定値から上述の式によ
って残存率を求めた。
【0042】(2)感度:後述する様に前記基材のビア
ホールの上部に配線溝が形成される様に、所定のマスク
を介して、縮小投影露光装置FPA−3000EX3
(キャノン社製)を用いて、1mJ/cm2ずつドーズ
量を加えて露光した後、110℃60秒間のPEB(P
OST EXPOSURE BAKE)を行い、2.3
8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、23℃において30秒間現像し、30秒間水
洗いして乾燥したとき、表1記載の0.25μmまたは
0.18μmのレジストパターンと、スペースパターン
が、1:1となる露光時間を感度として測定した。測定
値は、露光したエネルギー量(mJ/cm2)で示し
た。
【0043】(3)ビアホールの上のレジスト残りの有
無:前記(2)と同様の操作によって得たラインアンド
スペース(表1記載の0.25μmまたは0.18μ
m)のレジストパターンを、SEM(走査型電子顕微
鏡)写真により、ビアホール上にレジスト残りが発生し
ているか否かを観察した。 レジスト残りが観察されな
いものを○、若干あるものを△、多量あるものを×とし
て評価した。
【0044】(4)解像度:前記(2)と同様の操作に
よって得たラインアンドスペースパターンの限界解像を
調べた。
【0045】(基材とビアホールの形成)シリコンウエ
ーハ上にプラズマCVD法により、第一のシリコン酸化
膜(第一層間絶縁層;誘電率2.7)を形成した後、C
VD法により、SiNの薄膜(エッチングストッパー
層)を設け、さらにこの上にプラズマCVD法により第
二のシリコン酸化膜(第二層間絶縁層;誘電率2.7)
を設けて基材を準備した。ついで、前記第一のシリコン
酸化膜、前記SiN膜、および前記第二のシリコン酸化
膜を貫通するビアホールを形成した。
【0046】(実施例1)以下の(A)成分と(B)成
分を用意した。 (A)成分:存在する水酸基の35%の水素原子が1−
イソプロポキシー1−エチル基で置換された質量平均分
子量8000、分散度1.2のポリヒドロキシスチレン
100質量部 (B)成分:ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾメ
タン10質量部これら(A)成分と(B)成分に、トリ
イソプロパノールアミン0.40質量部を加え、これら
を溶媒プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテ
ート500質量部に溶解し、メンブランフィルター(孔
径0.2μm)を用いてろ過し、化学増幅型ポジ型レジ
スト組成物の塗布液を調製した。ついで、上述の様にし
て製造した基材のビアホール内下方に、有機膜(商品
名:SWK−EX9、東京応化工業社製)を、膜厚11
00Åとなる様に形成した。この上にスピンナーを用い
て前記塗布液を塗布し、90℃のホットプレート上で6
0秒間乾燥し、膜厚0.53μmのレジスト膜を形成し
た後、前記(2)に示した様に、所定のマスクを介して
露光し、PEBし、さらにアルカリ現像液で露光部分の
レジスト膜を除去してレジストパターンを形成した後、
その下の第二のシリコン酸化膜のエッチングを行うこと
により、配線溝を形成した。得られた半導体デバイスの
物性を表1に示した。
【0047】(実施例2)以下の(A)成分と(B)成
分が異なる以外は実施例1と同様にして半導体デバイス
を製造し、その物性を表1に示した。 (A)成分:存在する水酸基の35%の水素原子が1−
エトキシ−1−エチル基で置換された質量平均分子量8
000、分散度1.2のポリヒドロキシスチレン100
質量部 (B)成分:ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾメ
タン15質量部
【0048】(実施例3)以下の(A)成分と(B)成
分が異なる以外は実施例1と同様にして半導体デバイス
を製造し、その物性を表1に示した。 (A)成分:存在する水酸基の35%の水素原子が1−
エトキシ−1−エチル基で置換された質量平均分子量8
000、分散度1.2のポリヒドロキシスチレン50質
量部と、存在する水酸基の35%の水素原子が1−イソ
プロポキシー1−エチル基で置換された質量平均分子量
8000、分散度1.2のポリヒドロキシスチレン50
質量部との混合物 (B)成分:ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾメ
タン5質量部とビス(tert−ブチルスルホニル)ジ
アゾメタン10質量部との混合物
【0049】(実施例4)以下の(A)成分と(B)成
分が異なる以外は実施例1と同様にして半導体デバイス
を製造し、その物性を表1に示した。 (A)成分:存在する水酸基の35%の水素原子が1−
エトキシ−1−エチル基で置換された質量平均分子量8
000、分散度1.2のポリヒドロキシスチレン50質
量部と、存在する水酸基の35%の水素原子が1−イソ
プロポキシー1−エチル基で置換された質量平均分子量
8000、分散度1.2のポリヒドロキシスチレン50
質量部との混合物 (B)成分:ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾメ
タン5質量部と、ビス(tert−ブチルスルホニル)
ジアゾメタン10質量部と、ビス(4−tertブチル
フェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネー
ト0.5質量部との混合物
【0050】(実施例5)以下の(A)成分と(B)成
分が異なる以外は実施例1と同様にして半導体デバイス
を製造し、その物性を表1に示した。 (A)成分:存在する水酸基の35%の水素原子が1−
エトキシ−1−エチル基で置換された質量平均分子量8
000、分散度1.2のポリヒドロキシスチレン50質
量部と存在する水酸基の35%の水素原子が1−イソプ
ロポキシー1−エチル基で置換された質量平均分子量8
000、分散度1.2のポリヒドロキシスチレン50質
量部との混合物 (B)成分:ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾメ
タン5質量部と、ビス(tert−ブチルスルホニル)
ジアゾメタン10質量部と、ビス(4−tertプチル
フェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネー
ト0.5質量部と、前記[化1]で示した化合物0.5
質量部との混合物
【0051】(比較例1)以下の(A)成分が異なる以
外は実施例1と同様にして半導体デバイスを製造し、そ
の物性を表1に示した。 (A)成分:存在する水酸基の35%の水素原子がte
rt−ブトキシカルボニル基で置換された質量平均分子
量8000、分散度1.2のポリヒドロキシスチレン3
0質量部と、存在する水酸基の35%の水素原子が1−
イソブロポキシ−1−エチル基で置換された質量平均分
子量8000、分散度1.2のポリヒドロキシスチレン
70質量部との混合物
【0052】(比較例2)以下の(A)成分が異なる以
外は実施例1と同様にして半導体デバイスを製造し、そ
の物性を表1に示した。 (A)成分:存在する水酸基の30%の水素原子がte
rt−ブチル基で置換された質量平均分子量8000、
分散度1.2のポリヒドロキシスチレン30質量部と、
存在する水酸基の35%の水素原子が1−イソプロポキ
シ−1−エチル基で置換された質量平均分子量800
0、分散度1.2のポリヒドロキシスチレン70質量部
との混合物
【0053】(比較例3)以下の(A)成分が異なる以
外は実施例1と同様にして半導体デバイスを製造し、そ
の物性を表1に示した。 (A)成分:存在する水酸基の35%の水素原子がテト
ラヒドロピラニル基で置換された質量平均分子量800
0、分散度1.2のポリヒドロキシスチレン20質量部
と、存在する水酸基の35%の水素原子が1−イソプロ
ポキシ−1−エチル基で置換された質量平均分子量80
00、分散度1.2のポリヒドロキシスチレン80質量
部との混合物
【0054】(比較例4)以下の(A)成分が異なる以
外は実施例1と同様にして半導体デバイスを製造し、そ
の物性を表1に示した。 (A)成分:存在する水酸基の35%の水素原子がte
rt−ブトキシカルボニル基で置換された質量平均分子
量8000、分散度1.2のポリヒドロキシスチレン1
00質量部
【0055】(比較例5)以下の(A)成分が異なる以
外は実施例1と同様にして半導体デバイスを製造し、そ
の物性を表1に示した。 (A)成分:存在する水酸基の3 5%の水素原子がテ
トラヒドロピラニル基で置換された質量平均分子量80
00、分散度1.2のポリヒドロキシスチレン50質量
部と、存在する水酸基の35%の水素原子が1−イソプ
ロポキシ−1−エチル基で置換された質量平均分子量8
000、分散度1.2のポリヒドロキシスチレン50質
量部との混合物
【0056】
【表1】
【0057】なお、表1において、(A)成分が2種類
の混合物で、酸解離性溶解抑制基を2種類有する場合、
酸解離性溶解抑制基の残存率は、残存率が高い方の値を
記載した。この表から明らかな様に、(A)成分として
酸解離性溶解抑制基の残存率が40%以下のものを用い
た本発明に係る実施例においては、レジスト残りは皆無
であり、本発明の効果が明らかとなった。これに対し、
それ以外の比較例においては、多少の差はあるにしても
レジスト残りが認められた。
【0058】
【発明の効果】本発明においては、ビアファーストのデ
ュアルダマシン法により半導体デバイスを製造する場合
にレジスト残りを生じず、要求される、微細パターンに
対応可能な高解像性のレジストパターンを与えることが
できる、レジストパターン形成方法と半導体デバイスの
製造方法を提供することができる。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成14年11月26日(2002.11.
26)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0026
【補正方法】変更
【補正内容】
【0026】(B)成分 (B)成分としては、例えばスルホニルジアゾメタン系
酸発生剤、オニウム塩系酸発生剤、オキシムスルホネー
ト系酸発生剤などを主成分とするものを用いることがで
きる。ここで主成分とは、前記(A)成分をアルカリ可
溶化させるのに必要な酸を発生することが可能な量以上
の量が含まれていることをいい、好ましくは(B)成分
中、50質量%以上、好ましくは80質量%以上、これ
らの酸発生剤を含むことをいう。オニウム塩系酸発生剤
としては、ビス(4−tertブチルフェニル)ヨー
ドニウムのトリフルオロメタンスルホネートまたはノナ
フルオロブタンスルホネート;トリフェニルスルホニウ
ムのトリフルオロメタンスルホネートまたはノナフルオ
ロブタンスルホネート;ジメチルモノフェニルスルホニ
ウムのトリフルオロメタンスルホネートまたはノナフル
オロブタンスルホネート;モノメチルジフェニルスルホ
ニウムのトリフルオロメタンスルホネートまたはノナフ
ルオロブタンスルホネート;4−tert−ブトキシカ
ルボニルメチルオキシフェニルジフェニルスルホニウム
のトリフルオロメタンスルホネートまたはノナフルオロ
ブタンスルホネート;などが挙げられる。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0029
【補正方法】変更
【補正内容】
【0029】これらの中で、透明性、適度な酸の強度、
およびアルカリ溶解性などの点から、炭素数1〜4の直
鎖状または分岐状のアルキル基を有するビスアルキルス
ルホニルジアゾメタンが好ましい。さらには、高解像性
のレジストパターンが得られ、レジスト残りを抑制する
効果の点から、ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾ
メタン、ビス(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメ
タン、あるいはこれらの混合物が好ましい。また、ビス
アルキルスルホニルジアゾメタンを(B)成分として用
いた場合に、この(B)成分中に、ビスアルキルスルホ
ニルジアゾメタンに対して2〜5質量%のオニウム塩が
配合されていると、より高解像性を達成でき、好まし
い。オニウム塩としては、例えばビス(4−tert
ブチルフェニル)ヨードニウムのトリフルオロメタンス
ルホネート、またはノナフルオロブタンスルホネートな
どが好ましい。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0033
【補正方法】変更
【補正内容】
【0033】有機カルボン酸としては、例えば、酢酸、
クエン酸、コハク酸、マロン酸、レイン酸などの脂肪
族カルボン酸;安息香酸、サリチル酸などの芳香族カル
ボン酸;などが用いられる。これらは単独、あるいは2
種以上組み合わせて用いることができる。なお、有機カ
ルボン酸は、(A)成分に基づき、通常0.01〜5質
量%の範囲で用いられる。0.01質量%未満では添加
効果が得られず、5質量%をこえると効果が飽和する。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0035
【補正方法】変更
【補正内容】
【0035】有機溶剤の具体例としては、アセトン、メ
チルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソアミ
ルケトン、2−ヘプタノンなどのケトン類;エチレング
リコール、エチレングリコールモノアセテート、ジエチ
レングリコール、ジエチレングリコールモノアセテー
ト、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノ
アセテート、ジロピレングリコール、ジプロピレング
リコールモノアセテートのモノメチルエーテル、モノエ
チルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエー
テルまたはモノフェニルエーテルなどの多価アルコール
類または多価アルコール類の誘導体;ジオキサンなどの
環式エーテル類;乳酸メチル、乳酸エチル、酢酸メチ
ル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピル
ビン酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシ
プロピオン酸エチルなどのエステル類;などを挙げるこ
とができる。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0037
【補正方法】変更
【補正内容】
【0037】なお、放射線照射前に、必要に応じて基材
の上であって、化学増幅型ポジ型レジスト組成物の塗布
層の下に、有機膜形成用組成物を塗布し、有機膜を形成
しておくこともできる。有機膜は、成膜性を有する有機
化合物からなるもので、基材の平坦化などの役割を果た
す。また、基材からの反射を防止する役割を果たす有機
反射防止能を有するものを用いると好ましい。この有機
膜は、例えば以下の様にして形成することができる。こ
こでは有機反射防止能を有するものについて例示する。
すなわち、アミノ基の水素原子の少なくとも2個がメチ
ロール基や低級アルコキシメチル基、あるいはその両方
で置換されたベンゾグアナミンと、メラミンおよび尿素
などのアミノ系架橋剤と、酸性化合物を、有機溶剤に溶
解して反射防止膜形成用組成物とする。この反射防止膜
形成用組成物を基材上に塗布し、乾燥後、例えば100
℃〜300℃で加熱することにより有機膜が得られる。
前記酸性化合物としては、例えば硫酸、亜硫酸、チオ硫
酸などの無機酸;有機スルホン酸;有機スルホン酸エス
テル;活性光線により酸を発生する酸発生剤;などを例
示することができる。なお、本発明に適用するのに特に
好適なのは、前記アミノ系架橋剤の3量体以下の低量体
が占める割合が、アミノ架橋剤中15質量%以下に調
整された有機膜形成用組成物から形成されたものである
有機膜の膜厚は0.03〜0.5μmとされる。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0038
【補正方法】変更
【補正内容】
【0038】(4)半導体デバイスの製造方法:本発明
の半導体デバイスの製造方法は、例えばビアファースト
のデュアルダマシン法を用いて半導体デバイスを製造す
る際に、前記(3)に示したレジストパターン形成方法
を適用して行うことができる。例えば、基板の上に第一
層間絶縁層、エッチングストッパー層、第二層間絶縁層
が順次積層された基材を用意する。そして、化学増幅型
ポジ型レジスト組成物を塗布し、マスクパターンを介し
て露光(選択的露光)し、露光部分をアルカリ可溶化
し、この露光部分をアルカリ現像液で除去(現像)し、
そのレジストパターン以外の部分の下層をエッチングし
て、第一層間絶縁層、エッチングストッパー層、および
第二層間絶縁層を貫通するビアホールを形成する。その
後、さらに、前記(A)成分と前記(B)成分を含む化
学増幅型ポジ型レジスト組成物を塗布し、露光して、こ
の露光部分をアルカリ可溶化し、この露光部分をアルカ
リ現像液で除去し、そのレジストパターン以外の部分の
下層を、第二層間絶縁層に形成されたビアホールの溝幅
を拡げる様にエッチングすることによって、配線溝を形
成する。このとき第一層間絶縁層に形成されたビアホー
ル内の下方に、その上部に形成する配線溝の底部と同程
度の高さになるように、有機膜を形成した後に上述の様
に化学増幅型ポジ型レジスト組成物の塗布液を塗布し、
露光、現像した後に、配線溝のエッチングを行うと、こ
の有機膜によって過度のエッチングを防ぐことができ、
好ましい。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0049
【補正方法】変更
【補正内容】
【0049】(実施例4)以下の(A)成分と(B)成
分が異なる以外は実施例1と同様にして半導体デバイス
を製造し、その物性を表1に示した。 (A)成分:存在する水酸基の35%の水素原子が1−
エトキシ−1−エチル基で置換された質量平均分子量8
000、分散度1.2のポリヒドロキシスチレン50質
量部と、存在する水酸基の35%の水素原子が1−イソ
プロポキシー1−エチル基で置換された質量平均分子量
8000、分散度1.2のポリヒドロキシスチレン50
質量部との混合物 (B)成分:ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾメ
タン5質量部と、ビス(tert−ブチルスルホニル)
ジアゾメタン10質量部と、ビス(4−tert−ブ
ルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネ
ート0.5質量部との混合物
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0050
【補正方法】変更
【補正内容】
【0050】(実施例5)以下の(A)成分と(B)成
分が異なる以外は実施例1と同様にして半導体デバイス
を製造し、その物性を表1に示した。(A)成分:存在
する水酸基の35%の水素原子が1−エトキシ−1−エ
チル基で置換された質量平均分子量8000、分散度
1.2のポリヒドロキシスチレン50質量部と存在する
水酸基の35%の水素原子が1−イソプロポキシー1−
エチル基で置換された質量平均分子量8000、分散度
1.2のポリヒドロキシスチレン50質量部との混合物
(B)成分:ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾメ
タン5質量部と、ビス(tert−ブチルスルホニル)
ジアゾメタン10質量部と、ビス(4−tert−ブ
ルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネ
ート0.5質量部と、前記[化1]で示した化合物0.
5質量部との混合物
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0051
【補正方法】変更
【補正内容】
【0051】(比較例1)以下の(A)成分が異なる以
外は実施例1と同様にして半導体デバイスを製造し、そ
の物性を表1に示した。 (A)成分:存在する水酸基の35%の水素原子がte
rt−ブトキシカルボニル基で置換された質量平均分子
量8000、分散度1.2のポリヒドロキシスチレン3
0質量部と、存在する水酸基の35%の水素原子が1−
イソロポキシ−1−エチル基で置換された質量平均分
子量8000、分散度1.2のポリヒドロキシスチレン
70質量部との混合物
【手続補正10】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0055
【補正方法】変更
【補正内容】
【0055】(比較例5)以下の(A)成分が異なる以
外は実施例1と同様にして半導体デバイスを製造し、そ
の物性を表1に示した。 (A)成分:存在する水酸基の35%の水素原子がテト
ラヒドロピラニル基で置換された質量平均分子量800
0、分散度1.2のポリヒドロキシスチレン50質量部
と、存在する水酸基の35%の水素原子が1−イソプロ
ポキシ−1−エチル基で置換された質量平均分子量80
00、分散度1.2のポリヒドロキシスチレン50質量
部との混合物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 嶋谷 聡 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 (72)発明者 大久保 和喜 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 (72)発明者 松海 達也 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) 2H025 AB16 AC04 AC08 AD03 BE00 BE10 BG00 CB17 CB41 DA30 DA40 5F033 HH11 JJ01 JJ11 QQ01 QQ09 QQ25 QQ28 QQ34 QQ37 RR01 RR03 RR04 RR06 SS11 SS15 WW09 XX03 XX21

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基材に、化学増幅型ポジ型レジスト組成
    物を塗布し、選択的露光及び現像を順次施してレジスト
    パターンを形成する方法であって、 前記化学増幅型ポジ型レジスト組成物が、 (A)水酸基の水素原子の少なくとも一部が酸解離性溶
    解抑制基で置換されたポリヒドロキシスチレン、及び (B)放射線の照射により酸を発生する化合物を含有
    し、 前記(A)成分の、塩酸による解離試験後の酸解離性溶
    解抑制基の残存率が、40%以下であることを特徴とす
    るレジストパターン形成方法。
  2. 【請求項2】 前記基材が、基板の上に、第一層間絶縁
    層、エッチングストッパー層、および第二層間絶縁層を
    順次積層したものであることを特徴とする請求項1に記
    載のレジストパターン形成方法。
  3. 【請求項3】 前記第一層間絶縁層と前記第二層絶縁層
    の一方あるいは両方が、誘電率3.0以下のシリコン酸
    化膜であることを特徴とする請求項2に記載のレジスト
    パターン形成方法。
  4. 【請求項4】 前記エッチングストッパー層が、窒化ケ
    イ素、炭化ケイ素または窒化タンタルから形成されてい
    ることを特徴とする請求項2または3に記載のレジスト
    パターン形成方法。
  5. 【請求項5】 前記基材が、基板の上に絶縁層とハード
    マスク層を順次積層したものであることを特徴とする請
    求項1に記載のレジストパターン形成方法。
  6. 【請求項6】 前記絶縁層が、誘電率3.0以下のシリ
    コン酸化膜であることを特徴とする請求項5に記載のレ
    ジストパターン形成方法。
  7. 【請求項7】 前記(A)成分の酸解離性溶解抑制基
    が、低級アルコキシアルキル基であることを特徴とする
    請求項1〜6のいずれか一項に記載のレジストパターン
    形成方法。
  8. 【請求項8】 前記(A)成分が、 (a1)ヒドロキシスチレン単位と、 (a2)水酸基の少なくとも一部の水素原子が低級アル
    コキシアルキル基で置換されたヒドロキシスチレン単位
    と、 からなるポリヒドロキシスチレンであることを特徴とす
    る請求項1〜7のいずれか一項に記載のレジストパター
    ン形成方法。
  9. 【請求項9】 前記(B)成分が、ビスアルキルスルホ
    ニルジアゾメタンを主成分とするものであることを特徴
    とする請求項1〜8のいずれか一項に記載のレジストパ
    ターン形成方法。
  10. 【請求項10】 前記ビスアルキルスルホニルジアゾメ
    タンが、ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾメタ
    ン、ビス(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメタ
    ン、またはこれらから選ばれる2種以上を含む混合物で
    あることを特徴とする請求項9に記載のレジストパター
    ン形成方法。
  11. 【請求項11】 前記(B)成分において、前記ビスア
    ルキルスルホニルジアゾメタンに対して、2〜5質量%
    のオニウム塩が配合されていることを特徴とする請求項
    9または10に記載のレジストパターン形成方法。
  12. 【請求項12】 前記化学増幅型ポジ型レジスト組成物
    に、第三級脂肪族アミンが配合されていることを特徴と
    する請求項1〜11のいずれか一項に記載のレジストパ
    ターン形成方法。
  13. 【請求項13】 基材に対してビアホールを形成し、そ
    の上部に配線溝を形成するビアファーストのデュアルダ
    マシン法によって半導体デバイスを製造する方法におい
    て、 少なくとも前記配線溝を、請求項1〜12のいずれか一
    項に記載のレジストパターン形成方法によって形成する
    ことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
  14. 【請求項14】 請求項13に記載の半導体デバイスの
    製造方法において、 前記ビアホール内の下方に有機膜を設けた後、前記配線
    溝を、請求項1〜12のいずれか一項に記載のレジスト
    パターン形成方法によって形成することを特徴とする半
    導体デバイスの製造方法。
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