JP2003140359A - Method for forming pattern - Google Patents

Method for forming pattern

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JP2003140359A
JP2003140359A JP2001334247A JP2001334247A JP2003140359A JP 2003140359 A JP2003140359 A JP 2003140359A JP 2001334247 A JP2001334247 A JP 2001334247A JP 2001334247 A JP2001334247 A JP 2001334247A JP 2003140359 A JP2003140359 A JP 2003140359A
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JP
Japan
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pattern
supercritical fluid
resist
resist pattern
resist film
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Application number
JP2001334247A
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Japanese (ja)
Inventor
Masataka Endo
政孝 遠藤
Kiyoyuki Morita
清之 森田
Masaru Sasako
勝 笹子
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the etching resistance of a resist pattern. SOLUTION: A resist film made of a chemically amplifying resist material containing a phenol polymer is subjected to pattern exposure, developing and rinsing to form a resist pattern 18A consisting of the non-exposed part of the resist film. Then, the resist pattern 18A is held in a supercritical fluid 16 to desorb a protective group from the phenol polymer constituting the resist pattern 18A. Thus, a resist pattern 18B having improved etching durability is obtained.

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、化学増幅型レジス
ト材料よりなるレジスト膜をパターン露光してレジスト
膜を形成するパターン形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pattern forming method for forming a resist film by pattern exposing a resist film made of a chemically amplified resist material.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路装置のプロセスにおいて
は、半導体集積回路の大集積化に伴って、リソグラフィ
技術により形成されるレジストパターンのサイズ(パタ
ーン幅)の一層の微細化が図られている。
2. Description of the Related Art In the process of a semiconductor integrated circuit device, the size (pattern width) of a resist pattern formed by a lithographic technique is further miniaturized as the semiconductor integrated circuit is highly integrated.

【0003】そこで、レジスト材料としては、フェニル
ポリマーを有する化学増幅材料を用いてレジストパター
ンを形成する方法が提案されている。
Therefore, there has been proposed a method of forming a resist pattern using a chemical amplification material having a phenyl polymer as the resist material.

【0004】以下、従来のパターン形成方法について、
図6(a)〜(d)を参照しながら説明する。
The conventional pattern forming method will be described below.
This will be described with reference to FIGS.

【0005】まず、以下の組成を有する化学増幅型レジ
スト材料を準備する。
First, a chemically amplified resist material having the following composition is prepared.

【0006】 ポリ(エトキシエチルオキシスチレン−ヒドロキシスチレン)(但し、エトキ シエチルオキシスチレン:ヒドロキシスチレン=35mol%:65mol%)(フェニルポ リマー)…………………………………………………………………………1.0g トリフェニルスルフォニウムトシレート(酸発生剤)………………0.03g プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(溶媒)………6.0g[0006]   Poly (ethoxyethyloxystyrene-hydroxystyrene) (however, Ciethyloxystyrene: hydroxystyrene = 35mol%: 65mol%) Limmer) ………………………………………………………………………… 1.0g   Triphenylsulfonium tosylate (acid generator) ……………… 0.03g   Propylene glycol monomethyl ether acetate (solvent) ………… 6.0g

【0007】次に、図6(a)に示すように、基板1の
上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、0.2
μmの厚さを持つレジスト膜2を形成した後、図6
(b)に示すように、レジスト膜2に対して、開口数:
NAが0.15であるEUV(Extreme Ultraviolet )
露光装置から出射された極紫外線3を所望のパターンを
有する反射型マスク(図示は省略している)を介して照
射してパターン露光を行なう。
Next, as shown in FIG. 6 (a), the above chemically amplified resist material is applied onto the substrate 1 to form 0.2.
After forming the resist film 2 having a thickness of μm, as shown in FIG.
As shown in (b), the numerical aperture for the resist film 2 is:
EUV (Extreme Ultraviolet) with NA of 0.15
The extreme ultraviolet rays 3 emitted from the exposure device are irradiated through a reflection type mask (not shown) having a desired pattern to perform pattern exposure.

【0008】次に、図6(c)に示すように、基板1を
ホットプレート(図示は省略している)により105℃
の温度下で90秒間加熱することにより、レジスト膜2
に対して露光後加熱(PEB)を行なう。このようにす
ると、レジスト膜2の露光部2aは、酸発生剤から酸が
発生するのでアルカリ性現像液に対して可溶性に変化す
る一方、レジスト膜2の未露光部2bは、酸発生剤から
酸が発生しないのでアルカリ性現像液に対して難溶性の
ままである。
Next, as shown in FIG. 6C, the substrate 1 is heated to 105 ° C. by a hot plate (not shown).
The resist film 2 is heated at 90 ° C for 90 seconds.
Then, post exposure bake (PEB) is performed. By doing so, the exposed portion 2a of the resist film 2 is changed to be soluble in an alkaline developing solution because acid is generated from the acid generator, while the unexposed portion 2b of the resist film 2 is changed from the acid generator to acid. Since it does not occur, it remains sparingly soluble in an alkaline developing solution.

【0009】次に、レジスト膜2に対して、2.38w
t%のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドよ
りなるアルカリ性現像液により現像を行なうと、図6
(d)に示すように、レジスト膜2の未露光部2bから
なり、0.08μmのパターン幅を有するレジストパタ
ーン4が得られる。
Next, with respect to the resist film 2, 2.38 w
When developed with an alkaline developer containing t% tetramethylammonium hydroxide, FIG.
As shown in (d), a resist pattern 4 composed of the unexposed portion 2b of the resist film 2 and having a pattern width of 0.08 μm is obtained.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体集積
回路の大集積化に伴って、半導体素子の一層の微細化が
図られ、これに伴って、レジストパターンの厚さ及び幅
も一層の微細化が求められている。
By the way, as the semiconductor integrated circuit is highly integrated, the semiconductor element is further miniaturized, and accordingly, the thickness and width of the resist pattern are further miniaturized. Is required.

【0011】ところが、従来のパターン形成方法により
形成され、厚さ及び幅の微細化が図られたレジストパタ
ーンにおいてはエッチング耐性が十分ではないという問
題が発生してきた。
However, a resist pattern formed by a conventional pattern forming method and having a reduced thickness and width has a problem that the etching resistance is not sufficient.

【0012】前記に鑑み、本発明は、レジストパターン
のエッチング耐性を向上させることを目的とする。
In view of the above, it is an object of the present invention to improve the etching resistance of a resist pattern.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係るパターン形成方法は、酸の作用により
保護基が脱離してアルカリ可溶性となるフェニルポリマ
ーと、光が照射されると酸を発生する酸発生剤とを有す
る化学増幅型レジスト材料よりなるレジスト膜を形成す
る工程と、レジスト膜に露光光を選択的に照射してパタ
ーン露光を行なう工程と、パターン露光されたレジスト
膜を現像して、レジスト膜の未露光部よりなるレジスト
パターンを形成する工程と、レジストパターンを超臨界
流体中で保持することにより、レジストパターンを構成
するフェニルポリマーに含まれる保護基を脱離させる工
程とを備えている。
In order to achieve the above object, the pattern forming method according to the present invention is such that when a protecting group is eliminated by the action of an acid to become an alkali-soluble phenyl polymer and light is irradiated. A step of forming a resist film made of a chemically amplified resist material having an acid generator that generates an acid; a step of selectively irradiating the resist film with exposure light to perform pattern exposure; and a pattern-exposed resist film To develop a resist pattern consisting of an unexposed portion of the resist film, and by holding the resist pattern in a supercritical fluid, the protective groups contained in the phenyl polymer forming the resist pattern are eliminated. And the process.

【0014】本発明に係るパターン形成方法によると、
レジストパターンを超臨界流体中で保持するため、レジ
ストパターンを構成するフェニルポリマーに含まれる保
護基は効率良く脱離する。これは、レジストパターンを
超臨界流体中に保持すると、ポリマーに比べて分子量の
小さい保護基が超臨界流体中に溶解するためであると考
えられる。つまり、ベンゼン環を有しており分子量が大
きいフェノールポリマーと、該フェニルポリマーに結合
しており分子量が小さい保護基との間では分子量の差が
大きいため、保護基は超臨界流体中に効率良く溶解して
脱離すると考えられる。尚、本願発明における超臨界流
体とは、臨界温度(Tc)以上で且つ臨界圧力(Pc)
以上の状態にある超臨界状態の超臨界流体と、臨界温度
(Tc)以上で且つ臨界圧力(Pc)未満の状態、又は
臨界温度(Tc)未満且つ臨界圧力(Pc)以上の状態
にある亜臨界状態の超臨界流体との両方を意味する。
According to the pattern forming method of the present invention,
Since the resist pattern is held in the supercritical fluid, the protective group contained in the phenyl polymer forming the resist pattern is efficiently eliminated. This is considered to be because when the resist pattern is held in the supercritical fluid, the protective group having a smaller molecular weight than the polymer dissolves in the supercritical fluid. That is, since there is a large difference in the molecular weight between the phenol polymer having a benzene ring and having a large molecular weight and the protecting group bonded to the phenyl polymer and having a small molecular weight, the protecting group can be efficiently used in the supercritical fluid. It is thought to dissolve and desorb. In addition, the supercritical fluid in the present invention means a critical temperature (Tc) or higher and a critical pressure (Pc).
A supercritical fluid in a supercritical state in the above state and a subcritical state (Tc) or higher and lower than the critical pressure (Pc), or a subcritical state (lower than the critical temperature (Tc) and higher than the critical pressure (Pc). Means both supercritical fluids in the critical state.

【0015】また、保護基が脱離したフェニルポリマー
を主成分とするレジストパターンはエッチング耐性が向
上する。以下、その理由について説明する。
Further, the resist pattern containing phenyl polymer as a main component from which the protective group has been removed has improved etching resistance. The reason will be described below.

【0016】通常、ベースポリマーに結合している保護
基には酸素原子及び水素原子が含まれており、これらの
酸素原子及び水素原子はエッチング耐性を低下させる。
これは、ポリマーのエッチングレートは、NT/(NC
O)(但し、NTはポリマーユニット中の全原子数であ
り、NCはポリマーユニット中の全炭素原子数であり、
Oはポリマーユニット中の全酸素原子数である。)に
比例するという経験式(T. Ohfuji,et.al., Proc. SPI
E, 3333, 595 (1998))により明らかである。従って、
フェニルポリマーから保護基が脱離するとエッチング耐
性が向上する。
Usually, the protective group bonded to the base polymer contains oxygen atoms and hydrogen atoms, and these oxygen atoms and hydrogen atoms reduce etching resistance.
This is because the polymer etching rate is N T / (N C
N O ) (where N T is the total number of atoms in the polymer unit, N C is the total number of carbon atoms in the polymer unit,
N O is the total number of oxygen atoms in the polymer unit. ) Empirical formula (T. Ohfuji, et.al., Proc. SPI
E, 3333, 595 (1998)). Therefore,
Removal of the protective group from the phenyl polymer improves the etching resistance.

【0017】また、フェノールポリマーはベンゼン環を
有しているため、他のポリマーに比べてエッチング耐性
に優れている。
Further, since the phenol polymer has a benzene ring, it is more excellent in etching resistance than other polymers.

【0018】本発明に係るパターン形成方法において、
保護基を脱離させる工程は、臨界温度以上且つ臨界圧力
以上に保たれることにより超臨界状態にある超臨界流体
中においてレジストパターンを保持することにより保護
基を脱離させる工程を含むことが好ましい。
In the pattern forming method according to the present invention,
The step of removing the protective group may include the step of releasing the protective group by holding the resist pattern in a supercritical fluid that is in a supercritical state by being kept at a critical temperature or higher and a critical pressure or higher. preferable.

【0019】このようにすると、レジストパターンのエ
ッチング耐性を確実に向上させることができる。
By doing so, it is possible to surely improve the etching resistance of the resist pattern.

【0020】本発明に係るパターン形成方法において、
超臨界流体は、二酸化炭素の超臨界流体であることが好
ましい。
In the pattern forming method according to the present invention,
The supercritical fluid is preferably a carbon dioxide supercritical fluid.

【0021】このようにすると、超臨界流体を簡易且つ
確実に得ることができる。
By doing so, the supercritical fluid can be easily and surely obtained.

【0022】本発明に係るパターン形成方法において、
超臨界流体はフローしていることが好ましい。
In the pattern forming method according to the present invention,
The supercritical fluid is preferably flowing.

【0023】このようにすると、超臨界流体と置換して
超臨界流体中に溶解している保護基は、フローしている
超臨界流体と共に外部に排出されるため、超臨界流体に
より効率良く脱離する。
In this case, the protective group which is replaced with the supercritical fluid and is dissolved in the supercritical fluid is discharged to the outside together with the flowing supercritical fluid, so that it is efficiently desorbed by the supercritical fluid. Let go.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】(第1の実施形態)以下、第1の
実施形態に係るパターン形成方法について、図1(a)
〜(c)及び図2(a)〜(c)を参照しながら説明す
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (First Embodiment) A pattern forming method according to the first embodiment will be described below with reference to FIG.
2 (a) to 2 (c) and FIGS. 2 (a) to 2 (c).

【0025】まず、以下の組成を有する化学増幅型レジ
スト材料を準備する。
First, a chemically amplified resist material having the following composition is prepared.

【0026】 ポリ(エトキシエチルオキシスチレン−ヒドロキシスチレン)(但し、エトキ シエチルオキシスチレン:ヒドロキシスチレン=35mol%:65mol%)(フェニルポ リマー)…………………………………………………………………………1.0g トリフェニルスルフォニウムトシレート(酸発生剤)………………0.03g プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(溶媒)………6.0g[0026]   Poly (ethoxyethyloxystyrene-hydroxystyrene) (however, Ciethyloxystyrene: hydroxystyrene = 35mol%: 65mol%) Limmer) ………………………………………………………………………… 1.0g   Triphenylsulfonium tosylate (acid generator) ……………… 0.03g   Propylene glycol monomethyl ether acetate (solvent) ………… 6.0g

【0027】次に、図1(a)に示すように、基板10
の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、0.
2μmの厚さを持つレジスト膜11を形成した後、図1
(b)に示すように、レジスト膜11に対して、開口
数:NAが0.15であるEUV露光装置から出射され
た極紫外線13を所望のパターンを有する反射型マスク
(図示は省略している)を介して照射してパターン露光
を行なう。
Next, as shown in FIG. 1A, the substrate 10
The chemically amplified resist material described above is applied to
After forming the resist film 11 having a thickness of 2 μm, as shown in FIG.
As shown in (b), the extreme ultraviolet rays 13 emitted from the EUV exposure apparatus having a numerical aperture NA of 0.15 are applied to the resist film 11 with a reflective mask (not shown) having a desired pattern. Exposure) to perform pattern exposure.

【0028】次に、図1(c)に示すように、基板10
をホットプレート(図示は省略している)により105
℃の温度下で90秒間加熱することにより、レジスト膜
11に対して露光後加熱(PEB)を行なう。このよう
にすると、レジスト膜11の露光部11aは、酸発生剤
から酸が発生するのでアルカリ性現像液に対して可溶性
に変化する一方、レジスト膜11の未露光部11bは、
酸発生剤から酸が発生しないのでアルカリ性現像液に対
して難溶性のままである。
Next, as shown in FIG. 1C, the substrate 10
105 with a hot plate (not shown)
Post-exposure heating (PEB) is performed on the resist film 11 by heating at a temperature of 90 ° C. for 90 seconds. By doing so, the exposed portion 11a of the resist film 11 changes to be soluble in an alkaline developing solution because acid is generated from the acid generator, while the unexposed portion 11b of the resist film 11 becomes
Since no acid is generated from the acid generator, it remains sparingly soluble in alkaline developers.

【0029】次に、レジスト膜11に対して、2.38
wt%のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド
よりなるアルカリ性現像液により60秒間の現像を行な
った後、純水によるリンスを行なうと、図2(a)に示
すように、レジスト膜11の未露光部11bからなり、
0.08μmのパターン幅を有するレジストパターン1
8Aが得られる。
Next, with respect to the resist film 11, 2.38.
After developing for 60 seconds with an alkaline developing solution composed of wt% tetramethylammonium hydroxide, rinsing with pure water is performed, and as shown in FIG. 2A, the unexposed portion 11b of the resist film 11 is removed. Becomes
Resist pattern 1 having a pattern width of 0.08 μm
8A is obtained.

【0030】次に、図2(b)に示すように、基板10
及びレジストパターン18Aをチャンバー14の内部に
移送した後、該チャンバー14の内部に二酸化炭素(C
2)の超臨界流体(40℃の温度及び80気圧に保た
れることにより超臨界状態である。)を貯留しているボ
ンベ15から超臨界流体16を供給すると共に、チャン
バー14内の超臨界流体16を排出ポンプ17により外
部に排出する。これにより、チャンバー14内の超臨界
流体16は、フローし続けると共に40℃の温度及び8
0気圧に保たれることにより超臨界状態である。尚、二
酸化炭素の臨界温度は31.0℃であると共に、二酸化
炭素の臨界圧力は72.9気圧である。
Next, as shown in FIG. 2B, the substrate 10
After the resist pattern 18A and the resist pattern 18A are transferred into the chamber 14, carbon dioxide (C
The supercritical fluid 16 is supplied from a cylinder 15 that stores a supercritical fluid of O 2 (which is in a supercritical state by being kept at a temperature of 40 ° C. and an atmospheric pressure of 80 atm. The critical fluid 16 is discharged to the outside by the discharge pump 17. As a result, the supercritical fluid 16 in the chamber 14 continues to flow and has a temperature of 40 ° C. and a temperature of 8 ° C.
It is in a supercritical state by being maintained at 0 atm. The critical temperature of carbon dioxide is 31.0 ° C. and the critical pressure of carbon dioxide is 72.9 atm.

【0031】このようにすると、チャンバー14の内部
において、レジストパターン18Aを構成するフェノー
ルポリマーの保護基(エトキシエチル基)は、ベンゼン
環を有しており分子量が大きいフェノールポリマーに比
べて分子量が極めて小さいため、超臨界流体中に効率良
く溶解して脱離する。
In this way, inside the chamber 14, the protective group (ethoxyethyl group) of the phenol polymer forming the resist pattern 18A has a benzene ring and has a much higher molecular weight than the phenol polymer having a large molecular weight. Since it is small, it dissolves and desorbs efficiently in the supercritical fluid.

【0032】次に、図2(c)に示すように、基板10
をチャンバー14の外部に取り出すと、保護基が脱離す
ることによりエッチング耐性が向上したレジストパター
ン18Bが得られる。
Next, as shown in FIG. 2C, the substrate 10
Is taken out of the chamber 14, the protective group is removed to obtain a resist pattern 18B having improved etching resistance.

【0033】保護基が脱離した後のレジストパターン1
8Bのエッチング耐性は、保護基が脱離する前のレジス
トパターン18Aのエッチング耐性に比べて、約1.5
倍に向上した。
Resist pattern 1 after removal of the protective group
The etching resistance of 8B is about 1.5 compared to the etching resistance of the resist pattern 18A before the protective group is eliminated.
Doubled.

【0034】尚、第1の実施形態においては、超臨界状
態の二酸化炭素の超臨界流体中において保護基の脱離を
行なったが、これに代えて、亜臨界状態の二酸化炭素の
超臨界流体中において保護基の脱離を行なってもよい。
以下、この方法について図5を参照しながら説明する。
In the first embodiment, the protective group is eliminated in the supercritical fluid of carbon dioxide in the supercritical state, but instead of this, the supercritical fluid of carbon dioxide in the subcritical state is used. The protecting group may be removed therein.
Hereinafter, this method will be described with reference to FIG.

【0035】まず、超臨界温度(Tc)未満の温度例え
ば28℃で且つ超臨界圧力(Pc)以上の圧力例えば8
0気圧に保たれることにより亜臨界状態である二酸化炭
素の超臨界流体中にレジストパターン18Aを40秒間
保持して、フェノールポリマーの保護基を亜臨界状態で
ある二酸化炭素の超臨界流体中に溶解させる。このよう
にすると、保護基は亜臨界状態であるため高密度である
超臨界流体中に効率良く溶解して脱離する。
First, a temperature lower than the supercritical temperature (Tc), eg, 28 ° C., and a pressure higher than the supercritical pressure (Pc), eg, 8
By keeping at 0 atm, the resist pattern 18A is kept for 40 seconds in the supercritical fluid of carbon dioxide in the subcritical state, and the protective group of the phenol polymer is kept in the supercritical fluid of carbon dioxide in the subcritical state. Dissolve. In this case, since the protective group is in a subcritical state, it is efficiently dissolved and desorbed in a high density supercritical fluid.

【0036】次に、亜臨界状態である二酸化炭素の超臨
界流体を、超臨界圧力(Pc)以上の圧力に保ったま
ま、超臨界温度(Tc)以上の温度例えば40℃に加熱
して、亜臨界状態の超臨界流体を超臨界状態の超臨界流
体に変化させた後、超臨界温度(Tc)以上の温度に保
ったまま、圧力を超臨界圧力(Pc)以上から常圧に戻
して、超臨界状態の超臨界流体を亜臨界状態の超臨界流
体に変化させ、その後、温度を超臨界温度(Tc)から
常温に戻して、亜臨界状態の超臨界流体を通常の流体に
変える。
Next, the carbon dioxide supercritical fluid in the subcritical state is heated to a temperature higher than the supercritical temperature (Tc), for example 40 ° C., while being kept at a pressure higher than the supercritical pressure (Pc). After changing the supercritical fluid in the subcritical state to the supercritical fluid in the supercritical state, the pressure is returned from the supercritical pressure (Pc) or higher to the normal pressure while keeping the temperature at the supercritical temperature (Tc) or higher. The supercritical fluid in the supercritical state is changed to the supercritical fluid in the subcritical state, and then the temperature is returned from the supercritical temperature (Tc) to room temperature, and the supercritical fluid in the subcritical state is changed to a normal fluid.

【0037】(第2の実施形態)以下、第2の実施形態
に係るパターン形成方法について、図3(a)〜(c)
及び図4(a)〜(c)を参照しながら説明する。
(Second Embodiment) Hereinafter, a pattern forming method according to a second embodiment will be described with reference to FIGS.
Also, description will be given with reference to FIGS.

【0038】まず、以下の組成を有する化学増幅型レジ
スト材料を準備する。
First, a chemically amplified resist material having the following composition is prepared.

【0039】 ポリ(t−ブチルオキシスチレン−ヒドロキシスチレン)(但し、t−ブチル オキシスチレン:ヒドロキシスチレン=40mol%:60mol%)(フェノールポリマー )…………………………………………………………………………………1.2g トリフェニルスルフォニウムトリフレート(酸発生剤)……………0.03g プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(溶媒)………6.0g[0039]   Poly (t-butyloxystyrene-hydroxystyrene) (however, t-butyl Oxystyrene: Hydroxystyrene = 40mol%: 60mol%) (phenolic polymer ) …………………………………………………………………………………… 1.2g   Triphenylsulfonium triflate (acid generator) ……………… 0.03g   Propylene glycol monomethyl ether acetate (solvent) ………… 6.0g

【0040】次に、図3(a)に示すように、基板20
の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、0.
2μmの厚さを持つレジスト膜21を形成した後、図3
(b)に示すように、レジスト膜21に対して、開口
数:NAが0.15であるEUV露光装置から出射され
た極紫外線23を所望のパターンを有する反射型マスク
(図示は省略している)を介して照射してパターン露光
を行なう。
Next, as shown in FIG. 3A, the substrate 20
The chemically amplified resist material described above is applied to
After forming the resist film 21 having a thickness of 2 μm, as shown in FIG.
As shown in (b), a resist mask 21 is provided with a reflection type mask (not shown) having extreme ultraviolet rays 23 emitted from an EUV exposure apparatus having a numerical aperture NA of 0.15. Exposure) to perform pattern exposure.

【0041】次に、図3(c)に示すように、基板20
をホットプレート(図示は省略している)により120
℃の温度下で90秒間加熱することにより、レジスト膜
21に対して露光後加熱(PEB)を行なう。このよう
にすると、レジスト膜21の露光部21aは、酸発生剤
から酸が発生するのでアルカリ性現像液に対して可溶性
に変化する一方、レジスト膜21の未露光部21bは、
酸発生剤から酸が発生しないのでアルカリ性現像液に対
して難溶性のままである。
Next, as shown in FIG. 3C, the substrate 20
120 by hot plate (not shown)
The resist film 21 is subjected to post-exposure heating (PEB) by heating at a temperature of ° C for 90 seconds. By doing so, the exposed portion 21a of the resist film 21 changes to be soluble in an alkaline developing solution because acid is generated from the acid generator, while the unexposed portion 21b of the resist film 21 becomes
Since no acid is generated from the acid generator, it remains sparingly soluble in alkaline developers.

【0042】次に、レジスト膜21に対して、2.38
wt%のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド
よりなるアルカリ性現像液により60秒間の現像を行な
った後、純水によるリンスを行なうと、図4(a)に示
すように、レジスト膜21の未露光部21bからなり、
0.08μmのパターン幅を有するレジストパターン2
8Aが得られる。
Next, with respect to the resist film 21, 2.38.
After developing for 60 seconds with an alkaline developing solution composed of wt% tetramethylammonium hydroxide, rinsing with pure water is performed. As a result, as shown in FIG. Becomes
Resist pattern 2 having a pattern width of 0.08 μm
8A is obtained.

【0043】次に、図4(b)に示すように、基板20
及びレジストパターン28Aをチャンバー24の内部に
おいて、二酸化炭素(CO2 )の超臨界流体(20℃の
温度及び80気圧に保たれることにより亜臨界状態であ
る。)26中に30分間保持する。
Next, as shown in FIG. 4B, the substrate 20
And, the resist pattern 28A is kept inside the chamber 24 in a supercritical fluid of carbon dioxide (CO 2 ) (subcritical state by being kept at a temperature of 20 ° C. and 80 atm) for 30 minutes.

【0044】このようにすると、チャンバー24の内部
において、レジストパターン28Aを構成するフェノー
ルポリマーの保護基(t−ブチル基)は、ベンゼン環を
有しており分子量が大きいフェノールポリマーに比べて
分子量が極めて小さいため、超臨界流体26中に効率良
く溶解して脱離する。
In this way, inside the chamber 24, the protective group (t-butyl group) of the phenolic polymer forming the resist pattern 28A has a benzene ring and has a molecular weight larger than that of the phenolic polymer having a large molecular weight. Since it is extremely small, it is efficiently dissolved and desorbed in the supercritical fluid 26.

【0045】ところで、超臨界流体は、同じ圧力であれ
ば低温の方が密度は大きくなる。従って、第2の実施形
態のように、20℃の温度及び80気圧に保たれること
により亜臨界状態である二酸化炭素の超臨界流体中にレ
ジストパターン28Aを保持すると、保護基は亜臨界状
態の二酸化炭素の超臨界流体26中に効率良く溶解して
脱離する。
By the way, the supercritical fluid has a higher density at low temperature under the same pressure. Therefore, as in the second embodiment, when the resist pattern 28A is held in the supercritical fluid of carbon dioxide, which is in a subcritical state by being maintained at a temperature of 20 ° C. and 80 atm, the protective group is in a subcritical state. The carbon dioxide is efficiently dissolved and desorbed in the supercritical fluid 26.

【0046】次に、図4(c)に示すように、基板20
をチャンバー24の外部に取り出すと、保護基が脱離す
ることによりエッチング耐性が向上したレジストパター
ン28Bが得られる。
Next, as shown in FIG. 4C, the substrate 20
Is taken out of the chamber 24, the protective group is removed, so that a resist pattern 28B having improved etching resistance is obtained.

【0047】保護基が脱離した後のレジストパターン2
8Bのエッチング耐性は、保護基が脱離する前のレジス
トパターン28Aのエッチング耐性に比べて、約1.3
倍に向上した。
Resist pattern 2 after removal of the protective group
The etching resistance of 8B is about 1.3 compared with the etching resistance of the resist pattern 28A before the protective group is removed.
Doubled.

【0048】尚、フェノールポリマーとしては、第1の
実施形態ではポリ(エトキシエチルオキシスチレン−ヒ
ドロキシスチレン)を用い、第2の実施形態ではポリ
(t−ブチルオキシスチレン−ヒドロキシスチレン)を
用いたが、これに代えて、ポリ(エトキシエチルオキシ
スチレン−ヒドロキシスチレン)(但し、エトキシエチ
ルオキシスチレン:ヒドロキシスチレン=35mol%:65mo
l%)、ポリ(メトキシメチルオキシスチレン−ヒドロキ
シスチレン)(但し、メトキシメチルオキシスチレン:
ヒドロキシスチレン=40mol%:60mol%)、ポリ(テトラ
ヒドロピラニルオキシスチレン−ヒドロキシスチレン)
(但し、テトラヒドロピラニルオキシスチレン:ヒドロ
キシスチレン=35mol%:65mol%)、ポリ(フェノキシエ
チルオキシスチレン−ヒドロキシスチレン)(但し、フ
ェノキシエチルオキシスチレン:ヒドロキシスチレン=
32mol%:68mol%)、ポリ(t−ブチルオキシスチレン−
ヒドロキシスチレン)(但し、t−ブチルオキシスチレ
ン:ヒドロキシスチレン=30mol%:70mol%)、ポリ(t
−ブチルオキシカルボニルオキシスチレン−ヒドロキシ
スチレン)(但し、t−ブチルオキシカルボニルオキシ
スチレン:ヒドロキシスチレン=30mol%:70mol%)、又
は、ポリ(t−ブチルオキシカルボニルメチルオキシス
チレン−ヒドロキシスチレン)(但し、t−ブチルオキ
シカルボニルメチルオキシスチレン:ヒドロキシスチレ
ン=28mol%:72mol%)等を用いてもよい。
As the phenol polymer, poly (ethoxyethyloxystyrene-hydroxystyrene) was used in the first embodiment, and poly (t-butyloxystyrene-hydroxystyrene) was used in the second embodiment. Instead, poly (ethoxyethyloxystyrene-hydroxystyrene) (however, ethoxyethyloxystyrene: hydroxystyrene = 35 mol%: 65mo
l%), poly (methoxymethyloxystyrene-hydroxystyrene) (however, methoxymethyloxystyrene:
Hydroxystyrene = 40 mol%: 60 mol%), poly (tetrahydropyranyloxystyrene-hydroxystyrene)
(However, tetrahydropyranyloxystyrene: hydroxystyrene = 35 mol%: 65 mol%), poly (phenoxyethyloxystyrene-hydroxystyrene) (however, phenoxyethyloxystyrene: hydroxystyrene =
32 mol%: 68 mol%), poly (t-butyloxystyrene)
Hydroxystyrene) (however, t-butyloxystyrene: hydroxystyrene = 30 mol%: 70 mol%), poly (t
-Butyloxycarbonyloxystyrene-hydroxystyrene) (however, t-butyloxycarbonyloxystyrene: hydroxystyrene = 30 mol%: 70 mol%) or poly (t-butyloxycarbonylmethyloxystyrene-hydroxystyrene) (however, t-Butyloxycarbonylmethyloxystyrene: hydroxystyrene = 28 mol%: 72 mol%) or the like may be used.

【0049】また、酸発生剤としては、第1の実施形態
及び第2の実施形態ではトリフェニルスルフォニウムト
リフレートを用いたが、これに代えて、1,4-ジフェニル
ジアゾジスルフォン、トリフェニルスルフォニウムトシ
レート、カンファーイミノトシレート、ナフチルイミノ
トシレート、カンファーイミノトリフルオロメタンスル
フォン酸、ナフチルイミノトリフルオロメタンスルフォ
ン酸、トリフェニルスルフォニウムトリフルオロメタン
スルフォン酸、トリフェニルスルフォニウムノナフルオ
ロブタンスルフォン酸、ジフェニルヨードニウムトリフ
ルオロメタンスルフォン酸、ジフェニルヨードニウムノ
ナフルオロブタンスルフォン酸、ジ(4-t−ブチルフェ
ニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルフォン酸、
ジ(4-t−ブチルフェニル)ヨードニウムノナフルオロ
ブタンスルフォン酸等を用いてもよい。
As the acid generator, triphenylsulfonium triflate was used in the first and second embodiments. Instead of this, 1,4-diphenyldiazodisulphone and triphenyls were used. Ruphonium tosylate, camphoriminotosylate, naphthyliminotosylate, camphoriminotrifluoromethanesulfonic acid, naphthyliminotrifluoromethanesulfonic acid, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonic acid, triphenylsulfonium nonafluorobutanesulfonic acid, diphenyliodonium Trifluoromethanesulfonic acid, diphenyliodonium nonafluorobutanesulfonic acid, di (4-t-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonic acid,
Di (4-t-butylphenyl) iodonium nonafluorobutane sulfonic acid or the like may be used.

【0050】また、第1及び第2の実施形態において
は、超臨界流体として、二酸化炭素を単独で用いたが、
これに代えて、二酸化炭素に、エントレーナとして、ア
ルコール、炭化水素、エーテル又はカルボン酸などの有
機溶剤を少量添加してもよい。このようにすると、保護
基の脱離が促進される。
In the first and second embodiments, carbon dioxide is used alone as the supercritical fluid.
Instead of this, a small amount of an organic solvent such as alcohol, hydrocarbon, ether or carboxylic acid may be added to carbon dioxide as an entrainer. In this way, elimination of the protecting group is promoted.

【0051】また、第1及び第2の実施形態において
は、二酸化炭素の超臨界流体(臨界温度:31.0℃、
臨界圧力:72.9気圧)を用いたが、これに代えて、
水(H 2O )の超臨界流体(臨界温度:374.2℃、
臨界圧力:218.3気圧)、又はアンモニア(N
3 )の超臨界流体(臨界温度:132.3℃、臨界圧
力:111.3気圧)を用いてもよい。もっとも、二酸
化炭素は、臨界温度及び臨界圧力が他の流体に比べて低
いので、超臨界状態にすることが容易である。
In the first and second embodiments,
Is a supercritical fluid of carbon dioxide (critical temperature: 31.0 ° C.,
(Critical pressure: 72.9 atm) was used, but instead of this,
Water (H 2O 2) supercritical fluid (critical temperature: 374.2 ° C.,
Critical pressure: 218.3 atmospheres) or ammonia (N
H3) Supercritical fluid (critical temperature: 132.3 ° C, critical pressure
Force: 111.3 atm) may be used. However, diacid
Carbon dioxide has lower critical temperature and pressure than other fluids.
Therefore, it is easy to bring them into a supercritical state.

【0052】[0052]

【発明の効果】本発明に係るパターン形成方法による
と、レジストパターンを超臨界流体中で保持するため、
レジストパターンを構成するフェニルポリマーに含まれ
る保護基は効率良く脱離し、保護基が脱離したフェニル
ポリマーよりなるレジストパターンはエッチング耐性が
向上する。
According to the pattern forming method of the present invention, since the resist pattern is held in the supercritical fluid,
The protective group contained in the phenyl polymer forming the resist pattern is efficiently eliminated, and the resist pattern made of the phenyl polymer with the protective group eliminated is improved in etching resistance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】(a)〜(c)は第1の実施形態に係るパター
ン形成方法の各工程を示す断面図である。
1A to 1C are cross-sectional views showing respective steps of a pattern forming method according to a first embodiment.

【図2】(a)、(b)は第1の実施形態に係るパター
ン形成方法の各工程を示す断面図である。
2A and 2B are cross-sectional views showing respective steps of the pattern forming method according to the first embodiment.

【図3】(a)〜(c)は第2の実施形態に係るパター
ン形成方法の各工程を示す断面図である。
3A to 3C are cross-sectional views showing respective steps of the pattern forming method according to the second embodiment.

【図4】(a)、(b)は第2の実施形態に係るパター
ン形成方法の各工程を示す断面図である。
4A and 4B are cross-sectional views showing respective steps of the pattern forming method according to the second embodiment.

【図5】超臨界流体の状態を説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a state of a supercritical fluid.

【図6】(a)〜(d)は従来のパターン形成方法の各
工程を示す断面図である。
6A to 6D are cross-sectional views showing respective steps of a conventional pattern forming method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 基板 11 レジスト膜 11a 露光部 11b 未露光部 13 極紫外線 14 チャンバー 15 ボンベ 16 超臨界流体 17 排出ポンプ 18A 保護基が脱離する前のレジストパターン 18B 保護基が脱離した後のレジストパターン 20 基板 21 レジスト膜 21a 露光部 21b 未露光部 23 極紫外線 24 チャンバー 26 超臨界流体 28A 保護基が脱離する前のレジストパターン 28B 保護基が脱離した後のレジストパターン 10 substrates 11 Resist film 11a exposure unit 11b Unexposed part 13 extreme ultraviolet 14 chambers 15 cylinders 16 Supercritical fluid 17 Discharge pump 18A Resist pattern before removal of protecting group 18B Resist pattern after elimination of protective groups 20 substrates 21 Resist film 21a exposure unit 21b Unexposed part 23 Extreme UV 24 chambers 26 Supercritical fluid 28A Resist pattern before removal of protective group 28B Resist pattern after removal of protective group

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 笹子 勝 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 2H025 AA09 AB16 AC04 AC08 AD03 BE00 BE10 CB17 CB41 FA17 2H096 AA25 BA11 GA08 GA20 HA30 LA30 5F046 AA28 LA18    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Masaru Sasako             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. F term (reference) 2H025 AA09 AB16 AC04 AC08 AD03                       BE00 BE10 CB17 CB41 FA17                 2H096 AA25 BA11 GA08 GA20 HA30                       LA30                 5F046 AA28 LA18

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 酸の作用により保護基が脱離してアルカ
リ可溶性となるフェニルポリマーと、光が照射されると
酸を発生する酸発生剤とを有する化学増幅型レジスト材
料よりなるレジスト膜を形成する工程と、 前記レジスト膜に露光光を選択的に照射してパターン露
光を行なう工程と、 パターン露光された前記レジスト膜を現像して、前記レ
ジスト膜の未露光部よりなるレジストパターンを形成す
る工程と、 前記レジストパターンを超臨界流体中で保持することに
より、前記レジストパターンを構成する前記フェニルポ
リマーに含まれる前記保護基を脱離させる工程とを備え
ていることを特徴とするパターン形成方法。
1. A resist film made of a chemically amplified resist material having a phenyl polymer which is alkali-soluble by removing a protective group by the action of an acid and an acid generator which generates an acid when irradiated with light is formed. And a step of performing pattern exposure by selectively irradiating the resist film with exposure light, and developing the pattern-exposed resist film to form a resist pattern composed of an unexposed portion of the resist film. A method for forming a pattern, comprising: a step; and a step of removing the protective group contained in the phenyl polymer forming the resist pattern by holding the resist pattern in a supercritical fluid. .
【請求項2】 前記保護基を脱離させる工程は、臨界温
度以上且つ臨界圧力以上に保たれることにより超臨界状
態にある前記超臨界流体中において前記レジストパター
ンを保持することにより前記保護基を脱離させる工程を
含むことを特徴とする請求項1に記載のパターン形成方
法。
2. The step of removing the protective group is carried out by holding the resist pattern in the supercritical fluid in a supercritical state by being kept at a critical temperature or higher and a critical pressure or higher. The pattern forming method according to claim 1, further comprising a step of desorbing.
【請求項3】 前記超臨界流体は、二酸化炭素の超臨界
流体であることを特徴とする請求項1に記載のパターン
形成方法。
3. The pattern forming method according to claim 1, wherein the supercritical fluid is a carbon dioxide supercritical fluid.
【請求項4】 前記超臨界流体は、フローしていること
を特徴とする請求項1に記載のパターン形成方法。
4. The pattern forming method according to claim 1, wherein the supercritical fluid is flowing.
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