JP2003186194A - レジスト材料及び露光方法 - Google Patents
レジスト材料及び露光方法Info
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- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/038—Macromolecular compounds which are rendered insoluble or differentially wettable
- G03F7/0382—Macromolecular compounds which are rendered insoluble or differentially wettable the macromolecular compound being present in a chemically amplified negative photoresist composition
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- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/039—Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Materials For Photolithography (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 特定の高分子材料を用いることにより、エッ
チング耐性を確保しつつ極紫外線（ＥＵＶ）の波長領域
での吸収の小さいレジスト材料を用い、これまで以上の
極微細加工を可能とする。 【解決手段】 レジスト層に選択的にＸ線で露光して所
定の形状にパターニングする露光方法において、上記レ
ジスト層は、原子の数の比による酸素原子含有比率ｎＯ
が０．０５未満であり、且つ密度ρが下記の数１又は数
２の少なくとも一方を満たす高分子材料を含有する。 【数１】 【数２】
チング耐性を確保しつつ極紫外線（ＥＵＶ）の波長領域
での吸収の小さいレジスト材料を用い、これまで以上の
極微細加工を可能とする。 【解決手段】 レジスト層に選択的にＸ線で露光して所
定の形状にパターニングする露光方法において、上記レ
ジスト層は、原子の数の比による酸素原子含有比率ｎＯ
が０．０５未満であり、且つ密度ρが下記の数１又は数
２の少なくとも一方を満たす高分子材料を含有する。 【数１】 【数２】
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は例えば半導体分野に
おいて微細加工を行うためのレジスト材料及び露光方法
に関する。
おいて微細加工を行うためのレジスト材料及び露光方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば半導体の分野においては、半導体
素子の高集積化に伴い、例えば０．１μｍ以下の極微細
パターンの加工を可能にする新たなプロセス技術の確立
が急務となっている。
素子の高集積化に伴い、例えば０．１μｍ以下の極微細
パターンの加工を可能にする新たなプロセス技術の確立
が急務となっている。
【０００３】微細パターンの加工には、いわゆるリソグ
ラフィ技術が不可欠であり、露光波長の短波長化により
光学的な解像度を向上し極微細加工に対応するために、
従来の水銀ランプやＫｒＦ（クリプトン・フッ素：波長
２４８ｎｍ）及びＡｒＦ（アルゴン・フッ素：波長１９
３ｎｍ）エキシマレーザによる紫外線に加えて、波長７
ｎｍ〜１６ｎｍ付近の極紫外線（ＥＵＶ：ｅｘｔｒｅｍ
ｅ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）を用いた新しい露光技術
の開発が精力的に進められている。
ラフィ技術が不可欠であり、露光波長の短波長化により
光学的な解像度を向上し極微細加工に対応するために、
従来の水銀ランプやＫｒＦ（クリプトン・フッ素：波長
２４８ｎｍ）及びＡｒＦ（アルゴン・フッ素：波長１９
３ｎｍ）エキシマレーザによる紫外線に加えて、波長７
ｎｍ〜１６ｎｍ付近の極紫外線（ＥＵＶ：ｅｘｔｒｅｍ
ｅ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）を用いた新しい露光技術
の開発が精力的に進められている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記極
紫外線（ＥＵＶ）の波長領域では、これまで用いられて
きた通常のレジストはその光学的な吸収が大きく、照射
した光がレジスト層の下部にまで到達せずに良好な矩形
のレジストパターンを作製することができず、レジスト
パターンが劣化するという問題がある。このレジストパ
ターンの劣化は、極微細加工の大きな妨げとなり、その
改善が望まれる。
紫外線（ＥＵＶ）の波長領域では、これまで用いられて
きた通常のレジストはその光学的な吸収が大きく、照射
した光がレジスト層の下部にまで到達せずに良好な矩形
のレジストパターンを作製することができず、レジスト
パターンが劣化するという問題がある。このレジストパ
ターンの劣化は、極微細加工の大きな妨げとなり、その
改善が望まれる。
【０００５】このため、これまではレジストパターン劣
化の対策として、１５０ｎｍ程度以下にレジスト膜厚を
薄くすることによりレジスト層の膜全体での透過率を向
上させていたが、レジスト膜厚が薄いために充分なエッ
チング耐性をとることができないという問題があった。
化の対策として、１５０ｎｍ程度以下にレジスト膜厚を
薄くすることによりレジスト層の膜全体での透過率を向
上させていたが、レジスト膜厚が薄いために充分なエッ
チング耐性をとることができないという問題があった。
【０００６】そこで本発明はこのような従来の実情に鑑
みて提案されたものであり、特定の高分子材料を用いる
ことにより、エッチング耐性を確保しつつ極紫外線（Ｅ
ＵＶ）の波長領域での吸収の小さいレジスト材料を提供
することを目的とする。また、本発明は、極紫外線（Ｅ
ＵＶ）の波長領域での吸収を低減してこれまで以上の極
微細加工を可能とする露光方法を提供することを目的と
する。
みて提案されたものであり、特定の高分子材料を用いる
ことにより、エッチング耐性を確保しつつ極紫外線（Ｅ
ＵＶ）の波長領域での吸収の小さいレジスト材料を提供
することを目的とする。また、本発明は、極紫外線（Ｅ
ＵＶ）の波長領域での吸収を低減してこれまで以上の極
微細加工を可能とする露光方法を提供することを目的と
する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明に係るレジスト材料は、原子の数の比によ
る酸素原子含有比率ｎＯが０．０５未満であり、且つ密
度ρが下記の数５又は数６の少なくとも一方を満たす高
分子材料を含有することを特徴とする。
めに、本発明に係るレジスト材料は、原子の数の比によ
る酸素原子含有比率ｎＯが０．０５未満であり、且つ密
度ρが下記の数５又は数６の少なくとも一方を満たす高
分子材料を含有することを特徴とする。
【０００８】また、本発明に係る露光方法は、レジスト
層に選択的にＸ線で露光して所定の形状にパターニング
する露光方法において、上記レジスト層は、原子の数の
比による酸素原子含有比率ｎＯが０．０５未満であり、
且つ密度ρが下記の数５又は数６の少なくとも一方を満
たす高分子材料を含有することを特徴とする。
層に選択的にＸ線で露光して所定の形状にパターニング
する露光方法において、上記レジスト層は、原子の数の
比による酸素原子含有比率ｎＯが０．０５未満であり、
且つ密度ρが下記の数５又は数６の少なくとも一方を満
たす高分子材料を含有することを特徴とする。
【０００９】
【数５】
【００１０】
【数６】
【００１１】通常、レジスト層を構成する高分子材料中
には、レジスト特性を発現するために、酸素原子の存在
が不可欠である。高分子材料の中で照射光に起因して何
らかの化学反応を起こし、照射部と未照射部との物性値
の変化をもたらしてレジスト特性発現の起因となる部分
は、エステル基、フェノール基、アルコール基、カルボ
キシル基等、必ず酸素原子を含む基である。
には、レジスト特性を発現するために、酸素原子の存在
が不可欠である。高分子材料の中で照射光に起因して何
らかの化学反応を起こし、照射部と未照射部との物性値
の変化をもたらしてレジスト特性発現の起因となる部分
は、エステル基、フェノール基、アルコール基、カルボ
キシル基等、必ず酸素原子を含む基である。
【００１２】ところが、極紫外線（ＥＵＶ）の波長領域
においては、酸素の光学的な吸収は炭素や水素よりも大
きく、高分子材料の光透過率を低下させる原因となる。
酸素原子１原子あたりの光学的な吸収は、炭素原子の約
３倍、水素原子の約５０倍〜１００倍と非常に大きい。
においては、酸素の光学的な吸収は炭素や水素よりも大
きく、高分子材料の光透過率を低下させる原因となる。
酸素原子１原子あたりの光学的な吸収は、炭素原子の約
３倍、水素原子の約５０倍〜１００倍と非常に大きい。
【００１３】本発明では、上記の条件を満足する高分子
材料を含有してなるレジスト材料を用いるので、高分子
材料を構成する原子に占める酸素原子の割合が相対的に
少なくなり、高分子材料全体の光学的な吸収を低下させ
ることができる。このため、レジスト層が膜厚２００ｎ
ｍ以上の厚膜であっても透過率４０％以上とレジスト特
性を発現するにあたって充分な透過率を達成することが
できる。
材料を含有してなるレジスト材料を用いるので、高分子
材料を構成する原子に占める酸素原子の割合が相対的に
少なくなり、高分子材料全体の光学的な吸収を低下させ
ることができる。このため、レジスト層が膜厚２００ｎ
ｍ以上の厚膜であっても透過率４０％以上とレジスト特
性を発現するにあたって充分な透過率を達成することが
できる。
【００１４】また、レジスト分子のエッチング耐性は酸
素原子含有比率ｎＯが大きいほど劣化するが、本発明で
は、レジスト材料に含まれる高分子材料として、高分子
材料中に含まれる全ての酸素原子の数を高分子材料中に
含まれる全ての原子の数で割った値ｎＯが０．０５未満
である高分子材料を用いているため、高いエッチング耐
性を有することで知られているノボラック樹脂（酸素原
子含有比率ｎＯ＝０．０５６）を用いたレジスト材料以
上のエッチング耐性が達成できる。
素原子含有比率ｎＯが大きいほど劣化するが、本発明で
は、レジスト材料に含まれる高分子材料として、高分子
材料中に含まれる全ての酸素原子の数を高分子材料中に
含まれる全ての原子の数で割った値ｎＯが０．０５未満
である高分子材料を用いているため、高いエッチング耐
性を有することで知られているノボラック樹脂（酸素原
子含有比率ｎＯ＝０．０５６）を用いたレジスト材料以
上のエッチング耐性が達成できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した露光方法
について、図面を参照しながら詳細に説明する。
について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】本発明の露光方法は、例えば半導体素子に
おける極微細パターンの加工に応用されるものであり、
具体的には、基板上に感光作用を有するレジスト材料を
塗布してレジスト層を形成する工程と、レジスト層にＸ
線を選択的に露光して感光される工程と、レジスト層を
現像によって所定のパターンにする工程とからなる。
おける極微細パターンの加工に応用されるものであり、
具体的には、基板上に感光作用を有するレジスト材料を
塗布してレジスト層を形成する工程と、レジスト層にＸ
線を選択的に露光して感光される工程と、レジスト層を
現像によって所定のパターンにする工程とからなる。
【００１７】感光用のＸ線としては、任意の波長のＸ線
を使用することができるが、特に、特定の波長（波長７
ｎｍ〜１６ｎｍ）の極紫外線（軟Ｘ線）を使用すること
で、これまで以上の解像性能が得られる。
を使用することができるが、特に、特定の波長（波長７
ｎｍ〜１６ｎｍ）の極紫外線（軟Ｘ線）を使用すること
で、これまで以上の解像性能が得られる。
【００１８】露光に際しては、例えば、縮小投影光学系
を利用した縮小投影による露光を行う。
を利用した縮小投影による露光を行う。
【００１９】上記レジスト層に使用する高分子材料は、
例えばノボラック樹脂、ポリヒドロキシスチレン樹脂、
アクリル樹脂、シロキサン樹脂、シルセスキオキサン樹
脂、ポリシクロオレフィン樹脂等を基本骨格とするもの
である。
例えばノボラック樹脂、ポリヒドロキシスチレン樹脂、
アクリル樹脂、シロキサン樹脂、シルセスキオキサン樹
脂、ポリシクロオレフィン樹脂等を基本骨格とするもの
である。
【００２０】なお、これらのレジスト用の高分子材料
は、ベンゼン環等の芳香族環を含むことが多い。これ
は、芳香族環を含むことにより、レジスト材料のエッチ
ング耐性がより良好なものとなるためである。
は、ベンゼン環等の芳香族環を含むことが多い。これ
は、芳香族環を含むことにより、レジスト材料のエッチ
ング耐性がより良好なものとなるためである。
【００２１】これら基本骨格となる樹脂において、照射
光に起因して何らかの化学反応を起こし、照射部と未照
射部との物性値の変化をもたらしてレジスト特性発現の
起因となる部分は、エステル基、フェノール基、アルコ
ール基、カルボキシル基等、酸素原子を含む基である。
光に起因して何らかの化学反応を起こし、照射部と未照
射部との物性値の変化をもたらしてレジスト特性発現の
起因となる部分は、エステル基、フェノール基、アルコ
ール基、カルボキシル基等、酸素原子を含む基である。
【００２２】極紫外線（ＥＵＶ）の波長領域では、Ｆ＞
Ｏ＞Ｃ＞Ｓｉ＞Ｈの順に光学的な吸収が大きい。すなわ
ち、酸素原子を含むことは、高分子材料の極紫外線（Ｅ
ＵＶ）の波長領域における光学的な吸収の観点からは不
利である。
Ｏ＞Ｃ＞Ｓｉ＞Ｈの順に光学的な吸収が大きい。すなわ
ち、酸素原子を含むことは、高分子材料の極紫外線（Ｅ
ＵＶ）の波長領域における光学的な吸収の観点からは不
利である。
【００２３】そこで、本発明では、レジスト材料として
用いる高分子材料の極紫外線（ＥＵＶ）の波長領域での
吸収を低下させるため、高分子材料の酸素原子の数を高
分子材料中に含まれる全ての原子の数で割った値（酸素
原子含有比率）ｎＯが０．０５未満であり、且つ密度ρ
が下記の数７又は数８の少なくとも一方を満たす高分子
材料を用いる。高分子材料の酸素原子含有比率ｎＯと密
度ρとの関係を図１に示す。
用いる高分子材料の極紫外線（ＥＵＶ）の波長領域での
吸収を低下させるため、高分子材料の酸素原子の数を高
分子材料中に含まれる全ての原子の数で割った値（酸素
原子含有比率）ｎＯが０．０５未満であり、且つ密度ρ
が下記の数７又は数８の少なくとも一方を満たす高分子
材料を用いる。高分子材料の酸素原子含有比率ｎＯと密
度ρとの関係を図１に示す。
【００２４】
【数７】
【００２５】
【数８】
【００２６】すなわち、本発明では、図１中の斜線で示
した領域に対応する高分子材料を用いているので、高分
子材料を構成する原子に占める酸素原子の割合が相対的
に少なくなり、高分子材料全体の光学的な吸収を低下さ
せることができ、膜厚２００ｎｍ以上でも、透過率４０
％以上とレジスト特性を発現するにあたって充分な透過
率を達成することができ、また、酸素原子含有比率ｎＯ
も０．０５以下であるので高いエッチング耐性を達成す
ることができる。
した領域に対応する高分子材料を用いているので、高分
子材料を構成する原子に占める酸素原子の割合が相対的
に少なくなり、高分子材料全体の光学的な吸収を低下さ
せることができ、膜厚２００ｎｍ以上でも、透過率４０
％以上とレジスト特性を発現するにあたって充分な透過
率を達成することができ、また、酸素原子含有比率ｎＯ
も０．０５以下であるので高いエッチング耐性を達成す
ることができる。
【００２７】具体的には、図１中の斜線の部分に対応す
る密度ρ及び酸素原子含有比率ｎＯを有する高分子を用
いることにより、２００ｎｍでも透過率が４０％以上の
レジスト層を得る。なお、この領域から上方向にはずれ
てしまうと、レジスト層の透過率は４０％以下となって
しまい、良好な矩形のレジストパターンを得ることがで
きない。また、膜厚が２００ｎｍ以下であると、レジス
ト層のエッチング耐性が劣化し、エッチング後、良好な
パターンを得ることができなくなる。さらに、斜線領域
から、右方向にはずれてしまうと、酸素原子含有比率ｎ
Ｏが増加することから、エッチング耐性が劣化して、エ
ッチング後、良好なパターンを得ることができなくな
る。
る密度ρ及び酸素原子含有比率ｎＯを有する高分子を用
いることにより、２００ｎｍでも透過率が４０％以上の
レジスト層を得る。なお、この領域から上方向にはずれ
てしまうと、レジスト層の透過率は４０％以下となって
しまい、良好な矩形のレジストパターンを得ることがで
きない。また、膜厚が２００ｎｍ以下であると、レジス
ト層のエッチング耐性が劣化し、エッチング後、良好な
パターンを得ることができなくなる。さらに、斜線領域
から、右方向にはずれてしまうと、酸素原子含有比率ｎ
Ｏが増加することから、エッチング耐性が劣化して、エ
ッチング後、良好なパターンを得ることができなくな
る。
【００２８】線吸収係数の理論導出
高分子材料の極紫外線（ＥＵＶ）の波長領域での光吸収
強度は、高分子の密度と、高分子中に含まれる原子の組
成比によって決定される。さらに、通常のレジスト材料
を構成する高分子においては、含有される原子は、酸素
原子、炭素原子、水素原子の３種類である。また、通常
のレジスト材料を構成する高分子においては、炭素間の
三重結合が含まれることはない。すなわち、通常のレジ
スト材料における酸素原子、炭素原子、水素原子の組成
比は、ベンゼン環よりも大きい多環の芳香族環が含まれ
ていないことを仮定すると、Ｃ（１−ｎ）ｍＯｎＨ１−
ｍ＋ｎ（ｍ−１）となる。ただし、ここで、０≦ｎ≦
１、１／３≦ｍ≦１／２である。ここで、ｍ＝１／３の
場合、Ｃ：Ｈ＝１：２となり、酸素原子を含むアルカン
に、また、ｍ＝１／２の場合、Ｃ：Ｈ＝１：１となり、
酸素原子を含むアルケン又はベンゼン誘導体となる。実
際のレジスト材料用高分子となる炭化水素は、全ての炭
素原子がｓｐ３又はｓｐ２炭素で構成されることはな
く、ｓｐ３炭素とｓｐ２炭素の両方が混在するため、ｍ
については、１／３≦ｍ≦１／２となるのである。
強度は、高分子の密度と、高分子中に含まれる原子の組
成比によって決定される。さらに、通常のレジスト材料
を構成する高分子においては、含有される原子は、酸素
原子、炭素原子、水素原子の３種類である。また、通常
のレジスト材料を構成する高分子においては、炭素間の
三重結合が含まれることはない。すなわち、通常のレジ
スト材料における酸素原子、炭素原子、水素原子の組成
比は、ベンゼン環よりも大きい多環の芳香族環が含まれ
ていないことを仮定すると、Ｃ（１−ｎ）ｍＯｎＨ１−
ｍ＋ｎ（ｍ−１）となる。ただし、ここで、０≦ｎ≦
１、１／３≦ｍ≦１／２である。ここで、ｍ＝１／３の
場合、Ｃ：Ｈ＝１：２となり、酸素原子を含むアルカン
に、また、ｍ＝１／２の場合、Ｃ：Ｈ＝１：１となり、
酸素原子を含むアルケン又はベンゼン誘導体となる。実
際のレジスト材料用高分子となる炭化水素は、全ての炭
素原子がｓｐ３又はｓｐ２炭素で構成されることはな
く、ｓｐ３炭素とｓｐ２炭素の両方が混在するため、ｍ
については、１／３≦ｍ≦１／２となるのである。
【００２９】本願発明者は、上記条件下で、酸素原子含
有比率ｎＯと高分子の密度ρを変化させたときのレジス
ト層の線吸収係数の理論導出し、そこから、所定膜厚で
のレジスト層の透過率を計算した。なお、ここで言う酸
素原子含有比率ｎＯとは、重量比によるものではなく、
原子の数の比によるものである。
有比率ｎＯと高分子の密度ρを変化させたときのレジス
ト層の線吸収係数の理論導出し、そこから、所定膜厚で
のレジスト層の透過率を計算した。なお、ここで言う酸
素原子含有比率ｎＯとは、重量比によるものではなく、
原子の数の比によるものである。
【００３０】各原子１つあたりの波長１３ｎｍでの吸収
係数としては、Ａｔｏｍｉｃ Ｄａｔａ ａｎｄ Ｎｕ
ｃｌｅａｒ Ｔａｂｌｅｓ（Ｈｅｎｋｅ，Ｂ．Ｌ．；
Ｇｕｌｌｉｋｓｏｎ，Ｅ．Ｍ．； Ｄａｖｉｓ，Ｊ．
Ｃ． １９９３，５４，１８１）において与えられた値
を用いた。
係数としては、Ａｔｏｍｉｃ Ｄａｔａ ａｎｄ Ｎｕ
ｃｌｅａｒ Ｔａｂｌｅｓ（Ｈｅｎｋｅ，Ｂ．Ｌ．；
Ｇｕｌｌｉｋｓｏｎ，Ｅ．Ｍ．； Ｄａｖｉｓ，Ｊ．
Ｃ． １９９３，５４，１８１）において与えられた値
を用いた。
【００３１】ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）に
関しては、この値と密度の実験値から求められる波長１
３ｎｍでの線吸収係数が、実験値に非常によく一致する
ことが知られている。〔Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ
ｎｏｌ．Ｂ（Ｋｕｂａｉｋ，Ｇ，Ｄ．；Ｋｎｅｅｄｌｅ
ｒ，Ｅ．Ｍ．；Ｈｗａｎｇ，Ｒ．Ｑ．；Ｓｃｈｕｌｂｅ
ｒｇ，Ｍ．Ｔ．；Ｂｅｒｇｅｒ，Ｋ．Ｗ．；Ｂｊｏｒｋ
ｈｏｌｍ，Ｊ．Ｅ．；Ｍａｎｓｆｉｅｌｄ，Ｗ．Ｍ．
１９９２，１０，２５９３）〕。この結果が図１とな
る。図１中の実線の曲線は、ｎ＝１／２の場合であり、
点線の曲線はｎ＝１／３の場合である。アルカン、アル
ケン又はベンゼン誘導体の組み合わせからなる高分子材
料を用いる場合、図中の曲線の下方の領域にあれば、２
００ｎｍでの透過率は４０％以上と高い透過率を得るこ
とができる。
関しては、この値と密度の実験値から求められる波長１
３ｎｍでの線吸収係数が、実験値に非常によく一致する
ことが知られている。〔Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ
ｎｏｌ．Ｂ（Ｋｕｂａｉｋ，Ｇ，Ｄ．；Ｋｎｅｅｄｌｅ
ｒ，Ｅ．Ｍ．；Ｈｗａｎｇ，Ｒ．Ｑ．；Ｓｃｈｕｌｂｅ
ｒｇ，Ｍ．Ｔ．；Ｂｅｒｇｅｒ，Ｋ．Ｗ．；Ｂｊｏｒｋ
ｈｏｌｍ，Ｊ．Ｅ．；Ｍａｎｓｆｉｅｌｄ，Ｗ．Ｍ．
１９９２，１０，２５９３）〕。この結果が図１とな
る。図１中の実線の曲線は、ｎ＝１／２の場合であり、
点線の曲線はｎ＝１／３の場合である。アルカン、アル
ケン又はベンゼン誘導体の組み合わせからなる高分子材
料を用いる場合、図中の曲線の下方の領域にあれば、２
００ｎｍでの透過率は４０％以上と高い透過率を得るこ
とができる。
【００３２】
【実施例】以下、本発明を適用した具体的な実施例につ
いて、実験結果に基づいて説明する。図１中の斜線の部
分に対応する高分子として、ポリヒドロキシスチレン樹
脂をベースとする高分子（化１）（密度ρ＝１．２１１
ｇ／ｃｍ３、酸素原子含有比率ｎＯ＝０．０４３５）を
用いて露光実験を行った。また、比較のため、斜線の部
分に対応しない高分子として、ノボラック樹脂（化２）
（密度ρ＝１．１３５ｇ／ｃｍ３、酸素原子含有比率ｎ
Ｏ＝０．０５８８）を用いた露光実験も行った。
いて、実験結果に基づいて説明する。図１中の斜線の部
分に対応する高分子として、ポリヒドロキシスチレン樹
脂をベースとする高分子（化１）（密度ρ＝１．２１１
ｇ／ｃｍ３、酸素原子含有比率ｎＯ＝０．０４３５）を
用いて露光実験を行った。また、比較のため、斜線の部
分に対応しない高分子として、ノボラック樹脂（化２）
（密度ρ＝１．１３５ｇ／ｃｍ３、酸素原子含有比率ｎ
Ｏ＝０．０５８８）を用いた露光実験も行った。
【００３３】
【化１】
【００３４】
【化２】
【００３５】いずれの高分子についても、スピンコート
法にてレジスト層を作製した。スピンコートには、スピ
ンコータ兼デベロッパ（機種名：Ｍａｒｋ ８；東京エ
レクトロン社製）を用いた。作製したレジストの膜厚
は、いずれとも２０５ｎｍであった。
法にてレジスト層を作製した。スピンコートには、スピ
ンコータ兼デベロッパ（機種名：Ｍａｒｋ ８；東京エ
レクトロン社製）を用いた。作製したレジストの膜厚
は、いずれとも２０５ｎｍであった。
【００３６】このようにして作製したレジストフィルム
に対して、以下に記述するように露光実験を行った。
に対して、以下に記述するように露光実験を行った。
【００３７】先ず、露光に使用した露光装置の概要につ
いて説明する。露光装置は、光源、光学系、マスク装着
及び動作ステージ、並びにウェハ装着及び動作ステージ
の大きく分けて４部分から構成されている。光源部分で
ある蓄積リングからの放射光又はプラズマＸ線源から発
生した波長１３ｎｍのＥＵＶ光が、反射面がモリブデン
／シリコン多層膜で構成された反射型マスクで反射さ
れ、その後、同じく反射面はモリブデン／シリコン多層
膜で構成された数枚の反射ミラーからなる反射光学系を
通り、その結果マスク上に形成されたマスクパターンが
ウェハ上に１／５の倍率で転写される。
いて説明する。露光装置は、光源、光学系、マスク装着
及び動作ステージ、並びにウェハ装着及び動作ステージ
の大きく分けて４部分から構成されている。光源部分で
ある蓄積リングからの放射光又はプラズマＸ線源から発
生した波長１３ｎｍのＥＵＶ光が、反射面がモリブデン
／シリコン多層膜で構成された反射型マスクで反射さ
れ、その後、同じく反射面はモリブデン／シリコン多層
膜で構成された数枚の反射ミラーからなる反射光学系を
通り、その結果マスク上に形成されたマスクパターンが
ウェハ上に１／５の倍率で転写される。
【００３８】ＥＵＶ光は光の波長が１３ｎｍと非常に短
いため、マスク及び光学系は従来の透過型マスク及び屈
折光学系ではなく、１３ｎｍ近傍の光の反射率が６８％
と非常に高い数ｎｍのモリブデンとシリコンを交互に各
々４０層程積層した多層膜を反射面に用いた反射型マス
ク及び反射光学系を用いている。
いため、マスク及び光学系は従来の透過型マスク及び屈
折光学系ではなく、１３ｎｍ近傍の光の反射率が６８％
と非常に高い数ｎｍのモリブデンとシリコンを交互に各
々４０層程積層した多層膜を反射面に用いた反射型マス
ク及び反射光学系を用いている。
【００３９】反射型マスク上のパターンは、モリブデン
／シリコン多層膜からなるＥＵＶ光反射面と、タンタル
等のＥＵＶ光吸収体からなるＥＵＶ光吸収面とで構成さ
れている。反射型マスク上に入射したＥＵＶ光は、ＥＵ
Ｖ光反射面とＥＵＶ光吸収面とで光強度差が生じ、この
光強度差の情報が、反射光学系を通過した後のウェハ上
つまり、ウェハ上に塗布されたレジスト層中に反映さ
れ、所望のパターンが形成される。例えば、反射型マス
ク上に、タンタルのライン幅が３００ｎｍで、モリブデ
ン／シリコン多層膜面のスペース幅が３００ｎｍのライ
ンアンドスペースを形成する。タンタルの高さはＥＵＶ
光反射面とのコントラストが１０００以上確保できるよ
うに１００ｎｍとした。この反射型マスクを用い、上記
レジストが塗布されたウェハ上に転写した結果、約５０
ｎｍＪ／ｃｍ２の露光量で、レジスト膜厚２５０ｎｍの
厚膜であるにもかかわらず、６０ｎｍラインアンドスペ
ースを形成することができた。
／シリコン多層膜からなるＥＵＶ光反射面と、タンタル
等のＥＵＶ光吸収体からなるＥＵＶ光吸収面とで構成さ
れている。反射型マスク上に入射したＥＵＶ光は、ＥＵ
Ｖ光反射面とＥＵＶ光吸収面とで光強度差が生じ、この
光強度差の情報が、反射光学系を通過した後のウェハ上
つまり、ウェハ上に塗布されたレジスト層中に反映さ
れ、所望のパターンが形成される。例えば、反射型マス
ク上に、タンタルのライン幅が３００ｎｍで、モリブデ
ン／シリコン多層膜面のスペース幅が３００ｎｍのライ
ンアンドスペースを形成する。タンタルの高さはＥＵＶ
光反射面とのコントラストが１０００以上確保できるよ
うに１００ｎｍとした。この反射型マスクを用い、上記
レジストが塗布されたウェハ上に転写した結果、約５０
ｎｍＪ／ｃｍ２の露光量で、レジスト膜厚２５０ｎｍの
厚膜であるにもかかわらず、６０ｎｍラインアンドスペ
ースを形成することができた。
【００４０】このようにして露光したレジスト層の断面
をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡、機種名Ｓ４５００、日立
製作所社製）にて観察したところ、表１に示すような結
果が得られた。表１から明らかなように、図１の斜線の
部分に対応する高分子材料を用いた場合のレジストパタ
ーンは良好であるが、そうでない場合は良好ではない。
をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡、機種名Ｓ４５００、日立
製作所社製）にて観察したところ、表１に示すような結
果が得られた。表１から明らかなように、図１の斜線の
部分に対応する高分子材料を用いた場合のレジストパタ
ーンは良好であるが、そうでない場合は良好ではない。
【００４１】
【表１】
【００４２】以上のように図１の斜線部に対応する高分
子材料を用いることにより、膜厚２００ｎｍのレジスト
層の透過率を充分増大させ、良好なレジストパターンを
得ることができることがわかる。すなわち、図１の斜線
の部分に対応する高分子材料を用いることにより、極微
細加工により好適なレジストパターンを得ることができ
るのである。
子材料を用いることにより、膜厚２００ｎｍのレジスト
層の透過率を充分増大させ、良好なレジストパターンを
得ることができることがわかる。すなわち、図１の斜線
の部分に対応する高分子材料を用いることにより、極微
細加工により好適なレジストパターンを得ることができ
るのである。
【００４３】なお、上記の実施例においては、高分子と
してポリヒドロキシスチレン樹脂をベースとする高分子
を例に挙げて説明したが、これに限られるものではな
く、例えばその他のアクリル系高分子、シロキサン系高
分子、シラン系高分子、ビニル系高分子、ポリイミド系
高分子、フッ素系高分子についても、これらの高分子が
図１中の斜線の部分に対応する場合、適用可能である。
してポリヒドロキシスチレン樹脂をベースとする高分子
を例に挙げて説明したが、これに限られるものではな
く、例えばその他のアクリル系高分子、シロキサン系高
分子、シラン系高分子、ビニル系高分子、ポリイミド系
高分子、フッ素系高分子についても、これらの高分子が
図１中の斜線の部分に対応する場合、適用可能である。
【００４４】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明においては、所定の条件を満足する高分子材料をレジ
スト層に用いているので、２００ｎｍ以上という厚いレ
ジスト層においても良好な形状のレジストパターンを得
ることができるとともに、よりエッチング耐性に優れた
プロセスが構築でき、故に、これまで以上の極微細加工
が可能になる。
明においては、所定の条件を満足する高分子材料をレジ
スト層に用いているので、２００ｎｍ以上という厚いレ
ジスト層においても良好な形状のレジストパターンを得
ることができるとともに、よりエッチング耐性に優れた
プロセスが構築でき、故に、これまで以上の極微細加工
が可能になる。
【図１】高分子材料の酸素原子含有比率ｎＯと密度ρと
の関係を示す特性図である。
の関係を示す特性図である。
Claims (10)
- 【請求項１】 原子の数の比による酸素原子含有比率ｎ
Ｏが０．０５未満であり、且つ密度ρが下記の数１又は
数２の少なくとも一方を満たす高分子材料を含有するこ
とを特徴とするレジスト材料。 【数１】 【数２】 - 【請求項２】 上記高分子材料は、ノボラック樹脂、ポ
リヒドロキシスチレン樹脂、アクリル樹脂、エステル
基、カルボキシル基又はフェノール基を有するシロキサ
ン樹脂、シルセスキオキサン樹脂、ポリシクロオレフィ
ン樹脂、シラン系樹脂、ビニル系樹脂、ポリイミド樹
脂、フッ素系樹脂から選ばれる少なくとも１種を基本骨
格として含むことを特徴とする請求項１記載のレジスト
材料。 - 【請求項３】 上記高分子材料は、光照射により化学反
応を生ずる基を含有することを特徴とする請求項１記載
のレジスト材料。 - 【請求項４】 レジスト層に選択的にＸ線で露光して所
定の形状にパターニングする露光方法において、上記レ
ジスト層は、原子の数の比による酸素原子含有比率ｎＯ
が０．０５未満であり、且つ密度ρが下記の数３又は数
４の少なくとも一方を満たす高分子材料を含有すること
を特徴とする露光方法。 【数３】 【数４】 - 【請求項５】 上記高分子材料は、ノボラック樹脂、ポ
リヒドロキシスチレン樹脂、アクリル樹脂、エステル
基、カルボキシル基又はフェノール基を有するシロキサ
ン樹脂、シルセスキオキサン樹脂、ポリシクロオレフィ
ン樹脂、シラン系樹脂、ビニル系樹脂、ポリイミド樹
脂、フッ素系樹脂から選ばれる少なくとも１種を基本骨
格として含むことを特徴とする請求項４記載の露光方
法。 - 【請求項６】 上記高分子材料は、光照射により化学反
応を生ずる基を含有することを特徴とする請求項４記載
の露光方法。 - 【請求項７】 上記レジスト層の膜厚は２００ｎｍ以上
であることを特徴とする請求項４記載の露光方法。 - 【請求項８】 上記Ｘ線として極紫外線を用いることを
特徴とする請求項４記載の露光方法。 - 【請求項９】 上記極紫外線の波長が７ｎｍ〜１６ｎｍ
であることを特徴とする請求項８記載の露光方法。 - 【請求項１０】 上記露光が、縮小投影光学系を利用し
た縮小投影による露光であることを特徴とする請求項４
記載の露光方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001388417A JP2003186194A (ja) | 2001-12-20 | 2001-12-20 | レジスト材料及び露光方法 |
| US10/308,357 US20030128802A1 (en) | 2001-12-20 | 2002-12-03 | Resist material and exposure method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001388417A JP2003186194A (ja) | 2001-12-20 | 2001-12-20 | レジスト材料及び露光方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003186194A true JP2003186194A (ja) | 2003-07-03 |
Family
ID=19188152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001388417A Abandoned JP2003186194A (ja) | 2001-12-20 | 2001-12-20 | レジスト材料及び露光方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20030128802A1 (ja) |
| JP (1) | JP2003186194A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006037059A (ja) * | 2004-07-30 | 2006-02-09 | Hitachi Chem Co Ltd | 印刷インキ組成物、凸版反転オフセット法、レジストパターンの形成法、電子部品の製造法及び電子部品 |
| JP2006037058A (ja) * | 2004-07-30 | 2006-02-09 | Hitachi Chem Co Ltd | 印刷インキ組成物、凸版反転オフセット法、レジストパターンの形成法、電子部品の製造法及び電子部品 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006210401A (ja) * | 2005-01-25 | 2006-08-10 | Disco Abrasive Syst Ltd | ウェーハの分割方法 |
| JP6666173B2 (ja) * | 2016-03-09 | 2020-03-13 | 株式会社ディスコ | レーザー加工装置 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3153230B2 (ja) * | 1990-09-10 | 2001-04-03 | 株式会社日立製作所 | パタン形成方法 |
| US6187504B1 (en) * | 1996-12-19 | 2001-02-13 | Jsr Corporation | Radiation sensitive resin composition |
| JP2001125268A (ja) * | 1999-10-28 | 2001-05-11 | Sony Corp | 露光方法 |
| JP3619118B2 (ja) * | 2000-05-01 | 2005-02-09 | キヤノン株式会社 | 露光用反射型マスクとその製造方法、並びに露光装置とデバイス製造方法 |
| US6949329B2 (en) * | 2001-06-22 | 2005-09-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Pattern formation method |
-
2001
- 2001-12-20 JP JP2001388417A patent/JP2003186194A/ja not_active Abandoned
-
2002
- 2002-12-03 US US10/308,357 patent/US20030128802A1/en not_active Abandoned
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006037059A (ja) * | 2004-07-30 | 2006-02-09 | Hitachi Chem Co Ltd | 印刷インキ組成物、凸版反転オフセット法、レジストパターンの形成法、電子部品の製造法及び電子部品 |
| JP2006037058A (ja) * | 2004-07-30 | 2006-02-09 | Hitachi Chem Co Ltd | 印刷インキ組成物、凸版反転オフセット法、レジストパターンの形成法、電子部品の製造法及び電子部品 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20030128802A1 (en) | 2003-07-10 |
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