JP2003209045A - パターン形成方法 - Google Patents
パターン形成方法Info
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- G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
- G03F7/2022—Multi-step exposure, e.g. hybrid; backside exposure; blanket exposure, e.g. for image reversal; edge exposure, e.g. for edge bead removal; corrective exposure
Abstract
生するアウトガスの量を低減して、良好な断面形状を持
つレジストパターンが得られるようにする。 【解決手段】 レジスト膜11に対して、第1の加熱1
2を行なってプリベークを行なった後、第2の加熱13
を行なってレジスト膜11に含まれる溶媒を揮発させ
る。次に、溶媒が揮発したレジスト膜11に対して真空
中において極紫外線14を選択的に照射してパターン露
光を行なった後、パターン露光されたレジスト膜11を
現像してレジストパターン16を形成する。
Description
スにおいて用いられるパターン形成方法に関するもので
ある。
子のダウンサイジング化に伴って、リソグラフィ技術の
開発の加速が望まれている。
マレーザ又はArFエキシマレーザ等を露光光とする光
リソグラフィによりパターン形成が行われているが、
0.1μm以下、特に50nm以下の微細なパターンを
形成するためには、露光光としては、真空中における露
光である極紫外線(波長が1nm帯〜30nm帯の光)
又は電子線等の適用が検討されている。また、これらの
露光光に適したレジスト材料としては、解像度及び感度
に優れる化学増幅型レジスト材料が挙げられる。
ジスト膜に真空中で極紫外線を照射してパターン露光を
行なうパターン形成方法の従来例について、図4(a) 〜
(d)を参照しながら説明する。
ト材料を準備する。
1の上に前記の化学増幅型レジスト材料をスピンコート
して、0.2μmの厚さを持つレジスト膜2を形成した
後、該レジスト膜2に対して、ホットプレートを用いて
90℃の温度下で60秒間の加熱3を行なって、プリベ
ークを行なう。
されたレジスト膜2に対して、真空中において13.5
nmの波長を持つ極紫外線4を図示しない反射型マスク
を介して照射して、パターン露光を行なう。
2に対して、ホットプレートを用いて110℃の温度下
で60秒間の加熱5を行なう。このようにすると、レジ
スト膜2における露光部2aは、酸発生剤から発生する
酸の作用により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における未露光部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。
2に対して、2.38wt%のテトラメチルアンモニウ
ムハイドロキサイド現像液(アルカリ性現像液)により
現像を行なって、0.07μmの線幅を持つレジストパ
ターン6を形成する。
に示すように、得られたレジストパターン6の断面形状
は劣化してしまう。
は次のように考えられる。
真空中において極紫外線4を照射してパターン露光を行
なう際に、レジスト膜2からアウトガスが発生し、発生
したアウトガスが露光光学系のミラー又はマスクに付着
する。このため、レジスト膜2に照射される露光光の照
度が低下するので、レジスト膜2の露光部2aにおい
て、酸発生剤から十分な量の酸が発生しないためであ
る。
においてレジスト膜から発生するアウトガスの量を低減
して、良好な断面形状を持つレジストパターンが得られ
るようにすることを目的とする。
め、本発明に係るパターン形成方法は、レジスト膜に対
してプリベークを行なう工程と、プリベークされたレジ
スト膜に含まれる溶媒を揮発させる工程と、溶媒が揮発
したレジスト膜に対して真空中において露光光を選択的
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パターンを形成す
る工程とを備えている。
プリベークされたレジスト膜に含まれる溶媒を揮発させ
ておいてから、レジスト膜に対して真空中でパターン露
光を行なうため、パターン露光工程においてレジスト膜
から発生するアウトガスの量が大きく低減すると共に、
真空中において溶媒と共にレジスト膜から外部に出る酸
発生剤等の量が低減する。このため、露光光学系のミラ
ー又はマスクに付着するアウトガスの量が著しく低減す
るので、レジスト膜への照射量が増加して良好な断面形
状を持つレジストパターンを得ることができる。
溶媒を揮発させる工程は、溶媒を揮発させた後にレジス
ト膜に含まれる溶媒の量を、プリベークが行なわれる前
にレジスト膜に含まれていた溶媒の量の10%以下にす
る工程を含むことが好ましい。
いてレジスト膜から発生するアウトガスの量を確実に低
減することができる。
溶媒を揮発させる工程は、プリベークされたレジスト膜
を加熱する工程を含むことが好ましい。
溶媒を簡易且つ確実に揮発させることができる。
溶媒を揮発させる工程は、プリベークされたレジスト膜
にエネルギービームを照射する工程を含むことが好まし
い。
溶媒を簡易且つ確実に揮発させることができる。
外線又は遠紫外線が好ましい。
ービームに感応することなく、レジスト膜に含まれる溶
媒を揮発させることができる。
レジスト膜は、化学増幅型レジスト材料よりなることが
好ましい。
スポリマーとしては、フェノール系ポリマー、アクリル
系ポリマー、メタクリル系ポリマー又はシクロオレフィ
ン系ポリマーを用いることができる。
露光光としては、1nm帯〜30nm帯の波長を持つ極
紫外線、又は電子線を用いることができる。
いて、露光光としては、13.5nm帯の波長を持つ極
紫外線を用いることができる。
の第1の実施形態に係るパターン形成方法について、図
1(a) 〜(e) 及び図3を参照しながら説明する。
スト材料を準備する。
10の上に前記の化学増幅型レジスト材料をスピンコー
トして、0.2μmの厚さを持つレジスト膜11を形成
した後、該レジスト膜11に対して、ホットプレートを
用いて90℃の温度下で60秒間の第1の加熱12を行
なって、プリベークを行なう。
が行なわれたレジスト膜11に対して、ホットプレート
を用いて110℃の温度下で60秒間の第2の加熱13
を行なって、レジスト膜11に含まれる溶媒を揮発させ
る。このようにすると、溶媒揮発工程後のレジスト膜1
1に含まれる溶媒の量は、プリベーク前のレジスト膜1
1に含まれる溶媒の量の10%以下になる。
させる工程とを別々に行なう理由は次の通りである。
る溶媒を十分に揮発させようとすると、加熱時間の増大
及び加熱温度の上昇が必要になるため、レジスト膜11
に含まれる感光成分(例えば、酸発生剤)がダメージを
受けたり、又はレジスト膜11に含まれるベースポリマ
ーが収縮してレジスト膜11が収縮したりするので、レ
ジスト膜11の解像特性が劣化してしまう。
膜11に対して、レジスト膜11に含まれる溶媒を揮発
させる工程を備えていると、レジスト膜11の解像特性
が劣化しない。その理由は、レジスト膜11に対する熱
履歴を一旦中断することにより、加熱時間の増大及び加
熱温度の上昇の程度を抑制しつつ、レジスト膜11に含
まれる溶媒を揮発させることができる。
溶媒が揮発したレジスト膜11に対して、真空中におい
て13.5nmの波長を持つ極紫外線14を図示しない
反射型マスクを介して選択的に照射して、パターン露光
を行なう。このようにすると、レジスト膜11から揮発
する溶媒の量が大きく低減するため、露光光学系のミラ
ー又はマスクに付着するアウトガスの量は著しく低減す
る。
11に対して、ホットプレートを用いて110℃の温度
下で60秒間の第3の加熱15を行なう。このようにす
ると、レジスト膜11における露光部11aは、酸発生
剤から発生する酸の作用により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における未露
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。
光されたレジスト膜11に対して、2.38wt%のテ
トラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液(アル
カリ性現像液)により現像を行なって、0.7μmの線
幅を持つレジストパターン16を形成する。
に含まれる溶媒を揮発させておいてから、レジスト膜1
1に対して真空中でパターン露光を行なうため、パター
ン露光工程においてレジスト膜11から発生するアウト
ガスの量が大きく低減する。このため、ミラー又はマス
クに付着するアウトガスの量が著しく低減するので、良
好な断面形状を持つレジストパターン16を得ることが
できる。
クが行なわれたレジスト膜11に対してホットプレート
を用いて110℃の温度下で60秒間の加熱13を行な
ったが、これに代えて、ホットプレートを用いて70℃
〜150℃の温度下で、30秒間〜300秒間の加熱を
行なってもよい。
合(プリベーク前のレジスト膜11に含まれる溶媒の量
に対する、溶媒揮発工程後のレジスト膜11に含まれる
溶媒の量の割合)と、レジスト膜から発生するアウトガ
スの比率(溶媒を揮発させないときにレジスト膜11か
ら発生するアウトガスの量に対する、溶媒を揮発させた
ときにレジスト膜11から発生するアウトガスの量の比
率)との関係を示している。
存する溶媒の割合が10%以下になると、レジスト膜か
ら発生するアウトガスの比率は著しく低減する。
実施形態に係るパターン形成方法について、図2(a) 〜
(e) を参照しながら説明する。
スト材料を準備する。
20の上に前記の化学増幅型レジスト材料をスピンコー
トして、0.2μmの厚さを持つレジスト膜21を形成
した後、該レジスト膜21に対して、ホットプレートを
用いて90℃の温度下で60秒間の第1の加熱22を行
なって、プリベークを行なう。
が行なわれたレジスト膜21に対して、エネルギービー
ムとしての水銀ランプから出射された紫外線23を20
mJ/cm2 のエネルギーで照射して、レジスト膜21
に含まれる溶媒を揮発させる。このようにすると、溶媒
揮発工程後のレジスト膜21に含まれる溶媒の量は、プ
リベーク前のレジスト膜21に含まれる溶媒の量の10
%以下になる。
溶媒が揮発したレジスト膜21に対して、真空中におい
て13.5nmの波長を持つ極紫外線24を図示しない
反射型マスクを介して選択的に照射して、パターン露光
を行なう。このようにすると、レジスト膜21から揮発
する溶媒の量が大きく低減するため、露光光学系のミラ
ー又はマスクに付着するアウトガスの量は著しく低減す
る。
21に対して、ホットプレートを用いて110℃の温度
下で60秒間の第2の加熱25を行なう。このようにす
ると、レジスト膜21における露光部21aは、酸発生
剤から発生する酸の作用により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における未露
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。
光されたレジスト膜21に対して、2.38wt%のテ
トラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液(アル
カリ性現像液)により現像を行なって、0.7μmの線
幅を持つレジストパターン26を形成する。
に含まれる溶媒を揮発させておいてから、レジスト膜2
1に対して真空中でパターン露光を行なうため、パター
ン露光工程においてレジスト膜21から発生するアウト
ガスの量が大きく低減する。このため、ミラー又はマス
クに付着するアウトガスの量が著しく低減するので、良
好な断面形状を持つレジストパターン26を得ることが
できる。
ービームとして、紫外線を照射したが、これに代えて、
遠紫外線を照射してもよい。また、レジスト膜21を感
応させることなくレジスト膜21に含まれる溶媒を揮発
させる波長を持つエネルギービームを適宜用いることが
できる。
しては、20mJ/cm2 に限られず、例えば、10m
J/cm2 〜2J/cm2 であってもよい。
は、露光光として、13.5nmの波長帯を持つ極紫外
線を照射したが、これに代えて、1nm帯〜30nm帯
の波長を持つ極紫外線、又は電子線を照射してもよい。
は、化学増幅型レジスト材料を用いたが、これに代え
て、非化学増幅型レジスト材料を用いてもよい。
リマーとしては、フェノール系ポリマー、アクリル系ポ
リマー、メタクリル系ポリマー又はシクロオレフィン系
ポリマーを用いることができるが、これらに限られるも
のではない。
リマーを例示する。 (1) フェノール系のポリマー ○ 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%) ○ 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=30
mol%:70mol%) ○ 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%) (2) アクリル系のポリマー ○ ポリ((2−メチル−2−アダマンタンアクリル酸
エステル)−(メバロニックラクトンアクリル酸エステ
ル))(但し、2−メチル−2−アダマンタンアクリル
酸エステル:メバロニックラクトンアクリル酸エステル
=50mol%:50mol%) ○ ポリ((2−エチル−2−アダマンタンアクリル酸
エステル)−(γ−ブチロラクトンアクリル酸エステ
ル))(但し、2−エチル−2−アダマンタンアクリル
酸エステル:γ−ブチロラクトンアクリル酸エステル=
50mol%:50mol%) (3) メタクリル系のポリマー ○ ポリ((2−メチル−2−アダマンタンメタクリル
酸エステル)−(メバロニックラクトンメタクリル酸エス
テル))(但し、2−メチル−2−アダマンタンメタク
リル酸エステル:メバロニックラクトンメタクリル酸エ
ステル=50mol%:50mol%) ○ ポリ((2−エチル−2−アダマンタンメタクリル
酸エステル)−(γ−ブチロラクトンメタクリル酸エステ
ル))(但し、2−エチル−2−アダマンタンメタクリ
ル酸エステル:γ−ブチロラクトンメタクリル酸エステ
ル=50mol%:50mol%) ○ ポリ((2−メチル−2−アダマンタンアクリル酸
エステル)−(メバロニックラクトンメタクリル酸エステ
ル))(但し、2−メチル−2−アダマンタンアクリル
酸エステル:メバロニックラクトンメタクリル酸エステ
ル=50mol%:50mol%) ○ ポリ((2−エチル−2−アダマンタンアクリル酸
エステル)−(γ−ブチロラクトンメタクリル酸エステ
ル))(但し、2−エチル−2−アダマンタンアクリル
酸エステル:γ−ブチロラクトンメタクリル酸エステル
=50mol%:50mol%) (4) シクロオレフィン系のポリマー ○ ポリ((5−t−ブチルノルボルネン−5−カルボ
キシレート)−(ノルボルネン−5−カルボキシレー
ト))(但し、5−t−ブチルノルボルネン−5−カル
ボキシレート:ノルボルネン−5−カルボキシレート=
40mol%:60mol%) ○ ポリ((5−t−ブチルノルボルネン−5−メチレ
ンヘキサフルオロイソプロピルアルコール)−(ノルボル
ネン−5−メチレンヘキサフルオロイソプロピルアルコ
ール))(但し、5−t−ブチルノルボルネン−5−メ
チレンヘキサフルオロイソプロピルアルコール:ノルボ
ルネン−5−メチレンヘキサフルオロイソプロピルアル
コール=35mol%:65mol%) ○ ポリ((5−t−ブチルノルボルネン−5−カルボ
キシレート)−(無水マレイン酸))(但し、5−t−ブ
チルノルボルネン−5−カルボキシレート:無水マレイ
ン酸=50mol%:50mol%) ○ ポリ((5−t−ブチルノルボルネン−5−カルボ
キシレート)−(ノルボルネン−5−カルボキシレート)
−(無水マレイン酸))(但し、5−t−ブチルノルボル
ネン−5−カルボキシレート:ノルボルネン−5−カル
ボキシレート:無水マレイン酸=40mol%:10mol%:50mo
l%) ○ ポリ((5−t−ブチルノルボルネン−5−メチレ
ンヘキサフルオロイソプロピルアルコール)−(無水マレ
イン酸))(但し、5−t−ブチルノルボルネン−5−
メチレンヘキサフルオロイソプロピルアルコール:無水
マレイン酸=50mol%:50mol%) ○ ポリ((5−t−ブチルノルボルネン−5−メチレ
ンヘキサフルオロイソプロピルアルコール)−(ノルボル
ネン−5−メチレンヘキサフルオロイソプロピルアルコ
ール)−(無水マレイン酸))(但し、5−t−ブチルノ
ルボルネン−5−メチレンヘキサフルオロイソプロピル
アルコール:ノルボルネン−5−メチレンヘキサフルオ
ロイソプロピルアルコール:無水マレイン酸=35mol%:
15mol%:50mol%) ○ ポリ((5−t−ブチルノルボルネン−5−カルボ
キシレート)−(無水マレイン酸)−(2−メチル−2−ア
ダマンタンメタクリレート)−(γ−ブチロラクトンメタ
クリレート))(但し、5−t−ブチルノルボルネン−
5−カルボキシレート:無水マレイン酸:2−メチル−
2−アダマンタンメタクリレート:γ−ブチロラクトン
メタクリレート=25mol%:25mol%:30mol%:20mol%) ○ ポリ((5−t−ブチルノルボルネン−5−カルボ
キシレート)−(無水マレイン酸)−(γ−ブチロラクトン
メタクリレート))(但し、5−t−ブチルノルボルネ
ン−5−カルボキシレート:無水マレイン酸:γ−ブチ
ロラクトンメタクリレート=40mol%:40mol%:20mol%) ○ ポリ((5−t−ブチルノルボルネン−5−カルボ
キシレート)−(無水マレイン酸)−(2−エチル−2−ア
ダマンタンアクリレート)−(メバロニックラクトンアク
リレート))(但し、5−t−ブチルノルボルネン−5
−カルボキシレート:無水マレイン酸:2−エチル−2
−アダマンタンアクリレート:メバロニックラクトンア
クリレート=25mol%:25mol%:35mol%:15mol%) ○ ポリ((5−t−ブチルノルボルネン−5−カルボ
キシレート)−(無水マレイン酸)−(メバロニックラクト
ンアクリレート))(但し、5−t−ブチルノルボルネ
ン−5−カルボキシレート:無水マレイン酸:メバロニ
ックラクトンアクリレート=40mol%:40mol%:20mol%)
と、プリベークされたレジスト膜に含まれる溶媒を揮発
させておいてから、レジスト膜に対して真空中でパター
ン露光を行なうため、パターン露光工程においてレジス
ト膜から発生するアウトガスの量が大きく低減して、ミ
ラー又はマスクに付着するアウトガスの量が著しく低減
するので、良好な断面形状を持つレジストパターンを得
ることができる。
形成方法の各工程を示す断面図である。
形成方法の各工程を示す断面図である。
ト膜から発生するアウトガスの比率との関係を示す特性
図である。
程を示す断面図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 レジスト膜に対してプリベークを行なう
工程と、 プリベークされた前記レジスト膜に含まれる溶媒を揮発
させる工程と、 溶媒が揮発した前記レジスト膜に対して真空中において
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レジスト
パターンを形成す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。 - 【請求項2】 前記溶媒を揮発させる工程は、溶媒を揮
発させた後に前記レジスト膜に含まれる溶媒の量を、プ
リベークが行なわれる前に前記レジスト膜に含まれてい
た溶媒の量の10%以下にす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。 - 【請求項3】 前記溶媒を揮発させる工程は、プリベー
クされた前記レジスト膜を加熱す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。 - 【請求項4】 前記溶媒を揮発させる工程は、プリベー
クされた前記レジスト膜にエネルギービームを照射する
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。 - 【請求項5】 前記エネルギービームは、紫外線又は遠
紫外線であることを特徴とする請求項4に記載のパター
ン形成方法。 - 【請求項6】 前記レジスト膜は、化学増幅型レジスト
材料よりな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。 - 【請求項7】 前記化学増幅型レジスト材料のベースポ
リマーは、フェノール系ポリマー、アクリル系ポリマ
ー、メタクリル系ポリマー又はシクロオレフィン系ポリ
マーであることを特徴とする請求項6に記載のパターン
形成方法。 - 【請求項8】 前記露光光は、1nm帯〜30nm帯の
波長を持つ極紫外線、又は電子線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。 - 【請求項9】 前記露光光は、13.5nm帯の波長を
持つ極紫外線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。
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