JP2006003484A - Pattern forming method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、半導体デバイスなどの製造に際して、半導体ウエハなどの物品上に残存するレジスト材の除去にあたり、レジスト材の除去を行いつつパターンを形成するパターン形成方法に関する。 The present invention relates to a pattern forming method for forming a pattern while removing a resist material, for example, in removing a resist material remaining on an article such as a semiconductor wafer in manufacturing a semiconductor device or the like.
例えば、半導体デバイスの製造においては、ウエハ基板上にレジスト材を形成し、通常のフォトプロセスにてレジストパターンからなるパターンを形成し、これをマスクとしてエッチングした後、不要となったレジスト材を除去して回路を形成する。そして、次の回路を形成するため、再度レジスト材を塗布し、パターン形成−エッチング−レジスト材の除去というサイクルを繰り返し行うことが一般に行われている。また、各種基板に回路を形成する場合も、レジストパターンの形成後、不要となったレジスト材を除去する。 For example, in the manufacture of semiconductor devices, a resist material is formed on a wafer substrate, a pattern consisting of a resist pattern is formed by a normal photo process, and etching is performed using this as a mask, and then the unnecessary resist material is removed. Then, a circuit is formed. Then, in order to form the next circuit, it is generally performed that a resist material is applied again and a cycle of pattern formation, etching, and removal of the resist material is repeated. Also, when forming circuits on various substrates, the resist material that is no longer needed is removed after the formation of the resist pattern.
上記のように不要となったレジスト材の除去は、酸素アッシング(灰化手段)や溶剤、薬品などにて行われるのが一般的である。しかしながら、レジスト材の除去に酸素アッシングを用いると、低誘電率(low−k)材料へダメージを与えたり、レジスト材中の不純物が低誘電率材料およびウエハ基板に注入されて汚染される恐れがある。また、溶剤や薬品を用いると、低誘電率材料やウエハの汚染、作業環境を害するという問題があった。 The removal of the resist material that is no longer necessary as described above is generally performed by oxygen ashing (ashing means), a solvent, chemicals, or the like. However, if oxygen ashing is used to remove the resist material, the low dielectric constant (low-k) material may be damaged, or impurities in the resist material may be injected into the low dielectric constant material and the wafer substrate to be contaminated. is there. In addition, the use of solvents and chemicals has the problem of low dielectric constant materials, wafer contamination, and the work environment.
そこで、これらの問題を解決するため、従来、シート状の接着テープ類を用いたレジスト材の除去方法が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。これは、レジスト材が残存する物品上に粘着シート類を貼り付け、粘着シート類とレジスト材とを一体に剥離して、レジスト材を物品上から除去するものである。
しかしながら、上記した粘着シート類によるレジスト材の除去方法によっても、確実にレジスト材を除去することは困難であり、したがって、本発明は、上記したいずれの除去方法からも観点を変えた、低誘電材料やウエハ基板へのダメージ、汚染及び作業環境の悪化を防止することが可能な、レジスト材の除去を伴ったパターン形成方法を提供するものである。 However, it is difficult to reliably remove the resist material even by the resist material removing method using the above-described pressure-sensitive adhesive sheets. Therefore, the present invention has a low dielectric constant that is different from any of the above-described removal methods. It is an object of the present invention to provide a pattern forming method with removal of a resist material that can prevent damage to materials and wafer substrates, contamination, and deterioration of the working environment.
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、レジスト膜の下層に非水溶性または非アルカリ可溶性ポリマー層と、そのさらに下層に水溶性またはアルカリ可溶性ポリマー層を成膜した後、パターン形成及びエッチングの後、側壁に露出した水溶性またはアルカリ可溶性ポリマー層を水またはアルカリ溶液で溶解させることによって、水溶性またはアルカリ可溶性ポリマー層を含む上層全てを除去する方法を確立し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have formed a water-insoluble or non-alkali-soluble polymer layer in the lower layer of the resist film, and further formed a water-soluble or alkali-soluble polymer layer in the lower layer, After patterning and etching, the water-soluble or alkali-soluble polymer layer exposed on the side wall is dissolved with water or an alkali solution, thereby establishing a method for removing all the upper layers including the water-soluble or alkali-soluble polymer layer. It came to complete.
本発明によれば、(i)基板の上に、水溶性またはアルカリ可溶性ポリマー層を形成する工程、
(ii)前記水溶性またはアルカリ可溶性ポリマー層の上に、非水溶性または非アルカリ可溶性ポリマー層を形成する工程、
(iii)前記非水溶性または非アルカリ可溶性ポリマー層の上に、レジスト膜を形成する工程、
(iv)前記工程(iii)の後に露光現像する工程、
(v)前記水溶性またはアルカリ可溶性ポリマー層より下部の層をエッチングする工程、
(vi)水またはアルカリ溶液によって、前記水溶性またはアルカリ可溶性ポリマー層を含む上層全てを除去する工程、
を含むパターン形成方法、が提供される。
According to the present invention, (i) forming a water-soluble or alkali-soluble polymer layer on a substrate;
(Ii) forming a water-insoluble or alkali-soluble polymer layer on the water-soluble or alkali-soluble polymer layer;
(Iii) forming a resist film on the water-insoluble or non-alkali-soluble polymer layer;
(Iv) a step of exposing and developing after the step (iii);
(V) etching a layer below the water-soluble or alkali-soluble polymer layer;
(Vi) removing all the upper layer including the water-soluble or alkali-soluble polymer layer with water or an alkali solution;
A pattern forming method is provided.
本発明においては、前記基板上に低誘電材料膜が形成され、その上に水溶性またはアルカリ可溶性ポリマー層を形成することが好ましく、また、前記水溶性またはアルカリ可溶性ポリマー層と、前記非水溶性または非アルカリ可溶性ポリマー層との間に、反射防止膜層を形成することが好ましい。さらに、非水溶性または非アルカリ可溶性ポリマー層が反射防止膜層を兼用することも好ましい。 In the present invention, a low dielectric material film is preferably formed on the substrate, and a water-soluble or alkali-soluble polymer layer is preferably formed thereon, and the water-soluble or alkali-soluble polymer layer and the water-insoluble polymer layer are preferably formed. Alternatively, an antireflection film layer is preferably formed between the non-alkali soluble polymer layer. Furthermore, it is also preferable that the water-insoluble or non-alkali-soluble polymer layer also serves as an antireflection film layer.
本発明で用いる水溶性またはアルカリ可溶性ポリマーとしては、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−メチルアクリルアミド、及びN,N−ジエチルアクリルアミドのうちのいずれかの単量体と、メタクリロイロキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド、アクリロイロキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド、及びアクリロイロキシエチルトリエチルアンモニウムクロリドのうちのいずれかの単量体との重合体であることが好ましい。 Examples of the water-soluble or alkali-soluble polymer used in the present invention include any one of N, N-dimethylacrylamide, N-methylacrylamide, and N, N-diethylacrylamide, and methacryloyloxyethyltrimethylammonium chloride. , Acryloyloxyethyltrimethylammonium chloride, and a polymer of any one of acryloyloxyethyltriethylammonium chloride.
本発明の方法は、低誘電材料やウエハへのダメージ、汚染等を回避し、しかも作業環境を悪化させず、さらには、所望のパターン形成とを同時に行うことが可能であるという顕著な効果を奏する。 The method of the present invention has the remarkable effect that it avoids damage to and contamination of low dielectric materials and wafers, does not deteriorate the working environment, and can simultaneously perform desired pattern formation. Play.
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。 Hereinafter, although embodiment of this invention is described in detail, this invention is not limited to these embodiment.
本発明において、レジスト材が存在する物品とは、例えば、半導体基板やガラス基板などの物品上に公知のレジスト材を塗布し、通常のフォトプロセスにより、所定のレジストパターン(レジスト膜パターン)を形成し、エッチングなどの種々の処理を施した状態にあるものなどがあげられる。ここで、レジスト材の厚さは特に限定されないが、通常0.1〜5μm程度の膜厚が採用される。 In the present invention, an article having a resist material is, for example, a known resist material is applied on an article such as a semiconductor substrate or a glass substrate, and a predetermined resist pattern (resist film pattern) is formed by a normal photo process. In addition, there are those that have been subjected to various treatments such as etching. Here, the thickness of the resist material is not particularly limited, but a film thickness of about 0.1 to 5 μm is usually employed.
本発明においては、例えば図1を参照して説明すると、まずシリコンウエハなどの基板10上、又は基板10上に形成されるSiO2膜などの低誘電材料膜11上に、水溶性またはアルカリ可溶性ポリマーの層12を形成する。次に、この水溶性またはアルカリ可溶性ポリマー層12上に、非水溶性または非アルカリ性ポリマー層13を形成する。この非水溶性または非アルカリ性ポリマー層13の材料としては、前記した水溶性またはアルカリ可溶性ポリマー層12及び非水溶性または非アルカリ性ポリマー層13上に形成するレジスト膜14とインターミキシングしない材料であれは、特に制限されることはない。特に、レジスト膜一般に使用される下層の反射防止膜層を非水溶性または非アルカリ性ポリマー層として代用することができる。次いで、レジスト膜14を塗布・形成し、露光・現像の後に、エッチングを水溶性またはアルカリ可溶性ポリマー層12より下部の層(低誘電材料膜11)まで行い、パターンを転写する。
In the present invention, for example, referring to FIG. 1, first, a water-soluble or alkali-soluble material is formed on a
その後、必要な工程を経た後、不要となったレジスト材料の付いたウエハ基板を水またはアルカリ溶液に浸漬、またはウエハ基板を回転させながら水またはアルカリ溶液を塗布し、側壁に露出した水溶性またはアルカリ可溶性ポリマー層12から溶解させ、水溶性またはアルカリ可溶性ポリマー層12より上層全ての層(13,14)を剥離することにより、レジスト材の除去を行いつつ所定のパターンをウエハ基板上に形成することができる。
Then, after passing through the necessary steps, the wafer substrate with the resist material that is no longer needed is immersed in water or an alkaline solution, or water or an alkaline solution is applied while rotating the wafer substrate, and the water-soluble or By dissolving from the alkali-
本発明においては、側壁に露出すべき水溶性またはアルカリ可溶性ポリマー層12に関し、エッチング処理によってその側壁が保護膜で覆われてしまう場合がある。その際は、基板へのダメージを発生させない程度のアッシングまたは薬液処理を行い、側壁の保護膜を除去した後、上記プロセスで水溶性またはアルカリ可溶性ポリマー層12より上層全ての層を剥離することが出来る。
In the present invention, the water-soluble or alkali-
本発明において、水溶性またはアルカリ可溶性ポリマーとしては、特開昭61−283610号公報に示されるポリマーを代表的なものとして挙げることができる。具体的に言うと、一般式(I) In the present invention, typical examples of the water-soluble or alkali-soluble polymer include those shown in JP-A-61-283610. Specifically, the general formula (I)
および一般式(II)
And general formula (II)
を含む単量体混合物を重合してなる重合体を挙げることができる。
一般式(I)で表わされる化合物の具体例としては、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−メチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、N,N−ジプロピルアクリルアミド、N−エチルアクリルアミド、N−プロピルアクリルアミド、N,N−ジイソプロピルアクリルアミド、N,N―ジブチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、N−ブチルアクリルアミド、N,N−ジイソブチルアクリルアミド、N,N−ジ−t−ブチルアクリルアミド、N−イソブチルアクリルアミド、N−ターシャルブチルアクリルアミド、N,N−ジペンチルアクリルアミド、N,N−ジメチルメタクリルアミド、N−ペンチルアクリルアミド、N−メチルメタクリルアミド、N,N−ジエチルメタクリルアミド、N,N−ジプロピルメタクリルアミド、N−エチルメタクリルアミド、N−プロピルメタクリルアミド、N,N−ジイソプロピルメタクリルアミド、N,N−ジブチルメタクリルアミド、N−イソプロピルメタクリルアミド、N−ブチルメタクリルアミド、N,N−ジイソブチルメタクリルアミド、N,N−ジターシャルブチルメタクリルアミド、N−イソブチルメタクリルアミド、N−ターシャルブチルメタクリルアミド、N,N−ジペンチルメタクリルアミド、N−ペンチルメタクリルアミド、N,N−ジメチル(α−エチル)アクリルアミド、N,N−ジメチル(α−プロピル)アクリルアミド、N−メチル(α−ブチル)アクリルアミド、N−ブチル(α−イソプロピル)アクリルアミド等を挙げることができ、特に好ましいものとしてN−メチルアクリルアミド、N−メチルメタクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジメチルメタクリルアミド、N−エチルアクリルアミド、N−エチルメタクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、N,N−ジエチルメタクリルアミド、N−ターシャルブチルアクリルアミド、N−ターシャルブチルメタクリルアミド、N,N−ジターシャルブチルアクリルアミド、N,N−ジターシャルブチルメタクリルアミド等を挙げることができる。 Specific examples of the compound represented by the general formula (I) include N, N-dimethylacrylamide, N-methylacrylamide, N, N-diethylacrylamide, N, N-dipropylacrylamide, N-ethylacrylamide, and N-propyl. Acrylamide, N, N-diisopropylacrylamide, N, N-dibutylacrylamide, N-isopropylacrylamide, N-butylacrylamide, N, N-diisobutylacrylamide, N, N-di-t-butylacrylamide, N-isobutylacrylamide, N -Tertiary butylacrylamide, N, N-dipentylacrylamide, N, N-dimethylmethacrylamide, N-pentylacrylamide, N-methylmethacrylamide, N, N-diethylmethacrylamide, N, N-dipro Methacrylamide, N-ethyl methacrylamide, N-propyl methacrylamide, N, N-diisopropyl methacrylamide, N, N-dibutyl methacrylamide, N-isopropyl methacrylamide, N-butyl methacrylamide, N, N-diisobutyl methacryl Amides, N, N-ditertbutylmethacrylamide, N-isobutylmethacrylamide, N-tertbutylmethacrylamide, N, N-dipentylmethacrylamide, N-pentylmethacrylamide, N, N-dimethyl (α-ethyl) Examples thereof include acrylamide, N, N-dimethyl (α-propyl) acrylamide, N-methyl (α-butyl) acrylamide, N-butyl (α-isopropyl) acrylamide, and N-methylacrylic acid is particularly preferable. Rilamide, N-methylmethacrylamide, N, N-dimethylacrylamide, N, N-dimethylmethacrylamide, N-ethylacrylamide, N-ethylmethacrylamide, N, N-diethylacrylamide, N, N-diethylmethacrylamide, N -Tertiary butyl acrylamide, N-tertiary butyl methacrylamide, N, N-di-tertiary butyl acrylamide, N, N-di-tert butyl methacrylamide, etc.
また、一般式(II)で表わされる化合物の具体例としては、2−アクリロイロキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド、2−アクリロイロキシエチルトリエチルアンモニウムクロリド、2−メタクリロイロキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド、2−メタクリロイロキシエチルトリエチルアンモニウムクロリド、3−アクリロイロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリド、3−アクリロイロキシプロピルトリエチルアンモニウムクロリド、3−メタクリロイロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリド、3−メタクリロイロキシプロピルトリエチルアンモニウムクロリド、2−アクリロイロキシエチルトリメチルアンモニウムプロミド、2−アクリロイロキシエチルトリエチルアンモニウムプロミド、2−メタクリロイロキシエチルトリメチルアンモニウムメチルスルファート、2−メタクリロイロキシエチルトリエチルアンモニウムプロミド、3−アクリロイロキシプロピルトリメチルアンモニウムメチルスルファート、3−アクリロイロキシプロピルトリエチルアンモニウムヒドロキシド、3−メタクリロイロキシプロピルトリメチルアンモニウムメチルスルファート、3−メタクリロイロキシプロピルトリエチルアンモニウムヒドロキシド、2−(α−エチル)アクリロイロキシエチル・トリメチルアンモニウムクロリド、3−(α−プロピル)アクリロイロキシプロピル・トリエチルアンモニウムプロミド、3−(α−イソプロピル)アクリロイロキシプロピルトリプロピルアンモニウムヨージド、4−メタクリロイロキシブチルトリメチルアンモニウムヨ−ジド、4−(α−エチル)アクリロイロキシブチルトリプロピルアンモニウムクロリド、2−ヒドロキシ−3−メタクリロイオキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリド、5−アクリロイロキシペンチルトリブチルアンモニウムプロミド等を挙げることができ、特に好ましいものとして、2−アクリロイロキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド、2−メタクリロイロキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド、2−アクリロイロキシエチルトリメチルアンモニウムメチルスルファート、2−メタクリロイロキシエチルトリメチルアンモニウムメチルスルファート、2−アクリロイロキシエチルエチルトリエチルアンモニウムクロリド、2−メタクリロイロキシエチルトリエチルアンモニウムクロリド、3−アクリロイロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリド、3−メタクリロイロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリド、3−アクリロイロキシプロピルトリメチルアンモニウムメチルスルファート、3−メタクリロイロキシプロピルトリメチルアンモニウムメチルスルファート、3−アクリロイロキシプロピルトリエチルアンモニウムクロリド、3−メタクリロイロキシプロピルトリエチルアンモニウムクロリド等を挙げることができる。 Specific examples of the compound represented by the general formula (II) include 2-acryloyloxyethyltrimethylammonium chloride, 2-acryloyloxyethyltriethylammonium chloride, 2-methacryloyloxyethyltrimethylammonium chloride, 2-methacrylic acid. Leuoxyethyltriethylammonium chloride, 3-acryloyloxypropyltrimethylammonium chloride, 3-acryloyloxypropyltriethylammonium chloride, 3-methacryloyloxypropyltrimethylammonium chloride, 3-methacryloyloxypropyltriethylammonium chloride, 2-acrylic Leuoxyethyltrimethylammonium promide, 2-acryloyloxyethyltriethylammonium promide, 2-methacrylo Roxyethyltrimethylammonium methylsulfate, 2-methacryloyloxyethyltriethylammonium promide, 3-acryloyloxypropyltrimethylammonium methylsulfate, 3-acryloyloxypropyltriethylammonium hydroxide, 3-methacryloyloxypropyltrimethylammonium Methyl sulfate, 3-methacryloyloxypropyl triethylammonium hydroxide, 2- (α-ethyl) acryloyloxyethyl trimethylammonium chloride, 3- (α-propyl) acryloyloxypropyl triethylammonium promide, 3- (Α-Isopropyl) acryloyloxypropyltripropylammonium iodide, 4-methacryloyloxybutyltrimethylammonium Examples include mu-zide, 4- (α-ethyl) acryloyloxybutyltripropylammonium chloride, 2-hydroxy-3-methacryloyloxypropyltrimethylammonium chloride, 5-acryloyloxypentyltributylammonium promide, and the like. Particularly preferred are 2-acryloyloxyethyltrimethylammonium chloride, 2-methacryloyloxyethyltrimethylammonium chloride, 2-acryloyloxyethyltrimethylammonium methylsulfate, 2-methacryloyloxyethyltrimethylammonium methylsulfate, 2-acryloyloxyethyl ethyl triethylammonium chloride, 2-methacryloyloxyethyl triethylammonium chloride, 3-acryloyloxy Propyltrimethylammonium chloride, 3-methacryloyloxypropyltrimethylammonium chloride, 3-acryloyloxypropyltrimethylammonium methylsulfate, 3-methacryloyloxypropyltrimethylammonium methylsulfate, 3-acryloyloxypropyltriethylammonium chloride, 3 -Methacryloyloxypropyl triethylammonium chloride etc. can be mentioned.
上記重合体の製造は、一般式(I)および(II)で表わされる化合物を必須とすることによってその効果を発揮するものであるが、必要に応じて一般式(I)および(II)で表わされる化合物以外の第3の重合性単量体を用いることができ、このような重合性単量体の具体例としては、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸イソブチル、メタクリル酸イソブチル、アクリル酸第3ブチル、メタクリル酸第3ブチル、メタクリル酸−2−エチルヘキシル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸フェニル等のアクリル酸もしくはメタクリル酸のエステル;スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、ビニルナフタレン等のビニル芳香族化合物を挙げることができる。これらの重合性単量体のうちでも、アクリル酸もしくはメタクリル酸アルキルエステルを用いることが、得られる重合体を放射線硬化性組成物として使用する際の現像時のパターニング特性が良好である点において好ましい。 The production of the polymer exhibits its effect by making the compounds represented by the general formulas (I) and (II) essential, but if necessary, in the general formulas (I) and (II) Third polymerizable monomers other than the represented compounds can be used, and specific examples of such polymerizable monomers include methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, acrylic Acrylic acid or methacrylic acid esters such as butyl acrylate, butyl methacrylate, isobutyl acrylate, isobutyl methacrylate, tertiary butyl acrylate, tertiary butyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, phenyl acrylate, phenyl methacrylate Vinyl aromas such as styrene, α-methylstyrene, p-methylstyrene, vinylnaphthalene Mention may be made of the compound. Of these polymerizable monomers, it is preferable to use acrylic acid or methacrylic acid alkyl ester in that the patterning characteristics during development when using the resulting polymer as a radiation curable composition are good. .
重合に際しての単量体混合物は、一般式(I)で表わされる化合物の割合が10〜99重量%、特に20〜90重量%であることが好ましい。一般式(I)で表わされる化合物が10重量%未満であると、得られる重合体を放射線硬化性組成物として調製した場合に、放射線に対する感度が低くなるのみでなく、現像時の残膜率が低くなるので好ましくない。また、一般式(I)で表わされる化合物が99重量%より多い場合には、得られる重合体の溶媒に対する溶解性が低下し、作業性が悪くなるので好ましくない。 The monomer mixture in the polymerization is preferably such that the proportion of the compound represented by the general formula (I) is 10 to 99% by weight, particularly 20 to 90% by weight. When the compound represented by the general formula (I) is less than 10% by weight, when the obtained polymer is prepared as a radiation curable composition, not only the sensitivity to radiation is lowered, but also the remaining film ratio during development. Is not preferable because of a low. On the other hand, when the amount of the compound represented by the general formula (I) is more than 99% by weight, the solubility of the resulting polymer in a solvent is lowered and workability is deteriorated.
一方、一般式(II)で表される化合物の割合は、単量体混合物中において、1〜90重量%、特に10〜80重量%であることが好ましい。一般式(II)で表わされる化合物の割合が1重量%未満であると、得られる重合体の被染色性が低く、また90重量%より多いと、得られる重合体を放射線硬化性組成物として調製して用いた場合に、現像時に組成物の膨潤が大きく解像度が低下するので好ましくない。なお、単量体混合物として一般式(I)および(II)で表わされる化合物以外の重合性単量体を用いる場合には、該重合性単量体の単量体混合物中における割合は50重量%以下、特に30重量%以下であることが好ましい。該重合性単量体の割合が50重量%を超えると、得られる重合体の溶媒への溶解性が乏しくなる。 On the other hand, the proportion of the compound represented by the general formula (II) is preferably 1 to 90% by weight, particularly 10 to 80% by weight in the monomer mixture. When the proportion of the compound represented by the general formula (II) is less than 1% by weight, the dyeability of the resulting polymer is low, and when it is more than 90% by weight, the resulting polymer is used as a radiation curable composition. When prepared and used, it is not preferred because the composition swells greatly during development and the resolution decreases. When a polymerizable monomer other than the compounds represented by the general formulas (I) and (II) is used as the monomer mixture, the proportion of the polymerizable monomer in the monomer mixture is 50% by weight. % Or less, and particularly preferably 30% by weight or less. When the ratio of the polymerizable monomer exceeds 50% by weight, the solubility of the resulting polymer in a solvent becomes poor.
水溶性またはアルカリ可溶性ポリマーとしては、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−メチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミドなどの単量体と、メタクリロイロキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド、アクリロイロキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド、アクリロイロキシエチルトリエチルアンモニウムクロリドなどの単量体との重合体が好ましい。 Water-soluble or alkali-soluble polymers include monomers such as N, N-dimethylacrylamide, N-methylacrylamide, N, N-diethylacrylamide, methacryloyloxyethyltrimethylammonium chloride, acryloyloxyethyltrimethylammonium chloride, Polymers with monomers such as acryloyloxyethyl triethylammonium chloride are preferred.
なお、本発明で非水溶性または非アルカリ可溶性ポリマー層に用いる非水溶性ポリマーとしては、上記したように、水溶性またはアルカリ可溶性ポリマー層及び非水溶性または非アルカリ性ポリマー層上に形成するレジスト膜とインターミキシングしない材料であれば、特に制限されることはないが、マスクを介しての露光・現像により当該部分が溶解除去されることが必要であるため、感光性ポリマーが好ましい。また、レジスト膜一般に使用される下層の反射防止膜を非水溶性または非アルカリ性ポリマー層として代用することができる。 The water-insoluble polymer used in the water-insoluble or non-alkali-soluble polymer layer in the present invention includes, as described above, a water-soluble or alkali-soluble polymer layer and a resist film formed on the water-insoluble or non-alkaline polymer layer. As long as the material does not intermix, the photosensitive polymer is preferable because it is necessary to dissolve and remove the portion by exposure and development through a mask. Further, the lower antireflection film generally used for resist films can be substituted as a water-insoluble or non-alkaline polymer layer.
レジスト膜の材料としては、例えば、アルカリ可溶性樹脂とキノンジアジド系感光剤とからなるポジ型レジスト材、アルカリ可溶性樹脂と感放射線性架橋剤とからなるネガ型レジスト材、感放射線性酸発生剤を含有するポジ型又はネガ型の化学増幅型レジスト材などを挙げることができる。 Examples of resist film materials include a positive resist material composed of an alkali-soluble resin and a quinonediazide-based photosensitizer, a negative resist material composed of an alkali-soluble resin and a radiation-sensitive crosslinking agent, and a radiation-sensitive acid generator. And a positive or negative chemically amplified resist material.
そして、本発明においては、非水溶性または非アルカリ性ポリマー層上にレジスト膜を形成した後、マスクを介して放射線にて選択的に露光し、次いで露光したレジスト膜を現像する露光現像工程を行う。露光に用いる放射線としては、使用するレジストの種類に応じて、可視光線、紫外線、遠紫外線、X線等から適宜選択される。現像に用いる現像液としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ジエチルアミンなどを溶解したアルカリ性水溶液を挙げることができる。 And in this invention, after forming a resist film on a water-insoluble or non-alkaline polymer layer, the exposure development process which develops the exposed resist film after selectively exposing with a radiation through a mask is performed. . The radiation used for exposure is appropriately selected from visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, X-rays and the like according to the type of resist used. Examples of the developer used for development include an alkaline aqueous solution in which sodium hydroxide, potassium hydroxide, diethylamine and the like are dissolved.
以下、本発明について、実施例を挙げて具体的に説明する。
まず、以下のようにして、水溶性ポリマー組成物及びレジスト組成物を調製した。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples.
First, a water-soluble polymer composition and a resist composition were prepared as follows.
1.水溶性ポリマー組成物の調製
攪拌装置および温度計を備えた三ツ口フラスコを窒素置換し、N,N−ジメチルアクリルアミド86g、メタクリロイロキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド14g、メタノール300mlおよびアゾビスイソブチロニトリル0.3gを仕込み、60℃で8時間重合させた。反応溶液を1リットルの酢酸エチル中に投入して生成重合体を沈殿させた。この重合体を濾別し、さらに酢酸エチルで洗浄後、真空下60℃で乾燥し、50gの白色粉末状の重合体を得た。この重合体10gを水90gに溶解し、4,4′−ジアジドスチルベン−2,2′−ジスルホン酸ナトリウム0.2gを加え、均一な溶液とした。これを孔径0.2μmのメンブランフィルターで濾過し、水溶性ポリマー組成物溶液を調製した。
1. Preparation of water-soluble polymer composition A three-necked flask equipped with a stirrer and a thermometer was purged with nitrogen, 86 g of N, N-dimethylacrylamide, 14 g of methacryloyloxyethyltrimethylammonium chloride, 300 ml of methanol, and azobisisobutyronitrile. 3 g was charged and polymerized at 60 ° C. for 8 hours. The reaction solution was poured into 1 liter of ethyl acetate to precipitate the produced polymer. The polymer was filtered off, further washed with ethyl acetate, and then dried at 60 ° C. under vacuum to obtain 50 g of a white powdery polymer. 10 g of this polymer was dissolved in 90 g of water, and 0.2 g of sodium 4,4′-diazidostilbene-2,2′-disulfonate was added to obtain a uniform solution. This was filtered through a membrane filter having a pore size of 0.2 μm to prepare a water-soluble polymer composition solution.
2.レジスト組成物の調製
ArFポジレジストで一般的に用いられる脂環式アクリル樹脂に、酸発生剤として、トリフェニルスルホニウムトリフレートを加え、2−ヘプタノンに溶解し、均一な溶液とし、これを孔径0.2μmのメンブランフィルターで濾過し、レジスト組成物を調製した。
2. Preparation of Resist Composition Triphenylsulfonium triflate as an acid generator is added to an alicyclic acrylic resin generally used in ArF positive resists, and dissolved in 2-heptanone to obtain a uniform solution. The solution was filtered through a 2 μm membrane filter to prepare a resist composition.
実施例1:
図1に示すように、シリコンウエハ基板10上にSiO2膜11を形成した後に、上記のようにして調製した水溶性ポリマー組成物を膜厚が2000nmになるように、SiO2膜上に塗布し、205℃で1分間ベークし、水溶性ポリマー層12を形成した。次に、水溶性ポリマー層12の上に、市販されている非水溶性でありかつ非アルカリ可溶性ポリマーである反射防止膜形成用組成物を塗布、ベークして、反射防止膜層13を形成した。さらに、その上に、前記のように調製したレジスト組成物をベーク後の膜厚が2000nmになるように、塗布し、130℃で1分間ベークしてレジスト膜14を形成した。
Example 1:
As shown in FIG. 1, after the SiO 2 film 11 is formed on the
次いで、フォトマスクを介して、193nmの放射線を20mJ/cm2で露光し、2.38重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液の現像液を用いて30秒間現像し、バターン付きの基板を得た。
この後、O2プラズマ処理で反射防止膜層13及び水溶性ポリマー層12をエッチングし、次いでフッ素ガスでSiO2膜11をエッチングし、図1のような構造を有する基板を得た。そして、基板を回転させながら100秒間、水でリンスを行ったところ、SiO2膜11より上層の膜全てを剥離できた。
Next, 193 nm radiation was exposed through a photomask at 20 mJ / cm 2 and developed with a 2.38 wt% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide for 30 seconds to obtain a substrate with a pattern.
Thereafter, the
実施例2:
図2に示すように、シリコンウエハ基板20上に低誘電率(low−k)膜の一つであるカーボン含有SiO2膜21を形成した後に、前記した水溶性ポリマー組成物を膜厚が2000nmになるように塗布し、205℃で1分間ベークし、水溶性ポリマー層22を形成した。次に、水溶性ポリマー層22の上に、実施例1で用いたのと同様の反射防止膜形成用組成物を塗布、ベークして、反射防止膜層23を形成し、さらに、その上に、前記のレジスト組成物をベーク後の膜厚が2000nmになるように塗布し、130℃で1分間ベークしてレジスト膜24を形成した。
Example 2:
As shown in FIG. 2, after forming a carbon-containing SiO 2 film 21, which is one of low dielectric constant (low-k) films, on a
次いで、実施例1と同様にして、露光、現像してパターン付きの基板を得た。
この後、O2プラズマ処理で反射防止膜層23及び水溶性ポリマー層22をエッチングし、次いでフッ素ガスでカーボン含有SiO2膜層21をエッチングし、図2のような構造を有する基板を得た。そして、基板を回転させながら、100秒間水でリンスを行ったところ、カーボン含有SiO2膜より上層の膜が剥離できた。
Next, in the same manner as in Example 1, exposure and development were performed to obtain a substrate with a pattern.
Thereafter, the
本発明は、レジスト材からなるパターンをエッチングしパターンを転写する物品であれば、何らその用途に限定されるものではなく、特に半導体のデバイス製造において、ウエハ基板上の不要となったレジスト材の除去に好適に採用される。 The present invention is not limited to its use as long as it is an article that etches a pattern made of a resist material and transfers the pattern, and in particular, in the manufacture of semiconductor devices, the resist material that is no longer necessary on the wafer substrate is used. It is preferably employed for removal.
10…シリコンウエハ基板、11…低誘電材料膜(SiO2膜)、12…水溶性またはアルカリ可溶性ポリマー層、13…非水溶性または非アルカリ性ポリマー層(反射防止膜層)、14…レジスト膜、20…シリコンウエハ基板、21…カーボン含有SiO2膜、22…水溶性ポリマー層、23…反射防止膜層、24…レジスト膜。 10 ... silicon wafer substrate, 11 ... low-dielectric material film (SiO 2 film), 12 ... water-soluble or alkali-soluble polymer layer, 13 ... water-insoluble or non-alkaline polymer layer (antireflection film layer), 14 ... resist film, 20 ... silicon wafer substrate, 21 ... carbon-containing SiO 2 film, 22 ... water-soluble polymer layer, 23 ... antireflection film layer, 24 ... resist film.
Claims (5)
(ii)前記水溶性またはアルカリ可溶性ポリマー層の上に、非水溶性または非アルカリ可溶性ポリマー層を形成する工程、
(iii)前記非水溶性または非アルカリ可溶性ポリマー層の上に、レジスト膜を形成する工程、
(iv)前記工程(iii)の後に露光現像する工程、
(v)前記水溶性またはアルカリ可溶性ポリマー層より下部の層をエッチングする工程、
(vi)水またはアルカリ溶液によって、前記水溶性またはアルカリ可溶性ポリマー層を含む上層全てを除去する工程、
を含むパターン形成方法。 (I) forming a water-soluble or alkali-soluble polymer layer on the substrate;
(Ii) forming a water-insoluble or alkali-soluble polymer layer on the water-soluble or alkali-soluble polymer layer;
(Iii) forming a resist film on the water-insoluble or non-alkali-soluble polymer layer;
(Iv) a step of exposing and developing after the step (iii);
(V) etching a layer below the water-soluble or alkali-soluble polymer layer;
(Vi) removing all the upper layer including the water-soluble or alkali-soluble polymer layer with water or an alkali solution;
A pattern forming method including:
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- 2004-06-16 JP JP2004177818A patent/JP2006003484A/en not_active Withdrawn
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