JP2663815B2 - レジストパターン形成方法 - Google Patents
レジストパターン形成方法Info
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/34—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies not provided for in groups H01L21/0405, H01L21/0445, H01L21/06, H01L21/16 and H01L21/18 with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/46—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/428
- H01L21/461—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/428 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/469—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/428 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After-treatment of these layers
- H01L21/47—Organic layers, e.g. photoresist
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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- 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
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- G03F7/091—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers characterised by antireflection means or light filtering or absorbing means, e.g. anti-halation, contrast enhancement
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コントラスト増強フォ
トリソグラフィー（ＣＥＬ：Ｃｏｎｔｒａｓｔ Ｅｎｈ
ａｎｃｅｍｅｎｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）プロセス
によりシリコンウエハー等の基盤上にレジストパターン
を形成する方法に関する。
トリソグラフィー（ＣＥＬ：Ｃｏｎｔｒａｓｔ Ｅｎｈ
ａｎｃｅｍｅｎｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）プロセス
によりシリコンウエハー等の基盤上にレジストパターン
を形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】半導体
集積回路の製造においてリソグラフィー技術を用いるこ
とは良く知られている。このようなリソグラフィー工程
では、エッチング加工すべきシリコンウエハー基盤上に
フォトレジスト膜を設け、加工パターンを描いたマスク
を介して一定波長の光によって基盤上のフォトレジスト
を露光する。光の照射した部分にレジストパターンが形
成されるポジ型では、マスクを透過した光によってフォ
トレジストは光化学反応を起こし、アルカリ性現像液に
可溶なカルボキシル基を含む化合物に変化し、次いでア
ルカリ性水溶液に接触させる現像によりフォトレジスト
化合物を溶解させ、これによりマスクのパターンが転写
されたレジストパターンを形成することができる。そし
てレジストパターンに沿ってエッチングを行い、基盤の
加工を行うものである。
集積回路の製造においてリソグラフィー技術を用いるこ
とは良く知られている。このようなリソグラフィー工程
では、エッチング加工すべきシリコンウエハー基盤上に
フォトレジスト膜を設け、加工パターンを描いたマスク
を介して一定波長の光によって基盤上のフォトレジスト
を露光する。光の照射した部分にレジストパターンが形
成されるポジ型では、マスクを透過した光によってフォ
トレジストは光化学反応を起こし、アルカリ性現像液に
可溶なカルボキシル基を含む化合物に変化し、次いでア
ルカリ性水溶液に接触させる現像によりフォトレジスト
化合物を溶解させ、これによりマスクのパターンが転写
されたレジストパターンを形成することができる。そし
てレジストパターンに沿ってエッチングを行い、基盤の
加工を行うものである。
【０００３】このようなフォトレジストを用いるフォト
リソグラフィープロセスは、ヘキサメチルジシラザン
（ＨＭＤＳ）等で処理されたシリコンウエハー上にフォ
トレジストをスピンコートによって所定厚みの均一な膜
を形成し、シリコンウエハーを加熱（プリベーク）す
る。その後、フォトマスクを介したパターンニング露光
の後、ポストエクスポジュアーベーク（ＰＥＢ）、現像
液による現像、純水によるリンスなどの工程によりパタ
ーニングプロファイルを形成する。
リソグラフィープロセスは、ヘキサメチルジシラザン
（ＨＭＤＳ）等で処理されたシリコンウエハー上にフォ
トレジストをスピンコートによって所定厚みの均一な膜
を形成し、シリコンウエハーを加熱（プリベーク）す
る。その後、フォトマスクを介したパターンニング露光
の後、ポストエクスポジュアーベーク（ＰＥＢ）、現像
液による現像、純水によるリンスなどの工程によりパタ
ーニングプロファイルを形成する。
【０００４】この場合、プリベーク工程は、フォトレジ
スト膜内の溶剤を揮散させ、基盤との接着性を向上さ
せ、未露光部の膜減りを減少させるものである。また、
露光時、入射光と基盤からの反射光との間に干渉が生
じ、いわゆる定在波がフォトレジスト内で起こり、現像
後のフォトレジストプロファイルの壁面に波打ちが生じ
るが、ポストエクスポジュアーベークは、露光部の感光
剤を熱拡散させ、レジストプロファイル壁面の波打ちを
減少させ、更にフォトレジストのプロファイルを矩形に
するものである。従って、最近のフォトリソグラフィー
工程において、これらのプリベークとポストエクスポジ
ュアーベークはなくてはならない工程である。
スト膜内の溶剤を揮散させ、基盤との接着性を向上さ
せ、未露光部の膜減りを減少させるものである。また、
露光時、入射光と基盤からの反射光との間に干渉が生
じ、いわゆる定在波がフォトレジスト内で起こり、現像
後のフォトレジストプロファイルの壁面に波打ちが生じ
るが、ポストエクスポジュアーベークは、露光部の感光
剤を熱拡散させ、レジストプロファイル壁面の波打ちを
減少させ、更にフォトレジストのプロファイルを矩形に
するものである。従って、最近のフォトリソグラフィー
工程において、これらのプリベークとポストエクスポジ
ュアーベークはなくてはならない工程である。
【０００５】このようにフォトレジストによるリソグラ
フィー工程は次のようにまとめることができる。 ［工程１］ （１）シリコンウエハーのＨＭＤＳプライム処理 （２）レジスト剤塗布 （３）プリベーク （４）露光 （５）ポストエクスポジュアーベーク （６）レジスト現像 （７）リンス
フィー工程は次のようにまとめることができる。 ［工程１］ （１）シリコンウエハーのＨＭＤＳプライム処理 （２）レジスト剤塗布 （３）プリベーク （４）露光 （５）ポストエクスポジュアーベーク （６）レジスト現像 （７）リンス
【０００６】しかし、年々集積回路の小型化、高集積化
が進み、非常に微細なパターンをレジストに転写するリ
ソグラフィー技術が必要になってきており、このため微
細パターンを矩形性良く正確なサイズでレジストに転写
する技術が望まれている。また集積回路の多層化が進
み、このため大きな段差部分でも正確にパターニングで
きるフォーカスマージンも要求されてきている。
が進み、非常に微細なパターンをレジストに転写するリ
ソグラフィー技術が必要になってきており、このため微
細パターンを矩形性良く正確なサイズでレジストに転写
する技術が望まれている。また集積回路の多層化が進
み、このため大きな段差部分でも正確にパターニングで
きるフォーカスマージンも要求されてきている。
【０００７】その中の技術として、フォトレジスト膜上
にコントラスト増強膜を設ける方法があり、コントラス
ト増強フォトリソグラフィー（ＣＥＬ：Ｃｏｎｔｒａｓ
ｔＥｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）
として知られている。このコントラスト増強膜は欧州公
開公報３６１６２７、３５５９３４号、及び米国特許４
７０２９９６号に開示されるように、光によって退色す
る物質であり、アリールニトロンのような光退色性化合
物と重合結合剤を含むものである。
にコントラスト増強膜を設ける方法があり、コントラス
ト増強フォトリソグラフィー（ＣＥＬ：Ｃｏｎｔｒａｓ
ｔＥｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）
として知られている。このコントラスト増強膜は欧州公
開公報３６１６２７、３５５９３４号、及び米国特許４
７０２９９６号に開示されるように、光によって退色す
る物質であり、アリールニトロンのような光退色性化合
物と重合結合剤を含むものである。
【０００８】従来、コントラスト増強膜は、光退色性物
質などを溶剤に溶解させてコントラスト増強剤を調製
し、スピンコートなどの塗布方法でフォトレジストの上
に均一な膜を形成するものであるが、従来の光退色性物
質を溶解させる溶剤の多くがフォトレジストを多少とも
溶解するものであった。このため、コントラスト増強膜
とフォトレジスト膜の界面においてこれらの膜同士が相
互にインターミキシングを起こし、現像後のフォトレジ
ストのプロファイルに悪影響を起こし、レジスト上に直
接スピンコートしてコントラスト増強膜を形成すること
が不可能であり、そのためレジスト膜とコントラスト増
強膜との間にポリビニルアルコールなどの水溶性のバリ
ヤー膜を形成する必要があった。
質などを溶剤に溶解させてコントラスト増強剤を調製
し、スピンコートなどの塗布方法でフォトレジストの上
に均一な膜を形成するものであるが、従来の光退色性物
質を溶解させる溶剤の多くがフォトレジストを多少とも
溶解するものであった。このため、コントラスト増強膜
とフォトレジスト膜の界面においてこれらの膜同士が相
互にインターミキシングを起こし、現像後のフォトレジ
ストのプロファイルに悪影響を起こし、レジスト上に直
接スピンコートしてコントラスト増強膜を形成すること
が不可能であり、そのためレジスト膜とコントラスト増
強膜との間にポリビニルアルコールなどの水溶性のバリ
ヤー膜を形成する必要があった。
【０００９】また、ＣＥＬプロセスにおいてもレジスト
のプリベーク及びＰＥＢは必須の工程であるが、従来の
コントラスト増強膜は、レジスト膜上にバリヤー膜とコ
ントラスト増強膜が存在する状態でプリベークやＰＥＢ
工程を経ると、コントラスト増強膜がバリヤー膜を通し
てレジスト膜にしみ出してレジスト膜とインターミキシ
ングし、現像後のフォトレジストのプロファイルに悪影
響を起こし、このためＰＥＢの前にバリヤー膜とコント
ラスト増強膜の除去を行わねばならなかった。
のプリベーク及びＰＥＢは必須の工程であるが、従来の
コントラスト増強膜は、レジスト膜上にバリヤー膜とコ
ントラスト増強膜が存在する状態でプリベークやＰＥＢ
工程を経ると、コントラスト増強膜がバリヤー膜を通し
てレジスト膜にしみ出してレジスト膜とインターミキシ
ングし、現像後のフォトレジストのプロファイルに悪影
響を起こし、このためＰＥＢの前にバリヤー膜とコント
ラスト増強膜の除去を行わねばならなかった。
【００１０】従って、従来のＣＥＬプロセスは次の工程
になる。 ［工程２］ （１）シリコンウエハーのＨＭＤＳプライム処理 （２）レジスト剤塗布 （３）プリベーク （４）バリヤー材塗布及びコントラスト増強剤塗布 （５）露光 （６）バリヤー膜及びコントラスト増強膜の除去 （７）ポストエクスポジュアーベーク （８）レジスト現像 （９）リンス
になる。 ［工程２］ （１）シリコンウエハーのＨＭＤＳプライム処理 （２）レジスト剤塗布 （３）プリベーク （４）バリヤー材塗布及びコントラスト増強剤塗布 （５）露光 （６）バリヤー膜及びコントラスト増強膜の除去 （７）ポストエクスポジュアーベーク （８）レジスト現像 （９）リンス
【００１１】しかしながら、このようなポストエクスポ
ジュアーベークの前にバリヤー膜とコントラスト増強膜
の除去を行うプロセスの場合、上記工程１のラインにバ
リヤー材とコントラスト増強剤のスピンコートのカッ
プ、バリヤー膜とコントラスト増強膜を除去するための
カップを設けなければならず、そのため生産ラインの設
備費用が高くなると共に、スループットの低下を招くも
のであった。
ジュアーベークの前にバリヤー膜とコントラスト増強膜
の除去を行うプロセスの場合、上記工程１のラインにバ
リヤー材とコントラスト増強剤のスピンコートのカッ
プ、バリヤー膜とコントラスト増強膜を除去するための
カップを設けなければならず、そのため生産ラインの設
備費用が高くなると共に、スループットの低下を招くも
のであった。
【００１２】本発明は、上記問題点を改善するためなさ
れたもので、レジストパターンのプロファイルを可及的
に矩形とすると共に、フォーカスマージンが大きく、段
差部分での解像を向上させることができ、しかも従来の
設備をそのまま使用でき、従来のプロセスを簡略化して
コスト的に有利なレジストパターン形成方法を提供する
ことを目的とする。
れたもので、レジストパターンのプロファイルを可及的
に矩形とすると共に、フォーカスマージンが大きく、段
差部分での解像を向上させることができ、しかも従来の
設備をそのまま使用でき、従来のプロセスを簡略化して
コスト的に有利なレジストパターン形成方法を提供する
ことを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は、上
記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、シリコン
ウエハーなどの基盤にレジストパターンを形成する方法
として、基盤に非水溶性レジスト膜を形成する工程、該
レジスト膜上に下記式（１）で表されるアリールニトロ
ン化合物を含有するコントラスト増強剤によりコントラ
スト増強膜を形成する工程、上記レジスト膜を上記コン
トラスト増強膜形成前又は形成後にプリベークする工
程、上記レジスト膜及びコントラスト増強膜に光を露光
する露光工程、露光後にポストエクスポジュアーベーク
する工程、該べーク工程後にコントラスト増強膜を除去
する工程及びレジスト膜を現像する工程のプロセスとす
ることが有効であることを知見した。
記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、シリコン
ウエハーなどの基盤にレジストパターンを形成する方法
として、基盤に非水溶性レジスト膜を形成する工程、該
レジスト膜上に下記式（１）で表されるアリールニトロ
ン化合物を含有するコントラスト増強剤によりコントラ
スト増強膜を形成する工程、上記レジスト膜を上記コン
トラスト増強膜形成前又は形成後にプリベークする工
程、上記レジスト膜及びコントラスト増強膜に光を露光
する露光工程、露光後にポストエクスポジュアーベーク
する工程、該べーク工程後にコントラスト増強膜を除去
する工程及びレジスト膜を現像する工程のプロセスとす
ることが有効であることを知見した。
【００１４】
【化２】 （但し、式中Ｒ1、Ｒ2及びＲ3は互いに同一又は異種の
アルキル基、アリール基又は水素原子、Ｒ4乃至Ｒ8は互
いに同一又は異種のアルキル基、水素原子又はカルボキ
シ基であるが、Ｒ4乃至Ｒ8の少なくとも１つはカルボキ
シ基である。ＸはＲ9Ｏ−で表されるアルコキシ基、Ｒ
10Ｒ11Ｎ−で表されるジアルキルアミノ基又は水素原子
であり、Ｒ9はアルキル基、Ｒ10及びＲ11は互いに同一
又は異種のアルキル基である。ｎは０、１又は２の値を
有する。）
アルキル基、アリール基又は水素原子、Ｒ4乃至Ｒ8は互
いに同一又は異種のアルキル基、水素原子又はカルボキ
シ基であるが、Ｒ4乃至Ｒ8の少なくとも１つはカルボキ
シ基である。ＸはＲ9Ｏ−で表されるアルコキシ基、Ｒ
10Ｒ11Ｎ−で表されるジアルキルアミノ基又は水素原子
であり、Ｒ9はアルキル基、Ｒ10及びＲ11は互いに同一
又は異種のアルキル基である。ｎは０、１又は２の値を
有する。）
【００１５】即ち、上記プロセスに用いる一般式（１）
で表されるアリールニトロン化合物はアルカリ水溶液可
溶性であり、このアリールニトロン化合物を含有するコ
ントラスト増強剤を用いることにより、バリヤー膜を形
成することなくレジスト膜上に直接スピンコートしてコ
ントラスト増強膜を形成することができ、更にコントラ
スト増強膜がレジスト膜上に存在する状態でプリベーク
やポストエクスポジュアーベークを行ってもなんらイン
ターミキシング現象が生じないばかりか、コントラスト
増強効果が優れ、加えてレジスト膜表面に難溶化層を形
成することができるので、レジスト膜の未露光部の膜減
りを抑え、プロファイルを更に矩形にすることができる
上、コントラスト増強効果に表面難溶化効果が加わって
更にフォーカスマージンが大きくなり、解像度を向上さ
せることができることを知見した。しかも、上記プロセ
スではレジスト剤塗布とコントラスト増強剤塗布とを一
つのカップで、また、コントラスト増強膜の除去とレジ
スト現像とを一つのカップで行うことができるので、従
来のラインへの増設は特に必要がなく、フォトレジスト
の現状のラインをそのまま使用でき、プロセスを簡略化
してコストを低減できることを見い出し、本発明をなす
に至ったものである。
で表されるアリールニトロン化合物はアルカリ水溶液可
溶性であり、このアリールニトロン化合物を含有するコ
ントラスト増強剤を用いることにより、バリヤー膜を形
成することなくレジスト膜上に直接スピンコートしてコ
ントラスト増強膜を形成することができ、更にコントラ
スト増強膜がレジスト膜上に存在する状態でプリベーク
やポストエクスポジュアーベークを行ってもなんらイン
ターミキシング現象が生じないばかりか、コントラスト
増強効果が優れ、加えてレジスト膜表面に難溶化層を形
成することができるので、レジスト膜の未露光部の膜減
りを抑え、プロファイルを更に矩形にすることができる
上、コントラスト増強効果に表面難溶化効果が加わって
更にフォーカスマージンが大きくなり、解像度を向上さ
せることができることを知見した。しかも、上記プロセ
スではレジスト剤塗布とコントラスト増強剤塗布とを一
つのカップで、また、コントラスト増強膜の除去とレジ
スト現像とを一つのカップで行うことができるので、従
来のラインへの増設は特に必要がなく、フォトレジスト
の現状のラインをそのまま使用でき、プロセスを簡略化
してコストを低減できることを見い出し、本発明をなす
に至ったものである。
【００１６】以下、本発明につき更に詳述すると、本発
明のレジストパターン形成方法は、シリコンウエハーな
どの基盤にレジストパターンを形成する方法において、
基盤に非水溶性レジスト膜を形成する工程、該レジスト
膜上に下記式（１）で表されるアリールニトロン化合物
を含有するコントラスト増強剤によりコントラスト増強
膜を形成する工程、上記レジスト膜を上記コントラスト
増強膜形成前又は形成後にプリベークする工程、上記レ
ジスト膜及びコントラスト増強膜に光を露光する露光工
程、露光後にポストエクスポジュアーベークする工程、
該べーク工程後にコントラスト増強膜を除去する工程及
びレジスト膜を現像する工程を含むものである。
明のレジストパターン形成方法は、シリコンウエハーな
どの基盤にレジストパターンを形成する方法において、
基盤に非水溶性レジスト膜を形成する工程、該レジスト
膜上に下記式（１）で表されるアリールニトロン化合物
を含有するコントラスト増強剤によりコントラスト増強
膜を形成する工程、上記レジスト膜を上記コントラスト
増強膜形成前又は形成後にプリベークする工程、上記レ
ジスト膜及びコントラスト増強膜に光を露光する露光工
程、露光後にポストエクスポジュアーベークする工程、
該べーク工程後にコントラスト増強膜を除去する工程及
びレジスト膜を現像する工程を含むものである。
【００１７】即ち、この工程は、レジスト剤塗布後、バ
リアー膜を設けることなく直接レジスト膜上にコントラ
スト増強膜を形成すること、露光後にＰＥＢを行い、次
いでコントラスト増強膜を除去し、更にレジスト現像を
行うことが特徴である。
リアー膜を設けることなく直接レジスト膜上にコントラ
スト増強膜を形成すること、露光後にＰＥＢを行い、次
いでコントラスト増強膜を除去し、更にレジスト現像を
行うことが特徴である。
【００１８】ここで、本発明のレジストパターン形成方
法は、典型的にはシリコンウエハーにレジストパターン
を形成する場合に採用されるが、これに限られるもので
はない。
法は、典型的にはシリコンウエハーにレジストパターン
を形成する場合に採用されるが、これに限られるもので
はない。
【００１９】シリコーウエハーに本発明法を採用する場
合、まず常法に従ってＨＭＤＳプライム処理等の前処理
を施すことができる。
合、まず常法に従ってＨＭＤＳプライム処理等の前処理
を施すことができる。
【００２０】次いで、本発明法では、このシリコンウエ
ハー等の基盤上にレジスト剤をスピンコート等の手段で
塗布し、レジスト膜を形成する。この場合、レジスト剤
は公知のものでよく、非水溶性レジスト膜を形成し得る
ものであればいずれのものも使用できるが、特にクレゾ
ールノボラック樹脂とナフトキノンジアジドスルホニル
エステル化合物とからなるポジ型レジストが好ましい。
また、レジスト膜の厚さは適宜選定されるが、通常０．
６〜２０μｍである。
ハー等の基盤上にレジスト剤をスピンコート等の手段で
塗布し、レジスト膜を形成する。この場合、レジスト剤
は公知のものでよく、非水溶性レジスト膜を形成し得る
ものであればいずれのものも使用できるが、特にクレゾ
ールノボラック樹脂とナフトキノンジアジドスルホニル
エステル化合物とからなるポジ型レジストが好ましい。
また、レジスト膜の厚さは適宜選定されるが、通常０．
６〜２０μｍである。
【００２１】本発明においては、このレジスト膜上にコ
ントラスト増強膜を形成するが、このコントラスト増強
膜の形成に下記式（１）で表されるアルカリ水溶液可溶
のアリールニトロンを含有するコントラスト増強剤を使
用するもので、これにより、従来プロセスを簡略化した
上記工程が可能となったものである。
ントラスト増強膜を形成するが、このコントラスト増強
膜の形成に下記式（１）で表されるアルカリ水溶液可溶
のアリールニトロンを含有するコントラスト増強剤を使
用するもので、これにより、従来プロセスを簡略化した
上記工程が可能となったものである。
【００２２】
【化３】
【００２３】ここで、上記（１）式中のＲ1、Ｒ2及びＲ
3は、アルキル基、アリール基又は水素原子である。ア
ルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロ
ピル基、イソプロピル基、ブチル基、ｓｅｃ−ブチル
基、ｔｅｒｔ−ブチル基、シクロへキシル基等の炭素数
１〜８のものが好適であり、中でもメチル基、エチル
基、プロピル基、ブチル基がより好ましく用いられる。
アリール基としては、例えばフェニル基、置換フェニル
基、ナフチル基、置換ナフチル基等の炭素数６〜１５の
ものが好適であり、中でもフェニル基、メチルフェニル
基、エチルフェニル基がより好ましく用いられる。
Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7及びＲ8は互いに同一又は異種のア
ルキル基、水素原子又はカルボキシ基である。この場合
のアルキル基としてはＲ1、Ｒ2、Ｒ3で例示したものと
同様のものを挙げることができる。ＸはＲ9Ｏ−で表さ
れるアルコキシ基、Ｒ10Ｒ11Ｎ−で表されるジアルキル
アミノ基又は水素原子であり、Ｒ9はアルキル基、Ｒ10
及びＲ11は互いに同一又は異種のアルキル基である。こ
の場合のアルキル基としてもＲ1、Ｒ2、Ｒ3で例示した
ものと同様のものを挙げることができる。また、ｎは
０、１又は２の値を有し、好ましくは０又は１である。
3は、アルキル基、アリール基又は水素原子である。ア
ルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロ
ピル基、イソプロピル基、ブチル基、ｓｅｃ−ブチル
基、ｔｅｒｔ−ブチル基、シクロへキシル基等の炭素数
１〜８のものが好適であり、中でもメチル基、エチル
基、プロピル基、ブチル基がより好ましく用いられる。
アリール基としては、例えばフェニル基、置換フェニル
基、ナフチル基、置換ナフチル基等の炭素数６〜１５の
ものが好適であり、中でもフェニル基、メチルフェニル
基、エチルフェニル基がより好ましく用いられる。
Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7及びＲ8は互いに同一又は異種のア
ルキル基、水素原子又はカルボキシ基である。この場合
のアルキル基としてはＲ1、Ｒ2、Ｒ3で例示したものと
同様のものを挙げることができる。ＸはＲ9Ｏ−で表さ
れるアルコキシ基、Ｒ10Ｒ11Ｎ−で表されるジアルキル
アミノ基又は水素原子であり、Ｒ9はアルキル基、Ｒ10
及びＲ11は互いに同一又は異種のアルキル基である。こ
の場合のアルキル基としてもＲ1、Ｒ2、Ｒ3で例示した
ものと同様のものを挙げることができる。また、ｎは
０、１又は２の値を有し、好ましくは０又は１である。
【００２４】本発明方法は、上記式（１）で表されるア
リールニトロンを含有するコントラスト増強剤を使用す
るものであり、この場合、コントラスト増強剤の組成と
しては、上記式（１）で表されるアリールニトロンをコ
ントラスト増強剤の１〜３０％（重量％、以下同様）、
好ましくは１〜１５％、残部を水とすることが好ましい
が、そのほかスピンコート性を増すために、ポリビニル
アルコール、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリ
ビニルピロリドン、ポリエチレンオキシド、アミロー
ス、デキストラン、セルロース、プルランなどの平均重
合度が約２０００〜１２０００の水溶性ポリマーを０．
５〜３０％、好ましくは１〜１０％添加することは任意
である。
リールニトロンを含有するコントラスト増強剤を使用す
るものであり、この場合、コントラスト増強剤の組成と
しては、上記式（１）で表されるアリールニトロンをコ
ントラスト増強剤の１〜３０％（重量％、以下同様）、
好ましくは１〜１５％、残部を水とすることが好ましい
が、そのほかスピンコート性を増すために、ポリビニル
アルコール、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリ
ビニルピロリドン、ポリエチレンオキシド、アミロー
ス、デキストラン、セルロース、プルランなどの平均重
合度が約２０００〜１２０００の水溶性ポリマーを０．
５〜３０％、好ましくは１〜１０％添加することは任意
である。
【００２５】また、アルカリ水溶液可溶なアリールニト
ロン化合物が水に溶けにくい場合、トリス（ヒドロキシ
メチル）アミノメタン、ピリジン、トリエチルアミン、
水酸化テトラメチルアンモニウム溶液、水酸化テトラブ
チルアンモニウム溶液、２，２’，２”−ニトロエタノ
ールなどの有機塩基を０．５〜３０％、好ましくは１〜
１０％添加したり、界面活性剤を０．０００１〜５０
％、好ましくは０．０３〜１％添加することは、本発明
の効果を損なわない限り任意である。
ロン化合物が水に溶けにくい場合、トリス（ヒドロキシ
メチル）アミノメタン、ピリジン、トリエチルアミン、
水酸化テトラメチルアンモニウム溶液、水酸化テトラブ
チルアンモニウム溶液、２，２’，２”−ニトロエタノ
ールなどの有機塩基を０．５〜３０％、好ましくは１〜
１０％添加したり、界面活性剤を０．０００１〜５０
％、好ましくは０．０３〜１％添加することは、本発明
の効果を損なわない限り任意である。
【００２６】コントラスト増強剤を塗布する場合は、ス
ピンコート等の適宜な方法を採用し得、またこのコント
ラスト増強膜の厚さは任意に選ぶことができるが、通常
０．１〜１μｍとすることが好ましい。
ピンコート等の適宜な方法を採用し得、またこのコント
ラスト増強膜の厚さは任意に選ぶことができるが、通常
０．１〜１μｍとすることが好ましい。
【００２７】このようなコントラスト増強剤はアルカリ
水溶液可溶であるため、シリコンウエハー等の基盤にレ
ジスト剤を塗布した後、引き続いてコントラスト増強剤
をスピンコートなどの方法で塗布することができ、バリ
ヤー膜を形成する必要がない。続いて常法に従ってプリ
ベークするが、このプリベークは、レジスト剤を塗布し
た後に行い、次いでコントラスト増強剤を塗布する工程
とすることもできる。なお、プリベークの条件は適宜選
定し得るが、通常７０〜１１０℃、４０〜１２０秒の条
件とすることができる。
水溶液可溶であるため、シリコンウエハー等の基盤にレ
ジスト剤を塗布した後、引き続いてコントラスト増強剤
をスピンコートなどの方法で塗布することができ、バリ
ヤー膜を形成する必要がない。続いて常法に従ってプリ
ベークするが、このプリベークは、レジスト剤を塗布し
た後に行い、次いでコントラスト増強剤を塗布する工程
とすることもできる。なお、プリベークの条件は適宜選
定し得るが、通常７０〜１１０℃、４０〜１２０秒の条
件とすることができる。
【００２８】次いで、常法に従い露光するが、本発明で
はコントラスト増強膜を形成しているため、レジストの
プロファイルをより矩形にすることができる。なお、露
光条件はレジスト膜の種類、厚さ等に応じて選定するこ
とができる。
はコントラスト増強膜を形成しているため、レジストの
プロファイルをより矩形にすることができる。なお、露
光条件はレジスト膜の種類、厚さ等に応じて選定するこ
とができる。
【００２９】次に本発明ではコントラスト増強膜を除去
することなくポストエクスポジュアーベークする。これ
によってコントラスト増強膜とレジスト膜とのインター
ミキシングを起こすことなく感光剤を除去し、定在波に
よって生じた波打ちを減少させることができる。このポ
ストエクスポジュアーベークの条件も公知の条件とする
ことができるが、通常８０〜１３０℃、４０〜１２０秒
とすることが好ましい。
することなくポストエクスポジュアーベークする。これ
によってコントラスト増強膜とレジスト膜とのインター
ミキシングを起こすことなく感光剤を除去し、定在波に
よって生じた波打ちを減少させることができる。このポ
ストエクスポジュアーベークの条件も公知の条件とする
ことができるが、通常８０〜１３０℃、４０〜１２０秒
とすることが好ましい。
【００３０】この後、コントラスト増強膜を例えば純水
によって洗い流して除去した後、引き続いて現像液で現
像を行うか、又はアルカリ現像液を用いてコントラスト
増強膜の除去と現像を同時に行うことができる。最後に
純水によってリンスしてレジストパターンを得ることが
できる。
によって洗い流して除去した後、引き続いて現像液で現
像を行うか、又はアルカリ現像液を用いてコントラスト
増強膜の除去と現像を同時に行うことができる。最後に
純水によってリンスしてレジストパターンを得ることが
できる。
【００３１】
【実施例】以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体
的に示すが、本発明は下記の実施例に制限されるもので
はない。なお、以下の例において部は重量部を示す。
的に示すが、本発明は下記の実施例に制限されるもので
はない。なお、以下の例において部は重量部を示す。
【００３２】［実施例１］下記式（２）で表されるアリ
ールニトロン４．５部、化学式（ＨＯＣＨ2）3ＣＮＨ2
で表されるトリス（ヒドロキシメチル）アミノメタン
２．０部、ポリビニルピロリドン６０％とポリアクリル
酸４０％との共重合体ポリマー（商品名Ｌｕｖｉｓｋｏ
ｌＶＡ−６４）３．５部を純水９０部に良く溶解させ、
コントラスト増強剤を調製した。
ールニトロン４．５部、化学式（ＨＯＣＨ2）3ＣＮＨ2
で表されるトリス（ヒドロキシメチル）アミノメタン
２．０部、ポリビニルピロリドン６０％とポリアクリル
酸４０％との共重合体ポリマー（商品名Ｌｕｖｉｓｋｏ
ｌＶＡ−６４）３．５部を純水９０部に良く溶解させ、
コントラスト増強剤を調製した。
【００３３】
【化４】
【００３４】フォトレジスト（東京応化工業（株）製Ｔ
ＨＭＲｉｐ１８００）を６インチウエハー上に、はじめ
に３００ｒｐｍで３秒間、その後３０００ｒｐｍで３０
秒間スピンコートし、次いで上記コントラスト増強剤
を、はじめに３００ｒｐｍで３秒間、その後４０００ｒ
ｐｍで３０秒間スピンコートし、温度９０℃で９０秒間
プリベークし、レジスト膜厚１．２６μｍ、コントラス
ト増強膜厚０．１８μｍの膜を形成した。
ＨＭＲｉｐ１８００）を６インチウエハー上に、はじめ
に３００ｒｐｍで３秒間、その後３０００ｒｐｍで３０
秒間スピンコートし、次いで上記コントラスト増強剤
を、はじめに３００ｒｐｍで３秒間、その後４０００ｒ
ｐｍで３０秒間スピンコートし、温度９０℃で９０秒間
プリベークし、レジスト膜厚１．２６μｍ、コントラス
ト増強膜厚０．１８μｍの膜を形成した。
【００３５】ｉ線ステッパーでラインとスペースとの間
隔が０．３６μｍのパターンを露光し、次いで温度１１
０℃で９０秒間ポストエクスポジュアーベークし、純水
をウエハー上に吐出させながら１０００ｒｐｍで２０秒
間コントラスト増強膜の剥離を行い、現像液ＮＭＤ−Ｗ
（東京応化工業（株）製）で２３℃で６５秒間静止バド
ル現像を行い、純水リンスを行った。
隔が０．３６μｍのパターンを露光し、次いで温度１１
０℃で９０秒間ポストエクスポジュアーベークし、純水
をウエハー上に吐出させながら１０００ｒｐｍで２０秒
間コントラスト増強膜の剥離を行い、現像液ＮＭＤ−Ｗ
（東京応化工業（株）製）で２３℃で６５秒間静止バド
ル現像を行い、純水リンスを行った。
【００３６】［実施例２］フォトレジスト（東京応化工
業（株）製ＴＨＭＲｉｐ１８００）を６インチウエハー
上に、はじめに３００ｒｐｍで３秒間、その後３０００
ｒｐｍで３０秒間スピンコートした後、温度９０℃で９
０秒間プリベークし、膜厚１．２６μｍのレジスト膜を
形成した。その上に実施例１のコントラスト増強剤を、
はじめに３００ｒｐｍで３秒間、その後４０００ｒｐｍ
で３０秒間スピンコートし、膜厚０．１８μｍのコント
ラスト増強膜を形成した。
業（株）製ＴＨＭＲｉｐ１８００）を６インチウエハー
上に、はじめに３００ｒｐｍで３秒間、その後３０００
ｒｐｍで３０秒間スピンコートした後、温度９０℃で９
０秒間プリベークし、膜厚１．２６μｍのレジスト膜を
形成した。その上に実施例１のコントラスト増強剤を、
はじめに３００ｒｐｍで３秒間、その後４０００ｒｐｍ
で３０秒間スピンコートし、膜厚０．１８μｍのコント
ラスト増強膜を形成した。
【００３７】ｉ線ステッパーでラインとスペースとの間
隔が０．３６μｍのパターンを露光し、次いで温度１１
０℃で９０秒間ポストエクスポジュアーベークし、純水
をウエハー上に吐出させながら１０００ｒｐｍで２０秒
間コントラスト増強膜の剥離を行い、現像液ＮＭＤ−Ｗ
（東京応化工業（株）製）で２３℃で６５秒間静止バド
ル現像を行い、純水リンスを行った。
隔が０．３６μｍのパターンを露光し、次いで温度１１
０℃で９０秒間ポストエクスポジュアーベークし、純水
をウエハー上に吐出させながら１０００ｒｐｍで２０秒
間コントラスト増強膜の剥離を行い、現像液ＮＭＤ−Ｗ
（東京応化工業（株）製）で２３℃で６５秒間静止バド
ル現像を行い、純水リンスを行った。
【００３８】［比較例１］フォトレジスト（東京応化工
業（株）製ＴＨＭＲｉｐ１８００）を６インチウエハー
上に、はじめに３００ｒｐｍで３秒間、その後３０００
ｒｐｍで３０秒間スピンコートした後、温度９０℃で９
０秒間プリベークし、膜厚１．２６μｍのレジスト膜を
形成した。
業（株）製ＴＨＭＲｉｐ１８００）を６インチウエハー
上に、はじめに３００ｒｐｍで３秒間、その後３０００
ｒｐｍで３０秒間スピンコートした後、温度９０℃で９
０秒間プリベークし、膜厚１．２６μｍのレジスト膜を
形成した。
【００３９】ｉ線ステッパーでラインとスペースとの間
隔が０．３６μｍのパターンを露光し、次いで温度１１
０℃で９０秒間ポストエクスポジュアーベークし、現像
液ＮＭＤ−Ｗ（東京応化工業（株）製）で２３℃で６５
秒間静止バドル現像を行い、純水リンスを行った。
隔が０．３６μｍのパターンを露光し、次いで温度１１
０℃で９０秒間ポストエクスポジュアーベークし、現像
液ＮＭＤ−Ｗ（東京応化工業（株）製）で２３℃で６５
秒間静止バドル現像を行い、純水リンスを行った。
【００４０】［比較例２］フォトレジスト（東京応化工
業（株）製ＴＨＭＲｉｐ１８００）を６インチウエハー
上に、はじめに３００ｒｐｍで３秒間、その後３０００
ｒｐｍで３０秒間スピンコートした後、温度９０℃で９
０秒間プリベークし、膜厚１．２６μｍのレジスト膜を
形成した。その上に実施例１のコントラスト増強剤を、
はじめに３００ｒｐｍで３秒間、その後４０００ｒｐｍ
で３０秒間スピンコートし、膜厚０．１８μｍのコント
ラスト増強膜を形成した。
業（株）製ＴＨＭＲｉｐ１８００）を６インチウエハー
上に、はじめに３００ｒｐｍで３秒間、その後３０００
ｒｐｍで３０秒間スピンコートした後、温度９０℃で９
０秒間プリベークし、膜厚１．２６μｍのレジスト膜を
形成した。その上に実施例１のコントラスト増強剤を、
はじめに３００ｒｐｍで３秒間、その後４０００ｒｐｍ
で３０秒間スピンコートし、膜厚０．１８μｍのコント
ラスト増強膜を形成した。
【００４１】ｉ線ステッパーでラインとスペースとの間
隔が０．３６μｍのパターンを露光し、純水をウエハー
上に吐出させながら１０００ｒｐｍで２０秒間コントラ
スト増強膜の剥離を行い、次いで温度１１０℃で９０秒
間ポストエクスポジュアーベークし、現像液ＮＭＤ−Ｗ
（東京応化工業（株）製）で２３℃で６５秒間静止バド
ル現像を行い、純水リンスを行った。
隔が０．３６μｍのパターンを露光し、純水をウエハー
上に吐出させながら１０００ｒｐｍで２０秒間コントラ
スト増強膜の剥離を行い、次いで温度１１０℃で９０秒
間ポストエクスポジュアーベークし、現像液ＮＭＤ−Ｗ
（東京応化工業（株）製）で２３℃で６５秒間静止バド
ル現像を行い、純水リンスを行った。
【００４２】これらの実施例、比較例で得られたレジス
トパターンの断面プロファイルを観察した。
トパターンの断面プロファイルを観察した。
【００４３】この結果、本発明のプロセスによって得ら
れたレジストのプロファイルは、フォーカス位置から＋
０．６μｍ〜−０．２μｍの位置まで十分に矩形を保っ
ていることが認められた。これに対して、コントラスト
増強膜を形成しなかった比較例１では、レジストのプロ
ファイルが矩形ではなく丸みを帯び、また、コントラス
ト増強膜を剥離した後ポストエクスポジュアーベークし
た比較例２では、レジストのプロファイルが実施例ほど
矩形ではなく、しかもこの矩形がフォーカス位置から＋
０．２μｍ〜−０．２μｍの範囲でしか保たれていない
ことが認められた。以上の結果を表１に示した。
れたレジストのプロファイルは、フォーカス位置から＋
０．６μｍ〜−０．２μｍの位置まで十分に矩形を保っ
ていることが認められた。これに対して、コントラスト
増強膜を形成しなかった比較例１では、レジストのプロ
ファイルが矩形ではなく丸みを帯び、また、コントラス
ト増強膜を剥離した後ポストエクスポジュアーベークし
た比較例２では、レジストのプロファイルが実施例ほど
矩形ではなく、しかもこの矩形がフォーカス位置から＋
０．２μｍ〜−０．２μｍの範囲でしか保たれていない
ことが認められた。以上の結果を表１に示した。
【００４４】
【表１】
【００４５】［実施例３］下記式（３）で表わされるア
リールニトロン化合物を用い実施例１と同様にレジスト
パターンを形成したところ、実施例１と同様のレジスト
のプロファイルであった。
リールニトロン化合物を用い実施例１と同様にレジスト
パターンを形成したところ、実施例１と同様のレジスト
のプロファイルであった。
【００４６】
【化５】
【００４７】［実施例４］下記式（４）で表わされるア
リールニトロン化合物を用い実施例１と同様にレジスト
パターンを形成したところ、実施例１と同様のレジスト
のプロファイルであった。
リールニトロン化合物を用い実施例１と同様にレジスト
パターンを形成したところ、実施例１と同様のレジスト
のプロファイルであった。
【００４８】
【化６】
【００４９】
【発明の効果】本発明のレジストパターンの形成方法に
よれば、レジストのプロファイルを矩形性良く形成でき
る共に、フォーカスマージンに優れ、しかも従来の設備
をそのまま使用でき、コスト的に有利である。
よれば、レジストのプロファイルを矩形性良く形成でき
る共に、フォーカスマージンに優れ、しかも従来の設備
をそのまま使用でき、コスト的に有利である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石原 俊信 新潟県中頸城郡頸城村大字西福島28−１ 信越化学工業株式会社 合成技術研究 所内 (72)発明者 渡辺 聡 新潟県中頸城郡頸城村大字西福島28−１ 信越化学工業株式会社 合成技術研究 所内 (56)参考文献 特開 平３−41452（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−104642（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−180242（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】 シリコンウエハーなどの基盤にレジスト
パターンを形成する方法において、基盤に非水溶性レジ
スト膜を形成する工程、該レジスト膜上に下記式（１）
で表されるアリールニトロン化合物を含有するコントラ
スト増強剤によりコントラスト増強膜を形成する工程、
上記レジスト膜を上記コントラスト増強膜形成前又は形
成後にプリベークする工程、上記レジスト膜及びコント
ラスト増強膜に光を露光する露光工程、露光後にポスト
エクスポジュアーベークする工程、該べーク工程後にコ
ントラスト増強膜を除去する工程及びレジスト膜を現像
する工程を含むことを特徴とするレジストパターン形成
方法。 【化１】 （但し、式中Ｒ1、Ｒ2及びＲ3は互いに同一又は異種の
アルキル基、アリール基又は水素原子、Ｒ4乃至Ｒ8は互
いに同一又は異種のアルキル基、水素原子又はカルボキ
シ基であるが、Ｒ4乃至Ｒ8の少なくとも１つはカルボキ
シ基である。ＸはＲ9Ｏ−で表されるアルコキシ基、Ｒ
10Ｒ11Ｎ−で表されるジアルキルアミノ基又は水素原子
であり、Ｒ9はアルキル基、Ｒ10及びＲ11は互いに同一
又は異種のアルキル基である。ｎは０、１又は２の値を
有する。）
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4317878A JP2663815B2 (ja) | 1992-11-02 | 1992-11-02 | レジストパターン形成方法 |
| KR1019930023140A KR100251615B1 (ko) | 1992-11-02 | 1993-11-02 | 레지스트패턴형성방법 |
| US08/604,369 US5795700A (en) | 1992-11-02 | 1996-02-21 | Method for forming resist pattern with enhanced contrast film |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP4317878A JP2663815B2 (ja) | 1992-11-02 | 1992-11-02 | レジストパターン形成方法 |
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|---|---|
| JPH06148899A JPH06148899A (ja) | 1994-05-27 |
| JP2663815B2 true JP2663815B2 (ja) | 1997-10-15 |
Family
ID=18093070
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4317878A Expired - Lifetime JP2663815B2 (ja) | 1992-11-02 | 1992-11-02 | レジストパターン形成方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5795700A (ja) |
| JP (1) | JP2663815B2 (ja) |
| KR (1) | KR100251615B1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US7622246B2 (en) * | 2006-09-22 | 2009-11-24 | Massachusetts Institute Of Technology | Contrast enhancing layers |
| WO2010005892A1 (en) * | 2008-07-08 | 2010-01-14 | Massachusetts Institute Of Technology | Resist composition and lithographic process using said composition |
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|---|---|---|---|---|
| JPS59104642A (ja) * | 1982-11-01 | 1984-06-16 | ハルズ アメリカ インコーポレイテッド | 集積回路の製法 |
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| US4578344A (en) * | 1984-12-20 | 1986-03-25 | General Electric Company | Photolithographic method using a two-layer photoresist and photobleachable film |
| US4885232A (en) * | 1985-03-11 | 1989-12-05 | Hoechst Celanese Corporation | High temperature post exposure baking treatment for positive photoresist compositions |
| JPS62215939A (ja) * | 1986-03-18 | 1987-09-22 | Toshiba Corp | パタ−ン形成方法 |
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-
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- 1992-11-02 JP JP4317878A patent/JP2663815B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1993
- 1993-11-02 KR KR1019930023140A patent/KR100251615B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1996
- 1996-02-21 US US08/604,369 patent/US5795700A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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| US5795700A (en) | 1998-08-18 |
| KR100251615B1 (ko) | 2000-04-15 |
| JPH06148899A (ja) | 1994-05-27 |
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