JP3055512B2 - Chemically amplified positive resist - Google Patents

Chemically amplified positive resist

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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、化学増幅ポジ型レ
ジストに関し、特に、半導体基板上に形成されたフォト
レジスト膜を所望の半導体集積回路パターンを描いたマ
スクまたはレチクルを通して露光し、PEB処理後、現
像液を用いて現像しフォトレジストパターンを形成する
のに好適な化学増幅ポジ型レジストに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a chemically amplified positive resist, and more particularly, to a method of exposing a photoresist film formed on a semiconductor substrate through a mask or a reticle on which a desired semiconductor integrated circuit pattern is drawn, and performing a PEB process. And a chemically amplified positive resist suitable for forming a photoresist pattern by developing using a developing solution.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の光リソグラフィでは、その露光光
にg線(436nm)i線(365nm)を用いたも
ので、そのレジストとしては、ベース樹脂にノボラック
樹脂を用い、感光剤にナフトキノンジアジドを用いた溶
解抑止型ポジ型レジストが主流であった
2. Description of the Related Art In conventional photolithography, g-line (436 nm) and i-line (365 nm) are used as exposure light. As a resist, a novolak resin is used as a base resin, and naphthoquinonediazide is used as a photosensitive agent. The mainstream was a dissolution-suppressing positive-type resist that used a resist.

【0003】しかし、より微細化に有利な遠紫外光であ
るエキシマレーザー光(248nm193nm等)を
用いたリソグラフィが必要となり、そのレジストとして
は従来のg線、i線用レジストでは光吸収が大きすぎ、
良好なレジストパターンが得られず、また感度も大幅に
増大するという状況であった。
However, lithography using excimer laser light (248 nm , 193 nm , etc.) , which is far ultraviolet light that is advantageous for further miniaturization, is required, and a conventional g-line or i-line resist has a light absorption. Too big,
A good resist pattern could not be obtained, and the sensitivity was greatly increased.

【0004】そこで、近年、光酸発生剤から発生する酸
触媒の増感反応を利用した化学増幅系レジストが考案さ
れ、短波長リソグラフィ用レジスト、また高感度が要求
される電子線リソグラフィ用レジストとして主流となり
つつある。
Therefore, in recent years, a chemically amplified resist utilizing a sensitization reaction of an acid catalyst generated from a photoacid generator has been devised, and has been devised as a resist for short wavelength lithography or a resist for electron beam lithography requiring high sensitivity. It is becoming mainstream.

【0005】しかし、化学増幅型レジスト、特に保護型
ポリビニルフェノール樹脂と光酸発生剤から成る2成分
系ポジ型レジスト(例えば、特開平4−44045号公
)、もしくはこれに保護型ビスフェノールA等を溶解
抑止剤として添加した3成分系ポジ型レジストでは、露
光によって発生した酸がレジスト膜表面領域で消失ある
いは空気中の塩基で中和されて失活し、後のPEB処理
で可溶化反応が進行しないため、表面難溶化層が発生す
る。
However, a chemically amplified resist, particularly a two-component positive resist comprising a protective polyvinylphenol resin and a photoacid generator (see, for example, JP-A-4-44045) .
The three-component positive resist, thus generated acid exposure is neutralized with a base disappearance or air in the resist film surface region lost added distribution), or to a dissolution inhibitor protection type bisphenol A Since the solubilization reaction does not proceed in the subsequent PEB treatment, a surface hardly soluble layer is generated.

【0006】そのため、図5に示すように、現像後得ら
れるウェハー501上のレジストパターン502がT型
形状になり、解像性、焦点深度、また寸法精度が損なわ
れるという問題点がある。
Therefore, as shown in FIG. 5, there is a problem that the resist pattern 502 on the wafer 501 obtained after development has a T-shape, and the resolution, the depth of focus, and the dimensional accuracy are impaired.

【0007】これは、図4に示すように、露光部と未露
光部の溶解速度比、すなわち溶解コントラストを大きく
し、溶解特性の傾きを大きくした高解像レジストに多く
見られる現象である。
As shown in FIG. 4, this is a phenomenon often seen in a high-resolution resist in which the dissolution rate ratio between an exposed portion and an unexposed portion, that is, the dissolution contrast is increased and the gradient of the dissolution characteristic is increased.

【0008】この問題点を解決する方法として、従来よ
り、いくつかの方法が提案されており、例えばPEB処
理の雰囲気を不活性ガスに置換し酸失活を防止する方法
(特開平4−369211号公報)、また形成された表
面難溶化層を薄く取り除く方法(特開平4−22195
号公報)などが挙げられる。なかでもレジスト表面に
保護膜を塗布し酸失活を防止する方法(特開平4−20
4848号公報)がよく使われていた。
As a method of solving this problem, several methods have been proposed so far, for example, a method of replacing the atmosphere of PEB treatment with an inert gas to prevent acid deactivation (Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-369221). JP), also formed surface insoluble layer thin removing method (JP-a 4-22195
No. 1). Among them, a method of applying a protective film on the resist surface to prevent acid deactivation (Japanese Patent Laid-Open No. 4-20 / 1990)
No. 4848) was often used.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
レジスト表面に保護膜を塗布し酸失活を防止する方法で
は、レジスト表面での酸失活の防止に対してその効果
不十分で、また露光後PEB処理までの間にレジスト表
面から酸が消失した場合、この方法では表面難溶化層の
形成は防止することができず、現像後のレジストパター
ン形状はT型形状になりやすいという問題がある。
[SUMMARY OF THE INVENTION However, in the method of preventing and applying a protective film to a conventional resist surface Sanshitsukatsu, the effect is insufficient for the prevention of the acid deactivation of the resist surface and In the case where the acid disappears from the resist surface before the PEB treatment after the exposure, this method cannot prevent the formation of a surface insoluble layer, and the resist pattern after development tends to have a T-shaped shape. is there.

【0010】特に、微細パターン形成に対しては、この
ような表面難溶化層に起因するフォトレジストパターン
の形状劣化、解像性、焦点深度、寸法精度の劣化は致命
的である。したがって、レジスト材料自身の改良が必要
である。
In particular, when a fine pattern is formed, deterioration in the shape, resolution, depth of focus, and dimensional accuracy of a photoresist pattern caused by such a surface insoluble layer is fatal. Therefore, it is necessary to improve the resist material itself.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明では、少なくともアルカリ難溶の保護基を有
する樹脂と光酸発生剤とから成る化学増幅ポジ型レジス
ト材料において、架橋剤として機能するヘキサメトキシ
メチルメラミンを添加したことを特徴とする。その場
合、架橋剤のヘキサメトキシメチルメラミンの添加量と
しては、対ベース樹脂比1〜10%とすることができ
る。また、架橋剤のヘキサメトキシメチルメラミンの添
加量は、対ベース樹脂比2%とすることもできる。ま
た、ベース樹脂としては、t−BOC保護ポリヒドロキ
シスチレン樹脂と光酸発生剤(トリフェニルスルホニウ
ムヘキサフロロアンチモネン)からなる2成分化学増幅
ポジ型レジストを用いることもできる。また、光酸発生
剤の量を、感度低下防止の目的で、対ベース樹脂比で増
加させて用いるのも大変好適である。さらに、光酸発生
剤の量については、対ベース樹脂比5%とするのも大変
好適である。
According to the present invention, there is provided a chemically amplified positive resist composition comprising at least a resin having a protective group which is hardly soluble in alkali and a photoacid generator. Characterized by adding hexamethoxymethylmelamine. In that case, the addition amount of hexamethoxymethyl melamine as a cross-linking agent can be 1 to 10% relative to the base resin. Further, the addition amount of hexamethoxymethylmelamine as a cross-linking agent may be 2% of the base resin. As the base resin, a t-BOC protected polyhydroxystyrene resin and a photoacid generator ( triphenylsulfonium) were used.
A two-component chemically amplified positive resist composed of mhexafluoroantimonene ) can also be used. It is also very suitable to use the photoacid generator in an increased ratio with respect to the base resin for the purpose of preventing a decrease in sensitivity. Further, it is very preferable that the amount of the photoacid generator is 5% with respect to the base resin.

【0012】本発明の化学増幅ポジ型レジストは、化学
増幅ポジ型レジストのT型形状の原因である表面難溶化
層を解消するために、ネガ型レジストで用いられている
ヘキサメトキシメチルメラミンを架橋剤(例えば、特開
平3−75652号公報)として含有する。架橋剤は露
光部に発生した酸によりベース樹脂を架橋し、その結
果、露光部の溶解速度を小さくすることができ、溶解コ
ントラストを適正にし、かつレジスト性能に最も大きく
影響する溶解特性の傾きを大きくして高解像性を確保
し、表面難溶化層の形成を抑えた化学増幅ポジ型レジス
トを提供する。
The chemically amplified positive resist of the present invention is obtained by crosslinking hexamethoxymethyl melamine used in a negative resist in order to eliminate the surface insoluble layer which causes the T-shaped shape of the chemically amplified positive resist. agents (for example, JP-a-3-75652 JP) containing as. The crosslinking agent crosslinks the base resin by the acid generated in the exposed area, and as a result, the dissolution rate of the exposed area can be reduced, the dissolution contrast is optimized, and the gradient of the dissolution characteristic, which most affects the resist performance, is reduced. Provided is a chemically amplified positive resist which is enlarged to ensure high resolution and suppress formation of a surface insoluble layer.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】次に、本発明の好適な実施の形態
について図面を参照して説明する。図1は、本発明の実
施の形態に係る化学増幅ポジ型レジストに添加され、架
橋剤として働く化合物であり、その化学式を示してい
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a chemical formula of a compound added to a chemically amplified positive resist according to an embodiment of the present invention and acting as a crosslinking agent.

【0014】この化合物を、従来のt−BOC保護ポリ
ヒドロキシスチレン樹脂と光酸発生剤(トリフェニルス
ルホニウムヘキサフロロアンチモネン)からなる2成分
化学増幅ポジ型レジストに、対ベース樹脂比2%添加し
た。
This compound is combined with a conventional t-BOC protected polyhydroxystyrene resin and a photoacid generator ( triphenyls
Ruphonium hexafluoroantimonene ) was added to a two-component chemically amplified positive resist of 2% relative to the base resin.

【0015】この際、感度低下を防止するために、光酸
発生剤の量を対ベース樹脂比3%から5%に増加させて
いる。
At this time, in order to prevent a decrease in sensitivity, the amount of the photoacid generator is increased from 3% to 5% relative to the base resin.

【0016】この化学増幅レジストを用いて、図3に示
すように、ウェハー301上にレジスト膜を形成し、所
望の半導体集積回路パターンを描いたマスクまたはレチ
クルを通してKrFエキシマレーザーステッパーで露光
し、PEB処理を行い、TMAH2.38%水溶液で現
像した。
Using this chemically amplified resist, as shown in FIG. 3, a resist film is formed on a wafer 301, and is exposed by a KrF excimer laser stepper through a mask or a reticle on which a desired semiconductor integrated circuit pattern is drawn, and PEB is exposed. Processing and development with a 2.38% aqueous solution of TMAH.

【0017】その結果、図3に示すような溶解特性が得
られ、図5に示すような表面難溶化層の無い、矩形なレ
ジストパターン302を得ることができた。
As a result, the dissolution characteristics shown in FIG. 3 were obtained, and a rectangular resist pattern 302 having no surface insolubilized layer as shown in FIG. 5 was obtained.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の化学増幅
ポジ型レジストは、レジストパターンのT型形状をほぼ
完全に解消することができ、矩形なレジストパターンを
得ることができる。
As described above, the chemically amplified positive resist of the present invention can almost completely eliminate the T-shaped resist pattern, and can obtain a rectangular resist pattern. .

【0019】また、本発明の溶解促進剤であるヘキサメ
トキシメチルメラミンのレジスト材料への添加量を調節
することにより、レジスト膜の現像液に対する溶解速度
を制御することができ、レジスト性能に最も大きな影響
を与える溶解特性の傾きを大きくすることができ、レジ
ストの高解像度化が可能となる。その結果、解像性、焦
点深度、寸法精度とも格段(10%以上)の向上を図る
ことができる。
Further, by adjusting the amount of hexamethoxymethyl melamine, which is the dissolution promoter of the present invention, to the resist material, the dissolution rate of the resist film in the developer can be controlled, and the resist performance has the greatest effect. The gradient of the dissolving characteristics which influences can be increased, and the resolution of the resist can be increased. As a result , the resolution, the depth of focus, and the dimensional accuracy can be significantly improved (10% or more).

【0020】特に微細パターン形成に対してはその効果
は大きく、矩形のフォトレジストパターンを再現性よく
形成することができる。
The effect is particularly great for forming a fine pattern, and a rectangular photoresist pattern can be formed with good reproducibility.

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

【図1】本発明の実施の形態に係る化学増幅ポジ型レジ
ストに添加する化合物の化学式を示す図である。
FIG. 1 is a view showing a chemical formula of a compound added to a chemically amplified positive resist according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態に係る化学増幅ポジ型レジ
ストの溶解特性図である。
FIG. 2 is a dissolution characteristic diagram of a chemically amplified positive resist according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態に係る化学増幅ポジ型レジ
ストによるパターンの断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a pattern using a chemically amplified positive resist according to the embodiment of the present invention.

【図4】従来の化学増幅ポジ型レジストの溶解特性図で
ある。
FIG. 4 is a dissolution characteristic diagram of a conventional chemically amplified positive resist.

【図5】従来の化学増幅ポジ型レジストによるパターン
の断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a pattern using a conventional chemically amplified positive resist.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

301 ウェハー 501 ウェハー 302 化学増幅ポジ型レジストパターン 502 化学増幅ポジ型レジストパターン301 wafer 501 wafer 302 Chemically amplified positive resist pattern 502 Chemically amplified positive resist pattern

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03F 7/039 G03F 7/004 H01L 21/027 Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G03F 7/039 G03F 7/004 H01L 21/027

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 少なくともアルカリ難溶の保護基を有す
る樹脂と光酸発生剤とから成る化学増幅ポジ型レジスト
材料において、架橋剤として機能するヘキサメトキシメ
チルメラミンを添加したことを特徴とする化学増幅ポジ
型レジスト。
1. A chemically amplified positive resist composition comprising at least a resin having a protective group which is hardly soluble in alkali and a photoacid generator, wherein hexamethoxymethylmelamine which functions as a crosslinking agent is added. Positive resist.
【請求項2】 前記架橋剤のヘキサメトキシメチルメラ
ミンの添加量が、対ベース樹脂比1〜10%であること
を特徴とする、請求項1記載の化学増幅ポジ型レジス
ト。
2. The chemically amplified positive resist according to claim 1, wherein the amount of hexamethoxymethylmelamine added as the crosslinking agent is 1 to 10% relative to the base resin.
【請求項3】 前記架橋剤のヘキサメトキシメチルメラ
ミンの添加量が、対ベース樹脂比2%であることを特徴
とする、請求項1記載の化学増幅ポジ型レジスト。
3. The chemically amplified positive resist according to claim 1, wherein the addition amount of hexamethoxymethylmelamine as the crosslinking agent is 2% relative to the base resin.
【請求項4】 前記ベース樹脂が、t−BOC保護ポリ
ヒドロキシスチレン樹脂と光酸発生剤(トリフェニルス
ルホニウムヘキサフロロアンチモネン)からなる2成分
化学増幅ポジ型レジストであることを特徴とする、請求
項2又は3記載の化学増幅ポジ型レジスト。
4. The base resin comprises a t-BOC protected polyhydroxystyrene resin and a photo-acid generator ( triphenyls).
4. The chemically amplified positive resist according to claim 2, wherein the positive resist is a two-component chemically amplified positive resist composed of ruphonium hexafluoroantimonene ).
【請求項5】 前記光酸発生剤の量を、対ベース樹脂比
で増加させていることを特徴とする、請求項4記載の化
学増幅ポジ型レジスト。
5. The chemically amplified positive resist according to claim 4, wherein the amount of the photoacid generator is increased by a ratio of the resin to the base resin.
【請求項6】 前記光酸発生剤の量が、対ベース樹脂比
5%であることを特徴とする、請求項5記載の化学増幅
ポジ型レジスト。
6. The chemically amplified positive resist according to claim 5, wherein the amount of the photoacid generator is 5% relative to the base resin.
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