JP3077648B2 - 化学増幅系レジストのパターン形成方法 - Google Patents
化学増幅系レジストのパターン形成方法Info
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- JP3077648B2 JP3077648B2 JP09304546A JP30454697A JP3077648B2 JP 3077648 B2 JP3077648 B2 JP 3077648B2 JP 09304546 A JP09304546 A JP 09304546A JP 30454697 A JP30454697 A JP 30454697A JP 3077648 B2 JP3077648 B2 JP 3077648B2
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- amplified resist
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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- Y10S430/00—Radiation imagery chemistry: process, composition, or product thereof
- Y10S430/146—Laser beam
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、化学増幅系レジス
トのパターン形成方法に関し、特に、化学増幅系のフォ
トレジストを半導体基板上のエッチングマスク、イオン
注入マスク等として用いるパターン形成方法に関する。
トのパターン形成方法に関し、特に、化学増幅系のフォ
トレジストを半導体基板上のエッチングマスク、イオン
注入マスク等として用いるパターン形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】これまで半導体デバイスの高集積化、高
速化は、主に光リソグラフィによるパターン形成の微細
化により達成されてきた。従来、設計ルールが０．５μ
ｍ以上の半導体デバイスに対してはｇ線リソグラフィ
（露光波長４３６ｎｍ）が用いられてきた。そして現在
の０．５〜０．３５μｍルールの半導体デバイスは、ｉ
線リソグラフィ（露光波長３６５ｎｍ）によりパターン
形成が行われている。
速化は、主に光リソグラフィによるパターン形成の微細
化により達成されてきた。従来、設計ルールが０．５μ
ｍ以上の半導体デバイスに対してはｇ線リソグラフィ
（露光波長４３６ｎｍ）が用いられてきた。そして現在
の０．５〜０．３５μｍルールの半導体デバイスは、ｉ
線リソグラフィ（露光波長３６５ｎｍ）によりパターン
形成が行われている。
【０００３】さらに、今後開発される半導体デバイスで
は、回路パターンの一層の微細化のため、０．３０〜
０．１８μｍルールの導入が予想されている。このよう
な微細パターンの形成にはＫｒＦエキシマレーザ・リソ
グラフィ（露光波長２４８ｎｍ）が有望視されている。
は、回路パターンの一層の微細化のため、０．３０〜
０．１８μｍルールの導入が予想されている。このよう
な微細パターンの形成にはＫｒＦエキシマレーザ・リソ
グラフィ（露光波長２４８ｎｍ）が有望視されている。
【０００４】従来のリソグラフィ技術では、露光波長よ
り太い設計ルールが対象であった。しかし、ＫｒＦエキ
シマレーザ・リソグラフィでは、露光波長２４８ｎｍよ
り細い０．１８μｍ程度までの設計ルールに基づくデバ
イス開発が予定されている。この場合、予想される問題
点として、解像度および焦点深度の不足が挙げられる。
ここで、解像度をＲ、焦点深度をＤＯＦ、露光波長を
λ、露光用レンズの開口数をＮＡとすると、 Ｒ＝ｋ1・λ／ＮＡ （ただし、ｋ１は定数） ＤＯＦ＝ｋ2・λ／（ＮＡ）2 （ただし、ｋ２は定数） の関係がある。上式から、露光波長を短波長化し、レン
ズの開口数を大きくすれば解像度は向上するが、それに
伴って焦点深度が急激に浅くなることがわかる。このよ
うに解像度と焦点深度とはトレードオフ関係にあるた
め、両立させることが困難である。
り太い設計ルールが対象であった。しかし、ＫｒＦエキ
シマレーザ・リソグラフィでは、露光波長２４８ｎｍよ
り細い０．１８μｍ程度までの設計ルールに基づくデバ
イス開発が予定されている。この場合、予想される問題
点として、解像度および焦点深度の不足が挙げられる。
ここで、解像度をＲ、焦点深度をＤＯＦ、露光波長を
λ、露光用レンズの開口数をＮＡとすると、 Ｒ＝ｋ1・λ／ＮＡ （ただし、ｋ１は定数） ＤＯＦ＝ｋ2・λ／（ＮＡ）2 （ただし、ｋ２は定数） の関係がある。上式から、露光波長を短波長化し、レン
ズの開口数を大きくすれば解像度は向上するが、それに
伴って焦点深度が急激に浅くなることがわかる。このよ
うに解像度と焦点深度とはトレードオフ関係にあるた
め、両立させることが困難である。
【０００５】さらに、ＫｒＦエキシマレーザ・リソグラ
フィでは、従来、ｇ線やｉ線リソグラフィで用いられて
きたノボラック樹脂及びナフトキノンジアジド化合物か
らなるポジ型レジストを適用することが難しい。それ
は、ノボラック樹脂が波長２４８ｎｍの光に対して大き
い光吸収率を持つため、露光・現像後のレジストにおい
て垂直にクリヤカットされた断面形状が得られ難いため
である。
フィでは、従来、ｇ線やｉ線リソグラフィで用いられて
きたノボラック樹脂及びナフトキノンジアジド化合物か
らなるポジ型レジストを適用することが難しい。それ
は、ノボラック樹脂が波長２４８ｎｍの光に対して大き
い光吸収率を持つため、露光・現像後のレジストにおい
て垂直にクリヤカットされた断面形状が得られ難いため
である。
【０００６】そこで、化学増幅系レジストと呼ばれるフ
ォトレジストの開発が進められている。化学増幅系レジ
ストは、ベース樹脂、露光により酸を発生する酸発生
剤、および、酸によって現像液に対する溶解性が変化す
る保護基を有する化合物から構成される。ベース樹脂と
しては、波長２４８ｎｍの光に対する透過性が高いフェ
ノール系樹脂が主に用いられる。
ォトレジストの開発が進められている。化学増幅系レジ
ストは、ベース樹脂、露光により酸を発生する酸発生
剤、および、酸によって現像液に対する溶解性が変化す
る保護基を有する化合物から構成される。ベース樹脂と
しては、波長２４８ｎｍの光に対する透過性が高いフェ
ノール系樹脂が主に用いられる。
【０００７】化学増幅系レジストにより、従来のパター
ン形成方法の限界を超える微細パターンを形成する方法
の一つとして、レジストパターン形成後に、レジストの
軟化点温度前後に加熱することによりレジストを膨潤
（リフロー）させ、パターンを微細化する方法が提案さ
れている（特開平４−３６４０２１号）。
ン形成方法の限界を超える微細パターンを形成する方法
の一つとして、レジストパターン形成後に、レジストの
軟化点温度前後に加熱することによりレジストを膨潤
（リフロー）させ、パターンを微細化する方法が提案さ
れている（特開平４−３６４０２１号）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、化学増幅系
レジストを用いて形成したパターンをレジストの軟化点
前後の温度に加熱すると、保護基脱離反応とリフローを
伴う膨潤とが同時に進行し、著しい形状劣化と寸法制御
性の低下が起きる。本発明の課題は、基板上に化学増幅
系レジストのパターンを形成する際の保護基脱離反応と
リフローの同時進行を防止することにより、パターン密
度に依存せずにパターンの微細化を実現できるパターン
形成方法を提供することである。
レジストを用いて形成したパターンをレジストの軟化点
前後の温度に加熱すると、保護基脱離反応とリフローを
伴う膨潤とが同時に進行し、著しい形状劣化と寸法制御
性の低下が起きる。本発明の課題は、基板上に化学増幅
系レジストのパターンを形成する際の保護基脱離反応と
リフローの同時進行を防止することにより、パターン密
度に依存せずにパターンの微細化を実現できるパターン
形成方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、保護基脱
離工程と加熱工程とを分離することにより達成すること
ができる。すなわち、本発明の化学増幅系レジストのパ
ターン形成方法は、基板上に化学増幅系レジストを塗布
する工程と、塗布された前記レジストを露光する工程
と、露光済みの前記レジストを現像する工程と、現像済
みの前記レジストを酸性溶液に浸漬して前記レジストの
保護基を脱離させる保護基脱離工程と、保護基脱離済み
の前記レジストを加熱処理してパターンを縮小整形する
熱処理工程とを有することを特徴とする。
離工程と加熱工程とを分離することにより達成すること
ができる。すなわち、本発明の化学増幅系レジストのパ
ターン形成方法は、基板上に化学増幅系レジストを塗布
する工程と、塗布された前記レジストを露光する工程
と、露光済みの前記レジストを現像する工程と、現像済
みの前記レジストを酸性溶液に浸漬して前記レジストの
保護基を脱離させる保護基脱離工程と、保護基脱離済み
の前記レジストを加熱処理してパターンを縮小整形する
熱処理工程とを有することを特徴とする。
【００１０】基板上に形成された化学増幅系レジスト膜
をＫｒＦエキシマレーザ光により露光し、レジストを含
む基板を加熱して露光部に酸触媒反応を起こさせ、その
後アルカリ水溶液で現像してレジストパターンを定着さ
せる。続いて、レジストを含む基板を酸性溶液又は酸性
雰囲気中に一定時間保持することにより、パターニング
されたレジスト中の保護基を脱離させて外す。保護基が
外されたレジストはリフローしやすくなる。その後、レ
ジストを含む基板を加熱してレジストパターンをリフロ
ーさせることにより、微細なコンタクトホールパターン
やスペースパターン等の抜きパターンを縮小整形する。
以上の工程を経ることにより、レジスト形状の劣化を生
じることなく、良好な微細レジストパターンを形成する
ことができる。
をＫｒＦエキシマレーザ光により露光し、レジストを含
む基板を加熱して露光部に酸触媒反応を起こさせ、その
後アルカリ水溶液で現像してレジストパターンを定着さ
せる。続いて、レジストを含む基板を酸性溶液又は酸性
雰囲気中に一定時間保持することにより、パターニング
されたレジスト中の保護基を脱離させて外す。保護基が
外されたレジストはリフローしやすくなる。その後、レ
ジストを含む基板を加熱してレジストパターンをリフロ
ーさせることにより、微細なコンタクトホールパターン
やスペースパターン等の抜きパターンを縮小整形する。
以上の工程を経ることにより、レジスト形状の劣化を生
じることなく、良好な微細レジストパターンを形成する
ことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施の形
態例を挙げる。 （実施形態例１） 前記保護基脱離工程が、現像済みの前記レジストを酸性
溶液に浸漬する工程を含む。 （実施形態例２） 前記保護基脱離工程が、現像済みの前記レジストを酸性
気体に曝露する工程を含む。
態例を挙げる。 （実施形態例１） 前記保護基脱離工程が、現像済みの前記レジストを酸性
溶液に浸漬する工程を含む。 （実施形態例２） 前記保護基脱離工程が、現像済みの前記レジストを酸性
気体に曝露する工程を含む。
【００１２】保護基は化学増幅系レジストに含まれる官
能基であって、これを酸に接触させて脱離させることに
より、レジストを加熱したときにリフローしやすくな
る。酸との接触は液相及び気相のいずれで行なってもよ
く、一般的には、液相浸漬法が有利であるが、分子量が
小さい酸の場合には、気相曝露法によっても実用的な反
応速度が得られる。
能基であって、これを酸に接触させて脱離させることに
より、レジストを加熱したときにリフローしやすくな
る。酸との接触は液相及び気相のいずれで行なってもよ
く、一般的には、液相浸漬法が有利であるが、分子量が
小さい酸の場合には、気相曝露法によっても実用的な反
応速度が得られる。
【００１３】
【実施例】本発明の好適な実施例について、図面を参照
しつつ説明する。 （実施例１） 図１（ａ）〜（ｄ）は夫々、本発明の第１の実施例を成
すレジストパターンの形成方法を順次に示す工程順の断
面図である。酸化膜が成膜された半導体基板１上に、Ｋ
ｒＦ用化学増幅系レジスト３（ＴＤＵＲ−Ｐ００９、東
京応化工業株式会社製）を１．０μｍ厚に塗布した後
に、図１（ａ）に示したマスク４を用いて、ＫｒＦエキ
シマ露光装置により露光を行う。
しつつ説明する。 （実施例１） 図１（ａ）〜（ｄ）は夫々、本発明の第１の実施例を成
すレジストパターンの形成方法を順次に示す工程順の断
面図である。酸化膜が成膜された半導体基板１上に、Ｋ
ｒＦ用化学増幅系レジスト３（ＴＤＵＲ−Ｐ００９、東
京応化工業株式会社製）を１．０μｍ厚に塗布した後
に、図１（ａ）に示したマスク４を用いて、ＫｒＦエキ
シマ露光装置により露光を行う。
【００１４】次に１１０°Ｃ、９０秒間の露光後加温を
行った後に、２．３８％のテトラメチルアンモニウム水
酸化物（ＴＭＡＨ）水溶液によって６０秒間の現像を行
い、レジストパターンを形成する（図１（ｂ））。この
時のパターン幅をＷ１とする。その後、例えば９０°Ｃ
の０．０１Ｎスルホン酸水溶液５中に１２０秒間浸漬さ
せる。次いでホットプレート６を用いて１８０°Ｃで１
２０秒間加熱して、レジストパターンをリフローさせ
る。
行った後に、２．３８％のテトラメチルアンモニウム水
酸化物（ＴＭＡＨ）水溶液によって６０秒間の現像を行
い、レジストパターンを形成する（図１（ｂ））。この
時のパターン幅をＷ１とする。その後、例えば９０°Ｃ
の０．０１Ｎスルホン酸水溶液５中に１２０秒間浸漬さ
せる。次いでホットプレート６を用いて１８０°Ｃで１
２０秒間加熱して、レジストパターンをリフローさせ
る。
【００１５】その結果、図１（ｄ）に示すように、レジ
ストパターン幅がＷ２となり、リフロー前に比して０．
１μｍ程度縮小したパターンが得られる。
ストパターン幅がＷ２となり、リフロー前に比して０．
１μｍ程度縮小したパターンが得られる。
【００１６】（実施例２） 次に、同様に図１を参照して、本発明の第２の実施例に
ついて説明する。半導体基板に、ＫｒＦ用化学増幅系レ
ジスト（ＫＲＦ−Ｋ２Ｇ、日本合成ゴム株式会社製）を
１．０μｍ厚に塗布した後に、図１（ａ）に示したマス
ク４を用いて、ＫｒＦエキシマ露光装置により露光を行
う。
ついて説明する。半導体基板に、ＫｒＦ用化学増幅系レ
ジスト（ＫＲＦ−Ｋ２Ｇ、日本合成ゴム株式会社製）を
１．０μｍ厚に塗布した後に、図１（ａ）に示したマス
ク４を用いて、ＫｒＦエキシマ露光装置により露光を行
う。
【００１７】次に１００°Ｃ、９０秒間の露光後加温を
行った後に、２．３８％のＴＭＡＨ水溶液により６０秒
間現像を行い、レジストパターンを形成する。その後、
例えば２５°Ｃ、１ｐｐｍの硝酸雰囲気中に、得られた
レジストパターンを６０秒間曝露させた後に、ホットプ
レートを用いて１００°Ｃで１２０秒間加温してレジス
トパターンから保護基を脱離させる。次いで、２００°
Ｃで１２０秒間加熱してレジストパターンをリフローさ
せる。その結果、レジストパターンの幅が０．０５μｍ
程度縮小したパターンが得られる。
行った後に、２．３８％のＴＭＡＨ水溶液により６０秒
間現像を行い、レジストパターンを形成する。その後、
例えば２５°Ｃ、１ｐｐｍの硝酸雰囲気中に、得られた
レジストパターンを６０秒間曝露させた後に、ホットプ
レートを用いて１００°Ｃで１２０秒間加温してレジス
トパターンから保護基を脱離させる。次いで、２００°
Ｃで１２０秒間加熱してレジストパターンをリフローさ
せる。その結果、レジストパターンの幅が０．０５μｍ
程度縮小したパターンが得られる。
【００１８】以上、第１、第２の実施例について説明し
たが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
く、各種の変形が可能である。例えば第１の実施例では
９０°Ｃ、０．０１Ｎスルホン酸水溶液中に１２０秒間
浸漬させているが、スルホン酸水溶液の温度を２５°Ｃ
とし、その後１１０°Ｃ、９０秒間の加熱を行っても同
様の効果が得られる。
たが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
く、各種の変形が可能である。例えば第１の実施例では
９０°Ｃ、０．０１Ｎスルホン酸水溶液中に１２０秒間
浸漬させているが、スルホン酸水溶液の温度を２５°Ｃ
とし、その後１１０°Ｃ、９０秒間の加熱を行っても同
様の効果が得られる。
【００１９】また、上記の実施例では、ＫｒＦ用化学増
幅系レジストを利用した例を挙げたが、化学増幅系レジ
ストであれば、ｉ線や、ＡｒＦエキシマレーザ、電子
線、Ｘ線のレジストが適用可能である。
幅系レジストを利用した例を挙げたが、化学増幅系レジ
ストであれば、ｉ線や、ＡｒＦエキシマレーザ、電子
線、Ｘ線のレジストが適用可能である。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明を適用すれ
ば、レジストパターン形状の劣化を起こすことなく、容
易に微細なコンタクトホールパターンやスペースパター
ンの形成ができる。
ば、レジストパターン形状の劣化を起こすことなく、容
易に微細なコンタクトホールパターンやスペースパター
ンの形成ができる。
【図１】図１（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施例に係るパ
ターン形成工程の工程順断面図である。
ターン形成工程の工程順断面図である。
１ 基板 ２ 酸化膜 ３ レジスト ４ マスク ５ 酸性溶液 ６ ホットプレート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G03F 7/40 H01L 21/027
Claims (1)
- 【請求項１】 基板上に化学増幅系レジストを塗布する
工程と、塗布された前記レジストを露光する工程と、露
光済みの前記レジストを現像する工程と、現像済みの前
記レジストを酸性溶液に浸漬して前記レジストの保護基
を脱離させる保護基脱離工程と、保護基脱離済みの前記
レジストを加熱処理してパターンを縮小整形する熱処理
工程とを有することを特徴とする化学増幅系レジストの
パターン形成方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09304546A JP3077648B2 (ja) | 1997-11-06 | 1997-11-06 | 化学増幅系レジストのパターン形成方法 |
| CN98124457A CN1217567A (zh) | 1997-11-06 | 1998-11-05 | 在化学敏感型光刻胶上形成图形的方法 |
| KR1019980047352A KR100299898B1 (ko) | 1997-11-06 | 1998-11-05 | 화학 증폭계 포토레지스트 상에 패턴을 형성하는 방법 |
| US09/187,855 US6210868B1 (en) | 1997-11-06 | 1998-11-06 | Method for forming a pattern on a chemical sensitization photoresist |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09304546A JP3077648B2 (ja) | 1997-11-06 | 1997-11-06 | 化学増幅系レジストのパターン形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11145031A JPH11145031A (ja) | 1999-05-28 |
| JP3077648B2 true JP3077648B2 (ja) | 2000-08-14 |
Family
ID=17934308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09304546A Expired - Lifetime JP3077648B2 (ja) | 1997-11-06 | 1997-11-06 | 化学増幅系レジストのパターン形成方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6210868B1 (ja) |
| JP (1) | JP3077648B2 (ja) |
| KR (1) | KR100299898B1 (ja) |
| CN (1) | CN1217567A (ja) |
Families Citing this family (12)
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|---|---|---|---|---|
| JP2001215734A (ja) * | 2000-02-04 | 2001-08-10 | Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd | レジストパターンの表面欠陥減少方法及びそれに用いる表面欠陥減少用処理液 |
| KR100456312B1 (ko) * | 2002-07-19 | 2004-11-10 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 초미세 콘택홀 형성방법 |
| JP3745717B2 (ja) | 2002-08-26 | 2006-02-15 | 富士通株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| US6861209B2 (en) * | 2002-12-03 | 2005-03-01 | International Business Machines Corporation | Method to enhance resolution of a chemically amplified photoresist |
| US6730458B1 (en) * | 2003-03-03 | 2004-05-04 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method for forming fine patterns through effective glass transition temperature reduction |
| US6977219B2 (en) * | 2003-12-30 | 2005-12-20 | Intel Corporation | Solvent vapor-assisted plasticization of photoresist films to achieve critical dimension reduction during temperature reflow |
| JP2006220847A (ja) * | 2005-02-09 | 2006-08-24 | Toshiba Corp | レジストパターン形成方法 |
| KR100944336B1 (ko) * | 2006-01-13 | 2010-03-02 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 미세패턴 형성 방법 |
| US20090214985A1 (en) * | 2008-02-27 | 2009-08-27 | Tokyo Electron Limited | Method for reducing surface defects on patterned resist features |
| US9252183B2 (en) * | 2013-01-16 | 2016-02-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid state image pickup apparatus and method for manufacturing the same |
| JP2014175411A (ja) * | 2013-03-07 | 2014-09-22 | Canon Inc | 固体撮像装置の製造方法 |
| US8986562B2 (en) | 2013-08-07 | 2015-03-24 | Ultratech, Inc. | Methods of laser processing photoresist in a gaseous environment |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04364021A (ja) | 1991-06-11 | 1992-12-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| EP0524759A1 (en) * | 1991-07-23 | 1993-01-27 | AT&T Corp. | Device fabrication process |
| US5580695A (en) * | 1992-02-25 | 1996-12-03 | Japan Synthetic Rubber Co., Ltd. | Chemically amplified resist |
| JP2745443B2 (ja) | 1993-01-22 | 1998-04-28 | 株式会社ソルテック | レジストパターン形成方法 |
| DE69406687T2 (de) * | 1993-01-25 | 1998-05-14 | At & T Corp | Ein Verfahren zum gesteuerten Entschützen von Polymeren und Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung welches diese zum Teil entschützten Polymere für Photoresiste benutzt |
| JPH09160259A (ja) | 1995-12-06 | 1997-06-20 | Fujitsu Ltd | レジストパターンの形成方法 |
| JPH10246959A (ja) | 1997-03-05 | 1998-09-14 | Mitsubishi Electric Corp | レジストパターン形成方法およびレジスト材料 |
| JPH10333341A (ja) | 1997-06-02 | 1998-12-18 | Fujitsu Ltd | レジストパターン形成方法及び半導体装置の製造方法 |
-
1997
- 1997-11-06 JP JP09304546A patent/JP3077648B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1998
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