JP3502327B2 - パターン形成材料及びパターン形成方法 - Google Patents
パターン形成材料及びパターン形成方法Info
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Classifications
-
- 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
- H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- 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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-
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パターン形成方法
及びパターン形成材料に関し、特に、半導体基板上に半
導体素子又は半導体集積回路を形成するためのレジスト
パターンを、１ｎｍ帯〜３０ｎｍ帯又は１１０ｎｍ帯〜
１８０ｎｍ帯の波長を持つ露光光を用いて形成するパタ
ーン形成方法及び該方法に用いるパターン形成材料に関
する。
及びパターン形成材料に関し、特に、半導体基板上に半
導体素子又は半導体集積回路を形成するためのレジスト
パターンを、１ｎｍ帯〜３０ｎｍ帯又は１１０ｎｍ帯〜
１８０ｎｍ帯の波長を持つ露光光を用いて形成するパタ
ーン形成方法及び該方法に用いるパターン形成材料に関
する。
【０００２】
【従来の技術】現在、６４メガビットのダイナミックラ
ンダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、又は０．２５μｍ
〜０．１５μｍのルールを持つロジックデバイス若しく
はシステムＬＳＩ等に代表される大容量の半導体集積回
路を形成するために、ポリヒドロキシスチレン誘導体と
酸発生剤とを主成分とする化学増幅型レジスト材料を用
いると共に、ＫｒＦエキシマレーザ（波長：２４８ｎｍ
帯）を露光光として用いて、レジストパターンを形成し
ている。
ンダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、又は０．２５μｍ
〜０．１５μｍのルールを持つロジックデバイス若しく
はシステムＬＳＩ等に代表される大容量の半導体集積回
路を形成するために、ポリヒドロキシスチレン誘導体と
酸発生剤とを主成分とする化学増幅型レジスト材料を用
いると共に、ＫｒＦエキシマレーザ（波長：２４８ｎｍ
帯）を露光光として用いて、レジストパターンを形成し
ている。
【０００３】また、０．１５μｍ〜０．１３μｍのルー
ルを持つ、２５６メガビットのＤＲＡＭ、１ギガビット
のＤＲＡＭ又はシステムＬＳＩ等を製造するために、露
光光として、ＫｒＦエキシマレーザよりも短波長である
ＡｒＦエキシマレーザ（波長：１９３ｎｍ帯）を使うパ
ターン形成方法の開発が進められている。
ルを持つ、２５６メガビットのＤＲＡＭ、１ギガビット
のＤＲＡＭ又はシステムＬＳＩ等を製造するために、露
光光として、ＫｒＦエキシマレーザよりも短波長である
ＡｒＦエキシマレーザ（波長：１９３ｎｍ帯）を使うパ
ターン形成方法の開発が進められている。
【０００４】ところで、ポリヒドロキシスチレン誘導体
を主成分とするレジスト材料は、含有する芳香環の波長
１９３ｎｍ帯の光に対する吸収性が高いため、波長１９
３ｎｍ帯の露光光がレジスト膜の底部にまで均一に到達
できないので、良好なパターン形状が得られない。この
ため、ポリヒドロキシスチレン誘導体を主成分とするレ
ジスト材料は、ＡｒＦエキシマレーザ用には用いること
ができない。
を主成分とするレジスト材料は、含有する芳香環の波長
１９３ｎｍ帯の光に対する吸収性が高いため、波長１９
３ｎｍ帯の露光光がレジスト膜の底部にまで均一に到達
できないので、良好なパターン形状が得られない。この
ため、ポリヒドロキシスチレン誘導体を主成分とするレ
ジスト材料は、ＡｒＦエキシマレーザ用には用いること
ができない。
【０００５】そこで、露光光としてＡｒＦエキシマレー
ザを用いる場合には、芳香環を有しないポリアクリル酸
誘導体を主成分とする化学増幅型レジスト材料が用いら
れる。
ザを用いる場合には、芳香環を有しないポリアクリル酸
誘導体を主成分とする化学増幅型レジスト材料が用いら
れる。
【０００６】一方、高解像度化に対応できるパターン形
成方法の露光光としては、Ｘ線及びエレクトロンビーム
（ＥＢ）等が検討されている。
成方法の露光光としては、Ｘ線及びエレクトロンビーム
（ＥＢ）等が検討されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、露光光とし
てＸ線を用いる場合には、露光装置及びマスクの製造と
いう点において多くの問題が存在する。また、露光光と
してＥＢを用いる場合には、スループットの面で問題が
あるので、多量生産に適しないという問題が存在する。
このため、露光光としては、Ｘ線及びＥＢは好ましくな
い。
てＸ線を用いる場合には、露光装置及びマスクの製造と
いう点において多くの問題が存在する。また、露光光と
してＥＢを用いる場合には、スループットの面で問題が
あるので、多量生産に適しないという問題が存在する。
このため、露光光としては、Ｘ線及びＥＢは好ましくな
い。
【０００８】従って、０．１０μｍよりも微細なレジス
トパターンを形成するためには、露光光として、ＡｒＦ
エキシマレーザよりも波長が短い、Ｘｅ2 レーザ光（波
長：１７２ｎｍ帯）、Ｆ2 レーザ光（波長：１５７ｎｍ
帯）、Ｋｒ2 レーザ光（波長：１４６ｎｍ帯）、ＡｒＫ
ｒレーザ光（波長：１３４ｎｍ帯）、Ａｒ2 レーザ光
（波長：１２６ｎｍ帯）又は軟Ｘ線（波長：１３ｎｍ
帯、１１ｎｍ帯又は５ｎｍ帯）等を用いることが必要に
なる。言い換えると、１ｎｍ帯〜３０ｎｍ帯又は１１０
ｎｍ帯〜１８０ｎｍ帯の波長を持つ露光光を用いてレジ
ストパターンを形成することが必要になる。
トパターンを形成するためには、露光光として、ＡｒＦ
エキシマレーザよりも波長が短い、Ｘｅ2 レーザ光（波
長：１７２ｎｍ帯）、Ｆ2 レーザ光（波長：１５７ｎｍ
帯）、Ｋｒ2 レーザ光（波長：１４６ｎｍ帯）、ＡｒＫ
ｒレーザ光（波長：１３４ｎｍ帯）、Ａｒ2 レーザ光
（波長：１２６ｎｍ帯）又は軟Ｘ線（波長：１３ｎｍ
帯、１１ｎｍ帯又は５ｎｍ帯）等を用いることが必要に
なる。言い換えると、１ｎｍ帯〜３０ｎｍ帯又は１１０
ｎｍ帯〜１８０ｎｍ帯の波長を持つ露光光を用いてレジ
ストパターンを形成することが必要になる。
【０００９】そこで、本件発明者らは、従来から知られ
ている、ポリアクリル酸誘導体例えば［化１］に示すポ
リメタクリル酸誘導体を含む化学増幅型レジスト材料か
らなるレジスト膜に対して、Ｆ2 レーザ光（波長：１５
７ｎｍ帯）を用いてパターン露光を行なって、レジスト
パターンを形成してみた。
ている、ポリアクリル酸誘導体例えば［化１］に示すポ
リメタクリル酸誘導体を含む化学増幅型レジスト材料か
らなるレジスト膜に対して、Ｆ2 レーザ光（波長：１５
７ｎｍ帯）を用いてパターン露光を行なって、レジスト
パターンを形成してみた。
【００１０】
【化１】
【００１１】ところが、矩形状の断面形状を持つレジス
トパターンが得られなかったと共に、半導体基板の上に
多数のスカム（残渣）が存在した。このような問題は、
露光光がＦ2 レーザ光である場合に限らず、１ｎｍ帯〜
３０ｎｍ帯又は１１０ｎｍ帯〜１８０ｎｍ帯の波長を持
つ光の場合にも、同様に発生した。
トパターンが得られなかったと共に、半導体基板の上に
多数のスカム（残渣）が存在した。このような問題は、
露光光がＦ2 レーザ光である場合に限らず、１ｎｍ帯〜
３０ｎｍ帯又は１１０ｎｍ帯〜１８０ｎｍ帯の波長を持
つ光の場合にも、同様に発生した。
【００１２】従って、従来から知られている、ポリアク
リル酸誘導体を含むレジスト材料からなるレジスト膜に
対して、１ｎｍ帯〜３０ｎｍ帯又は１１０ｎｍ帯〜１８
０ｎｍ帯の波長を持つ光を照射してレジストパターンを
形成することは実用上問題がある。
リル酸誘導体を含むレジスト材料からなるレジスト膜に
対して、１ｎｍ帯〜３０ｎｍ帯又は１１０ｎｍ帯〜１８
０ｎｍ帯の波長を持つ光を照射してレジストパターンを
形成することは実用上問題がある。
【００１３】前記に鑑み、本発明は、露光光として１ｎ
ｍ帯〜３０ｎｍ帯又は１１０ｎｍ帯〜１８０ｎｍ帯の波
長を持つ露光光を用いてレジストパターンを形成する場
合に、スカムを殆ど発生させることなく、良好なパター
ン形状を有する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。
ｍ帯〜３０ｎｍ帯又は１１０ｎｍ帯〜１８０ｎｍ帯の波
長を持つ露光光を用いてレジストパターンを形成する場
合に、スカムを殆ど発生させることなく、良好なパター
ン形状を有する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。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本件発明者らは、従来か
ら知られている、ポリアクリル酸誘導体を主成分とする
レジスト材料を用いた場合に、前述の問題が発生する原
因について検討を加えた結果、以下のことを見出した。
ら知られている、ポリアクリル酸誘導体を主成分とする
レジスト材料を用いた場合に、前述の問題が発生する原
因について検討を加えた結果、以下のことを見出した。
【００１５】まず、ポリアクリル酸誘導体を主成分とす
るレジスト材料は１ｎｍ帯〜１８０ｎｍ帯の波長を持つ
光に対する吸収性が高く、１００ｎｍの厚さを有するレ
ジスト膜はＦ2 レーザ光（波長：１５７ｎｍ帯）に対し
て高々２０％の透過率しか有していないことに気が付い
た。
るレジスト材料は１ｎｍ帯〜１８０ｎｍ帯の波長を持つ
光に対する吸収性が高く、１００ｎｍの厚さを有するレ
ジスト膜はＦ2 レーザ光（波長：１５７ｎｍ帯）に対し
て高々２０％の透過率しか有していないことに気が付い
た。
【００１６】そこで、レジスト材料の１ｎｍ帯〜１８０
ｎｍ帯の光に対する透過性を向上させる方策について種
々検討した結果、ポリマー中にハロゲン元素を導入する
と、レジスト膜の１ｎｍ帯〜１８０ｎｍ帯の波長を持つ
光に対する透過性が向上することを見出した。
ｎｍ帯の光に対する透過性を向上させる方策について種
々検討した結果、ポリマー中にハロゲン元素を導入する
と、レジスト膜の１ｎｍ帯〜１８０ｎｍ帯の波長を持つ
光に対する透過性が向上することを見出した。
【００１７】次に、スカムが形成される理由について検
討を行なった結果、ポリアクリル酸誘導体を主成分とす
るレジスト材料は、１ｎｍ帯〜１８０ｎｍ帯の波長を持
つ光が照射されると、ポリマーの主鎖のα位の炭素と結
合している水素原子が脱離し、水素原子が脱離したポリ
マーラジカル同士が結合して架橋することに気が付い
た。水素原子が脱離したポリマーラジカル同士が架橋す
ると、レジスト膜の露光部の現像液に対する溶解性が悪
化し、これによって、スカムが発生するのである。
討を行なった結果、ポリアクリル酸誘導体を主成分とす
るレジスト材料は、１ｎｍ帯〜１８０ｎｍ帯の波長を持
つ光が照射されると、ポリマーの主鎖のα位の炭素と結
合している水素原子が脱離し、水素原子が脱離したポリ
マーラジカル同士が結合して架橋することに気が付い
た。水素原子が脱離したポリマーラジカル同士が架橋す
ると、レジスト膜の露光部の現像液に対する溶解性が悪
化し、これによって、スカムが発生するのである。
【００１８】本件発明者らは、以上の知見に基づいて、
ポリアクリル樹脂の主鎖中の炭素原子であってエステル
部位に結合している炭素原子をフッ素原子で置換するこ
とを考慮した。
ポリアクリル樹脂の主鎖中の炭素原子であってエステル
部位に結合している炭素原子をフッ素原子で置換するこ
とを考慮した。
【００１９】ところが、このようにすると、１ｎｍ帯〜
１８０ｎｍ帯の波長を持つ光が照射されたときにフッ素
原子が脱離し、フッ素原子が脱離したポリマーラジカル
同士が結合して架橋する結果、レジスト膜の露光部の現
像液に対する溶解性が悪化してしまうことが分かった。
１８０ｎｍ帯の波長を持つ光が照射されたときにフッ素
原子が脱離し、フッ素原子が脱離したポリマーラジカル
同士が結合して架橋する結果、レジスト膜の露光部の現
像液に対する溶解性が悪化してしまうことが分かった。
【００２０】そこで、ポリマーにハロゲン元素を導入す
るにも拘わらず、ポリマーの主鎖が架橋反応を起こさな
い方策について種々の検討を行なった結果、アクリルユ
ニットの主鎖中の炭素原子であってエステル部位に結合
している炭素原子に、塩素原子又は塩素化されたアルキ
ル基を結合させると良いことを見出した。
るにも拘わらず、ポリマーの主鎖が架橋反応を起こさな
い方策について種々の検討を行なった結果、アクリルユ
ニットの主鎖中の炭素原子であってエステル部位に結合
している炭素原子に、塩素原子又は塩素化されたアルキ
ル基を結合させると良いことを見出した。
【００２１】本発明は、前記の知見に基づいて成された
ものであって、具体的には、以下に説明するパターン形
成材料及びパターン形成方法を提供するものである。
ものであって、具体的には、以下に説明するパターン形
成材料及びパターン形成方法を提供するものである。
【００２２】本発明に係る第１のパターン形成材料は、
アクリルユニットの主鎖中の炭素原子であってエステル
部位に結合している炭素原子に、塩素原子又は塩素化さ
れたアルキル基が結合しているアクリル系樹脂からなる
ベース樹脂を有している。
アクリルユニットの主鎖中の炭素原子であってエステル
部位に結合している炭素原子に、塩素原子又は塩素化さ
れたアルキル基が結合しているアクリル系樹脂からなる
ベース樹脂を有している。
【００２３】本発明に係る第２のパターン形成材料は、
アクリルユニットの主鎖中の炭素原子であってエステル
部位に結合している炭素原子に、塩素原子又は塩素化さ
れたアルキル基が結合していると共に酸により脱離する
保護基を持っているベース樹脂と、光が照射されると酸
を発生する酸発生剤とを有している。
アクリルユニットの主鎖中の炭素原子であってエステル
部位に結合している炭素原子に、塩素原子又は塩素化さ
れたアルキル基が結合していると共に酸により脱離する
保護基を持っているベース樹脂と、光が照射されると酸
を発生する酸発生剤とを有している。
【００２４】第１又は第２のパターン形成材料による
と、ベース樹脂中に塩素原子又は塩素化されたアルキル
基が導入されているため、レジスト膜の１ｎｍ帯〜１８
０ｎｍ帯の波長を持つ光に対する透過性が向上するの
で、矩形状の断面形状を持つレジストパターンが得られ
る。
と、ベース樹脂中に塩素原子又は塩素化されたアルキル
基が導入されているため、レジスト膜の１ｎｍ帯〜１８
０ｎｍ帯の波長を持つ光に対する透過性が向上するの
で、矩形状の断面形状を持つレジストパターンが得られ
る。
【００２５】また、アクリルユニットの主鎖中の炭素原
子であってエステル部位に結合している炭素原子に、塩
素原子又は塩素化されたアルキル基が結合しているた
め、１ｎｍ帯〜１８０ｎｍ帯の波長を持つ光が照射され
ても、塩素原子又は塩素化されたアルキル基が脱離しな
いので、ポリマーラジカル同士が架橋する事態を防止で
きる。このため、レジスト膜の露光部の現像液に対する
溶解性が悪化しないので、基板上にスカムが発生しな
い。
子であってエステル部位に結合している炭素原子に、塩
素原子又は塩素化されたアルキル基が結合しているた
め、１ｎｍ帯〜１８０ｎｍ帯の波長を持つ光が照射され
ても、塩素原子又は塩素化されたアルキル基が脱離しな
いので、ポリマーラジカル同士が架橋する事態を防止で
きる。このため、レジスト膜の露光部の現像液に対する
溶解性が悪化しないので、基板上にスカムが発生しな
い。
【００２６】本発明に係る第１のパターン形成方法は、
アクリルユニットの主鎖中の炭素原子であってエステル
部位に結合している炭素原子に、塩素原子又は塩素化さ
れたアルキル基が結合しているアクリル系樹脂からなる
ベース樹脂を有するパターン形成材料を基板上に塗布し
てレジスト膜を形成する工程と、レジスト膜に、１ｎｍ
帯〜３０ｎｍ帯又は１１０ｎｍ帯〜１８０ｎｍ帯の波長
を持つ露光光を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。
アクリルユニットの主鎖中の炭素原子であってエステル
部位に結合している炭素原子に、塩素原子又は塩素化さ
れたアルキル基が結合しているアクリル系樹脂からなる
ベース樹脂を有するパターン形成材料を基板上に塗布し
てレジスト膜を形成する工程と、レジスト膜に、１ｎｍ
帯〜３０ｎｍ帯又は１１０ｎｍ帯〜１８０ｎｍ帯の波長
を持つ露光光を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。
【００２７】本発明に係る第２のパターン形成方法は、
アクリルユニットの主鎖中の炭素原子であってエステル
部位に結合している炭素原子に、塩素原子又は塩素化さ
れたアルキル基が結合していると共に酸により脱離する
保護基を持っているベース樹脂と、光が照射されると酸
を発生する酸発生剤とを有するパターン形成材料を基板
上に塗布してレジスト膜を形成する工程と、レジスト膜
に、１ｎｍ帯〜３０ｎｍ帯又は１１０ｎｍ帯〜１８０ｎ
ｍ帯の波長を持つ露光光を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。
アクリルユニットの主鎖中の炭素原子であってエステル
部位に結合している炭素原子に、塩素原子又は塩素化さ
れたアルキル基が結合していると共に酸により脱離する
保護基を持っているベース樹脂と、光が照射されると酸
を発生する酸発生剤とを有するパターン形成材料を基板
上に塗布してレジスト膜を形成する工程と、レジスト膜
に、１ｎｍ帯〜３０ｎｍ帯又は１１０ｎｍ帯〜１８０ｎ
ｍ帯の波長を持つ露光光を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。
【００２８】第１又は第２のパターン形成方法による
と、ベース樹脂中に塩素原子又は塩素化されたアルキル
基が導入されているため、レジスト膜の１ｎｍ帯〜３０
ｎｍ帯又は１１０ｎｍ帯〜１８０ｎｍ帯の波長を持つ光
に対する透過性が向上するので、矩形状の断面形状を持
つレジストパターンが得られる。
と、ベース樹脂中に塩素原子又は塩素化されたアルキル
基が導入されているため、レジスト膜の１ｎｍ帯〜３０
ｎｍ帯又は１１０ｎｍ帯〜１８０ｎｍ帯の波長を持つ光
に対する透過性が向上するので、矩形状の断面形状を持
つレジストパターンが得られる。
【００２９】また、アクリルユニットの主鎖中の炭素原
子であってエステル部位に結合している炭素原子に、塩
素原子又は塩素化されたアルキル基が結合しているた
め、１ｎｍ帯〜３０ｎｍ帯又は１１０ｎｍ帯〜１８０ｎ
ｍ帯の波長を持つ光が照射されても、塩素原子又は塩素
化されたアルキル基が脱離しないので、ポリマーラジカ
ル同士が架橋する事態を防止できる。このため、レジス
ト膜の露光部の現像液に対する溶解性が悪化しないの
で、基板上にスカムが発生しない。
子であってエステル部位に結合している炭素原子に、塩
素原子又は塩素化されたアルキル基が結合しているた
め、１ｎｍ帯〜３０ｎｍ帯又は１１０ｎｍ帯〜１８０ｎ
ｍ帯の波長を持つ光が照射されても、塩素原子又は塩素
化されたアルキル基が脱離しないので、ポリマーラジカ
ル同士が架橋する事態を防止できる。このため、レジス
ト膜の露光部の現像液に対する溶解性が悪化しないの
で、基板上にスカムが発生しない。
【００３０】第１又は第２のパターン形成方法におい
て、露光光は、Ｆ2 エキシマレーザ、Ａｒ2 エキシマレ
ーザ又は軟Ｘ線であることが好ましい。
て、露光光は、Ｆ2 エキシマレーザ、Ａｒ2 エキシマレ
ーザ又は軟Ｘ線であることが好ましい。
【００３１】
【発明の実施の形態】（第１の参考例）
以下、本発明の第１の参考例に係るパターン形成材料及
びパターン形成方法について、図１（ａ）〜（ｃ）を参
照しながら説明する。
びパターン形成方法について、図１（ａ）〜（ｃ）を参
照しながら説明する。
【００３２】 第１の参考例に係るレジスト材料は、ア
クリルユニットの主鎖中の炭素原子であってエステル部
位に結合している炭素原子に、塩素化されたアルキル基
（ＣＣｌ3 ）が結合してなるアクリル系樹脂をベース樹
脂として用いる非化学増幅型レジスト材料である。
クリルユニットの主鎖中の炭素原子であってエステル部
位に結合している炭素原子に、塩素化されたアルキル基
（ＣＣｌ3 ）が結合してなるアクリル系樹脂をベース樹
脂として用いる非化学増幅型レジスト材料である。
【００３３】 第１の参考例のレジスト材料の具体的な
組成は以下の通りである。
組成は以下の通りである。
【００３４】ベース樹脂：［化２］に示す樹脂
溶媒：ジグライム
【００３５】
【化２】
【００３６】まず、図１（ａ）に示すように、前記の組
成を有するレジスト材料を半導体基板１０上にスピンコ
ートして、０．２μｍの膜厚を有するレジスト膜１１を
形成する。ベース樹脂は、メチルイソブチルケトン：イ
ソプロピルアルコール＝１：３の現像液に難溶であるた
め、レジスト膜１１は現像液に難溶である。
成を有するレジスト材料を半導体基板１０上にスピンコ
ートして、０．２μｍの膜厚を有するレジスト膜１１を
形成する。ベース樹脂は、メチルイソブチルケトン：イ
ソプロピルアルコール＝１：３の現像液に難溶であるた
め、レジスト膜１１は現像液に難溶である。
【００３７】次に、図１（ｂ）に示すように、レジスト
膜１１に対してマスク１２を介して、Ｆ２エキシマレー
ザ光（波長：１５７ｎｍ帯）１３を照射してパターン露
光を行う。このようにすると、レジスト膜１１の露光部
１１ａにおいては、ベース樹脂がＦ2 エキシマレーザ光
１３により分解するため、現像液に対して可溶性に変化
する一方、レジスト膜１１の未露光部１１ｂは現像液に
対して難溶性のままである。
膜１１に対してマスク１２を介して、Ｆ２エキシマレー
ザ光（波長：１５７ｎｍ帯）１３を照射してパターン露
光を行う。このようにすると、レジスト膜１１の露光部
１１ａにおいては、ベース樹脂がＦ2 エキシマレーザ光
１３により分解するため、現像液に対して可溶性に変化
する一方、レジスト膜１１の未露光部１１ｂは現像液に
対して難溶性のままである。
【００３８】次に、レジスト膜１１に対して、メチルイ
ソブチルケトン：イソプロピルアルコール＝１：３の現
像液を用いて現像処理を行なう。このようにすると、レ
ジスト膜１１の露光部１１ａが現像液に溶解するので、
図１（ｃ）に示すように、レジスト膜１１の未露光部１
１ｂからなるレジストパターン１４が得られる。
ソブチルケトン：イソプロピルアルコール＝１：３の現
像液を用いて現像処理を行なう。このようにすると、レ
ジスト膜１１の露光部１１ａが現像液に溶解するので、
図１（ｃ）に示すように、レジスト膜１１の未露光部１
１ｂからなるレジストパターン１４が得られる。
【００３９】 （第２の参考例）
以下、本発明の第２の参考例に係るパターン形成材料及
びパターン形成方法について説明する。尚、第２の参考
例は、第１の参考例と比べてレジスト材料が異なるのみ
であるから、以下においては、レジスト材料についての
み説明する。
びパターン形成方法について説明する。尚、第２の参考
例は、第１の参考例と比べてレジスト材料が異なるのみ
であるから、以下においては、レジスト材料についての
み説明する。
【００４０】 第２の参考例に係るレジスト材料は、ア
クリルユニットの主鎖中の炭素原子であってエステル部
位に結合している炭素原子に、塩素原子が結合してなる
アクリル系樹脂をベース樹脂として用いる非化学増幅型
レジスト材料である。
クリルユニットの主鎖中の炭素原子であってエステル部
位に結合している炭素原子に、塩素原子が結合してなる
アクリル系樹脂をベース樹脂として用いる非化学増幅型
レジスト材料である。
【００４１】 第２の参考例に係るレジスト材料の具体
的な組成は以下の通りである。
的な組成は以下の通りである。
【００４２】ベース樹脂：［化３］に示す樹脂
溶媒：ジグライム
【００４３】
【化３】
【００４４】（第３の実施形態）以下、本発明の第３の
実施形態に係るパターン形成材料及びパターン形成方法
について、図２（ａ）〜（ｄ）を参照しながら説明す
る。
実施形態に係るパターン形成材料及びパターン形成方法
について、図２（ａ）〜（ｄ）を参照しながら説明す
る。
【００４５】第３の実施形態に係るレジスト材料は、ア
クリルユニットの主鎖中の炭素原子であってエステル部
位に結合している炭素原子に、塩素化されたアルキル基
（ＣＣｌ3 ）が結合してなるアクリル系樹脂をベース樹
脂として用いる化学増幅型レジスト材料である。
クリルユニットの主鎖中の炭素原子であってエステル部
位に結合している炭素原子に、塩素化されたアルキル基
（ＣＣｌ3 ）が結合してなるアクリル系樹脂をベース樹
脂として用いる化学増幅型レジスト材料である。
【００４６】第３の実施形態のレジスト材料の具体的な
組成は以下の通りである。
組成は以下の通りである。
【００４７】ベース樹脂：［化４］に示す樹脂
酸発生剤：トリフェニルスルフォニウムトリフレート
（ベース樹脂に対して１重量％）溶媒：ジグライム
（ベース樹脂に対して１重量％）溶媒：ジグライム
【００４８】
【化４】
【００４９】まず、図２（ａ）に示すように、前記の組
成を有するレジスト材料を半導体基板２０上にスピンコ
ートして、０．２μｍの膜厚を有するレジスト膜２１を
形成する。このとき、ベース樹脂がアルカリ難溶性であ
るため、レジスト膜２１はアルカリ難溶性である。
成を有するレジスト材料を半導体基板２０上にスピンコ
ートして、０．２μｍの膜厚を有するレジスト膜２１を
形成する。このとき、ベース樹脂がアルカリ難溶性であ
るため、レジスト膜２１はアルカリ難溶性である。
【００５０】次に、図２（ｂ）に示すように、レジスト
膜２１に対してマスク２２を介して、Ｆ2 エキシマレー
ザ（波長：１５７ｎｍ帯）２３を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の露光部
２１ａにおいては、酸発生剤がＦ2 エキシマレーザ光２
３により分解して酸を発生する一方、レジスト膜２１の
未露光部２１ｂはアルカリ現像液に対して難溶性のまま
である。
膜２１に対してマスク２２を介して、Ｆ2 エキシマレー
ザ（波長：１５７ｎｍ帯）２３を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の露光部
２１ａにおいては、酸発生剤がＦ2 エキシマレーザ光２
３により分解して酸を発生する一方、レジスト膜２１の
未露光部２１ｂはアルカリ現像液に対して難溶性のまま
である。
【００５１】次に、図２（ｃ）に示すように、半導体基
板２０ひいてはレジスト膜２１をホットプレート２４上
で加熱する。このようにすると、レジスト膜２１におけ
る露光部２１ａにおいては、酸発生剤から発生した酸の
作用によりベース樹脂が分解するので、アルカリ現像液
に対して可溶性になる。
板２０ひいてはレジスト膜２１をホットプレート２４上
で加熱する。このようにすると、レジスト膜２１におけ
る露光部２１ａにおいては、酸発生剤から発生した酸の
作用によりベース樹脂が分解するので、アルカリ現像液
に対して可溶性になる。
【００５２】次に、レジスト膜２１に対して、例えばテ
トラメチルハイドロオキサイド水溶液等のアルカリ性の
現像液を用いて現像処理を行なう。このようにすると、
レジスト膜２１の露光部２１ａが現像液に溶解するの
で、図２（ｄ）に示すように、レジスト膜２１の未露光
部２１ｂからなるレジストパターン２５が得られる。
トラメチルハイドロオキサイド水溶液等のアルカリ性の
現像液を用いて現像処理を行なう。このようにすると、
レジスト膜２１の露光部２１ａが現像液に溶解するの
で、図２（ｄ）に示すように、レジスト膜２１の未露光
部２１ｂからなるレジストパターン２５が得られる。
【００５３】（第４の実施形態）以下、本発明の第４の
実施形態に係るパターン形成材料及びパターン形成方法
について説明する。尚、第４の実施形態は、第３の実施
形態と比べてレジスト材料が異なるのみであるから、以
下においては、レジスト材料についてのみ説明する。
実施形態に係るパターン形成材料及びパターン形成方法
について説明する。尚、第４の実施形態は、第３の実施
形態と比べてレジスト材料が異なるのみであるから、以
下においては、レジスト材料についてのみ説明する。
【００５４】第４の実施形態に係るレジスト材料は、ア
クリルユニットの主鎖中の炭素原子であってエステル部
位に結合している炭素原子に、塩素原子が結合してなる
アクリル系樹脂をベース樹脂として用いる化学増幅型レ
ジスト材料である。
クリルユニットの主鎖中の炭素原子であってエステル部
位に結合している炭素原子に、塩素原子が結合してなる
アクリル系樹脂をベース樹脂として用いる化学増幅型レ
ジスト材料である。
【００５５】第４の実施形態のレジスト材料の具体的な
組成は以下の通りである。
組成は以下の通りである。
【００５６】ベース樹脂：［化５］に示す樹脂
酸発生剤：トリフェニルスルフォニウムトリフレート
（ベース樹脂に対して１重量％） 溶媒：ジグライム
（ベース樹脂に対して１重量％） 溶媒：ジグライム
【００５７】
【化５】
【００５８】 尚、第１の参考例及び第３の実施形態に
おいては、炭素原子に結合する塩素化されたアルキル基
は、ＣＣｌ3 であったが、これに代えて、ＣＨ2Ｃｌ 、
ＣＨＣｌ2 、ＣＣｌ2ＣＣｌ3、ＣＣｌ2ＣＨ3等を用いる
ことができる。
おいては、炭素原子に結合する塩素化されたアルキル基
は、ＣＣｌ3 であったが、これに代えて、ＣＨ2Ｃｌ 、
ＣＨＣｌ2 、ＣＣｌ2ＣＣｌ3、ＣＣｌ2ＣＨ3等を用いる
ことができる。
【００５９】 また、第１及び第２の参考例並びに第３
及び第４の実施形態においては、露光光としては、Ｆ2
レーザ光を用いたが、これに代えて、Ｘｅ2 レーザ光、
Ｋｒ2 レーザ光、ＡｒＫｒレーザ光、Ａｒ2 レーザ光又
は軟Ｘ線等を用いることができる。
及び第４の実施形態においては、露光光としては、Ｆ2
レーザ光を用いたが、これに代えて、Ｘｅ2 レーザ光、
Ｋｒ2 レーザ光、ＡｒＫｒレーザ光、Ａｒ2 レーザ光又
は軟Ｘ線等を用いることができる。
【００６０】
【発明の効果】本発明に係るパターン形成材料又はパタ
ーン形成方法によると、レジスト膜の１ｎｍ帯〜３０ｎ
ｍ帯又は１１０ｎｍ帯〜１８０ｎｍ帯の波長を持つ光に
対する透過性が向上するので、矩形状の断面形状を持つ
レジストパターンが得られると共に、１ｎｍ帯〜３０ｎ
ｍ帯又は１１０ｎｍ帯〜１８０ｎｍ帯の波長を持つ光が
照射されたときに、レジスト膜の露光部の現像液に対す
る溶解性が悪化しないので、基板上にスカムが発生しな
い。
ーン形成方法によると、レジスト膜の１ｎｍ帯〜３０ｎ
ｍ帯又は１１０ｎｍ帯〜１８０ｎｍ帯の波長を持つ光に
対する透過性が向上するので、矩形状の断面形状を持つ
レジストパターンが得られると共に、１ｎｍ帯〜３０ｎ
ｍ帯又は１１０ｎｍ帯〜１８０ｎｍ帯の波長を持つ光が
照射されたときに、レジスト膜の露光部の現像液に対す
る溶解性が悪化しないので、基板上にスカムが発生しな
い。
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１の参考例に係
るパターン形成方法の各工程を示す断面図である。
るパターン形成方法の各工程を示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第３の実施形態に
係るパターン形成方法の各工程を示す断面図である。
係るパターン形成方法の各工程を示す断面図である。
１０ 半導体基板
１１ レジスト膜
１１ａ 露光部
１１ｂ 未露光部
１２ マスク
１３ Ｆ２エキシマレーザ光
１４ レジストパターン
２０ 半導体基板
２１ レジスト膜
２１ａ 露光部
２１ｂ 未露光部
２２ マスク
２３ Ｆ２エキシマレーザ光
２４ ホットプレート
２５ レジストパターン
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｇ０３Ｆ 7/033 Ｇ０３Ｆ 7/033
7/20 ５０２ 7/20 ５０２
Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５０２Ｒ
５１５Ｂ
(56)参考文献 特開2000−227660（ＪＰ，Ａ)
特開2001−22076（ＪＰ，Ａ)
特開2001−201854（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−271249（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−293850（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−49536（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G03F 7/00 - 7/42
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｆ 2 レーザ、Ｋｒ 2 レーザ、ＫｒＡｒレー
ザ、Ａｒ 2 レーザ又は軟Ｘ線からなる露光光を照射して
パターン露光を行なうためのパターン形成材料であっ
て、 アクリルユニットの主鎖中の炭素原子であってエステル
部位に結合している炭素原子に、塩素原子又は塩素化さ
れたアルキル基が結合していると共に酸により脱離する
保護基を持っているベース樹脂と、光が照射されると酸
を発生する酸発生剤とを有し、 前記保護基は、シリコン原子及びテルペノイド骨格を有
していないことを特徴とするパターン形成材料。 - 【請求項２】 アクリルユニットの主鎖中の炭素原子で
あってエステル部位に結合している炭素原子に、塩素原
子又は塩素化されたアルキル基が結合していると共に酸
により脱離する保護基を持っているベース樹脂と、光が
照射されると酸を発生する酸発生剤とを有すると共に、
前記保護基はシリコン原子及びテルペノイド骨格を有し
ていないパターン形成材料を基板上に塗布してレジスト
膜を形成する工程と、 前記レジスト膜に、Ｆ2レーザ、Ｋｒ2レーザ、ＫｒＡｒ
レーザ、Ａｒ2レーザ又は軟Ｘ線からなる露光光を照射
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。
Priority Applications (5)
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|---|---|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000117685A Expired - Fee Related JP3502327B2 (ja) | 2000-04-19 | 2000-04-19 | パターン形成材料及びパターン形成方法 |
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