JP4284132B2 - Pattern formation method - Google Patents
Pattern formation method Download PDFInfo
- Publication number
- JP4284132B2 JP4284132B2 JP2003310712A JP2003310712A JP4284132B2 JP 4284132 B2 JP4284132 B2 JP 4284132B2 JP 2003310712 A JP2003310712 A JP 2003310712A JP 2003310712 A JP2003310712 A JP 2003310712A JP 4284132 B2 JP4284132 B2 JP 4284132B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- water
- soluble film
- pattern
- resist
- resist pattern
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
Description
本発明は、半導体装置の製造プロセス等において用いられるパターン形成方法に関する。 The present invention relates to a pattern forming method used in a semiconductor device manufacturing process or the like.
近年、半導体装置の製造プロセスにおいては、半導体素子の集積度の向上に伴ってリソグラフィ技術によるレジストパターンの解像性も一層の微細化が図られている。特に、コンタクトホール形成用の開口部(孔部)を有するレジストパターンは、従来の光リソグラフィ法ではコントラストが低下してしまい、所望の形状を得ることが困難となってきている。 In recent years, in the manufacturing process of a semiconductor device, the resolution of a resist pattern by lithography technology has been further miniaturized as the degree of integration of semiconductor elements has improved. In particular, a resist pattern having an opening (hole) for forming a contact hole has a reduced contrast by a conventional photolithography method, and it has become difficult to obtain a desired shape.
そこで、光リソグラフィによる微細なコンタクトホールパターンを形成する方法として、形成されたレジストパターンを覆うように架橋剤を含む水溶性膜を形成し、レジストパターンの未露光部に残存する酸により、熱を触媒として水溶性膜と架橋反応を起こさせて、コンタクトホールパターンの開口径を縮小(シュリンク)させる方法が提唱されている(例えば、非特許文献1参照。)。 Therefore, as a method for forming a fine contact hole pattern by photolithography, a water-soluble film containing a crosslinking agent is formed so as to cover the formed resist pattern, and heat is applied by the acid remaining in the unexposed portion of the resist pattern. A method of causing a crosslinking reaction with a water-soluble film as a catalyst to reduce (shrink) the opening diameter of the contact hole pattern has been proposed (for example, see Non-Patent Document 1).
以下、従来の化学的シュリンク法を用いたパターン形成方法について図14及び図15を参照しながら説明する。 Hereinafter, a pattern forming method using a conventional chemical shrink method will be described with reference to FIGS.
まず、以下の組成を有するポジ型の化学増幅型レジスト材料を準備する。 First, a positive chemically amplified resist material having the following composition is prepared.
ポリ(2-メチル-2アダマンチルアクリレート(50mol%)−メバロニックラクトンメタクリレート(50mol%))(ベースポリマー)………………………………………………………2g
トリフェニルスルフォニウムノナフレート(酸発生剤)………………………0.06g
プロプレングリコールモノメチルエーテルアセテート(溶媒)……………………20g
次に、図14(a) に示すように、基板1の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、0.4μmの厚さを持つレジスト膜2を形成する。
Poly (2-methyl-2adamantyl acrylate (50mol%)-mevalonic lactone methacrylate (50mol%)) (base polymer) ... …………………………………………………… 2g
Triphenylsulfonium nonaflate (acid generator) …………………… 0.06g
Propylene glycol monomethyl ether acetate (solvent) ……………… 20g
Next, as shown in FIG. 14A, the chemically amplified resist material is applied onto the
次に、図14(b) に示すように、開口数が0.60であるArFエキシマレーザスキャナーにより、露光光3をマスク4を介してレジスト膜2に照射してパターン露光を行なう。
Next, as shown in FIG. 14B, pattern exposure is performed by irradiating the
次に、図14(c) に示すように、パターン露光が行なわれたレジスト膜2に対して105℃の温度下で90秒間の露光後加熱(PEB)を行なう。
Next, as shown in FIG. 14C, post-exposure heating (PEB) is performed for 90 seconds at a temperature of 105 ° C. on the
次に、図14(d) に示すように、2.38wt%のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド現像液(アルカリ現像液)により60秒間の現像を行なって、レジスト膜2の未露光部よりなり開口径が0.20μmの初期レジストパターン2aを得る。
Next, as shown in FIG. 14 (d), development is performed for 60 seconds with a 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide developer (alkaline developer) to form the opening diameter of the unexposed portion of the
次に、図15(a) に示すように、スピン塗布法により、基板1の上に初期レジストパターン2aを含む全面にわたって、以下に示す組成を持つ架橋剤を含む水溶性膜5を成膜する。
Next, as shown in FIG. 15A, a water-
ポリビニールアルコール(ベースポリマー)……………………………………………2g
2,4,6-トリス(メトキシメチル)アミノ-1,3,5-s-トリアジン (架橋剤)……0.2g
水(溶媒)…………………………………………………………………………………30g
次に、図15(b) に示すように、成膜した水溶性膜5に対して130℃の温度下で60秒間の加熱を行なって、初期レジストパターン2aにおける開口部の側壁部分と該側壁部分と接する水溶性膜5とを架橋反応させる。
Polyvinyl alcohol (base polymer) …………………………… 2g
2,4,6-Tris (methoxymethyl) amino-1,3,5-s-triazine (crosslinking agent) ... 0.2g
Water (solvent) …………………………………………………………………………………… 30 g
Next, as shown in FIG. 15B, the formed water-
次に、図15(c) に示すように、純水6により、水溶性膜5における初期レジストパターン2aとの未反応部分を除去することにより、図15(d) に示すように、初期レジストパターン2aと、水溶性膜5における初期レジストパターン2aの開口側壁と架橋反応してなる残存部5aとからなり、0.15μmの開口径を有するレジストパターン7を得ることができる。このように、レジストパターン7の開口径は、初期レジストパターン2aの0.20μmから0.15μmに縮小される。
ところが、図15(d) に示すように、得られたレジストパターン7の開口部の底部には、水溶性膜5が完全に除去されないで残渣5bが生じるという問題がある。このように、縮小パターンを得られたレジストパターン7に残渣5bが生じると、その後のエッチング工程において、エッチング対象となる部材のパターン形状の不良にもつながり、半導体装置の製造に大きな問題となる。なお、レジスト膜2にはポジ型の化学増幅型レジスト材料を用いたが、ネガ型の化学増幅型レジスト材料を用いても残渣は生じる。
However, as shown in FIG. 15D, there is a problem in that the
従って、このような残渣5bが生じた不良なレジストパターン7では、エッチング対象部材に得られるパターンの形状も不良となってしまうため、半導体装置の製造プロセスにおける生産性及び歩留まりが低下してしまうという問題が生じる。
Therefore, in the
前記に鑑み、本発明は、化学的シュリンク法により得られるレジストパターンの形状を良好にすることを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to improve the shape of a resist pattern obtained by a chemical shrink method.
本願発明者らは、化学的シュリンク法により得られるレジストパターンにおいて、初期レジストパターンをシュリンクする水溶性膜の未反応部分を確実に除去できるよう種々の検討を重ねた結果、水溶性膜の未反応部分を除去する液体を純水に代えてアルカリ水溶液とすると、該水溶性膜の除去を容易に且つ確実に行なえるようになるとの第1の知見を得ている。これは架橋剤を含む水溶性膜に対する溶解性が純水よりもアルカリ水溶液の方が高いためと考えられる。 The inventors of the present application have conducted various studies to reliably remove the unreacted portion of the water-soluble film that shrinks the initial resist pattern in the resist pattern obtained by the chemical shrink method. A first finding has been obtained that when the liquid for removing the portion is replaced with pure water to be an alkaline aqueous solution, the water-soluble film can be easily and reliably removed. This is presumably because the aqueous alkali solution has higher solubility in the water-soluble film containing the crosslinking agent than pure water.
本願発明者らは、また、架橋剤を含む水溶性膜に脂環式化合物を添加すると、水溶性膜を構成するポリマー中に分子レベルの隙間を生じさせることができ、その結果、水溶性膜を除去する際の溶液がこの隙間に浸透して、水溶性膜の未反応部分を確実に除去できるようになるという第2の知見を得ている。 The inventors of the present invention can also generate a gap at a molecular level in a polymer constituting the water-soluble film by adding an alicyclic compound to the water-soluble film containing a crosslinking agent. As a result, the water-soluble film A second finding has been obtained that the solution for removing water penetrates into the gaps, and unreacted portions of the water-soluble film can be reliably removed.
また、架橋剤を含む水溶性膜に可塑性を与える可塑剤を水溶性膜に接触させると、水溶性膜が脆弱化して水溶性膜を除去する際の液体の浸透性が向上することにより、水溶性膜の残渣を防止できるという第3の知見を得ている。 In addition, when a plasticizer that imparts plasticity to a water-soluble film containing a crosslinking agent is brought into contact with the water-soluble film, the water-soluble film becomes brittle and the permeability of the liquid at the time of removing the water-soluble film is improved. The third knowledge that the residue of the conductive film can be prevented has been obtained.
また、架橋剤を含む水溶性膜をプラズマにさらすことによっても、水溶性膜が脆弱化して水溶性膜を除去する際の液体の浸透性が向上することにより、水溶性膜の残渣を防止できるという第4の知見を得ている。 In addition, by exposing a water-soluble film containing a cross-linking agent to plasma, the water-soluble film becomes weak and the liquid permeability when removing the water-soluble film is improved, thereby preventing the residue of the water-soluble film. The fourth knowledge is obtained.
本発明は、これらの知見に基づいてなされたものであり、初期レジストパターンをシュリンクするために設けた水溶性膜の残渣を生じないようにすることが可能となる。具体的には以下の方法によって実現される。 The present invention has been made based on these findings, and it is possible to prevent the residue of the water-soluble film provided for shrinking the initial resist pattern from occurring. Specifically, it is realized by the following method.
本発明に係る第1のパターン形成方法は、基板上にレジスト膜を形成する工程と、レジスト膜に露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、パターン露光が行なわれたレジスト膜に対して現像を行なうことにより、第1レジストパターンを形成する工程と、基板の上に第1レジストパターンを含む全面にわたって、第1レジストパターンを構成する材料と架橋する架橋剤を含む水溶性膜を形成する工程と、水溶性膜を加熱することにより、水溶性膜及び第1レジストパターンにおける該第1レジストパターンの側面上で接する部分同士を架橋反応させる工程と、アルカリ性水溶液を用いて、水溶性膜における第1レジストパターンとの未反応部分を除去することにより、第1レジストパターンからその側面上に水溶性膜が残存してなる第2レジストパターンを形成する工程とを備えている。 A first pattern forming method according to the present invention includes a step of forming a resist film on a substrate, a step of selectively irradiating the resist film with exposure light to perform pattern exposure, and a resist film subjected to pattern exposure And developing a first resist pattern by performing development on the substrate, and a water-soluble film containing a crosslinking agent that crosslinks the material constituting the first resist pattern over the entire surface including the first resist pattern on the substrate Forming a water-soluble film, heating the water-soluble film, cross-linking the water-soluble film and portions of the first resist pattern that contact each other on the side surfaces of the first resist pattern, and using an aqueous alkaline solution By removing the unreacted portion with the first resist pattern in the conductive film, the water-soluble film remains on the side surface from the first resist pattern. And a step of forming a second resist pattern made.
第1のパターン形成方法によると、第1レジストパターンと架橋反応させた水溶性膜の未反応部分を除去する際に、水溶性膜に対する溶解性が純水よりも高いアルカリ性水溶液を用いるため、該未反応部分を確実に除去できるので、第2レジストパターンに水溶性膜の残渣が生じなくなり、その結果、第1レジストパターンの側面上に水溶性膜が残存してその開口径又はスペース幅が縮小(シュリンク)した第2レジストパターンの形状が良好となる。 According to the first pattern formation method, when an unreacted portion of the water-soluble film cross-linked with the first resist pattern is removed, an alkaline aqueous solution whose solubility in the water-soluble film is higher than that of pure water is used. Since the unreacted portion can be reliably removed, the residue of the water-soluble film does not occur in the second resist pattern. As a result, the water-soluble film remains on the side surface of the first resist pattern, and the opening diameter or space width is reduced. The shape of the (shrinked) second resist pattern is improved.
ここで、アルカリ性水溶液の重量濃度は、数wt%〜50wt%程度が好ましい。より好ましくは、通常のアルカリ性現像液の重量濃度(2.38wt%)の2分の1(=約1.20wt%)以下であり、さらには、通常のアルカリ性現像液の10分の1(=約0.24wt%)程度が好ましい。 Here, the weight concentration of the alkaline aqueous solution is preferably about several wt% to 50 wt%. More preferably, it is not more than one-half (= about 1.20 wt%) of the weight concentration (2.38 wt%) of a normal alkaline developer, and furthermore, one-tenth (= About 0.24 wt%) is preferable.
本発明に係る第2のパターン形成方法は、基板上にレジスト膜を形成する工程と、レジスト膜に露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、パターン露光が行なわれたレジスト膜に対して現像を行なうことにより、第1レジストパターンを形成する工程と、基板の上に第1レジストパターンを含む全面にわたって、第1レジストパターンを構成する材料と架橋する架橋剤及び脂環式化合物を含む水溶性膜を形成する工程と、水溶性膜を加熱することにより、水溶性膜及び第1レジストパターンにおける該第1レジストパターンの側面上で接する部分同士を架橋反応させる工程と、水溶性膜における第1レジストパターンとの未反応部分を液体により除去することにより、第1レジストパターンからその側面上に水溶性膜が残存してなる第2レジストパターンを形成する工程とを備えている。 A second pattern forming method according to the present invention includes a step of forming a resist film on a substrate, a step of selectively irradiating the resist film with exposure light to perform pattern exposure, and a resist film subjected to pattern exposure. And developing a first resist pattern by cross-linking, and a cross-linking agent and an alicyclic compound that cross-links the material constituting the first resist pattern over the entire surface including the first resist pattern on the substrate. A step of forming a water-soluble film containing water, a step of cross-linking the water-soluble film and portions of the first resist pattern that contact each other on the side surface of the first resist pattern by heating the water-soluble film, By removing the unreacted portion of the film with the first resist pattern with a liquid, a water-soluble film remains on the side surface from the first resist pattern. And a step of forming a second resist pattern made.
第2のパターン形成方法によると、パターンの開口径又はスペース幅を縮小する水溶性膜に脂環式化合物を含ませているため、該水溶性膜を構成する水溶性ポリマー中に分子レベルの隙間が生じる。これにより、第1レジストパターンと架橋反応させた水溶性膜の未反応部分を液体により除去する際に該液体の水溶性膜に対する浸透性が向上するため、液体により水溶性膜の未反応部分を確実に除去できるので、第2レジストパターンに水溶性膜の残渣が生じなくなり、その結果、第1レジストパターンの側面上に水溶性膜が残存してその開口径又はスペース幅が縮小した第2レジストパターンの形状が良好となる。 According to the second pattern formation method, since the alicyclic compound is included in the water-soluble film that reduces the pattern opening diameter or space width, the molecular-level gaps are included in the water-soluble polymer constituting the water-soluble film. Occurs. As a result, when the unreacted portion of the water-soluble film cross-linked with the first resist pattern is removed by the liquid, the permeability of the liquid to the water-soluble film is improved. Since it can be surely removed, the residue of the water-soluble film does not occur in the second resist pattern. As a result, the water-soluble film remains on the side surface of the first resist pattern, and the opening diameter or space width of the second resist is reduced. The pattern shape is improved.
本発明に係る第3のパターン形成方法は、基板上にレジスト膜を形成する工程と、レジスト膜に露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、パターン露光が行なわれたレジスト膜に対して現像を行なうことにより、第1レジストパターンを形成する工程と、基板の上に第1レジストパターンを含む全面にわたって、第1レジストパターンを構成する材料と架橋する架橋剤を含む水溶性膜を形成する工程と、水溶性膜を加熱することにより、水溶性膜及び第1レジストパターンにおける該第1レジストパターンの側面上で接する部分同士を架橋反応させる工程と、架橋反応を終えた水溶性膜に可塑性を与える可塑剤を含む溶液を水溶性膜に接触させる工程と、水溶性膜における第1レジストパターンとの未反応部分を液体により除去することにより、第1レジストパターンからその側面上に水溶性膜が残存してなる第2レジストパターンを形成する工程とを備えている。 A third pattern forming method according to the present invention includes a step of forming a resist film on a substrate, a step of selectively irradiating the resist film with exposure light to perform pattern exposure, and a resist film subjected to pattern exposure And developing a first resist pattern by performing development on the substrate, and a water-soluble film containing a crosslinking agent that crosslinks the material constituting the first resist pattern over the entire surface including the first resist pattern on the substrate Forming a water-soluble film, heating the water-soluble film, cross-linking the water-soluble film and a portion of the first resist pattern that are in contact with each other on the side surface of the first resist pattern, and water-soluble after the crosslinking reaction The step of bringing a solution containing a plasticizer for imparting plasticity to the film into contact with the water-soluble film and the unreacted portion of the water-soluble film with the first resist pattern are removed by liquid. By water-soluble film on the side surface of the first resist pattern and a step of forming a second resist pattern comprising the remaining.
第3のパターン形成方法によると、架橋反応を終えた水溶性膜に可塑性を与える可塑剤を含む溶液を水溶性膜に接触させることにより該水溶性膜が脆弱化するため、液体により水溶性膜の未反応部分を確実に除去できるので、第2レジストパターンに水溶性膜の残渣が生じなくなり、その結果、第1レジストパターンの側面上に水溶性膜が残存してその開口径又はスペース幅が縮小した第2レジストパターンの形状が良好となる。 According to the third pattern forming method, the water-soluble film is weakened by bringing a solution containing a plasticizer that imparts plasticity to the water-soluble film after the crosslinking reaction into contact with the water-soluble film. Since the unreacted portion of the first resist pattern can be surely removed, no residue of the water-soluble film is generated in the second resist pattern. As a result, the water-soluble film remains on the side surface of the first resist pattern and the opening diameter or space width is reduced. The reduced shape of the second resist pattern is improved.
なお、可塑剤の水溶性膜中への添加量は数wt%程度が好ましい。 The amount of plasticizer added to the water-soluble film is preferably about several wt%.
本発明に係る第4のパターン形成方法は、基板上にレジスト膜を形成する工程と、レジスト膜に露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、パターン露光が行なわれたレジスト膜に対して現像を行なうことにより、第1レジストパターンを形成する工程と、基板の上に第1レジストパターンを含む全面にわたって、第1レジストパターンを構成する材料と架橋する架橋剤を含む水溶性膜を形成する工程と、水溶性膜に可塑性を与える可塑剤を含む溶液を水溶性膜に接触させる工程と、可塑剤を含む溶液と接触された水溶性膜を加熱することにより、水溶性膜及び第1レジストパターンにおける該第1レジストパターンの側面上で接する部分同士を架橋反応させる工程と、水溶性膜における第1レジストパターンとの未反応部分を液体により除去することにより、第1レジストパターンからその側面上に水溶性膜が残存してなる第2レジストパターンを形成する工程とを備えている。 A fourth pattern forming method according to the present invention includes a step of forming a resist film on a substrate, a step of selectively irradiating the resist film with exposure light to perform pattern exposure, and a resist film subjected to pattern exposure. And developing a first resist pattern by performing development on the substrate, and a water-soluble film containing a crosslinking agent that crosslinks the material constituting the first resist pattern over the entire surface including the first resist pattern on the substrate A step of contacting the water-soluble film with a solution containing a plasticizer that imparts plasticity to the water-soluble film, and heating the water-soluble film in contact with the solution containing the plasticizer, A step of cross-linking the portions of the first resist pattern that contact each other on the side surfaces of the first resist pattern, and an unreacted portion of the water-soluble film with the first resist pattern By removing the body, the water-soluble film on the side surface of the first resist pattern and a step of forming a second resist pattern comprising the remaining.
第4のパターン形成方法によると、水溶性膜を形成した後、形成した水溶性膜に可塑性を与える可塑剤を含む溶液を水溶性膜に接触させることにより該水溶性膜が脆弱化するため、液体により水溶性膜の未反応部分を確実に除去できるので、第2レジストパターンに水溶性膜の残渣が生じなくなり、その結果、第1レジストパターンの側面上に水溶性膜が残存してその開口径又はスペース幅が縮小した第2レジストパターンの形状が良好となる。 According to the fourth pattern formation method, after the water-soluble film is formed, the water-soluble film is weakened by bringing a solution containing a plasticizer that gives plasticity to the formed water-soluble film into contact with the water-soluble film. Since the unreacted portion of the water-soluble film can be surely removed by the liquid, a residue of the water-soluble film does not occur in the second resist pattern. As a result, the water-soluble film remains on the side surface of the first resist pattern and is opened. The shape of the second resist pattern having a reduced aperture or space width is improved.
本発明に係る第5のパターン形成方法は、基板上にレジスト膜を形成する工程と、レジスト膜に露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、パターン露光が行なわれたレジスト膜に対して現像を行なうことにより、第1レジストパターンを形成する工程と、基板の上に第1レジストパターンを含む全面にわたって、第1レジストパターンを構成する材料と架橋する架橋剤を含む水溶性膜を形成する工程と、水溶性膜を加熱することにより、水溶性膜及び第1レジストパターンにおける該第1レジストパターンの側面上で接する部分同士を架橋反応させる工程と、架橋反応を終えた水溶性膜にプラズマを接触させる工程と、水溶性膜における第1レジストパターンとの未反応部分を液体により除去することにより、第1レジストパターンからその開口部の側壁上に水溶性膜が残存してなる第2レジストパターンを形成する工程とを備えている。 A fifth pattern forming method according to the present invention includes a step of forming a resist film on a substrate, a step of selectively irradiating the resist film with exposure light to perform pattern exposure, and a resist film subjected to pattern exposure. And developing a first resist pattern by performing development on the substrate, and a water-soluble film containing a crosslinking agent that crosslinks the material constituting the first resist pattern over the entire surface including the first resist pattern on the substrate Forming a water-soluble film, heating the water-soluble film, cross-linking the water-soluble film and a portion of the first resist pattern that are in contact with each other on the side surface of the first resist pattern, and water-soluble after the crosslinking reaction By removing the unreacted portion between the step of bringing the plasma into contact with the film and the first resist pattern in the water-soluble film with a liquid, the first resist pattern is obtained. Water-soluble film on a sidewall of the opening from over emissions is a step of forming a second resist pattern comprising the remaining.
第5のパターン形成方法によると、架橋反応を終えた水溶性膜にプラズマを接触させることにより該水溶性膜が脆弱化するため、液体により水溶性膜の未反応部分を確実に除去できるので、第2レジストパターンに水溶性膜の残渣が生じなくなり、その結果、第1レジストパターンの側面上に水溶性膜が残存してその開口径又はスペース幅が縮小した第2レジストパターンの形状が良好となる。 According to the fifth pattern forming method, since the water-soluble film is weakened by bringing the plasma into contact with the water-soluble film that has undergone the crosslinking reaction, the unreacted portion of the water-soluble film can be reliably removed by the liquid. The residue of the water-soluble film does not occur in the second resist pattern. As a result, the shape of the second resist pattern in which the water-soluble film remains on the side surface of the first resist pattern and the opening diameter or space width is reduced is good. Become.
第2〜第5のパターン形成方法において、水溶性膜の未反応部分を除去する液体には、水又はアルカリ性水溶液を用いることが好ましい。 In the second to fifth pattern formation methods, it is preferable to use water or an alkaline aqueous solution as the liquid for removing the unreacted portion of the water-soluble film.
本発明に係るパターン形成方法によると、第1レジストパターンにおける開口径又はスペース幅が縮小した第2レジストパターンの形状が良好となるため、該第2レジストパターンを用いてエッチングされた被処理膜のパターン形状も良好となる。 According to the pattern forming method of the present invention, since the shape of the second resist pattern in which the opening diameter or the space width in the first resist pattern is reduced becomes good, the film to be processed etched using the second resist pattern The pattern shape is also good.
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係るパターン形成方法について図1(a) 〜図1(d) 及び図2(a) 〜図2(d) を参照しながら説明する。
(First embodiment)
A pattern forming method according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 (a) to 1 (d) and FIGS. 2 (a) to 2 (d).
まず、以下の組成を有するポジ型の化学増幅型レジスト材料を準備する。 First, a positive chemically amplified resist material having the following composition is prepared.
ポリ(2-メチル-2アダマンチルアクリレート(50mol%)−メバロニックラクトンメタクリレート(50mol%))(ベースポリマー)………………………………………………………2g
トリフェニルスルフォニウムノナフレート(酸発生剤)………………………0.06g
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(溶媒)……………………20g
次に、図1(a) に示すように、基板101の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、0.4μmの厚さを持つレジスト膜102を形成する。
Poly (2-methyl-2adamantyl acrylate (50mol%)-mevalonic lactone methacrylate (50mol%)) (base polymer) ... …………………………………………………… 2g
Triphenylsulfonium nonaflate (acid generator) …………………… 0.06g
Propylene glycol monomethyl ether acetate (solvent) ……………… 20g
Next, as shown in FIG. 1A, the chemically amplified resist material is applied onto the
次に、図1(b) に示すように、開口数NAが0.60であるArFエキシマレーザスキャナーによる露光光103をマスク104を介してレジスト膜102に照射してパターン露光を行なう。
Next, as shown in FIG. 1B, pattern exposure is performed by irradiating the resist
次に、図1(c) に示すように、パターン露光が行なわれたレジスト膜102に対して、例えばホットプレートにより105℃の温度下で90秒間の露光後加熱(PEB)を行なう。
Next, as shown in FIG. 1 (c), the resist
次に、図1(d) に示すように、2.38wt%のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液(アルカリ性現像液)により60秒間の現像を行なって、レジスト膜102の未露光部よりなり、例えばコンタクトホール形成用で開口径が0.20μmの開口部102aを持つ第1レジストパターン102bを得る。
Next, as shown in FIG. 1 (d), development is performed for 60 seconds with a 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide developer (alkaline developer) to form an unexposed portion of the resist
次に、図2(a) に示すように、スピン塗布法により、基板101の上に第1レジストパターン102bを含む全面にわたって、以下に示す組成を持つ架橋剤を含む水溶性膜105を成膜する。
Next, as shown in FIG. 2A, a water-
ポリビニールアルコール(ベースポリマー)……………………………………………2g
2,4,6-トリス(メトキシメチル)アミノ-1,3,5-s-トリアジン (架橋剤)……0.2g
水(溶媒)…………………………………………………………………………………30g
次に、図2(b) に示すように、成膜した水溶性膜105に対して130℃の温度下で60秒間の加熱を行なって、第1レジストパターン102bにおける開口部102aの側壁部と該側壁部と接する水溶性膜105とを架橋反応させる。ここで、水溶性膜105が第1レジストパターン102bの開口部102aの側壁部とのみ反応するのは、第1レジストパターン102bの上面が露光光103を照射されない未露光部であるため、レジスト膜102から酸が残存していないからである。
Polyvinyl alcohol (base polymer) …………………………… 2g
2,4,6-Tris (methoxymethyl) amino-1,3,5-s-triazine (crosslinking agent) ... 0.2g
Water (solvent) …………………………………………………………………………………… 30 g
Next, as shown in FIG. 2 (b), the formed water-
次に、図2(c) に示すように、純水に0.24wt%程度のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドを加えたアルカリ性水溶液106を用いて、水溶性膜105における第1レジストパターン102bとの未反応部分を除去する。これにより、図2(d) に示すように、第1レジストパターン102bと水溶性膜105における第1レジストパターン102bの開口部102aの側壁上部分105aとからなり、開口部102aの開口幅が0.15μmに縮小した第2レジストパターン107を得ることができる。このとき、開口部102aの底部には水溶性膜105の残渣が生じることがない。
Next, as shown in FIG. 2C, an alkaline
このように、第1の実施形態によると、第1レジストパターン102bの開口部102aの開口径をシュリンクする水溶性膜105の未反応部分を除去する際に、水溶性膜105に対する溶解性が純水よりも高いアルカリ性水溶液、例えば通常用いるアルカリ性現像液のアルカリ濃度よりも濃度が低いアルカリ性水溶液106を用いるため、水溶性膜105の未反応部分がアルカリ性水溶液に106に十分に溶解するようになる。その結果、水溶性膜105の残渣の発生を防止することができるので、第2レジストパターン107の形状が良好となる。
As described above, according to the first embodiment, when the unreacted portion of the water-
なお、アルカリ性水溶液106の濃度は、通常のアルカリ性現像液の2分の1程度、すなわち1.20wt%以下が好ましく、さらには、通常のアルカリ性現像液の10分の1程度の濃度(0.24wt%)が好ましい。
The concentration of the alkaline
また、アルカリ性水溶液106は、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドに代えて、テトラエチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液、テトラブチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液又はコリン水溶液を用いることができる。
Further, as the alkaline
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態に係るパターン形成方法について図3(a) 〜図3(d) 及び図4(a) 〜図4(d) を参照しながら説明する。
(Second Embodiment)
A pattern forming method according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 (a) to 3 (d) and FIGS. 4 (a) to 4 (d).
まず、以下の組成を有するポジ型の化学増幅型レジスト材料を準備する。 First, a positive chemically amplified resist material having the following composition is prepared.
ポリ(2-メチル-2アダマンチルアクリレート(50mol%)−メバロニックラクトンメタクリレート(50mol%))(ベースポリマー)………………………………………………………2g
トリフェニルスルフォニウムノナフレート(酸発生剤)………………………0.06g
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(溶媒)……………………20g
次に、図3(a) に示すように、基板201の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、0.4μmの厚さを持つレジスト膜202を形成する。
Poly (2-methyl-2adamantyl acrylate (50mol%)-mevalonic lactone methacrylate (50mol%)) (base polymer) ... …………………………………………………… 2g
Triphenylsulfonium nonaflate (acid generator) …………………… 0.06g
Propylene glycol monomethyl ether acetate (solvent) ……………… 20g
Next, as shown in FIG. 3A, the chemically amplified resist material is applied on the
次に、図3(b) に示すように、開口数NAが0.60であるArFエキシマレーザスキャナーによる露光光203をマスク204を介してレジスト膜202に照射してパターン露光を行なう。
Next, as shown in FIG. 3B, pattern exposure is performed by irradiating the resist
次に、図3(c) に示すように、パターン露光が行なわれたレジスト膜202に対して、例えばホットプレートにより105℃の温度下で90秒間の露光後加熱(PEB)を行なう。
Next, as shown in FIG. 3C, post-exposure heating (PEB) for 90 seconds is performed on the resist
次に、図3(d) に示すように、2.38wt%のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液(アルカリ性現像液)により60秒間の現像を行なって、レジスト膜202の未露光部よりなり、例えばコンタクトホール形成用で開口径が0.20μmの開口部202aを持つ第1レジストパターン202bを得る。
Next, as shown in FIG. 3 (d), development is performed with 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide developer (alkaline developer) for 60 seconds to form an unexposed portion of the resist
次に、図4(a) に示すように、スピン塗布法により、基板201の上に第1レジストパターン202bを含む全面にわたって、以下に示す組成を持つ架橋剤及び脂環式化合物であるアダマンタノールを含む水溶性膜205を成膜する。
Next, as shown in FIG. 4A, a cross-linking agent and an adamantanol which is an alicyclic compound having the following composition are formed on the entire surface including the first resist
ポリビニールアルコール(ベースポリマー)……………………………………………2g
2,4,6-トリス(メトキシメチル)アミノ-1,3,5-s-トリアジン (架橋剤)……0.2g
アダマンタノール(脂環式化合物)………………………………………………0.05g
水(溶媒)…………………………………………………………………………………30g
次に、図4(b) に示すように、成膜した水溶性膜205に対して130℃の温度下で60秒間の加熱を行なって、第1レジストパターン202bにおける開口部202aの側壁部と該側壁部と接する水溶性膜205とを架橋反応させる。
Polyvinyl alcohol (base polymer) …………………………… 2g
2,4,6-Tris (methoxymethyl) amino-1,3,5-s-triazine (crosslinking agent) ... 0.2g
Adamantanol (cycloaliphatic compound) ……………… 0.05g
Water (solvent) …………………………………………………………………………………… 30 g
Next, as shown in FIG. 4B, the formed water-
次に、図4(c) に示すように、純水206を用いて水溶性膜205における第1レジストパターン202bとの未反応部分を除去する。これにより、図4(d) に示すように、第1レジストパターン202bと水溶性膜205における開口部202aの側壁上部分205aとからなり、開口部202aの開口幅が0.15μmに縮小した第2レジストパターン207を得る。このとき、開口部202aの底部には水溶性膜205の残渣が生じることがない。
Next, as shown in FIG. 4C, the unreacted portion of the water-
このように、第2の実施形態によると、第1レジストパターン202bの開口部202aの開口径をシュリンクする水溶性膜205に、純水206の浸透性が向上する脂環式化合物を添加しているため、該水溶性膜205の未反応部分を除去する際に、純水206が水溶性膜205の未反応部分に十分に浸透するようになる。このため、水溶性膜205の未反応部分に純水206が十分に浸透して該未反応部分が容易に除去されるので、水溶性膜205の残渣の発生を防止することができ、その結果、第2レジストパターン207の形状が良好となる。
Thus, according to the second embodiment, an alicyclic compound that improves the permeability of
なお、水溶性膜205に添加する脂環式化合物は、アダマンタンの誘導体であるアダマンタノールに限られず、例えば、ノルボルネン若しくはその誘導体、パーヒドロアントラセン若しくはその誘導体、シクロヘキサン若しくはその誘導体、トリシクロデカン若しくはその誘導体又はアダマンタンを用いることができる。ここで、ノルボルネンの誘導体にはヒドロキシノルボルネンを用いることができ、パーヒドロアントラセンの誘導体にはヒドロキシパーヒドロアントラセンを用いることができ、シクロヘキサンの誘導体にはシクロヘキサノールを用いることができ、トリシクロデカンの誘導体にはヒドロキシトリシクロデカンを用いることができる。
The alicyclic compound added to the water-
また、第2の実施形態においても、水溶性膜205を除去する純水206にアルカリ性水溶液、例えばアルカリ性現像液よりも低濃度のアルカリ水溶液を用いると、水溶性膜205の未反応部分をより確実に除去することができる。
Also in the second embodiment, when an alkaline aqueous solution, for example, an alkaline aqueous solution having a concentration lower than that of the alkaline developer is used for the
(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方法について図5(a) 〜図5(d) 、図6(a) 〜図6(d) 及び図7を参照しながら説明する。
(Third embodiment)
The pattern forming method according to the third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 5 (a) to 5 (d), FIGS. 6 (a) to 6 (d) and FIG.
まず、以下の組成を有するポジ型の化学増幅型レジスト材料を準備する。 First, a positive chemically amplified resist material having the following composition is prepared.
ポリ(2-メチル-2アダマンチルアクリレート(50mol%)−メバロニックラクトンメタクリレート(50mol%))(ベースポリマー)………………………………………………………2g
トリフェニルスルフォニウムノナフレート(酸発生剤)………………………0.06g
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(溶媒)……………………20g
次に、図5(a) に示すように、基板301の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、0.4μmの厚さを持つレジスト膜302を形成する。
Poly (2-methyl-2adamantyl acrylate (50mol%)-mevalonic lactone methacrylate (50mol%)) (base polymer) ... …………………………………………………… 2g
Triphenylsulfonium nonaflate (acid generator) …………………… 0.06g
Propylene glycol monomethyl ether acetate (solvent) ……………… 20g
Next, as shown in FIG. 5A, the chemically amplified resist material is applied onto the
次に、図5(b) に示すように、開口数NAが0.60であるArFエキシマレーザスキャナーによる露光光303をマスク304を介してレジスト膜302に照射してパターン露光を行なう。
Next, as shown in FIG. 5B, pattern exposure is performed by irradiating the resist
次に、図5(c) に示すように、パターン露光が行なわれたレジスト膜302に対して、例えばホットプレートにより105℃の温度下で90秒間の露光後加熱(PEB)を行なう。
Next, FIG. 5 (c), the resist
次に、図5(d) に示すように、2.38wt%のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液(アルカリ性現像液)により60秒間の現像を行なって、レジスト膜302の未露光部よりなり、例えばコンタクトホール形成用で開口径が0.20μmの開口部302aを持つ第1レジストパターン302bを得る。
Next, as shown in FIG. 5 (d), development is performed with a 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide developer (alkaline developer) for 60 seconds to form an unexposed portion of the resist
次に、図6(a) に示すように、スピン塗布法により、基板301の上に第1レジストパターン302bを含む全面にわたって、以下に示す組成を持つ架橋剤を含む水溶性膜305を成膜する。
Next, as shown in FIG. 6A, a water-
ポリビニールアルコール(ベースポリマー)……………………………………………2g
2,4,6-トリス(メトキシメチル)アミノ-1,3,5-s-トリアジン (架橋剤)……0.2g
水(溶媒)…………………………………………………………………………………30g
次に、図6(b) に示すように、成膜した水溶性膜305に対して130℃の温度下で60秒間の加熱を行なって、第1レジストパターン302bにおける開口部302aの側壁部と該側壁部と接する水溶性膜305とを架橋反応させる。
Polyvinyl alcohol (base polymer) …………………………… 2g
2,4,6-Tris (methoxymethyl) amino-1,3,5-s-triazine (crosslinking agent) ... 0.2g
Water (solvent) …………………………………………………………………………………… 30 g
Next, as shown in FIG. 6B, the formed water-
次に、図6(c) に示すように、パドル(液盛り)法により、水溶性膜305に可塑性を与える可塑剤、例えば濃度が4wt%のフタル酸ジノルマルオクチルを添加したシクロヘキサノン溶液306を基板301上の水溶性膜305と30秒間接触させることにより、水溶性膜505の膜質を架橋反応性を失わない程度に脆弱化する。なお、この溶液306を水溶性膜305に接触させる方法は、パドル法に限られず、該溶液306を噴霧するスプレイ法又は基板301ごと溶液306に浸すディップ法を用いてもよい。
Next, as shown in FIG. 6 (c), a
次に、図6(d) に示すように、純水307により水溶性膜305における第1レジストパターン302bとの未反応部分を除去する。これにより、図7に示すように、第1レジストパターン302bと水溶性膜305における開口部302aの側壁上部分305aとからなり、開口部302aの開口幅が0.15μmに縮小した第2レジストパターン308を得る。このとき、開口部302aの底部には水溶性膜305の残渣が生じることがない。
Next, as shown in FIG. 6D, the unreacted portion of the water-
このように、第3の実施形態によると、第1レジストパターン302bの開口部302aの開口径をシュリンクする水溶性膜305を第1レジストパターン302bと架橋反応させた後、水溶性膜305の膜質を脆弱化する可塑剤が添加されたシクロヘキサノン溶液306に水溶性膜305を接触させるため、該水溶性膜305の未反応部分を除去する際に、膜質が脆弱化された水溶性膜305の未反応部分を純水307でも十分に溶解できるようになる。このため、水溶性膜305の未反応部分が純水307により容易に除去されるので、水溶性膜305の残渣の発生を防止することができ、その結果、第2レジストパターン308の形状が良好となる。
Thus, according to the third embodiment, after the water-
なお、第3の実施形態においても、水溶性膜305を除去する純水307にアルカリ性水溶液、例えばアルカリ性現像液よりも低濃度のアルカリ水溶液を用いると、水溶性膜305の未反応部分をより確実に除去することができる。
Also in the third embodiment, when an alkaline aqueous solution, for example, an alkaline aqueous solution having a concentration lower than that of an alkaline developer is used for the
また、第3の実施形態においては、水溶性膜305に適当な可塑性を付与する可塑剤に、フタル酸エステルであるフタル酸ジノルマルオクチルを用いたが、これに限られず、アジピン酸エステル、セバシン酸エステル、アジピン酸ポリエステル系、アゼライン酸ジオクチル、リン酸トリクレシル、アセチルクエン酸トリブチル、エポキシ化大豆油、トリメット酸トリオクチル又は塩素化パラフィンを用いることができる。
In the third embodiment, di-normal octyl phthalate, which is a phthalate ester, is used as a plasticizer that imparts appropriate plasticity to the water-
また、フタル酸エステルには、フタル酸ジノルマルオクチル以外にも、例えば、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジ-2-エチルヘキシル、フタル酸ジイソノニル、フタル酸ジノニル、フタル酸ジイソデシル又はフタル酸ブチルベンジルを用いることができる。また、アジピン酸エステルには、例えば、アジピン酸ジオクチル又はアジピン酸ジイソノニルを用いることができる。また、セバシン酸エステルには、例えば、セバシン酸ジブチル又はセバシン酸ジオクチルを用いることができる。 In addition to dinormal octyl phthalate, phthalate esters include, for example, dimethyl phthalate, diethyl phthalate, dibutyl phthalate, di-2-ethylhexyl phthalate, diisononyl phthalate, dinonyl phthalate, diisodecyl phthalate Alternatively, butyl benzyl phthalate can be used. Further, for example, dioctyl adipate or diisononyl adipate can be used as the adipic acid ester. In addition, as the sebacic acid ester, for example, dibutyl sebacate or dioctyl sebacate can be used.
(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方法について図8(a) 〜図8(d) 、図9(a) 〜図9(d) 及び図10を参照しながら説明する。
(Fourth embodiment)
Hereinafter, a pattern forming method according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 (a) to 8 (d), FIGS. 9 (a) to 9 (d) and FIG.
まず、以下の組成を有するポジ型の化学増幅型レジスト材料を準備する。 First, a positive chemically amplified resist material having the following composition is prepared.
ポリ(2-メチル-2アダマンチルアクリレート(50mol%)−メバロニックラクトンメタクリレート(50mol%))(ベースポリマー)………………………………………………………2g
トリフェニルスルフォニウムノナフレート(酸発生剤)………………………0.06g
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(溶媒)……………………20g
次に、図8(a) に示すように、基板401の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、0.4μmの厚さを持つレジスト膜402を形成する。
Poly (2-methyl-2adamantyl acrylate (50mol%)-mevalonic lactone methacrylate (50mol%)) (base polymer) ... …………………………………………………… 2g
Triphenylsulfonium nonaflate (acid generator) …………………… 0.06g
Propylene glycol monomethyl ether acetate (solvent) ……………… 20g
Next, as shown in FIG. 8A, the chemically amplified resist material is applied on a
次に、図8(b) に示すように、開口数NAが0.60であるArFエキシマレーザスキャナーによる露光光403をマスク404を介してレジスト膜402に照射してパターン露光を行なう。
Next, as shown in FIG. 8B, pattern exposure is performed by irradiating the resist
次に、図8(c) に示すように、パターン露光が行なわれたレジスト膜402に対して、例えばホットプレートにより105℃の温度下で90秒間の露光後加熱(PEB)を行なう。
Next, as shown in FIG. 8 (c), the resist
次に、図8(d) に示すように、2.38wt%のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液(アルカリ性現像液)により60秒間の現像を行なって、レジスト膜402の未露光部よりなり、例えばコンタクトホール形成用で開口径が0.20μmの開口部を402a持つ第1レジストパターン402bを得る。
Next, as shown in FIG. 8 (d), development is performed for 60 seconds with 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide developer (alkaline developer) to form an unexposed portion of the resist
次に、図9(a) に示すように、スピン塗布法により、基板401の上に第1レジストパターン402bを含む全面にわたって、以下に示す組成を持つ架橋剤を含む水溶性膜405を成膜する。
Next, as shown in FIG. 9A, a water-
ポリビニールアルコール(ベースポリマー)……………………………………………2g
2,4,6-トリス(メトキシメチル)アミノ-1,3,5-s-トリアジン (架橋剤)……0.2g
水(溶媒)…………………………………………………………………………………30g
次に、図9(b) に示すように、パドル(液盛り)法により、水溶性膜405に可塑性を与える可塑剤、例えば濃度が6wt%のアジピン酸ジオクチルを添加したテトラヒドロフラン溶液406を、基板401上の水溶性膜405と15秒間接触させることにより、水溶性膜405の膜質を架橋反応性を失わない程度に脆弱化する。なお、この溶液406を水溶性膜405に接触させる方法は、パドル法に限られず、該溶液406を噴霧するスプレイ法又は基板401ごと溶液406に浸すディップ法を用いてもよい。
Polyvinyl alcohol (base polymer) …………………………… 2g
2,4,6-Tris (methoxymethyl) amino-1,3,5-s-triazine (crosslinking agent) ... 0.2g
Water (solvent) …………………………………………………………………………………… 30 g
Next, as shown in FIG. 9 (b), by a paddle method, a
次に、図9(c) に示すように、可塑剤を添加した溶液406と接触された水溶性膜305に対して130℃の温度下で60秒間の加熱を行なって、第1レジストパターン402bにおける開口部402aの側壁部と該側壁部と接する水溶性膜405とを架橋反応させる。
Next, as shown in FIG. 9C, the water-
次に、図9(d) に示すように、純水407により水溶性膜405における第1レジストパターン402bとの未反応部分を除去する。これにより、図10に示すように、第1レジストパターン402bと水溶性膜405における開口部402aの側壁上部分405aとからなり、開口部402aの開口幅が0.15μmに縮小した第2レジストパターン408を得る。このとき、開口部402aの底部には水溶性膜405の残渣が生じることがない。
Next, as shown in FIG. 9D, the unreacted portion of the water-
このように、第4の実施形態によると、第1レジストパターン402bの開口部402aの開口径をシュリンクする水溶性膜405を第1レジストパターン402bの上に成膜した後、水溶性膜405の膜質を脆弱化する可塑剤が添加されたテトラヒドロフラン溶液406に水溶性膜405を接触させるため、該水溶性膜405の未反応部分を除去する際に、膜質が脆弱化された水溶性膜405の未反応部分を純水407でも十分に溶解できるようになる。このため、水溶性膜405の未反応部分が純水407により容易に除去されるので、水溶性膜405の残渣の発生を防止することができ、その結果、第2レジストパターン408の形状が良好となる。
As described above, according to the fourth embodiment, the water-
なお、第4の実施形態においても、水溶性膜405を除去する純水407にアルカリ性水溶液、例えばアルカリ性現像液よりも低濃度のアルカリ水溶液を用いると、水溶性膜405の未反応部分をより確実に除去することができる。
Even in the fourth embodiment, when an alkaline aqueous solution, for example, an alkaline aqueous solution having a concentration lower than that of an alkaline developer is used for the
また、第4の実施形態においては、可塑剤に、アジピン酸エステルであるアジピン酸ジオクチルを用いたが、これに限られず、フタル酸エステル、セバシン酸エステル、アジピン酸ポリエステル系、アゼライン酸ジオクチル、リン酸トリクレシル、アセチルクエン酸トリブチル、エポキシ化大豆油、トリメット酸トリオクチル又は塩素化パラフィンを用いることができる。 In the fourth embodiment, dioctyl adipate, which is an adipate, is used as the plasticizer. However, the present invention is not limited to this. Phthalate ester, sebacic acid ester, adipic acid polyester, dioctyl azelate, phosphorus Tricresyl acid, tributyl acetyl citrate, epoxidized soybean oil, trioctyl trimetate or chlorinated paraffin can be used.
この場合に、フタル酸エステルには、例えば、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジ-2-エチルヘキシル、フタル酸ジノルマルオクチル、フタル酸ジイソノニル、フタル酸ジノニル、フタル酸ジイソデシル又はフタル酸ブチルベンジルを用いることができる。また、アジピン酸エステルには、アジピン酸ジオクチル以外にも、例えばアジピン酸ジイソノニルを用いることができる。また、セバシン酸エステルには、例えば、セバシン酸ジブチル又はセバシン酸ジオクチルを用いることができる。 In this case, the phthalate ester includes, for example, dimethyl phthalate, diethyl phthalate, dibutyl phthalate, di-2-ethylhexyl phthalate, di-normal octyl phthalate, diisononyl phthalate, dinonyl phthalate, diisodecyl phthalate or Butylbenzyl phthalate can be used. In addition to dioctyl adipate, for example, diisononyl adipate can be used as the adipic acid ester. In addition, as the sebacic acid ester, for example, dibutyl sebacate or dioctyl sebacate can be used.
(第5の実施形態)
以下、本発明の第5の実施形態に係るパターン形成方法について図11(a) 〜図11(d) 、図12(a) 〜図12(d) 及び図13を参照しながら説明する。
(Fifth embodiment)
Hereinafter, a pattern forming method according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 11 (a) to 11 (d), FIGS. 12 (a) to 12 (d) and FIG.
まず、以下の組成を有するポジ型の化学増幅型レジスト材料を準備する。 First, a positive chemically amplified resist material having the following composition is prepared.
ポリ(2-メチル-2アダマンチルアクリレート(50mol%)−メバロニックラクトンメタクリレート(50mol%))(ベースポリマー)………………………………………………………2g
トリフェニルスルフォニウムノナフレート(酸発生剤)………………………0.06g
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(溶媒)……………………20g
次に、図11(a) に示すように、基板501の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、0.4μmの厚さを持つレジスト膜502を形成する。
Poly (2-methyl-2adamantyl acrylate (50mol%)-mevalonic lactone methacrylate (50mol%)) (base polymer) ... …………………………………………………… 2g
Triphenylsulfonium nonaflate (acid generator) …………………… 0.06g
Propylene glycol monomethyl ether acetate (solvent) ……………… 20g
Next, as shown in FIG. 11A, the chemically amplified resist material is applied on a
次に、図11(b) に示すように、開口数NAが0.60であるArFエキシマレーザスキャナーによる露光光503をマスク504を介してレジスト膜502に照射してパターン露光を行なう。
Next, as shown in FIG. 11B, pattern exposure is performed by irradiating the resist
次に、図11(c) に示すように、パターン露光が行なわれたレジスト膜502に対して、例えばホットプレートにより105℃の温度下で90秒間の露光後加熱(PEB)を行なう。
Next, as shown in FIG. 11 (c), the resist
次に、図11(d) に示すように、2.38wt%のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液(アルカリ性現像液)により60秒間の現像を行なって、レジスト膜502の未露光部よりなり、例えばコンタクトホール形成用で開口径が0.20μmの開口部502aを持つ第1レジストパターン502bを得る。
Next, as shown in FIG. 11 (d), development is performed for 60 seconds with a 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide developer (alkaline developer) to form an unexposed portion of the resist
次に、図12(a) に示すように、スピン塗布法により、基板501の上に第1レジストパターン502bを含む全面にわたって、以下に示す組成を持つ架橋剤を含む水溶性膜505を成膜する。
Next, as shown in FIG. 12A, a water-
ポリビニールアルコール(ベースポリマー)……………………………………………2g
2,4,6-トリス(メトキシメチル)アミノ-1,3,5-s-トリアジン (架橋剤)……0.2g
水(溶媒)…………………………………………………………………………………30g
次に、図12(b) に示すように、成膜した水溶性膜505に対して130℃の温度下で60秒間の加熱を行なって、第1レジストパターン502bにおける開口部502aの側壁部と該側壁部と接する水溶性膜505とを架橋反応させる。
Polyvinyl alcohol (base polymer) …………………………… 2g
2,4,6-Tris (methoxymethyl) amino-1,3,5-s-triazine (crosslinking agent) ... 0.2g
Water (solvent) …………………………………………………………………………………… 30 g
Next, as shown in FIG. 12B, the formed water-
次に、図12(c) に示すように、圧力が1.33Paで出力が50Wのトリフルオロメタン(CHF3 )からなるプラズマ506に10秒間さらすことにより、水溶性膜505の膜質を架橋反応性を失わない程度に脆弱化する。
Next, as shown in FIG. 12C, the film quality of the water-
次に、図12(d) に示すように、純水507により水溶性膜505における第1レジストパターン502bとの未反応部分を除去する。これにより、図13に示すように、第1レジストパターン502bと水溶性膜505における開口部502aの側壁上部分505aとからなり、開口部502aの開口幅が0.15μmに縮小した第2レジストパターン508を得る。このとき、開口部502aの底部には水溶性膜505の残渣が生じることがない。
Next, as shown in FIG. 12D, the unreacted portion of the water-
このように、第5の実施形態によると、第1レジストパターン502bの開口部502aの開口径をシュリンクする水溶性膜505を第1レジストパターン502bと架橋反応させた後、水溶性膜505の膜質を脆弱化するように水溶性膜505をプラズマにさらすため、該水溶性膜505の未反応部分を除去する際に、膜質が脆弱化された水溶性膜505の未反応部分を純水507でも十分に溶解できるようになる。このため、水溶性膜505の未反応部分が純水507により容易に除去されるので、水溶性膜505の残渣の発生を防止することができ、その結果、第2レジストパターン508の形状が良好となる。
As described above, according to the fifth embodiment, the water-
なお、第5の実施形態においても、水溶性膜505を除去する純水507にアルカリ性水溶液、例えばアルカリ性現像液よりも低濃度のアルカリ水溶液を用いると、水溶性膜505の未反応部分をより確実に除去することができる。
Also in the fifth embodiment, when an alkaline aqueous solution, for example, an alkaline aqueous solution having a concentration lower than that of an alkaline developer is used for the
また、水溶性膜505を脆弱にするプラズマには、フッ素系プラズマ、塩素系プラズマ又は酸素系プラズマを用いることができる。
Further, as plasma that weakens the water-
この場合に、フッ素系プラズマには、トリフルオロメタン(CHF3 )に代えて、四フッ化炭素(CF4 )、ジフルオロメタン(CH2F2)又はモノフルオロメタン(CH3 F)を用いることができる。 In this case, instead of trifluoromethane (CHF 3 ), carbon tetrafluoride (CF 4 ), difluoromethane (CH 2 F 2 ), or monofluoromethane (CH 3 F) may be used for the fluorine-based plasma. it can.
また、塩素系プラズマには、四塩化炭素(CCl4 )、トリクロロメタン(CHCl3 )、ジクロロメタン(CH2Cl2)又はモノクロロメタン(CH3 Cl)を用いることができる。 In addition, carbon tetrachloride (CCl 4 ), trichloromethane (CHCl 3 ), dichloromethane (CH 2 Cl 2 ), or monochloromethane (CH 3 Cl) can be used for the chlorine plasma.
また、この場合に、酸素系プラズマには酸素(O2 )を用いることができる。 In this case, oxygen (O 2 ) can be used for the oxygen-based plasma.
なお、第1〜第5の実施形態においては、第2のレジストパターンは、コンタクトホール形成用の開口パターンに限られず、ライン部が隣接してなるスペース部に生じる水溶性膜の残渣を防止する場合にも有効である。 In the first to fifth embodiments, the second resist pattern is not limited to the opening pattern for forming the contact hole, and prevents the residue of the water-soluble film generated in the space portion where the line portion is adjacent. It is also effective in some cases.
また、第1〜第5の実施形態においては、各第1レジストパターンを構成するレジスト材にはポジ型の化学増幅型レジストを用いたが、化学増幅型レジストに限られず、第1レジストパターンの形成後にパターンの側壁部に酸が生成されるレジスト材であればよい。また、ポジ型レジストに限られずネガ型レジストであってもよい。 In the first to fifth embodiments, a positive chemically amplified resist is used as the resist material constituting each first resist pattern. However, the resist material is not limited to the chemically amplified resist, and the first resist pattern Any resist material may be used as long as acid is generated on the side wall of the pattern after formation. Further, the resist is not limited to a positive resist, and may be a negative resist.
第1〜第5の実施形態において、各第1レジストパターンの開口部の開口径をシュリンクする水溶性膜に添加される架橋剤に、2,4,6-トリス(メトキシメチル)アミノ-1,3,5-s-トリアジンを用いたが、これに代えて、2,4,6-トリス(トリヒドロキシメチル)アミノ-1,3,5-s-トリアジン、2,4,6-トリス(エトキシメチル)アミノ-1,3,5-s-トリアジン、テトラメトキシメチルグリコール尿素、テトラメトキシメチル尿素、1,3,5-トリス(メトキシメトキシ)ベンゼン又は1,3,5-トリス(イソプロポキシメトキシ)ベンゼンを用いることができる。
In the first to fifth embodiments, 2,4,6-tris (methoxymethyl) amino-1, a crosslinking agent added to the water-soluble film that shrinks the opening diameter of the opening of each first resist
また、各水溶性膜にはポリビニールアルコール又はポリビニールピロリドンを用いることができる。 Moreover, polyvinyl alcohol or polyvinyl pyrrolidone can be used for each water-soluble film.
また、第1〜第5の実施形態において、各第1レジストパターンの露光光は、ArFエキシマレーザに限られず、KrFエキシマレーザ又はF2 レーザを用いることができる。 In the first to fifth embodiments, the exposure light of each first resist pattern is not limited to ArF excimer laser, and KrF excimer laser or F 2 laser can be used.
本発明に係るパターン形成方法は、化学的シュリンク法を用いて形成されるレジストパターンの形状を良好にできるという効果を有し、半導体装置の製造プロセス等において用いられるパターン形成方法等として有用である。 The pattern forming method according to the present invention has an effect that the shape of a resist pattern formed using a chemical shrink method can be improved, and is useful as a pattern forming method used in a semiconductor device manufacturing process or the like. .
101 基板
102 レジスト膜
102a 開口部
102b 第1レジストパターン
103 露光光
104 マスク
105 水溶性膜
105a 水溶性膜の側壁上部分
106 アルカリ性水溶液
107 第2レジストパターン
201 基板
202 レジスト膜
202a 開口部
202b 第1レジストパターン
203 露光光
204 マスク
205 脂環式化合物が添加された水溶性膜
205a 水溶性膜の側壁上部分
206 純水
207 第2レジストパターン
301 基板
302 レジスト膜
302a 開口部
302b 第1レジストパターン
303 露光光
304 マスク
305 水溶性膜
305a 水溶性膜の側壁上部分
306 可塑剤が添加されたシクロヘキサノン溶液
307 純水
308 第2レジストパターン
401 基板
402 レジスト膜
402a 開口部
402b 第1レジストパターン
403 露光光
404 マスク
405 水溶性膜
405a 水溶性膜の側壁上部分
406 可塑剤が添加されたテトラヒドロフラン溶液
407 純水
408 第2レジストパターン
501 基板
502 レジスト膜
502a 開口部
502b 第1レジストパターン
503 露光光
504 マスク
505 水溶性膜
505a 水溶性膜の側壁上部分
506 CHF3 プラズマ
507 純水
508 第2レジストパターン
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記レジスト膜に露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、
パターン露光が行なわれた前記レジスト膜に対して現像を行なうことにより、第1レジストパターンを形成する工程と、
前記基板の上に前記第1レジストパターンを含む全面にわたって、前記第1レジストパターンを構成する材料と架橋する架橋剤を含む水溶性膜を形成する工程と、
前記水溶性膜を加熱することにより、前記水溶性膜及び第1レジストパターンにおける該第1レジストパターンの側面上で接する部分同士を架橋反応させる工程と、
アルカリ性水溶液を用いて、前記水溶性膜における前記第1レジストパターンとの未反応部分を除去することにより、前記第1レジストパターンからその側面上に前記水溶性膜が残存してなる第2レジストパターンを形成する工程とを備え、
前記アルカリ水溶液の濃度は、1.20wt%以下であることを特徴とするパターン形成方法。 Forming a resist film on the substrate;
A step of selectively irradiating the resist film with exposure light to perform pattern exposure;
Forming a first resist pattern by developing the resist film subjected to pattern exposure; and
Forming a water-soluble film containing a cross-linking agent that cross-links with a material constituting the first resist pattern over the entire surface including the first resist pattern on the substrate;
A step of causing a cross-linking reaction between portions of the water-soluble film and the first resist pattern that are in contact with each other on the side surface of the first resist pattern by heating the water-soluble film;
A second resist pattern in which the water-soluble film remains on the side surface of the first resist pattern by removing an unreacted portion of the water-soluble film with the first resist pattern using an alkaline aqueous solution. And forming a process ,
The pattern forming method , wherein the concentration of the alkaline aqueous solution is 1.20 wt% or less .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003310712A JP4284132B2 (en) | 2003-09-02 | 2003-09-02 | Pattern formation method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003310712A JP4284132B2 (en) | 2003-09-02 | 2003-09-02 | Pattern formation method |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009016577A Division JP2009104178A (en) | 2009-01-28 | 2009-01-28 | Pattern forming method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005077954A JP2005077954A (en) | 2005-03-24 |
JP4284132B2 true JP4284132B2 (en) | 2009-06-24 |
Family
ID=34412502
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003310712A Expired - Fee Related JP4284132B2 (en) | 2003-09-02 | 2003-09-02 | Pattern formation method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4284132B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5332107B2 (en) * | 2007-02-01 | 2013-11-06 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | Resist pattern forming method and semiconductor device manufacturing method |
KR102028109B1 (en) * | 2011-12-23 | 2019-11-15 | 금호석유화학 주식회사 | Water-soluble resin composition for forming fine patterns and mothod of forming fine patterns by using the same |
JP5664698B2 (en) * | 2013-05-16 | 2015-02-04 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | Resist pattern forming method and semiconductor device manufacturing method |
-
2003
- 2003-09-02 JP JP2003310712A patent/JP4284132B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2005077954A (en) | 2005-03-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9316916B2 (en) | Method to mitigate resist pattern critical dimension variation in a double-exposure process | |
US20110129652A1 (en) | Chemical Trim of Photoresist Lines by Means of A Tuned Overcoat | |
JP2008286924A (en) | Chemically amplified resist material, topcoat film forming material and pattern forming method using them | |
US7662542B2 (en) | Pattern forming method and semiconductor device manufacturing method | |
JP2006336005A (en) | Polymer for immersion lithography and photoresist composition containing the same | |
JP4284132B2 (en) | Pattern formation method | |
JP2008066587A (en) | Pattern formation method | |
JP2007140075A (en) | Barrier film forming material, and pattern forming method using it | |
JP2009104178A (en) | Pattern forming method | |
US6171761B1 (en) | Resist pattern forming method utilizing multiple baking and partial development steps | |
JP4206022B2 (en) | Pattern formation method | |
JP4150660B2 (en) | Pattern formation method | |
US20160041471A1 (en) | Acidified conductive water for developer residue removal | |
JP4376574B2 (en) | Pattern formation method | |
JP4196822B2 (en) | Water-soluble material and pattern forming method using the same | |
DE10131144B4 (en) | Reinforcing resist structures from fluorinated resist polymers by structurally growing the structures by means of targeted chemical attachment of fluorinated oligomers | |
JP4109677B2 (en) | Pattern formation method | |
JP2005294354A (en) | Pattern forming method | |
US20060040216A1 (en) | Method of patterning photoresist film | |
JP2006189760A (en) | Water-soluble composition for coating photoresist pattern and method for forming fine pattern using same | |
JP2005221801A (en) | Resist pattern forming method | |
JPH08222508A (en) | Pattern formation method of photosensitive composition | |
JPH10270311A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
WO2010001525A1 (en) | Pattern forming method | |
KR100323446B1 (en) | Method for fabricating semiconductor device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060324 |
|
A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20081219 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20090106 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
A521 | Written amendment |
Effective date: 20090128 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Effective date: 20090224 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090323 |
|
R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 3 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120327 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |