JPH0299956A - パターン形成用コントラストエンハンスト材料 - Google Patents
パターン形成用コントラストエンハンスト材料Info
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- JPH0299956A JPH0299956A JP25240388A JP25240388A JPH0299956A JP H0299956 A JPH0299956 A JP H0299956A JP 25240388 A JP25240388 A JP 25240388A JP 25240388 A JP25240388 A JP 25240388A JP H0299956 A JPH0299956 A JP H0299956A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
この材料は、エネルギー線特に遠紫外線やエキシマレー
ザ光に対する初期透過率が吐く、エネルギー線特に遠紫
外線やエキシマレーザ光に対して漂白作用を付加させ完
全に漂白した後の透過率が高くなる〔横軸露光エネルギ
ー囚、縦軸透過率(7)とした特性式、Y=Ax十Bと
した場合Aが大で、Bが小なる傾向〕性質を有し、レジ
スト上に塗布した後にこの材料薄膜を介してレジストを
露光することによって、従来の露光方法に比べ、解像上
の向上を可能とする微細パターン形成材料に関するもの
である。
ザ光に対する初期透過率が吐く、エネルギー線特に遠紫
外線やエキシマレーザ光に対して漂白作用を付加させ完
全に漂白した後の透過率が高くなる〔横軸露光エネルギ
ー囚、縦軸透過率(7)とした特性式、Y=Ax十Bと
した場合Aが大で、Bが小なる傾向〕性質を有し、レジ
スト上に塗布した後にこの材料薄膜を介してレジストを
露光することによって、従来の露光方法に比べ、解像上
の向上を可能とする微細パターン形成材料に関するもの
である。
従来の技術
1983年、米国GE社のB 、 F 、Griffi
ngらはパターン形成用のレジスト上に光強度プロファ
イルのコントラストを促進させるコントラスト・エンハ
ンスト層を積層することにより、解像度およびパターン
形状の改善を図る方法を発表した(コントラスト エン
ハンスト フォトリソグラフ イ(Contrast
Enhanced Photlithography)
。
ngらはパターン形成用のレジスト上に光強度プロファ
イルのコントラストを促進させるコントラスト・エンハ
ンスト層を積層することにより、解像度およびパターン
形状の改善を図る方法を発表した(コントラスト エン
ハンスト フォトリソグラフ イ(Contrast
Enhanced Photlithography)
。
B、R,グリフイン他アイイーイーイー−ED 。
EDL−4巻(B、F 、Grifftngetal、
IEEE−ED。
IEEE−ED。
31\−7
VOL、EDL−4)、 /FL1 、Jan、198
3)。
3)。
この発表によると通常の縮小投影法(λ:436nm
、 N 、 A : 0.32 )で0.4 μm !
iでの解像が可能と報告されている。
、 N 、 A : 0.32 )で0.4 μm !
iでの解像が可能と報告されている。
発明者らの研究の結果、コントラストをエンハンストす
るだめのパターン形成有機膜の特性は次のように説明で
きる。
るだめのパターン形成有機膜の特性は次のように説明で
きる。
一般に縮小投影法における出力の光強度プロファイルは
、その光学レンズ系により加工される。
、その光学レンズ系により加工される。
説明するとレチクルを通し紫外線の露光を行なった場合
、回折のない理想的な入力光強度プロファイルは完全な
矩形波といえ、そのコントラス)Cは次式 %式% で示される。その時、コントラストCは100%となる
。その入力波形は光学レンズを通過することで、その光
学レンズ系の伝達関数によって、フーリエ変換した後、
出力波形として余弦波の形状に近くなシコントラストC
も劣化する。このコントラストの劣化はパターン形状例
えば解像度及びパターン形状に大きく影響する。ちなみ
にレジストパターン解像に要するコントラストは、レジ
スト自身の特性より60%以上とされ、コントラストC
値が60%以下となるとパターン形成が不可能となる。
、回折のない理想的な入力光強度プロファイルは完全な
矩形波といえ、そのコントラス)Cは次式 %式% で示される。その時、コントラストCは100%となる
。その入力波形は光学レンズを通過することで、その光
学レンズ系の伝達関数によって、フーリエ変換した後、
出力波形として余弦波の形状に近くなシコントラストC
も劣化する。このコントラストの劣化はパターン形状例
えば解像度及びパターン形状に大きく影響する。ちなみ
にレジストパターン解像に要するコントラストは、レジ
スト自身の特性より60%以上とされ、コントラストC
値が60%以下となるとパターン形成が不可能となる。
そこで、パターン形成有機膜の特性曲線、つまシ露光時
間(露光エネルギー)の小なる領域では紫外線に対する
透過率が小さく(I、。の増加が少ない)、露光エネル
ギーの大なる領域では紫外線に対する透過率が大きい(
工maxの増加が多い)傾向の膜に、前述の出力波形を
通過させることによりコントラストC値が増大する傾向
が発見される。これをさらに定量的に説明するため、米
国IBM社のF 、 H、Dill らの報告(キャラ
クタライゼーション オプ ポジティブフオトレジス)
(Chaxacterization of
Po5itive Phototesiat)。
間(露光エネルギー)の小なる領域では紫外線に対する
透過率が小さく(I、。の増加が少ない)、露光エネル
ギーの大なる領域では紫外線に対する透過率が大きい(
工maxの増加が多い)傾向の膜に、前述の出力波形を
通過させることによりコントラストC値が増大する傾向
が発見される。これをさらに定量的に説明するため、米
国IBM社のF 、 H、Dill らの報告(キャラ
クタライゼーション オプ ポジティブフオトレジス)
(Chaxacterization of
Po5itive Phototesiat)。
F、H,ディル他アイイーイーイー−ED 、 ED−
22巻(F 、 H、Di l 1 etal、 IE
EE−ED。
22巻(F 、 H、Di l 1 etal、 IE
EE−ED。
VOL、ED−22)、AT、Jul、1975)の中
で51・−7 ポジレジストの露光吸収項Aにあられされるパラメータ
を使用する。
で51・−7 ポジレジストの露光吸収項Aにあられされるパラメータ
を使用する。
一般的にAは
で示され、コントラストエンハンストはA値が大なる傾
向が望ましい。Aを大なる傾向にするにはd(膜厚)を
薄く、T (0) (初期透過率)、T(美)(最終透
過率)の比が大になることが必要である。
向が望ましい。Aを大なる傾向にするにはd(膜厚)を
薄く、T (0) (初期透過率)、T(美)(最終透
過率)の比が大になることが必要である。
発明が解決しようとする課題
しかし、従来のコントラスト・エンハンスト材料は43
6 nmや365 nmや405nmの紫外線に適した
材料であり、DUV光や249 nm(KrF)のエキ
シマ・レーザ光を用いた露光の際には、これらの波長に
全く吸収感度を示さないことカラ、全くコントラスト・
エンハンスト作用を示さない。第2図に通常のコントラ
スト・エンハンスト膜(0,35μm)の紫外分光曲線
を示す(DUV領域に吸収がないことがわかる)。
6 nmや365 nmや405nmの紫外線に適した
材料であり、DUV光や249 nm(KrF)のエキ
シマ・レーザ光を用いた露光の際には、これらの波長に
全く吸収感度を示さないことカラ、全くコントラスト・
エンハンスト作用を示さない。第2図に通常のコントラ
スト・エンハンスト膜(0,35μm)の紫外分光曲線
を示す(DUV領域に吸収がないことがわかる)。
第3図に、従来のコントラストエンハンスト材6 、
。
。
料をエキシマ・レーザ光やDUV光による露光を用いた
パターン形成方法について説明する。基板1上にレジス
ト、2を回転塗布する〔第3図(a)〕。
パターン形成方法について説明する。基板1上にレジス
ト、2を回転塗布する〔第3図(a)〕。
次にレジスト上に水溶性コントラスト・エンハンスドレ
イヤー6を回転塗布する〔第3図中)〕。そして、縮小
投影法によりマヌク7を介して選択的にエキシマ・レー
ザ光4で露光する〔第3図(C)〕。
イヤー6を回転塗布する〔第3図中)〕。そして、縮小
投影法によりマヌク7を介して選択的にエキシマ・レー
ザ光4で露光する〔第3図(C)〕。
このとき、レジスト2の一部も選択露光される。
そして最後に通常の現像処理を施し水溶性コントラスト
エンハンスドレイヤーを除去すると同時にレジスト2の
パターン形成を行なう〔第3図(d))。
エンハンスドレイヤーを除去すると同時にレジスト2の
パターン形成を行なう〔第3図(d))。
しかし、先に記したように、従来のコントラスト・エン
ハンスト材料は、DUV領域の光をほとんど透過させる
ために、この材料を用いた場合にも全くコントラスト・
エンハンスト作用を示すス、レジストパターン2bは通
常の場合の露光したパターンと相違はない。
ハンスト材料は、DUV領域の光をほとんど透過させる
ために、この材料を用いた場合にも全くコントラスト・
エンハンスト作用を示すス、レジストパターン2bは通
常の場合の露光したパターンと相違はない。
従って、本発明は遠紫外線特に249nmエキシマv−
ザ光に大してコントラスト・エンハンスl果t−示すパ
ターン形成用コントラスト・エン7 ′・ ハンスト材料を提供することを目的とする。
ザ光に大してコントラスト・エンハンスl果t−示すパ
ターン形成用コントラスト・エン7 ′・ ハンスト材料を提供することを目的とする。
課題を解決するだめの手段
本発明は、従来のKrFエキシマレーザリソグラフィで
のパターン不良を解決するだめに、スチレン樹脂と5−
ジアゾメルドラム酸より成ることを特徴トスるパターン
形成用コントラストエンハンスト材料を提供するもので
ある。
のパターン不良を解決するだめに、スチレン樹脂と5−
ジアゾメルドラム酸より成ることを特徴トスるパターン
形成用コントラストエンハンスト材料を提供するもので
ある。
作 用
本発明に係るスチレン樹脂は、はぼKrFエキシマレー
ザ光の波長24 a nm付近における透過率が高く、
又、5−ジアゾメルドラム酸は248nmにおいて光退
色性が大きい。このことから、この両者を用いて248
nmにおけるコントラストエンハンスト材料とするこ
とができた。この材料を用いることによりパターンの形
状は向上することができた。
ザ光の波長24 a nm付近における透過率が高く、
又、5−ジアゾメルドラム酸は248nmにおいて光退
色性が大きい。このことから、この両者を用いて248
nmにおけるコントラストエンハンスト材料とするこ
とができた。この材料を用いることによりパターンの形
状は向上することができた。
なお、コントラストエンハンスト材料としての性能を確
保するだめには、材料中の感光体の割合が大きいほど良
いが、本発明者らの研究の結果、6−ジアゾメルドラム
酸とスチレン樹脂の重量比は1:9から8=2の範囲が
望ましいことがわかった。8:2以上では、5−ジアゾ
メルドラム酸が再析出してきて、コントラストエンハン
スト材料中に残り、不良となる可能性があった。
保するだめには、材料中の感光体の割合が大きいほど良
いが、本発明者らの研究の結果、6−ジアゾメルドラム
酸とスチレン樹脂の重量比は1:9から8=2の範囲が
望ましいことがわかった。8:2以上では、5−ジアゾ
メルドラム酸が再析出してきて、コントラストエンハン
スト材料中に残り、不良となる可能性があった。
スチレン樹脂としては、ポリ(スチレン・マレイン酸)
、ポリ(スチレン・マレイン酸エステル)。
、ポリ(スチレン・マレイン酸エステル)。
ポリ(スチレン・マレイン酸ハーフエステル)ノいずれ
か、又は、これらの混合であることが挙げられるが、こ
れらに限定されない。
か、又は、これらの混合であることが挙げられるが、こ
れらに限定されない。
実施例
以下の組成から成るパターン形成用コントラストエンハ
ンスト材料を調整した このように調整されたパターン形成コントラスト・エン
ハンスト材料はこれを膜としてパターン形成有機膜とし
たとき、厚さ0.12μmで2499 ・\− nmのKrFエキシマレーザ光での露光前後で249n
mにおける透過率の差が非常に大きくなり、コントラス
ト・エンハンストの程度を示す係数Aは18.5を示し
た。
ンスト材料を調整した このように調整されたパターン形成コントラスト・エン
ハンスト材料はこれを膜としてパターン形成有機膜とし
たとき、厚さ0.12μmで2499 ・\− nmのKrFエキシマレーザ光での露光前後で249n
mにおける透過率の差が非常に大きくなり、コントラス
ト・エンハンストの程度を示す係数Aは18.5を示し
た。
この本発明のパターン形成コントラスト・エンハンスト
材料を用いてレジストパターン形成を行なったりソゲラ
フイエ程を第1図に示す。
材料を用いてレジストパターン形成を行なったりソゲラ
フイエ程を第1図に示す。
半導体等の基板1上にレジスト2を1.6μm厚に回転
塗布する〔第1図(a)〕。次にポジレジスト2上に水
溶性有機膜5、例えばプルランとポリビニルピロリドン
の混合溶液を塗布形成する。このトキプルフンとポリビ
ニルピロリドンの混合重量比は4:1であシ、このとき
の膜厚はパターン形成に影響のないように0.1〜0.
3μm程度とした。
塗布する〔第1図(a)〕。次にポジレジスト2上に水
溶性有機膜5、例えばプルランとポリビニルピロリドン
の混合溶液を塗布形成する。このトキプルフンとポリビ
ニルピロリドンの混合重量比は4:1であシ、このとき
の膜厚はパターン形成に影響のないように0.1〜0.
3μm程度とした。
なお、この中間層である水溶性有機膜6は下層レジスト
と上層パターン形成有機膜が混合しないように設けてい
るもので特に必要なものではない〔第1図(b)〕。次
に、本発明のパターン形成コントラスト・エンハンスト
材料の層3を厚さ約o、12μmで回転塗布形成した。
と上層パターン形成有機膜が混合しないように設けてい
るもので特に必要なものではない〔第1図(b)〕。次
に、本発明のパターン形成コントラスト・エンハンスト
材料の層3を厚さ約o、12μmで回転塗布形成した。
なお、ここで下層レジストと中間層水溶性有機膜、水溶
性有機膜と上層パターン形成有機膜は全く密着性良く積
層できた。
性有機膜と上層パターン形成有機膜は全く密着性良く積
層できた。
そして、縮小投影露光法(5:1縮小、NA−o、3o
)によシ選択的に249 nm KrFエキシマレーザ
光4を露光する〔第1図(C) )、そして通常のアル
カリ現像液によってコントラスト・エンハンストの層で
ある本発明のパターン形成コントラスト・エンハンスト
3および中間層である水溶性有機膜6を同時に除去する
と同時に下地レジスト2を現像してレジストパターン2
aを形成した〔第1図(d)〕。
)によシ選択的に249 nm KrFエキシマレーザ
光4を露光する〔第1図(C) )、そして通常のアル
カリ現像液によってコントラスト・エンハンストの層で
ある本発明のパターン形成コントラスト・エンハンスト
3および中間層である水溶性有機膜6を同時に除去する
と同時に下地レジスト2を現像してレジストパターン2
aを形成した〔第1図(d)〕。
このときレジストパターン2aはコントラストの向上し
たO−3μmのラインアンドスペースヲ解像できた。な
お、ここで従来のパターン形成材料を用いた場合には、
249 nm光に対して感度を示さないために全くコン
トラスト・エンハンスト効果を示すことができず、従っ
てレジストパターンのコントラスト向上も見られなかっ
た。
たO−3μmのラインアンドスペースヲ解像できた。な
お、ここで従来のパターン形成材料を用いた場合には、
249 nm光に対して感度を示さないために全くコン
トラスト・エンハンスト効果を示すことができず、従っ
てレジストパターンのコントラスト向上も見られなかっ
た。
なお、本発明に係る中間層としては、本実施例の他に、
プルラン、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコー
ル、ポリスチレンスルポン酸ナト11 へ−/ が挙げられる。
プルラン、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコー
ル、ポリスチレンスルポン酸ナト11 へ−/ が挙げられる。
又、本発明の樹脂として以下のものを用いても同様の良
好な結果が得られる。
好な結果が得られる。
(1119m1〜m3.n1〜n3は任意)このような
共重合以外により多くの共重合体であっても良い。又、
本発明はこれらに限定されることはない。
共重合以外により多くの共重合体であっても良い。又、
本発明はこれらに限定されることはない。
発明の効果
本発明によれば、特にDUV光やエキシマレザ光による
露光・現像に際してのレジストパターン形成が高コント
ラスト、高解像度で行なうことができ、結果として半導
体装置の微細化1歩留まり向上につながり、工業的価値
が高い。
露光・現像に際してのレジストパターン形成が高コント
ラスト、高解像度で行なうことができ、結果として半導
体装置の微細化1歩留まり向上につながり、工業的価値
が高い。
第1図は本発明の一実施例のパターン形成コントラスト
・エンハンスト材料を用いたパターン形成方法の工程を
示す断面図、第2図は従来の材料のDUV領域での紫外
分光曲線図、第3図は従来のパターン形成工程を示す断
面図である。 1・・・・・・基板、2・・・・・・ポジレジスト材料
、2a・・・・・・レジストパターン、3・・・・・・
本発明のパターン形成コントラスト・エンハンス)材料
、4・・・・・・エキシマレーザ光、5・・・・・・水
溶性有機膜、7・・・・・・マスク。 代理人の氏名 弁理士 粟 野 重 孝 ほか1名!
@−L訃 メo−1り コ籐 訃 ff”ヰ 工 工 L))K ぐっ
・エンハンスト材料を用いたパターン形成方法の工程を
示す断面図、第2図は従来の材料のDUV領域での紫外
分光曲線図、第3図は従来のパターン形成工程を示す断
面図である。 1・・・・・・基板、2・・・・・・ポジレジスト材料
、2a・・・・・・レジストパターン、3・・・・・・
本発明のパターン形成コントラスト・エンハンス)材料
、4・・・・・・エキシマレーザ光、5・・・・・・水
溶性有機膜、7・・・・・・マスク。 代理人の氏名 弁理士 粟 野 重 孝 ほか1名!
@−L訃 メo−1り コ籐 訃 ff”ヰ 工 工 L))K ぐっ
Claims (3)
- (1)スチレン樹脂と5−ジアゾメルドラム酸より成る
ことを特徴とするパターン形成用コントラストエンハン
スト材料。 - (2)スチレン樹脂がポリ(スチレン・マレイン酸)ポ
リ(スチレン・マレイン酸エステル)、ポリ(スチレン
・マレイン酸ハーフエステル)のいずれか、又は、これ
らの混合であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
に記載のパターン形成用コントラストエンハンスト材料
。 - (3)5−ジアゾメルドラム酸とスチレン樹脂の重量比
が1:9から8:2までの範囲であることを特徴とする
特許請求の範囲第1項に記載のパターン形成用コントラ
ストエンハンスト材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25240388A JPH0299956A (ja) | 1988-10-06 | 1988-10-06 | パターン形成用コントラストエンハンスト材料 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25240388A JPH0299956A (ja) | 1988-10-06 | 1988-10-06 | パターン形成用コントラストエンハンスト材料 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0299956A true JPH0299956A (ja) | 1990-04-11 |
Family
ID=17236853
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25240388A Pending JPH0299956A (ja) | 1988-10-06 | 1988-10-06 | パターン形成用コントラストエンハンスト材料 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0299956A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02101462A (ja) * | 1988-10-11 | 1990-04-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | パターン形成材料 |
JPH08248634A (ja) * | 1995-02-10 | 1996-09-27 | Morton Thiokol Inc | 新規ポリマーおよびそれを含む光画像形成性組成物 |
US8080364B2 (en) | 2003-05-09 | 2011-12-20 | Panasonic Corporation | Pattern formation method |
-
1988
- 1988-10-06 JP JP25240388A patent/JPH0299956A/ja active Pending
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