JPH04134348A - 感光性組成物、及び該感光性組成物を用いたパターン形成方法及び半導体の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業の利用分野］ 本発明は、感光性組成物及びこれを用いたパターン形成
方法に関する０本発明は、例えば、フォトリソグラフィ
ー技術において微細加工を行うときに利用することがで
きる。

〔発明の概要〕

本発明の感光性組成物は、光塩基発生剤を用いることに
より、必須成分系をこれと酸溶解性樹脂との２成分とす
ることによって、簡明な組成としたものであり、かつ最
適化を容易ならしめたものである。本発明のパターン形
成方法は、このような有利な感光性組成物を用いて、良
好なパターン形成を可能ならしめたものである。

〔発明の背景〕

従来より感光性組成物は、数々の分野に利用されている
。

例えば、電子材料、特に半導体装置のフォトリソグラフ
ィー技術に用いるフォトレジストとして利用されている
。

ところで、例えば半導体集積回路の最小加工寸法は年々
微細化しており、研究開発レベルでは、例えば、０．５
μｍ以下の０．３５μｍのレベルになるに至っている。

これに伴って、フォトリソグラフィー工程においても、
微細寸法を高精度で制御しなければならなくなっている
。このために、露光波長の短波長化の試みがなされてい
る。それは、露光波長を短波長化すれば、それだけ限界
解像力も向上するからである。このような状況下で、Ｋ
ｒＦエキシマレーザ−リソグラフィー技術（波長２５０
ｒｖ）等が注目されている。

また、いわゆる化学増幅型レジストと称される感光性組
成物が注目されている。化学増幅型レジストとは、光に
より生成した物質が次の重合等の反応を開始させたり、
あるいは促進させるなど、何らかの次の反応への寄与を
するレジストを言うが、このような化学増幅型レジスト
は、高感度であるにもかかわらず、高解像度であるとい
う利点をもつ。

化学増幅型レジストは、代表的には、光により酸を発生
するいわゆる光酸発生剤を用い、ネガ型レジストにあっ
ては一般に発生した酸が架橋反応を起こさせてその部分
の溶剤（現像剤）に対する溶解性を低下させるように作
用し、ポジ型レジストにあっては一般に発生した酸が樹
脂の保護基を外して溶解性を高めるように作用するもの
である。

よってネガ型の化学増幅型レジストは通常、ベース樹脂
と、光酸発生剤と、酸により架橋が進行する酸架橋剤の
三成分系から成る。あるいはベース樹脂に他の二成分の
いずれかの機能を果たさせるように官能基を導入して、
兼用させることもできる。またポジ型の化学増幅型レジ
ストは通常、溶解抑止機能をもつ保護基でブロックされ
た部位をもつベース樹脂と、光酸発生剤とを含む二成分
型のものと、溶解抑止剤、光酸発生剤、ベース樹脂から
成る三成分型のものがある。

〔発明が解決しようとする問題点］ しかし従来の感光性組成物、例えば上記従来の化学増幅
型感光性組成物については、解像度を更に高める必要が
ある。特に、ネガ型の化学増幅型感光性組成物には、か
なり高解像型のものが開発されて来ているものの、ポジ
型には良いものがないというのが現状である。

一方最近、上述したネガ型３成分系の組成物に、更に光
塩基発生剤を加えた４成分系ポジ型レジストが報告され
ている（Ｍａｒｋ　Ｒ，Ｗｉｎｋｌｅ　ｅｔ、ａｌ、、
Ｒｏｂｓ　ａｎｄ　Ｈａａｓ　Ｃｏｍｐａｎｙ、による
”Ａｃ１ｄ　ＨａｒｄｅｎｉｎｇＰｏｓｉｔｉｖｅ　Ｐ
ｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ　ｕｓｉｎｇ　Ｐｈｏｔｏｃｈｅ
ｍｉｃａｌＧｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｂａ５ｅ”参
照。ｒ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆＰｈｏｔｏｐｏｌｙｍｅ
ｒ　５ｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　
Ｊ　Ｖｏｌｕｍｅ３、　Ｎｕｍｂｅｒ　３（１９９０）
　４１９　４２２頁）。

これによると、光塩基発生剤として、オルトニトロベン
ジルアルコールのカーバメイト、あるいはスルホンアミ
ドが用いられている。

しかしながらこの組成物系は、必須成分が４つもあり、
構成が複雑であって、最適化が困難であるという問題を
有する。

本発明は、上記問題点を解決して、必須成分の少ない組
成物系の感光性組成物であって、よって構成が簡明で、
最適化が容易な組成物を提供せんとするものであり、ま
た、このような組成物を用いたパターン形成方法を提供
せんとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本出願の請求項１の発明は、酸溶解性樹脂と、溶解抑止
型の光塩基発生剤との少なくとも２成分。

を含有することを特徴とする感光性組成物である。

本出願の請求項２の発明は、請求項１に記載の感光性組
成物を用いたパターン形成方法である。

以下本発明について、更に詳述する。

゛本発明の感光性組成物は２成分のみを必須のものとし
、いわゆる化学増幅型ではない。

酸溶解性樹脂は、酸に溶解するもの、即ち、酸性液を現
像液として用いるとこれに溶解して除去されるものであ
れば適宜使用できるが、好ましくは、ポリビニルピリジ
ン、ポリアニリン、ポリピロールなどから選ばれた少な
くとも１種の重合体から成る樹脂組成物を用いることが
できる。

光塩基発生剤としては、溶解抑止型となるもの、即ち光
により塩基を発生して、これにより上記酸溶解性樹脂の
溶解性が選択的に抑止されて、露光された部分のみが現
像液により除去されないようになるものを、適宜用いる
ことができる。

光塩基発生剤は、単一物質で光により塩基を発生する作
用を示すものでも、２以上の成分によりこの作用を呈す
るもの（例えば保護基に保護されたアミノ基を有する化
合物と、光によりこの保護基を外す作用をしてこれを塩
基とする物質との併用）でもよい。

光塩基発生剤としては、下記−能代（１）［１）のいず
れかで表される化合物を用いることが好ましい。

一般式（１） 一般式（ＩＩ） 一般式（Ｉ）　　［Ｉ［）中、Ｒ’−Ｒ’は、各々独立
に、アルキル基、アリール基、アラルキル基（多基は置
換基を有するものも含む）、または水素を表す。−能代
（ＮにおいてＲ’−Ｒ’のいずれか２つ、−能代（ＩＩ
）においてＲ’−Ｒ’のいずれか２つは、結合して縮合
環（ナフタレン環その他の芳香縮合環等の縮合環）を形
成してもよい。Ｒ”、　Ｒ”は、各々独立に、アルキル
基、アリール基、アラルキル基（多基は置換基を有する
ものも含む）を表し、ＲＩｏ、　　Ｒｚｏの一方は水素
であってもよい。あるいはＲ１０，Ｒ１０は、Ｎ原子と
ともに環構造を形成するものでもよい。

例えば、下記例示化合物を光塩基発生剤として好ましく
使用することができる。

感光性組成物は、上述した２成分のみを必須とする簡明
なものであるが、その他に適宜の添加剤を加えてもよい
。例えば、界面活性剤（フッ素系界面活性剤その他）を
加えることができる。また、スピンコード時に生しるお
それがある放射状のひび割れなどの塗りムラを防止する
ためのストリエーション防止材料などを加えることがで
きる。その他に各種の添加剤を加えることは任意である
。

感光性組成物を用いたパターン形成の際には、露光後、
酸（例えば塩酸や硫酸のような無機酸等を用いることが
できる）により現像して、パターンを得ることができる
。

（作　用〕 本発明の感光性組成物は、必須成分は２成分でよいので
、単純な組み合わせで容易に得られ、最適化も簡単であ
る。

また本発明のパターン形成方法は、上記の感光性組成物
を用いてこれに光照射後、酸性水溶液で現像することに
より、容易にパターンを得ることができる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例について説明する。なお、当然のこ
とながら、本発明は以下に述べる実施例により限定され
るものではない。

実施例−１ 本実施例では、酸溶解性樹脂としてポリビニルピリジン
（Ｍ　Ｗ　＝　３００００）を用い、この６０重量部と
、光塩基発生剤として用いる前掲の例示化合物■の４０
重量部とに、エチルセロソルブ２００重量部を加え、０
．２μｍのメルブレンフィルターで濾過し、感光性組成
物を得た。これを２００°Ｃで脱水ベータした。

その後、これを、ＨＭＤＳ　（ヘキサメチルジシラザン
）でプライム（表面のヴエイパー処理）した５インチの
シリコンウェハ上に回転塗布し、９０℃で９０秒間プリ
ベーク（露光前ベータ）して、１．０μｍ膜厚のレジス
ト膜を得た。

これを縮小投影露光装置ＬＰ−５０１１ｉＡ（日立■）
を用いて、ｉ線（波長３６５ｎｍ）により、３００ｓＪ
／ａｉで露光した。

露光後、現像液として０．ＩＮ−Ｈ（ｌ溶液を用いて、
６０秒間現像した。このようにしたところ、０．４５μ
ｍのラインアンドスペースパターンが、良好に得られた
。

〔発明の効果〕

上述の如く本発明によれば、必須成分の少ない組成物系
の感光性組成物であって、よって構成が簡明で、最適化
が容易な組成物を提供することができ、また、このよう
な組成物を用いたパターン形成方法を提供することがで
きる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、酸溶解性樹脂と、溶解抑止型の光塩基発生剤との少
   なくとも２成分を含有することを特徴とする感光性組成
   物。 ２、請求項１に記載の感光性組成物を用いたパターン形
   成方法。