JPH0511456A - 光構造化方法 - Google Patents

光構造化方法

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JPH0511456A
JPH0511456A JP3353044A JP35304491A JPH0511456A JP H0511456 A JPH0511456 A JP H0511456A JP 3353044 A JP3353044 A JP 3353044A JP 35304491 A JP35304491 A JP 35304491A JP H0511456 A JPH0511456 A JP H0511456A
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ゼチ レカイ
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 二層法で寸法通りの構造物転移をまた解像限
度を越える構造物の製造を可能とし、その際高い透過
性、サブミクロン範囲においてもなお高い解像力及び高
感度がもたらされる構造物を製造する。 【構成】 サブミクロン範囲で構造物を製造するに当た
り、基板上に、第1又は第2アミンと反応する官能基及
びNブロックされたイミド基を有するポリマー成分と、
露光時に酸を遊離する光開始剤と、適当な溶剤 とから
なるフォトレジスト層を施し、フォトレジスト層を乾燥
し、フォトレジスト層を画像に応じて露光し、露光した
フォトレジスト層を熱処理し、こうして処理したフォト
レジスト層を水性アルカリ又は有機現像剤で現像してフ
ォトレジスト構造物とし、フォトレジスト構造物を、第
1又は第2アミンを含む化学試薬で処理し、その際現像
時に一定の暗損傷を20〜100nmの範囲で起こさせ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はサブミクロン範囲の構造
物を製造する光構造化方法に関する。
【0002】
【従来の技術】欧州特許出願公開第0388484号明
細書からサブミクロン範囲の構造物を製造するために水
性アルカリで現像可能の高解像性フォトレジストが公知
である。このレジストは現像可能のベースポリマー及び
光活性成分(並びに場合によっては他の一般的な添加
物)からなるが、その際ベースポリマーは現像可能な、
また従って溶解を助ける基として無水官能基を有してい
る。DUV透過性でありまた一層法にも二層法にも適し
ている無水物含有ベースポリマーは有利には10〜55
モル%の無水マレイン酸を含み、アリルトリメチルシラ
ン及びスチロール並びに場合によっては他のモノマー、
例えばマレインイミドを共重合又は三重合することによ
って得られる。
【0003】光活性成分としてジアゾナフトキノン又は
ジアゾケトン誘導体を含むこの種のベースポリマーを有
するフォトレジストはDUV露光、例えば波長248n
mで露光する場合、寸法通りに露光するには約70〜8
0mJ/cm2 の線量を必要とする。この比較的高い線
量は製造ライン・例えば高集積マイクロエレクトロニク
スデバイス用の場合僅かな装填量では経費のかさむ露光
装置(ステッパー)を長時間保持する必要があることか
ら、すなわちこの製造に際して一般に<20mJ/cm
2 の感度が必要であることから欠点である。更に、二層
法において上記形式のシリコン含有レジストを使用する
場合酸素プラズマ中での構造物転移後ボトムレジスト中
には、トップレジスト中の構造物に比べて10%以上寸
法を欠いたサブミクロン構造物が得られるという問題が
生じる。これは製造上許容し得ないことである。
【0004】欧州特許出願公開第0395917号明細
書からは、サブミクロン構造物のフォトリソグラフィー
転移を二層法で行う光構造化法が公知である。この方法
では無水物含有ベースポリマー又はレジストの長所を利
用し、また同時に寸法通りの転移を可能とする。すなわ
ち二層法でボトムレジストに正確なマスク寸法が再生さ
れる。これはトップレジスト中の無水物含有構造物を、
酸素プラズマ中での構造物転移に際して生じる寸法損失
に正確に一致する範囲で、化学的に拡大することによっ
て得られる。しかしこの方法の場合にもトップレジスト
の構造化には比較的高い線量、すなわち約90mJ/c
2 (DUV領域で)を必要とする。
【0005】更に上記の光構造化法によって初めて、使
用されるリソグラフィー法の物理的分解限度によって設
定されるよりも小さい構造物寸法を製造する可能性が開
かれた。すなわちフォトレジスト構造物中においてその
溝幅は分解限度以下にまで縮小される。これは無水物含
有レジスト構造物をほぼ数ナノメータから数ミクロメー
タまで化学的に拡大することによって達成され、これに
より相応する溝の狭窄化がもたらされる。一層法でも二
層法でも可能であるこの処理方法の場合、光活性成分と
してジアゾケトン誘導体を有するレジストを使用する
が、しかしこのレジストは感度に関して製造要件を満足
するものではない。
【0006】欧州特許出願公開第0102450号明細
書(又はこれに相当する米国特許第4491628号明
細書)からポジ又はネガ作用のレジスト組成物が公知で
あり、この場合従来のレジストの不十分な感度に関する
問題はいわゆる化学的強化の構想で対処している。更に
このレジスト組成物は、酸に不安定な基を含むポリマー
及び露光時に酸を遊離する光開始剤を有している。この
場合アルカリ可溶性基、例えばフェノール性OH基(ビ
ニルフェノール−ポリマー中の)を有するベースポリマ
ーを使用するが、これは酸分解可能の基、例えば第3ブ
チル基又は第3ブトキシカルボニル基によってブロック
されている。従ってこのポリマーはまずアルカリ不溶性
である。DUV光線、電子線又はX線で露光した際に強
酸を生じる光開始剤(又は光酸)としてはいわゆるクリ
ベロ(Crivello)塩、すなわちトリフェニルス
ルホニウム−ヘキサフルオロホスフェートのようなオニ
ウム塩を使用する。
【0007】上記形式のレジスト組成物の高感度は、露
光に続く熱処理(post exposure bak
e)で、露光時に光酸から製造された唯一のプロトン
が、従って1個の光子によって、触媒的に多くの酸分解
可能の基を分解すること、すなわち多数のアルカリ可溶
性基を遊離するということによって説明することができ
る。これに対して光活性成分としてジアゾ化合物を含む
従来のレジストは1光子当り最高で1個のアルカリ可溶
性の酸基を製造し得るに過ぎない。上記レジスト組成物
に関しては、UV照射の場合5〜55mJ/cm2 に達
するか又は電子線照射では10μC/cm2 の感度が示
される。更にこの組成物は高いコントラストを示す。し
かしこれらの系の場合寸法通りの構造物転移が不可能な
こと、幅の狭い溝、すなわち分解限度よりも小さい幅の
溝を製造できないことまたDUV透過性又は基板エッチ
ング処理に対する耐食性が極めて小さいことが欠点であ
る。
【0008】欧州特許出願公開第0234327号明細
書(又はこれに相当する米国特許第4837124号及
び同第4912018号明細書)から、DUV及びエキ
シマレーザ−リソグラフィー用フォトレジスト組成物は
公知であるが、この場合も同様に化学的補強の考えに基
づき作業する。そのためにレジスト組成物は潜在光酸1
〜50%及び膜形成可能のイミド基を含むポリマー50
〜99%を、共に溶剤中に溶解して有している。この場
合十分な数のイミド基は、このポリマーをアルカリ不溶
性にするために酸不安定性基でブロックされている。こ
の種の基はオキシカルボニル基、特に第3ブトキシカル
ボニル基である。酸不安定性基は光酸により、記載され
たようにして分解され、それによりポリマーは、その際
生じるイミド基によってアルカリ可溶性となる。このレ
ジスト組成物の利点は改良された解像能であるが、しか
しこれは欧州特許出願公開第0102450号明細書に
よるレジスト組成物と同じ欠点を有する。更に重合類似
の反応による酸不安定性基の導入は制御不能でありまた
再生不能に進行し、従って定量的に行われないという欠
点を有する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、二層
法で寸法通りの構造物転移をまた解像限度を越える構造
物(溝又は孔)の製造を可能とし、その際高い透過性、
サブミクロン範囲においてもなお高い解像力及び(DU
V領域で<20mJ/cm2 の)高感度、すなわちUV
光線並びに電子線及びX線に対しても高い感度がもたら
される、構造物の製法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明によれ
ば、 a)基板上に、第1又は第2アミンと反応することので
きる官能基及びNブロックされたイミド基を有するポリ
マー成分と、露光時に酸を遊離する光開始剤と、適当な
溶剤とからなるフォトレジスト層を施し、 b)フォトレジスト層を乾燥し、 c)フォトレジスト層を画像に応じて露光し、 d)露光したフォトレジスト層を熱処理し、 e)こうして処理したフォトレジスト層を水性アルカリ
又は有機現像剤で現像してフォトレジスト構造物とし、 f)レジスト線を拡大しかつ耐食性を得るためにフォト
レジスト構造物を、第1又は第2アミンを含む化学試薬
で処理し、現像時に一定の暗損傷を20〜100nmの
範囲で起こさせることによって解決される。
【0011】本発明方法の場合、2つの異なる種類の官
能基を有するポリマー成分を含むフォトレジストを使用
することが重要である。これらの2種の基は第1及び第
2アミンと反応する基とNブロックされたイミド基であ
る。後者は、水素原子が酸分解可能の保護基によって代
えられている(酸イミドの)NH基である。これらの両
官能基は異なるポリマー中に存在していてもよいが、同
一ポリマー中に存在することが有利である。
【0012】更に本発明に基づく方法の場合、現像時に
一定の暗損傷が生じることは重要である。この暗損傷は
20〜100nmの範囲内であり、有利には暗損傷は約
50nmである。
【0013】暗損傷を起こさせるには以下の3つの方法
を使うことができるが、それらは個々にも又は一緒にも
使用可能である。 −フォトレジストの乾燥時の温度/時間−組合わせ(工
程b) −フォトレジストの熱処理時の温度/時間−組合わせ
(工程d) −現像の温度及び期間並びに現像剤の種類及び場合によ
っては濃度(工程e)
【0014】初めの2つの方法では、例えばホットプレ
ート上でレジストを加熱する際の温度/時間−組合わせ
を、湿式現像に際して所望の暗損傷が起こるように選択
する。この2つの場合、すなわちレジストの乾燥(pr
ebake)及び熱処理(post exposure
bake)に際して、加熱を有利には60〜160℃
の温度範囲内で、有利には10〜150秒の時間内で行
う。その際保護基が熱分解する。湿式現像は一般に5℃
から50℃の温度で15〜300秒間行う。その際水性
アルカリ現像剤、例えばテトラメチル水酸化アンモニウ
ムを含む現像剤の濃度は0.05〜1モルである。
【0015】本発明に基づく方法は、前記のように一層
法で行うことができる。この場合露光波長に対して透過
性である使用フォトレジストは必ずしも基板エッチング
処理に対して耐性である必要はない。しかしこの方法は
二層レジスト法によって行うことも有利である。そのた
めには基板上にまず基板エッチング処理に対して耐性の
レジストからなる層を施す。従ってこのレジスト、いわ
ゆるボトムレジストは芳香族構造物を有し、これには一
般にノボラックを使用する。引続きボトムレジストを加
熱する。その際ノボラックの交叉結合が生じ、これによ
りレジストはトップレジスト溶剤に対して不溶性とな
る。
【0016】次いで本発明方法に相応してボトムレジス
ト上に、トップレジストとしてフォトレジストを施す。
このレジストは酸素プラズマ中での乾式現像に対して必
ずしも耐食性である必要はない。トップレジストを、記
載したようにして乾燥し、露光し、熱処理し、湿式現像
し、化学的に後処理する。次いで化学的後処理後のフォ
トレジスト構造物を更に異方性の酸素含有プラズマ中で
エッチングし、これによりボトムレジスト中への構造物
転移が生じる。
【0017】本発明方法の場合、画像に応じた露光(工
程c)に際して、露光範囲内で光開始剤から酸が形成さ
れる。更に露光後の熱処理(post exposur
ebake)によって保護基は酸の触媒作用で分解す
る。その際まずアルカリ不溶性のポリマーがアルカリ可
溶性となる。すなわちレジストは露光範囲内で現像可能
となる。アルカリ現像に続く化学的後処理によって(ト
ップ)レジスト線を拡大する。すなわち(トップ)レジ
ストの溝又は孔は狭窄化される。一層法では同時に、芳
香化合物含有試薬の使用によって基板のエッチング処理
に対する耐食性が形成され、また二層法では、珪素含有
試薬の使用によって酸素プラズマ中での乾式現像に対す
る耐食性がもたらされる。
【0018】第1及び第2アミンと反応し得るポリマー
成分の官能基は有利には無水カルボン酸基である。その
他に特にエポキシ基及びエステル基も考慮される。この
無水物基を含む有利なものは、場合によっては置換され
ていてもよい無水マレイン酸であり、この形式の他の化
合物は例えば無水イタコン酸(イタコン酸=メチレン琥
珀酸)である。これらのポリマーは環状の無水物官能基
(その際これらは主鎖又は側鎖中に配置されていてもよ
い)並びに非環状のすなわち線状の無水物官能基を有し
ていてもよい。一連の相応するモノマー、例えば無水ア
クリル酸又はメタクリル酸及び無水ビニルフタル酸は欧
州特許出願公開第0388484号明細書から公知であ
る。
【0019】ポリマー成分のイミド基は有利には第3ブ
トキシカルボニル基、すなわち−CO−O−C(C
3 3 (Boc基)及び/又は第3ブチル基でブロッ
クされている。一種の保護基として作用するこれらの基
は酸不安定性であり、従ってこれらは酸によって分解さ
れる。このイミド基を含むものは、有利には場合によっ
ては置換されていてもよいマレインイミドである。もう
1つの他の可能なイミド基はポリマー中に例えばグルタ
ルイミド単位の形で存在することができる。Bocブロ
ックされたマレインイミドの製法はドイツ連邦共和国特
許出願公開第4040999号明細書(N−第3ブトキ
シカルボニル−マレインイミド)の対象である。
【0020】ポリマー成分を製造するため、N−第3ブ
トキシカルボニル−又はN−第3ブチル−マレインイミ
ドと重合させるコモノマーとしては欧州特許出願公開第
0388484号明細書から公知であるような化合物を
使用することができる。その際重合は有利にはラジカル
法で開始される。ポリマーは近及び深UV領域でも高い
透過性において優れており、従って高コントラストDU
Vフォトレジストの使用に、例えば波長248nmのK
rFエキシマレーザ露光装置での露光に極めて適してい
る。
【0021】本発明方法では有利には例えばN−第3ブ
トキシカルボニル−又はN−第3ブチル−マレインイミ
ド/無水マレイン酸コポリマーを使用することができ
る。しかし有利にはN−第3ブトキシカルボニル−又は
N−第3ブチル−マレインイミド、無水マレイン酸及び
スチロール及び/又はアリルトリメチルシランからなる
コポリマーを使用することもできる。本発明方法で使用
できるN−第3ブチル−マレインイミドを含むポリマー
はドイツ連邦共和国特許出願公開第4040996号明
細書(マレインイミド−ポリマー)の対象である。この
場合これらのポリマーはビポリマーとして並びにターポ
リマーとして構成されていてもよい。
【0022】光酸として表されている光開始剤としては
本発明方法の場合それ自体は公知の化合物を使用するこ
とができる(これに関しては例えば欧州特許出願公開第
0102450号及び同第0234327号明細書参
照)。光開始剤の選択に関して重要なことは、露光時に
酸を遊離するという必要な特性のみである。この場合露
光をUV光線又は電子線又はX線で行うが、その際有利
には強酸が形成される。次いで、すなわち露光に続く熱
処理時にこの酸はブロックされたイミド基から第3ブト
キシカルボニル基又は第3ブチル基を脱離させる。この
酸で触媒された脱ブロック化により当初疎水性でアルカ
リ不溶性のポリマーは親水性でアルカリ可溶性になる。
【0023】本発明方法の場合光開始剤は有利にはオニ
ウム塩である。クリベロ塩とも称されるこの種の化合物
は例えばジフェニルヨードニウム−及びトリフェニルス
ルホニウム−トリフレート(トリフレートはトリフルオ
ルメタンスルホニル基を表す)である。他の使用可能の
光開始剤は例えばトリアジン誘導体である。この光開始
剤は一般に、無水のフォトレジスト、すなわち溶剤を含
まないレジスト組成物に対して1〜20重量%の濃度で
使用される。
【0024】溶剤としてはそれ自体公知のレジスト溶剤
を使用する。溶剤の選択に当たって重要なことは、ポリ
マー成分並びに光開始剤をも溶解する必要のあることが
要求されることだけである。更に公知の被覆法で、欠陥
のないレジスト層を基板上に、例えばシリコンウェハ上
に又はボトムレジストで被覆されたウェハ上に形成させ
なければならない。溶剤としてはシクロヘキサノン又は
メトキシプロピルアセテートが有利であるが、その他に
例えばジエチレングリコールジメチルエーテルも使用す
ることができる。
【0025】本発明方法で使用されるフォトレジストは
1〜5mJ/cm2の感度を有する。上記成分の他にこ
れらのフォトレジストは他の添加物を含んでいてもよ
い。そのような添加物としては例えば増感剤があるが、
これによりレジストは近UV領域での露光に対して例え
ば365nmで感光可能にされる。この場合適当な増感
剤は特にペリレンである。
【0026】本発明方法によりポジ及びネガの構造物を
製造することができるが、これは湿式現像に際して、露
光された範囲、すなわち画像に応じて露光されたフォト
レジスト層の親水性でアルカリ可溶性の範囲を溶出する
現像剤を使用するか又は未露光の範囲、すなわち疎水性
でアルカリ不溶性の範囲を溶出する現像剤を使用するか
による。これは第1の場合は水性アルカリ現像剤であ
り、第2の場合は有機溶剤、すなわち特にアニソール、
トルオール及びキシロールのような比較的高沸点の有機
溶剤の形の液状有機媒体である。更に本発明方法は一層
レジスト法(湿式現像)でもまた二層レジスト法(湿式
及び乾式現像)でも使用することができる。
【0027】一層法では有利には、第3ブトキシカルボ
ニル基又は第3ブチル基及び無水カルボン酸基の他に付
加的に更に芳香族基を有するポリマーを使用する。この
種のポリマーは簡単な方法で、例えば無水マレイン酸及
びN−第3ブトキシカルボニル又はN−第3ブチル−マ
レインイミドをスチロールのような芳香族モノマーとま
た場合によっては1個又は数個の他のモノマー、例えば
アリルトリメチルシランとラジカル重合させることによ
って得ることができる。しかしまた例えば欧州特許出願
公開第0388484号明細書から公知であるような他
の芳香族モノマーも使用することができる。この場合各
モノマーの混合比によって、ポリマー中における第3ブ
トキシカルボニル−又は第3ブチル−マレインイミドの
モル量並びにまた他のモノマーのモル量も容易にかつ再
生可能に制御することができる。一層法では第3ブトキ
シカルボニル−又は第3ブチル−マレインイミド10〜
55モル%、無水マレイン酸10〜55モル%及びスチ
ロール10〜55モル%からなるターポリマーを使用す
るのが有利である。その際個々の成分の量は合計して1
00%になる量である。
【0028】二層法では有利には、第3ブトキシカルボ
ニル基又は第3ブチル基及び無水カルボン酸基の他に付
加的に更に珪素含有基を有するポリマーを使用する。こ
の種のポリマーは簡単な方法で、例えば無水マレイン酸
及びN−第3ブトキシカルボニル又はN−第3ブチル−
マレインイミドをアリルトリメチルシランのような珪素
含有モノマーとまた場合によっては1個又は数個の他の
モノマー、例えばスチロールとラジカル重合させること
によって得ることができる。しかしまた例えば欧州特許
出願公開第0388484号明細書から公知であるよう
な他の珪素含有モノマーも使用することができる。この
場合各モノマーの混合比によって、ポリマー中における
第3ブトキシカルボニル−又は第3ブチル−マレインイ
ミドのモル量並びにまた他のモノマーのモル量も容易に
かつ再生可能に制御することができる。二層法では第3
ブトキシカルボニル−又は第3ブチル−マレインイミド
10〜55モル%、無水マレイン酸10〜55モル%及
びアリルトリメチルシラン10〜55モル%からなるタ
ーポリマーを使用するのが有利である。その際個々の成
分の量は合計して100%になる量である。
【0029】本発明方法は特に、欧州特許出願公開第0
395917号明細書から公知であるような方法に有利
に使用することができる。すなわちフォトレジスト構造
物の幅を変えるのに使用することができる。これは二層
法での寸法通りの構造物転移の際にまた溶解限度を越え
る構造物の製造時に行う。両方法の場合レジストポリマ
ーを選択するに当たって重要なことは、ポリマーが無水
物含有基又は第1又は第2アミンと自発的に反応する他
の基(特にアミノシロキサンの形の)を有していること
である。
【0030】
【実施例】本発明を以下に実施例に基づき更に詳述す
る。
【0031】例 1 ターポリマー(N−第3ブトキシカルボニル−マレイン
イミド/無水マレイン酸/スチロール)の製造 ジエチルケトン50ml中に溶かしたN−第3ブトキシ
カルボニル−マレインイミド5.42g(27.5mモ
ル)、無水マレイン酸2.7g(27.5mモル)、ス
チロール5.2g(50mモル)及びアゾイソ酪酸ニト
リル0.17g(1.04mモル)の溶液を、保護ガス
雰囲気下に1時間加熱沸騰させた。室温に冷却した後、
反応混合物を石油ベンジン350mlに滴下することに
より、その際生じたターポリマーを沈澱させた。濾過
し、真空中で乾燥した後、無色の芳香族ポリマー11.
8gが得られた。 1H−NMR分光分析によりターポリ
マー中のモノマー比は約1:1:2であることが確認さ
れた。
【0032】例 2 ターポリマー(N−第3ブチル−マレインイミド/無水
マレイン酸/スチロール)の製造 ジエチルケトン50ml中のN−第3ブチル−マレイン
イミド4.21g(27.5mモル)、無水マレイン酸
2.7g(27.5mモル)、スチロール5.2g(5
0mモル)及びアゾイソ酪酸ニトリル0.17g(1.
04mモル)の溶液を、保護ガス雰囲気下に1時間加熱
沸騰させた。室温に冷却した後、反応混合物を石油ベン
ジン350mlに滴下することにより、その際生じたタ
ーポリマーを沈澱させた。濾過し、真空中で乾燥した
後、無色の芳香族ポリマー11.5gが得られた。 1
−NMR分光分析によりターポリマー中のモノマー比は
約1:1:2であることが確認された。
【0033】例 3 ターポリマー(N−第3ブトキシカルボニル−マレイン
イミド/無水マレイン酸/アリルトリメチルシラン)の
製造 ジエチルケトン50ml中のN−第3ブトキシカルボニ
ル−マレインイミド4.34g(22mモル)、無水マ
レイン酸3.24g(33mモル)、アリルトリメチル
シラン5.71g(50mモル)及びアゾイソ酪酸ニト
リル0.17g(1.04mモル)の溶液を保護ガス雰
囲気下に1時間加熱沸騰させた。室温に冷却した後、反
応混合物を石油ベンジン350mlに滴下することによ
り、その際生じたターポリマーを沈澱させた。濾過し、
真空中で乾燥した後無色の珪素含有ポリマー10.2g
が得られる。 1H−NMR分光分析によりターポリマー
中のモノマー比は約2:3:4.5であることが確認さ
れた。
【0034】例 4 ターポリマー(N−第3ブチル−マレインイミド/無水
マレイン酸/アリルトリメチルシラン)の製造 ジエチルケトン50ml中のN−第3ブチル−マレイン
イミド3.37g(22mモル)、無水マレイン酸3.
24g(33mモル)、アリルトリメチルシラン5.7
1g(50mモル)及びアゾイソ酪酸ニトリル0.17
g(1.04mモル)の溶液を、保護ガス雰囲気下に1
時間加熱沸騰させた。室温に冷却した後、反応混合物を
石油ベンジン350mlに滴下することにより、その際
生じたターポリマーを沈澱させた。濾過し、真空中で乾
燥した後、無色の珪素含有ポリマー11.7gが得られ
た。1H−NMR分光分析によりターポリマー中のモノ
マー比は約2:3:4.5であることが確認された。
【0035】例 5 クオーターポリマー(N−第3ブトキシカルボニル−マ
レインイミド/無水マレイン酸/アリルトリメチルシラ
ン/スチロール)の製造 ジエチルケトン50ml中のN−第3ブトキシカルボニ
ル−マレインイミド4.34g(22mモル)、無水マ
レイン酸3.24g(33mモル)、アリルトリメチル
シラン2.86g(25mモル)、スチロール2.61
g(25mモル)及びアゾイソ酪酸ニトリル0.17g
(1.04mモル)の溶液を、保護ガス雰囲気下に1時
間加熱沸騰させた。室温に冷却した後、反応混合物を石
油ベンジン350mlに滴下することにより、その際生
じたクオーターポリマーを沈澱させた。濾過し、真空中
で乾燥した後、無色の芳香族珪素含有ポリマー10.8
gが得られた。 1H−NMR分光分析によりクオーター
ポリマー中のモノマー比は約2:3:2:2であること
が確認された。
【0036】例 6 ターポリマー(N−第3ブトキシカルボニル−マレイン
イミド/無水マレイン酸/スチロール)及びジフェニル
ヨードニウム−トリフレートを有するフォトレジスト 例1により製造したターポリマー4.5gを室温でジフ
ェニルヨードニウム−トリフレート0.5gと一緒にシ
クロヘキサノン40mlに溶かした。次いで溶液を18
00rpmで4″−シリコンウェハ上に遠心塗布し、8
0℃で1分間ホットプレート上で乾燥した。その際厚さ
1μmのレジスト層が得られた。
【0037】例 7 ターポリマー(N−第3ブチル−マレインイミド/無水
マレイン酸/スチロール)及びジフェニルヨードニウム
−トリフレートを有するフォトレジスト 例2により製造したターポリマー4.5gを室温でジフ
ェニルヨードニウム−トリフレート0.5gと一緒にシ
クロヘキサノン40mlに溶かした。次いで溶液を20
00rpmで4″−シリコンウェハ上に遠心塗布し、8
0℃で1分間ホットプレート上で乾燥した。その際厚さ
1μmのレジスト層が得られた。
【0038】例 8 ターポリマー(N−第3ブチル−マレインイミド/無水
マレイン酸/アリルトリメチルシラン)及びジフェニル
ヨードニウム−トリフレートを有するフォトレジスト 例4により製造したターポリマー4.5gを室温でジフ
ェニルヨードニウム−トリフレート0.5gと一緒にシ
クロヘキサノン40mlに溶かした。次いで溶液を35
00rpmで、予め厚さ1.3μmのボトムレジスト層
(230℃で加熱したノボラックレジスト)を施された
4″−シリコンウェハ上に遠心塗布し、80℃で1分間
ホットプレート上で乾燥した。その際厚さ0.32μm
のレジスト層が得られた。
【0039】140℃で1分間乾燥することにより、厚
さ0.3μmのレジスト層が得られた。
【0040】例 9 クオーターポリマー(N−第3ブトキシカルボニル−マ
レインイミド/無水マレイン酸/アリルトリメチルシラ
ン/スチロール)及びジフェニルヨードニウム−トリフ
レートを有するフォトレジスト 例5により製造したクオーターポリマー4.5gを室温
でジフェニルヨードニウム−トリフレート0.5gと一
緒にシクロヘキサノン40mlに溶かした。次いで溶液
を4000rpmで、予め厚さ1.3μmのボトムレジ
スト層(230℃で加熱したノボラックレジスト)を施
された4″−シリコンウェハ上に遠心塗布し、80℃で
1分間ホットプレート上で乾燥した。その際厚さ0.3
2μmのレジスト層が得られた。
【0041】140℃で1分間乾燥することにより、厚
さ0.3μmのレジスト層が得られた。
【0042】例 10 DUV光感度及びコントラストの測定 例6により製造した一層レジスト層を、248nmでグ
レーウエッジマスク(Ditric Optics−W
ilm.Div.社製)により接触露光した。露光後ウ
ェハを110℃に加熱したホットプレート上に1分間載
せ、引続き市販の現像剤NMD−W2.38%(Tok
yo Ohka社製)中で120秒間現像した。次いで
現像したウェハを流水下に洗浄し、100℃で1分間ホ
ットプレート上で乾燥した。接触露光したウェハは1.
9mJ/cm2 の感度及び−γ>6の極めて高いコント
ラストを示した。マスク上の微細構造物、1μm脚部及
び溝が精密に解像された。露光されなかった箇所の層損
傷は認められなかった。
【0043】例7により製造した一層レジスト層を有す
る、接触露光しまた120℃で熱処理したウェハは1.
3mJ/cm2の感度及び−γ>5の極めて高いコント
ラストを示した。マスク上の微細構造物はこの場合にも
精密に解像され、露光されなかった箇所に層損傷は生じ
なかった。
【0044】例 11 DUV光構造化 例6により製造した一層レジスト層をKrFエキシマレ
ーザ投影露光装置(露光波長248nm、開口数0.3
7、解像力0.35μm)で18mJ/cm2 の線量で
画像に応じて露光した。露光後ウェハを110℃に加熱
したホットプレート上に1分間載せ、引続き市販の現像
剤NMD−W2.38%( TokyoOhka社製)
中で120秒間現像した。次いで現像したウェハを流水
下に洗浄し、100℃で1分間ホットプレート上で乾燥
した。急勾配の側面を有する構造物を0.35μmまで
良好に解像することができた。
【0045】例7により製造した一層レジスト層を有す
る、10mJ/cm2で画像に応じて露光しまた120
℃で熱処理したウェハの場合、同様に急勾配の側面を有
する構造物を0.35μmまで良好に解像することがで
きた。
【0046】例 12 DUV光感度及びコントラストの測定 例9により製造した二層レジスト層を、248nmでグ
レーウエッジマスク(Ditric Optics−W
ilm.Div.社製)により接触露光した。露光後ウ
ェハを110℃に加熱したホットプレート上に1分間載
せ、引続き市販の現像剤NMD−W2.38%(Tok
yo Ohka社製)中で90秒間現像した。次いで現
像したウェハを流水下に洗浄し、100℃で1分間ホッ
トプレート上で乾燥した。接触露光したウェハは1.7
mJ/cm2の感度及び−γ>7の極めて高いコントラ
ストを示した。マスク上の微細構造物、1μm脚部及び
溝が精密に解像された。レジスト層(例9参照)を80
℃で前記のように乾燥した場合、露光されなかった箇所
の層損傷は認められなかった。140℃で乾燥した場合
露光されなかった箇所の層損傷は40nmであった。
【0047】例8により製造した二層レジスト層を有す
る、接触露光しまた120℃で熱処理したウェハは1.
1mJ/cm2の感度及び−γ>6の極めて高いコント
ラストを示した。マスク上の微細構造物はこの場合にも
精密に解像された。レジスト層(例8参照)を80℃で
前記のように乾燥した場合、露光されなかった箇所に層
損傷は認められなかった。140℃で乾燥した場合露光
されなかった箇所の層損傷は35nmであった。
【0048】例 13 DUV光構造化 例9により製造した二層レジスト層(80℃で乾燥)を
KrFエキシマレーザ投影露光装置(露光波長248n
m、開口数0.73、解像力0.35μm)で12mJ
/cm2 の線量で画像に応じて露光した。露光後ウェハ
を110℃に加熱したホットプレート上に1分間載せ、
引続き市販の現像剤NMR−W2.38%(Tokyo
Ohka社製)中で90秒間現像した。次いで現像し
たウェハを流水下に洗浄し、100℃で1分間ホットプ
レート上で乾燥した。急勾配の側面を有する構造物を
0.25μmまで良好に解像することができた。
【0049】例8により製造した二層レジスト層(80
℃で乾燥)を有する、8mJ/cm2 で画像に応じて露
光しまた120℃で熱処理したウェハの場合、同様に急
勾配の側面を有する構造物を0.25μmまで良好に解
像することができた。
【0050】例 14 ボトムレジスト中のマスク構造物の寸法通りの結像 例9により製造した二層レジスト層を例13に相応して
18mJ/cm2の線量で画像に応じて露光し、熱処理
し(110℃)、現像し、乾燥した。その際相応するマ
スク寸法よりも0.1μm狭いレジスト構造物(脚部)
が得られた。この構造物を、最良には末端位にアミノプ
ロピル基を有するオリゴマー線状ジメチルシロキサン8
重量部、1−メトキシ−2−プロパノール86重量部及
び水6重量部からなる珪素含有試薬で60秒間処理し、
次いでイソプロパノールで洗浄し、乾燥した。その際相
応するマスク寸法よりも0.03μm幅広のレジスト構
造物が得られた。引続きウェハをプラズマ反応器内で酸
素プラズマを用いてエッチング(ガス圧6mトル、バイ
アス電圧410V)すると、精密なマスク寸法及び直角
側面を有するボトムレジスト構造物が得られた。レジス
ト層(例9参照)を80℃で乾燥した場合、構造物は
0.45μmまで、また140℃で乾燥した場合、構造
物は0.25μmまで寸法通り解像することができた。
【0051】例8により製造した二層レジスト層を有す
る、11mJ/cm2で画像に応じて露光しまた120
℃で熱処理したウェハの場合、珪素含有試薬で40秒間
処理した後同様に構造物を0.45μm又は0.25μ
mまで寸法通りに解像することができた。
【0052】例 15 狭いレジスト溝の製造 例9により製造した二層レジスト層(140℃で乾燥)
を例13に相応して画像に応じて露光(線量12mJ/
cm2 )し、熱処理(110℃)し、現像し、乾燥し
た。その際得られたレジスト構造物は精密な相応するマ
スク寸法を示した。この構造物を例14に相応する珪素
含有試薬で120秒間処理し、次いでイソプロパノール
で洗浄し、乾燥した。その際相応するマスク寸法よりも
0.28μm狭いレジスト溝が得られた。引続きウェハ
をプラズマ反応器内で酸素プラズマを用いてエッチング
(ガス圧6mトル、バイアス電圧410V)すると、相
応するマスク寸法よりも0.25μm狭い直角側面を有
するボトムレジスト溝が得られた。こうして例えば0.
35μmのマスク寸法を有する溝から、0.1μmの幅
を有するボトムレジスト溝が得られた。すなわち使用し
た露光技術の解像限度をはるかに下回る構造物が得られ
た。
【0053】例8により製造した二層レジスト層(14
0℃で乾燥)を有する、8mJ/cm2 で画像に応じて
露光しまた120℃で熱処理したウェハの場合、珪素含
有試薬で100秒間処理した後相応する構造物が得られ
た。
【0054】例 16 二層レジスト層に関する例14及び15に記載したと類
似する方法で、芳香化合物含有試薬、すなわち珪素不含
の試薬を使用して、一層レジスト層で処理することがで
きた。このため例11に相応して実施した。珪素含有試
薬と同様アミノ基を有する適当な芳香化合物含有試薬は
例えば1,3−ジアミノメチルベンゾール10重量部、
1−メトキシ−2−プロパノール86重量部及び水6重
量部からなる。一層レジスト層の製造は例えば例8に相
応して、すなわちターポリマー(N−第3ブチル−マレ
インイミド/無水マレイン酸/アリルトリメチルシラ
ン)を使用して行った。しかし相応する方法でターポリ
マー(N−第3ブトキシカルボニルーマレインイミド/
無水マレイン酸/アリルトリメチルシラン)を使用する
こともできる(例3参照)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ライナー ロイシユナー ドイツ連邦共和国 8520 エルランゲン ドムプフアツフシユトラーセ 144 (72)発明者 レカイ ゼチ ドイツ連邦共和国 8551 レツテンバツハ ワイエルシユトラーセ 14 (72)発明者 ジークフリート ビルクレ ドイツ連邦共和国 8552 ヘヒシユタツト フアイト‐シユトツス‐シユトラーセ 46 (72)発明者 ヘルムート アーネ ドイツ連邦共和国 8551 レツテンバツハ ハイデシユトラーセ 6 (72)発明者 エバーハルト キユーン ドイツ連邦共和国 8551 ヘムホーフエン ベルクシユトラーセ 32

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 サブミクロン範囲の構造物を製造するに
    当たり、 a)基板上に、第1又は第2アミンと反応することので
    きる官能基及びNブロックされたイミド基を有するポリ
    マー成分と、露光時に酸を遊離する光開始剤と、適当な
    溶剤とからなるフォトレジスト層を施し、 b)フォトレジスト層を乾燥し、 c)フォトレジスト層を画像に応じて露光し、 d)露光したフォトレジスト層を熱処理し、 e)こうして処理したフォトレジスト層を水性アルカリ
    又は有機現像剤で現像してフォトレジスト構造物とし、 f)レジスト線を拡大しかつ耐食性を得るためにフォト
    レジスト構造物を、第1又は第2アミンを含む化学試薬
    で処理し、 現像時に一定の暗損傷を20〜100nmの範囲で起こ
    させることを特徴とするサブミクロン範囲の構造物の光
    構造化方法。
  2. 【請求項2】 基板上にまず基板エッチング処理に対し
    て耐性のレジスト層を施しかつ加熱し、フォトレジスト
    構造物を化学試薬で処理した後(工程f)、異方性の酸
    素含有プラズマ中でエッチングすることを特徴とする請
    求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 一定の暗損傷を、乾燥時(工程b)及び
    熱処理時(工程d)の温度/時間−組合わせによって及
    び/又は現像の温度及び期間並びに現像剤の種類及び場
    合によっては濃度(工程e)によって起こさせることを
    特徴とする請求項1又は2記載の方法。
  4. 【請求項4】 官能性基として無水カルボン酸基を有す
    るポリマー成分を使用することを特徴とする請求項1な
    いし3の1つに記載の方法。
  5. 【請求項5】 無水カルボン酸基を含むものが無水マレ
    イン酸であることを特徴とする請求項4記載の方法。
  6. 【請求項6】 第3ブトキシカルボニル基によってブロ
    ックされたイミド基を有するポリマー成分を使用するこ
    とを特徴とする請求項1ないし5の1つに記載の方法。
  7. 【請求項7】 第3ブチル基によってブロックされたイ
    ミド基を有するポリマー成分を使用することを特徴とす
    る請求項1ないし5の1つに記載の方法。
  8. 【請求項8】 イミド基を有するものがマレインイミド
    であることを特徴とする請求項6又は7記載の方法。
  9. 【請求項9】 N−第3ブトキシカルボニル−又はN−
    第3ブチル−マレインイミド/無水マレイン酸−コポリ
    マーを使用することを特徴とする請求項4ないし8の1
    つに記載の方法。
  10. 【請求項10】 N−第3ブトキシカルボニル−又はN
    −第3ブチル−マレインイミド、無水マレイン酸及びス
    チロール及び/又はアリルトリメチルシランを含むコポ
    リマーを使用することを特徴とする請求項4ないし8の
    1つに記載の方法。
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