JPH05323610A - ポジ型化学増幅フォトレジスト及びレジストパターン形成方法 - Google Patents

ポジ型化学増幅フォトレジスト及びレジストパターン形成方法

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JPH05323610A
JPH05323610A JP4124967A JP12496792A JPH05323610A JP H05323610 A JPH05323610 A JP H05323610A JP 4124967 A JP4124967 A JP 4124967A JP 12496792 A JP12496792 A JP 12496792A JP H05323610 A JPH05323610 A JP H05323610A
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JP
Japan
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chemically amplified
amplified photoresist
resist pattern
pattern
positive type
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JP4124967A
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English (en)
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Hiroyuki Tanaka
裕之 田中
Akira Oikawa
朗 及川
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ポジ型化学増幅フォトレジストの耐熱性を改
良すること。 【構成】 フェノール系樹脂と光酸発生剤を含む2成分
系、又はさらに溶解抑止剤を含む3成分系のポジ型化学
増幅フォトレジストにおいて、さらに架橋剤を添加す
る。この化学増幅フォトレジストは、パターン露光、ポ
スト露光ベーク、現像後、さらに全面露光した上でポス
ト露光ベークより高温でベークして架橋反応を行なわし
め、樹脂を高分子化させ、よってレジストパターンの耐
熱性を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は化学増幅フォトレジスト
及びこれを用いたレジストパターン形成方法に係る。
【0002】
【従来の技術】近年のフォトリソグラフィー技術におい
ては、高集積化が要求されている。そのため、ICパタ
ーンを微細化させる必要がある。このパターン微細化の
ために、露光装置の投影レンズのレンズ開口数NAの増
大や、露光波長の短波長化が進められてきている。現在
に到っては、露光波長は従来の365nmから248nm付
近になろうとしている。そこで使われるレジストとして
は2成分系、または3成分系のポジ型化学増幅レジスト
がある。
【0003】中身の構成としては、 2成分系・・・(溶媒+)樹脂+光酸発生剤 3成分系・・・(溶媒+)樹脂+光酸発生剤+溶解抑止
剤 である。2成分系は、露光時に光酸発生剤が酸を発生
し、この酸を触媒として加熱により樹脂をアルカリ可溶
化させ、次いでアルカリ現像することにより、パターン
を形成するものである。また、3成分系は、アルカリ可
溶性の樹脂にこの樹脂をアルカリ不溶性にする成分とし
て溶解抑止剤を添加した系において、同じく露光により
光酸発生剤で酸を発生させ、この酸を触媒として加熱に
より溶解抑止剤の作用を停止させ、よって樹脂をアルカ
リ現像可能にさせ、パターニングするものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のポジ型化学増幅
フォトレジストは耐熱性が不十分であるという欠点があ
り、そのためレジストをマスクとして基板をドライエッ
チングする際、基板が昇温しレジストパターンがくずれ
て、エッチング後の基板のパターンの線幅がばらつくと
いう問題があった。
【0005】本発明は以上の点を鑑み、レジスト・パタ
ーンの耐熱性を向上させるレジストの材料、及びパター
ン形成方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、フェノール系樹脂と光酸発生剤とを含む
ポジ型化学増幅フォトレジストにおいて、架橋剤を含ん
でいることを特徴とする化学増幅フォトレジストと、フ
ェノール系樹脂と光酸発生剤と溶解抑止剤を含むポジ型
化学増幅フォトレジストにおいて、架橋剤を含んでいる
ことを特徴とする化学増幅フォトレジストとを提供す
る。
【0007】本発明の化学増幅フォトレジストに用いる
フェノール系樹脂、光酸発生剤、溶解抑止剤は従来より
用いられるものでよく、例示すれば、フェノール系樹脂
としては2成分系の場合には、ターシャリーブトキシカ
ルボニルオキシ化(以下t−BOC化)したポリビニル
フェノール(以下PVP)とPVPと共重合体が挙げら
れるし、3成分系の場合には、PVPが考えられる。光
酸発生剤としてはトリフェニルスルホニウムトリフレー
ト等のオニウム塩系や、他にもハロゲン系や、スルホン
酸系のものがある。溶解抑止剤としては下記式で表わさ
れるものなどを用いることができる。
【0008】
【化1】
【0009】本発明の化学増幅フォトレジストの特徴を
なす架橋剤としては、加熱により架橋反応を起こすフェ
ノール系樹脂の架橋剤として知られるものを採用でき、
例えば、ヘキサメトキシメチルメラミン(又はヘキサメ
チルメチロールメラミンとも呼ばれる)などを用いるこ
とができる。この材料の架橋温度としては130〜14
0℃ぐらいであるが、酸触媒下だと120℃ぐらいで架
橋する。
【0010】本発明の化学増幅フォトレジストにおい
て、各成分の量も架橋剤を除いて従来通りであることが
でき、典型的には樹脂100部に、光酸発生剤2〜3部
溶媒が約400部であるが、架橋剤は樹脂100部に対
して約5〜15部、好ましくは約10部の量で用いる。
架橋剤の量がこれより少ないと耐熱性向上効果が少な
く、多いとレジストの透過率を下げたり未露光部の現像
後の残膜率が悪くなる。
【0011】本発明によれば、同様にして、この化学増
幅フォトレジストを用いてレジストパターンを形成する
方法として、化学増幅フォトレジストを基板上に塗布
し、パターン露光、現像した後、全面露光を行ない、か
つ前記パターン露光後のベークは化学増幅フォトレジス
トがアルカリ可溶化する反応が支配的で架橋反応があま
り起こらないような低温でベークし、また前記全面露光
後のベークは架橋反応が十分に起きるように前記パター
ン露光後のベークよりも高温で行なうことを特徴とする
レジストパターン形成方法を提供する。
【0012】図面を参照して説明する。基板1上に化学
増幅フォトレジスト2を塗布し、ベークした後、パター
ン露光すると、露光された部分2′で酸(H+ )が発生
する。ここでポスト露光ベークすると、酸が触媒として
働き加熱によって反応が進んで樹脂(レジスト)がアル
カリ可溶性になり、次いで行なう現像により上記露光さ
れた部分だけが現像液に溶解してパターニング3され
る。但し、ポスト露光ベークは、架橋剤が反応する温度
より低い温度の低めの温度、時間で行なう。架橋剤が反
応すると、現像によるパターニングができなくなるから
である。
【0013】現像後、本発明によれば、さらに全面露光
し、ベークする。全面露光で酸発生するが、次いでポス
ト露光ベークよりも高温で架橋剤が反応する温度でベー
クすることにより、樹脂どうしの架橋反応が進行して高
分子化し、耐熱性が向上するとともにアルカリ不溶性に
なる。なお、全面露光は未露光部にも酸を発生させる為
に行なうもので、酸が無いと架橋剤の架橋開始温度は非
常に高く(=140〜150℃)、このような高温でベ
ークすると、架橋開始前にレジストパターンがくずれて
しまうが、酸触媒が存在することで120℃ぐらいでも
架橋するようになる。
【0014】
【作用】本発明では、図1を参照して説明したように、
レジストパターン内の樹脂同士が架橋剤を介して互いに
架橋しあって実効的に分子量を増大させるので耐熱性が
向上する。従って、このレジスト・パターンをマスクと
して基板をエッチングする場合にはエッチング時のウェ
ーハの昇温によってもパターンがくずれにくくなる。従
って、基板に出来たパターンも、線幅がばらつくといっ
たような問題がなくなる。
【0015】
【実施例】実施例1 フェノール系樹脂として、ポリビニルフェノール(PV
P)をt−ブトキシカルボニルオキシ化したPVP共重
合体(下記式)を用い、
【0016】
【化2】
【0017】光酸発生剤としてトリフェニルスルホニウ
ムトリフレート(オニウム塩の1つ)(下記式)を用
い、
【0018】
【化3】
【0019】架橋剤としてメラミン、溶媒として乳酸エ
チルを用い、下記組成で混合して化学増幅フォトレジス
トを作製した。 樹脂 約100部 光酸発生剤 約2〜3部 架橋剤 約10部 溶媒 約400部 このフォトレジストをシリコンウェーハ上に塗布し、9
0℃で1分間プリベークして膜厚約0.7μmの乾燥膜
を得た。次いで、波長248nm付近の光を用いて線幅
0.3μmで露光した後、70〜80℃で60秒間ポス
ト露光ベークを行ない、それから2.38wt%テトラメ
チルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液(TMA
H)で約60秒間現像してレジストパターンを得た。
【0020】その後、波長250nm付近の光で全面露光
してから、100〜120℃で90秒間ベークし、樹脂
の架橋反応を行なわせた。こうして得られたレジストパ
ターンは150℃以上の温度に耐熱性を有し、パターン
の背くずれを示さなかった。これに対して、上記組成に
おいて架橋剤を添加しない従来のフォトレジストを従来
法でパターニングした場合、耐熱温度は110℃以下で
ある。
【0021】実施例2 樹脂として下記式のポリビニルフェノール、
【0022】
【化4】
【0023】光酸発生剤としてトリフェニルスルホニウ
ムトリフレート、溶解抑止剤として下記式で表わされる
もの、
【0024】
【化5】
【0025】架橋剤としてメラミン、溶媒として乳酸エ
チルを用い、下記組成を有する3成分系化学増感フォト
レジストを作製した。 樹脂 100部 光酸発生剤 2〜3部 溶解抑止剤 5〜10部 架橋剤 約10部 溶媒 400部 このフォトレジストを用い、実施例1と類似の条件で処
理してレジストパターンを得た。
【0026】このレジストパターンの耐熱温度は150
℃以上を示し、架橋剤を含まない同じ組成のレジストを
従来法でパターニングしたものの耐熱温度は110℃以
下であった。実施例3 実施例2の光酸発生剤と溶解抑止剤に代えて、これら2
成分の作用を兼ねる下記式で表わされるもの、
【0027】
【化6】
【0028】を約5〜10部用い、実施例2と同様に処
理してレジストパターンを得た。こうして得られたレジ
ストパターンの耐熱温度は150℃以上、対応する従来
のレジストパターンの耐熱温度は110℃以下であっ
た。実施例4 実施例1において、樹脂として、フェノール環の一部が
水素添加したヘキサン環からなるものを用い、実施例1
を繰り返したが、結果は透明性が上がったことによっ
て、レジストプロファイルが垂直に立ち解像力の向上が
見られた。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レジスト・パターンの耐熱性を向上させる効果を有し、
エッチング時のパターンのくずれを低減することが出来
る。結果として、基板に形成するパターン線幅のばらつ
きを低減し、LSIの歩留りの向上に寄与するところが
大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の化学増幅フォトレジストを用いたパタ
ーン形成方法の工程を説明する断面図である。
【符号の説明】
1…基板 2…フォトレジスト 3…レジストパターン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G03F 7/40 501 7124−2H H01L 21/027

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フェノール系樹脂と光酸発生剤とを含む
    ポジ型化学増幅フォトレジストにおいて、架橋剤を含ん
    でいることを特徴とする化学増幅フォトレジスト。
  2. 【請求項2】 フェノール系樹脂と光酸発生剤と溶解抑
    止剤を含むポジ型化学増幅フォトレジストにおいて、架
    橋剤を含んでいることを特徴とする化学増幅フォトレジ
    スト。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載の化学増幅フォトレ
    ジストを基板上に塗布し、パターン露光、現像した後、
    全面露光を行ない、かつ前記パターン露光後のベークは
    化学増幅フォトレジストがアルカリ可溶化する反応が支
    配的で架橋反応があまり起こらないような低温でベーク
    し、また前記全面露光後のベークは架橋反応が十分に起
    きるように前記パターン露光後のベークよりも高温で行
    なうことを特徴とするレジストパターン形成方法。
JP4124967A 1992-05-18 1992-05-18 ポジ型化学増幅フォトレジスト及びレジストパターン形成方法 Withdrawn JPH05323610A (ja)

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Effective date: 19990803