JPH0743903A - Resist material and formation of pattern using the same - Google Patents

Resist material and formation of pattern using the same

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JPH0743903A
JPH0743903A JP5191121A JP19112193A JPH0743903A JP H0743903 A JPH0743903 A JP H0743903A JP 5191121 A JP5191121 A JP 5191121A JP 19112193 A JP19112193 A JP 19112193A JP H0743903 A JPH0743903 A JP H0743903A
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Japan
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acid
ultraviolet rays
absorbance
resist material
resist
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Withdrawn
Application number
JP5191121A
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Japanese (ja)
Inventor
Akiko Katsuyama
亜希子 勝山
Masataka Endo
政孝 遠藤
Masaru Sasako
勝 笹子
Fumiyoshi Urano
文良 浦野
Toru Soki
徹 左右木
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Fujifilm Wako Pure Chemical Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Wako Pure Chemical Industries Ltd
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide the chemical amplification type resist material having excellent exactness of patterns and excellent controllability of pattern sizes. CONSTITUTION:This resist material is composed to include a resin compsn. which is changed in solubility to an aq. alkaline soln. by an acid and an absorbance changeable acid generating agent which generates an acid simultaneously with degradation in absorbance by irradiation with UV rays or far UV rays. The resist material is otherwise composed to include an acid generating agent which generates an acid and a dyestuff compd. which is degraded in absorbance by the irradiation with the UV rays, etc., in addition with the resin compsn. A color fading reaction progresses during exposure by applying the exposure sufficient to generate the acid necessary for the change in the solubility of the resin compsn. to the patterns when this resist material is applied on a substrate 1 and the patterns 2A are formed by subjecting the resist material to a treatment, such as irradiation with the UV rays 4, etc., and therefore, there is no degradation in resolution even if the resist having low initial transmittance is used. The influence of the reflection from the substrate 1, such as standing wave and halation, is suppressed and the exact patterns 2A are formed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子や集積回路
を制作する際の、パターン形成に使用されるレジスト材
料及びそれを用いたパターン形成方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a resist material used for pattern formation when manufacturing a semiconductor element or an integrated circuit, and a pattern forming method using the resist material.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、IC及びLSI等の製造における
微細パターン形成は、紫外線を用いたフォトリソグラフ
ィにより行っている。近年、素子の微細化に伴い、露光
光源の短波長化、さらに、これに伴う短波長光源対応の
レジストの開発が進められている。短波長光源対応のレ
ジストとしては、短波長光に対する高透明性、高解像
度、及び高感度を得ることを目的として、化学増幅と呼
ばれる概念を導入したレジストが開発されている。この
レジストは、紫外線又は遠紫外線を照射した際、酸を発
生する酸発生剤と、酸により反応して現像剤であるアル
カリ水溶液に対する溶解性が変化する樹脂組成物とを含
む多成分系物質である。
2. Description of the Related Art Conventionally, fine pattern formation in the manufacture of ICs and LSIs is carried out by photolithography using ultraviolet rays. In recent years, with the miniaturization of elements, the wavelength of the exposure light source has been shortened, and further, the development of a resist corresponding to the short wavelength light source has been promoted. As a resist compatible with a short wavelength light source, a resist introduced with a concept called chemical amplification has been developed for the purpose of obtaining high transparency, high resolution and high sensitivity to short wavelength light. This resist is a multi-component substance containing an acid generator that generates an acid when irradiated with ultraviolet rays or deep ultraviolet rays, and a resin composition that changes in solubility in an alkaline aqueous solution which is a developer by reacting with an acid. is there.

【0003】以下、図6を参照しながら、上記した従来
の化学増幅型レジストを用いたパターン形成方法の一例
について説明する。図6は従来のパターン形成工程にお
ける基板の断面を示すものである。
An example of a pattern forming method using the above-described conventional chemically amplified resist will be described below with reference to FIG. FIG. 6 shows a cross section of a substrate in a conventional pattern forming process.

【0004】まず、下記組成 ポリ(p-tert― ブトキシカルボニルオキシスチレン) 10.0g トリフェニルスルフォニウム ヘキサフルオロホスフェート 0.2g エチルセルソルブアセテート 40.0g を有する化学増幅型レジスト材料を準備し、半導体基板
上1にこのレジスト材料を滴下して、スピンコートを行
った後、90℃のホットプレートで1分間のベーキング
を行い、1.0μm厚のレジスト膜2を形成する。この
レジスト膜2の波長248nmの遠紫外線に対する透過
率は、55%程度である。
First, a chemically amplified resist material having the following composition: poly (p-tert-butoxycarbonyloxystyrene) 10.0 g triphenylsulfonium hexafluorophosphate 0.2 g ethylcellosolve acetate 40.0 g was prepared, and 1 After this resist material is dropped onto and spin-coated, baking is performed for 1 minute on a hot plate at 90 ° C. to form a resist film 2 having a thickness of 1.0 μm. The transmittance of the resist film 2 for far ultraviolet rays having a wavelength of 248 nm is about 55%.

【0005】次に、図6(a)に示すように、レジスト
膜2にマスク3を通して波長248nmのKrFエキシ
マレーザ光4を照射する。
Next, as shown in FIG. 6A, the resist film 2 is irradiated with a KrF excimer laser beam 4 having a wavelength of 248 nm through a mask 3.

【0006】このとき、KrFエキシマレーザ光の照射
を続けると、図6(b)に示すように、段差を含む半導
体基板1では、段差からの斜め方向の反射が生じるた
め、本来露光されない部分が反射光4により露光され、
露光域がマスク3の光遮蔽部の下方にまで広がる(同図
の破線参照)。
At this time, if the irradiation of the KrF excimer laser light is continued, as shown in FIG. 6B, in the semiconductor substrate 1 including the step, reflection occurs in an oblique direction from the step, so that a portion which is not originally exposed is exposed. Exposed by reflected light 4,
The exposure area extends to below the light shielding portion of the mask 3 (see the broken line in the figure).

【0007】その後、図6(c)に示すように、100
℃のホットプレートで1分間のベーキングを行った後、
有機アルカリ水溶液により1分間の現像を行いレジスト
パターン2Aを形成するようにしている。
After that, as shown in FIG.
After baking on a hot plate at ℃ for 1 minute,
The resist pattern 2A is formed by developing for 1 minute with an organic alkaline aqueous solution.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】このとき、上記従来の
レジスト材料を使用した場合、上述のごとく、段差を含
む半導体基板1においては、段差からの斜め方向の反射
があるため、本来露光されない部分が反射光により露光
されるので、図6(c)に示すように、レジストパター
ン2Aの残存すべき部分まで除去されてしまう。つま
り、反射光によって正確なマスク3の転写が妨げられる
ハレーションと呼ばれる現象が発生する。
At this time, when the above-mentioned conventional resist material is used, as described above, in the semiconductor substrate 1 including the step, since there is oblique reflection from the step, the portion which is not originally exposed is exposed. Is exposed by the reflected light, so that the portion of the resist pattern 2A that should remain is removed as shown in FIG. 6C. That is, a phenomenon called halation occurs in which the reflected light prevents accurate transfer of the mask 3.

【0009】一方、図7は、レジスト膜厚によるパター
ン寸法の変動を示すグラフであり、レジスト内部での入
射光と反射光の多重干渉により生じるいわゆる定在波の
影響を示すものである。塗布されたレジスト材料の膜厚
が数10nm変動すると、レジスト膜の表面位置に定在
波の波形の節があるか腹があるかによって、レジスト膜
に蓄積されるエネルギーが大きく異なるので、パターン
寸法が0.1μm以上変動する場合がある。
On the other hand, FIG. 7 is a graph showing the variation of the pattern dimension depending on the resist film thickness, and shows the effect of so-called standing wave caused by multiple interference of incident light and reflected light inside the resist. When the film thickness of the applied resist material changes by several tens of nm, the energy accumulated in the resist film varies greatly depending on whether there is a node or an antinode of the waveform of the standing wave at the surface position of the resist film. May vary by 0.1 μm or more.

【0010】すなわち、上述のごとく、特に高反射率で
かつ段差を含む基板上では、微細パターンを転写しよう
とするとその転写が不正確になり、また、パターン寸法
を高精度に制御することが妨げられる。
That is, as described above, particularly on a substrate having a high reflectance and a step, when a fine pattern is transferred, the transfer becomes inaccurate and it is difficult to control the pattern size with high accuracy. To be

【0011】その場合、このハレーション及び定在波が
生じる原因についてみると、これらの現象は、基板表面
あるいはレジスト膜と外部との界面における反射光によ
って発生するものであるので、基板表面の反射率が高い
ほど、あるいはレジスト膜内部において基板表面で反射
された後、レジスト膜表面と外部との界面で反射される
光が多いほど顕著に現れる。つまり、基板の反射率及び
レジスト膜の光透過率に依存する。
In this case, looking at the causes of the halation and the standing wave, these phenomena are caused by reflected light on the surface of the substrate or the interface between the resist film and the outside. Becomes higher, or the more light is reflected at the interface between the resist film surface and the outside after being reflected by the substrate surface inside the resist film, the more remarkable. That is, it depends on the reflectance of the substrate and the light transmittance of the resist film.

【0012】従って、この影響を避けるには、基板表面
の反射率を低下させるべく基板上に光を吸収する反射防
止膜を形成するか、あるいは、レジスト材料に色素化合
物を添加し、透過率を低減する等の方法が考えられる。
しかるに、前者の方法はプロセスの複雑化、エッチング
時の寸法シフトを招く虞れがあり、後者の方法はレジス
トの解像度の低下を招く虞れがある。
Therefore, in order to avoid this effect, an antireflection film that absorbs light is formed on the substrate to reduce the reflectance of the substrate surface, or a dye compound is added to the resist material to increase the transmittance. It is possible to reduce the amount.
However, the former method may complicate the process and may cause a dimension shift during etching, and the latter method may deteriorate the resolution of the resist.

【0013】以上のように、化学増幅型レジストは光透
過率が高い故に高解像度を発揮するが、反面、高透過率
であるために、上述のごとく、特に高反射率の段差基板
上ではハレーションが大きく、また定在波効果も大きく
なって、正確な微細パターンの形成や高精度の寸法の制
御が妨げられ、その優れた特性が十分活用されていない
憾みがあった。
As described above, the chemically amplified resist exhibits a high resolution due to its high light transmittance, but on the other hand, it has a high transmittance, and therefore, as described above, particularly on a stepped substrate having a high reflectance, halation may occur. However, the effect of standing waves is also increased, which hinders accurate formation of fine patterns and high-precision dimensional control, and there is a problem that the excellent characteristics are not fully utilized.

【0014】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、酸発生によりアルカリ水溶液に対す
る溶解性が変化する化学増幅型レジスト材料及びそれを
用いたパターン形成方法において、紫外線又は遠紫外線
の照射前にはある程度の吸光度を持たせ、かつ照射の進
行にともない吸光度を変化させる機能を持たせることに
より、解像度の低下を抑制しながら、定在波やハレーシ
ョンの影響を緩和し、もって、パターンの正確度の向上
とパターン寸法の制御性の向上とを図ることにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a chemically amplified resist material whose solubility in an alkaline aqueous solution is changed by the generation of an acid and a pattern forming method using the same, in which ultraviolet rays or By giving a certain degree of absorbance before the irradiation of far-ultraviolet light, and by having the function of changing the absorbance with the progress of irradiation, while suppressing the deterioration of resolution, mitigating the effects of standing waves and halation, Therefore, it is intended to improve the accuracy of the pattern and the controllability of the pattern dimension.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1の発明の講じた手段は、半導体基板等の基
板上に塗布され、所定のパターンを形成するためのレジ
スト材料として、酸の存在により反応して、アルカリ水
溶液に対する溶解性が変化する樹脂組成物と、所定波長
の紫外線又は遠紫外線の照射を受けて、上記所定波長の
紫外線又は遠紫外線に対する吸光度が変化すると同時に
上記樹脂組成物の反応を誘起し得る酸を発生する吸光度
変化性酸発生剤とを有する構成としたものである。
In order to achieve the above object, the means of the invention of claim 1 is applied to a substrate such as a semiconductor substrate to form an acid as a resist material for forming a predetermined pattern. Reacting in the presence of the resin composition, the solubility of which changes in an aqueous alkali solution, and the irradiation of ultraviolet rays or far ultraviolet rays of a predetermined wavelength, the absorbance for the ultraviolet rays or far ultraviolet rays of the predetermined wavelength at the same time the resin composition The composition has an absorbance-changing acid generator that generates an acid capable of inducing a reaction of a substance.

【0016】請求項2の発明の講じた手段は、上記請求
項1の発明において、上記吸光度変化性酸発生剤を、所
定波長の紫外線又は遠紫外線の照射により紫外線又は遠
紫外線に対する吸光度が低下するものとしたものであ
る。
According to a second aspect of the invention, in the invention of the first aspect, the absorbance-changing acid generator is irradiated with ultraviolet rays or far ultraviolet rays having a predetermined wavelength to reduce the absorbance for ultraviolet rays or far ultraviolet rays. It is intended.

【0017】請求項3の発明の講じた手段は、上記請求
項2の発明において、上記吸光度変化性酸発生剤の酸発
生特性と吸光度変化特性とを、レジスト材料が塗布され
た状態で紫外線又は遠紫外線が照射されたときに、遅く
とも全厚み中の樹脂組成物のアルカリ水溶液に対する溶
解性の変化に必要な量の酸が発生したときには、レジス
ト材料全体の光透過率の向上に必要な吸光度の低下反応
が完了するように調整しておく構成としたものである。
According to a third aspect of the present invention, in the invention of the second aspect, the acid generating characteristic and the absorbance changing characteristic of the absorbance changing acid generator are treated with ultraviolet rays or UV rays in a state in which a resist material is applied. When irradiated with far ultraviolet rays, when the amount of acid necessary for changing the solubility of the resin composition in the entire thickness in the aqueous alkaline solution is generated at the latest, the absorbance of the light absorption necessary for improving the light transmittance of the entire resist material The structure is adjusted so that the reduction reaction is completed.

【0018】請求項4の発明の講じた手段は、上記請求
項1,2又は3の発明において、上記吸光度変化性酸発
生剤は、紫外線又は遠紫外線領域の波長の光に対して、
極大吸収を有するものとしたものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the above-mentioned first, second or third aspect of the present invention, the absorbance-changing acid generator has a wavelength of ultraviolet rays or deep ultraviolet rays.
It has a maximum absorption.

【0019】請求項5の発明の講じた手段は、半導体基
板等の基板上に塗布され、所定のパターンを形成するた
めのレジスト材料として、酸の存在により反応して、ア
ルカリ水溶液に対する溶解性が変化する樹脂組成物と、
所定波長の紫外線又は遠紫外線の照射を受けて、上記樹
脂組成物の反応を誘起し得る酸を発生する酸発生剤と、
上記所定波長の紫外線又は遠紫外線の照射を受けて、上
記所定波長の紫外線又は遠紫外線に対する吸光度が変化
する色素化合物とを有する構成としたものである。
According to a fifth aspect of the present invention, a resist material coated on a substrate such as a semiconductor substrate and used as a resist material for forming a predetermined pattern reacts in the presence of an acid and has a solubility in an alkaline aqueous solution. A changing resin composition,
Upon irradiation with ultraviolet rays or deep ultraviolet rays having a predetermined wavelength, an acid generator that generates an acid capable of inducing a reaction of the resin composition,
It is configured to have a dye compound whose absorbance changes with respect to the ultraviolet ray or the deep ultraviolet ray having the predetermined wavelength upon receiving the irradiation with the ultraviolet ray or the deep ultraviolet ray having the predetermined wavelength.

【0020】請求項6の発明の講じた手段は、上記請求
項5の発明において、上記色素化合物を、上記所定波長
の紫外線又は遠紫外線の照射により紫外線又は遠紫外線
に対する吸光度が低下するものとしたものである。
According to a sixth aspect of the present invention, in the above-mentioned fifth aspect of the invention, the dye compound has a reduced absorbance for ultraviolet rays or far ultraviolet rays upon irradiation with ultraviolet rays or far ultraviolet rays having the predetermined wavelength. It is a thing.

【0021】請求項7の発明の講じた手段は、上記請求
項6の発明において、上記酸発生剤の酸発生特性と色素
化合物の吸光度変化特性とを、レジスト材料が塗布され
た状態で紫外線又は遠紫外線が照射されたときに、遅く
とも全厚み中の樹脂組成物のアルカリ水溶液に対する溶
解性の変化に必要な量の酸が発生したときには、レジス
ト材料全体の光透過率の向上に必要な上記色素化合物の
吸光度の低下反応が完了するように調整しておく構成と
したものである。
According to a seventh aspect of the invention, in the above-mentioned sixth aspect of the invention, the acid generating characteristic of the acid generating agent and the absorbance changing characteristic of the dye compound are changed to ultraviolet rays or ultraviolet rays in a state in which a resist material is applied. When irradiated with deep ultraviolet rays, when the amount of acid necessary for changing the solubility of the resin composition in the total thickness in the alkaline aqueous solution is generated at the latest, the above dye necessary for improving the light transmittance of the entire resist material. The composition is adjusted so that the reaction of decreasing the absorbance of the compound is completed.

【0022】請求項8の発明の講じた手段は、上記請求
項7の発明において、所定波長の紫外線又は遠紫外線の
照射に対して、上記酸発生剤の酸の発生率が色素化合物
の吸光度低下率よりも低くなるよう調整しておく構成と
したものである。
The means taken by the invention of claim 8 is the invention of claim 7, wherein the acid generation rate of the acid generator is reduced by the absorbance of the dye compound upon irradiation with ultraviolet rays or far ultraviolet rays having a predetermined wavelength. It is configured to be adjusted to be lower than the rate.

【0023】請求項9の発明の講じた手段は、上記請求
項5,6,7又は8の発明において、上記色素化合物
を、紫外線又は遠紫外線領域の波長の光に対して極大吸
収を有するものとしたものである。
According to a ninth aspect of the invention, in the invention of the fifth, sixth, seventh or eighth aspect, the dye compound has a maximum absorption for light having a wavelength in the ultraviolet ray or far ultraviolet ray region. It is what

【0024】請求項10の発明の講じた手段は、上記請
求項1,2,3,4,5,6,7,8又は9の発明にお
いて、上記樹脂組成物を、酸に不安定な保護基を有する
フェノール性樹脂、アルカリ可溶性のフェノール性樹脂
と酸に不安定な保護基を有する化合物との組み合わせ、
アルカリ可溶性のフェノール性樹脂と酸の作用で架橋す
る性質を有する化合物との組み合わせのうち少なくとも
いずれか一つを有する構成としたものである。
According to a tenth aspect of the invention, means for protecting the resin composition in the invention of the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth or ninth aspect is stable against acid. Group-containing phenolic resin, a combination of an alkali-soluble phenolic resin and an acid-labile protective group,
It is configured to have at least one of a combination of an alkali-soluble phenolic resin and a compound having a property of being crosslinked by the action of an acid.

【0025】請求項11の発明の講じた手段は、酸の存
在により反応して、アルカリ水溶液に対する溶解性が変
化する樹脂組成物と、所定波長の紫外線又は遠紫外線の
照射を受けて、上記所定波長の紫外線又は遠紫外線に対
する吸光度が変化すると同時に上記樹脂組成物の反応を
誘起し得る酸を発生する吸光度変化性酸発生剤とを有す
るレジスト材料を用いたパターン形成方法として、半導
体基板等の基板上に、上記レジスト材料を塗布し、熱処
理することによりレジスト膜を形成する工程と、上記所
定波長の紫外線又は遠紫外線をマスクを通して照射する
ことにより、上記吸光度変化性酸発生剤の吸光度を変化
させながら、吸光度変化性酸発生剤から酸を発生させる
工程と、熱処理を行うことにより、酸による上記樹脂組
成物の反応を促進して溶解性を変化させる工程と、アル
カリ水溶液により上記レジスト膜の現像を行い、レジス
トパターンを形成する工程とを設けた方法である。
[0025] The means of the invention as set forth in claim 11 is to subject the resin composition, which reacts in the presence of an acid to change its solubility in an aqueous alkali solution, to an ultraviolet ray or a deep ultraviolet ray having a predetermined wavelength to give the above-mentioned predetermined amount. As a pattern forming method using a resist material having an absorbance-changing acid generator that generates an acid capable of inducing a reaction of the resin composition at the same time that the absorbance with respect to ultraviolet rays or far ultraviolet rays having a wavelength changes, a substrate such as a semiconductor substrate On the above, the step of forming the resist film by applying the resist material and heat-treating, and by irradiating the ultraviolet ray or the far ultraviolet ray of the predetermined wavelength through a mask, the absorbance of the absorbance-changing acid generator is changed. However, the reaction of the resin composition with the acid is promoted by performing the step of generating an acid from the absorbance-changing acid generator and the heat treatment. A step of changing the solubility Te and developed in the resist film by an alkaline aqueous solution, a method of providing and forming a resist pattern.

【0026】請求項12の発明の講じた手段は、酸の存
在により反応して、アルカリ水溶液に対する溶解性が変
化する樹脂組成物と、所定波長の紫外線又は遠紫外線の
照射を受けて、上記樹脂組成物の反応を誘起し得る酸を
発生する酸発生剤と、上記所定波長の紫外線又は遠紫外
線の照射を受けて、上記所定波長の紫外線又は遠紫外線
に対する吸光度が変化する色素化合物とを備えたレジス
ト材料を用いたパターン形成方法として、半導体基板等
の基板上に、上記レジスト材料を塗布し、熱処理するこ
とによりレジスト膜を形成する工程と、上記所定波長の
紫外線又は遠紫外線をマスクを通して照射することによ
り、上記色素化合物の吸光度を変化させながら、上記酸
発生剤から酸を発生させる工程と、熱処理を行うことに
より、酸による上記樹脂組成物の反応を促進して溶解性
を変化させる工程と、アルカリ水溶液により上記レジス
ト膜の現像を行い、レジストパターンを形成する工程と
を設けた方法である。
According to a twelfth aspect of the present invention, the resin composition reacts in the presence of an acid to change its solubility in an alkaline aqueous solution, and is irradiated with ultraviolet rays or deep ultraviolet rays having a predetermined wavelength to produce the above resin. An acid generator that generates an acid capable of inducing a reaction of the composition, and a dye compound that changes its absorbance with respect to the ultraviolet ray or the far ultraviolet ray having the predetermined wavelength when irradiated with the ultraviolet ray or the far ultraviolet ray having the predetermined wavelength are provided. As a pattern forming method using a resist material, a step of applying the resist material on a substrate such as a semiconductor substrate and forming a resist film by heat treatment, and irradiating the ultraviolet ray or the far ultraviolet ray having the predetermined wavelength through a mask Thus, a step of generating an acid from the acid generator while changing the absorbance of the dye compound, and a heat treatment are carried out to remove the acid by the acid. A step of changing the solubility to facilitate the reaction of the resin composition, followed by development of the resist film by an alkaline aqueous solution, a method of providing and forming a resist pattern.

【0027】請求項13の発明の講じた手段は、上記請
求項12の方法において、上記酸発生剤の酸発生特性と
色素化合物の吸光度変化特性とを、レジスト材料が塗布
された状態で紫外線又は遠紫外線が照射されたときに、
全厚み中の樹脂組成物のアルカリ水溶液に対する溶解性
の変化に必要な量の酸が発生する前に、上記レジスト膜
の光透過率の向上に必要な色素化合物の吸光度の変化反
応が完了するように調整するとともに、上記所定波長の
紫外線又は遠紫外線の照射工程は、上記酸発生剤から全
厚み中の樹脂組成物の溶解性変化に必要な量の酸を発生
させるまで行うようにした方法である。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the method according to the twelfth aspect, the acid generation characteristic of the acid generator and the absorbance change characteristic of the dye compound are treated with ultraviolet rays or UV rays in a state in which a resist material is applied. When irradiated with far ultraviolet rays,
Before the amount of acid required to change the solubility of the resin composition in the total thickness in the alkaline aqueous solution is generated, the reaction of changing the absorbance of the dye compound necessary for improving the light transmittance of the resist film is completed. In addition, the step of irradiating the ultraviolet ray or the far ultraviolet ray having the predetermined wavelength is performed until the amount of acid necessary for changing the solubility of the resin composition in the entire thickness from the acid generator is generated. is there.

【0028】[0028]

【作用】以上の構成により、請求項1の発明では、レジ
スト材料がパターン形成のために基板上に塗布された状
態で、紫外線又は遠紫外線が照射される際に、レジスト
材料に吸光度変化性酸発生剤が含まれているので、紫外
線照射の初期段階と照射終了時とで、レジスト膜の光透
過率が大きく変化するが、露光されている期間全体とし
てはレジスト膜の光透過率は平均的な値となる。したが
って、段差部からの反射に起因するハレーションは少な
くなり、レジスト膜内の定在波に起因するパターン寸法
のバラツキも小さくなる一方、吸光度変化性酸発生剤と
いう吸光性物質の存在に起因する解像度の低下は抑制さ
れることになる。
With the above construction, in the invention of claim 1, when the resist material is applied onto the substrate for pattern formation, when the material is exposed to ultraviolet rays or deep ultraviolet rays, the resist material is changed in absorbance. Since the generator is included, the light transmittance of the resist film varies greatly between the initial stage of ultraviolet irradiation and the end of irradiation, but the light transmittance of the resist film is average over the entire exposure period. It becomes a value. Therefore, the halation caused by the reflection from the step portion is reduced, and the variation in the pattern dimension caused by the standing wave in the resist film is also reduced, while the resolution caused by the existence of the light-absorbing substance called the light-absorbency changing acid generator is reduced. Will be suppressed.

【0029】請求項2の発明では、レジスト材料が塗布
されて紫外線等が照射される際に、当初はレジスト膜の
透過率が低い状態にあるので、マスクの開口領域におい
て、露光されていない部分は露光光を十分に吸収する一
方、露光の進行に伴って吸光度変化性酸発生剤が酸発生
と同時に吸光度を低下していくので、レジスト膜の光透
過率が向上する。したがって、マスクの開口領域にあっ
て直接入射光により露光される部分は露光工程の終了時
には光透過率の向上が進んで、レジストの底部まで露光
されるので解像度が低下することはない。一方、紫外線
等はレジスト膜中で光吸収されるため、反射波は十分に
弱く、マスクで覆われた領域への反射光は容易に吸収さ
れるため、ハレーションや、定在波の影響が低減する。
According to the second aspect of the invention, when the resist material is applied and irradiated with ultraviolet rays or the like, the transmittance of the resist film is initially low, so that the unexposed portion in the opening area of the mask is exposed. While absorbing the exposure light sufficiently, the absorbance-changing acid generator decreases the absorbance simultaneously with the generation of acid as the exposure progresses, so that the light transmittance of the resist film is improved. Therefore, the portion of the opening area of the mask which is exposed by the direct incident light is improved in light transmittance at the end of the exposure step and is exposed to the bottom of the resist, so that the resolution is not lowered. On the other hand, since ultraviolet rays are absorbed in the resist film, the reflected wave is sufficiently weak, and the reflected light to the area covered by the mask is easily absorbed, reducing the effects of halation and standing waves. To do.

【0030】請求項3の発明では、吸光度変化性酸発生
剤の酸発生特性と吸光度変化特性との調整により、レジ
スト材料が塗布された状態で紫外線又は遠紫外線が照射
されたときに、遅くとも全厚み中の樹脂組成物のアルカ
リ水溶液に対する溶解性の変化に必要な量の酸が発生し
たときには、レジスト材料の光透過率の向上に必要な吸
光度の低下反応が完了しているので、露光終了時には確
実にレジスト材料の光透過率が高くなり、解像度が良好
に維持される。
According to the third aspect of the present invention, by adjusting the acid generation characteristics and the absorbance change characteristics of the absorbance-changeable acid generator, when the resist material is coated with ultraviolet rays or deep ultraviolet rays, at the latest, all the rays are irradiated. When an amount of acid necessary for changing the solubility of the resin composition in the thickness in the alkaline aqueous solution is generated, the reaction of decreasing the absorbance required for improving the light transmittance of the resist material is completed, and therefore, at the end of exposure. The light transmittance of the resist material is surely increased, and the resolution is maintained excellent.

【0031】請求項4の発明では、吸光度変化性酸発生
剤が紫外線又は遠紫外線の光に対して極大吸収を有して
いるので、紫外線又は遠紫外線の照射に対する吸光度の
変化が特に大きくなり、上記請求項1,2又は3の発明
の作用が顕著となる。
In the invention of claim 4, the absorbance-changing acid generator has a maximum absorption for ultraviolet or far-ultraviolet light, so that the change in absorbance with respect to irradiation with ultraviolet or far-ultraviolet becomes particularly large, The action of the invention of claim 1, 2, or 3 becomes remarkable.

【0032】請求項5〜7の発明では、酸発生剤の酸発
生作用と色素化合物の紫外線照射による吸光度変化特性
により、それぞれ上記請求項1〜3の発明と同様の作用
が得られる。
In the inventions of claims 5 to 7, the same effects as those of the inventions of claims 1 to 3 can be obtained due to the acid generating action of the acid generator and the absorbance change characteristic of the dye compound due to the irradiation of ultraviolet rays.

【0033】請求項8の発明では、酸発生剤の添加量等
で紫外線等の照射時における酸発生率を調整することが
容易であるので、全厚み中の樹脂組成物のアルカリ水溶
液に対する溶解性の変化に必要な量の酸が発生したとき
には、吸光度の低下反応が完了するよう容易に調整が可
能であり、露光の終了時には確実にレジスト材料の光透
過率が高くなり、解像度が容易に良好に確保される。
In the invention of claim 8, it is easy to adjust the acid generation rate at the time of irradiation with ultraviolet rays and the like by adjusting the addition amount of the acid generator and the like. Therefore, the solubility of the resin composition in the total thickness in an alkaline aqueous solution is Can be easily adjusted so that the reaction of decreasing the absorbance is completed when the required amount of acid is generated, and the light transmittance of the resist material surely becomes high at the end of the exposure, and the resolution is easily good. Secured in.

【0034】請求項9の発明では、色素化合物が紫外線
又は遠紫外線の光に対して極大吸収を有しているので、
紫外線又は遠紫外線の照射に対する吸光度の変化が特に
大きくなり、上記請求項5,6,7又は8の発明の作用
が顕著となる。
In the invention of claim 9, since the dye compound has the maximum absorption for the light of ultraviolet rays or far ultraviolet rays,
The change of the absorbance with respect to the irradiation of ultraviolet rays or far ultraviolet rays becomes particularly large, and the effect of the invention of claim 5, 6, 7 or 8 becomes remarkable.

【0035】請求項10の発明では、樹脂組成物がいわ
ゆるネガ型,ポジ型のいずれのものであっても、特にフ
ェノール樹脂では、紫外線又は遠紫外線に対する透過率
が高いので、高い解像度を維持しながら、各発明の作用
が得られることになる。
According to the tenth aspect of the invention, whether the resin composition is a so-called negative type or positive type, the phenol resin, in particular, has a high transmittance for ultraviolet rays or far ultraviolet rays, and therefore maintains a high resolution. However, the action of each invention can be obtained.

【0036】請求項11の発明では、吸光度変化性酸発
生剤を含むレジスト材料に紫外線又は遠紫外線を照射す
る工程で、吸光度変化性酸発生剤から酸が発生すると同
時に吸光度が変化していくので、紫外線等の照射を行う
期間全体におけるレジスト膜の光透過率は中間的な値と
なる。すなわち、レジスト膜のうちマスクの開口部に隣
接する領域では段差部からの反射に起因するハレーショ
ンは少なくなり、また、レジスト膜内の定在波に起因す
るパターン寸法のバラツキも小さくなる。一方、マスク
の開口部では、紫外線等の照射中におけるレジスト膜の
光透過率が平均としてはそれほど低くないことで、解像
度の低下は抑制される。
In the eleventh aspect of the invention, in the step of irradiating the resist material containing the absorbance changing acid generator with ultraviolet rays or deep ultraviolet rays, the absorbance changes simultaneously with the generation of acid from the absorbance changing acid generator. The light transmittance of the resist film during the entire period of irradiation with ultraviolet rays or the like is an intermediate value. That is, in the region of the resist film adjacent to the opening of the mask, halation due to reflection from the step portion is reduced, and variation in pattern size due to standing waves in the resist film is also reduced. On the other hand, in the opening portion of the mask, the light transmittance of the resist film during irradiation with ultraviolet rays or the like is not so low on average, so that the deterioration of resolution is suppressed.

【0037】請求項12の発明では、色素化合物の吸光
度変化と、酸発生剤の酸発生とによって、上記請求項1
1の発明と同様の作用が得られる。
According to the twelfth aspect of the invention, the above-mentioned first aspect is obtained by the change in the absorbance of the dye compound and the acid generation of the acid generator.
The same effect as that of the first aspect of the invention can be obtained.

【0038】請求項13の発明では、酸発生剤の酸発生
特性と色素化合物との吸光度変化特性との調整により、
レジストへの紫外線又は遠紫外線の照射工程において、
遅くとも全厚み中の樹脂組成物のアルカリ水溶液に対す
る溶解性の変化に必要な量の酸が発生したときには、レ
ジスト膜の光透過率の向上に必要な吸光度の低下反応が
完了しているので、露光終了時には確実にレジスト材料
の光透過率が高くなり、特に解像度が良好に維持され
る。
According to the thirteenth aspect of the present invention, by adjusting the acid generating characteristics of the acid generator and the absorbance change characteristics of the dye compound,
In the irradiation process of ultraviolet rays or deep ultraviolet rays to the resist,
When the amount of acid necessary for changing the solubility of the resin composition in the total thickness in the aqueous alkali solution is generated at the latest, the reaction of decreasing the absorbance necessary for improving the light transmittance of the resist film is completed, so that the exposure At the end, the light transmittance of the resist material is surely increased, and the resolution is maintained particularly good.

【0039】[0039]

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0040】(実施例1)まず、実施例1について、図
1〜図3に基づき説明する。
(Embodiment 1) First, Embodiment 1 will be described with reference to FIGS.

【0041】ここで、図1(a)〜(c)は微細パター
ン形成のための工程を示す図、図2(a)〜(c)はそ
れぞれKrFエキシマレーザ光4の照射前、照射中,照
射終了時における基板の一部を拡大してレジスト膜内の
変化状態を示す図である。
Here, FIGS. 1A to 1C are views showing steps for forming a fine pattern, and FIGS. 2A to 2C are views before and during irradiation with the KrF excimer laser beam 4, respectively. It is a figure which expands a part of substrate at the time of completion | finish of irradiation, and shows the changed state in a resist film.

【0042】まず、下記組成 ジエチレングリコールジメチルエーテル 40g ポリ(p-tert― ブトキシカルボニルオキシスチレン) 10.0g (マトリクスポリマー) ベンゾイン トシレート 0.5g (吸光度変化性酸発生剤) からなるレジスト材料を準備して、このレジスト材料を
半導体基板1上に滴下し、3000rpmでスピンコー
トを行い、90℃、1分間のベーキングを行い、1μm
厚のレジスト膜2を形成する。
First, a resist material having the following composition: diethylene glycol dimethyl ether 40 g poly (p-tert-butoxycarbonyloxystyrene) 10.0 g (matrix polymer) benzoin tosylate 0.5 g (absorbance changing acid generator) was prepared, and this resist was prepared. The material is dropped on the semiconductor substrate 1, spin-coated at 3000 rpm, baked at 90 ° C. for 1 minute, and 1 μm.
A thick resist film 2 is formed.

【0043】ここで、ベンゾイン トシレートは、下記
化学式
Here, benzoin tosylate has the following chemical formula

【化1】 で表される分子構造を有し、248nm付近の波長光に
対して吸光度が極大となる特性(極大吸収特性)を有
し、かつ露光により分解し、酸を発生すると共に248
nm付近の波長光に対する吸光度が低い化合物に変化し
ていくものであって、請求項1にいう吸光度変化性酸発
生剤である。
[Chemical 1] Has a molecular structure represented by the following formula, and has a characteristic that the absorbance is maximum with respect to light having a wavelength of around 248 nm (maximum absorption characteristic), and decomposes by exposure to generate an acid and generate 248
The compound capable of changing to a compound having a low absorbance for light having a wavelength near nm, and is the absorbance-changing acid generator according to claim 1.

【0044】続いて、図1(a)に示すように、マスク
3を通して248nmのKrFエキシマレーザ光4を照
射した。このとき、KrFエキシマレーザ光4を照射す
る前には、図2(a)に示すごとく、レジスト膜2内に
は全断面に亘ってベンゾイントシレート粒子5が分散し
た状態となっている。そして、この状態におけるレジス
ト膜の248nmの遠紫外線に対する透過率は40%程
度であり、従来の化学増幅型レジスト膜の光透過率より
もかなり低い値となっている。なお、この光透過率は、
半導体基板1の代わりに石英基板等の紫外線透過性基板
を使用し、レジスト膜を形成することで容易に測定し得
る。
Subsequently, as shown in FIG. 1A, a 248 nm KrF excimer laser beam 4 was irradiated through the mask 3. At this time, before the irradiation with the KrF excimer laser light 4, as shown in FIG. 2A, the benzoin tosylate particles 5 are dispersed in the resist film 2 over the entire cross section. In this state, the transmittance of the resist film for far ultraviolet rays of 248 nm is about 40%, which is considerably lower than the light transmittance of the conventional chemically amplified resist film. The light transmittance is
An ultraviolet-transparent substrate such as a quartz substrate is used instead of the semiconductor substrate 1 and a resist film is formed, so that the measurement can be easily performed.

【0045】この248nmのKrFエキシマレーザ光
4の照射により、マスク3の開口部における上方から下
方の領域に向って、光透過率の高い領域(図1(a)の
未ハッチング部)が下方に拡大する。すなわち、図2
(b)に示すように、レジスト膜2の上方領域では、ベ
ンゾイン トシレート粒子5が、KrFエキシマレーザ
光4の照射によって分解され、酸を発生するとともに、
吸光度の低い化合物からなる粒子5aに変化することに
よる。
By irradiating the KrF excimer laser beam 4 of 248 nm, a region having a high light transmittance (the unhatched portion in FIG. 1A) is moved downward from the upper side to the lower side of the opening of the mask 3. Expanding. That is, FIG.
As shown in (b), in the upper region of the resist film 2, the benzoin tosylate particles 5 are decomposed by irradiation of the KrF excimer laser light 4 to generate an acid, and
This is due to the change to particles 5a made of a compound having a low absorbance.

【0046】そして、露光工程の終了時には、図1
(b)に示すように、マスク3の開口部は全断面に亘っ
て光透過率の高い領域(図1(b)の未ハッチング部)
となっている。すなわち、図2(c)に示すように、レ
ジスト膜2の全断面に亘ってベンゾイン トシレート粒
子5が吸光度の低い化合物の粒子5aに変化している。
このとき、レジスト膜2のKrFエキシマレーザ光に対
する透過率は60%程度となる。
At the end of the exposure process, the process shown in FIG.
As shown in (b), the opening portion of the mask 3 is a region having a high light transmittance over the entire cross section (unhatched portion in FIG. 1B).
Has become. That is, as shown in FIG. 2C, the benzointosylate particles 5 are changed to the compound particles 5 a having a low absorbance over the entire cross section of the resist film 2.
At this time, the transmittance of the resist film 2 for the KrF excimer laser light is about 60%.

【0047】その後、図1(c)に示すように、110
℃、1分のベーキングを行い、t-ブトキシカルボニル基
の分解を行った後、2.38%のテトラメチルアンモニ
ウムヒドロキサイド水溶液により1分間現像を行うこと
で、レジストパターン2Aが得られる。
After that, as shown in FIG.
The resist pattern 2A is obtained by baking at 1 ° C. for 1 minute to decompose the t-butoxycarbonyl group, and then developing with a 2.38% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution for 1 minute.

【0048】また、図3は、半導体基板上に上記レジス
ト材料を塗布し、90℃、1分間のベーキングを行い、
0.9μm〜1.1μm厚のレジスト膜を形成し、得ら
れたレジスト膜にマスクを通して248nmのKrFエ
キシマレーザ光を照射し、110℃、1分間のベーキン
グを行った後、有機アルカリ水溶液で、1分間の現像を
行い、0.3μmのラインアンドスペースパターンを測
定して得られたレジスト膜厚に対するパターン寸法の変
化を示し、0.93μmで最小値、0.97μmで最大
値を示しており、その差は0.07μmである。この値
は、従来の化学増幅型レジストにおける最太値と最小値
との差0.15μm(図7参照)に比較して十分小さ
い。
Further, in FIG. 3, the above resist material is applied onto a semiconductor substrate and baked at 90 ° C. for 1 minute,
A resist film having a thickness of 0.9 μm to 1.1 μm is formed, and the obtained resist film is irradiated with a 248 nm KrF excimer laser beam through a mask and baked at 110 ° C. for 1 minute, and then, with an organic alkali aqueous solution. The pattern dimension changes with the resist film thickness obtained by measuring the line and space pattern of 0.3 μm after development for 1 minute. The minimum value is 0.93 μm, and the maximum value is 0.97 μm. , The difference is 0.07 μm. This value is sufficiently smaller than the difference between the maximum value and the minimum value of the conventional chemically amplified resist of 0.15 μm (see FIG. 7).

【0049】すなわち、本実施例において、露光される
前の吸光度変化性酸発生剤であるベンゾイン トシレー
ト粒子5は、露光光に対して十分な吸光度を有する為、
露光前のレジスト膜2の透過率は低いが、露光により分
解すると、露光光に対する吸収の低い化合物粒子5aと
なり、その結果、露光終了時にはレジスト膜2全体の光
透過率が向上(回復)する。
That is, in this embodiment, the benzoin tosylate particles 5 which are the light-absorbency-changing acid generators before being exposed have a sufficient light-absorbance for exposure light.
Although the resist film 2 before exposure has a low transmittance, when it is decomposed by exposure, it becomes compound particles 5a having low absorption of exposure light, and as a result, the light transmittance of the entire resist film 2 is improved (recovered) at the end of the exposure.

【0050】つまり、パターン形成時、パターンの精度
を阻害する主な要素としては、レジスト膜−基板間界面
からの反射に起因するハレーション(特に段差部で顕著
に現れる)と、レジスト膜表面から内部への反射光の多
重干渉で生じる定在波に起因する寸法のバラツキと、レ
ジスト膜の光透過率の低いこと等に起因する解像度の悪
化とがある。そして、これらの要素のうちいずれか一つ
が顕著になると、他の要素が優れていても全体としてパ
ターン精度が悪化する。従って、従来のように、色素化
合物を含まないレジスト材料の場合、露光当初からレジ
スト膜の光透過率が高いので、段差部による散乱のため
にレジストパターンにハレーションが生じたり(図6
(c)参照)、光透過率の高いことで定在波に起因する
寸法のバラツキも大きくなる。それに対し、上記実施例
1のように、露光当初は吸光度の大きいベンゾイン ト
シレート粒子5が存在することで、レジスト膜2全体の
KrFエキシマレーザ光4に対する光透過率が低いの
で、基板段差からの反射光に起因するハレーションや定
在波に起因する寸法のバラツキが抑制される。ただし、
そのままでは、光透過率が低いことで解像度が悪化する
虞れがあるが、露光の進行とともにベンゾイン トシレ
ート粒子5が吸光度の低い化合物粒子5aに変化するこ
とで、レジスト膜2全体の光透過率も上昇し、解像度の
低下も抑制されるのである。
That is, during pattern formation, the main factors that hinder the accuracy of the pattern are halation caused by reflection from the interface between the resist film and the substrate (especially noticeable at the step portion), and inside the resist film surface. There are variations in size due to standing waves generated by multiple interference of reflected light to the light and deterioration in resolution due to low light transmittance of the resist film. Then, if any one of these elements becomes remarkable, the pattern accuracy as a whole deteriorates even if the other elements are excellent. Therefore, as in the conventional case, in the case of a resist material containing no dye compound, since the light transmittance of the resist film is high from the beginning of exposure, halation occurs in the resist pattern due to scattering by the step portion (see FIG. 6).
(See (c)), the high light transmittance causes a large variation in dimensions due to standing waves. On the other hand, as in Example 1 above, the presence of the benzointosylate particles 5 having a high absorbance at the beginning of the exposure causes the light transmittance of the entire resist film 2 for the KrF excimer laser light 4 to be low, so that the reflection from the substrate step Halation caused by light and dimensional variation caused by standing waves are suppressed. However,
As it is, the resolution may be deteriorated due to the low light transmittance, but the light transmittance of the resist film 2 as a whole is also changed by changing the benzointosylate particles 5 to the compound particles 5a having low absorbance as the exposure progresses. The increase in the resolution and the reduction in the resolution are suppressed.

【0051】以上の関係を下記表1The above relationship is shown in Table 1 below.

【表1】 に示す(ただし、上記表1において、◎は特性が特に向
上することを、○は特性が向上することを、△は特性に
影響を与えないことを、×は特性が劣化することを示
す)。すなわち、本発明のレジスト材料では、吸光度の
高い酸発生剤であるベンゾイン トシレートを含むこと
で、ある程度解像度は低下するが、その低下を実質的に
影響のない程度に抑制しながら、ハレーションや定在波
に起因する寸法のバラツキ要素を改善することができ、
よって、パターン寸法精度の維持と、パターン形成時に
おける寸法制御性の向上とを図ることができるのであ
る。
[Table 1] (However, in Table 1, ⊚ indicates that the characteristics are particularly improved, ∘ indicates that the characteristics are improved, Δ indicates that the characteristics are not affected, and × indicates that the characteristics are deteriorated.) . That is, the resist material of the present invention contains benzoin tosylate, which is an acid generator having a high absorbance, so that the resolution is lowered to some extent. It is possible to improve the dimensional variation element due to waves,
Therefore, it is possible to maintain the pattern dimension accuracy and improve the dimension controllability at the time of pattern formation.

【0052】上記実施例1では、吸光度変化性酸発生剤
の酸発生と吸光度変化とは、同時に進行するようにして
いるが、酸の強弱によって、両者の実質的な進行に差が
生じてもよいものとする。ただし、レジスト材料が塗布
された状態で紫外線又は遠紫外線が照射されたときに、
遅くとも全厚み中の樹脂組成物のアルカリ水溶液に対す
る溶解性の変化に必要な量の酸が発生したときには、レ
ジスト膜の光透過率の向上に必要な吸光度の低下反応が
完了するように調整することで、パターン精度等の向上
効果が大きい。
In the above-mentioned Example 1, the acid generation and the absorbance change of the absorbance-changing acid generator are made to proceed at the same time, but even if there is a difference in the substantial progress of both due to the strength of the acid. Let's be good. However, when ultraviolet rays or deep ultraviolet rays are applied while the resist material is applied,
When at least the amount of acid necessary for changing the solubility of the resin composition in the total thickness in the alkaline aqueous solution is generated at the latest, it is necessary to adjust so that the reaction of decreasing the absorbance necessary for improving the light transmittance of the resist film is completed. Therefore, the effect of improving the pattern accuracy and the like is great.

【0053】また、上記実施例1では、ポリビニルフェ
ノールの水酸基を置換された高分子化合物をレジストの
マトリックスポリマーとした2成分系のポジ型レジスト
としているが、アルカリ可溶性ポリマーと溶解阻害剤を
含む3成分系のポジ型レジストでも、アルカリ可溶性ポ
リマーと架橋剤を含むネガ型レジストでも同様の効果が
得られる。
Further, in the above-mentioned Example 1, a two-component type positive resist was used in which the polymer compound in which the hydroxyl group of polyvinylphenol was substituted was used as the resist matrix polymer. However, 3 containing an alkali-soluble polymer and a dissolution inhibitor was used. Similar effects can be obtained with either a component type positive resist or a negative resist containing an alkali-soluble polymer and a crosslinking agent.

【0054】(実施例2)次に、実施例2について、図
4〜図7に基づき説明する。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS.

【0055】図4は、実施例2の微細パターン形成工程
におけるレジスト膜内の変化状態を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a changed state in the resist film in the fine pattern forming process of the second embodiment.

【0056】まず、下記組成 ポリ(p-tert― ブトキシスチレン) 5g (マトリックスポリマー) 2,6-ジニトロベンジルトシレート 0.2g (酸発生剤) 5-ジアゾ- メルドラム酸 0.8g (色素化合物) からなるレジスト材料を準備する。First, the following composition poly (p-tert-butoxystyrene) 5 g (matrix polymer) 2,6-dinitrobenzyl tosylate 0.2 g (acid generator) 5-diazo-meldrumic acid 0.8 g (colorant compound) Prepare resist material.

【0057】ここで、上記5-ジアゾ- メルドラム酸は、
下記化学式
Here, the above-mentioned 5-diazo-meldrum acid is
The following chemical formula

【化2】 で表される分子構造を有し、露光される前にはKrFエ
キシマレーザ光の波長248nm付近で極大吸収を示す
とともに、KrFエキシマレーザ光の照射によって、ジ
アゾ基が切断される化学変化を起こし、248nmの遠
紫外線に対する吸収つまり吸光度が低下するものであ
る。
[Chemical 2] It has a molecular structure represented by, and exhibits maximum absorption near the wavelength of 248 nm of KrF excimer laser light before being exposed, and by irradiation with KrF excimer laser light, a diazo group is cleaved to cause a chemical change, The absorption for deep ultraviolet rays of 248 nm, that is, the absorbance is reduced.

【0058】次に、このレジスト材料を用いて半導体基
板1上にパターン形成を行うが、そのときの基板全体の
変化は上記実施例1における図1(a)〜(c)に示す
変化とほぼ同様であるので、図示を省略する。このレジ
スト材料を半導体基板1の上に滴下し、スピンコートを
行い、100℃、1分間のベーキングを行い、1μm厚
のレジスト膜2が形成される。この状態では、図4
(a)に示すように、レジスト膜2内には、酸発生剤で
ある2,6−ジニトロベンジルトシレート粒子6と、色
素化合物である5-ジアゾ- メルドラム酸粒子7とが存在
しており、レジスト膜2のKrFエキシマレーザ光4
(248nmの遠紫外線)に対する透過率は40%程度
である。そして、このレジスト膜2に、248nmのK
rFエキシマレーザ光4を照射することで、図2(b)
示すように、上方の未ハッチング部では、2,6-ジニトロ
ベンジルトシレート粒子6は酸性の化合物粒子6aとな
り、メルドラム酸粒子7は吸光度の低い化合物粒子7a
に変化する。そして、露光工程が終了したときには、色
素化合物である5-ジアゾ- メルドラム酸7はほぼ全てが
吸光度の低い化合物粒子7aに変化している。この状態
におけるレジスト膜2の透過率は55%程度となる。
Next, a pattern is formed on the semiconductor substrate 1 using this resist material, and the change of the entire substrate at that time is almost the same as the change shown in FIGS. 1A to 1C in the first embodiment. Since it is the same, illustration is omitted. This resist material is dropped on the semiconductor substrate 1, spin-coated, and baked at 100 ° C. for 1 minute to form a resist film 2 having a thickness of 1 μm. In this state,
As shown in (a), 2,6-dinitrobenzyl tosylate particles 6 as an acid generator and 5-diazo-meldrum acid particles 7 as a dye compound are present in the resist film 2. , KrF excimer laser light 4 on resist film 2
The transmittance for (far ultraviolet rays of 248 nm) is about 40%. Then, the resist film 2 has a K of 248 nm.
By irradiating the rF excimer laser beam 4 as shown in FIG.
As shown, in the upper unhatched portion, the 2,6-dinitrobenzyl tosylate particles 6 become acidic compound particles 6a, and the Meldrum's acid particles 7 have a low absorbance.
Changes to. Then, when the exposure step is completed, almost all the 5-diazo-Meldrum's acid 7 which is a dye compound is converted into compound particles 7a having a low absorbance. The transmittance of the resist film 2 in this state is about 55%.

【0059】つまり、本実施例においては、露光される
前のレジスト膜2中で高い吸光度を有する物質は、色素
化合物である5-ジアゾ- メルドラム酸7である。この色
素化合物は露光により化学変化を起こし、248nmの
遠紫外線に対する吸収が低下する。ここで用いた酸発生
剤である2,6-ジニトロベンジルトシレートは、遠紫外線
による反応効率が低いため、酸発生剤の反応よりも色素
化合物の反応の方が優先的に起こる。従って、パターン
形成に必要な量の酸が発生するまでに色素化合物の反応
は終了し、レジスト膜2の透過率は回復している。
That is, in this embodiment, the substance having a high absorbance in the resist film 2 before being exposed is the dye compound, 5-diazo-meldrum acid 7. This dye compound undergoes a chemical change upon exposure to light, and its absorption of far ultraviolet rays of 248 nm decreases. Since the reaction efficiency of 2,6-dinitrobenzyl tosylate, which is the acid generator used here, with far-ultraviolet rays is low, the reaction of the dye compound takes precedence over the reaction of the acid generator. Therefore, the reaction of the dye compound is completed and the transmittance of the resist film 2 is recovered by the time the amount of acid required for pattern formation is generated.

【0060】従って、上記実施例1と同様の作用によ
り、段差がありかつ反射率の高い基板上でも、反射の影
響を受けずに正確にパターンを形成することが可能とな
る。
Therefore, by the same operation as that of the first embodiment, it is possible to form a pattern accurately without being influenced by reflection even on a substrate having a step and a high reflectance.

【0061】また、図5は、膜厚を0.9μm〜1.1
μm厚で変化させた場合の、0.3μmラインアンドス
ペースパターンの寸法変化を示し、0.93μmで最小
値、0.97μmで最大値となり、その差は、0.05
μmである。この値は、従来の化学増幅型レジストの
0.15μmに比較して十分小さい値である。
Further, in FIG. 5, the film thickness is 0.9 μm to 1.1 μm.
The dimensional change of 0.3 μm line-and-space pattern when the thickness is changed in μm is shown. The minimum value is 0.93 μm, the maximum value is 0.97 μm, and the difference is 0.05.
μm. This value is sufficiently smaller than 0.15 μm of the conventional chemically amplified resist.

【0062】以上のように、本実施例2によれば、化学
増幅型レジスト中に露光光を吸収することができ、露光
光により反応してその吸光度が低下する化合物を含み、
この化合物が反応する露光量に感度を抑制することによ
り、露光中にレジストの退色反応を促し、レジスト膜
厚、及び反射の影響を受けることなく、正確なパターン
形成が可能となる。
As described above, according to the second embodiment, the chemically amplified resist contains a compound capable of absorbing exposure light and reacting with the exposure light to reduce its absorbance.
By suppressing the sensitivity to the exposure dose with which this compound reacts, the fading reaction of the resist is promoted during exposure, and accurate pattern formation becomes possible without being affected by the resist film thickness and reflection.

【0063】なお、上記実施例2では、請求項6で限定
したごとく、酸発生剤の酸発生特性と色素化合物の吸光
度変化特性とは、レジスト材料が塗布された状態で紫外
線又は遠紫外線が照射されたときに、遅くとも全厚み中
の樹脂組成物のアルカリ水溶液に対する溶解性の変化に
必要な量の酸が発生したときつまり露光の終了時には、
レジスト膜2の光透過率の向上に必要な色素化合物の吸
光度の低下反応が完了するように調整されているが、必
ずしも露光の終了時にレジスト膜2の光透過率の向上に
必要な色素化合物の吸光度の低下反応が終了している必
要はなく、ある程度レジスト膜2の透過率が向上(回
復)すれば、パターン精度等の向上効果が得られる。た
だし、このようにすることで、解像度の低下抑制作用が
大となるので、パターン精度等の向上効果も大きい。ま
た、酸発生作用に対して色素化合物の吸光度低下作用を
優先させるには、上記実施例2のように、酸発生剤の酸
の発生率を色素化合物の吸光度の低下率よりも低くする
他に、発生する酸が弱酸となるものを含ませるようにし
てもよい。
In the second embodiment, as defined in claim 6, the acid generating characteristic of the acid generating agent and the absorbance changing characteristic of the dye compound are irradiated with ultraviolet rays or deep ultraviolet rays in the state in which the resist material is applied. When the amount of acid necessary for the change in the solubility of the resin composition in the total thickness in the alkaline aqueous solution is generated at the latest, that is, at the end of the exposure,
Although the adjustment is made so that the reaction of decreasing the absorbance of the dye compound necessary for improving the light transmittance of the resist film 2 is completed, the dye compound necessary for improving the light transmittance of the resist film 2 is not necessarily required at the end of the exposure. It is not necessary that the reaction of decreasing the absorbance is completed, and if the transmittance of the resist film 2 is improved (recovered) to some extent, the effect of improving the pattern accuracy and the like can be obtained. However, by doing so, the effect of suppressing the deterioration of the resolution becomes large, so that the effect of improving the pattern accuracy and the like is also large. Further, in order to give priority to the action of decreasing the absorbance of the dye compound over the action of generating the acid, the acid generation rate of the acid generator is set to be lower than that of the dye compound as in Example 2 above. Alternatively, the generated acid may be a weak acid.

【0064】なお、上記実施例2では、色素化合物とし
て、5-ジアゾ- メルドラム酸を用いたが、他のジアゾ-
ジカルボニル化合物を用いても同様の効果が得られる。
例えば、1-ジアゾ-2,6- ジカルボニルシクロヘキサン、
3-ジアゾ-2,4- ジカルボニルペンタン、1-ジアゾ-2,6-
ジカルボニル-4,4- ジメチルシクロヘキサン、1-エトキ
シ-2- ジアゾ-1,3- ジカルボニルブタン、3,8-ジアゾ-
2,4,7,9- テトラカルボニルデカン、2-ジアゾ-1,3- ジ
カルボニル-1- (N,N-ジメチルアミノ)ブタン、2-ジア
ゾ-1,3- ジカルボニル-1- (N,N-ジエチルアミノ)ブタ
ン、4-ジアゾ-3,5- ジカルボニル-1,7- ジフェニルヘプ
タン、4-ジアゾ-3,5- ジカルボニル-1,7-ジ(p-メチル
フェニル)ヘプタン、4-ジアゾ-3,5- ジカルボニル-1,7
- ジ(p-クロロフェニル)ヘプタン等は、遠紫外線照射
により吸光度が変化するため、色素化合物として用いる
ことにより、同様の効果を得ることができる。
In Example 2 above, 5-diazo-meldrumic acid was used as the dye compound, but other diazo-
The same effect can be obtained by using a dicarbonyl compound.
For example, 1-diazo-2,6-dicarbonylcyclohexane,
3-diazo-2,4-dicarbonylpentane, 1-diazo-2,6-
Dicarbonyl-4,4-dimethylcyclohexane, 1-ethoxy-2-diazo-1,3-dicarbonylbutane, 3,8-diazo-
2,4,7,9- Tetracarbonyldecane, 2-diazo-1,3-dicarbonyl-1- (N, N-dimethylamino) butane, 2-diazo-1,3-dicarbonyl-1- (N , N-Diethylamino) butane, 4-diazo-3,5-dicarbonyl-1,7-diphenylheptane, 4-diazo-3,5-dicarbonyl-1,7-di (p-methylphenyl) heptane, 4 -Diazo-3,5-dicarbonyl-1,7
-Since the absorbance of di (p-chlorophenyl) heptane or the like changes by irradiation with far ultraviolet rays, the same effect can be obtained by using it as a dye compound.

【0065】なお、本実施例2では、ポリビニルフェノ
ールの水酸基を置換された高分子化合物をレジストのマ
トリックスポリマーとした2成分系のポジ型レジストと
しているが、アルカリ可溶性ポリマーと溶解阻害剤を含
む3成分系のポジ型レジストでも、アルカリ可溶性ポリ
マーと架橋剤を含むネガ型レジストでも同様の効果が得
られる。
In Example 2, a two-component positive resist was used in which the polymer compound in which the hydroxyl group of polyvinylphenol was substituted was used as the resist matrix polymer. However, 3 containing an alkali-soluble polymer and a dissolution inhibitor was used. Similar effects can be obtained with either a component type positive resist or a negative resist containing an alkali-soluble polymer and a crosslinking agent.

【0066】また、条件によっては、上記実施例1にお
ける吸光度変化性酸発生剤と実施例2のような酸発生剤
とを併用するか、吸光度変化性酸発生剤と色素化合物と
を併用するか、あるいは吸光度変化性酸発生剤と酸発生
剤と色素化合物とを併用するようにしてもよい。
Further, depending on the conditions, whether the absorbance-changing acid generator in Example 1 and the acid-generating agent as in Example 2 are used in combination, or whether the absorbance-changing acid generator and the dye compound are used in combination. Alternatively, the absorbance-changing acid generator, the acid generator and the dye compound may be used in combination.

【0067】さらに、上記実施例1における吸光度変化
性酸発生剤、あるいは実施例2における色素化合物は、
いずれも紫外線照射前には吸光度が高く紫外線の照射に
よって吸光度が低下していくものを使用したが、逆に紫
外線の照射前には吸光度が低く紫外線の照射に従って吸
光度が上昇していくものを使用しても、露光工程中にお
ける光透過率が平均化されるので、上記各実施例と同様
の効果が得られる。
Furthermore, the absorbance-changing acid generator in Example 1 or the dye compound in Example 2 is
In both cases, the one with high absorbance was used before UV irradiation, and the absorbance was decreased by UV irradiation.On the contrary, the one with low absorbance was used before UV irradiation and the absorbance was increased with UV irradiation. Even in this case, since the light transmittance during the exposure process is averaged, the same effect as that of each of the above embodiments can be obtained.

【0068】[0068]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
よれば、半導体基板等の基板上に所定のパターンを形成
するためのレジスト材料として、酸の存在により反応し
てアルカリ水溶液に対する溶解性が変化する樹脂組成物
と、所定波長の紫外線又は遠紫外線の照射を受けて吸光
度が変化すると同時に酸を発生する吸光度変化性酸発生
剤とを有する構成としたので、レジスト材料が基板上に
塗布された状態で、紫外線又は遠紫外線が照射される期
間におけるレジスト膜の光透過率を平均的な値とするこ
とで、解像度の低下を抑制しながら、段差部からの反射
に起因するハレーションと定在波に起因するパターン寸
法のバラツキとを低減することができ、よって、レジス
トパターンの正確度の向上とパターン寸法の制御性が向
上とを図ることができる。
As described above, according to the invention of claim 1, as a resist material for forming a predetermined pattern on a substrate such as a semiconductor substrate, it reacts in the presence of an acid to dissolve in an alkaline aqueous solution. Since the resin composition having a changeable property and a composition having an absorbance-changing acid generator that generates an acid at the same time that the absorbance changes when it is irradiated with ultraviolet rays or deep ultraviolet rays having a predetermined wavelength, the resist material is on the substrate. In the coated state, by setting the light transmittance of the resist film to an average value during the period in which ultraviolet rays or deep ultraviolet rays are irradiated, halation caused by reflection from the step portion is suppressed while suppressing deterioration of resolution. It is possible to reduce the variation in the pattern dimension due to the standing wave, and thus to improve the accuracy of the resist pattern and the controllability of the pattern dimension. Kill.

【0069】請求項2の発明によれば、上記請求項1の
発明において、吸光度変化性酸発生剤を、所定波長の紫
外線又は遠紫外線の照射により紫外線等に対する吸光度
が低下するものとしたので、レジスト材料が塗布されて
紫外線等が照射される際に、当初はレジスト膜の光透過
率が低い状態に維持しながら、照射工程の終了時にはレ
ジスト膜の光透過率を高くすることで、解像度が低下を
維持しながら、ハレーションや、定在波の影響を低減す
ることができ、よって、レジストパターンの正確度の向
上とパターン寸法の制御性が向上とを図ることができ
る。
According to the invention of claim 2, in the invention of claim 1, the absorbance-changing acid generator is such that the absorbance for ultraviolet rays or the like is lowered by irradiation with ultraviolet rays or far ultraviolet rays having a predetermined wavelength. When the resist material is applied and irradiated with ultraviolet rays or the like, the resolution is improved by maintaining the light transmittance of the resist film low initially and increasing the light transmittance of the resist film at the end of the irradiation step. While maintaining the decrease, it is possible to reduce the effects of halation and standing waves, so that the accuracy of the resist pattern and the controllability of the pattern size can be improved.

【0070】請求項3の発明によれば、上記請求項2の
発明において、吸光度変化性酸発生剤の酸発生特性と吸
光度変化特性とを、レジスト材料への紫外線又は遠紫外
線の照射の際に、必要な酸の発生が終了したときには吸
光度の低下反応が完了しているように調整しておく構成
としたので、露光終了時には確実にレジスト膜の光透過
率を高く確保することができ、特に解像度を良好に維持
することができる。
According to the invention of claim 3, in the invention of claim 2, the acid generating characteristic and the absorbance changing characteristic of the absorbance-changing acid generator are determined when the resist material is irradiated with ultraviolet rays or deep ultraviolet rays. Since the composition is adjusted so that the reaction of decreasing the absorbance is completed when the generation of the required acid is completed, it is possible to reliably ensure a high light transmittance of the resist film at the end of the exposure. The resolution can be kept good.

【0071】請求項4の発明によれば、上記請求項1,
2又は3の発明において、吸光度変化性酸発生剤を紫外
線又は遠紫外線の光に対して極大吸収を有するものとし
たので、紫外線又は遠紫外線の照射に対する吸光度の変
化を特に大きくすることができ、よって、上記請求項
1,2又は3の発明の効果を顕著に発揮することができ
る。
According to the invention of claim 4, the above-mentioned claim 1
In the invention of 2 or 3, since the absorbance-changing acid generator has a maximum absorption with respect to light of ultraviolet rays or far ultraviolet rays, it is possible to particularly increase the change of absorbance with respect to irradiation of ultraviolet rays or far ultraviolet rays. Therefore, the effects of the invention of claim 1, claim 2 or claim 3 can be remarkably exhibited.

【0072】請求項5の発明によれば、半導体基板等の
基板上に所定のパターンを形成するためのレジスト材料
として、酸の存在により反応してアルカリ水溶液に対す
る溶解性が変化する樹脂組成物と、紫外線又は遠紫外線
の照射を受けて酸を発生する酸発生剤と、紫外線等の照
射を受けて吸光度が変化する色素化合物とを有する構成
としたので、レジスト材料が基板上に塗布された状態
で、紫外線又は遠紫外線が照射される期間におけるレジ
スト膜の光透過率を平均的な値とすることで、解像度の
低下を抑制しながら、段差部からの反射に起因するハレ
ーションと定在波に起因するパターン寸法のバラツキと
を低減することができ、よって、レジストパターンの正
確度の向上とパターン寸法の制御性が向上とを図ること
ができる。
According to the invention of claim 5, as a resist material for forming a predetermined pattern on a substrate such as a semiconductor substrate, a resin composition which reacts in the presence of an acid to change its solubility in an alkaline aqueous solution. Since the resist composition is coated on the substrate, the composition has an acid generator that generates an acid upon irradiation with ultraviolet rays or far ultraviolet rays, and a dye compound whose absorbance changes upon irradiation with ultraviolet rays. Therefore, by setting the light transmittance of the resist film to an average value during the period of being irradiated with ultraviolet rays or deep ultraviolet rays, while suppressing deterioration of resolution, halation and standing waves caused by reflection from the stepped portion are suppressed. It is possible to reduce the variation in the pattern dimension due to it, and thus it is possible to improve the accuracy of the resist pattern and the controllability of the pattern dimension.

【0073】請求項6の発明によれば、上記請求項5の
発明において、色素化合物を紫外線等の照射によって紫
外線等に対する吸光度が低下するものとしたので、解像
度が低下を維持しながら、ハレーションや、定在波の影
響を低減することができ、よって、レジストパターンの
正確度の向上とパターン寸法の制御性が向上とを図るこ
とができる。
According to the invention of claim 6, in the invention of claim 5, since the absorbance of the dye compound is reduced by irradiation with ultraviolet rays or the like, the absorption of ultraviolet rays or the like is reduced. As a result, the influence of standing waves can be reduced, so that the accuracy of the resist pattern and the controllability of the pattern size can be improved.

【0074】請求項7の発明によれば、上記請求項6の
発明において、酸発生剤の酸発生特性と色素化合物の吸
光度変化特性とを、レジスト材料への紫外線又は遠紫外
線の照射の際に、酸の発生が終了したときには吸光度の
低下反応が完了しているように調整しておく構成とした
ので、露光終了時には確実にレジスト膜の光透過率を高
く確保することができ、特に解像度を良好に維持するこ
とができる。
According to the invention of claim 7, in the invention of claim 6, the acid generating characteristics of the acid generator and the absorbance change characteristics of the dye compound are determined when the resist material is irradiated with ultraviolet rays or deep ultraviolet rays. Since the adjustment is made so that the reaction of decreasing the absorbance is completed when the generation of acid is completed, the light transmittance of the resist film can be surely ensured to be high at the end of the exposure, and the resolution is particularly high. Can be maintained well.

【0075】請求項8の発明によれば、上記請求項7の
発明において、紫外線又は遠紫外線の照射に対して、酸
発生剤の酸発生率が色素化合物の吸光度低下率よりも低
くなるよう調整しておく構成としたので、全厚み中の樹
脂組成物のアルカリ水溶液に対する溶解性の変化に必要
な量の酸が発生したときに吸光度の低下反応が完了する
よう容易に調整が可能となり、請求項7の発明の効果を
容易に得ることができる。
According to the invention of claim 8, in the invention of claim 7, the acid generation rate of the acid generator is adjusted to be lower than the absorbance decrease rate of the dye compound with respect to irradiation of ultraviolet rays or deep ultraviolet rays. Since it is configured to be kept, it becomes possible to easily adjust so that the reaction of decreasing the absorbance is completed when the amount of acid necessary for the change in the solubility of the resin composition in the total thickness in the alkaline aqueous solution is generated. The effect of the invention of Item 7 can be easily obtained.

【0076】請求項9の発明によれば、上記請求項5,
6,7又は8の発明において、色素化合物を紫外線又は
遠紫外線の光に対して極大吸収を有するものとしたの
で、紫外線等の照射に対する吸光度の変化を特に大きく
することができ、よって、上記請求項5,6,7又は8
の発明の効果を顕著に発揮することができる。
According to the invention of claim 9, the above-mentioned claim 5,
In the invention of 6, 7 or 8, since the dye compound has the maximum absorption for the light of the ultraviolet ray or the far ultraviolet ray, the change of the absorbance with respect to the irradiation of the ultraviolet ray or the like can be made particularly large. Item 5, 6, 7 or 8
The effect of the invention can be remarkably exhibited.

【0077】請求項10の発明によれば、上記請求項
1,2,3,4,5,6,7,8又は9の発明におい
て、樹脂組成物として、酸に不安定な保護基を有するフ
ェノール性樹脂、アルカリ可溶性のフェノール性樹脂と
酸に不安定な保護基を有する化合物との組み合わせ、ア
ルカリ可溶性のフェノール性樹脂と酸の作用で架橋する
性質を有する化合物との組み合わせのうち少なくともい
ずれか一つを有するものとしたので、いわゆるネガ型,
ポジ型のいずれのものに対しても紫外線又は遠紫外線に
対する透過率が高いフェノール樹脂の特性を利用して高
い解像度を維持しながら、各発明の効果を発揮すること
ができる。
According to the invention of claim 10, in the invention of claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 or 9, the resin composition has an acid-labile protecting group. At least one of a phenolic resin, a combination of an alkali-soluble phenolic resin and a compound having an acid-labile protective group, and a combination of an alkali-soluble phenolic resin and a compound having a property of crosslinking by the action of an acid. Since we have one, so-called negative type,
The effect of each invention can be exhibited while maintaining a high resolution by utilizing the characteristics of the phenol resin having a high transmittance to ultraviolet rays or far ultraviolet rays for any of the positive type.

【0078】請求項11の発明によれば、請求項1の発
明の構成を有するレジスト材料を用いたパターン形成方
法として、半導体基板等の基板上にレジスト材料を塗布
し、熱処理することによりレジスト膜を形成する工程
と、紫外線又は遠紫外線をマスクを通して照射して、吸
光度変化性酸発生剤の吸光度を変化させながら酸を発生
させる工程と、熱処理により酸による樹脂組成物の反応
を促進して溶解性を変化させる工程と、アルカリ水溶液
によりレジスト膜の現像を行い、レジストパターンを形
成する工程とを設けたので、解像度の低下を抑制しなが
ら、段差部からの反射に起因するハレーションやの定在
波に起因するパターン寸法のバラツキを低減することが
でき、よって、レジストパターンの正確度の向上とパタ
ーン寸法の制御性の向上とを図ることができる。
According to the invention of claim 11, as a pattern forming method using the resist material having the constitution of the invention of claim 1, the resist material is applied on a substrate such as a semiconductor substrate and heat-treated to form a resist film. And a step of irradiating ultraviolet rays or far ultraviolet rays through a mask to generate an acid while changing the absorbance of the absorbance-changing acid generator, and heat treatment to accelerate the reaction of the resin composition to dissolve the resin composition. Since the step of changing the property and the step of developing the resist film with an alkaline aqueous solution to form a resist pattern are provided, while suppressing deterioration of the resolution, halation and standing of the resist caused by reflection from the stepped portion are suppressed. It is possible to reduce variations in pattern dimensions due to waves, and thus improve accuracy of resist patterns and controllability of pattern dimensions. It is possible to achieve the above.

【0079】請求項12の発明によれば、酸の存在によ
り反応してアルカリ水溶液に対する溶解性が変化する樹
脂組成物と、所定波長の紫外線又は遠紫外線の照射を受
けて酸を発生する酸発生剤と、所定波長の紫外線又は遠
紫外線の照射を受けて吸光度が変化する色素化合物とを
備えたレジスト材料を用いたパターン形成方法として、
半導体基板等の基板上にレジスト材料を塗布し、熱処理
することによりレジスト膜を形成する工程と、所定波長
の紫外線又は遠紫外線をマスクを通して照射することに
より、色素化合物の吸光度を変化させ、酸発生剤から酸
を発生させる工程と、熱処理により酸による上記樹脂組
成物の反応を促進して溶解性を変化させる工程と、アル
カリ水溶液によりレジスト膜の現像を行い、レジストパ
ターンを形成する工程とを設けたので、色素化合物の吸
光度変化と、酸発生剤の酸発生とによって、上記請求項
11の発明と同様の効果を発揮することができる。
According to the twelfth aspect of the invention, a resin composition which reacts in the presence of an acid to change its solubility in an aqueous alkali solution and an acid generating acid which is irradiated with ultraviolet rays or deep ultraviolet rays having a predetermined wavelength As a pattern forming method using a resist material comprising an agent and a dye compound whose absorbance changes upon irradiation with ultraviolet rays or deep ultraviolet rays having a predetermined wavelength,
A step of applying a resist material on a substrate such as a semiconductor substrate and heat-treating it to form a resist film, and irradiating ultraviolet rays or deep ultraviolet rays of a predetermined wavelength through a mask to change the absorbance of a dye compound and generate an acid. The step of generating an acid from the agent, the step of promoting the reaction of the resin composition by the acid by heat treatment to change the solubility, and the step of developing the resist film with an alkaline aqueous solution to form a resist pattern are provided. Therefore, the same effect as the invention of claim 11 can be exhibited by the change in the absorbance of the dye compound and the acid generation of the acid generator.

【0080】請求項13の発明によれば、上記請求項1
2の方法において、酸発生剤の酸発生特性と色素化合物
との吸光度変化特性との調整により、レジストへの紫外
線又は遠紫外線の照射工程において、遅くとも全厚み中
の樹脂組成物のアルカリ水溶液に対する溶解性の変化に
必要な量の酸が発生したときには、レジスト膜の光透過
率の向上に必要な吸光度の低下反応が完了しているよう
に調整し、紫外線等の照射工程を酸発生剤から全厚み中
の樹脂組成物の溶解性変化に必要な量の酸を発生するま
で行うようにしたので、露光終了時には確実にレジスト
膜の光透過率を高くすることができ、よって、特に解像
度を良好に維持することができる。
According to the invention of claim 13, said claim 1
In the method of 2, the dissolution of the resin composition in the alkali aqueous solution in the entire thickness at the latest in the step of irradiating the resist with ultraviolet rays or deep ultraviolet rays by adjusting the acid generation characteristics of the acid generator and the absorbance change characteristics of the dye compound. When the amount of acid required for the change in the acidity is generated, adjustment is performed so that the reaction of decreasing the absorbance necessary for improving the light transmittance of the resist film is completed, and the irradiation process of ultraviolet rays or the like is completely performed from the acid generator. Since the amount of acid required to change the solubility of the resin composition in the thickness is generated until the amount of acid is generated, the light transmittance of the resist film can be reliably increased at the end of exposure, and therefore, the resolution is particularly good. Can be maintained at.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例1における微細パターン形成方法の手順
を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the procedure of a fine pattern forming method in Example 1.

【図2】実施例1における微細パターン形成工程中にお
けるレジスト膜内の変化状態を説明する部分断面図であ
る。
FIG. 2 is a partial cross-sectional view illustrating a changed state in the resist film during a fine pattern forming process in Example 1.

【図3】実施例1におけるレジスト膜厚にの変化に対す
るパターン寸法変化を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a change in pattern dimension with respect to a change in resist film thickness in Example 1.

【図4】実施例2における微細パターン形成工程中にお
けるレジスト膜内の変化状態を説明する部分断面図であ
る。
FIG. 4 is a partial cross-sectional view illustrating a changed state in the resist film during a fine pattern forming process in Example 2.

【図5】実施例2におけるレジスト膜厚の変化に対する
パターン寸法変化を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a change in pattern dimension with respect to a change in resist film thickness in Example 2.

【図6】従来の微細パターン形成方法の工程を示す断面
図である
FIG. 6 is a cross-sectional view showing steps of a conventional fine pattern forming method.

【図7】従来の微細パターン形成方法におけるレジスト
膜厚の変化に対するパターン寸法の変化を示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing a change in pattern dimension with respect to a change in resist film thickness in a conventional fine pattern forming method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 レジスト膜 2A レジストパターン 3 マスク 4 KrFエキシマレーザ光 5 ベンゾイン トシレート粒子 (吸光度変化性酸発生剤) 5a 低吸光度化合物粒子 6 2,6-ジニトロベンジルトシレート粒子 (酸発生剤) 6a 酸性化合物粒子 7 5-ジアゾ- メルドラム酸粒子 (色素化合物) 7a 低吸光度化合物粒子 1 Semiconductor Substrate 2 Resist Film 2A Resist Pattern 3 Mask 4 KrF Excimer Laser Light 5 Benzoin Tosylate Particles (Absorbance Changeable Acid Generator) 5a Low Absorbance Compound Particles 6,2,6-Dinitrobenzyl Tosylate Particles (Acid Generator) 6a Acid Compound particles 7 5-diazo-meldrum acid particles (dye compound) 7a Low absorbance compound particles

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 笹子 勝 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 浦野 文良 埼玉県川越市大字的場1633 和光純薬工業 株式会社東京研究所内 (72)発明者 左右木 徹 埼玉県川越市大字的場1633 和光純薬工業 株式会社東京研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Masako Sasako 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Inside the research institute (72) Inventor Toru Soki Kimura, Kawagoe City, Saitama 1633 Matoba, Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Tokyo Research Center

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板等の基板上に塗布され、所定
のパターンを形成するためのレジスト材料であって、 酸の存在により反応して、アルカリ水溶液に対する溶解
性が変化する樹脂組成物と、 所定波長の紫外線又は遠紫外線の照射を受けて、上記所
定波長の紫外線又は遠紫外線に対する吸光度が変化する
と同時に上記樹脂組成物の反応を誘起し得る酸を発生す
る吸光度変化性酸発生剤とを備えたことを特徴とするレ
ジスト材料。
1. A resin composition which is applied on a substrate such as a semiconductor substrate to form a predetermined pattern, the resin composition reacting in the presence of an acid to change its solubility in an alkaline aqueous solution, It is provided with an absorbance-changing acid generator that generates an acid capable of inducing a reaction of the resin composition at the same time that the absorbance with respect to the ultraviolet ray or the deep ultraviolet ray having the predetermined wavelength changes upon irradiation with the ultraviolet ray or the deep ultraviolet ray having the predetermined wavelength. A resist material characterized in that
【請求項2】 請求項1記載のレジスト材料において、 上記吸光度変化性酸発生剤は、所定波長の紫外線又は遠
紫外線の照射により紫外線又は遠紫外線に対する吸光度
が低下するものであることを特徴とするレジスト材料。
2. The resist material according to claim 1, wherein the absorbance-changing acid generator has a reduced absorbance for ultraviolet rays or far ultraviolet rays upon irradiation with ultraviolet rays or far ultraviolet rays having a predetermined wavelength. Resist material.
【請求項3】 請求項2記載のレジスト材料において、 上記吸光度変化性酸発生剤の酸発生特性と吸光度変化特
性とは、レジスト材料が塗布された状態で紫外線又は遠
紫外線が照射されたときに、遅くとも全厚み中の樹脂組
成物のアルカリ水溶液に対する溶解性の変化に必要な量
の酸が発生したときには、レジスト材料全体の光透過率
の向上に必要な吸光度の低下反応が完了するように調整
されていることを特徴とするレジスト材料。
3. The resist material according to claim 2, wherein the acid-generating property and the light-absorbing property of the light-absorbency-changing acid generator are obtained when ultraviolet rays or deep-ultraviolet rays are applied while the resist material is applied. , When the amount of acid required to change the solubility of the resin composition in the total thickness in the alkaline aqueous solution is generated at the latest, adjustment is made so that the reaction of decreasing the absorbance necessary for improving the light transmittance of the entire resist material is completed. A resist material characterized in that
【請求項4】請求項1,2又は3記載のレジスト材料に
おいて、 上記吸光度変化性酸発生剤は、紫外線又は遠紫外線領域
の波長の光に対して、極大吸収を有するものであること
を特徴とするレジスト材料。
4. The resist material according to claim 1, 2 or 3, wherein the absorbance-changing acid generator has a maximum absorption for light having a wavelength in the ultraviolet ray or far ultraviolet ray region. Resist material.
【請求項5】 半導体基板等の基板上に塗布され、所定
のパターンを形成するためのレジスト材料であって、 酸の存在により反応して、アルカリ水溶液に対する溶解
性が変化する樹脂組成物と、 所定波長の紫外線又は遠紫外線の照射を受けて、上記樹
脂組成物の反応を誘起し得る酸を発生する酸発生剤と、 上記所定波長の紫外線又は遠紫外線の照射を受けて、上
記所定波長の紫外線又は遠紫外線に対する吸光度が変化
する色素化合物とを備えたことを特徴とするレジスト材
料。
5. A resin composition, which is applied on a substrate such as a semiconductor substrate to form a predetermined pattern, and which reacts in the presence of an acid to change its solubility in an alkaline aqueous solution, An acid generator that generates an acid capable of inducing a reaction of the resin composition by receiving irradiation with ultraviolet rays or far ultraviolet rays having a predetermined wavelength, and irradiation with ultraviolet rays or far ultraviolet rays having the predetermined wavelength is used. A resist material comprising: a dye compound whose absorbance with respect to ultraviolet rays or deep ultraviolet rays changes.
【請求項6】 請求項5記載のレジスト材料において、 上記色素化合物は、上記所定波長の紫外線又は遠紫外線
の照射により紫外線又は遠紫外線に対する吸光度が低下
するものであることを特徴とするレジスト材料。
6. The resist material according to claim 5, wherein the dye compound has a reduced absorbance for ultraviolet rays or far ultraviolet rays upon irradiation with ultraviolet rays or far ultraviolet rays having the predetermined wavelength.
【請求項7】 請求項6記載のレジスト材料において、 上記酸発生剤の酸発生特性と色素化合物の吸光度変化特
性とは、レジスト材料が塗布された状態で紫外線又は遠
紫外線が照射されたときに、遅くとも全厚み中の樹脂組
成物のアルカリ水溶液に対する溶解性の変化に必要な量
の酸が発生したときには、レジスト材料全体の光透過率
の向上に必要な上記色素化合物の吸光度の低下反応が完
了するように調整されていることを特徴とするレジスト
材料。
7. The resist material according to claim 6, wherein the acid generating characteristic of the acid generating agent and the absorbance change characteristic of the dye compound are obtained when ultraviolet rays or deep ultraviolet rays are applied while the resist material is applied. When the amount of acid necessary for changing the solubility of the resin composition in the total thickness in the alkaline aqueous solution is generated at the latest, the reaction of decreasing the absorbance of the dye compound necessary for improving the light transmittance of the entire resist material is completed. A resist material characterized by being adjusted to
【請求項8】 請求項7記載のレジスト材料において、 所定波長の紫外線又は遠紫外線の照射に対して、上記酸
発生剤の酸の発生率が、色素化合物の吸光度低下率より
も低くなるよう調整されていることを特徴とするレジス
ト材料。
8. The resist material according to claim 7, wherein the acid generation rate of the acid generator is adjusted to be lower than the absorbance reduction rate of the dye compound upon irradiation with ultraviolet rays or deep ultraviolet rays having a predetermined wavelength. A resist material characterized in that
【請求項9】 請求項5,6,7又は8記載のレジスト
材料において、 上記色素化合物は、紫外線又は遠紫外線領域の波長の光
に対して極大吸収を有するものであることを特徴とする
レジスト材料。
9. The resist material according to claim 5, 6, 7 or 8, wherein the dye compound has a maximum absorption for light having a wavelength in the ultraviolet ray or far ultraviolet ray region. material.
【請求項10】 請求項1,2,3,4,5,6,7,
8又は9記載のレジスト材料において、 上記樹脂組成物は、 酸に不安定な保護基を有するフェノール性樹脂、 アルカリ可溶性のフェノール性樹脂と酸に不安定な保護
基を有する化合物との組み合わせ、 アルカリ可溶性のフェノール性樹脂と酸の作用で架橋す
る性質を有する化合物との組み合わせのうち少なくとも
いずれか一つを備えたことを特徴とするレジスト材料。
10. Claims 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,
8. The resist material according to 8 or 9, wherein the resin composition comprises: a phenolic resin having an acid-labile protective group; a combination of an alkali-soluble phenolic resin and a compound having an acid-labile protective group; A resist material comprising at least one of a combination of a soluble phenolic resin and a compound having a property of being crosslinked by the action of an acid.
【請求項11】 酸の存在により反応して、アルカリ水
溶液に対する溶解性が変化する樹脂組成物と、所定波長
の紫外線又は遠紫外線の照射を受けて、上記所定波長の
紫外線又は遠紫外線に対する吸光度が変化すると同時に
上記樹脂組成物の反応を誘起し得る酸を発生する吸光度
変化性酸発生剤とを有するレジスト材料を用いたパター
ン形成方法であって、 半導体基板等の基板上に、上記レジスト材料を塗布し、
熱処理することによりレジスト膜を形成する工程と、 上記所定波長の紫外線又は遠紫外線をマスクを通して照
射することにより、上記吸光度変化性酸発生剤の吸光度
を変化させながら、吸光度変化性酸発生剤から酸を発生
させる工程と、 熱処理を行うことにより、酸による上記樹脂組成物の反
応を促進して溶解性を変化させる工程と、 アルカリ水溶液により上記レジスト膜の現像を行い、レ
ジストパターンを形成する工程とを備えたことを特徴と
するパターン形成方法。
11. A resin composition which reacts in the presence of an acid to change its solubility in an aqueous alkaline solution and is irradiated with ultraviolet rays or deep ultraviolet rays having a predetermined wavelength, and has an absorbance for ultraviolet rays or deep ultraviolet rays having the predetermined wavelength. A pattern forming method using a resist material having an absorbance changing acid generator that generates an acid capable of inducing a reaction of the resin composition at the same time, wherein the resist material is formed on a substrate such as a semiconductor substrate. Apply
A step of forming a resist film by heat treatment, by irradiating the ultraviolet ray or deep ultraviolet ray of the predetermined wavelength through a mask, while changing the absorbance of the absorbance-changing acid generator, the acid from the absorbance-changing acid generator is changed. And a step of promoting the reaction of the resin composition with an acid to change the solubility by heat treatment, and a step of developing the resist film with an aqueous alkaline solution to form a resist pattern. A pattern forming method comprising:
【請求項12】 酸の存在により反応して、アルカリ水
溶液に対する溶解性が変化する樹脂組成物と、所定波長
の紫外線又は遠紫外線の照射を受けて、上記樹脂組成物
の反応を誘起し得る酸を発生する酸発生剤と、上記所定
波長の紫外線又は遠紫外線の照射を受けて、上記所定波
長の紫外線又は遠紫外線に対する吸光度が変化する色素
化合物とを備えたレジスト材料を用いたパターン形成方
法であって、 半導体基板等の基板上に、上記レジスト材料を塗布し、
熱処理することによりレジスト膜を形成する工程と、 上記所定波長の紫外線又は遠紫外線をマスクを通して照
射することにより、上記色素化合物の吸光度を変化させ
ながら、上記酸発生剤から酸を発生させる工程と、 熱処理を行うことにより、酸による上記樹脂組成物の反
応を促進して溶解性を変化させる工程と、 アルカリ水溶液により上記レジスト膜の現像を行い、レ
ジストパターンを形成する工程とを備えたことを特徴と
するパターン形成方法。
12. A resin composition which reacts in the presence of an acid to change its solubility in an alkaline aqueous solution, and an acid capable of inducing a reaction of the resin composition upon irradiation with ultraviolet rays or deep ultraviolet rays having a predetermined wavelength. In the pattern forming method using a resist material comprising an acid generator that generates an ultraviolet ray or a deep ultraviolet ray having a predetermined wavelength, and a dye compound having a change in absorbance for the predetermined wavelength ultraviolet ray or deep ultraviolet ray. So, apply the above resist material on a substrate such as a semiconductor substrate,
A step of forming a resist film by heat treatment, by irradiating the ultraviolet ray or deep ultraviolet ray of the predetermined wavelength through a mask, while changing the absorbance of the dye compound, a step of generating an acid from the acid generator, It is characterized by comprising a step of accelerating the reaction of the resin composition with an acid to change the solubility by heat treatment, and a step of developing the resist film with an alkaline aqueous solution to form a resist pattern. And a pattern forming method.
【請求項13】 請求項12記載のパターン形成方法に
おいて、 上記酸発生剤の酸発生特性と色素化合物の吸光度変化特
性とは、レジスト材料が塗布された状態で紫外線又は遠
紫外線が照射されたときに、全厚み中の樹脂組成物のア
ルカリ水溶液に対する溶解性の変化に必要な量の酸が発
生する前に、上記レジスト膜の光透過率の向上に必要な
色素化合物の吸光度の変化反応が完了するように調整さ
れているとともに、 上記所定波長の紫外線又は遠紫外線の照射工程は、上記
酸発生剤から全厚み中の樹脂組成物の溶解性変化に必要
な量の酸を発生させるまで行うことを特徴とするパター
ン形成方法。
13. The pattern forming method according to claim 12, wherein the acid generating characteristic of the acid generating agent and the absorbance changing characteristic of the dye compound are obtained when ultraviolet rays or deep ultraviolet rays are applied while the resist material is applied. In addition, before the amount of acid required to change the solubility of the resin composition in the total thickness in the alkaline aqueous solution is generated, the change reaction of the absorbance of the dye compound necessary for improving the light transmittance of the resist film is completed. Is adjusted so that the irradiation step of ultraviolet rays or far ultraviolet rays of the predetermined wavelength is performed until the amount of acid necessary for changing the solubility of the resin composition in the entire thickness is generated from the acid generator. And a pattern forming method.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010230995A (en) * 2009-03-27 2010-10-14 Sumitomo Chemical Co Ltd Photosensitive composition for optical decoloring layer

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