JPH08202029A - レジスト材料 - Google Patents
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- JPH08202029A JPH08202029A JP7013140A JP1314095A JPH08202029A JP H08202029 A JPH08202029 A JP H08202029A JP 7013140 A JP7013140 A JP 7013140A JP 1314095 A JP1314095 A JP 1314095A JP H08202029 A JPH08202029 A JP H08202029A
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- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
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- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/0045—Photosensitive materials with organic non-macromolecular light-sensitive compounds not otherwise provided for, e.g. dissolution inhibitors
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/039—Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists
Abstract
(57)【要約】
【目的】リソグラフィ工程における実用解像力を向上で
きるレジスト材料を提供する。 【構成】化学増幅系レジストの中に垂直配向性化合物を
添加し、露光後ベーク処理時の酸触媒反応、現像工程に
おける現像液の浸透がレジスト深さ方向へ進行させるこ
とによりレジスト形状、寸法均一性および解像力を向上
させる。
きるレジスト材料を提供する。 【構成】化学増幅系レジストの中に垂直配向性化合物を
添加し、露光後ベーク処理時の酸触媒反応、現像工程に
おける現像液の浸透がレジスト深さ方向へ進行させるこ
とによりレジスト形状、寸法均一性および解像力を向上
させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置製造時のリソ
グラフィ工程において使用されるレジスト材料に関し、
とくにパターン解像性、垂直形状および寸法忠実度の優
れた化学増幅系レジスト材料に関する。
グラフィ工程において使用されるレジスト材料に関し、
とくにパターン解像性、垂直形状および寸法忠実度の優
れた化学増幅系レジスト材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＬＳＩの高集積化に伴い、高精度
な微細パターンの形成に対する要求が高まっている。従
来、この微細パターン形成技術（リソグラフィ技術）の
主力は水銀ランプのｇ線あるいはｉ線を用いる露光装
置、ステッパーとノボラック系のレジスト材料（以下単
にレジストという）の組み合わせた紫外線露光技術であ
り、ステッパーの性能向上（レンズの高ＮＡ化、重ね精
度の改善など）と合わせ、ノボラック系レジストの高解
像度化が図られてきた。しかしながら、さらに解像力を
向上させるため露光波長を短波長化（例えばＫｒＦエキ
シマレーザー光、２５０ｎｍ付近の水銀アークランプ光
等の深紫外光）すると、ノボラック系レジストは、樹脂
およびナフトキノンジアジド感光剤の光吸収が大きい為
矩形のレジスト形状が得られなくなる。また、ノボラッ
ク系レジストの感度（通常は１００〜２００ｍＪ／ｃｍ
2 ）では狭帯域化したＫｒＦレーザー光源の光強度が
ｇ，ｉ線に比較して弱く（１／５〜１／１０）露光時間
が長くなるという欠点を生じる。
な微細パターンの形成に対する要求が高まっている。従
来、この微細パターン形成技術（リソグラフィ技術）の
主力は水銀ランプのｇ線あるいはｉ線を用いる露光装
置、ステッパーとノボラック系のレジスト材料（以下単
にレジストという）の組み合わせた紫外線露光技術であ
り、ステッパーの性能向上（レンズの高ＮＡ化、重ね精
度の改善など）と合わせ、ノボラック系レジストの高解
像度化が図られてきた。しかしながら、さらに解像力を
向上させるため露光波長を短波長化（例えばＫｒＦエキ
シマレーザー光、２５０ｎｍ付近の水銀アークランプ光
等の深紫外光）すると、ノボラック系レジストは、樹脂
およびナフトキノンジアジド感光剤の光吸収が大きい為
矩形のレジスト形状が得られなくなる。また、ノボラッ
ク系レジストの感度（通常は１００〜２００ｍＪ／ｃｍ
2 ）では狭帯域化したＫｒＦレーザー光源の光強度が
ｇ，ｉ線に比較して弱く（１／５〜１／１０）露光時間
が長くなるという欠点を生じる。
【０００３】この状況を克服するために化学増幅系レジ
ストがＨ．イトウとＣ．Ｇ．ウイルソン（Ｈ．Ｉｔｏ
ａｎｄ Ｃ．Ｇ．Ｗｉｌｓｏｎ）によりアメリカン ケ
ミカル ササイアティ シンポジウム シリーズ（Ａｍ
ｅｒｉｃａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｓ
ｙｍｐｏｓｉｕｍ Ｓｅｒｉｅｓ）、２４２，ｐｐ．１
１（１９８４）に提案された。このタイプのレジストは
感光性の酸発生剤から生成される酸の触媒反応を利用す
るため、必要な酸量は小量ですみ（μｍｏｌ／ｇのオー
ダー）、従って高感度のレジスト設計が可能となる。ま
た低濃度の酸発生剤と透明性の高い樹脂を選択すること
によりレジスト形状も大幅に改善できる。
ストがＨ．イトウとＣ．Ｇ．ウイルソン（Ｈ．Ｉｔｏ
ａｎｄ Ｃ．Ｇ．Ｗｉｌｓｏｎ）によりアメリカン ケ
ミカル ササイアティ シンポジウム シリーズ（Ａｍ
ｅｒｉｃａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｓ
ｙｍｐｏｓｉｕｍ Ｓｅｒｉｅｓ）、２４２，ｐｐ．１
１（１９８４）に提案された。このタイプのレジストは
感光性の酸発生剤から生成される酸の触媒反応を利用す
るため、必要な酸量は小量ですみ（μｍｏｌ／ｇのオー
ダー）、従って高感度のレジスト設計が可能となる。ま
た低濃度の酸発生剤と透明性の高い樹脂を選択すること
によりレジスト形状も大幅に改善できる。
【０００４】図２は、ポリｔｅｒｔ−ブトキシカルボニ
ルオキシスチレン樹脂からなるポジ型化学増幅系レジス
ト（メイン樹脂と酸発生剤の２成分系、通常はこれに各
種添加剤を混入する場合が多い）の酸触媒反応の例を示
す図、及び図３は、ＰＶＰ（ポリビニルフェノール樹
脂）とメラミン架橋剤からなるネガ型化学増幅系レジス
ト（メイン樹脂、酸発生剤および架橋剤の３成分系）の
酸触媒反応の例を示す図であり、これらはＣ．Ｇ．ウィ
ルソンら（Ｃ．Ｇ．Ｗｉｌｓｏｎ ｅｔ ａｌ．）、ジ
ャーナル オブ エレクトロケミカルササイアティ（Ｊ
ｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｓｏｃｉｅｔｙ）、１３３．ｐｐ．１８１（１９８
６）及びＪ．Ｗ．サッカリーら（Ｊ．Ｗ．Ｔｈａｃｋｅ
ｒａｙ ｅｔａｌ．）、プラシーディング オブ エス
・ピー・アイ・イー（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ Ｓ
ＰＩＥ（Ｔｈｅ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｐｈｏｔｏ−
Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ｅｎ
ｇｉｎｅｅｒｓ））、１０８６，ｐｐ．３４（１９８
９）に示されたものである。ポジ型レジストでは図２に
示したように、現像液に可溶なポリビニルフェノールを
ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニル基で保護した樹脂と酸発
生剤からなり、酸により保護基が除去されアルカリ現像
液に可溶となる。一方、ネガ型レジストの場合は、図３
に示したように、ポリビニルフェノール樹脂、メラミン
架橋剤および酸発生剤の３成分からなり、酸によって架
橋反応が促進され露光部が不溶化する。代表的な酸発生
剤としては表４に示すものが知られている。
ルオキシスチレン樹脂からなるポジ型化学増幅系レジス
ト（メイン樹脂と酸発生剤の２成分系、通常はこれに各
種添加剤を混入する場合が多い）の酸触媒反応の例を示
す図、及び図３は、ＰＶＰ（ポリビニルフェノール樹
脂）とメラミン架橋剤からなるネガ型化学増幅系レジス
ト（メイン樹脂、酸発生剤および架橋剤の３成分系）の
酸触媒反応の例を示す図であり、これらはＣ．Ｇ．ウィ
ルソンら（Ｃ．Ｇ．Ｗｉｌｓｏｎ ｅｔ ａｌ．）、ジ
ャーナル オブ エレクトロケミカルササイアティ（Ｊ
ｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｓｏｃｉｅｔｙ）、１３３．ｐｐ．１８１（１９８
６）及びＪ．Ｗ．サッカリーら（Ｊ．Ｗ．Ｔｈａｃｋｅ
ｒａｙ ｅｔａｌ．）、プラシーディング オブ エス
・ピー・アイ・イー（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ Ｓ
ＰＩＥ（Ｔｈｅ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｐｈｏｔｏ−
Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ｅｎ
ｇｉｎｅｅｒｓ））、１０８６，ｐｐ．３４（１９８
９）に示されたものである。ポジ型レジストでは図２に
示したように、現像液に可溶なポリビニルフェノールを
ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニル基で保護した樹脂と酸発
生剤からなり、酸により保護基が除去されアルカリ現像
液に可溶となる。一方、ネガ型レジストの場合は、図３
に示したように、ポリビニルフェノール樹脂、メラミン
架橋剤および酸発生剤の３成分からなり、酸によって架
橋反応が促進され露光部が不溶化する。代表的な酸発生
剤としては表４に示すものが知られている。
【０００５】
【表４】
【０００６】上述した従来の化学増幅系レジストでは感
度、解像力が大幅に改善されるものの、図４（ａ）に示
すように、レジスト膜１０の樹脂１２がランダムな配向
をしている為、次の様な問題点がある。
度、解像力が大幅に改善されるものの、図４（ａ）に示
すように、レジスト膜１０の樹脂１２がランダムな配向
をしている為、次の様な問題点がある。
【０００７】（ａ）化学増幅系レジストはノボラック系
レジストと異なり、光退色性がほとんど見られず、露光
後も比較的露光光の吸収が大きい。従ってレジスト底部
の露光光強度は小さく、レジスト膜底部で発生する酸が
少ない。そのため現像時図４（ｂ）に示すように、レジ
ストパターン１０Ａ，１０Ｂはテーパー形状になりやす
い。特に下地基板からの反射の影響を低減するため色素
を入れ、光の吸収を増大させたポジ型レジストではテー
パー角θは８０〜８５°（ネガ型では１０５〜１１０
°）になる。また図１（ａ）に示す様な段差のある基板
ではレジスト塗布膜厚が異なるため、同様の問題がより
顕著になる。
レジストと異なり、光退色性がほとんど見られず、露光
後も比較的露光光の吸収が大きい。従ってレジスト底部
の露光光強度は小さく、レジスト膜底部で発生する酸が
少ない。そのため現像時図４（ｂ）に示すように、レジ
ストパターン１０Ａ，１０Ｂはテーパー形状になりやす
い。特に下地基板からの反射の影響を低減するため色素
を入れ、光の吸収を増大させたポジ型レジストではテー
パー角θは８０〜８５°（ネガ型では１０５〜１１０
°）になる。また図１（ａ）に示す様な段差のある基板
ではレジスト塗布膜厚が異なるため、同様の問題がより
顕著になる。
【０００８】（ｂ）レジストの溶解特性は露光後ベーク
時の酸拡散と触媒反応によって決定される。ここで酸の
拡散は等方的であり拡散長が長いと寸法精度及び解像特
性の低下を招きやすい。また光近接効果によりパターン
の粗密に応じて生成する酸の量が変化する（広い露光領
域では酸発生量が多い）。従って図４（ｂ）に示す様
に、ポジ型の孤立ラインパターン１０Ｂでは寸法が細く
なり、ネガ型の孤立スペースパターンでは寸法が太くな
り、形成される配線はショートしやすくなる。
時の酸拡散と触媒反応によって決定される。ここで酸の
拡散は等方的であり拡散長が長いと寸法精度及び解像特
性の低下を招きやすい。また光近接効果によりパターン
の粗密に応じて生成する酸の量が変化する（広い露光領
域では酸発生量が多い）。従って図４（ｂ）に示す様
に、ポジ型の孤立ラインパターン１０Ｂでは寸法が細く
なり、ネガ型の孤立スペースパターンでは寸法が太くな
り、形成される配線はショートしやすくなる。
【０００９】（ｃ）さらにアルカリ現像も等方的であ
り、現像が深さ方向へ進行するにつれてレジスト表面部
では横方向に現像が進む。その結果、レジストパターン
の形状は図４（ｂ）に示したようにテーパ状になり、寸
法変動も大きくなる。
り、現像が深さ方向へ進行するにつれてレジスト表面部
では横方向に現像が進む。その結果、レジストパターン
の形状は図４（ｂ）に示したようにテーパ状になり、寸
法変動も大きくなる。
【００１０】以上の課題を克服するためレジスト中の樹
脂１２を垂直に配向させる手法が提案されている。すな
わちレジストを塗布したウェハに磁界を加え、分極配向
させる方法が特開平３−６６１１８号公報に、又露光後
のベーク処理中に電界を印加する方法が特開平３−１５
９１１４号公報に提案されている。
脂１２を垂直に配向させる手法が提案されている。すな
わちレジストを塗布したウェハに磁界を加え、分極配向
させる方法が特開平３−６６１１８号公報に、又露光後
のベーク処理中に電界を印加する方法が特開平３−１５
９１１４号公報に提案されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前者の方
法では、均一な磁界を印加したままで露光するので、露
光装置が大がかりとなり、さらに装置内の電子部品への
影響も考慮する必要がある。またレジストに用いられる
分子量の大きい樹脂（重量分子量が１万から数万程度）
の分極性は小さく、磁場を加えても十分に垂直配向させ
ることが難しい場合が多い。同様に、現像機も複雑にな
る。
法では、均一な磁界を印加したままで露光するので、露
光装置が大がかりとなり、さらに装置内の電子部品への
影響も考慮する必要がある。またレジストに用いられる
分子量の大きい樹脂（重量分子量が１万から数万程度）
の分極性は小さく、磁場を加えても十分に垂直配向させ
ることが難しい場合が多い。同様に、現像機も複雑にな
る。
【００１２】一方、後者の電界を加える方法では、露光
後のベーク処理中に均一な電界を加える必要があるた
め、特別にベーク処理装置が必要になる。また発生した
酸の深さ方向濃度を電界によって調節するわけである
が、この深さ方向濃度は電界強度に敏感であり、従って
レジスト寸法制御が難しい。さらに実際の半導体デバイ
スの製造工程では、デバイス構造はデバイス内の微少領
域ごとに異なる（膜厚の異なる導電性膜と絶縁膜が多層
になっている）。従って、たとえ一定の電界を外部から
加えたとしても微少な領域の電界が異なるため酸のレジ
スト深さ方向濃度が変化し、パターン寸法および形状が
変動しやすいという欠点がある。
後のベーク処理中に均一な電界を加える必要があるた
め、特別にベーク処理装置が必要になる。また発生した
酸の深さ方向濃度を電界によって調節するわけである
が、この深さ方向濃度は電界強度に敏感であり、従って
レジスト寸法制御が難しい。さらに実際の半導体デバイ
スの製造工程では、デバイス構造はデバイス内の微少領
域ごとに異なる（膜厚の異なる導電性膜と絶縁膜が多層
になっている）。従って、たとえ一定の電界を外部から
加えたとしても微少な領域の電界が異なるため酸のレジ
スト深さ方向濃度が変化し、パターン寸法および形状が
変動しやすいという欠点がある。
【００１３】本発明の目的は、化学増幅系レジストを微
細パターン形成に使用したとき、レジストパターン形状
の劣化や解像性低下の無いレジスト材料を提供すること
にある。
細パターン形成に使用したとき、レジストパターン形状
の劣化や解像性低下の無いレジスト材料を提供すること
にある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】第１の発明のレジスト材
料は、少くとも樹脂及び感光性酸発生剤を含み、この感
光性酸発生剤より生成した酸の触媒反応を利用してレジ
ストの溶解性を変化させるポジ型化学増幅系のレジスト
材料において、垂直配向性を有する直鎖状化合物を添加
したことを特徴とするものである。
料は、少くとも樹脂及び感光性酸発生剤を含み、この感
光性酸発生剤より生成した酸の触媒反応を利用してレジ
ストの溶解性を変化させるポジ型化学増幅系のレジスト
材料において、垂直配向性を有する直鎖状化合物を添加
したことを特徴とするものである。
【００１５】第２の発明のレジスト材料は、少くとも樹
脂と感光性酸発生剤及び架橋剤とを含み、前記感光性酸
発生剤より生成した酸の触媒反応を利用してレジストの
溶解性を変化させるネガ型化学増幅系のレジスト材料に
おいて、垂直配向性を有する直鎖状化合物を添加したこ
とを特徴とするものである。
脂と感光性酸発生剤及び架橋剤とを含み、前記感光性酸
発生剤より生成した酸の触媒反応を利用してレジストの
溶解性を変化させるネガ型化学増幅系のレジスト材料に
おいて、垂直配向性を有する直鎖状化合物を添加したこ
とを特徴とするものである。
【００１６】
【作用】表１および表２は本発明で用いられる直鎖状化
合物の例を示したものであり、表１の材料は液晶性を示
す有機分子、表２の材料は有機分子あるいはその一部に
水酸基を付加し、それをｔｅｒｔ−ブトキシカルボニル
基などで保護してアルカリ現像液に不溶化したものであ
る。レジストを塗布する前にレシチン〔Ｒ′ＣＯＯＣＨ
（ＣＨ2 ＣＯＯＲ）（ＣＨ2 ＯＰＯ2 Ｏ- Ｃ2 Ｈ4 Ｎ+
（ＣＨ3 ）3 ）、Ｒ′とＲはアルキル基を示す〕などの
界面活性剤で基板処理をすると、垂直配向する直鎖分子
によってレジストの樹脂は垂直配向する。垂直配向性の
界面活性剤としてはその他、ＦＳ１５０（Ｃ3 Ｆ17ＳＯ
2 ＮＨ（ＣＨ2 ）3 Ｎ+ （ＣＨ3 ）3 Ｉ- ）、ヘキサデ
シルアミン（Ｃ16Ｈ33ＮＨ2 ）などがある。このレジス
トを露光し露光後ベークする。その際、酸触媒反応が起
こるが酸の拡散は垂直配向した樹脂の作用で垂直方向に
より進行しやすい。従って寸法精度やレジストパターン
の矩形性が向上する。
合物の例を示したものであり、表１の材料は液晶性を示
す有機分子、表２の材料は有機分子あるいはその一部に
水酸基を付加し、それをｔｅｒｔ−ブトキシカルボニル
基などで保護してアルカリ現像液に不溶化したものであ
る。レジストを塗布する前にレシチン〔Ｒ′ＣＯＯＣＨ
（ＣＨ2 ＣＯＯＲ）（ＣＨ2 ＯＰＯ2 Ｏ- Ｃ2 Ｈ4 Ｎ+
（ＣＨ3 ）3 ）、Ｒ′とＲはアルキル基を示す〕などの
界面活性剤で基板処理をすると、垂直配向する直鎖分子
によってレジストの樹脂は垂直配向する。垂直配向性の
界面活性剤としてはその他、ＦＳ１５０（Ｃ3 Ｆ17ＳＯ
2 ＮＨ（ＣＨ2 ）3 Ｎ+ （ＣＨ3 ）3 Ｉ- ）、ヘキサデ
シルアミン（Ｃ16Ｈ33ＮＨ2 ）などがある。このレジス
トを露光し露光後ベークする。その際、酸触媒反応が起
こるが酸の拡散は垂直配向した樹脂の作用で垂直方向に
より進行しやすい。従って寸法精度やレジストパターン
の矩形性が向上する。
【００１７】さらに現像工程においてもアルカリ現像液
（通常はＴＭＡＨ、テトラメチルアンモニウムハイドラ
イドＮ+ （ＣＨ3 ）4 ＯＨ- ）のレジスト中への拡散は
垂直方向へ進み、さらに寸法精度やレジストパターンの
矩形性が向上し、結果的に解像性及び焦点深度が向上す
る。また表２に示したような保護基の付加された水酸基
は、酸によってもとの水酸基となり現像液に易溶にな
る。これにより溶解コントラストをさらに拡大できる。
（通常はＴＭＡＨ、テトラメチルアンモニウムハイドラ
イドＮ+ （ＣＨ3 ）4 ＯＨ- ）のレジスト中への拡散は
垂直方向へ進み、さらに寸法精度やレジストパターンの
矩形性が向上し、結果的に解像性及び焦点深度が向上す
る。また表２に示したような保護基の付加された水酸基
は、酸によってもとの水酸基となり現像液に易溶にな
る。これにより溶解コントラストをさらに拡大できる。
【００１８】一方、ネガ型レジストに添加する垂直配向
剤を表１および表３に示す（表１はポジ型と共通）。表
３の配向剤にはアルカリ現像液に易溶にするため水酸基
を設けてある。露光部ではこの水酸基はメラミン架橋剤
と架橋し不溶化する。
剤を表１および表３に示す（表１はポジ型と共通）。表
３の配向剤にはアルカリ現像液に易溶にするため水酸基
を設けてある。露光部ではこの水酸基はメラミン架橋剤
と架橋し不溶化する。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【表２】
【００２１】
【表３】
【００２２】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。第１の実施例に使用するレジストの特性はホジ型で
主な成分は、酸発生剤が樹脂に対して数重量％、メイン
の樹脂として水酸基がｔｅｒｔ−ブトキシカルボニル基
で保護されたＰＶＰ（ポリビニルフェノール樹脂）、お
よび直鎖状化合物としてのシクロヘキサンカルボン酸ア
リールエステル置換体（樹脂に対して１０〜３０重量
％、望ましくは１０〜２０重量％；芳香環にｔｅｒｔ−
ブトキシカルボニルオキシ基が付加している化合物を例
とする）からなる。直鎖状化合物の割合が樹脂に対して
１０％以下では配向性が低下し、３０％以上では溶解の
コントラスト及び耐熱性が低下する。
る。第１の実施例に使用するレジストの特性はホジ型で
主な成分は、酸発生剤が樹脂に対して数重量％、メイン
の樹脂として水酸基がｔｅｒｔ−ブトキシカルボニル基
で保護されたＰＶＰ（ポリビニルフェノール樹脂）、お
よび直鎖状化合物としてのシクロヘキサンカルボン酸ア
リールエステル置換体（樹脂に対して１０〜３０重量
％、望ましくは１０〜２０重量％；芳香環にｔｅｒｔ−
ブトキシカルボニルオキシ基が付加している化合物を例
とする）からなる。直鎖状化合物の割合が樹脂に対して
１０％以下では配向性が低下し、３０％以上では溶解の
コントラスト及び耐熱性が低下する。
【００２３】図１（ａ），（ｂ）は段差のある下地基板
に幅０．３〜０．４μｍのメタル配線パターンを形成す
る際に本発明のレジストを適用した場合について説明す
る為の半導体チップの断面図であり、基本的なプロセス
は通常の酸触媒レジストを用いる場合と変わらない。ま
ず図１（ａ）に示すように、シリコン基板１に第１の配
線（あるいはゲート電極）２と、ボロンリンガラスなど
の層間絶縁膜３を形成し、さらにその上にＡｌ等からな
る第２の配線膜４をスパッタ法で形成する。次で基板を
界面活性剤で処理したのち本発明のポジ型化学増幅系レ
ジスト５を塗布する。段差付近では図１（ａ）に示した
ようにレジストの膜厚変動が起こる。その後、第２の配
線パターンを形成するため、マスク６を介しレジスト膜
５にＫｒＦエキシマレーザー光７を照射する。
に幅０．３〜０．４μｍのメタル配線パターンを形成す
る際に本発明のレジストを適用した場合について説明す
る為の半導体チップの断面図であり、基本的なプロセス
は通常の酸触媒レジストを用いる場合と変わらない。ま
ず図１（ａ）に示すように、シリコン基板１に第１の配
線（あるいはゲート電極）２と、ボロンリンガラスなど
の層間絶縁膜３を形成し、さらにその上にＡｌ等からな
る第２の配線膜４をスパッタ法で形成する。次で基板を
界面活性剤で処理したのち本発明のポジ型化学増幅系レ
ジスト５を塗布する。段差付近では図１（ａ）に示した
ようにレジストの膜厚変動が起こる。その後、第２の配
線パターンを形成するため、マスク６を介しレジスト膜
５にＫｒＦエキシマレーザー光７を照射する。
【００２４】次に、露光後ベーク処理を１００〜１５０
℃，３０秒〜３分程度実施し、酸触媒によるｔｅｒｔ−
ブトキシカルボニル基の脱離反応をマスク開口部のみに
生じさせる。その際、垂直配向した直鎖分子のため酸の
拡散は垂直方向に進み横方向には起こらない。さらに直
鎖分子中のｔｅｒｔ−ブトキシカルボニル基も酸により
脱離するので直鎖分子自身も易溶になる（さらに主鎖の
カルボン酸エステル部も加水分解されさらにアルカリ可
溶になる可能性がある）。その後、テトラメチルアンモ
ニウムハイドライド（ＴＭＡＨ）等のアルカリ現像液で
現像すると、現像過程も垂直に起こるので図１（ｂ）に
示すように、寸法均一性とパターンの矩形性の優れたレ
ジストパターン５Ａが得られる。この時のレジストパタ
ーン５Ａのテーパー角θはほぼ９０°であり、又レジス
トパターンの寸法変動も従来±８％であったものを±５
％以内に抑えることができた。
℃，３０秒〜３分程度実施し、酸触媒によるｔｅｒｔ−
ブトキシカルボニル基の脱離反応をマスク開口部のみに
生じさせる。その際、垂直配向した直鎖分子のため酸の
拡散は垂直方向に進み横方向には起こらない。さらに直
鎖分子中のｔｅｒｔ−ブトキシカルボニル基も酸により
脱離するので直鎖分子自身も易溶になる（さらに主鎖の
カルボン酸エステル部も加水分解されさらにアルカリ可
溶になる可能性がある）。その後、テトラメチルアンモ
ニウムハイドライド（ＴＭＡＨ）等のアルカリ現像液で
現像すると、現像過程も垂直に起こるので図１（ｂ）に
示すように、寸法均一性とパターンの矩形性の優れたレ
ジストパターン５Ａが得られる。この時のレジストパタ
ーン５Ａのテーパー角θはほぼ９０°であり、又レジス
トパターンの寸法変動も従来±８％であったものを±５
％以内に抑えることができた。
【００２５】以下このレジストパターン５Ａをマスクと
し、Ｃｌ2 とＢＣｌ3 の混合ガスを主体とする反応ガス
プラズマにより第２配線膜４を異方性エッチングし、さ
らにレジストパターン５Ａを除去する事により第２配線
が形成される。
し、Ｃｌ2 とＢＣｌ3 の混合ガスを主体とする反応ガス
プラズマにより第２配線膜４を異方性エッチングし、さ
らにレジストパターン５Ａを除去する事により第２配線
が形成される。
【００２６】第２の実施例として図１に示した基板上に
ネガ型レジストを用いて第２配線を形成する場合につい
て説明する。用いるレジストはネガ型で、酸発生剤が樹
脂に対して数重量％、ＰＶＰ（ポリビニルフェノール樹
脂）、メラミン架橋剤（樹脂に対して５〜１０重量％添
加）そして水酸基を付加した垂直配向する直鎖分子、例
えばシクロヘキサンカルボン酸アリールエステル置換体
（樹脂に対して１０〜３０重量％、望ましくは１０〜２
０重量％）からなる４元系レジストである。
ネガ型レジストを用いて第２配線を形成する場合につい
て説明する。用いるレジストはネガ型で、酸発生剤が樹
脂に対して数重量％、ＰＶＰ（ポリビニルフェノール樹
脂）、メラミン架橋剤（樹脂に対して５〜１０重量％添
加）そして水酸基を付加した垂直配向する直鎖分子、例
えばシクロヘキサンカルボン酸アリールエステル置換体
（樹脂に対して１０〜３０重量％、望ましくは１０〜２
０重量％）からなる４元系レジストである。
【００２７】このレジストを第２配線膜４上に塗布した
のちエキシマレーザー光７を照射する。その後、露光後
のベーク処理を１００〜１５０℃、３０秒〜３分行うこ
とにより、酸触媒反応により架橋反応を起こし、アルカ
リ現像液に不溶化する。ポジ型レジストの場合と同様、
垂直配向した直鎖分子によりこの酸触媒反応はレジスト
の深さ方向に進む。さらに現像過程でも現像液は垂直方
向に進むため矩形のレジスト形状のパターンが得られ
る。この時のレジストパターンのテーパー角もポジ型の
場合と同様にほぼ９０°になり、その寸法変動も±５％
以内に抑えることができた。最後にこのレジストパター
ンをマスクとし、塩素系ガスを主体とする反応性ガスプ
ラズマにより第２の配線膜をエッチングすることにより
第２配線が形成される。
のちエキシマレーザー光７を照射する。その後、露光後
のベーク処理を１００〜１５０℃、３０秒〜３分行うこ
とにより、酸触媒反応により架橋反応を起こし、アルカ
リ現像液に不溶化する。ポジ型レジストの場合と同様、
垂直配向した直鎖分子によりこの酸触媒反応はレジスト
の深さ方向に進む。さらに現像過程でも現像液は垂直方
向に進むため矩形のレジスト形状のパターンが得られ
る。この時のレジストパターンのテーパー角もポジ型の
場合と同様にほぼ９０°になり、その寸法変動も±５％
以内に抑えることができた。最後にこのレジストパター
ンをマスクとし、塩素系ガスを主体とする反応性ガスプ
ラズマにより第２の配線膜をエッチングすることにより
第２配線が形成される。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、ポジ型又
はネガ型の化学増幅系レジスト材料に垂直配向性を有す
る直鎖化合物を添加することにより、露光後の酸触媒反
応及び現像時の現像液はレジストの深さ方向に進む為、
レジストパターンは矩形状となり、解像性が向上すると
いう効果がある。
はネガ型の化学増幅系レジスト材料に垂直配向性を有す
る直鎖化合物を添加することにより、露光後の酸触媒反
応及び現像時の現像液はレジストの深さ方向に進む為、
レジストパターンは矩形状となり、解像性が向上すると
いう効果がある。
【図１】本発明の第１の実施例を説明する為の半導体チ
ップの断面図。
ップの断面図。
【図２】化学増幅系ポジ型レジストの酸触媒反応を説明
する為の図。
する為の図。
【図３】化学増幅系ネガ型レジストの酸触媒反応を説明
する為の図。
する為の図。
【図４】従来の化学増幅系ポジ型レジストを用いた場合
のレジストパターンの形成方法を説明する為の図。
のレジストパターンの形成方法を説明する為の図。
１，１Ａ シリコン基板 ２ 第１配線 ３ 層間絶縁膜 ４ 第２配線膜 ５ ポジ型レジスト膜 ５Ａ レジストパターン ６ マスク ７ ＫｒＦエキシマレーザー光 １０ ポジ型レジスト膜 １１ 酸発生剤 １２ 樹脂
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/027
Claims (5)
- 【請求項１】 少くとも樹脂及び感光性酸発生剤を含
み、この感光性酸発生剤より生成した酸の触媒反応を利
用してレジストの溶解性を変化させるポジ型化学増幅系
のレジスト材料において、垂直配向性を有する直鎖状化
合物を添加したことを特徴とするレジスト材料。 - 【請求項２】 直鎖状化合物が酸の存在下で加水分解し
て水酸基を生成する置換基を含む請求項１記載のレジス
ト材料。 - 【請求項３】 少くとも樹脂と感光性酸発生剤及び架橋
剤とを含み、前記感光性酸発生剤より生成した酸の触媒
反応を利用してレジストの溶解性を変化させるネガ型化
学増幅系のレジスト材料において、垂直配向性を有する
直鎖状化合物を添加したことを特徴とするレジスト材
料。 - 【請求項４】 直鎖状化合物が水酸基を含む請求項３記
載のレジスト材料。 - 【請求項５】 直鎖状化合物が、シクロヘキサンカルボ
ン酸シクロヘキシルエステル置換体、シクロヘキサンカ
ルボン酸アリールエステル置換体、安息香酸アリールエ
ステル置換体、ビフェニル置換体、フェニルピリミジン
置換体、フェニルジオキサン置換体のいずれかである請
求項１又は請求項３記載のレジスト材料。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7013140A JP2820051B2 (ja) | 1995-01-30 | 1995-01-30 | レジスト材料 |
| US08/593,939 US5665519A (en) | 1995-01-30 | 1996-01-30 | Resist material |
| KR1019960002035A KR960029906A (ko) | 1995-01-30 | 1996-01-30 | 레지스트 재료 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7013140A JP2820051B2 (ja) | 1995-01-30 | 1995-01-30 | レジスト材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08202029A true JPH08202029A (ja) | 1996-08-09 |
| JP2820051B2 JP2820051B2 (ja) | 1998-11-05 |
Family
ID=11824865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7013140A Expired - Fee Related JP2820051B2 (ja) | 1995-01-30 | 1995-01-30 | レジスト材料 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5665519A (ja) |
| JP (1) | JP2820051B2 (ja) |
| KR (1) | KR960029906A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003513475A (ja) * | 1999-11-02 | 2003-04-08 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 薄膜超小型電子装置間の垂直相互接続を形成する方法及びそのような垂直相互接続を備えた製品 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040265749A1 (en) * | 2003-06-26 | 2004-12-30 | International Business Machines Corporation | Fabrication of 3d rounded forms with an etching technique |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6327829A (ja) * | 1986-06-13 | 1988-02-05 | マイクロサイ，インコーポレイテッド | レジスト組成物およびその使用 |
| JPH01300250A (ja) * | 1988-05-30 | 1989-12-04 | Tosoh Corp | フォトレジスト組成物 |
| JPH0437760A (ja) * | 1990-06-01 | 1992-02-07 | Mitsubishi Electric Corp | 感光性樹脂組成物 |
| JPH06118650A (ja) * | 1992-09-30 | 1994-04-28 | Nippon Zeon Co Ltd | レジスト組成物 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4996123A (en) * | 1986-07-11 | 1991-02-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optically oriented photoresist pattern forming method using organic crystal in photoresist layer with specified refracting indices formula |
| NL8802832A (nl) * | 1988-02-29 | 1989-09-18 | Philips Nv | Methode voor het vervaardigen van een gelaagd element en het aldus verkregen element. |
| JPH0366118A (ja) * | 1989-08-04 | 1991-03-20 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPH03159114A (ja) * | 1989-11-16 | 1991-07-09 | Mitsubishi Electric Corp | 微細パターンの形成方法 |
-
1995
- 1995-01-30 JP JP7013140A patent/JP2820051B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-01-30 KR KR1019960002035A patent/KR960029906A/ko not_active Application Discontinuation
- 1996-01-30 US US08/593,939 patent/US5665519A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6327829A (ja) * | 1986-06-13 | 1988-02-05 | マイクロサイ，インコーポレイテッド | レジスト組成物およびその使用 |
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| JPH0437760A (ja) * | 1990-06-01 | 1992-02-07 | Mitsubishi Electric Corp | 感光性樹脂組成物 |
| JPH06118650A (ja) * | 1992-09-30 | 1994-04-28 | Nippon Zeon Co Ltd | レジスト組成物 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2003513475A (ja) * | 1999-11-02 | 2003-04-08 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 薄膜超小型電子装置間の垂直相互接続を形成する方法及びそのような垂直相互接続を備えた製品 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR960029906A (ko) | 1996-08-17 |
| US5665519A (en) | 1997-09-09 |
| JP2820051B2 (ja) | 1998-11-05 |
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