JPH0934118A - 微細パターンの形成方法 - Google Patents
微細パターンの形成方法Info
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- JPH0934118A JPH0934118A JP7183756A JP18375695A JPH0934118A JP H0934118 A JPH0934118 A JP H0934118A JP 7183756 A JP7183756 A JP 7183756A JP 18375695 A JP18375695 A JP 18375695A JP H0934118 A JPH0934118 A JP H0934118A
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- resin
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 反射率の小さな基板上においても良好なパタ
ーン形状と十分な焦点深度を達成できる微細パターン形
成方法を提供する。 【構成】 半導体基板上の被加工層上にレジストを塗布
する工程と、前記レジストを露光し、現像を行うことに
より、パターンを形成する微細パターンの形成方法にお
いて、前記レジストと被加工層とレジストの間に反射防
止層を設け、かつ、前記レジストにＫｒＦエキシマレー
ザ（２４８nm）等の露光光に対して７０％以上の透過率
を有する有橋環式炭化水素基を含有する樹脂を用いて、
透過率の高いレジストを構成する。
ーン形状と十分な焦点深度を達成できる微細パターン形
成方法を提供する。 【構成】 半導体基板上の被加工層上にレジストを塗布
する工程と、前記レジストを露光し、現像を行うことに
より、パターンを形成する微細パターンの形成方法にお
いて、前記レジストと被加工層とレジストの間に反射防
止層を設け、かつ、前記レジストにＫｒＦエキシマレー
ザ（２４８nm）等の露光光に対して７０％以上の透過率
を有する有橋環式炭化水素基を含有する樹脂を用いて、
透過率の高いレジストを構成する。
Description
【０００１】
【発明が属する技術の分野】本発明は半導体素子製造工
程のリソグラフィー工程における微細パターンの形成方
法に関する。
程のリソグラフィー工程における微細パターンの形成方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体装置製造工程のリソグラフ
ィー方法は、光源から出射した光をレンズで集光し、マ
スクに照射し、マスクを透過した光をレンズで集光して
ウェハ上で結像させ、この結像した光により、ウェハ上
にあらかじめ塗布されていたレジストが露光され、露光
部が選択的に現像液に溶解しパターンが形成されるとい
うものである。このような露光光学系で得られる解像度
Ｒは一般に、 Ｒ＝Ｋ1 ・（λ／ＮＡ） で表される。ここで、λは露光光の波長、ＮＡはレンズ
の開口数、Ｋ1 はプロセスによって決まる定数である。
ィー方法は、光源から出射した光をレンズで集光し、マ
スクに照射し、マスクを透過した光をレンズで集光して
ウェハ上で結像させ、この結像した光により、ウェハ上
にあらかじめ塗布されていたレジストが露光され、露光
部が選択的に現像液に溶解しパターンが形成されるとい
うものである。このような露光光学系で得られる解像度
Ｒは一般に、 Ｒ＝Ｋ1 ・（λ／ＮＡ） で表される。ここで、λは露光光の波長、ＮＡはレンズ
の開口数、Ｋ1 はプロセスによって決まる定数である。
【０００３】近年、デバイス寸法の縮小化に伴い、解像
度の向上（Ｒを小さくすること）が重要となっている。
Ｋ1 の値は実用的には０．６程度で、またＮＡにも限界
があるため、もっぱら露光波長λの短波長化が進められ
ており、最近では、ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８
nm）を用いたリソグラフィー技術が実用化されようとし
ている。
度の向上（Ｒを小さくすること）が重要となっている。
Ｋ1 の値は実用的には０．６程度で、またＮＡにも限界
があるため、もっぱら露光波長λの短波長化が進められ
ており、最近では、ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８
nm）を用いたリソグラフィー技術が実用化されようとし
ている。
【０００４】ところで、上記露光光学系の焦点深度（Ｄ
ＯＦ）は次式によって表されることが知られている。 ＤＯＦ＝ｋ2 ・（λ／ＮＡ2 ） ここでｋ2 はプロセスによって決まる定数である。この
式からわかるように露光波長の短波長化に伴い、焦点深
度も必然的に小さくなる。従って、リソグラフィーの焦
点深度を向上させることが極めて重要な課題となってき
ている。
ＯＦ）は次式によって表されることが知られている。 ＤＯＦ＝ｋ2 ・（λ／ＮＡ2 ） ここでｋ2 はプロセスによって決まる定数である。この
式からわかるように露光波長の短波長化に伴い、焦点深
度も必然的に小さくなる。従って、リソグラフィーの焦
点深度を向上させることが極めて重要な課題となってき
ている。
【０００５】加えて、実際の露光工程では露光光が基板
から反射するため、レジストパターンの形状が劣化した
り、レジスト膜内の多重反射によって生じる定在波のた
めに、実効的感度がレジスト膜厚によって変動するた
め、形成されたパターンの寸法も変動するなどの問題が
生じている。この問題を解決するために、基板からの反
射光を低減する方法、例えば、特開昭６１−１８５９２
８号公報に述べられているように窒化チタン膜等の反射
防止膜を設ける手法が提案されている。
から反射するため、レジストパターンの形状が劣化した
り、レジスト膜内の多重反射によって生じる定在波のた
めに、実効的感度がレジスト膜厚によって変動するた
め、形成されたパターンの寸法も変動するなどの問題が
生じている。この問題を解決するために、基板からの反
射光を低減する方法、例えば、特開昭６１−１８５９２
８号公報に述べられているように窒化チタン膜等の反射
防止膜を設ける手法が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の反射防止膜を用いるリソグラフィー方法は次の
ような問題点を抱えている。すなわち、反射防止膜を設
けることによって基板からの反射光の悪影響が低減でき
るものの、基板からの反射光が無くなるために、レジス
トパターン形状は台形形状となってしまう。このパター
ン形状の悪化はレジストの自己吸収によって、レジスト
膜の深さ方向に対して露光光の強度が減少するためで、
反射防止膜を用いた場合に必然的に生じる現象である。
た従来の反射防止膜を用いるリソグラフィー方法は次の
ような問題点を抱えている。すなわち、反射防止膜を設
けることによって基板からの反射光の悪影響が低減でき
るものの、基板からの反射光が無くなるために、レジス
トパターン形状は台形形状となってしまう。このパター
ン形状の悪化はレジストの自己吸収によって、レジスト
膜の深さ方向に対して露光光の強度が減少するためで、
反射防止膜を用いた場合に必然的に生じる現象である。
【０００７】パターン形状が台形形状になってしまう結
果、露光時のデフォーカスに対するパターン形状の劣化
も当然顕著となるために、焦点深度が低下するという問
題を抱えている。この基板界面での反射率とレジストの
ＤＯＦの関係はソサイティーオブ フォトーオプティカ
ルインスツルメンテーション エンジニアーズ（Ｓｏｃ
ｉｅｔｙ ｏｆ Ｐｈｏｔｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｎｓ
ｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ、Ａｄ
ｖａｎｃｅｓ ｉｎ Ｒｅｓｉｓｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏ
ｇｙ ａｎｄ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ １１）Ｖｏｌ．
２１９５、ｐ２３６にシミュレーションを用いて計算し
た結果が詳しく述べられている。すなわち、実効的焦点
深度を大きくするためには、基板からの反射はできるだ
け小さい方が好ましく、この場合、レジストの透過率は
できるだけ大きい方が好ましい。
果、露光時のデフォーカスに対するパターン形状の劣化
も当然顕著となるために、焦点深度が低下するという問
題を抱えている。この基板界面での反射率とレジストの
ＤＯＦの関係はソサイティーオブ フォトーオプティカ
ルインスツルメンテーション エンジニアーズ（Ｓｏｃ
ｉｅｔｙ ｏｆ Ｐｈｏｔｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｎｓ
ｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ、Ａｄ
ｖａｎｃｅｓ ｉｎ Ｒｅｓｉｓｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏ
ｇｙ ａｎｄ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ １１）Ｖｏｌ．
２１９５、ｐ２３６にシミュレーションを用いて計算し
た結果が詳しく述べられている。すなわち、実効的焦点
深度を大きくするためには、基板からの反射はできるだ
け小さい方が好ましく、この場合、レジストの透過率は
できるだけ大きい方が好ましい。
【０００８】なお、これまでクリプトンフロライド（Ｋ
ｒＦ）エキシマレーザの波長２４８nmに対して用いられ
てきたレジスト樹脂はもっぱらポリビニルフェノールを
主成分としている。しかしながら、ポリビニルフェノー
ルはベンゼン環を含むため、薄膜１μm 当たり６０％程
度の透過率しか得られなかった。レジストとして機能す
るためには、樹脂に保護基を導入し、さらに酸発生剤を
導入する必要があるために、実際のレジストの透過率は
必然的に６０％以下に低下していた。
ｒＦ）エキシマレーザの波長２４８nmに対して用いられ
てきたレジスト樹脂はもっぱらポリビニルフェノールを
主成分としている。しかしながら、ポリビニルフェノー
ルはベンゼン環を含むため、薄膜１μm 当たり６０％程
度の透過率しか得られなかった。レジストとして機能す
るためには、樹脂に保護基を導入し、さらに酸発生剤を
導入する必要があるために、実際のレジストの透過率は
必然的に６０％以下に低下していた。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の微細パターンの
形成方法は、例えば露光光としてＫｒＦエキシマレーザ
を用いた場合、露光光（２４８nm）に対して７０％以上
の透過率を有する樹脂を用いて、透過率の大きなレジス
トを構成することによって、反射膜上でのパターン形状
を改善する事によって、反射膜上においても分な焦点深
度を得ることができるという特徴を備えている。
形成方法は、例えば露光光としてＫｒＦエキシマレーザ
を用いた場合、露光光（２４８nm）に対して７０％以上
の透過率を有する樹脂を用いて、透過率の大きなレジス
トを構成することによって、反射膜上でのパターン形状
を改善する事によって、反射膜上においても分な焦点深
度を得ることができるという特徴を備えている。
【００１０】
【実施例１】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図１は本発明の実施例の工程を説明する図である。
本発明の微細パターンの形成方法は半導体基板１と上に
被加工層２となるポリシリコン膜を０．２μm の厚さ堆
積する。次に被加工層２上に反射防止膜３としてＣＶＤ
法により窒化チタン膜を堆積する。また、反射防止膜３
上に、レジスト４を回転塗布し、８０℃で１分間ベーク
して０．５μm の厚さのレジストを形成する。さらにレ
ジスト上に上層保護膜５としてポリアクリル酸水溶液
（８．６ｗｔ％）を回転塗布する。
る。図１は本発明の実施例の工程を説明する図である。
本発明の微細パターンの形成方法は半導体基板１と上に
被加工層２となるポリシリコン膜を０．２μm の厚さ堆
積する。次に被加工層２上に反射防止膜３としてＣＶＤ
法により窒化チタン膜を堆積する。また、反射防止膜３
上に、レジスト４を回転塗布し、８０℃で１分間ベーク
して０．５μm の厚さのレジストを形成する。さらにレ
ジスト上に上層保護膜５としてポリアクリル酸水溶液
（８．６ｗｔ％）を回転塗布する。
【００１１】次に、ＫｒＦエキシマレーザ露光機（波長
２４８nm、ＮＡ＝０．４２）で露光を行い、さらに、ホ
ットプレートで熱処理（７０℃、３０秒）を行った後、
アルカリ現像液（テトラメチルアンモニウムハイドロオ
キサイド ２．３８重量％水溶液）で現像を６０秒間行
い、微細パターンを形成した。
２４８nm、ＮＡ＝０．４２）で露光を行い、さらに、ホ
ットプレートで熱処理（７０℃、３０秒）を行った後、
アルカリ現像液（テトラメチルアンモニウムハイドロオ
キサイド ２．３８重量％水溶液）で現像を６０秒間行
い、微細パターンを形成した。
【００１２】次に本発明に用いるレジストの材料および
その動作について説明する。レジストはトリフェニルス
ルフォニウム塩からなる光酸発生剤（ｂ）（１重量％）
と樹脂（ａ）からなる。樹脂（ａ）はトリシクロデカニ
ル基を含有する３元共重合メタクリル樹脂から構成され
ている。この樹脂の合成方法は特願平５−３３４６４３
号明細書に詳しく述べられている。
その動作について説明する。レジストはトリフェニルス
ルフォニウム塩からなる光酸発生剤（ｂ）（１重量％）
と樹脂（ａ）からなる。樹脂（ａ）はトリシクロデカニ
ル基を含有する３元共重合メタクリル樹脂から構成され
ている。この樹脂の合成方法は特願平５−３３４６４３
号明細書に詳しく述べられている。
【００１３】
【化１】
【００１４】
【化２】
【００１５】さらに３元共重合樹脂はドライエッチ耐性
を確保するためのトリシクロデカニル基とレジストの現
像液に対する溶解速度を変化させるためのテトラヒドロ
ピラニルメタクリレート、基板密着性を確保するための
メタクリレートからなる。このレジスト樹脂は露光光
（波長２４８nm）に対して９５％以上の非常に高い透過
率を有している。また、光酸発生剤は露光光に対して若
干の吸収は有るものの、含有量が１重量％と少ないため
に、レジスト１４の吸収は非常に少なく９０％という優
れた透過率が得られた。次にレジストの動作について説
明する。まず、露光工程において、光酸発生剤から酸が
発生する。次に露光後のベーク処理工程で、保護基であ
るテトラヒドロピラニル基を脱離させ、アルカリ可溶な
カルボン酸構造に変化する（（ｃ）保護基脱離反応）。
を確保するためのトリシクロデカニル基とレジストの現
像液に対する溶解速度を変化させるためのテトラヒドロ
ピラニルメタクリレート、基板密着性を確保するための
メタクリレートからなる。このレジスト樹脂は露光光
（波長２４８nm）に対して９５％以上の非常に高い透過
率を有している。また、光酸発生剤は露光光に対して若
干の吸収は有るものの、含有量が１重量％と少ないため
に、レジスト１４の吸収は非常に少なく９０％という優
れた透過率が得られた。次にレジストの動作について説
明する。まず、露光工程において、光酸発生剤から酸が
発生する。次に露光後のベーク処理工程で、保護基であ
るテトラヒドロピラニル基を脱離させ、アルカリ可溶な
カルボン酸構造に変化する（（ｃ）保護基脱離反応）。
【００１６】
【化３】
【００１７】その後の現像工程で、アルカリ現像液に浸
隻することにより露光部が溶解し、パターンが形成され
る。本レジストはＮＡ＝０．４２のレンズを有する露光
機を用いて露光した結果、反射防止膜上において０．２
５μm Ｌ＆Ｓの解像度が得られた。また、側壁角度につ
いても、透過率が大きいために、理想的な垂直形状が得
られた。さらに、露光時に焦点を変化させてパターンを
形成したところ、０．３μm パターンに対して１μm と
いう優れた焦点深度が得られた。
隻することにより露光部が溶解し、パターンが形成され
る。本レジストはＮＡ＝０．４２のレンズを有する露光
機を用いて露光した結果、反射防止膜上において０．２
５μm Ｌ＆Ｓの解像度が得られた。また、側壁角度につ
いても、透過率が大きいために、理想的な垂直形状が得
られた。さらに、露光時に焦点を変化させてパターンを
形成したところ、０．３μm パターンに対して１μm と
いう優れた焦点深度が得られた。
【実施例２】次に本発明の第２の実施例について説明す
る。反射防止膜はプラズマＣＶＤ法によってＳｉＯＮ膜
を形成した。レジストは下記（ａ）に示すトリフェニル
スルホニウムヘキサフロロアンチモネートからなる光酸
発生剤（１重量％）と下記（ｂ）に示すトリシクロデカ
ニルカルボン酸メタクリレートを含有する２元共重合メ
タクリル樹脂から構成されている。
る。反射防止膜はプラズマＣＶＤ法によってＳｉＯＮ膜
を形成した。レジストは下記（ａ）に示すトリフェニル
スルホニウムヘキサフロロアンチモネートからなる光酸
発生剤（１重量％）と下記（ｂ）に示すトリシクロデカ
ニルカルボン酸メタクリレートを含有する２元共重合メ
タクリル樹脂から構成されている。
【００１８】
【化４】
【００１９】
【化５】
【００２０】この２元共重合樹脂の合成方法は特願平７
−０１１０４３号明細書に示されている。さらに２元共
重合樹脂は現像時の溶解速度を変化させるためのブトキ
シカルボルニル基からなる。このレジスト樹脂は露光光
（波長２４８nm）に対して９５％以上の非常に高い透過
率を有している。また、光酸発生剤は露光光に対して若
干の吸収は有るものの、含有量が１重量％と少ないため
に、レジスト４の吸収は非常に少なく９０％という優れ
た透過率が得られた。本レジストはＮＡ＝０．４２のレ
ンズを有する露光機を用いて露光し（５ｍＪ／cm2 ）、
１５０℃で６０秒間ベークし、テトラメチルアンモニウ
ムハイドロオキサイド水溶液（０．０２４ｗｔ％）中で
６０秒間現像した結果、０．２５μm Ｌ＆Ｓの解像度が
得られた。また、側壁角度についても、透過率が大きい
ために、理想的な垂直形状が得られた。さらに、露光時
に焦点を変化させてパターンを形成したところ、０．３
μmパターンに対して１μm の焦点深度が得られた。
−０１１０４３号明細書に示されている。さらに２元共
重合樹脂は現像時の溶解速度を変化させるためのブトキ
シカルボルニル基からなる。このレジスト樹脂は露光光
（波長２４８nm）に対して９５％以上の非常に高い透過
率を有している。また、光酸発生剤は露光光に対して若
干の吸収は有るものの、含有量が１重量％と少ないため
に、レジスト４の吸収は非常に少なく９０％という優れ
た透過率が得られた。本レジストはＮＡ＝０．４２のレ
ンズを有する露光機を用いて露光し（５ｍＪ／cm2 ）、
１５０℃で６０秒間ベークし、テトラメチルアンモニウ
ムハイドロオキサイド水溶液（０．０２４ｗｔ％）中で
６０秒間現像した結果、０．２５μm Ｌ＆Ｓの解像度が
得られた。また、側壁角度についても、透過率が大きい
ために、理想的な垂直形状が得られた。さらに、露光時
に焦点を変化させてパターンを形成したところ、０．３
μmパターンに対して１μm の焦点深度が得られた。
【００２１】以上樹脂構造にトリシクロデカニル基を用
いたレジストについて説明したが、他の有橋環式炭化水
素基であるアダマンチル基、ノルボルニル基等の有環式
炭化水素を用いても当然良く、また酸発生剤、保護基に
関しても上記の例に制限されないことは明らかである。
また、露光光としてはＫｒＦエキシマレーザを用いた場
合を示したが、他のＡｒＦエキシマレーザ等を用いても
本発明の効果が得られることはいうまでもない。
いたレジストについて説明したが、他の有橋環式炭化水
素基であるアダマンチル基、ノルボルニル基等の有環式
炭化水素を用いても当然良く、また酸発生剤、保護基に
関しても上記の例に制限されないことは明らかである。
また、露光光としてはＫｒＦエキシマレーザを用いた場
合を示したが、他のＡｒＦエキシマレーザ等を用いても
本発明の効果が得られることはいうまでもない。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、本発明の
微細パターンの形成方法は、ＫｒＦエキシマレーザ等の
露光光に対して７０％以上の透過率を有する樹脂を用い
て、透過率の大きなレジストを構成することによって、
反射率の小さな基板上でも垂直なパターン形状が得ら
れ、その結果、十分な焦点深度を達成できるという効果
を有する。
微細パターンの形成方法は、ＫｒＦエキシマレーザ等の
露光光に対して７０％以上の透過率を有する樹脂を用い
て、透過率の大きなレジストを構成することによって、
反射率の小さな基板上でも垂直なパターン形状が得ら
れ、その結果、十分な焦点深度を達成できるという効果
を有する。
【図１】本発明の第１の実施例の工程を示す図である。
１ 基板 ２ 被加工層 ３ 反射防止膜 ４ レジスト ４ａ レジストの露光部 ４ｃ レジストパターン ５ 上層膜 ６ 露光光
Claims (2)
- 【請求項１】半導体基板上の被加工層上にレジストを塗
布する工程と、前記レジストを露光し、現像を行うこと
により、パターンを形成する微細パターンの形成方法に
おいて、前記レジストと被加工層とレジストの間に反射
防止層を設け、かつ、前記レジストに露光光に対する透
過率が７０％以上の樹脂を用いることを特徴とする微細
パターンの形成方法。 - 【請求項２】レジストが光酸発生剤と樹脂からなり、樹
脂がアダマンチル基、ノルボルニル基、トリシクロデカ
ニル基を含む有橋環式炭化水素樹脂であることを特徴と
する請求項１記載の微細パターンの形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7183756A JPH0934118A (ja) | 1995-07-20 | 1995-07-20 | 微細パターンの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7183756A JPH0934118A (ja) | 1995-07-20 | 1995-07-20 | 微細パターンの形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0934118A true JPH0934118A (ja) | 1997-02-07 |
Family
ID=16141434
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7183756A Pending JPH0934118A (ja) | 1995-07-20 | 1995-07-20 | 微細パターンの形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0934118A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20000066808A (ko) * | 1999-04-21 | 2000-11-15 | 김영환 | 유기 난반사 방지용 물질 |
| KR100274553B1 (ko) * | 1997-04-16 | 2000-12-15 | 가네꼬 히사시 | (메트)아크릴레이트, 중합체, 포토레지스트 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성방법 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61185928A (ja) * | 1985-02-14 | 1986-08-19 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | パタ−ン形成法 |
| JPH02244154A (ja) * | 1989-01-23 | 1990-09-28 | Siemens Ag | 集積回路用フオトレジスト層の構造化方法 |
| JPH05257284A (ja) * | 1992-03-12 | 1993-10-08 | Fujitsu Ltd | 放射線感光材料およびそれを用いるパターン形成方法 |
| JPH07120927A (ja) * | 1993-10-26 | 1995-05-12 | Fujitsu Ltd | 遠紫外線用レジスト |
-
1995
- 1995-07-20 JP JP7183756A patent/JPH0934118A/ja active Pending
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| US6248499B1 (en) | 1997-04-16 | 2001-06-19 | Nec Corporation | (Meth)acrylate, polymer, photoresist composition, and pattern forming process making use of the composition |
| US6391529B2 (en) | 1997-04-16 | 2002-05-21 | Nec Corporation | (Meth)acrylate, polymer photoresist composition, and pattern forming process making use of the composition |
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|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
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