JPH10254137A - 化学増幅系レジスト - Google Patents

化学増幅系レジスト

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JPH10254137A
JPH10254137A JP9056357A JP5635797A JPH10254137A JP H10254137 A JPH10254137 A JP H10254137A JP 9056357 A JP9056357 A JP 9056357A JP 5635797 A JP5635797 A JP 5635797A JP H10254137 A JPH10254137 A JP H10254137A
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resist
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arom
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 現像後のレジストパターンがテーパー形状に
なることを防止し、解像性、焦点深度、寸法精度等に優
れ、同時にドライエッチング耐性及び耐熱性にも優れた
ＡｒＦ用化学増幅系レジストを提供する。 【解決手段】 脂環式アクリル系樹脂と光酸発生剤とを
含んで成るレジストに、芳香環を有する樹脂を添加した
ＡｒＦ用化学増幅系レジスト。芳香環を有する樹脂とし
ては、ポリヒドロキシスチレン樹脂、ノボラック樹脂、
ｔ−ＢＯＣ保護型ポリヒドロキシスチレン樹脂等が好ま
しく、その添加量はベース樹脂１００重量部に対し１〜
１０重量部程度が好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、脂環式アクリル系
樹脂と光酸発生剤とを含み、更に芳香環を有する樹脂が
添加された化学増幅系レジストに関する。この化学増幅
系レジストは、例えば、半導体基板上に成膜し、所望の
半導体集積回路パターンを描いたマスク又はレチクルを
通してＡｒＦエキシマレーザー光にて露光し、ＰＥＢ
（Post Exposure Bake）処理後、現像液を用いて現像す
るパターン形成法におけるポジ型レジスト等として有用
である。
【０００２】
【従来の技術】従来の光リソグラフィにおいては、露光
光にｇ線（４３６ｎｍ）やｉ線（３６５ｎｍ）を用い、
レジストのベース樹脂にノボラック樹脂を用い、感光剤
にナフトキノンジアジドを用いた溶解抑止型ポジ型レジ
ストが主流であった。一方、近年、微細化に有利な遠紫
外光であるエキシマレーザー光（２４８ｎｍ、１９３ｎ
ｍ等）を露光光として用いたリソグラフィも必要となっ
てきた。このエキシマレーザー光の場合は、前記のレジ
ストでは光吸収が大き過ぎ、良好なレジストパターンが
得られず、また感度も大幅に増大するので適していな
い。そこで、光酸発生剤から発生する酸触媒の増感反応
を利用した化学増幅系レジストが提案され、短波長リソ
グラフィ用レジストや、高感度が要求される電子線リソ
グラフィ用レジストとして主流となりつつある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】露光波長１９３ｎｍの
ＡｒＦエキシマレーザーリソグラフィ用レジストは、特
に光吸収の問題が大きく、レジスト構成成分に制約が大
きい。そこで、ＡｒＦ用化学増幅系レジストとしては、
光吸収の問題の無い脂環式アクリル系樹脂と光酸発生剤
から成る２成分系ポジ型レジストが提案されている（例
えば、Proc. SPIE, vol.2438, p433, 1995）。しかし、
このレジストでは、レジストパターン形成後下地膜にパ
ターンを転写する際のドライエッチングに対する耐性及
び耐熱性が著しく低く、実用性に劣るという問題があ
る。
【０００４】一方、ドライエッチング耐性や耐熱性を向
上させたレジストとして、フェノール系樹脂と光酸発生
剤と、更に架橋剤とを含んで成る化学増幅レジストが提
案されている（特開平５−３２３６１０号公報）。しか
し、このレジストでは、ＡｒＦエキシマレーザー光に対
し強い光吸収を持つので、矩形なレジストパターンを得
ることができず、図２に示す様にウエハー２０１上に得
られる現像後のレジストパターン２０２がテーパー形状
になる。この様にレジストパターンがテーパー形状にな
ると、解像性、焦点深度、寸法精度等が損なわれ、特に
微細パターンの形成においては致命的な問題となる。
【０００５】本発明は、上述した従来技術の各問題を解
決する為になされたものであり、光吸収に起因するテー
パー形状等の問題が無く、解像性、焦点深度、寸法精度
等に優れ、同時にドライエッチング耐性及び耐熱性にも
優れた化学増幅系レジストを提供することを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、脂
環式アクリル系樹脂と光酸発生剤とを含んで成る化学増
幅系レジストにおいて、芳香環を有する樹脂が添加され
たことを特徴とする化学増幅系レジストにより達成でき
る。
【０００７】本発明は、ＡｒＦエキシマレーザーに対し
て光吸収の問題が無い脂環式アクリル系樹脂と光酸発生
剤から構成される従来の２成分化学増幅ＡｒＦ用レジス
トに、ドライエッチング耐性及び耐熱性向上の為に芳香
環を有する樹脂を添加することにより、両特性をバラン
ス良く維持し、当該用途に極めて適したレジストにした
ものである。芳香環を有する樹脂は、その芳香環に含ま
れる炭素原子及びそれらを結合させている二重結合によ
りドライエッチング時のレジストの膜減りを抑え、また
耐熱性を向上させる作用を奏する。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて説明する。
【０００９】本発明の化学増幅系レジストにおいては、
ベース樹脂として、脂環式アクリル系樹脂を用いる。こ
の脂環式アクリル系樹脂としては、化学増幅系レジスト
のベース樹脂として従来より知られる各種の極性基を有
する脂環式メタクリレート樹脂や脂環式アクリレート樹
脂等を使用でき、その種類は所望に応じて適宜選定すれ
ばよい。具体的には、先に述べた Proc. SPIE, vol.243
8, p433, 1995 記載のポリ（ＴＣＤＡ−ＴＨＰＭＡ−Ｍ
ＭＡ）等が挙げられる。
【００１０】光酸発生剤としては、従来より知られる各
種の光酸発生剤（例えば、オニウム塩、ジスルフォニル
ジアゾメタン系光酸発生剤等）を使用でき、その種類や
添加量は所望に応じて適宜選定すればよい。一般には、
ベース樹脂１００重量部に対して光酸発生剤は１〜１０
重量部程度添加する。
【００１１】芳香環を有する樹脂としては、その芳香環
に含まれる炭素原子及びそれらを結合させている二重結
合がドライエッチング時のレジストの膜減りを抑え、ま
た耐熱性を向上させる作用を奏するものであれば、特に
制限無く用いることができる。その重量平均分子量は
８,０００〜３０,０００程度が好ましい（ＧＰＣ測定、
スチレン換算）。
【００１２】芳香環を有する樹脂としては、ポリヒドロ
キシスチレン樹脂［下記式（１）］が特に好ましい。
【００１３】
【化１】 また、それ以外の好ましい芳香環を有する樹脂として
は、ノボラック樹脂［下記式（２）］及びアルカリ難溶
の保護基を有するポリヒドロキシスチレン樹脂、代表的
にはｔ−ＢＯＣ（t-butoxycarbonyl）保護型ポリヒドロ
キシスチレン樹脂［下記式（３）］、が挙げられる。
【００１４】
【化２】
【００１５】
【化３】 これら芳香環を有する樹脂の添加量は、ベース樹脂（脂
環式アクリル系樹脂）１００重量部に対し１〜１０重量
部程度が、その効果及び透明度の点から好ましい。
【００１６】ただし、これらの樹脂はアルカリ現像液に
対する溶解性が異なるので、その種類がレジスト形状や
解像度に影響を及ぼす。したがって、ベースとなるレジ
ストの組成に合わせて、混合する樹脂の種類、分子量
比、混合比、保護率を選ぶことが望ましい。更に、これ
らを適切に選ぶことにより、レジストの解像性に最も影
響を与える溶解コントラストを最適に維持したままドラ
イエッチング耐性、耐熱性をより向上することもでき
る。
【００１７】また芳香環を有する樹脂は、ＡｒＦエキシ
マレーザー光の１９３ｎｍに大きな光吸収を持つので、
添加する樹脂の種類、分子量、添加量を適当に選ぶこと
により染料としての機能を持たせることもできる。この
とき、レジスト膜の１９３ｎｍ光に対する透過率を好ま
しくは４０〜７０％／μｍ程度、最適には５０％／μｍ
程度になるように調整するとよい。これにより、レジス
ト膜の光吸収が大きくなり、下地基板からの乱反射によ
るレジストパターンの変形、またこれによる解像性の劣
化が抑えられ、反射防止効果も得られる。
【００１８】また、本発明の化学増幅系レジストには、
例えば架橋剤、その他の添加剤を所望に応じて適宜添加
してもよい。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【００２０】＜実施例１＞ベース樹脂として、脂環式ア
クリル系樹脂である重量平均分子量２０,０００のＴＣ
ＤＡ−ＴＨＰＭＡ−ＭＭＡを１００重量部、光酸発生剤
としてオニウム塩を５重量部、芳香環を有する樹脂とし
て重量平均分子量１２,０００のポリヒドロキシスチレ
ン樹脂を２重量部、溶剤としてＰＧＭＥＡを８０重量部
含むＡｒＦ用化学増幅系レジスト液を調製した。
【００２１】この化学増幅系レジスト液をシリコンウェ
ハー上に約０．５μｍ厚に塗布し、マスクを通してＡｒ
Ｆエキシマレーザー光（１９３ｎｍ）にて露光し、１０
０℃９０秒間のＰＥＢ処理を施し、アルカリ現像液を用
いて現像し、パターン幅０．１８μｍのポジ型レジスト
パターンを得た。
【００２２】図１は、本実施例で形成したポジ型レジス
トパターンの模式的断面図である。この様に、ウェハー
１０１上の現像後のレジストパターン１０２は矩形であ
り、優れた解像性及び寸法精度を実現できた。
【００２３】更に、このポジ型レジストパターンに対
し、Ｃｌ2ＨＢｒガスを用い、１００ｍｍＴｏｒｒにお
いて、１２０Ｗ、１２０秒間のドライエッチングを行っ
たところ、レジストの膜減りやレジストパターンの変形
等が無く、良好なエッチングが可能であった。具体的に
は、従来の芳香環を有する樹脂を添加しないレジスト
（比較例１）と比較して、ドライエッチング耐性、耐熱
性が約１０％向上した。
【００２４】＜比較例１＞ポリヒドロキシスチレン樹脂
を添加しないこと以外は、実施例１と同様にして化学増
幅系レジスト液を調製し、ポジ型レジストパターンを形
成し、同様にドライエッチングを行ったところ、レジス
トの膜減りやレジストパターンの変形等がみられた。
【００２５】＜実施例２＞芳香環を有する樹脂を重量平
均分子量２０,０００のポリヒドロキシスチレン樹脂１
重量部に変更したこと以外は、実施例１と同様にしてパ
ターンを形成したところ、同様の良好な結果が得られ
た。
【００２６】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明の化学増幅系
レジストは、ＡｒＦリソグラフィ等において、ドライエ
ッチング時のレジストの膜減りを抑え、また耐熱性を向
上させることができる。そのため、現像後の脱水ベーク
時やドライエッチング時のレジストパターンの変形が抑
えられ、高解像性を確保することができる。更に、芳香
環を有する樹脂は染料としての機能を持たせることもで
きる。
【００２７】この結果、本発明によれば、解像性、焦点
深度、寸法精度が向上し、デバイスパターンの高集積化
が可能になり、特に微細パターン形成に対してその効果
は大きく、リソグラフィ用レジストの高性能化、すなわ
ち高解像度化に非常に有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１のポジ型レジストパターンの模式的断
面図である。
【図２】従来のポジ型レジストのパターンの模式的断面
図である。
【符号の説明】
１０１、２０１ ウェハー １０２、２０２ レジストパターン

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 脂環式アクリル系樹脂と光酸発生剤とを
    含んで成る化学増幅系レジストにおいて、芳香環を有す
    る樹脂が添加されたことを特徴とする化学増幅系レジス
    ト。
  2. 【請求項２】 前記芳香環を有する樹脂が、ノボラック
    樹脂又はポリヒドロキシスチレン樹脂である請求項１記
    載の化学増幅系レジスト。
  3. 【請求項３】 前記芳香環を有する樹脂が、アルカリ難
    溶の保護基を有するポリヒドロキシスチレン樹脂である
    請求項１記載の化学増幅系レジスト。
  4. 【請求項４】 前記芳香環を有する樹脂の添加量がベー
    ス樹脂１００重量部に対し１〜１０重量部である請求項
    １、２又は３記載の化学増幅系レジスト。
JP9056357A 1997-03-11 1997-03-11 化学増幅系レジスト Pending JPH10254137A (ja)

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JP9056357A JPH10254137A (ja) 1997-03-11 1997-03-11 化学増幅系レジスト
US09/036,997 US6033827A (en) 1997-03-11 1998-03-09 Chemically amplified resist
CN98100895A CN1090342C (zh) 1997-03-11 1998-03-10 化学增强的光刻胶
KR1019980007972A KR100297381B1 (ko) 1997-03-11 1998-03-10 화학증폭계레지스트

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