JPH1083073A - パターン形成材料及びパターン形成方法 - Google Patents
パターン形成材料及びパターン形成方法Info
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- JPH1083073A JPH1083073A JP8237462A JP23746296A JPH1083073A JP H1083073 A JPH1083073 A JP H1083073A JP 8237462 A JP8237462 A JP 8237462A JP 23746296 A JP23746296 A JP 23746296A JP H1083073 A JPH1083073 A JP H1083073A
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- Japan
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- pattern
- forming material
- pattern forming
- electron beam
- polymer
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電子線描画を用いた微細なレジストパターン
の形成において、現像して形成されるパターン表面のラ
フネスを抑制することを目的とする。 【解決手段】 化合物として１，３，５−トリス［４−
（４−トルエンスルフォニロキシ）フェニル］ベンゼン
を含有するパターン形成材料２を基板１上に形成して電
子線３により露光を行い、その後パターン形成材料２を
アルカリ現像してレジストパターンを形成する。上記の
化合物は分子量が低いため、解像性に優れ、ラフネスの
少ないパターンを形成することができる。
の形成において、現像して形成されるパターン表面のラ
フネスを抑制することを目的とする。 【解決手段】 化合物として１，３，５−トリス［４−
（４−トルエンスルフォニロキシ）フェニル］ベンゼン
を含有するパターン形成材料２を基板１上に形成して電
子線３により露光を行い、その後パターン形成材料２を
アルカリ現像してレジストパターンを形成する。上記の
化合物は分子量が低いため、解像性に優れ、ラフネスの
少ないパターンを形成することができる。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体製造工程のう
ち、微細なレジストパターン形成用の材料及びパターン
方法に関するものである。
ち、微細なレジストパターン形成用の材料及びパターン
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、０．１μｍレベルの微細なレジス
トパターンの形成方法として、電子線を用いたリソグラ
フィが一般的に提案されている。しかしながら、上記の
ような電子線を用いた微細パターン形成においては、パ
ターンのラフネスが課題となってくる。すなわち、通常
用いられているポリマーを含有するレジストに対して、
電子線描画（露光）を用いてパターン形成を行うと、１
０ｎｍ程度のラフネスが発生し、このラフネスはパター
ンサイズが微細になる程顕著となる。
トパターンの形成方法として、電子線を用いたリソグラ
フィが一般的に提案されている。しかしながら、上記の
ような電子線を用いた微細パターン形成においては、パ
ターンのラフネスが課題となってくる。すなわち、通常
用いられているポリマーを含有するレジストに対して、
電子線描画（露光）を用いてパターン形成を行うと、１
０ｎｍ程度のラフネスが発生し、このラフネスはパター
ンサイズが微細になる程顕著となる。
【０００３】以下、上記のような課題が発生する従来の
パターン形成材料を用いたパターン形成方法について、
図面を参照しながら詳細に説明する。図２は、従来のパ
ターン形成材料を用いたパターン形成方法の工程断面図
を示したものである。
パターン形成材料を用いたパターン形成方法について、
図面を参照しながら詳細に説明する。図２は、従来のパ
ターン形成材料を用いたパターン形成方法の工程断面図
を示したものである。
【０００４】まず図２（ａ）に示すように、基板１上に
従来のパターン形成材料（レジスト）４を０．５ミクロ
ン厚に形成する。このパターン形成材料４は、ポリマー
として分子量が約１０万であるポリメチルメタクリレー
ト１０ｇを上記のポリマーを溶解させる溶媒としてのテ
トラヒドロフラン４５ｇ中に溶解させたものを塗布する
ことにより形成する。
従来のパターン形成材料（レジスト）４を０．５ミクロ
ン厚に形成する。このパターン形成材料４は、ポリマー
として分子量が約１０万であるポリメチルメタクリレー
ト１０ｇを上記のポリマーを溶解させる溶媒としてのテ
トラヒドロフラン４５ｇ中に溶解させたものを塗布する
ことにより形成する。
【０００５】次に図２（ｂ）に示すように、基板１上に
形成されたパターン形成材料４に対して５０ＫｅＶの電
子線描画装置にて、電子線３によりライン・アンド・ス
ペースパターンを描いた。
形成されたパターン形成材料４に対して５０ＫｅＶの電
子線描画装置にて、電子線３によりライン・アンド・ス
ペースパターンを描いた。
【０００６】その後、メチルイソブチルケトンにて６０
秒の現像を行ってパターン形成材料４の電子線３の描画
（露光）された領域を除去し、図２（ｃ）に示すような
５０μＣ／ｃｍ2にて０．２０μｍライン・アンド・ス
ペースを形成した。
秒の現像を行ってパターン形成材料４の電子線３の描画
（露光）された領域を除去し、図２（ｃ）に示すような
５０μＣ／ｃｍ2にて０．２０μｍライン・アンド・ス
ペースを形成した。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ポリマーを用いて電子線によりパターンを形成すると、
図２（ｃ）に示すパターン４Ａのように表面にラフネス
が発生し、その大きさは約１０ｎｍ程度となってしま
う。このように大きいラフネスのパターンは、パターン
寸法管理が難しく、また、後工程のエッチングやイオン
注入において加工精度が低下するために、結果として半
導体素子の歩留りの低下の大きな要因となることが予想
される。
ポリマーを用いて電子線によりパターンを形成すると、
図２（ｃ）に示すパターン４Ａのように表面にラフネス
が発生し、その大きさは約１０ｎｍ程度となってしま
う。このように大きいラフネスのパターンは、パターン
寸法管理が難しく、また、後工程のエッチングやイオン
注入において加工精度が低下するために、結果として半
導体素子の歩留りの低下の大きな要因となることが予想
される。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のパターン形成材
料及びパターン形成方法は、上記の課題を解決するため
に、下記の一般式で表わされる低分子量化合物をポリマ
ーとして用いる構成となっている。
料及びパターン形成方法は、上記の課題を解決するため
に、下記の一般式で表わされる低分子量化合物をポリマ
ーとして用いる構成となっている。
【０００９】
【化３】
【００１０】この化合物は、従来のポリマーを用いる場
合に比べて分子量が１桁から３桁小さいものの、パター
ン形成材料として十分に機能するような膜として形成す
ることができるため、電子線描画（露光）を行ってパタ
ーン形成を行っても、表面のラフネスを少なくすること
ができる。
合に比べて分子量が１桁から３桁小さいものの、パター
ン形成材料として十分に機能するような膜として形成す
ることができるため、電子線描画（露光）を行ってパタ
ーン形成を行っても、表面のラフネスを少なくすること
ができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態における
パターン形成材料及びパターン形成方法について説明す
る。
パターン形成材料及びパターン形成方法について説明す
る。
【００１２】本発明では、従来用いられているパターン
形成材料中に含有されるポリマーとしてのポリメチルメ
タクリレート等の分子量がかなり大きいものに代えて、
上記の（化３）で示されるポリマーを用い、このポリマ
ーを溶解することの可能な溶媒に溶解させた。このポリ
マーを含有するパターン形成材料を用いて電子線描画
（露光）によりパターン形成を行うと、０．１５μｍラ
イン・アンド・スペースというような非常に微細なパタ
ーンでありながら、表面のラフネスを１ｎｍ以下に抑制
することができた。
形成材料中に含有されるポリマーとしてのポリメチルメ
タクリレート等の分子量がかなり大きいものに代えて、
上記の（化３）で示されるポリマーを用い、このポリマ
ーを溶解することの可能な溶媒に溶解させた。このポリ
マーを含有するパターン形成材料を用いて電子線描画
（露光）によりパターン形成を行うと、０．１５μｍラ
イン・アンド・スペースというような非常に微細なパタ
ーンでありながら、表面のラフネスを１ｎｍ以下に抑制
することができた。
【００１３】そこで以下では、本発明のパターン形成材
料及びパターン形成方法において、上記のように表面の
ラフネスを抑制することができるメカニズムについて説
明する。
料及びパターン形成方法において、上記のように表面の
ラフネスを抑制することができるメカニズムについて説
明する。
【００１４】従来のパターン形成材料（レジスト）中に
含有されているポリマー成分としてのポリメチルメタク
リレートは、その分子量が約１０万程度であり、分子量
がこのように大きいと、基板上にパターン形成材料を形
成した段階で、局所的に分子構造が異なるため、不均一
なパターン形成材料となってしまう。従って、その後電
子線描画（露光）を行うと、電子線による現像液への可
溶性も不均一となってしまい、結果としてパターン表面
にラフネスが生じてしまう。
含有されているポリマー成分としてのポリメチルメタク
リレートは、その分子量が約１０万程度であり、分子量
がこのように大きいと、基板上にパターン形成材料を形
成した段階で、局所的に分子構造が異なるため、不均一
なパターン形成材料となってしまう。従って、その後電
子線描画（露光）を行うと、電子線による現像液への可
溶性も不均一となってしまい、結果としてパターン表面
にラフネスが生じてしまう。
【００１５】これに対して、（化３）に示すポリマーを
用いた本発明の実施の形態におけるパターン形成材料で
は、ｎの値によって分子量は異なるものの、分子量を約
５０００以下に抑制することができる。通常上記程度の
分子量では、基板上にパターン形成材料を形成しようと
しても、流動性が大きすぎて膜として形成することがで
きないと言われているが、本発明ではそのような問題は
生じず、十分にレジスト膜として機能するように形成す
ることができた。その結果本発明によれば、分子量が従
来と比較して著しく低いため、基板上に均質なアモルフ
ァス膜を形成できた。この要因は、（化３）に示すよう
に、その構造においてベンゼン環骨格を配置しているた
めと考えられる。
用いた本発明の実施の形態におけるパターン形成材料で
は、ｎの値によって分子量は異なるものの、分子量を約
５０００以下に抑制することができる。通常上記程度の
分子量では、基板上にパターン形成材料を形成しようと
しても、流動性が大きすぎて膜として形成することがで
きないと言われているが、本発明ではそのような問題は
生じず、十分にレジスト膜として機能するように形成す
ることができた。その結果本発明によれば、分子量が従
来と比較して著しく低いため、基板上に均質なアモルフ
ァス膜を形成できた。この要因は、（化３）に示すよう
に、その構造においてベンゼン環骨格を配置しているた
めと考えられる。
【００１６】本発明に係る上記の（化３）で示した化合
物（ポリマー）を用いたパターン形成材料の電子線によ
る反応としては、下記の式に示すように、電子線により
分子中の末端基であるＲ1〜Ｒ3が分裂してスルフォン酸
が生成され、この領域がアルカリ可溶性となり、アルカ
リ現像にてポジ型のパターンが形成されるというもので
ある。
物（ポリマー）を用いたパターン形成材料の電子線によ
る反応としては、下記の式に示すように、電子線により
分子中の末端基であるＲ1〜Ｒ3が分裂してスルフォン酸
が生成され、この領域がアルカリ可溶性となり、アルカ
リ現像にてポジ型のパターンが形成されるというもので
ある。
【００１７】
【化４】
【００１８】なお、この（化４）のような反応を助長す
るためにパターン形成材料中に適宜酸発生剤、増感剤な
どを混入したり、露光後の加熱を行っても良いことは言
うまでもない。
るためにパターン形成材料中に適宜酸発生剤、増感剤な
どを混入したり、露光後の加熱を行っても良いことは言
うまでもない。
【００１９】また、本実施の形態におけるパターン形成
材料は、上記したように（化３）で示される化合物が分
解してスルフォン酸生成されるわけであるが、このスル
フォン酸は酸性度が強いことから、アルカリ可溶性が大
きく、結果としてレジストとしての現像コントラストが
大きくなり微細パターン形成に非常に有利となる。
材料は、上記したように（化３）で示される化合物が分
解してスルフォン酸生成されるわけであるが、このスル
フォン酸は酸性度が強いことから、アルカリ可溶性が大
きく、結果としてレジストとしての現像コントラストが
大きくなり微細パターン形成に非常に有利となる。
【００２０】なお本発明の実施の形態における（化３）
で示した化合物のガラス転移温度は６０℃以上と高く、
電子線描画（露光）前に行われるベーキングに耐えうる
と考えられ、リソグラフィ工程でのレジストプロセスの
条件を満たしている。
で示した化合物のガラス転移温度は６０℃以上と高く、
電子線描画（露光）前に行われるベーキングに耐えうる
と考えられ、リソグラフィ工程でのレジストプロセスの
条件を満たしている。
【００２１】また本発明に（化３）に示した化合物を溶
解させる溶媒としては、本発明に係る化合物を溶解させ
るものであればよく、例えばテトラヒドロフランなどが
挙げられる。
解させる溶媒としては、本発明に係る化合物を溶解させ
るものであればよく、例えばテトラヒドロフランなどが
挙げられる。
【００２２】以下本発明の実施例におけるパターン形成
材料を用いたパターン形成方法について、図面を参照し
ながら説明する。図１は、本発明のパターン形成方法の
工程断面図を示したものである。
材料を用いたパターン形成方法について、図面を参照し
ながら説明する。図１は、本発明のパターン形成方法の
工程断面図を示したものである。
【００２３】まず図１（ａ）に示すように、基板１上に
本発明に係るパターン形成材料２を調製して０．５ミク
ロン厚に形成する。具体的には、本発明に係るパターン
形成材料２は、ポリマー成分として１，３，５−トリス
［４−（４−トルエンスルフォニロキシ）フェニル］ベ
ンゼン１０ｇを、ポリマーを溶解する溶媒であるテトラ
ヒドロフラン４５ｇ中に溶解させた後塗布形成した。な
お、上記のポリマーは下記の式で表される。
本発明に係るパターン形成材料２を調製して０．５ミク
ロン厚に形成する。具体的には、本発明に係るパターン
形成材料２は、ポリマー成分として１，３，５−トリス
［４−（４−トルエンスルフォニロキシ）フェニル］ベ
ンゼン１０ｇを、ポリマーを溶解する溶媒であるテトラ
ヒドロフラン４５ｇ中に溶解させた後塗布形成した。な
お、上記のポリマーは下記の式で表される。
【００２４】
【化５】
【００２５】次に図１（ｂ）に示すように、基板１上に
形成されたパターン形成材料２に対して５０ＫｅＶの電
子線描画装置にて、電子線３によりライン・アンド・ス
ペースパターンを描いた。
形成されたパターン形成材料２に対して５０ＫｅＶの電
子線描画装置にて、電子線３によりライン・アンド・ス
ペースパターンを描いた。
【００２６】その後、テトラメチルアンモニムハイドロ
キサイド水溶液にて６０秒の現像を行ってパターン形成
材料２の電子線３の描画（露光）された領域を除去し、
図２（ｃ）に示すような１５ｍＣ／ｃｍ2にて０．１５
μｍライン・アンド・スペースを形成した。このパター
ンはそのラフネスが１ｎｍ以下という良好なパターン形
状を有していた。
キサイド水溶液にて６０秒の現像を行ってパターン形成
材料２の電子線３の描画（露光）された領域を除去し、
図２（ｃ）に示すような１５ｍＣ／ｃｍ2にて０．１５
μｍライン・アンド・スペースを形成した。このパター
ンはそのラフネスが１ｎｍ以下という良好なパターン形
状を有していた。
【００２７】なお、上記化合物（ポリマー）の代わり
に、下記の式で表される１，３，５−トリス［４−（タ
ーシャリーブチルオキシスルフォニルメトキシ）フェニ
ル］ベンゼンを用いた場合にも上記と同様のラフネスの
少ない良好なパターンを形成できた。
に、下記の式で表される１，３，５−トリス［４−（タ
ーシャリーブチルオキシスルフォニルメトキシ）フェニ
ル］ベンゼンを用いた場合にも上記と同様のラフネスの
少ない良好なパターンを形成できた。
【００２８】
【化６】
【００２９】また、上記化合物中のターシャリーブチル
基の代わりに、置換フェニル基、無置換フェニル基、ア
ルキル基、アルケニル基、テトラヒドロピラニル基、ア
セタール基、ケタール基、または、トリメチルシリル基
などを用いても同様の効果を得ることができる。
基の代わりに、置換フェニル基、無置換フェニル基、ア
ルキル基、アルケニル基、テトラヒドロピラニル基、ア
セタール基、ケタール基、または、トリメチルシリル基
などを用いても同様の効果を得ることができる。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、レジスト膜として形成
することの可能な低分子量の化合物を含有するパターン
形成材料を用いることにより、ラフネスの少ないパター
ンを形成でき、結果としてパターン寸法管理が容易とな
り、また、エッチングやイオン注入等の後工程での不良
を低減して、素子の歩留り向上を図ることができる。
することの可能な低分子量の化合物を含有するパターン
形成材料を用いることにより、ラフネスの少ないパター
ンを形成でき、結果としてパターン寸法管理が容易とな
り、また、エッチングやイオン注入等の後工程での不良
を低減して、素子の歩留り向上を図ることができる。
【図１】本発明のパターン形成材料を用いたパターン形
成方法の工程断面図
成方法の工程断面図
【図２】従来のパターン形成材料を用いたパターン形成
方法の工程断面図
方法の工程断面図
１ 基板 ２，４ レジスト ３ 電子線 ２Ａ，４Ａ パターン
Claims (2)
- 【請求項１】下記一般式で表わされる化合物及び前記化
合物を溶解させる溶媒とを含有するパターン形成材料。 【化１】 （但し、Ｒ1〜Ｒ3は任意の置換基、ｎは０以上６以下の
整数）。 - 【請求項２】基板上に下記一般式で表わされる化合物及
び前記化合物を溶解させる溶媒とを含有するパターン形
成材料を形成する工程と、前記パターン形成材料を電子
線により描画する工程と、前記描画の後前記パターン形
成材料をアルカリ現像してパターンを形成する工程とを
備えたパターン形成方法。 【化２】 （但し、Ｒ1〜Ｒ3は任意の置換基、ｎは０以上６以下の
整数）。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8237462A JPH1083073A (ja) | 1996-09-09 | 1996-09-09 | パターン形成材料及びパターン形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8237462A JPH1083073A (ja) | 1996-09-09 | 1996-09-09 | パターン形成材料及びパターン形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1083073A true JPH1083073A (ja) | 1998-03-31 |
Family
ID=17015703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8237462A Pending JPH1083073A (ja) | 1996-09-09 | 1996-09-09 | パターン形成材料及びパターン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1083073A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1517179A1 (en) * | 2003-09-10 | 2005-03-23 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Photosensitive composition and pattern forming method using the same |
| WO2008029673A1 (fr) | 2006-09-08 | 2008-03-13 | Jsr Corporation | Composition sensible au rayonnement et procédé de fabrication d'un composé de faible masse moléculaire destiné à être utilisé dans ladite composition |
| JP2008303221A (ja) * | 2007-06-08 | 2008-12-18 | Dongjin Semichem Co Ltd | 感光性化合物およびこれを含むフォトレジスト組成物 |
| US7615330B2 (en) | 2006-03-27 | 2009-11-10 | Fujifilm Corporation | Positive resist composition and pattern formation method using the same |
| US10895010B2 (en) | 2006-08-31 | 2021-01-19 | Entegris, Inc. | Solid precursor-based delivery of fluid utilizing controlled solids morphology |
-
1996
- 1996-09-09 JP JP8237462A patent/JPH1083073A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1517179A1 (en) * | 2003-09-10 | 2005-03-23 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Photosensitive composition and pattern forming method using the same |
| US7615330B2 (en) | 2006-03-27 | 2009-11-10 | Fujifilm Corporation | Positive resist composition and pattern formation method using the same |
| US10895010B2 (en) | 2006-08-31 | 2021-01-19 | Entegris, Inc. | Solid precursor-based delivery of fluid utilizing controlled solids morphology |
| WO2008029673A1 (fr) | 2006-09-08 | 2008-03-13 | Jsr Corporation | Composition sensible au rayonnement et procédé de fabrication d'un composé de faible masse moléculaire destiné à être utilisé dans ladite composition |
| US8361691B2 (en) | 2006-09-08 | 2013-01-29 | Jsr Corporation | Radiation-sensitive composition and process for producing low-molecular compound for use therein |
| US8771923B2 (en) | 2006-09-08 | 2014-07-08 | Jsr Corporation | Radiation-sensitive composition |
| JP2008303221A (ja) * | 2007-06-08 | 2008-12-18 | Dongjin Semichem Co Ltd | 感光性化合物およびこれを含むフォトレジスト組成物 |
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