JPH11145031A - 化学増幅系レジストのパターン形成方法 - Google Patents
化学増幅系レジストのパターン形成方法Info
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- JPH11145031A JPH11145031A JP9304546A JP30454697A JPH11145031A JP H11145031 A JPH11145031 A JP H11145031A JP 9304546 A JP9304546 A JP 9304546A JP 30454697 A JP30454697 A JP 30454697A JP H11145031 A JPH11145031 A JP H11145031A
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- G03F7/26—Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 レジストを膨潤させることによりパターンの
微細化を行うに際して、パターンの形状劣化を生じない
レジストパターン形成方法を提供する。 【解決手段】 基板１上にレジスト３を塗布する工程
と、塗布されたレジスト３を露光する工程と、露光済み
のレジスト３を現像する工程と、酸性溶液中又は酸性雰
囲気５中で、現像済みのレジスト３から保護基を脱離さ
せる保護基脱離工程と、保護基脱離済みのレジスト３を
含み基板１を加熱処理する熱処理工程とを有する。保護
基脱離工程と熱処理工程とを分離することにより、良好
なレジストパターンが得られる。
微細化を行うに際して、パターンの形状劣化を生じない
レジストパターン形成方法を提供する。 【解決手段】 基板１上にレジスト３を塗布する工程
と、塗布されたレジスト３を露光する工程と、露光済み
のレジスト３を現像する工程と、酸性溶液中又は酸性雰
囲気５中で、現像済みのレジスト３から保護基を脱離さ
せる保護基脱離工程と、保護基脱離済みのレジスト３を
含み基板１を加熱処理する熱処理工程とを有する。保護
基脱離工程と熱処理工程とを分離することにより、良好
なレジストパターンが得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、化学増幅系レジス
トのパターン形成方法に関し、特に、化学増幅系のフォ
トレジストを半導体基板上のエッチングマスク、イオン
注入マスク等として用いるパターン形成方法に関する。
トのパターン形成方法に関し、特に、化学増幅系のフォ
トレジストを半導体基板上のエッチングマスク、イオン
注入マスク等として用いるパターン形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】これまで半導体デバイスの高集積化、高
速化は、主に光リソグラフィによるパターン形成の微細
化により達成されてきた。従来、設計ルールが０．５μ
ｍ以上の半導体デバイスに対してはｇ線リソグラフィ
（露光波長４３６ｎｍ）が用いられてきた。そして現在
の０．５〜０．３５μｍルールの半導体デバイスは、ｉ
線リソグラフィ（露光波長３６５ｎｍ）によりパターン
形成が行われている。
速化は、主に光リソグラフィによるパターン形成の微細
化により達成されてきた。従来、設計ルールが０．５μ
ｍ以上の半導体デバイスに対してはｇ線リソグラフィ
（露光波長４３６ｎｍ）が用いられてきた。そして現在
の０．５〜０．３５μｍルールの半導体デバイスは、ｉ
線リソグラフィ（露光波長３６５ｎｍ）によりパターン
形成が行われている。
【０００３】さらに、今後開発される半導体デバイスで
は、回路パターンの一層の微細化のため、０．３０〜
０．１８μｍルールの導入が予想されている。このよう
な微細パターンの形成にはＫｒＦエキシマレーザ・リソ
グラフィ（露光波長２４８ｎｍ）が有望視されている。
は、回路パターンの一層の微細化のため、０．３０〜
０．１８μｍルールの導入が予想されている。このよう
な微細パターンの形成にはＫｒＦエキシマレーザ・リソ
グラフィ（露光波長２４８ｎｍ）が有望視されている。
【０００４】従来のリソグラフィ技術では、露光波長よ
り太い設計ルールが対象であった。しかし、ＫｒＦエキ
シマレーザ・リソグラフィでは、露光波長２４８ｎｍよ
り細い０．１８μｍ程度までの設計ルールに基づくデバ
イス開発が予定されている。この場合、予想される問題
点として、解像度および焦点深度の不足が挙げられる。
ここで、解像度をＲ、焦点深度をＤＯＦ、露光波長を
λ、露光用レンズの開口数をＮＡとすると、 Ｒ＝ｋ1・λ／ＮＡ （ただし、ｋ１は定数）、 ＤＯＦ＝ｋ2・λ／（ＮＡ）2 （ただし、ｋ２は定数） の関係がある。上式から、露光波長を短波長化し、レン
ズの開口数を大きくすれば解像度は向上するが、それに
伴って焦点深度が急激に浅くなることがわかる。このよ
うに解像度と焦点深度とはトレードオフ関係にあるた
め、両立させることが困難である。
り太い設計ルールが対象であった。しかし、ＫｒＦエキ
シマレーザ・リソグラフィでは、露光波長２４８ｎｍよ
り細い０．１８μｍ程度までの設計ルールに基づくデバ
イス開発が予定されている。この場合、予想される問題
点として、解像度および焦点深度の不足が挙げられる。
ここで、解像度をＲ、焦点深度をＤＯＦ、露光波長を
λ、露光用レンズの開口数をＮＡとすると、 Ｒ＝ｋ1・λ／ＮＡ （ただし、ｋ１は定数）、 ＤＯＦ＝ｋ2・λ／（ＮＡ）2 （ただし、ｋ２は定数） の関係がある。上式から、露光波長を短波長化し、レン
ズの開口数を大きくすれば解像度は向上するが、それに
伴って焦点深度が急激に浅くなることがわかる。このよ
うに解像度と焦点深度とはトレードオフ関係にあるた
め、両立させることが困難である。
【０００５】さらに、ＫｒＦエキシマレーザ・リソグラ
フィでは、従来、ｇ線やｉ線リソグラフィで用いられて
きたノボラック樹脂及びナフトキノンジアジド化合物か
らなるポジ型レジストを適用することが難しい。それ
は、ノボラック樹脂が波長２４８ｎｍの光に対して大き
い光吸収率を持つため、露光・現像後のレジストにおい
て垂直にクリヤカットされた断面形状が得られ難いため
である。
フィでは、従来、ｇ線やｉ線リソグラフィで用いられて
きたノボラック樹脂及びナフトキノンジアジド化合物か
らなるポジ型レジストを適用することが難しい。それ
は、ノボラック樹脂が波長２４８ｎｍの光に対して大き
い光吸収率を持つため、露光・現像後のレジストにおい
て垂直にクリヤカットされた断面形状が得られ難いため
である。
【０００６】そこで、化学増幅系レジストと呼ばれるフ
ォトレジストの開発が進められている。化学増幅系レジ
ストは、ベース樹脂、露光により酸を発生する酸発生
剤、および、酸によって現像液に対する溶解性が変化す
る保護基を有する化合物から構成される。ベース樹脂と
しては、波長２４８ｎｍの光に対する透過性が高いフェ
ノール系樹脂が主に用いられる。
ォトレジストの開発が進められている。化学増幅系レジ
ストは、ベース樹脂、露光により酸を発生する酸発生
剤、および、酸によって現像液に対する溶解性が変化す
る保護基を有する化合物から構成される。ベース樹脂と
しては、波長２４８ｎｍの光に対する透過性が高いフェ
ノール系樹脂が主に用いられる。
【０００７】化学増幅系レジストにより、従来のパター
ン形成方法の限界を超える微細パターンを形成する方法
の一つとして、レジストパターン形成後に、レジストの
軟化点温度前後に加熱することによりレジストを膨潤さ
せ、パターンを微細化する方法が提案されている（特開
平４−３６４０２１号）。
ン形成方法の限界を超える微細パターンを形成する方法
の一つとして、レジストパターン形成後に、レジストの
軟化点温度前後に加熱することによりレジストを膨潤さ
せ、パターンを微細化する方法が提案されている（特開
平４−３６４０２１号）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、化学増幅系
レジストを用いて形成したパターンをレジストの軟化点
前後の温度に加熱すると、保護基脱離反応とリフローを
伴う膨潤とが同時に進行し、著しい形状劣化と寸法制御
性の低下が起きる。本発明の課題は、基板上に化学増幅
系レジストのパターンを形成する際の保護基脱離反応と
膨潤の同時進行を防止することにより、パターン密度に
依存せずにパターンの微細化を実現できるパターン形成
方法を提供することである。
レジストを用いて形成したパターンをレジストの軟化点
前後の温度に加熱すると、保護基脱離反応とリフローを
伴う膨潤とが同時に進行し、著しい形状劣化と寸法制御
性の低下が起きる。本発明の課題は、基板上に化学増幅
系レジストのパターンを形成する際の保護基脱離反応と
膨潤の同時進行を防止することにより、パターン密度に
依存せずにパターンの微細化を実現できるパターン形成
方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、保護基脱
離工程と加熱工程とを分離することにより達成すること
ができる。すなわち、本発明の化学増幅系レジストのパ
ターン形成方法は、基板上に化学増幅系レジストを塗布
する工程と、塗布された前記レジストを露光する工程
と、露光済みの前記レジストを現像する工程と、現像済
みの前記レジストの保護基を脱離させる保護基脱離工程
と、保護基脱離済みのレジストを加熱処理する熱処理工
程とを有することを特徴とする。
離工程と加熱工程とを分離することにより達成すること
ができる。すなわち、本発明の化学増幅系レジストのパ
ターン形成方法は、基板上に化学増幅系レジストを塗布
する工程と、塗布された前記レジストを露光する工程
と、露光済みの前記レジストを現像する工程と、現像済
みの前記レジストの保護基を脱離させる保護基脱離工程
と、保護基脱離済みのレジストを加熱処理する熱処理工
程とを有することを特徴とする。
【００１０】基板上に形成された化学増幅系レジスト膜
をＫｒＦエキシマレーザ光により露光し、レジストを含
む基板を加熱して露光部に酸触媒反応を起こさせ、その
後アルカリ水溶液で現像してレジストパターンを定着さ
せる。続いて、レジストを含む基板を酸性溶液又は酸性
雰囲気中に一定時間保持することにより、パターニング
されたレジスト中の保護基を脱離させて外す。保護基が
外されたレジストは膨潤しやすくなる。その後、レジス
トを含む基板を加熱してレジストパターンを膨潤させる
ことにより、微細なコンタクトホールパターンやスペー
スパターン等の抜きパターンを縮小整形する。以上の工
程を経ることにより、レジスト形状の劣化を生じること
なく、良好な微細レジストパターンを形成することがで
きる。
をＫｒＦエキシマレーザ光により露光し、レジストを含
む基板を加熱して露光部に酸触媒反応を起こさせ、その
後アルカリ水溶液で現像してレジストパターンを定着さ
せる。続いて、レジストを含む基板を酸性溶液又は酸性
雰囲気中に一定時間保持することにより、パターニング
されたレジスト中の保護基を脱離させて外す。保護基が
外されたレジストは膨潤しやすくなる。その後、レジス
トを含む基板を加熱してレジストパターンを膨潤させる
ことにより、微細なコンタクトホールパターンやスペー
スパターン等の抜きパターンを縮小整形する。以上の工
程を経ることにより、レジスト形状の劣化を生じること
なく、良好な微細レジストパターンを形成することがで
きる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施の形
態例を挙げる。 （実施形態例１）前記保護基脱離工程が、現像済みの前
記レジストを酸性溶液に浸漬する工程を含む。 （実施形態例２）前記保護基脱離工程が、現像済みの前
記レジストを酸性気体に曝露する工程を含む。
態例を挙げる。 （実施形態例１）前記保護基脱離工程が、現像済みの前
記レジストを酸性溶液に浸漬する工程を含む。 （実施形態例２）前記保護基脱離工程が、現像済みの前
記レジストを酸性気体に曝露する工程を含む。
【００１２】保護基は化学増幅系レジストに含まれる官
能基であって、これを酸に接触させて脱離させることに
より、レジストを加熱したときに膨潤しやすくなる。酸
との接触は液相及び気相のいずれで行なってもよく、一
般的には、液相浸漬法が有利であるが、分子量が小さい
酸の場合には、気相曝露法によっても実用的な反応速度
が得られる。
能基であって、これを酸に接触させて脱離させることに
より、レジストを加熱したときに膨潤しやすくなる。酸
との接触は液相及び気相のいずれで行なってもよく、一
般的には、液相浸漬法が有利であるが、分子量が小さい
酸の場合には、気相曝露法によっても実用的な反応速度
が得られる。
【００１３】（実施形態例３）実施形態例１及び２にお
いて、前記保護基脱離工程が、前記レジストを加温する
工程を更に含む。
いて、前記保護基脱離工程が、前記レジストを加温する
工程を更に含む。
【００１４】反応速度は温度の上昇に伴って増大するか
ら、基板を適当な温度に加温してやることで、保護基脱
離工程を短時間で完了させることができる。ただし、こ
の温度が高すぎるとレジストのリフローが生ずるので、
次工程であるレジストの熱処理工程よりは低い温度で行
う。
ら、基板を適当な温度に加温してやることで、保護基脱
離工程を短時間で完了させることができる。ただし、こ
の温度が高すぎるとレジストのリフローが生ずるので、
次工程であるレジストの熱処理工程よりは低い温度で行
う。
【００１５】
【実施例】本発明の好適な実施例について、図面を参照
しつつ説明する。 （実施例１）図１（ａ）〜（ｄ）は夫々、本発明の第１
の実施例を成すレジストパターンの形成方法を順次に示
す工程順の断面図である。酸化膜が成膜された半導体基
板１上に、ＫｒＦ用化学増幅系レジスト３（ＴＤＵＲ−
Ｐ００９、東京応化工業株式会社製）を１．０μｍ厚に
塗布した後に、図１（ａ）に示したマスク４を用いて、
ＫｒＦエキシマ露光装置により露光を行う。
しつつ説明する。 （実施例１）図１（ａ）〜（ｄ）は夫々、本発明の第１
の実施例を成すレジストパターンの形成方法を順次に示
す工程順の断面図である。酸化膜が成膜された半導体基
板１上に、ＫｒＦ用化学増幅系レジスト３（ＴＤＵＲ−
Ｐ００９、東京応化工業株式会社製）を１．０μｍ厚に
塗布した後に、図１（ａ）に示したマスク４を用いて、
ＫｒＦエキシマ露光装置により露光を行う。
【００１６】次に１１０°Ｃ、９０秒間の露光後加温を
行った後に、２．３８％のテトラメチルアンモニウム水
酸化物（ＴＭＡＨ）水溶液によって６０秒間の現像を行
い、レジストパターンを形成する（図１（ｂ））。この
時のパターン幅をＷ１とする。その後、加温中で保護基
脱離反応を行わせるため、例えば９０°Ｃの０．０１Ｎ
スルホン酸水溶液５中に１２０秒間浸漬させる。次いで
ホットプレート６を用いて１８０°Ｃで１２０秒間加熱
して、レジストパターンを膨潤させる。
行った後に、２．３８％のテトラメチルアンモニウム水
酸化物（ＴＭＡＨ）水溶液によって６０秒間の現像を行
い、レジストパターンを形成する（図１（ｂ））。この
時のパターン幅をＷ１とする。その後、加温中で保護基
脱離反応を行わせるため、例えば９０°Ｃの０．０１Ｎ
スルホン酸水溶液５中に１２０秒間浸漬させる。次いで
ホットプレート６を用いて１８０°Ｃで１２０秒間加熱
して、レジストパターンを膨潤させる。
【００１７】その結果、図１（ｄ）に示すように、レジ
ストパターン幅がＷ２となり、膨潤前に比して０．１μ
ｍ程度縮小したパターンが得られる。
ストパターン幅がＷ２となり、膨潤前に比して０．１μ
ｍ程度縮小したパターンが得られる。
【００１８】（実施例２）次に、同様に図１を参照し
て、本発明の第２の実施例について説明する。半導体基
板に、ＫｒＦ用化学増幅系レジスト（ＫＲＦ−Ｋ２Ｇ、
日本合成ゴム株式会社製）を１．０μｍ厚に塗布した後
に、図１（ａ）に示したマスク４を用いて、ＫｒＦエキ
シマ露光装置により露光を行う。
て、本発明の第２の実施例について説明する。半導体基
板に、ＫｒＦ用化学増幅系レジスト（ＫＲＦ−Ｋ２Ｇ、
日本合成ゴム株式会社製）を１．０μｍ厚に塗布した後
に、図１（ａ）に示したマスク４を用いて、ＫｒＦエキ
シマ露光装置により露光を行う。
【００１９】次に１００°Ｃ、９０秒間の露光後加温を
行った後に、２．３８％のＴＭＡＨ水溶液により６０秒
間現像を行い、レジストパターンを形成する。その後、
例えば２５°Ｃ、１ｐｐｍの硝酸雰囲気中に、得られた
レジストパターンを６０秒間曝露させた後に、ホットプ
レートを用いて１００°Ｃで１２０秒間加温してレジス
トパターンから保護基を脱離させる。次いで、２００°
Ｃで１２０秒間加熱してレジストパターンを膨潤させ
る。その結果、レジストパターンの幅が０．０５μｍ程
度縮小したパターンが得られる。
行った後に、２．３８％のＴＭＡＨ水溶液により６０秒
間現像を行い、レジストパターンを形成する。その後、
例えば２５°Ｃ、１ｐｐｍの硝酸雰囲気中に、得られた
レジストパターンを６０秒間曝露させた後に、ホットプ
レートを用いて１００°Ｃで１２０秒間加温してレジス
トパターンから保護基を脱離させる。次いで、２００°
Ｃで１２０秒間加熱してレジストパターンを膨潤させ
る。その結果、レジストパターンの幅が０．０５μｍ程
度縮小したパターンが得られる。
【００２０】以上、第１、第２の実施例について説明し
たが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
く、各種の変形が可能である。例えば第１の実施例では
９０°Ｃ、０．０１Ｎスルホン酸水溶液中に１２０秒間
浸漬させているが、スルホン酸水溶液の温度を２５°Ｃ
とし、その後１１０°Ｃ、９０秒間の加温を行っても同
様の効果が得られる。
たが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
く、各種の変形が可能である。例えば第１の実施例では
９０°Ｃ、０．０１Ｎスルホン酸水溶液中に１２０秒間
浸漬させているが、スルホン酸水溶液の温度を２５°Ｃ
とし、その後１１０°Ｃ、９０秒間の加温を行っても同
様の効果が得られる。
【００２１】また、上記の実施例では、ＫｒＦ用化学増
幅系レジストを利用した例を挙げたが、化学増幅系レジ
ストであれば、ｉ線や、ＡｒＦエキシマレーザ、電子
線、Ｘ線のレジストが適用可能である。
幅系レジストを利用した例を挙げたが、化学増幅系レジ
ストであれば、ｉ線や、ＡｒＦエキシマレーザ、電子
線、Ｘ線のレジストが適用可能である。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明を適用すれ
ば、レジストパターン形状の劣化を起こすことなく、容
易に微細なコンタクトホールパターンやスペースパター
ンの形成ができる。
ば、レジストパターン形状の劣化を起こすことなく、容
易に微細なコンタクトホールパターンやスペースパター
ンの形成ができる。
【図１】図１（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施例に係るパ
ターン形成工程の工程順断面図である。
ターン形成工程の工程順断面図である。
１ 基板 ２ 酸化膜 ３ レジスト ４ マスク ５ 酸性溶液 ６ ホットプレート
Claims (4)
- 【請求項１】基板上に化学増幅系レジストを塗布する工
程と、塗布された前記レジストを露光する工程と、露光
済みの前記レジストを現像する工程と、現像済みの前記
レジストの保護基を脱離させる保護基脱離工程と、保護
基脱離済みのレジストを加熱処理する熱処理工程とを有
することを特徴とする化学増幅系レジストのパターン形
成方法。 - 【請求項２】前記保護基脱離工程が、現像済みの前記レ
ジストを酸性溶液に浸漬する工程を含むことを特徴とす
る、請求項１に記載のパターン形成方法。 - 【請求項３】前記保護基脱離工程が、現像済みの前記レ
ジストを酸性気体に曝露する工程を含むことを特徴とす
る、請求項１に記載のパターン形成方法。 - 【請求項４】前記保護基脱離工程が、前記レジストを加
温する工程を更に含むことを特徴とする、請求項２又は
３に記載のパターン形成方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09304546A JP3077648B2 (ja) | 1997-11-06 | 1997-11-06 | 化学増幅系レジストのパターン形成方法 |
| KR1019980047352A KR100299898B1 (ko) | 1997-11-06 | 1998-11-05 | 화학 증폭계 포토레지스트 상에 패턴을 형성하는 방법 |
| CN98124457A CN1217567A (zh) | 1997-11-06 | 1998-11-05 | 在化学敏感型光刻胶上形成图形的方法 |
| US09/187,855 US6210868B1 (en) | 1997-11-06 | 1998-11-06 | Method for forming a pattern on a chemical sensitization photoresist |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09304546A JP3077648B2 (ja) | 1997-11-06 | 1997-11-06 | 化学増幅系レジストのパターン形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11145031A true JPH11145031A (ja) | 1999-05-28 |
| JP3077648B2 JP3077648B2 (ja) | 2000-08-14 |
Family
ID=17934308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09304546A Expired - Lifetime JP3077648B2 (ja) | 1997-11-06 | 1997-11-06 | 化学増幅系レジストのパターン形成方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6210868B1 (ja) |
| JP (1) | JP3077648B2 (ja) |
| KR (1) | KR100299898B1 (ja) |
| CN (1) | CN1217567A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6605417B2 (en) | 2000-02-04 | 2003-08-12 | Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. | Method for decreasing surface defects of patterned resist layer |
| US6905949B2 (en) | 2002-08-26 | 2005-06-14 | Fujitsu Limited | Semiconductor apparatus fabrication method forming a resist pattern, a film over the resist, and reflowing the resist |
| JP2007201446A (ja) * | 2006-01-13 | 2007-08-09 | Hynix Semiconductor Inc | 半導体素子の微細パターンの形成方法 |
| JP2014175411A (ja) * | 2013-03-07 | 2014-09-22 | Canon Inc | 固体撮像装置の製造方法 |
| US9806124B2 (en) | 2013-01-16 | 2017-10-31 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid state image pickup apparatus and method for manufacturing the same |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100456312B1 (ko) * | 2002-07-19 | 2004-11-10 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 초미세 콘택홀 형성방법 |
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