JP2000506285A - ポジ型フォトレジスト組成物の熱処理方法 - Google Patents

ポジ型フォトレジスト組成物の熱処理方法

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Abstract

(57)【要約】 著しく有利なジアゾナフトキノンスルホネートエステル−ノボラックポジ型フォトレジストのフラッシュ露光後ベーク(フラッシュPEB)工程を開示する。この工程では、好ましくは底部反射防止膜の上の、レジストの通常の露光後ベーク(PEB)温度よりも高い温度(130℃以上)およびより短いベーク時間(30秒以内)が使用される。これにより、フォトレジスト解像度、工程寛容度、熱変形温度、レジスト接着性およびプラズマエッチング耐性が著しく改善される。

Description

【発明の詳細な説明】 ポジ型フォトレジスト組成物の熱処理方法 発明の背景 半導体工業において使用される代表的なマイクロリソグラフィー工程において 、フォトレジスト材料は、スピンコーティングによって半導体基体に塗布される 。スピンコーティング段階の後で、依然として大量(約30%まで)の溶媒を含有 するレジスト材料は、依然として非常に柔軟である上に粘着性である。この状態 では、非露光部分でさえ現像剤に対する耐性が低い。従って、一般にソフトベー クまたはプリベークといわれる熱処理段階において乾燥および濃密化(densify) しなければならない。このソフトベークは、ホットプレート装置またはエアーオ ーブン中で行うことができる。ホットプレートでは、レジスト層を有する基体の 裏側を、60〜90秒間、好ましくは60秒間ホットプレートの熱い金属表面と接触さ せるかまたはプロキシミティベークする。ここで、この時間は、この工業分野に おいて一種の標準となっている。代表的には、オーブンソフトベークではより長 い時間が必要であり、例えば一般的な条件は90℃で30分間である。 スピンコーティングの際に、レジストは非常に粘度が高くなり、そしてレジス トを有する基体の構造的特徴を平坦化できないことから明白であるように、実質 的には流動しなくなる。この膜は、熱力学的平衡からかけ離れており、大部分が 溶媒によって占められている大量の自由体積を含有する。ソフトベークの際に、 このレジストは再びその初期流動点を越えて加熱され;溶媒の損失および濃密化 により再び固化するまで短時間液体になる。この工程は、膜厚の減少とともに行 われる。いくつかの種類のレジスト、例えば単一ポリマー電子線レジスト、例え ばヘキサフルオロイソプロピルメタクリレートでは、ベーク温度は、ポリマーの ガラス転移温度を越えて選択することができる。この場合には、この膜は、熱力 学的平衡に近づく。しかしながら、半導体工業において最も一般的に使用される ジアゾナフトキノンレジストでは、最高のベーク温度は、ジアゾナフトキノン感 光剤(DNQ)の熱分解により制限される。この工業分野において代表的に使用され る DNQの等温分解温度は、トリヒドロキシベンゾフェノン誘導体の120℃から非ベン ゾフェノン基本骨格の約130℃までの範囲である。単色放射、例えば代表的に使 用されるg-またはi-線ウエハーステッパーを用いた場合、表面に向かって動く光 と表面から反射した光が干渉して定在波パターンを形成するので、一般には非常 に低い温度が使用される。露光と現像との間に追加的なベーク段階(いわゆる露 光後ベークまたはPEB)を経ずにウエハーを現像した場合には、この定在波パタ ーンは、レジストフィーチャーに非常に正確に再現され、線幅の変化、解像度の 低下、および露光領域を明確にするための線量および現像時間の増加につながる 。一般的な解決策はPEBを行うことであり、その際拡散作用は光生成物 (photoproduct)および完全なDNQの混合に起因する。この拡散工程により、定在 波パターンは、多くの実際のレジスト工程ではほとんど全く観察できない程度ま で消去される。 十分に効果的に拡散工程を行うことができるようにするために、代表的にはソ フトベークよりも高い温度でPEBを行う必要がある。代表的な組み合わせは、90 ℃で60秒間のソフトベークと引き続いての110℃で60秒間のPEBである。SBとPEB が同じ温度で行われる工程はまれであり、そして本発明者らは、SBがPEBを越え るような、最も一般的なジアゾナフトキノン類のレジストのための実用化される 工程の存在を未だ知らない。後者の条件では、SBは、定在波が拡散しない程度ま でレジストマトリックスを硬化させ、これが上記の不所望の現象につながる。 レジスト基体が本質的に反射しない場合、例えば反射防止膜で被覆されている 場合には、この話は変わる。これらのコーティング(無機層、例えば窒化チタン (TiN)または有機層、例えばHoechst Celanese Corp.のAZ Photoresist Products Divisionから市販されているAZ(登録商標)BARLiTMコーティングのいずれか) を用いた場合には、基体の反射率は、元来の値の数%まで低減させることができ る。TiNでは、最低の反射率は、(シリコン基体上で)約50nm(ナノメーター) の厚さで約3〜3.5%であると計算され;有機底部層の反射率は、その10分の1ま で低減させることができ、これによって多くの用途においてもはや露光後ベーク が必要なくなるように定在波パターンを十分に弱めることができる。 昇温下のPEBでは、ジアゾナフトキノンの光生成物は、一定の距離で拡散する ことができ、これにより反射性の基体に存在する定在波が取り除かれる。従って 、一定量の拡散はこの場合望ましい。同時に、この拡散は、露光領域と非露光領 域の間の境界でのインデンカルボン酸光生成物の濃度勾配の減少によって、例え ばジアゾナフトキノンレジスト中のレジスト潜像を劣化する。しかしながら、底 部膜のような非反射性基体では、拡散工程によるフォトレジストの潜像の劣化は 、多くの用途においてPEBの利益に勝ることが多い。これは経験的な観察からも 確認される、すなわち、PEBを省略した場合には、底部反射防止膜、例えばAZ( 登録商標)BARLiTM材料を用いると、市販のレジスト、例えばAZ(登録商標)780 0i-線レジストの解像度が高められる(例えば約1μm(マイクロメーター)のレ ジスト中に0.34〜0.32μm(マイクロメーター)のラインアンドスペース)。 しかしながら、底部反射防止膜を使用しても、解像度または焦点外れ範囲の端 部で、または基体の構造的特徴またはその他の因子のために最適な底部反射防止 膜の膜厚が達成できないような状況において、PEBを含まない工程では、レジス トフィーチャーに定在波の残部がしばしば観察される。これらの残部は、達成で きるレジストフィーチャーの解像度、ウォールアングルおよび線幅の均一性を制 限する。さらに、本発明は、レジストの通常の露光後ベーク(PEB)温度よりも高 い温度(130℃以上)および非常に短いベーク時間(30秒以内)を用いることに よって、解像度および性能が改善されたフォトレジストを提供する。この工程は 、以下で「フラッシュ露光後ベーク」または「フラッシュPEB」工程という。こ のフラッシュPEB工程により、フォトレジストの解像度、工程寛容度(process latitude)、熱変形温度、レジスト接着性およびプラズマエッチング耐性が著し く改善される。 反射防止膜上にフラッシュPEB工程を使用することによって観察される解像度 の改善を例1に示す。例2には、現像したレジストフィーチャーの熱安定性にお ける改善が示されており、そして例3にはエッチング耐性の上昇が示されている 。 底部反射防止膜、例えばTiNまたはAZ(登録商標)BARLiTMコーティングにフラ ッシュPEBを行わない限り、フラッシュPEBの完全な利益は得られないことが特筆 される。反射防止膜がない場合には、より高い熱安定性の利益が得られるが、フ ォトレジストの解像能力は、一般のPEBを用いて処理したレジスト(例4)と 比較してわずかに下回っている。しかしながら、より高い熱安定性およびより高 いエッチング安定性が特に望まれるような、例えばパッドまたはインプラントマ スク層に一際目立つ大きいだけのフィーチャーの画像を望む場合には、この工程 は依然として有用である。 推論ではあるが、本発明者らは、フラッシュPEB工程は、通常のレジスト工程 よりもフォトレジストの乾燥および濃密化がより効果的であるので、レジスト性 能を高めると信ずる。スピンコーティングでは、フォトレジストは、薄くなるこ とが停止し、そして非流体状態に到達し、これは依然として大量の溶媒を含有す る。ソフトベークの際には、温度の上昇により、レジストはまず流体状態に戻り 、その際溶媒がレジストから効率的に取り除かれる。しかしながら、溶媒の蒸発 によりマトリックスが硬化するので、レジストは、すぐに非流体のガラス様の状 態に戻る。一度レジストマトリックスが硬化すると、溶媒は効率的に取り除くこ とができない。長い温度処理、例えば対流オーブンでの30分間のベークの後でさ え、同じ温度でより短い時間のホットプレートでのベークの後の量と、本質的に 同じ量の溶媒が依然としてレジストに含まれることが公知である。このことから 、本発明者らは、大部分の溶媒の蒸発は、レジストが依然として流体である最初 の時間に起こると結論した。 露光の際には、上記したように、定在波を含んでいてもよい膜に潜像が形成さ れ、そしてその除去にはPEB工程が必要となる。PEBの際には、レジストマトリッ クスは十分に軟化され、光生成物の拡散が起こり;同時に追加的な溶媒の蒸発お よび膜の濃密化が起こる。このことは、PEBの際の熱安定性のわずかな上昇およ び膜厚のわずかな減少により証明される。しかしながら、ウエハーが最高温度に 到達するとすぐに、マトリックスは再び硬化し、その際拡散が起こり、そして溶 媒の蒸発が終わる。 短時間のフラッシュPEB工程の際には、レジストとウエハーはホットプレート の温度には到達しない。ウエハーが20秒後でも依然として140℃のホットプレー ト温度よりも約5〜10℃低いことが、ウエハー温度の測定からわかる。従って、 本発明者らは、フラッシュPEB工程の際にレジストが再び流体状態となり、これ によってより完全に膜が乾燥され、レジストの熱安定性が全く予期できずそして 予想もできないほどに改善されるということを信ずる。例2に示されるように、 フラッシュPEB工程を用いて得られる熱安定性は、通常のソフトベーク工程より も20〜30℃高い。 さらに、本発明者らは、フラッシュPEBにより得られる膜が通常のより低温の より長いベークにより得られる膜よりも熱力学平衡に近いと信ずる。全てのレジ スト膜は、スピンコーティングおよびベークの後に大量の自由体積を含む。この 自由体積は、レジストがそのガラス転移温度よりも高い温度でベークされた場合 にのみ減少させることができ、その際ポリマー鎖は緩められそして新しくより濃 密な詰まった状態を形成する。通常の60秒程度の時間のソフトベーク工程では、 これは、熱安定レジスト、例えばポリメチルメタクリレート(PMMA)およびヘキサ フルオロイソプロピルメタクリレートに対しては達成されるが、ノボラック膜に 対しては達成されない。これは必要な温度が感光剤の熱分解の原因となり、さら に架橋作用によりマトリックスを硬化させ、そして画像特性の劣化の原因となる からである。本発明者らは、新しいフラッシュPEB工程がレジストを自由体積の 減少した状態とし、そしてこの減少した自由体積が良好な拡散特性をもたらし、 これが観察される解像度の上昇につながることを信ずる。同時に、この時間の短 さが感光剤の分解の悪影響を最小化する。 上記した自由体積効果は、特に高いガラス転移温度を有するレジストに対して 期待されており、そのような類のレジストは、例えば自由体積が塩基性汚染物質 の容易な拡散のために不所望の作用をもたらす、t-ブトキシカルボニル−保護ポ リヒドロキシスチレンを基材とするDUVレジストである。そのような類のその他 の例は、分画された樹脂、すなわち代表的にはフェノール性化合物とホルムアル デヒドの縮合によるノボラックの合成の際に存在する低MW成分の一部または全部 が取り除かれている樹脂を使用するジアゾナフトキノン/ノボラックレジストで ある。分子量に依存した分画を行うには多くの方法がある。材料の特性を説明す るためにここで議論する一つの方法では、良好な溶媒と粗悪な溶媒との混合物中 のノボラックの分子量に依存した混和性の違いを利用する。良好な溶媒中のノボ ラックの溶液に粗悪な溶媒を混合すると、良好な溶媒と粗悪な溶媒が完全に混和 性であっても二相が分離する。下相には高MWノボラックが含まれ、低MW材料 は(代表的には大きい)上相に残る。溶媒の濃度と比率を変化させることによっ て、除去される最高のMWおよび低MW画分の除去の程度を制御することが可能とな る。低MW画分がなくなるために、分画したノボラックを基材とするレジストはよ り高いガラス転移温度を有しており、従ってそれらはスピンコーティングおよび 通常のソフトベークの際により早く固化する傾向がある。フラッシュPEB工程の 際の自由体積およびトラップで止められた溶媒の改善された除去は、観察される 熱安定性およびエッチング耐性の改善を説明する。 DNQ/ノボラックレジストでは、分画が、レジスト感度の大きな減少の原因と なることが多い。従って、より高い感度を達成するためにレジストにモノマー性 または低MWポリマー性成分を混合することがある。この種のレジストは、本発明 による方法の利益が期待される。 樹脂の特性のほかに、感光剤の特性、特にその熱安定性も、レジスト性能に対 する高温ベークの作用に関して重要である。本発明者らの経験では、ジアゾナフ トキノン(DNQ)エステルに対して紛れもない安定性が一般に観察され:2,1,5-DNQ は2,1,4-DNQよりも安定であり;脂肪族エステルは芳香族エステルよりも安定性 が劣り;芳香族エステルの中でも、基本骨格としての単一のフェニル環に結合し た2以上のDNQ部分を有するもの(例えばトリヒドロキシベンゾフェノン)は、 非ベンゾフェノンエステル、特にフェニル環1つあたり単一のDNQ単位を有する ものよりも安定性が劣る。従って、最も高い安定性は、1つ以上の一価フェノー ルを含有する基本骨格の2,1,5-DNQ-スルホネートに対して認められる。このよう な化合物は、その高い熱安定性が高温ベークの不所望の副反応を最小化するので 、本発明による方法において特に有用であると予想される。従って、フラッシュ PEB工程の利益は、そのような基本骨格を含有するレジストに対してより大きい ものとなる。 発明の要約 請求されるのは、基体にフォトレジストをコーティングし、このフォトレジス トを化学線(actinic light)に露光し、次いで短い(フラッシュ)露光後ベーク 段階(フラッシュPEB)に付すことからなる低反射率の基体にレリーフ画像を製 造 する方法である。このフォトレジストは基体にコーティングされており、そして このアセンブリは化学線への露光の前にドライベークすることができる。このフ ラッシュPEB段階は、基体を130℃以上の温度に加熱された表面に30秒以内(5〜3 0秒)で接触させるかまたはプロキシミティベークすることによって行われる。 この加熱された表面の温度は、好ましくは130〜160℃、特に好ましくは140〜150 ℃である。レジストのベーク時間は、好ましくは20秒以内(5〜20秒)、特に好 ましくは10〜20秒である。ベーク工程は、半導体工業において一般に使用される ようなデバイス、すなわちホットプレート上で、場合によっては、距離維持装置 、例えばホットプレート表面に挿入されたボールで基体とホットプレートの距離 を調節したプロキシミティベークの形態で行うことができる。 本発明による方法により、フォトレジストの解像度、工程寛容度、熱変形温度 、レジスト接着性およびプラズマエッチング耐性が著しく改善される。 ジアゾナフトキノンでないものや、ノボラックベースでない型のレジストも本 発明の方法による利益を受けるが、本発明の方法において用いられるフォトレジ ストは、代表的にはジアゾナフトキノン/ノボラックレジストである。より高い 熱安定性が、言い換えれば性能を悪くする感光剤の熱分解作用をさらに低減し、 ジアゾナフトキノン感光剤が熱的に安定である状況が特に有利であることが証明 されている。ジアゾナフトキノンの熱安定性は、基本骨格構造に非常に関連が高 い。特に脂肪族化合物でもベンゾフェノンの誘導体でもない基本骨格は、特にそ れらが一つのヒドロキシ基しかいずれのフェニル環にも結合していない芳香族化 合物である場合には、高い熱安定性を示すことが多い。 本発明による方法は、高度の濃密化を提供し、そして従来の技術に従って達成 されるものより少ない自由体積の存在が達成されるので、本発明による方法は、 分画されたノボラック樹脂、すなわち合成後に存在する低分子量成分を部分的に または完全に取り除く処理を行われた樹脂を含有するフォトレジストに特に有利 であると認めることができる。特に、自由体積の減少は、分画された樹脂とモノ マー性または低MW速度促進化合物とを組み合わせることによって促進される。こ のような化合物は、感光性を高めるためにそのような樹脂に頻繁に添加される。実施例 例1:反射防止膜に対するフラッシュPEBによる解像度の改善 市販されている反射防止材料であるAZ(登録商標)BARLiTM反射防止膜を、シ リコンウエハーにコーティングし、そして160℃でベークして160nm(ナノメータ ー)の厚さの均一なコーティングを得る。次いで、市販されているi-線レジスト であるAZ(登録商標)7800レジストをコーティングし、そして100℃で1分間ベ ークして約0.65μm(マイクロメーター)の厚さのレジスト膜を得る。次いで、 この膜をニコン(登録商標)0.63NA i-線ステッパーで種々の線量で画像形成さ せる。このウエハーを150℃に加熱されたホットプレートに12秒間置いてフラッ シュPEB処理し、次いで、2.38%のTMAH溶液で23℃で60秒間現像する。0.35μm (マイクロメーター)の幅のラインアンドスペースのフィーチャーを測定するこ とによって正確な画像形成線量を測定し、約190mJ/cm2の1:1画像形成線量を 得る。この線量において、得られる最も微細な構造は、0.26μm(マイクロメー ター)の均等なラインアンドスペースのフィーチャーである。直線状に残る(す なわち目的線幅の±10%以内)最も微細なフィーチャーは、0.28μm(マイクロ メーター)の均等なラインアンドスペースのフィーチャーである。 比較のために、上記のベーク条件の代わりに90℃で60秒間のソフトベークおよ び110℃で90秒間のPEBを行って上記の工程を行った場合には、約2l0mJ/cm2の画 像形成線量でレジストは0.28μm(マイクロメーター)しか解像せず、そして直 線状では0.30μm(マイクロメーター)しか解像しない。 例2;フラッシュPEBによる熱安定性の改善 例1のBARLiTM被覆された基体に、例1のフラッシュPEB工程を行う。フラッシ ュPEB温度を150℃として第二のサンプルを同じように処理する。90℃、60秒間の ホットプレートソフトベークおよび110℃、90秒間の通常のホットプレートPEBに より、第三の比較ウエハーを処理する。フラッシュPEBと比較ウエハーの両方に 対して、レジストの熱流耐性を以下に記載するように測定する。 露光に使用するマスクは、大きな正方形のパッド(500×500μm(マイクロメ ーター))のフィーチャーを包含する。所望の構造に伴い多数の段を包含するウ エハーを細断する。少なくとも1つのパッド構造を包含する各ウエハー断片を、 それぞれホットプレート上で2分間加熱し、その際第一の断片に対するホットプ レート温度を100℃とし、5℃ずつ上昇させて最後の断片では150℃とする。次い で、SEM(走査電子顕微鏡)によってパッドフィーチャーの端部を検査し、そし てレジストパッドが変形する温度を測定する。 通常のベークで処理した比較サンプルでは、パッドの変形が115℃で認められ る。150℃でのフラッシュPEBでは、変形温度は135℃であり、そして160℃のベー クでは140℃である。 例3:ドライエッチング耐性の上昇 酸化ケイ素ウエハー上の150nm(ナノメーター)の厚さのBARLiTMコーティング にAZ(登録商標)7800レジストを用いて2つのウエハーを製造する。第一のウエ ハーは、90℃でのベークおよび110℃での90秒間のPEBで製造し、これにより約1. 05μm(マイクロメーター)の膜厚を得、第二のウエハーは100℃/60秒間のソ フトベークおよびフラッシュPEB工程(160℃/12秒間)で製造する。第二のウエ ハーの膜厚は0.5μm(マイクロメーター)である。画像形成した後に、酸化ケ イ素が完全にエッチングされるまでCHF3/酸素混合物を用いて、両方のウエハー をドライエッチング処理する。次いで、0.40μm(マイクロメーター)のフィー チャーをSEMにより検査する。通常にベーク処理された1μm(マイクロメーター )のレジストは膜厚の約0.6〜0.7μm(マイクロメーター)の損失であるが、フ ラッシュPEB膜は0.15〜0.2μm(マイクロメーター)の損失しかないことがわか る。従って、このフラッシュPEB膜は、最初の膜厚が通常の膜の半分しかなくて も、通常の膜よりも厚い膜厚を有していることがわかる。 例4:反射防止膜なしでのフラッシュPEB シリコンウエハーに反射防止膜を塗布しないで;さらに1つのフラッシュPEB ウエハーを150℃/12秒間の条件で処理する以外は、例1の実験を繰り返す。0.5 4NAのステッパーを画像形成に使用する。(例1に定義されるような)レジスト の直線状の解像度は、180mJ/cm2の画像形成線量での通常の工程では0.34μm (マイクロメーター)であり、そして0.32μm(マイクロメーター)のフィーチ ャーがより高い線量で解像できることがわかる。フラッシュPEBサンプルに対し ては、直線状の解像は、245mJ/cm2の1:1の画像形成線量において0.38μm( マイクロメーター)に低下し、0.36μm(マイクロメーター)のフィーチャーは (ウォールアングルが乏しいが)より高い線量で解像できる。従って、解像度は 、反射防止膜の無い場合には劣化することがわかるが、一方でフラッシュPEBサ ンプルの熱安定性の試験は大きなパッドが140℃でしか変形しないことを示して いる。例5:0.57NA i-線ステッパーのフラッシュPEBを用いた解像およびDOFの改善 AZ(登録商標)BARLiTM溶液でウエハーをコーティングして約150nm(ナノメー ター)の厚さの膜を製造する。次いで、このBARLiTM膜を、170℃で60秒間ホット プレートでベークする。AZ(登録商標)7800レジストを3000rpmでスピンコーテ ィングし、ウエハーを110℃で60秒間ベークし、そして焦点の設定および露光エ ネルギーの配列を使用してニコン(登録商標)0.57NAステッパーで露光する。ダ イニッポンスクリーンのホットプレート(150μm(マイクロメーター)のプロ キシミティスペーサーを挿入)で150℃で20秒間、ウエハーをベークする。画像 を現像して、最初にウエハーに現像剤のパドルを形成させ、次いで全体で60秒間 現像工程を継続する。ウエハーに現像された画像を洗い出した後に、切断された 構造のSEM測定により得られる画像を検査する。本発明者らは、0.04μm(マイ クロメーター)まで解像度が改善されること、および90℃/60秒間のソフトベー クおよび110℃/90秒間のPEBとする以外は同じ条件で処理した標準サンプルに対 して0.4μm(マイクロメーター)まで、解像の限界に近い焦点深度も改善され ることを見出した。特に、標準ウエハーの解像度は約0.30μm(マイクロメータ ー)であり、そして実験したウエハーの解像度は0.26μm(マイクロメーター) である。0.30μm(マイクロメーター)の均等なラインアンドスペースのフィー チャーに対する標準の焦点深度は約0.4μm(マイクロメーター)であり、フラ ッシュPEB実験を行ったものは0.8μm(マイクロメーター)である。
【手続補正書】特許法第184条の8第1項 【提出日】1998年3月17日(1998.3.17) 【補正内容】 請求の範囲 1. 低反射率の基体にレリーフ画像を製造する方法において、上記基体に反 射防止膜を塗布し、上記基体にジアゾナフトキノン/ノボラックフォトレジスト をコーティングし、フォトレジストコーティングをベークする化学線にフォトレ ジストを暴露し、そして上記基体に画像を現像するためにコーティングされた基 体を処理し、その際基体を130℃以上の温度に加熱された表面と30秒以内の時間 で接触させるかまたはプロキシミティベークすることによって上記ベーク段階を 行うことからなる上記方法。 2. 加熱された表面の温度が、130〜160℃である請求項1に記載の方法。 3. 加熱された表面の温度が、140〜150℃である請求項1に記載の方法。 4. ベーク時間が、21秒以内である請求項1に記載の方法。 5. ベーク時間が、10〜20秒である請求項1に記載の方法。 6. ジアゾナフトキノン感光剤が、芳香族化合物であるが、ベンゾフェノン の誘導体ではない基本骨格を有している請求項1に記載の方法。 7. 芳香族化合物が、いずれのフェニル環にも1つ以下のヒドロキシ基しか 有していない請求項1に記載の方法。 8. フォトレジストが、ノボラック樹脂を含有しており、そしてノボラック 樹脂が、その低分子量化合物を部分的にまたは完全に取り除かれるような処理を されている請求項1に記載の方法。 9. フォトレジストが、感光性を増加させるモノマー性化合物または低分子 量化合物を含有する請求項8に記載の方法。 10. 反射防止膜が、無機系の吸収性または透明材料であり、その際透明材料 が好ましくは酸化ケイ素であり、そして吸収材料が好ましくは窒化ケイ素または チタンである請求項1に記載の方法。 11. 反射防止膜が、フォトレジストを現像する工程または乾燥エッチング工 程のいずれかの画像形成工程において除去される有機材料である請求項1に記載 の方法。 12. 反射防止膜が、2μm-1より大きい吸収係数、特に好ましくは8μm-1よ り大きい吸収係数を有する着色された材料である請求項11に記載の方法。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スピーク・マーク・エイ アメリカ合衆国、ニュー ジャージー州 08837 エジソン、ワン・ハロー・ストリ ート (72)発明者 アリル・オゴーゴー アメリカ合衆国、ニュー ジャージー州 07018 イースト・オレンジ、サウス・ハ リソン・ストリート、320 アパートメン ト10エル

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. 基体にレリーフ画像を製造する方法において、上記基体にフォトレジス トをコーティングし、化学線にフォトレジストを露光し、フォトレジストコーテ ィングをベークし、そして上記基体に画像を現像するためにコーティングされた 基体を処理し、その際基体を130℃以上の温度に加熱された表面と30秒以内の時 間で接触させるかまたはプロキシミティベークすることによって上記ベーク段階 を行うことからなる上記方法。 2. 加熱された表面の温度が、130〜160℃である請求項1に記載の方法。 3. 加熱された表面の温度が、140〜150℃である請求項1に記載の方法。 4. ベーク時間が、21秒以内である請求項1に記載の方法。 5. ベーク時間が、10〜20秒である請求項1に記載の方法。 6. フォトレジストが、ジアゾナフトキノン/ノボラックレジストである請 求項1に記載の方法。 7. ジアゾナフトキノン感光剤が、芳香族化合物であるが、ベンゾフェノン の誘導体ではない基本骨格を有している請求項6に記載の方法。 8. 芳香族化合物が、いずれのフェニル環にも1つ以下のヒドロキシ基しか 有していない請求項7に記載の方法。 9. フォトレジストが、ノボラック樹脂を含有しており、そしてノボラック 樹脂が、その低分子量化合物を部分的にまたは完全に取り除かれるような処理を されている請求項6に記載の方法。 10. フォトレジストが、感光性を増加させるモノマー性化合物または低分子 量化合物を含有する請求項9に記載の方法。 11. 基体が低反射率であり、上記低反射率が好ましくは基体の反射防止膜に 起因する請求項1に記載の方法。 12. 反射防止膜が、無機系の吸収性または透明材料であり、その際透明材料 が好ましくは酸化ケイ素であり、そして吸収性材料が好ましくは窒化ケイ素また はチタンである請求項11に記載の方法。 13. 反射防止膜が、フォトレジストを現像する工程またはドライエッチング 工程のいずれかの画像形成工程において除去される有機材料である請求項11に 記載の方法。 14. 反射防止膜が、2μm-1より大きい吸光係数、特に好ましくは8μm-1よ り大きい吸光係数を有する着色された材料である請求項13に記載の方法。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4654544B2 (ja) 2000-07-12 2011-03-23 日産化学工業株式会社 リソグラフィー用ギャップフィル材形成組成物
CN102023478A (zh) * 2009-09-16 2011-04-20 东莞市伟峰印刷有限公司 一种立体工件的蚀刻方法
CN103235490A (zh) * 2013-01-30 2013-08-07 常州同泰光电有限公司 一种改善光阻图案的方法
US11586113B2 (en) * 2018-06-15 2023-02-21 Mattson Technology, Inc Methods and apparatus for post exposure bake processing of a workpiece
JP7539466B2 (ja) 2019-11-19 2024-08-23 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Pag不含ポジ型化学増幅レジスト組成物及びそれの使用法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3045149A1 (de) * 1980-11-29 1982-07-01 Hoechst Ag, 6000 Frankfurt Verfahren zur herstellung von reliefkopien
JPS5890636A (ja) * 1981-11-24 1983-05-30 Fuji Photo Film Co Ltd 光重合性組成物を用いた感光材料による画像形成方法および現像ユニツト
US4689289A (en) * 1986-04-30 1987-08-25 General Electric Company Block polymer compositions
DE3750275T3 (de) * 1986-06-13 1998-10-01 Microsi Inc Lackzusammensetzung und -anwendung.
EP0361907A3 (en) * 1988-09-29 1991-05-02 Hoechst Celanese Corporation Photoresist compositions for deep uv image reversal
EP0379120A3 (de) * 1989-01-23 1990-11-07 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Strukturierung einer Photolackschicht durch optische Lithographie bei der Herstellung integrierter Schaltungen in einem Substrat
EP0379924A3 (de) * 1989-01-23 1990-11-07 Siemens Aktiengesellschaft Vefahren zur Verringerung reflektionsbedingter Srukturgrössenschwankungen in einer Deckschicht bei der in der Herstellung integrierten Schaltungen in einem Substrat verwendeten optischen Lithographie
CA2020378A1 (en) * 1989-07-28 1991-01-29 Sangya Jain Maleimide containing, negative working deep uv photoresist
DE4033294A1 (de) * 1990-10-19 1992-04-23 Siemens Ag Verfahren zur fotolithographischen herstellung von strukturen auf einem traeger
US6165697A (en) * 1991-11-15 2000-12-26 Shipley Company, L.L.C. Antihalation compositions

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