JP2985249B2 - 化学増幅型レジスト - Google Patents
化学増幅型レジストInfo
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- JP2985249B2 JP2985249B2 JP2189209A JP18920990A JP2985249B2 JP 2985249 B2 JP2985249 B2 JP 2985249B2 JP 2189209 A JP2189209 A JP 2189209A JP 18920990 A JP18920990 A JP 18920990A JP 2985249 B2 JP2985249 B2 JP 2985249B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体装置のリソグラフィープロセスに用
いられる化学増幅型レジストに関する。
いられる化学増幅型レジストに関する。
［発明の概要］ 本発明は、ベースポリマーに、感光性酸発生剤と、架
橋剤若しくは溶解阻止剤とを配合して成る化学増幅型レ
ジストにおいて、 前記ベースポリマーを、ビニルピリジンとビニルフェ
ノールを成分として含むブロック共重合体で構成したこ
とにより、 露光から露光後熱処理（PEB）までの所要時間の長さ
に、露光に伴う光反応によって生ずる酸の拡散長が、依
存するのを防止して、レジストパターンの寸法精度を向
上させるようにしたものである。
橋剤若しくは溶解阻止剤とを配合して成る化学増幅型レ
ジストにおいて、 前記ベースポリマーを、ビニルピリジンとビニルフェ
ノールを成分として含むブロック共重合体で構成したこ
とにより、 露光から露光後熱処理（PEB）までの所要時間の長さ
に、露光に伴う光反応によって生ずる酸の拡散長が、依
存するのを防止して、レジストパターンの寸法精度を向
上させるようにしたものである。
［従来の技術］ 近年、高解像度を有するレジストの開発が盛んに行わ
れており、化学増幅型レジストと称される高感度レジス
トの開発が達成されている。
れており、化学増幅型レジストと称される高感度レジス
トの開発が達成されている。
この化学増幅型レジストは、ネガ型では、アルカリ可
溶樹脂に架橋剤と感光性酸発生剤を加えて構成され、ポ
ジ型では、アルカリ可溶樹脂に溶解阻止剤（基）と感光
性酸発生剤を加えて構成されている。ネガ型の酸発生化
学増幅型レジストは、露光部が、感光性酸発剤によって
生成された酸を触媒として、露光後のベーキング（PE
B）時に架橋が不溶化し、アルカリ現像によってネガパ
ターンが得られる。一方、ポジ型の酸発生化学増幅型レ
ジストの場合は、露光部が、発生した酸を触媒として溶
解阻止剤（基）が分解、アルカリ可溶となり、ポジパタ
ーンを得るようになっている。
溶樹脂に架橋剤と感光性酸発生剤を加えて構成され、ポ
ジ型では、アルカリ可溶樹脂に溶解阻止剤（基）と感光
性酸発生剤を加えて構成されている。ネガ型の酸発生化
学増幅型レジストは、露光部が、感光性酸発剤によって
生成された酸を触媒として、露光後のベーキング（PE
B）時に架橋が不溶化し、アルカリ現像によってネガパ
ターンが得られる。一方、ポジ型の酸発生化学増幅型レ
ジストの場合は、露光部が、発生した酸を触媒として溶
解阻止剤（基）が分解、アルカリ可溶となり、ポジパタ
ーンを得るようになっている。
上記したアルカリ可溶樹脂としては、例えば の一般式で表されるポリビニルフェノールや、 の一般式で表されるノボラック系樹脂などのフェノール
系樹脂が主に用いられている。
系樹脂が主に用いられている。
なお、リソグラフィ技術における露光装置としては、
レジストを表面にスピンコートしたウエハを、XY移動台
の上に載置し、投影レンズ（縮小レンズ），ガラスマス
ク（レチクル），コンデンサレンジ等を介して露光用光
源からの光をウエハ上のレジストに照射する構成となっ
ている。この露光装置は、ウエハ上のアライメント（位
置合わせ）マークを検出して、各露光フィールド毎の精
密な位置合わせ露光を行い、ウエハを機械的に精密移動
させ、所謂ステップアンドリピートを繰り返してウエハ
全面を露光するものである。一方、レジストの露光後の
熱処理装置は、全面の露光が行われたウエハの各露光フ
ィールドに一括して赤外光を照射する照射法等を用いた
ベーク炉が用いられている。
レジストを表面にスピンコートしたウエハを、XY移動台
の上に載置し、投影レンズ（縮小レンズ），ガラスマス
ク（レチクル），コンデンサレンジ等を介して露光用光
源からの光をウエハ上のレジストに照射する構成となっ
ている。この露光装置は、ウエハ上のアライメント（位
置合わせ）マークを検出して、各露光フィールド毎の精
密な位置合わせ露光を行い、ウエハを機械的に精密移動
させ、所謂ステップアンドリピートを繰り返してウエハ
全面を露光するものである。一方、レジストの露光後の
熱処理装置は、全面の露光が行われたウエハの各露光フ
ィールドに一括して赤外光を照射する照射法等を用いた
ベーク炉が用いられている。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記したような化学増幅型レジストに
用いられる触媒は主に酸であり、この酸は質量が小さい
ためレジスト中でも非常に移動し易い。従って、光反応
による触媒の発生から熱処理（PEB）までの放置時間が
異なれば、酸の拡散長も変化し、現像後のパターンサイ
ズが異なってしまう問題が生じる。
用いられる触媒は主に酸であり、この酸は質量が小さい
ためレジスト中でも非常に移動し易い。従って、光反応
による触媒の発生から熱処理（PEB）までの放置時間が
異なれば、酸の拡散長も変化し、現像後のパターンサイ
ズが異なってしまう問題が生じる。
斯る化学増幅型レジストに、上記した露光装置や熱処
理装置を適用した場合も、各露光フィールド毎におい
て、露光から露光後熱処理（PEB）までの時間が異なる
ため、酸の拡散長も異なり、現像後に同一設計値のパタ
ーンの線幅が異なってしまうという問題が生じる。この
場合、例えインラインのディベロッパを導入したとして
も、この現象を完全に防止し得ないものである。
理装置を適用した場合も、各露光フィールド毎におい
て、露光から露光後熱処理（PEB）までの時間が異なる
ため、酸の拡散長も異なり、現像後に同一設計値のパタ
ーンの線幅が異なってしまうという問題が生じる。この
場合、例えインラインのディベロッパを導入したとして
も、この現象を完全に防止し得ないものである。
即ち、第４図Ａに示すように、ウエハ１上に塗布した
例えばネガ型の化学増幅型レジスト２に所定幅W1のパタ
ーン露光を行った場合、、各露光フィールドを露光して
相当時間を経た後、熱処理（PEB）が行われることとな
る。この場合、第４図Ｂに示すように、酸が時間を経て
拡散することによりパターン幅はW2に広がり、現像する
と第４図Ｃに示すようなレジストパターンとなる。第５
図は、露光フィールドの異なる境界部（一点鎖線で示
す）でパターン幅が異なり段差2bが生じた状態を示して
いる。
例えばネガ型の化学増幅型レジスト２に所定幅W1のパタ
ーン露光を行った場合、、各露光フィールドを露光して
相当時間を経た後、熱処理（PEB）が行われることとな
る。この場合、第４図Ｂに示すように、酸が時間を経て
拡散することによりパターン幅はW2に広がり、現像する
と第４図Ｃに示すようなレジストパターンとなる。第５
図は、露光フィールドの異なる境界部（一点鎖線で示
す）でパターン幅が異なり段差2bが生じた状態を示して
いる。
本発明は、このような従来の問題点に着目して創案さ
れたものであって、露光と熱処理（PEB）までの間の所
要時間によりパターン線幅等が変動することのない化学
増幅型レジストを得んとするものである。
れたものであって、露光と熱処理（PEB）までの間の所
要時間によりパターン線幅等が変動することのない化学
増幅型レジストを得んとするものである。
［課題を解決するための手段］ そこで、本発明は、ベースポリマーに、感光性酸発生
剤と、架橋剤若しくは溶解阻止剤とを配合して成る化学
増幅型レジストにおいて、 前記ベースポリマーを、ビニルピリジンとビニルフェ
ノールを成分として含むブロック共重合体で構成したこ
とを、その解決手段としている。
剤と、架橋剤若しくは溶解阻止剤とを配合して成る化学
増幅型レジストにおいて、 前記ベースポリマーを、ビニルピリジンとビニルフェ
ノールを成分として含むブロック共重合体で構成したこ
とを、その解決手段としている。
［実施例］ 以下、本発明に係る化学増幅型レジストの詳細を実施
例に基づいて説明する。
例に基づいて説明する。
本発明に係る化学増幅型レジストは、三級アミンを１
成分として含むポリマーで構成されたベースポリマー
に、感光性酸発生剤と、架橋剤若しくは溶解阻止剤とを
配合して成る。
成分として含むポリマーで構成されたベースポリマー
に、感光性酸発生剤と、架橋剤若しくは溶解阻止剤とを
配合して成る。
本実施例における化学増幅型レジストは、ネガ型レジ
ストであって、三級アミンである４−ビニルピリジンと
ビニルフェノールで成るブロックポリマーをベースポリ
マーとして用い、このベースポリマーに、酸発生剤とし
てのポリハロゲン化物と、メラミン系架橋剤を配合して
構成されている。
ストであって、三級アミンである４−ビニルピリジンと
ビニルフェノールで成るブロックポリマーをベースポリ
マーとして用い、このベースポリマーに、酸発生剤とし
てのポリハロゲン化物と、メラミン系架橋剤を配合して
構成されている。
また、上記ブロックポリマー（ブロック共重合体）
は、４−ビニルピリジンの含有率を10mol％以下の低い
含有率にとどめ、ビニルフェノールの含有率を高く設定
している。このように４−ビニルピリジンの含有率が低
いため、光反応で発生した酸が過剰の酸トラップ作用を
受けない。
は、４−ビニルピリジンの含有率を10mol％以下の低い
含有率にとどめ、ビニルフェノールの含有率を高く設定
している。このように４−ビニルピリジンの含有率が低
いため、光反応で発生した酸が過剰の酸トラップ作用を
受けない。
なお、第１図は、上記化学増幅型レジストを露光して
光反応による酸（H+）が生じた場合の４−ビニルピリジ
ンによる酸トラップの機構を示す説明図である。
光反応による酸（H+）が生じた場合の４−ビニルピリジ
ンによる酸トラップの機構を示す説明図である。
同図に示すように、光反応により発生した酸（H+）３
が拡散した場合、近傍に位置する、ミクロ相分離によっ
て形成されたビニルピリジンより成るドメイン４により
トラップされ、拡散長が延びるのを防止する。これによ
り、レジストの露光−PEBまでの時間に伴うパターンの
線幅変動を低減する。なお、同図中５は、重合の反応サ
イトを示している。
が拡散した場合、近傍に位置する、ミクロ相分離によっ
て形成されたビニルピリジンより成るドメイン４により
トラップされ、拡散長が延びるのを防止する。これによ
り、レジストの露光−PEBまでの時間に伴うパターンの
線幅変動を低減する。なお、同図中５は、重合の反応サ
イトを示している。
第２図Ａ〜第２図Ｃは、本実施例に係る化学増幅型レ
ジストを用いたネガパターンの形成工程を示している。
ジストを用いたネガパターンの形成工程を示している。
先ず、第２図Ａに示すように、ウエハ６に化学増幅型
レジスト７を塗布し、パターン幅Ｗのマスク８を用いて
露光を行う。この露光により、化学増幅型レジスト７に
は、露光部7aとパターン幅Ｗの未露光部7bが形成され
る。この時、露光部7a内では、光反応により酸が発生す
る。このとき、露光部7aと未露光部7bの境界付近では露
光部7aから未露光部7bへ酸が拡散しようとするが、この
酸は、ベースポリマー中のビニルピリジンより成るドメ
イン４によってトラップされ拡散が阻止される。
レジスト７を塗布し、パターン幅Ｗのマスク８を用いて
露光を行う。この露光により、化学増幅型レジスト７に
は、露光部7aとパターン幅Ｗの未露光部7bが形成され
る。この時、露光部7a内では、光反応により酸が発生す
る。このとき、露光部7aと未露光部7bの境界付近では露
光部7aから未露光部7bへ酸が拡散しようとするが、この
酸は、ベースポリマー中のビニルピリジンより成るドメ
イン４によってトラップされ拡散が阻止される。
このため、露光から第２図Ｂに示すような露光後のベ
ーク（PEB:Post Exprosure Bake）までの時間に関係な
く酸の拡散を防止し得る。
ーク（PEB:Post Exprosure Bake）までの時間に関係な
く酸の拡散を防止し得る。
即ち、露光装置（ステッパ）によって露光フィールド
毎に露光が行われた後、PEBを行うと、各露光フィール
ドで露光完了からPEBまでの時間が異なるが、上記理由
により酸の拡散が防止出来、架橋剤の架橋作用の及ぶ領
域に変化（ズレ）が生じることがない。
毎に露光が行われた後、PEBを行うと、各露光フィール
ドで露光完了からPEBまでの時間が異なるが、上記理由
により酸の拡散が防止出来、架橋剤の架橋作用の及ぶ領
域に変化（ズレ）が生じることがない。
そこで、アルカリ現像液で現像を行うと、第２図Ｃに
示すように、未露光部7bは溶解して幅Ｗの溝８が形成さ
れる。
示すように、未露光部7bは溶解して幅Ｗの溝８が形成さ
れる。
なお、第３図は、上記工程を経て形成されたレジスト
パターンの平面図であり、図中の一点鎖線は露光フィー
ルドの境界を示している。このように、本実施例に係る
化学増幅型レジストに依れば、露光フィールドの境界に
おいて、線幅の異なりによる段差が発生しない。
パターンの平面図であり、図中の一点鎖線は露光フィー
ルドの境界を示している。このように、本実施例に係る
化学増幅型レジストに依れば、露光フィールドの境界に
おいて、線幅の異なりによる段差が発生しない。
ところで、上記ベースポリマーを構成するブロックポ
リマーは、４−ビニルピリジン（三級アミン）とビニル
フェノールにiniferter（initiator−transfer ag ent
−terminator）と呼ばれる開始剤を数mol加えて光重合
することによって製造される。
リマーは、４−ビニルピリジン（三級アミン）とビニル
フェノールにiniferter（initiator−transfer ag ent
−terminator）と呼ばれる開始剤を数mol加えて光重合
することによって製造される。
以上、実施例について説明したが、本発明に係る化学
増幅型レジストは、上記実施例に限らず各種の変更が可
能である。
増幅型レジストは、上記実施例に限らず各種の変更が可
能である。
例えば、上記実施例においては、ベースポリマーとし
ては、４−ビニルピリジンを１成分とするブロックポリ
マーを用いたが、４−ビニルピリジン以外の三級アミン
を１成分とするブロックポリマーでも同様の酸トラップ
作用を得ることが出来る。また、ブロックポリマー以外
にグラフトポリマー（グラフト共重合体）を用いても同
様の作用を有する。
ては、４−ビニルピリジンを１成分とするブロックポリ
マーを用いたが、４−ビニルピリジン以外の三級アミン
を１成分とするブロックポリマーでも同様の酸トラップ
作用を得ることが出来る。また、ブロックポリマー以外
にグラフトポリマー（グラフト共重合体）を用いても同
様の作用を有する。
さらに、上記実施例においては、ベースポリマーの構
成成分としてビニルフェノールを用いたが、勿論他のポ
リマーを用いてもよい。
成成分としてビニルフェノールを用いたが、勿論他のポ
リマーを用いてもよい。
また、上記実施例においては、酸発生剤や架橋剤の変
更も勿論可能であり、また、ポジ型の化学増幅型レジス
トとして、溶解阻止剤を配合したレジストにも本発明を
適用してもよい。
更も勿論可能であり、また、ポジ型の化学増幅型レジス
トとして、溶解阻止剤を配合したレジストにも本発明を
適用してもよい。
［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明に係る化学増
幅型レジストによれば、露光から露光後熱処理（PEB）
までの所要時間の長さに、露光に伴う光反応で発生した
酸の拡散長が依存するのを防止出来、レジストパターン
の寸法精度を向上させる効果がある。
幅型レジストによれば、露光から露光後熱処理（PEB）
までの所要時間の長さに、露光に伴う光反応で発生した
酸の拡散長が依存するのを防止出来、レジストパターン
の寸法精度を向上させる効果がある。
第１図は本発明に係る化学増幅型レジストの実施例の酸
トラップの機構を示す説明図、第２図Ａ〜第２図Ｃは本
実施例のネガパターン形成工程を示す断面図、第３図は
同レジストパターンの平面図、第４図Ａ〜第４図Ｃは従
来例の説明図、第５図は従来のレジストパターンの平面
図である。 ３……酸（H+）、４……ドメイン（ビニルピリジン）、
５……反応サイト（架橋剤）、７……化学増幅型レジス
ト、7a……露光部、7b……未露光部。
トラップの機構を示す説明図、第２図Ａ〜第２図Ｃは本
実施例のネガパターン形成工程を示す断面図、第３図は
同レジストパターンの平面図、第４図Ａ〜第４図Ｃは従
来例の説明図、第５図は従来のレジストパターンの平面
図である。 ３……酸（H+）、４……ドメイン（ビニルピリジン）、
５……反応サイト（架橋剤）、７……化学増幅型レジス
ト、7a……露光部、7b……未露光部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G03F 7/00 - 7/42
Claims (1)
- 【請求項１】ベースポリマーに、感光性酸発生剤と、架
橋剤若しくは溶解阻止剤とを配合して成る化学増幅型レ
ジストにおいて、 前記ベースポリマーを、ビニルピリジンとビニルフェノ
ールを成分として含むブロック共重合体で構成したこと
を特徴とする化学増幅型レジスト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2189209A JP2985249B2 (ja) | 1990-07-17 | 1990-07-17 | 化学増幅型レジスト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2189209A JP2985249B2 (ja) | 1990-07-17 | 1990-07-17 | 化学増幅型レジスト |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0475062A JPH0475062A (ja) | 1992-03-10 |
| JP2985249B2 true JP2985249B2 (ja) | 1999-11-29 |
Family
ID=16237368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2189209A Expired - Lifetime JP2985249B2 (ja) | 1990-07-17 | 1990-07-17 | 化学増幅型レジスト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2985249B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9482951B2 (en) * | 2007-07-30 | 2016-11-01 | Brewer Science Inc. | Non-covalently crosslinkable materials for photolithography processes |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0537524A1 (en) * | 1991-10-17 | 1993-04-21 | Shipley Company Inc. | Radiation sensitive compositions and methods |
| JPH05127369A (ja) * | 1991-10-31 | 1993-05-25 | Nec Corp | レジスト材料 |
| JP3010607B2 (ja) * | 1992-02-25 | 2000-02-21 | ジェイエスアール株式会社 | 感放射線性樹脂組成物 |
| US5691101A (en) | 1994-03-15 | 1997-11-25 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Photosensitive composition |
| US5683856A (en) * | 1994-10-18 | 1997-11-04 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Positive-working photosensitive composition |
| JP3024128B2 (ja) * | 1998-11-27 | 2000-03-21 | ジェイエスアール株式会社 | ポジ型感放射線性樹脂組成物 |
| JP2010256034A (ja) * | 2009-04-21 | 2010-11-11 | Jsr Corp | 樹脂組成物及びバイオチップの製造方法 |
-
1990
- 1990-07-17 JP JP2189209A patent/JP2985249B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9482951B2 (en) * | 2007-07-30 | 2016-11-01 | Brewer Science Inc. | Non-covalently crosslinkable materials for photolithography processes |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0475062A (ja) | 1992-03-10 |
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Legal Events
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