JPH0223354A - Pattern forming method - Google Patents
Pattern forming methodInfo
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- JPH0223354A JPH0223354A JP63173447A JP17344788A JPH0223354A JP H0223354 A JPH0223354 A JP H0223354A JP 63173447 A JP63173447 A JP 63173447A JP 17344788 A JP17344788 A JP 17344788A JP H0223354 A JPH0223354 A JP H0223354A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
パターン形成方法、特にポジ型の放射線感応性レジスト
を用いるパターン形成方法に関し、高感度かつ高解像性
を示し、ドライエツチング耐性にも優れたレジストパタ
ーンの形成方法の提供を目的とし、
一般式(I)、 (0)、(I)
CI□
X
C)13
、式中28.よ−1,■)9.−6,3.−6゜2I?
3(R,、R1+ i?3は−Hまたはアルキル基)ハ
ロゲン アルキル基またはニトリル基、Yは−CO−−
O−、アルキレン基
またはフェニレン基、
Zはアルキレン基またはフェニレ
ン基、
Rは一〇 −Si (CHz) iまたはアルキル基
を示す。[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding a pattern forming method, particularly a pattern forming method using a positive radiation-sensitive resist, a resist pattern that exhibits high sensitivity and high resolution and has excellent dry etching resistance is disclosed. For the purpose of providing a method for forming general formula (I), (0), (I) CI□ Yo-1,■)9. -6,3. -6゜2I?
3 (R,, R1+ i?3 is -H or alkyl group) halogen alkyl group or nitrile group, Y is -CO--
O-, an alkylene group or a phenylene group, Z represents an alkylene group or a phenylene group, and R represents 10-Si (CHz) i or an alkyl group.
また、Y、Zはなくてもよい。)
のいずれかの重合体、またはその共重合体と、放射線照
射によりプロトン酸を生成する化合物とからなる混合物
をポジ型の放射線感応性レジスト材料に用いることを含
み構成する。Further, Y and Z may be omitted. ) or a copolymer thereof and a compound that generates a protonic acid upon irradiation with radiation is used in a positive radiation-sensitive resist material.
本発明は、パターン形成方法に関する。さらに詳しく説
明すれば、ポジ型の放射線感応性レジストを用いるパタ
ーン形成方法に関する。The present invention relates to a pattern forming method. More specifically, the present invention relates to a pattern forming method using a positive radiation-sensitive resist.
(従来の技術〕
近年、集積回路の製造においては、素子の高密度化の要
請が高まり、回路パターンの超微細化技術確立が進めら
れている。リソグラフィーにおいては従来の紫外線に代
わって波長の短い遠紫外線X線、電子線などの高エネル
ギー放射線を用いて、パターンを形成する方法が開発さ
れているゆこれに伴い、これら放射線に感応する高性能
レジスト材料の開発が不可欠である。(Conventional technology) In recent years, in the manufacture of integrated circuits, there has been an increasing demand for higher density elements, and progress has been made to establish ultra-fine circuit pattern technology. As methods for forming patterns using high-energy radiation such as far-ultraviolet X-rays and electron beams have been developed, it is essential to develop high-performance resist materials that are sensitive to these radiations.
また、エツチング工程においてはサイドエツチングの大
きいウェットエツチング法に代わり、反応性スパッタリ
ング等によるドライエツチング法に移行している。この
ため、感度およびドライエンチング耐性に優れたレジス
ト材料の提供が求められている。Furthermore, in the etching process, the wet etching method, which causes large side etching, has been replaced by a dry etching method using reactive sputtering or the like. Therefore, there is a need to provide resist materials with excellent sensitivity and dry etching resistance.
分解効率が高く高感度となるが、エンチング耐性は著し
く低下する。さらに、単位構造に芳香環を含む材料はエ
ツチング耐性に優れているが、放射線に対する感応性が
乏しく非常に低悪度である。Although the decomposition efficiency is high and the sensitivity is high, the enching resistance is significantly reduced. Furthermore, although materials containing aromatic rings in their unit structures have excellent etching resistance, they have poor sensitivity to radiation and are of very low grade.
本発明は、高感度および高解像性を示し、さらにドライ
エツチング耐性にも優れたレジストパターンの形成方法
の提供を目的とする。An object of the present invention is to provide a method for forming a resist pattern that exhibits high sensitivity and resolution, and also has excellent dry etching resistance.
従来、放射線感応性を持つポジ型レジストにおいて、高
分子に放射線を照射することにより分子量を低下させ分
子量の違いによる溶解度差を利用してポジパターンを得
るものが多く開発されてきたが、感度および解像性に優
れ、さらにドライエツチング耐性にも優れたレジスト材
料は開発されていない。例えば、PMIIA (メタク
リル酸メチル重合体)は解像性に優れたレジスト材料で
あるが、感度は電子線に対して100μC/cts’程
度で実用感度とはいえず、エツチング耐性も十分でない
。また、EBR−9(東し)はPjlMAに比べて放射
線に対する(課題を解決するための手段〕
前記目的は、−綴代(I)、 Nl)、 (m)C
jl。Conventionally, many radiation-sensitive positive resists have been developed in which a positive pattern is obtained by lowering the molecular weight by irradiating the polymer with radiation and making use of the solubility difference due to the difference in molecular weight. A resist material with excellent resolution and dry etching resistance has not yet been developed. For example, PMIIA (methyl methacrylate polymer) is a resist material with excellent resolution, but its sensitivity to electron beams is about 100 μC/cts', which is not practical sensitivity, and its etching resistance is also insufficient. In addition, EBR-9 (East) has better radiation resistance than PjlMA (means for solving the problem).
jl.
CB。C.B.
CH。CH.
(式中、Xは−n 、 (り’、 OR2、CO!
p 3(R+、 Rz、 R3は=■またはアルキル
基)。(In the formula, X is -n, (ri', OR2, CO!
p3 (R+, Rz, R3 is =■ or an alkyl group).
ハロゲン、アルキル基またはニトリル基、Yは−CO−
、−O−、アルキレン基
またはフェニレン基、
Zはアルキレン基またはフェニル
ン基、
Rは−H,5i(C1lz)zまたはアルキル基を示す
。halogen, alkyl group or nitrile group, Y is -CO-
, -O-, an alkylene group or a phenylene group, Z represents an alkylene group or a phenylene group, and R represents -H, 5i(C1lz)z or an alkyl group.
また、Y、Zはなくてもよい。)
のいずれかの重合体、またはその共重合体と、放射線照
射によりプロトン酸を生成する化合物とからなる混合物
をポジ型の放射線感応性レジスト材料に用いることを特
徴とするパターン形成方法により達成される。Further, Y and Z may be omitted. ) or a copolymer thereof and a compound that generates a protonic acid upon radiation irradiation is used as a positive radiation-sensitive resist material. Ru.
〔作用〕
一般式(+)、 (u)、 (III)で示される
構造の物質は、ドライエツチング耐性が高く、また、プ
ロトン酸の存在下ではプロトン酸が触媒として作用し、
トリメチルシリル基が離脱し各々−OH。[Function] Substances with structures represented by general formulas (+), (u), and (III) have high dry etching resistance, and in the presence of protic acids, the protic acids act as catalysts,
The trimethylsilyl group is separated to form -OH.
−IIRH,−COOHの掻性蟇を生成してアルカリ水
溶液、アルコール等の極性溶媒に可溶性になる。-IIRH, -COOH forms and becomes soluble in polar solvents such as alkaline aqueous solutions and alcohols.
従って、本発明のパターン形成方法では、レジスト材料
にコードニウム塩、ジアゾニウム塩等の放射線照射に対
してプロトン酸を生成する化合物が添加されているので
、放射線を照射した部分のみ極性が変化して極性溶媒に
対して可溶性となり、これを極性溶媒を用いて現像する
。従って、従来の主鎖を分解して分子量低下による溶解
速度の違いを利用する方法と異なり、照射部分だけが現
像液に溶解するので解像性に優れたレジストパターンが
形成されるようになる。さらに、前記の化学的性質の変
化は、放射線の照射後にベーキングすることによりさら
に促進されるため、容易に増感が可能である。Therefore, in the pattern forming method of the present invention, since a compound such as cordium salt or diazonium salt that generates a protonic acid upon radiation irradiation is added to the resist material, the polarity changes only in the radiation irradiated area. It becomes soluble in polar solvents and is developed using polar solvents. Therefore, unlike the conventional method of decomposing the main chain and utilizing the difference in dissolution rate due to a decrease in molecular weight, only the irradiated portion is dissolved in the developer, making it possible to form a resist pattern with excellent resolution. Furthermore, since the change in chemical properties described above is further promoted by baking after irradiation with radiation, sensitization is easily possible.
従って、高感度かつ高解像性を示し、ドライエツチング
耐性にも優れたレジストパターンが形成できるようにな
る。Therefore, it becomes possible to form a resist pattern that exhibits high sensitivity and resolution, and has excellent dry etching resistance.
〔実施例]
本発明のパターン形成方法に係る実施例について説明す
る。レジスト材料の主成分である一般式(I)〜(I[
[)に示される物質としては、α−トリメルシロキシス
チレンとN−フェニルマレイミドAIBN (アゾイソ
ブチロニトリル)を開始剤として、1.4−ジオキサン
中で80’Cで8時間重合を行った結果、組成比6:4
1重量平均分子量−2,6R1重量平均分子量/数平均
分子量−1,8の共重合体が得られた。この共重合体の
構造式を次式(I)に示す。[Example] An example of the pattern forming method of the present invention will be described. General formulas (I) to (I[
The substances shown in [) were polymerized in 1,4-dioxane at 80'C for 8 hours using α-trimersiloxystyrene and N-phenylmaleimide AIBN (azoisobutyronitrile) as initiators. As a result, the composition ratio was 6:4.
A copolymer of 1 weight average molecular weight -2,6R1 weight average molecular weight/number average molecular weight -1,8 was obtained. The structural formula of this copolymer is shown in the following formula (I).
HI
H3CSi CI+3
この共重合体にプロトン酸発生剤として(◎hlL)P
heをポリマー量の20重量%加え、シクロヘキサノン
溶液としてレジスト材料に用いる。HI H3CSi CI+3 This copolymer is used as a proton acid generator (◎hlL)P
He is added in an amount of 20% by weight based on the amount of polymer, and used as a cyclohexanone solution in the resist material.
前記シクロヘキサノン溶液をSiウェハ上に1.0μm
の厚さになるようにスピンコードし、80°C130分
間のプリベークした後、加速電圧20kVの電子線露光
装置を用いて電子線を照射した後、TMAH(テトラメ
チルアンモニウムヒドロキシド)5重量%のアルカリ水
溶液で10分間現像し、その後純水で30秒間リンスし
た。The cyclohexanone solution was spread onto a Si wafer with a thickness of 1.0 μm.
After spin-coding to a thickness of It was developed with an alkaline aqueous solution for 10 minutes, and then rinsed with pure water for 30 seconds.
このとき、残膜率が0%になる感度は20μC/cm”
を示し、0.5μmのラインアンドスペース(Line
& 5pace )で解像した。At this time, the sensitivity at which the residual film rate becomes 0% is 20μC/cm"
0.5 μm line and space (Line
& 5 pace).
また、電子線を照射した後に130°Cで20分間のベ
ーキングを行い1.前記と同様にTMAH(テトラメチ
ルアンモニウムヒドロキシド)5重量%のアルカリ水溶
液で10分間現像し、純水で30秒間リンスしたときに
は、感度は8μC/c+a”を示し、解像性は同じ<0
.5μmのラインアンドスペース(Line & 5p
ace )で解像した。このように本発明では、露光後
にベーキングすることにより容易に増感される。In addition, after irradiating the electron beam, baking was performed at 130°C for 20 minutes. When developed in the same way as above with an alkaline aqueous solution containing 5% by weight of TMAH (tetramethylammonium hydroxide) for 10 minutes and rinsed with pure water for 30 seconds, the sensitivity was 8 μC/c+a'' and the resolution was the same <0.
.. 5μm line and space (Line & 5p
ace). As described above, in the present invention, sensitization is easily achieved by baking after exposure.
次に、このレジストパターンをマスクとしてCFa+C
HF3ガスを用いて平行平板型エツチング装置でSiウ
ェハをエツチングし、膜減り量を測定したところ、膜減
り量はエツチング耐性に優れているフォトレジスト0F
PR−800と同じ程度であった。Next, using this resist pattern as a mask, CFa+C
When a Si wafer was etched using a parallel plate etching device using HF3 gas and the amount of film loss was measured, the amount of film loss was that of photoresist 0F, which has excellent etching resistance.
It was about the same level as PR-800.
このように本発明のパターン形成方法によれば、放射線
の照射によりプロトン酸が生成されて構造式(I)のト
リメチルシリル基が離脱し、−ORの極性基が生成され
て露光部分だけが極性溶媒に可溶性となるので、従来の
主鎖を分解して分子量低下による溶解速度の違い利用す
る方法と異なり、解像性に優れたレジストパターンが形
成されるようになる。また、極性基の生成する反応は露
光後にベーキングすることにより促進されるので、容易
に増感が可能である。さらに、構造式(I)に示すレジ
スト材料はその単位構造に芳香環を有するので、高いド
ライエツチング耐性を示す。As described above, according to the pattern forming method of the present invention, a protonic acid is generated by radiation irradiation, the trimethylsilyl group of structural formula (I) is separated, and a polar group of -OR is generated, so that only the exposed portion becomes a polar solvent. Unlike the conventional method of decomposing the main chain and utilizing the difference in dissolution rate due to a decrease in molecular weight, a resist pattern with excellent resolution can be formed. Furthermore, since the reaction to generate polar groups is promoted by baking after exposure, sensitization is easily possible. Furthermore, since the resist material represented by the structural formula (I) has an aromatic ring in its unit structure, it exhibits high dry etching resistance.
従って、高感度かつ高解像性を示し、ドライエツチング
耐性にも優れたレジストパターンが形成できるようにな
り、半導体装置のより一層の微細化、高集積化に効果が
ある。Therefore, it becomes possible to form a resist pattern that exhibits high sensitivity and resolution and has excellent dry etching resistance, which is effective in further miniaturization and higher integration of semiconductor devices.
本発明ではレジスト材料として、構造式(I)に示す共
重合体とプロトン発生剤として(e)−!+epp−を
用いたが、他の物質を使用してもよいことは言うまでも
ない0例えば、プロトン発生剤として(◎hsΦPF−
を用いたときは本実施例と同様に感度は8μC/am”
を示し、0.5μmのラインアンドスペース(Line
& 5pace )で解像し、エツチング耐性は0F
PR−800と同じ程度であった。また、構造式(I)
の共重合体の代わりに下記に示す構造式(2)の重合体
または構造式(3)の共重合体を用いたときは、10μ
C/cm”の感度を示し、0.5μmの1ine &
5paceで解像した。このときのドライエツチング耐
性はフォトレジスト0FPR−800と同程度を示した
。In the present invention, as a resist material, a copolymer represented by structural formula (I) and (e)-! as a proton generator are used. +epp- was used, but it goes without saying that other substances may be used. For example, as a proton generator (◎hsΦPF-
When using this, the sensitivity is 8μC/am" as in this example.
0.5 μm line and space (Line
& 5 pace) and etching resistance is 0F.
It was about the same level as PR-800. Also, structural formula (I)
When a polymer of structural formula (2) or a copolymer of structural formula (3) shown below is used instead of the copolymer of
C/cm" sensitivity and 0.5 μm 1ine &
Resolved at 5 pace. The dry etching resistance at this time was comparable to that of photoresist 0FPR-800.
成できるようになり、半導体装置のより一層の微細化、
高集積化に効果がある。further miniaturization of semiconductor devices,
Effective for high integration.
CHs C)I sCHs C)Is
Claims (1)
、−OR_2、−CO_2R_3(R_1、R_2、R
_3は−Hまたはアルキル基)、ハロゲン、アルキル基
またはニトリル基、 Yは−CO−、−O−、アルキレン基 またはフェニレン基、 Zはアルキレン基またはフェニレ ン基、 Rは−H、−Si(CH_3)_3またはアルキル基を
示す。 また、Y、Zはなくてもよい。) のいずれかの重合体、またはその共重合体と、放射線照
射によりプロトン酸を生成する化合物とからなる混合物
をポジ型の放射線感応性レジスト材料に用いることを特
徴とするパターン形成方法。[Claims] General formulas (I), (II), (III) ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼(I) ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼(II) ▲Mathematical formulas, chemical formulas, There are tables, etc.▼(III) (In the formula, X is -H, ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼
, -OR_2, -CO_2R_3(R_1, R_2, R
_3 is -H or alkyl group), halogen, alkyl group or nitrile group, Y is -CO-, -O-, alkylene group or phenylene group, Z is alkylene group or phenylene group, R is -H, -Si(CH_3 )_3 or an alkyl group. Further, Y and Z may be omitted. ) or a copolymer thereof and a compound that generates a protonic acid upon radiation irradiation, as a positive radiation-sensitive resist material.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63173447A JPH0223354A (en) | 1988-07-12 | 1988-07-12 | Pattern forming method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63173447A JPH0223354A (en) | 1988-07-12 | 1988-07-12 | Pattern forming method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0223354A true JPH0223354A (en) | 1990-01-25 |
Family
ID=15960644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63173447A Pending JPH0223354A (en) | 1988-07-12 | 1988-07-12 | Pattern forming method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0223354A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02146544A (en) * | 1988-11-29 | 1990-06-05 | Fujitsu Ltd | Upper layer resist of positive type resist having two-layered structure |
| JPH02209977A (en) * | 1988-10-28 | 1990-08-21 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | Positive photoresist composition having high sensitivity |
| JPH0450947A (en) * | 1990-06-15 | 1992-02-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Pattern forming method |
| JP2002055457A (en) * | 2000-05-31 | 2002-02-20 | Shipley Co Llc | Photoresist for imaging with high energy radiation |
-
1988
- 1988-07-12 JP JP63173447A patent/JPH0223354A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02209977A (en) * | 1988-10-28 | 1990-08-21 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | Positive photoresist composition having high sensitivity |
| JPH02146544A (en) * | 1988-11-29 | 1990-06-05 | Fujitsu Ltd | Upper layer resist of positive type resist having two-layered structure |
| JPH0450947A (en) * | 1990-06-15 | 1992-02-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Pattern forming method |
| JP2002055457A (en) * | 2000-05-31 | 2002-02-20 | Shipley Co Llc | Photoresist for imaging with high energy radiation |
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