JPH0475062A - 化学増幅型レジスト - Google Patents

化学増幅型レジスト

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JPH0475062A
JPH0475062A JP2189209A JP18920990A JPH0475062A JP H0475062 A JPH0475062 A JP H0475062A JP 2189209 A JP2189209 A JP 2189209A JP 18920990 A JP18920990 A JP 18920990A JP H0475062 A JPH0475062 A JP H0475062A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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。
[発明の概要j 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、三級アミンを1成分として含む
ポリマーで構成したことにより、露光から露光後熱処理
(FEB)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。
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、感光性酸発側によって生
成された酸を触媒として、露光後のベーキング(FEB
)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、例えば密な位置合
わせ露光を行い、ウェ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ェハ全面を露光
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ェ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。
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。
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ドしたウエノ\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)、コンデンサレンズ等を介して露光用
光源からの光をウエノ\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、ウェ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1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(FEB)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(FEB)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−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イベロツバ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、ウエノ11上に塗布した
例えばポジ型の化学増幅型レジスト2に所定幅WIのパ
ターン露光を行った場合1、各露光フィールドを露光し
て相当時間を経た後、熱処理(F E B)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(−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(F E B)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、三級ア
ミンを1成分として含むポリマーで構成したことを、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。
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。
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−ヒニルビリジンとビ
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l Om。
1%以下の低い含有率にとどめ、ビニルフェノールの含
を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。
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−FEB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。
先ず、第2図Aに示すように、ウェハ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、化学増幅型レノストアには
、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1こめ、露光から第2図Bに示すような露光後のベ
ーク(PEB:Po5t  Exprosure  B
ake)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、FEBを行うと、各露光フィール
ドで露光完了からFEB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。
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。
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1njferter(initiator−
transfer  agent−terminato
r)と呼ばれる開始剤を数m o (l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か、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。
例えば、上記実施例においては、ベースポリマーとして
、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、勿論能のポリ
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。
[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(FEB)
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。
【図面の簡単な説明】
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(Ho)、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
。 7本、突売イ司のイヒ学4瞥中&型糾ジ又ト中の内管り
つノブの膚享糞に示↑客兇Hハロ第1図 第2図A (A実施φ1) 第2図B 第4図B 本、実ffe−仲】のし9ストツマ1−ンの午恥図第3

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (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、三級アミンを1成分として含む
    ポリマーで構成したことを特徴とする化学増幅型レジス
    ト。
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