JPH08153659A - レジストパターンの形成方法 - Google Patents
レジストパターンの形成方法Info
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- JPH08153659A JPH08153659A JP6293206A JP29320694A JPH08153659A JP H08153659 A JPH08153659 A JP H08153659A JP 6293206 A JP6293206 A JP 6293206A JP 29320694 A JP29320694 A JP 29320694A JP H08153659 A JPH08153659 A JP H08153659A
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、解像力を低下させず、矩型性の良
いレジストパターンが得られるように改良された、化学
増幅型レジストを用いたレジストパターンの形成方法を
提供することを主要目的とする。 【構成】 半導体基板２の上に、化学増幅型レジスト膜
１を形成する。化学増幅型レジスト膜１の上に、第１の
レジスト被覆膜２３を介在させて、酸を含む第２のレジ
スト被覆膜２４を形成する。第１および第２のレジスト
被覆膜２３，２４が被覆された化学増幅型レジスト膜１
に向けて、選択的に光または放射線４を照射し、潜在画
像を形成する。その後、化学増幅型レジスト膜１を現像
する。
いレジストパターンが得られるように改良された、化学
増幅型レジストを用いたレジストパターンの形成方法を
提供することを主要目的とする。 【構成】 半導体基板２の上に、化学増幅型レジスト膜
１を形成する。化学増幅型レジスト膜１の上に、第１の
レジスト被覆膜２３を介在させて、酸を含む第２のレジ
スト被覆膜２４を形成する。第１および第２のレジスト
被覆膜２３，２４が被覆された化学増幅型レジスト膜１
に向けて、選択的に光または放射線４を照射し、潜在画
像を形成する。その後、化学増幅型レジスト膜１を現像
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、一般にレジストパタ
ーンの形成方法に関するものであり、より特定的には、
化学増幅型レジストを用いて矩型性の高いパターンを得
ることができるように改良された、レジストパターンの
形成方法に関する。
ーンの形成方法に関するものであり、より特定的には、
化学増幅型レジストを用いて矩型性の高いパターンを得
ることができるように改良された、レジストパターンの
形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの高集積化に伴い、レジ
ストパターンの微細化が求められている。この技術を達
成するために、化学増幅型レジストが提案されている。
図３〜図７は、化学増幅型レジストを用いた従来のレジ
ストパターンの形成方法の順序の各工程における半導体
装置の断面図である。
ストパターンの微細化が求められている。この技術を達
成するために、化学増幅型レジストが提案されている。
図３〜図７は、化学増幅型レジストを用いた従来のレジ
ストパターンの形成方法の順序の各工程における半導体
装置の断面図である。
【０００３】図３を参照して、半導体基板２の上にネガ
型化学増幅レジスト１（以下、単にレジスト１という）
を形成する。レジスト１は、水酸基を含むベース樹脂
と、光または放射線の照射を受けることによってスルホ
ン酸を発生する酸発生剤と、スルホン酸のプロトンの触
媒作用により、ベース樹脂の水酸基と反応し、それよっ
てベース樹脂を架橋させる架橋剤とを含む。具体的に
は、ベース樹脂には、図８（ａ）に示すノボラック樹脂
を用い、架橋剤は、図８（ｂ）に示すヘキサメチロール
メラミンヘキサメチルエーテルを用い、酸発生剤には図
８（ｃ）に示すトリフェニルスルホニウムトリフレート
を用いる。
型化学増幅レジスト１（以下、単にレジスト１という）
を形成する。レジスト１は、水酸基を含むベース樹脂
と、光または放射線の照射を受けることによってスルホ
ン酸を発生する酸発生剤と、スルホン酸のプロトンの触
媒作用により、ベース樹脂の水酸基と反応し、それよっ
てベース樹脂を架橋させる架橋剤とを含む。具体的に
は、ベース樹脂には、図８（ａ）に示すノボラック樹脂
を用い、架橋剤は、図８（ｂ）に示すヘキサメチロール
メラミンヘキサメチルエーテルを用い、酸発生剤には図
８（ｃ）に示すトリフェニルスルホニウムトリフレート
を用いる。
【０００４】図４に示すように、レジスト１に向けて、
光または放射線４を、選択的に照射し、レジスト１を露
光部５１と非露光部５０に区分する。露光部５１では、
図９に示す反応式のように、トリフェニルスルホニウム
トリフレートが分解し、強酸３であるトリフルオロメタ
ンスルホン酸が発生する。
光または放射線４を、選択的に照射し、レジスト１を露
光部５１と非露光部５０に区分する。露光部５１では、
図９に示す反応式のように、トリフェニルスルホニウム
トリフレートが分解し、強酸３であるトリフルオロメタ
ンスルホン酸が発生する。
【０００５】次に、図５に示すように、ホットプレート
１１を用いて、５０〜１５０℃で、２分間、露光後のベ
ーキング（ポストエキスポージャベーク、以下、ＰＥＢ
と略する）を行なった。このＰＥＢによる、レジスト１
の露光部５１における、ベース樹脂の架橋の様子を、図
１０を用いて説明する。
１１を用いて、５０〜１５０℃で、２分間、露光後のベ
ーキング（ポストエキスポージャベーク、以下、ＰＥＢ
と略する）を行なった。このＰＥＢによる、レジスト１
の露光部５１における、ベース樹脂の架橋の様子を、図
１０を用いて説明する。
【０００６】図１０（ａ）は、レジスト１に光線を照射
している様子を示している。レジスト１に光線が照射さ
れると、図１０（ｂ）を参照して、トリフェニルスルホ
ニウムトリフレートが分解して、酸（Ｈ+ ）が発生す
る。図１０（ｃ）を参照して、このレジストをベークす
ると、酸（Ｈ+ ）を触媒にして、ベース樹脂の１つが架
橋し、このとき酸（Ｈ+ ）が副生する。図１０（ｄ）を
参照して、副生した酸（Ｈ+ ）を触媒にして、次々と、
連鎖反応的に、ベース樹脂が架橋していく。図１０
（ｅ）を参照して、上述の連鎖反応によって、ベース樹
脂が網目状に架橋する。上述の連鎖反応は、図１１に示
す反応式によってまとめられる。
している様子を示している。レジスト１に光線が照射さ
れると、図１０（ｂ）を参照して、トリフェニルスルホ
ニウムトリフレートが分解して、酸（Ｈ+ ）が発生す
る。図１０（ｃ）を参照して、このレジストをベークす
ると、酸（Ｈ+ ）を触媒にして、ベース樹脂の１つが架
橋し、このとき酸（Ｈ+ ）が副生する。図１０（ｄ）を
参照して、副生した酸（Ｈ+ ）を触媒にして、次々と、
連鎖反応的に、ベース樹脂が架橋していく。図１０
（ｅ）を参照して、上述の連鎖反応によって、ベース樹
脂が網目状に架橋する。上述の連鎖反応は、図１１に示
す反応式によってまとめられる。
【０００７】図６に示すように、レジスト１のベーキン
グによって、レジスト１は架橋部分１ａと未架橋部分１
ｂに区分される。図６と図７を参照して、レジスト１の
現像を行なうと、レジストパターン（１ａ）が形成され
る。
グによって、レジスト１は架橋部分１ａと未架橋部分１
ｂに区分される。図６と図７を参照して、レジスト１の
現像を行なうと、レジストパターン（１ａ）が形成され
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した化
学増幅型レジストの欠点も、一方で見いだされている。
すなわち、図５を参照して露光によって発生した酸３
が、大気中および基板２中の塩基性化合物との反応で、
失活するということである。この欠点を解決するため
に、図１２に示すような方法が提案されている（特開平
６−４５２４６号公報）。
学増幅型レジストの欠点も、一方で見いだされている。
すなわち、図５を参照して露光によって発生した酸３
が、大気中および基板２中の塩基性化合物との反応で、
失活するということである。この欠点を解決するため
に、図１２に示すような方法が提案されている（特開平
６−４５２４６号公報）。
【０００９】図１２（ａ）を参照して、半導体基板２の
上に形成された化学増幅型レジスト１の上に、酸を含む
レジスト被覆膜２１を形成する。化学増幅型レジスト膜
１の上に酸を含むレジスト被覆膜２１が設けられるの
で、化学増幅型レジスト１の表面からの酸失活は防止さ
れる。
上に形成された化学増幅型レジスト１の上に、酸を含む
レジスト被覆膜２１を形成する。化学増幅型レジスト膜
１の上に酸を含むレジスト被覆膜２１が設けられるの
で、化学増幅型レジスト１の表面からの酸失活は防止さ
れる。
【００１０】しかしながら、この方法によると、図１２
（ｂ）を参照して、レジスト被覆膜２１からの酸が、下
層の、化学増幅型レジスト膜１の表面中に浸透してい
き、化学増幅型レジスト膜１の表面付近の酸濃度が上昇
する。その結果、ネガ型化学増幅型レジストの場合に
は、図１２（ｃ）を参照して、Ｔ型プロファイルのレジ
ストパターンが形成される。
（ｂ）を参照して、レジスト被覆膜２１からの酸が、下
層の、化学増幅型レジスト膜１の表面中に浸透してい
き、化学増幅型レジスト膜１の表面付近の酸濃度が上昇
する。その結果、ネガ型化学増幅型レジストの場合に
は、図１２（ｃ）を参照して、Ｔ型プロファイルのレジ
ストパターンが形成される。
【００１１】なお、ポジ型化学増幅型レジストにおいて
は、図１３に示す反応式に従って、ポリ（ｐ−ｔ−ブチ
ルオキシカルボニルオキシスチレン）から、酸触媒によ
って、ｔ−ブチルオキシカルボニル基が脱離し、水酸基
（フェノール基）が発生する。生成したポリ−ｐ−ヒド
ロキシスチレンは、アルカリに可溶となり、現像によ
り、パターンが形成される。しかし、ポジ型化学増幅型
レジストにおいても、上述した理由と同じ理由により、
図１２（ｄ）に示すように、表面で膜減りを起こした形
状のパターンが得られ、解像力の低下を招くことにな
る。
は、図１３に示す反応式に従って、ポリ（ｐ−ｔ−ブチ
ルオキシカルボニルオキシスチレン）から、酸触媒によ
って、ｔ−ブチルオキシカルボニル基が脱離し、水酸基
（フェノール基）が発生する。生成したポリ−ｐ−ヒド
ロキシスチレンは、アルカリに可溶となり、現像によ
り、パターンが形成される。しかし、ポジ型化学増幅型
レジストにおいても、上述した理由と同じ理由により、
図１２（ｄ）に示すように、表面で膜減りを起こした形
状のパターンが得られ、解像力の低下を招くことにな
る。
【００１２】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので、解像力を低下させず、矩型性
のよいレジストパターンが得られるように改良された、
化学増幅型レジストを用いたレジストパターンの形成方
法を提供することを目的とする。
るためになされたもので、解像力を低下させず、矩型性
のよいレジストパターンが得られるように改良された、
化学増幅型レジストを用いたレジストパターンの形成方
法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この発明の第１の局面に
従うレジストパターンの形成方法においては、まず半導
体基板の上に化学増幅型レジスト膜を形成する。上記化
学増幅型レジスト膜の上に、第１のレジスト被覆膜を形
成する。上記第１のレジスト被覆膜を介在させて、上記
化学増幅型レジスト膜の上に、酸を含む第２のレジスト
被覆膜を形成する。上記第１および第２のレジスト被覆
膜が被覆された上記化学増幅型レジスト膜に向けて選択
的に光または放射線を照射し、潜在画像を形成する。上
記化学増幅型レジスト膜を現像する。
従うレジストパターンの形成方法においては、まず半導
体基板の上に化学増幅型レジスト膜を形成する。上記化
学増幅型レジスト膜の上に、第１のレジスト被覆膜を形
成する。上記第１のレジスト被覆膜を介在させて、上記
化学増幅型レジスト膜の上に、酸を含む第２のレジスト
被覆膜を形成する。上記第１および第２のレジスト被覆
膜が被覆された上記化学増幅型レジスト膜に向けて選択
的に光または放射線を照射し、潜在画像を形成する。上
記化学増幅型レジスト膜を現像する。
【００１４】この発明の好ましい実施態様によれば、上
記第１および第２のレジスト被覆膜は、スルホン酸基ま
たはカルボン酸基を有する化合物を含む。
記第１および第２のレジスト被覆膜は、スルホン酸基ま
たはカルボン酸基を有する化合物を含む。
【００１５】また、上記第１のレジスト被覆膜は、スル
ホン酸またはカルボン酸基を有するモノマーが、モル分
率で、０〜１０％共重合されている高分子で形成され、
上記第２のレジスト被覆膜はスルホン酸またはカルボン
酸基を有するモノマーが、モル分率で、２０〜１００％
共重合されている高分子で形成されるのが好ましい。
ホン酸またはカルボン酸基を有するモノマーが、モル分
率で、０〜１０％共重合されている高分子で形成され、
上記第２のレジスト被覆膜はスルホン酸またはカルボン
酸基を有するモノマーが、モル分率で、２０〜１００％
共重合されている高分子で形成されるのが好ましい。
【００１６】さらに、上記第１のレジスト被覆膜は、複
数個の芳香環を含む高分子で形成され、上記複数個の芳
香環のうちの、０〜１０％がスルホン酸またはカルボン
酸基を有しており、上記第２のレジスト被覆膜は、複数
個の芳香環を含む高分子で形成され、上記複数個の芳香
環のうちの、３０％以上がスルホン酸またはカルボン酸
基を有するのが好ましい。
数個の芳香環を含む高分子で形成され、上記複数個の芳
香環のうちの、０〜１０％がスルホン酸またはカルボン
酸基を有しており、上記第２のレジスト被覆膜は、複数
個の芳香環を含む高分子で形成され、上記複数個の芳香
環のうちの、３０％以上がスルホン酸またはカルボン酸
基を有するのが好ましい。
【００１７】さらに、上記第１および第２のレジスト被
覆膜は、バインダーとなる高分子化合物と、光あるいは
放射線の照射によって酸を発生する酸発生化合物とから
なり、上記第１のレジスト被覆膜中においては、上記酸
発生化合物は、上記高分子化合物に対して０〜１０重量
％含まれており、上記第２のレジスト被覆膜中において
は、上記酸発生化合物は、上記高分子化合物に対して１
０〜４０重量％含まれているのが好ましい。
覆膜は、バインダーとなる高分子化合物と、光あるいは
放射線の照射によって酸を発生する酸発生化合物とから
なり、上記第１のレジスト被覆膜中においては、上記酸
発生化合物は、上記高分子化合物に対して０〜１０重量
％含まれており、上記第２のレジスト被覆膜中において
は、上記酸発生化合物は、上記高分子化合物に対して１
０〜４０重量％含まれているのが好ましい。
【００１８】この発明の第２の局面に従うレジストパタ
ーンの形成方法においては、半導体基板の上に化学増幅
型レジスト膜を形成する。上記化学増幅型レジスト膜の
表面を全面露光し、該化学増幅型レジスト膜の表面に酸
を発生させる。上記化学増幅型レジスト膜に向けて選択
的に光を照射し、潜在画像を形成する。その後、上記化
学増幅型レジスト膜を現像する。
ーンの形成方法においては、半導体基板の上に化学増幅
型レジスト膜を形成する。上記化学増幅型レジスト膜の
表面を全面露光し、該化学増幅型レジスト膜の表面に酸
を発生させる。上記化学増幅型レジスト膜に向けて選択
的に光を照射し、潜在画像を形成する。その後、上記化
学増幅型レジスト膜を現像する。
【００１９】この発明の好ましい実施態様によれば、上
記全面露光を行なう露光量が、パターンを形成するため
に必要な露光量の、０〜２０％であるのが好ましい。
記全面露光を行なう露光量が、パターンを形成するため
に必要な露光量の、０〜２０％であるのが好ましい。
【００２０】
【作用】この発明の第１の局面に従うレジストパターン
の形成方法によれば、第１のレジスト被覆膜を介在させ
て、化学増幅レジスト膜の上に、酸を含む第２のレジス
ト被覆膜を形成する。上記第１のレジスト被覆膜が、化
学増幅型レジスト膜の上に形成されているので、化学増
幅型レジスト表面よりの酸失活を防ぐことができる。ま
た、酸を含む上記第２のレジスト被覆膜を、上記第１の
レジスト被覆膜を介在させて、上記化学増幅型レジスト
膜の上に形成しているので、化学増幅型レジスト膜中へ
の酸の浸透が防止される。
の形成方法によれば、第１のレジスト被覆膜を介在させ
て、化学増幅レジスト膜の上に、酸を含む第２のレジス
ト被覆膜を形成する。上記第１のレジスト被覆膜が、化
学増幅型レジスト膜の上に形成されているので、化学増
幅型レジスト表面よりの酸失活を防ぐことができる。ま
た、酸を含む上記第２のレジスト被覆膜を、上記第１の
レジスト被覆膜を介在させて、上記化学増幅型レジスト
膜の上に形成しているので、化学増幅型レジスト膜中へ
の酸の浸透が防止される。
【００２１】この発明の第２の局面に従うレジストパタ
ーンの形成方法によれば、化学増幅型レジスト膜の表面
を全面露光し、該化学増幅型レジスト膜の表面に酸を発
生させるので、大気中の塩基等による酸の失活が防止さ
れる。
ーンの形成方法によれば、化学増幅型レジスト膜の表面
を全面露光し、該化学増幅型レジスト膜の表面に酸を発
生させるので、大気中の塩基等による酸の失活が防止さ
れる。
【００２２】
【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。
る。
【００２３】実施例１ 図１は、実施例１に係るレジストパターンの形成方法の
順序の各工程における半導体装置の断面図である。
順序の各工程における半導体装置の断面図である。
【００２４】半導体基板２の上に、化学増幅型レジスト
１をスピンコートにより塗布し、８０〜１３０℃でプリ
ベークする。次に、低濃度の、カルボン酸またはスルホ
ン酸等の酸を含有する高分子化合物からなる第１のレジ
スト被覆膜２３を、スピンコートにより塗布する。第１
のレジスト被覆膜２３の上に、第１のレジスト被覆膜２
３よりも、酸濃度の高い第２のレジスト被覆膜２４を、
スピンコートにより塗布する。
１をスピンコートにより塗布し、８０〜１３０℃でプリ
ベークする。次に、低濃度の、カルボン酸またはスルホ
ン酸等の酸を含有する高分子化合物からなる第１のレジ
スト被覆膜２３を、スピンコートにより塗布する。第１
のレジスト被覆膜２３の上に、第１のレジスト被覆膜２
３よりも、酸濃度の高い第２のレジスト被覆膜２４を、
スピンコートにより塗布する。
【００２５】図１（ｂ）を参照して、化学増幅型レジス
ト１に向けて、選択的に、光あるいは放射線４を照射
し、露光部において酸を発生させる。その後、６０〜１
３０℃でベークする。このベークは、化学増幅型レジス
ト１が、ポジ型の場合は、現像液への溶解性を増大さ
せ、一方ネガ型の場合は、溶解抑止効果を増大させる。
次いで、現像処理を行なうことによって、パターンを形
成する。
ト１に向けて、選択的に、光あるいは放射線４を照射
し、露光部において酸を発生させる。その後、６０〜１
３０℃でベークする。このベークは、化学増幅型レジス
ト１が、ポジ型の場合は、現像液への溶解性を増大さ
せ、一方ネガ型の場合は、溶解抑止効果を増大させる。
次いで、現像処理を行なうことによって、パターンを形
成する。
【００２６】なお、上記実施例では、化学増幅型レジス
ト１をスピンコートした後、プリベークを行なう場合を
説明したが、このプリベークを行なわないで、第１のレ
ジスト被覆膜２３を形成し、その後プリベークを行なっ
ても、同様の効果を奏する。
ト１をスピンコートした後、プリベークを行なう場合を
説明したが、このプリベークを行なわないで、第１のレ
ジスト被覆膜２３を形成し、その後プリベークを行なっ
ても、同様の効果を奏する。
【００２７】上述の方法を用いて、パターンを形成する
と、図１（ｂ）に示すように、化学増幅型レジスト１の
上に形成した第１のレジスト被覆膜２３に含まれる酸の
濃度が、低いために、化学増幅型レジスト１中への酸の
浸透は抑えられ、ひいては、解像力の低下は防止され
る。また、第２のレジスト被覆膜２４中には酸が多く含
まれているので、大気中への酸の失活も防止される。こ
のような方法を用いて得られたパターンは、ネガ型の場
合（図１（ｃ））も、ポジ型の場合（図１（ｄ））も、
形状の劣化がなく、矩型性の高いものとなる。
と、図１（ｂ）に示すように、化学増幅型レジスト１の
上に形成した第１のレジスト被覆膜２３に含まれる酸の
濃度が、低いために、化学増幅型レジスト１中への酸の
浸透は抑えられ、ひいては、解像力の低下は防止され
る。また、第２のレジスト被覆膜２４中には酸が多く含
まれているので、大気中への酸の失活も防止される。こ
のような方法を用いて得られたパターンは、ネガ型の場
合（図１（ｃ））も、ポジ型の場合（図１（ｄ））も、
形状の劣化がなく、矩型性の高いものとなる。
【００２８】次に、第１および第２のレジスト被覆膜に
用いる材料について、説明する。スルホン酸基あるいは
カルボン酸基を有する化合物を含有するレジスト被覆膜
としては、このスルホン酸基あるいはカルボン酸基を高
分子の側鎖に有していてもよく、またバインダーとなる
高分子の中に、スルホン酸基あるいはカルボン酸基を有
する化合物を混合させたものでもよい。
用いる材料について、説明する。スルホン酸基あるいは
カルボン酸基を有する化合物を含有するレジスト被覆膜
としては、このスルホン酸基あるいはカルボン酸基を高
分子の側鎖に有していてもよく、またバインダーとなる
高分子の中に、スルホン酸基あるいはカルボン酸基を有
する化合物を混合させたものでもよい。
【００２９】高分子側鎖にスルホン酸基あるいはカルボ
ン酸基を有している高分子を形成するモノマーとして
は、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、メタリルス
ルホン酸、スチレンスルホン酸、メタクリル酸、アクリ
ル酸、スチレンカルボン酸、マレイン酸等のスルホン酸
基あるいはカルボン酸基を含んだモノマーや、アクリル
酸、メタクリル酸、アクリルアミド、ビニルアルコー
ル、ビニルフェノール、ビニルアニリン等にスルホン酸
を有する化合物を結合させた化合物等が挙げられる。
ン酸基を有している高分子を形成するモノマーとして
は、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、メタリルス
ルホン酸、スチレンスルホン酸、メタクリル酸、アクリ
ル酸、スチレンカルボン酸、マレイン酸等のスルホン酸
基あるいはカルボン酸基を含んだモノマーや、アクリル
酸、メタクリル酸、アクリルアミド、ビニルアルコー
ル、ビニルフェノール、ビニルアニリン等にスルホン酸
を有する化合物を結合させた化合物等が挙げられる。
【００３０】スルホン酸基あるいはカルボン酸基は、高
分子を形成するモノマーにすべて含ませる必要はなく、
上記モノマーとメタクリル酸エステル、アクリル酸エス
テル、スチレン等のモノマーと共重合させてもよい。
分子を形成するモノマーにすべて含ませる必要はなく、
上記モノマーとメタクリル酸エステル、アクリル酸エス
テル、スチレン等のモノマーと共重合させてもよい。
【００３１】これらのスルホン酸基またはカルボン酸基
を有するモノマーのモル分率が、０〜１０％である第１
のレジスト被覆膜と、２０〜１００％の第２のレジスト
被覆膜を組合わせると、期待した特性が得られる。
を有するモノマーのモル分率が、０〜１０％である第１
のレジスト被覆膜と、２０〜１００％の第２のレジスト
被覆膜を組合わせると、期待した特性が得られる。
【００３２】また、本発明に用いられるレジスト被覆膜
としては、上述したような、高分子主鎖がアルキル鎖で
形成されているものだけでなく、ベンゼン、ピリジン、
チオフェン、フラン、ピロール、イミダゾール等の芳香
環で形成されている高分子も用いることができる。ま
た、これらの骨格にスルホン酸基またはカルボン酸基
が、直接あるいはアルキル鎖等を介して、結合していて
もよい。この場合も、すべての芳香環にスルホン酸基あ
るいはカルボン酸基を含ませる必要はないが、重合体を
形成している芳香環のうち、０〜１０％のスルホン酸基
またはカルボン酸基を有している第１のレジスト被覆膜
と、３０％以上のスルホン酸基またはカルボン酸基を有
している第２のレジストの被覆膜の組合わせが好まし
い。
としては、上述したような、高分子主鎖がアルキル鎖で
形成されているものだけでなく、ベンゼン、ピリジン、
チオフェン、フラン、ピロール、イミダゾール等の芳香
環で形成されている高分子も用いることができる。ま
た、これらの骨格にスルホン酸基またはカルボン酸基
が、直接あるいはアルキル鎖等を介して、結合していて
もよい。この場合も、すべての芳香環にスルホン酸基あ
るいはカルボン酸基を含ませる必要はないが、重合体を
形成している芳香環のうち、０〜１０％のスルホン酸基
またはカルボン酸基を有している第１のレジスト被覆膜
と、３０％以上のスルホン酸基またはカルボン酸基を有
している第２のレジストの被覆膜の組合わせが好まし
い。
【００３３】また、スルホン酸基またはカルボン酸基を
有する化合物が、バインダーとなる高分子とともに混合
されている場合において、バインダーとなる高分子とし
ては、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、
セルロース等のデンプン類、ポリエチレングリコール、
ゼラチン、ポリアクリル酸、ポリメタクレル酸、ポリマ
レイン酸、ポリアクリルアミドやこれらの誘導体の水溶
性高分子やメタクリル酸エステル、アクリル酸エステ
ル、スチレン、ポリカーボネート、ポリエステルやこれ
らの誘導体の有機溶剤可溶性ポリマーが好ましい。
有する化合物が、バインダーとなる高分子とともに混合
されている場合において、バインダーとなる高分子とし
ては、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、
セルロース等のデンプン類、ポリエチレングリコール、
ゼラチン、ポリアクリル酸、ポリメタクレル酸、ポリマ
レイン酸、ポリアクリルアミドやこれらの誘導体の水溶
性高分子やメタクリル酸エステル、アクリル酸エステ
ル、スチレン、ポリカーボネート、ポリエステルやこれ
らの誘導体の有機溶剤可溶性ポリマーが好ましい。
【００３４】また、これらの中に混合されるスルホン酸
基あるいはカルボン酸基を有する化合物としては、たと
えば、炭素数１〜１０のアルカンスルホン酸、炭素数１
〜５のハロゲン化アルカンスルホン酸、炭素数２〜１０
のアルカンジスルホン酸、炭素数１〜１０のアルカンカ
ルボン酸、炭素数１〜５のハロゲン化アルカンスルホン
酸、炭素数２〜１０のアルカンジカルボン酸、炭素数１
〜１５のアルキルベンゼンスルホン酸、安息香酸、炭素
数１〜１５のアルキルベンゼンカルボン酸、ベンゼンジ
スルホン酸、ベンゼンジカルボン酸、ベンゼントリカル
ボン酸、ベンゼンテトラカルボン酸等が挙げられる。
基あるいはカルボン酸基を有する化合物としては、たと
えば、炭素数１〜１０のアルカンスルホン酸、炭素数１
〜５のハロゲン化アルカンスルホン酸、炭素数２〜１０
のアルカンジスルホン酸、炭素数１〜１０のアルカンカ
ルボン酸、炭素数１〜５のハロゲン化アルカンスルホン
酸、炭素数２〜１０のアルカンジカルボン酸、炭素数１
〜１５のアルキルベンゼンスルホン酸、安息香酸、炭素
数１〜１５のアルキルベンゼンカルボン酸、ベンゼンジ
スルホン酸、ベンゼンジカルボン酸、ベンゼントリカル
ボン酸、ベンゼンテトラカルボン酸等が挙げられる。
【００３５】この発明に用いる、光あるいは放射線によ
り酸を発生する化合物を有するレジスト被覆膜として
は、酸を発生する化合物が、バインダーとなっている高
分子の一部に結合されていても、バインダーとなる高分
子に混合されていてもよい。バインダーとなる高分子に
混合されている場合において、バインダーとしては、ポ
リビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、セルロー
ス等のデンプン類、ポリエチレングリコール、ゼラチ
ン、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリマレイン
酸、ポリアクリルアミドや、これらの誘導体の水溶性高
分子や、メタクリル酸エステル、アクリル酸エステル、
スチレン、ポリカーボネート、ポリエステルや、これら
の誘導体の有機溶剤可溶性ポリマー等が挙げられる。ま
たこれらの中に混合される、光または放射線の照射によ
って酸を発生する化合物がバインダーとなる化合物に対
して、０〜１０重量％含むものと、２０〜４０重量％含
むものの２層を形成することが好ましい。
り酸を発生する化合物を有するレジスト被覆膜として
は、酸を発生する化合物が、バインダーとなっている高
分子の一部に結合されていても、バインダーとなる高分
子に混合されていてもよい。バインダーとなる高分子に
混合されている場合において、バインダーとしては、ポ
リビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、セルロー
ス等のデンプン類、ポリエチレングリコール、ゼラチ
ン、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリマレイン
酸、ポリアクリルアミドや、これらの誘導体の水溶性高
分子や、メタクリル酸エステル、アクリル酸エステル、
スチレン、ポリカーボネート、ポリエステルや、これら
の誘導体の有機溶剤可溶性ポリマー等が挙げられる。ま
たこれらの中に混合される、光または放射線の照射によ
って酸を発生する化合物がバインダーとなる化合物に対
して、０〜１０重量％含むものと、２０〜４０重量％含
むものの２層を形成することが好ましい。
【００３６】実施例２ 図２は、実施例２に係るレジストパターンの形成方法を
示す、半導体装置の断面図である。
示す、半導体装置の断面図である。
【００３７】図２（ａ）を参照して、半導体基板２の上
に、化学増幅型レジスト１をスピンコートにより塗布し
て、８０〜１３０℃でプリベークを行なう。その後、パ
ターン露光量の０〜２０％に相当する露光量で、全面露
光を行ない、全面に酸を発生させる（参照番号６は、全
面露光した層を表わしている）。その後、パターン露光
を行ない、選択的に酸を発生させ、６０〜１３０℃でベ
ークする。これにより、ポジ型の場合には、露光部分で
溶解性が高められ、ネガ型の場合には、露光部分におい
て溶解抑止効果が高められる。現像することによって、
それぞれのパターンが形成される。
に、化学増幅型レジスト１をスピンコートにより塗布し
て、８０〜１３０℃でプリベークを行なう。その後、パ
ターン露光量の０〜２０％に相当する露光量で、全面露
光を行ない、全面に酸を発生させる（参照番号６は、全
面露光した層を表わしている）。その後、パターン露光
を行ない、選択的に酸を発生させ、６０〜１３０℃でベ
ークする。これにより、ポジ型の場合には、露光部分で
溶解性が高められ、ネガ型の場合には、露光部分におい
て溶解抑止効果が高められる。現像することによって、
それぞれのパターンが形成される。
【００３８】図２（ｂ）を参照して、全面露光により、
化学増分型レジスト１の表面（６）に酸が発生し、大気
中のアミン等による酸の失活が防止され、また、パター
ン露光後には、化学増幅型レジスト１の表面の酸濃度が
高くなる。パターン露光後のベークを行なうと、現像直
前では、図２（ｃ）に示すように、表面の酸の失活によ
り、表面の酸濃度が、本来の濃度プロファイルに戻る。
こうして、形成したネガ型パターン（図２（ｄ））およ
びポジ型パターン（図２（ｅ））のプロファイルは、矩
型性の高いパターンとなる。
化学増分型レジスト１の表面（６）に酸が発生し、大気
中のアミン等による酸の失活が防止され、また、パター
ン露光後には、化学増幅型レジスト１の表面の酸濃度が
高くなる。パターン露光後のベークを行なうと、現像直
前では、図２（ｃ）に示すように、表面の酸の失活によ
り、表面の酸濃度が、本来の濃度プロファイルに戻る。
こうして、形成したネガ型パターン（図２（ｄ））およ
びポジ型パターン（図２（ｅ））のプロファイルは、矩
型性の高いパターンとなる。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したとおり、この発明の第１の
局面に従うレジストパターンの形成方法によれば、第１
のレジスト被覆膜を介在させて、化学増幅型レジスト膜
の上に、酸を含む第２のレジスト被覆膜を形成する。上
記第１のレジスト被覆膜が、化学増幅型レジスト膜の上
に形成されているので、化学増幅型レジスト表面よりの
酸失活を防ぐことができる。また、酸を含む上記第２の
レジスト被覆膜を、上記第１のレジスト被覆膜を介在さ
せて、上記化学増幅型レジスト膜の上に形成しているの
で、化学増幅型レジスト膜中への酸の浸透が防止され
る。その結果、形状の劣化がなく、矩型性の高いレジス
トパターンが得られるという効果を奏する。
局面に従うレジストパターンの形成方法によれば、第１
のレジスト被覆膜を介在させて、化学増幅型レジスト膜
の上に、酸を含む第２のレジスト被覆膜を形成する。上
記第１のレジスト被覆膜が、化学増幅型レジスト膜の上
に形成されているので、化学増幅型レジスト表面よりの
酸失活を防ぐことができる。また、酸を含む上記第２の
レジスト被覆膜を、上記第１のレジスト被覆膜を介在さ
せて、上記化学増幅型レジスト膜の上に形成しているの
で、化学増幅型レジスト膜中への酸の浸透が防止され
る。その結果、形状の劣化がなく、矩型性の高いレジス
トパターンが得られるという効果を奏する。
【００４０】この発明の第２の局面に従うレジストパタ
ーンの形成方法によれば、化学増幅型レジスト膜の表面
を全面露光し、該化学増幅型レジスト膜の表面に酸を発
生させるので、大気中の塩基等による酸の失活が防止さ
れる。その結果、形状の劣化がなく、矩型性の高いレジ
ストパターンが得られるという効果を奏する。
ーンの形成方法によれば、化学増幅型レジスト膜の表面
を全面露光し、該化学増幅型レジスト膜の表面に酸を発
生させるので、大気中の塩基等による酸の失活が防止さ
れる。その結果、形状の劣化がなく、矩型性の高いレジ
ストパターンが得られるという効果を奏する。
【図１】 実施例１に係るレジストパターンの形成方法
の順序の各工程における半導体装置の断面図である。
の順序の各工程における半導体装置の断面図である。
【図２】 実施例２に係るレジストパターンの形成方法
の順序の各工程における半導体装置の断面図である。
の順序の各工程における半導体装置の断面図である。
【図３】 従来のレジストパターンの形成方法の順序の
第１の工程における半導体装置の断面図である。
第１の工程における半導体装置の断面図である。
【図４】 従来のレジストパターンの形成方法の順序の
第２の工程における半導体装置の断面図である。
第２の工程における半導体装置の断面図である。
【図５】 従来のレジストパターンの形成方法の順序の
第３の工程における半導体装置の断面図である。
第３の工程における半導体装置の断面図である。
【図６】 従来のレジストパターンの形成方法の順序の
第４の工程における半導体装置の断面図である。
第４の工程における半導体装置の断面図である。
【図７】 従来のレジストパターンの形成方法の順序の
第５の工程における半導体装置の断面図である。
第５の工程における半導体装置の断面図である。
【図８】 ネガ型化学増幅型レジストの組成を示す図で
ある。
ある。
【図９】 酸発生剤の光分解の様子を反応式で示した図
である。
である。
【図１０】 ネガ型化学増幅レジストの露光部におけ
る、ベース樹脂の架橋の様子を示した図である。
る、ベース樹脂の架橋の様子を示した図である。
【図１１】 連鎖反応によって、ベース樹脂が網目状に
架橋していく様子を反応式で示した図である。
架橋していく様子を反応式で示した図である。
【図１２】 他の従来例である、化学増幅型レジストを
用いたレジストパターンの形成方法の順序の各工程にお
ける半導体装置の断面図である。
用いたレジストパターンの形成方法の順序の各工程にお
ける半導体装置の断面図である。
【図１３】 ポジ型化学増幅型レジストの可溶化の様子
を反応式で示した図である。
を反応式で示した図である。
１ 化学増幅型レジスト膜、２ 半導体基板、２３ 第
１のレジスト被覆膜、２４ 第２のレジスト被覆膜。
１のレジスト被覆膜、２４ 第２のレジスト被覆膜。
Claims (7)
- 【請求項１】 半導体基板の上に化学増幅型レジスト膜
を形成する工程と、 前記化学増幅型レジスト膜の上に、第１のレジスト被覆
膜を形成する工程と、 前記第１のレジスト被覆膜を介在させて、前記化学増幅
型レジスト膜の上に、酸を含む第２のレジスト被覆膜を
形成する工程と、 前記第１および第２のレジスト被覆膜が被覆された前記
化学増幅型レジスト膜に向けて、選択的に光または放射
線を照射し、潜在画像を形成する工程と、 前記化学増幅型レジスト膜を現像する工程と、 を備えたレジストパターンの形成方法。 - 【請求項２】 前記第１および第２のレジスト被覆膜
は、スルホン酸基またはカルボン酸基を有する化合物を
含む、請求項１に記載のレジストパターンの形成方法。 - 【請求項３】 前記第１のレジスト被覆膜は、スルホン
酸またはカルボン酸基を有するモノマーが、モル分率
で、０〜１０％共重合されている高分子で形成され、 前記第２のレジスト被覆膜は、スルホン酸またはカルボ
ン酸基を有するモノマーが、モル分率で、２０〜１００
％共重合されている高分子で形成されている、請求項１
に記載のレジストパターンの形成方法。 - 【請求項４】 前記第１のレジスト被覆膜は、複数個の
芳香環を含む高分子で形成され、前記複数個の芳香環の
うちのうちの、０〜１０％がスルホン酸またはカルボン
酸基を有しており、 前記第２のレジスト被覆膜は、複数個の芳香環を含む高
分子で形成され、前記複数個の芳香環のうちの、３０％
以上がスルホン酸またはカルボン酸基を有している、請
求項１に記載のレジストパターンの形成方法。 - 【請求項５】 前記第１および第２のレジスト被覆膜
は、バインダーとなる高分子化合物と、光あるいは放射
線の照射によって酸を発生する酸発生化合物とからな
り、 前記第１のレジスト被覆膜中においては、前記酸発生化
合物は、前記高分子化合物に対し０〜１０重量％含まれ
ており、 前記第２のレジスト被覆膜中においては、前記酸発生化
合物は、前記高分子化合物に対し１０〜４０重量％含ま
れている、請求項１に記載のレジストパターンの形成方
法。 - 【請求項６】 半導体基板の上に化学増幅型レジスト膜
を形成する工程と、 前記化学増幅型レジスト膜の表面を全面露光し、該化学
増幅型レジスト膜の表面に酸を発生させる工程と、 前記化学増幅型レジスト膜に向けて選択的に光または放
射線を照射し、潜在画像を形成する工程と、 前記化学増幅型レジスト膜を現像する工程と、 を備えた、レジストパターンの形成方法。 - 【請求項７】 前記全面露光を行なう露光量は、パター
ンを形成するために必要な露光量の、０〜２０％であ
る、請求項６に記載のレジストパターンの形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29320694A JP3315274B2 (ja) | 1994-11-28 | 1994-11-28 | レジストパターンの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29320694A JP3315274B2 (ja) | 1994-11-28 | 1994-11-28 | レジストパターンの形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08153659A true JPH08153659A (ja) | 1996-06-11 |
| JP3315274B2 JP3315274B2 (ja) | 2002-08-19 |
Family
ID=17791803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29320694A Expired - Fee Related JP3315274B2 (ja) | 1994-11-28 | 1994-11-28 | レジストパターンの形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3315274B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08305024A (ja) * | 1995-05-08 | 1996-11-22 | Mitsubishi Chem Corp | リソグラフィーにおける性能向上用塗布組成物および当該塗布組成物を使用したパターン形成方法 |
| JP2005173322A (ja) * | 2003-12-12 | 2005-06-30 | Semiconductor Leading Edge Technologies Inc | パターン形成方法 |
| JP2009094396A (ja) * | 2007-10-11 | 2009-04-30 | Tokyo Electron Ltd | 表面露光装置、表面露光方法、塗布、現像装置及び記憶媒体 |
-
1994
- 1994-11-28 JP JP29320694A patent/JP3315274B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08305024A (ja) * | 1995-05-08 | 1996-11-22 | Mitsubishi Chem Corp | リソグラフィーにおける性能向上用塗布組成物および当該塗布組成物を使用したパターン形成方法 |
| JP2005173322A (ja) * | 2003-12-12 | 2005-06-30 | Semiconductor Leading Edge Technologies Inc | パターン形成方法 |
| JP2009094396A (ja) * | 2007-10-11 | 2009-04-30 | Tokyo Electron Ltd | 表面露光装置、表面露光方法、塗布、現像装置及び記憶媒体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3315274B2 (ja) | 2002-08-19 |
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