JPH086256A - レジストパターンの形成方法および該方法に用いられる酸性の水溶性材料組成物 - Google Patents
レジストパターンの形成方法および該方法に用いられる酸性の水溶性材料組成物Info
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、高い解像度を与え、フォーカス余
裕度が広く、良好な形状を得ることができ、さらに高感
度化をも達成することができる、レジストパターンの形
成方法を提供すること。 【構成】 半導体基板１の上に、アルカリ現像液で現像
を行なうタイプの、光を受けて化学変化を起こすレジス
ト膜２を形成する。レジスト膜２の上に、酸性の水溶性
材料からなり、かつその膜厚が１μｍのとき、上記光
の、露光前および露光中の透過率が７０％以上である、
酸性膜３を形成する。光５をレジスト膜２に向けて選択
的に照射し、それによってレジスト膜２中に画像を形成
する。レジスト膜２をアルカリ現像液で現像し、レジス
トパターン７を形成する。
裕度が広く、良好な形状を得ることができ、さらに高感
度化をも達成することができる、レジストパターンの形
成方法を提供すること。 【構成】 半導体基板１の上に、アルカリ現像液で現像
を行なうタイプの、光を受けて化学変化を起こすレジス
ト膜２を形成する。レジスト膜２の上に、酸性の水溶性
材料からなり、かつその膜厚が１μｍのとき、上記光
の、露光前および露光中の透過率が７０％以上である、
酸性膜３を形成する。光５をレジスト膜２に向けて選択
的に照射し、それによってレジスト膜２中に画像を形成
する。レジスト膜２をアルカリ現像液で現像し、レジス
トパターン７を形成する。
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、
高い解像度を与え、広い焦点深度を有し、良好な形状の
レジストパターンを与え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。この発明
は、また、そのような方法に用いられる、酸性の水溶性
材料組成物に関する。
ーンの形成方法に関するものであり、より特定的には、
高い解像度を与え、広い焦点深度を有し、良好な形状の
レジストパターンを与え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。この発明
は、また、そのような方法に用いられる、酸性の水溶性
材料組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、４Ｍ、１６Ｍダイナミックランダ
ムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）に代表される高集積回路
（ＬＳＩ）の製造方法においては、レジストパターンの
形成工程が非常に重要である。レジストパターンの形成
には、ノボラック樹脂とナフトキノンジアジドからなる
ポジ型フォトレジストに、水銀ランプのｇ線光（波長４
３６ｎｍ）を選択的に照射し、それから、現像すること
によって行なわれている。
ムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）に代表される高集積回路
（ＬＳＩ）の製造方法においては、レジストパターンの
形成工程が非常に重要である。レジストパターンの形成
には、ノボラック樹脂とナフトキノンジアジドからなる
ポジ型フォトレジストに、水銀ランプのｇ線光（波長４
３６ｎｍ）を選択的に照射し、それから、現像すること
によって行なわれている。
【０００３】さて、近年では、１６Ｍ，６４Ｍというよ
うに、集積度が増している。このように微細構造の進ん
だＬＳＩでは、光源として、ｇ線光より短波長であるｉ
線光（波長３６５ｎｍ）が、レジストパターンの形成の
際に、使用されている。
うに、集積度が増している。このように微細構造の進ん
だＬＳＩでは、光源として、ｇ線光より短波長であるｉ
線光（波長３６５ｎｍ）が、レジストパターンの形成の
際に、使用されている。
【０００４】今後ますますＬＳＩの集積度が増すと、上
記ｉ線光を用いていたのでは、ハーフミクロン以下のレ
ジストパターンを安定して製造することが困難となるた
め、現在、光源として、より短波長の光源であるＫｒＦ
エキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレ
ーザ（波長１９３ｎｍ）を用いた、レジストパターンの
形成方法の研究が活発に行なわれている。
記ｉ線光を用いていたのでは、ハーフミクロン以下のレ
ジストパターンを安定して製造することが困難となるた
め、現在、光源として、より短波長の光源であるＫｒＦ
エキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレ
ーザ（波長１９３ｎｍ）を用いた、レジストパターンの
形成方法の研究が活発に行なわれている。
【０００５】しかしながら、上述のエキシマレーザ光を
利用した技術においては、光源の種類を変更するだけで
なく、新規のレジスト材料の開発が必須要件である。な
ぜなら、ｇ線、ｉ線用として使われていたノボラック−
ナフトキノンジアジド系レジストをエキシマレーザ光用
のレジストとして用いると、このレジストは、その大き
な吸収のため、基板に対して垂直な側壁を持つ、高解像
度のレジストパターンを与えないからである。現在エキ
シマレーザ光用として優れた性能を有する新規のレジス
ト材料は、まだ見出されていない。そこで、このような
光源の問題、レジスト材料等の問題を考慮して、従来用
いられてきた技術の延長線上で、すなわち、ｉ線および
ｇ線光用を用いて、かつノボラック−ナフトキノンジア
ジド系の汎用のレジストを使って、高解像度を与え、か
つプロセス許容度の広い、レジストパターンの形成技術
を開発することが好ましい。
利用した技術においては、光源の種類を変更するだけで
なく、新規のレジスト材料の開発が必須要件である。な
ぜなら、ｇ線、ｉ線用として使われていたノボラック−
ナフトキノンジアジド系レジストをエキシマレーザ光用
のレジストとして用いると、このレジストは、その大き
な吸収のため、基板に対して垂直な側壁を持つ、高解像
度のレジストパターンを与えないからである。現在エキ
シマレーザ光用として優れた性能を有する新規のレジス
ト材料は、まだ見出されていない。そこで、このような
光源の問題、レジスト材料等の問題を考慮して、従来用
いられてきた技術の延長線上で、すなわち、ｉ線および
ｇ線光用を用いて、かつノボラック−ナフトキノンジア
ジド系の汎用のレジストを使って、高解像度を与え、か
つプロセス許容度の広い、レジストパターンの形成技術
を開発することが好ましい。
【０００６】次に、ノボラック−ナフトキノンジアジド
系レジストを使った、従来のレジストパターンの形成方
法について説明する。
系レジストを使った、従来のレジストパターンの形成方
法について説明する。
【０００７】図７を参照して、基板１の上にレジストを
塗布し、これをプリベークし、レジスト膜２とする。プ
リベークは、ホットプレート８を用いて行なわれる。
塗布し、これをプリベークし、レジスト膜２とする。プ
リベークは、ホットプレート８を用いて行なわれる。
【０００８】図８を参照して、レチクル４を用いて、レ
ジスト膜２に向けて、ｉ線光５を、選択的に照射する。
ｉ線光５は、ｉ線ステッパにより形成される。このと
き、レジスト膜２は、露光領域６ａと未露光領域６ｂに
区分される。露光領域では、図１１を参照して、ナフト
キノンジアジド（ＮＱＤ）が、インデンケテンを経て、
インデンカルボン酸になる。インデンカルボン酸は、ア
ルカリ現像液に可溶である。
ジスト膜２に向けて、ｉ線光５を、選択的に照射する。
ｉ線光５は、ｉ線ステッパにより形成される。このと
き、レジスト膜２は、露光領域６ａと未露光領域６ｂに
区分される。露光領域では、図１１を参照して、ナフト
キノンジアジド（ＮＱＤ）が、インデンケテンを経て、
インデンカルボン酸になる。インデンカルボン酸は、ア
ルカリ現像液に可溶である。
【０００９】図９を参照して、露光後現像前にベークを
行なう。このベークは、入射光と下地基板からの反射光
との干渉によってできる定在波の影響を低減し、ひいて
は、高解像度で良好なパターン形状を得るために行なわ
れるものであり、ポストエクスポージャベーク（ＰＥ
Ｂ）と呼ばれている。ＰＥＢは、ホットプレート８を用
いて行なわれる。
行なう。このベークは、入射光と下地基板からの反射光
との干渉によってできる定在波の影響を低減し、ひいて
は、高解像度で良好なパターン形状を得るために行なわ
れるものであり、ポストエクスポージャベーク（ＰＥ
Ｂ）と呼ばれている。ＰＥＢは、ホットプレート８を用
いて行なわれる。
【００１０】図１０を参照して、テトラメチルアンモニ
ウムヒドロキシド水溶液等のアルカリ現像液を用いて、
レジスト膜２の現像を行なうと、露光領域６ａが除去さ
れた、レジストパターン７を得る。
ウムヒドロキシド水溶液等のアルカリ現像液を用いて、
レジスト膜２の現像を行なうと、露光領域６ａが除去さ
れた、レジストパターン７を得る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】従来のレジストパター
ンの形成は、以上のように行なわれていたので、次のよ
うな問題があった。
ンの形成は、以上のように行なわれていたので、次のよ
うな問題があった。
【００１２】すなわち、図１０を参照して、未照射部の
膜減り量が多くなり、基板１に対して垂直な側壁を有す
るレジストパターン７が得られなかった。この原因は、
レジスト膜２の底まで光が届いていないことに起因す
る。
膜減り量が多くなり、基板１に対して垂直な側壁を有す
るレジストパターン７が得られなかった。この原因は、
レジスト膜２の底まで光が届いていないことに起因す
る。
【００１３】現在使用されている高解像度ポジ型フォト
レジストでは、上述の問題点を解決するため、すなわ
ち、未照射部の膜減り量を少なくするため、レジスト膜
の現像液に対する溶解速度を低下させるという改良がな
されている。しかしながら、この改良によっては、照射
部の溶解速度を速くすることができず、ひいては照射部
と未照射部の溶解速度の差が大きくとれず、結果とし
て、十分な解像度、良好なレジスト形状が得られないと
いう問題点があった。
レジストでは、上述の問題点を解決するため、すなわ
ち、未照射部の膜減り量を少なくするため、レジスト膜
の現像液に対する溶解速度を低下させるという改良がな
されている。しかしながら、この改良によっては、照射
部の溶解速度を速くすることができず、ひいては照射部
と未照射部の溶解速度の差が大きくとれず、結果とし
て、十分な解像度、良好なレジスト形状が得られないと
いう問題点があった。
【００１４】それゆえに、この発明の目的は、露光領域
の溶解速度を向上させ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を提供することにあ
る。
の溶解速度を向上させ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を提供することにあ
る。
【００１５】この発明の他の目的は、未露光領域のレジ
スト表層部を難溶化す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を提供することにあ
る。
スト表層部を難溶化す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を提供することにあ
る。
【００１６】この発明の他の目的は、露光領域の溶解速
度を向上させ、かつ未露光領域のレジスト表層部を難溶
化させて、ひいてはコントラストを向上させることがで
きるように改良された、レジストパターンの形成方法を
提供することにある。
度を向上させ、かつ未露光領域のレジスト表層部を難溶
化させて、ひいてはコントラストを向上させることがで
きるように改良された、レジストパターンの形成方法を
提供することにある。
【００１７】この発明の、さらに他の目的は、解像度を
向上させることができるように改良されたレジストパタ
ーンの形成方法を提供することにある。
向上させることができるように改良されたレジストパタ
ーンの形成方法を提供することにある。
【００１８】この発明の、さらに他の目的は、プロセス
マージンを向上させ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を提供することにある。
マージンを向上させ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を提供することにある。
【００１９】この発明の、さらに他の目的は、基板に対
して垂直な側壁を有するレジスト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を
提供することにある。
して垂直な側壁を有するレジスト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を
提供することにある。
【００２０】この発明は、そのような方法に適した、酸
性の水溶性材料組成物を提供することにある。
性の水溶性材料組成物を提供することにある。
【００２１】
【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、アルカリ現像液で現像を行なうタイ
プの、光を受けて化学変化を起こすレジスト膜を形成す
る。上記レジスト膜の上に、酸性の水溶性材料からな
り、かつ、その膜厚が１μｍのとき、前記光の、露光前
および露光中の透過率が７０％以上である、酸性膜を形
成する。上記光をレジスト膜に向けて選択的に照射し、
それによって上記レジスト膜中に画像を形成する。上記
レジスト膜をアルカリ現像液で現像し、それによってレ
ジストパターンを形成する。
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、アルカリ現像液で現像を行なうタイ
プの、光を受けて化学変化を起こすレジスト膜を形成す
る。上記レジスト膜の上に、酸性の水溶性材料からな
り、かつ、その膜厚が１μｍのとき、前記光の、露光前
および露光中の透過率が７０％以上である、酸性膜を形
成する。上記光をレジスト膜に向けて選択的に照射し、
それによって上記レジスト膜中に画像を形成する。上記
レジスト膜をアルカリ現像液で現像し、それによってレ
ジストパターンを形成する。
【００２２】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、まず、半導体基板の上
に、アルカリ現像液で現像を行なうタイプの、光を受け
て化学変化を起こすレジスト膜を形成する。上記レジス
ト膜の上に、酸性の水溶性材料からなり、かつ、その膜
厚が１μｍのとき、上記光の、露光前および露光中の透
過率が７０％以上である、酸性膜を形成する。上記酸性
膜を除去する。上記レジスト膜中に画像を形成するため
に、上記光を上記レジスト膜に向けて選択的に照射す
る。上記レジスト膜をアルカリ現像液で現像し、それに
よってレジストパターンを形成する。
ターンの形成方法においては、まず、半導体基板の上
に、アルカリ現像液で現像を行なうタイプの、光を受け
て化学変化を起こすレジスト膜を形成する。上記レジス
ト膜の上に、酸性の水溶性材料からなり、かつ、その膜
厚が１μｍのとき、上記光の、露光前および露光中の透
過率が７０％以上である、酸性膜を形成する。上記酸性
膜を除去する。上記レジスト膜中に画像を形成するため
に、上記光を上記レジスト膜に向けて選択的に照射す
る。上記レジスト膜をアルカリ現像液で現像し、それに
よってレジストパターンを形成する。
【００２３】この発明の好ましい実施態様によれば、酸
性の水溶性材料としては、カルボン酸、スルホン酸等の
酸性基を有する樹脂が好ましく用いられる。酸性基を有
する樹脂として、たとえば、ポリアクリル酸、ポリアリ
ルスルホン酸、ポリ（２−アクリルアミド−２−メチル
プロパンスルホン酸）、アルギン酸等が挙げられる。
性の水溶性材料としては、カルボン酸、スルホン酸等の
酸性基を有する樹脂が好ましく用いられる。酸性基を有
する樹脂として、たとえば、ポリアクリル酸、ポリアリ
ルスルホン酸、ポリ（２−アクリルアミド−２−メチル
プロパンスルホン酸）、アルギン酸等が挙げられる。
【００２４】この発明の酸性の水溶性材料の、他の好ま
しい例は、水溶性の樹脂と、カルボン酸、スルホン酸等
の酸性の低分子有機化合物とを含んでいる。
しい例は、水溶性の樹脂と、カルボン酸、スルホン酸等
の酸性の低分子有機化合物とを含んでいる。
【００２５】水溶性の樹脂としては、ポリアクリル酸、
アルギン酸、プルラン、ポリ（Ｎ−ビニルピロリド
ン）、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド
等が挙げられる。
アルギン酸、プルラン、ポリ（Ｎ−ビニルピロリド
ン）、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド
等が挙げられる。
【００２６】酸性の低分子有機化合物としては、没食子
酸、安息香酸、ｏ−ベンゾイル安息香酸、２−ブロモ酢
酸等のカルボン酸、ベンゼンスルホン酸、４−フェノー
ルスルホン酸、４−クロロベンゼンスルホン酸、２−シ
クロヘキシルアミノエタンスルホン酸、３−シクロヘキ
シルアミノエタンスルホン酸、ジクロロベンゼンスルホ
ン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、エタンスルホン
酸、エチルベンゼンスルホン酸、２−ヒドロキシ−４−
メトキシベンゾフェノン−５−スルホン酸、３−ヒドロ
キシプロパンスルホン酸、メタンスルホン酸、ナフタレ
ンスルホン酸、ｍ−ニトロベンゼンスルホン酸、ｏ−ニ
トロベンゼンスルホン酸、ｐ−ニトロベンゼンスルホン
酸、ｐ−トルエンスルホン酸、２，４，５−トリクロロ
ベンゼンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、
ｍ−キシレン−４−スルホン酸、ｐ−キシレン−２−ス
ルホン酸等が挙げられる。
酸、安息香酸、ｏ−ベンゾイル安息香酸、２−ブロモ酢
酸等のカルボン酸、ベンゼンスルホン酸、４−フェノー
ルスルホン酸、４−クロロベンゼンスルホン酸、２−シ
クロヘキシルアミノエタンスルホン酸、３−シクロヘキ
シルアミノエタンスルホン酸、ジクロロベンゼンスルホ
ン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、エタンスルホン
酸、エチルベンゼンスルホン酸、２−ヒドロキシ−４−
メトキシベンゾフェノン−５−スルホン酸、３−ヒドロ
キシプロパンスルホン酸、メタンスルホン酸、ナフタレ
ンスルホン酸、ｍ−ニトロベンゼンスルホン酸、ｏ−ニ
トロベンゼンスルホン酸、ｐ−ニトロベンゼンスルホン
酸、ｐ−トルエンスルホン酸、２，４，５−トリクロロ
ベンゼンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、
ｍ−キシレン−４−スルホン酸、ｐ−キシレン−２−ス
ルホン酸等が挙げられる。
【００２７】この発明の第３の局面に従う、酸性の水溶
性材料組成物は、アルカリ現像液で現像を行なうタイプ
の、光を受けて化学変化を起こすレジスト膜の上に被覆
されるものである。酸性の水溶性材料組成物は、水と、
カルボン酸またはスルホン酸等の酸性基を有する樹脂と
を含んでいる。
性材料組成物は、アルカリ現像液で現像を行なうタイプ
の、光を受けて化学変化を起こすレジスト膜の上に被覆
されるものである。酸性の水溶性材料組成物は、水と、
カルボン酸またはスルホン酸等の酸性基を有する樹脂と
を含んでいる。
【００２８】この発明の第４の局面に従う、酸性の水溶
性材料組成物は、アルカリ現像液で現像を行なうタイプ
の、光を受けて化学変化を起こすレジスト膜の上に被覆
されるものである。酸性の水溶性材料組成物は、水と、
水溶性の樹脂と、カルボン酸またはスルホン酸等の酸性
の低分子有機化合物とを含んでいる。
性材料組成物は、アルカリ現像液で現像を行なうタイプ
の、光を受けて化学変化を起こすレジスト膜の上に被覆
されるものである。酸性の水溶性材料組成物は、水と、
水溶性の樹脂と、カルボン酸またはスルホン酸等の酸性
の低分子有機化合物とを含んでいる。
【００２９】
【作用】この発明の第１および第２の局面に従う、レジ
ストパターンの形成方法によれば、レジスト膜の上に酸
性膜を形成するので、このときに、レジスト膜と酸性膜
との界面にミキシング層が形成される。露光部におい
て、上記ミキシング層から、水素イオンがレジスト膜中
に拡散し、ひいては、露光部がアルカリ現像液に、より
溶解しやすい性質になる。一方、未露光部においては、
上記レジスト膜の上に形成された上記ミキシング層が、
未露光部のアルカリ現像液への溶解速度を低下させる。
ストパターンの形成方法によれば、レジスト膜の上に酸
性膜を形成するので、このときに、レジスト膜と酸性膜
との界面にミキシング層が形成される。露光部におい
て、上記ミキシング層から、水素イオンがレジスト膜中
に拡散し、ひいては、露光部がアルカリ現像液に、より
溶解しやすい性質になる。一方、未露光部においては、
上記レジスト膜の上に形成された上記ミキシング層が、
未露光部のアルカリ現像液への溶解速度を低下させる。
【００３０】この発明の第３および第４の局面に従う酸
性の水溶性材料組成物によれば、レジスト膜の上に当該
酸性の水溶性材料組成物が塗布されたとき、レジスト膜
の表面に、レジスト膜と酸性水溶性材料組成物とのミキ
シング層が形成される。
性の水溶性材料組成物によれば、レジスト膜の上に当該
酸性の水溶性材料組成物が塗布されたとき、レジスト膜
の表面に、レジスト膜と酸性水溶性材料組成物とのミキ
シング層が形成される。
【００３１】
【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。
る。
【００３２】図１を参照して、基板１の上に、キノンジ
アジド部分を有する感光剤とノボラック樹脂を含むレジ
スト組成物を塗布し、これをプリベークし、レジスト膜
２を形成する。レジスト膜２の上に、酸性膜３を形成す
る。酸性膜は、後述の酸性の水溶性材料からなり、かつ
その膜厚が１μｍのとき、光の、露光前および露光中の
透過率が７０％以上であるものである。酸性膜３の膜厚
は、約１０００Å〜２０００Åが好ましい。
アジド部分を有する感光剤とノボラック樹脂を含むレジ
スト組成物を塗布し、これをプリベークし、レジスト膜
２を形成する。レジスト膜２の上に、酸性膜３を形成す
る。酸性膜は、後述の酸性の水溶性材料からなり、かつ
その膜厚が１μｍのとき、光の、露光前および露光中の
透過率が７０％以上であるものである。酸性膜３の膜厚
は、約１０００Å〜２０００Åが好ましい。
【００３３】本発明に類似の技術として、特開平１−１
０６０４９号公報は、レジスト膜の上にコントラストエ
ンハンスメント層（ＣＥＬ層）を形成する技術を開示し
ている。しかし、このＣＥＬ層は、露光前および露光
中、光の透過率が小さい。一方、本発明において用いら
れる酸性膜は、膜厚１μｍのとき、露光前および露光中
の光の透過率が７０％以上である。この点において、本
願発明は、上記特開平１−１０６０４９号公報に開示さ
れている技術と、明確に相違する。
０６０４９号公報は、レジスト膜の上にコントラストエ
ンハンスメント層（ＣＥＬ層）を形成する技術を開示し
ている。しかし、このＣＥＬ層は、露光前および露光
中、光の透過率が小さい。一方、本発明において用いら
れる酸性膜は、膜厚１μｍのとき、露光前および露光中
の光の透過率が７０％以上である。この点において、本
願発明は、上記特開平１−１０６０４９号公報に開示さ
れている技術と、明確に相違する。
【００３４】図２を参照して、上記酸性膜３を残したま
ま、レジスト膜２に向けて、レチクル４を用いて、ｉ線
光５を選択的に照射し、それによってレジスト膜２中に
画像を形成する。レジスト膜２は、露光部６ａと未露光
部６ｂに区分される。
ま、レジスト膜２に向けて、レチクル４を用いて、ｉ線
光５を選択的に照射し、それによってレジスト膜２中に
画像を形成する。レジスト膜２は、露光部６ａと未露光
部６ｂに区分される。
【００３５】本実施例においては、図６を参照して、レ
ジスト膜２の上に酸性膜３を塗布したときに、レジスト
膜２と酸性膜３との界面にミキシング層１０が形成され
る。露光部においては、上述したように、ＮＱＤが、イ
ンデンケテンを経て、インデンカルボン酸となる。また
露光部においては、ミキシング層１０から、酸性物質中
に存在する水素イオン３０がレジスト膜２中に拡散す
る。これによって、露光部の、アルカリ現像液に対する
溶解速度は、より大きくなる。一方、未露光部において
は、ミキシング層１０が、レジスト膜の未露光部のアル
カリ現像液への溶解速度を低下させる。
ジスト膜２の上に酸性膜３を塗布したときに、レジスト
膜２と酸性膜３との界面にミキシング層１０が形成され
る。露光部においては、上述したように、ＮＱＤが、イ
ンデンケテンを経て、インデンカルボン酸となる。また
露光部においては、ミキシング層１０から、酸性物質中
に存在する水素イオン３０がレジスト膜２中に拡散す
る。これによって、露光部の、アルカリ現像液に対する
溶解速度は、より大きくなる。一方、未露光部において
は、ミキシング層１０が、レジスト膜の未露光部のアル
カリ現像液への溶解速度を低下させる。
【００３６】水素イオンのレジスト膜２中への拡散の程
度は、水溶性材料を塗布した後のベーク処理により調整
できる。
度は、水溶性材料を塗布した後のベーク処理により調整
できる。
【００３７】未露光部においてはレジスト上層部の難溶
化層（ミキシング層１０）の溶解速度は、基板１の上に
レジスト溶液を塗布した後のベーク処理と、水溶性材料
（３）の塗布後のベーク処理により調整できる。
化層（ミキシング層１０）の溶解速度は、基板１の上に
レジスト溶液を塗布した後のベーク処理と、水溶性材料
（３）の塗布後のベーク処理により調整できる。
【００３８】図２と図３を参照して、レジスト膜２を、
アルカリ現像液で現像すると、基板１に対して垂直な側
壁を有するレジストパターン７が得られる。
アルカリ現像液で現像すると、基板１に対して垂直な側
壁を有するレジストパターン７が得られる。
【００３９】図４は、従来のレジストパターンの形成方
法を用いて得られた、或る露光量における、現像時間と
レジスト残膜との関係を示した図である。図５は、本実
施例を用いて得られた、同一露光量における、現像時間
とレジスト酸膜との関係図である。
法を用いて得られた、或る露光量における、現像時間と
レジスト残膜との関係を示した図である。図５は、本実
施例を用いて得られた、同一露光量における、現像時間
とレジスト酸膜との関係図である。
【００４０】図４と図５を比較参照して、本実施例によ
れば、レジスト膜の表面付近の溶解速度が低下し、一方
レジスト膜２の内部での溶解速度が増し、ひいては、レ
ジスト膜の全部が現像により除去される時間が短くな
り、ひいては感度の向上がみられる。
れば、レジスト膜の表面付近の溶解速度が低下し、一方
レジスト膜２の内部での溶解速度が増し、ひいては、レ
ジスト膜の全部が現像により除去される時間が短くな
り、ひいては感度の向上がみられる。
【００４１】本実施例によれば、露光部と未露光部の、
現像時の溶解速度の差が大きくなり、ひいては高解像度
を得ることができる。また、未露光部のレジスト膜の膜
減りを抑えることができるので、デフォーカス時の膜減
りを抑えることができる。その結果、フォーカス余裕度
が広がり、また、良好なレジストパターンの形状を得る
ことができ、さらに感度も向上する。
現像時の溶解速度の差が大きくなり、ひいては高解像度
を得ることができる。また、未露光部のレジスト膜の膜
減りを抑えることができるので、デフォーカス時の膜減
りを抑えることができる。その結果、フォーカス余裕度
が広がり、また、良好なレジストパターンの形状を得る
ことができ、さらに感度も向上する。
【００４２】以下、この発明を、具体的数値を用いて、
さらに詳細に説明する。実施例１〜１３ これらの実施例において用いられた酸性の水溶性材料
を、表１に要約する。
さらに詳細に説明する。実施例１〜１３ これらの実施例において用いられた酸性の水溶性材料
を、表１に要約する。
【００４３】
【表１】
【００４４】図１を再び参照して、シリコンウエハ
（１）上に、キノンジアジド部分を有する感光剤とノボ
ラック樹脂を含む“ＰＦＲＩＸ７００”（日本合成ゴム
社製）（２）をスピンコートした。スピンコートの条件
は、ホットプレート１上で９０℃、６０秒間のベークを
行なったとき、レジスト膜厚が１μｍになるように行な
った。その後、表１に列挙した酸性の水溶性材料（３）
を塗布した。ベーク条件、用いた酸性の水溶性材料、プ
ロセスシーケンス（レジストの塗布→ベーク→水溶性材
料の塗布→ベーク→露光→水溶性材料膜の剥離→ＰＥＢ
→現像）を表２に要約する。表２中、白丸は、その処理
を行ったことを示す。白丸がない所は、その処理を行わ
なかったことを示す。なお、酸性の水溶性材料の膜厚
は、約１０００〜２０００Åである。
（１）上に、キノンジアジド部分を有する感光剤とノボ
ラック樹脂を含む“ＰＦＲＩＸ７００”（日本合成ゴム
社製）（２）をスピンコートした。スピンコートの条件
は、ホットプレート１上で９０℃、６０秒間のベークを
行なったとき、レジスト膜厚が１μｍになるように行な
った。その後、表１に列挙した酸性の水溶性材料（３）
を塗布した。ベーク条件、用いた酸性の水溶性材料、プ
ロセスシーケンス（レジストの塗布→ベーク→水溶性材
料の塗布→ベーク→露光→水溶性材料膜の剥離→ＰＥＢ
→現像）を表２に要約する。表２中、白丸は、その処理
を行ったことを示す。白丸がない所は、その処理を行わ
なかったことを示す。なお、酸性の水溶性材料の膜厚
は、約１０００〜２０００Åである。
【００４５】
【表２】
【００４６】図２を再び参照して、酸性の水溶性材料
（３）を塗布したレジスト膜２を、ｉ線ステッパ“ＮＳ
Ｒ−２００５ｉ８Ａ”（ニコン社製）で露光した。その
後、表２に示すシーケンスに従って、水溶性材料膜の剥
離を水洗にて行ない、１２０℃、９０秒間、ホットプレ
ート上でＰＥＢを行ない、その後、２．３８重量％のテ
トラメチルアンモニウムヒドロオキシド水溶液“ＮＭＤ
−３”（東京応化工業社製）を用いて、６０秒間、スプ
レーパドル方式で現像し、レジストパターン７を得た。
（３）を塗布したレジスト膜２を、ｉ線ステッパ“ＮＳ
Ｒ−２００５ｉ８Ａ”（ニコン社製）で露光した。その
後、表２に示すシーケンスに従って、水溶性材料膜の剥
離を水洗にて行ない、１２０℃、９０秒間、ホットプレ
ート上でＰＥＢを行ない、その後、２．３８重量％のテ
トラメチルアンモニウムヒドロオキシド水溶液“ＮＭＤ
−３”（東京応化工業社製）を用いて、６０秒間、スプ
レーパドル方式で現像し、レジストパターン７を得た。
【００４７】このときに得られた、０．４μｍ角のホー
ルパターンの感度（マスク通りに仕上がったときの露光
量ｍｓｅｃ）、ホールパターンの限界解像度（この値
（ｕｍ）が小さいほど、性能が良い）、０．４μｍ角の
ホールパターンの解像フォーカス深度（この値が大きい
ほど、性能が良い）およびレジストパターンの断面形状
を、表３に要約した。なお、表３中、実施例番号は、表
２の実施例の番号に相当する。
ルパターンの感度（マスク通りに仕上がったときの露光
量ｍｓｅｃ）、ホールパターンの限界解像度（この値
（ｕｍ）が小さいほど、性能が良い）、０．４μｍ角の
ホールパターンの解像フォーカス深度（この値が大きい
ほど、性能が良い）およびレジストパターンの断面形状
を、表３に要約した。なお、表３中、実施例番号は、表
２の実施例の番号に相当する。
【００４８】
【表３】
【００４９】比較例 比較例として、従来のレジストパターンの形成方法によ
り行なった結果を示す。シリコンウエハ上に実施例で用
いたものと同じレジスト“ＰＦＲＩＸ７００”をスピン
コートし、ホットプレート上で９０℃で６０秒間プリベ
ークを行ない、膜厚１μｍのレジスト膜を得た。このレ
ジスト膜を、実施例１〜１３と同様に、ｉ線ステッパ
“ＮＳＲ−２００５ｉ８Ａ”で露光した。その後、ホッ
トプレート上で、１２０℃、９０秒間、ＰＥＢを行な
い、その後、“ＮＭＤ−３”現像液で、６０秒間、スプ
レーパドル方式で現像し、レジストパターンを得た。比
較例のプロセスシーケンスを表２に併せて示し、その結
果を表３に併せて示す。
り行なった結果を示す。シリコンウエハ上に実施例で用
いたものと同じレジスト“ＰＦＲＩＸ７００”をスピン
コートし、ホットプレート上で９０℃で６０秒間プリベ
ークを行ない、膜厚１μｍのレジスト膜を得た。このレ
ジスト膜を、実施例１〜１３と同様に、ｉ線ステッパ
“ＮＳＲ−２００５ｉ８Ａ”で露光した。その後、ホッ
トプレート上で、１２０℃、９０秒間、ＰＥＢを行な
い、その後、“ＮＭＤ−３”現像液で、６０秒間、スプ
レーパドル方式で現像し、レジストパターンを得た。比
較例のプロセスシーケンスを表２に併せて示し、その結
果を表３に併せて示す。
【００５０】表３の結果からも明らかなように、本発明
に従うレジストパターンの形成方法によれば、高い解像
度を有しており、フォーカス余裕度が広く、さらに良好
な形状のレジストパターンを得ることができ、かつ高感
度化も達成できる。
に従うレジストパターンの形成方法によれば、高い解像
度を有しており、フォーカス余裕度が広く、さらに良好
な形状のレジストパターンを得ることができ、かつ高感
度化も達成できる。
【００５１】なお、上記実施例においては、水溶性材料
をレジスト膜の上に塗布した後、該水溶性材料を残した
ままレジストを露光する場合を例示している。この場
合、酸性膜が反射防止膜の役割をも果たすという新たな
効果を奏する。しかしながら、この発明はこれに限られ
るものでなく、水溶性材料を塗布し、レジスト膜と水溶
性材料とのミキシング層を形成した後、その直後に、該
水溶性材料膜の除去を行ない、その後、レジスト膜に露
光を行なっても、相当の効果が得られる。この場合に
は、反射防止膜の効果は得られない。
をレジスト膜の上に塗布した後、該水溶性材料を残した
ままレジストを露光する場合を例示している。この場
合、酸性膜が反射防止膜の役割をも果たすという新たな
効果を奏する。しかしながら、この発明はこれに限られ
るものでなく、水溶性材料を塗布し、レジスト膜と水溶
性材料とのミキシング層を形成した後、その直後に、該
水溶性材料膜の除去を行ない、その後、レジスト膜に露
光を行なっても、相当の効果が得られる。この場合に
は、反射防止膜の効果は得られない。
【００５２】実施例１〜１０を参照して、露光後、現像
に先立ち、水溶性材料膜を剥離すると、強いミキシング
層の形成が防止される。
に先立ち、水溶性材料膜を剥離すると、強いミキシング
層の形成が防止される。
【００５３】実施例１３の特徴は、レジスト膜をベーク
しないことが特徴である。このベークの工程を省略して
も、相当の効果が得られる。
しないことが特徴である。このベークの工程を省略して
も、相当の効果が得られる。
【００５４】
【発明の効果】以上説明したとおり、この発明の第１お
よび第２の局面に従う発明によれば、レジスト膜の上に
酸性膜を形成するので、このときに、レジスト膜と酸性
膜との界面にミキシング層が形成される。露光部におい
て、上記ミキシング層から水素イオンがレジスト膜中に
拡散し、ひいては、露光部の現像速度が速くなる。一
方、未露光部においては、上記ミキシング層が未露光部
のアルカリ現像液への溶解速度を低下させる。その結
果、高い解像度を有し、かつフォーカス余裕度が広く、
かつ良好な形状のレジストパターンが得られ、さらに高
感度化も達成される。
よび第２の局面に従う発明によれば、レジスト膜の上に
酸性膜を形成するので、このときに、レジスト膜と酸性
膜との界面にミキシング層が形成される。露光部におい
て、上記ミキシング層から水素イオンがレジスト膜中に
拡散し、ひいては、露光部の現像速度が速くなる。一
方、未露光部においては、上記ミキシング層が未露光部
のアルカリ現像液への溶解速度を低下させる。その結
果、高い解像度を有し、かつフォーカス余裕度が広く、
かつ良好な形状のレジストパターンが得られ、さらに高
感度化も達成される。
【００５５】この発明の第３および第４の局面に従う酸
性の水溶性材料組成物によれば、レジスト膜の上に、こ
の酸性の水溶性材料組成物を形成したとき、レジスト膜
の表面に、レジスト膜と酸性水溶性材料組成物とのミキ
シング層が形成される。このミキシング層は、露光部の
現像速度を高め、一方、未露光部のアルカリ現像液への
溶解速度を低下させる。
性の水溶性材料組成物によれば、レジスト膜の上に、こ
の酸性の水溶性材料組成物を形成したとき、レジスト膜
の表面に、レジスト膜と酸性水溶性材料組成物とのミキ
シング層が形成される。このミキシング層は、露光部の
現像速度を高め、一方、未露光部のアルカリ現像液への
溶解速度を低下させる。
【図１】 実施例に係る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。
順序の第１の工程における半導体装置の断面図である。
【図２】 実施例に係る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。
順序の第２の工程における半導体装置の断面図である。
【図３】 実施例に係る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。
順序の第３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におけ
る、現像時間とレジスト残膜との関係を示す図である。
る、現像時間とレジスト残膜との関係を示す図である。
【図５】 実施例に係るレジストパターンの形成方法に
おける、現像時間とレジスト残膜との関係を示す図であ
る。
おける、現像時間とレジスト残膜との関係を示す図であ
る。
【図６】 実施例において、ミキシング層の作用効果を
示す図である。
示す図である。
【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８】 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９】 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１０】 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。
の第４の工程における半導体装置の断面図である。
【図１１】 ナフトキノンジアジド（ＮＱＤ）の光化学
反応を反応式で示した図である。
反応を反応式で示した図である。
１ 基板、２ レジスト膜、３ 酸性膜、４ レチク
ル、５ ｉ線光、６ａ露光部、６ｂ 未露光部。
ル、５ ｉ線光、６ａ露光部、６ｂ 未露光部。
Claims (13)
- 【請求項１】 半導体基板の上に、アルカリ現像液で現
像を行なうタイプの、光を受けて化学変化を起こすレジ
スト膜を形成する工程と、 前記レジスト膜の上に、酸性の水溶性材料からなり、か
つ、その膜厚が１μｍのとき、前記光の、露光前および
露光中の透過率が７０％以上である、酸性膜を形成する
工程と、 前記光を前記レジスト膜に向けて選択的に照射し、それ
によって前記レジスト膜中に画像を形成する工程と、 前記レジスト膜をアルカリ現像液で現像し、それによっ
てレジストパターンを形成する工程、とを備えた、レジ
ストパターンの形成方法。 - 【請求項２】 前記光を照射した後、前記現像に先立
ち、前記酸性膜を除去する工程を、さらに備える、請求
項１に記載のレジストパターンの形成方法。 - 【請求項３】 前記酸性膜を形成するに先立ち、前記レ
ジスト膜をベークする工程を、さらに備える、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】 前記光の照射に先立ち、前記レジスト膜
と前記酸性膜とをベークする工程をさらに備える、請求
項３に記載のレジストパターンの形成方法。 - 【請求項５】 前記光の照射に先立ち、前記レジスト膜
と前記酸性膜とをベークする工程をさらに備える、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】 前記レジスト膜は、キノンジアジド部分
を有する感光剤と、ノボラック樹脂とを含む、請求項１
に記載のレジストパターンの形成方法。 - 【請求項７】 前記酸性膜の膜厚は、５００Å〜２００
０Åである、請求項１に記載のレジストパターンの形成
方法。 - 【請求項８】 前記酸性の水溶性材料は、カルボン酸ま
たはスルホン酸等の酸性基を有する樹脂を含む、請求項
１に記載のレジストパターンの形成方法。 - 【請求項９】 前記酸性の水溶性材料は、水溶性の樹脂
と、カルボン酸またはスルホン酸等の酸性の低分子有機
化合物と、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１０】 前記酸性膜を前記レジスト膜の上に残
したまま、前記レジスト膜に向けて前記光を照射する、
請求項１に記載のレジストパターンの形成方法。 - 【請求項１１】 半導体基板の上に、アルカリ現像液で
現像を行なうタイプの、光を受けて化学変化を起こすレ
ジスト膜を形成する工程と、 前記レジスト膜の上に、酸性の水溶性材料からなり、か
つ、その膜厚が１μｍのとき、前記光の、露光前および
露光中の透過率が７０％以上である、酸性膜を形成する
工程と、 前記酸性膜を除去する工程と、 前記レジスト膜中に画像を形成するために、前記光を前
記レジスト膜に向けて選択的に照射する工程と、 前記レジスト膜をアルカリ現像液で現像し、それによっ
てレジストパターンを形成する工程と、を備えた、レジ
ストパターンの形成方法。 - 【請求項１２】 アルカリ現像液で現像を行なうタイプ
の、光を受けて化学変化を起こすレジスト膜の上に被覆
される、酸性の水溶性材料組成物であって、 水と、 カルボン酸またはスルホン酸等の酸性基を有する樹脂
と、を備える、酸性の水溶性材料組成物。 - 【請求項１３】 アルカリ現像液で現像を行なうタイプ
の、光を受けて化学変化を起こすレジスト膜の上に被覆
される、酸性の水溶性材料組成物であって、 水と、 水溶性の樹脂と、 カルボン酸またはスルホン酸等の酸性の低分子有機化合
物と、を含む、酸性の水溶性材料組成物。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6143131A JPH086256A (ja) | 1994-06-24 | 1994-06-24 | レジストパターンの形成方法および該方法に用いられる酸性の水溶性材料組成物 |
| DE4443934A DE4443934A1 (de) | 1994-06-24 | 1994-12-09 | Verfahren zur Bildung eines Resistmusters und eines darin verwendeten sauren, wasserlöslichen Materialgemisches |
| KR1019950005875A KR0160921B1 (ko) | 1994-06-24 | 1995-03-20 | 레지스트 패턴의 형성방법 |
| US08/561,598 US5648199A (en) | 1994-06-24 | 1995-11-21 | Method of forming a resist pattern utilizing an acid water-soluble material overlayer on the resist film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6143131A JPH086256A (ja) | 1994-06-24 | 1994-06-24 | レジストパターンの形成方法および該方法に用いられる酸性の水溶性材料組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH086256A true JPH086256A (ja) | 1996-01-12 |
Family
ID=15331642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6143131A Withdrawn JPH086256A (ja) | 1994-06-24 | 1994-06-24 | レジストパターンの形成方法および該方法に用いられる酸性の水溶性材料組成物 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5648199A (ja) |
| JP (1) | JPH086256A (ja) |
| KR (1) | KR0160921B1 (ja) |
| DE (1) | DE4443934A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6180320B1 (en) | 1998-03-09 | 2001-01-30 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing a semiconductor device having a fine pattern, and semiconductor device manufactured thereby |
| JP2007206229A (ja) * | 2006-01-31 | 2007-08-16 | Renesas Technology Corp | レジストパターン形成方法および半導体装置の製造方法 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6296984B1 (en) * | 1999-03-12 | 2001-10-02 | Agere Systems Guardian Corp. | Energy-sensitive resist material and a process for device fabrication using an energy-sensitive resist material |
| JP2002148820A (ja) * | 2000-11-15 | 2002-05-22 | Clariant (Japan) Kk | パターン形成方法及びこの方法に使用される処理剤 |
| JP4320312B2 (ja) * | 2005-06-02 | 2009-08-26 | 株式会社日立製作所 | 相変化膜を含む記録媒体の製造方法 |
| US7510978B2 (en) * | 2007-02-13 | 2009-03-31 | Tdk Corporation | Method for forming mask for using dry-etching and method for forming fine structure pattern |
| JP5898985B2 (ja) | 2011-05-11 | 2016-04-06 | 東京応化工業株式会社 | レジストパターン形成方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01106049A (ja) * | 1987-10-20 | 1989-04-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | パターン形成方法 |
| GB8926281D0 (en) * | 1989-11-21 | 1990-01-10 | Du Pont | Improvements in or relating to radiation sensitive devices |
| JP2956387B2 (ja) * | 1992-05-25 | 1999-10-04 | 三菱電機株式会社 | レジスト被覆膜材料、その形成方法とそれを用いたパターン形成方法および半導体装置 |
-
1994
- 1994-06-24 JP JP6143131A patent/JPH086256A/ja not_active Withdrawn
- 1994-12-09 DE DE4443934A patent/DE4443934A1/de not_active Withdrawn
-
1995
- 1995-03-20 KR KR1019950005875A patent/KR0160921B1/ko not_active Expired - Fee Related
- 1995-11-21 US US08/561,598 patent/US5648199A/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6180320B1 (en) | 1998-03-09 | 2001-01-30 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing a semiconductor device having a fine pattern, and semiconductor device manufactured thereby |
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