JPH11143078A - Chemically amplified resist - Google Patents
Chemically amplified resistInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は化学増幅系レジスト
に関し、特には半導体基板上に形成されたフォトレジス
ト膜を所望の半導体集積回路パターンを描いたレチクル
またはマスクを通して露光し、PEB処理後に現像液を
用いて現像しフォトレジストパターンを形成する際に用
いる化学増幅系レジストに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a chemically amplified resist, and more particularly, to exposing a photoresist film formed on a semiconductor substrate through a reticle or a mask on which a desired semiconductor integrated circuit pattern is drawn, and developing the resist after PEB processing. The present invention relates to a chemically amplified resist used for forming a photoresist pattern by developing using a photoresist.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の露光技術の主力は、その露光光に
g線(436nm)、i線(365nm)を用いる露光
装置とノボラック系レジストを組み合わせた露光技術で
あった。しかし、LSIデバイスの高集積化に伴い、よ
り微細化に有利な遠紫外光であるエキシマレーザー光
(248nm,193nm)を利用したリソグラフィー
が必要となり、そのレジストとして従来のノボラック系
レジストを使用すると光吸収が大きく、良好なレジスト
形状が得られず、感度も大きく低下するという問題があ
った。2. Description of the Related Art The mainstay of the conventional exposure technique is an exposure technique in which an exposure apparatus using g-ray (436 nm) and i-ray (365 nm) as the exposure light is combined with a novolak resist. However, with the high integration of LSI devices, lithography using excimer laser light (248 nm, 193 nm), which is far ultraviolet light advantageous for further miniaturization, becomes necessary. There is a problem that absorption is large, a good resist shape cannot be obtained, and sensitivity is greatly reduced.
【0003】そこで、光酸発生剤から発生する酸の酸触
媒反応を利用した化学増幅系レジストが考案され、短波
長光リソグラフィー用レジストや電子線リソグラフィー
用レジストとして主流になってきた。Therefore, a chemically amplified resist utilizing an acid catalyzed reaction of an acid generated from a photoacid generator has been devised, and has become the mainstream as a resist for short-wavelength photolithography or a resist for electron beam lithography.
【0004】化学増幅系レジストは、例えば特開平4−
44045、特開平5−80516号公報に開示されて
いるように、少なくともポリヒドロキシスチレン樹脂と
光酸発生剤から構成され、ポリヒドロキシスチレン樹脂
の−OH基の一部は疎水性のアルキル基で保護基として
置換されており、−ORとなっている。露光すると光酸
発生剤から酸が発生し、酸触媒反応によって保護基がポ
リヒドロキシスチレン樹脂から外れて樹脂が親水性とな
り、現像液に可溶となる。A chemically amplified resist is disclosed in, for example,
As disclosed in JP-A-44045 and JP-A-5-80516, it is composed of at least a polyhydroxystyrene resin and a photoacid generator, and a part of the -OH group of the polyhydroxystyrene resin is protected by a hydrophobic alkyl group. Substituted as a group to form -OR. Upon exposure, an acid is generated from the photoacid generator, and the protecting group is removed from the polyhydroxystyrene resin by an acid catalyzed reaction, so that the resin becomes hydrophilic and becomes soluble in the developer.
【0005】化学増幅系レジストの解像性能を向上させ
るには、溶解コントラスト(露光部と未露光部の溶解速
度比)を高くする必要がある。このためには、露光され
た部分の溶解速度を高くするか、あるいは露光されてい
ない部分の溶解速度を低くする方法が考えられる。この
目的のために、従来は樹脂の保護基の種類やその導入率
について検討がなされてきているが、光酸発生剤につい
ては検討なされていなかった。In order to improve the resolution of a chemically amplified resist, it is necessary to increase the dissolution contrast (the ratio of dissolution rates between exposed and unexposed portions). For this purpose, a method of increasing the dissolution rate of an exposed portion or decreasing the dissolution rate of an unexposed portion can be considered. For this purpose, studies have been made on the types of protecting groups of the resin and the introduction ratio thereof, but no studies have been made on photoacid generators.
【0006】従来の光酸発生剤としては、例えばジスル
フォニルジアゾメタン系(図6(a))のものや、オニ
ウム塩系(図6(b))のものが挙げられる。ジスルフ
ォニルジアゾメタン系の光酸発生剤を用いた化学増幅系
レジストの速度の露光量依存性を図7に示す。これよ
り、従来の化学増幅系レジストの溶解コントラストは1
000〜2000程度であった。Conventional photoacid generators include, for example, those based on disulfonyldiazomethane (FIG. 6 (a)) and those based on onium salts (FIG. 6 (b)). FIG. 7 shows the exposure dose dependence of the speed of a chemically amplified resist using a disulfonyldiazomethane-based photoacid generator. Thus, the dissolution contrast of the conventional chemically amplified resist is 1
It was about 2,000 to 2,000.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】化学増幅系レジストの
解像性能を向上させるにはより高い溶解コントラストが
必要であるが、従来の光酸発生剤を使用した化学増幅系
レジストでは溶解コントラストの向上に限界があった。In order to improve the resolution of a chemically amplified resist, a higher dissolution contrast is required. However, a conventional chemically amplified resist using a photoacid generator has an improved dissolution contrast. Had limitations.
【0008】本発明の目的は、化学増幅系レジストの溶
解コントラストが高いため、レジストの解像性能が優
れ、従って半導体デバイスの高集積化が可能な化学増幅
系レジストを提供することにある。An object of the present invention is to provide a chemically amplified resist capable of improving the resolution of the resist due to the high dissolution contrast of the chemically amplified resist and thus enabling high integration of semiconductor devices.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段及び作用】本発明の化学増
幅系レジストは、解像性能向上のために、光酸発生剤が
酸触媒反応によって分解する保護基(現像液に対して溶
解阻止能を持つアルキル基)を有している。In order to improve the resolution, the chemically amplified resist of the present invention has a protecting group (a dissolution inhibiting ability for a developing solution) in which a photoacid generator is decomposed by an acid catalyzed reaction. Alkyl group having the formula:
【0010】すなわち、本発明は、少なくとも酸触媒に
より極性が変化するポリヒドロキシスチレン樹脂と光酸
発生剤からなる化学増幅系ポジ型レジストにおいて、該
光酸発生剤が酸触媒反応によって分解する保護基を有す
ることを特徴とする化学増幅系レジストである。That is, the present invention relates to a chemically amplified positive resist comprising at least a polyhydroxystyrene resin whose polarity is changed by an acid catalyst and a photoacid generator, wherein the photoacid generator is protected by an acid catalyzed reaction. A chemically amplified resist comprising:
【0011】分子構造内に酸触媒反応によって分解する
保護基を有する光酸発生剤を用いた場合、光酸発生剤が
保護基により溶解阻止効果を持つために未露光部の溶解
速度が低くなる。一方、露光部では保護基が酸触媒反応
により分解するので溶解速度が高くなる。その結果、レ
ジストの溶解コントラストが高くなり高い解像度が得ら
れる。When a photoacid generator having a protective group which is decomposed by an acid catalyzed reaction in the molecular structure is used, the dissolution rate of the unexposed portion is reduced because the photoacid generator has a dissolution inhibiting effect due to the protective group. . On the other hand, in the exposed area, the dissolution rate increases because the protecting group is decomposed by the acid-catalyzed reaction. As a result, the dissolution contrast of the resist increases, and a high resolution can be obtained.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例について図
面を参照して説明する。図1は本発明の化学増幅系レジ
ストで用いられる光酸発生剤の第1の実施例である。Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a first embodiment of a photoacid generator used in the chemically amplified resist of the present invention.
【0013】本発明に用いる光酸発生剤はジスルフォニ
ルジアゾメタン系のものであり、ベンゼン環に酸触媒反
応により分解する保護基(−R)を有している。保護基
(−R)は、通常の化学増幅系レジスト樹脂の保護基と
して用いられているものでよく、例えばt−ブトキシカ
ルボニル基(t−BOC基)、あるいはアセタール型保
護基と呼ばれるエトキシエチル基やテトラヒドロピラニ
ル基(THP基)等が挙げられる。図2は、本発明に用
いる光酸発生剤の、露光および酸触媒反応における化学
反応式を示している。露光によって光酸発生剤から保護
基を有するベンゼンスルホン酸(酸1)が発生する。酸
1は、更に酸触媒反応によって保護基が分解し、溶解阻
止能を持たないベンゼンスルホン酸(酸2)に変化す
る。The photoacid generator used in the present invention is of the disulfonyldiazomethane type and has a protecting group (-R) on the benzene ring which is decomposed by an acid-catalyzed reaction. The protecting group (-R) may be one which is used as a protecting group of a general chemically amplified resist resin, and is, for example, a t-butoxycarbonyl group (t-BOC group) or an ethoxyethyl group called an acetal-type protecting group. And a tetrahydropyranyl group (THP group). FIG. 2 shows a chemical reaction formula of the photoacid generator used in the present invention in exposure and acid catalysis. Exposure generates benzenesulfonic acid (acid 1) having a protecting group from the photoacid generator. The acid 1 is further converted into benzenesulfonic acid (acid 2) having no dissolution inhibiting ability by the protective group being decomposed by an acid-catalyzed reaction.
【0014】本発明の光酸発生剤を使用した化学増幅系
レジストの溶解速度の露光量依存性を図3に示す。該光
酸発生剤を使用すると、従来の光酸発生剤を用いた場合
(図7)と比較して未露光部の溶解速度が小さくなって
いる。一方、露光部では溶解速度が高くなっている。こ
れは、保護基が酸触媒反応により分解し、保護基の付い
ていた部分が水酸基となり現像液により溶解し易くなる
ためである。その結果、溶解コントラストが高くなり
(10000〜20000程度)高解像度が得られる。FIG. 3 shows the exposure dose dependency of the dissolution rate of the chemically amplified resist using the photoacid generator of the present invention. When the photoacid generator is used, the dissolution rate of the unexposed portion is lower than when the conventional photoacid generator is used (FIG. 7). On the other hand, the dissolution rate is high in the exposed part. This is because the protective group is decomposed by the acid-catalyzed reaction, and the portion having the protective group becomes a hydroxyl group and is easily dissolved by the developer. As a result, the dissolution contrast is increased (about 10,000 to 20,000), and high resolution is obtained.
【0015】図4は本発明の化学増幅系レジストで用い
られる光酸発生剤の第2の実施例である。本実施例で示
される光酸発生剤はジスルホン系のものであり、第1の
実施例と異なりアゾ基を有していない。このため、第1
の実施例の化学増幅系レジストよりも高透過率であり、
感度は低下するもののより矩形なレジスト形状が得られ
る。FIG. 4 shows a second embodiment of the photoacid generator used in the chemically amplified resist of the present invention. The photoacid generator shown in this embodiment is of a disulfone type and does not have an azo group unlike the first embodiment. Therefore, the first
Higher transmittance than the chemically amplified resist of the example of
Although the sensitivity is reduced, a rectangular resist shape can be obtained.
【0016】図5は本発明の化学増幅系レジストで用い
られる光酸発生剤の第3の実施例である。本実施例で示
される光酸発生剤は分子内にベンゼンスルホン酸ではな
くシクロヘキサンスルホン酸を有している。このため、
第2の実施例と同様に、第1の実施例の化学増幅系レジ
ストよりも高透過率であり、感度は低下するもののより
矩形なレジスト形状が得られる。FIG. 5 shows a third embodiment of the photoacid generator used in the chemically amplified resist of the present invention. The photoacid generator shown in this example has not benzenesulfonic acid but cyclohexanesulfonic acid in the molecule. For this reason,
As in the second embodiment, the transmittance is higher than that of the chemically amplified resist of the first embodiment, and a more rectangular resist shape can be obtained although the sensitivity is reduced.
【0017】[0017]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の化学増幅
系レジストでは、分子構造内に酸触媒反応によって分解
する保護基を有する光酸発生剤を含有しており、光酸発
生剤が保護基により溶解阻止効果を持つために未露光部
の溶解速度が低くなる。一方、露光部では保護基が酸触
媒反応により分解するので溶解速度が高くなる。その結
果、レジストの溶解コントラストが高くなり高い解像度
が得られる。As described above, the chemically amplified resist of the present invention contains a photo-acid generator having a protective group which is decomposed by an acid-catalyzed reaction in the molecular structure. Since the group has a dissolution inhibiting effect, the dissolution rate of the unexposed portion decreases. On the other hand, in the exposed area, the dissolution rate increases because the protecting group is decomposed by the acid-catalyzed reaction. As a result, the dissolution contrast of the resist increases, and a high resolution can be obtained.
【0018】また、光酸発生剤の基本骨格、保護基の種
類及び光酸発生剤の添加量を最適化することでレジスト
パターンの矩形性が向上し、これにより寸法精度も向上
する。前記の実施例の場合、解像性、寸法精度共に10
%以上向上させることができた。Further, the rectangularity of the resist pattern is improved by optimizing the basic skeleton of the photoacid generator, the type of the protecting group, and the amount of the photoacid generator added, thereby improving the dimensional accuracy. In the case of the above embodiment, both resolution and dimensional accuracy are 10
% Or more.
【図1】本発明の第1の実施例の光酸発生剤の分子図。FIG. 1 is a molecular diagram of a photoacid generator according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明に用いる光酸発生剤の露光および酸触媒
反応における化学反応式。FIG. 2 is a chemical reaction formula in light exposure and acid catalysis of the photoacid generator used in the present invention.
【図3】本発明のレジスト溶解速度の露光量依存性。FIG. 3 shows the exposure dose dependency of the resist dissolution rate of the present invention.
【図4】本発明の第2の実施例の光酸発生剤の分子図。FIG. 4 is a molecular diagram of a photoacid generator according to a second embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第3の実施例の光酸発生剤の分子図。FIG. 5 is a molecular diagram of a photoacid generator according to a third embodiment of the present invention.
【図6】従来の光酸発生剤の分子図。FIG. 6 is a molecular diagram of a conventional photoacid generator.
【図7】従来のレジスト溶解速度の露光量依存性。FIG. 7 shows the dependence of the conventional resist dissolution rate on the exposure dose.
Claims (7)
ポリヒドロキシスチレン樹脂と光酸発生剤からなる化学
増幅系ポジ型レジストにおいて、該光酸発生剤が酸触媒
反応によって分解する保護基を有することを特徴とする
化学増幅系レジスト。1. A chemically amplified positive resist comprising at least a polyhydroxystyrene resin whose polarity is changed by an acid catalyst and a photoacid generator, wherein the photoacid generator has a protective group which is decomposed by an acid catalyst reaction. Characterized chemically amplified resist.
いて、光酸発生剤の保護基がt−ブトキシカルボニル型
保護基であることを特徴とする化学増幅系レジスト。2. The chemically amplified resist according to claim 1, wherein the protecting group of the photoacid generator is a t-butoxycarbonyl type protecting group.
いて、光酸発生剤の保護基がアセタール型保護基である
ことを特徴とする化学増幅系レジスト。3. The chemically amplified resist according to claim 1, wherein the protective group of the photoacid generator is an acetal-type protective group.
いて、光酸発生剤がジスルフォニルジアゾメタン系化合
物であることを特徴とする化学増幅系レジスト。4. The chemically amplified resist according to claim 1, wherein the photoacid generator is a disulfonyldiazomethane compound.
いて、光酸発生剤がジスルフォニル系化合物であること
を特徴とする化学増幅系レジスト。5. The chemically amplified resist according to claim 1, wherein the photoacid generator is a disulfonyl compound.
いて、光酸発生剤から露光により発生する酸がベンゼン
スルホン酸系化合物であることを特徴とする化学増幅系
レジスト。6. The chemically amplified resist according to claim 1, wherein the acid generated by exposure from the photoacid generator is a benzenesulfonic acid compound.
いて、光酸発生剤から露光により発生する酸がシクロヘ
キサンスルホン酸系化合物であることを特徴とする化学
増幅系レジスト。7. The chemically amplified resist according to claim 1, wherein the acid generated by exposure from the photoacid generator is a cyclohexanesulfonic acid compound.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9313190A JPH11143078A (en) | 1997-11-14 | 1997-11-14 | Chemically amplified resist |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP9313190A JPH11143078A (en) | 1997-11-14 | 1997-11-14 | Chemically amplified resist |
Publications (1)
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|---|---|
| JPH11143078A true JPH11143078A (en) | 1999-05-28 |
Family
ID=18038195
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9313190A Pending JPH11143078A (en) | 1997-11-14 | 1997-11-14 | Chemically amplified resist |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11143078A (en) |
-
1997
- 1997-11-14 JP JP9313190A patent/JPH11143078A/en active Pending
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