JPH11143078A - 化学増幅系レジスト - Google Patents
化学増幅系レジストInfo
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- JPH11143078A JPH11143078A JP9313190A JP31319097A JPH11143078A JP H11143078 A JPH11143078 A JP H11143078A JP 9313190 A JP9313190 A JP 9313190A JP 31319097 A JP31319097 A JP 31319097A JP H11143078 A JPH11143078 A JP H11143078A
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Landscapes
- Materials For Photolithography (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 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。 【解決手段】 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化学増幅系レジス
ト。
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。 【解決手段】 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化学増幅系レジス
ト。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【図１】本発明の第１の実施例の光酸発生剤の分子図。
【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。
反応における化学反応式。
【図３】本発明のレジスト溶解速度の露光量依存性。
【図４】本発明の第２の実施例の光酸発生剤の分子図。
【図５】本発明の第３の実施例の光酸発生剤の分子図。
【図６】従来の光酸発生剤の分子図。
【図７】従来のレジスト溶解速度の露光量依存性。
Claims (7)
- 【請求項１】 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。 - 【請求項２】 請求項１記載の化学増幅系レジストにお
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。 - 【請求項３】 請求項１記載の化学増幅系レジストにお
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。 - 【請求項４】 請求項１記載の化学増幅系レジストにお
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。 - 【請求項５】 請求項１記載の化学増幅系レジストにお
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。 - 【請求項６】 請求項１記載の化学増幅系レジストにお
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。 - 【請求項７】 請求項１記載の化学増幅系レジストにお
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9313190A JPH11143078A (ja) | 1997-11-14 | 1997-11-14 | 化学増幅系レジスト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9313190A JPH11143078A (ja) | 1997-11-14 | 1997-11-14 | 化学増幅系レジスト |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11143078A true JPH11143078A (ja) | 1999-05-28 |
Family
ID=18038195
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9313190A Pending JPH11143078A (ja) | 1997-11-14 | 1997-11-14 | 化学増幅系レジスト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11143078A (ja) |
-
1997
- 1997-11-14 JP JP9313190A patent/JPH11143078A/ja active Pending
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