JPH09211871A - レジストパターン形成方法 - Google Patents
レジストパターン形成方法Info
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- JPH09211871A JPH09211871A JP8014063A JP1406396A JPH09211871A JP H09211871 A JPH09211871 A JP H09211871A JP 8014063 A JP8014063 A JP 8014063A JP 1406396 A JP1406396 A JP 1406396A JP H09211871 A JPH09211871 A JP H09211871A
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Landscapes
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】短波長リソグラフィにおける化学増幅型レジス
トを用いたレジストパターン形成方法において、レジス
ト膜中の定在波の影響でパターン側壁に生じる波状の凹
凸を解消し、良好な形状の微細パターンを高い寸法精度
で再現性よく形成する。 【解決手段】本発明のレジストパターンの形成方法は、
化学増幅型レジストに関して、露光後ベークを２段階と
し、第１露光後ベークをレジスト相転移温度以上で５秒
以上１５秒以下の時間で行い、第２露光後ベークをレジ
スト相転移温度以下で行う。
トを用いたレジストパターン形成方法において、レジス
ト膜中の定在波の影響でパターン側壁に生じる波状の凹
凸を解消し、良好な形状の微細パターンを高い寸法精度
で再現性よく形成する。 【解決手段】本発明のレジストパターンの形成方法は、
化学増幅型レジストに関して、露光後ベークを２段階と
し、第１露光後ベークをレジスト相転移温度以上で５秒
以上１５秒以下の時間で行い、第２露光後ベークをレジ
スト相転移温度以下で行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法に関し、特に微細なレジストパターンの形成方法に関
する。
法に関し、特に微細なレジストパターンの形成方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来の光リソグラフィは、その露光光に
ｇ（４３６ｎｍ）線、ｉ（３６５ｎｍ）線を用いたもの
で、そのレジストとしては、ベース樹脂にノボラック樹
脂を用い、感光剤にナフトキノンジアジドを用いた溶解
抑止型ポジ型レジストが主流であった。しかし、より微
細化に有利な遠紫外光であるエキシマレーザ光（２４８
ｎｍ，１９３ｎｍ等）を用いたリソグラフィが必要とな
り、そのレジストとしては、従来のｇ線、ｉ線用では光
吸収が大きすぎ、良好なレジストパターンが得られず、
また感度も大幅に低下するという状況であった。
ｇ（４３６ｎｍ）線、ｉ（３６５ｎｍ）線を用いたもの
で、そのレジストとしては、ベース樹脂にノボラック樹
脂を用い、感光剤にナフトキノンジアジドを用いた溶解
抑止型ポジ型レジストが主流であった。しかし、より微
細化に有利な遠紫外光であるエキシマレーザ光（２４８
ｎｍ，１９３ｎｍ等）を用いたリソグラフィが必要とな
り、そのレジストとしては、従来のｇ線、ｉ線用では光
吸収が大きすぎ、良好なレジストパターンが得られず、
また感度も大幅に低下するという状況であった。
【０００３】しかし、光酸発生剤（ＰＡＧ；Ｐｈｏｔｏ
Ａｃｉｄ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）から発生する酸触媒
による増感反応を利用した化学増幅レジストが考案され
（Ｉｔｏ ｅｔ ａｌ．１９８２ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ
ｏｎ ＶＬＳＩ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）、現在では
エキシマレーザリソグラフィ用レジストとして主流にな
っている。この化学増幅レジストは、ポジ型レジストの
場合、溶解抑止基を導入した樹脂とＰＡＧから構成され
る。このポジ型レジストに露光を行うと、露光部ではＰ
ＡＧから酸が発生し、露光後ベークにより酸が溶解抑止
基に触媒として作用し、溶解抑止基の脱離が生じる。そ
の結果、露光部はアルカリ可溶性となるため、ポジパタ
ーンが形成される。一方、ネガ型レジストは、樹脂と架
橋剤とＰＡＧから構成される。このネガ型レジストに露
光を行うと、露光部ではＰＡＧから酸が発生し、露光後
ベークにより発生した酸が架橋剤に触媒として作用し、
樹脂の架橋が生じる。その結果、露光部はアルカリ難溶
性となるため、ネガパターンが形成される。
Ａｃｉｄ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）から発生する酸触媒
による増感反応を利用した化学増幅レジストが考案され
（Ｉｔｏ ｅｔ ａｌ．１９８２ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ
ｏｎ ＶＬＳＩ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）、現在では
エキシマレーザリソグラフィ用レジストとして主流にな
っている。この化学増幅レジストは、ポジ型レジストの
場合、溶解抑止基を導入した樹脂とＰＡＧから構成され
る。このポジ型レジストに露光を行うと、露光部ではＰ
ＡＧから酸が発生し、露光後ベークにより酸が溶解抑止
基に触媒として作用し、溶解抑止基の脱離が生じる。そ
の結果、露光部はアルカリ可溶性となるため、ポジパタ
ーンが形成される。一方、ネガ型レジストは、樹脂と架
橋剤とＰＡＧから構成される。このネガ型レジストに露
光を行うと、露光部ではＰＡＧから酸が発生し、露光後
ベークにより発生した酸が架橋剤に触媒として作用し、
樹脂の架橋が生じる。その結果、露光部はアルカリ難溶
性となるため、ネガパターンが形成される。
【０００４】上述のように、化学増幅レジストにおいて
は、露光後ベークがパターン形成に重要な役割をもち、
そのベーク方法としては特開平５−２１６２３３に提案
されているように、化学増幅反応が十分に生じる１００
℃以上でかつレジスト相転移温度以下の温度で６０秒〜
１２０秒程度行うのが一般的となっている。
は、露光後ベークがパターン形成に重要な役割をもち、
そのベーク方法としては特開平５−２１６２３３に提案
されているように、化学増幅反応が十分に生じる１００
℃以上でかつレジスト相転移温度以下の温度で６０秒〜
１２０秒程度行うのが一般的となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一方、露光波長がｉ線
からエキシマ光へと短波長化することにより、下地基板
からの反射率は大きく増大する。レジストに入射した光
は基板との界面で反射し、この反射光が入射光と干渉す
ることによって、レジスト膜内には定在波が形成され
る。よって、レジスト膜内の光強度は膜厚方向に周期的
に変化することになる。そのため、図２に示すようにレ
ジスト膜内の発生酸濃度に膜厚方向の周期的な分布が生
じる。従来より行われているレジスト相転移温度以下の
単一ステップの露光後ベークの場合、酸の拡散長が小さ
いため、定在波による酸濃度の分布は平均化されず、そ
の結果、図３に示すようにレジストパターン３３の側壁
に波状の凹凸（以後、「側壁の定在波」と呼ぶ）が形成
され、寸法精度が劣化するという問題が生じる。
からエキシマ光へと短波長化することにより、下地基板
からの反射率は大きく増大する。レジストに入射した光
は基板との界面で反射し、この反射光が入射光と干渉す
ることによって、レジスト膜内には定在波が形成され
る。よって、レジスト膜内の光強度は膜厚方向に周期的
に変化することになる。そのため、図２に示すようにレ
ジスト膜内の発生酸濃度に膜厚方向の周期的な分布が生
じる。従来より行われているレジスト相転移温度以下の
単一ステップの露光後ベークの場合、酸の拡散長が小さ
いため、定在波による酸濃度の分布は平均化されず、そ
の結果、図３に示すようにレジストパターン３３の側壁
に波状の凹凸（以後、「側壁の定在波」と呼ぶ）が形成
され、寸法精度が劣化するという問題が生じる。
【０００６】本発明の目的は、上述の問題を解決し、高
解像かつ側壁の定在波のない矩形性・寸法精度の良好な
化学増幅レジストパターンを形成する方法を提供するこ
とである。
解像かつ側壁の定在波のない矩形性・寸法精度の良好な
化学増幅レジストパターンを形成する方法を提供するこ
とである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板上
に化学増幅型のフォトレジスト膜を形成し、所望の半導
体集積回路パターンを描いたマスクを通して紫外線を照
射し、露光後ベークの後、アルカリ現像液を用いて現像
を行うレジストパターンの形成方法において、露光後ベ
ークを２段階とし、第１ベークをレジスト膜の相転移温
度以上の温度で５秒以上１５秒以下のベーク時間で行
い、第２ベークをレジスト膜の相転移温度以下の温度で
行うことを特徴とする。
に化学増幅型のフォトレジスト膜を形成し、所望の半導
体集積回路パターンを描いたマスクを通して紫外線を照
射し、露光後ベークの後、アルカリ現像液を用いて現像
を行うレジストパターンの形成方法において、露光後ベ
ークを２段階とし、第１ベークをレジスト膜の相転移温
度以上の温度で５秒以上１５秒以下のベーク時間で行
い、第２ベークをレジスト膜の相転移温度以下の温度で
行うことを特徴とする。
【０００８】高温で行う第１ベークでは、酸の拡散長が
大きくなるため、定在波による膜厚方向の発生酸量の分
布が均一化される。相転移温度以上の温度でベークを行
うため、レジストがわずかに軟化することも酸濃度分布
の均一化を助長する。第１ベークの時間は５秒以上１５
秒以下と短いため、解像性が低下するほどレジストが軟
化することはない。ここで、１５秒以下という短いベー
ク時間は、化学増幅反応を完了させるには不十分である
ため、第２ベークが行われる。
大きくなるため、定在波による膜厚方向の発生酸量の分
布が均一化される。相転移温度以上の温度でベークを行
うため、レジストがわずかに軟化することも酸濃度分布
の均一化を助長する。第１ベークの時間は５秒以上１５
秒以下と短いため、解像性が低下するほどレジストが軟
化することはない。ここで、１５秒以下という短いベー
ク時間は、化学増幅反応を完了させるには不十分である
ため、第２ベークが行われる。
【０００９】第２ベークは、従来の単一ステップの露光
後ベークに当たるもので、レジスト相転移温度以下の温
度で６０秒〜１２０秒程度のベーク時間で行われ、この
第２ベークにより化学増幅反応が完全に進行する。
後ベークに当たるもので、レジスト相転移温度以下の温
度で６０秒〜１２０秒程度のベーク時間で行われ、この
第２ベークにより化学増幅反応が完全に進行する。
【００１０】
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。図１（ａ），（ｂ）は本発明の実施の形
態のレジストパターンの形成方法を説明する断面図であ
る。ベース樹脂として、平均分子量１５０００のポリビ
ニルフェノール（ＰＶＰ）を用い、フェノール性水酸基
の約３０％をターシャリブトキシカルボニル基（ｔ−Ｂ
ＯＣ）により保護し、酸発生剤として、約４重量％（対
樹脂比）のトリフェニルサルフォニウムヘキサフルオロ
アンティモネートを添加し、レジスト固体成分とした。
これらレジスト固体成分の相転移温度は約１２０℃であ
った。レジスト固体成分をプロピレングリコールメチル
エーテルアセテートに溶解させたものをレジスト溶液と
した。
して説明する。図１（ａ），（ｂ）は本発明の実施の形
態のレジストパターンの形成方法を説明する断面図であ
る。ベース樹脂として、平均分子量１５０００のポリビ
ニルフェノール（ＰＶＰ）を用い、フェノール性水酸基
の約３０％をターシャリブトキシカルボニル基（ｔ−Ｂ
ＯＣ）により保護し、酸発生剤として、約４重量％（対
樹脂比）のトリフェニルサルフォニウムヘキサフルオロ
アンティモネートを添加し、レジスト固体成分とした。
これらレジスト固体成分の相転移温度は約１２０℃であ
った。レジスト固体成分をプロピレングリコールメチル
エーテルアセテートに溶解させたものをレジスト溶液と
した。
【００１１】このレジスト溶液をＳｉ基板１１上にスピ
ン塗布し、１２０℃、９０秒間の露光前ベークを行っ
て、膜厚０．７μｍの化学増幅ポジ型レジスト膜１２を
形成した。続いて、ＫｒＦエキシマレーザステッパによ
りマスクを通したパターン露光を行った（図１
（ａ））。
ン塗布し、１２０℃、９０秒間の露光前ベークを行っ
て、膜厚０．７μｍの化学増幅ポジ型レジスト膜１２を
形成した。続いて、ＫｒＦエキシマレーザステッパによ
りマスクを通したパターン露光を行った（図１
（ａ））。
【００１２】パターン露光の後、１５０℃、１０秒間の
第１の露光後ベークを行い、引き続き１００℃、９０秒
間の第２露光後ベークを行った。続いて、２．３８％の
テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡ
Ｈ）水溶液により現像を行った。これにより、側壁の定
在波のない矩形の０．２５μｍＬ／Ｓレジストパターン
が得られた（図１（ｂ））。
第１の露光後ベークを行い、引き続き１００℃、９０秒
間の第２露光後ベークを行った。続いて、２．３８％の
テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡ
Ｈ）水溶液により現像を行った。これにより、側壁の定
在波のない矩形の０．２５μｍＬ／Ｓレジストパターン
が得られた（図１（ｂ））。
【００１３】一方、１００℃、９０秒間の単一ステップ
の露光後ベークを行った場合には、図３に示すようにパ
ターン側壁には大きな定在波がみられた。また、１５０
℃、９０秒間の単一ステップの露光後ベークを行った場
合には、解像力が低下し、また、膜減りが大きく丸まっ
た形状の図４に示すようなパターンとなった。
の露光後ベークを行った場合には、図３に示すようにパ
ターン側壁には大きな定在波がみられた。また、１５０
℃、９０秒間の単一ステップの露光後ベークを行った場
合には、解像力が低下し、また、膜減りが大きく丸まっ
た形状の図４に示すようなパターンとなった。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように本発明の方法によ
り、従来の露光後ベーク方法による化学増幅レジストパ
ターンでみられる側壁の定在波を解消することができ、
良好な形状の０．３０μｍ以下の微細なレジストパター
ンを得ることができる。また、解像力、焦点深度、寸法
精度とも１０％以上の向上を図ることができる。
り、従来の露光後ベーク方法による化学増幅レジストパ
ターンでみられる側壁の定在波を解消することができ、
良好な形状の０．３０μｍ以下の微細なレジストパター
ンを得ることができる。また、解像力、焦点深度、寸法
精度とも１０％以上の向上を図ることができる。
【図１】（ａ），（ｂ）は本発明の実施の形態のレジス
トパターンの形成方法を説明する断面図である。
トパターンの形成方法を説明する断面図である。
【図２】レジスト膜内の膜厚方向の酸濃度分布を示す図
である。
である。
【図３】従来の露光後ベーク（１００℃、９０秒）によ
るレジストパターンの断面図である。
るレジストパターンの断面図である。
【図４】１５０℃、９０秒の露光後ベークによるレジス
トパターンの断面図である。
トパターンの断面図である。
１１，３１，４１ シリコン基板 １２ 化学増幅レジスト膜 １３，３３，４３ レジストパターン
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体基板上に化学増幅型のフォトレジ
スト膜を形成し、所望の半導体集積回路パターンを描い
たマスクを通して紫外線あるいは遠紫外線を照射し、露
光後ベークの後、アルカリ現像液を用いて現像を行うレ
ジストパターンの形成方法において、露光後ベークを２
段階とし、第１露光後ベークをレジスト膜の相転移温度
以上の温度で、第２露光後ベークをレジスト膜の相転移
温度以下の温度で行うことを特徴とするレジストパター
ン形成方法。 - 【請求項２】 前記第１露光後ベークのベーク時間は５
秒以上１５秒以下であることを特徴とする請求項１記載
のレジストパターン形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8014063A JP2910654B2 (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | レジストパターン形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8014063A JP2910654B2 (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | レジストパターン形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09211871A true JPH09211871A (ja) | 1997-08-15 |
| JP2910654B2 JP2910654B2 (ja) | 1999-06-23 |
Family
ID=11850642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8014063A Expired - Fee Related JP2910654B2 (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | レジストパターン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2910654B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006220847A (ja) * | 2005-02-09 | 2006-08-24 | Toshiba Corp | レジストパターン形成方法 |
| US20150241783A1 (en) * | 2014-02-24 | 2015-08-27 | Tokyo Electron Limited | Methods and Techniques to use with Photosensitized Chemically Amplified Resist Chemicals and Processes |
| US10048594B2 (en) | 2016-02-19 | 2018-08-14 | Tokyo Electron Limited | Photo-sensitized chemically amplified resist (PS-CAR) model calibration |
| US10096528B2 (en) | 2016-05-13 | 2018-10-09 | Tokyo Electron Limited | Critical dimension control by use of a photo agent |
| US10429745B2 (en) | 2016-02-19 | 2019-10-01 | Osaka University | Photo-sensitized chemically amplified resist (PS-CAR) simulation |
| US10551743B2 (en) | 2016-05-13 | 2020-02-04 | Tokyo Electron Limited | Critical dimension control by use of photo-sensitized chemicals or photo-sensitized chemically amplified resist |
| US11163236B2 (en) | 2019-08-16 | 2021-11-02 | Tokyo Electron Limited | Method and process for stochastic driven detectivity healing |
| US12165870B2 (en) | 2014-02-25 | 2024-12-10 | Tokyo Electron Limited | Chemical amplification methods and techniques for developable bottom anti-reflective coatings and dyed implant resists |
-
1996
- 1996-01-30 JP JP8014063A patent/JP2910654B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
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