JPH03223858A - Formation of pattern - Google Patents

Formation of pattern

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JPH03223858A
JPH03223858A JP2019530A JP1953090A JPH03223858A JP H03223858 A JPH03223858 A JP H03223858A JP 2019530 A JP2019530 A JP 2019530A JP 1953090 A JP1953090 A JP 1953090A JP H03223858 A JPH03223858 A JP H03223858A
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JP
Japan
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pattern
resin
acid
group
exposure
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JP2019530A
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Japanese (ja)
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Yoshiyuki Tani
美幸 谷
Masaru Sasako
勝 笹子
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)

Abstract

PURPOSE:To form fine pattern shaving high dimensional accuracy by using a tertiary butoxy group as a functional group exhibiting alkaline solubility in an acid atmosphere to a resin. CONSTITUTION:A pattern forming material film 2 consisting of resin having the tertiary butoxy group in the molecule, a photosensitive compd. which generates an acid by exposing, and a solvent which can dissolve the resin and compd. is formed on a substrate 1. The material film 2 is subjected to selective exposing with far UV rays and developing to form the patterns. The functional group of the resin receives a chemical change by an acid and becomes soluble in the alkalis when subjected to a heat treatment in succession to the exposing stage in this case. This functional group elutes into the developing soln. at the time of development. On the other hand, the acid is not generated in the unexposed pars and, therefore, the chemical change does not arise in spite of the heat treatment and there is no development of the alkaline soluble group. The patterns 2a of the positive type having the high dimensional accuracy and a good contrast are formed in this way.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は半導体素子等を製造する時に用いられるレジス
トパターン形成方法に係り、露光エネルギー源として、
たとえば400nm以下の紫外線エキシマレーザ等を用
いてポジ型のパターンを形成する際のパターン形成方法
に係る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a resist pattern forming method used in manufacturing semiconductor devices, etc.
For example, the present invention relates to a pattern forming method for forming a positive pattern using an ultraviolet excimer laser with a wavelength of 400 nm or less.

従来の技術 近年 半導体デバイスの高密度集積化に伴(\微細加工
 中でもフォトリソグラフィに用いる露光装置の光源波
長は益々短波長化し 現段階ではi線(365nm)が
実用段階に入り、KrF、r−キシマレーザ(248,
4nm)が検討されるまでになっていも しかしなが収
 レジストパターン形成材料、特にKrFエキシマレー
ザミ 遠紫外線波長域に適したものは未だ開発されてい
なl、XQ  例えばKrFエキシマレーザ光 遠紫外
線に対し感光性が高く、透過率も高いと言われるMP2
400(シブレイ社)を用いた場合でL ベースポリマ
ーであるノボラック樹脂自身の大きな表面吸収や感光剤
のナフトキノンジアジド系化合物の光反応が良くないた
八 パターン形成後のパターン形状は非常に悪く使用で
きそうにない。
Conventional technology In recent years, with the high density integration of semiconductor devices (\microfabrication), the light source wavelength of exposure equipment used in photolithography has become increasingly shorter.At present, i-line (365 nm) has entered the practical stage, and KrF, r- Ximer laser (248,
However, resist pattern forming materials, especially KrF excimer laser, have not yet been developed that are suitable for the far ultraviolet wavelength range. On the other hand, MP2 is said to have high photosensitivity and high transmittance.
400 (Sibley), the large surface absorption of the novolak resin itself, which is the L base polymer, and the photoreaction of the naphthoquinone diazide compound, which is the photosensitive agent, were not good. Not likely.

また 遠紫外線用パターン形成材料として248゜4n
m付近の波長の遠紫外光に高い透過率を有するポリマー
とじて、 2−ジアゾ−1,3−ジオン化合物よりなる
レジストが報告されている。しかるに このレジスト(
よ ベースポリマーか70%の透過率を有するのに対し
パターン形成材料の露光後の透過率は45%にすぎ唄 
十分な光退色性が得られていなt、Xo  また パタ
ーン形成実験の結果パターンは約70度のアングルを有
するもので垂直な形状を有する満足したエツチングマス
クとなるパターン形状は得られていなt、% また このパターン形成材料の感度は140から150
m J / c m”程度と低感度であることが明らか
となっ島 すなわち2−ジアゾ−1,3−ジオン化合物
を使用する高透明性パターン形成材料は感度が低く、特
にエネルギー効率の良くないKrFエキシマレーザ光を
用いる場合、実用化は困難な状況にある。
Also, 248°4n is used as a pattern forming material for far ultraviolet rays.
A resist made of a 2-diazo-1,3-dione compound has been reported as a polymer having high transmittance to deep ultraviolet light having a wavelength around m. However, this resist (
While the base polymer has a transmittance of 70%, the transmittance of the pattern forming material after exposure is only 45%.
In addition, as a result of the pattern formation experiment, the pattern had an angle of about 70 degrees, and a pattern shape that would be a satisfactory etching mask with a vertical shape was not obtained. % Also, the sensitivity of this patterning material is 140 to 150
In other words, highly transparent pattern forming materials using 2-diazo-1,3-dione compounds have low sensitivity, especially KrF, which is not energy efficient. When using excimer laser light, it is difficult to put it into practical use.

近年 露光エネルギー量を低減させる手段として、たと
えばポリ (ターシャルブトキシカルボネート)スチレ
ンと、オニウム塩より構成される材料が提案された こ
れ(上 露光により発生した酸を媒体とする化学増幅型
のパターン形成材料であり、たとえば(H,ItoらP
olym  Eng。
In recent years, materials composed of poly(tertiary butoxycarbonate) styrene and onium salts have been proposed as a means of reducing the amount of exposure energy. For example, (H, Ito et al.
olym Eng.

S c i、  、23表1012頁(1983) )
等で近年種々の報告がある。第5図を用いて従来の化学
増感型のパターン形成材料を用いたパターン形成方法を
説明する。半導体等の基板1上にパターン形成材料12
を回転塗付し ホットプレート上で90℃、90秒ドラ
フトベークL  1.0ミクロン厚のパターン形成材料
を得る(第5図(a))。な耘 基板1上には絶縁風 
導電風 酸化膜が形成されている場合が多しも 次に2
48.4nmのKrFエキシマレーザ4でマスク5を介
して露光することにより酸発生剤に以下の化学変化を発
生させ酸を発生する(第5図(b))。そして、 ホッ
トプレート3上で前記材料膜を130℃で90秒間加熱
処理(FEB)する事により、樹脂に下記の化学変化を
発生させ、樹脂をアルカリ可溶性とする。 (第5図(
c))。
Sci., 23 Table 1012 pages (1983))
There have been various reports in recent years. A pattern forming method using a conventional chemically sensitized pattern forming material will be described with reference to FIG. Pattern forming material 12 on substrate 1 such as a semiconductor
A pattern forming material having a thickness of 1.0 micron was obtained by rotating and applying the material on a hot plate at 90° C. for 90 seconds (Fig. 5(a)). There is an insulating wind on board 1.
Conductive wind An oxide film is often formed.Next 2
Exposure to a 48.4 nm KrF excimer laser 4 through a mask 5 causes the following chemical changes in the acid generator to generate acid (FIG. 5(b)). Then, by subjecting the material film to a heat treatment (FEB) at 130° C. for 90 seconds on the hot plate 3, the following chemical changes occur in the resin and the resin becomes alkali-soluble. (Figure 5 (
c)).

そしてアルカリ現像液(MF−319(シブレイ社))
を用いてパターン形成材料2の露光部を溶解除去しポジ
型パターン12aを得る(第5図(d))。
and alkaline developer (MF-319 (Sibley))
The exposed portion of the pattern forming material 2 is dissolved and removed using a wafer to obtain a positive pattern 12a (FIG. 5(d)).

この時、ポジ型パターン12aは超微細パターンであり
、感度も15m J / c rn2程度と良好な結果
が得られt:、。
At this time, the positive pattern 12a was an ultra-fine pattern, and a good result was obtained with a sensitivity of about 15 mJ/crn2.

発明が解決しようとする課題 しかし本発明者らの検討によれば 第6図に示す微 露
光後、発生した酸を拡散させるための基板加熱(前記P
 E B (Post Exposure Bake)
 ) ニよってパターン寸法が変化することが判明し九
寸法変動は例えば露光から1時間経過したFEBを行っ
た場合20%以上もあり、これを超微細ルールの半導体
デバイスの製造へ応用した場合、ウェハ又はチップ間の
パターン寸法ばらつきとなり、半導体素子の分留り、信
頼法 特性に大きな影響をあたえ、設計通りのデバイス
を作成することを不可能である。この様にパターン寸法
が変動する理由(瓜 本発明者ら(よ 樹脂中の官能基
が露光中にアルカリ可溶性反応するためであることを見
い出しな 従来のポリt−BOCスチレン樹脂は遠紫外
線露光により、酸雲囲気下と同じ下記反応か発生する。
Problems to be Solved by the Invention However, according to the studies of the present inventors, the heating of the substrate to diffuse the generated acid after the slight exposure shown in FIG.
E B (Post Exposure Bake)
) It has been found that the pattern dimensions change as a result, and the variation in dimension is, for example, more than 20% when FEB is performed one hour after exposure. Otherwise, pattern dimensions may vary between chips, which greatly affects the separation and reliability characteristics of semiconductor elements, making it impossible to create devices as designed. The reason why the pattern dimensions fluctuate in this way is that the functional groups in the resin undergo an alkali-soluble reaction during exposure. , the following reaction occurs, which is the same as under an atmosphere surrounded by an acid cloud.

このよう!ミ 露光により発生する酸をFEBプロセス
で拡散する以前く 樹脂はこの露光工程でアルカリ可溶
性に反応してしまう。その為 露光からFEBまでの時
間に依存しパターン寸法が変化する。ポリt−BOCス
チレンζよ 官能基部分に2ケ所、結合の弱い部分(1
部分)を有する。
like this! Before the acid generated by exposure is diffused in the FEB process, the resin reacts to become alkali-soluble during this exposure process. Therefore, the pattern dimensions change depending on the time from exposure to FEB. Poly t-BOC styrene ζ has two weak bonding parts (1
part).

○ これらの結合は酸雰囲気のみならずミ 露先によっても
容易に切断される。すなわちt−BOCは結合の弱い部
分を多く有するた人 露先による分解が発生しやすくな
る。すなわぢ これがパターン寸法変動となると考えら
れる。すなわちこれを防止する事は 寸法余裕の小さい
超微細パターンの半導体集積回路の製造において極めて
重要となる。
○ These bonds are easily broken not only by an acid atmosphere but also by a dew point. In other words, t-BOC has many parts with weak bonds and is more likely to be decomposed due to exposure to humans. In other words, this is considered to be a pattern dimension variation. In other words, preventing this is extremely important in manufacturing semiconductor integrated circuits with ultra-fine patterns that have small dimensional margins.

したがって本発明(よ こうした検討に基づき、化学増
幅型のパターン形成材料を用いるととも番ミ光安定性の
高い官能基を導入することにより、寸法精度の高い微細
パターンを形成する寸法を提供する事を目的とする。
Therefore, the present invention (based on these studies) provides dimensions for forming fine patterns with high dimensional accuracy by using a chemically amplified pattern forming material and introducing a highly photostable functional group. With the goal.

課題を解決するための手段 本発明のパターン形成方法(よ 基板上圏 分子内にt
ert−ブトキシ基を有する樹脂 露光により酸を発生
する感光性化合物 前記樹脂及び化合物を溶解可能な溶
媒よりなるパターン形成材料膜を形成する工程と、遠紫
外線で前記材料膜を選択的に露光する工程と、前記材料
膜を現像してパターン形成する工程とを備えたことを特
徴とするパターン形成方法を提供するものである。また
本発明は 前記樹脂が下記(I)式で示される基を含む
ことを提供するものである。
Means for Solving the Problems The pattern forming method of the present invention (with t in the molecule on the substrate)
a resin having an ert-butoxy group; a photosensitive compound that generates acid upon exposure to light; a step of forming a pattern-forming material film made of a solvent capable of dissolving the resin and the compound; and a step of selectively exposing the material film to deep ultraviolet rays. and a step of developing the material film to form a pattern. The present invention also provides that the resin contains a group represented by the following formula (I).

(但L  R1,R2,Rsはおのおの独立て 水素原
子、ハロゲン原子、低級アルキル基を表わす)作用 本発明の方法について具体的に説明すると、KrFエキ
シマレーザ光 遠紫外光で露光された感光性化合物(よ
 光反応に従って酸が発生する。露光工程に続いて加熱
処理すると樹脂の官能基が酸により化学変化を受1す、
アルカリ可溶性となり、現像の胤 現像液に溶出してく
る。他人 未露光部は酸が発生しないム 加熱処理して
も化学変化は生ぜず、アルカリ可溶性基の発現はな(−
本発明の方法によれ(瓜 良好なコントラストを有した
ポジ型のパターンが形成される。又 露光で発生した酸
は触媒的に作用する為 露光は必要な酸を発生させるだ
けでよく、露光エネルギー量の低減が可能となった 露
光からFEBまでの時間に依存し 前述のごとくレジス
トパターン寸法が変動することは 実際のパターンと設
計寸法との間に誤差をもたらす。これらは従来の半導体
プロセス(1μm以上のルール)では重要なファクター
とはならない力<、 1μm以下、特に0.5μm以下
の超微細デバイス形成プロセスにおいてデバイス特性、
分留り、信頼性を大きく左右するファクターとなる。本
発明は さらにパターン形成材料に光安定性の高い官能
基すなわちtert−ブトキシ基を導入してパターン形
成を行うことにより、設計寸法通りにレジストパターン
を形成することが可能となり、超微細ルールの半導体デ
バイス等の作製に必要不可欠である。
(However, L R1, R2, and Rs each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, or a lower alkyl group.) Effect To specifically explain the method of the present invention, a photosensitive compound exposed to KrF excimer laser light and deep ultraviolet light. (According to the photoreaction, acid is generated. When heat treatment follows the exposure process, the functional groups of the resin undergo chemical changes due to the acid.
It becomes alkali soluble and is eluted into the developing solution. Others No acid is generated in the unexposed area.No chemical change occurs even after heat treatment, and no alkali-soluble groups are expressed (-
By the method of the present invention, a positive pattern with good contrast is formed.Also, since the acid generated during exposure acts catalytically, exposure only needs to generate the necessary acid, and the exposure energy As mentioned above, variations in the resist pattern dimensions, which depend on the time from exposure to FEB, lead to errors between the actual pattern and the design dimensions. The above rules) force is not an important factor in device characteristics in the process of forming ultra-fine devices of 1 μm or less, especially 0.5 μm or less.
Fractionation is a factor that greatly influences reliability. Furthermore, by introducing a highly photostable functional group, that is, a tert-butoxy group, into the pattern forming material and performing pattern formation, it is possible to form a resist pattern according to the designed dimensions, and it is possible to form a resist pattern according to the designed dimensions. It is essential for manufacturing devices, etc.

実施例 本発明者ら(よ パターン寸法が変動する理由は前述の
ごとく樹脂の官能基が光安定性に乏しいことにあると考
え 光安定性が高くかつ酸雰囲気下でアルカリ可溶性を
示す官能基を導入した樹脂をパターン形成材料として用
いる方法を見い出した樹脂中に光安定性が高くかつ酸雰
囲気下でアルカリ可溶性を示す官能基を導入することに
より、露光プロセスでは酸発生反応のみが発生L 後の
FEBプロセスでのみアルカリ可溶性反応を発生させる
ことが可能となる。そのためパターン寸法を決定するパ
ラメータは前記三者のみとなり、露光からFEBまでの
時間に依存しなくなる。すなわち寸法精度に秀れたパタ
ーン形成方法となる。そして本発明者らは前記官能基を
種々検討した結果tert−(ターシャル)ブトキシ基
が光安定性に秀れかつ酸雰囲気下で感度良くアルカリ可
溶性反応が発生することを見出し九 な扛 酸発生剤に
ついて1友 露先により酸を発生するものであれば何で
もよく、例え(L ニトロベンジル化合物、オニウム塩
 スルフォン酸化合物 カルボン酸化合物等があげられ
る力(もちろんこれらに限定されるものではない。溶媒
についても同様で、前記樹脂及び酸発生剤を溶解可能な
ものであれば何でもよ(Xo  以下に実施例を用いて
本発明を更に詳細に説明する力士 本発明はこれら実施
例に何ら制限されるものではなl、X。
Example The present inventors believe that the reason why the pattern dimensions fluctuate is that the functional groups of the resin have poor photostability as described above. We found a method to use the introduced resin as a pattern-forming material.By introducing into the resin a functional group that has high photostability and is alkali-soluble in an acid atmosphere, only the acid generation reaction occurs during the exposure process. It is possible to generate an alkali-soluble reaction only in the FEB process.Therefore, the parameters that determine pattern dimensions are only the above three, and are no longer dependent on the time from exposure to FEB.In other words, pattern formation with excellent dimensional accuracy As a result of examining various functional groups, the present inventors found that tert-(tert)butoxy group has excellent photostability and causes an alkali-soluble reaction with good sensitivity in an acid atmosphere. About acid generators: Any type of acid generator may be used as long as it generates acid depending on its tip, such as nitrobenzyl compounds, onium salts, sulfonic acid compounds, carboxylic acid compounds, etc. (Of course, it is not limited to these) The same goes for the solvent, and any solvent may be used as long as it can dissolve the resin and acid generator. There are no restrictions, X.

実施例1 下記の組成で試薬を調整し パターン形成材料とした (2)p−トルエンスルフォン酸−2,6−シニトロベ
ンジル               1g(3)ジエ
チレングリコールジメチルエーテル(DIGLYME)
              70gここで(1)の樹
脂は 酸雰囲気でアルカリ可溶性を示す官能基としてタ
ーシャルブトキシ基を用いた一例である。ターシャルブ
トキシ基(上 下記に示すごとく酸雰囲気下で加熱する
事により(1)のロニ一一一二〕 の部分のC−0結合
が切断され結果として水酸基を形成する。
Example 1 A reagent was prepared with the following composition and used as a pattern forming material (2) 1 g of 2,6-cinitrobenzyl p-toluenesulfonate (3) Diethylene glycol dimethyl ether (DIGLYME)
70g Here, the resin (1) is an example in which a tertiary butoxy group is used as a functional group showing alkali solubility in an acid atmosphere. The C-0 bond of the tertiary butoxy group (Ron-1-1-2 of (1) by heating in an acid atmosphere as shown below) is cleaved, resulting in the formation of a hydroxyl group.

また(2)は酸発生剤として挙げたもので、露光により
以下の反応が発生すも CH3+SOs H また(3) +i  前記両者を溶解可能な溶媒であり
、遠赤外領域に高い透過率を有する&KrFエキシマレ
ーサ用パターン形成材料の溶媒として良好な結果が発揮
される。 tar t−ブトキシ基(戴その官能基中に
結合の弱い部分が1ケ所しか存在しなシ℃シかk この
結合1よ 従来のt−BOCOC(CH3)3 〒 より強い結合力を有し 露光では容易に切断される事は
なl、Xo  すなわ叛 PEBプロセス中のへアルカ
リ可溶性反応が発生ずるた人 パターン寸法を生じない
。第1図を用いて本発明のパターン形成方法を説明すも
 シリコン等の半導体基板I上に上記の組成で調製され
たパターン形成材料2を用いて回転塗付してレジスト薄
膜とり、  90℃、90秒間ホットプレート3でソフ
トベークし 薄膜中の溶媒を蒸発除去し 厚さ 1.0
μmのパターン形成材料薄膜を得る(第1図(a))。
In addition, (2) is listed as an acid generator, and when exposed to light, the following reaction occurs: CH3 + SOs H and (3) +i is a solvent that can dissolve both of the above, and has high transmittance in the far infrared region. &KrF Good results are exhibited as a solvent for pattern forming materials for excimer lasers. tar t-butoxy group (there is only one weak bond in the functional group) This bond 1 has a stronger bonding force than conventional t-BOCOC(CH3)3 Therefore, it is not easy to cut the Xo, that is, the alkali-soluble reaction during the PEB process does not result in pattern dimensions.The pattern forming method of the present invention will be explained with reference to FIG. Pattern forming material 2 prepared with the above composition is coated on a semiconductor substrate I such as silicon by rotation to form a thin resist film, and soft baked on a hot plate 3 at 90°C for 90 seconds to remove the solvent in the thin film by evaporation. Thickness 1.0
A .mu.m thin film of pattern forming material is obtained (FIG. 1(a)).

な耘 基板1表面は絶縁風 導電風 半導体膜等が形成
されている場合も多し−次に248.4nmのKrFエ
キシマレーザ4をマスク5を介して露光することにより
、前述のごとく酸発生剤(2)を光分解する。
Insulating wind, conductive wind, semiconductor films, etc. are often formed on the surface of the substrate 1.Next, by exposing the 248.4 nm KrF excimer laser 4 through the mask 5, the acid generator is removed as described above. (2) is photolyzed.

(第1図(b))。そして130t、  90秒間ホッ
トプレート3でベークし 前述のごとくターシャルブト
キシ基をアルカリ可溶性反応させる(第1図(C))。
(Figure 1(b)). Then, it is baked on the hot plate 3 for 90 seconds at 130 tons to cause the tertiary butoxy group to undergo an alkali-soluble reaction as described above (FIG. 1 (C)).

そしてアルカリ現像液(2,38%テトラメチルアンモ
ニウムハイドロオキサイト(TMAH)水溶液)で60
秒間現像することによりパターン形成材料2の露光部2
bを溶解除去し ポジ型レジストパターン2aを得た(
第1図(d))。
Then, with an alkaline developer (2.38% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution)
The exposed area 2 of the pattern forming material 2 is developed by second development.
b was dissolved and removed to obtain a positive resist pattern 2a (
Figure 1(d)).

このレジストパターン2aをエツチングマスクとして下
の基板1の表面をエツチング加工する。
Using this resist pattern 2a as an etching mask, the surface of the underlying substrate 1 is etched.

本発明に用いたパターン形成材料(膜厚1μm)の露光
前後の紫外線分光曲線図を第2図に示す。
FIG. 2 shows ultraviolet ray spectral curves before and after exposure of the pattern forming material (film thickness: 1 μm) used in the present invention.

露光前後で透過率はほぼ変化せず、約65%と高い値を
示した パターン形成実験の結果 レジストパターン2
aとして好形状な0.3μmラインアンドスペースパタ
ーンを形成することが可能であった 更にこのパターン
形成材料(1μm)の照射特性を第3図に示す。T値5
.5.感度10mJ/Cm2 と高コントラスト、高感
度であった 第4図に本発明のパターン形成方法による
露光からFEBまでの時間に対するパターン寸法依存性
を示す。
The transmittance did not change almost before and after exposure and showed a high value of about 65% Resist pattern 2 as a result of a pattern formation experiment
It was possible to form a well-shaped 0.3 μm line-and-space pattern as a.Furthermore, the irradiation characteristics of this pattern forming material (1 μm) are shown in FIG. T value 5
.. 5. High contrast and high sensitivity were achieved with a sensitivity of 10 mJ/Cm2. Figure 4 shows the dependence of pattern size on the time from exposure to FEB by the pattern forming method of the present invention.

10時間経過後もパターン寸法の変動゛は観察されなか
っ九 すなわ板 本発明のパターン形成方法は0.5μ
m以下の超微細パターンを、設計寸法通りに良好な形状
で形成する事が可能で、結果として半導体デバイスの設
計通りの特性、信頼性を高分留りで形成することが可能
であり、サブハーフミクロンデバイス作製において、意
義大なものである。
No variation in pattern dimensions was observed even after 10 hours.
It is possible to form ultra-fine patterns of less than m in size in good shape according to the designed dimensions, and as a result, it is possible to form semiconductor devices with the characteristics and reliability as designed in a high fraction. This is of great significance in the production of half-micron devices.

実施例2 酸発生剤(2)を下記の組成に変更する以外は実施例1
と同様の実験を行っ九 その結果 実施例1と同様の良好な結果が5mJ/cm
2の感度で得られた 実施例3 酸発生剤(2)を下記の組成に変更する以外ζ表実施例
1と同様の実験を行っ九 その結果 実施例1と同様の良好な結果が15m J/
cm2の感度で得られた 実施例4 樹脂(1)を下記の組成に変更する以外Gel  実施
例1と同様の実験を行っ九 CHa−CCHs            m:  n
=3:   lCH3M w = 10000 この樹脂(よ 耐熱性を向上させる基(C三N)万丈実
施例1のものより少ない比率で導入されたものである。
Example 2 Example 1 except that the acid generator (2) was changed to the following composition.
The same experiment as in Example 1 was carried out and the results were as good as in Example 1.
Example 3 Obtained with a sensitivity of 2.Example 3 The same experiment as in ζ table Example 1 was carried out except that the acid generator (2) was changed to the following composition.ResultsThe same good results as in Example 1 were obtained at 15mJ. /
Example 4 Obtained with sensitivity of cm2 Gel The same experiment as in Example 1 was conducted except that the resin (1) was changed to the following composition, and 9 CHa-CCHs m: n
= 3: lCH3M w = 10000 In this resin, a group (C3N) which improves heat resistance was introduced in a smaller proportion than that in Banjo Example 1.

実験を行った結果 実施例1と同様の結果が得られた 実施例5 樹脂を下記の組成に変更する以外ζよ 実施例1と同様
の実験を行っk この樹脂は 分子内にイミド結合を導入する事によって
耐熱性を向上させんとしたものである。実験の結果 実
施例1と同様の良好な結果が得られ実施例6 樹脂(1) を下記のものに変更する以外は実施例 と同様の実験を行った CHa その結果 実施例 と同様の良好な結果が得られ た。
Results of the experiment Example 5 The same results as in Example 1 were obtained.Experiments were conducted in the same manner as in Example 1 except that the composition of the resin was changed to the following.This resin introduced an imide bond into the molecule. The aim was to improve heat resistance by doing so. Results of the experiment Good results similar to those in Example 1 were obtained. The results were obtained.

実施例7 樹脂(1) を下記のものに変更する以外は実施例 と同様の実験を行っ九 この樹脂(よ 分子内にアルカリ可溶解基 (−0H)を 導入する事により、 疎水性基板との密着性を向上 させる事を目的とした その結果 良好な形状の0.3
μm L / Sパターンが形成する事ができへ実施例
8 樹脂を下記の組成に変更する以外(よ 実施例1と同様
の実験を行っ九 Cl:m:  n=1:  1:  1響 CHs          M w = 10000こ
の樹脂?1  分子内にCミNを導入する事により耐熱
性を向上させ、かス 水酸基を導入する事により、密着
性向上を同時に得る事を目的とし九実施例9 パターン形成材料をSOGが形成された基板上に成膜す
る以外(表 実施例8と同様の実験を行っk その結果
 実施例8と同様に良好な形状を有する 0.3μmの
ラインアンドスペースパターンカ丈パターンはがれする
ことなく良好な密着性を有することがわかっ九 実施例10 現像液を2.38%TMAH(テトラメチルアンモニウ
ムハイドロオキサイト)&10%イソプロパツール水溶
液に変更する以外は 実施例9と同様の実験を行っk 
このよう(ミ 現像液にインプロパツール等のアルコー
ルを混入する事により、現像液中に極性が生改 パター
ン形成材料膜とのぬれ性が向上することが判明した 現
像液とパターン形成材料膜のぬれ性を向上させる事は電
光部のパターン形成材料の溶解速度を増加させるム よ
り一層の高感度化が可能となる。その結果 実施例9と
同様の結果力<、  3.5mJ/cm”という非常に
高い感度で得られた な耘 酸発生剤についてX上下記
一般式で示される化合物万丈 溶液安定性、酸発生効率
等が良好で、これをパターン形成材料として用いた場合
、良好な結果が期待される力(露光により酸を発生する
ものであれば何でもよく、これらに限定されるものでは
なL℃ 一般式 (成虫 R”はトリクロルアセチル基 p−トルエンス
ルホニルJLp−トリフルオロメチルベンゼンスルホニ
ル基 メタンスルホニル基又はトリフルオロメタンスル
ホニル基を表わL  R”及びR21は夫々、独立して
水素原子、ハロゲン原子又はニトロ基を表わす。) 一般式 (式C1t  R22及びR1は夫々、独立して直鎖状
、分岐状又は環状のアルキル基 ハロアルキル基又表わ
し R24及びRia夫々、 独立して水素原子、 ハロゲン原子、直鎖状、分岐状又は環状アルキル基 ハ
ロアルキル基 アルコキシ基 ニトロ基又はシアノ基を
表わす。)を表わす。) 一般式 (式+  R”及びR2?は夫々、独立して水素原子、
ハロゲン原子、直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基 
又はアルコキシ基を表わり、、zeはバークロレート、
 p−トルエンスルホネート又はトリフルオロメタンス
ルホネートを表わす。) 一般式 (式+Yはカルボニル基 スルホニル基 スルフィニル
基を表わり、、  R”は低級アルキル基 トリフルオ
ロメチル基 フェニル基又はアルキル置換フェニル基を
表わL  R”及びR”″は夫々、独立して低級アルキ
ル基 ハロゲン原子又は水素原子を表わL  R”は水
素原子、ハロゲン原子、低級アルキル基 アルコキシ基
又はアルキルチオ基を表わす。) 一般式 (成虫 RIIR22R2!及びR24は夫々、独立し
て水素原子、ハロゲン原子、直鎖状、分岐状又は環状の
アルキル基 ハロアルキル基 アルコキシ基 アラルキ
ル基 置換フェニル基 フェニル基 ニトロ基又はシア
ノ基を表わL  R”〜R22R21! 、、、 R2
2及びR2″〜R24はA、  B、及びCを介在して
夫々、独立して炭素数5〜8の脂環 ヘテロ脂環 芳香
環又はヘテロ芳香環を表わす。)溶媒に関しても本実施
例では遠紫外線領域で吸収の少ないジエチレングリコー
ルジメチルエーテルを用いた万丈 樹脂及び酸発生剤が
溶解可能なものであれば何でもよく、例えζ戴 エチル
セロソルブアセテート、メチルセロツルアセテート、エ
チルラクテート、メチルラクテート、ジエチレングリコ
ールジメチルエーテル ールモノブチルエーテル等が挙げられるがこの限りでは
な1.%  また露光光源についても同様の事が言うこ
とができ、露光により酸発生するものであれば何でもよ
く、例えばg線(436nm)やi線(365nm)、
電子線 X線等が挙げられる力(もちろんこの限りでは
なL+% 発明の効果 本発明(よ 紫外線特にKrFエキシマレーザに対し高
感度、高コントラストおよびリソグラフィプロセスに対
する安定性を有するとともく 寸法変動の少ない新規な
パターン形成材料を用いたパターン形成方法を提供する
ものであり、本発明によれば0.3μmルールの半導体
デバイス等への適用が可能となり、結果として半導体素
子等の微細イK 歩留りの向上に続がり、超微細かつ高
密度な半導体集積回路等の安定な製造に大きく寄与する
ものである。
Example 7 The same experiment as in Example 7 was carried out except that the resin (1) was changed to the one shown below. By introducing an alkali-soluble group (-0H) into the molecule of this resin, a hydrophobic substrate was formed. The aim was to improve the adhesion of the
A μm L/S pattern could be formed. Example 8 The same experiment as in Example 1 was conducted except that the resin was changed to the following composition. w = 10000 This resin?1 The purpose was to improve heat resistance by introducing C-N into the molecule, and to improve adhesion by introducing a hydroxyl group at the same time.9 Example 9 Pattern forming material Except for forming a film on the substrate on which SOG was formed (Table) The same experiment as in Example 8 was conducted. As a result, the line and space pattern of 0.3 μm had a good shape as in Example 8. The height pattern peeled off. Example 10 Same experiment as Example 9 except that the developer was changed to 2.38% TMAH (tetramethylammonium hydroxide) & 10% isopropanol aqueous solution. go
In this way, it was found that by mixing alcohol such as Improper Tool into the developer, the polarity of the developer was regenerated and the wettability with the pattern-forming material film was improved. Improving the wettability increases the dissolution rate of the pattern-forming material in the electrophotographic part, making it possible to achieve even higher sensitivity.As a result, the same result as in Example 9 was achieved, with a power of <3.5 mJ/cm. Regarding the acid generator obtained with extremely high sensitivity, the compound represented by the following general formula has good solution stability, acid generation efficiency, etc., and when used as a pattern forming material, good results can be obtained. Expected power (any substance that generates acid upon exposure may be used, but is not limited to these) General formula (Imago R" is trichloroacetyl group p-toluenesulfonyl JLp-trifluoromethylbenzenesulfonyl group LR" and R21 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, or a nitro group.) General formula (Formula C1t R22 and R1 each independently represent a straight chain (R24 and Ria each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a linear, branched or cyclic alkyl group, a haloalkyl group, an alkoxy group, a nitro group or a cyano group). ) General formula (Formula + R" and R2? each independently represent a hydrogen atom,
Halogen atom, linear, branched or cyclic alkyl group
or represents an alkoxy group, ze is verchlorate,
Represents p-toluenesulfonate or trifluoromethanesulfonate. ) General formula (Formula + Y represents a carbonyl group, sulfonyl group, sulfinyl group, R" represents a lower alkyl group, trifluoromethyl group, phenyl group or alkyl-substituted phenyl group, L R" and R"" are each independently R'' represents a hydrogen atom, a halogen atom, a lower alkyl group, an alkoxy group, or an alkylthio group. General formula (Imago RIIR22R2! and R24 are each independently a hydrogen atom) , halogen atom, linear, branched or cyclic alkyl group Haloalkyl group Alkoxy group Aralkyl group Substituted phenyl group Phenyl group Represents a nitro group or a cyano group L R”~R22R21! ,,, R2
2 and R2'' to R24 each independently represent an alicyclic ring, heteroalicyclic ring, aromatic ring, or heteroaromatic ring having 5 to 8 carbon atoms with A, B, and C interposed in between. Anything can be used as long as the resin and acid generator can be dissolved, such as ethyl cellosolve acetate, methyl cellotulacetate, ethyl lactate, methyl lactate, diethylene glycol dimethyl ether, which has low absorption in the far ultraviolet region. Examples include, but are not limited to, 1.% monobutyl ether, etc. The same can be said about the exposure light source, and any light source that generates acid upon exposure may be used, such as g-line (436 nm) or i-line. (365nm),
Electron beams, X-rays, etc. (of course, this is not the case) The present invention provides a pattern forming method using a small amount of new pattern forming material, and the present invention enables application to 0.3 μm rule semiconductor devices, etc., and as a result, improves the fineness of semiconductor devices, etc., and improves yield. This will greatly contribute to the stable manufacture of ultra-fine and high-density semiconductor integrated circuits.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図(よ 本発明のパターン形成方法の工程断面医 
第2図は 本発明の一実施例のパターン形成材料の紫外
線分光曲線図(ただし 実線は露光詠 破線は露光後)
、第3図は本発明の一実施例のパターン形成材料の照射
特性は 第4図1よ 本発明の一実施例のパターン形成
方法の寸法変動医第5図(表 従来のパターン形成方法
の工程断面医第6図1よ 従来のパターン形成方法の寸
法変動図であム 1 、、、、シリコン基板、 2 、、、、本発明の゛
パターン形成材料WL 2a、、、、レジストパターン
、 3 、、、。 ホットプレート、 4 、、、、K r Fエキシマレ
ーザ、5 、、、、マスク。
FIG. 1 (See Figure 1.)
Figure 2 is an ultraviolet ray spectral curve diagram of a pattern-forming material according to an embodiment of the present invention (the solid line shows the result after exposure, and the broken line shows the result after exposure).
, FIG. 3 shows the irradiation characteristics of the pattern forming material according to an embodiment of the present invention. Cross-sectional diagram of Fig. 6 1 is a diagram of dimensional variations in a conventional pattern forming method. ,, Hot plate, 4, K r F excimer laser, 5, Mask.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)基板上に、分子内にtert−ブトキシ基を有す
る樹脂、露光により酸を発生する感光性化合物、前記樹
脂及び化合物を溶解可能な溶媒よりなるパターン形成材
料膜を形成する工程と、遠紫外線で前記材料膜を選択的
に露光する工程と、前記材料膜を現像して前記材料パタ
ーンを形成する工程とを備えたことを特徴とするパター
ン形成方法。
(1) Forming a pattern-forming material film on the substrate consisting of a resin having a tert-butoxy group in its molecule, a photosensitive compound that generates an acid upon exposure, and a solvent that can dissolve the resin and the compound; A pattern forming method comprising the steps of selectively exposing the material film to ultraviolet light and developing the material film to form the material pattern.
(2)樹脂が下記( I )式で示される基を含むことを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載のパターン形成方
法。 ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) (但L、R_1、R_2、R_3は夫々独立で、水素原
子ハロゲン原子、低級アルキル基を表わす)
(2) The pattern forming method according to claim 1, wherein the resin contains a group represented by the following formula (I). ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ (I) (However, L, R_1, R_2, and R_3 are each independent and represent a hydrogen atom, a halogen atom, or a lower alkyl group)
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