JP2985249B2 - Chemically amplified resist - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体装置のリソグラフィープロセスに用
いられる化学増幅型レジストに関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a chemically amplified resist used in a lithography process for a semiconductor device.
［発明の概要］ 本発明は、ベースポリマーに、感光性酸発生剤と、架
橋剤若しくは溶解阻止剤とを配合して成る化学増幅型レ
ジストにおいて、 前記ベースポリマーを、ビニルピリジンとビニルフェ
ノールを成分として含むブロック共重合体で構成したこ
とにより、 露光から露光後熱処理（PEB）までの所要時間の長さ
に、露光に伴う光反応によって生ずる酸の拡散長が、依
存するのを防止して、レジストパターンの寸法精度を向
上させるようにしたものである。[Summary of the Invention] The present invention provides a chemically amplified resist comprising a base polymer, a photosensitive acid generator and a crosslinking agent or a dissolution inhibitor, wherein the base polymer is composed of vinylpyridine and vinylphenol. As a result, the diffusion length of the acid generated by the photoreaction accompanying the exposure is prevented from being dependent on the length of time required from the exposure to the heat treatment after the exposure (PEB). This is to improve the dimensional accuracy of the resist pattern.
［従来の技術］ 近年、高解像度を有するレジストの開発が盛んに行わ
れており、化学増幅型レジストと称される高感度レジス
トの開発が達成されている。[Related Art] In recent years, development of a resist having a high resolution has been actively performed, and development of a highly sensitive resist called a chemically amplified resist has been achieved.
この化学増幅型レジストは、ネガ型では、アルカリ可
溶樹脂に架橋剤と感光性酸発生剤を加えて構成され、ポ
ジ型では、アルカリ可溶樹脂に溶解阻止剤（基）と感光
性酸発生剤を加えて構成されている。ネガ型の酸発生化
学増幅型レジストは、露光部が、感光性酸発剤によって
生成された酸を触媒として、露光後のベーキング（PE
B）時に架橋が不溶化し、アルカリ現像によってネガパ
ターンが得られる。一方、ポジ型の酸発生化学増幅型レ
ジストの場合は、露光部が、発生した酸を触媒として溶
解阻止剤（基）が分解、アルカリ可溶となり、ポジパタ
ーンを得るようになっている。In the case of the negative type, the chemically amplified resist is constituted by adding a crosslinking agent and a photosensitive acid generator to an alkali-soluble resin, and in the case of the positive type, a dissolution inhibitor (group) and a photosensitive acid generator are added to the alkali-soluble resin. It is composed by adding an agent. In a negative-type acid-generating chemically amplified resist, the exposed portion is baked (PE) after exposure using an acid generated by a photosensitive acid generator as a catalyst.
B) Sometimes the crosslinks are insoluble and a negative pattern is obtained by alkali development. On the other hand, in the case of a positive-type acid-generating chemically amplified resist, the dissolution inhibitor (group) is decomposed and alkali-soluble in the exposed area using the generated acid as a catalyst, so that a positive pattern is obtained.
上記したアルカリ可溶樹脂としては、例えば の一般式で表されるポリビニルフェノールや、 の一般式で表されるノボラック系樹脂などのフェノール
系樹脂が主に用いられている。As the alkali-soluble resin described above, for example, Polyvinyl phenol represented by the general formula of A phenolic resin such as a novolak resin represented by the following general formula is mainly used.
なお、リソグラフィ技術における露光装置としては、
レジストを表面にスピンコートしたウエハを、XY移動台
の上に載置し、投影レンズ（縮小レンズ），ガラスマス
ク（レチクル），コンデンサレンジ等を介して露光用光
源からの光をウエハ上のレジストに照射する構成となっ
ている。この露光装置は、ウエハ上のアライメント（位
置合わせ）マークを検出して、各露光フィールド毎の精
密な位置合わせ露光を行い、ウエハを機械的に精密移動
させ、所謂ステップアンドリピートを繰り返してウエハ
全面を露光するものである。一方、レジストの露光後の
熱処理装置は、全面の露光が行われたウエハの各露光フ
ィールドに一括して赤外光を照射する照射法等を用いた
ベーク炉が用いられている。In addition, as the exposure apparatus in the lithography technology,
The wafer with the resist spin-coated on the surface is placed on an XY moving table, and light from an exposure light source is exposed to the resist on the wafer via a projection lens (reducing lens), glass mask (reticle), condenser range, etc. Is irradiated. This exposure apparatus detects an alignment (alignment) mark on a wafer, performs precise alignment exposure for each exposure field, mechanically precisely moves the wafer, and repeats so-called step-and-repeat to repeat the entire surface of the wafer. Is exposed. On the other hand, as a heat treatment apparatus after exposure of a resist, a baking furnace using an irradiation method or the like that collectively irradiates infrared light to each exposure field of a wafer whose entire surface has been exposed is used.
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記したような化学増幅型レジストに
用いられる触媒は主に酸であり、この酸は質量が小さい
ためレジスト中でも非常に移動し易い。従って、光反応
による触媒の発生から熱処理（PEB）までの放置時間が
異なれば、酸の拡散長も変化し、現像後のパターンサイ
ズが異なってしまう問題が生じる。[Problems to be Solved by the Invention] However, the catalyst used for the above-described chemically amplified resist is mainly an acid, and since the acid has a small mass, it is very easily moved even in the resist. Therefore, if the standing time from the generation of the catalyst by the photoreaction to the heat treatment (PEB) is different, the diffusion length of the acid also changes, which causes a problem that the pattern size after development is different.
斯る化学増幅型レジストに、上記した露光装置や熱処
理装置を適用した場合も、各露光フィールド毎におい
て、露光から露光後熱処理（PEB）までの時間が異なる
ため、酸の拡散長も異なり、現像後に同一設計値のパタ
ーンの線幅が異なってしまうという問題が生じる。この
場合、例えインラインのディベロッパを導入したとして
も、この現象を完全に防止し得ないものである。Even when the above-described exposure apparatus or heat treatment apparatus is applied to such a chemically amplified resist, the time from exposure to post-exposure heat treatment (PEB) differs in each exposure field, so that the acid diffusion length also differs, and There is a problem that the line width of the pattern having the same design value will be different later. In this case, even if an inline developer is introduced, this phenomenon cannot be completely prevented.
即ち、第４図Ａに示すように、ウエハ１上に塗布した
例えばネガ型の化学増幅型レジスト２に所定幅W1のパタ
ーン露光を行った場合、、各露光フィールドを露光して
相当時間を経た後、熱処理（PEB）が行われることとな
る。この場合、第４図Ｂに示すように、酸が時間を経て
拡散することによりパターン幅はW2に広がり、現像する
と第４図Ｃに示すようなレジストパターンとなる。第５
図は、露光フィールドの異なる境界部（一点鎖線で示
す）でパターン幅が異なり段差2bが生じた状態を示して
いる。That is, as shown in FIG. 4 A, a considerable time by exposing the case ,, each exposure field in chemically amplified resist 2, for example a negative type was coated on the wafer 1 was subjected to pattern exposure with a predetermined width W 1 After that, heat treatment (PEB) is performed. In this case, as shown in FIG. 4 B, the pattern width by acid diffuses through the time spread W 2, comes to developing a resist pattern as shown in Figure 4 C. Fifth
The figure shows a state where pattern widths are different at different boundaries (indicated by alternate long and short dash lines) of the exposure field and a step 2b is generated.
本発明は、このような従来の問題点に着目して創案さ
れたものであって、露光と熱処理（PEB）までの間の所
要時間によりパターン線幅等が変動することのない化学
増幅型レジストを得んとするものである。The present invention has been made in view of such conventional problems, and is a chemically amplified resist in which a pattern line width or the like does not change due to a time required between exposure and heat treatment (PEB). I want to get.
［課題を解決するための手段］ そこで、本発明は、ベースポリマーに、感光性酸発生
剤と、架橋剤若しくは溶解阻止剤とを配合して成る化学
増幅型レジストにおいて、 前記ベースポリマーを、ビニルピリジンとビニルフェ
ノールを成分として含むブロック共重合体で構成したこ
とを、その解決手段としている。[Means for Solving the Problems] Accordingly, the present invention provides a chemically amplified resist comprising a base polymer and a photosensitive acid generator and a crosslinking agent or a dissolution inhibitor. The solution is to use a block copolymer containing pyridine and vinylphenol as components.
［実施例］ 以下、本発明に係る化学増幅型レジストの詳細を実施
例に基づいて説明する。EXAMPLES Hereinafter, details of the chemically amplified resist according to the present invention will be described based on examples.
本発明に係る化学増幅型レジストは、三級アミンを１
成分として含むポリマーで構成されたベースポリマー
に、感光性酸発生剤と、架橋剤若しくは溶解阻止剤とを
配合して成る。The chemically amplified resist according to the present invention comprises one
A photosensitive acid generator and a crosslinking agent or a dissolution inhibitor are blended with a base polymer composed of a polymer contained as a component.
本実施例における化学増幅型レジストは、ネガ型レジ
ストであって、三級アミンである４−ビニルピリジンと
ビニルフェノールで成るブロックポリマーをベースポリ
マーとして用い、このベースポリマーに、酸発生剤とし
てのポリハロゲン化物と、メラミン系架橋剤を配合して
構成されている。The chemically amplified resist in this embodiment is a negative resist, which uses a block polymer composed of a tertiary amine, 4-vinylpyridine and vinylphenol, as a base polymer. It is composed of a halide and a melamine-based crosslinking agent.
また、上記ブロックポリマー（ブロック共重合体）
は、４−ビニルピリジンの含有率を10mol％以下の低い
含有率にとどめ、ビニルフェノールの含有率を高く設定
している。このように４−ビニルピリジンの含有率が低
いため、光反応で発生した酸が過剰の酸トラップ作用を
受けない。In addition, the above block polymer (block copolymer)
Has set the content of 4-vinylpyridine to a low content of 10 mol% or less and set the content of vinylphenol high. Since the content of 4-vinylpyridine is low, the acid generated by the photoreaction is not subjected to an excessive acid trapping action.
なお、第１図は、上記化学増幅型レジストを露光して
光反応による酸（H+）が生じた場合の４−ビニルピリジ
ンによる酸トラップの機構を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory view showing a mechanism of acid trapping by 4-vinylpyridine when an acid (H + ) is generated by a photoreaction by exposing the chemically amplified resist.
同図に示すように、光反応により発生した酸（H+）３
が拡散した場合、近傍に位置する、ミクロ相分離によっ
て形成されたビニルピリジンより成るドメイン４により
トラップされ、拡散長が延びるのを防止する。これによ
り、レジストの露光−PEBまでの時間に伴うパターンの
線幅変動を低減する。なお、同図中５は、重合の反応サ
イトを示している。As shown in the figure, acid (H + ) 3 generated by the photoreaction
Is diffused and trapped by the neighboring domain 4 of vinylpyridine formed by microphase separation to prevent the diffusion length from being extended. This reduces the line width variation of the pattern due to the time from exposure of the resist to PEB. In the figure, reference numeral 5 denotes a polymerization reaction site.
第２図Ａ〜第２図Ｃは、本実施例に係る化学増幅型レ
ジストを用いたネガパターンの形成工程を示している。2A to 2C show steps of forming a negative pattern using the chemically amplified resist according to the present embodiment.
先ず、第２図Ａに示すように、ウエハ６に化学増幅型
レジスト７を塗布し、パターン幅Ｗのマスク８を用いて
露光を行う。この露光により、化学増幅型レジスト７に
は、露光部7aとパターン幅Ｗの未露光部7bが形成され
る。この時、露光部7a内では、光反応により酸が発生す
る。このとき、露光部7aと未露光部7bの境界付近では露
光部7aから未露光部7bへ酸が拡散しようとするが、この
酸は、ベースポリマー中のビニルピリジンより成るドメ
イン４によってトラップされ拡散が阻止される。First, as shown in FIG. 2A, a chemically amplified resist 7 is applied to a wafer 6 and exposed using a mask 8 having a pattern width W. By this exposure, an exposed portion 7a and an unexposed portion 7b having a pattern width W are formed in the chemically amplified resist 7. At this time, an acid is generated in the exposed portion 7a by a photoreaction. At this time, near the boundary between the exposed part 7a and the unexposed part 7b, the acid tries to diffuse from the exposed part 7a to the unexposed part 7b. This acid is trapped and diffused by the domain 4 of vinyl pyridine in the base polymer. Is blocked.
このため、露光から第２図Ｂに示すような露光後のベ
ーク（PEB:Post Exprosure Bake）までの時間に関係な
く酸の拡散を防止し得る。For this reason, acid diffusion can be prevented regardless of the time from exposure to post exposure bake (PEB) as shown in FIG. 2B.
即ち、露光装置（ステッパ）によって露光フィールド
毎に露光が行われた後、PEBを行うと、各露光フィール
ドで露光完了からPEBまでの時間が異なるが、上記理由
により酸の拡散が防止出来、架橋剤の架橋作用の及ぶ領
域に変化（ズレ）が生じることがない。In other words, when PEB is performed after exposure is performed for each exposure field by the exposure device (stepper), the time from the completion of exposure to PEB differs in each exposure field. There is no change (displacement) in the area where the agent crosslinks.
そこで、アルカリ現像液で現像を行うと、第２図Ｃに
示すように、未露光部7bは溶解して幅Ｗの溝８が形成さ
れる。Then, when development is performed with an alkali developer, the unexposed portion 7b is dissolved to form a groove 8 having a width W, as shown in FIG. 2C.
なお、第３図は、上記工程を経て形成されたレジスト
パターンの平面図であり、図中の一点鎖線は露光フィー
ルドの境界を示している。このように、本実施例に係る
化学増幅型レジストに依れば、露光フィールドの境界に
おいて、線幅の異なりによる段差が発生しない。FIG. 3 is a plan view of the resist pattern formed through the above steps, and a dashed line in the drawing indicates a boundary of the exposure field. As described above, according to the chemically amplified resist according to the present embodiment, a step due to a difference in line width does not occur at the boundary of the exposure field.
ところで、上記ベースポリマーを構成するブロックポ
リマーは、４−ビニルピリジン（三級アミン）とビニル
フェノールにiniferter（initiator−transfer ag ent
−terminator）と呼ばれる開始剤を数mol加えて光重合
することによって製造される。By the way, the block polymer that constitutes the base polymer is composed of 4-vinylpyridine (tertiary amine) and vinylphenol, and an iniferter (initiator-transfer agent).
-Terminator) by adding a few moles of an initiator and photopolymerizing.
以上、実施例について説明したが、本発明に係る化学
増幅型レジストは、上記実施例に限らず各種の変更が可
能である。Although the embodiments have been described above, the chemically amplified resist according to the present invention is not limited to the above embodiments, and various changes can be made.
例えば、上記実施例においては、ベースポリマーとし
ては、４−ビニルピリジンを１成分とするブロックポリ
マーを用いたが、４−ビニルピリジン以外の三級アミン
を１成分とするブロックポリマーでも同様の酸トラップ
作用を得ることが出来る。また、ブロックポリマー以外
にグラフトポリマー（グラフト共重合体）を用いても同
様の作用を有する。For example, in the above embodiment, a block polymer containing 4-vinylpyridine as a component is used as the base polymer, but a similar acid trap may be used for a block polymer containing a tertiary amine other than 4-vinylpyridine as a component. Action can be obtained. The same effect can be obtained by using a graft polymer (graft copolymer) other than the block polymer.
さらに、上記実施例においては、ベースポリマーの構
成成分としてビニルフェノールを用いたが、勿論他のポ
リマーを用いてもよい。Further, in the above embodiment, vinylphenol was used as a component of the base polymer, but other polymers may be used.
また、上記実施例においては、酸発生剤や架橋剤の変
更も勿論可能であり、また、ポジ型の化学増幅型レジス
トとして、溶解阻止剤を配合したレジストにも本発明を
適用してもよい。In the above embodiment, the acid generator and the cross-linking agent can be changed. Of course, the present invention may be applied to a resist containing a dissolution inhibitor as a positive chemically amplified resist. .
［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明に係る化学増
幅型レジストによれば、露光から露光後熱処理（PEB）
までの所要時間の長さに、露光に伴う光反応で発生した
酸の拡散長が依存するのを防止出来、レジストパターン
の寸法精度を向上させる効果がある。[Effects of the Invention] As is clear from the above description, according to the chemically amplified resist of the present invention, from exposure to post-exposure heat treatment (PEB)
It is possible to prevent the length of the required time until the diffusion length of the acid generated by the photoreaction accompanying the exposure from being dependent on the length of time required, thereby improving the dimensional accuracy of the resist pattern.
第１図は本発明に係る化学増幅型レジストの実施例の酸
トラップの機構を示す説明図、第２図Ａ〜第２図Ｃは本
実施例のネガパターン形成工程を示す断面図、第３図は
同レジストパターンの平面図、第４図Ａ〜第４図Ｃは従
来例の説明図、第５図は従来のレジストパターンの平面
図である。 ３……酸（H+）、４……ドメイン（ビニルピリジン）、
５……反応サイト（架橋剤）、７……化学増幅型レジス
ト、7a……露光部、7b……未露光部。FIG. 1 is an explanatory view showing a mechanism of an acid trap of an embodiment of a chemically amplified resist according to the present invention. FIGS. 2A to 2C are cross-sectional views showing a negative pattern forming step of the embodiment. 4A to 4C are explanatory views of a conventional example, and FIG. 5 is a plan view of a conventional resist pattern. 3 ... acid (H + ), 4 ... domain (vinylpyridine),
5: reaction site (crosslinking agent), 7: chemically amplified resist, 7a: exposed part, 7b: unexposed part.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G03F 7/00 - 7/42 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G03F 7/ 00-7/42
Claims (1)
橋剤若しくは溶解阻止剤とを配合して成る化学増幅型レ
ジストにおいて、 前記ベースポリマーを、ビニルピリジンとビニルフェノ
ールを成分として含むブロック共重合体で構成したこと
を特徴とする化学増幅型レジスト。1. A chemically amplified resist comprising a base polymer and a photosensitive acid generator and a crosslinking agent or a dissolution inhibitor, wherein the base polymer is a block copolymer containing vinylpyridine and vinylphenol as components. A chemically amplified resist comprising a polymer.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2189209A JP2985249B2 (en) | 1990-07-17 | 1990-07-17 | Chemically amplified resist |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2189209A JP2985249B2 (en) | 1990-07-17 | 1990-07-17 | Chemically amplified resist |
Publications (2)
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| JPH0475062A JPH0475062A (en) | 1992-03-10 |
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Cited By (1)
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- 1990-07-17 JP JP2189209A patent/JP2985249B2/en not_active Expired - Lifetime
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