JP2004093652A - レジストパターンの形成方法および半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】膜減りを抑制しつつ、レジストパターンを細線化する。
【解決手段】化学増幅型レジスト膜2の露光を行なった後、化学増幅型レジスト膜2上に水溶性酸性ポリマー6を塗布し、水溶性酸性ポリマー6に含まれる酸を化学増幅型レジスト膜2に横方向から拡散させる。
【選択図】 図1
【解決手段】化学増幅型レジスト膜2の露光を行なった後、化学増幅型レジスト膜2上に水溶性酸性ポリマー6を塗布し、水溶性酸性ポリマー6に含まれる酸を化学増幅型レジスト膜2に横方向から拡散させる。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はレジストパターンの形成方法および半導体装置の製造方法に関し、特に、レジストパターンを細線化する場合に適用して好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のレジストパターンの形成方法では、露光時の解像度限界以下にレジストパターンを細線化する場合、アッシングまたはオーバデベロップを用いる方法があった。
図4は、従来のレジストパターンの細線化方法を示す断面図である。
【0003】
図4(a)において、フォトレジストを薄膜21上にスピンコートすることにより、厚みH3のフォトレジスト膜22を薄膜21上に形成する。そして、線幅W5の遮光領域25が形成されたマスク24を介して、フォトレジスト膜22を露光することにより、フォトレジスト膜22に露光領域23を形成する。
次に、図4(b)に示すように、露光領域23が形成されたフォトレジスト膜22を現像することにより、露光領域23を除去し、線幅W5のレジストパターンを形成する。
【0004】
そして、図4(c)に示すように、アッシングまたはオーバデベロップにより、線幅W5のフォトレジストパターンを細線化し、線幅W6のレジストパターンを形成する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、レジストパターンの細線化するために、アッシングまたはオーバデベロップを用いる方法では、レジストパターンの膜減りが発生し、レジストパターンの厚みがH4に減少するため、耐エッチング特性が劣化するという問題があった。
【0006】
そこで、本発明の目的は、膜減りを抑制しつつ、レジストパターンを細線化することが可能なレジストパターンの形成方法および半導体装置の製造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】
上述した課題を解決するために、請求項1記載のレジストパターンの形成方法によれば、化学増幅型レジストの露光処理に基づいて、前記化学増幅型レジストをパターニングする工程と、前記パターニングされた化学増幅型レジストへの酸の拡散処理に基づいて、前記化学増幅型レジストを細線化する工程とを備えることを特徴とする。
【0008】
これにより、化学増幅型レジストに横方向から酸を拡散させることにより、化学増幅型レジストを横方向から溶解させることができ、膜減りを抑制しつつ、レジストパターンを細線化することが可能となる。
また、請求項2記載のレジストパターンの形成方法によれば、化学増幅型レジストを塗布する工程と、前記化学増幅型レジストを所定のパターンに露光する工程と、前記露光された化学増幅型レジストを現像することにより、前記露光領域を溶解除去する工程と、前記露光領域が溶解除去された化学増幅型レジストのパターンの隙間に水溶性酸性ポリマーを塗布する工程と、前記水溶性酸性ポリマーが塗布された化学増幅型レジストの熱処理を行なう工程と、前記水溶性酸性ポリマーを除去する工程と、前記熱処理された化学増幅型レジストを現像することにより、前記化学増幅型レジストを細線化する工程とを備えることを特徴とする。
【0009】
これにより、パターニングされた化学増幅型レジストに横方向から酸を拡散させることが可能となり、パターニングされた化学増幅型レジストを横方向から溶解させて、膜減りを抑制しつつ、レジストパターンを細線化することが可能となる。
また、請求項3記載のレジストパターンの形成方法によれば、化学増幅型レジストを塗布する工程と、前記化学増幅型レジストを所定のパターンに露光する工程と、前記露光された化学増幅型レジストを現像することにより、前記露光領域を溶解除去する工程と、前記露光領域が溶解除去された化学増幅型レジスト上に水溶性酸性ポリマーを塗布する工程と、前記水溶性酸性ポリマー上に水溶性アルカリ性ポリマーを塗布することにより、前記水溶性酸性ポリマーの表面を中和する工程と、前記水溶性酸性ポリマーが塗布された化学増幅型レジストの熱処理を行なう工程と、前記水溶性アルカリ性ポリマーおよび水溶性酸性ポリマーを除去する工程と、前記熱処理された化学増幅型レジストを現像することにより、前記化学増幅型レジストを細線化する工程とを備えることを特徴とする。
【0010】
これにより、パターニングされた化学増幅型レジスト上に水溶性酸性ポリマーを塗布することで、縦方向からの化学増幅型レジストへの酸の拡散を抑制しつつ、横方向から化学増幅型レジストに酸を拡散させることが可能となる。
このため、パターニングされた化学増幅型レジストの縦方向からの溶解を抑制しつつ、パターニングされた化学増幅型レジストを横方向から溶解させて、膜減りを抑制しつつ、レジストパターンを細線化することが可能となる。
【0011】
また、請求項4記載のレジストパターンの形成方法によれば、化学増幅型レジストを塗布する工程と、前記化学増幅型レジストを所定のパターンに露光する工程と、前記露光された化学増幅型レジストの熱処理を行なうことにより、前記化学増幅型レジストの露光領域で発生した酸を横方向に拡散させる工程と、前記露光された化学増幅型レジストを現像することにより、前記露光領域および前記酸の拡散領域を溶解除去する工程とを備えることを特徴とする。
【0012】
これにより、化学増幅型レジストの露光領域を超えて、化学増幅型レジストに酸を発生させることが可能となり、膜減りを抑制しつつ、露光時の解像度限界以下にレジストパターンを細線化することが可能となる。
また、請求項5記載の半導体装置の製造方法によれば、化学増幅型レジストを薄膜上に塗布する工程と、前記塗布された化学増幅型レジストの露光処理に基づいて、前記化学増幅型レジストをパターニングする工程と、前記パターニングされた化学増幅型レジストへの酸の拡散処理に基づいて、前記化学増幅型レジストを細線化する工程と、前記細線化された化学増幅型レジストをマスクとして、前記薄膜のエッチングを行なう工程と、前記薄膜上の化学増幅型レジストを除去する工程とを備えることを特徴とする。
【0013】
これにより、膜減りを抑制しつつ、レジストパターンを細線化することが可能となり、耐エッチング特性を維持しつつ、露光時の解像度限界以下に薄膜をパターニングすることが可能となる。
また、請求項6記載の半導体装置の製造方法によれば、化学増幅型レジストを薄膜上に塗布する工程と、前記化学増幅型レジストを所定のパターンに露光する工程と、前記露光された化学増幅型レジストを現像することにより、前記露光領域を溶解除去する工程と、前記露光領域が溶解除去された化学増幅型レジストのパターンの隙間に水溶性酸性ポリマーを塗布する工程と、前記水溶性酸性ポリマーが塗布された化学増幅型レジストの熱処理を行なう工程と、前記水溶性酸性ポリマーを除去する工程と、前記熱処理された化学増幅型レジストを現像することにより、前記化学増幅型レジストを細線化する工程と、前記細線化された化学増幅型レジストをマスクとして、前記薄膜のエッチングを行なう工程と、前記薄膜上の化学増幅型レジストを除去する工程とを備えることを特徴とする。
【0014】
これにより、膜減りを抑制しつつ、露光時の解像度限界以下にレジストパターンを細線化することが可能となり、耐エッチング特性を維持しつつ、露光時の解像度限界以下に薄膜をパターニングすることが可能となる。
また、請求項7記載の半導体装置の製造方法によれば、化学増幅型レジストを薄膜上に塗布する工程と、前記化学増幅型レジストを所定のパターンに露光する工程と、前記露光された化学増幅型レジストを現像することにより、前記露光領域を溶解除去する工程と、前記露光領域が溶解除去された化学増幅型レジスト上に水溶性酸性ポリマーを塗布する工程と、前記水溶性酸性ポリマー上に水溶性アルカリ性ポリマーを塗布することにより、前記水溶性酸性ポリマーの表面を中和する工程と、前記水溶性酸性ポリマーが塗布された化学増幅型レジストの熱処理を行なう工程と、前記水溶性アルカリ性ポリマーおよび水溶性酸性ポリマーを除去する工程と、前記熱処理された化学増幅型レジストを現像することにより、前記化学増幅型レジストを細線化する工程と、前記細線化された化学増幅型レジストをマスクとして、前記薄膜のエッチングを行なう工程と、前記薄膜上の化学増幅型レジストを除去する工程とを備えることを特徴とする。
【0015】
これにより、パターニングされた化学増幅型レジストの縦方向からの溶解を抑制しつつ、パターニングされた化学増幅型レジストを横方向から溶解させて、化学増幅型レジストの膜厚を保ちつつ、レジストパターンを細線化することが可能となる。
このため、露光時の解像度限界以下にレジストパターンを細線化した場合においても、レジストパターンの耐エッチング特性を維持することが可能となり、露光時の解像度限界以下に薄膜をパターニングすることが可能となる。
【0016】
また、請求項8記載の半導体装置の製造方法によれば、化学増幅型レジストを薄膜上に塗布する工程と、前記化学増幅型レジストを所定のパターンに露光する工程と、前記露光された化学増幅型レジストの熱処理を行なうことにより、前記化学増幅型レジストの露光領域で発生した酸を横方向に拡散させる工程と、前記露光された化学増幅型レジストを現像することにより、前記露光領域および前記酸の拡散領域を溶解除去する工程と、前記現像された化学増幅型レジストをマスクとして、前記薄膜のエッチングを行なう工程と、前記薄膜上の化学増幅型レジストを除去する工程とを備えることを特徴とする。
【0017】
これにより、化学増幅型レジストの露光領域を超えて、化学増幅型レジストに酸を発生させることが可能となり、膜減りを抑制しつつ、露光時の解像度限界以下にレジストパターンを細線化することが可能となることから、露光装置のコストアップを抑制しつつ、半導体装置の微細化を図ることが可能となる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係るレジストパターンの形成方法について、図面を参照しながら説明する。
図1、2は、本発明の第1実施形態に係るレジストパターンの形成方法を示す断面図である。
【0019】
図1(a)において、化学増幅型レジストを薄膜1上にスピンコートすることにより、厚みH1の化学増幅型レジスト膜2を薄膜1上に形成する。そして、線幅W1の遮光領域5が形成されたマスク4を介して、化学増幅型レジスト膜2を露光することにより、化学増幅型レジスト膜2に露光領域3を形成する。
ここで、化学増幅型レジストは、露光により発生する酸を利用して高感度化を図ったもので、光により酸を発生する酸発生剤と、酸に対して反応性の高い高分子の組み合わせにより構成することができる。
【0020】
そして、露光により発生した酸は、多数回の化学反応を引き起こし、レジストの官能基が酸触媒反応により溶解型になり、現像液可溶型に変化する。
なお、化学増幅型レジストとしては、例えば、ポリヒドロキシスチレン(PHS)の水酸基をt−ブトキシカルボニル(t−BOC)で保護したポリマとオスニウム塩からなるフォトレジストや、ノボラック樹脂の酸硬化型反応を利用したフォトレジストを挙げることができる。
【0021】
次に、図1(b)に示すように、露光領域3が形成された化学増幅型レジスト膜2を現像することにより、露光領域3を除去し、線幅W1のレジストパターンを形成する。
次に、図1(c)に示すように、露光領域3を除去された化学増幅型レジスト膜2上に水溶性酸性ポリマー6を塗布する。
【0022】
なお、水溶性ポリマーとしては、例えば、PVA(ポリビニルアルコール)を用いることができ、この水溶性ポリマーに酸成分物質を溶かしたものを水溶性酸性ポリマー6として用いることができる。
また、酸成分物質としては、例えば、無機系物質としては硫酸、有機系物質としては酢酸を用いることができる。
【0023】
次に、図1(d)に示すように、水溶性酸性ポリマー6上に水溶性アルカリ性ポリマー8を塗布し、水溶性酸性ポリマー6と水溶性アルカリ性ポリマー8とを反応させることにより、化学増幅型レジスト膜2上に中和層7を形成する。
なお、水溶性ポリマーとしては、例えば、PVA(ポリビニルアルコール)を用いることができ、この水溶性ポリマーにアルカリ成分物質を溶かしたものを水溶性アルカリ性ポリマー8として用いることができる。
【0024】
また、酸成分物質としては、例えば、無機系物質としては水酸化ナトリウム、有機系物質としてはTMAHを用いることができる。
次に、図2(a)に示すように、水溶性酸性ポリマー6が塗布された化学増幅型レジスト膜2の熱処理を行なうことにより、水溶性酸性ポリマー6に含まれる酸を化学増幅型レジスト膜2の横方向から拡散させて、化学増幅型レジスト膜2の横方向に酸拡散領域2a、2bを形成する。
【0025】
ここで、化学増幅型レジスト膜2に酸を拡散させることにより、現像液可溶型の酸拡散領域2a、2bを形成することができ、現像処理により酸拡散領域2a、2bを溶解除去することが可能となる。
また、化学増幅型レジスト膜2上に中和層7を形成することにより、化学増幅型レジスト膜2の縦方向に酸が拡散することを防止することができ、化学増幅型レジスト膜2の縦方向に酸拡散領域が形成されることを防止することができる。
【0026】
次に、図2(b)に示すように、化学増幅型レジスト膜2上の中和層7および水溶性アルカリ性ポリマー8を除去するとともに、化学増幅型レジスト膜2の間の水溶性酸性ポリマー6を除去する。
次に、図2(c)に示すように、酸拡散領域2a、2bが形成された化学増幅型レジスト膜2を現像することにより、酸拡散領域2a、2bを溶解除去する。
【0027】
これにより、化学増幅型レジスト膜2の膜厚をH1に保ったまま、化学増幅型レジスト膜2の線幅をW2とすることができ、化学増幅型レジスト膜2の膜減りを抑制しつつ、レジストパターンを細線化することが可能となる。
このため、露光装置のコストアップを抑制しつつ、ゲートや配線パターンの微細化を図ることが可能となり、半導体装置の高速化/高集積化を図ることが可能となる。
【0028】
図3は、本発明の第2実施形態に係るレジストパターンの形成方法を示す断面図である。
図3(a)において、化学増幅型レジストを薄膜11上にスピンコートすることにより、厚みH2の化学増幅型レジスト膜12を薄膜11上に形成する。そして、線幅W3の遮光領域15が形成されたマスク14を介して、化学増幅型レジスト膜12を露光することにより、化学増幅型レジスト膜12に露光領域13を形成する。
【0029】
ここで、化学増幅型レジスト膜12に露光領域13を形成することにより、露光領域13に酸を発生させて、露光領域13を現像液可溶型とすることができる。
次に、図3(b)に示すように、露光領域13が形成された化学増幅型レジスト膜12の熱処理を行なうことにより、露光領域13で発生した酸を化学増幅型レジスト膜12の横方向から拡散させて、化学増幅型レジスト膜12の横方向に酸拡散領域12a、12bを形成する。
【0030】
ここで、化学増幅型レジスト膜12に酸を拡散させることにより、現像液可溶型の酸拡散領域12a、21bを形成することができ、現像処理により酸拡散領域12a、12bを溶解除去することが可能となる。
次に、図3(c)に示すように、酸拡散領域12a、12bが形成された化学増幅型レジスト膜12を現像することにより、露光領域13および酸拡散領域12a、12bを溶解除去する。
【0031】
これにより、化学増幅型レジスト膜12の膜厚をH2に保ったまま、化学増幅型レジスト膜2の線幅をW4とすることができ、化学増幅型レジスト膜12の膜減りを抑制しつつ、レジストパターンを細線化することが可能となる。
【0032】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、化学増幅型レジストに横方向から酸を拡散させることにより、化学増幅型レジストを横方向から溶解させることができ、膜減りを抑制しつつ、レジストパターンを細線化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係るレジストパターンの形成方法を示す断面図である。
【図2】本発明の第1実施形態に係るレジストパターンの形成方法を示す断面図である。
【図3】本発明の第2実施形態に係るレジストパターンの形成方法を示す断面図である。
【図4】従来のレジストパターンの形成方法を示す断面図である。
【符号の説明】
1、11 薄膜、2、12 化学増幅型レジスト膜、2a、2b、12a、12b 酸拡散領域、3、13 露光領域、4、14 マスク、5、15 遮光領域、6 水溶性酸性ポリマー、7 中和層、8 水溶性アルカリ性ポリマー
【発明の属する技術分野】
本発明はレジストパターンの形成方法および半導体装置の製造方法に関し、特に、レジストパターンを細線化する場合に適用して好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のレジストパターンの形成方法では、露光時の解像度限界以下にレジストパターンを細線化する場合、アッシングまたはオーバデベロップを用いる方法があった。
図4は、従来のレジストパターンの細線化方法を示す断面図である。
【0003】
図4(a)において、フォトレジストを薄膜21上にスピンコートすることにより、厚みH3のフォトレジスト膜22を薄膜21上に形成する。そして、線幅W5の遮光領域25が形成されたマスク24を介して、フォトレジスト膜22を露光することにより、フォトレジスト膜22に露光領域23を形成する。
次に、図4(b)に示すように、露光領域23が形成されたフォトレジスト膜22を現像することにより、露光領域23を除去し、線幅W5のレジストパターンを形成する。
【0004】
そして、図4(c)に示すように、アッシングまたはオーバデベロップにより、線幅W5のフォトレジストパターンを細線化し、線幅W6のレジストパターンを形成する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、レジストパターンの細線化するために、アッシングまたはオーバデベロップを用いる方法では、レジストパターンの膜減りが発生し、レジストパターンの厚みがH4に減少するため、耐エッチング特性が劣化するという問題があった。
【0006】
そこで、本発明の目的は、膜減りを抑制しつつ、レジストパターンを細線化することが可能なレジストパターンの形成方法および半導体装置の製造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】
上述した課題を解決するために、請求項1記載のレジストパターンの形成方法によれば、化学増幅型レジストの露光処理に基づいて、前記化学増幅型レジストをパターニングする工程と、前記パターニングされた化学増幅型レジストへの酸の拡散処理に基づいて、前記化学増幅型レジストを細線化する工程とを備えることを特徴とする。
【0008】
これにより、化学増幅型レジストに横方向から酸を拡散させることにより、化学増幅型レジストを横方向から溶解させることができ、膜減りを抑制しつつ、レジストパターンを細線化することが可能となる。
また、請求項2記載のレジストパターンの形成方法によれば、化学増幅型レジストを塗布する工程と、前記化学増幅型レジストを所定のパターンに露光する工程と、前記露光された化学増幅型レジストを現像することにより、前記露光領域を溶解除去する工程と、前記露光領域が溶解除去された化学増幅型レジストのパターンの隙間に水溶性酸性ポリマーを塗布する工程と、前記水溶性酸性ポリマーが塗布された化学増幅型レジストの熱処理を行なう工程と、前記水溶性酸性ポリマーを除去する工程と、前記熱処理された化学増幅型レジストを現像することにより、前記化学増幅型レジストを細線化する工程とを備えることを特徴とする。
【0009】
これにより、パターニングされた化学増幅型レジストに横方向から酸を拡散させることが可能となり、パターニングされた化学増幅型レジストを横方向から溶解させて、膜減りを抑制しつつ、レジストパターンを細線化することが可能となる。
また、請求項3記載のレジストパターンの形成方法によれば、化学増幅型レジストを塗布する工程と、前記化学増幅型レジストを所定のパターンに露光する工程と、前記露光された化学増幅型レジストを現像することにより、前記露光領域を溶解除去する工程と、前記露光領域が溶解除去された化学増幅型レジスト上に水溶性酸性ポリマーを塗布する工程と、前記水溶性酸性ポリマー上に水溶性アルカリ性ポリマーを塗布することにより、前記水溶性酸性ポリマーの表面を中和する工程と、前記水溶性酸性ポリマーが塗布された化学増幅型レジストの熱処理を行なう工程と、前記水溶性アルカリ性ポリマーおよび水溶性酸性ポリマーを除去する工程と、前記熱処理された化学増幅型レジストを現像することにより、前記化学増幅型レジストを細線化する工程とを備えることを特徴とする。
【0010】
これにより、パターニングされた化学増幅型レジスト上に水溶性酸性ポリマーを塗布することで、縦方向からの化学増幅型レジストへの酸の拡散を抑制しつつ、横方向から化学増幅型レジストに酸を拡散させることが可能となる。
このため、パターニングされた化学増幅型レジストの縦方向からの溶解を抑制しつつ、パターニングされた化学増幅型レジストを横方向から溶解させて、膜減りを抑制しつつ、レジストパターンを細線化することが可能となる。
【0011】
また、請求項4記載のレジストパターンの形成方法によれば、化学増幅型レジストを塗布する工程と、前記化学増幅型レジストを所定のパターンに露光する工程と、前記露光された化学増幅型レジストの熱処理を行なうことにより、前記化学増幅型レジストの露光領域で発生した酸を横方向に拡散させる工程と、前記露光された化学増幅型レジストを現像することにより、前記露光領域および前記酸の拡散領域を溶解除去する工程とを備えることを特徴とする。
【0012】
これにより、化学増幅型レジストの露光領域を超えて、化学増幅型レジストに酸を発生させることが可能となり、膜減りを抑制しつつ、露光時の解像度限界以下にレジストパターンを細線化することが可能となる。
また、請求項5記載の半導体装置の製造方法によれば、化学増幅型レジストを薄膜上に塗布する工程と、前記塗布された化学増幅型レジストの露光処理に基づいて、前記化学増幅型レジストをパターニングする工程と、前記パターニングされた化学増幅型レジストへの酸の拡散処理に基づいて、前記化学増幅型レジストを細線化する工程と、前記細線化された化学増幅型レジストをマスクとして、前記薄膜のエッチングを行なう工程と、前記薄膜上の化学増幅型レジストを除去する工程とを備えることを特徴とする。
【0013】
これにより、膜減りを抑制しつつ、レジストパターンを細線化することが可能となり、耐エッチング特性を維持しつつ、露光時の解像度限界以下に薄膜をパターニングすることが可能となる。
また、請求項6記載の半導体装置の製造方法によれば、化学増幅型レジストを薄膜上に塗布する工程と、前記化学増幅型レジストを所定のパターンに露光する工程と、前記露光された化学増幅型レジストを現像することにより、前記露光領域を溶解除去する工程と、前記露光領域が溶解除去された化学増幅型レジストのパターンの隙間に水溶性酸性ポリマーを塗布する工程と、前記水溶性酸性ポリマーが塗布された化学増幅型レジストの熱処理を行なう工程と、前記水溶性酸性ポリマーを除去する工程と、前記熱処理された化学増幅型レジストを現像することにより、前記化学増幅型レジストを細線化する工程と、前記細線化された化学増幅型レジストをマスクとして、前記薄膜のエッチングを行なう工程と、前記薄膜上の化学増幅型レジストを除去する工程とを備えることを特徴とする。
【0014】
これにより、膜減りを抑制しつつ、露光時の解像度限界以下にレジストパターンを細線化することが可能となり、耐エッチング特性を維持しつつ、露光時の解像度限界以下に薄膜をパターニングすることが可能となる。
また、請求項7記載の半導体装置の製造方法によれば、化学増幅型レジストを薄膜上に塗布する工程と、前記化学増幅型レジストを所定のパターンに露光する工程と、前記露光された化学増幅型レジストを現像することにより、前記露光領域を溶解除去する工程と、前記露光領域が溶解除去された化学増幅型レジスト上に水溶性酸性ポリマーを塗布する工程と、前記水溶性酸性ポリマー上に水溶性アルカリ性ポリマーを塗布することにより、前記水溶性酸性ポリマーの表面を中和する工程と、前記水溶性酸性ポリマーが塗布された化学増幅型レジストの熱処理を行なう工程と、前記水溶性アルカリ性ポリマーおよび水溶性酸性ポリマーを除去する工程と、前記熱処理された化学増幅型レジストを現像することにより、前記化学増幅型レジストを細線化する工程と、前記細線化された化学増幅型レジストをマスクとして、前記薄膜のエッチングを行なう工程と、前記薄膜上の化学増幅型レジストを除去する工程とを備えることを特徴とする。
【0015】
これにより、パターニングされた化学増幅型レジストの縦方向からの溶解を抑制しつつ、パターニングされた化学増幅型レジストを横方向から溶解させて、化学増幅型レジストの膜厚を保ちつつ、レジストパターンを細線化することが可能となる。
このため、露光時の解像度限界以下にレジストパターンを細線化した場合においても、レジストパターンの耐エッチング特性を維持することが可能となり、露光時の解像度限界以下に薄膜をパターニングすることが可能となる。
【0016】
また、請求項8記載の半導体装置の製造方法によれば、化学増幅型レジストを薄膜上に塗布する工程と、前記化学増幅型レジストを所定のパターンに露光する工程と、前記露光された化学増幅型レジストの熱処理を行なうことにより、前記化学増幅型レジストの露光領域で発生した酸を横方向に拡散させる工程と、前記露光された化学増幅型レジストを現像することにより、前記露光領域および前記酸の拡散領域を溶解除去する工程と、前記現像された化学増幅型レジストをマスクとして、前記薄膜のエッチングを行なう工程と、前記薄膜上の化学増幅型レジストを除去する工程とを備えることを特徴とする。
【0017】
これにより、化学増幅型レジストの露光領域を超えて、化学増幅型レジストに酸を発生させることが可能となり、膜減りを抑制しつつ、露光時の解像度限界以下にレジストパターンを細線化することが可能となることから、露光装置のコストアップを抑制しつつ、半導体装置の微細化を図ることが可能となる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係るレジストパターンの形成方法について、図面を参照しながら説明する。
図1、2は、本発明の第1実施形態に係るレジストパターンの形成方法を示す断面図である。
【0019】
図1(a)において、化学増幅型レジストを薄膜1上にスピンコートすることにより、厚みH1の化学増幅型レジスト膜2を薄膜1上に形成する。そして、線幅W1の遮光領域5が形成されたマスク4を介して、化学増幅型レジスト膜2を露光することにより、化学増幅型レジスト膜2に露光領域3を形成する。
ここで、化学増幅型レジストは、露光により発生する酸を利用して高感度化を図ったもので、光により酸を発生する酸発生剤と、酸に対して反応性の高い高分子の組み合わせにより構成することができる。
【0020】
そして、露光により発生した酸は、多数回の化学反応を引き起こし、レジストの官能基が酸触媒反応により溶解型になり、現像液可溶型に変化する。
なお、化学増幅型レジストとしては、例えば、ポリヒドロキシスチレン(PHS)の水酸基をt−ブトキシカルボニル(t−BOC)で保護したポリマとオスニウム塩からなるフォトレジストや、ノボラック樹脂の酸硬化型反応を利用したフォトレジストを挙げることができる。
【0021】
次に、図1(b)に示すように、露光領域3が形成された化学増幅型レジスト膜2を現像することにより、露光領域3を除去し、線幅W1のレジストパターンを形成する。
次に、図1(c)に示すように、露光領域3を除去された化学増幅型レジスト膜2上に水溶性酸性ポリマー6を塗布する。
【0022】
なお、水溶性ポリマーとしては、例えば、PVA(ポリビニルアルコール)を用いることができ、この水溶性ポリマーに酸成分物質を溶かしたものを水溶性酸性ポリマー6として用いることができる。
また、酸成分物質としては、例えば、無機系物質としては硫酸、有機系物質としては酢酸を用いることができる。
【0023】
次に、図1(d)に示すように、水溶性酸性ポリマー6上に水溶性アルカリ性ポリマー8を塗布し、水溶性酸性ポリマー6と水溶性アルカリ性ポリマー8とを反応させることにより、化学増幅型レジスト膜2上に中和層7を形成する。
なお、水溶性ポリマーとしては、例えば、PVA(ポリビニルアルコール)を用いることができ、この水溶性ポリマーにアルカリ成分物質を溶かしたものを水溶性アルカリ性ポリマー8として用いることができる。
【0024】
また、酸成分物質としては、例えば、無機系物質としては水酸化ナトリウム、有機系物質としてはTMAHを用いることができる。
次に、図2(a)に示すように、水溶性酸性ポリマー6が塗布された化学増幅型レジスト膜2の熱処理を行なうことにより、水溶性酸性ポリマー6に含まれる酸を化学増幅型レジスト膜2の横方向から拡散させて、化学増幅型レジスト膜2の横方向に酸拡散領域2a、2bを形成する。
【0025】
ここで、化学増幅型レジスト膜2に酸を拡散させることにより、現像液可溶型の酸拡散領域2a、2bを形成することができ、現像処理により酸拡散領域2a、2bを溶解除去することが可能となる。
また、化学増幅型レジスト膜2上に中和層7を形成することにより、化学増幅型レジスト膜2の縦方向に酸が拡散することを防止することができ、化学増幅型レジスト膜2の縦方向に酸拡散領域が形成されることを防止することができる。
【0026】
次に、図2(b)に示すように、化学増幅型レジスト膜2上の中和層7および水溶性アルカリ性ポリマー8を除去するとともに、化学増幅型レジスト膜2の間の水溶性酸性ポリマー6を除去する。
次に、図2(c)に示すように、酸拡散領域2a、2bが形成された化学増幅型レジスト膜2を現像することにより、酸拡散領域2a、2bを溶解除去する。
【0027】
これにより、化学増幅型レジスト膜2の膜厚をH1に保ったまま、化学増幅型レジスト膜2の線幅をW2とすることができ、化学増幅型レジスト膜2の膜減りを抑制しつつ、レジストパターンを細線化することが可能となる。
このため、露光装置のコストアップを抑制しつつ、ゲートや配線パターンの微細化を図ることが可能となり、半導体装置の高速化/高集積化を図ることが可能となる。
【0028】
図3は、本発明の第2実施形態に係るレジストパターンの形成方法を示す断面図である。
図3(a)において、化学増幅型レジストを薄膜11上にスピンコートすることにより、厚みH2の化学増幅型レジスト膜12を薄膜11上に形成する。そして、線幅W3の遮光領域15が形成されたマスク14を介して、化学増幅型レジスト膜12を露光することにより、化学増幅型レジスト膜12に露光領域13を形成する。
【0029】
ここで、化学増幅型レジスト膜12に露光領域13を形成することにより、露光領域13に酸を発生させて、露光領域13を現像液可溶型とすることができる。
次に、図3(b)に示すように、露光領域13が形成された化学増幅型レジスト膜12の熱処理を行なうことにより、露光領域13で発生した酸を化学増幅型レジスト膜12の横方向から拡散させて、化学増幅型レジスト膜12の横方向に酸拡散領域12a、12bを形成する。
【0030】
ここで、化学増幅型レジスト膜12に酸を拡散させることにより、現像液可溶型の酸拡散領域12a、21bを形成することができ、現像処理により酸拡散領域12a、12bを溶解除去することが可能となる。
次に、図3(c)に示すように、酸拡散領域12a、12bが形成された化学増幅型レジスト膜12を現像することにより、露光領域13および酸拡散領域12a、12bを溶解除去する。
【0031】
これにより、化学増幅型レジスト膜12の膜厚をH2に保ったまま、化学増幅型レジスト膜2の線幅をW4とすることができ、化学増幅型レジスト膜12の膜減りを抑制しつつ、レジストパターンを細線化することが可能となる。
【0032】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、化学増幅型レジストに横方向から酸を拡散させることにより、化学増幅型レジストを横方向から溶解させることができ、膜減りを抑制しつつ、レジストパターンを細線化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係るレジストパターンの形成方法を示す断面図である。
【図2】本発明の第1実施形態に係るレジストパターンの形成方法を示す断面図である。
【図3】本発明の第2実施形態に係るレジストパターンの形成方法を示す断面図である。
【図4】従来のレジストパターンの形成方法を示す断面図である。
【符号の説明】
1、11 薄膜、2、12 化学増幅型レジスト膜、2a、2b、12a、12b 酸拡散領域、3、13 露光領域、4、14 マスク、5、15 遮光領域、6 水溶性酸性ポリマー、7 中和層、8 水溶性アルカリ性ポリマー
Claims (8)
- 化学増幅型レジストの露光処理に基づいて、前記化学増幅型レジストをパターニングする工程と、
前記パターニングされた化学増幅型レジストへの酸の拡散処理に基づいて、前記化学増幅型レジストを細線化する工程とを備えることを特徴とするレジストパターンの形成方法。 - 化学増幅型レジストを塗布する工程と、
前記化学増幅型レジストを所定のパターンに露光する工程と、
前記露光された化学増幅型レジストを現像することにより、前記露光領域を溶解除去する工程と、
前記露光領域が溶解除去された化学増幅型レジストのパターンの隙間に水溶性酸性ポリマーを塗布する工程と、
前記水溶性酸性ポリマーが塗布された化学増幅型レジストの熱処理を行なう工程と、
前記水溶性酸性ポリマーを除去する工程と、
前記熱処理された化学増幅型レジストを現像することにより、前記化学増幅型レジストを細線化する工程とを備えることを特徴とするレジストパターンの形成方法。 - 化学増幅型レジストを塗布する工程と、
前記化学増幅型レジストを所定のパターンに露光する工程と、
前記露光された化学増幅型レジストを現像することにより、前記露光領域を溶解除去する工程と、
前記露光領域が溶解除去された化学増幅型レジスト上に水溶性酸性ポリマーを塗布する工程と、
前記水溶性酸性ポリマー上に水溶性アルカリ性ポリマーを塗布することにより、前記水溶性酸性ポリマーの表面を中和する工程と、
前記水溶性酸性ポリマーが塗布された化学増幅型レジストの熱処理を行なう工程と、
前記水溶性アルカリ性ポリマーおよび水溶性酸性ポリマーを除去する工程と、
前記熱処理された化学増幅型レジストを現像することにより、前記化学増幅型レジストを細線化する工程とを備えることを特徴とするレジストパターンの形成方法。 - 化学増幅型レジストを塗布する工程と、
前記化学増幅型レジストを所定のパターンに露光する工程と、
前記露光された化学増幅型レジストの熱処理を行なうことにより、前記化学増幅型レジストの露光領域で発生した酸を横方向に拡散させる工程と、
前記露光された化学増幅型レジストを現像することにより、前記露光領域および前記酸の拡散領域を溶解除去する工程とを備えることを特徴とするレジストパターンの形成方法。 - 化学増幅型レジストを薄膜上に塗布する工程と、
前記塗布された化学増幅型レジストの露光処理に基づいて、前記化学増幅型レジストをパターニングする工程と、
前記パターニングされた化学増幅型レジストへの酸の拡散処理に基づいて、前記化学増幅型レジストを細線化する工程と、
前記細線化された化学増幅型レジストをマスクとして、前記薄膜のエッチングを行なう工程と、
前記薄膜上の化学増幅型レジストを除去する工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 化学増幅型レジストを薄膜上に塗布する工程と、
前記化学増幅型レジストを所定のパターンに露光する工程と、
前記露光された化学増幅型レジストを現像することにより、前記露光領域を溶解除去する工程と、
前記露光領域が溶解除去された化学増幅型レジストのパターンの隙間に水溶性酸性ポリマーを塗布する工程と、
前記水溶性酸性ポリマーが塗布された化学増幅型レジストの熱処理を行なう工程と、
前記水溶性酸性ポリマーを除去する工程と、
前記熱処理された化学増幅型レジストを現像することにより、前記化学増幅型レジストを細線化する工程と、
前記細線化された化学増幅型レジストをマスクとして、前記薄膜のエッチングを行なう工程と、
前記薄膜上の化学増幅型レジストを除去する工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 化学増幅型レジストを薄膜上に塗布する工程と、
前記化学増幅型レジストを所定のパターンに露光する工程と、
前記露光された化学増幅型レジストを現像することにより、前記露光領域を溶解除去する工程と、
前記露光領域が溶解除去された化学増幅型レジスト上に水溶性酸性ポリマーを塗布する工程と、
前記水溶性酸性ポリマー上に水溶性アルカリ性ポリマーを塗布することにより、前記水溶性酸性ポリマーの表面を中和する工程と、
前記水溶性酸性ポリマーが塗布された化学増幅型レジストの熱処理を行なう工程と、
前記水溶性アルカリ性ポリマーおよび水溶性酸性ポリマーを除去する工程と、
前記熱処理された化学増幅型レジストを現像することにより、前記化学増幅型レジストを細線化する工程と、
前記細線化された化学増幅型レジストをマスクとして、前記薄膜のエッチングを行なう工程と、
前記薄膜上の化学増幅型レジストを除去する工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 化学増幅型レジストを薄膜上に塗布する工程と、
前記化学増幅型レジストを所定のパターンに露光する工程と、
前記露光された化学増幅型レジストの熱処理を行なうことにより、前記化学増幅型レジストの露光領域で発生した酸を横方向に拡散させる工程と、
前記露光された化学増幅型レジストを現像することにより、前記露光領域および前記酸の拡散領域を溶解除去する工程と、
前記現像された化学増幅型レジストをマスクとして、前記薄膜のエッチングを行なう工程と、
前記薄膜上の化学増幅型レジストを除去する工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
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