JP2009109768A - レジストパターン形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】被処理基板上に、酸とその酸の塩とを含む緩衝剤含有膜を形成する工程と、前記緩衝剤含有膜の上に、光酸発生剤を含むフォトレジスト膜を形成する工程と、前記フォトレジスト膜を露光する工程と、前記フォトレジスト膜を現像する工程と、を備えたことを特徴とするレジストパターン形成方法が提供される。
【選択図】図1
Description
さらには、被処理基板上に、下層膜、中間膜、上層膜(フォトレジスト膜)を形成し、被処理基板をエッチング加工する多層レジストプロセス技術が開発されている(例えば非特許文献1参照)。
大岩徳久著「次世代微細加工技術」東芝レビューVol.59No.8(2004)、p22〜p25
(第1の実施の形態)
被処理基板には、種々の酸・塩基が含まれていることがあり、そのような被処理基板上に直接、光酸発生剤を含有したフォトレジストを塗布し、塗布後ベーク・露光・露光後ベーク・現像・リンス・乾燥を経てレジストパターンを得るプロセスでは、露光および露光後ベーク中に、被処理基板から酸・塩基またはその両方がレジスト中に拡散し、レジスト中の光酸発生剤によって発生した酸の活性の失活または増大が起こり、レジストプロファイルの裾引き形状またはくびれ形状が発生する。このような理由で、レジストプロファイルの被処理基板依存性が発生するのである。特に、化学増幅型フォトレジストは、酸に対して敏感であるため、顕著である。
この第1の比較例では、酸を含有する被加工膜10上に、直接、化学増幅型レジストを塗布および塗布後ベークしてフォトレジスト膜30を形成し(図2(a))、その後、第1の具体例と同様に、露光(図2(b))および露光後ベークし(図2(c))、さらに現像・リンス・乾燥をしてレジストパターン30bを形成している(図2(d))。
このため、フォトレジスト中の光酸発生剤によって発生した酸H+の活性の増大を生じることがなく、くびれのない略垂直なレジストパターン30aを得ることができる(図1(d))。
まず、図3(a)に示すように、被加工膜15上に、第1の具体例と同じ緩衝剤含有膜20を、第1の具体例と同様の手順で形成する。被加工膜15は、塩基を含んだ被加工膜であり、具体的には、TEOS膜やシリコン窒化膜がある。また、被加工膜15中のBは塩基を表している。なお、被加工膜15は、図示しない基板上に形成されているが、この基板と被加工膜とを含めて被処理基板とする。
この第2の比較例では、塩基を含有する被加工膜15上に、直接、化学増幅型レジストを塗布および塗布後ベークしてフォトレジスト膜30を形成し(図4(a))、その後、第2の具体例と同様に、露光(図4(b))および露光後ベークし、(図4(c))、さらに現像・リンス・乾燥をしてレジストパターン30cを形成している(図4(d))。
下層膜上に中間膜を形成し、その上に上層膜としてフォトレジスト膜を形成する多層レジストプロセス(S−MAP:Stacked MAsk Process)においては、フォトレジスト膜の直下の中間膜では、酸の添加量のコントロールが難しい。特にSOG膜のようなポーラスな膜を中間膜に用いる場合には、フォトレジスト膜と中間膜の界面での酸の拡散・供給のバランスを取るために中間膜に酸を添加するが、この添加量のコントロールが難しい。
ここでは、具体例として、シリコン基板上に、TAGを5wt%添加した有機下層膜を、その膜厚が約300nm(ナノメータ)となるようスピンコートし、180℃で60秒、300℃で60秒の条件下でベークする。の有機下層膜としては、例えば、ノボラック樹脂またはクラスターカーボンを用い、これらの溶液にTAGを5w%添加する。
また、下地膜210は、塗布法以外にも、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)法などによっても形成可能である。具体的には、例えば、CxHyで表される水素化炭素化合物のガスと、希ガスと、の混合ガスをプラズマ分解することにより、下地層210として炭素からなる薄膜を積層できる。この場合にも、遊離酸、または熱酸発生剤、または光酸発生剤、あるいはこれらいずれか2つ以上を混合したものを添加すればよい。
ここでは、具体例として、無機中間膜を、その膜厚が45nmとなるようにスピンコートし、180℃で60秒、および300℃で60秒の条件下でベークする。無機中間膜としては、例えば、酸を添加していない、あるいは中間膜でフォトレジスト膜と界面の酸の拡散・供給をコントロールする場合よりも酸の添加量の少なくしたSOG膜を用いる。
ここでは、具体例として、ArF用ポジ型DUVレジスト膜を、その膜厚が150nmとなるようにスピンコートし、130℃で60秒の条件下でベークをする。
ここでは、具体例として、DUVレジスト膜を、ArFエキシマレーザー露光装置にて、NA=0.85、σ=0.90、3/4輪帯照明の条件で、透過率6%のハーフトーン露光マスクを用いて、露光量28mJ/cm2で、パターン露光する。さらに、130℃で90秒の条件下で露光後ベークする。
ここでは具体例な現像処理として、2.38wt%のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH)水溶液を用いた30秒間のパドル現像をする。
以上の具体例により、0.07μm以下のL/S(ライン・アンド・スペース)パターンを形成した。
また、図8は、本発明の第2の実施の形態の具体例によるレジストパターンの断面形状を比較例とともに表した模式図であり、(a)は比較例、(b)は本実施の形態の具体例である。
比較例は、本実施の形態の具体例において、TAGを5wt%添加したノボラック樹脂からなる下層膜210を、遊離酸、TAG、およびPAGのいずれも添加していないノボラック樹脂からなる下層膜211としたものである。また、中間膜220は、いずれもSOG膜である。
また、図9は、レジストパターンの側壁角θの定義、および本発明の第2の実施の形態による側壁角θのコントロール方法を説明する模式断面図である。
しかし、本発明は、これらの実施の形態に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において、適宜、その具体例を変更することが可能である。
また、本発明のレジストパターン形成方法を使用して、半導体デバイスの配線を形成し、あるいはMOSトランジスタのゲートを形成することよって、様々な半導体デバイスを製造できる。
Claims (5)
- 被処理基板上に、酸とその酸の塩とを含む緩衝剤含有膜を形成する工程と、
前記緩衝剤含有膜の上に、光酸発生剤を含むフォトレジスト膜を形成する工程と、
前記フォトレジスト膜を露光する工程と、
前記フォトレジスト膜を現像する工程と、
を備えたことを特徴とするレジストパターン形成方法。 - 前記緩衝剤含有膜は、有機酸とその有機酸の塩とを含む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。
- 前記有機酸は、芳香族環構造またはヘテロ芳香族環構造を有することを特徴とする請求項2記載のレジストパターン形成方法。
- 被処理基板上に、遊離酸、熱酸発生剤及び光酸発生剤の少なくともいずれかを含む下層膜を形成する工程と、
前記下層膜の上に、中間膜を形成する工程と、
前記中間膜の上に、光酸発生剤を含有するフォトレジスト膜を形成する工程、
前記フォトレジスト膜を露光する工程と、
前記フォトレジスト膜を現像する工程と、
を備えたことを特徴とするレジストパターン形成方法。 - 前記下層膜を形成する工程は、前記下層膜の材料を積層した後に第1の温度でベークする工程を含み、
前記中間膜を形成する工程は、中間膜の材料を積層した後に前記第1の温度よりも高い第2の温度でベークする工程を含むことを特徴とする請求項4記載のレジストパターン形成方法。
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