JP3444692B2 - パターン形成方法 - Google Patents
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Description
ける微細パターン形成方法に関するものである。
例えば、次のような文献に記載されるものがあった。 文献;特開昭62−67514号公報 半導体素子の微細化に伴い、より微細なパターンの形成
技術が要求されている。ラインアンドスペース(L/
S)パターンでは、変形照明露光法や位相差露光法等が
微細パターン形成技術として検討されているが、いずれ
の露光方式でも原理的に孤立パターンに対しては解像性
向上効果が乏しく、コンタクトホールのような孤立パタ
ーンに対して微細なパターンを形成するのは益々困難と
なっている。このような孤立パターンに対しての解像性
向上法としては従来から色々な提案があるが、前記文献
に記載されているように、補助パターンを付与する補助
パターン方式の検討を挙げることができる。
補助パターン方式では、次のような課題があった。即
ち、従来の補助パターン方式は、孤立パターンの近傍に
解像限界以下の補助パターンを配しておき、該補助パタ
ーンからの回折光の寄与により、孤立パターンの転写特
性を改善するものである。ところが、この補助パターン
方式は、露光量を大きくし過ぎると補助パターン自体が
転写されてしまうので、前記孤立パターンが微小パター
ンである場合ではその効果が乏しい。又、補助パターン
作成のためのマスク等のデータ数が膨大となるという問
題がある。本発明は、前記従来技術が持っていた課題と
して、微小パターン、特に微小な孤立パターン形成が困
難であるという現状を鑑み、簡易にかつ微小な孤立パタ
ーンを形成できる方法を提供することを目的とするもの
であり、まず既存の方法により容易に形成できるサイズ
のレジストパターン(即ち、開口パターン)を形成し、
その後、該レジストパターンに第2のレジストを付着
し、より微小なレジストパターン(即ち、開ロパター
ン)を形成するものである。
は、第1のコンタクトホールを有するレジストパターン
を基板上に形成するレジストパターン形成工程と、前記
レジストパターンの表面及び側壁に酸中和処理層を形成
する酸中和処理層形成工程と、前記第1のコンタクトホ
ール及び表面及び側壁に前記酸中和処理層が形成された
前記レジストパターン上に酸発生型化学増幅型の材料を
用いて所望の厚さのポジレジストを形成するレジスト形
成工程とを行う。更に、前記基板に対して垂直方向に前
記ポジレジストを所望の露光量で露光する露光工程と、
前記ポジレジストを露光する際に発生する酸を前記酸中
和処理層によって中和し、前記レジストパターンと前記
ポジレジストとの界面に残留レジストを生じさせると共
に前記基板を露出させることによって前記第1のコンタ
クトホールの寸法より小さい寸法の第2のコンタクトホ
ールを形成する現像工程とを行うようにしている。
ターン形成工程と、前記レジストパターン上及び第1の
コンタクトホールに露光光に対する吸収率が大きい材料
を用いて所望の厚さのネガレジストを形成するレジスト
形成工程とを行う。更に、前記基板に対して斜め方向か
ら前記ネガレジストを所望の露光量で露光する露光工程
と、前記レジストパターンの表面及び肩部に該ネガレジ
ストの残留レジストを生じさせると共に前記基板を露出
させることによって前記第1のコンタクトホールの寸法
より小さい寸法の第2のコンタクトホールを形成する現
像工程とを行うようにしている。
ターン形成工程と、電子線照射によって2次電子が発生
する材料を用いて前記レジストパターンの表面と側壁及
び第1のコンタクトホールの底面に所望の膜厚の2次電
子発生膜を形成する2次電子発生膜形成工程と、電子線
レジストを用いて前記2次電子発生膜上にネガレジスト
を所望の厚さに形成するレジスト形成工程とを行う。更
に、前記ネガレジストに対して全面に所望の電子線量で
電子線照射を施す電子線照射工程と、前記レジストパタ
ーンの表面に前記ネガレジストの残留レジストを生じさ
せることによって前記第1のコンタクトホールの寸法よ
りも小さい寸法の第2のコンタクトホールを形成する現
像工程と、前記第1のコンタクトホールの領域の前記2
次電子発生膜を除去して前記基板を露出させる2次電子
発生膜除去工程とを行うようにしている。
設けられた基板上に第1のコンタクトホールを有するレ
ジストパターンを形成するレジストパターン形成工程
と、前記レジストパターンに熱処理を施すことにより該
レジストパターンの光屈折率を大きくして該レジストパ
ターン表面における光反射率を大きくする熱処理工程
と、前記レジストパターン上及び第1のコンタクトホー
ルに透明度の高い材料を用いて所望の厚さのネガレジス
トを形成するレジスト形成工程とを行う。更に、前記基
板に対して垂直方向に前記ネガレジストを所望の露光量
で露光する露光工程と、前記第1のコンタクトホールの
前記ネガレジストを除去しかつ前記レジストパターン上
に選択的に該ネガレジストの残留レジストを生じさせる
ことによって該第1のコンタクトホールの寸法より小さ
い寸法の第2のコンタクトホールを形成する現像工程
と、前記第1のコンタクトホールの領域の前記反射防止
膜を除去して前記基板を露出させる反射防止膜除去工程
とを行うようにしている。
ターン形成工程と、前記レジストパターン上及び第1の
コンタクトホールに反射防止膜を形成する反射防止膜形
成工程と、前記反射防止膜をエッチバックすることによ
り前記第1のコンタクトホールのみに該反射防止膜を残
すエッチバック工程と、前記レジストパターン及び前記
反射防止膜上に透明度の高い材料を用いて所望の厚さの
ネガレジストを形成するレジスト形成工程とを行う。更
に、前記基板に対して垂直方向に前記ネガレジストを所
望の露光量で露光する露光工程と、前記第1のコンタク
トホールの前記ネガレジストを除去しかつ前記レジスト
パターン上に選択的に前記ネガレジストの残留レジスト
を生じさせることによって該第1のコンタクトホールの
寸法より小さい寸法の第2のコンタクトホールを形成す
る現像工程と、前記第1のコンタクトホールの領域の前
記反射防止膜を除去して前記基板を露出させる反射防止
膜除去工程とを行うようにしている。
び第1のコンタクトホールが形成され、該レジストパタ
ーン上に酸中和処理層が形成された後、該レジストパタ
ーン上に上層ポジレジストが形成されて一括露光され
る。このポジレジストの一括露光において、該ポジレジ
ストから生じる酸が前記レジストパターンとの境界部で
中和されるようにしているため、残留レジストが該レジ
ストパターン上に付着残留するようになるので、該レジ
ストパターン上に形成した前記酸中和処理層の量や濃度
を適切な値に設定することにより、容易にかつ簡易に所
望の量及び断面形状の残留レジストがレジストパターン
に付着残留し、該レジストパターンが所望のサイズ及び
断面形状に変形される。そのため、下層レジストパター
ンで形成した微小ホールが種々の断面形状及び開口寸法
のものになり、第2のコンタクトホールが形成される。
ターンが形成され、該レジストパターン上に露光光に対
する吸収率の大きい上層ネガレジストが薄く形成され、
該ネガレジストの一括露光において、レジスト塗布面に
対して斜方から露光するようにしたので、レジストパタ
ーン上に上層ネガレジストが残留するようになり、該上
層ネガレジストの膜厚や基板傾斜角を適切な値に設定す
ることにより、容易にかつ簡易に所望の量及び断面形状
の残留レジストがレジストパターン上に形成され、該レ
ジストパターンが所望のサイズ及び断面形状に変形され
る。そのため、下層レジストパターンで形成した微小ホ
ールが種々の断面形状及び開口寸法のものになり、第2
のコンタクトホールが形成される。
ターン及び第1のコンタクトホールが形成され、該レジ
ストパターン及び第1のコンタクトホール上に2次電子
発生膜が形成される。その後、上層ネガレジストが形成
され、該上層ネガレジストを電子線によリ一括露光を行
なう際に、該上層ネガレジストの膜厚に応じて2次電子
発生効率に差が生じることを利用して選択的にレジスト
パターン上に上層ネガレジストが残留するようにしてい
るので、上層ネガレジストの膜厚や電子線による一括露
光条件を適切な値に設定することにより、容易にかつ簡
易に所望の量及び断面形状の残留レジストがレジストパ
ターン上に生じ、該レジストパターンが所望のサイズ及
び断面形状に変形される。そのため、レジストパターン
で形成した微小ホールが種々の断面形状及び開口寸法の
ものになり、第2のコンタクトホールが形成される。
膜が設けられた基板上にレジストパターン及び第1のコ
ンタクトホールが形成され、該レジストパターンが熱処
理されて表面の反射率が大きくなる。更に、上層ネガレ
ジストを一括露光する際、レジストパターン上では露光
光の反射による定在波の寄与があるため、上層ネガレジ
ストが選択的に残留する。そのため、上層ネガレジスト
の膜厚や吸収係数を適切な値に設定することにより、容
易にかつ簡易に所望の量及び断面形状の残留レジストが
前記レジストパターン上に生じ、該レジストパターンが
所望のサイズ及び断面形状に変形される。そのため、レ
ジストパターンで形成した微小ホールが種々の断面形状
及び開口寸法のものになり、第2のコンタクトホールが
形成される。
ターン及び第1のコンタクトホールが形成され、該第1
のコンタクトホールに反射防止膜が選択的に形成され、
その後ネガレジストが形成されて該ネガレジストを一括
露光するようにしたので、基板からの反射の寄与を受け
やすい前記レジストパターン上の前記ネガレジストが露
光されて選択的に残留する。そのため、ネガレジストの
膜厚や露光光に対する吸収率を適切な値に設定すること
により、容易にかつ簡易に所望の量及び断面形状の残留
レジストが前記レジストパターン上に生じ、該レジスト
パターンが所望のサイズ及び断面形状に変形され、レジ
ストパターンで形成した微小ホールが種々の断面形状及
び開口寸法のものになり、第2のコンタクトホールが形
成される。従って、前記課題を解決できるのである。
形成方法の工程図であり、以下、その各工程(1)〜
(6)を説明する。 (1) 図2(a)の工程 基板11上に下層ポジレジスト12(例えば、和光純薬
製化学増幅型レジストWKR-PT-1を用いる)を回転塗布法
を用いて1μm厚に形成する。 (2) 図2(b)の工程(レジストパターン形成工
程) 下層ポジレジスト12に対して露光、露光後ベーク、及
びアルカリ現像を行ない、下層レジストパターン12A
及び第1のコンタクトホールであるホールパターン12
Bの形成を行なう。ここで、露光量は基板材質やマスク
寸法等に大きく依存するが、シリコン酸化膜上で深さ0.
3 μm程度のホールパターンを形成する場合は、60〜70
mJ/ cm2 程度の露光量で行う。又、アルカリ現像は、現
像液として例えばテトラメチルアンモニウムハイドロオ
キサイド水溶液を用い、該現像液による現像処理後は純
水による水洗を行なう。
m 程の紫外線Pを照射しながら、加熱プレートHを用い
て 200℃程の温度で加熱処理することにより、残留溶媒
の除去と共に下層レジストパターン12Aの架橋固化
(以下、ハードニング処理という)を行なう。このハー
ドニング処理により、下層レジストパターン12Aが溶
剤等に対して不溶なものになる。 (4) 図2(d)の工程(レジスト形成工程) 下層レジストパターン12A上に、上層ポジレジスト1
3(例えば、富士ハント製レジストFH-EX1を用いる)を
回転塗布法により1μm厚に塗布しべークする。この上
層レジスト13の塗布により、ホールパターン12Bの
形成部では、上層レジスト13が下層レジストパターン
12Aの上部よりも厚く塗られることになり、該ホール
パターン12Bの形成部には2.0 μm程度の上層レジス
ト13が形成される。ここで、上層レジスト13として
は露光光に対しての吸収係数の大きいポジレジストを用
いることが肝要であり、吸収係数としては1.0 〜2.0 μ
m-1程が適切である。
光Pにより全面一括露光し、露光後ベーク及び現像処理
を行なう。この上層レジスト13の一括露光及び現像に
おいて、上層レジスト13として露光光の吸収が大きい
レジストが用いられ、かつホールパターン12Bの形成
部(即ち、凹部)では、該ホールパターン12Bの形成
部以外の領域と比較して上層レジスト13が厚く塗布形
成されているので、露光量を適切に調整することによ
り、上層レジスト13の深部までは十分に露光されず、
該深部では該上層レジスト13の分解による構造変化が
不十分になる。そのため、この深部での上層レジスト1
3の現像工程における溶解速度は、ホールパターン12
Bの形成部以外の領域に比べて相対的に遅くなる。 (6) 図2(f)の工程(現像工程) ホールパターン12Bの形成部の隅部に形成された上層
レジスト13等は現像液の拡散が遅く、埋め込まれた上
層レジスト13が溶解しにくいので、上層レジスト13
の現像後には、ホールパターン12Bの形成部の隅部1
2Ba及び下層レジストパターン12Aの側壁部14に
上層レジストの残留レジスト13aが生じる。そのた
め、最初に形成した下層レジストパターン12Aの側壁
14に残留レジスト13aが付着残留するので、ホール
パターン底部の開口部11aの寸法がホールパターン1
2Bの形成部よりも小さくなり、第2のコンタクトホー
ルが形成される。ここで、上層レジスト13として塗布
するレジストの膜厚及び吸収係数を制御することによ
り、下層レジストパターン12Aの側壁14に付着して
残留する残留レジスト13aの形状や量を所望のものと
することができ、下層レジストパターン12Aで形成し
た微小ホールを種々の断面形状及び開口寸法のものに変
えることができる。
上に下層レジストパターン12A及びホールパターン1
2Bを形成し、該パターン12A,12B上に上層レジ
スト13を形成し、該上層レジスト13の一括露光にお
ける該上層レジスト13の吸収係数或いは膜厚に応じて
ホールパターン12Bの底部に上層レジスト13が十分
には露光されずに残留するようにしているので、上層レ
ジスト13の吸収係数や膜厚を適切な値に設定すること
により、所望の量及び断面形状の残留レジスト13aを
下層レジストパターン12Aの側壁部14及びホールパ
ターン12Bの底部に付着残留させることができ、下層
レジストパターン12Aを所望のサイズ及びプロファイ
ルに変形することができる。従って、下層レジストパタ
ーン12Aで形成した微小ホールを種々の断面形状及び
開口寸法のものに変えることができる。
ターン形成方法の工程図であり、以下、その各工程
(1)〜(7)を説明する。 (1) 図1(a)の工程参考例 と同様に、基板21上に下層ポジレジスト層22
(例えば、和光純薬製化学増幅型レジストWKR-PT-1を用
いる)を回転塗布法により1μm厚に形成する。 (2) 図1(b)の工程(レジストパターン形成工
程) 例えばKrFエキシマ光による露光、露光後ベーク、及
びアルカリ現像を行ない、下層レジストパターン22A
及び第1のコンタクトホールであるホールパターン22
Bの形成を行なう。ここで露光量は基板材質やマスク寸
法等に大きく依存するが、シリコン酸化膜上で0.3 μm
程のホールを形成する場合は60〜70mJ/ cm2 程度の露光
量で十分であり、現像は、現像液としてテトラメチルア
ンモニウムハイドロオキサイドの水溶液を用い、該現像
液による現像処理後は純水による水洗を行なう。
上に、光照射によって塩基を発生する塩基発生剤を含ん
だ樹脂(例えば、光塩基発生剤としてNitrobenzyl cycl
ohexyl carbamateを数Wt%含んだアクリル樹脂を用い
る)23を塗布する。下層レジストパターン22A上で
の塗布を良好に行なうため、樹脂23の溶剤は、該下層
レジストパターン22Aに対して貧溶媒であるクロロべ
ンゼンやキシレン等が適切である。 (4) 図1(d)の工程(酸中和処理層形成工程) 樹脂23を下層レジストパターン22A上に塗布すると
該樹脂23と下層レジストパターン22Aとが混ざり、
樹脂23と下層レジストパターン22Aとの境界には0.
1 μm厚程度の混合層である酸中和処理層24が形成さ
れる。一度この酸中和処理層24を形成し、その後クロ
ロベンゼンやキシレン等の溶剤により該樹脂23を除去
することにより、下層レジストパターン22Aの表面及
び側壁部に、該下層レジストパターン22Aを覆うよう
に塩基発生剤を含んだ酸中和処理層24を形成する。 (5) 図1(e)の工程(レジスト形成工程) 酸中和処理層24形成後、上層レジスト25として酸発
生型化学増幅型ポジレジスト(例えば和光純薬製WKR-PT
-1を用いる)を1μm厚に塗布する。
現像工程) 上層レジスト25全面を例えばKrFエキシマ光Pで一
括露光して露光後ベーク及び現像をする。この露光及び
露光後ベーク処理において、上層ポジレジスト25は酸
を発生して分解するが、前記酸中和処理層24中に取り
込まれている塩基発生剤は塩基を発生する。そのため、
酸中和処理層24の近傍では、塩基発生剤の塩基と共に
上層ポジレジスト25の酸が同時に発生して中和する。 (7) 図1(g)の工程(現像工程) 前記(6)における中和反応によって酸中和処理層24
の近傍では酸濃度が減少するので、上層ポジレジスト2
5が分解せずに、下層レジストパターン22Aに付着し
て残留することになる。このようにして上層レジスト2
5の露光現像後に下層レジストパターン22Aと上層レ
ジスト25との界面に残留レジスト25Aが生じ、ホー
ルパターン22Bの開口部の開口寸法が小さくなり、第
2のコンタクトホールが形成される。
層レジストパターン22A及びホールパターン22Bを
形成し、該パターン22A上に酸中和処理剤として光照
射によって塩基を発生する塩基発生剤を含んだ樹脂23
を形成した後、該下層レジストパターン22A上に上層
レジスト層25を形成して一括露光し、該レジスト層2
5の一括露光において該レジスト層25から生じる酸が
下層レジストパターン22Aとの境界部で中和されるよ
うにしているので、残留レジスト25Aが下層レジスト
パターン22A上に付着残留する。そのため、下層レジ
ストパターン22A上に形成した酸中和処理層24の量
や濃度を適切な値に設定することにより、容易にかつ簡
易に所望の量及びプロファイルの残留レジスト25Aを
下層レジストパターン22A部に付着残留させることが
でき、下層レジストパターン22Aを所望のサイズ及び
プロファイルに変形することができる。従って、下層レ
ジストパターン12Aで形成した微小ホールを種々の断
面形状及び開口寸法のものに変えることができる。
ターン形成方法の工程図であり、以下、その各工程
(1)〜(6)を説明する。 (1) 図3(a)の工程参考例 と同様に、基板31上に下層レジスト層32(例
えば和光純薬製化学増幅型レジストWKR-PT-1を用いる)
を回転塗布法により1μm厚に形成する。 (2) 図3(b)の工程(レジストパターン形成工
程)参考例 と同様に、露光、露光後ベーク、及びアルカリ現
像を行ない、下層レジストパターン32A及び第1のコ
ンタクトホールであるホールパターン32Bの形成を行
なう。ここで、露光量は基板材質やマスク寸法等に大き
く依存するが、シリコン酸化膜上で0.3 μm程のホール
を形成する場合は60〜70mJ/cm 2 程で十分であり、現像
では、現像液としてテトラメチルアンモニウムハイドロ
オキサイド水溶液を用い、該現像液による現像処理後は
純水による水洗を行なう。
長が200 〜300nm 程の紫外線Pを照射しながら、加熱プ
レートHを用いて200℃程の温度で熱処理することに
より、残留溶媒の除去と共にレジストパターンのハード
ニング処理を行なう。このハードニング処理により下層
レジストパターン32Aを溶剤等に対して不溶にするこ
とができる。 (4) 図3(d)の工程(レジスト形成工程) 下層レジストパターン32A及びホールパターン32B
上に、上層レジスト33として、KrFエキシマ光に対
して吸収の大きいネガレジスト(例えば、東ソー製CMS
レジストを用いる) を0.2 〜0.3 μm厚に薄く回転塗布
してべークする。本上層レジスト33の塗布において
は、下層レジストパターン32Aの膜厚が厚く、上層レ
ジスト33の膜厚が薄いため、ホールパターン32Bの
形成領域には上層レジスト33が完全には埋め込まれて
いないので、凹部33Aが形成される。
3の全面に斜めからKrFエキシマ光Pによリー括照射
する。この一括照射において、上層レジスト33はKr
Fエキシマ光に対しての吸収係数が大きいので、上層レ
ジスト33のうちの下層レジストパターン32Aの表面
及び該下層レジストパターン32Aの肩部に塗布された
レジスト33のみ架橋することになり、凹部33Aにお
けるレジスト33は光照射されないので、架橋されない
ことになる。 (6) 図3(f)の工程(現像工程) 上層レジストの凹部33Aは架橋されないので、アセト
ン等の溶媒による現像で溶解除去され、図3(f)のよ
うに該上層レジスト33の現像後では、下層レジストパ
ターン32Aの表層部及び肩部のみに上層レジスト33
の残留レジスト34が付着して残留する。下層レジスト
パターン32Aの表層部及び肩部に残留レジスト34が
付着することにより、下層レジストパターン32Aの開
口寸法がホールパターン32Bの形成部よりも小さくな
り、第2のコンタクトホールが形成される。
層レジストパターン32Aを形成し、該下層レジストパ
ターン32A上に薄く吸収係数の大きい上層レジスト層
33を形成して、該レジスト層33の一括露光において
レジスト塗布面に対して斜方から露光するようにしてい
るため、下層レジストパターン32A上にレジスト33
が残留するようになり、レジスト33の膜厚や基板傾斜
角を適切な値に設定することにより、容易にかつ簡易に
所望の量及び断面形状の残留レジスト34を下層レジス
トパターン32A上に形成することができ、下層レジス
トパターン32Aを所望のサイズ及び断面形状に変形す
ることができる。
ターン形成方法の工程図であり、以下、その各工程
(1)〜(7)を説明する。 (1) 図4(a)の工程参考例 と同様に、基板41上に下層レジスト層42(例
えば、和光純薬製化学増幅型レジストWKR-PT-1を用い
る) を回転塗布法により1μm厚に形成する。 (2) 図4(b)の工程(レジストパターン形成工
程)参考例 と同様に、露光、露光後ベーク、及びアルカリ現
像を行ない、下層レジストパターン42A及び第1のコ
ンタクトホールであるホールパターン42Bの形成を行
なう。ここで、露光量は基板材質やマスク寸法等に大き
く依存するが、シリコン酸化膜上で0.3 μm程のホール
を形成する場合は60〜70mJ/ cm2 程で十分であり、現像
では、現像液としてテトラメチルアンモニウムハイドロ
オキサイド水溶液を用い、該現像液による現像処理後は
純水による水洗を行なう。
長が200 〜300nm 程の紫外線Pを照射しながら、加熱プ
レートHを用いて200 ℃程の温度で熱処理することによ
り、残留溶媒の除去と共にレジストパターンのハードニ
ング処理を行なう。このハードニング処理により下層レ
ジストパターン42Aを溶剤等に対して不溶にすること
ができる。 (4) 図4(d)の工程(2次電子発生膜形成工程) 下層レジストパターン42A及びホールパターン42B
全面に、例えばタングステンやタンタル等の重金属層4
3を数10Å程度蒸着する。この蒸着では、ホールパター
ン42Bの形成部には重金属層43が基板41上に形成
され、ホールパターン42B形成部以外は下層レジスト
パターン42Aの表面及び側壁に形成されることにな
る。 (5) 図4(e)の工程(レジスト形成工程) 重金属層43の全面に上層レジスト44(例えば、東ソ
ー製CMS レジストのようなネガ型電子線レジストを用い
る)を2μm厚に塗布する。この上層レジスト44塗布
によりホールパターン42Bは上層レジスト44で埋ま
り、該上層レジスト44がほぼ平坦になる。
程) 上層レジスト44の全面に電子線Eの照射(例えば、10
keV の加速電圧で一括露光)を行なう。ホールパターン
42Bの形成部では、蒸着粒子(即ち、重金属膜43)
が基板41上に形成されているが、重金属膜43上にレ
ジスト44が厚く形成されている。10keV の加速電圧に
於ける上層レジスト44中での電子線の飛程は約2μm
程度なので、入射電子は重金属膜43まで達しないこと
になり、ホール底部の重金属膜43からは2次電子が殆
ど発生しない。一方、ホールパターン42Bの形成部以
外は下層レジストパターン42Aの表面及び側壁に重金
属膜43が形成され、又、該重金属膜43上に塗布され
ている上層レジスト44の膜厚も薄いため、該重金属膜
43から2次電子が発生するが、特にエッジ効果により
ホールパターン42Bのエッジ部から2次電子が効率良
く発生する。このようにホールパターン42Bのエッジ
部で2次電子が効率良く発生するため、上層レジスト4
4がこの2次電子により架橋して露光後の残留レジスト
が多くなる。 (7) 図4(g)の工程(現像工程) 上層レジスト44が架橋して下層レジストパターン42
Aに付着し、ホールパターン42Bで形成された微小ホ
ールがより小さくなり、第2のコンタクトホールが形成
される。
板41上に下層レジストパターン42A及びホールパタ
ーン42Bを形成し、該下層レジストパターン42A及
びホールパターン42B上に2次電子発生効率の大きい
膜(つまり重金属膜43)を薄く形成し、その後、上層
レジスト44を形成して、該上層レジスト44を電子線
によリ一括露光を行なう際に、該上層レジスト44の膜
厚に応じて2次電子発生効率に差が生じることを利用し
て選択的に下層レジストパターン42A上に上層レジス
ト44が残留するようにしているため、上層レジスト4
4の塗布膜厚や電子線による一括露光条件を適切な値に
設定することにより、容易にかつ簡易に所望の量及び断
面形状の残留レジスト44Aを下層レジストパターン4
2A上に生じさせることができ、下層レジストパターン
42Aを所望のサイズ及び断面形状に変形することがで
きる。
ターン形成方法の工程図であり、以下、その各工程
(1)〜(8)を説明する。 (1) 図5(a)の工程 基板51上に反射防止膜52(例えば、bluwer science
製d-UV11を用いる)を0.1 μm厚程度塗布してベークす
る。その後、下層レジスト層53(例えば、和光純薬製
化学増幅型レジストWKR-PT-1を用いる)を回転塗布法に
より1μm厚に形成する。 (2) 図5(b)の工程(レジストパターン形成工
程)参考例 と同様に、下層レジスト層53の露光、露光後ベ
ーク、及びアルカリ現像を行ない、下層レジストパター
ン53A及び第1のコンタクトホールであるホールパタ
ーン53Bの形成を行なう。ここで、露光量は基板材質
やマスク寸法等に大きく依存するが、0.3 μm程のホー
ルを形成する場合は70〜80mJ/ cm2 程度で十分であり、
現像は、現像液としてテトラメチルアンモニウムハイド
ロオキサイド水溶液を用い、該現像液による現像処理後
は純水による水洗を行なう。
ルパターン53Bの全面に波長が200 〜300nm 程の紫外
線Pを照射しながら、加熱プレートHを用いて200 ℃程
の温度で熱処理することにより、残留溶媒の除去と共に
下層レジストパターン53Aのハードニング処理を行な
う。このハードニング処理により下層レジストパターン
53Aを溶剤等に対して不溶にすることができる。 (4) 図5(d)の工程(熱処理工程) 下層レジストパターン53Aを高温加熱プレートHhを
用いて300 〜350 ℃のべーク炉で60分程熱処理する。こ
の熱処理によって下層レジストパターン53Aの架橋が
より進み、該下層レジストパターン53Aの屈折率が大
きくなるので、該下層レジストパターン53A表面での
反射率が大きくなる。 (5) 図5(e)の工程(レジスト形成工程) 下層レジストパターン53A及び下層レジストホールパ
ターン53B上に、上層ネガレジスト54(例えば、シ
ップレー製化学増幅型レジストXP8843を用いる)を回転
塗布法により1μm厚に塗布しべークする。
影響を受けやすい様なレジスト、つまり透明性の良好な
高感度及び高コントラストレジストを上層レジスト54
として適用する必要がある。また本実施例のように、上
層レジスト54として化学増幅型レジストを用いる場合
は、下層レジスト53の現像後の純水による洗浄の後、
PH5〜PH7程の弱酸水で基板全体を中和処理するこ
とが肝要である。この中和処理としては、基板を回転さ
せながら中和処理液(例えば、0.03%程の塩酸)を滴下
し1分程浸漬するだけで十分である。上層レジスト54
の塗布によって、図5(e)に示すように下層レジスト
ホールパターン53Bの形成部は上層レジスト54で埋
まり、該上層レジスト54の表面がほぼ平坦となる。下
層レジスト53の膜厚が1μmの場合は、下層レジスト
パターン53Aの有無で上層レジスト54の膜厚は1μ
m程度異なることになるので、該下層レジスト53の膜
厚及び下層レジストパターン53Aの有無に起因する上
層レジスト54の適性露光量差が生じることになる。
現像工程) 上層レジスト54の全面に一括してKrFエキシマ光P
による露光を行なう。この時、ホールパターン53Bの
形成部つまり開口部では、下層レジスト53がなくかつ
上層レジスト54が厚く形成され、更に開口部に反射防
止膜52があるので、上層レジスト54に吸収される光
強度は小さい。一方、下層レジストパターン53Aの上
は上層レジスト54の膜厚も薄く、該下層レジストパタ
ーン53A表面からの反射の影響もあるので、上層レジ
スト54に吸収される光強度は大きくなり、実効的に高
感度となる。例えば、上層ネガレジスト54の露光量と
して30mJ/ cm2 を与えると、ホールパターン53Bの形
成領域には、現像後に上層レジスト54は残らないが、
下層レジストパターン53Aの上にはレジスト54が露
光されて現像後に残留レジスト54Aが生じる。 (7) 図5(g)の工程 上層レジスト54の一括露光における露光量を適切に制
御することにより、現像後は下層レジスト53の上に架
橋した上層レジスト54が付着する。 (8) 図5(h)の工程 例えば酸素を用いた反応性イオンエッチングを全面に施
すことにより、開口部の反射防止膜52が除去され、よ
り小さいホールパターンである第2のコンタクトホール
が形成される。
層レジストパターン53Aを熱処理して表面の反射率を
大きくする。更に、上層ネガレジスト54を一括露光す
る際、レジストパターン53A上では露光光の反射によ
る定在波の寄与があるため、レジスト54が選択的に露
光残留する。そのため、レジスト54の膜厚や露光光に
対する吸収係数を適切な値に設定することにより、容易
にかつ簡易に所望の量及び断面形状の残留レジストをレ
ジストパターン53A上に生じさせることができ、レジ
ストパターン53Aを所望のサイズ及び断面形状に変形
することができる。
ターン形成方法の工程図であり、以下、その各工程
(1)〜(9)を説明する。 (1) 図6(a)の工程参考例 と同様に、基板61上に下層レジスト層62(例
えば和光純薬製化学増幅型レジストWKR-PT-1を用いる)
を回転塗布法により1μm厚に形成する。 (2) 図6(b)の工程(レジストパターン形成工
程)参考例 と同様に、露光、露光後ベーク、及びアルカリ現
像を行ない、下層レジストパターン62A及び第1のコ
ンタクトホールであるホールパターン62Bの形成を行
なう。ここで、露光量は基板材質やマスク寸法等に大き
く依存するが、シリコン酸化膜上で0.3 μm程のホール
を形成する場合は60〜70mJ/cm 2 程で十分であり、現像
は、現像液としてテトラメチルアンモニウムハイドロオ
キサイドの2.38%水溶液を用い、該現像液による現像処
理後は純水による水洗を行なう。
ルパターン62Bに波長が200 〜300nm 程の紫外線Pを
照射しながら、加熱プレートHを用いて200 ℃程の温度
で熱処理することにより、残留溶媒の除去と共にレジス
トパターンのハードニング処理を行なう。このハードニ
ング処理により下層レジストパターン62を溶剤等に対
して不溶にすることができる。 (4) 図6(d)の工程(反射防止膜形成工程) 下層レジストパターン62A及びホールパターン62B
上に、反射防止膜63を0.1 μm厚程度全面に塗布す
る。この反射防止膜63の塗布では凹部(即ち、ホール
パターン62Bの形成部)が埋められるので、該凹部の
反射防止膜63は厚く塗布形成される。 (5) 図6(e)の工程(エッチバック工程) 反射防止膜63全面に酸素を用いた反応性イオンエッチ
ングを施すことにより、厚く塗布された凹部(即ち、ホ
ールパターン62Bの形成部)のみに反射防止膜63A
を残留させる。
工程) 反射防止膜63A上に上層ネガレジスト64(例えば、
シップレー製レジストXP8843を用いる)を回転塗布法に
より1μm厚に塗布してベークする。 (7) 図6(g)の工程(露光工程) 上層ネガレジスト64全面に対して紫外線Pによる一括
露光を行なうと、反射防止膜63Aの無い領域、つまり
下層レジストパターン62Aは基板61からの反射の影
響を受けるため実効的に高感度となるが、反射防止膜6
3Aのある凹部(即ち、ホールパターン62B形成部)
は基板61からの反射の影響を受けないため実効的に低
感度となる。 (8) 図6(h)の工程(現像工程) 適切な露光量で露光することにより、反射防止膜63A
上のネガレジスト64は基板61からの反射光による定
在波の寄与がないため、露光により架橋されず現像で溶
解するが、凹部以外の領域(即ち、下層レジストパター
ン62Aの領域)はレジスト64が架橋して残留レジス
ト64Aが残留することになる。 (9) 図6(i)の工程(反射防止膜除去工程) 酸素を用いた反応性イオンエッチングを全面に施すこと
により凹部の反射防止膜63Aが除去される。前述の一
括露光において、露光量を多めにするとネガレジスト6
4の残膜量が多くなるため開口部(即ち凹部)にせりだ
して上層レジスト64Bが形成され、第2のコンタクト
ホールが形成される。つまり、ー括露光での露光量を適
切に調整することにより開口部(即ち、凹部)を所望の
寸法にすることができる。
ジストパターン62A及びホールパターン62Bを形成
し、該ホールパターン62Bに反射防止膜63Aを選択
的に形成し、その後、上層レジスト層64を形成して、
該レジスト64を一括露光するようにしているので、基
板61からの反射の寄与を受けやすい下層レジストパタ
ーン62A上のレジスト64が露光されて選択的に残留
するようになり、レジスト64の膜厚や露光光に対する
吸収係数を適切な値に設定することにより、容易にかつ
簡易に所望の量及び断面形状の残留レジスト64Aをレ
ジストパターン62A上に生じさせることができ、レジ
ストパターン62Aを所望のサイズ及び断面形状に変形
することができる。
々の変形が可能である。その変形例としては、例えば次
のようなものがある。 (i) 第1の実施例では、非化学増幅型ポジレジスト
を用い、下層レジストパターン22A及びホールパター
ン22B上に塩基発生剤含有混合層である酸中和処理層
24を形成するようにしたが、下層レジスト22として
光塩基発生型化学増幅ポジレジストを適用すること、ま
た、光照射によって塩基を発生する光塩基発生剤を含ん
だ溶液(例えば塩基発生剤を数wt%含んだキシレン溶
液)を全面に噴霧する方法でも、同様の作用及び効果が
得られる。 (ii) 第2の実施例では、下層レジスト32としてポ
ジレジストを用いた場合について説明したが、露光光に
対して吸収係数の大きいネガレジストを用いると、現像
後の断面形状が逆台形となり、この第2の実施例の適用
がより効果的となるものと思われる。またこの第2の実
施例では、基板31を傾斜状態で静止させて紫外線照射
を行なったが、基板31ウエハを自転或いは公転させ
て、下層レジストパターン32Aの肩部へのレジスト付
着を効率的にさせることも可能である。
よれば、レジストパターン及び第1のコンタクトホール
を形成し、該レジストパターン上に酸中和処理層を形成
した後、該レジストパターン上に上層ポジレジストを形
成して一括露光するようにしており、該ポジレジストの
一括露光において該ポジレジストから生じる酸が前記レ
ジストパターンとの境界部で中和されるようにしている
ため、残留レジストが該レジストパターン上に付着残留
するようになるので、該レジストパターン上に形成した
酸中和処理層の量や濃度を適切な値に設定することによ
り、容易にかつ簡易に所望の量及び断面形状の残留レジ
ストをレジストパターンに付着残留させることができ、
該レジストパターンを所望のサイズ及び断面形状に変形
することができる。そのため、レジストパターンで形成
した微小ホールを種々の断面形状及び開口寸法のものに
変えることができ、第1のコンタクトホールの寸法より
も小さい寸法の第2のコンタクトホールを形成できる。
ターンを形成し、該レジストパターン上に露光光に対す
る吸収率の大きい上層ネガレジストを薄く形成して、該
ネガレジストの一括露光において、レジスト塗布面に対
して斜方から露光するようにしたので、レジストパター
ン上に上層ネガレジストが残留するようになり、該上層
ネガレジストの膜厚や基板傾斜角を適切な値に設定する
ことにより、容易にかつ簡易に所望の量及び断面形状の
残留レジストをレジストパターン上に形成することがで
きる。そのため、該レジストパターンを所望のサイズ及
び断面形状に変形でき、第1のコンタクトホールの寸法
よりも小さい寸法の第2のコンタクトホールを形成でき
る。
ターン及び第1のコンタクトホールを形成し、該レジス
トパターン及び第1のコンタクトホール上に2次電子発
生膜を形成し、その後、上層ネガレジストを形成して、
該上層ネガレジストを電子線によリ一括露光を行なう際
に、該上層ネガレジストの膜厚に応じて2次電子発生効
率に差が生じることを利用して選択的にレジストパター
ン上に上層ネガレジストが残留するようにしているた
め、上層ネガレジストの膜厚や電子線による一括露光条
件を適切な値に設定することにより、容易にかつ簡易に
所望の量及び断面形状の残留レジストをレジストパター
ン上に形成できる。そのため、レジストパターンを所望
のサイズ及び断面形状に変形でき、第1のコンタクトホ
ールの寸法よりも小さい寸法の第2のコンタクトホール
を形成できる。
膜が設けられた基板上にレジストパターン及び第1のコ
ンタクトホールを形成し、レジストパターンを熱処理し
て表面の反射率を大きくし、更に、上層ネガレジストを
一括露光する際、該レジストパターン上では露光光の反
射による定在波の寄与があるため、上層ネガレジストが
選択的に残留する。そのため、上層ネガレジストの膜厚
や露光光に対する吸収係数を適切な値に設定することに
より、容易にかつ簡易に所望の量及び断面形状の残留レ
ジストを前記レジストパターン上に形成できる、そのた
め、該レジストパターンを所望のサイズ及び断面形状に
変形でき、第1のコンタクトホールの寸法よりも小さい
寸法の第2のコンタクトホールを形成できる。
ターン及び第1のコンタクトホールを形成し、該第1の
コンタクトホールに反射防止膜を選択的に形成し、その
後ネガレジストを形成して該ネガレジストを一括露光す
るようにしたので、基板からの反射の寄与を受けやすい
前記レジストパターン上の前記ネガレジストが露光され
て選択的に残留するようになり、該ネガレジストの膜厚
や露光光に対する吸収率を適切な値に設定することによ
り、容易にかつ簡易に所望の量及び断面形状の残留レジ
ストを前記レジストパターン上に形成できる。そのた
め、該レジストパターンを所望のサイズ及び断面形状に
変形でき、第1のコンタクトホールの寸法よりも小さい
寸法の第2のコンタクトホールを形成できる。
の工程図である。
図である。
の工程図である。
の工程図である。
の工程図である。
の工程図である。
板 12,22,32,42,52,62 下
層レジスト 12A,22A,32A,42A,53A,62A 下
層レジストパターン 12B,22B,32B,42B,53B,62B ホ
ールパターン 13,33,44,54,64 上
層レジスト 23, 樹
脂層 24 酸
中和処理層 13a,25A,34,54A,64A 残
留レジスト 43 蒸
着膜 52,63,63A 反
射防止膜
Claims (5)
- 【請求項1】 第1のコンタクトホールを有するレジス
トパターンを基板上に形成するレジストパターン形成工
程と、 前記レジストパターンの表面及び側壁に酸中和処理層を
形成する酸中和処理層形成工程と、 前記第1のコンタクトホール及び表面及び側壁に前記酸
中和処理層が形成された前記レジストパターン上に酸発
生型化学増幅型の材料を用いて所望の厚さのポジレジス
トを形成するレジスト形成工程と、 前記基板に対して垂直方向に前記ポジレジストを所望の
露光量で露光する露光工程と、 前記ポジレジストを露光する際に発生する酸を前記酸中
和処理層によって中和し、前記レジストパターンと前記
ポジレジストとの界面に残留レジストを生じさせると共
に前記基板を露出させることによって前記第1のコンタ
クトホールの寸法より小さい寸法の第2のコンタクトホ
ールを形成する現像工程とを、 行うことを特徴とするパターン形成方法。 - 【請求項2】 第1のコンタクトホールを有するレジス
トパターンを基板上に形成するレジストパターン形成工
程と、 前記レジストパターン上及び第1のコンタクトホールに
露光光に対する吸収率が大きい材料を用いて所望の厚さ
のネガレジストを形成するレジスト形成工程と、 前記基板に対して斜め方向から前記ネガレジストを所望
の露光量で露光する露光工程と、 前記レジストパターンの表面及び肩部に該ネガレジスト
の残留レジストを生じさせると共に前記基板を露出させ
ることによって前記第1のコンタクトホールの寸法より
小さい寸法の第2のコンタクトホールを形成する現像工
程とを、 行うことを特徴とするパターン形成方法。 - 【請求項3】 第1のコンタクトホールを有するレジス
トパターンを基板上 に形成するレジストパターン形成工
程と、 電子線照射によって2次電子が発生する材料を用いて前
記レジストパターンの表面と側壁及び第1のコンタクト
ホールの底面に所望の膜厚の2次電子発生膜を形成する
2次電子発生膜形成工程と、 電子線レジストを用いて前記2次電子発生膜上にネガレ
ジストを所望の厚さに形成するレジスト形成工程と、 前記ネガレジストに対して全面に所望の電子線量で電子
線照射を施す電子線照射工程と、 前記レジストパターンの表面に前記ネガレジストの残留
レジストを生じさせることによって前記第1のコンタク
トホールの寸法よりも小さい寸法の第2のコンタクトホ
ールを形成する現像工程と、 前記第1のコンタクトホールの領域の前記2次電子発生
膜を除去して前記基板を露出させる2次電子発生膜除去
工程とを、 行うことを特徴とするパターン形成方法。 - 【請求項4】 表面に予め反射防止膜が設けられた基板
上に第1のコンタクトホールを有するレジストパターン
を形成するレジストパターン形成工程と、 前記レジストパターンに熱処理を施すことにより該レジ
ストパターンの光屈折率を大きくして該レジストパター
ン表面における光反射率を大きくする熱処理工程と、 前記レジストパターン上及び第1のコンタクトホールに
透明度の高い材料を用いて所望の厚さのネガレジストを
形成するレジスト形成工程と、 前記基板に対して垂直方向に前記ネガレジストを所望の
露光量で露光する露光工程と、 前記第1のコンタクトホールの前記ネガレジストを除去
しかつ前記レジストパターン上に選択的に該ネガレジス
トの残留レジストを生じさせることによって該第1のコ
ンタクトホールの寸法より小さい寸法の第2のコンタク
トホールを形成する現像工程と、 前記第1のコンタクトホールの領域の前記反射防止膜を
除去して前記基板を露出させる反射防止膜除去工程と
を、 行うことを特徴とするパターン形成方法 。 - 【請求項5】 第1のコンタクトホールを有するレジス
トパターンを基板上に形成するレジストパターン形成工
程と、 前記レジストパターン上及び第1のコンタクトホールに
反射防止膜を形成する反射防止膜形成工程と、 前記反射防止膜をエッチバックすることにより前記第1
のコンタクトホールのみに該反射防止膜を残すエッチバ
ック工程と、 前記レジストパターン及び前記反射防止膜上に透明度の
高い材料を用いて所望の厚さのネガレジストを形成する
レジスト形成工程と、 前記基板に対して垂直方向に前記ネガレジストを所望の
露光量で露光する露光工程と、 前記第1のコンタクトホールの前記ネガレジストを除去
しかつ前記レジストパターン上に選択的に前記ネガレジ
ストの残留レジストを生じさせることによって該第1の
コンタクトホールの寸法より小さい寸法の第2のコンタ
クトホールを形成する現像工程と、 前記第1のコンタクトホールの領域の前記反射防止膜を
除去して前記基板を露出させる反射防止膜除去工程と
を、 行うことを特徴とするパターン形成方法。
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