JP5106020B2 - パターン形成方法 - Google Patents
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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Description
M. Maenhoudt et al., "Double Patterning scheme for sub-0.25 k1 single damascene structures at NA=0.75,λ=193nm", Proc. SPIE, vol.5754, 1508 (2005)
本発明の第1の実施形態におけるパターン形成方法について、図1(a)〜(c)、図2(a)〜(d)、図3(a)〜(d)、及び図4(a)〜(b)を参照しながら説明する。
本発明におけるパターン形成方法を用いることにより、ダブルパターニングの解像度を最大限に発揮することができるが、さらに、液浸露光技術を用いることにより、ダブルパターニングの解像度をより向上させることができる。
本発明に係るダブルパターニングを用いたパターン形成方法によれば、耐ドライエッチ性が高く、かつ、微細なパターンを形成することができるが、本願発明者等は、本発明のダブルパターニングにおいて、以下のような課題があることを見出した。以下、図8(a)〜(c)を参照しながら、説明する。
上述したように、第1の中間層パターン103aの表面のアッシングによる表面荒れが、酸をトラップする部位となって、これが、2回目のパターン露光時におけるパターン不良の原因となる。それ故、一旦発生した表面荒れによるトラップ性を、第2のパターン露光を行う前までに取り除く処理を施せば、2回目のパターン露光において、露光部の酸不足に起因するパターン不良の発生や、寸法バラツキを抑制することができる。
102 下層膜
102b 下層膜パターン
103 中間層膜
103a 第1の中間層パターン
103b 第2の中間層パターン
104 第1のレジスト膜
104a 第1のレジストパターン
105 第1のフォトマスク
106、108 ArFエキシマレーザ光
107 第2のレジスト膜
107a 第2のレジストパターン
107b 露光部
108 第2のフォトマスク
150 液浸溶液
160 バリア膜
201 半導体基板
202 ハードマスク
202a 第1のハードマスクパターン
202b 第2のハードマスクパターン
203 第1のArFレジスト膜
203a 第1のレジストパターン
204 第1のフォトマスク
205 ArFエキシマレーザ光
206 第2のArFレジスト膜
206a 第2のレジストパターン
207 第2のフォトマスク
208 BRAC
Claims (16)
- 被エッチング膜上に下層膜を形成する工程(a)と、
前記下層膜の上に中間層膜を形成する工程(b)と、
前記中間層膜の上に第1のレジスト膜を形成した後、該第1のレジスト膜に第1のパターンを有する第1のフォトマスクを介して露光および現像を行い、第1のレジストパターンを形成する工程(c)と、
前記第1のレジストパターンをマスクに、前記中間層膜をエッチングして、第1の中間層パターンを形成する工程(d)と、
前記第1のレジストパターンを酸素プラズマによるアッシングで除去する工程(e)と
前記工程(e)の後、前記下層膜と前記第1の中間層パターンとの上に第2のレジスト膜を形成した後、該第2のレジスト膜に第2のパターンを有する第2のフォトマスクを介して露光および現像を行い、前記第2のレジストパターンを形成する工程(f)と、
前記第2のレジストパターンをマスクに、前記第1の中間層パターンをエッチングして、第2の中間層パターンを形成する工程(g)と、
前記第2のレジストパターンを除去する工程(h)と、
前記工程(h)の後に、前記第2の中間層パターンをマスクに、前記下層膜をエッチングして、前記第1及び第2のパターンを有する、前記被エッチング膜のドライエッチング用マスクとなる下層膜パターンを形成する工程(i)と
を含む、パターン形成方法。 - 被エッチング膜上に下層膜を形成する工程(a)と、
前記下層膜の上に中間層膜を形成する工程(b)と、
前記中間層膜の上に第1のレジスト膜を形成した後、該第1のレジスト膜に第1のパターンを有する第1のフォトマスクを介して露光および現像を行い、第1のレジストパターンを形成する工程(c)と、
前記第1のレジストパターンをマスクに、前記中間層膜をエッチングして、第1の中間層パターンを形成する工程(d)と、
前記第1のレジストパターンを除去する工程(e)と
前記工程(e)の後、前記下層膜と前記第1の中間層パターンとの上に化学増幅型の第2のレジスト膜を形成した後、該第2のレジスト膜に第2のパターンを有する第2のフォトマスクを介して露光および現像を行い、前記第2のレジストパターンを形成する工程(f)と、
前記第2のレジストパターンをマスクに、前記第1の中間層パターンをエッチングして、第2の中間層パターンを形成する工程(g)と、
前記第2のレジストパターンを除去する工程(h)と、
前記工程(h)の後に、前記第2の中間層パターンをマスクに、前記下層膜をエッチングして、前記第1及び第2のパターンを有する、前記被エッチング膜のドライエッチング用マスクとなる下層膜パターンを形成する工程(i)と
を含む、パターン形成方法。 - 前記下層膜は、炭化水素骨格を有する物質を硬化させた有機材料からなり、
前記中間層膜は、SiO 2 骨格、SiN骨格、又はSiON骨格を含む材料からなる、請求項1または2に記載のパターン形成方法。 - 前記工程(b)の後、前記工程(c)の前に、前記中間層膜の表面に不活性ガスのプラズマ処理を施す工程をさらに含む、請求項1または2に記載のパターン形成方法。
- 前記不活性ガスは、窒素または希ガスである、請求項4に記載のパターン形成方法。
- 前記希ガスは、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、及びキセノンからなる群から選択された1種以上のガスである、請求項5に記載のパターン形成方法。
- 前記工程(e)の後、前記工程(f)の前に、前記第1の中間層パターンの表層をエッチングする工程をさらに含む、請求項1または2に記載のパターン形成方法。
- 前記第1の中間層パターンの表層をエッチングする厚さは、1nm〜5nmである、請求項7に記載のパターン形成方法。
- 前記工程(e)の後、前記工程(f)の前に、前記第1の中間層パターンの表面に酸処理を施す工程をさらに含む、請求項1または2に記載のパターン形成方法。
- 前記酸処理に使用する酸は、酢酸、ギ酸、メタンスルフォン酸、及びブタンスルフォン酸からなる群から選択された1種以上の酸である、請求項9に記載のパターン形成方法。
- 被エッチング膜上に下層膜を形成する工程(a)と、
前記下層膜の上に中間層膜を形成する工程(b)と、
前記中間層膜の上に第1のレジスト膜を形成した後、該第1のレジスト膜に第1のパターンを有する第1のフォトマスクを介して露光および現像を行い、第1のレジストパターンを形成する工程(c)と、
前記第1のレジストパターンをマスクに、前記中間層膜をエッチングして、第1の中間層パターンを形成する工程(d)と、
前記第1のレジストパターンを除去する工程(e)と
前記工程(e)の後、前記下層膜と前記第1の中間層パターンとの上に第2のレジスト膜を形成した後、該第2のレジスト膜に第2のパターンを有する第2のフォトマスクを介して露光および現像を行い、前記第2のレジストパターンを形成する工程(f)と、
前記第2のレジストパターンをマスクに、前記第1の中間層パターンをエッチングして、第2の中間層パターンを形成する工程(g)と、
前記第2のレジスト膜を除去する工程(h)と、
前記工程(h)の後に、前記第2の中間層パターンをマスクに、前記下層膜をエッチングして、前記第1及び第2のパターンを有する、前記被エッチング膜のドライエッチング用マスクとなる下層膜パターンを形成する工程(i)と
を含み、
前記工程(c)又は前記工程(f)の少なくとも一方の工程において、前記第1のレジスト膜又は第2のレジスト膜の上に液体を配した状態で液浸露光を行う、パターン形成方法。 - 前記下層膜は、炭化水素骨格を有する物質を硬化させた有機材料からなり、
前記中間層膜は、SiO 2 骨格、SiN骨格、又はSiON骨格を含む材料からなる、請求項11に記載のパターン形成方法。 - 前記液浸露光を行う前に、前記第1のレジスト膜又は第2のレジスト膜の上にバリア膜を形成する工程をさらに含む、請求項11に記載のパターン形成方法。
- 前記第1のレジスト膜又は第2のレジスト膜の上に形成された前記バリア膜を、加熱する工程をさらに含む、請求項13に記載のパターン形成方法。
- 前記液体は、水又は酸性溶液である、請求項11に記載のパターン形成方法。
- 前記酸性溶液は、硫酸セシウム水溶液又はリン酸水溶液である、請求項15に記載のパターン形成方法。
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