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JPH11153872A - レジストパターン形成方法 - Google Patents

レジストパターン形成方法

Info

Publication number
JPH11153872A
JPH11153872A JP9334815A JP33481597A JPH11153872A JP H11153872 A JPH11153872 A JP H11153872A JP 9334815 A JP9334815 A JP 9334815A JP 33481597 A JP33481597 A JP 33481597A JP H11153872 A JPH11153872 A JP H11153872A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
forming
resist pattern
semiconductor substrate
film
resist
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9334815A
Other languages
English (en)
Inventor
Tadashi Fujimoto
匡志 藤本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP9334815A priority Critical patent/JPH11153872A/ja
Publication of JPH11153872A publication Critical patent/JPH11153872A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易な工程によって、裾引きや食い込みのな
い良好な形状の寸法精度の高いレジストパターンを形成
することを目的とする。 【解決手段】 半導体基板11上に化学増幅型のフォト
レジスト膜14を形成し、所望の半導体集積回路パター
ンを描いたマスクを通して紫外線あるいは遠紫外線を照
射し、露光後ベークの後、アルカリ現像液を用いて現像
を行うレジストパターン形成方法において、フォトレジ
スト膜14形の成に先立ち、半導体基板11上に多量の
光酸発生剤を吸着させた極薄い層13を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造技
術に関し、特に、微細なレジストパターンの形成方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来の光リソグラフィ技術は、その露光
光にg線(436nm)、i線(365nm)を用いた
もので、そのレジストとしては、ベース樹脂にノボラッ
ク樹脂を用い、感光剤にナフトキノンジアジドを用いた
溶解抑止型ポジ型レジストが主流であった。
【0003】しかし、より微細化に有利な遠紫外光であ
るエキシマレーザ光(248nm,193nm等)を用
いたリソグラフィが必要となり、そのレジストとして
は、従来のg線、i線用では光吸収が大きすぎ、良好な
レジストパターンが得られず、また感度も大幅に低下す
るという状況であった。
【0004】しかし、光酸発生剤(PAG;Photo
Acid Generator)から発生する酸触媒
の増感反応を利用した化学増幅糸レジストが考案され
(Ito et al.1982Symposium
on VLSI Technology)、短波長リソ
グラフィ用レジスト、また高感度が要求される電子線リ
ソグラフィ用レジストとして主流になりつつある。
【0005】この化学増幅系レジストは、ポジ型レジス
トの場合、溶解抑止基を導入した樹脂とPAGから構成
される。このポジ型レジストに露光を行うと、露光部で
はPAGから酸が発生し、露光後べ一クにより酸が溶解
抑止基に触媒として作用し、溶解抑止基の脱離が生じ
る。その結果、露光部はアルカリ可溶性となるため、ポ
ジパターンが形成される。
【0006】一方、ネガ型レジストは、樹脂と架橋剤と
PAGから構成される。この化学増幅系ネガ型レジスト
に露光を行うと、露光部ではPAGから酸が発生し、露
光後ベークにより発生した酸が架橋剤に触媒として作用
し、樹脂の架橋が生じる。その結果、露光部はアルカリ
難溶性となるため、ネガパターンが形成される。
【0007】しかし、化学増幅系レジストでは少量の酸
を用いてパターン形成を行うため、周辺環境に対する依
存性が大きく、レジストと下地基板との界面でパターン
異常が生じるという問題がある。これは、レジスト内で
発生した酸が、下地基板中に拡散する、あるいは下地基
板表面に存在する水や塩基性物質により失活することに
より生じる現象であり、ポジ型レジストではパターンの
裾引き、ネガ型レジストではパターンの食い込み、倒れ
として現れる(図3参照)。
【0008】なお、この図3において、31は半導体基
板、32はBPSG(Boro Phospho Si
licate Glass)膜、34は化学増幅系レジ
スト膜、35はレジストパターンを示している。
【0009】この対策として、下地基板表面に酸に不活
性なシリコン膜をスパッタ形成する方法(特開平3−2
49658)が提案されているが、この方法は、有効で
あるもののシリコン膜のエッチング除去が必要になる
等、工程が非常に繁雑になる問題があった。
【0010】これに対し、簡単な方法でパターン異常を
防止する方法として、下地表面に酸処理を施す方法(特
開平5−341536)が提案されている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかし、酸処理により
下地基板表面に酸を供給する方法(特開平5−3415
36)では、酸供給量の制御が困難であり、かえってパ
ターン異常がひどくなる場合もあるという問題がある。
これは、露光部・末露光部ともに酸が同様に供給される
ため、露光により形成された露光部・未露光部の酸のコ
ントラストが崩れてしまい、高精度の選択現像が不可能
になるためである。
【0012】本発明は、以上のような点を考慮してなさ
れたもので、簡易な工程によって、裾引きや食い込みの
ない良好な形状の寸法精度の高いレジストパターンを形
成することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明では、半導体基板上に化学増幅型のフォトレ
ジスト膜を形成し、所望の半導体集積回路パターンを描
いたマスクを通して紫外線あるいは遠紫外線を照射し、
露光後ベークの後、アルカリ現像液を用いて現像を行う
レジストパターン形成方法において、フォトレジスト膜
形成に先立ち、半導体基板上に多量の光酸発生剤を吸着
させた極薄い酸発生層を形成する方法を採用している。
その場合、酸発生層をスピン塗布により形成することも
できる。また、半導体基板上にBPSG(Boro P
hospho Silicate Glass)膜を形
成し、その上に酸発生層を形成することもできる。ま
た、酸発生層は、トリフェニルサルフォニウムをメチル
エチルケトンに溶解したものをBPSG膜上にスピン塗
布して形成することもできる。また、本発明では、半導
体基板上に化学増幅型のフォトレジスト膜を形成し、所
望の半導体集積回路パターンを描いたマスクを通して紫
外線あるいは遠紫外線を照射し、露光後ベークの後、ア
ルカリ現像液を用いて現像を行うレジストパターン形成
方法において、フォトレジスト膜形成に先立ち、半導体
基板上に多量の光酸発生剤を含有する樹脂層を形成する
方法を採用した。その場合、樹脂層をスピン塗布により
形成することもできる。また、半導体基板上にBPSG
(Boro Phospho Silicate Gl
ass)膜を形成し、その上に樹脂層を形成することも
できる。また、樹脂層は、化学増幅系ポジ型レジストを
その溶媒で希釈し、トリフェニルサルフォニウムを溶解
させたものをBPSG膜上にスピン塗布して形成するこ
ともできる。
【0014】本発明では、レジスト−基板界面におい
て、露光部では多量の酸が発生し、基板中への酸拡散や
基板表面での酸失活による酸濃度の低下を補償すること
ができる。一方、未露光部のレジスト−基板界面では、
酸は発生しないため、露光部・未露光部の高精度の選択
現像が可能になり、裾引きや食い込みのない良好なパタ
ーンが形成できることになる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について図面を参照して説明する。図1(a)〜(d)
及び図2(a)〜(d)は本発明の実施の形態1及び実
施の形態2に係るレジストパターン形成方法を説明する
工程図である。
【0016】(実施の形態1)本実施の形態に係るレジ
ストパターン形成方法は、化学増幅系フォトレジスト膜
14の形成に先立ち、下地基板1上に多量の酸発生剤を
含む極薄い層13を形成する点に特徴がある。
【0017】すなわち、まず、シリコン基板11上に、
膜厚1μmのBPSG(BoroPhospho Si
licate Glass)膜12をCVD法により形
成する(図1a)。
【0018】続いて、酸発生剤トリフェニルサルフオニ
ウム=トリフレートをメチルエチルケトンに1重量%溶
解させてBPSG膜12上にスピン塗布し、酸発生剤の
極薄い層(酸発生層)13を形成する(図1b)。
【0019】その後、化学増幅系ネガ型レジスト膜14
をスピン塗布、露光前ベークにより形成する(図1
c)。
【0020】次に、KrFエキシマレーザステッパーに
より、マスクを通したパターン露光を行い、露光後ベー
クの後、2.38%テトラメチルアンモニウムハイドロ
オキサイド(TMAH)水溶液により現像を行う。
【0021】これにより、食い込みのない、垂直な側壁
形状のネガ型レジストパターン15を得ることができた
(図1d)。
【0022】一方、BPSG膜12上に直接ネガ型レジ
スト膜14を形成した場合には、パターン底部に顕著な
食い込みが見られ、0.30μm以下の微細なパターン
では倒れが見られた。
【0023】(実施の形態2)図2(a)〜(d)は、
本発明の実施の形態2に係るレジストパターン形成方法
の工程図を示すものである。
【0024】】本実施の形態では、シリコン基板21上
に、膜厚1μmのBPSG(BoroPhospho
Silicate Glass)膜22をCVD法によ
り形成する(図2a)。
【0025】続いて、本例で用いる化学増幅系ポジ型レ
ジストをその溶媒で10倍に希釈し、トリフェニルサル
フオニウム=トリフレートを5重量%溶解させてBPS
G膜12上にスピン塗布し、続いて露光前ベークを行っ
て、多量の酸発生剤を含む極薄い層(樹脂層)23を形
成する(図2b)。
【0026】その後、ポジ型レジスト膜14をスピン塗
布し、露光前ベークにより形成する(図2c)。
【0027】次に、KrFエキシマレーザステッパーに
より、マスクを通したパターン露光を行い、露光後ベー
クの後、2.38%テトラメチルアンモニウムハイドロ
オキサイド(TMAH)水溶液により現像を行う。
【0028】これにより、裾引きのない、垂直な側壁形
状のポジ型レジストパターン25を得ることができた
(図2d)。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように本発明の方法によ
り、化学増幅糸レジストパターンでみられるレジスト基
板界面でのパターン異常を解消することができ、良好な
形状の0.30μm以下の徹細なレジストパターンを得
ることができる。また、解像度、焦点深度、寸法精度と
も格段(10%以上)の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係るレジストパターン
形成方法を説明する工程図である。
【図2】本発明の実施の形態2に係るレジストパターン
形成方法を説明する工程図である。
【図3】従来のレジストパターンの形成方法を説明する
工程図である。
【符合の説明】
11、21、 31 シリコン基板(半導体基板) 12、22、32 BPSG膜 13、多量の光酸発生剤を吸着させた層(酸発生層) 23 多量の光酸発生剤を含む層(樹脂層) 14、24、34 化学増幅系レジスト膜 15、25、 35 レジストパターン

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板上に化学増幅型のフォトレジス
    ト膜を形成し、所望の半導体集積回路パターンを描いた
    マスクを通して紫外線あるいは遠紫外線を照射し、露光
    後ベークの後、アルカリ現像液を用いて現像を行うレジ
    ストパターン形成方法において、フォトレジスト膜形成
    に先立ち、半導体基板上に多量の光酸発生剤を吸着させ
    た極薄い酸発生層を形成することを特徴とする、レジス
    トパターン形成方法。
  2. 【請求項2】 前記酸発生層をスピン塗布により形成す
    ることを特徴とする、請求項1記載のレジストパターン
    形成方法。
  3. 【請求項3】 前記半導体基板上にBPSG(Boro
    PhosphoSilicate Glass)膜を
    形成し、その上に前記酸発生層を形成することを特徴と
    する、請求項1又は2記載のレジストパターン形成方
    法。
  4. 【請求項4】 前記酸発生層は、トリフェニルサルフォ
    ニウムをメチルエチルケトンに溶解したものをBPSG
    膜上にスピン塗布して形成していることを特徴とする請
    求項1〜3の何れかに記載のレジストパターン形成方
    法。
  5. 【請求項5】半導体基板上に化学増幅型のフォトレジス
    ト膜を形成し、所望の半導体集積回路パターンを描いた
    マスクを通して紫外線あるいは遠紫外線を照射し、露光
    後ベークの後、アルカリ現像液を用いて現像を行うレジ
    ストパターン形成方法において、フォトレジスト膜形成
    に先立ち、半導体基板上に多量の光酸発生剤を含有する
    樹脂層を形成することを特徴とする、レジストパターン
    形成方法。
  6. 【請求項6】 前記樹脂層をスピン塗布により形成する
    ことを特徴とする、請求項5記載のレジストパターン形
    成方法。
  7. 【請求項7】 前記半導体基板上にBPSG(Boro
    PhosphoSilicate Glass)膜を
    形成し、その上に前記樹脂層を形成することを特徴とす
    る、請求項5又は6記載のレジストパターン形成方法。
  8. 【請求項8】 前記樹脂層は、化学増幅系ポジ型レジス
    トをその溶媒で希釈し、トリフェニルサルフォニウムを
    溶解させたものをBPSG膜上にスピン塗布して形成し
    ていることを特徴とする請求項5〜7の何れかに記載の
    レジストパターン形成方法。
JP9334815A 1997-11-20 1997-11-20 レジストパターン形成方法 Pending JPH11153872A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100649800B1 (ko) * 2000-12-28 2006-11-24 주식회사 하이닉스반도체 패턴 형성 방법
US7504341B2 (en) 2002-08-22 2009-03-17 Fujitsu Microelectronics Limited Method of manufacturing a semiconductor apparatus using a substrate processing agent
JP2013135066A (ja) * 2011-12-26 2013-07-08 Toshiba Corp パターン形成方法
WO2016181753A1 (ja) * 2015-05-13 2016-11-17 富士フイルム株式会社 プレリンス液、プレリンス処理方法、及び、パターン形成方法

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