JP2002328476A - Method for forming pattern - Google Patents

Method for forming pattern

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JP2002328476A
JP2002328476A JP2001129895A JP2001129895A JP2002328476A JP 2002328476 A JP2002328476 A JP 2002328476A JP 2001129895 A JP2001129895 A JP 2001129895A JP 2001129895 A JP2001129895 A JP 2001129895A JP 2002328476 A JP2002328476 A JP 2002328476A
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Japan
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pattern
resist
film
antireflection film
alkali treatment
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Application number
JP2001129895A
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Japanese (ja)
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Yohei Ozaki
陽平 尾崎
Yuji Kobayashi
祐二 小林
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form a resist pattern having a preferable profile in any resist pattern forming region even when a dense pattern forming region and a sparse pattern forming region are both present on one substrate. SOLUTION: In the method for patterning a chemically amplifying type resist by using an antireflection film containing a photoacid producing agent as a base layer, the antireflection film in the region where a sparse pattern is to be formed is preliminarily subjected to alkali treatment. This suppresses partial trailing or production of an undercut part due to the dense or sparse state of the pattern and realizes high accuracy resist patterning without depending on the density of the pattern.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造工程の
フォトリソグラフィ工程におけるパターン形成方法に関
する。
The present invention relates to a method for forming a pattern in a photolithography process in a semiconductor manufacturing process.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路の微細化に伴い、その製
造工程で必要となるフォトリソグラフィプロセスでは、
パターンの微細レベルに応じた条件を採用することが必
要になってきている。
2. Description of the Related Art Along with miniaturization of a semiconductor integrated circuit, a photolithography process required in a manufacturing process thereof includes:
It has become necessary to adopt conditions according to the fine level of the pattern.

【0003】例えば、レジスト材の露光に使用される露
光光源は、従来のi線(波長365nm)からより短波
長のKrFエキシマレーザ(波長248nm)に変わ
り、これにあわせて、レジスト材も従来のノボラック型
レジストから、化学増幅型レジストが主に採用されるよ
うになってきた。
For example, an exposure light source used for exposing a resist material has been changed from a conventional i-line (wavelength 365 nm) to a shorter wavelength KrF excimer laser (wavelength 248 nm). From a novolak type resist, a chemically amplified type resist has mainly been adopted.

【0004】化学増幅型レジストは、溶解抑止基を導入
した樹脂と光酸発生剤(PAG:photo acid generat
or)を含有しており、この光酸発生剤の働きで、露光時
に受ける光エネルギーによりレジスト内部に酸を発生す
る。この酸は露光後のベーク(PEB:post exposure
bake)によりレジスト中に拡散し、溶解抑止基に触媒
として作用して樹脂からこれを解離し、レジストを現像
液に対し可溶性とする。こうした酸による増幅作用によ
り、化学増幅型レジストは高い感度を示す。
A chemically amplified resist is composed of a resin having a dissolution inhibiting group introduced therein and a photoacid generator (PAG).
or), and by the action of this photoacid generator, an acid is generated inside the resist by the light energy received during exposure. This acid is baked after exposure (PEB).
Bake) diffuses into the resist and acts as a catalyst on the dissolution inhibiting group to dissociate it from the resin, rendering the resist soluble in developer. Due to such amplifying action by the acid, the chemically amplified resist shows high sensitivity.

【0005】また、この化学増幅型レジストは、透明性
が高いため、光を用いた露光において、露光波長の吸収
が小さく、深さ方向で光強度の低下が少ない。よって、
パターン側壁の垂直性がよく、解像度が高いパターンが
得られる。
[0005] Further, since the chemically amplified resist has high transparency, in exposure using light, absorption of the exposure wavelength is small, and light intensity does not decrease in the depth direction. Therefore,
A pattern with high verticality and high resolution can be obtained on the pattern side wall.

【0006】しかしながら、その一方で、この高い透明
性に起因し、下地層からの露光光の反射の影響を受けや
すく、この反射光によるパターンの変形が生じやすい。
However, on the other hand, due to this high transparency, the pattern is easily affected by the reflection of the exposure light from the underlayer, and the pattern is easily deformed by the reflected light.

【0007】そこで、化学増幅型レジストを用いる場合
は、通常、レジストの下層に下地層として反射防止膜を
形成し、露光光の反射の影響を抑制している。この反射
防止膜には、塗布型の有機系反射防止膜やスパッタ、C
VD、コーティング法等により形成される無機系反射防
止膜等が検討されている。
Therefore, when a chemically amplified resist is used, an antireflection film is usually formed as a base layer below the resist to suppress the influence of reflection of exposure light. This anti-reflection film includes a coating type organic anti-reflection film, sputtering, C
An inorganic antireflection film formed by VD, coating method, or the like is being studied.

【0008】しかし、化学増幅型レジストの下地層とし
て有機系反射防止膜や無機系反射防止膜を使用した場合
は、パターニングを行った際に、複数のラインパターン
を規則的に配置したような密なパターン形成領域におい
て、レジストパターンに裾引きが生じるという問題が指
摘されている。
However, when an organic anti-reflection film or an inorganic anti-reflection film is used as a base layer of a chemically amplified resist, when patterning is performed, a dense line pattern in which a plurality of line patterns are regularly arranged. It has been pointed out that a resist pattern has a footing in a pattern forming region.

【0009】このパターンの裾引きの問題に対しては、
例えば、反射防止膜として、光酸発生剤を含有したもの
を使用し、化学増幅型レジストと反射防止膜との界面で
の化学結合を切り離しやすくすることで、パターンの裾
引きを防止している。
[0009] To solve the problem of tailing of the pattern,
For example, as the anti-reflection film, the one containing a photoacid generator is used, and the chemical bond at the interface between the chemically amplified resist and the anti-reflection film is easily separated, thereby preventing the footing of the pattern. .

【0010】パターンの裾引きをなくすことで、所定ピ
ッチで複数のラインパターンを規則的に配置した密なレ
ジストパターンを形成する場合は、パターンの形成をよ
り広いマージンで得ることができる。
In the case where a dense resist pattern in which a plurality of line patterns are regularly arranged at a predetermined pitch is formed by eliminating the footing of the pattern, the pattern can be formed with a wider margin.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、形成す
るパターンは、基板上に一様に同じ密度で形成されるも
のではない。多くの場合は、同じ基板の上で、複数のラ
インパターンが規則的に配置された密なパターン形成領
域と、ラインパターンが単独で存在する疎なパターン形
成領域が混在している。パターンの疎密の違いは、光近
接効果等の影響により、レジストパターンを形成した場
合の裾引きの度合いに影響を与える。一般に、密なパタ
ーン形成領域は、疎なパターン領域に比較し、裾引きが
起こりやすくなる。
However, the patterns to be formed are not uniformly formed on the substrate at the same density. In many cases, a dense pattern formation region where a plurality of line patterns are regularly arranged and a sparse pattern formation region where a line pattern exists alone are mixed on the same substrate. The difference in pattern density affects the degree of footing when a resist pattern is formed due to the influence of the optical proximity effect and the like. In general, a dense pattern formation region is more likely to be skirted than a sparse pattern region.

【0012】図4(a)は、このように同一基板上に密
なパターン形成領域と、疎なパターン形成領域とが混在
している場合のレジストパターンの形成例を示す平面図
であり、図4(b)は、図4(a)の切断線AA’にお
けるレジストパターンの断面図である。
FIG. 4A is a plan view showing an example of forming a resist pattern when a dense pattern formation region and a sparse pattern formation region are mixed on the same substrate. FIG. 4B is a cross-sectional view of the resist pattern taken along a cutting line AA ′ in FIG.

【0013】図4(b)に示すように、パターニング対
象である薄膜が形成された基板10上に化学増幅型レジ
ストの下地層として光酸発生剤を含有する反射防止膜1
20を形成し、複数のラインパターンを規則的に配置し
た密なパターン形成領域170Bでのレジストパターン
の裾引きがなくなるように調整すると、孤立したライン
パターン形成領域170Aでは、レジストパターンにア
ンダーカットが入り、パターン倒れが起きやすい状態に
なる。
As shown in FIG. 4B, an antireflection film 1 containing a photoacid generator is formed as a base layer of a chemically amplified resist on a substrate 10 on which a thin film to be patterned is formed.
When the resist pattern is adjusted so that the bottom of the resist pattern in the dense pattern formation region 170B where a plurality of line patterns are regularly arranged is eliminated, the undercut is formed in the isolated line pattern formation region 170A. Enters, and the pattern falls easily.

【0014】逆に孤立したラインパターン形成領域17
0Aにおいて、アンダーカットが入らないように下地層
の条件やレジストのベーク条件等を調整した場合は、複
数のラインパターンが配置される密なパターン形成領域
170Bにおいてパターンの裾引きが起こりやすくな
る。
On the contrary, an isolated line pattern forming area 17
At 0A, when the conditions of the underlayer and the baking conditions of the resist are adjusted so as not to cause undercut, the pattern is likely to be skirted in the dense pattern formation region 170B where a plurality of line patterns are arranged.

【0015】また、疎なパターン形成領域170Aでの
パターン形成のみを行う工程と、密なパターン形成領域
170Bでのパターン形成のみを行う工程とをそれぞれ
別工程で行うことにより、各々を最適な形状にすること
は可能であるが、工程数が増えるだけでなく、加工表面
に段差等が生じ、分割した残りのパターン形成時にフォ
トレジストの塗布ムラや焦点深度の低下等の問題が生じ
る。
Further, the step of forming only the pattern in the sparse pattern forming area 170A and the step of forming only the pattern in the dense pattern forming area 170B are performed in separate steps, respectively. However, not only the number of steps is increased, but also a step is formed on the processed surface, and problems such as uneven coating of the photoresist and a decrease in the depth of focus when forming the remaining divided pattern arise.

【0016】上記課題に鑑み、本発明の目的は、密なパ
ターン形成領域と疎なパターン形成領域が同一基板上に
混在する場合において、いずれのパターン形成領域に対
しても、良好なレジストパターンを提供するパターン形
成方法を提供するものである。
In view of the above-mentioned problems, an object of the present invention is to provide a method for forming a good resist pattern in any pattern forming region when a dense pattern forming region and a sparse pattern forming region are mixed on the same substrate. The present invention provides a provided pattern forming method.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明のパターン形成方
法の第1の特徴は、パターニングを行う薄膜上に、第1
のレジストの露光波長に対し反射防止機能を有する反射
防止膜を形成する工程と、反射防止膜表面を選択的にア
ルカリ処理する工程と、該アルカリ処理後の反射防止膜
表面に第1のレジスト膜をコーティングする工程とを有
することである。
A first feature of the pattern forming method of the present invention is that a first film is formed on a thin film to be patterned.
Forming an antireflection film having an antireflection function with respect to the exposure wavelength of the resist, selectively alkali-treating the antireflection film surface, and forming a first resist film on the antireflection film surface after the alkali treatment. And a step of coating.

【0018】上記本発明の第1の特徴によれば、第1の
レジスト膜をコーティングする前に、反射防止膜の表面
にあらかじめ行う選択的なアルカリ処理により、レジス
トの現像後のパターンの裾引きの度合いを調整できる。
従って、各領域ごとに形成するパターンの密度とアルカ
リ処理の有無を選択することにより、最適なレジストパ
ターン形状の調整が可能になる。
According to the first aspect of the present invention, before coating the first resist film, the surface of the anti-reflection film is subjected to a selective alkali treatment in advance, so that the resist is developed after the resist is developed. Can be adjusted.
Therefore, by selecting the density of the pattern formed for each region and the presence or absence of the alkali treatment, it is possible to adjust the resist pattern shape optimally.

【0019】本発明のパターン形成方法の第2の特徴
は、第1の特徴を有するパターン形成方法において、反
射防止膜が光酸発生剤を含有する反射防止膜であり、さ
らに、反射防止膜のアルカリ処理された領域上には、第
1のレジストの疎なパターンを形成し、反射防止膜のア
ルカリ処理されなかった領域上には、第1のレジストの
密なパターンを形成する工程とを有することである。
A second feature of the pattern forming method of the present invention is that, in the pattern forming method having the first feature, the anti-reflection film is an anti-reflection film containing a photoacid generator. Forming a sparse pattern of the first resist on the alkali-treated area, and forming a dense pattern of the first resist on the non-alkali-treated area of the antireflection film. That is.

【0020】上記本発明の第2の特徴によれば、反射防
止膜に光酸発生剤を有している場合において、アルカリ
処理された領域では、発生した酸がアルカリにより中和
され、酸発生効果を抑制する。よって、この上に形成す
る第1のレジストをパターニングする際には、アンダー
カットが起こりにくいパターンを形成できる。逆に、ア
ルカリ処理されていない領域上には、発生する酸によ
り、反射防止膜とレジストとの界面における結合を切断
し、レジストパターンの裾引き発生を防止できる。従っ
て、アルカリ処理された領域上には、疎なパターンを形
成し、アルカリ処理されていない領域上には密なパター
ンを形成することにより、パターンの疎密に応じ、良好
なレジストパターンを形成できる。
According to the second feature of the present invention, when the antireflection film has a photoacid generator, the generated acid is neutralized by the alkali in the alkali-treated region, and Suppress the effect. Therefore, when patterning the first resist formed thereon, it is possible to form a pattern in which undercut does not easily occur. Conversely, on a region that has not been subjected to the alkali treatment, the bond generated at the interface between the antireflection film and the resist is broken by the generated acid, and the occurrence of tailing of the resist pattern can be prevented. Therefore, by forming a sparse pattern on a region that has been subjected to alkali treatment and forming a dense pattern on a region that has not been subjected to alkali treatment, a good resist pattern can be formed in accordance with the pattern density.

【0021】本発明のパターン形成方法の第3の特徴
は、上記第1又は第2の特徴において、反射防止膜表面
を選択的にアルカリ処理する工程が、反射防止膜上に第
2のレジストをコーティングする工程と、第2のレジス
トに選択的に露光する工程と、該露光後のレジストを現
像する工程と、現像により露出した反射防止膜の露出表
面をアルカリ処理する工程とを有することである。
According to a third feature of the pattern forming method of the present invention, in the above first or second feature, the step of selectively treating the surface of the antireflection film with an alkali comprises applying a second resist on the antireflection film. A coating step; a step of selectively exposing the second resist; a step of developing the exposed resist; and a step of alkali-treating the exposed surface of the antireflection film exposed by the development. .

【0022】上記本発明の第3の特徴によれば、第2の
レジストパターニング工程を用いてアルカリ処理領域を
特定できる。従って、アルカリ処理領域の範囲を高い精
度で選択できる。
According to the third feature of the present invention, the alkali-treated region can be specified by using the second resist patterning step. Therefore, the range of the alkali treatment region can be selected with high accuracy.

【0023】本発明のパターン形成方法の第4の特徴
は、上記第3の特徴において、反射防止膜の露出表面を
アルカリ処理する工程を現像工程と同一工程で行うこと
である。
A fourth feature of the pattern forming method of the present invention is that, in the above-mentioned third feature, the step of alkali-treating the exposed surface of the antireflection film is performed in the same step as the developing step.

【0024】上記本発明の第4の特徴によれば、アルカ
リ処理と現像工程を同一の工程で行うことができるの
で、アルカリ処理に伴う工程の負担を軽減することがで
きる。
According to the fourth aspect of the present invention, the alkali treatment and the development step can be performed in the same step, so that the load on the steps involved in the alkali treatment can be reduced.

【0025】また、市販の現像液の多くが、アルカリ水
溶液を使用しているので、容易にこの工程を実行でき
る。
Further, most of the commercially available developers use an aqueous alkaline solution, so that this step can be easily carried out.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】本実施の形態のパターン形成方法
では、光酸発生剤を含有する反射防止膜を下地層として
用いた化学増幅型レジストのパターニング方法におい
て、疎なパターンを形成する領域の反射防止膜に対しあ
らかじめアルカリ処理を行うことを特徴とする。この方
法によれば、パターンの疎密による部分的なパターンの
裾引きやアンダーカットの発生を抑制し、パターンの疎
密にかかわらず精度の高いレジストのパターニングが可
能になる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In a pattern forming method according to the present embodiment, in a method for patterning a chemically amplified resist using an antireflection film containing a photoacid generator as a base layer, a region where a sparse pattern is to be formed is formed. It is characterized in that an alkali treatment is performed on the antireflection film in advance. According to this method, the occurrence of partial skirting or undercut of the pattern due to the pattern density is suppressed, and highly accurate resist patterning can be performed regardless of the pattern density.

【0027】以下、図面を参照しながらより具体的に説
明する。
Hereinafter, a more specific description will be given with reference to the drawings.

【0028】図1(a)〜図1(e)は、本実施の形態
に係るパターン形成方法の製造工程を示す工程図であ
る。
FIGS. 1A to 1E are process diagrams showing a manufacturing process of the pattern forming method according to the present embodiment.

【0029】まず、図1(a)に示すように、パターニ
ング加工を行おうとする導体薄膜、半導体薄膜もしくは
絶縁体薄膜等(図示せず)が形成された基板10の表面
上に光酸発生剤を含有する反射防止膜20をスピンナー
等を用いてコーティングする。この反射防止膜20は、
化学増幅型レジストの露光波長に対し反射防止機能を有
するものであり、例えばノボラック系の樹脂やポリイミ
ド等の化学増幅型レジストの露光波長を吸収するベース
樹脂と、この露光波長を受けて酸を発生するトリフェニ
ルスルフォニウム塩等の光酸発生剤を含有する。なお、
光酸発生剤は、ベース樹脂に対して0.1wt%〜30
wt%程度含まれる。また、反射防止膜20の厚みは、
例えば0.05μm〜0.3μm程度、好ましくは0.
1μm程度とする。
First, as shown in FIG. 1A, a photoacid generator is formed on the surface of a substrate 10 on which a conductive thin film, a semiconductor thin film or an insulator thin film (not shown) to be patterned is formed. Is coated using a spinner or the like. This anti-reflection film 20
It has an anti-reflection function with respect to the exposure wavelength of the chemically amplified resist, for example, a base resin that absorbs the exposure wavelength of the chemically amplified resist, such as a novolak resin or polyimide, and generates an acid upon receiving the exposure wavelength A photoacid generator such as triphenylsulfonium salt. In addition,
The photoacid generator is 0.1 wt% to 30 wt.
% by weight. The thickness of the antireflection film 20 is
For example, about 0.05 μm to 0.3 μm, preferably 0.1 μm to 0.3 μm.
It is about 1 μm.

【0030】続けて、ホットプレート等を用いてベーキ
ングして、反射防止膜20をレジスト溶剤に不溶な状態
にする。
Subsequently, baking is performed using a hot plate or the like to make the antireflection film 20 insoluble in the resist solvent.

【0031】さらに、反射防止膜20上に、ポジ型のレ
ジスト30をコーティングし、必要に応じてレジスト3
0中の溶剤を蒸発させるため、プリベークを行う。この
ポジ型のレジスト30は、化学増幅型レジストと波長感
度が異なるレジストであることが望ましく、例えばi線
用のポジ型レジスト等を用いる。具体的には市販の日本
合成ゴム社製IXシリーズの例えばIX410を用いる
ことができる。
Further, a positive type resist 30 is coated on the anti-reflection film 20, and
Prebake is performed to evaporate the solvent in the solvent. The positive resist 30 is desirably a resist having a wavelength sensitivity different from that of the chemically amplified resist. For example, a positive resist for i-line is used. Specifically, commercially available IX series manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., for example, IX410 can be used.

【0032】次に、図1(b)に示すように、後の工程
で、疎なパターンを形成する領域に開口をもつフォトマ
スク40を介して予備露光を行う。ポジ型のレジスト3
0としてi線用レジストを用いた場合は、露光光源とし
てi線を使用する。こうして、ポジ型のレジスト30の
露光部30Aを感光する。このとき、下地層である反射
防止膜20は感光されないことが望ましい。
Next, as shown in FIG. 1B, in a later step, preliminary exposure is performed through a photomask 40 having an opening in a region where a sparse pattern is to be formed. Positive resist 3
When an i-line resist is used as 0, i-line is used as an exposure light source. Thus, the exposed portion 30A of the positive resist 30 is exposed. At this time, it is desirable that the antireflection film 20 serving as a base layer is not exposed to light.

【0033】続けて、図1(c)に示すように、アルカ
リ水溶液を含む現像液でポジ型のレジスト30を現像す
る。露光部30Aは、現像液に溶解する。これに伴い、
反射防止膜20の表面が選択的に露出し、この露出表面
は、現像液によってアルカリ処理され、アルカリ処理領
域50となる。
Subsequently, as shown in FIG. 1C, the positive resist 30 is developed with a developing solution containing an aqueous alkaline solution. The exposed portion 30A dissolves in the developer. Along with this,
The surface of the antireflection film 20 is selectively exposed, and the exposed surface is alkali-treated with a developing solution to become an alkali-treated region 50.

【0034】このときに用いる現像液としては、市販さ
れている一般のi線用のポジ型レジストのための現像液
を用いることができる。具体的には、例えば多摩化学社
製の現像液AD−10等を用いることができる。
As a developer used at this time, a commercially available developer for a general i-line positive resist can be used. Specifically, for example, a developer AD-10 manufactured by Tama Chemical Co., Ltd. or the like can be used.

【0035】現像条件は、一般的な条件を用いて良く、
例えば現像液温度は約23℃とし、現像液を基板上に滴
下し、これをスピナーで回転塗布することで、現像を行
うことができる。勿論、現像液中に基板を浸せきした
り、基板に現像液を吹き付けることで現像を行うことも
できる。現像後、基板上に残った現像液は純水で洗い流
す。
As the developing conditions, general conditions may be used.
For example, the developer can be developed by dropping the developer on a substrate at a temperature of about 23 ° C. and spin-coating the solution with a spinner. Of course, the development can also be performed by immersing the substrate in the developer or spraying the developer on the substrate. After the development, the developer remaining on the substrate is washed away with pure water.

【0036】この後、レジスト溶媒にも使用される乳酸
エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等の
反射防止膜20表面を改質しない有機溶剤を用いて、残
ったポジ型のレジスト30のみを除去する。基板表面に
は、図1(d)に示すように、アルカリ処理領域50を
有する反射防止膜20が残る。
Thereafter, only the remaining positive resist 30 is removed using an organic solvent which does not modify the surface of the antireflection film 20 such as ethyl lactate or propylene glycol monomethyl ether which is also used as a resist solvent. As shown in FIG. 1D, the antireflection film 20 having the alkali treatment region 50 remains on the substrate surface.

【0037】なお、反射防止膜20の選択的なアルカリ
処理は、独立した工程で行うことも可能であるが、上述
するように、アルカリ水溶液を含む市販の現像液を用い
てレジスト30の現像と同時にアルカリ処理を行えば、
反射防止膜20上の選択的なアルカリ処理を負担の少な
い工程で行うことができるので好ましい。
The selective alkali treatment of the antireflection film 20 can be performed in an independent step. However, as described above, the development of the resist 30 using a commercially available developer containing an aqueous alkali solution is performed. If you perform alkali treatment at the same time,
It is preferable because the selective alkali treatment on the antireflection film 20 can be performed in a process with a small load.

【0038】この後は、化学増幅型レジスト60を反射
防止膜20上にコーティングし、通常の化学増幅型レジ
ストを用いたレジストのパターニングを行う。ポジ型の
化学増幅型レジスト60としては、例えば日本合成ゴム
社製JSR−Vシリーズのレジストを使用することがで
きる。このレジストをコーティング後、プリベークを行
い、約0.1μm膜厚のレジスト膜を形成する。続い
て、フォトマスクを介して、KrFエキシマレーザを光
源とする縮小投影露光もしくはスキャニング露光によ
り、上記化学増幅型レジスト60をパターン露光する。
このとき、反射防止膜20のアルカリ処理領域50上に
は、単独のラインパターンのような疎なパターンを形成
し、それ以外の領域には複数のラインパターンが規則的
に配置された密なパターンを形成する。
Thereafter, a chemically amplified resist 60 is coated on the anti-reflection film 20, and the resist is patterned using a normal chemically amplified resist. As the positive chemically amplified resist 60, for example, a JSR-V series resist manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd. can be used. After coating this resist, pre-baking is performed to form a resist film having a thickness of about 0.1 μm. Subsequently, the chemical amplification type resist 60 is pattern-exposed through a photomask by reduction projection exposure or scanning exposure using a KrF excimer laser as a light source.
At this time, a sparse pattern such as a single line pattern is formed on the alkali-treated region 50 of the antireflection film 20, and a dense pattern in which a plurality of line patterns are regularly arranged is formed in other regions. To form

【0039】この後、化学増幅型レジスト60用の現像
液を用いて現像を行う。この後は、得られたレジストパ
ターンをマスクとして、RIE(Reactive Ion Etchi
ng)等のドライエッチング方法を用いてパターニング対
象となる薄膜等をエッチングする。エッチング後、残っ
たレジスト膜を除去すれば、所望の薄膜パターンを基板
上に形成することができる。
Thereafter, development is performed using a developing solution for the chemically amplified resist 60. After that, using the obtained resist pattern as a mask, RIE (Reactive Ion Etchi
ng) and the like to etch a thin film or the like to be patterned. By removing the remaining resist film after the etching, a desired thin film pattern can be formed on the substrate.

【0040】図2(a)は、本実施の形態で得られる化
学増幅型レジストパターンの一例を示す平面図である。
また、図2(b)は、図2(a)の切断線AA’におけ
る断面図である。同図に示すように、反射防止膜20の
アルカリ処理領域50上には、単独のラインパターン6
0A等の疎なパターンを形成し、それ以外の領域には、
複数のラインパターン60Bが規則的に配列された密な
パターンを形成する。例えば密なパターン領域には、
0.13μm程度のラインアンドスペースのパターンを
形成できる。
FIG. 2A is a plan view showing an example of a chemically amplified resist pattern obtained in the present embodiment.
FIG. 2B is a cross-sectional view taken along a cutting line AA ′ in FIG. As shown in the figure, a single line pattern 6 is provided on the alkali-treated region 50 of the antireflection film 20.
A sparse pattern such as 0A is formed, and in other areas,
A plurality of line patterns 60B form a dense pattern arranged regularly. For example, in a dense pattern area,
A line and space pattern of about 0.13 μm can be formed.

【0041】一般に、密なパターン形成領域では、レジ
ストパターンの裾引きが生じやすいが、アルカリ処理領
域50以外の反射防止膜20上には、化学増幅型レジス
ト60の露光の際に反射防止膜20中で酸が発生するた
め、反射防止膜20と化学増幅型レジスト60との界面
での化学結合が切れ易くなり、現像により得たパターン
は、裾引きのないパターンが形成される。
In general, in the dense pattern formation region, the bottom of the resist pattern is apt to occur, but the antireflection film 20 is exposed on the antireflection film 20 other than the alkali treatment region 50 when the chemically amplified resist 60 is exposed. Since an acid is generated inside, the chemical bond at the interface between the antireflection film 20 and the chemically amplified resist 60 is easily broken, and the pattern obtained by development is a pattern without tailing.

【0042】一方、疎なパターン形成領域では、一般に
レジストパターンのアンダーカットによるパターン倒れ
が生じやすいが、アルカリ処理領域50上の疎なパター
ンは、反射防止膜20中に発生した酸がアルカリ処理に
より膜中に残ったアルカリ成分と中和されるため、反射
防止膜20と化学増幅型レジスト60との界面において
むしろ裾引きが起こりやすい状態となる。よって、レジ
ストパターンのアンダーカットは抑制され、パターン倒
れも防止できる。
On the other hand, in a sparse pattern formation region, pattern collapse due to an undercut of a resist pattern generally tends to occur, but in a sparse pattern on an alkali treatment region 50, an acid generated in the antireflection film 20 is formed by alkali treatment. Since the alkali component remaining in the film is neutralized, the tailing is likely to occur at the interface between the antireflection film 20 and the chemically amplified resist 60. Therefore, undercut of the resist pattern is suppressed, and pattern collapse can be prevented.

【0043】従って、図2(b)に示すように、規則的
なラインパターンが複数配列された密なパターン形成領
域では、裾引きがなく広いマージンで切れのよい断面パ
ターンの形成が可能であるとともに、単独のラインパタ
ーンが形成される疎なラインパターン形成領域では、パ
ターン倒れ等が生じにくい安定した断面パターンを形成
できる。
Therefore, as shown in FIG. 2B, in a dense pattern forming region in which a plurality of regular line patterns are arranged, it is possible to form a sharp cross-sectional pattern with a wide margin without tailing. In addition, in a sparse line pattern formation region where a single line pattern is formed, a stable cross-sectional pattern in which pattern collapse or the like does not easily occur can be formed.

【0044】この結果、同一基板上に形成した疎なパタ
ーン形成領域と密なパターン形成領域の双方に最適なレ
ジストパターンを形成できるため、プロセスにおける歩
留まりを改善することが可能となる。
As a result, an optimum resist pattern can be formed in both the sparse pattern formation region and the dense pattern formation region formed on the same substrate, and the yield in the process can be improved.

【0045】なお、上述した実施の形態において、反射
防止膜のアルカリ処理に利用するアルカリ液としてi線
用レジストの現像液を用いているが、アルカリ液であれ
ば、同様な効果を生じるため、水酸化カリウムや水酸化
ナトリウムあるいはアンモニア等を含むアルカリ水溶液
であれば、使用できる。
In the above-described embodiment, the developing solution for the i-line resist is used as the alkali solution used for the alkali treatment of the anti-reflection film. Any alkaline aqueous solution containing potassium hydroxide, sodium hydroxide, ammonia or the like can be used.

【0046】また、上述した実施の形態において、反射
防止膜20の所定領域のみにアルカリ処理を行う際に使
用するレジストパターニングには、ネガ型、ポジ型のど
ちらのレジストを使用してもよい。化学増幅型レジスト
についても同様に、ネガ型、ポジ型どちらでも使用可能
である。
In the above-described embodiment, either a negative type resist or a positive type resist may be used for resist patterning used when only a predetermined region of the antireflection film 20 is subjected to alkali treatment. Similarly, for a chemically amplified resist, either a negative type or a positive type can be used.

【0047】また、反射防止膜20上のアルカリ処理領
域を特定するためのパターニングで、使用するフォトマ
スクは、最終的な薄膜のパターニングに使用するフォト
マスクの設計パターンを参考にして、その設計パターン
の疎密の度合いに応じて開口パターンを形成すればよ
い。例えば、あらかじめ、パターン密度と現像後の化学
増幅型レジストへのアンダーカットの発生有無との関係
を実験的に求め、アンダーカットが発生するパターン密
度の値を特定し、このパターン密度を境界値として、こ
れよりパターン密度が疎な領域においては、反射防止膜
にアルカリ処理のための開口パターンを形成するとよ
い。例えば、上述した実施の形態の場合では、少なくと
も隣接するライン間の距離が0.3μm〜0.5μm以上
となる領域ではパターン密度が疎な領域として扱い、ア
ルカリ処理を行う。
In the patterning for specifying the alkali-treated region on the antireflection film 20, the photomask used is determined by referring to the design pattern of the photomask used for patterning the final thin film. The opening pattern may be formed according to the degree of density. For example, in advance, the relationship between the pattern density and the occurrence of undercut in the chemically amplified resist after development is experimentally determined, the value of the pattern density at which undercut occurs is specified, and this pattern density is used as a boundary value. In regions where the pattern density is lower than this, an opening pattern for alkali treatment may be formed in the antireflection film. For example, in the case of the above-described embodiment, at least a region where the distance between adjacent lines is 0.3 μm to 0.5 μm or more is treated as a region having a low pattern density, and alkali treatment is performed.

【0048】このように、フォトマスクを作製する際
に、実際に薄膜上に形成するパターンの設計と同時に、
これに応じたアルカリ処理用のパターン設計を行うとよ
い。
As described above, at the time of manufacturing a photomask, at the same time as designing a pattern to be actually formed on a thin film,
It is preferable to design a pattern for alkali treatment according to this.

【0049】図3は、本実施の形態で使用した有機系反
射防止膜と、最近、化学増幅型レジストの反射防止膜と
しての使用が検討されている無機系のSOG(Spin On
Glass)膜に対するアルカリ処理効果を示すグラフで
ある。ここでの、アルカリ処理は、各反射膜上にi線用
レジストの現像液をスピナー等でコーティングした後純
水で洗浄したものである。図3のグラフは、アルカリ処
理の前後において、各反射防止膜上での純水の接触角の
変化を示す。
FIG. 3 shows an organic anti-reflection film used in the present embodiment and an inorganic SOG (Spin On Anti-Reflection Film) which has recently been considered to be used as an anti-reflection film for a chemically amplified resist.
5 is a graph showing the effect of alkali treatment on a (Glass) film. Here, the alkali treatment is a treatment in which a developing solution of an i-line resist is coated on each reflective film with a spinner or the like and then washed with pure water. The graph of FIG. 3 shows the change in the contact angle of pure water on each antireflection film before and after the alkali treatment.

【0050】本実施の形態で使用した反射防止膜では、
アルカリ処理を行うことにより、純水の接触角は大幅に
減少しており、アルカリ処理により濡れ性が上昇してい
る。このことは、すでに説明したように、アルカリ処理
により反射防止膜中に発生した酸が中和され、液滴の裾
引きが生じ易い条件になることを裏付けるものである。
なお、露光光を照射し、酸発生が生じる条件とすれば、
アルカリ処理の有無はより顕著な違いとなることが予想
される。
In the antireflection film used in this embodiment,
By performing the alkali treatment, the contact angle of pure water is greatly reduced, and the wettability is increased by the alkali treatment. This supports the fact that, as already described, the acid generated in the antireflection film by the alkali treatment is neutralized, and the condition is liable to cause the trailing of the droplet.
In addition, if the conditions for irradiating exposure light and generating acid are set as follows:
The presence or absence of the alkali treatment is expected to make a more significant difference.

【0051】一方、SOG膜の場合では、光酸発生剤を
含有する有機反射防止膜の場合とは異なり、アルカリ処
理を行うことにより、水滴の接触角はむしろ高くなっ
た。即ち、アルカリ処理された領域では、レジストパタ
ーンはむしろ裾引きがなくなることを示唆している。即
ち、少なくともアルカリ処理の有無がレジストパターン
の裾引きの度合いを調整できることを示している。尚、
アルカリ処理の時間や温度を調整することで、これらの
条件をより最適な条件に設計することが可能である。従
って、SOG膜を使用する場合には、疎なパターンを形
成する領域では、むしろアルカリ処理を行わず、密なパ
ターンの形成領域においてアルカリ処理を行うことで、
パターン裾引きを抑えレジストパターンの改良に役立て
ることができる。
On the other hand, in the case of the SOG film, unlike the case of the organic antireflection film containing the photoacid generator, the contact angle of the water droplet was rather increased by performing the alkali treatment. In other words, this suggests that the resist pattern does not have a tail in the alkali-treated region. That is, at least the presence or absence of alkali treatment indicates that the degree of footing of the resist pattern can be adjusted. still,
By adjusting the time and temperature of the alkali treatment, it is possible to design these conditions to more optimal conditions. Therefore, when the SOG film is used, the alkali treatment is not performed in a region where a sparse pattern is formed, but the alkali treatment is performed in a region where a dense pattern is formed.
The pattern tailing can be suppressed, which can be used to improve the resist pattern.

【0052】また、上述する本実施の形態では、薄膜パ
ターンの形成に際しては、反射防止膜を必要とする化学
増幅型レジストを用いているが、化学増幅型レジストに
限らず、反射防止膜を下地膜として使用するレジストで
あれば、同様にアルカリ処理を反射防止膜表面に施すこ
とで、レジストパターンの裾引き度合いを調整すること
ができる。
Further, in the above-described embodiment, when forming a thin film pattern, a chemically amplified resist which requires an antireflection film is used. In the case of a resist used as a base film, the degree of footing of the resist pattern can be adjusted by similarly performing an alkali treatment on the surface of the antireflection film.

【0053】以上、本発明のパターン形成方法につい
て、本実施の形態を参考に説明したが、本実施の形態は
これらの説明に限定されるものではなく、さらに種々の
改良や置換が可能であることは当業者には自明である。
As described above, the pattern forming method of the present invention has been described with reference to the present embodiment. However, the present embodiment is not limited to the description, and various improvements and substitutions are possible. This is obvious to those skilled in the art.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のパターン
形成方法によれば、同一基板上に密なパターンと疎なパ
ターンが混在する場合に、反射防止膜上のアルカリ処理
を選択的に行うことにより、各パターンの疎密に応じた
良好なレジストパターンを形成できる。
As described above, according to the pattern forming method of the present invention, when a dense pattern and a sparse pattern are mixed on the same substrate, alkali treatment on the antireflection film is selectively performed. Thereby, a good resist pattern corresponding to the density of each pattern can be formed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本実施の形態に係るパターン形成方法を示す工
程図である。
FIG. 1 is a process chart showing a pattern forming method according to an embodiment.

【図2】本実施の形態に係るパターン形成方法で作製す
るレジストパターンの平面図と断面図である。
FIGS. 2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view of a resist pattern formed by the pattern forming method according to the present embodiment. FIGS.

【図3】本実施の形態に係る反射防止膜およびSOG膜
に対し、アルカリ処理を行った場合の純水の接触角を示
すものである。
FIG. 3 shows a contact angle of pure water when an alkali treatment is performed on the antireflection film and the SOG film according to the present embodiment.

【図4】従来のパターン形成方法で作製されたレジスト
パターンの平面図と断面図である。
FIG. 4 is a plan view and a cross-sectional view of a resist pattern produced by a conventional pattern forming method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 基板 20 反射防止膜 30 レジスト 40 フォトマスク 50 アルカリ処理領域 70 レジストパターン DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Substrate 20 Antireflection film 30 Resist 40 Photomask 50 Alkali processing area 70 Resist pattern

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H025 AA03 AA04 AB16 AC04 AC08 AD03 BE00 BE10 BG00 DA34 FA17 5F046 HA07 JA04 JA22 LA01 LA14 LA18 PA03 PA07 PA19  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2H025 AA03 AA04 AB16 AC04 AC08 AD03 BE00 BE10 BG00 DA34 FA17 5F046 HA07 JA04 JA22 LA01 LA14 LA18 PA03 PA07 PA19

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 パターニングを行う薄膜上に、第1のレ
ジストの露光波長に対し反射防止機能を有する反射防止
膜を形成する工程と、 前記反射防止膜表面を選択的にアルカリ処理する工程
と、 該アルカリ処理後の前記反射防止膜表面に前記第1のレ
ジスト膜をコーティングする工程とを有することを特徴
とするパターン形成方法。
A step of forming an anti-reflection film having an anti-reflection function with respect to an exposure wavelength of a first resist on a thin film to be patterned; and a step of selectively subjecting the anti-reflection film surface to an alkali treatment. Coating the surface of the antireflection film after the alkali treatment with the first resist film.
【請求項2】 前記反射防止膜は、光酸発生剤を含有す
る反射防止膜であり、 さらに、露光、現像により前記反射防止膜のアルカリ処
理された領域上には、前記第1のレジストの疎なパター
ンを形成し、前記反射防止膜のアルカリ処理されなかっ
た領域上には、前記第1のレジストの密なパターンを形
成する工程とを有することを特徴とする請求項1に記載
のパターン形成方法。
2. The anti-reflection film is an anti-reflection film containing a photoacid generator. Further, on the region of the anti-reflection film which has been subjected to alkali treatment by exposure and development, the first resist is Forming a sparse pattern, and forming a dense pattern of the first resist on a region of the antireflection film that has not been subjected to alkali treatment. Forming method.
【請求項3】 前記反射防止膜表面を選択的にアルカリ
処理する工程は、前記反射防止膜上に第2のレジストを
コーティングする工程と、 前記第2のレジストに選択的に露光する工程と、 該露光後の前記レジストを現像する工程と、 前記現像により露出した前記反射防止膜の露出表面をア
ルカリ処理する工程とを有することを特徴とする請求項
1または請求項2に記載のパターン形成方法。
3. The step of selectively alkali-treating the surface of the anti-reflection film, the step of coating a second resist on the anti-reflection film, and the step of selectively exposing the second resist. The pattern forming method according to claim 1, further comprising: developing the resist after the exposure; and performing an alkali treatment on an exposed surface of the antireflection film exposed by the development. .
【請求項4】 前記反射防止膜の露出表面をアルカリ処
理する工程は、 前記現像する工程で使用するアルカリ現像液を用いて、
現像する工程と同一の工程で行うことを特徴とする請求
項3に記載のパターン形成方法。
4. The step of treating the exposed surface of the antireflection film with an alkali using an alkali developing solution used in the step of developing.
4. The pattern forming method according to claim 3, wherein the step is performed in the same step as the step of developing.
【請求項5】 前記第1のレジストは、化学増幅型レジ
ストであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1
項に記載のパターン形成方法。
5. The method according to claim 1, wherein the first resist is a chemically amplified resist.
The pattern forming method according to the above item.
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