JP2001284209A - Method of forming multilayered resist pattern and method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method of forming multilayered resist pattern and method of manufacturing semiconductor device

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JP2001284209A
JP2001284209A JP2000093220A JP2000093220A JP2001284209A JP 2001284209 A JP2001284209 A JP 2001284209A JP 2000093220 A JP2000093220 A JP 2000093220A JP 2000093220 A JP2000093220 A JP 2000093220A JP 2001284209 A JP2001284209 A JP 2001284209A
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JP
Japan
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resist
film
solution
layer
intermediate layer
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Application number
JP2000093220A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideshi Shiobara
英志 塩原
Yasuhiko Sato
康彦 佐藤
Kiyonobu Onishi
廉伸 大西
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of forming a multilayered resist pattern, by which the coating step in a multilayered resist process can be simplified and a method of manufacturing a semiconductor device. SOLUTION: In the method of forming a multilayered resist pattern, a material having low solubility against the solvent of an SOG film material is used for a lower-layer resist and its solution is applied to a substrate 10 to be worked. Before baking the film 3' of the solution, an applied film is formed on the film 3' by dripping an SOG solution 7 onto the film 3'. It is also possible to drip the SOG solution after the film 3' is dried by means of a spin dryer, etc. Then the SOG solution 7 is dried and the film 3' and the film of the solution 7 are collectively baked (heat-treated) on a hot plate 5. In addition, after the solution for an upper-layer resist is applied to the SOG film 7, the upper-layer resist is formed by baking the solution. Consequently, the solution applying and baking steps performed every time at the time of forming the films 3' and film 7 in the conventional example can be carried out at the same time. Namely, one baking step can be omitted.

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、半導体装置の製造
方法におけるリソグラフィー工程に係り、とくに塗布膜
を積層する多層レジストプロセスにおける多層の塗布膜
の形成方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lithography step in a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for forming a multilayer coating film in a multilayer resist process for laminating coating films.

【0002】[0002]

【従来の技術】図13乃至図15は、従来の多層レジス
トパターンを形成するプロセスを示す断面図である。ま
ず、ウェーハ100を回転可能なスピンチャック101
により支持する。次に、ウェーハ100は、スピンチャ
ック101の回転により回転され、その回転するウェー
ハ100の主面に下層レジスト溶液供給ノズル102か
ら下層レジスト溶液103が供給される(図13
(a))。ウェーハ100の回転により下層レジスト溶
液103は、均一に主面に塗布される。その後主面上に
塗布された下層レジスト103の膜は、乾燥される(図
13(b))。次に、ウェーハ100は、ホットプレー
ト105に搭載されベークされて下層レジスト104が
形成される(図13(c))。次に、ウェーハ100の
主面にSOG溶液供給ノズル106からSOG溶液10
7が供給される(図14(a))。ウェーハ100の回
転によりSOG溶液107は、均一に下層レジスト10
4上に塗布される。その後、下層レジスト104上に塗
布されたSOG溶液の膜107の膜は、乾燥される(図
14(b))。
2. Description of the Related Art FIGS. 13 to 15 are sectional views showing a process for forming a conventional multilayer resist pattern. First, a spin chuck 101 capable of rotating a wafer 100
Supported by Next, the wafer 100 is rotated by the rotation of the spin chuck 101, and the lower resist solution 103 is supplied to the main surface of the rotating wafer 100 from the lower resist solution supply nozzle 102 (FIG. 13).
(A)). By rotating the wafer 100, the lower resist solution 103 is uniformly applied to the main surface. Thereafter, the film of the lower resist 103 applied on the main surface is dried (FIG. 13B). Next, the wafer 100 is mounted on a hot plate 105 and baked to form a lower resist 104 (FIG. 13C). Next, the SOG solution supply nozzle 106 applies the SOG solution 10 to the main surface of the wafer 100.
7 is supplied (FIG. 14A). Due to the rotation of the wafer 100, the SOG solution 107 is uniformly dispersed in the lower resist 10.
4 is applied. Thereafter, the film of the SOG solution film 107 applied on the lower resist 104 is dried (FIG. 14B).

【0003】次に、ウェーハ100は、ホットプレート
105に搭載されベークされて中間層であるSOG膜1
08が形成される(図14(c))。次に、ウェーハ1
00の主面に上層レジスト溶液供給ノズル109から上
層レジスト溶液110が供給される(図15(a))。
ウェーハ100の回転により上層レジスト溶液110
は、均一にSOG膜108上に塗布される。その後、S
OG膜108上に塗布された上層レジスト溶液110の
膜は、乾燥される(図15(b))。次に、ウェーハ1
00は、ホットプレート105に搭載されベークされて
上層レジスト111が形成される。この様にして、下層
レジスト104、中間層であるSOG膜108及び上層
レジスト111の多層レジスト膜がウェーハ100上に
形成される(図15(c))。このSOG膜は、シリコ
ン酸化膜(SiO2 )をいう。有機溶剤に溶けたガラス
溶液をウェーハ上にスピンコートし加熱処理して形成さ
れものである。
Next, the wafer 100 is mounted on a hot plate 105 and baked to form an SOG film 1 as an intermediate layer.
08 is formed (FIG. 14C). Next, wafer 1
The upper resist solution supply nozzle 109 supplies an upper resist solution 110 to the main surface of the substrate 00 (FIG. 15A).
By rotating the wafer 100, the upper resist solution 110
Is uniformly applied on the SOG film 108. Then, S
The film of the upper resist solution 110 applied on the OG film 108 is dried (FIG. 15B). Next, wafer 1
00 is mounted on a hot plate 105 and baked to form an upper resist 111. In this manner, a multilayer resist film including the lower resist 104, the SOG film 108 as an intermediate layer, and the upper resist 111 is formed on the wafer 100 (FIG. 15C). This SOG film is a silicon oxide film (SiO 2 ). It is formed by spin-coating a glass solution dissolved in an organic solvent on a wafer and performing heat treatment.

【0004】この多層レジスト膜は、ウェーハに形成さ
れたアルミニウムなどの金属膜(被処理膜)上に形成さ
れる。次に、上層レジストをパターニングする工程と、
パターニングされた上層レジストをマスクにしてSOG
膜をエッチングによりパターニングする工程と、パター
ニングされたSOG膜をマスクにして下層レジストをエ
ッチングによりパターニングする工程と、パターニング
された下層レジストをマスクにしてアルミニウムなどの
金属膜をエッチングする工程とを経て、金属膜をパター
ニングして、これを金属配線とする。
This multilayer resist film is formed on a metal film (processed film) such as aluminum formed on a wafer. Next, a step of patterning the upper layer resist,
SOG using the patterned upper resist as a mask
Through a step of patterning the film by etching, a step of patterning the lower resist by etching using the patterned SOG film as a mask, and a step of etching a metal film such as aluminum using the patterned lower resist as a mask, The metal film is patterned to form a metal wiring.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来の方法では、多層
レジストパターンは、上層レジスト/SOG/下層レジ
ストよりなる。そして、これらの多層膜を形成する工程
は、通常、まず被加工基板上に下層レジストを塗布、ベ
ークし、その後SOG膜を塗布、ベークし、さらに、上
層レジストを塗布、ベークをするという工程を経てくる
ので、工程が非常に煩雑になるという問題があった。本
発明は、このような事情によりなされたものであり、多
層レジストプロセスにおける塗布工程を簡略化すること
ができる多層レジストパターン形成方法及びこの方法を
用いた半導体装置の製造方法を提供する。
In the conventional method, the multilayer resist pattern is composed of upper resist / SOG / lower resist. The step of forming these multilayer films usually includes a step of first applying and baking a lower resist on a substrate to be processed, then applying and baking an SOG film, and further applying and baking an upper resist. Therefore, there is a problem that the process becomes very complicated. The present invention has been made under such circumstances, and provides a method of forming a multilayer resist pattern capable of simplifying a coating step in a multilayer resist process, and a method of manufacturing a semiconductor device using the method.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決するものであり、第1の方法としては、SOG膜材
料の溶媒に対する溶解性の低い材料を下層レジストとし
て用い、これを被加工基板上に塗布し、その後下層レジ
ストのベーク前に、この膜上にSOG溶液を滴下し塗布
膜形成する。このとき、塗布後の下層レジストをスピン
ドライもしくは減圧乾燥などの方法により乾燥した後
に、SOG溶液を滴下しても良い。その後、SOG溶液
を乾燥し、下層レジスト及びSOG溶液の膜を一括でベ
ーク(加熱処理)する。次に、このSOG膜上に上層レ
ジスト溶液を塗布した後、ベークを行って、上層レジス
トを形成する。本発明の方法を用いることにより、従来
各膜を形成する毎に繰り返し行われてきた下層レジス
ト、SOG膜を形成するための塗布、ベーク工程を1回
にすることができる。そのためベーク校訂は2回です
み、ベーク校訂を1回省略できることになる。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. As a first method, a material having low solubility in a solvent of an SOG film material is used as a lower resist, and this is coated. An SOG solution is dropped on this film to form a coating film before baking the lower layer resist. At this time, the SOG solution may be dropped after the applied lower layer resist is dried by a method such as spin drying or reduced pressure drying. Thereafter, the SOG solution is dried, and the lower layer resist and the film of the SOG solution are baked (heat treated) at a time. Next, after applying an upper resist solution on the SOG film, baking is performed to form an upper resist. By using the method of the present invention, the coating and baking process for forming the lower resist and the SOG film, which has been repeatedly performed each time a conventional film is formed, can be performed once. Therefore, only two bake revisions are required, and one bake revision can be omitted.

【0007】さらに、本発明は、多層レジストプロセス
における膜構成である、上層レジスト/SOG膜/下層
レジストのみではなく、上層レジスト/下層レジストか
らなる膜構成の多層レジスト膜に対しても適用可能であ
る。多層レジスト膜の膜構成である上層レジストをパタ
ーンニング後に下層レジストのマスク材となるSOGを
塗布し、これをエッチバックしてエッチング除去された
上層レジストの部分にSOG膜を埋め込み、その後、残
っている上層レジストを除去し、この埋め込まれSOG
膜をマスクとして、下層レジストのエッチングを行うよ
うなプロセスにおいても、上層レジストの溶剤は、SO
G溶液の溶剤と近い組成であるのでSOG/下層レジス
トの膜構成を同時に加熱処理する方法と同じ様に適用が
可能である。また、本発明の第2の方法としては、下層
レジスト材料とSOGの混合溶液を被加工基板上に塗布
し、両者の相分離を利用して、積層塗布膜を形成する方
法である。極性の異なる2種類以上の高分子材料を混合
した溶液では、溶液中の高分子材料の濃度がある値とな
ると相分離を起こす。その後、この被加工基板のベーク
を行う。この場合、塗布膜表面には、熱力学的に表面エ
ネルギーを安定化させるため、極性の小さい成分が集ま
り易いのでこの方法が可能考えられる。
Further, the present invention is applicable not only to the upper layer resist / SOG film / lower layer resist, which is the film configuration in the multilayer resist process, but also to a multilayer resist film having a film configuration of upper layer resist / lower layer resist. is there. After patterning the upper resist, which is a film configuration of the multilayer resist film, SOG serving as a mask material for the lower resist is applied, the SOG film is etched back, and the SOG film is buried in the portion of the upper resist that has been removed by etching. The upper layer resist is removed and the embedded SOG is removed.
Even in a process in which the lower resist is etched using the film as a mask, the solvent of the upper resist is SO
Since the composition is close to that of the solvent of the G solution, it can be applied in the same manner as the method of simultaneously heating the film structure of the SOG / lower-layer resist. A second method of the present invention is a method of applying a mixed solution of a lower resist material and SOG on a substrate to be processed, and forming a laminated coating film by utilizing phase separation between the two. In a solution in which two or more polymer materials having different polarities are mixed, phase separation occurs when the concentration of the polymer material in the solution reaches a certain value. Thereafter, the substrate to be processed is baked. In this case, since the surface energy is stabilized thermodynamically on the surface of the coating film, a component having a small polarity is likely to be collected.

【0008】このような特性を考慮して、下層レジスト
としてはフェノールノボラック樹脂やポリヒドロキシス
チレンなどの水酸基などの極性基を有する材料が望まし
い。その溶媒としては、アセトン、メチルエチルケト
ン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケ
トン系溶剤、メチルセロソルブ、メチルセロソルブアセ
テート、エチルセロソルアセテート等のセロソルブ系溶
剤、乳酸エチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソア
ミル等のエステル系溶剤、メタノール、エタノール、イ
ソプロパニール等のアルコール系溶剤(以上、極性溶
媒)、その他アニール、トルエン、キシレン、ナフサ
(以上、無極性溶媒)などがある。またSOG材料とし
てはメチルシロキサンポリマーなどの水酸基含有量の小
さいものが望ましい。この他SOG以外の中間層材料と
してはジメチルポリシラン、ジフェニルポリシラン、メ
チルフェニルポリシランもしくはこれらの共重合体の極
性基を有しないものでも良い。その溶媒としては、SO
Gに対してはアルコール類などの上記極性溶媒、ポリシ
ランを混入する場合では上記無極性溶媒が望ましい。そ
の場合には、下層レジスト中に含まれる極性基は、少な
くても良い。
In consideration of such characteristics, a material having a polar group such as a hydroxyl group such as a phenol novolak resin or polyhydroxystyrene is preferable as the lower resist. Examples of the solvent include acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, ketone solvents such as cyclohexanone, cellosolve solvents such as methyl cellosolve, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, ethyl lactate, ethyl acetate, butyl acetate, and isoamyl acetate. Examples include ester solvents, alcohol solvents such as methanol, ethanol, and isopropanil (above, polar solvents), and annealing, toluene, xylene, and naphtha (above, nonpolar solvents). As the SOG material, a material having a small hydroxyl group content such as a methylsiloxane polymer is desirable. In addition, as an intermediate layer material other than SOG, dimethylpolysilane, diphenylpolysilane, methylphenylpolysilane, or a copolymer of these having no polar group may be used. As the solvent, SO
When G is mixed with the above-mentioned polar solvent such as alcohols or polysilane, the above-mentioned non-polar solvent is desirable. In that case, the number of polar groups contained in the lower resist may be small.

【0009】すなわち、本発明の多層レジストパターン
形成方法は、被加工基板上に少なくとも下層レジスト、
この下層レジストのマスクとなる中間層及び上層レジス
トよりなる多層の塗布膜を形成し、これら多層の塗布膜
を順次エッチングによってパターン転写を行う工程を具
備し、前記中間層の塗布膜は、金属化合物からなり、前
記下層レジストの塗布膜は、前記中間層の前記金属化合
物溶液の溶媒に対して溶解性の低い材料の少なくとも有
機化合物からなり、前記下層レジストの前記有機化合物
の溶液を前記被加工基板上に塗布、乾燥後に、前記中間
層である金属化合物の溶液を前記下層レジストの塗布膜
上に塗布、乾燥し、前記下層レジスト及び前記中間層の
塗布膜を同時に加熱処理することを特徴としている。前
記下層レジストは、炭素含有量80重量%以上の高分子
材料からなり、前記中間層を形成する金属化合物溶液の
溶媒は、極性溶媒からなるようにしても良い。前記下層
レジストの塗布する工程と、前記塗布膜上に次の構成要
素の溶液を塗布する工程との間に、前記下層レジストの
表面に紫外線もしくは電子線などの放射線を照射する工
程をさらに具備するようにしても良い。
That is, the method for forming a multilayer resist pattern of the present invention comprises the steps of:
Forming a multi-layered coating film comprising an intermediate layer and an upper-layer resist as a mask for the lower-layer resist, and pattern-transferring the multi-layered coating film by sequential etching, wherein the coating film for the intermediate layer is a metal compound. The coating film of the lower resist is made of at least an organic compound of a material having low solubility in a solvent of the metal compound solution of the intermediate layer, and the solution of the organic compound of the lower resist is formed on the substrate to be processed. After coating and drying, the solution of the metal compound as the intermediate layer is applied onto the coating film of the lower resist and dried, and the lower resist and the coating film of the intermediate layer are simultaneously subjected to heat treatment. . The lower layer resist may be made of a polymer material having a carbon content of 80% by weight or more, and the solvent of the metal compound solution forming the intermediate layer may be made of a polar solvent. Between the step of applying the lower resist and the step of applying a solution of the next component on the coating film, the method further comprises a step of irradiating the surface of the lower resist with radiation such as ultraviolet rays or electron beams. You may do it.

【0010】本発明の多層レジストパターン形成方法
は、被加工基板上に少なくとも有機化合物よりなる下層
レジスト及び上層レジストよりなる多層の塗布膜を形成
する工程と、前記下層レジスト及び上層レジストからな
る多層の塗布膜を同時に加熱処理する工程と、前記上層
レジストをパターニングして不要な部分を除去する工程
と、金属化合物よりなる中間層を前記上層レジストのレ
ジストパターン間に埋め込む工程と、前記中間層をマス
クとして前記下層レジストをエッチングして前記下層レ
ジストと中間層とから構成された多層レジストパターン
を形成する工程とを具備したことを特徴としている。前
記下層レジストとなる有機化合物が前記上層レジストと
なるレジスト溶液の溶媒に対して溶解性の低い材料であ
るようにしても良い。前記下層レジストが炭素含有量8
0重量%の高分子材料であり前記上層レジストを形成す
るレジスト溶液の溶媒が極性溶媒であるようにしても良
い。前記被加工基板上に下層レジスト、この下層レジス
トのマスクとなる中間層及び上層レジストよりなる多層
の塗布膜を形成する工程において前記下層レジスト及び
前記中間層の混合溶液を前記被加工基板上に塗布するよ
うにしても良い。
The method of forming a multilayer resist pattern according to the present invention comprises the steps of: forming a multi-layer coating film composed of at least a lower resist composed of an organic compound and an upper resist on a substrate to be processed; Simultaneously heating the coating film, patterning the upper layer resist to remove unnecessary portions, embedding an intermediate layer made of a metal compound between the resist patterns of the upper layer resist, and masking the intermediate layer Forming a multilayer resist pattern composed of the lower resist and an intermediate layer by etching the lower resist. The organic compound serving as the lower resist may be a material having low solubility in a solvent of the resist solution serving as the upper resist. The lower resist has a carbon content of 8
The solvent of the resist solution for forming the upper resist may be a polar solvent, which is a polymer material of 0% by weight. In the step of forming a multi-layered coating film composed of a lower resist, an intermediate layer serving as a mask for the lower resist, and an upper resist on the substrate to be processed, the mixed solution of the lower resist and the intermediate layer is applied onto the substrate to be processed. You may do it.

【0011】本発明の半導体装置の製造方法は半導体基
板上に被処理膜を形成する工程と、前記被処理上に下層
レジストを塗布し乾燥する工程と、前記乾燥された下層
レジストの上に金属化合物の溶液を塗布して金属化合物
溶液の膜を形成する工程と、前記下層レジスト及び金属
化合物溶液の膜を同時に加熱処理して前記下層レジスト
上に前記金属化合物からなる中間層を形成する工程と、
前記中間層の上に上層レジストを塗布し乾燥する工程
と、前記上層レジストを加熱処理する工程と、前記上層
レジストをパターニングする工程と、前記パターニング
された上層レジストをマスクにして前記中間層をエッチ
ングによりパターニングする工程と、前記パターニング
された中間層をマスクにして前記下層レジストをエッチ
ングによりパターニングする工程と、前記パターニング
された下層レジストをマスクにして前記被処理膜をエッ
チングする工程とを具備したことを特徴としている。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, there is provided a step of forming a film to be processed on a semiconductor substrate, a step of applying and drying a lower resist on the target, and a step of forming a metal on the dried lower resist. A step of applying a compound solution to form a film of the metal compound solution, and a step of simultaneously heating the lower layer resist and the film of the metal compound solution to form an intermediate layer made of the metal compound on the lower layer resist. ,
A step of applying and drying an upper layer resist on the intermediate layer, a step of heating the upper layer resist, a step of patterning the upper layer resist, and the step of etching the intermediate layer using the patterned upper layer resist as a mask Patterning, patterning the lower resist by etching using the patterned intermediate layer as a mask, and etching the film to be processed using the patterned lower resist as a mask. It is characterized by.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して発明の実施
の形態を説明する。まず、図1乃至図5を参照しながら
第1の方法を説明する。図1乃至図3は、本発明の第1
の方法による多層レジストパターンを形成するプロセス
を示す断面図である。まず、ウェーハ10を回転可能な
スピンチャック1により支持する。ウェーハ10は、ス
ピンチャック1の回転により回転され、その回転するウ
ェーハ10の主面(被処理面)に下層レジスト溶液供給
ノズル2から下層レジスト溶液3が供給される。下層レ
ジストとしては中間層であるSOG膜材料の溶媒に対す
る溶解性が低い材料を用いる(図1(a))。ウェーハ
10の回転により下層レジスト溶液3は、均一に主面に
塗布される。その後、主面上に塗布された下層レジスト
溶液3は、スピンドライもしくは減圧乾燥などの方法に
より乾燥され(図1(b))、ウェーハ10上には下層
レジスト溶液の膜3′が形成される(図1(c))。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the first method will be described with reference to FIGS. 1 to 3 show a first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a process for forming a multilayer resist pattern by the method of (1). First, the wafer 10 is supported by the rotatable spin chuck 1. The wafer 10 is rotated by the rotation of the spin chuck 1, and the lower resist solution supply nozzle 2 supplies the lower resist solution 3 to the main surface (the surface to be processed) of the rotating wafer 10. As the lower resist, a material having low solubility in the solvent of the SOG film material as the intermediate layer is used (FIG. 1A). The lower resist solution 3 is uniformly applied to the main surface by the rotation of the wafer 10. Thereafter, the lower resist solution 3 applied on the main surface is dried by a method such as spin drying or reduced pressure drying (FIG. 1B), and a film 3 ′ of the lower resist solution is formed on the wafer 10. (FIG. 1 (c)).

【0013】次に、ウェーハ10の主面にSOG溶液供
給ノズル6からSOG溶液7が供給される(図2
(a))。ウェーハ10の回転によりSOG溶液7は、
均一に下層レジスト溶液の膜3′上に塗布される。その
後下層レジスト溶液の膜3′上に塗布されたSOG溶液
7は、乾燥されてSOG溶液7の膜となる(図2
(b))。次に、ウェーハ10がホットプレート5に搭
載されから、SOG溶液7の膜及び下層レジスト溶液の
膜3′は、一括してベークされて下層レジスト4及びこ
れに積層された中間層であるSOG膜8が形成される
(図2(c))。次に、ウェーハ10の主面に上層レジ
スト溶液供給ノズル9から上層レジスト溶液11が供給
される(図3(a))。ウェーハ10の回転により上層
レジスト溶液11は、均一にSOG膜8上に塗布され
る。その後、SOG膜8上に塗布された上層レジスト溶
液11は、乾燥されて上層レジスト溶液11の膜となる
(図3(b))。次に、ウェーハ10は、ホットプレー
ト5に搭載され、ベークされてSOG膜8上に上層レジ
スト12が形成される。この様にして、上層レジスト
4、中間層であるSOG膜8及び上層レジスト12の多
層レジスト膜がウェーハ10上に形成される(図3
(c))。
Next, the SOG solution 7 is supplied to the main surface of the wafer 10 from the SOG solution supply nozzle 6 (FIG. 2).
(A)). Due to the rotation of the wafer 10, the SOG solution 7
The lower resist solution is uniformly applied on the film 3 '. Thereafter, the SOG solution 7 applied on the film 3 'of the lower resist solution is dried to form a film of the SOG solution 7 (FIG. 2).
(B)). Next, after the wafer 10 is mounted on the hot plate 5, the film of the SOG solution 7 and the film 3 'of the lower resist solution are baked collectively to form the lower resist 4 and the SOG film as an intermediate layer laminated thereon. 8 is formed (FIG. 2C). Next, the upper layer resist solution 11 is supplied to the main surface of the wafer 10 from the upper layer resist solution supply nozzle 9 (FIG. 3A). By rotating the wafer 10, the upper resist solution 11 is uniformly applied on the SOG film 8. Thereafter, the upper resist solution 11 applied on the SOG film 8 is dried to form a film of the upper resist solution 11 (FIG. 3B). Next, the wafer 10 is mounted on the hot plate 5 and baked to form an upper resist 12 on the SOG film 8. In this manner, a multilayer resist film of the upper resist 4, the SOG film 8 as the intermediate layer, and the upper resist 12 is formed on the wafer 10 (FIG. 3).
(C)).

【0014】この方法では、下層レジストとして中間層
であるSOG膜材料の溶媒に対する溶解性の低い材料を
用いるため、下層レジストベーク後にSOG溶液を塗布
する必要がなく、下層レジスト溶液を塗布、乾燥した
後、SOG溶液を塗布することができる。そして、SO
G溶液を乾燥した後、下層レジスト溶液膜とSOG溶液
膜とを同時にベークする。このため、従来、繰り返し行
われてきた下層レジスト、SOG膜を形成するための塗
布、ベーク工程を1回にすることができる。ベーク温度
は、下層レジスト及びSOGの硬化に必要な温度範囲
で、一般的には200〜500℃である。上限の温度は
被加工膜を含む下地の耐熱により決まる。下層レジスト
の材料としては、前述したような炭素含有率の高い高分
子材料などが望ましい。この材料を用いた下層レジスト
の塗布膜表面は、塗布、乾燥後に疎水性となり、SOG
溶液の溶媒として用いられるアルコール類に対して不溶
とすることができるためである。ここで、エッチング耐
性の面から、下層レジストの炭素含有率としては80重
量%以上が望ましい。80%より少ないと、エッチング
耐性が低下し、さらに、中間層との密着性が良くない。
In this method, since a material having low solubility in the solvent of the SOG film material as the intermediate layer is used as the lower resist, there is no need to apply the SOG solution after the lower resist bake, and the lower resist solution is applied and dried. Later, an SOG solution can be applied. And SO
After the G solution is dried, the lower resist solution film and the SOG solution film are simultaneously baked. For this reason, the coating and baking steps for forming the lower resist and the SOG film, which have been repeatedly performed, can be performed once. The baking temperature is a temperature range necessary for curing the lower resist and SOG, and is generally 200 to 500C. The upper limit temperature is determined by the heat resistance of the base including the film to be processed. As a material for the lower layer resist, a polymer material having a high carbon content as described above is desirable. The coating film surface of the lower resist using this material becomes hydrophobic after coating and drying, and SOG
This is because it can be made insoluble in alcohols used as a solvent of the solution. Here, from the viewpoint of etching resistance, the carbon content of the lower resist is preferably 80% by weight or more. If it is less than 80%, the etching resistance is reduced, and the adhesion to the intermediate layer is not good.

【0015】また、以上の乾燥工程を行っている最中
に、下層レジストの表層もしくはバルクの乾燥(より望
ましくは架橋反応)を促進する目的でUV(紫外線)照
射もしくはEB(電子線)照射を行っても良い。なお、
被加工基板上に滴下しスプレッドされた下層レジスト溶
液上に、乾燥工程を経る前にSOG溶液を滴下し、スプ
レッドする方法もある。さらに、本発明においては、従
来の多層レジストプロセスにおける膜構成である上層レ
ジスト/SOG/下層レジスト積層構造のみでなく、上
層レジスト/下層レジストの膜構成を用い、この多層レ
ジスト膜の上層レジストをパターンニングした後に下層
レジストのマスク材であるSOGを塗布し、これをエッ
チバックしてから下層レジストのエッチングを行うプロ
セスにおいても、上層レジストの溶剤はSOG溶液の溶
剤と近い組成であるので適用可能である。
During the above drying step, UV (ultraviolet) irradiation or EB (electron beam) irradiation is carried out for the purpose of promoting drying (more desirably, crosslinking reaction) of the surface layer or bulk of the lower resist. You may go. In addition,
There is also a method in which the SOG solution is dropped and spread on the lower resist solution that has been dropped and spread on the substrate to be processed before the drying step. Further, in the present invention, not only the laminated structure of the upper resist / SOG / lower resist, which is the film constitution in the conventional multilayer resist process, but also the film constitution of the upper resist / lower resist, the upper resist of the multilayer resist film is patterned. In the process of applying SOG, which is the mask material of the lower layer resist after etching, etching the lower layer resist and then etching the lower layer resist, the solvent of the upper layer resist has a composition similar to that of the SOG solution, so that it is applicable. is there.

【0016】次に、図4及び図5を参照して第1の方法
に係る第1の実施例を説明する。この実施例では、この
様に形成された多層レジスト膜を用いてシリコンなどの
半導体基板に形成された絶縁膜に配線溝を形成する方法
を説明する。図4及び図5は、配線溝を形成する半導体
装置の製造工程断面図である。ウェーハは、半導体基板
として説明する。シリコンなどの半導体基板13上に、
被加工膜となる膜厚1μmのシリコン酸化膜14を形成
する。このシリコン酸化膜14上に、シクロヘキサノン
溶媒に固形分10wt%のポリ(2,6−ビフェニリレ
ンエチレン)(Mw=10000、以下、ポリアリーレ
ンという)を溶解した溶液よりなる下層レジスト溶液を
単層で形成した場合に膜厚500nmとなる回転数(3
000rpm)でスピンコート法により半導体基板13
上に塗布、スピン乾燥を行った。続いて、前記ポリアリ
ーレン膜上に固形分濃度4wt%のSOG溶液(溶媒:
プロピレングリコールモノプロピルエーテル)を膜厚が
100nmとなる回転数(2500rpm)でスピンコ
ート法により下層レジスト溶液の膜上に塗布した。この
時、ポリアリーレン膜の溶解による下層レジスト溶液の
膜厚変化は認められなかった。
Next, a first embodiment according to the first method will be described with reference to FIGS. In this embodiment, a method of forming a wiring groove in an insulating film formed on a semiconductor substrate such as silicon using the multilayer resist film formed as described above will be described. 4 and 5 are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a semiconductor device in which a wiring groove is formed. The wafer is described as a semiconductor substrate. On a semiconductor substrate 13 such as silicon,
A 1 μm-thick silicon oxide film 14 serving as a film to be processed is formed. On the silicon oxide film 14, a single layer of a lower resist solution comprising a solution of poly (2,6-biphenylylene ethylene) (Mw = 10000, hereinafter referred to as polyarylene) having a solid content of 10 wt% in a cyclohexanone solvent is dissolved. The number of rotations (3
Semiconductor substrate 13 by spin coating at 000 rpm).
Coating and spin drying were performed. Subsequently, an SOG solution having a solid concentration of 4 wt% (solvent:
Propylene glycol monopropyl ether) was applied on the film of the lower resist solution by spin coating at a rotation speed (2500 rpm) at which the film thickness became 100 nm. At this time, no change in the thickness of the lower resist solution due to dissolution of the polyarylene film was observed.

【0017】その後、SOG/ポリアリーレンの積層塗
布膜を塗布した半導体基板13をホットプレート上で、
まず、180℃で1分間加熱処理を行い、続いて250
℃で1分間の加熱処理を行った。加熱処理における雰囲
気はともに湿度40%の大気中で行った。このように加
熱処理を行った積層塗布膜4、8(SOG膜8/下層レ
ジスト4)にはクラックなどの欠陥は認められなかっ
た。その後、SOG膜8上に化学増幅型ポジレジストJ
SR M20G(膜厚200nm)の塗布膜(上層レジ
スト)12を形成し(図4(a))、KrFエキシマレ
ーザー露光装置(NSR S203B:ニコン社製)に
てNA=0.68、σ=0.75、2/3輪帯照明の条
件で、透過率6%のハーフトーンマスクを用いて、0.
13μmL/Sを転写した。露光量は17mJ/cm2
であった。SOG膜8上に形成されたレジストパターン
は、裾引きがなく良好な形状を示した(図4(b))。
その後、上記レジストパターンをマスクとして、リアク
テイブイオンエッチング(RIE)装置内でCF4 /O
2 /Arの混合ガスよりなるプラズマを用いてSOG膜
8のドライエッチングを行った。加工後のSOG膜8
は、良好な形状を示し、寸法変換差(レジスト寸法−S
OG寸法)も5nm以下であった。このときのレジスト
残膜は、100nmであった(図4(c))。
Thereafter, the semiconductor substrate 13 coated with the SOG / polyarylene laminated coating film is placed on a hot plate,
First, heat treatment is performed at 180 ° C. for 1 minute, and then 250 ° C.
Heat treatment was performed at 1 ° C. for 1 minute. The heat treatment was performed in an atmosphere having a humidity of 40%. Defects such as cracks were not observed in the heat-treated laminated coating films 4 and 8 (SOG film 8 / lower-layer resist 4). Then, a chemically amplified positive resist J is formed on the SOG film 8.
A coating film (upper layer resist) 12 of SR M20G (thickness: 200 nm) is formed (FIG. 4A), and NA = 0.68, σ = 0 with a KrF excimer laser exposure apparatus (NSR S203B: manufactured by Nikon Corporation). 0.75, using a halftone mask with a transmittance of 6% under the condition of 2/3 annular illumination.
13 μmL / S was transferred. The exposure amount is 17 mJ / cm 2
Met. The resist pattern formed on the SOG film 8 showed a good shape without footing (FIG. 4B).
Thereafter, using the resist pattern as a mask, CF 4 / O is applied in a reactive ion etching (RIE) apparatus.
The dry etching of the SOG film 8 was performed using a plasma composed of a mixed gas of 2 / Ar. SOG film 8 after processing
Indicates a good shape, and a dimensional conversion difference (resist size−S
OG dimension) was 5 nm or less. The residual resist film at this time was 100 nm (FIG. 4C).

【0018】続いて、SOG膜をマスクとして下層レジ
スト4であるポリアリーレン膜の加工を行った。エッチ
ングガスとしてO2 /N2 の混合ガスを用いた。加工後
のポリアリーレン膜の形状は良好であり、寸法変換差
(SOG寸法−ポリアリーレン寸法)は、10nm以下
であった(図5(a))。その後、被加工膜であるシリ
コン酸化膜14にC4 8 /O2 /Arの混合ガスによ
るRIEにより、深さ300nmの溝(配線溝)15を
形成し(図5(b))、その後O2 アッシングにより下
層レジスト4を剥離した。レジスト剥離後のシリコン酸
化膜14は、良好な形状を示した。次に、シリコン酸化
膜14上及び配線溝15内部にバリアメタルを堆積後、
アルミニウムなど金属膜を堆積させ、これをCMP(Che
mical Mechanical Polishing) 方法などにより平坦化さ
せて、バリアメタルに被覆された金属配線16を配線溝
15に埋め込む(図5(c))。この方法により、従来
の下層レジスト、SOG膜、上層レジストを形成するた
めの3回のベーク工程を、SOG/下層レジストの積層
塗布膜のベーク工程と上層レジストのベーク工程の2回
にすることができ、ベーク工程を1回省略することがで
きる。
Subsequently, the polyarylene film as the lower resist 4 was processed using the SOG film as a mask. A mixed gas of O 2 / N 2 was used as an etching gas. The shape of the processed polyarylene film was good, and the dimensional conversion difference (SOG dimension-polyarylene dimension) was 10 nm or less (FIG. 5A). Thereafter, a groove (wiring groove) 15 having a depth of 300 nm is formed in the silicon oxide film 14 to be processed by RIE using a mixed gas of C 4 F 8 / O 2 / Ar (FIG. 5B). The lower resist 4 was peeled off by O 2 ashing. The silicon oxide film 14 after removing the resist had a good shape. Next, after depositing a barrier metal on the silicon oxide film 14 and inside the wiring groove 15,
A metal film such as aluminum is deposited, and this is
The metal wiring 16 covered with the barrier metal is buried in the wiring groove 15 by flattening by a method such as mical mechanical polishing (FIG. 5C). According to this method, the conventional three baking processes for forming the lower resist, the SOG film, and the upper resist can be reduced to two, a baking process of the SOG / lower resist laminated coating film and a baking process of the upper resist. The baking step can be omitted once.

【0019】ここで用いられる下層レジストの膜厚は、
300〜500nm程度、SOG膜の膜厚は、30〜1
00nm程度及び上層レジストの膜厚は、0.1〜0.
3μm程度が適当である。次に、第1の方法に係る他の
例を第2の実施例として説明する。シリコンなどの半導
体基板上に、被加工膜となる膜厚1μmのシリコン酸化
膜を形成する。その後、半導体基板上に、テトラフルオ
ロエチレンと環状パーフルオロエーテル基を有するフッ
素系モノマーとの共重合体であるサイトップCTXS
(商品名:旭硝子(株))を溶剤CTSOLV180
(商品名:旭硝子(株)製)に10重量%溶解した溶液
を、単層で形成した場合に膜厚500nmとなるような
回転数(3000rpm)で、スピンコート法により半
導体基板上に下層レジストを塗布、スピン乾燥を行っ
た。続いて、上記下層レジスト上に固形分濃度4wt%
のSOG溶液(溶媒:プロピレングリコールモノプロピ
ルエーテル)を膜厚が100nmとなるような回転数
(2500rpm)でスピンコート法により下層レジス
ト上に塗布した。このとき溶解による下層レジストの膜
厚変化は、認められなかった。
The thickness of the lower resist used here is as follows:
About 300 to 500 nm, and the thickness of the SOG film is 30 to 1
The thickness of the upper resist is about 0.1 to 0.1 nm.
About 3 μm is appropriate. Next, another example of the first method will be described as a second embodiment. A 1 μm-thick silicon oxide film serving as a film to be processed is formed on a semiconductor substrate such as silicon. Thereafter, Cytop CTXS, which is a copolymer of tetrafluoroethylene and a fluorine-based monomer having a cyclic perfluoroether group, is formed on a semiconductor substrate.
(Trade name: Asahi Glass Co., Ltd.) with solvent CTSOLV180
(Trade name: manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) A lower layer resist is formed on a semiconductor substrate by spin coating at a rotation speed (3000 rpm) such that a solution having a thickness of 500 nm when formed as a single layer is formed in a single layer. And spin-dried. Subsequently, a solid content concentration of 4 wt% is formed on the lower resist.
SOG solution (solvent: propylene glycol monopropyl ether) was applied onto the lower resist by spin coating at a rotation speed (2500 rpm) such that the film thickness became 100 nm. At this time, no change in the thickness of the lower resist due to dissolution was observed.

【0020】その後、SOG/下層レジストの積層塗布
膜を塗布した半導体基板をホットプレート上で、まず、
180℃で1分間加熱処理を行い、続いて250℃で1
分間の加熱処理を行った。加熱処理における雰囲気はと
もに40%の大気中で行った。このような方法で加熱処
理を行った積層塗布膜にはクラックなどの欠陥は、認め
られなかった。その後、上記SOG膜上に化学増幅型ポ
ジレジストJSR M20G(膜厚200nm)の塗布
膜を形成し、KrFエキシマレーザー露光装置(NSR
S203B:ニコン社製)によりNA=0.68、σ
=0.75、2/3輪帯照明の条件で、透過率6%のハ
ーフトーンマスクを用いて、0.13μmL/Sを転写
した。露光量は、17mJ/cm2 であった。SOG膜
上に形成された上層レジストのレジストパターンは、裾
引きなく良好な形状を示した。その後、このレジストパ
ターンをマスクとして、RIE装置内にてCF4 /O 2
/Arの混合ガスよりなるプラズマを用いてSOG膜の
ドライエッチングを行った。加工後のSOG膜は、良好
な形状を示し、また寸法変換差(レジスト寸法−SOG
寸法)も5nm以下であった。このときのレジスト残膜
は、100nmであった。
After that, lamination coating of SOG / lower layer resist
First, place the semiconductor substrate coated with the film on a hot plate.
A heat treatment is performed at 180 ° C. for 1 minute, and then at 250 ° C. for 1 minute.
The heat treatment was performed for a minute. What is the atmosphere in the heat treatment?
The test was performed in a 40% atmosphere. Heat treatment in this way
Defects such as cracks were observed in the processed multilayer coating film.
I couldn't. After that, the chemically amplified polish is placed on the SOG film.
Coating of resist JSR M20G (film thickness 200nm)
After forming a film, a KrF excimer laser exposure device (NSR
 S203B: Nikon Corporation), NA = 0.68, σ
= 0.75, under conditions of 2/3 annular illumination, transmittance 6%
Transfer 0.13μmL / S using a halftone mask
did. Exposure amount is 17 mJ / cmTwoMet. SOG film
The resist pattern of the upper layer resist formed on the bottom
A good shape was shown without pulling. After that,
Using the turn as a mask, CF in the RIE deviceFour/ O Two
Of the SOG film using a plasma composed of a mixed gas of
Dry etching was performed. Good SOG film after processing
Dimensional conversion difference (resist dimension-SOG)
Dimension) was 5 nm or less. Resist remaining film at this time
Was 100 nm.

【0021】続いて、前記SOG膜をマスクとして下層
レジストであるポリアリーレン膜の加工を行った。エッ
チングガスとしてO2 /N2 の混合ガスを用いた。加工
後のポリアリーレン膜の形状は良好であり、寸法変換差
(SOG寸法−ポリアリーレン寸法)は、10nm以下
であった。その後、被加工膜であるシリコン酸化膜をC
4 8 /O2 /Arの混合ガスによるRIEにより、深
さ300nmの溝を形成し、O2 アッシングにより下層
レジストを剥離した。下層レジスト剥離後のシリコン酸
化膜は、良好な形状を示した。この溝には、アルミニウ
ムなどの金属配線を埋め込む。この方法により、従来の
下層レジスト、SOG膜、上層レジストを形成するため
の3回のベーク工程を、SOG/下層レジストの積層塗
布膜のベーク工程と上層レジストのベーク工程の2回に
することができ、ベーク工程を1回省略することができ
る。
Subsequently, a polyarylene film as a lower resist was processed using the SOG film as a mask. A mixed gas of O 2 / N 2 was used as an etching gas. The shape of the polyarylene film after processing was good, and the dimensional conversion difference (SOG dimension-polyarylene dimension) was 10 nm or less. After that, the silicon oxide film to be processed is
A groove having a depth of 300 nm was formed by RIE using a mixed gas of 4 F 8 / O 2 / Ar, and the lower resist was peeled off by O 2 ashing. The silicon oxide film after peeling the lower resist showed a good shape. A metal wiring such as aluminum is buried in this groove. According to this method, the conventional three baking processes for forming the lower resist, the SOG film, and the upper resist can be reduced to two, a baking process of the SOG / lower resist laminated coating film and a baking process of the upper resist. The baking step can be omitted once.

【0022】次に、図6乃至図8を参照しながら第1の
方法に係る他の例を第3の実施例として説明する。図6
乃至図8は、本発明の第1の方法による多層レジストパ
ターンを形成するプロセスを示す断面図である。スピン
チャック21で支持されたシリコンなどのウェーハ20
上に被加工膜となる膜厚1μmのシリコン酸化膜を形成
する。このシリコン酸化膜上に、ノズル22から供給さ
れ、シクロヘキサノン溶媒に固形分1wt%のポリ
(2,6−ビフェニリレンエチレン)(Mw=250
0、以下、ポリアリーレンという)を溶解した溶液より
なる下層レジスト23溶液膜を単層で形成した場合に膜
厚500nmとなるような条件でウェーハ20上に塗布
した(図6(a))。続いて、下層レジスト23溶液膜
を減圧チャンバー内に移し、1mToorの減圧下で3
0秒間静置して溶媒の乾燥を行った(図6(b))。そ
の後、減圧チャンバー内に設置されたEB照射装置によ
り、加速電圧10kVの電子線をギャップ3mmの条件
で1mC/cm2 の照射量だけ照射した(図6
(c))。なお、EB照射を行わなかった場合、前記下
層レジスト溶液膜は、SOG溶液に溶解し、SOG溶液
の塗布後に膜厚変動が認められた。
Next, another example of the first method will be described as a third embodiment with reference to FIGS. FIG.
8 are cross-sectional views showing a process for forming a multilayer resist pattern according to the first method of the present invention. Wafer 20 made of silicon or the like supported by spin chuck 21
A 1 μm-thick silicon oxide film serving as a film to be processed is formed thereon. On this silicon oxide film, poly (2,6-biphenylylene ethylene) (Mw = 250) supplied from a nozzle 22 and having a solid content of 1 wt% in a cyclohexanone solvent.
0, hereinafter referred to as polyarylene) was applied on the wafer 20 under the condition that the lower resist 23 solution film composed of a solution in which a single layer was formed had a film thickness of 500 nm (FIG. 6A). Subsequently, the lower resist 23 solution film was transferred into a reduced pressure chamber, and the solution was removed under a reduced pressure of 1 mTorr.
The solvent was dried by allowing to stand for 0 second (FIG. 6 (b)). Thereafter, an EB irradiator installed in the decompression chamber irradiates an electron beam having an acceleration voltage of 10 kV with an irradiation amount of 1 mC / cm 2 under a condition of a gap of 3 mm (FIG. 6).
(C)). When the EB irradiation was not performed, the lower resist solution film was dissolved in the SOG solution, and a change in the film thickness was observed after the application of the SOG solution.

【0023】その後、下層レジスト溶液膜23上に、ノ
ズル26から供給された固形分濃度4wt%のSOG溶
液膜(溶媒:プロピレングリコールモノプロピルエーテ
ル)27を膜厚が100nmとなる回転数(2500r
pm)でスピンコート法により塗布した。下層レジスト
溶液膜のSOG溶液への溶解による下層レジストの膜厚
変化は認められなかった(図7(a))。その後、SO
G/下層レジストの積層塗布膜23、27を塗布したウ
ェーハ20をホットプレート25上で、まず、180℃
で1分間加熱処理を行い、続いて250℃で1分間の加
熱処理を行い、下層レジスト24及びSOG膜28を形
成した。加熱処理における雰囲気はともに湿度40%の
大気中で行った(図7(b))。次に、ウェーハ20の
主面に上層レジスト溶液供給ノズル29から上層レジス
ト溶液211が供給される(図7(c))。ウェーハ2
0の回転により上層レジスト溶液211は、均一にSO
G膜28上に塗布される。その後、SOG膜28上に塗
布された上層レジスト溶液211は、乾燥されて上層レ
ジスト溶液21の膜となる(図8(a))。次に、ウェ
ーハ20は、ホットプレート25に搭載され、ベークさ
れてSOG膜28上に上層レジスト212が形成され
る。この様にして、下層レジスト26、中間層であるS
OG膜28及び上層レジスト212の多層レジスト膜が
ウェーハ20上に形成される(図8(b))。
Thereafter, an SOG solution film (solvent: propylene glycol monopropyl ether) 27 having a solid concentration of 4 wt% supplied from a nozzle 26 is supplied on the lower resist solution film 23 at a rotation speed (2,500 rpm) at which the film thickness becomes 100 nm.
pm) by spin coating. No change in the thickness of the lower resist due to dissolution of the lower resist solution film in the SOG solution was observed (FIG. 7A). Then, SO
The wafer 20 on which the laminated coating films 23 and 27 of G / lower-layer resist are applied is first placed on a hot plate 25 at 180 ° C.
For 1 minute, and then heat treatment at 250 ° C. for 1 minute to form the lower resist 24 and the SOG film 28. The heat treatment was performed in an atmosphere of 40% humidity (FIG. 7B). Next, the upper resist solution 211 is supplied to the main surface of the wafer 20 from the upper resist solution supply nozzle 29 (FIG. 7C). Wafer 2
0, the upper layer resist solution 211 is uniformly SO
It is applied on the G film 28. Thereafter, the upper resist solution 211 applied on the SOG film 28 is dried to form a film of the upper resist solution 21 (FIG. 8A). Next, the wafer 20 is mounted on the hot plate 25 and baked to form an upper resist 212 on the SOG film 28. Thus, the lower resist 26 and the intermediate layer S
A multilayer resist film of the OG film 28 and the upper resist 212 is formed on the wafer 20 (FIG. 8B).

【0024】このような加熱処理を行った積層膜にはク
ラックなどの欠陥は認められなかった。その後、上記S
OG膜上に化学増幅型ポジレジストJSR M20G
(膜厚200nm)の塗布膜(上層レジスト)を形成
し、KrFエキシマレーザー露光装置(NSR S20
3B:ニコン社製)にてNA=0.68、σ=0.7
5、2/3輪帯照明の条件で、透過率6%のハーフトー
ンマスクを用いて、0.13μmL/Sを転写した。露
光量は、17mJ/cm2 であった。SOG膜28上に
形成された上層レジストのレジストパターンは、裾引き
なく良好な形状を示していた。その後、このレジストパ
ターンをマスクとして、RIE装置内にてCF4 /O 2
/Arの混合ガスよりなるプラズマを用いてSOG膜の
ドライエッチングを行った。加工後のSOG膜は、良好
な形状を示し、また寸法変換差(レジスト寸法−SOG
寸法)も5nm以下であった。このときのレジスト残膜
は、100nmであった。
The laminated film subjected to such a heat treatment has a crack.
No defects such as racks were found. Then, the above S
Chemical amplification type positive resist JSR M20G on OG film
(200 nm thick) coating film (upper resist)
And a KrF excimer laser exposure device (NSR S20
3B: manufactured by Nikon Corporation) NA = 0.68, σ = 0.7
Half-toe with 6% transmittance under 5, 2/3 annular lighting conditions
Using a mask, 0.13 μmL / S was transferred. Dew
Light intensity is 17mJ / cmTwoMet. On the SOG film 28
The resist pattern of the upper resist is
And showed a good shape. After that,
Using the turn as a mask, CF in the RIE deviceFour/ O Two
Of the SOG film using a plasma composed of a mixed gas of
Dry etching was performed. Good SOG film after processing
Dimensional conversion difference (resist dimension-SOG)
Dimension) was 5 nm or less. Resist remaining film at this time
Was 100 nm.

【0025】続いて、上記SOG膜をマスクとして下層
レジストであるポリアリーレン膜の加工を行った。エッ
チングガスとしてO2 /N2 の混合ガスを用いた。加工
後のポリアリーレン膜の形状は、良好であり、寸法変換
差(SOG寸法−ポリアリーレン寸法)は、10nm以
下であった。その後、被加工膜であるシリコン酸化膜を
4 8 /O2 /Arの混合ガスによるRIEにより、
深さ300nmの溝を形成し、O2 アッシングによりレ
ジストを剥離した。レジスト剥離後のシリコン酸化膜
は、良好な形状を示した。次に、図9及び図10を参照
しながら第1の方法に係る他の例を第4の実施例として
説明する。図9及び図10は、本発明の第1の方法によ
る多層レジストパターンを形成するプロセスを示す断面
図である。この図では、図1乃至図3に用いたウェー
ハ、下層レジスト及び上層レジストを用いている。シリ
コンなどのウェーハ10上に下層レジスト4及び上層レ
ジスト12からなる多層レジスト膜を形成する(図9
(a))。
Subsequently, using the SOG film as a mask, a polyarylene film as a lower resist was processed. A mixed gas of O 2 / N 2 was used as an etching gas. The shape of the processed polyarylene film was good, and the dimensional conversion difference (SOG dimension-polyarylene dimension) was 10 nm or less. After that, the silicon oxide film to be processed is subjected to RIE using a mixed gas of C 4 F 8 / O 2 / Ar.
A groove having a depth of 300 nm was formed, and the resist was peeled off by O 2 ashing. The silicon oxide film after stripping the resist showed a good shape. Next, another example of the first method will be described as a fourth embodiment with reference to FIGS. 9 and 10. 9 and 10 are cross-sectional views showing a process for forming a multilayer resist pattern according to the first method of the present invention. In this figure, the wafer, lower resist and upper resist used in FIGS. 1 to 3 are used. A multilayer resist film including a lower resist 4 and an upper resist 12 is formed on a wafer 10 such as silicon (FIG. 9).
(A)).

【0026】そして、フォトマスク17を用いて上層レ
ジスト12を露光し(図9(b))、これをパターニン
グする(図9(c))。次に、パターンニングされた上
層レジスト12の上に下層レジストのマスク材となるS
OG溶液18を塗布し(図10(a))、これをエッチ
バックしてエッチング除去された上層レジストの部分に
SOG膜19を埋め込む(図10(b))。その後、S
OG膜19をマスクとして残っている上層レジスト12
及び下層レジスト4をエッチングしてパターン化された
多層レジスト膜が形成される(図10(c))。この実
施例においても、SOG/下層レジストを同時に加熱処
理する第1の実施例と同様に、上層レジスト/下層レジ
ストを同時に加熱処理している。したがって、従来、2
回の加熱処理を行うところを1回の加熱処理で済むこと
になり煩雑であった多層レジストプロセスにおける塗布
工程を簡略化することができる。この埋め込まれSOG
膜をマスクとして、下層レジストのエッチングを行うよ
うなプロセスにおいても、上層レジストの溶剤は、SO
G溶液の溶剤と極く近い組成であるので本発明を適用す
ることができる。
Then, the upper resist 12 is exposed using a photomask 17 (FIG. 9B), and is patterned (FIG. 9C). Next, a mask material for the lower resist is formed on the patterned upper resist 12 as S
An OG solution 18 is applied (FIG. 10A), and the SOG film 19 is buried in the portion of the upper resist that has been etched back by etching back (FIG. 10B). Then, S
The upper resist 12 remaining using the OG film 19 as a mask
Then, the patterned resist is formed by etching the lower resist 4 (FIG. 10C). In this embodiment, as in the first embodiment in which the SOG / lower-layer resist is heated simultaneously, the upper-layer resist / lower-layer resist is heated simultaneously. Therefore, conventionally, 2
A single heat treatment is sufficient to perform two heat treatments, and a complicated coating process in a multilayer resist process can be simplified. This embedded SOG
Even in a process in which the lower resist is etched using the film as a mask, the solvent of the upper resist is SO
Since the composition is very close to the solvent of the G solution, the present invention can be applied.

【0027】次に、図11及び図12を参照して、本発
明の第2の方法に係る例である第4の実施例を説明す
る。この実施例では、第2の方法を説明し、この方法に
より形成された多層レジスト膜を用いてシリコンなどの
半導体基板に形成された絶縁膜に配線溝を形成する方法
を説明する。図11及び図12は、本発明の第2の方法
による多層レジストパターンを形成するプロセスを示す
断面図である。まず、ウェーハ30を回転可能なスピン
チャック31により支持する。ウェーハ30は、スピン
チャック31の回転により回転され、その回転するウェ
ーハ30の主面(被処理面)に混合溶液供給ノズル32
から下層レジスト材料33と中間層としてのSOG37
の混合溶液34が供給される(図11(a))。ウェー
ハ30の回転により混合溶液34は、均一に主面に塗布
される。その後、主面上に塗布された混合溶液34は、
スピンドライもしくは減圧乾燥などの方法により乾燥さ
れる。下層レジスト材料37とSOG33の混合溶液に
おける両者の相分離を利用して、積層塗布膜を形成す
る。
Next, a fourth embodiment which is an example according to the second method of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, a second method will be described, and a method of forming a wiring groove in an insulating film formed on a semiconductor substrate such as silicon using a multilayer resist film formed by this method will be described. 11 and 12 are cross-sectional views showing a process for forming a multilayer resist pattern according to the second method of the present invention. First, the wafer 30 is supported by a rotatable spin chuck 31. The wafer 30 is rotated by the rotation of the spin chuck 31, and the mixed solution supply nozzle 32 is attached to the main surface (the surface to be processed) of the rotating wafer 30.
To lower resist material 33 and SOG 37 as an intermediate layer
Is supplied (FIG. 11A). The mixed solution 34 is uniformly applied to the main surface by the rotation of the wafer 30. Then, the mixed solution 34 applied on the main surface is
It is dried by a method such as spin drying or reduced pressure drying. A layered coating film is formed by utilizing the phase separation of the mixed solution of the lower resist material 37 and the SOG 33.

【0028】極性の異なる2種類以上の高分子材料を混
合した溶液では、溶液中の高分子材料の濃度がある値と
なると相分離を起こす(図11(b))。次に、ウェー
ハ30がホットプレート35に搭載されから、SOG3
7の膜及び下層レジスト材料33の膜は、一括してベー
クされて下層レジスト36及びこれに積層された中間層
であるSOG膜38が形成される(図11(c))。こ
の場合、塗布膜表面には、熱力学的に表面エネルギーを
安定化させるため、極性の小さい成分が集まり易いと考
えられる。次に、ウェーハ30の主面に上層レジスト溶
液供給ノズル39から上層レジスト溶液311が供給さ
れる(図12(a))。ウェーハ30の回転により上層
レジスト溶液311は、均一にSOG膜38上に塗布さ
れる。その後、SOG膜38上に塗布された上層レジス
ト溶液311は、乾燥されて上層レジスト溶液311の
膜となる(図12(b))。次に、ウェーハ30は、ホ
ットプレート35に搭載され、ベークされてSOG膜3
8上に上層レジスト312が形成される。この様にし
て、下層レジスト36、中間層であるSOG膜38及び
上層レジスト312の多層レジスト膜がウェーハ30上
に形成される(図12(c))。
In a solution in which two or more polymer materials having different polarities are mixed, phase separation occurs when the concentration of the polymer material in the solution reaches a certain value (FIG. 11B). Next, after the wafer 30 is mounted on the hot plate 35, SOG3
The film 7 and the film of the lower resist material 33 are baked together to form a lower resist 36 and an SOG film 38 as an intermediate layer laminated thereon (FIG. 11C). In this case, since the surface energy is thermodynamically stabilized on the surface of the coating film, it is considered that components having a small polarity are likely to collect. Next, the upper resist solution 311 is supplied to the main surface of the wafer 30 from the upper resist solution supply nozzle 39 (FIG. 12A). The upper resist solution 311 is uniformly applied on the SOG film 38 by the rotation of the wafer 30. Thereafter, the upper resist solution 311 applied on the SOG film 38 is dried to form a film of the upper resist solution 311 (FIG. 12B). Next, the wafer 30 is mounted on a hot plate 35 and baked to form the SOG film 3.
8 is formed with an upper resist 312. In this way, a multilayer resist film including the lower resist 36, the SOG film 38 as the intermediate layer, and the upper resist 312 is formed on the wafer 30 (FIG. 12C).

【0029】このような性質を考慮して、下層レジスト
としてはフェノールノボラック樹脂やポリヒドロキシス
チレンなどの水酸基などの極性基を有する材料が望まし
い。また、SOG材料としてはメチルシロキサンポリマ
ーなどの水酸基含有量の小さいものが望ましい。このほ
かSOG以外の中間層材料としてはジメチルポリシラ
ン、ジフェニルポリシラン、メチルフェニルポリシラン
もしくはこれらの共重合体の極性基を有しないものでも
良い。次に、この方法により形成された多層レジストパ
ターンを用いて半導体基板に形成された成膜を加工する
工程を説明する。シリコンなどの半導体基板上に、被加
工膜となる膜厚1μmのシリコン酸化膜を形成する。こ
の被加工膜上に、下層レジスト材料として、フェノール
ノボラック樹脂、ポリ(p−ヒドロキシスチレン)のい
ずれか1つを、また、中間層材料としてポリ(メチルシ
ルセスキオキサン)、ポリ(ジメチルシラン)、ポリ
(ジフェニルシラン)、ポリ(メチルフェニルシラン)
から選ばれたいずれか1つをPGME溶媒に全固形分濃
度10wt%となるように溶解した。下層レジスト膜材
料と中間層材料の比率は重量比で2:5とした。
In consideration of such properties, a material having a polar group such as a hydroxyl group such as a phenol novolak resin or polyhydroxystyrene is desirable as the lower layer resist. As the SOG material, a material having a small hydroxyl group content such as a methylsiloxane polymer is desirable. In addition, as an intermediate layer material other than SOG, dimethylpolysilane, diphenylpolysilane, methylphenylpolysilane, or a copolymer of these having no polar group may be used. Next, a process of processing a film formed on a semiconductor substrate using a multilayer resist pattern formed by this method will be described. A 1 μm-thick silicon oxide film serving as a film to be processed is formed on a semiconductor substrate such as silicon. On the film to be processed, any one of phenol novolak resin and poly (p-hydroxystyrene) is used as a lower layer resist material, and poly (methylsilsesquioxane) and poly (dimethylsilane) are used as an intermediate layer material. , Poly (diphenylsilane), poly (methylphenylsilane)
Was dissolved in a PGME solvent so as to have a total solid content of 10 wt%. The ratio of the material of the lower resist film to the material of the intermediate layer was 2: 5 by weight.

【0030】上記溶液をスピンコート法によりウェーハ
上に塗布、乾燥した。その後、この膜を塗布したウェー
ハをホットプレート上で、まず、180℃で1分間加熱
処理を行い、続いて250℃で1分間の加熱処理を行な
った。加熱処理における雰囲気はともに湿度40%の大
気中で行った。このような加熱処理を行った塗布膜には
クラックなどの欠陥は認められなかった。この塗布膜を
電子顕微鏡にて観察したところ、上層(膜厚:100n
m程度)と下層(膜厚:300nm程度)の二層に分離
されていた。この塗布膜を四重局型二次イオン質量分析
装置(VG社製SIMSLABMK−III )によって深
さ方向の元素分析を行ったところ、上層膜でのみSiが
検出された。その後、上記塗布膜上に化学増幅型ポジレ
ジストJSR M20G(膜厚200nm)の塗布膜
(上層レジスト膜)を形成し、KrFエキシマレーザー
露光装置(NSR S203B:ニコン社製)にてNA
=0.68、σ=0.75、2/3輪帯照明の条件で、
透過率6%のハーフトーンマスクを用いて、0.13μ
mL/Sを転写した。露光量は、17mJ/cm2 であ
った。塗布膜上に形成されたレジストパターンは、裾引
きなく良好な形状を示した。
The above solution was applied on a wafer by spin coating and dried. Thereafter, the wafer coated with this film was subjected to a heat treatment at 180 ° C. for 1 minute on a hot plate, followed by a heat treatment at 250 ° C. for 1 minute. The heat treatment was performed in an atmosphere having a humidity of 40%. No defects such as cracks were found in the coating film subjected to such a heat treatment. When this coating film was observed with an electron microscope, the upper layer (film thickness: 100 n)
m) and a lower layer (thickness: about 300 nm). When this coating film was subjected to elemental analysis in the depth direction using a quadrupole secondary ion mass spectrometer (SIMSLABMK-III manufactured by VG), Si was detected only in the upper layer film. Thereafter, a coating film (upper resist film) of a chemically amplified positive resist JSR M20G (thickness: 200 nm) is formed on the above coating film, and a NA is obtained with a KrF excimer laser exposure device (NSR S203B: manufactured by Nikon Corporation).
= 0.68, σ = 0.75, 2/3 annular illumination conditions,
0.13 μm using a halftone mask having a transmittance of 6%
mL / S was transferred. The exposure amount was 17 mJ / cm 2 . The resist pattern formed on the coating film showed a good shape without footing.

【0031】その後、レジストパターンをマスクして、
RIE装置内てCF4 /O2 /Arの混合ガスよりなる
プラズマを用いて塗布膜のドライエッチングを行った。
加工後の中間層は良好な形状を示し、また寸法変換差
(レジスト寸法−中間層寸法)も5nm以下であった。
このときのレジスト残膜は100nmであった。続い
て、この中間層をマスクとして下層レジストの加工を行
った。エッチングガスとしてO2 /N2 の混合ガスを用
いた。加工後のポリアリーレンの形状は良好で、寸法変
換差(中間層寸法−下層膜寸法)は、10nm以下であ
った。その後、被加工膜であるシリコン酸化膜をC4
8 /O2 /Arの混合ガスによるRIEにより、深さ3
00nmの溝を形成し、O2 アッシングによりレジスト
を剥離した。レジスト剥離後のシリコン酸化膜は、良好
な形状を示した。この方法により、従来、繰り返し行わ
れてきた下層レジスト、SOG膜を形成するための塗
布、ベーク工程を1回にすることができる。
Then, by masking the resist pattern,
The coating film was dry-etched in a RIE apparatus using plasma composed of a mixed gas of CF 4 / O 2 / Ar.
The intermediate layer after processing showed a good shape, and the dimensional conversion difference (resist dimension-intermediate layer dimension) was 5 nm or less.
The residual resist film at this time was 100 nm. Subsequently, the lower layer resist was processed using the intermediate layer as a mask. A mixed gas of O 2 / N 2 was used as an etching gas. The shape of the processed polyarylene was good, and the dimensional conversion difference (intermediate layer size-lower layer film size) was 10 nm or less. After that, the silicon oxide film to be processed is changed to C 4 F
8 / O by RIE using mixed gas of 2 / Ar, depth 3
A groove of 00 nm was formed, and the resist was stripped by O 2 ashing. The silicon oxide film after stripping the resist showed a good shape. According to this method, the coating and baking steps for forming the lower resist and the SOG film, which have been repeatedly performed, can be performed once.

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明により、従来、各層毎に加熱処理
を行っていた処理を複数の層の加熱処理を兼用させるこ
とにより煩雑であった多層レジストプロセスにおける塗
布工程を簡略化することができる。
According to the present invention, it is possible to simplify a coating process in a multi-layer resist process, which has conventionally been performed for each layer by using a plurality of layers. .

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

【図1】本発明の多層レジストパターン形成方法を説明
する製造工程断面図。
FIG. 1 is a manufacturing process sectional view for explaining a multilayer resist pattern forming method of the present invention.

【図2】本発明の多層レジストパターン形成方法を説明
する製造工程断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a manufacturing process for explaining a multilayer resist pattern forming method of the present invention.

【図3】本発明の多層レジストパターン形成方法を説明
する製造工程断面図。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a manufacturing process for explaining a multilayer resist pattern forming method of the present invention.

【図4】本発明の半導体装置の製造方法を説明する製造
工程断面図。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図5】本発明の半導体装置の製造方法を説明する製造
工程断面図。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a manufacturing process for explaining a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図6】本発明の多層レジストパターン形成方法を説明
する製造工程断面図。
FIG. 6 is a manufacturing process sectional view for explaining the multilayer resist pattern forming method of the present invention.

【図7】本発明の多層レジストパターン形成方法を説明
する製造工程断面図。
FIG. 7 is a manufacturing process sectional view for explaining the multilayer resist pattern forming method of the present invention.

【図8】本発明の多層レジストパターン形成方法を説明
する製造工程断面図。
FIG. 8 is a manufacturing process sectional view for explaining the multilayer resist pattern forming method of the present invention.

【図9】本発明の半導体装置の製造方法を説明する製造
工程断面図。
FIG. 9 is a manufacturing process cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図10】本発明の半導体装置の製造方法を説明する製
造工程断面図。
FIG. 10 is a manufacturing process cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図11】本発明の多層レジストパターン形成方法を説
明する製造工程断面図。
FIG. 11 is a manufacturing process sectional view for explaining the multilayer resist pattern forming method of the present invention.

【図12】本発明の多層レジストパターン形成方法を説
明する製造工程断面図。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a manufacturing process for explaining a multilayer resist pattern forming method of the present invention.

【図13】従来の多層レジストパターン形成方法を説明
する製造工程断面図。
FIG. 13 is a sectional view of a manufacturing process for explaining a conventional method for forming a multilayer resist pattern.

【図14】従来の多層レジストパターン形成方法を説明
する製造工程断面図。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a manufacturing process for explaining a conventional method for forming a multilayer resist pattern.

【図15】従来の多層レジストパターン形成方法を説明
する製造工程断面図。
FIG. 15 is a manufacturing process sectional view for explaining a conventional multilayer resist pattern forming method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、21、31、101・・・スピンチャック、2、
6、22、26、32、36、102、106・・・ノ
ズル、3、23、33、103・・・下層レジスト溶
液、3′・・・下層レジスト溶液の膜、4、24、3
4、104・・・下層レジスト、5、25、35、10
5・・・ホットプレート、7、18、27、37、10
7・・・中間層溶液(SOG溶液)、8、19、28、
38、108・・・中間層(SOG膜)、10、20、
30、100・・・ウェーハ、11、110、211、
311・・・上層レジスト溶液、12、212、312
・・・上層レジスト、 13・・・半導体基板、14
・・・シリコン酸化膜、 15・・・配線溝、16・
・・埋め込み配線、 17・・・フォトマスク。
1, 21, 31, 101 ... spin chuck 2,
6, 22, 26, 32, 36, 102, 106: nozzle, 3, 23, 33, 103: lower resist solution, 3 ': film of lower resist solution, 4, 24, 3
4, 104: lower layer resist, 5, 25, 35, 10
5 ... Hot plate, 7, 18, 27, 37, 10
7, an intermediate layer solution (SOG solution), 8, 19, 28,
38, 108 ... intermediate layer (SOG film), 10, 20,
30, 100... Wafer, 11, 110, 211,
311: Upper layer resist solution, 12, 212, 312
... Upper resist 13 Semiconductor substrate 14
... Silicon oxide film 15 Wiring groove 16
..Embedded wiring 17 Photomask.

フロントページの続き (72)発明者 大西 廉伸 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Fターム(参考) 2H096 AA25 CA05 CA14 DA01 HA23 HA27 JA04 KA08 5F046 NA07 NA12 NA17 NA18 Continuing from the front page (72) Inventor Rynobu Onishi 8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture F-term (reference) 2H096 AA25 CA05 CA14 DA01 HA23 HA27 JA04 KA08 5F046 NA07 NA12 NA17 NA18

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被加工基板上に少なくとも下層レジス
ト、この下層レジストのマスクとなる中間層及び上層レ
ジストよりなる多層の塗布膜を形成し、これら多層の塗
布膜を順次エッチングによってパターン転写を行う工程
を具備し、 前記中間層の塗布膜は、金属化合物からなり、前記下層
レジストの塗布膜は、前記中間層の前記金属化合物溶液
の溶媒に対して溶解性の低い材料の少なくとも有機化合
物からなり、前記下層レジストの前記有機化合物の溶液
を前記被加工基板上に塗布、乾燥後に、前記中間層であ
る金属化合物の溶液を前記下層レジストの塗布膜上に塗
布、乾燥し、前記下層レジスト及び前記中間層の塗布膜
を同時に加熱処理することを特徴とする多層レジストパ
ターン形成方法。
1. A step of forming a multilayer coating film comprising at least a lower resist, an intermediate layer serving as a mask for the lower resist, and an upper resist on a substrate to be processed, and pattern-transferring these multilayer coating films by etching in order. The coating film of the intermediate layer is made of a metal compound, the coating film of the lower resist is made of at least an organic compound of a material having low solubility in the solvent of the metal compound solution of the intermediate layer, After applying the solution of the organic compound of the lower layer resist on the substrate to be processed and drying, apply the solution of the metal compound as the intermediate layer on the coating film of the lower layer resist and dry, and then dry the lower layer resist and the intermediate layer. A method for forming a multilayer resist pattern, comprising simultaneously applying heat treatment to the coating films of the layers.
【請求項2】 前記下層レジストは、炭素含有量80重
量%以上の高分子材料からなり、前記中間層を形成する
金属化合物溶液の溶媒は、極性溶媒からなることを特徴
とする請求項1に記載の多層レジストパターン形成方
法。
2. The method according to claim 1, wherein the lower resist is made of a polymer material having a carbon content of 80% by weight or more, and a solvent of the metal compound solution forming the intermediate layer is a polar solvent. The method for forming a multilayer resist pattern according to the above.
【請求項3】 前記下層レジストの塗布する工程と、前
記塗布膜上に次の構成要素の溶液を塗布する工程との間
に、前記下層レジストの表面に紫外線もしくは電子線な
どの放射線を照射する工程をさらに具備したことを特徴
とする請求項1又は請求項2に記載の多層レジストパタ
ーン形成方法。
3. Irradiating the surface of the lower resist with radiation such as ultraviolet rays or electron beams between the step of applying the lower resist and the step of applying a solution of the next component on the coating film. The method according to claim 1 or 2, further comprising a step.
【請求項4】 被加工基板上に少なくとも有機化合物よ
りなる下層レジスト及び上層レジストよりなる多層の塗
布膜を形成する工程と、 前記下層レジスト及び上層レジストからなる多層の塗布
膜を同時に加熱処理する工程と、 前記上層レジストをパターニングして不要な部分を除去
する工程と、 金属化合物よりなる中間層を前記上層レジストのレジス
トパターン間に埋め込む工程と、 前記中間層をマスクとして前記下層レジストをエッチン
グして前記下層レジストと中間層とから構成された多層
レジストパターンを形成する工程とを具備したことを特
徴とする多層レジストパターン形成方法。
4. A step of forming a multi-layer coating film composed of at least a lower resist and an upper resist composed of an organic compound on a substrate to be processed, and a step of simultaneously heating the multi-layer coating film composed of the lower resist and the upper resist. Patterning the upper layer resist to remove unnecessary portions; embedding an intermediate layer made of a metal compound between the resist patterns of the upper layer resist; etching the lower layer resist using the intermediate layer as a mask; Forming a multilayer resist pattern composed of the lower resist and an intermediate layer.
【請求項5】 前記下層レジストとなる有機化合物が前
記上層レジストとなるレジスト溶液の溶媒に対して、溶
解性の低い材料であることを特徴とする請求項4に記載
の多層レジストパターン形成方法。
5. The method according to claim 4, wherein the organic compound serving as the lower resist is a material having low solubility in a solvent of the resist solution serving as the upper resist.
【請求項6】 前記下層レジストが炭素含有量80重量
%の高分子材料であり、前記上層レジストを形成するレ
ジスト溶液の溶媒が極性溶媒であることを特徴とする請
求項4又は請求項5に記載の多層レジストパターン形成
方法。
6. The method according to claim 4, wherein the lower resist is a polymer material having a carbon content of 80% by weight, and a solvent of a resist solution for forming the upper resist is a polar solvent. The method for forming a multilayer resist pattern according to the above.
【請求項7】 前記被加工基板上に下層レジスト、この
下層レジストのマスクとなる中間層及び上層レジストよ
りなる多層の塗布膜を形成する工程において、前記下層
レジスト及び前記中間層の混合溶液を前記被加工基板上
に塗布することを特徴とする請求項1に記載の多層レジ
ストパターン形成方法。
7. A step of forming a lower resist, a multilayer coating film comprising an intermediate layer serving as a mask of the lower resist and an upper resist on the substrate to be processed, wherein a mixed solution of the lower resist and the intermediate layer is mixed The method according to claim 1, wherein the method is applied on a substrate to be processed.
【請求項8】 半導体基板上に被処理膜を形成する工程
と、 前記被処理上に下層レジストを塗布し乾燥する工程と、 前記乾燥された下層レジストの上に金属化合物の溶液を
塗布して金属化合物溶液の膜を形成する工程と、 前記下層レジスト及び金属化合物溶液の膜を同時に加熱
処理して前記下層レジスト上に前記金属化合物からなる
中間層を形成する工程と、 前記中間層の上に上層レジストを塗布し乾燥する工程
と、 前記上層レジストを加熱処理する工程と、 前記上層レジストをパターニングする工程と、 前記パターニングされた上層レジストをマスクにして前
記中間層をエッチングによりパターニングする工程と、 前記パターニングされた中間層をマスクにして前記下層
レジストをエッチングによりパターニングする工程と、
前記パターニングされた下層レジストをマスクにして前
記被処理膜をエッチングする工程とを具備したことを特
徴とした半導体装置の製造方法。
8. A step of forming a film to be processed on a semiconductor substrate; a step of applying and drying a lower-layer resist on the object to be processed; and a step of applying a metal compound solution on the dried lower-layer resist. Forming a film of the metal compound solution; heat treating the lower layer resist and the film of the metal compound solution simultaneously to form an intermediate layer made of the metal compound on the lower layer resist; A step of applying and drying an upper resist, a step of heating the upper resist, a step of patterning the upper resist, and a step of patterning the intermediate layer by etching using the patterned upper resist as a mask, Patterning the lower resist by etching using the patterned intermediate layer as a mask,
Etching the film to be processed using the patterned lower resist as a mask.
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