JP2002296791A - Method for forming pattern - Google Patents

Method for forming pattern

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JP2002296791A
JP2002296791A JP2001103727A JP2001103727A JP2002296791A JP 2002296791 A JP2002296791 A JP 2002296791A JP 2001103727 A JP2001103727 A JP 2001103727A JP 2001103727 A JP2001103727 A JP 2001103727A JP 2002296791 A JP2002296791 A JP 2002296791A
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film
pattern
resist
processed
lower layer
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Yasuhiko Sato
康彦 佐藤
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Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for forming a pattern by which a resist film can be made thin by using a lower layer film formed by a coating method, the required mask thickness is maintained, and the difference caused by conversion in processes is suppressed to process the objective film with high dimensional accuracy. SOLUTION: The method includes a process of applying a solution containing a compound having silicon and nitrogen couplings in the main chain on the objective film (2) to be treated to form a base layer film (3), a process of substituting nitrogen in the lower layer film with oxygen, a process of forming a resist film (5) on the lower layer film, a process of exposing and developing the resist film to form a resist pattern (6), a process of transferring the resist pattern to the lower layer film to form a lower layer film pattern (7), and a process of transferring the lower layer film pattern to the objective film to form the objective film pattern (8).

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、パターン形成方法
に係り、特に半導体装置の製造に当たって、ウェハー基
板上に微細パターンを形成する方法に関する。
The present invention relates to a method for forming a pattern, and more particularly to a method for forming a fine pattern on a wafer substrate in manufacturing a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子の製造方法においては、シリ
コンウェハー上に被加工膜として複数の物質を堆積して
薄膜を形成し、各薄膜を所望のパターンにパターニング
する工程を多く含んでいる。被加工膜のパターニングに
当たっては、まず、一般にレジスト膜と呼ばれる感光性
物質を被加工膜上に堆積してレジスト膜を形成し、この
レジスト膜の所定の領域に露光を施す。次いで、レジス
ト膜の露光部または未露光部を現像処理により除去して
レジストパターンを形成し、さらにこのレジストパター
ンをエッチングマスクとして被加工膜をドライエッチン
グすることでなされる。
2. Description of the Related Art A method of manufacturing a semiconductor device includes many steps of depositing a plurality of substances as a film to be processed on a silicon wafer to form thin films, and patterning each thin film into a desired pattern. In patterning the film to be processed, first, a photosensitive material generally called a resist film is deposited on the film to be processed to form a resist film, and a predetermined region of the resist film is exposed. Next, the exposed portion or the unexposed portion of the resist film is removed by a development process to form a resist pattern, and the film to be processed is dry-etched using the resist pattern as an etching mask.

【0003】レジスト膜の所定の領域に露光を施すため
の露光光源としては、スループットの観点から、KrF
エキシマレーザー、ArFエキシマレーザーなどの紫外
光が用いられてきた。最近では、LSIの微細化に伴な
って、必要な解像度が露光波長以下になり、露光量裕
度、フォーカス裕度などの露光プロセス裕度が不足しつ
つある。これらのプロセスマージンを補うには、レジス
ト膜の膜厚を薄くして解像性を向上させることが有効で
ある。しかしながら、その場合には、被加工膜のエッチ
ングのために必要とされるレジスト膜厚を確保できなく
なるという問題が生じる。
As an exposure light source for exposing a predetermined region of a resist film to light, KrF
Ultraviolet light such as an excimer laser and an ArF excimer laser has been used. Recently, with the miniaturization of LSIs, the required resolution has become smaller than the exposure wavelength, and the exposure process latitude such as the exposure latitude and the focus latitude has become insufficient. To compensate for these process margins, it is effective to reduce the thickness of the resist film to improve the resolution. However, in that case, there arises a problem that the resist film thickness required for etching the film to be processed cannot be secured.

【0004】こうした問題を解決するために、レジスト
パターンを一旦、酸化シリコン膜に転写して酸化シリコ
ン膜パターンを形成する方法が提案されている。この方
法においては、形成された酸化シリコン膜パターンをエ
ッチングマスクとして用いて、被加工膜をドライエッチ
ングすることによりパターンが転写される。酸化シリコ
ン膜としては、真空系を必要とせず低コストで成膜が可
能なスピンコーティングなどの塗布法で成膜できるスピ
ンオングラスが用いられている。しかしながら、スピン
オングラスは塗布法で成膜するため、CVD法、あるい
はスパッター法といった物理化学的成膜方法と比べると
高密度な膜を得ることが困難であった。そのため、物理
化学的方法で成膜した酸化シリコン膜と比べると、スピ
ンオングラスはエッチング耐性が低く被加工膜エッチン
グ時に加工変換差がつきやすいという問題があった。
In order to solve such a problem, a method has been proposed in which a resist pattern is temporarily transferred to a silicon oxide film to form a silicon oxide film pattern. In this method, the pattern is transferred by dry-etching the film to be processed using the formed silicon oxide film pattern as an etching mask. As the silicon oxide film, spin-on-glass which can be formed by a coating method such as spin coating which can be formed at low cost without requiring a vacuum system is used. However, since spin-on-glass is formed by a coating method, it is difficult to obtain a high-density film as compared with a physicochemical film forming method such as a CVD method or a sputtering method. Therefore, as compared with a silicon oxide film formed by a physicochemical method, spin-on-glass has a problem that etching resistance is low and a processing conversion difference is likely to occur during etching of a film to be processed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上を鑑み
てなされたものであり、塗布法により成膜できる下層膜
を用いてレジスト膜の薄膜化を図るとともに必要なマス
ク厚を確保し、加工変換差を抑制して寸法精度よく被加
工膜を加工し得るパターン形成方法を提供することを目
的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the foregoing, and has been made to reduce the thickness of a resist film by using a lower layer film that can be formed by a coating method and secure a necessary mask thickness. An object of the present invention is to provide a pattern forming method capable of processing a film to be processed with high dimensional accuracy by suppressing a processing conversion difference.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、被加工膜上にシリコンと窒素との結合を
主鎖に有する化合物を含有する溶液を塗布して下層膜を
形成する工程と、前記下層膜中の前記窒素を酸素に置換
する工程と、前記下層膜上にレジスト膜を形成する工程
と、前記レジスト膜に対してパターン露光および現像処
理を施してレジストパターンを形成する工程と、前記レ
ジストパターンを前記下層膜に転写して下層膜パターン
を形成する工程と、前記下層膜パターンを前記被加工膜
に転写して被加工膜パターンを形成する工程とを具備す
るパターン形成方法を提供する。
In order to solve the above problems, the present invention provides a method of forming a lower layer film by applying a solution containing a compound having a bond between silicon and nitrogen in a main chain on a film to be processed. Forming a resist film on the lower film, forming a resist pattern on the lower film, and performing a pattern exposure and development process on the resist film to form a resist pattern. And transferring the resist pattern to the lower film to form a lower film pattern, and transferring the lower film pattern to the film to be processed to form a film pattern to be processed. A method of forming is provided.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明のパ
ターン形成方法を詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a pattern forming method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0008】図1は、本発明にかかるパターン形成方法
の一例を表わす工程断面図である。
FIG. 1 is a process sectional view showing an example of a pattern forming method according to the present invention.

【0009】まず、図1(a)に示すように、ウェハー
上の被加工膜2上に下層膜3を形成する。本発明におけ
る被加工膜2は、ウェハー上に直接、あるいは層間絶縁
膜などの薄膜を介して形成することができる。したがっ
て、図1中の参照符号1は、ウェハー、あるいは被加工
膜2直下の膜を表わしている。被加工膜2は、酸化シリ
コンに対して高選択比でエッチングできる材料であれば
特に限定されず、任意の材料から構成することができ
る。例えば、アルミニウム、アルミニウムシリサイド、
カッパー、タングステン、チタン、窒化チタンなどの配
線材料、ポリシリコン、タングステンシリサイド、コバ
ルトシリサイド、ルテニウムなどの電極材料、アモルフ
ァスシリコン、シリコン基板などのシリコン系材料、ポ
リイミド、ポリアリーレンエーテルなどの有機系層間絶
縁膜、ノボラック樹脂、ポリイミド、ポリアセナフチレ
ン、ポリアリーレン、ポリアリーレンエーテルなどの多
層レジスト膜プロセスに用いる下層レジスト膜などを被
加工膜2として形成することができる。
First, as shown in FIG. 1A, a lower film 3 is formed on a film 2 to be processed on a wafer. The processed film 2 in the present invention can be formed directly on a wafer or via a thin film such as an interlayer insulating film. Therefore, reference numeral 1 in FIG. 1 represents a wafer or a film immediately below the film 2 to be processed. The film to be processed 2 is not particularly limited as long as it can be etched with a high selectivity to silicon oxide, and can be made of any material. For example, aluminum, aluminum silicide,
Copper, wiring materials such as tungsten, titanium, titanium nitride, etc., electrode materials such as polysilicon, tungsten silicide, cobalt silicide, ruthenium, amorphous silicon, silicon-based materials such as silicon substrates, and organic interlayer insulation such as polyimide and polyarylene ether A film, a lower resist film used in a multi-layer resist film process such as a novolak resin, polyimide, polyacenaphthylene, polyarylene, polyarylene ether, or the like can be formed as the film 2 to be processed.

【0010】特に、本発明においては、有機層間絶縁
膜、あるいは多層レジスト膜プロセスなどの炭素を有す
る化合物からなる有機材料から被加工膜2を形成するこ
とが好ましい。こうした有機材料から形成された被加工
膜は、この上に形成される下層膜3と高選択性をもって
加工することができるからである。この場合、被加工膜
2中における炭素の含有量は30wt%以上であること
が好ましい。30wt%未満の場合には、下層膜3と選
択性をもって被加工膜2を加工することが困難になるた
めである。
In particular, in the present invention, it is preferable to form the processed film 2 from an organic interlayer insulating film or an organic material made of a compound having carbon such as a multilayer resist film process. This is because a film to be processed formed from such an organic material can be processed with high selectivity to the lower layer film 3 formed thereon. In this case, the content of carbon in the film to be processed 2 is preferably 30% by weight or more. If the amount is less than 30 wt%, it becomes difficult to process the target film 2 with selectivity to the lower film 3.

【0011】被加工膜2上には、溶液を塗布する方法に
より下層膜3が形成される。塗布法は真空系を必要とせ
ず、プロセスが簡易なため安価に成膜することができ
る。
On the film 2 to be processed, a lower film 3 is formed by a method of applying a solution. The coating method does not require a vacuum system, and can be formed at low cost because the process is simple.

【0012】ここで、塗布法での下層膜形成方法につい
て詳述する。まず、シリコンと窒素との結合を主鎖に有
するシリコン化合物を溶剤に溶解して溶液材料を調製す
る。シリコンと窒素との結合を主鎖に有するシリコン化
合物としては、例えば下記一般式で表わされるポリシラ
ザンが挙げられる。
Here, a method of forming a lower layer film by a coating method will be described in detail. First, a silicon compound having a bond between silicon and nitrogen in its main chain is dissolved in a solvent to prepare a solution material. Examples of the silicon compound having a bond between silicon and nitrogen in the main chain include polysilazane represented by the following general formula.

【0013】[0013]

【化1】 Embedded image

【0014】(ここで、R11、R12、およびR13は、窒
素原子、水素原子または炭素数1〜20の置換もしくは
非置換の脂肪族炭化水素または芳香族炭価水素などを示
す。またnは整数である。)
(Here, R 11 , R 12 and R 13 represent a nitrogen atom, a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted aliphatic hydrocarbon or aromatic hydrocarbon having 1 to 20 carbon atoms. N Is an integer.)

【0015】本発明において下層膜を形成するために用
いられるポリシラザンは、単独重合体でも共重合体でも
よく、2種以上のポリシラザンが酸素原子、窒素原子、
脂肪族基、あるいは芳香族基を介して互いに結合した構
造を有するものでもよい。また、これら化合物にはシリ
コンとシリコンとの結合、シリコンと酸素との結合が含
まれていてもよい。
In the present invention, the polysilazane used for forming the underlayer film may be a homopolymer or a copolymer, and two or more kinds of polysilazane may be an oxygen atom, a nitrogen atom,
Those having a structure bonded to each other via an aliphatic group or an aromatic group may be used. Further, these compounds may include a bond between silicon and silicon or a bond between silicon and oxygen.

【0016】シリコン化合物中におけるシリコンの含有
量は5〜80wt%の範囲が好ましく、窒素の含有量は
5〜80wt%の範囲が好ましい。シリコンおよび窒素
の含有量が5wt%未満の場合には、充分なエッチング
耐性を得ることが困難となる。一方、80wt%を越え
ると、塗布性が劣化するおそれがある。本発明において
用い得るポリシラザンの具体例としては、下記化学式で
表わされる化合物を挙げることができる。
The content of silicon in the silicon compound is preferably in the range of 5 to 80 wt%, and the content of nitrogen is preferably in the range of 5 to 80 wt%. If the contents of silicon and nitrogen are less than 5 wt%, it becomes difficult to obtain sufficient etching resistance. On the other hand, if it exceeds 80 wt%, the applicability may be deteriorated. Specific examples of the polysilazane that can be used in the present invention include compounds represented by the following chemical formula.

【0017】[0017]

【化2】 Embedded image

【0018】[0018]

【化3】 Embedded image

【0019】[0019]

【化4】 Embedded image

【0020】[0020]

【化5】 Embedded image

【0021】(なお、式中、m、nは、正の整数を表わ
す。)
(In the formula, m and n represent positive integers.)

【0022】これらのシリコン化合物の重量平均分子量
は特に限定されることはないが、200〜100、00
0が好ましい。その理由は、分子量が200未満では、
レジストの溶剤に下層膜が溶解してしまい、一方、10
0、000を超えると、溶剤に溶解しにくくなって溶液
材料を調製するのが困難になるためである。シリコン化
合物は、一種類に限ることはなく、数種類の化合物を混
合して用いることもできる。
The weight-average molecular weight of these silicon compounds is not particularly limited.
0 is preferred. The reason is that if the molecular weight is less than 200,
The underlayer film was dissolved in the solvent of the resist.
If it exceeds 000, it is difficult to dissolve in a solvent, and it becomes difficult to prepare a solution material. The silicon compound is not limited to one kind, and several kinds of compounds can be mixed and used.

【0023】上述したようなシリコン化合物を所定の溶
剤に溶解することによって、下層膜用の塗布材料が調製
される。溶剤としては特に限定されず、例えばアセト
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、その他アニソ―ル、トルエン、キシレン、および
ナフサなどを挙げることができる。
By dissolving the silicon compound as described above in a predetermined solvent, a coating material for the underlayer film is prepared. The solvent is not particularly limited, for example, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, ketone solvents such as cyclohexanone, methyl cellosolve,
Cellosolve solvents such as methyl cellosolve acetate and ethyl cellosol acetate; ester solvents such as ethyl lactate, ethyl acetate, butyl acetate and isoamyl acetate; alcohol solvents such as methanol, ethanol, and isopropanyl; and other anisoles, toluene, Xylene, naphtha and the like can be mentioned.

【0024】また、必要に応じて貯蔵安定性を図るため
に熱重合防止剤、被加工膜への密着性を向上させるため
の密着性向上剤、被加工膜からレジスト膜中へ反射する
光を防ぐために紫外光を吸収する染料、ポリサルフォ
ン、ポリベンズイミダゾールなどの紫外光を吸収するポ
リマー、電子ビーム露光時にレジスト膜に蓄積される電
荷を防ぐための導電性物質、光、熱で導電性が生じる物
質、あるいは溶媒耐性、耐熱性を付与するためにシリコ
ン化合物を架橋させ得る架橋剤、架橋を促進するための
ラジカル発生剤を溶液材料中に添加してもよい。
Further, if necessary, a thermal polymerization inhibitor for improving the storage stability, an adhesion enhancer for improving the adhesion to the film to be processed, and a light reflected from the film to be processed into the resist film. UV-absorbing dyes, polysulfone, polybenzimidazole or other UV-absorbing polymers, conductive substances to prevent electric charge from being accumulated in the resist film during electron beam exposure, conductivity due to light and heat A substance, a crosslinking agent capable of crosslinking a silicon compound for imparting solvent resistance and heat resistance, and a radical generator for promoting crosslinking may be added to the solution material.

【0025】上述したように調製された塗布材料を、例
えばスピンコーティング法などによって被加工膜2上に
塗布して塗膜を形成する。次いで、加熱して溶剤を気化
することによって、下層膜3が形成される。ここで形成
される下層膜3の膜厚は1〜1000nmの範囲が好ま
しい。下層膜3の膜厚が1nm未満の場合には、被加工
膜2をエッチングするためのマスク材としての膜厚を確
保することが困難となる。一方、1000nmより厚い
場合には、レジストパターンをドライエッチング法で下
層膜にパターン転写する際に、寸法変換差が顕著に発生
するおそれがある。
The coating material prepared as described above is coated on the film to be processed 2 by, for example, a spin coating method or the like to form a coating film. Next, the solvent is vaporized by heating to form the lower layer film 3. The thickness of the lower film 3 formed here is preferably in the range of 1 to 1000 nm. If the film thickness of the lower layer film 3 is less than 1 nm, it is difficult to secure a film thickness as a mask material for etching the film 2 to be processed. On the other hand, when the resist pattern is thicker than 1000 nm, when the resist pattern is transferred to the lower layer film by the dry etching method, a dimensional conversion difference may be significantly generated.

【0026】次いで、下層膜3中の窒素を酸素に置換す
る。シリコンと窒素との結合を主鎖に有するシリコン化
合物中では、加熱、あるいはエネルギービームの照射に
よって下記反応式に示すように窒素が脱離し、生じたシ
リコンからのダングリングボンドに酸素が結合する。そ
の結果、図1(b)に示すような酸化シリコンライクな
膜4が得られる。窒素から酸素への置換反応の過程で下
層膜が緻密化するので、高密度な膜が得られる。
Next, nitrogen in the lower film 3 is replaced with oxygen. In a silicon compound having a bond between silicon and nitrogen in its main chain, nitrogen is desorbed by heating or irradiation of an energy beam as shown in the following reaction formula, and oxygen is bonded to a dangling bond from silicon generated. As a result, a silicon oxide-like film 4 as shown in FIG. 1B is obtained. In the course of the substitution reaction from nitrogen to oxygen, the lower film becomes denser, so that a high-density film can be obtained.

【0027】[0027]

【化6】 Embedded image

【0028】窒素から酸素への置換率は、溶液中のシリ
コン化合物の窒素含有量に対して20%以上であること
が好ましく、80%以上であることがより好ましい。置
換率が20%未満の場合には、置換が不十分なため下層
膜のエッチング耐性を充分に向上させることができな
い。なお、置換反応の進行には窒素と酸素とが必要とさ
れるので、加熱、あるいはエネルギービームの照射は、
下層膜を水分と酸素とを含む雰囲気に暴露しながら行な
うことが望まれる。この場合、雰囲気中の湿度は10%
以上であることが好ましく、酸素濃度は10%以上であ
ることが好ましい。雰囲気の湿度や酸素濃度が10%以
上であると、窒素から酸素への置換反応を効率的に充分
に進行させることができ高密度な膜を得ることができ
る。
The replacement ratio of nitrogen to oxygen is preferably at least 20%, more preferably at least 80%, based on the nitrogen content of the silicon compound in the solution. If the substitution rate is less than 20%, the etching resistance of the lower layer film cannot be sufficiently improved due to insufficient substitution. Since nitrogen and oxygen are required for the progress of the substitution reaction, heating or irradiation with an energy beam
It is desired to perform the process while exposing the lower layer film to an atmosphere containing moisture and oxygen. In this case, the humidity in the atmosphere is 10%
The oxygen concentration is preferably at least 10%. When the humidity and oxygen concentration of the atmosphere are 10% or more, the substitution reaction from nitrogen to oxygen can proceed efficiently and sufficiently, and a high-density film can be obtained.

【0029】加熱により窒素を酸素に置換する場合に
は、その温度は200℃以上500℃以下であることが
好ましい。200℃未満の場合には、窒素から酸素への
置換反応が進行しにくくなる。一方、500℃を越える
と、被加工膜2が変質するおそれがある。こうした温度
での加熱は、ホットプレート、オーブン等を用いて行な
うことができ、多段階ベーキングを行なってもよい。
When nitrogen is replaced by oxygen by heating, the temperature is preferably 200 ° C. or more and 500 ° C. or less. If the temperature is lower than 200 ° C., the substitution reaction from nitrogen to oxygen becomes difficult to proceed. On the other hand, if the temperature exceeds 500 ° C., the film to be processed 2 may be deteriorated. Heating at such a temperature can be performed using a hot plate, an oven, or the like, and multi-stage baking may be performed.

【0030】また、エネルギービームを照射して下層膜
中の窒素を酸素に置換する場合には、1nm〜1mmの
範囲のいずれかの波長を含む光、あるいは電子ビームを
用いることができる。光としては、100nm〜800
nmの範囲の波長を含む光が特に好ましい。こうした光
および電子ビームの照射量は限定されることはないが、
光を照射する場合には、照射量1mJ/cm2〜100
0J/cm2の範囲が好ましく、電子ビームを照射する
場合には、1μC/cm2〜1000C/cm2の範囲が
好ましい。いずれの場合も、上述した下限未満の照射量
では、窒素から酸素への置換反応を充分に進行させるこ
とが困難となる。一方、上限を越えると、照射に長時間
を要してスループットが低下するおそれがある。また、
加熱とエネルギービーム照射とを同時に行なって、下層
膜中の窒素を酸素に置換してもよい。
When the energy beam is applied to replace nitrogen in the lower film with oxygen, light having a wavelength in the range of 1 nm to 1 mm or an electron beam can be used. As light, 100 nm to 800
Light containing wavelengths in the nm range is particularly preferred. The dose of such light and electron beam is not limited,
When irradiating light, the irradiation amount is 1 mJ / cm 2 -100
The range is preferably 0 J / cm 2 , and when irradiating with an electron beam, the range is preferably 1 μC / cm 2 to 1000 C / cm 2 . In any case, when the irradiation amount is less than the lower limit described above, it is difficult to sufficiently promote the substitution reaction from nitrogen to oxygen. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the irradiation may take a long time and the throughput may be reduced. Also,
Heating and energy beam irradiation may be performed simultaneously to replace nitrogen in the lower film with oxygen.

【0031】窒素を酸素で置換することにより緻密化さ
れた下層膜4上には、レジスト溶液をスピンコート法な
どにより塗布し、加熱処理して溶媒を気化させることに
より、図1(c)に示すようにレジスト膜5を形成す
る。レジスト膜5の膜厚を薄くすれば、それだけ露光時
の露光量裕度、フォーカス裕度、あるいは解像度を向上
させることができる。そのため、レジスト膜5の膜厚
は、下層膜4が寸法制御性よくエッチングできる膜厚で
あればできるだけ薄い方がよい。具体的には、レジスト
膜5の膜厚は、100〜10000nmの範囲であるこ
とが好ましく、100〜400nmの範囲であることが
より好ましい。レジスト膜5の膜厚が100nm未満の
場合には、下層膜の加工時に寸法制御性よく行なうこと
が困難となり、一方、10000nmを越えると、リソ
グラフィプロセスウィンドウが劣化するおそれがある。
A resist solution is applied on the lower layer film 4 densified by replacing nitrogen with oxygen by a spin coating method or the like, and is heated to evaporate the solvent. As shown, a resist film 5 is formed. When the thickness of the resist film 5 is reduced, the exposure latitude, the focus latitude, or the resolution can be improved. Therefore, the thickness of the resist film 5 is preferably as small as possible as long as the lower layer 4 can be etched with good dimensional control. Specifically, the thickness of the resist film 5 is preferably in the range of 100 to 10000 nm, and more preferably in the range of 100 to 400 nm. If the thickness of the resist film 5 is less than 100 nm, it is difficult to perform the lower layer film with good dimensional controllability. On the other hand, if it exceeds 10,000 nm, the lithography process window may be deteriorated.

【0032】レジスト膜5を形成するためのレジスト組
成物としては、可視光、紫外光などの露光によりパター
ニング可能な組成物であれば特に限定されることはな
く、目的に応じて、ポジ型またはネガ型を選択して用い
ることができる。具体的には、ポジ型レジストとして
は、例えば、ナフトキノンジアジドとノボラック樹脂と
を含有するレジスト組成物(IX−770、JSR社
製)、t−BOCで保護したポリビニルフェノール樹脂
と光酸発生剤とを含有する化学増幅型レジスト組成物
(APEX−E、シップレー社製)、および脂肪族炭化
水素基で保護したポリメタクリレートと酸発生剤とを含
有するレジスト組成物などが挙げられる。また、ネガ型
のレジスト膜としては、例えば、ポリビニルフェノール
とメラミン樹脂と光酸発生剤とを含有する化学増幅型レ
ジスト(SNR248、シップレー社製)、およびポリ
ビニルフェノールとビスアジド化合物とを含有するレジ
スト(RD−2000D、日立化成社製)などが挙げら
れるが、これらに限定されることはない。
The resist composition for forming the resist film 5 is not particularly limited as long as it is a composition that can be patterned by exposure to visible light, ultraviolet light, or the like. A negative type can be selected and used. Specifically, as the positive resist, for example, a resist composition (IX-770, manufactured by JSR) containing naphthoquinonediazide and a novolak resin, a polyvinylphenol resin protected with t-BOC, a photoacid generator, And a resist composition containing a polymethacrylate protected with an aliphatic hydrocarbon group and an acid generator, and the like. Examples of the negative resist film include, for example, a chemically amplified resist (SNR248, manufactured by Shipley Co., Ltd.) containing polyvinylphenol, a melamine resin, and a photoacid generator, and a resist containing polyvinylphenol and a bisazide compound (SNR248). RD-2000D, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.), but are not limited thereto.

【0033】こうしたレジスト溶液を下層膜4上に、例
えばスピンコーティング法などで塗布した後、ホットプ
レートまたはオーブン等で加熱して溶媒を気化させるこ
とによって、レジスト膜5が形成される。
After applying such a resist solution on the lower layer film 4 by, for example, a spin coating method or the like, the resist film 5 is formed by evaporating the solvent by heating on a hot plate or an oven or the like.

【0034】次に、レジスト膜5に対してパターン露光
を行なう。露光光の光源としては特に限定されることは
なく、例えば紫外光、X線、電子ビーム、イオンビーム
などが挙げられる。具体的には紫外光としては、水銀灯
のg線(波長=436nm)、i線(365nm)、あ
るいはXeF(波長=351nm)、XeCl(波長=
308nm)、KrF(波長=248nm)、KrCl
(波長=222nm)、ArF(波長=193nm)、
およびF2(波長=157nm)等のエキシマレーザー
を挙げることができる。露光後のレジスト膜は、必要に
応じてポストエクスポージャーベークを行なってもよ
い。
Next, pattern exposure is performed on the resist film 5. The light source of the exposure light is not particularly limited, and examples thereof include ultraviolet light, X-rays, an electron beam, and an ion beam. Specifically, as ultraviolet light, g-line (wavelength = 436 nm), i-line (365 nm), XeF (wavelength = 351 nm), XeCl (wavelength =
308 nm), KrF (wavelength = 248 nm), KrCl
(Wavelength = 222 nm), ArF (wavelength = 193 nm),
And excimer lasers such as F 2 (wavelength = 157 nm). The resist film after the exposure may be subjected to post-exposure baking as needed.

【0035】その後、テトラメチルアンモニウム水溶
液、水酸化ナトリウム、および水酸化カリウム等の無機
アルカリ水溶液、あるいはキシレン、およびアセトン等
の有機溶媒を用いて現像処理を行なうことによって、図
1(d)に示すようなレジストパターン6が形成され
る。
Thereafter, development processing is carried out using an aqueous solution of an inorganic alkali such as an aqueous solution of tetramethylammonium, sodium hydroxide and potassium hydroxide, or an organic solvent such as xylene and acetone, as shown in FIG. Such a resist pattern 6 is formed.

【0036】必要に応じて、光露光を行なった際に生じ
るレジスト膜中の多重反射を減少させるために上層反射
防止膜、あるいは、電子ビーム露光を行なった場合に生
じるチャージアップを防ぐために上層帯電防止膜を、レ
ジスト膜5の上層に形成してもよい。
If necessary, an upper anti-reflection film for reducing multiple reflections in the resist film generated when performing light exposure, or an upper layer anti-reflection film for preventing charge-up generated when performing electron beam exposure. The prevention film may be formed on the resist film 5.

【0037】本発明で形成される下層膜4は極性が高い
ため、現像液がレジストパターン6と下層膜4との間に
染み込んで、レジスト現像処理後にレジストパターン6
が下層膜4から剥がれる場合がある。この場合、下層膜
に対して疎水化処理を施すことによって現像液がレジス
トパターンと下層膜との間に染み込みにくくなり、レジ
ストパターンが下層膜から剥がれるのを防止することが
できる。疎水化処理としては、ヘキサメチルジシラザン
を蒸発させた雰囲気中に下層膜を暴露して、下層膜表面
の水酸基をメチル基に置換する方法を挙げることができ
る。
Since the lower layer film 4 formed in the present invention has a high polarity, the developing solution permeates between the resist pattern 6 and the lower layer film 4, and the resist pattern 6
May come off from the lower film 4. In this case, by subjecting the lower layer film to a hydrophobic treatment, the developer hardly permeates between the resist pattern and the lower layer film, and the resist pattern can be prevented from peeling off from the lower layer film. Examples of the hydrophobic treatment include a method in which the lower layer film is exposed to an atmosphere in which hexamethyldisilazane is evaporated, and a hydroxyl group on the surface of the lower layer film is substituted with a methyl group.

【0038】疎水化処理を施すことによって、アンモニ
ア等の副生成物が生じることがある。こうした副生成物
は、150〜500℃程度のベーキングを行なって除去
することが望まれる。この範囲でベーキングすることに
よって、下層膜を変質させることなく、副生成物を充分
に除去することができる。ベーキングの温度の上限は、
350℃以下とすることがより好ましい。副生成物を除
去するためのベーキングは、ホットプレートあるいはオ
ーブン等を用いて行なうことができ、多段階ベーキング
を行なってもよい。
By performing the hydrophobic treatment, by-products such as ammonia may be generated. It is desired that such by-products are removed by baking at about 150 to 500 ° C. By baking in this range, by-products can be sufficiently removed without deteriorating the underlying film. The upper limit of the baking temperature is
The temperature is more preferably set to 350 ° C. or lower. Baking for removing by-products can be performed using a hot plate or an oven or the like, and multi-stage baking may be performed.

【0039】なお、レジスト膜5を化学増幅型レジスト
により形成する場合には、塩基性物質の存在によりレジ
ストプロファイルが劣化するおそれがある。例えば、下
層膜4中に塩基性物質が残留していると、レジスト膜5
中で露光により発生する酸を失活させてしまう。これを
防止するためには、レジスト膜5を形成する直前の下層
膜を150℃以上の温度で加熱処理して、塩基性物質を
揮発させることにより下層膜中から除去することが好ま
しい。この際の温度の上限は500℃以下、さらには3
50℃以下とすることが好ましい。500℃を越える
と、被加工膜が変質するおそれがある。こうした温度で
のベーキングは、ホットプレートあるいはオーブン等を
用いて行なうことができ、多段階ベーキングを行なって
もよい。
When the resist film 5 is formed of a chemically amplified resist, the resist profile may be deteriorated due to the presence of a basic substance. For example, if a basic substance remains in the lower film 4, the resist film 5
In this case, the acid generated by the exposure is deactivated. In order to prevent this, it is preferable that the lower layer film immediately before the formation of the resist film 5 is subjected to a heat treatment at a temperature of 150 ° C. or higher to volatilize the basic substance and thereby remove the basic substance from the lower layer film. In this case, the upper limit of the temperature is 500 ° C. or less, and 3
The temperature is preferably set to 50 ° C. or lower. If the temperature exceeds 500 ° C., the film to be processed may be deteriorated. Baking at such a temperature can be performed using a hot plate, an oven, or the like, and multi-stage baking may be performed.

【0040】上述したような手法を採用しても、レジス
トパターン6と下層膜4との密着性が得られない場合、
あるいは下層膜4に残留する塩基性物質を充分に揮発で
きない場合には、下層膜上に薄膜(図示せず)を形成し
た後、薄膜上にレジスト膜5を塗布してレジストパター
ンを形成してもよい。この場合、薄膜は薄膜をエッチン
グする際の加工変換差を抑えるため、できるだけ薄い膜
厚が良く、5〜500nm、より好ましくは10〜10
0nmの範囲が好ましい。このような薄膜として、ポリ
メチルシロキサン、ポリメチルメタクリレート、および
ポリスルフォンなどを挙げることができ、スループット
の観点から塗布法で成膜することが好ましい。
In the case where the adhesion between the resist pattern 6 and the lower layer film 4 cannot be obtained even by employing the above-described method,
Alternatively, when the basic substance remaining in the lower film 4 cannot be sufficiently volatilized, a thin film (not shown) is formed on the lower film, and then a resist film 5 is applied on the thin film to form a resist pattern. Is also good. In this case, the thin film is preferably as thin as possible in order to suppress a processing conversion difference when the thin film is etched, and is preferably 5 to 500 nm, more preferably 10 to 10 nm.
A range of 0 nm is preferred. Examples of such a thin film include polymethyl siloxane, polymethyl methacrylate, and polysulfone. From the viewpoint of throughput, it is preferable to form the thin film by a coating method.

【0041】得られたレジストパターン6をマスクとし
て用いて、下層膜4をドライエッチングすることによ
り、レジストパターン6のパターン形状を下層膜に転写
して、図1(e)に示すような下層膜パターン7を形成
する。エッチング方式としては、例えば、反応性イオン
エッチング、マグネトロン型反応性イオンエッチング、
電子ビームイオンエッチング、ICPエッチングまたは
ECRイオンエッチングなど微細加工可能なものであれ
ば特に限定されない。
Using the obtained resist pattern 6 as a mask, the lower layer film 4 is dry-etched, whereby the pattern shape of the resist pattern 6 is transferred to the lower layer film, and the lower layer film as shown in FIG. The pattern 7 is formed. As the etching method, for example, reactive ion etching, magnetron type reactive ion etching,
There is no particular limitation as long as it can be finely processed, such as electron beam ion etching, ICP etching or ECR ion etching.

【0042】この際、ソースガスとしては、フッ素を含
むソースガスを用いることが好ましい。このようなガス
として、例えば、CF4、C48、CHF3、CF3
l、CF2Cl2、CF3Br、CCl4、C25Cl2
およびSF6などが挙げられる。これらのガスは混合し
て用いてもよく、Ar、N2、O2、またはCOなどをさ
らに添加して用いてもよい。フッ素を含むソースガスを
用いてエッチングすることにより、レジスト膜のエッチ
ングレートに対して数倍以上速く下層膜4をエッチング
することができる。その結果、レジスト膜の膜厚が薄く
てもレジストパターンが途中で削れることなく、レジス
トパターン寸法に忠実な下層膜パターン7を得ることが
できる。
At this time, it is preferable to use a source gas containing fluorine as the source gas. Such gases include, for example, CF 4 , C 4 F 8 , CHF 3 , CF 3 C
1, CF 2 Cl 2 , CF 3 Br, CCl 4 , C 2 F 5 Cl 2 ,
And such as SF 6, and the like. These gases may be used as a mixture, or may be used by further adding Ar, N 2 , O 2 , CO, or the like. By etching using a source gas containing fluorine, the lower film 4 can be etched several times faster than the etching rate of the resist film. As a result, even if the thickness of the resist film is small, the lower layer film pattern 7 that is faithful to the resist pattern dimensions can be obtained without the resist pattern being cut off in the middle.

【0043】さらに、レジストパターン6および下層膜
パターン7をエッチングマスクとして用い、ドライエッ
チング法により被加工膜2をエッチングすることによっ
て、図1(f)に示すような被加工膜パターン8が形成
される。エッチング方式としては、例えば、反応性イオ
ンエッチング、マグネトロン型反応性イオンエッチン
グ、電子ビームイオンエッチング、ICPイオンエッチ
ング、またはECRイオンエッチングなど微細加工可能
なものであれば特に限定されるものではない。この際の
エッチングガスとしては、酸素、窒素、臭素および塩素
からなる群から選択される少なくとも一種を含むソース
ガスを用いることが好ましい。その理由は、本発明にお
いて形成される下層膜は、酸素、窒素、臭素および塩素
の少なくとも一つを含むソースガスを使ったエッチング
条件に対して高エッチング耐性を有するからである。そ
の結果、加工変換差なく下層膜パターンを被加工膜に転
写して、被加工膜パターンを得ることが可能になる。
Further, by using the resist pattern 6 and the lower layer film pattern 7 as an etching mask, the film 2 to be processed is etched by a dry etching method to form a film pattern 8 to be processed as shown in FIG. You. The etching method is not particularly limited as long as it can be fine-processed such as reactive ion etching, magnetron-type reactive ion etching, electron beam ion etching, ICP ion etching, or ECR ion etching. As the etching gas at this time, it is preferable to use a source gas containing at least one selected from the group consisting of oxygen, nitrogen, bromine and chlorine. The reason is that the lower layer film formed in the present invention has high etching resistance to etching conditions using a source gas containing at least one of oxygen, nitrogen, bromine and chlorine. As a result, it is possible to transfer the lower layer film pattern to the film to be processed without any processing conversion difference, thereby obtaining a film to be processed pattern.

【0044】本発明においては、基板と被加工膜との間
に薄膜が形成されていてもよい。この場合の薄膜は、例
えばSiO2からなる層間絶縁膜とすることができ、被
加工膜は3層レジストプロセスの下層レジストとして用
いられる。上述したように形成された被加工膜パターン
を、3層レジストプロセスの下層レジストとして用い
て、その下層の層間絶縁膜を寸法制御性よく加工するこ
とができる。
In the present invention, a thin film may be formed between the substrate and the film to be processed. In this case, the thin film can be an interlayer insulating film made of, for example, SiO 2, and the film to be processed is used as a lower resist in a three-layer resist process. Using the film pattern to be processed formed as described above as a lower layer resist of a three-layer resist process, the lower interlayer insulating film can be processed with good dimensional controllability.

【0045】[0045]

【実施例】以下に、具体例を示して本発明をさらに詳細
に説明する。
Now, the present invention will be described in further detail with reference to specific examples.

【0046】(実施例1)図1を参照しつつ、本実施例
を説明する。
(Embodiment 1) This embodiment will be described with reference to FIG.

【0047】(1)実施例1 まず、シリコンウェハー1上に被加工膜2としてポリア
リーレンエーテルを主成分とする層間絶縁膜を膜厚50
0nmで形成した。
(1) Example 1 First, an interlayer insulating film containing polyarylene ether as a main component was formed on a silicon wafer 1 as a film to be processed 2 with a film thickness of 50%.
It was formed at 0 nm.

【0048】次に、以下の(S1)〜(S4)に示す手
法を用いて、図1(a)に示したような下層膜3を被加
工膜2上に形成した。
Next, the lower film 3 as shown in FIG. 1A was formed on the film to be processed 2 by the following methods (S1) to (S4).

【0049】(S1)シリコン化合物として前記化学式
[1−37]で表わされるポリシラザン(重量平均分子
量2,000)10gと、アニソール90gとを混合し
て下層膜溶液材料を調製した。得られた溶液材料を被加
工膜2上にスピンコーティング法により塗布した。
(S1) A lower layer film solution material was prepared by mixing 10 g of polysilazane (weight average molecular weight: 2,000) represented by the above formula [1-37] as a silicon compound and 90 g of anisole. The obtained solution material was applied onto the film to be processed 2 by a spin coating method.

【0050】(S2)シリコン化合物として前記化学式
[1−37]で表わされるポリシラザン(重量平均分子
量2,000)9.99gと、下記化学式[12−1]
で表わされる化合物である酸発生剤0.01gと、アニ
ソール90gとを混合して下層膜溶液材料を調製した。
(S2) As a silicon compound, 9.99 g of polysilazane (weight average molecular weight: 2,000) represented by the above chemical formula [1-37] and the following chemical formula [12-1]
The lower layer film solution material was prepared by mixing 0.01 g of an acid generator, which is a compound represented by the formula, and 90 g of anisole.

【0051】[0051]

【化7】 Embedded image

【0052】得られた溶液材料を、前述と同様の手法に
より被加工膜2上に塗布した。
The obtained solution material was applied on the film to be processed 2 in the same manner as described above.

【0053】(S3)シリコン化合物として前記化学式
[1−37]で表わされるポリシラザン(重量平均分子
量2,000)9.99gと、下記化学式[12−2]
で表わされる化合物である酸0.01gと、アニソール
90gとを混合して下層膜溶液材料を調製した。
(S3) As a silicon compound, 9.99 g of polysilazane (weight average molecular weight: 2,000) represented by the above chemical formula [1-37] and the following chemical formula [12-2]
The lower layer film solution material was prepared by mixing 0.01 g of the acid represented by the formula and 90 g of anisole.

【0054】[0054]

【化8】 Embedded image

【0055】得られた溶液材料を、前述と同様の手法に
より被加工膜2上に塗布した。
The obtained solution material was applied on the film to be processed 2 in the same manner as described above.

【0056】(S4)ポリメチルシロキサンをポリイソ
プロパノールに溶解して、薄膜用溶液を調製した。得ら
れた溶液を、(S1)の方法で形成された下層膜上にス
ピンコーティング法にて塗布して、20nm厚の薄膜を
形成した。
(S4) Polymethylsiloxane was dissolved in polyisopropanol to prepare a thin film solution. The obtained solution was applied on the lower film formed by the method (S1) by a spin coating method to form a thin film having a thickness of 20 nm.

【0057】上述の(S1)〜(S3)で形成された下
層膜、および(S4)で形成された薄膜に対し、180
℃で60秒間のベーキングを施した。さらに、大気中、
300℃で60秒間ベーキングすることにより下層膜3
中の窒素を酸素に置換して、図1(b)に示されるよう
に緻密化された下層膜4を得た。
The lower film formed in (S1) to (S3) and the thin film formed in (S4) are
Baking was performed at 60 ° C. for 60 seconds. In addition, in the atmosphere,
By baking at 300 ° C. for 60 seconds, the lower film 3
By substituting the nitrogen therein with oxygen, a denser lower film 4 was obtained as shown in FIG. 1 (b).

【0058】ベーキング前の下層膜中のSi−O結合お
よびSi−N結合の量をそれぞれ1として、ベーキング
後におけるこれらの結合の量を、X線分光スペクトル法
を用いて調べた。さらに、ベーキング前後の下層膜の密
度を、X線全反射法を用いて調べ、得られた結果をSi
−O結合およびSi−N結合の割合とともに下記表1に
示す。
The amounts of Si—O bonds and Si—N bonds in the underlayer film before baking were each set to 1, and the amounts of these bonds after baking were examined using X-ray spectroscopy. Further, the density of the underlayer film before and after the baking was examined using the X-ray total reflection method, and the obtained result was compared with the Si film.
Table 1 below shows the proportions of the —O bond and the Si—N bond.

【0059】[0059]

【表1】 [Table 1]

【0060】表1に示されるように、ベーキングにより
下層膜中のSi−N結合が減少し、Si−O結合が増加
している。これは、ベーキングによりSi−N結合の窒
素が脱離してダングリングボンドが生じ、このダングリ
ングボンドが酸素と再結合して、窒素が酸素に置換した
ためと考えられる。また、ベーキングを行なうことによ
って、下層膜の密度はいずれも2.25g/cm2に増
加している。高密度な膜質が得られるLPCVD法で成
膜したSiO2膜の密度は、2.1g/cm2であり、本
発明の方法により、塗布法を用いても同程度の密度の下
層膜が得られている。これは、300℃で60秒間のベ
ーキングを行なって、下層膜中でシリコンにダングリン
グボンドを発生させ酸素と再結合させることにより、下
層膜が緻密化されたためと考えられる。
As shown in Table 1, the baking reduced the Si—N bonds in the lower layer film and increased the Si—O bonds. This is probably because nitrogen in the Si—N bond is eliminated by baking to generate a dangling bond, and the dangling bond is recombined with oxygen, and nitrogen is replaced by oxygen. Further, the density of the lower layer film is increased to 2.25 g / cm 2 by performing the baking. The density of the SiO 2 film formed by the LPCVD method capable of obtaining a high-density film quality is 2.1 g / cm 2 , and the lower film of the same density can be obtained by the method of the present invention even when the coating method is used. Have been. This is presumably because baking was performed at 300 ° C. for 60 seconds to generate dangling bonds in silicon in the lower film and recombined with oxygen, thereby densifying the lower film.

【0061】次に、(S1)〜(S3)の方法で形成し
た下層膜に対しては、ヘキサメチルジシラザン蒸気中に
暴露して疎水化処理を施した。その後、250℃で90
秒間のディハイドロレーションベークを行なって、疎水
化処理の副生成物として生じたアンモニアを下層膜4表
面および内部から除去した。
Next, the lower layer film formed by the methods (S1) to (S3) was exposed to hexamethyldisilazane vapor and subjected to a hydrophobic treatment. Thereafter, at 250 ° C., 90
Ammonia generated as a by-product of the hydrophobizing treatment was removed from the surface and the inside of the lower film 4 by performing a dehydration bake for 2 seconds.

【0062】こうして疎水化処理が施された下層膜4上
に、レジスト溶液をスピンコーティング法により塗布
し、ホットプレートを用いて130℃で90秒間ベーキ
ングを行なって、図1(c)に示すようなレジスト膜5
を形成した。ここで用いたレジスト溶液は、下記化学式
[12−3]で表わされる抑止剤樹脂(重量平均分子量
12,000)9.5gと、下記化学式[12−4]で
表わされる酸発生剤0.5gとを、乳酸エチルに溶解し
て調製した。得られたレジスト膜5の膜厚は250nm
である。
A resist solution is applied by spin coating on the lower layer film 4 thus subjected to the hydrophobic treatment, and baked at 130 ° C. for 90 seconds using a hot plate, as shown in FIG. 1C. Resist film 5
Was formed. The resist solution used here was 9.5 g of an inhibitor resin (weight average molecular weight 12,000) represented by the following chemical formula [12-3] and 0.5 g of an acid generator represented by the following chemical formula [12-4]. Was prepared by dissolving in ethyl lactate. The thickness of the obtained resist film 5 is 250 nm.
It is.

【0063】[0063]

【化9】 Embedded image

【0064】このレジスト膜5に対し、ArFエキシマ
レーザーを用いてパターン露光を行なった後、ホットプ
レートを用いて130℃で90秒間ベーキングを施し
た。さらに、0.21規定のTMAH現像液を用いて現
像処理を行なって、図1(d)に示すような110nm
ラインアンドスペースパターンのレジストパターン6を
形成した。
The resist film 5 was subjected to pattern exposure using an ArF excimer laser, and then baked at 130 ° C. for 90 seconds using a hot plate. Further, development processing is performed using a 0.21 N TMAH developing solution to obtain a 110 nm
A line-and-space resist pattern 6 was formed.

【0065】いずれの下層膜を用いた場合でも、レジス
トパターン6が下層膜4から剥がれることなくレジスト
パターンを形成することができた。さらに、走査型電子
顕微鏡を用いて、レジストパターン形状を観察した。そ
の結果、(S1)の方法で形成した下層膜上では裾ひき
が見られたが、(S2)〜(S4)の方法で形成した下
層膜については裾ひきがなく、良好なレジスト膜形状が
得られていることが確認された。使用するレジストの種
類によってはレジスト中に含まれる酸が下層膜中に拡散
して裾ひきが発生することがあるが、下層膜中に(S
2)のように酸発生剤、あるいは(S3)のように酸を
添加してレジスト底部で不足した酸を補うことで裾ひき
を改善することができる。また、下層膜4とレジスト膜
5との間に薄膜を形成することにより酸の下層膜への拡
散を防止して、裾ひきを改善することができる。
Regardless of which of the lower films was used, a resist pattern could be formed without the resist pattern 6 peeling off from the lower film 4. Further, the shape of the resist pattern was observed using a scanning electron microscope. As a result, a skirt was found on the lower film formed by the method (S1), but no skirt was formed on the lower film formed by the methods (S2) to (S4), and a favorable resist film shape was obtained. It was confirmed that it was obtained. Depending on the type of resist used, the acid contained in the resist may diffuse into the underlayer film and cause tailing, but (S
By adding an acid generator as in 2) or adding an acid as in (S3) to compensate for the lack of acid at the bottom of the resist, the bottoming can be improved. Further, by forming a thin film between the lower film 4 and the resist film 5, the diffusion of the acid into the lower film can be prevented, and the bottoming can be improved.

【0066】(S1)〜(S3)の方法で形成した膜の
ように、下層膜の表面の親水性が高い場合には、現像液
がレジストパターン6と下層膜4との間に間に染み込ん
でレジストパターンが剥がれる場合が生じる。このよう
な場合、本実施例のように疎水化処理を行なうことで密
着性を改良して、レジストパターン6の剥がれを抑える
ことができる。
When the hydrophilicity of the surface of the lower layer film is high as in the films formed by the methods (S1) to (S3), the developer permeates between the resist pattern 6 and the lower layer film 4. May cause the resist pattern to peel off. In such a case, by performing the hydrophobic treatment as in the present embodiment, the adhesion can be improved and the peeling of the resist pattern 6 can be suppressed.

【0067】次に、ドライエッチング法を用いてレジス
トパターン6を下層膜4に転写して、図1(e)に示す
ような下層膜パターン7を形成した。エッチング装置と
してはマグネトロン型反応性イオンエッチング装置を用
い、ソースガスCHF3=100SCCM、O2=20S
CCM、励起電力1300W、真空度75mTorr、
基板温度40℃の条件でエッチングを行なった。なお、
(S4)の場合には、下層膜4上の薄膜も下層膜と共に
一括してエッチングした。エッチング時間の決定には、
発光による終点検出を用い、ジャスト時間に対して50
%のオーバーエッチングになるように設定した。
Next, the resist pattern 6 was transferred to the lower film 4 using a dry etching method to form a lower film pattern 7 as shown in FIG. As the etching apparatus, a magnetron type reactive ion etching apparatus was used, and a source gas CHF 3 = 100 SCCM and O 2 = 20 S
CCM, excitation power 1300W, degree of vacuum 75mTorr,
Etching was performed at a substrate temperature of 40 ° C. In addition,
In the case of (S4), the thin film on the lower film 4 was also etched together with the lower film. To determine the etching time,
Using end point detection by luminescence, just 50
% Over-etching.

【0068】下層膜4のエッチングにより生じた寸法変
換差を、以下のように定義し、前記表1にまとめた。こ
こでの寸法変換差は、図1(e)中に示されるエッチン
グ後の下層膜パターン7の寸法Yと、図1(d)中に示
されるエッチング前のレジストパターン6の寸法Xとの
差(=Y−X)により定義した。
The dimensional change caused by the etching of the lower layer film 4 is defined as follows, and is summarized in Table 1 above. The dimension conversion difference here is the difference between the dimension Y of the lower layer film pattern 7 after etching shown in FIG. 1E and the dimension X of the resist pattern 6 before etching shown in FIG. (= YX).

【0069】表1に示されるように、いずれの下層膜の
場合でも寸法変換差は、許容範囲内の−5〜+5nmの
範囲内に収まっており、高い寸法制御性で下層膜4をエ
ッチングすることができた。
As shown in Table 1, the dimensional conversion difference is within the allowable range of -5 to +5 nm in any of the lower films, and the lower film 4 is etched with high dimensional controllability. I was able to.

【0070】続いて、ドライエッチング法を用いて下層
膜パターン7を被加工膜2に転写して、図1(f)に示
すような被加工膜パターン8を形成した。エッチング装
置としてはマグネトロン型反応性イオンエッチング装置
を用い、ソースガスC48/CO/Ar=10/100
/200SCCM、励起電力700W、真空度40mT
orr、基板温度20℃の条件でエッチングを行なっ
た。エッチング時間の決定には発光による終点検出を用
い、ジャスト時間に対して50%のオーバーエッチング
になるように設定した。
Subsequently, the lower layer film pattern 7 was transferred to the film to be processed 2 by dry etching, thereby forming a film to be processed pattern 8 as shown in FIG. As the etching apparatus, a magnetron-type reactive ion etching apparatus was used, and a source gas C 4 F 8 / CO / Ar = 10/100.
/ 200SCCM, excitation power 700W, degree of vacuum 40mT
Etching was performed under conditions of orr and a substrate temperature of 20 ° C. The end point detection by light emission was used to determine the etching time, and the etching time was set to be 50% over-etching with respect to the just time.

【0071】被加工膜2のエッチングにより生じた寸法
変換差を、以下のようにして定義し、前記表1にまとめ
た。ここでの寸法変換差は、図1(f)中に示されるエ
ッチング後の被加工膜パターン8の寸法Zと、図1
(e)中に示される下層膜パターン7の寸法Yとの差
(=Z−Y)により定義した。
The dimensional conversion difference caused by the etching of the film to be processed 2 is defined as follows, and is summarized in Table 1 above. Here, the difference in the dimensional conversion is the difference between the dimension Z of the processed film pattern 8 after etching shown in FIG.
It was defined by the difference (= Z−Y) from the dimension Y of the lower film pattern 7 shown in (e).

【0072】表1に示されるように、いずれの下層膜の
場合でも、寸法変換差は許容範囲の−5〜+5nmの範
囲内に収まっており、エッチング前の下層膜パターン寸
法とずれることなく加工することができた。
As shown in Table 1, the dimensional conversion difference was within the allowable range of -5 to +5 nm in any of the lower films, and processing was performed without deviation from the lower film pattern dimensions before etching. We were able to.

【0073】また、被加工膜のエッチングを途中で止め
て、被加工膜とのエッチング選択比(=被加工膜のエッ
チングレート/下層膜のエッチングレート)を調べ、得
られた結果を表1にまとめた。さらに、LPCVD法で
成膜したSiO2を下層膜として用い、その場合の被加
工膜に対するエッチング選択比を同様にして調べたとこ
ろ8.7であった。この結果から、本発明による下層膜
は、LPCVD法で成膜したSiO2と同程度のエッチ
ング耐性を有していることがわかる。このように高いエ
ッチング耐性を有しているので、本発明においては、寸
法変換差が生じることなく被加工膜2をエッチングする
ことができた。
Further, the etching of the film to be processed was stopped halfway, and the etching selectivity with the film to be processed (= etching rate of the film to be processed / etching rate of the lower film) was examined. The obtained results are shown in Table 1. Summarized. Further, an SiO 2 film formed by the LPCVD method was used as a lower layer film, and the etching selectivity to the film to be processed in that case was examined to be 8.7. From this result, it is understood that the lower layer film according to the present invention has the same etching resistance as SiO 2 formed by the LPCVD method. Because of such high etching resistance, in the present invention, the processing target film 2 could be etched without generating a dimensional conversion difference.

【0074】(比較例1)本比較例においては、従来の
スピンオングラスを下層膜として成膜した場合について
説明する。
Comparative Example 1 In this comparative example, a case where a conventional spin-on-glass is formed as a lower layer film will be described.

【0075】まず、実施例1と同様にして、シリコンウ
ェハー上に被加工膜を形成した。
First, in the same manner as in Example 1, a film to be processed was formed on a silicon wafer.

【0076】下記化学式(R)で表わされるポリシロキ
サン10gを、イソプロピルアルコール90gに溶解し
て下層膜用溶液を調製した。
10 g of a polysiloxane represented by the following chemical formula (R) was dissolved in 90 g of isopropyl alcohol to prepare a solution for an underlayer film.

【0077】[0077]

【化10】 Embedded image

【0078】この溶液を、スピンコーティング法を用い
て被加工膜上に塗布した後、大気中で200℃×60
秒、300℃×60秒で順次ベーキング処理を行なって
80nm厚の下層膜を形成した。得られた下層膜の密度
は1.88g/cm3である。
After applying this solution on the film to be processed by spin coating, the solution is heated at 200 ° C. × 60 ° C. in air.
A second baking process was performed at 300 ° C. for 60 seconds to form a lower layer film having a thickness of 80 nm. The density of the obtained lower layer film is 1.88 g / cm 3 .

【0079】下層膜上には、実施例1と同様の手法によ
りレジストパターンを形成した。
A resist pattern was formed on the lower layer film in the same manner as in Example 1.

【0080】次に、実施例1と同様の手法によりレジス
トパターンを下層膜に転写して下層膜パターンを形成
し、さらに実施例1と同様にして被加工膜の加工を行な
った。その結果、下層膜を被加工膜に転写した際の寸法
変換差が−20nmと許容範囲を越えており、寸法制御
性よく加工を行なうことができなかった。また、被加工
膜に対するエッチング選択比を調べたところ、5.1と
実施例で用いた下層膜と比べると低く、これは下層膜の
エッチング耐性が低かったためと考えられる。
Next, the resist pattern was transferred to the lower layer film in the same manner as in Example 1 to form a lower layer pattern, and the film to be processed was processed in the same manner as in Example 1. As a result, the dimensional conversion difference when the lower layer film was transferred to the film to be processed was -20 nm, which exceeded the allowable range, and the processing could not be performed with good dimensional controllability. Further, when the etching selectivity with respect to the film to be processed was examined, it was 5.1, which was lower than that of the lower layer film used in the example. This is probably because the etching resistance of the lower layer film was low.

【0081】スピンオングラスでエッチング耐性が得ら
れないのは、得られる膜の密度が低いからと考えられ
る。このように、シリコンと酸素との結合を有する化合
物を含む溶液を塗布して酸化シリコン膜を成膜する従来
の方法では、高密度な酸化シリコン膜を得ることができ
ない。これに対して、本発明による方法では、下層膜中
でシリコンにダングリングボンドを発生させて酸素と再
結合させることによって、酸化シリコライクな膜質にし
ている。その結果、再結合の過程で下層膜が緻密化しや
すく高密度な膜質を得ることができ、エッチング耐性を
向上させることが可能となった。
The reason why the etching resistance cannot be obtained by spin-on-glass is considered to be because the density of the obtained film is low. As described above, with a conventional method of forming a silicon oxide film by applying a solution containing a compound having a bond between silicon and oxygen, a high-density silicon oxide film cannot be obtained. On the other hand, in the method according to the present invention, silicon oxide-like film quality is obtained by generating dangling bonds in silicon in the lower layer film and recombining with oxygen. As a result, the lower layer film is easily densified in the process of recombination, a high-density film quality can be obtained, and the etching resistance can be improved.

【0082】(実施例2)本実施例1と同様の方法によ
り、被加工膜上に下層膜を形成した。その後、各下層膜
に対して、エキシマランプを用いて波長157nmの紫
外光を、照射量100mJ/cm2、真空度15mTo
rrのAr雰囲気下で照射することにより、下層膜中の
窒素を酸素に置換した。
Example 2 A lower film was formed on a film to be processed by the same method as in Example 1. Thereafter, ultraviolet light having a wavelength of 157 nm was applied to each lower film using an excimer lamp at an irradiation amount of 100 mJ / cm 2 and a degree of vacuum of 15 mTo.
By irradiating in an rr Ar atmosphere, nitrogen in the lower layer film was replaced with oxygen.

【0083】電子ビーム照射後の下層膜におけるSi−
N結合、Si−O結合の量、および下層膜の密度を実施
例1と同様に調べ、得られた結果を下記表2に示す。
After the electron beam irradiation, the Si—
The amount of N bonds, Si—O bonds, and the density of the lower layer film were examined in the same manner as in Example 1, and the obtained results are shown in Table 2 below.

【0084】[0084]

【表2】 [Table 2]

【0085】表2に示されるように、実施例1の場合と
同様に下層膜中においては窒素から酸素への置換反応が
進んでいる。また、下層膜の密度も照射処理により向上
しており、高密度化が進んでいることが分かる。
As shown in Table 2, the substitution reaction from nitrogen to oxygen is progressing in the lower layer film as in the case of the first embodiment. In addition, the density of the lower layer film has been improved by the irradiation treatment, and it can be seen that the density has been increased.

【0086】こうして窒素が酸素に置換された下層膜4
上に、実施例1と同様の手法によりレジストパターン6
を形成した。続いて、実施例1と同様に下層膜および被
加工膜の加工を行なって、加工変換差およびエッチング
選択比を調べ、その結果を前記表2にまとめた。表2の
結果に示されるように本実施例における下層膜は、実施
例1の場合と同様のエッチング耐性を有しており、寸法
制御性よく被加工膜を加工することができた。
The lower film 4 in which nitrogen is replaced by oxygen
The resist pattern 6 is formed by the same method as in the first embodiment.
Was formed. Subsequently, the lower layer film and the film to be processed were processed in the same manner as in Example 1, and the processing conversion difference and the etching selectivity were examined. The results are summarized in Table 2 above. As shown in the results in Table 2, the lower layer film in this example had the same etching resistance as in Example 1, and the film to be processed could be processed with good dimensional control.

【0087】本実施例のように、波長157nmの紫外
光を下層膜に照射した場合も、窒素を酸素に置換して前
述と同様の効果を得ることができる。
When the lower layer film is irradiated with ultraviolet light having a wavelength of 157 nm as in this embodiment, the same effect as described above can be obtained by replacing nitrogen with oxygen.

【0088】(実施例3)本実施例1と同様の方法によ
り、被加工膜上に下層膜を形成した。その後、各下層膜
に対して、加速電圧10keVの電子ビームを、照射量
10000μC/cm2、真空度15mTorrのAr
雰囲気下で照射することにより、下層膜中の窒素を酸素
に置換した。
Example 3 A lower layer film was formed on a film to be processed in the same manner as in Example 1. Thereafter, an electron beam having an acceleration voltage of 10 keV was irradiated to each lower layer film with an irradiation amount of 10000 μC / cm 2 and an Ar pressure of 15 mTorr.
By irradiating in an atmosphere, nitrogen in the lower layer film was replaced with oxygen.

【0089】電子ビーム照射後の下層膜におけるSi−
N結合、Si−O結合の量、および下層膜の密度を実施
例1と同様に調べ、得られた結果を下記表3に示す。
After the electron beam irradiation, the Si—
The amounts of N bonds and Si—O bonds and the density of the lower layer film were examined in the same manner as in Example 1, and the obtained results are shown in Table 3 below.

【0090】[0090]

【表3】 [Table 3]

【0091】表3に示されるように、実施例1の場合よ
りも下層膜中におけるSi−O結合の生成量が多く、窒
素から酸素への置換反応が進んでいる。また、密度も高
く高密度化が進んでいることが分かる。
As shown in Table 3, the amount of Si—O bonds generated in the lower layer film was larger than in the case of Example 1, and the substitution reaction from nitrogen to oxygen was progressing. Further, it can be seen that the density is high and the density is increasing.

【0092】こうして窒素が酸素に置換された下層膜4
上に、実施例1と同様の手法によりレジストパターン6
を形成した。いずれの下層膜上でも、裾ひきが発生しな
かった。本実施例のように電子ビームを照射することに
より窒素から酸素への置換反応を進めた場合には、下層
膜が高密度化しているためレジスト膜中の酸が拡散しに
くい。したがって、(S1)のように下層膜中に酸、あ
るいは酸発生剤を添加する必要がない場合もある。
The lower film 4 in which nitrogen has been replaced with oxygen in this manner
The resist pattern 6 is formed by the same method as in the first embodiment.
Was formed. No skirting occurred on any of the lower films. When the substitution reaction from nitrogen to oxygen is promoted by irradiating an electron beam as in this embodiment, the acid in the resist film is not easily diffused because the density of the underlying film is increased. Therefore, it may not be necessary to add an acid or an acid generator to the lower layer film as in (S1).

【0093】続いて、実施例1と同様に下層膜および被
加工膜の加工を行なって加工変換差、およびエッチング
選択比を調べ、その結果を前記表3にまとめた。表3の
結果に示されるように本実施例における下層膜は、実施
例1の場合と同様に、許容範囲内の寸法変換差で寸法制
御性よく加工できている。また、被加工膜も実施例1よ
りも少ない加工変換差で加工することができた。これ
は、電子ビームの照射により実施例1よりも下層膜を高
密度化することができ、より高いエッチング耐性を下層
膜に付与することができたためと考えられる。
Subsequently, the lower layer film and the film to be processed were processed in the same manner as in Example 1, and the processing conversion difference and the etching selectivity were examined. The results are shown in Table 3 above. As shown in the results in Table 3, the lower layer film in the present embodiment can be processed with good dimensional control with a dimensional conversion difference within an allowable range, as in the case of the first embodiment. Also, the film to be processed could be processed with a smaller processing conversion difference than in Example 1. This is considered to be because the lower layer film could be densified more than in Example 1 by the electron beam irradiation, and higher etching resistance could be imparted to the lower layer film.

【0094】本実施例のように、電子ビームを下層膜に
照射して窒素を酸素に置換した場合には、下層膜の密度
をよりいっそう高めることができる。
When the electron beam is applied to the lower layer film to replace nitrogen with oxygen as in this embodiment, the density of the lower layer film can be further increased.

【0095】(実施例4)本発明によるパターン形成方
法で被加工膜パターンを形成し、得られた被加工膜パタ
ーンを、3層レジストプロセスの下層レジスト膜として
用いた場合について説明する。本実施例では、被加工膜
パターンの直下にSiO2膜を形成し、被加工膜パター
ンをこのSiO2膜に転写してSiO2パターンを形成し
た。
(Embodiment 4) A case in which a film pattern to be processed is formed by the pattern forming method according to the present invention, and the obtained film pattern to be processed is used as a lower resist film of a three-layer resist process will be described. In this example, an SiO 2 film was formed immediately below the processed film pattern, and the processed film pattern was transferred to the SiO 2 film to form an SiO 2 pattern.

【0096】まず、シリコンウェハー上に、層間絶縁膜
として膜厚500nmのSiO2膜を形成した。ここで
形成された層間絶縁膜は、図1中の参照符号1の層に相
当する。
[0096] First, on a silicon wafer, to form a SiO 2 film having a film thickness of 500nm as an interlayer insulating film. The interlayer insulating film formed here corresponds to the layer denoted by reference numeral 1 in FIG.

【0097】層間絶縁膜上には、以下のような手法によ
り被加工膜を形成した。まず、平均重量分子量12,0
00のノボラック樹脂10gを、乳酸エチル90gに溶
解して被加工膜用の溶液を調製し、この溶液をスピンコ
ーティング法により層間絶縁膜上に塗布した。その後、
ホットプレートを用いて180℃で60秒間、続いて3
00℃で120秒間加熱して、膜厚500nmの被加工
膜2を形成した。
A film to be processed was formed on the interlayer insulating film by the following method. First, an average weight molecular weight of 12,0
Novolak resin No. 00 was dissolved in 90 g of ethyl lactate to prepare a solution for a film to be processed, and this solution was applied onto the interlayer insulating film by spin coating. afterwards,
Using a hot plate at 180 ° C. for 60 seconds, followed by 3
By heating at 00 ° C. for 120 seconds, a film to be processed 2 having a thickness of 500 nm was formed.

【0098】次に、被加工膜上に、実施例1と同様の方
法を用いて下層膜3を形成した。
Next, the lower film 3 was formed on the film to be processed by using the same method as in the first embodiment.

【0099】得られた下層膜に対し、実施例1と同様の
方法により電子ビームを照射して、下層膜中の窒素を酸
素に置換した。X線分光スペクトル法を用いて窒素から
酸素へ置換した割合を調べたところ、実施例1と同様に
窒素が酸素に置換されていることが確認された。
The obtained lower film was irradiated with an electron beam in the same manner as in Example 1 to replace nitrogen in the lower film with oxygen. When the ratio of nitrogen to oxygen was examined using X-ray spectroscopy, it was confirmed that nitrogen was replaced by oxygen as in Example 1.

【0100】続いて、実施例1と同様の方法で下層膜上
にレジスト膜を形成して、レジストパターンを形成し
た。さらに、下層膜の加工、被加工膜の加工を順次行な
って、被加工膜パターンを形成した。加工変換差を調べ
たところ、実施例1と同様に寸法制御性よく加工するこ
とができた。
Subsequently, a resist film was formed on the lower layer film in the same manner as in Example 1 to form a resist pattern. Further, processing of the lower layer film and processing of the film to be processed were sequentially performed to form a film pattern to be processed. When the processing conversion difference was examined, it was possible to perform processing with good dimensional control as in Example 1.

【0101】さらに、被加工膜パターンをSiO2膜に
転写してSiO2パターンを形成した。本発明によれ
ば、下層膜パターンを被加工膜パターンに転写する際の
加工変換差を抑えることができるので、寸法制御性よく
SiO2パターンを得ることができる。このように、被
加工膜パターンをさらに下層に位置する薄膜に転写する
こともできる。
[0102] Furthermore, to form the SiO 2 pattern by transferring the processed film pattern in the SiO 2 film. According to the present invention, it is possible to suppress the processing conversion difference when transferring the lower layer film pattern to the film pattern to be processed, so that an SiO 2 pattern can be obtained with good dimensional control. In this way, the film pattern to be processed can be transferred to a thin film located further below.

【0102】[0102]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
塗布法により成膜できる下層膜を用いてレジスト膜の薄
膜化を図るとともに必要なマスク厚を確保し、加工変換
差を抑制して寸法精度よく被加工膜を加工し得るパター
ン形成方法が提供される。
As described in detail above, according to the present invention,
Provided is a pattern forming method capable of reducing the thickness of a resist film using a lower layer film that can be formed by a coating method, securing a necessary mask thickness, suppressing a processing conversion difference, and processing a target film with high dimensional accuracy. You.

【0103】本発明は、半導体装置を製造するための微
細加工に極めて有効に用いられ、その工業的価値は絶大
である。
The present invention is extremely effectively used for fine processing for manufacturing a semiconductor device, and its industrial value is enormous.

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

【図1】本発明のパターン形成方法の一例を表わす工程
断面図。
FIG. 1 is a process sectional view illustrating an example of a pattern forming method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…基板あるいは被加工膜直下の膜 2…被加工膜 3…下層膜 4…窒素が酸素に置換された下層膜 5…レジスト膜 6…レジストパターン 7…下層膜パターン 8…被加工膜パターン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Film immediately under a board | substrate or a film to be processed 2 ... Film to be processed 3 ... Lower film 4 ... Lower film in which nitrogen was substituted by oxygen 5 ... Resist film 6 ... Resist pattern 7 ... Lower film pattern 8 ... Film film pattern

フロントページの続き Fターム(参考) 2H025 AA00 AB16 AC01 AC04 AC05 AC06 AC07 AC08 AD01 AD03 DA40 FA01 FA03 FA12 FA17 FA41 2H096 AA00 AA25 BA01 BA09 DA10 EA02 EA04 EA05 EA06 EA07 EA08 FA01 GA08 HA23 JA02 JA04 5F004 AA02 AA04 BA04 DA01 DA02 DA03 DA05 DA06 DA10 DA18 DA23 DA25 DA26 EA03 EA04 FA01 FA04 FA05 5F046 NA01 NA18 NA19 Continued on front page F-term (reference) 2H025 AA00 AB16 AC01 AC04 AC05 AC06 AC07 AC08 AD01 AD03 DA40 FA01 FA03 FA12 FA17 FA41 2H096 AA00 AA25 BA01 BA09 DA10 EA02 EA04 EA05 EA06 EA07 EA08 FA01 GA08 HA23 JA02 JA04 A04 DA04 DA04 DA05 DA06 DA10 DA18 DA23 DA25 DA26 EA03 EA04 FA01 FA04 FA05 5F046 NA01 NA18 NA19

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被加工膜上にシリコンと窒素との結合を
主鎖に有する化合物を含有する溶液を塗布して下層膜を
形成する工程と、 前記下層膜中の前記窒素を酸素に置換する工程と、 前記下層膜上にレジスト膜を形成する工程と、 前記レジスト膜に対してパターン露光および現像処理を
施してレジストパターンを形成する工程と、 前記レジストパターンを前記下層膜に転写して下層膜パ
ターンを形成する工程と、 前記下層膜パターンを前記被加工膜に転写して被加工膜
パターンを形成する工程とを具備するパターン形成方
法。
1. A step of applying a solution containing a compound having a bond between silicon and nitrogen in a main chain on a film to be processed to form an underlayer film, and replacing the nitrogen in the underlayer film with oxygen. A step of forming a resist film on the underlayer film; a step of subjecting the resist film to pattern exposure and development to form a resist pattern; and transferring the resist pattern to the underlayer film to form an underlayer. A pattern forming method, comprising: forming a film pattern; and transferring the lower film pattern to the film to be processed to form a film pattern to be processed.
【請求項2】 前記シリコンと窒素との結合を主鎖に有
する化合物における窒素の含有量は、5〜80wt%で
あ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 pattern forming method according to claim 1, wherein the content of nitrogen in the compound having a bond between silicon and nitrogen in a main chain is 5 to 80 wt%.
【請求項3】 前記下層膜中の前記窒素は、その20%
以上が酸素に置換されることを特徴とする請求項1また
は2に記載のパターン形成方法。
3. The method according to claim 1, wherein said nitrogen in said lower layer film is 20%
3. The pattern forming method according to claim 1, wherein oxygen is replaced by oxygen.
【請求項4】 前記下層膜中の前記窒素は、その80%
以上が酸素に置換される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 method according to claim 1, wherein said nitrogen in said lower film is 80%
4. The pattern forming method according to claim 3, wherein the above is replaced with oxygen.
【請求項5】 前記下層膜中の前記窒素を酸素に置換す
る工程は、前記下層膜に対して加熱、あるいはエネルギ
ービームを照射することによってなされることを特徴と
する請求項1ないし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 step of substituting the nitrogen in the lower film with oxygen is performed by heating or irradiating the lower film with an energy beam. 2. The pattern forming method according to claim 1.
【請求項6】 前記下層膜の加熱は、200℃〜500
℃の温度で行なわれることを特徴とする請求項5に記載
のパターン形成方法。
6. The heating of the lower film is performed at 200 ° C. to 500 ° C.
The pattern forming method according to claim 5, wherein the method is performed at a temperature of ° C.
【請求項7】 前記エネルギービームは、1nm〜1m
mの範囲のいずれかの波長を含む光、あるいは電子ビー
ムであることを特徴とする請求項5に記載のパターン形
成方法。
7. The energy beam has a thickness of 1 nm to 1 m.
The pattern forming method according to claim 5, wherein the light is an electron beam or a light including any wavelength in the range of m.
【請求項8】 前記エネルギービームは、1nm〜1m
mの範囲のいずれかの波長を含む光であり、その照射量
は1mJ/cm2〜1000J/cm2であることを特徴
とする請求項7に記載のパターン形成方法。
8. The energy beam has a thickness of 1 nm to 1 m.
a light including any wavelength in the range of m, a pattern forming method according to claim 7 the irradiation amount, which is a 1mJ / cm 2 ~1000J / cm 2 .
【請求項9】 前記エネルギービームは電子ビームであ
り、その照射量は1μC/cm2〜1000C/cm2
あることを特徴とする請求項7に記載のパターン形成方
法。
9. The pattern forming method according to claim 7, wherein the energy beam is an electron beam, and the irradiation amount is 1 μC / cm 2 to 1000 C / cm 2 .
【請求項10】 前記下層膜中の前記窒素を酸素に置換
する工程は、前記下層膜を水分と酸素とを含む雰囲気に
暴露しつつ行なわれることを特徴とする請求項5ないし
9のいずれか1項に記載のパターン形成方法。
10. The method according to claim 5, wherein the step of substituting the nitrogen in the lower film with oxygen is performed while exposing the lower film to an atmosphere containing moisture and oxygen. Item 2. The pattern forming method according to Item 1.
【請求項11】 前記雰囲気中の湿度は10%以上であ
り、前記雰囲気中の酸素濃度は10%以上であることを
特徴とする請求項10に記載のパターン形成方法。
11. The pattern forming method according to claim 10, wherein the humidity in the atmosphere is 10% or more, and the oxygen concentration in the atmosphere is 10% or more.
【請求項12】 前記被加工膜が炭素を含む化合物を含
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。
12. The pattern forming method according to claim 1, wherein the film to be processed contains a compound containing carbon.
【請求項13】 前記被加工膜の直下にさらに薄膜を有
し、前記被加工膜パターンをこの薄膜に転写して薄膜パ
ターンを得る工程を具備することを特徴とする請求項1
2に記載のパターン形成方法。
13. The method according to claim 1, further comprising a step of obtaining a thin film pattern by transferring a pattern of the film to be processed to the thin film, further comprising a thin film immediately below the film to be processed.
3. The pattern forming method according to 2.
【請求項14】 前記被加工膜の直下に設けられた薄膜
が、層間絶縁膜であることを特徴とする請求項13に記
載のパターン形成方法。
14. The pattern forming method according to claim 13, wherein the thin film provided immediately below the film to be processed is an interlayer insulating film.
【請求項15】 前記被加工膜パターンは、酸素、窒
素、塩素、および臭素の少なくとも1種を含むソースガ
スを用いたドライエッチング法により形成されることを
特徴とする請求項1記載のパターン形成方法。
15. The pattern forming method according to claim 1, wherein the film pattern to be processed is formed by a dry etching method using a source gas containing at least one of oxygen, nitrogen, chlorine and bromine. Method.
【請求項16】 前記レジスト膜は化学増幅型レジスト
から形成され、このレジスト膜を形成する直前に前記下
層膜を加熱して、前記化学増幅型レジスト中で発生する
酸を失活させる物質を前記下層膜から除去することを特
徴とする請求項1に記載のパターン形成方法。
16. The resist film is formed from a chemically amplified resist, and immediately before forming the resist film, the lower layer film is heated to remove a substance that deactivates an acid generated in the chemically amplified resist. The pattern forming method according to claim 1, wherein the pattern is removed from the lower layer film.
【請求項17】 前記下層膜の加熱は、150℃〜50
0℃の温度で行なわれることを特徴とする請求項16に
記載のパターン形成方法。
17. The heating of the lower film is performed at 150 ° C. to 50 ° C.
The method according to claim 16, wherein the method is performed at a temperature of 0 ° C.
【請求項18】 前記下層膜上にレジスト膜を形成する
工程に先立って、前記下層膜に疎水化処理を施すことを
特徴とする請求項1に記載のパターン形成方法。
18. The pattern forming method according to claim 1, wherein prior to the step of forming a resist film on the lower film, the lower film is subjected to a hydrophobic treatment.
【請求項19】 前記疎水化処理後前記レジスト膜を形
成する前に、前記下層膜を加熱して、前記疎水化処理に
より生じた副生成物を前記下層膜から除去することを特
徴とする請求項18に記載のパターン形成方法。
19. The method according to claim 19, wherein after forming the resist film and before forming the resist film, the lower film is heated to remove by-products generated by the hydrophobic treatment from the lower film. Item 19. The pattern forming method according to Item 18.
【請求項20】 前記レジスト膜は化学増幅型レジスト
から形成され、前記下層膜上にレジスト膜を形成する工
程に先立って、前記化学増幅型レジスト中で発生する酸
の失活を防止するための薄膜を前記下層膜上に形成する
工程を具備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。
20. The resist film is formed of a chemically amplified resist, and prior to a step of forming a resist film on the lower layer film, a resist film for preventing deactivation of an acid generated in the chemically amplified resist. 2. The pattern forming method according to claim 1, further comprising a step of forming a thin film on the lower film.
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