JP2003297740A - 微細パターン形成方法 - Google Patents
微細パターン形成方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 エッチングの耐性が優秀なレジストを使用し
て微細なパターンを形成することができる微細パターン
形成方法を提供する。 【解決手段】 導電膜を含んだ半導体基板に対して、ｉ
線用、ＡｒＦ両レジスト膜を順にコーティングし、所定
パターンのマスクをかけて露光及び第１ベイキングして
ＡｒＦレジスト内にＯＨ基またはＣＯＯＨ基を生成し、
マスクを除去し、第１現像により第１レジストパターン
を形成し、露光及び第２ベイキングし、ＨＭＤＳを利用
してシリル化して第１レジストパターンの表面にシリコ
ン酸化膜を形成し、シリコン酸化膜を含む第１レジスト
パターンをマスクとしてｉ線用レジスト膜を乾式現像し
て第２レジストパターンを形成し、シリコン酸化膜を含
んだ第１及び第２レジストパターンをマスクとして導電
膜をエッチングする。
て微細なパターンを形成することができる微細パターン
形成方法を提供する。 【解決手段】 導電膜を含んだ半導体基板に対して、ｉ
線用、ＡｒＦ両レジスト膜を順にコーティングし、所定
パターンのマスクをかけて露光及び第１ベイキングして
ＡｒＦレジスト内にＯＨ基またはＣＯＯＨ基を生成し、
マスクを除去し、第１現像により第１レジストパターン
を形成し、露光及び第２ベイキングし、ＨＭＤＳを利用
してシリル化して第１レジストパターンの表面にシリコ
ン酸化膜を形成し、シリコン酸化膜を含む第１レジスト
パターンをマスクとしてｉ線用レジスト膜を乾式現像し
て第２レジストパターンを形成し、シリコン酸化膜を含
んだ第１及び第２レジストパターンをマスクとして導電
膜をエッチングする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子の製造方
法に係り、より詳細にはフォトリソグラフィ（ｐｈｏｔ
ｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）工程を利用して微細な間隔
のパターンを形成することができる微細パターン形成方
法に関するものである。
法に係り、より詳細にはフォトリソグラフィ（ｐｈｏｔ
ｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）工程を利用して微細な間隔
のパターンを形成することができる微細パターン形成方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】フォトリソグラフィ（ｐｈｏｔｏｌｉｔ
ｈｏｇｒａｐｈｙ）工程では、０．２５μｍデザインル
ール（ｄｅｓｉｇｎ ｒｕｌｅ）のディバイス（ｄｅｖ
ｉｃｅ）にはＫｒＦ光源が用いられているが、ＫｒＦ光
源ではレジスト（ｒｅｓｉｓｔ）パターニングの限界に
直面していて、その代案として波長１９３ｎｍのＡｒＦ
光源の適用が実験されている。
ｈｏｇｒａｐｈｙ）工程では、０．２５μｍデザインル
ール（ｄｅｓｉｇｎ ｒｕｌｅ）のディバイス（ｄｅｖ
ｉｃｅ）にはＫｒＦ光源が用いられているが、ＫｒＦ光
源ではレジスト（ｒｅｓｉｓｔ）パターニングの限界に
直面していて、その代案として波長１９３ｎｍのＡｒＦ
光源の適用が実験されている。
【０００３】しかし、ＡｒＦリソグラフィ工程をディバ
イスに適用した時に発生する色々な問題のうちに、Ａｒ
Ｆレジストをバリアにしたエッチングの耐性を改善する
ためには１９３ｎｍの波長に対して吸収が非常に大き
い、という問題があった。したがって、このような結果
はレジストコーティングの厚さを低くする要因として作
用する。一般的なパターンの崩壊を考慮すると、レジス
トの厚さは縦横比が３：１程度なければならず、ＡｒＦ
用のレジストはｉ線（アイ線、ｉ−ｌｉｎｅ）レジスト
に比べてエッチングの耐性が弱く半分程度しかないた
め、薄いＡｒＦレジストの厚さはエッチング工程に負担
を与えていた。
イスに適用した時に発生する色々な問題のうちに、Ａｒ
Ｆレジストをバリアにしたエッチングの耐性を改善する
ためには１９３ｎｍの波長に対して吸収が非常に大き
い、という問題があった。したがって、このような結果
はレジストコーティングの厚さを低くする要因として作
用する。一般的なパターンの崩壊を考慮すると、レジス
トの厚さは縦横比が３：１程度なければならず、ＡｒＦ
用のレジストはｉ線（アイ線、ｉ−ｌｉｎｅ）レジスト
に比べてエッチングの耐性が弱く半分程度しかないた
め、薄いＡｒＦレジストの厚さはエッチング工程に負担
を与えていた。
【０００４】図１及び図２は従来技術による問題点を図
示した図面であり、ＡｒＦレジストを利用して微細パタ
ーンを形成したものを示した写真である。図１は従来技
術によるＡｒＦレジストを利用して、ランディングプラ
グ形成用のコンタクトをエッチングにより形成した結果
を示した写真であり、図２は従来技術によるＡｒＦレジ
ストを利用して、ゲートをエッチングにより形成した結
果を示した写真である。
示した図面であり、ＡｒＦレジストを利用して微細パタ
ーンを形成したものを示した写真である。図１は従来技
術によるＡｒＦレジストを利用して、ランディングプラ
グ形成用のコンタクトをエッチングにより形成した結果
を示した写真であり、図２は従来技術によるＡｒＦレジ
ストを利用して、ゲートをエッチングにより形成した結
果を示した写真である。
【０００５】前記エッチングの耐性が弱いＡｒＦフォト
レジストを利用して、ランディングプラグ形成用コンタ
クトあるいはゲートを形成する場合、図１及び図２に示
すように、パターン変形を誘発するという問題点があっ
た。
レジストを利用して、ランディングプラグ形成用コンタ
クトあるいはゲートを形成する場合、図１及び図２に示
すように、パターン変形を誘発するという問題点があっ
た。
【０００６】
【特許文献１】 特開２００２―０６４０５９号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は前記従
来の技術の問題点を解決するために創出されたものであ
って、その目的は、エッチングの耐性が優秀なレジスト
を使用して微細なパターンを形成することができる微細
パターン形成方法を提供することにある。
来の技術の問題点を解決するために創出されたものであ
って、その目的は、エッチングの耐性が優秀なレジスト
を使用して微細なパターンを形成することができる微細
パターン形成方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
になされた本発明による微細パターン形成方法は、導電
膜を含んだ半導体基板に対して、ｉ線用レジスト膜をコ
ーティングする段階と、ポジティブ型のＡｒＦレジスト
膜をコーティングする段階と、所定のパターンを有する
マスクを利用して露光及び第１ベイキング工程を実施し
て、前記ポジティブ型のＡｒＦレジスト膜の内部に、後
にシリル化（ｓｉｌｙｌａｔｉｏｎ）反応をおこすため
のアルコール基（ＯＨ）またはカルボキシル基（ＣＯＯ
Ｈ）を生成する段階と、前記マスクを除去する段階と、
第１現像工程を実施して第１レジストパターンを形成す
る段階と、露光及び第２ベイキング工程を実施する段階
と、ＨＭＤＳ（Ｈｅｘａ Ｍｅｔｈｙｌ ＤｉＳｉｌａ
ｚａｎｅ）を利用してシリル化工程を実施して、前記ア
ルコール基（ＯＨ）またはカルボキシル基（ＣＯＯＨ）
と前記ＨＭＤＳの反応により前記第１レジストパターン
の表面にシリコン酸化膜を形成する段階と、前記シリコ
ン酸化膜を含む第１レジストパターンをマスクとして、
前記ｉ線用レジスト膜に乾式現像工程を実施して第２レ
ジストパターンを形成する段階と、前記シリコン酸化膜
を含んだ第１及び第２レジストパターンをマスクとし
て、前記導電膜をエッチングして導電パターンを形成す
る段階とを含むことを特徴とする。
になされた本発明による微細パターン形成方法は、導電
膜を含んだ半導体基板に対して、ｉ線用レジスト膜をコ
ーティングする段階と、ポジティブ型のＡｒＦレジスト
膜をコーティングする段階と、所定のパターンを有する
マスクを利用して露光及び第１ベイキング工程を実施し
て、前記ポジティブ型のＡｒＦレジスト膜の内部に、後
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のアルコール基（ＯＨ）またはカルボキシル基（ＣＯＯ
Ｈ）を生成する段階と、前記マスクを除去する段階と、
第１現像工程を実施して第１レジストパターンを形成す
る段階と、露光及び第２ベイキング工程を実施する段階
と、ＨＭＤＳ（Ｈｅｘａ Ｍｅｔｈｙｌ ＤｉＳｉｌａ
ｚａｎｅ）を利用してシリル化工程を実施して、前記ア
ルコール基（ＯＨ）またはカルボキシル基（ＣＯＯＨ）
と前記ＨＭＤＳの反応により前記第１レジストパターン
の表面にシリコン酸化膜を形成する段階と、前記シリコ
ン酸化膜を含む第１レジストパターンをマスクとして、
前記ｉ線用レジスト膜に乾式現像工程を実施して第２レ
ジストパターンを形成する段階と、前記シリコン酸化膜
を含んだ第１及び第２レジストパターンをマスクとし
て、前記導電膜をエッチングして導電パターンを形成す
る段階とを含むことを特徴とする。
【０００９】好ましくは、前記ｉ線用レジスト膜をコー
ティングする以前に、前記基板をＨＭＤＳ蒸気処理す
る。
ティングする以前に、前記基板をＨＭＤＳ蒸気処理す
る。
【００１０】また好ましくは、前記ｉ線用レジスト膜は
０．２〜１．５μｍの厚さでコーティングし、前記ポジ
ティブ型のＡｒＦレジスト膜は０．０５〜０．２μｍの
厚さでコーティングする。
０．２〜１．５μｍの厚さでコーティングし、前記ポジ
ティブ型のＡｒＦレジスト膜は０．０５〜０．２μｍの
厚さでコーティングする。
【００１１】また好ましくは、前記ポジティブ型のＡｒ
Ｆレジスト膜をコーティングする前に、前記ｉ線用レジ
スト膜に２００℃温度で９０秒間ハードベイキング工程
を実施する段階を追加する。
Ｆレジスト膜をコーティングする前に、前記ｉ線用レジ
スト膜に２００℃温度で９０秒間ハードベイキング工程
を実施する段階を追加する。
【００１２】また好ましくは、前記ポジティブ型のＡｒ
Ｆレジスト膜をコーティングした後に、１１０℃の温度
で９０秒間ソフトベイキング工程を実施する段階をさら
に追加する。
Ｆレジスト膜をコーティングした後に、１１０℃の温度
で９０秒間ソフトベイキング工程を実施する段階をさら
に追加する。
【００１３】また好ましくは、前記第１現像工程はＴＭ
ＡＨ溶液を利用して６０秒間実施し、前記ＴＭＡＨ溶液
の濃度は０．１〜１０％を維持する。
ＡＨ溶液を利用して６０秒間実施し、前記ＴＭＡＨ溶液
の濃度は０．１〜１０％を維持する。
【００１４】また好ましくは、前記第１レジストパター
ンを含んだ基板上に露光及び第２ベイキング工程を実施
する段階で、ＡｒＦ露光工程は５〜５０ｍＪ／ｃｍ２の
エネルギーを供給する。
ンを含んだ基板上に露光及び第２ベイキング工程を実施
する段階で、ＡｒＦ露光工程は５〜５０ｍＪ／ｃｍ２の
エネルギーを供給する。
【００１５】また好ましくは、前記第１及び第２ベイキ
ング工程は１１０℃の温度で９０秒間実施する。
ング工程は１１０℃の温度で９０秒間実施する。
【００１６】また好ましくは、前記シリル化工程は１２
０℃の温度で９０秒間実施し、シリル化剤はヘキサメチ
ルジシラザン（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ ｄｉｓｉｌａｚ
ａｎｅ）、テトラメチルジシラザン（Ｔｅｔｒａｍｅｔ
ｈｙｌ ｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）、ビスジメチルアミノ
ジメチルシラン（ｂｉｓｄｉｍｅｔｈｙｌ ｄｉｍｅｔ
ｈｙｌｓｉｌａｎｅ）、ビスジメチルアミノメチルシラ
ン（ｂｉｓｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ ｍｅｔｈｙｌ
ｓｉｌａｎｅ）、ジメチルシリルジメチルアミン（ｄｉ
ｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌ ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎ
ｅ）、ジメチルシリルジエチルアミン（ｄｉｍｅｔｈｙ
ｌ ｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ）、トリメチルシリルジ
メチルアミン（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌ ｄｉｍ
ｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ）、トリメチルシリルジエチルア
ミン（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌ ｄｉｅｔｈｙｌ
ａｍｉｎｅ）及びジメチルアミノペンタメチルジシラン
（ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏｐｅｎｔａｍｅｔｈｙｌ
ｓｉｌａｎｅ）でなされる群からいずれか一つを選択す
る。
０℃の温度で９０秒間実施し、シリル化剤はヘキサメチ
ルジシラザン（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ ｄｉｓｉｌａｚ
ａｎｅ）、テトラメチルジシラザン（Ｔｅｔｒａｍｅｔ
ｈｙｌ ｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）、ビスジメチルアミノ
ジメチルシラン（ｂｉｓｄｉｍｅｔｈｙｌ ｄｉｍｅｔ
ｈｙｌｓｉｌａｎｅ）、ビスジメチルアミノメチルシラ
ン（ｂｉｓｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ ｍｅｔｈｙｌ
ｓｉｌａｎｅ）、ジメチルシリルジメチルアミン（ｄｉ
ｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌ ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎ
ｅ）、ジメチルシリルジエチルアミン（ｄｉｍｅｔｈｙ
ｌ ｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ）、トリメチルシリルジ
メチルアミン（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌ ｄｉｍ
ｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ）、トリメチルシリルジエチルア
ミン（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌ ｄｉｅｔｈｙｌ
ａｍｉｎｅ）及びジメチルアミノペンタメチルジシラン
（ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏｐｅｎｔａｍｅｔｈｙｌ
ｓｉｌａｎｅ）でなされる群からいずれか一つを選択す
る。
【００１７】また好ましくは、前記乾式現像工程は酸素
プラズマを利用し、上部電極を５００ワット（ｗａｔｔ
（Ｗ））として下部電極を１００ワットとし、７５ワッ
トのバイアスパワーを加えて、３０℃温度及び５ｍＴｏ
ｒｒの圧力を維持した状態で、酸素ガスを３５ｓｃｃｍ
で供給する。
プラズマを利用し、上部電極を５００ワット（ｗａｔｔ
（Ｗ））として下部電極を１００ワットとし、７５ワッ
トのバイアスパワーを加えて、３０℃温度及び５ｍＴｏ
ｒｒの圧力を維持した状態で、酸素ガスを３５ｓｃｃｍ
で供給する。
【００１８】以上のような本発明の目的と、他の特徴及
び長所などは次に参照する本発明の好適な実施例に対す
る以下の説明から明確になるであろう。
び長所などは次に参照する本発明の好適な実施例に対す
る以下の説明から明確になるであろう。
【００１９】
【発明の実施の形態】図３ないし図８は本発明による微
細パターン形成方法を図示した工程断面図であり、０．
１０μｍの大きさのビットラインマスクの形成に適用し
た場合である。
細パターン形成方法を図示した工程断面図であり、０．
１０μｍの大きさのビットラインマスクの形成に適用し
た場合である。
【００２０】本発明の微細パターン形成方法は、図３に
示すように、まず、導電膜（図示せず）を含んだ半導体
基板１００上にｉ線用レジスト膜１０２を塗布する。こ
の時、半導体基板１００は基板とｉ線用レジスト膜との
間の接着力を増加させるためにＨＭＤＳを利用して蒸気
処理されたものである。また、ｉ線用レジスト膜１０２
は０．２〜１．５μｍの厚さ範囲で塗布し、望ましくは
１．０μｍの厚さ範囲で塗布する。ｉ線用レジスト膜１
０２の代りに有機物質の反射防止膜を０．５〜３．０μ
ｍの厚さでコーティングすることもできる。
示すように、まず、導電膜（図示せず）を含んだ半導体
基板１００上にｉ線用レジスト膜１０２を塗布する。こ
の時、半導体基板１００は基板とｉ線用レジスト膜との
間の接着力を増加させるためにＨＭＤＳを利用して蒸気
処理されたものである。また、ｉ線用レジスト膜１０２
は０．２〜１．５μｍの厚さ範囲で塗布し、望ましくは
１．０μｍの厚さ範囲で塗布する。ｉ線用レジスト膜１
０２の代りに有機物質の反射防止膜を０．５〜３．０μ
ｍの厚さでコーティングすることもできる。
【００２１】続いて図４に示すように、ｉ線用レジスト
膜１０２にハードベイキング（ｈａｒｄ ｂａｋｉｎ
ｇ）工程を実施する。この時のハードベイキング１２０
は２００℃の温度で９０秒間実施する。
膜１０２にハードベイキング（ｈａｒｄ ｂａｋｉｎ
ｇ）工程を実施する。この時のハードベイキング１２０
は２００℃の温度で９０秒間実施する。
【００２２】その次に図５に示すように、前記ハードベ
イキング工程の完了したｉ線用レジスト膜１０３にポジ
ティブ型のＡｒＦレジスト膜１０４をコーティングした
後、ポジティブ型のＡｒＦレジスト膜１０４にソフトベ
イキング（ｓｏｆｔ ｂａｋｉｎｇ）工程を実施する。
この時のソフトベイキング１２２は１１０℃の温度で９
０秒間実施する。また、ポジティブ型のＡｒＦレジスト
膜１０４はレジストパターンが崩壊しないように０．０
５〜０．２μｍの厚さで薄くコーティングする。ポジテ
ィブ型のＡｒＦレジスト膜１０４の代りにＥＵＶ、Ｅ−
ビーム、イオンビーム及びＸ−Ｒａｙのうちいずれか一
つを使用することもできる。
イキング工程の完了したｉ線用レジスト膜１０３にポジ
ティブ型のＡｒＦレジスト膜１０４をコーティングした
後、ポジティブ型のＡｒＦレジスト膜１０４にソフトベ
イキング（ｓｏｆｔ ｂａｋｉｎｇ）工程を実施する。
この時のソフトベイキング１２２は１１０℃の温度で９
０秒間実施する。また、ポジティブ型のＡｒＦレジスト
膜１０４はレジストパターンが崩壊しないように０．０
５〜０．２μｍの厚さで薄くコーティングする。ポジテ
ィブ型のＡｒＦレジスト膜１０４の代りにＥＵＶ、Ｅ−
ビーム、イオンビーム及びＸ−Ｒａｙのうちいずれか一
つを使用することもできる。
【００２３】この後、図６に示すように、前記ソフトベ
イキング工程の完了したポジティブ型のＡｒＦレジスト
膜１０５に、所定パターンを有するマスク１３０をかぶ
せて、ＡｒＦ光１４０を照射して露光を実施した後、Ｐ
Ｅ（Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）ベイキング工程１２
４を実施する。この時のＰＥベイキング１２４は１１０
℃の温度で９０秒間実施する。また、ＡｒＦ光１４０の
代りにＡｒＦ、ＥＵＶ、Ｅビーム、イオンビーム及びＸ
−Ｒａｙを使用することもできる。
イキング工程の完了したポジティブ型のＡｒＦレジスト
膜１０５に、所定パターンを有するマスク１３０をかぶ
せて、ＡｒＦ光１４０を照射して露光を実施した後、Ｐ
Ｅ（Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）ベイキング工程１２
４を実施する。この時のＰＥベイキング１２４は１１０
℃の温度で９０秒間実施する。また、ＡｒＦ光１４０の
代りにＡｒＦ、ＥＵＶ、Ｅビーム、イオンビーム及びＸ
−Ｒａｙを使用することもできる。
【００２４】図９及び図１０は、本発明によるポジティ
ブ型のＡｒＦレジスト膜を露光及びベイキングすること
により、後にシリル化反応をおこすためのアルコール基
（ＯＨ）またはカルボキシル基（ＣＯＯＨ）を生成させ
るメカニズムを示した図面である。
ブ型のＡｒＦレジスト膜を露光及びベイキングすること
により、後にシリル化反応をおこすためのアルコール基
（ＯＨ）またはカルボキシル基（ＣＯＯＨ）を生成させ
るメカニズムを示した図面である。
【００２５】ポジティブ型のＡｒＦレジスト膜１０５を
露光した後で、ＰＥベイキング１２４を実施することに
より、膜内に、図９に示すように、後にシリル化反応を
おこすためのアルコール基（ＯＨ）が生成され、または
図１０に示すように、カルボキシル基（ＣＯＯＨ）が生
成される。
露光した後で、ＰＥベイキング１２４を実施することに
より、膜内に、図９に示すように、後にシリル化反応を
おこすためのアルコール基（ＯＨ）が生成され、または
図１０に示すように、カルボキシル基（ＣＯＯＨ）が生
成される。
【００２６】続いて、前記マスクを除去した後に、図７
に示すように、前記ＰＥベイキング工程の完了したポジ
ティブ型のＡｒＦレジスト膜を、ＴＭＡＨ溶液を利用し
て６０秒間現像して第１レジストパターン１０６を形成
する。この時、前記ＴＭＡＨ溶液は０．１〜１０％の濃
度を使用し、望ましくは２．３８％の濃度を使用する。
に示すように、前記ＰＥベイキング工程の完了したポジ
ティブ型のＡｒＦレジスト膜を、ＴＭＡＨ溶液を利用し
て６０秒間現像して第１レジストパターン１０６を形成
する。この時、前記ＴＭＡＨ溶液は０．１〜１０％の濃
度を使用し、望ましくは２．３８％の濃度を使用する。
【００２７】その次に、第１レジストパターン１０６を
含んだ基板にＡｒＦ光を利用して露光工程を実施した
後、１１０℃の温度で９０秒間ベイキング工程を実施す
る。この時、前記ＡｒＦ光は５〜５０ｍＪ／ｃｍ２のエ
ネルギーを有し、望ましくは３０ｍＪ／ｃｍ２のエネル
ギーを有する。
含んだ基板にＡｒＦ光を利用して露光工程を実施した
後、１１０℃の温度で９０秒間ベイキング工程を実施す
る。この時、前記ＡｒＦ光は５〜５０ｍＪ／ｃｍ２のエ
ネルギーを有し、望ましくは３０ｍＪ／ｃｍ２のエネル
ギーを有する。
【００２８】この後、図８に示すように、ＨＭＤＳを利
用して１２０度で９０秒間シリル化工程を実施して第１
レジストパターン１０６の上部にシリコン酸化膜（Ｓｉ
ＯＸ）１０８を形成する。この時、シリコン酸化膜１０
８は前記ＰＥベイキング工程で生成されたアルコール基
（ＯＨ）またはカルボキシル酸（ＣＯＯＨ）と、ＨＭＤ
Ｓ中のシリコン（Ｓｉ）が結合することにより形成され
る。また、前記シリル化工程で使われるシリル化剤（ｓ
ｉｌｙａｌａｔｉｎｇ ａｇｅｎｔ）はヘキサメチルジ
シラザン（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ ｄｉｓｉｌａｚａｎ
ｅ）、テトラメチルジシラザン（Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙ
ｌ ｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）、ビスジメチルアミノジメ
チルシラン（ｂｉｓｄｉｍｅｔｈｙｌ ｄｉｍｅｔｈｙ
ｌｓｉｌａｎｅ）、ビスジメチルアミノメチルシラン
（ｂｉｓｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ ｍｅｔｈｙｌｓ
ｉｌａｎｅ）、ジメチルシリルジメチルアミン（ｄｉｍ
ｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌ ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎ
ｅ）、ジメチルシリルジエチルアミン（ｄｉｍｅｔｈｙ
ｌ ｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ）、トリメチルシリルジ
メチルアミン（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌ ｄｉｍ
ｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ）、トリメチルシリルジエチルア
ミン（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌ ｄｉｅｔｈｙｌ
ａｍｉｎｅ）及びジメチルアミノペンタメチルジシラン
（ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ ｐｅｎｔａｍｅｔｈｙ
ｌｓｉｌａｎｅ）でなされる群からいずれか一つ選択さ
れる。
用して１２０度で９０秒間シリル化工程を実施して第１
レジストパターン１０６の上部にシリコン酸化膜（Ｓｉ
ＯＸ）１０８を形成する。この時、シリコン酸化膜１０
８は前記ＰＥベイキング工程で生成されたアルコール基
（ＯＨ）またはカルボキシル酸（ＣＯＯＨ）と、ＨＭＤ
Ｓ中のシリコン（Ｓｉ）が結合することにより形成され
る。また、前記シリル化工程で使われるシリル化剤（ｓ
ｉｌｙａｌａｔｉｎｇ ａｇｅｎｔ）はヘキサメチルジ
シラザン（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ ｄｉｓｉｌａｚａｎ
ｅ）、テトラメチルジシラザン（Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙ
ｌ ｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）、ビスジメチルアミノジメ
チルシラン（ｂｉｓｄｉｍｅｔｈｙｌ ｄｉｍｅｔｈｙ
ｌｓｉｌａｎｅ）、ビスジメチルアミノメチルシラン
（ｂｉｓｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ ｍｅｔｈｙｌｓ
ｉｌａｎｅ）、ジメチルシリルジメチルアミン（ｄｉｍ
ｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌ ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎ
ｅ）、ジメチルシリルジエチルアミン（ｄｉｍｅｔｈｙ
ｌ ｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ）、トリメチルシリルジ
メチルアミン（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌ ｄｉｍ
ｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ）、トリメチルシリルジエチルア
ミン（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌ ｄｉｅｔｈｙｌ
ａｍｉｎｅ）及びジメチルアミノペンタメチルジシラン
（ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ ｐｅｎｔａｍｅｔｈｙ
ｌｓｉｌａｎｅ）でなされる群からいずれか一つ選択さ
れる。
【００２９】続いて、シリコン酸化膜（ＳｉＯＸ）１０
８を含んだ第１レジストパターン１０６をマスクとし
て、酸素プラズマを利用した乾式現像工程を実施して第
２レジストパターン１１０を形成する。この時、前記乾
式現像工程は、上部電極を５００ワットとして下部電極
を１００ワットとし、７５ワットのバイアスパワーを加
えて、３０℃温度及び５ｍＴｏｒｒ圧力下で酸素ガスを
３５ｓｃｃｍで供給しながら実施される。
８を含んだ第１レジストパターン１０６をマスクとし
て、酸素プラズマを利用した乾式現像工程を実施して第
２レジストパターン１１０を形成する。この時、前記乾
式現像工程は、上部電極を５００ワットとして下部電極
を１００ワットとし、７５ワットのバイアスパワーを加
えて、３０℃温度及び５ｍＴｏｒｒ圧力下で酸素ガスを
３５ｓｃｃｍで供給しながら実施される。
【００３０】その次に、シリコン酸化膜１０８を含んだ
第１及び第２レジストパターン１０６，１１０をマスク
として導電膜をエッチングしてビットライン１１２を形
成する。
第１及び第２レジストパターン１０６，１１０をマスク
として導電膜をエッチングしてビットライン１１２を形
成する。
【００３１】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、まず、ポ
ジティブ型のＡｒＦレジストにパターンのイメージを形
成し、前記ポジティブ型のＡｒＦレジストのイメージを
エッチングの耐性が優秀なｉ線用レジストに転写するこ
とによって、ＡｒＦ用レジストのエッチングの耐性不足
により発生するパターン変形を防止することができ、前
記パターン変形によるディバイスの収率低下を防止して
半導体素子の製造原価を低くすることができる。
ジティブ型のＡｒＦレジストにパターンのイメージを形
成し、前記ポジティブ型のＡｒＦレジストのイメージを
エッチングの耐性が優秀なｉ線用レジストに転写するこ
とによって、ＡｒＦ用レジストのエッチングの耐性不足
により発生するパターン変形を防止することができ、前
記パターン変形によるディバイスの収率低下を防止して
半導体素子の製造原価を低くすることができる。
【００３２】また、本発明によれば、ポジティブ型のＡ
ｒＦレジストを利用してデザインルールが１００ｎｍ未
満の半導体素子を製造することができる。
ｒＦレジストを利用してデザインルールが１００ｎｍ未
満の半導体素子を製造することができる。
【００３３】その他、本発明はその要旨を逸脱しない範
囲で多様に変更して実施することができる。
囲で多様に変更して実施することができる。
【図１】従来技術によるＡｒＦレジストを利用して、ラ
ンディングプラグ形成用コンタクトをエッチングにより
形成した結果を示した写真である。
ンディングプラグ形成用コンタクトをエッチングにより
形成した結果を示した写真である。
【図２】従来技術によるＡｒＦレジストを利用して、ゲ
ートをエッチングにより形成した結果を示した写真であ
る。
ートをエッチングにより形成した結果を示した写真であ
る。
【図３】本発明による微細パターン形成方法を説明する
ための工程断面図である。
ための工程断面図である。
【図４】本発明による微細パターン形成方法を説明する
ための工程断面図である。
ための工程断面図である。
【図５】本発明による微細パターン形成方法を説明する
ための工程断面図である。
ための工程断面図である。
【図６】本発明による微細パターン形成方法を説明する
ための工程断面図である。
ための工程断面図である。
【図７】本発明による微細パターン形成方法を説明する
ための工程断面図である。
ための工程断面図である。
【図８】本発明による微細パターン形成方法を説明する
ための工程断面図である。
ための工程断面図である。
【図９】本発明によるポジティブ型のＡｒＦレジストを
露光及びベイキングする場合、後にシリル化反応をおこ
すためのアルコール基（ＯＨ）を生成させるメカニズム
を示した図面である。
露光及びベイキングする場合、後にシリル化反応をおこ
すためのアルコール基（ＯＨ）を生成させるメカニズム
を示した図面である。
【図１０】同じく、本発明によるポジティブ型のＡｒＦ
レジストを露光及びベイキングする場合、後にシリル化
反応をおこすためのカルボキシル基（ＣＯＯＨ）を生成
させるメカニズムを示した図面である。
レジストを露光及びベイキングする場合、後にシリル化
反応をおこすためのカルボキシル基（ＣＯＯＨ）を生成
させるメカニズムを示した図面である。
１００ 半導体基板
１０２ ｉ線用レジスト膜
１０３ ｉ線用レジスト膜
１０４ ＡｒＦレジスト膜
１０５ ＡｒＦレジスト膜
１０６ 第１レジストパターン
１０８ シリコン酸化膜
１２０ ハードベイキング工程
１２２ ソフトベイキング工程
１２４ ＰＥベイキング工程
１３０ マスク
１４０ ＡｒＦ光
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2H096 AA25 CA05 EA02 EA04 EA14
FA01 GA08 HA23 JA03 JA04
KA06 KA21
5F046 LB09 NA01
Claims (13)
- 【請求項１】 導電膜を含んだ半導体基板に対して、 ｉ線用レジスト膜をコーティングする段階と、 ポジティブ型のＡｒＦレジスト膜をコーティングする段
階と、 所定のパターンを有するマスクを利用し露光及び第１ベ
イキング工程を実施して、前記ポジティブ型のＡｒＦレ
ジスト膜の内部に、後にシリル化反応をおこすためのア
ルコール基またはカルボキシル基を生成する段階と、 前記マスクを除去する段階と、 第１現像工程を実施して第１レジストパターンを形成す
る段階と、 露光及び第２ベイキング工程を実施する段階と、 ＨＭＤＳを利用してシリル化工程を実施して、前記アル
コール基またはカルボキシル基と前記ＨＭＤＳの反応に
より前記第１レジストパターンの表面にシリコン酸化膜
を形成する段階と、 前記シリコン酸化膜を含む第１レジストパターンをマス
クとして、前記ｉ線用レジスト膜に乾式現像工程を実施
して第２レジストパターンを形成する段階と、 前記シリコン酸化膜を含んだ第１及び第２レジストパタ
ーンをマスクとして、前記導電膜をエッチングして導電
パターンを形成する段階とを含むことを特徴とする微細
パターン形成方法。 - 【請求項２】 前記ｉ線用レジスト膜をコーティングす
る前に、前記基板をＨＭＤＳ蒸気処理する段階をさらに
含むことを特徴とする請求項１に記載の微細パターン形
成方法。 - 【請求項３】 前記ｉ線用レジスト膜は０．２〜１．５
μｍの厚さでコーティングし、前記ポジティブ型のＡｒ
Ｆレジスト膜は０．０５〜０．２μｍの厚さでコーティ
ングすることを特徴とする請求項１に記載の微細パター
ン形成方法。 - 【請求項４】 前記ポジティブ型のＡｒＦレジスト膜を
コーティングする前に、２００℃の温度で９０秒間ハー
ドベイキング工程を実施する段階をさらに含むことを特
徴とする請求項１に記載の微細パターン形成方法。 - 【請求項５】 前記ポジティブ型のＡｒＦレジスト膜を
コーティングした後に、１１０℃の温度で９０秒間ソフ
トベイキング工程を実施する段階をさらに含むことを特
徴とする請求項１に記載の微細パターン形成方法。 - 【請求項６】 前記第１現像工程は、ＴＭＡＨ溶液を利
用して６０秒間実施することを特徴とする請求項１に記
載の微細パターン形成方法。 - 【請求項７】 前記ＴＭＡＨ溶液の濃度は０．１〜１０
％であることを特徴とする請求項６に記載の微細パター
ン形成方法。 - 【請求項８】 前記の、第１レジストパターンを含んだ
基板上に露光及び第２ベイキング工程を実施する段階
で、前記露光工程では５〜５０ｍＪ／ｃｍ２のエネルギ
ーを供給することを特徴とする請求項１に記載の微細パ
ターン形成方法。 - 【請求項９】 前記第１及び第２ベイキング工程は各
々、１１０℃の温度で９０秒間実施することを特徴とす
る請求項１に記載の微細パターン形成方法。 - 【請求項１０】 前記シリル化工程は１２０℃の温度で
９０秒間実施することを特徴とする請求項１に記載の微
細パターン形成方法。 - 【請求項１１】 前記シリル化工程で、シリル化剤はヘ
キサメチルジシラザン、テトラメチルジシラザン、ビス
ジメチルアミノジメチルシラン、ビスジメチルアミノメ
チルシラン、ジメチルシリルジメチルアミン、ジメチル
シリルジエチルアミン、トリメチルシリルジメチルアミ
ン、トリメチルシリルジエチルアミン及びジメチルアミ
ノペンタメチルジシランでなされる群からいずれか一つ
を選択することを特徴とする請求項１または１０に記載
の微細パターン形成方法。 - 【請求項１２】 前記乾式現像工程は酸素プラズマを利
用することを特徴とする請求項１に記載の微細パターン
形成方法。 - 【請求項１３】 前記乾式現像工程は、上部電極を５０
０ワットとし、下部電極を１００ワットとし、７５ワッ
トのバイアスパワーを加え、３０℃の温度及び５ｍＴｏ
ｒｒの圧力を維持した状態で、酸素ガスを３５ｓｃｃｍ
で供給しながら実施されることを特徴とする請求項１ま
たは１２に記載の微細パターン形成方法。
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
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