JP2005150182A - Method of forming pattern - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体集積回路装置の製造プロセスにおいて用いられるパターン形成方法に関する。 The present invention relates to a pattern forming method used in a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device.
半導体集積回路の大集積化及び半導体素子のダウンサイジングに伴って、リソグラフィ技術の開発の加速が望まれている。現在のところ、露光光として、水銀ランプ、KrFエキシマレーザ又はArFエキシマレーザ等を用いる光リソグラフィによりパターンの形成が行なわれているが、今後さらなる微細化のためには電子線を用いたリソグラフィが期待されている。 Along with the large integration of semiconductor integrated circuits and downsizing of semiconductor elements, acceleration of development of lithography technology is desired. At present, patterns are formed by optical lithography using a mercury lamp, KrF excimer laser, ArF excimer laser, or the like as exposure light, but lithography using electron beams is expected for further miniaturization in the future. Has been.
電子線リソグラフィは、露光用の光源に光を用いる従来の方法と比べて、より高解像化が可能であるが、スループットが小さい点に課題があった。これを解決する方法として、マスクを用いた一括転写方式であって、電子線のクーロン反発による解像性の劣化を防止できるように、加速電圧が低い、例えば10keV以下の電子線を用いる電子線リソグラフィが提案されている(例えば、非特許文献1を参照)。この低加速電圧の電子線を用いた電子線リソグラフィによれば、スループットを向上して良好なパターン形成が可能となる。 Electron beam lithography can achieve higher resolution than conventional methods using light as a light source for exposure, but has a problem in that throughput is small. A method for solving this is a batch transfer method using a mask, and an electron beam using an electron beam having a low acceleration voltage, for example, 10 keV or less, so as to prevent degradation of resolution due to Coulomb repulsion of the electron beam. Lithography has been proposed (see, for example, Non-Patent Document 1). According to the electron beam lithography using the electron beam with the low acceleration voltage, it is possible to improve the throughput and form a good pattern.
以下、低加速電圧の電子線を用いるパターン形成方法について図9(a)〜図9(d)を参照しながら説明する。 Hereinafter, a pattern forming method using an electron beam with a low acceleration voltage will be described with reference to FIGS. 9 (a) to 9 (d).
まず、以下の組成を有するポジ型の化学増幅型レジスト材料を準備する。 First, a positive chemically amplified resist material having the following composition is prepared.
ポリ((1−エトキシエチルスチレン)(40mol%)−(ヒドロキシスチレン)(60mol%))(ベースポリマー)……………………………………………………………………………2g
トリフェニルスルフォニウムトリフルオロメタンスルフォン酸(酸発生剤)…0.1g
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(溶媒)……………………20g
次に、図9(a)に示すように、基板1の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、厚さが50nmのレジスト膜を形成する。
Poly ((1-ethoxyethylstyrene) (40mol%)-(hydroxystyrene) (60mol%)) (base polymer) ………………………………………………………… ……………… 2g
Triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonic acid (acid generator) ... 0.1g
Propylene glycol monomethyl ether acetate (solvent) ……………… 20g
Next, as shown in FIG. 9A, the chemically amplified resist material is applied onto the
次に、図9(b)に示すように、加速電圧が2keVの電子線4を、設計パターンを有するマスク3を介してレジスト膜2に照射してパターン露光を行なう。
Next, as shown in FIG. 9B, pattern exposure is performed by irradiating the
次に、図9(c)に示すように、パターン露光を行なったレジスト膜2に対して、ホットプレートにより100℃の温度下で60秒間加熱した後、2.38wt%のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液(アルカリ性現像液)により現像を行なうと、図9(d)に示すように、レジスト膜2の未露光部よりなるレジストパターン2aを得る。
しかしながら、前記の非特許文献1に示された電子線リソグラフィによるパターン形成方法は、加速電圧が低い電子線を用いているため、図9(d)に示すように、得られたレジストパターン2aは、ラインのエッジラフネスが大きくなり、エッジの形状が不良となるという問題がある。
However, since the pattern forming method by electron beam lithography shown in
具体的には、パターン2aのラインのエッジラフネスが12nm(3σ:但し、σは標準偏差である。)と非常に大きい。これは、加速電圧が2keVという低い電子線4を用いる電子線露光においては、電子線の前方散乱が大きいことによる影響と考えられる。
Specifically, the edge roughness of the line of the
このような、ラフネスが大きいレジストパターンを用いて被処理膜に対してエッチングを行なうと、ラフネスの形状が被処理膜にも反映される結果、得られるパターンの形状も不良となってしまうため、半導体装置の製造プロセスにおける生産性及び歩留まりが低下してしまうという問題が発生する。 When etching a film to be processed using a resist pattern having a large roughness, the shape of the roughness is reflected in the film to be processed, resulting in a defective pattern shape. There arises a problem that productivity and yield in the manufacturing process of the semiconductor device are lowered.
前記に鑑み、本発明は、加速電圧が低い電子線露光により得られるレジストパターンの形状を良好にすることを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to improve the shape of a resist pattern obtained by electron beam exposure with a low acceleration voltage.
本願発明者らは、加速電圧が低い電子線露光により得られるレジストパターンのエッジラフネスが大きくなる原因について検討を重ねた結果、加速電圧が低い電子線はパターンの解像に必要な電子の数が不足しがちであるため、得られたレジストパターンのエッジにおけるラフネスが大きくなる、また、低いエネルギーで照射された電子は、レジスト膜中の他の原子と衝突することによって、電子が持つ推進力が比較的簡単に弱められてしまうため、レジスト膜中を均一な状態で拡散できないという考察結果を得ている。 The inventors of the present application have repeatedly investigated the cause of the increase in edge roughness of the resist pattern obtained by electron beam exposure with a low acceleration voltage, and as a result, the electron beam with a low acceleration voltage has the number of electrons necessary for pattern resolution. Because of the tendency to be insufficient, the roughness at the edge of the resulting resist pattern increases, and the electrons irradiated with low energy collide with other atoms in the resist film, so that the propulsive force of the electrons has Since it is weakened relatively easily, it has been considered that the resist film cannot be diffused in a uniform state.
本発明は、前記の知見に基づいてなされたものであり、パターンの解像に必要な電子をパターン露光の前又は後に補充して、レジスト膜における露光部分に現像液に溶解する酸が十分に発生し、現像までに露光部分に供給される電子分布がパターンの端部においても比較的に均一な状態で電子が供給されるようにすることにより、レジストパターンの特にエッジ部分でパターン表面に凹凸状に発生する段差からなるエッジラフネスを小さくすることができる。すなわち、露光部分の端部にまで比較的に均一な量の電子が供給されるため、露光部分の中心部から端部にまで現像時に十分な酸が行き渡った状態にすることができる。具体的には、以下の方法によって実現される。 The present invention has been made on the basis of the above-mentioned knowledge, and the acid necessary for resolving the pattern is replenished before or after pattern exposure, and the acid dissolved in the developer is sufficiently contained in the exposed portion of the resist film. The distribution of electrons that are generated and supplied to the exposed part before development is supplied to the pattern surface in a relatively uniform state even at the edge of the pattern, thereby making the pattern surface uneven, particularly at the edge part of the resist pattern. It is possible to reduce the edge roughness composed of steps generated in the shape. That is, since a relatively uniform amount of electrons is supplied to the end portion of the exposed portion, sufficient acid can be spread from the center portion to the end portion of the exposed portion during development. Specifically, it is realized by the following method.
本発明に係るパターン形成方法は、基板上にレジスト膜を形成する工程と、レジスト膜に対して、加速電圧が10keV以下の第1の電子線によりパターン露光を行なう工程と、レジスト膜の全面に第2の電子線を照射する工程と、第1の電子線及び第2の電子線が照射されたレジスト膜に対して第1の加熱処理を行なった後、現像を行なうことによりレジスト膜からレジストパターンを形成する工程とを備えていることを特徴とする。 The pattern forming method according to the present invention includes a step of forming a resist film on a substrate, a step of performing pattern exposure on the resist film with a first electron beam having an acceleration voltage of 10 keV or less, and an entire surface of the resist film. A step of irradiating the second electron beam, and a first heat treatment for the first electron beam and the resist film irradiated with the second electron beam, and then developing the resist film to develop a resist from the resist film. And a step of forming a pattern.
本発明のパターン形成方法によると、レジスト膜に対して、加速電圧が10keV以下の第1の電子線によるパターン露光を行なう以外に、レジスト膜の全面に第2の電子線を照射するため、第2の電子線の照射によってパターンの解像に必要な電子が補充されるので、レジスト膜における露光部分に現像液に溶解する酸が十分に発生するようになる。その結果、レジストパターンのエッジラフネスを小さくできるので、得られるレジストパターンの形状が良好となる。 According to the pattern forming method of the present invention, the resist film is irradiated with the second electron beam on the entire surface of the resist film, in addition to performing pattern exposure with the first electron beam having an acceleration voltage of 10 keV or less. Since the electrons necessary for resolving the pattern are replenished by the irradiation of the electron beam of 2, the acid dissolved in the developer is sufficiently generated at the exposed portion of the resist film. As a result, the edge roughness of the resist pattern can be reduced, and the resulting resist pattern has a good shape.
本発明のパターン形成方法において、第2の電子線を照射する工程は、第1の電子線によりパターン露光を行なう工程よりも後に行なうことができる。 In the pattern forming method of the present invention, the step of irradiating the second electron beam can be performed after the step of performing pattern exposure with the first electron beam.
この場合に、本発明のパターン形成方法は、第1の電子線によりパターン露光を行なう工程の後で、第2の電子線を照射する工程よりも前に、レジスト膜に第2の加熱処理を行なう工程をさらに備えていることが好ましい。このようにすると、レジスト膜に発生した酸のレジスト膜中における拡散の程度を調整することができる。 In this case, in the pattern forming method of the present invention, the resist film is subjected to the second heat treatment after the step of performing pattern exposure with the first electron beam and before the step of irradiating the second electron beam. It is preferable to further include a step of performing. In this way, the degree of diffusion of the acid generated in the resist film in the resist film can be adjusted.
本発明のパターン形成方法において、第2の電子線を照射する工程は、第1の電子線によりパターン露光を行なう工程よりも前に行なうことができる。 In the pattern forming method of the present invention, the step of irradiating the second electron beam can be performed before the step of performing pattern exposure with the first electron beam.
この場合に、本発明のパターン形成方法は、第2の電子線を照射する工程の後で、第1の電子線によりパターン露光を行なう工程よりも前に、レジスト膜に対して第2の加熱処理を行なう工程をさらに備えていることが好ましい。このようにすると、レジスト膜に発生した酸のレジスト膜中における拡散の程度を調整することができる。 In this case, in the pattern forming method of the present invention, the second heating is performed on the resist film after the step of irradiating the second electron beam and before the step of performing the pattern exposure with the first electron beam. It is preferable to further include a process for performing the treatment. In this way, the degree of diffusion of the acid generated in the resist film in the resist film can be adjusted.
本発明のパターン形成方法において、第2の電子線の加速電圧は、第1の電子線の加速電圧と等しいか小さいことが好ましい。 In the pattern forming method of the present invention, the acceleration voltage of the second electron beam is preferably equal to or smaller than the acceleration voltage of the first electron beam.
本発明のパターン形成方法において、第2の電子線のエネルギーは、第1の電子線のエネルギーと等しいか小さいことが好ましい。 In the pattern forming method of the present invention, the energy of the second electron beam is preferably equal to or smaller than the energy of the first electron beam.
本発明に係るパターン形成方法によると、加速電圧が低い電子線露光により得られるレジストパターンにおけるエッジのラフネスを小さく、すなわちエッジの形状を良好にできるため、得られるレジストパターンの形状が良好となる。その結果、良好な微細パターンを得ることができる。 According to the pattern forming method of the present invention, the edge roughness in the resist pattern obtained by electron beam exposure with a low acceleration voltage can be reduced, that is, the edge shape can be made good, and the resulting resist pattern has a good shape. As a result, a good fine pattern can be obtained.
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係るパターン形成方法について、図1(a)〜図1(d)及び図2を参照しながら説明する。
(First embodiment)
A pattern forming method according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 (a) to 1 (d) and FIG.
まず、以下の組成を有するポジ型の化学増幅型レジスト材料を準備する。 First, a positive chemically amplified resist material having the following composition is prepared.
ポリ((1−エトキシエチルスチレン)(40mol%)−(ヒドロキシスチレン)(60mol%))(ベースポリマー)……………………………………………………………………………2g
トリフェニルスルフォニウムトリフルオロメタンスルフォン酸(酸発生剤)…0.1g
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(溶媒)……………………20g
次に、図1(a)に示すように、基板101の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、厚さが50nmのレジスト膜を形成する。
Poly ((1-ethoxyethylstyrene) (40mol%)-(hydroxystyrene) (60mol%)) (base polymer) ………………………………………………………… ……………… 2g
Triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonic acid (acid generator) ... 0.1g
Propylene glycol monomethyl ether acetate (solvent) ……………… 20g
Next, as shown in FIG. 1A, the chemically amplified resist material is applied on the
次に、図1(b)に示すように、加速電圧が2keVでエネルギーが0.8μC/cm2 の第1の電子線104を、所望の設計パターンを有するマスク103を介してレジスト膜102に照射することによりパターン露光を行なう。
Next, as shown in FIG. 1B, the
次に、図1(c)に示すように、パターン露光を行なったレジスト膜102の全面に、加速電圧が1.5keVでエネルギーが0.5μC/cm2 の第2の電子線105を照射する。
Next, as shown in FIG. 1C, the entire surface of the resist
次に、図1(d)に示すように、第1の電子線104によるパターン露光及び第2の電子線105による全面照射を行なったレジスト膜102に対して、ホットプレートにより100℃の温度下で60秒間加熱した後、2.38wt%のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液(アルカリ性現像液)により現像を行なうと、図2に示すように、レジスト膜102の未露光部よりなり、0.09μmのライン幅を有し且つ良好な形状を持つレジストパターン102aが得られる。
Next, as shown in FIG. 1D, the resist
第1の実施形態によると、加速電圧が2keVの第1の電子線104によるパターン露光を行なった後、レジスト膜102の全面にわたって加速電圧が1.5keVの第2の電子線105を照射するため、レジスト膜102には、第2の電子線105の全面的な照射によりパターンの解像に必要な電子が補充される。このため、レジスト膜102における露光部分に現像液に溶解する酸が十分に発生するので、レジストパターン102aのエッジラフネスを小さくできる。例えば、得られたレジストパターン102aは、そのラインのエッジラフネスが3nm(3σ)と小さくなり、良好な形状となる。
According to the first embodiment, after performing pattern exposure with the
なお、第2の電子線105によるレジスト膜102への全面照射の照射量(露光量)は、レジスト膜102における現像液による溶解のしきい値を超えない程度に設定する必要がある。
Note that the irradiation amount (exposure amount) of the entire irradiation of the resist
また、第1の実施形態において、レジスト膜102をパターン露光する第1の電子線104の加速電圧は10keV以下が好ましく、この場合に、第1の電子線104の露光電子を補充する第2の電子線105における加速電圧及び電子のエネルギーは、第1の電子線104における加速電圧及び電子のエネルギーと等しいか小さいことが好ましい。
In the first embodiment, the acceleration voltage of the
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態に係るパターン形成方法について、図3(a)〜図3(d)、図4(a)及び図4(b)を参照しながら説明する。
(Second Embodiment)
A pattern forming method according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 (a) to 3 (d), 4 (a) and 4 (b).
まず、以下の組成を有するポジ型の化学増幅型レジスト材料を準備する。 First, a positive chemically amplified resist material having the following composition is prepared.
ポリ((1−エトキシエチルスチレン)(40mol%)−(ヒドロキシスチレン)(60mol%))(ベースポリマー)……………………………………………………………………………2g
トリフェニルスルフォニウムトリフルオロメタンスルフォン酸(酸発生剤)…0.1g
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(溶媒)……………………20g
次に、図3(a)に示すように、基板201の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、厚さが50nmのレジスト膜を形成する。
Poly ((1-ethoxyethylstyrene) (40mol%)-(hydroxystyrene) (60mol%)) (base polymer) ………………………………………………………… ……………… 2g
Triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonic acid (acid generator) ... 0.1g
Propylene glycol monomethyl ether acetate (solvent) ……………… 20g
Next, as shown in FIG. 3A, the chemically amplified resist material is applied on the
次に、図3(b)に示すように、加速電圧が2keVでエネルギーが0.8μC/cm2 の第1の電子線204を、所望の設計パターンを有するマスク203を介してレジスト膜202に照射することによりパターン露光を行なう。
Next, as shown in FIG. 3B, the
次に、図3(c)に示すように、第1の電子線204によるパターン露光を行なったレジスト膜202に対して、ホットプレートにより100℃の温度下で60秒間の第1の加熱処理を行なう。
Next, as shown in FIG. 3C, the resist
次に、図3(d)に示すように、第1の加熱処理を行なったレジスト膜202の全面に、加速電圧が1.5keVでエネルギーが0.5μC/cm2 の第2の電子線205を照射する。
Next, as shown in FIG. 3D, a
次に、図4(a)に示すように、第2の電子線205による全面照射を行なったレジスト膜202に対して、ホットプレートにより100℃の温度下で60秒間の第2の加熱処理を行なった後、2.38wt%のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液(アルカリ性現像液)により現像を行なうと、図4(b)に示すように、レジスト膜202の未露光部よりなり、0.09μmのライン幅を有し且つ良好な形状を持つレジストパターン202aが得られる。
Next, as shown in FIG. 4A, a second heat treatment is performed for 60 seconds at a temperature of 100 ° C. with a hot plate on the resist
第2の実施形態によると、加速電圧が2keVの第1の電子線204によるパターン露光を行なった後、1回目のポスト露光ベークを行ない、続いて、レジスト膜202の全面にわたって加速電圧が1.5keVの第2の電子線205を照射し、さらに2回目のポスト露光ベークを行なう。このため、レジスト膜202には、第2の電子線205の全面的な照射によりパターンの解像に必要な電子が補充される。このため、レジスト膜202における露光部分に現像液に溶解する酸が十分に発生するので、レジストパターン202aのエッジラフネスを小さくできる。その上、第1及び第2の電子線204、205を照射するたびに、ポスト露光ベークを行なうため、レジスト膜202における露光部分に酸発生剤から発生した酸のレジスト膜202中における拡散の程度を調整することができる。これにより、得られたレジストパターン202aは、そのラインのエッジラフネスが2.5nm(3σ)とさらに小さくなり、良好な形状となる。
According to the second embodiment, after performing pattern exposure with the
なお、第2の電子線205によるレジスト膜202への全面照射の照射量(露光量)は、レジスト膜202における現像液による溶解のしきい値を超えない程度に設定する必要がある。
Note that the irradiation amount (exposure amount) of the entire irradiation of the resist
また、第2の実施形態において、レジスト膜202をパターン露光する第1の電子線204の加速電圧は10keV以下が好ましく、この場合に、第1の電子線204の露光電子を補充する第2の電子線205における加速電圧及び電子のエネルギーは、第1の電子線204における加速電圧及び電子のエネルギーと等しいか小さいことが好ましい。
In the second embodiment, the acceleration voltage of the
(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態に係るパターン形成方法について、図5(a)〜図5(d)及び図6を参照しながら説明する。
(Third embodiment)
A pattern forming method according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 (a) to 5 (d) and FIG.
まず、以下の組成を有するポジ型の化学増幅型レジスト材料を準備する。 First, a positive chemically amplified resist material having the following composition is prepared.
ポリ((1−エトキシエチルスチレン)(40mol%)−(ヒドロキシスチレン)(60mol%))(ベースポリマー)……………………………………………………………………………2g
トリフェニルスルフォニウムトリフルオロメタンスルフォン酸(酸発生剤)…0.1g
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(溶媒)……………………20g
次に、図5(a)に示すように、基板301の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、厚さが50nmのレジスト膜を形成する。
Poly ((1-ethoxyethylstyrene) (40mol%)-(hydroxystyrene) (60mol%)) (base polymer) ………………………………………………………… ……………… 2g
Triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonic acid (acid generator) ... 0.1g
Propylene glycol monomethyl ether acetate (solvent) ……………… 20g
Next, as shown in FIG. 5A, the chemically amplified resist material is applied onto the
次に、図5(b)に示すように、形成されたレジスト膜302の全面に、加速電圧が1.5keVでエネルギーが0.5μC/cm2 の第1の電子線305を照射する。
Next, as shown in FIG. 5B, the entire surface of the formed resist
次に、図5(c)に示すように、第1の電子線305が全面照射されたレジスト膜302に対して、加速電圧が2keVでエネルギーが0.8μC/cm2 の第2の電子線304を、所望の設計パターンを有するマスク303を介して照射することによりパターン露光を行なう。
Next, as shown in FIG. 5C, the second electron beam having an acceleration voltage of 2 keV and energy of 0.8 μC / cm 2 is applied to the resist
次に、図5(d)に示すように、第1の電子線305による全面照射及び第2の電子線304によるパターン露光を行なったレジスト膜302に対して、ホットプレートにより100℃の温度下で60秒間加熱した後、2.38wt%のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液(アルカリ性現像液)により現像を行なうと、図6に示すように、レジスト膜302の未露光部よりなり、0.09μmのライン幅を有し且つ良好な形状を持つレジストパターン302aが得られる。
Next, as shown in FIG. 5D, the resist
第3の実施形態によると、まず、レジスト膜302の全面にわたって加速電圧が1.5keVの第1の電子線305を照射した後、加速電圧が2keVの第2の電子線304によるパターン露光を行なうため、レジスト膜302には、第1の電子線305の全面的な照射によりパターンの解像に必要な電子が補充される。このため、レジスト膜302における露光部分に現像液に溶解する酸が十分に発生するので、レジストパターン302aのエッジラフネスを小さくできる。例えば、得られたレジストパターン302aは、そのラインのエッジラフネスが3nm(3σ)と小さくなり、良好な形状となる。
According to the third embodiment, first, after irradiating the entire surface of the resist
なお、第1の電子線305によるレジスト膜302への全面照射の照射量(露光量)は、レジスト膜302における現像液による溶解のしきい値を超えない程度に設定する必要がある。
Note that the irradiation amount (exposure amount) of the entire irradiation of the resist
また、第3の実施形態において、レジスト膜302をパターン露光する第2の電子線304の加速電圧は10keV以下が好ましく、この場合に、第2の電子線304の露光電子を補充する第1の電子線305における加速電圧及び電子のエネルギーは、第2の電子線304における加速電圧及び電子のエネルギーと等しいか小さいことが好ましい。
In the third embodiment, the acceleration voltage of the
(第4の実施形態)
本発明の第4の実施形態に係るパターン形成方法について、図7(a)〜図7(d)、図8(a)及び図8(b)を参照しながら説明する。
(Fourth embodiment)
A pattern forming method according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 (a) to 7 (d), FIG. 8 (a), and FIG. 8 (b).
まず、以下の組成を有するポジ型の化学増幅型レジスト材料を準備する。 First, a positive chemically amplified resist material having the following composition is prepared.
ポリ((1−エトキシエチルスチレン)(40mol%)−(ヒドロキシスチレン)(60mol%))(ベースポリマー)……………………………………………………………………………2g
トリフェニルスルフォニウムトリフルオロメタンスルフォン酸(酸発生剤)…0.1g
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(溶媒)……………………20g
次に、図7(a)に示すように、基板401の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、厚さが50nmのレジスト膜を形成する。
Poly ((1-ethoxyethylstyrene) (40mol%)-(hydroxystyrene) (60mol%)) (base polymer) ………………………………………………………… ……………… 2g
Triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonic acid (acid generator) ... 0.1g
Propylene glycol monomethyl ether acetate (solvent) ……………… 20g
Next, as shown in FIG. 7A, the chemically amplified resist material is applied onto the
次に、図7(b)に示すように、形成されたレジスト膜402の全面に、加速電圧が1.5keVでエネルギーが0.5μC/cm2 の第1の電子線405を照射する。
Next, as shown in FIG. 7B, the entire surface of the formed resist
次に、図7(c)に示すように、第1の電子線405により全面照射を行なったレジスト膜202に対して、ホットプレートにより100℃の温度下で60秒間の第1の加熱処理を行なう。
Next, as shown in FIG. 7C, the first heat treatment is performed on the resist
次に、図7(d)に示すように、第1の電子線405が全面照射されたレジスト膜402に対して、加速電圧が2keVでエネルギーが0.8μC/cm2 の第2の電子線404を、所望の設計パターンを有するマスク403を介して照射することによりパターン露光を行なう。
Next, as shown in FIG. 7D, a second electron beam having an acceleration voltage of 2 keV and energy of 0.8 μC / cm 2 is applied to the resist
次に、図8(a)に示すように、第1の電子線405による全面照射及び第2の電子線404によるパターン露光を行なったレジスト膜402に対して、ホットプレートにより100℃の温度下で60秒間の第2の加熱処理を行なった後、2.38wt%のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液(アルカリ性現像液)により現像を行なうと、図8(b)に示すように、レジスト膜402の未露光部よりなり、0.09μmのライン幅を有し且つ良好な形状を持つレジストパターン402aが得られる。
Next, as shown in FIG. 8A, the resist
第4の実施形態によると、まず、レジスト膜402の全面にわたって加速電圧が1.5keVの第1の電子線405を照射し、続いて、1回目のポスト露光ベークを行ない、その後、加速電圧が2keVの第1の電子線204によるパターン露光を行ない、さらに2回目のポスト露光ベークを行なう。このため、レジスト膜402には、第1の電子線405の全面的な照射によりパターンの解像に必要な電子が補充される。このため、レジスト膜402における露光部分に現像液に溶解する酸が十分に発生するので、レジストパターン402aのエッジラフネスを小さくできる。その上、第1及び第2の電子線405、404を照射するたびに、ポスト露光ベークを行なうため、レジスト膜402における露光部分に酸発生剤から発生した酸のレジスト膜402中における拡散の程度を調整することができる。これにより、得られたレジストパターン402aは、そのラインのエッジラフネスが3nm(3σ)と小さくなり、良好な形状となる。
According to the fourth embodiment, first, the
なお、第1の電子線405によるレジスト膜402への全面照射の照射量(露光量)は、レジスト膜402における現像液による溶解のしきい値を超えない程度に設定する必要がある。
Note that the irradiation amount (exposure amount) of the entire irradiation of the resist
また、第4の実施形態において、レジスト膜402をパターン露光する第2の電子線404の加速電圧は10keV以下が好ましく、この場合に、第2の電子線404の露光電子を補充する第1の電子線405における加速電圧及び電子のエネルギーは、第2の電子線404における加速電圧及び電子のエネルギーと等しいか小さいことが好ましい。
In the fourth embodiment, the acceleration voltage of the
また、第1〜第4の各実施形態において、レジスト膜にはポジ型の化学増幅型レジスト材料を用いたが、これに限られない。 In each of the first to fourth embodiments, a positive chemically amplified resist material is used for the resist film, but the present invention is not limited to this.
また、電子線によりレジスト膜の露光部分が架橋反応等により現像液に不溶性となるネガ型のレジスト材料であっても、パターン露光時以外にも露光部分に電子が補充されるため、露光部分における架橋反応等が十分に起こるようになるので、レジスト膜の露光部分からなるレジストパターンの形状を良好にすることができる。 In addition, even in the case of a negative resist material in which the exposed portion of the resist film becomes insoluble in the developer due to a crosslinking reaction or the like by an electron beam, electrons are replenished in the exposed portion other than during pattern exposure. Since a crosslinking reaction or the like occurs sufficiently, the shape of the resist pattern formed of the exposed portion of the resist film can be improved.
本発明に係るパターン形成方法は、加速電圧が低い電子線露光により得られるレジストパターンにおけるエッジのラフネスを小さくしてエッジの形状を良好にできるという効果を有し、半導体集積回路装置の製造プロセスにおいて用いられるパターン形成方法等として有用である。 The pattern forming method according to the present invention has the effect that the edge roughness in the resist pattern obtained by electron beam exposure with a low acceleration voltage can be reduced and the edge shape can be improved, and in the manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device This is useful as a pattern forming method to be used.
101 基板
102 レジスト膜
102a レジストパターン
103 マスク
104 第1の電子線
105 第2の電子線
201 基板
202 レジスト膜
202a レジストパターン
203 マスク
204 第1の電子線
205 第2の電子線
301 基板
302 レジスト膜
302a レジストパターン
303 マスク
304 第2の電子線
305 第1の電子線
401 基板
402 レジスト膜
402a レジストパターン
403 マスク
404 第2の電子線
405 第1の電子線
101
Claims (7)
前記レジスト膜に対して、加速電圧が10keV以下の第1の電子線によりパターン露光を行なう工程と、
前記レジスト膜の全面に第2の電子線を照射する工程と、
前記第1の電子線及び第2の電子線が照射された前記レジスト膜に対して第1の加熱処理を行なった後、現像を行なうことにより、前記レジスト膜からレジストパターンを形成する工程とを備えていることを特徴とするパターン形成方法。 Forming a resist film on the substrate;
Performing a pattern exposure on the resist film with a first electron beam having an acceleration voltage of 10 keV or less;
Irradiating the entire surface of the resist film with a second electron beam;
Forming a resist pattern from the resist film by performing development after performing a first heat treatment on the resist film irradiated with the first electron beam and the second electron beam; A pattern forming method comprising:
The pattern forming method according to claim 1, wherein the energy of the second electron beam is equal to or smaller than the energy of the first electron beam.
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- 2003-11-12 JP JP2003382055A patent/JP2005150182A/en active Pending
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