JP2016136200A - 半導体装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置及び半導体装置の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2016136200A
JP2016136200A JP2015011455A JP2015011455A JP2016136200A JP 2016136200 A JP2016136200 A JP 2016136200A JP 2015011455 A JP2015011455 A JP 2015011455A JP 2015011455 A JP2015011455 A JP 2015011455A JP 2016136200 A JP2016136200 A JP 2016136200A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sensitizer
resist film
film
semiconductor device
resin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2015011455A
Other languages
English (en)
Inventor
塩原　英志
Hideshi Shiobara
英志 塩原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2015011455A priority Critical patent/JP2016136200A/ja
Priority to TW104127051A priority patent/TWI582829B/zh
Priority to US14/835,868 priority patent/US9891524B2/en
Publication of JP2016136200A publication Critical patent/JP2016136200A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/2022—Multi-step exposure, e.g. hybrid; backside exposure; blanket exposure, e.g. for image reversal; edge exposure, e.g. for edge bead removal; corrective exposure
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/0045—Photosensitive materials with organic non-macromolecular light-sensitive compounds not otherwise provided for, e.g. dissolution inhibitors
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/027—Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds
    • G03F7/028—Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds with photosensitivity-increasing substances, e.g. photoinitiators
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/027—Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds
    • G03F7/028—Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds with photosensitivity-increasing substances, e.g. photoinitiators
    • G03F7/029—Inorganic compounds; Onium compounds; Organic compounds having hetero atoms other than oxygen, nitrogen or sulfur
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/038—Macromolecular compounds which are rendered insoluble or differentially wettable
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/09—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
    • G03F7/091—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers characterised by antireflection means or light filtering or absorbing means, e.g. anti-halation, contrast enhancement
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/09—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
    • G03F7/095—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers having more than one photosensitive layer
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/09—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
    • G03F7/11—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers having cover layers or intermediate layers, e.g. subbing layers
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/2002—Exposure; Apparatus therefor with visible light or UV light, through an original having an opaque pattern on a transparent support, e.g. film printing, projection printing; by reflection of visible or UV light from an original such as a printed image
    • G03F7/2004—Exposure; Apparatus therefor with visible light or UV light, through an original having an opaque pattern on a transparent support, e.g. film printing, projection printing; by reflection of visible or UV light from an original such as a printed image characterised by the use of a particular light source, e.g. fluorescent lamps or deep UV light
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/2051—Exposure without an original mask, e.g. using a programmed deflection of a point source, by scanning, by drawing with a light beam, using an addressed light or corpuscular source
    • G03F7/2059—Exposure without an original mask, e.g. using a programmed deflection of a point source, by scanning, by drawing with a light beam, using an addressed light or corpuscular source using a scanning corpuscular radiation beam, e.g. an electron beam
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/26—Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
    • G03F7/30—Imagewise removal using liquid means
    • G03F7/32—Liquid compositions therefor, e.g. developers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)

Abstract

【課題】レジスト膜中に十分に増感剤を含有させることが可能な半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】実施形態に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板を含む下地領域１１上に、露光光に対する感度を高めるための増感剤を含有したエネルギー線硬化性樹脂層を形成する工程と、エネルギー線硬化性樹脂層にエネルギー線を照射して増感剤を含有した下層膜１２ｂを形成する工程と、下層膜上にレジスト膜１４ａを形成する工程と、熱処理によって下層膜からレジスト膜中に増感剤を拡散させる工程と、増感剤が拡散したレジスト膜に露光光を照射する工程と、露光光が照射されたレジスト膜を現像する工程と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。
半導体装置の微細化を実現するため、露光光にＥＵＶ（extreme ultraviolet）光を用いたリソグラフィ技術が提案されている。
ＥＵＶリソグラフィでは、ＥＵＶ光源の出力を高めることが難しいため、レジスト膜の高感度化が重要になってくる。そのため、レジスト膜中に露光光の吸収を高める物質を含有させることが提案されている。しかしながら、レジスト膜の厚さ方向で光吸収係数が一律であると、レジスト膜の上面から下面に向かって光吸収量が減少してしまう。そのため、レジスト膜の厚さ方向全体で十分な露光量を確保することが難しくなる。
このような問題に対して、レジスト膜の下に露光光に対する感度を高めるための増感剤を含有した下層膜を設け、この下層膜からレジスト膜中に増感剤を拡散させる方法が提案されている。しかしながら、下層膜とレジスト膜とのミキシングを防止するために、レジスト膜を形成する前に下層膜を高温で十分に硬化させておく必要がある。すなわち、下層膜からレジスト膜中に増感剤を拡散させる際の温度よりも高い温度で下層膜を硬化させておく必要がある。そのため、下層膜からレジスト膜中に十分に増感剤を拡散させることが難しいという問題がある。
したがって、レジスト膜中に十分に増感剤を含有させることが可能な方法が望まれている。
特開２０１３−１３５０６６号公報 特開２００９−１０５２１８号公報 特許第４５６４９７７号公報 国際公開第２０１２−０６７０４０号
レジスト膜中に十分に増感剤を含有させることが可能な半導体装置及び半導体装置の製造方法を提供する。
実施形態に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板を含む下地領域上に、露光光に対する感度を高めるための増感剤を含有したエネルギー線硬化性樹脂層を形成する工程と、前記エネルギー線硬化性樹脂層にエネルギー線を照射して前記増感剤を含有した下層膜を形成する工程と、前記下層膜上にレジスト膜を形成する工程と、熱処理によって前記下層膜から前記レジスト膜中に前記増感剤を拡散させる工程と、前記増感剤が拡散したレジスト膜に露光光を照射する工程と、前記露光光が照射されたレジスト膜を現像する工程と、を備える。
実施形態に係る半導体装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。 実施形態に係る半導体装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。 実施形態に係る半導体装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。 実施形態に係る半導体装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。 実施形態に係る半導体装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。 実施形態に係る半導体装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。 実施形態に係る半導体装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。 実施形態に係る半導体装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。 実施形態に係る半導体装置の製造方法の一部を模式的に示した断面図である。 レジスト膜の光吸収係数及び吸収光子数の一例を示した図である。
以下、図面を参照して実施形態を説明する。
図１〜図９は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を模式的に示した断面図である。以下、図１〜図９を参照して、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。
まず、図１に示すように、半導体基板（図示せず）を含む下地領域１１上に、露光光（本実施形態では、ＥＵＶ光）に対する感度を高めるための増感剤を含有したエネルギー線硬化性樹脂液を塗布し、エネルギー線硬化性樹脂層１２ａを形成する。エネルギー線硬化性樹脂には、紫外線（ＵＶ）硬化性樹脂等の光硬化性樹脂や、電子線硬化性樹脂を用いることができる。すなわち、エネルギー線硬化性樹脂には、光や電子線等のエネルギー線を照射することによって硬化するものを用いることができる。増感剤には、露光光を吸収して２次電子を発生するものを用いることができる。
また、エネルギー線硬化性樹脂には、有機系樹脂或いは無機系樹脂を用いることができる。具体的には、エネルギー線硬化性樹脂は、以下に述べる第１の樹脂、第２の樹脂及び第３の樹脂から選択することができる。
第１の樹脂は、カチオン重合可能な反応性基を少なくとも１つ有する重合性化合物と光カチオン重合開始剤との混合物と、増感剤とを含む有機系樹脂である。
第２の樹脂は、ラジカル重合可能なエチレン性不飽和結合を少なくとも１つ有する重合性化合物と光ラジカル重合開始剤との混合物と、増感剤とを含む有機系樹脂である。
第３の樹脂は、酸化物を主成分とするエネルギー線重合性化合物と光カチオン重合開始剤又は光ラジカル重合開始剤との混合物と、増感剤とを含む無機系樹脂である。例えば、上記酸化物には、ＳＯＧ（spin-on-glass）等のシリコン酸化物や、チタン酸化物或いはタングステン酸化物等のメタル酸化物を用いることができる。
本実施形態では、エネルギー線硬化性樹脂として、ＥＵＶ光に対して高い光吸収性を有する高光吸収増感剤を含有した光硬化性樹脂を用いる。高光吸収増感剤としては、例えばヨウ素化合物を用いることができる。高光吸収増感剤は、モノマーでもよいしオリゴマーでもよい。光硬化性樹脂液には、室温で液体状態のものを用いてもよいし、高分子を溶媒に溶解したものを用いてもよい。光硬化性樹脂層１２ａの膜厚は、例えば５ｎｍ〜１００ｎｍ程度とする。
次に、図２に示すように、エネルギー線硬化性樹脂層１２ａにエネルギー線１３を照射して、エネルギー線硬化性樹脂層１２ａを室温で硬化させる。これにより、下地領域１１上に、増感剤を含有した下層膜１２ｂが形成される。エネルギー線１３には、ＵＶ光が用いられる。ＵＶ光源には、高圧水銀ランプ（波長：２５０〜３２０ｎｍ、３６５ｎｍ）、低圧水銀ランプ（波長：１８５ｎｍ、２５４ｎｍ）、エキシマランプ（波長：１２６ｎｍ、１４６ｎｍ、１７２ｎｍ、２２２ｎｍ、３０８ｎｍ）等を用いることができる。なお、必要であれば、エネルギー線１３を照射した後、レジスト塗布後のベーク処理温度よりも低い温度でベーク処理を行ってもよい。
次に、図３に示すように、下層膜１２ｂ上にフォトレジストを塗布してレジスト膜１４ａを形成する。本実施形態では、フォトレジストとしてＥＵＶレジストを塗布する。塗布方法は、例えばスピンコート法である。レジスト膜１４ａの膜厚は、例えば２０ｎｍ〜１００ｎｍ程度である。レジスト膜１４ａは、２次電子のエネルギーによって酸を発生する酸発生剤を含有している。下層膜１２ｂはエネルギー線照射によって硬化されているため、下層膜１２ｂとレジスト膜１４ａとのミキシングは防止される。
次に、図４に示すように、レジスト膜１４ａに対して１００℃〜１５０℃程度の温度で熱処理（ベーク処理）を行う。この熱処理により、レジスト膜１４ａに残存している溶媒が除去される。また、この熱処理によって下層膜１２ｂからレジスト膜１４ａ中に増感剤を拡散させる。図２の工程で、下層膜１２ｂを形成する際の硬化処理は、エネルギー線照射によって行われる。そのため、図２の工程では、エネルギー線硬化性樹脂は高温に晒されていない。したがって、本工程の熱処理（ベーク処理）により、下層膜１２ｂに含有されている増感剤を、下層膜１２ｂからレジスト膜１４ａ中に効果的に拡散させることができる。その結果、増感剤を含有するレジスト膜１４ｂが得られる。
下層膜１２ｂに含有されている増感剤は、レジスト膜１４ｂの下面から上面に向かって拡散していく。そのため、レジスト膜１４ｂ中に拡散した増感剤の濃度は、レジスト膜１４ｂの下面から上面に向かって減少している。言い換えると、レジスト膜１４ｂ中に拡散した増感剤の濃度は、レジスト膜１４ｂの上面から下面に向かって増加している。
図１０は、レジスト膜１４ｂの光吸収係数及び吸収光子数の一例を示した図である。図１０（ａ）は単位深さ当たりのレジスト膜１４ｂの光吸収係数であり、図１０（ｂ）は単位深さ当たりのレジスト膜１４ｂの吸収光子数である。図１０（ａ）の光吸収係数は、レジスト膜１４ｂ中の増感剤の濃度に実質的に比例している。したがって、図１０（ａ）は、レジスト膜１４ｂ中の増感剤の濃度プロファイルに実質的に対応している。
図１０に示すように、単位深さ当たりのレジスト膜１４ｂの吸収光子数が一定となるように、レジスト膜１４ｂ中の増感剤の濃度を制御することが好ましい。図４の熱処理（ベーク処理）における熱処理温度及び熱処理時間を的確に制御することで、図１０に示すような特性を得ることが可能である。図１０に示すような特性を有するレジスト膜１４ｂを形成することで、レジスト膜１４ｂの深さ方向（厚さ方向）における露光光の吸収量を均一化することができる。
以上のようにして、下地領域１１上に形成され、露光光に対する感度を高めるための増感剤を含有し、且つエネルギー線硬化性樹脂から形成された下層膜１２ｂと、下層膜１２ｂ上に設けられ、且つ下層膜１２に含有された増感剤と同種の増感剤を含有するレジスト膜１４ｂとを含む構造が得られる。
次に、図５に示すように、増感剤が拡散したレジスト膜１４ｂに露光光１５としてＥＵＶ光を照射する。すなわち、所望のパターン（回路パターン）を有するフォトマスクを介して、レジスト膜１４ｂにＥＵＶ光を照射する。これにより、レジスト膜１４ｂに所望のパターンが転写される。
レジスト膜１４ｂには、下層膜１２ｂから拡散した増感剤が含有されている。レジスト膜１４ｂに含有された増感剤は露光光（ＥＵＶ光）を吸収して２次電子を発生する。そして、２次電子のエネルギーにより、レジスト膜１４ｂに含有された酸発生剤から酸が発生する。すでに述べたように、増感剤の濃度は、レジスト膜１４ｂの上面から下面に向かって増加しており、レジスト膜１４ｂは、例えば図１０に示すような特性を有している。したがって、レジスト膜１４ｂの深さ方向（厚さ方向）における露光光の吸収量は均一化される。
さらに、所望のパターンが転写されたレジスト膜１４ｂに対してポストエクスポージャベークを行う。
次に、図６に示すように、露光光（ＥＵＶ光）が照射され、ポストエクスポージャベークが行われたレジスト膜１４ｂを現像する。これによりレジストパターン１４ｃが形成される。現像処理の薬液には、レジスト膜１４ｂがポジ型レジストの場合には、２．３８％濃度のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液等のアルカリ性水溶液を用いることができる。レジスト膜１４ｂがネガ型レジストの場合には、ｎ−ブチルアルコール等の有機溶媒を用いることができる。
なお、図５の露光工程において、レジスト膜１４ｂの最底部には、露光光が十分に到達しない場合もある。そのため、レジスト膜１４ｂがポジ型レジストの場合には、現像工程でレジスト膜１４ｂの最底部が残るおそれがある。しかしながら、レジスト膜１４ｂの最底部に残った部分は、次工程のドライエッチングによって除去することができる。また、レジスト膜１４ｂがネガ型レジストの場合には、レジスト膜１４ｂの最底部が溶解するおそれがある。しかしながら、下層膜１２ｂに酸性物質を含有させることで、レジスト膜１４ｂの溶解を防止することが可能である。
次に、図７に示すように、レジストパターン１４ｃをマスクとして用いて、下層膜１２ｂをドライエッチングする。これにより、下層膜パターン１２ｃが形成される。ドライエッチングには、酸素、窒素、水素、水、ハロゲン系ガス、硫黄化合物ガス、等のプラズマを用いることができる。下層膜１２ｂの種類に応じて、適当なドライエッチングガスを用いることができる。
次に、図８に示すように、レジストパターン１４ｃ及び下層膜パターン１２ｃをマスクとして用いて、下地領域１１をエッチングする。これにより、下地領域１１に回路パターンが形成される。
次に、図９に示すように、レジストパターン１４ｃ及び下層膜パターン１２ｃを除去することで、下地領域１１に回路パターンが残る。
以上のように、本実施形態では、エネルギー線硬化性樹脂を用いて下層膜１２ｂが形成されており、エネルギー線照射によって下層膜１２ｂが硬化されている。そのため、図４の拡散工程が行われるまで、下層膜１２ｂは高温に晒されない。すなわち、下層膜１２ｂは、図４の熱処理が行われるまで図４の熱処理温度よりも高い温度に晒されない。したがって、図４の熱処理によって下層膜１２ｂからレジスト膜１４ａ中に容易に増感剤を拡散させることができる。その結果、レジスト膜１４ｂ中に十分に増感剤を含有させることが可能である。
また、本実施形態では、レジスト膜１４ｂ中の増感剤に対して、レジスト膜１４ｂの上面から下面に向かって増加するような濃度プロファイルを容易に与えることが可能である。そのため、図５の露光工程において、レジスト膜１４ｂの深さ方向（厚さ方向）における露光光の吸収量を均一化することができる。したがって、現像処理によって高精度のレジストパターンを形成することができる。
なお、上述した実施形態において、図３の工程でレジスト膜１４ａを形成した後、レジスト膜１４ａ上にトップコート膜を形成してもよい。レジスト膜１４ｂ中の増感剤はアウトガス成分となりやすいため、トップコート膜を形成することでアウトガスの発生を抑制することが可能である。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１１…下地領域 １２ａ…エネルギー線硬化性樹脂層
１２ｂ…下層膜 １２ｃ…下層膜パターン
１３…エネルギー線 １４ａ…レジスト膜 １４ｂ…レジスト膜
１４ｃ…レジストパターン １５…露光光

Claims (5)

  1. 半導体基板を含む下地領域上に、露光光に対する感度を高めるための増感剤を含有したエネルギー線硬化性樹脂層を形成する工程と、
    前記エネルギー線硬化性樹脂層にエネルギー線を照射して前記増感剤を含有した下層膜を形成する工程と、
    前記下層膜上にレジスト膜を形成する工程と、
    熱処理によって前記下層膜から前記レジスト膜中に前記増感剤を拡散させる工程と、
    前記増感剤が拡散したレジスト膜に露光光を照射する工程と、
    前記露光光が照射されたレジスト膜を現像する工程と、
    を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 前記レジスト膜中に拡散した増感剤の濃度は、前記レジスト膜の上面から下面に向かって増加している
    ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 前記増感剤は、露光光を吸収して２次電子を発生するものであり、
    前記レジスト膜は、２次電子のエネルギーによって酸を発生する酸発生剤を含有する
    ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 前記エネルギー線硬化性樹脂層は、第１の樹脂、第２の樹脂及び第３の樹脂から選択された樹脂によって形成され、
    前記第１の樹脂は、カチオン重合可能な反応性基を有する重合性化合物と光カチオン重合開始剤との混合物と、前記増感剤とを含み、
    前記第２の樹脂は、ラジカル重合可能なエチレン性不飽和結合を有する重合性化合物と光ラジカル重合開始剤との混合物と、前記増感剤とを含み、
    前記第３の樹脂は、酸化物を主成分とするエネルギー線重合性化合物と光カチオン重合開始剤又は光ラジカル重合開始剤との混合物と、前記増感剤とを含む
    ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 半導体基板を含む下地領域と、
    前記下地領域上に形成され、露光光に対する感度を高めるための増感剤を含有し、エネルギー線硬化性樹脂から形成された下層膜と、
    前記下層膜上に設けられ、前記下層膜に含有された増感剤と同種の増感剤を含有するレジスト膜と、
    を備えることを特徴とする半導体装置。
JP2015011455A 2015-01-23 2015-01-23 半導体装置及び半導体装置の製造方法 Pending JP2016136200A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015011455A JP2016136200A (ja) 2015-01-23 2015-01-23 半導体装置及び半導体装置の製造方法
TW104127051A TWI582829B (zh) 2015-01-23 2015-08-19 半導體裝置及其製造方法
US14/835,868 US9891524B2 (en) 2015-01-23 2015-08-26 Semiconductor device and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015011455A JP2016136200A (ja) 2015-01-23 2015-01-23 半導体装置及び半導体装置の製造方法

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018198535A Division JP6816083B2 (ja) 2018-10-22 2018-10-22 半導体装置の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2016136200A true JP2016136200A (ja) 2016-07-28

Family

ID=56434026

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015011455A Pending JP2016136200A (ja) 2015-01-23 2015-01-23 半導体装置及び半導体装置の製造方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9891524B2 (ja)
JP (1) JP2016136200A (ja)
TW (1) TWI582829B (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018070862A (ja) * 2016-10-28 2018-05-10 サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． 感光性絶縁フィルム及びこれを含む部品
WO2020040178A1 (ja) * 2018-08-23 2020-02-27 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法及び基板処理システム
JP2021086993A (ja) * 2019-11-29 2021-06-03 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 基板処理方法および基板処理装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7241486B2 (ja) * 2018-08-21 2023-03-17 東京エレクトロン株式会社 マスクの形成方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01285946A (ja) * 1988-05-13 1989-11-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd パターン形成方法
JPH07106234A (ja) * 1993-10-07 1995-04-21 Mitsubishi Electric Corp レジストパターンの形成方法
JP2012088738A (ja) * 2005-04-19 2012-05-10 Nissan Chem Ind Ltd 光架橋硬化のレジスト下層膜を形成するためのレジスト下層膜形成組成物
JP2013135066A (ja) * 2011-12-26 2013-07-08 Toshiba Corp パターン形成方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007003861A (ja) * 2005-06-24 2007-01-11 Fujifilm Holdings Corp 露光方法および装置
TW200728908A (en) * 2006-01-25 2007-08-01 Kaneka Corp Photosensitive dry film resist, printed wiring board using same, and method for producing printed wiring board
JP4564977B2 (ja) 2007-04-05 2010-10-20 東京応化工業株式会社 感光性樹脂組成物、レジストパターンの製造方法、積層体、及びデバイス
JP2009105218A (ja) 2007-10-23 2009-05-14 Toshiba Corp パターン形成方法
JP5275275B2 (ja) * 2010-02-25 2013-08-28 株式会社東芝 基板処理方法、ｅｕｖマスクの製造方法、ｅｕｖマスクおよび半導体装置の製造方法
JP5610168B2 (ja) 2010-11-17 2014-10-22 日産化学工業株式会社 レジスト下層膜形成組成物及びそれを用いたレジストパターンの形成方法
KR20160051862A (ko) * 2013-09-06 2016-05-11 제온 코포레이션 감방사선 수지 조성물 및 전자 부품

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01285946A (ja) * 1988-05-13 1989-11-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd パターン形成方法
JPH07106234A (ja) * 1993-10-07 1995-04-21 Mitsubishi Electric Corp レジストパターンの形成方法
JP2012088738A (ja) * 2005-04-19 2012-05-10 Nissan Chem Ind Ltd 光架橋硬化のレジスト下層膜を形成するためのレジスト下層膜形成組成物
JP2013135066A (ja) * 2011-12-26 2013-07-08 Toshiba Corp パターン形成方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018070862A (ja) * 2016-10-28 2018-05-10 サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． 感光性絶縁フィルム及びこれを含む部品
JP7024169B2 (ja) 2016-10-28 2022-02-24 サムソン エレクトロ－メカニックス カンパニーリミテッド． 感光性絶縁フィルム及びこれを含む部品
WO2020040178A1 (ja) * 2018-08-23 2020-02-27 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法及び基板処理システム
JPWO2020040178A1 (ja) * 2018-08-23 2021-09-02 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法及び基板処理システム
JP7079850B2 (ja) 2018-08-23 2022-06-02 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法及び基板処理システム
JP2021086993A (ja) * 2019-11-29 2021-06-03 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 基板処理方法および基板処理装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20160216609A1 (en) 2016-07-28
US9891524B2 (en) 2018-02-13
TW201628059A (zh) 2016-08-01
TWI582829B (zh) 2017-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6816083B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP4143023B2 (ja) パターン形成方法および半導体装置の製造方法
JP5705103B2 (ja) パターン形成方法
KR100639680B1 (ko) 반도체 소자의 미세 패턴 형성방법
TWI387998B (zh) 微影方法
JP4921898B2 (ja) 半導体素子の製造方法
KR100555497B1 (ko) 미세 패턴 형성 방법
JP2016136200A (ja) 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP2005203563A (ja) パターン形成方法
US20100055626A1 (en) Method for pattern formation
KR100575001B1 (ko) 상호 결합 없는 이중 포토 리소그라피 방법
KR20110112727A (ko) 더블 패터닝을 이용한 반도체소자의 패턴형성방법
JP2012256726A (ja) レジスト膜のリワーク方法および半導体装置の製造方法ならびに基板処理システム
JP2014211478A5 (ja)
US8257911B2 (en) Method of process optimization for dual tone development
TW201824349A (zh) 微影圖案化的方法
US20050074703A1 (en) Exposure apparatus and method for forming fine patterns of semiconductor device using the same
JP2008112192A (ja) パターン形成方法および半導体装置の製造方法
JP2009105218A (ja) パターン形成方法
KR19990003857A (ko) 감광막 형성 방법
US20100055624A1 (en) Method of patterning a substrate using dual tone development
KR20070075536A (ko) 반도체 소자의 미세패턴 형성 방법
TW486740B (en) Improved method for controlling critical dimension during high temperature photoresist reflow process by ultraviolet light irradiation
KR20060047051A (ko) 포토레지스트 패턴 형성 방법
Adams et al. Creating and transferring patterns—Photolithography

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170804

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180620

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180703

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180807

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20180904