JP3035535B1 - パタ―ン形成方法及びパタ―ン形成装置 - Google Patents
パタ―ン形成方法及びパタ―ン形成装置Info
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Abstract
目的とする。 【解決手段】 化学増幅型のポジ型レジストを基板1上
に塗布して加熱を行うことなく、レジスト膜3を形成す
る工程と、前記レジスト膜3に所望のパターン形状を持
つマスク4を介してエネルギービーム(ArFエキシマ
レーザー光5)を照射して露光する工程と、露光後に前
記レジスト膜3を加熱する工程と、前記レジスト膜3に
シリル化処理7を行い、前記レジスト膜3の露光部の表
面にシリコンを導入する工程と、前記シリコンを導入し
た露光部をマスクとして前記レジスト膜に対してドライ
エッチング9を行って、レジストパターン3Aを形成す
る工程とを備えている。
Description
におけるパターン形成方法及びパターン形成装置、更
に、該方法に用いられるパターン形成材料に関するもの
である。
紫外線を用いたフォトリソグラフィによってパターン形
成を行っているが、半導体素子の微細化に伴って短波長
光源の使用が進められている。短波長光源を使用する場
合、焦点深度を高めたり、実用解像度を向上させたりす
るために、近年、ドライ現像を用いた表面解像プロセス
の開発が進められてきている。
PIE,Volume3333,p.188(199
8)に開示されているごとく、化学増幅型のポジ型レジ
ストを用いたネガ型シリル化プロセスが提案されてい
る。ネガ型シリル化プロセスは、露光によるレジスト中
の酸発生剤からの酸発生によりレジストのポリマーであ
るポリ(t−ブチルフェノール)のt−ブチル基を脱保
護させ、脱保護されてポリ(ビニールフェノール)とな
った露光部のレジストにのみシリル化処理によって選択
的にSi(ケイ素、即ち、シリコン)を導入する。後の
酸素プラズマエッチングによりSiの導入されていない
未露光部が選択的に除去され、ネガ型のパターンが形成
されるものである。
従来の方法では、パターン形状が不良で、パターンの解
像性が悪いという課題があった。以下、このような従来
のパターン形成方法を、図3(a)〜(e)及び図4の
フローチャートを用いて説明する。シリル化用のレジス
トとして、以下の組成のレジストを用いた。 (1)ポリ(t−ブチルフェノール)・・・・・10g (2)ジフェニルジスルフォン[酸発生剤]・・0.3
g (3)ジグライム[溶媒]・・・・・・・・・・40g
2)、90℃60秒のプリベーク(加熱)2を行い(S
13)、0.4μm厚のレジスト膜30を得た(図3
(a))。所望のパターンを描いたマスク4を介してA
rFエキシマレーザー光5にて露光を行う(図3
(b),S14)。この後、露光後ベークとして、90
℃90秒の加熱6を行い(S15)、t−ブチル基の脱
保護を促進させる(図3(c))。次に、ジメチルシリ
ルジメチルアミンにより気相のシリル化処理7を行い
(S16)、露光部にSiを導入してシリル化層80を
形成した(図3(d))。その後、シリル化層80をマ
スクとして、レジスト膜30に対して酸素とSO2を主
ガスとするTCP方式のドライエッチング9を行い(S
17)、0.13μmパターン30Aを形成した。パタ
ーン30Aは、形状が崩れた不良パターンであった(図
3(e))。
露光部のt−ブチル基の脱保護が十分でなく、そのため
に、後のシリル化処理によるシリル化層80のSiの含
有量が少なかったため、ドライエッチングに十分耐えな
かったと考えられる。このような不良パターンは、後工
程の不良につながり、ひいては、半導体素子製造の歩留
まり低下の原因となり、非常に大きな課題となってい
る。
素子製造において、微細パターンを正確に形成すること
ができる方法及び装置を提供することを目的とする。
の課題を鑑み、化学増幅型のポジ型レジストを基板上に
塗布して加熱を行うことなく、レジスト膜を形成する工
程と、前記レジスト膜に所望のパターン形状を持つマス
クを介してエネルギービームを照射して露光する工程
と、露光後に、前記レジスト膜を加熱する工程と、前記
レジスト膜にシリル化処理を行い、前記レジスト膜の露
光部の表面にシリコンを導入する工程と、前記シリコン
を導入した露光部をマスクとして前記レジスト膜に対し
てドライエッチングを行って、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
方法である。
発生した酸の拡散がより大きくなりやすく、このため
に、露光によるt−ブチル基の脱保護がより多くなるこ
とを本発明者は見出した。t−ブチル基の脱保護がより
多くなることによって、シリル化処理によるレジスト膜
の露光部へのSiの導入がより多くなり、後のドライエ
ッチングに十分に耐えるマスクとなり、形状の良好なパ
ターンが形成できる。
する工程は、t−ブチル基の脱保護を促進させるもので
あるが、なくてもよい。
を、図1(a)〜(e)及び図2のフローチャートを用
いて説明する。なお、図2の左側には、半導体パターン
形成装置の各装置名を示している。ここでは、化学増幅
型のポジ型レジストを用いたネガ型シリル化プロセスの
場合を説明する。シリル化用のレジストとして、以下の
組成のレジストを用いた。 (1)ポリ(t−ブチルフェノール)・・・・・10g (2)ジフェニルジスルフォン[酸発生剤]・・0.3
g (3)ジグライム[溶媒]・・・・・・・・・・40g
2)、プリベークを行ことなく、0.4μm厚のレジス
ト膜3を得た(図1(a))。所望のパターンを描いた
マスク4を介してArFエキシマレーザー光5にて露光
を行う(図1(b),S14)。プリベークを行わない
レジスト膜は、露光により発生した酸の拡散がより大き
くなりやすい。このため、露光によるt−ブチル基の脱
保護がより多くなる。この後、露光後ベークとして90
℃90秒の加熱6を行い(S15)、t−ブチル基の脱
保護を促進させる(図1(c))。次に、ジメチルシリ
ルジメチルアミンにより気相のシリル化処理7を行い
(S16)、露光部にSiを導入してシリル化層8を形
成した(図1(d))。t−ブチル基の脱保護が多いた
め、シリル化処理によるSiの導入も多くなり、シリル
化層8がドライエッチングに十分耐えるマスクとなる。
その後、シリル化層8をマスクとしてレジスト膜3に対
して酸素とSO2(二酸化硫黄)を主ガスとするTCP
方式のドライエッチング9を行い(S17)、0.13
μmパターン3Aを形成した。パターン3Aは、形状が
矩形の良好なパターンであった(図2(e))。
はArFエキシマレーザーを用いたが、これに代えて、
KrFエキシマレーザー、他の遠紫外線、F2エキシマ
レーザー、他のVUV光(真空紫外線)、13nm光、
他のEUV光(極紫外線)、EB(電子線)又はX線等
を用いてもよい。
は液相等により行ってよい。
リル化剤は、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又はジメチルアミノジメチルジシ
ラン等を用いてもよく、これらに限定されない。
製造等のパターン形成を高精度に行うことができること
から、本発明は、工業的価値が極めて大きい。
面図である。
図である。
図である。
である。
30 加熱したレジスト膜、3A,30A レジストパ
ターン、4 マスク、5 ArFエキシマレーザー光、
6 加熱、7 シリル化処理、8 シリル化層、9 ド
ライエッチング。
Claims (5)
- 【請求項1】 t−ブチル基により保護されたポリ(t
−ブチルフェノール)と酸発生剤とを有する化学増幅型
のポジ型レジストを基板上に塗布して加熱を行うことな
くレジスト膜を形成する工程と、 前記レジスト膜に所望のパターン形状を持つマスクを介
してエネルギービームを照射して露光することにより酸
発生剤から酸を発生させ、ポリ(t−ブチルフェノー
ル)のt−ブチル基を脱保護させる工程と、 前記レジスト膜にシリル化処理を行い、前記レジスト膜
の露光部の表面にシリコンを導入する工程と、 前記シリコンを導入した露光部をマスクとして前記レジ
スト膜に対してドライエッチングを行って、レジストパ
ターンを形成する工程とを備え、 加熱を行うことなくレジスト膜を形成することにより、
加熱を行ってレジスト膜を形成する場合に比べて、露光
により発生した酸の拡散を大きくし、t−ブチル基の脱
保護を多くする ことを特徴とするパターン形成方法。 - 【請求項2】 前記エネルギービームは、KrF,Ar
F,F2,VUV光,13nm光,EUV光,EB又は
X線であることを特徴とする請求項1記載のパターン形
成方法。 - 【請求項3】 前記シリル化処理は、気相又は液相によ
り行うことを特徴とする請求項2記載のパターン形成方
法。 - 【請求項4】 前記シリル化処理に用いるシリル化剤
は、ジメチルシリルジメチルアミン、ジメチルシリルジ
エチルアミン又はジメチルアミノジメチルジシランであ
ることを特徴とする請求項2記載のパターン形成方法。 - 【請求項5】 t−ブチル基により保護されたポリ(t
−ブチルフェノール)と酸発生剤とを有する化学増幅型
のポジ型レジストを基板上に塗布して加熱を行うことな
くレジスト膜を形成する手段と、 前記レジスト膜に所望のパターン形状を持つマスクを介
してエネルギービームを照射して露光することにより酸
発生剤から酸を発生させ、ポリ(t−ブチルフェノー
ル)のt−ブチル基を脱保護させる手段と、 前記レジスト膜にシリル化処理を行い、前記レジスト膜
の露光部の表面にシリコンを導入する手段と、 前記シリコンを導入した露光部をマスクとして前記レジ
スト膜に対してドライエッチングを行って、レジストパ
ターンを形成する手段とを備え、 加熱を行うことなくレジスト膜を形成することにより、
加熱を行ってレジスト膜を形成する場合に比べて、露光
により発生した酸の拡散を大きくし、t−ブチル基の脱
保護を多くする ことを特徴とするパターン形成装置。
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JP2000199969A JP2000199969A (ja) | 2000-07-18 |
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