JP3444692B2 - Pattern formation method - Google Patents
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- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体の製造工程にお
ける微細パターン形成方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fine pattern forming method in a semiconductor manufacturing process.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば、次のような文献に記載されるものがあった。
文献；特開昭６２−６７５１４号公報
半導体素子の微細化に伴い、より微細なパターンの形成
技術が要求されている。ラインアンドスペース（Ｌ／
Ｓ）パターンでは、変形照明露光法や位相差露光法等が
微細パターン形成技術として検討されているが、いずれ
の露光方式でも原理的に孤立パターンに対しては解像性
向上効果が乏しく、コンタクトホールのような孤立パタ
ーンに対して微細なパターンを形成するのは益々困難と
なっている。このような孤立パターンに対しての解像性
向上法としては従来から色々な提案があるが、前記文献
に記載されているように、補助パターンを付与する補助
パターン方式の検討を挙げることができる。2. Description of the Related Art Conventionally, as a technique in such a field,
For example, some documents were described in the following documents. Reference: Japanese Patent Laid-Open No. 62-67514 With the miniaturization of semiconductor devices, there is a demand for a technique for forming finer patterns. Line and space (L /
In the S) pattern, a modified illumination exposure method, a phase-difference exposure method, and the like have been studied as fine pattern forming techniques. It is becoming more and more difficult to form a fine pattern for an isolated pattern such as a hole. Although various proposals have heretofore been made as methods for improving resolution with respect to such an isolated pattern, as described in the above-mentioned document, consideration can be given to an auxiliary pattern method for providing an auxiliary pattern. .
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
補助パターン方式では、次のような課題があった。即
ち、従来の補助パターン方式は、孤立パターンの近傍に
解像限界以下の補助パターンを配しておき、該補助パタ
ーンからの回折光の寄与により、孤立パターンの転写特
性を改善するものである。ところが、この補助パターン
方式は、露光量を大きくし過ぎると補助パターン自体が
転写されてしまうので、前記孤立パターンが微小パター
ンである場合ではその効果が乏しい。又、補助パターン
作成のためのマスク等のデータ数が膨大となるという問
題がある。本発明は、前記従来技術が持っていた課題と
して、微小パターン、特に微小な孤立パターン形成が困
難であるという現状を鑑み、簡易にかつ微小な孤立パタ
ーンを形成できる方法を提供することを目的とするもの
であり、まず既存の方法により容易に形成できるサイズ
のレジストパターン（即ち、開口パターン）を形成し、
その後、該レジストパターンに第２のレジストを付着
し、より微小なレジストパターン（即ち、開ロパター
ン）を形成するものである。However, the conventional auxiliary pattern system has the following problems. That is, in the conventional auxiliary pattern method, an auxiliary pattern having a resolution limit or less is arranged in the vicinity of the isolated pattern, and the transfer characteristic of the isolated pattern is improved by the contribution of diffracted light from the auxiliary pattern. However, this auxiliary pattern method has a poor effect when the isolated pattern is a minute pattern because the auxiliary pattern itself is transferred when the exposure amount is too large. Further, there is a problem that the number of data such as masks for forming the auxiliary pattern becomes enormous. An object of the present invention is to provide a method capable of easily forming a minute isolated pattern in view of the present situation that it is difficult to form a minute pattern, particularly a minute isolated pattern, as a problem that the above-mentioned conventional technique has. First, a resist pattern (that is, an opening pattern) having a size that can be easily formed by an existing method is formed,
After that, a second resist is attached to the resist pattern to form a finer resist pattern (that is, an open pattern).
【０００４】[0004]
【０００５】前記課題を解決するために、第１の発明で
は、第１のコンタクトホールを有するレジストパターン
を基板上に形成するレジストパターン形成工程と、前記
レジストパターンの表面及び側壁に酸中和処理層を形成
する酸中和処理層形成工程と、前記第１のコンタクトホ
ール及び表面及び側壁に前記酸中和処理層が形成された
前記レジストパターン上に酸発生型化学増幅型の材料を
用いて所望の厚さのポジレジストを形成するレジスト形
成工程とを行う。更に、前記基板に対して垂直方向に前
記ポジレジストを所望の露光量で露光する露光工程と、
前記ポジレジストを露光する際に発生する酸を前記酸中
和処理層によって中和し、前記レジストパターンと前記
ポジレジストとの界面に残留レジストを生じさせると共
に前記基板を露出させることによって前記第１のコンタ
クトホールの寸法より小さい寸法の第２のコンタクトホ
ールを形成する現像工程とを行うようにしている。In order to solve the above-mentioned problems, in the first invention
Is a resist pattern having a first contact hole
Forming a resist pattern on the substrate, forming an acid neutralization treatment layer on the surface and sidewalls of the resist pattern, and forming the acid neutralization treatment layer on the first contact hole and the surface and sidewalls. A resist forming step of forming a positive resist having a desired thickness by using an acid generating type chemically amplified material on the resist pattern on which the neutralization treatment layer is formed is performed. Further, an exposure step of exposing the positive resist in a desired exposure amount in a direction perpendicular to the substrate,
The acid generated when exposing the positive resist is neutralized by the acid neutralization treatment layer to form a residual resist at the interface between the resist pattern and the positive resist and expose the substrate. And a developing step of forming a second contact hole having a size smaller than the size of the contact hole.
【０００６】第２の発明では、第１の発明のレジストパ
ターン形成工程と、前記レジストパターン上及び第１の
コンタクトホールに露光光に対する吸収率が大きい材料
を用いて所望の厚さのネガレジストを形成するレジスト
形成工程とを行う。更に、前記基板に対して斜め方向か
ら前記ネガレジストを所望の露光量で露光する露光工程
と、前記レジストパターンの表面及び肩部に該ネガレジ
ストの残留レジストを生じさせると共に前記基板を露出
させることによって前記第１のコンタクトホールの寸法
より小さい寸法の第２のコンタクトホールを形成する現
像工程とを行うようにしている。In a second aspect of the invention, a negative resist having a desired thickness is formed by using the resist pattern forming step of the first aspect of the invention and using a material having a high absorption rate for exposure light on the resist pattern and the first contact hole. A resist forming step for forming is performed. Further, an exposing step of exposing the negative resist in a desired exposure amount from an oblique direction with respect to the substrate, and causing the residual resist of the negative resist to occur on the surface and shoulders of the resist pattern and exposing the substrate. And a developing step of forming a second contact hole having a size smaller than that of the first contact hole.
【０００７】第３の発明では、第１の発明のレジストパ
ターン形成工程と、電子線照射によって２次電子が発生
する材料を用いて前記レジストパターンの表面と側壁及
び第１のコンタクトホールの底面に所望の膜厚の２次電
子発生膜を形成する２次電子発生膜形成工程と、電子線
レジストを用いて前記２次電子発生膜上にネガレジスト
を所望の厚さに形成するレジスト形成工程とを行う。更
に、前記ネガレジストに対して全面に所望の電子線量で
電子線照射を施す電子線照射工程と、前記レジストパタ
ーンの表面に前記ネガレジストの残留レジストを生じさ
せることによって前記第１のコンタクトホールの寸法よ
りも小さい寸法の第２のコンタクトホールを形成する現
像工程と、前記第１のコンタクトホールの領域の前記２
次電子発生膜を除去して前記基板を露出させる２次電子
発生膜除去工程とを行うようにしている。According to a third aspect of the invention, the resist pattern forming step of the first aspect of the invention and the surface of the resist pattern and the side wall and the bottom surface of the first contact hole are formed by using a material that generates secondary electrons by electron beam irradiation. A secondary electron generating film forming step of forming a secondary electron generating film having a desired film thickness, and a resist forming step of forming a negative resist to a desired thickness on the secondary electron generating film by using an electron beam resist. I do. Further, an electron beam irradiating step of irradiating the whole surface of the negative resist with an electron beam at a desired electron dose, and a step of forming the residual resist of the negative resist on the surface of the resist pattern A developing step of forming a second contact hole having a size smaller than the size, and the second step in the region of the first contact hole.
A secondary electron generating film removing step of removing the secondary electron generating film to expose the substrate is performed.
【０００８】第４の発明では、表面に予め反射防止膜が
設けられた基板上に第１のコンタクトホールを有するレ
ジストパターンを形成するレジストパターン形成工程
と、前記レジストパターンに熱処理を施すことにより該
レジストパターンの光屈折率を大きくして該レジストパ
ターン表面における光反射率を大きくする熱処理工程
と、前記レジストパターン上及び第１のコンタクトホー
ルに透明度の高い材料を用いて所望の厚さのネガレジス
トを形成するレジスト形成工程とを行う。更に、前記基
板に対して垂直方向に前記ネガレジストを所望の露光量
で露光する露光工程と、前記第１のコンタクトホールの
前記ネガレジストを除去しかつ前記レジストパターン上
に選択的に該ネガレジストの残留レジストを生じさせる
ことによって該第１のコンタクトホールの寸法より小さ
い寸法の第２のコンタクトホールを形成する現像工程
と、前記第１のコンタクトホールの領域の前記反射防止
膜を除去して前記基板を露出させる反射防止膜除去工程
とを行うようにしている。According to a fourth aspect of the invention, a resist pattern forming step of forming a resist pattern having a first contact hole on a substrate having an antireflection film formed on its surface in advance, and a heat treatment for the resist pattern are performed. A heat treatment step of increasing the light refractive index of the resist pattern to increase the light reflectance on the surface of the resist pattern, and a negative resist having a desired thickness by using a highly transparent material on the resist pattern and the first contact hole. And a resist forming step for forming. Further, an exposure step of exposing the negative resist in a vertical direction with respect to the substrate with a desired exposure amount, and removing the negative resist in the first contact hole and selectively forming the negative resist on the resist pattern. And a second developing step of forming a second contact hole having a size smaller than that of the first contact hole by generating the residual resist, and removing the antireflection film in the region of the first contact hole. An antireflection film removing step of exposing the substrate is performed.
【０００９】第５の発明では、第１の発明のレジストパ
ターン形成工程と、前記レジストパターン上及び第１の
コンタクトホールに反射防止膜を形成する反射防止膜形
成工程と、前記反射防止膜をエッチバックすることによ
り前記第１のコンタクトホールのみに該反射防止膜を残
すエッチバック工程と、前記レジストパターン及び前記
反射防止膜上に透明度の高い材料を用いて所望の厚さの
ネガレジストを形成するレジスト形成工程とを行う。更
に、前記基板に対して垂直方向に前記ネガレジストを所
望の露光量で露光する露光工程と、前記第１のコンタク
トホールの前記ネガレジストを除去しかつ前記レジスト
パターン上に選択的に前記ネガレジストの残留レジスト
を生じさせることによって該第１のコンタクトホールの
寸法より小さい寸法の第２のコンタクトホールを形成す
る現像工程と、前記第１のコンタクトホールの領域の前
記反射防止膜を除去して前記基板を露出させる反射防止
膜除去工程とを行うようにしている。In a fifth invention, the resist pattern forming step of the first invention, an antireflection film forming step of forming an antireflection film on the resist pattern and on the first contact hole, and the antireflection film are etched. An etch-back step of leaving the antireflection film only in the first contact hole by backing, and forming a negative resist of a desired thickness on the resist pattern and the antireflection film using a highly transparent material. And a resist forming step. Furthermore, an exposure step of exposing the negative resist in a desired exposure amount in a direction perpendicular to the substrate, removing the negative resist in the first contact hole and selectively forming the negative resist on the resist pattern. And a second developing step of forming a second contact hole having a size smaller than that of the first contact hole by generating the residual resist, and removing the antireflection film in the region of the first contact hole. An antireflection film removing step of exposing the substrate is performed.
【００１０】[0010]
【００１１】第１の発明によれば、レジストパターン及
び第１のコンタクトホールが形成され、該レジストパタ
ーン上に酸中和処理層が形成された後、該レジストパタ
ーン上に上層ポジレジストが形成されて一括露光され
る。このポジレジストの一括露光において、該ポジレジ
ストから生じる酸が前記レジストパターンとの境界部で
中和されるようにしているため、残留レジストが該レジ
ストパターン上に付着残留するようになるので、該レジ
ストパターン上に形成した前記酸中和処理層の量や濃度
を適切な値に設定することにより、容易にかつ簡易に所
望の量及び断面形状の残留レジストがレジストパターン
に付着残留し、該レジストパターンが所望のサイズ及び
断面形状に変形される。そのため、下層レジストパター
ンで形成した微小ホールが種々の断面形状及び開口寸法
のものになり、第２のコンタクトホールが形成される。According to the first invention, a resist pattern and a first contact hole are formed, an acid neutralization treatment layer is formed on the resist pattern, and then an upper layer positive resist is formed on the resist pattern. Are collectively exposed. In this batch exposure of the positive resist, the acid generated from the positive resist is neutralized at the boundary with the resist pattern, so that the residual resist adheres and remains on the resist pattern. By setting the amount and concentration of the acid-neutralized layer formed on the resist pattern to an appropriate value, residual resist having a desired amount and cross-sectional shape can be easily and easily adhered and remained on the resist pattern, The pattern is transformed into the desired size and cross-sectional shape. Therefore, the minute holes formed by the lower layer resist pattern have various sectional shapes and opening sizes, and the second contact holes are formed.
【００１２】第２の発明によれば、基板上にレジストパ
ターンが形成され、該レジストパターン上に露光光に対
する吸収率の大きい上層ネガレジストが薄く形成され、
該ネガレジストの一括露光において、レジスト塗布面に
対して斜方から露光するようにしたので、レジストパタ
ーン上に上層ネガレジストが残留するようになり、該上
層ネガレジストの膜厚や基板傾斜角を適切な値に設定す
ることにより、容易にかつ簡易に所望の量及び断面形状
の残留レジストがレジストパターン上に形成され、該レ
ジストパターンが所望のサイズ及び断面形状に変形され
る。そのため、下層レジストパターンで形成した微小ホ
ールが種々の断面形状及び開口寸法のものになり、第２
のコンタクトホールが形成される。According to the second invention, a resist pattern is formed on a substrate, and an upper layer negative resist having a large absorptance with respect to exposure light is thinly formed on the resist pattern.
In the batch exposure of the negative resist, since the exposure is performed obliquely with respect to the resist coating surface, the upper layer negative resist remains on the resist pattern, and the film thickness and the substrate inclination angle of the upper layer negative resist are changed. By setting an appropriate value, the residual resist having a desired amount and sectional shape is easily and easily formed on the resist pattern, and the resist pattern is transformed into a desired size and sectional shape. Therefore, the minute holes formed by the lower layer resist pattern have various sectional shapes and opening sizes.
Contact holes are formed.
【００１３】第３の発明によれば、基板上にレジストパ
ターン及び第１のコンタクトホールが形成され、該レジ
ストパターン及び第１のコンタクトホール上に２次電子
発生膜が形成される。その後、上層ネガレジストが形成
され、該上層ネガレジストを電子線によリ一括露光を行
なう際に、該上層ネガレジストの膜厚に応じて２次電子
発生効率に差が生じることを利用して選択的にレジスト
パターン上に上層ネガレジストが残留するようにしてい
るので、上層ネガレジストの膜厚や電子線による一括露
光条件を適切な値に設定することにより、容易にかつ簡
易に所望の量及び断面形状の残留レジストがレジストパ
ターン上に生じ、該レジストパターンが所望のサイズ及
び断面形状に変形される。そのため、レジストパターン
で形成した微小ホールが種々の断面形状及び開口寸法の
ものになり、第２のコンタクトホールが形成される。According to the third invention, the resist pattern and the first contact hole are formed on the substrate, and the secondary electron generating film is formed on the resist pattern and the first contact hole. After that, an upper layer negative resist is formed, and when the upper layer negative resist is collectively exposed by an electron beam, there is a difference in secondary electron generation efficiency depending on the film thickness of the upper layer negative resist. Since the upper layer negative resist is selectively left on the resist pattern, the desired amount can be easily and easily set by setting the film thickness of the upper layer negative resist and the batch exposure condition by electron beam to an appropriate value. And a residual resist having a cross-sectional shape is generated on the resist pattern, and the resist pattern is transformed into a desired size and cross-sectional shape. Therefore, the minute holes formed by the resist pattern have various sectional shapes and opening sizes, and the second contact holes are formed.
【００１４】第４の発明によれば、表面に予め反射防止
膜が設けられた基板上にレジストパターン及び第１のコ
ンタクトホールが形成され、該レジストパターンが熱処
理されて表面の反射率が大きくなる。更に、上層ネガレ
ジストを一括露光する際、レジストパターン上では露光
光の反射による定在波の寄与があるため、上層ネガレジ
ストが選択的に残留する。そのため、上層ネガレジスト
の膜厚や吸収係数を適切な値に設定することにより、容
易にかつ簡易に所望の量及び断面形状の残留レジストが
前記レジストパターン上に生じ、該レジストパターンが
所望のサイズ及び断面形状に変形される。そのため、レ
ジストパターンで形成した微小ホールが種々の断面形状
及び開口寸法のものになり、第２のコンタクトホールが
形成される。According to the fourth aspect of the present invention, the resist pattern and the first contact hole are formed on the substrate having the antireflection film formed on the surface in advance, and the resist pattern is heat-treated to increase the reflectance of the surface. . Further, when the upper layer negative resist is collectively exposed, the upper layer negative resist selectively remains on the resist pattern due to the contribution of standing waves due to the reflection of the exposure light. Therefore, by setting the film thickness or absorption coefficient of the upper layer negative resist to an appropriate value, residual resist having a desired amount and cross-sectional shape is easily and easily produced on the resist pattern, and the resist pattern has a desired size. And the cross-sectional shape. Therefore, the minute holes formed by the resist pattern have various sectional shapes and opening sizes, and the second contact holes are formed.
【００１５】第５の発明によれば、基板上にレジストパ
ターン及び第１のコンタクトホールが形成され、該第１
のコンタクトホールに反射防止膜が選択的に形成され、
その後ネガレジストが形成されて該ネガレジストを一括
露光するようにしたので、基板からの反射の寄与を受け
やすい前記レジストパターン上の前記ネガレジストが露
光されて選択的に残留する。そのため、ネガレジストの
膜厚や露光光に対する吸収率を適切な値に設定すること
により、容易にかつ簡易に所望の量及び断面形状の残留
レジストが前記レジストパターン上に生じ、該レジスト
パターンが所望のサイズ及び断面形状に変形され、レジ
ストパターンで形成した微小ホールが種々の断面形状及
び開口寸法のものになり、第２のコンタクトホールが形
成される。従って、前記課題を解決できるのである。According to the fifth invention, the resist pattern and the first contact hole are formed on the substrate, and the first pattern is formed.
An antireflection film is selectively formed in the contact hole of
After that, a negative resist is formed so that the negative resist is collectively exposed. Therefore, the negative resist on the resist pattern, which is apt to be contributed by reflection from the substrate, is exposed and selectively remains. Therefore, by setting the film thickness of the negative resist and the absorptance to exposure light to appropriate values, residual resist having a desired amount and cross-sectional shape is easily and easily produced on the resist pattern, and the desired resist pattern is obtained. And the micro holes formed by the resist pattern have various cross sectional shapes and opening sizes, and the second contact holes are formed. Therefore, the above problem can be solved.
【００１６】[0016]
【実施例】（参考例）
図２（ａ）〜（ｆ）は、本発明の参考例を示すパターン
形成方法の工程図であり、以下、その各工程（１）〜
（６）を説明する。
（１） 図２（ａ）の工程
基板１１上に下層ポジレジスト１２（例えば、和光純薬
製化学増幅型レジストWKR-PT-1を用いる）を回転塗布法
を用いて１μｍ厚に形成する。
（２） 図２（ｂ）の工程（レジストパターン形成工
程）
下層ポジレジスト１２に対して露光、露光後ベーク、及
びアルカリ現像を行ない、下層レジストパターン１２Ａ
及び第１のコンタクトホールであるホールパターン１２
Ｂの形成を行なう。ここで、露光量は基板材質やマスク
寸法等に大きく依存するが、シリコン酸化膜上で深さ0.
3 μｍ程度のホールパターンを形成する場合は、60〜70
mJ/ cm2 程度の露光量で行う。又、アルカリ現像は、現
像液として例えばテトラメチルアンモニウムハイドロオ
キサイド水溶液を用い、該現像液による現像処理後は純
水による水洗を行なう。EXAMPLES (Reference Example) FIG 2 (a) - (f) are process views of a pattern forming method shown an exemplary embodiment of the present invention, hereinafter, the steps (1) -
(6) will be described. (1) FIGS. 2 (a) lower positive resist 12 (e.g., using a Wako Junyaku Co. chemically amplified resist WKR-PT-1) on a process substrate 11 is formed to 1μm thickness by using a spin coating method. (2) FIG 2 (b) of the process (resist pattern forming step) exposure to the underlying positive resist 12, exposure bake, and subjected to alkali development, the lower resist pattern 12A
And the hole pattern 12 which is the first contact hole
B is formed. Here, the exposure dose largely depends on the substrate material, mask size, etc., but the depth on the silicon oxide film is 0.
60 to 70 when forming a hole pattern of about 3 μm
The exposure dose is about mJ / cm 2 . In the alkaline development, for example, an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide is used as a developing solution, and washing with pure water is performed after the developing treatment with the developing solution.
【００１７】（３） 図２（ｃ）の工程
下層レジストパターン１２Ａの全面に波長が 200〜300n
m 程の紫外線Ｐを照射しながら、加熱プレートＨを用い
て 200℃程の温度で加熱処理することにより、残留溶媒
の除去と共に下層レジストパターン１２Ａの架橋固化
（以下、ハードニング処理という）を行なう。このハー
ドニング処理により、下層レジストパターン１２Ａが溶
剤等に対して不溶なものになる。
（４） 図２（ｄ）の工程（レジスト形成工程）
下層レジストパターン１２Ａ上に、上層ポジレジスト１
３（例えば、富士ハント製レジストFH-EX1を用いる）を
回転塗布法により１μｍ厚に塗布しべークする。この上
層レジスト１３の塗布により、ホールパターン１２Ｂの
形成部では、上層レジスト１３が下層レジストパターン
１２Ａの上部よりも厚く塗られることになり、該ホール
パターン１２Ｂの形成部には2.0 μｍ程度の上層レジス
ト１３が形成される。ここで、上層レジスト１３として
は露光光に対しての吸収係数の大きいポジレジストを用
いることが肝要であり、吸収係数としては1.0 〜2.0 μ
ｍ-1程が適切である。[0017] (3) the wavelength on the entire surface of the step lower resist pattern 12A shown in FIG. 2 (c) is 200~300n
By performing heat treatment at a temperature of about 200 ° C. using the heating plate H while irradiating about m 2 of ultraviolet light P, the residual solvent is removed and the lower layer resist pattern 12A is crosslinked and solidified (hereinafter referred to as hardening treatment). . By this hardening treatment, the lower layer resist pattern 12A becomes insoluble in a solvent or the like. (4) in step (resist forming step) on the lower resist pattern 12A in FIG. 2 (d), the upper positive resist 1
3 (for example, using a resist FH-EX1 manufactured by Fuji Hunt) is applied to a thickness of 1 μm by a spin application method and baked. By applying the upper layer resist 13, the upper layer resist 13 is applied thicker than the upper portion of the lower layer resist pattern 12A in the formation portion of the hole pattern 12B, and the upper layer resist of about 2.0 μm is formed in the formation portion of the hole pattern 12B. 13 is formed. Here, it is important to use a positive resist having a large absorption coefficient for the exposure light as the upper layer resist 13, and the absorption coefficient is 1.0 to 2.0 μm.
m -1 is suitable.
【００１８】（５） 図２（ｅ）の工程（露光工程）
上層レジスト１３をマスクを介さないでＫｒＦエキシマ
光Ｐにより全面一括露光し、露光後ベーク及び現像処理
を行なう。この上層レジスト１３の一括露光及び現像に
おいて、上層レジスト１３として露光光の吸収が大きい
レジストが用いられ、かつホールパターン１２Ｂの形成
部（即ち、凹部）では、該ホールパターン１２Ｂの形成
部以外の領域と比較して上層レジスト１３が厚く塗布形
成されているので、露光量を適切に調整することによ
り、上層レジスト１３の深部までは十分に露光されず、
該深部では該上層レジスト１３の分解による構造変化が
不十分になる。そのため、この深部での上層レジスト１
３の現像工程における溶解速度は、ホールパターン１２
Ｂの形成部以外の領域に比べて相対的に遅くなる。
（６） 図２（ｆ）の工程（現像工程）
ホールパターン１２Ｂの形成部の隅部に形成された上層
レジスト１３等は現像液の拡散が遅く、埋め込まれた上
層レジスト１３が溶解しにくいので、上層レジスト１３
の現像後には、ホールパターン１２Ｂの形成部の隅部１
２Ｂａ及び下層レジストパターン１２Ａの側壁部１４に
上層レジストの残留レジスト１３ａが生じる。そのた
め、最初に形成した下層レジストパターン１２Ａの側壁
１４に残留レジスト１３ａが付着残留するので、ホール
パターン底部の開口部１１ａの寸法がホールパターン１
２Ｂの形成部よりも小さくなり、第２のコンタクトホー
ルが形成される。ここで、上層レジスト１３として塗布
するレジストの膜厚及び吸収係数を制御することによ
り、下層レジストパターン１２Ａの側壁１４に付着して
残留する残留レジスト１３ａの形状や量を所望のものと
することができ、下層レジストパターン１２Ａで形成し
た微小ホールを種々の断面形状及び開口寸法のものに変
えることができる。(5) Step (exposure step) of FIG. 2 (e) The upper layer resist 13 is collectively exposed by KrF excimer light P without a mask, and post-exposure bake and development are performed. In this collective exposure and development of the upper layer resist 13, a resist that absorbs a large amount of exposure light is used as the upper layer resist 13, and in the formation portion (that is, the concave portion) of the hole pattern 12B, a region other than the formation portion of the hole pattern 12B. Since the upper layer resist 13 is formed thicker than the above, by appropriately adjusting the exposure amount, the deep portion of the upper layer resist 13 is not sufficiently exposed,
In the deep portion, the structural change due to the decomposition of the upper resist layer 13 becomes insufficient. Therefore, the upper layer resist 1 at this deep portion
The dissolution rate in the developing process of No.
It becomes relatively slower than the area other than the area where B is formed. (6) Process of FIG. 2 (f) (Developing process) Since the upper layer resist 13 and the like formed at the corners of the formation portion of the hole pattern 12B have a slow diffusion of the developing solution and the embedded upper layer resist 13 is difficult to dissolve. , Upper resist layer 13
After development, the corner portion 1 of the formation portion of the hole pattern 12B
2Ba and the residual resist 13a of the upper layer resist is generated on the side wall portion 14 of the lower layer resist pattern 12A. Therefore, since the residual resist 13a remains on the side wall 14 of the lower layer resist pattern 12A formed first, the size of the opening 11a at the bottom of the hole pattern is the same as that of the hole pattern 1.
It becomes smaller than the portion where 2B is formed, and a second contact hole is formed. Here, by controlling the film thickness and absorption coefficient of the resist applied as the upper layer resist 13, the shape and amount of the residual resist 13a attached and remaining on the side wall 14 of the lower layer resist pattern 12A can be made desired. Therefore, the minute holes formed by the lower layer resist pattern 12A can be changed to have various sectional shapes and opening sizes.
【００１９】以上のように、この参考例では、基板１１
上に下層レジストパターン１２Ａ及びホールパターン１
２Ｂを形成し、該パターン１２Ａ，１２Ｂ上に上層レジ
スト１３を形成し、該上層レジスト１３の一括露光にお
ける該上層レジスト１３の吸収係数或いは膜厚に応じて
ホールパターン１２Ｂの底部に上層レジスト１３が十分
には露光されずに残留するようにしているので、上層レ
ジスト１３の吸収係数や膜厚を適切な値に設定すること
により、所望の量及び断面形状の残留レジスト１３ａを
下層レジストパターン１２Ａの側壁部１４及びホールパ
ターン１２Ｂの底部に付着残留させることができ、下層
レジストパターン１２Ａを所望のサイズ及びプロファイ
ルに変形することができる。従って、下層レジストパタ
ーン１２Ａで形成した微小ホールを種々の断面形状及び
開口寸法のものに変えることができる。As described above, in this reference example , the substrate 11
Lower resist pattern 12A and hole pattern 1 on top
2B, an upper layer resist 13 is formed on the patterns 12A and 12B, and the upper layer resist 13 is formed on the bottom of the hole pattern 12B according to the absorption coefficient or the film thickness of the upper layer resist 13 in the collective exposure of the upper layer resist 13. Since the resist is not sufficiently exposed and remains, by setting the absorption coefficient and the film thickness of the upper layer resist 13 to appropriate values, the residual resist 13a having a desired amount and sectional shape can be formed in the lower layer resist pattern 12A. The lower layer resist pattern 12A can be deformed into a desired size and profile by being left on the sidewall 14 and the bottom of the hole pattern 12B. Therefore, the minute holes formed by the lower layer resist pattern 12A can be changed to have various sectional shapes and opening sizes.
【００２０】（第１の実施例）
図１（ａ）〜（ｇ）は、本発明の第１の実施例を示すパ
ターン形成方法の工程図であり、以下、その各工程
（１）〜（７）を説明する。
（１） 図１（ａ）の工程参考例
と同様に、基板２１上に下層ポジレジスト層２２
（例えば、和光純薬製化学増幅型レジストWKR-PT-1を用
いる）を回転塗布法により１μｍ厚に形成する。
（２） 図１（ｂ）の工程（レジストパターン形成工
程）
例えばＫｒＦエキシマ光による露光、露光後ベーク、及
びアルカリ現像を行ない、下層レジストパターン２２Ａ
及び第１のコンタクトホールであるホールパターン２２
Ｂの形成を行なう。ここで露光量は基板材質やマスク寸
法等に大きく依存するが、シリコン酸化膜上で0.3 μｍ
程のホールを形成する場合は60〜70mJ/ cm2 程度の露光
量で十分であり、現像は、現像液としてテトラメチルア
ンモニウムハイドロオキサイドの水溶液を用い、該現像
液による現像処理後は純水による水洗を行なう。[0020] (First Embodiment) FIG. 1 (a) - (g) is a process diagram of a pattern forming method of a first embodiment of the present invention, hereinafter, the steps (1) - ( 7) will be described. (1) in the same manner as in the step reference example of FIG. 1 (a), the lower positive resist layer on the substrate 21 22
(For example, a chemically amplified resist WKR-PT-1 manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. is used) to have a thickness of 1 μm by a spin coating method. (2) FIG 1 (b) of the process (resist pattern forming step) example exposure with KrF excimer light, post exposure bake, and subjected to alkali development, the lower resist pattern 22A
And the hole pattern 22 which is the first contact hole
B is formed. Here, the exposure dose depends greatly on the substrate material and mask dimensions, but is 0.3 μm on the silicon oxide film.
In the case of forming such holes, an exposure dose of about 60 to 70 mJ / cm 2 is sufficient, and development is performed using an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide as a developing solution, and pure water is used after the developing treatment with the developing solution. Wash with water.
【００２１】（３） 図１（ｃ）の工程
下層レジストパターン２２Ａ及びホールパターン２２Ｂ
上に、光照射によって塩基を発生する塩基発生剤を含ん
だ樹脂（例えば、光塩基発生剤としてNitrobenzyl cycl
ohexyl carbamateを数Wt％含んだアクリル樹脂を用い
る）２３を塗布する。下層レジストパターン２２Ａ上で
の塗布を良好に行なうため、樹脂２３の溶剤は、該下層
レジストパターン２２Ａに対して貧溶媒であるクロロべ
ンゼンやキシレン等が適切である。
（４） 図１（ｄ）の工程（酸中和処理層形成工程）
樹脂２３を下層レジストパターン２２Ａ上に塗布すると
該樹脂２３と下層レジストパターン２２Ａとが混ざり、
樹脂２３と下層レジストパターン２２Ａとの境界には0.
1 μｍ厚程度の混合層である酸中和処理層２４が形成さ
れる。一度この酸中和処理層２４を形成し、その後クロ
ロベンゼンやキシレン等の溶剤により該樹脂２３を除去
することにより、下層レジストパターン２２Ａの表面及
び側壁部に、該下層レジストパターン２２Ａを覆うよう
に塩基発生剤を含んだ酸中和処理層２４を形成する。
（５） 図１（ｅ）の工程（レジスト形成工程）
酸中和処理層２４形成後、上層レジスト２５として酸発
生型化学増幅型ポジレジスト（例えば和光純薬製WKR-PT
-1を用いる）を１μｍ厚に塗布する。(3) Process lower layer resist pattern 22A and hole pattern 22B shown in FIG. 1 (c)
A resin containing a base generator that generates a base upon light irradiation (for example, Nitrobenzyl cycl as a photobase generator).
Acrylic resin containing a few Wt% of ohexyl carbamate is used) 23 is applied. In order to satisfactorily coat the lower layer resist pattern 22A, the solvent for the resin 23 is preferably a poor solvent such as chlorobenzene or xylene for the lower layer resist pattern 22A. (4) Step of FIG. 1 (d) (acid neutralization treatment layer forming step) When the resin 23 is applied onto the lower layer resist pattern 22A, the resin 23 and the lower layer resist pattern 22A are mixed,
0 at the boundary between the resin 23 and the lower resist pattern 22A.
The acid neutralization treatment layer 24, which is a mixed layer having a thickness of about 1 μm, is formed. The acid-neutralized layer 24 is once formed, and then the resin 23 is removed with a solvent such as chlorobenzene or xylene to form a base on the surface and sidewalls of the lower resist pattern 22A so as to cover the lower resist pattern 22A. The acid neutralization treatment layer 24 containing the generator is formed. (5) Fig. 1 (e) steps (resist formation step) after acid neutralization layer 24 formed, the acid generation-type chemically amplified positive resist as the upper layer resist 25 (e.g. Wako Pure Chemical Industries, Ltd. WKR-PT
-1 is used) to a thickness of 1 μm.
【００２２】（６） 図１（ｆ）の工程（露光工程及び
現像工程）
上層レジスト２５全面を例えばＫｒＦエキシマ光Ｐで一
括露光して露光後ベーク及び現像をする。この露光及び
露光後ベーク処理において、上層ポジレジスト２５は酸
を発生して分解するが、前記酸中和処理層２４中に取り
込まれている塩基発生剤は塩基を発生する。そのため、
酸中和処理層２４の近傍では、塩基発生剤の塩基と共に
上層ポジレジスト２５の酸が同時に発生して中和する。
（７） 図１（ｇ）の工程（現像工程）
前記（６）における中和反応によって酸中和処理層２４
の近傍では酸濃度が減少するので、上層ポジレジスト２
５が分解せずに、下層レジストパターン２２Ａに付着し
て残留することになる。このようにして上層レジスト２
５の露光現像後に下層レジストパターン２２Ａと上層レ
ジスト２５との界面に残留レジスト２５Ａが生じ、ホー
ルパターン２２Ｂの開口部の開口寸法が小さくなり、第
２のコンタクトホールが形成される。(6) Step of FIG. 1 (f) (exposure step and development step) The entire surface of the upper layer resist 25 is collectively exposed with, for example, KrF excimer light P, and post-exposure bake and development are performed. In the exposure and the post-exposure bake treatment, the upper layer positive resist 25 generates an acid and decomposes it, but the base generator incorporated in the acid neutralization treatment layer 24 generates a base. for that reason,
In the vicinity of the acid neutralization treatment layer 24, the acid of the upper positive resist 25 is simultaneously generated and neutralized together with the base of the base generator. (7) Step of FIG. 1 (g) (Developing step) The acid neutralization layer 24 is formed by the neutralization reaction in the above (6).
Since the acid concentration decreases in the vicinity of, the upper layer positive resist 2
5 will not be decomposed and will be attached and remain on the lower layer resist pattern 22A. In this way, the upper layer resist 2
After the exposure and development of No. 5, the residual resist 25A is generated at the interface between the lower layer resist pattern 22A and the upper layer resist 25, the opening size of the opening of the hole pattern 22B is reduced, and the second contact hole is formed.
【００２３】以上のように、この第１の実施例では、下
層レジストパターン２２Ａ及びホールパターン２２Ｂを
形成し、該パターン２２Ａ上に酸中和処理剤として光照
射によって塩基を発生する塩基発生剤を含んだ樹脂２３
を形成した後、該下層レジストパターン２２Ａ上に上層
レジスト層２５を形成して一括露光し、該レジスト層２
５の一括露光において該レジスト層２５から生じる酸が
下層レジストパターン２２Ａとの境界部で中和されるよ
うにしているので、残留レジスト２５Ａが下層レジスト
パターン２２Ａ上に付着残留する。そのため、下層レジ
ストパターン２２Ａ上に形成した酸中和処理層２４の量
や濃度を適切な値に設定することにより、容易にかつ簡
易に所望の量及びプロファイルの残留レジスト２５Ａを
下層レジストパターン２２Ａ部に付着残留させることが
でき、下層レジストパターン２２Ａを所望のサイズ及び
プロファイルに変形することができる。従って、下層レ
ジストパターン１２Ａで形成した微小ホールを種々の断
面形状及び開口寸法のものに変えることができる。As described above, in the first embodiment, the lower layer resist pattern 22A and the hole pattern 22B are formed, and a base generator which generates a base upon irradiation with light is formed on the pattern 22A as an acid neutralizing treatment agent. Resin 23 included
Then, an upper layer resist layer 25 is formed on the lower layer resist pattern 22A and is exposed at one time.
In the collective exposure of No. 5, the acid generated from the resist layer 25 is neutralized at the boundary with the lower layer resist pattern 22A, so that the residual resist 25A adheres and remains on the lower layer resist pattern 22A. Therefore, by setting the amount and concentration of the acid neutralization treatment layer 24 formed on the lower layer resist pattern 22A to an appropriate value, the residual resist 25A having a desired amount and profile can be easily and easily formed to the lower layer resist pattern 22A portion. The lower resist pattern 22A can be deformed into a desired size and profile. Therefore, the minute holes formed by the lower layer resist pattern 12A can be changed to have various sectional shapes and opening sizes.
【００２４】（第２の実施例）
図３（ａ）〜（ｆ）は、本発明の第２の実施例を示すパ
ターン形成方法の工程図であり、以下、その各工程
（１）〜（６）を説明する。
（１） 図３（ａ）の工程参考例
と同様に、基板３１上に下層レジスト層３２（例
えば和光純薬製化学増幅型レジストWKR-PT-1を用いる）
を回転塗布法により１μｍ厚に形成する。
（２） 図３（ｂ）の工程（レジストパターン形成工
程）参考例
と同様に、露光、露光後ベーク、及びアルカリ現
像を行ない、下層レジストパターン３２Ａ及び第１のコ
ンタクトホールであるホールパターン３２Ｂの形成を行
なう。ここで、露光量は基板材質やマスク寸法等に大き
く依存するが、シリコン酸化膜上で0.3 μｍ程のホール
を形成する場合は60〜70mJ/cm 2 程で十分であり、現像
では、現像液としてテトラメチルアンモニウムハイドロ
オキサイド水溶液を用い、該現像液による現像処理後は
純水による水洗を行なう。 (Second Embodiment) FIGS. 3A to 3F are process diagrams of a pattern forming method showing a second embodiment of the present invention. Hereinafter, the respective steps (1) to () will be described. 6) will be described. (1) Similar to the process reference example of FIG. 3A, a lower resist layer 32 (for example, a chemically amplified resist WKR-PT-1 manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. is used) on a substrate 31.
To a thickness of 1 μm by spin coating. (2) Step (resist pattern forming step) of FIG. 3B: Exposure, post-exposure bake, and alkali development are performed in the same manner as in the reference example to form the lower layer resist pattern 32A and the first contact hole hole pattern 32B. Form. Here, the exposure amount depends largely on the substrate material, mask size, etc., but 60-70 mJ / cm 2 is sufficient when forming a hole of about 0.3 μm on the silicon oxide film. As an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide, a washing with pure water is performed after the development treatment with the developing solution.
【００２５】（３） 図３（ｃ）の工程参考例
と同様に、下層レジストパターン３２Ａ全面に波
長が200 〜300nm 程の紫外線Ｐを照射しながら、加熱プ
レートＨを用いて２００℃程の温度で熱処理することに
より、残留溶媒の除去と共にレジストパターンのハード
ニング処理を行なう。このハードニング処理により下層
レジストパターン３２Ａを溶剤等に対して不溶にするこ
とができる。
（４） 図３（ｄ）の工程（レジスト形成工程）
下層レジストパターン３２Ａ及びホールパターン３２Ｂ
上に、上層レジスト３３として、ＫｒＦエキシマ光に対
して吸収の大きいネガレジスト（例えば、東ソー製CMS
レジストを用いる) を0.2 〜0.3 μｍ厚に薄く回転塗布
してべークする。本上層レジスト３３の塗布において
は、下層レジストパターン３２Ａの膜厚が厚く、上層レ
ジスト３３の膜厚が薄いため、ホールパターン３２Ｂの
形成領域には上層レジスト３３が完全には埋め込まれて
いないので、凹部３３Ａが形成される。(3) Similar to the process reference example of FIG. 3 (c), while irradiating the entire surface of the lower resist pattern 32A with ultraviolet rays P having a wavelength of about 200 to 300 nm, a temperature of about 200.degree. Then, the residual solvent is removed and the resist pattern is hardened. By this hardening treatment, the lower layer resist pattern 32A can be made insoluble in a solvent or the like. (4) Step of FIG. 3D (resist forming step) Lower layer resist pattern 32A and hole pattern 32B
As the upper resist 33, a negative resist having a large absorption for KrF excimer light (for example, CMS manufactured by Tosoh Corporation).
(Using resist) is spin coated to a thickness of 0.2 to 0.3 μm and baked. When the upper layer resist 33 is applied, since the lower layer resist pattern 32A has a large film thickness and the upper layer resist 33 has a small film thickness, the upper layer resist 33 is not completely embedded in the formation region of the hole pattern 32B. The recess 33A is formed.
【００２６】（５） 図３（ｅ）の工程（露光工程）
基板３１を５０〜８０°程度傾斜させ、上層レジスト３
３の全面に斜めからＫｒＦエキシマ光Ｐによリー括照射
する。この一括照射において、上層レジスト３３はＫｒ
Ｆエキシマ光に対しての吸収係数が大きいので、上層レ
ジスト３３のうちの下層レジストパターン３２Ａの表面
及び該下層レジストパターン３２Ａの肩部に塗布された
レジスト３３のみ架橋することになり、凹部３３Ａにお
けるレジスト３３は光照射されないので、架橋されない
ことになる。
（６） 図３（ｆ）の工程（現像工程）
上層レジストの凹部３３Ａは架橋されないので、アセト
ン等の溶媒による現像で溶解除去され、図３（ｆ）のよ
うに該上層レジスト３３の現像後では、下層レジストパ
ターン３２Ａの表層部及び肩部のみに上層レジスト３３
の残留レジスト３４が付着して残留する。下層レジスト
パターン３２Ａの表層部及び肩部に残留レジスト３４が
付着することにより、下層レジストパターン３２Ａの開
口寸法がホールパターン３２Ｂの形成部よりも小さくな
り、第２のコンタクトホールが形成される。(5) Process of FIG. 3E (exposure process) The substrate 31 is tilted by about 50 to 80 °, and the upper layer resist 3 is formed.
The whole surface of 3 is obliquely irradiated with KrF excimer light P. In this collective irradiation, the upper layer resist 33 is Kr
Since the absorption coefficient for F excimer light is large, only the surface of the lower layer resist pattern 32A of the upper layer resist 33 and the resist 33 applied to the shoulders of the lower layer resist pattern 32A will be crosslinked, and in the recess 33A. Since the resist 33 is not irradiated with light, it is not crosslinked. (6) Step (development step) of FIG. 3 (f) Since the concave portion 33A of the upper layer resist is not crosslinked, it is dissolved and removed by development with a solvent such as acetone, and after the development of the upper layer resist 33 as shown in FIG. 3 (f). Then, the upper layer resist 33 is formed only on the surface layer and the shoulder of the lower layer resist pattern 32A.
The residual resist 34 is attached and remains. Since the residual resist 34 adheres to the surface layer portion and the shoulder portion of the lower layer resist pattern 32A, the opening dimension of the lower layer resist pattern 32A becomes smaller than that of the hole pattern 32B forming portion, and a second contact hole is formed.
【００２７】以上のように、この第２の実施例では、下
層レジストパターン３２Ａを形成し、該下層レジストパ
ターン３２Ａ上に薄く吸収係数の大きい上層レジスト層
３３を形成して、該レジスト層３３の一括露光において
レジスト塗布面に対して斜方から露光するようにしてい
るため、下層レジストパターン３２Ａ上にレジスト３３
が残留するようになり、レジスト３３の膜厚や基板傾斜
角を適切な値に設定することにより、容易にかつ簡易に
所望の量及び断面形状の残留レジスト３４を下層レジス
トパターン３２Ａ上に形成することができ、下層レジス
トパターン３２Ａを所望のサイズ及び断面形状に変形す
ることができる。As described above, in the second embodiment, the lower layer resist pattern 32A is formed, the thin upper layer resist layer 33 having a large absorption coefficient is formed on the lower layer resist pattern 32A, and the resist layer 33 is formed. Since the exposure is performed obliquely with respect to the resist application surface in the batch exposure, the resist 33 is formed on the lower layer resist pattern 32A.
Remains, and by setting the film thickness of the resist 33 and the substrate inclination angle to appropriate values, the residual resist 34 having a desired amount and sectional shape can be easily and easily formed on the lower layer resist pattern 32A. It is possible to transform the lower layer resist pattern 32A into a desired size and sectional shape.
【００２８】（第３の実施例）
図４（ａ）〜（ｇ）は、本発明の第３の実施例を示すパ
ターン形成方法の工程図であり、以下、その各工程
（１）〜（７）を説明する。
（１） 図４（ａ）の工程参考例
と同様に、基板４１上に下層レジスト層４２（例
えば、和光純薬製化学増幅型レジストWKR-PT-1を用い
る) を回転塗布法により１μｍ厚に形成する。
（２） 図４（ｂ）の工程（レジストパターン形成工
程）参考例
と同様に、露光、露光後ベーク、及びアルカリ現
像を行ない、下層レジストパターン４２Ａ及び第１のコ
ンタクトホールであるホールパターン４２Ｂの形成を行
なう。ここで、露光量は基板材質やマスク寸法等に大き
く依存するが、シリコン酸化膜上で0.3 μｍ程のホール
を形成する場合は60〜70mJ/ cm2 程で十分であり、現像
では、現像液としてテトラメチルアンモニウムハイドロ
オキサイド水溶液を用い、該現像液による現像処理後は
純水による水洗を行なう。 (Third Embodiment) FIGS. 4A to 4G are process diagrams of a pattern forming method showing a third embodiment of the present invention. Hereinafter, respective steps (1) to () will be described. 7) will be described. (1) As in the process reference example of FIG. 4A, a lower resist layer 42 (for example, Wako Pure Chemicals Chemically amplified resist WKR-PT-1 is used) is formed on a substrate 41 by a spin coating method to a thickness of 1 μm. To form. (2) The process of FIG. 4B (resist pattern forming process) In the same manner as in the reference example , exposure, post-exposure bake, and alkali development are performed to form the lower resist pattern 42A and the first contact hole hole pattern 42B. Form. Here, the exposure dose largely depends on the substrate material, mask size, etc., but 60 to 70 mJ / cm 2 is sufficient when forming a hole of about 0.3 μm on the silicon oxide film, and the developing solution As an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide, a washing with pure water is performed after the development treatment with the developing solution.
【００２９】（３） 図４（ｃ）の工程参考例
と同様に、下層レジストパターン４２Ａ全面に波
長が200 〜300nm 程の紫外線Ｐを照射しながら、加熱プ
レートＨを用いて200 ℃程の温度で熱処理することによ
り、残留溶媒の除去と共にレジストパターンのハードニ
ング処理を行なう。このハードニング処理により下層レ
ジストパターン４２Ａを溶剤等に対して不溶にすること
ができる。
（４） 図４（ｄ）の工程（２次電子発生膜形成工程）
下層レジストパターン４２Ａ及びホールパターン４２Ｂ
全面に、例えばタングステンやタンタル等の重金属層４
３を数10Å程度蒸着する。この蒸着では、ホールパター
ン４２Ｂの形成部には重金属層４３が基板４１上に形成
され、ホールパターン４２Ｂ形成部以外は下層レジスト
パターン４２Ａの表面及び側壁に形成されることにな
る。
（５） 図４（ｅ）の工程（レジスト形成工程）
重金属層４３の全面に上層レジスト４４（例えば、東ソ
ー製CMS レジストのようなネガ型電子線レジストを用い
る）を２μｍ厚に塗布する。この上層レジスト４４塗布
によりホールパターン４２Ｂは上層レジスト４４で埋ま
り、該上層レジスト４４がほぼ平坦になる。(3) Similar to the process reference example of FIG. 4C, while irradiating the entire surface of the lower resist pattern 42A with ultraviolet rays P having a wavelength of about 200 to 300 nm, a temperature of about 200 ° C. is used by using a heating plate H. Then, the residual solvent is removed and the resist pattern is hardened. By this hardening treatment, the lower layer resist pattern 42A can be made insoluble in a solvent or the like. (4) Step of FIG. 4D (secondary electron generating film forming step) Lower layer resist pattern 42A and hole pattern 42B
Heavy metal layer 4 such as tungsten or tantalum over the entire surface
Evaporate 3 to several 10Å. In this vapor deposition, the heavy metal layer 43 is formed on the substrate 41 in the formation portion of the hole pattern 42B, and is formed on the surface and the side wall of the lower resist pattern 42A except the formation portion of the hole pattern 42B. (5) Step of FIG. 4E (resist forming step) An upper resist 44 (for example, a negative electron beam resist such as CMS resist manufactured by Tosoh Corporation is used) is applied to the entire surface of the heavy metal layer 43 in a thickness of 2 μm. By applying the upper layer resist 44, the hole pattern 42B is filled with the upper layer resist 44, and the upper layer resist 44 becomes substantially flat.
【００３０】（６） 図４（ｆ）の工程（電子線照射工
程）
上層レジスト４４の全面に電子線Ｅの照射（例えば、10
keV の加速電圧で一括露光）を行なう。ホールパターン
４２Ｂの形成部では、蒸着粒子（即ち、重金属膜４３）
が基板４１上に形成されているが、重金属膜４３上にレ
ジスト４４が厚く形成されている。10keV の加速電圧に
於ける上層レジスト４４中での電子線の飛程は約２μｍ
程度なので、入射電子は重金属膜４３まで達しないこと
になり、ホール底部の重金属膜４３からは２次電子が殆
ど発生しない。一方、ホールパターン４２Ｂの形成部以
外は下層レジストパターン４２Ａの表面及び側壁に重金
属膜４３が形成され、又、該重金属膜４３上に塗布され
ている上層レジスト４４の膜厚も薄いため、該重金属膜
４３から２次電子が発生するが、特にエッジ効果により
ホールパターン４２Ｂのエッジ部から２次電子が効率良
く発生する。このようにホールパターン４２Ｂのエッジ
部で２次電子が効率良く発生するため、上層レジスト４
４がこの２次電子により架橋して露光後の残留レジスト
が多くなる。
（７） 図４（ｇ）の工程（現像工程）
上層レジスト４４が架橋して下層レジストパターン４２
Ａに付着し、ホールパターン４２Ｂで形成された微小ホ
ールがより小さくなり、第２のコンタクトホールが形成
される。(6) Step of FIG. 4F (electron beam irradiation step) Irradiation of the electron beam E (for example, 10
Perform batch exposure with an acceleration voltage of keV). In the formation portion of the hole pattern 42B, vapor deposition particles (that is, the heavy metal film 43)
Is formed on the substrate 41, but the resist 44 is formed thick on the heavy metal film 43. The range of the electron beam in the upper layer resist 44 at an acceleration voltage of 10 keV is about 2 μm.
Since the incident electrons do not reach the heavy metal film 43, secondary electrons are hardly generated from the heavy metal film 43 at the bottom of the hole. On the other hand, the heavy metal film 43 is formed on the surface and the side wall of the lower resist pattern 42A except the portion where the hole pattern 42B is formed, and the film thickness of the upper resist 44 applied on the heavy metal film 43 is small. Secondary electrons are generated from the film 43, but secondary electrons are efficiently generated particularly from the edge portion of the hole pattern 42B due to the edge effect. In this way, secondary electrons are efficiently generated at the edge portion of the hole pattern 42B, so that the upper resist 4
4 is crosslinked by this secondary electron, and the amount of residual resist after exposure increases. (7) Step (development step) of FIG. 4G The upper layer resist 44 is crosslinked to form the lower layer resist pattern 42.
The minute holes attached to A and formed by the hole pattern 42B become smaller, and a second contact hole is formed.
【００３１】以上のように、この第３の実施例では、基
板４１上に下層レジストパターン４２Ａ及びホールパタ
ーン４２Ｂを形成し、該下層レジストパターン４２Ａ及
びホールパターン４２Ｂ上に２次電子発生効率の大きい
膜（つまり重金属膜４３）を薄く形成し、その後、上層
レジスト４４を形成して、該上層レジスト４４を電子線
によリ一括露光を行なう際に、該上層レジスト４４の膜
厚に応じて２次電子発生効率に差が生じることを利用し
て選択的に下層レジストパターン４２Ａ上に上層レジス
ト４４が残留するようにしているため、上層レジスト４
４の塗布膜厚や電子線による一括露光条件を適切な値に
設定することにより、容易にかつ簡易に所望の量及び断
面形状の残留レジスト４４Ａを下層レジストパターン４
２Ａ上に生じさせることができ、下層レジストパターン
４２Ａを所望のサイズ及び断面形状に変形することがで
きる。As described above, in the third embodiment, the lower layer resist pattern 42A and the hole pattern 42B are formed on the substrate 41, and the secondary electron generation efficiency is high on the lower layer resist pattern 42A and the hole pattern 42B. When the film (that is, the heavy metal film 43) is thinly formed, then the upper layer resist 44 is formed, and when the upper layer resist 44 is collectively exposed by an electron beam, the film thickness of the upper layer resist 44 is 2 depending on the thickness of the upper layer resist 44. The upper layer resist 44 is selectively left on the lower layer resist pattern 42A by utilizing the difference in the efficiency of generation of secondary electrons, so that the upper layer resist 4 is formed.
By setting the coating film thickness of 4 and the collective exposure condition by the electron beam to appropriate values, the residual resist 44A having a desired amount and sectional shape can be easily and easily formed into the lower resist pattern 4
2A, the lower layer resist pattern 42A can be transformed into a desired size and cross-sectional shape.
【００３２】（第４の実施例）
図５（ａ）〜（ｈ）は、本発明の第４の実施例を示すパ
ターン形成方法の工程図であり、以下、その各工程
（１）〜（８）を説明する。
（１） 図５（ａ）の工程
基板５１上に反射防止膜５２（例えば、bluwer science
製d-UV11を用いる）を0.1 μｍ厚程度塗布してベークす
る。その後、下層レジスト層５３（例えば、和光純薬製
化学増幅型レジストWKR-PT-1を用いる）を回転塗布法に
より１μｍ厚に形成する。
（２） 図５（ｂ）の工程（レジストパターン形成工
程）参考例
と同様に、下層レジスト層５３の露光、露光後ベ
ーク、及びアルカリ現像を行ない、下層レジストパター
ン５３Ａ及び第１のコンタクトホールであるホールパタ
ーン５３Ｂの形成を行なう。ここで、露光量は基板材質
やマスク寸法等に大きく依存するが、0.3 μｍ程のホー
ルを形成する場合は70〜80mJ/ cm2 程度で十分であり、
現像は、現像液としてテトラメチルアンモニウムハイド
ロオキサイド水溶液を用い、該現像液による現像処理後
は純水による水洗を行なう。 (Fourth Embodiment) FIGS. 5A to 5H are process diagrams of a pattern forming method showing a fourth embodiment of the present invention. Hereinafter, respective steps (1) to () will be described. 8) will be described. (1) An antireflection film 52 (for example, Bluwer science) is formed on the process substrate 51 of FIG.
Applied d-UV11) to about 0.1 μm thick and baked. Then, a lower resist layer 53 (for example, a chemically amplified resist WKR-PT-1 manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. is used) is formed to a thickness of 1 μm by a spin coating method. (2) Step (resist pattern forming step) of FIG. 5B: In the same manner as in the reference example , the lower resist layer 53 is exposed, post-exposure baked, and alkali developed, and the lower resist pattern 53A and the first contact hole are formed. A certain hole pattern 53B is formed. Here, the exposure amount largely depends on the substrate material, mask size, etc., but when forming a hole of about 0.3 μm, about 70 to 80 mJ / cm 2 is sufficient,
For the development, an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution is used as a developing solution, and after the developing treatment with the developing solution, washing with pure water is performed.
【００３３】（３） 図５（ｃ）の工程参考例
と同様に、下層レジストパターン５３Ａ及びホー
ルパターン５３Ｂの全面に波長が200 〜300nm 程の紫外
線Ｐを照射しながら、加熱プレートＨを用いて200 ℃程
の温度で熱処理することにより、残留溶媒の除去と共に
下層レジストパターン５３Ａのハードニング処理を行な
う。このハードニング処理により下層レジストパターン
５３Ａを溶剤等に対して不溶にすることができる。
（４） 図５（ｄ）の工程（熱処理工程）
下層レジストパターン５３Ａを高温加熱プレートＨｈを
用いて300 〜350 ℃のべーク炉で60分程熱処理する。こ
の熱処理によって下層レジストパターン５３Ａの架橋が
より進み、該下層レジストパターン５３Ａの屈折率が大
きくなるので、該下層レジストパターン５３Ａ表面での
反射率が大きくなる。
（５） 図５（ｅ）の工程（レジスト形成工程）
下層レジストパターン５３Ａ及び下層レジストホールパ
ターン５３Ｂ上に、上層ネガレジスト５４（例えば、シ
ップレー製化学増幅型レジストXP8843を用いる）を回転
塗布法により１μｍ厚に塗布しべークする。(3) Similar to the process reference example of FIG. 5C, the heating plate H is used while irradiating the entire surface of the lower layer resist pattern 53A and the hole pattern 53B with ultraviolet rays P having a wavelength of about 200 to 300 nm. By heat treatment at a temperature of about 200 ° C., the residual solvent is removed and the lower layer resist pattern 53A is hardened. By this hardening treatment, the lower layer resist pattern 53A can be made insoluble in a solvent or the like. (4) Step of FIG. 5D (heat treatment step) The lower layer resist pattern 53A is heat-treated for about 60 minutes in a bake furnace at 300 to 350 ° C. using the high temperature heating plate Hh. By this heat treatment, crosslinking of the lower layer resist pattern 53A is further promoted, and the refractive index of the lower layer resist pattern 53A is increased, so that the reflectance on the surface of the lower layer resist pattern 53A is increased. (5) Step of FIG. 5 (e) (resist forming step) An upper layer negative resist 54 (for example, a chemical amplification resist XP8843 manufactured by Shipley is used) is spin-coated on the lower layer resist pattern 53A and the lower layer resist hole pattern 53B. Apply to a thickness of 1 μm and bake.
【００３４】本実施例においては、下地反射率の変化の
影響を受けやすい様なレジスト、つまり透明性の良好な
高感度及び高コントラストレジストを上層レジスト５４
として適用する必要がある。また本実施例のように、上
層レジスト５４として化学増幅型レジストを用いる場合
は、下層レジスト５３の現像後の純水による洗浄の後、
ＰＨ５〜ＰＨ７程の弱酸水で基板全体を中和処理するこ
とが肝要である。この中和処理としては、基板を回転さ
せながら中和処理液（例えば、0.03％程の塩酸）を滴下
し１分程浸漬するだけで十分である。上層レジスト５４
の塗布によって、図５（ｅ）に示すように下層レジスト
ホールパターン５３Ｂの形成部は上層レジスト５４で埋
まり、該上層レジスト５４の表面がほぼ平坦となる。下
層レジスト５３の膜厚が１μｍの場合は、下層レジスト
パターン５３Ａの有無で上層レジスト５４の膜厚は１μ
ｍ程度異なることになるので、該下層レジスト５３の膜
厚及び下層レジストパターン５３Ａの有無に起因する上
層レジスト５４の適性露光量差が生じることになる。In this embodiment, the upper layer resist 54 is a resist that is easily affected by the change in the reflectance of the underlayer, that is, a highly sensitive and high contrast resist having good transparency.
Need to apply as. When a chemically amplified resist is used as the upper layer resist 54 as in this embodiment, after cleaning the lower layer resist 53 with pure water after development,
It is important to neutralize the entire substrate with a weak acid water having a pH of PH5 to PH7. For this neutralization treatment, it is sufficient to drop a neutralization treatment liquid (for example, about 0.03% hydrochloric acid) while rotating the substrate and immerse it for about 1 minute. Upper layer resist 54
5E, the formation portion of the lower layer resist hole pattern 53B is filled with the upper layer resist 54, and the surface of the upper layer resist 54 becomes substantially flat. When the film thickness of the lower layer resist 53 is 1 μm, the film thickness of the upper layer resist 54 is 1 μm with or without the lower layer resist pattern 53A.
Since the difference is about m, the appropriate exposure amount difference of the upper layer resist 54 is caused by the film thickness of the lower layer resist 53 and the presence or absence of the lower layer resist pattern 53A.
【００３５】（６） 図５（ｆ）の工程（露光工程及び
現像工程）
上層レジスト５４の全面に一括してＫｒＦエキシマ光Ｐ
による露光を行なう。この時、ホールパターン５３Ｂの
形成部つまり開口部では、下層レジスト５３がなくかつ
上層レジスト５４が厚く形成され、更に開口部に反射防
止膜５２があるので、上層レジスト５４に吸収される光
強度は小さい。一方、下層レジストパターン５３Ａの上
は上層レジスト５４の膜厚も薄く、該下層レジストパタ
ーン５３Ａ表面からの反射の影響もあるので、上層レジ
スト５４に吸収される光強度は大きくなり、実効的に高
感度となる。例えば、上層ネガレジスト５４の露光量と
して30mJ/ cm2 を与えると、ホールパターン５３Ｂの形
成領域には、現像後に上層レジスト５４は残らないが、
下層レジストパターン５３Ａの上にはレジスト５４が露
光されて現像後に残留レジスト５４Ａが生じる。
（７） 図５（ｇ）の工程
上層レジスト５４の一括露光における露光量を適切に制
御することにより、現像後は下層レジスト５３の上に架
橋した上層レジスト５４が付着する。
（８） 図５（ｈ）の工程
例えば酸素を用いた反応性イオンエッチングを全面に施
すことにより、開口部の反射防止膜５２が除去され、よ
り小さいホールパターンである第２のコンタクトホール
が形成される。(6) Step of FIG. 5F (exposure step and development step) The KrF excimer light P is collectively applied to the entire surface of the upper resist 54.
Exposure. At this time, since the lower layer resist 53 is not present and the upper layer resist 54 is thickly formed in the formation portion of the hole pattern 53B, that is, the opening portion, and the antireflection film 52 is further formed in the opening portion, the light intensity absorbed by the upper layer resist 54 is small. On the other hand, since the upper layer resist 54 has a small film thickness on the lower layer resist pattern 53A and is also influenced by the reflection from the surface of the lower layer resist pattern 53A, the light intensity absorbed by the upper layer resist 54 becomes large, and the high effective resist 54 is effective. It becomes sensitivity. For example, when 30 mJ / cm 2 is given as the exposure amount of the upper layer negative resist 54, the upper layer resist 54 does not remain in the formation region of the hole pattern 53B after development,
The resist 54 is exposed on the lower layer resist pattern 53A and a residual resist 54A is generated after development. (7) By appropriately controlling the exposure amount of the upper layer resist 54 in the step of FIG. 5G in collective exposure, the crosslinked upper layer resist 54 is attached onto the lower layer resist 53 after development. (8) The step of FIG. 5H, for example, reactive ion etching using oxygen is performed on the entire surface to remove the antireflection film 52 in the opening and form a second contact hole having a smaller hole pattern. To be done.
【００３６】以上のように、この第４の実施例では、下
層レジストパターン５３Ａを熱処理して表面の反射率を
大きくする。更に、上層ネガレジスト５４を一括露光す
る際、レジストパターン５３Ａ上では露光光の反射によ
る定在波の寄与があるため、レジスト５４が選択的に露
光残留する。そのため、レジスト５４の膜厚や露光光に
対する吸収係数を適切な値に設定することにより、容易
にかつ簡易に所望の量及び断面形状の残留レジストをレ
ジストパターン５３Ａ上に生じさせることができ、レジ
ストパターン５３Ａを所望のサイズ及び断面形状に変形
することができる。As described above, in the fourth embodiment, the lower layer resist pattern 53A is heat-treated to increase the reflectance of the surface. Further, when the upper layer negative resist 54 is collectively exposed, the resist 54 selectively remains on the resist pattern 53A due to the standing wave contribution due to the reflection of the exposure light. Therefore, by setting the film thickness of the resist 54 or the absorption coefficient for exposure light to an appropriate value, it is possible to easily and easily generate a residual resist having a desired amount and cross-sectional shape on the resist pattern 53A. The pattern 53A can be deformed into a desired size and sectional shape.
【００３７】（第５の実施例）
図６（ａ）〜（ｉ）は、本発明の第５の実施例を示すパ
ターン形成方法の工程図であり、以下、その各工程
（１）〜（９）を説明する。
（１） 図６（ａ）の工程参考例
と同様に、基板６１上に下層レジスト層６２（例
えば和光純薬製化学増幅型レジストWKR-PT-1を用いる）
を回転塗布法により１μｍ厚に形成する。
（２） 図６（ｂ）の工程（レジストパターン形成工
程）参考例
と同様に、露光、露光後ベーク、及びアルカリ現
像を行ない、下層レジストパターン６２Ａ及び第１のコ
ンタクトホールであるホールパターン６２Ｂの形成を行
なう。ここで、露光量は基板材質やマスク寸法等に大き
く依存するが、シリコン酸化膜上で0.3 μｍ程のホール
を形成する場合は60〜70mJ/cm 2 程で十分であり、現像
は、現像液としてテトラメチルアンモニウムハイドロオ
キサイドの2.38％水溶液を用い、該現像液による現像処
理後は純水による水洗を行なう。 (Fifth Embodiment) FIGS. 6A to 6I are process charts of a pattern forming method showing a fifth embodiment of the present invention. Hereinafter, respective steps (1) to () will be described. 9) will be described. (1) Similar to the process reference example of FIG. 6A, a lower resist layer 62 (for example, a chemically amplified resist WKR-PT-1 manufactured by Wako Pure Chemical Industries is used) on a substrate 61.
To a thickness of 1 μm by spin coating. (2) Step (resist pattern forming step) of FIG. 6B: exposure, post-exposure bake, and alkali development are performed in the same manner as in the reference example to form the lower layer resist pattern 62A and the first contact hole hole pattern 62B. Form. Here, the exposure amount largely depends on the substrate material, mask size, etc., but when forming a hole of about 0.3 μm on the silicon oxide film, about 60 to 70 mJ / cm 2 is sufficient. A 2.38% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide is used as the material. After development processing with the developing solution, washing with pure water is performed.
【００３８】（３） 図６（ｃ）の工程参考例
と同様に、下層レジストパターン６２Ａ及びホー
ルパターン６２Ｂに波長が200 〜300nm 程の紫外線Ｐを
照射しながら、加熱プレートＨを用いて200 ℃程の温度
で熱処理することにより、残留溶媒の除去と共にレジス
トパターンのハードニング処理を行なう。このハードニ
ング処理により下層レジストパターン６２を溶剤等に対
して不溶にすることができる。
（４） 図６（ｄ）の工程（反射防止膜形成工程）
下層レジストパターン６２Ａ及びホールパターン６２Ｂ
上に、反射防止膜６３を0.1 μｍ厚程度全面に塗布す
る。この反射防止膜６３の塗布では凹部（即ち、ホール
パターン６２Ｂの形成部）が埋められるので、該凹部の
反射防止膜６３は厚く塗布形成される。
（５） 図６（ｅ）の工程（エッチバック工程）
反射防止膜６３全面に酸素を用いた反応性イオンエッチ
ングを施すことにより、厚く塗布された凹部（即ち、ホ
ールパターン６２Ｂの形成部）のみに反射防止膜６３Ａ
を残留させる。(3) Similar to the process reference example of FIG. 6 (c), while irradiating the lower layer resist pattern 62A and the hole pattern 62B with ultraviolet rays P having a wavelength of about 200 to 300 nm, the heating plate H is used at 200 ° C. By heat treatment at a moderate temperature, the residual solvent is removed and the resist pattern is hardened. By this hardening treatment, the lower layer resist pattern 62 can be made insoluble in a solvent or the like. (4) Step of FIG. 6D (antireflection film forming step) Lower layer resist pattern 62A and hole pattern 62B
An antireflection film 63 is applied over the entire surface to a thickness of about 0.1 μm. Since the concave portion (that is, the portion where the hole pattern 62B is formed) is filled with the application of the antireflection film 63, the antireflection film 63 in the concave portion is formed thickly. (5) Step of FIG. 6 (e) (etchback step) Only the recesses (that is, the portions where the hole patterns 62B are formed) thickly applied by performing reactive ion etching using oxygen on the entire surface of the antireflection film 63. Anti-reflection film 63A
To remain.
【００３９】（６） 図６（ｆ）の工程（レジスト形成
工程）
反射防止膜６３Ａ上に上層ネガレジスト６４（例えば、
シップレー製レジストXP8843を用いる）を回転塗布法に
より１μｍ厚に塗布してベークする。
（７） 図６（ｇ）の工程（露光工程）
上層ネガレジスト６４全面に対して紫外線Ｐによる一括
露光を行なうと、反射防止膜６３Ａの無い領域、つまり
下層レジストパターン６２Ａは基板６１からの反射の影
響を受けるため実効的に高感度となるが、反射防止膜６
３Ａのある凹部（即ち、ホールパターン６２Ｂ形成部）
は基板６１からの反射の影響を受けないため実効的に低
感度となる。
（８） 図６（ｈ）の工程（現像工程）
適切な露光量で露光することにより、反射防止膜６３Ａ
上のネガレジスト６４は基板６１からの反射光による定
在波の寄与がないため、露光により架橋されず現像で溶
解するが、凹部以外の領域（即ち、下層レジストパター
ン６２Ａの領域）はレジスト６４が架橋して残留レジス
ト６４Ａが残留することになる。
（９） 図６（ｉ）の工程（反射防止膜除去工程）
酸素を用いた反応性イオンエッチングを全面に施すこと
により凹部の反射防止膜６３Ａが除去される。前述の一
括露光において、露光量を多めにするとネガレジスト６
４の残膜量が多くなるため開口部（即ち凹部）にせりだ
して上層レジスト６４Ｂが形成され、第２のコンタクト
ホールが形成される。つまり、ー括露光での露光量を適
切に調整することにより開口部（即ち、凹部）を所望の
寸法にすることができる。(6) Step of FIG. 6F (resist forming step) An upper layer negative resist 64 (for example, a resist forming step) is formed on the antireflection film 63A.
A resist of XP8843 manufactured by Shipley is applied to a thickness of 1 μm by a spin coating method and baked. (7) Step of FIG. 6G (exposure step) When the entire surface of the upper layer negative resist 64 is collectively exposed to the ultraviolet rays P, the region without the antireflection film 63A, that is, the lower layer resist pattern 62A is reflected from the substrate 61. The sensitivity is effectively high due to the influence of
Recess with 3A (that is, hole pattern 62B forming portion)
Is not affected by the reflection from the substrate 61, so that the sensitivity is effectively low. (8) Step (development step) of FIG. 6 (h) By exposing with an appropriate amount of exposure, the antireflection film 63A is formed.
Since the upper negative resist 64 does not contribute to a standing wave due to the reflected light from the substrate 61, it is not crosslinked by exposure and is dissolved by development, but the region other than the recess (that is, the region of the lower layer resist pattern 62A) is resist 64. Will cross-link and the residual resist 64A will remain. (9) Step of FIG. 6 (i) (antireflection film removing step) By performing reactive ion etching using oxygen on the entire surface, the antireflection film 63A in the recess is removed. In the above-mentioned collective exposure, if the exposure amount is increased, the negative resist 6
Since the amount of the remaining film of No. 4 becomes large, the upper layer resist 64B is formed by protruding to the opening (that is, the recess), and the second contact hole is formed. That is, the opening (that is, the recess) can have a desired size by appropriately adjusting the exposure amount in the bulk exposure.
【００４０】以上のように、この第５の実施例では、レ
ジストパターン６２Ａ及びホールパターン６２Ｂを形成
し、該ホールパターン６２Ｂに反射防止膜６３Ａを選択
的に形成し、その後、上層レジスト層６４を形成して、
該レジスト６４を一括露光するようにしているので、基
板６１からの反射の寄与を受けやすい下層レジストパタ
ーン６２Ａ上のレジスト６４が露光されて選択的に残留
するようになり、レジスト６４の膜厚や露光光に対する
吸収係数を適切な値に設定することにより、容易にかつ
簡易に所望の量及び断面形状の残留レジスト６４Ａをレ
ジストパターン６２Ａ上に生じさせることができ、レジ
ストパターン６２Ａを所望のサイズ及び断面形状に変形
することができる。As described above, in the fifth embodiment, the resist pattern 62A and the hole pattern 62B are formed, the antireflection film 63A is selectively formed on the hole pattern 62B, and then the upper resist layer 64 is formed. Form,
Since the resist 64 is collectively exposed, the resist 64 on the lower layer resist pattern 62A, which is likely to be contributed by the reflection from the substrate 61, is exposed and selectively remains. By setting the absorption coefficient for the exposure light to an appropriate value, the residual resist 64A having a desired amount and cross-sectional shape can be easily and easily produced on the resist pattern 62A, and the resist pattern 62A can have a desired size and a desired size. It can be transformed into a cross-sectional shape.
【００４１】尚、本発明は上記実施例に限定されず、種
々の変形が可能である。その変形例としては、例えば次
のようなものがある。
（ｉ） 第１の実施例では、非化学増幅型ポジレジスト
を用い、下層レジストパターン２２Ａ及びホールパター
ン２２Ｂ上に塩基発生剤含有混合層である酸中和処理層
２４を形成するようにしたが、下層レジスト２２として
光塩基発生型化学増幅ポジレジストを適用すること、ま
た、光照射によって塩基を発生する光塩基発生剤を含ん
だ溶液（例えば塩基発生剤を数wt％含んだキシレン溶
液）を全面に噴霧する方法でも、同様の作用及び効果が
得られる。
（ii） 第２の実施例では、下層レジスト３２としてポ
ジレジストを用いた場合について説明したが、露光光に
対して吸収係数の大きいネガレジストを用いると、現像
後の断面形状が逆台形となり、この第２の実施例の適用
がより効果的となるものと思われる。またこの第２の実
施例では、基板３１を傾斜状態で静止させて紫外線照射
を行なったが、基板３１ウエハを自転或いは公転させ
て、下層レジストパターン３２Ａの肩部へのレジスト付
着を効率的にさせることも可能である。The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. The following are examples of such modifications. (I) In the first embodiment, the non-chemically amplified positive resist is used, and the acid neutralization treatment layer 24 which is the base generator-containing mixed layer is formed on the lower resist pattern 22A and the hole pattern 22B. , Applying a photobase generating type chemically amplified positive resist as the lower layer resist 22, and a solution containing a photobase generating agent which generates a base by light irradiation (for example, a xylene solution containing several wt% of the base generating agent). The same action and effect can be obtained by spraying the entire surface. (Ii) In the second embodiment, the case where a positive resist is used as the lower layer resist 32 has been described. However, when a negative resist having a large absorption coefficient for exposure light is used, the cross-sectional shape after development becomes an inverted trapezoid, It seems that the application of this second embodiment will be more effective. In addition, in the second embodiment, the substrate 31 is kept stationary in an inclined state and UV irradiation is performed. However, the wafer of the substrate 31 is rotated or revolved to efficiently attach the resist to the shoulder portion of the lower layer resist pattern 32A. It is also possible to let.
【００４２】[0042]
【００４３】以上詳細に説明したように、第１の発明に
よれば、レジストパターン及び第１のコンタクトホール
を形成し、該レジストパターン上に酸中和処理層を形成
した後、該レジストパターン上に上層ポジレジストを形
成して一括露光するようにしており、該ポジレジストの
一括露光において該ポジレジストから生じる酸が前記レ
ジストパターンとの境界部で中和されるようにしている
ため、残留レジストが該レジストパターン上に付着残留
するようになるので、該レジストパターン上に形成した
酸中和処理層の量や濃度を適切な値に設定することによ
り、容易にかつ簡易に所望の量及び断面形状の残留レジ
ストをレジストパターンに付着残留させることができ、
該レジストパターンを所望のサイズ及び断面形状に変形
することができる。そのため、レジストパターンで形成
した微小ホールを種々の断面形状及び開口寸法のものに
変えることができ、第１のコンタクトホールの寸法より
も小さい寸法の第２のコンタクトホールを形成できる。As described in detail above , according to the first invention, a resist pattern and a first contact hole are formed, an acid neutralization treatment layer is formed on the resist pattern, and then the resist pattern is formed on the resist pattern. An upper-layer positive resist is formed on the substrate to perform a batch exposure, and in the batch exposure of the positive resist, the acid generated from the positive resist is neutralized at the boundary with the resist pattern. Will remain on the resist pattern. Therefore, by setting the amount and concentration of the acid neutralization treatment layer formed on the resist pattern to an appropriate value, the desired amount and cross section can be easily and easily obtained. Shaped residual resist can be left on the resist pattern,
The resist pattern can be transformed into a desired size and sectional shape. Therefore, the minute holes formed by the resist pattern can be changed to have various cross-sectional shapes and opening sizes, and the second contact hole having a size smaller than the size of the first contact hole can be formed.
【００４４】第２の発明によれば、基板上にレジストパ
ターンを形成し、該レジストパターン上に露光光に対す
る吸収率の大きい上層ネガレジストを薄く形成して、該
ネガレジストの一括露光において、レジスト塗布面に対
して斜方から露光するようにしたので、レジストパター
ン上に上層ネガレジストが残留するようになり、該上層
ネガレジストの膜厚や基板傾斜角を適切な値に設定する
ことにより、容易にかつ簡易に所望の量及び断面形状の
残留レジストをレジストパターン上に形成することがで
きる。そのため、該レジストパターンを所望のサイズ及
び断面形状に変形でき、第１のコンタクトホールの寸法
よりも小さい寸法の第２のコンタクトホールを形成でき
る。According to the second invention, a resist pattern is formed on a substrate, an upper layer negative resist having a large absorption rate for exposure light is thinly formed on the resist pattern, and the resist is subjected to a batch exposure of the negative resist. Since the exposure is performed obliquely with respect to the coated surface, the upper layer negative resist remains on the resist pattern, and by setting the film thickness and the substrate inclination angle of the upper layer negative resist to an appropriate value, It is possible to easily and easily form the residual resist having a desired amount and sectional shape on the resist pattern. Therefore, the resist pattern can be transformed into a desired size and cross-sectional shape, and the second contact hole having a size smaller than the size of the first contact hole can be formed.
【００４５】第３の発明によれば、基板上にレジストパ
ターン及び第１のコンタクトホールを形成し、該レジス
トパターン及び第１のコンタクトホール上に２次電子発
生膜を形成し、その後、上層ネガレジストを形成して、
該上層ネガレジストを電子線によリ一括露光を行なう際
に、該上層ネガレジストの膜厚に応じて２次電子発生効
率に差が生じることを利用して選択的にレジストパター
ン上に上層ネガレジストが残留するようにしているた
め、上層ネガレジストの膜厚や電子線による一括露光条
件を適切な値に設定することにより、容易にかつ簡易に
所望の量及び断面形状の残留レジストをレジストパター
ン上に形成できる。そのため、レジストパターンを所望
のサイズ及び断面形状に変形でき、第１のコンタクトホ
ールの寸法よりも小さい寸法の第２のコンタクトホール
を形成できる。According to the third invention, the resist pattern and the first contact hole are formed on the substrate, the secondary electron generating film is formed on the resist pattern and the first contact hole, and then the upper layer negative film is formed. Form a resist,
When the upper layer negative resist is collectively exposed with an electron beam, the secondary electron generation efficiency varies depending on the film thickness of the upper layer negative resist, so that the upper layer negative resist is selectively formed on the resist pattern. Since the resist is allowed to remain, by setting the film thickness of the upper layer negative resist and the collective exposure condition by the electron beam to an appropriate value, it is possible to easily and easily remove the residual resist of a desired amount and sectional shape into a resist pattern. Can be formed on. Therefore, the resist pattern can be deformed into a desired size and sectional shape, and the second contact hole having a size smaller than the size of the first contact hole can be formed.
【００４６】第４の発明によれば、表面に予め反射防止
膜が設けられた基板上にレジストパターン及び第１のコ
ンタクトホールを形成し、レジストパターンを熱処理し
て表面の反射率を大きくし、更に、上層ネガレジストを
一括露光する際、該レジストパターン上では露光光の反
射による定在波の寄与があるため、上層ネガレジストが
選択的に残留する。そのため、上層ネガレジストの膜厚
や露光光に対する吸収係数を適切な値に設定することに
より、容易にかつ簡易に所望の量及び断面形状の残留レ
ジストを前記レジストパターン上に形成できる、そのた
め、該レジストパターンを所望のサイズ及び断面形状に
変形でき、第１のコンタクトホールの寸法よりも小さい
寸法の第２のコンタクトホールを形成できる。According to the fourth invention, a resist pattern and a first contact hole are formed on a substrate having an antireflection film formed on the surface in advance, and the resist pattern is heat-treated to increase the reflectance of the surface, Further, when the upper layer negative resist is collectively exposed, the upper layer negative resist selectively remains on the resist pattern due to the contribution of standing waves due to the reflection of the exposure light. Therefore, by setting the film thickness of the upper layer negative resist and the absorption coefficient for exposure light to an appropriate value, it is possible to easily and easily form a residual resist having a desired amount and cross-sectional shape on the resist pattern. The resist pattern can be transformed into a desired size and cross-sectional shape, and a second contact hole having a size smaller than that of the first contact hole can be formed.
【００４７】第５の発明によれば、基板上にレジストパ
ターン及び第１のコンタクトホールを形成し、該第１の
コンタクトホールに反射防止膜を選択的に形成し、その
後ネガレジストを形成して該ネガレジストを一括露光す
るようにしたので、基板からの反射の寄与を受けやすい
前記レジストパターン上の前記ネガレジストが露光され
て選択的に残留するようになり、該ネガレジストの膜厚
や露光光に対する吸収率を適切な値に設定することによ
り、容易にかつ簡易に所望の量及び断面形状の残留レジ
ストを前記レジストパターン上に形成できる。そのた
め、該レジストパターンを所望のサイズ及び断面形状に
変形でき、第１のコンタクトホールの寸法よりも小さい
寸法の第２のコンタクトホールを形成できる。According to the fifth invention, a resist pattern and a first contact hole are formed on a substrate, an antireflection film is selectively formed in the first contact hole, and then a negative resist is formed. Since the negative resist is collectively exposed, the negative resist on the resist pattern, which is likely to be contributed by reflection from the substrate, is exposed and selectively remains. By setting the absorptance to light to an appropriate value, it is possible to easily and easily form the residual resist having a desired amount and sectional shape on the resist pattern. Therefore, the resist pattern can be transformed into a desired size and cross-sectional shape, and the second contact hole having a size smaller than the size of the first contact hole can be formed.
【図１】本発明の第１の実施例を示すパターン形成方法
の工程図である。FIG. 1 is a process drawing of a pattern forming method showing a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の参考例を示すパターン形成方法の工程
図である。FIG. 2 is a process drawing of a pattern forming method showing a reference example of the present invention.
【図３】本発明の第２の実施例を示すパターン形成方法
の工程図である。FIG. 3 is a process drawing of a pattern forming method showing a second embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第３の実施例を示すパターン形成方法
の工程図である。FIG. 4 is a process drawing of a pattern forming method showing a third embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第４の実施例を示すパターン形成方法
の工程図である。FIG. 5 is a process drawing of a pattern forming method showing a fourth embodiment of the present invention.
【図６】本発明の第５の実施例を示すパターン形成方法
の工程図である。FIG. 6 is a process drawing of a pattern forming method showing a fifth embodiment of the present invention.
１１，２１，３１，４１，５１，６１ 基
板
１２，２２，３２，４２，５２，６２ 下
層レジスト
１２Ａ，２２Ａ，３２Ａ，４２Ａ，５３Ａ，６２Ａ 下
層レジストパターン
１２Ｂ，２２Ｂ，３２Ｂ，４２Ｂ，５３Ｂ，６２Ｂ ホ
ールパターン
１３，３３，４４，５４，６４ 上
層レジスト
２３， 樹
脂層
２４ 酸
中和処理層
１３ａ，２５Ａ，３４，５４Ａ，６４Ａ 残
留レジスト
４３ 蒸
着膜
５２，６３，６３Ａ 反
射防止膜11, 21, 31, 31, 41, 51, 61 Substrate 12, 22, 32, 42, 52, 62 Lower layer resist 12A, 22A, 32A, 42A, 53A, 62A Lower layer resist pattern 12B, 22B, 32B, 42B, 53B, 62B Hole pattern 13, 33, 44, 54, 64 Upper layer resist 23, resin layer 24 Acid neutralization treatment layer 13a, 25A, 34, 54A, 64A Residual resist 43 Vapor deposition film 52, 63, 63A Antireflection film
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−67514（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−135142（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−78737（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−338452（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−251430（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−250379（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−110212（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−241348（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−166717（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−249656（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−126219（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−89060（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−63059（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−214862（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/20 G03F 7/40 ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (56) Reference JP 62-67514 (JP, A) JP 7-135142 (JP, A) JP 7-78737 (JP, A) JP 6- 338452 (JP, A) JP 6-251430 (JP, A) JP 6-250379 (JP, A) JP 6-110212 (JP, A) JP 5-241348 (JP, A) JP 5-166717 (JP, A) JP 3-249656 (JP, A) JP 3-126219 (JP, A) JP 2-89060 (JP, A) JP 2-63059 (JP, A) JP-A 1-214862 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/027 G03F 7/20 G03F 7/40
Claims (5)
トパターンを基板上に形成するレジストパターン形成工
程と、 前記レジストパターンの表面及び側壁に酸中和処理層を
形成する酸中和処理層形成工程と、 前記第１のコンタクトホール及び表面及び側壁に前記酸
中和処理層が形成された前記レジストパターン上に酸発
生型化学増幅型の材料を用いて所望の厚さのポジレジス
トを形成するレジスト形成工程と、 前記基板に対して垂直方向に前記ポジレジストを所望の
露光量で露光する露光工程と、 前記ポジレジストを露光する際に発生する酸を前記酸中
和処理層によって中和し、前記レジストパターンと前記
ポジレジストとの界面に残留レジストを生じさせると共
に前記基板を露出させることによって前記第１のコンタ
クトホールの寸法より小さい寸法の第２のコンタクトホ
ールを形成する現像工程とを、 行うことを特徴とするパターン形成方法。 1. A resist having a first contact hole.
Resist pattern forming process for forming a printed pattern on a substrate
And an acid neutralization treatment layer on the surface and sidewalls of the resist pattern.
Forming an acid neutralization treatment layer, and forming the acid on the first contact hole and the surface and side wall.
Acid generation on the resist pattern with the neutralization layer
Positive resist of desired thickness using biochemically amplified material
And a resist forming step of forming a positive resist in a direction perpendicular to the substrate.
The exposure step of exposing with an exposure dose and the acid generated during the exposure of the positive resist in the acid
Neutralization by a Japanese treatment layer, the resist pattern and the
When residual interface is generated at the interface with the positive resist,
Exposing the substrate to the first contour
Second contact hole with dimensions smaller than the dimensions of the
And a developing step for forming a pattern.
トパターンを基板上に形成するレジストパターン形成工
程と、 前記レジストパターン上及び第１のコンタクトホールに
露光光に対する吸収率が大きい材料を用いて所望の厚さ
のネガレジストを形成するレジスト形成工程と、 前記基板に対して斜め方向から前記ネガレジストを所望
の露光量で露光する露光工程と、 前記レジストパターンの表面及び肩部に該ネガレジスト
の残留レジストを生じさせると共に前記基板を露出させ
ることによって前記第１のコンタクトホールの寸法より
小さい寸法の第２のコンタクトホールを形成する現像工
程とを、 行うことを特徴とするパターン形成方法。 2. A resist having a first contact hole.
Resist pattern forming process for forming a printed pattern on a substrate
On the resist pattern and on the first contact hole
Use a material with a high absorption rate for exposure light to obtain the desired thickness
Resist forming step of forming the negative resist, and the negative resist is desired from an oblique direction with respect to the substrate.
Exposure step of exposing the negative resist to the surface and shoulders of the resist pattern.
Exposing the substrate as well as causing residual resist of
From the dimensions of the first contact hole
Developer for forming second contact hole of small size
A degree, a pattern forming method, which comprises carrying out.
トパターンを基板上 に形成するレジストパターン形成工
程と、 電子線照射によって２次電子が発生する材料を用いて前
記レジストパターンの表面と側壁及び第１のコンタクト
ホールの底面に所望の膜厚の２次電子発生膜を形成する
２次電子発生膜形成工程と、 電子線レジストを用いて前記２次電子発生膜上にネガレ
ジストを所望の厚さに形成するレジスト形成工程と、 前記ネガレジストに対して全面に所望の電子線量で電子
線照射を施す電子線照射工程と、 前記レジストパターンの表面に前記ネガレジストの残留
レジストを生じさせることによって前記第１のコンタク
トホールの寸法よりも小さい寸法の第２のコンタクトホ
ールを形成する現像工程と、 前記第１のコンタクトホールの領域の前記２次電子発生
膜を除去して前記基板を露出させる２次電子発生膜除去
工程とを、 行うことを特徴とするパターン形成方法。 3. A resist having a first contact hole.
Resist pattern forming process for forming a printed pattern on a substrate
And using a material that generates secondary electrons by electron beam irradiation
Surface and side wall of resist pattern and first contact
Form a secondary electron generation film of desired thickness on the bottom of the hole
A step of forming a secondary electron generating film and a negative coating on the secondary electron generating film using an electron beam resist.
A resist forming step of forming a resist to a desired thickness, and electron irradiation with a desired electron dose on the entire surface of the negative resist.
Electron beam irradiation step of performing beam irradiation and residual of the negative resist on the surface of the resist pattern
Said first contact by creating a resist
A second contact hole with dimensions smaller than the toehole dimensions
And a secondary electron generation in the region of the first contact hole.
Secondary electron generation film removal to remove the film and expose the substrate
And a process for forming a pattern.
上に第１のコンタクトホールを有するレジストパターン
を形成するレジストパターン形成工程と、 前記レジストパターンに熱処理を施すことにより該レジ
ストパターンの光屈折率を大きくして該レジストパター
ン表面における光反射率を大きくする熱処理工程と、 前記レジストパターン上及び第１のコンタクトホールに
透明度の高い材料を用いて所望の厚さのネガレジストを
形成するレジスト形成工程と、 前記基板に対して垂直方向に前記ネガレジストを所望の
露光量で露光する露光工程と、 前記第１のコンタクトホールの前記ネガレジストを除去
しかつ前記レジストパターン上に選択的に該ネガレジス
トの残留レジストを生じさせることによって該第１のコ
ンタクトホールの寸法より小さい寸法の第２のコンタク
トホールを形成する現像工程と、 前記第１のコンタクトホールの領域の前記反射防止膜を
除去して前記基板を露出させる反射防止膜除去工程と
を、 行うことを特徴とするパターン形成方法 。4. A substrate having a surface provided with an antireflection film in advance.
Resist pattern having first contact hole on top
Forming a resist pattern, and performing heat treatment on the resist pattern to form the resist pattern.
The resist pattern by increasing the optical refractive index of the strike pattern.
Heat treatment step to increase the light reflectance on the surface of the resist, and on the resist pattern and on the first contact hole.
Use a highly transparent material to create a negative resist of the desired thickness.
The resist forming step for forming the negative resist is performed in a direction perpendicular to the substrate.
An exposure step of exposing with an exposure amount and removing the negative resist in the first contact hole
And selectively apply the negative resist on the resist pattern.
Of the first resist by producing a residual resist of
Second contact with dimensions smaller than the contact hole dimensions
A developing step for forming a through hole and the antireflection film in the region of the first contact hole.
An antireflection film removing step of removing the substrate to expose the substrate;
A method for forming a pattern, which comprises:
トパターンを基板上に形成するレジストパターン形成工
程と、 前記レジストパターン上及び第１のコンタクトホールに
反射防止膜を形成する反射防止膜形成工程と、 前記反射防止膜をエッチバックすることにより前記第１
のコンタクトホールのみに該反射防止膜を残すエッチバ
ック工程と、 前記レジストパターン及び前記反射防止膜上に透明度の
高い材料を用いて所望の厚さのネガレジストを形成する
レジスト形成工程と、 前記基板に対して垂直方向に前記ネガレジストを所望の
露光量で露光する露光工程と、 前記第１のコンタクトホールの前記ネガレジストを除去
しかつ前記レジストパターン上に選択的に前記ネガレジ
ストの残留レジストを生じさせることによって該第１の
コンタクトホールの寸法より小さい寸法の第２のコンタ
クトホールを形成する現像工程と、 前記第１のコンタクトホールの領域の前記反射防止膜を
除去して前記基板を露出させる反射防止膜除去工程と
を、 行うことを特徴とするパターン形成方法。 5. A resist having a first contact hole.
Resist pattern forming process for forming a printed pattern on a substrate
On the resist pattern and on the first contact hole
An antireflection film forming step of forming an antireflection film, and the first antireflection film are formed by etching back the antireflection film.
Etch bar that leaves the antireflection film only in the contact hole
And a transparency step on the resist pattern and the antireflection film.
Form negative resist with desired thickness using high material
In the resist forming step, the negative resist is formed in a desired direction in a direction perpendicular to the substrate.
An exposure step of exposing with an exposure amount and removing the negative resist in the first contact hole
And selectively form the negative resist on the resist pattern.
The first resist by producing a residual resist of strike.
Second contour smaller than the size of the contact hole
And the antireflection film in the region of the first contact hole.
An antireflection film removing step of removing the substrate to expose the substrate;
A method for forming a pattern, which comprises:
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