JP3816784B2 - Lithography method and processing method - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レジストのパターニング方法及びレジストをマスクとした加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路の微細化が進むにつれ、集積回路の最小パターンをサブミクロン以下とする要請が高くなり、それに伴い、エッチングのマスクとなるレジストパターンも微細なものを形成する必要がある。しかしながら、このような微細なレジストパターンを倒壊することなく形成するには、レジスト膜厚の更なる薄膜化が必要であるが、レジスト膜厚を薄くするほどエッチングマスクとしての機能の低下を招くことになる。
【０００３】
従って、薄膜レジストのエッチングマスク機能を向上するためには、レジスト自体のドライエッチング耐性を向上させることが必要である。そこで、パターニング後のレジストに電子線を照射または貫通させることで、レジストの化学結合を分解し、または架橋反応を促進させてレジストを焼成する方法がある。この方法により、レジストのドライエッチング耐性が向上することが判っている。
【０００４】
上記のレジスト改質に用いられる電子線照射装置は、様々なレジスト膜厚の対して照射できるように電子線の加速電圧を変えることが可能である。
レジストヘの照射方法としては、所定のレジスト膜厚を電子が貫通するのに十分な加速電圧で照射する単一加速電圧照射方法と、ある膜厚のレジストに対して均一に電子を照射させるために、加速電圧を変える均一加速電圧照射方法がある。この均一加速電圧照射方法は、先ず、所定膜厚のレジストを貫通するような条件の加速電圧でレジスト底部に一定量の電子線を照射した後、徐々に加速電圧を下げることにより、レジストの表面部分への照射を行ってレジスト全体に均一に電子線を照射する手法である。このとき、電子線が如何なる加速電圧で如何なる程度のレジスト膜厚中（深さ方向）に到達するかは、予めシミュレーション結果を用いて予測している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、パターニング後のレジストのドライエッチング耐性を向上させるために、所定の加速電圧を例えば５ｋＶ、照射量を例えば３ｍＣ／ｃｍ2に調節した電子線をレジスト中に照射すると、レジストの化学結合を分解または架橋反応が促進され、レジストの化学結合が変化する反面、分解されたレジストの一部は飛散することによりレジストの体積変化も同時に起こることが判っている。このため、照射前のレジスト形状に変形（例えば順テーパ形状）が生じることになる。この現象は、一定の加速電圧で照射する単一加速電圧照射方法の場合に限らず、初めに高加速電圧で電子線を照射した後、徐々に低加速電圧で照射し、所定のレジスト膜厚に均一に照射する均一加速電圧照射方法でも起こる。
【０００６】
以上のように、電子線照射によるレジストのパターン変形は、その後のエッチング工程における被加工膜（例えば、コンタクトホールが形成される酸化膜）のパターン転写精度を低下させる原因になる。更に、電子線照射そのものにより露光後のパターン寸法が変わってしまい、その後のエッチングにおいて目的の寸法のパターンを形成できなくなる。
【０００７】
そこで本発明は、レジスト膜のパターン変形を殆ど生ぜしめることなく、電子線照射によりパターニング後のレジスト膜を改質し、レジスト膜の薄膜化を達成して更なる微細加工を行うことを可能とするリソグラフィー方法及び当該レジスト膜を用いて被加工膜を正確且つ容易に所望の微細エッチング加工することが可能となる加工方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、レジスト膜に電子線照射を行った際に、レジスト膜にパターン変形が生じる原因を以下の２つであることを見出した。
【０００９】
１つは、ある膜厚のレジストにおいて、その表面部分を通過する電子線の量が、その底面部分を通過する電子線の量より多いため、相対的にレジスト改質の程度に差が生じることである。もう１つは、レジスト表面部分は完全に改質されていないため、同時に分解されたレジストの一部が容易にレジスト表面から飛散してゆき、相対的にレジスト上部の体積変化が多くなることである。
【００１０】
このようなパターン変形の原因に鑑み、本発明者は、鋭意検討の結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。
【００１１】
本発明のリソグラフィー方法は、レジスト膜を塗布形成する工程と、前記レジスト膜を所定形状にパターニングする工程と、パターニング後の前記レジスト膜に電子線を照射し、当該レジスト膜を改質する工程とを含み、前記レジスト膜を改質する工程は、２ｋＶ以下の低い加速電圧で電子線照射量を１００μＣ／ｃｍ2以上として前記電子線照射を行い、前記レジスト膜の表層のみを改質する第１のステップと、加速電圧を徐々に高く設定した１段階または多段階の前記電子線照射を行い、前記レジスト膜の全体を改質する第２のステップとを含む。
【００１２】
本発明の加工方法は、前記リソグラフィー方法の各工程と、前記レジスト膜をマスクとして、前記被加工膜を所定形状に倣った形状にエッチングする工程とを含む。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した好適な諸実施形態について説明する。
【００１４】
（実施形態１）
本実施形態では、レジスト膜に０．１５μｍ径のコンタクトホールパターンを形成する場合について例示する。
【００１５】
図１は、本実施形態によるリソグラフィー方法及びエッチング方法を示す概略断面図であり、図２は、比較対照として従来の単一加速電圧照射法を用いたリソグラフィー方法及びエッチング方法を示す概略断面図である。
サンプルとなるレジストは、１９３ｎｍの波長の光で感光するレジスト（商品名PAR-700：住友化学社製）であり、ここではＡｒＦエキシマレーザ光を用いて当該レジストを感光させ、０．１５μｍ径のコンタクトホールパターンを形成して評価を行った。
【００１６】
本実施形態では、先ず図１（ａ）に示すように、被加工膜であるシリコン酸化膜１上にレジスト材料を塗布してレジスト膜２を形成し、フォトリソグラフィーによりこれを加工してコンタクトホールパターン３を形成する。具体的には、上記のレジスト材料により、膜厚３９０ｎｍにレジスト膜２を形成し、０．１５μｍ径にコンタクトホールパターン３を形成した。
【００１７】
続いて、レジスト膜２の膜質改善のため、レジスト膜２に対して多段階（ここでは２段階）に電子線を照射する。
先ず、レジスト膜２の表層のみに電子線が到達するように、低い加速電圧、ここでは１ｋＶで電流値を１２ｍＡ、電子線照射量を１００μＣ／ｃｍ2として電子線照射を行い、レジスト膜２の表層のみを改質する（ステップ１）。
【００１８】
続いて、図１（ｂ）に示すように、表層４のみが改質されたレジスト膜２に、ステップ１よりも加速電圧を高く、ここでは５ｋＶとし、電流値を１２ｍＡ、電子線照射量を２．９ｍＣ／ｃｍ2に設定して電子線照射を行い、レジスト膜２の全体を改質する（ステップ２）。
【００１９】
他方、比較対照では、図２（ａ）に示すように、図１（ａ）と同様に、シリコン酸化膜１０１上に膜厚３９０ｎｍにレジスト膜１０２を形成し、０．１５μｍ径にコンタクトホールパターン１０３を形成した後、レジスト膜１０２の膜質改善のため、レジスト膜１０２に電子線を照射した。この電子線照射の条件は、加速電圧を５ｋＶ、電流値を１２ｍＡ、電子線照射量を３ｍＣ／ｃｍ2とした。
【００２０】
本実施形態における電子線照射の結果、図１（ｃ）に示すように、パターン変形をコンタクトホールパターン３の広がりで１０ｎｍ程度に抑えることができた。
【００２１】
コンタクトホールパターンの変形度合いの影響は、パターニング後のホール径、エッチングにより形成するコンタクトホールの深さによって異なるが、ここで用いた０．１５μｍ径のパターンでは許容されるホールの広がりは１０ｎｍ程度と考えられる。
【００２２】
コンタクトホールパターンの広がりの許容範囲を１０ｎｍ程度とした根拠は、後のエッチング工程によって転写されるコンタクトホールの深さが７００ｎｍ程度と想定し、そのエッチングによるコンタクトホールの広がりがあるため、マスクとなるレジストの電子線照射によるコンタクトホールの広がりは１０ｎｍ程度に抑える必要がある、ということにある。
【００２３】
これに対して比較対照では、図２（ｂ）に示すように、電子線照射後のコンタクトホールパターン１０３は順テーパ形状に変形し、その変化量は図中に示すコンタクトホールパターンの広がりで１５ｎｍ程度になった。
【００２４】
このように、本実施形態によるリソグラフィー方法によれば、０．１５μｍ径のコンタクトホールパターンを１０ｎｍ程度の広がり（変形度合い）に抑えてレジスト改質を行うことが可能となり、レジスト膜の薄膜化を達成して更なる微細加工を行うことができる。
【００２５】
そして、本実施形態で形成したコンタクトホールパターン３を有するレジスト膜２をマスクとして、シリコン酸化膜１をドライエッチングしたところ、図１（ｄ）に示すように、コンタクトホールパターン３に倣い、パターンの広がりが抑えられた所望のコンタクトホール５を形成することができた。
【００２６】
（実施形態２）
本実施形態では、実施形態１と同じサンプルを用い、ステップ１における加速電圧を減少させた。
具体的には、ステップ１において、加速電圧を０．３ｋＶ、電流値を１２ｍＡ、電子線照射量を１００μＣ／ｃｍ2とし、次のステップ２において、加速電圧を５ｋＶ、電流値を１２ｍＡ、電子線照射量を２．８ｍＣ／ｃｍ2として、パターン変形の程度をＳＥＭにより観察した。
【００２７】
その結果、コンタクトホールパターンの広がりは３ｎｍ程度となり、ステップ１の加速電圧を減少させることにより、パターン変形を更に抑制することが可能であることが判った。
【００２８】
そして、本実施形態で形成したコンタクトホールパターンを有するレジスト膜をマスクとして、シリコン酸化膜をドライエッチングしたところ、コンタクトホールパターンに倣い、パターンの広がりが抑えられた所望のコンタクトホールを形成することができた。
【００２９】
（実施形態３）
本実施形態では、実施形態１と同じサンプルを用い、ステップ１における電子線照射量を増加させた。
具体的には、ステップ１において、加速電圧を１ｋＶ、電流値を３ｍＡ、電子線照射量を２００μＣ／ｃｍ2とし、次のステップ２において、加速電圧を５ｋＶ、電流値を１２ｍＡ、電子線照射量を２．８ｍＣ／ｃｍ2として、パターン変形の程度をＳＥＭにより観察した。
【００３０】
その結果、コンタクトホールパターンの広がりは実施形態１と同様に１０ｎｍ程度であり、パターン変形を抑制することが可能であることが判った。
【００３１】
そして、本実施形態で形成したコンタクトホールパターンを有するレジスト膜をマスクとして、シリコン酸化膜をドライエッチングしたところ、コンタクトホールパターンに倣い、パターンの広がりが抑えられた所望のコンタクトホールを形成することができた。
【００３２】
（実施形態４）
本実施形態では、実施形態１と同じサンプルを用い、ステップ１における電子線照射量を増加させた。
具体的には、ステップ１において、加速電圧を１ｋＶ、電流値を３ｍＡ、電子線照射量を３００μＣ／ｃｍ2とし、次のステップ２において、加速電圧を５ｋＶ、電流値を１２ｍＡ、電子線照射量を２．７ｍＣ／ｃｍ2として、パターン変形の程度をＳＥＭにより観察した。
【００３３】
その結果、コンタクトホールパターンの広がりは７ｎｍ程度であり、ステップ１の電子線照射量を増加させることにより、パターン変形を更に抑制することができた。
【００３４】
そして、本実施形態で形成したコンタクトホールパターンを有するレジスト膜をマスクとして、シリコン酸化膜をドライエッチングしたところ、コンタクトホールパターンに倣い、パターンの広がりが抑えられた所望のコンタクトホールを形成することができた。
【００３５】
（実施形態５）
本実施形態では、実施形態１と同じサンプルを用い、ステップ１における電子線照射量を増加させた。
具体的には、ステップ１において、加速電圧を１ｋＶ、電流値を３ｍＡ、電子線照射量を６００μＣ／ｃｍ2とし、次のステップ２において、加速電圧を５ｋＶ、電流値を１２ｍＡ、電子線照射量を２．４ｍＣ／ｃｍ2として、パターン変形の程度をＳＥＭにより観察した。
【００３６】
その結果、コンタクトホールパターンの広がりは７ｎｍ程度であり、ステップ１の電子線照射量を増加させることにより、パターン変形を更に抑制することができた。
【００３７】
そして、本実施形態で形成したコンタクトホールパターンを有するレジスト膜をマスクとして、シリコン酸化膜をドライエッチングしたところ、コンタクトホールパターンに倣い、パターンの広がりが抑えられた所望のコンタクトホールを形成することができた。
【００３８】
（実施形態６）
本実施形態では、実施形態１と同じサンプルを用い、ステップ１における電子線照射量を増加させた。
具体的には、ステップ１において、加速電圧を１ｋＶ、電流値を３ｍＡ、電子線照射量を８００μＣ／ｃｍ2とし、次のステップ２において、加速電圧を５ｋＶ、電流値を１２ｍＡ、電子線照射量を２．２ｍＣ／ｃｍ2として、パターン変形の程度をＳＥＭにより観察した。
【００３９】
その結果、コンタクトホールパターンの広がりは７ｎｍ程度であり、ステップ１の電子線照射量を増加させることにより、パターン変形を更に抑制することができた。
【００４０】
そして、本実施形態で形成したコンタクトホールパターンを有するレジスト膜をマスクとして、シリコン酸化膜をドライエッチングしたところ、コンタクトホールパターンに倣い、パターンの広がりが抑えられた所望のコンタクトホールを形成することができた。
【００４１】
（実施形態７）
本実施形態では、実施形態１と同じサンプルを用い、ステップ１における電子線照射量を増加させた。
具体的には、ステップ１において、加速電圧を１ｋＶ、電流値を３ｍＡ、電子線照射量を１ｍＣ／ｃｍ2とし、次のステップ２において、加速電圧を５ｋＶ、電流値を１２ｍＡ、電子線照射量を２ｍＣ／ｃｍ2として、パターン変形の程度をＳＥＭにより観察した。
【００４２】
その結果、コンタクトホールパターンの広がりは５ｎｍ程度であり、ステップ１の電子線照射量を増加させることにより、パターン変形を更に抑制することができた。
【００４３】
そして、本実施形態で形成したコンタクトホールパターンを有するレジスト膜をマスクとして、シリコン酸化膜をドライエッチングしたところ、コンタクトホールパターンに倣い、パターンの広がりが抑えられた所望のコンタクトホールを形成することができた。
【００４４】
（実施形態８）
本実施形態では、実施形態１と同じサンプルを用い、ステップ１における電子線照射量を増加させた。
具体的には、ステップ１において、加速電圧を１ｋＶ、電流値を３ｍＡ、電子線照射量を１．５ｍＣ／ｃｍ2とし、次のステップ２において、加速電圧を５ｋＶ、電流値を１２ｍＡ、電子線照射量を２ｍＣ／ｃｍ2として、パターン変形の程度をＳＥＭにより観察した。
【００４５】
その結果、コンタクトホールパターンの広がりは５ｎｍ程度であり、ステップ１の電子線照射量を増加させることにより、パターン変形を更に抑制することができた。
【００４６】
そして、本実施形態で形成したコンタクトホールパターンを有するレジスト膜をマスクとして、シリコン酸化膜をドライエッチングしたところ、コンタクトホールパターンに倣い、パターンの広がりが抑えられた所望のコンタクトホールを形成することができた。
【００４７】
（実施形態９）
本実施形態では、実施形態１と同じサンプルを用い、ステップ１における電子線照射量を増加させた。
具体的には、ステップ１において、加速電圧を１ｋＶ、電流値を３ｍＡ、電子線照射量を２ｍＣ／ｃｍ2とし、次のステップ２において、加速電圧を５ｋＶ、電流値を１２ｍＡ、電子線照射量を２ｍＣ／ｃｍ2として、パターン変形の程度をＳＥＭにより観察した。
【００４８】
その結果、コンタクトホールパターンの広がりは５ｎｍ程度であり、ステップ１の電子線照射量を増加させることにより、パターン変形を更に抑制することができた。
【００４９】
そして、本実施形態で形成したコンタクトホールパターンを有するレジスト膜をマスクとして、シリコン酸化膜をドライエッチングしたところ、コンタクトホールパターンに倣い、パターンの広がりが抑えられた所望のコンタクトホールを形成することができた。
【００５０】
（実施形態１０）
本実施形態では、実施形態１と同じサンプルを用い、ステップ１における電子線照射量を増加させた。
具体的には、ステップ１において、加速電圧を１ｋＶ、電流値を３ｍＡ、電子線照射量を３ｍＣ／ｃｍ2とし、次のステップ２において、加速電圧を５ｋＶ、電流値を１２ｍＡ、電子線照射量を２ｍＣ／ｃｍ2として、パターン変形の程度をＳＥＭにより観察した。
【００５１】
その結果、コンタクトホールパターンの広がりは５ｎｍ程度であり、ステップ１の電子線照射量を増加させることにより、パターン変形を更に抑制することができた。
【００５２】
そして、本実施形態で形成したコンタクトホールパターンを有するレジスト膜をマスクとして、シリコン酸化膜をドライエッチングしたところ、コンタクトホールパターンに倣い、パターンの広がりが抑えられた所望のコンタクトホールを形成することができた。
【００５３】
（実施形態１１）
本実施形態では、実施形態１と同じサンプルを用い、ステップ１における電子線照射量を増加させるとともに、加速電圧を増加させた。
具体的には、ステップ１において、加速電圧を２ｋＶ、電流値を３ｍＡ、電子線照射量を１ｍＣ／ｃｍ2とし、次のステップ２において、加速電圧を５ｋＶ、電流値を１２ｍＡ、電子線照射量を２ｍＣ／ｃｍ2として、パターン変形の程度をＳＥＭにより観察した。
【００５４】
その結果、コンタクトホールパターンの広がりは１０ｎｍ程度であり、ステップ１の電子線照射量を増加させれば、加速電圧が２ｋＶと若干高めでも、パターン変形を抑制することができた。
【００５５】
そして、本実施形態で形成したコンタクトホールパターンを有するレジスト膜をマスクとして、シリコン酸化膜をドライエッチングしたところ、コンタクトホールパターンに倣い、パターンの広がりが抑えられた所望のコンタクトホールを形成することができた。
【００５６】
（実施形態１２）
本実施形態では、レジスト膜に０．１５μｍ幅の孤立した溝パターンを形成する場合について例示する。
【００５７】
図３は、本実施形態によるリソグラフィー方法及びエッチング方法を示す概略断面図であり、図４は、比較対照として従来の単一加速電圧照射法を用いたリソグラフィー方法及びエッチング方法を示す概略断面図である。
サンプルとなるレジストは、１９３ｎｍの波長の光で感光するレジスト（商品名PAR-700：住友化学社製）であり、ここではＡｒＦエキシマレーザ光を用いて当該レジストを感光させ、０．１５μｍ幅の孤立した溝パターンを形成して評価を行った。
【００５８】
本実施形態では、先ず図３（ａ）に示すように、被加工膜であるシリコン酸化膜１１上にレジスト材料を塗布してレジスト膜１２を形成し、フォトリソグラフィーによりこれを加工して孤立した溝パターン１３を形成する。具体的には、上記のレジスト材料により、膜厚３９０ｎｍ程度にレジスト膜１２を形成し、０．１５μｍ幅に溝パターン１３を形成した。
【００５９】
続いて、レジスト膜１２の膜質改善のため、レジスト膜１２に多段階（ここでは２段階）に電子線を照射する。
先ず、レジスト膜１２の表層のみに電子線が到達するように、低い加速電圧、ここでは１ｋＶで電流値を３ｍＡ、電子線照射量を１ｍＣ／ｃｍ2として電子線照射を行い、レジスト膜１２の表層のみを改質する（ステップ１）。
【００６０】
続いて、図３（ｂ）に示すように、表層１４のみが改質されたレジスト膜１２に、ステップ１よりも加速電圧を高く、ここでは５ｋＶとし、電流値を１２ｍＡ、電子線照射量を２ｍＣ／ｃｍ2に設定して電子線照射を行い、レジスト膜１２の全体を改質する（ステップ２）。
【００６１】
他方、比較対照では、図４（ａ）に示すように、図３（ａ）と同様に、シリコン酸化膜１１１上に膜厚３９０ｎｍ程度にレジスト膜１１２を形成し、０．１５μｍ径に孤立した溝パターン１１３を形成した後、レジスト膜１１２の膜質改善のため、レジスト膜１１２に電子線を照射した。この電子線照射の条件は、加速電圧を５ｋＶ、電流値を１２ｍＡ、電子線照射量を３ｍＣ／ｃｍ2とした。
【００６２】
本実施形態における電子線照射の結果、図３（ｃ）に示すように、パターン変形を示す溝パターン１３の広がりを抑えることができた。
【００６３】
これに対して比較対照では、図２（ｂ）に示すように、電子線照射後の溝パターン１１３は順テーパ形状に変形し、溝パターン１３の広がりを抑えることができなかった。
【００６４】
このように、本実施形態によるリソグラフィー方法によれば、０．１５μｍ幅の孤立した溝パターンの広がり（変形度合い）を抑えてレジスト改質を行うことが可能となり、レジスト膜の薄膜化を達成して更なる微細加工を行うことができた。
【００６５】
そして、本実施形態で形成した溝パターン１３を有するレジスト膜１２をマスクとして、シリコン酸化膜１１をドライエッチングしたところ、溝パターン１３に倣い、パターンの広がりが抑えられた所望の溝１５を形成することができた。
【００６６】
（比較例１）
ここで、上述した実施形態１２の比較例について説明する。
この比較例では、実施形態１と同じサンプルを用い、ステップ１における加速電圧を増加させた。
具体的には、ステップ１において、加速電圧を２ｋＶ、電流値を３ｍＡ、電子線照射量を１ｍＣ／ｃｍ2とし、次のステップ２において、加速電圧を５ｋＶ、電流値を１２ｍＡ、電子線照射量を２ｍＣ／ｃｍ2として、パターン変形の程度をＳＥＭにより観察した。
【００６７】
その結果、実施形態１２の比較対照と同様に、溝パターンの広がりを抑えることができなかった。
【００６８】
（実施形態１３）
本実施形態では、１９３ｎｍの波長の光で感光する各種レジストに対して、本発明のステップ１，２の電子線照射を行った。
【００６９】
ここで用いたレジスト材料は、
（１）上記のPAR700（アクリル系レジスト）の他に、
（２）メチルアダマンチルメタクリレート−γ−ブチロラクトンメタクリレート共重合体レジスト、
（３）メチルアダマンチルメタクリレート−メバロニックラクトンメタクリレート共重合体レジスト、
（４）メチルアダマンチルメタクリレート−ヒドロキシγ−ブチロラクトンメタクリレート共重合体レジスト、
の計３種類のアクリル系レジストについて調べた。
【００７０】
また、ハイブリッド型のレジスト（アクリル系−ＣＯＭＡ系を混合したレジスト：商品名ＡＸ２０２０ｐ，クラリアント社製）のレジストに対しても調べた。
【００７１】
評価には、レジスト膜厚を３９０ｎｍとし、０．１５μｍ径のコンタクトホールパターンを形成して用いた。電子線照射方法は、ステップ１では加速電圧を１ｋＶ、電流値を３ｍＡ、電子線照射量を１００μＣ／ｃｍ2とし、続くステップ２では加速電圧を５ｋＶ、電流値を１２ｍＡ、電子線照射量を２．９ｍＣ／ｃｍ２とした。
【００７２】
その結果、上記の４種類のレジストについて、実施形態１で商品名PAR-700を用いた場合と同じように、パターン変形を抑えることができた。
【００７３】
（比較例２）
ここで、上述した実施形態１３の比較例について説明する。
この比較例では、
（１）脂環族系レジストであり、膜厚を３９０ｎｍとしたレジスト膜。
（２）芳香族系レジストであり、膜厚を４９０ｎｍとしたレジスト膜。
の２種のレジストを用い、これらのレジストそれぞれに、加速電圧を５ｋＶ、電流値を１２ｍＡ、電子線照射量を３ｍＣ／ｃｍ2とする照射条件で単一加速電圧による電子線照射を行い、レジスト膜厚の変化率を比較した。
【００７４】
結果として、（１）脂環族系レジストについては２０％〜３０％程度（レジストの材料により異なる。）の膜厚が減少するのに対し、（２）芳香族系レジストについては１０％前後の膜厚が減少する。このように電子線照射に伴い、脂環族系レジストは、他の種類のレジストに比べてより大きな膜厚変化が起こる。そのため、電子線照射によるパターン変形、寸法変動の影響がより大きくなる。
【００７５】
換言すれば、本発明におけるステップ１，２の電子線照射は、脂環族系レジストに用いることにより、パターン変形の抑制の効果を最も奏するということが判る。
【００７６】
以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。
【００７７】
（付記１）レジスト膜を塗布形成する工程と、
前記レジスト膜を所定形状にパターニングする工程と、
パターニング後の前記レジスト膜に電子線を照射し、当該レジスト膜を改質する工程と
を含み、
前記レジスト膜を改質する工程は、
低い加速電圧で電子線照射量を１００μＣ／ｃｍ2以上として前記電子線照射を行い、前記レジスト膜の表層のみを改質する第１のステップと、
加速電圧を徐々に高く設定した１段階または多段階の前記電子線照射を行い、前記レジスト膜の全体を改質する第２のステップと
を含むことを特徴とするリソグラフィー方法。
【００７８】
（付記２）前記レジスト膜が脂環族基を含む組成物からなるものであることを特徴とする付記１に記載のリソグラフィー方法。
【００７９】
（付記３）前記第１のステップにおける加速電圧を２ｋＶ以下とすることを特徴とする付記１又は２に記載のリソグラフィー方法。
【００８０】
（付記４）前記所定形状が開孔パターンを含み、前記第１のステップにおける加速電圧を２ｋＶ以下とすることを特徴とする付記１又は２に記載のリソグラフィー方法。
【００８１】
（付記５）前記所定形状が孤立した溝パターンを含み、前記第１のステップにおける加速電圧を１ｋＶ以下とすることを特徴とする付記１又は２に記載のリソグラフィー方法。
【００８２】
（付記６）基板の上方に形成された被加工膜上にレジスト膜を塗布形成する工程と、
前記レジスト膜を所定形状にパターニングする工程と、
パターニング後の前記レジスト膜に電子線を照射し、当該レジスト膜を改質する工程と、
前記レジスト膜をマスクとして、前記被加工膜を所定形状に倣った形状にエッチングする工程と
を含み、
前記レジスト膜を改質する工程は、
低い加速電圧で電子線照射量を１００μＣ／ｃｍ2以上として前記電子線照射を行い、前記レジスト膜の表層のみを改質する第１のステップと、
加速電圧を徐々に高く設定した１段階または多段階の前記電子線照射を行い、前記レジスト膜の全体を改質する第２のステップと
を含むことを特徴とする加工方法。
【００８３】
（付記７）前記レジスト膜が脂環族基を含む組成物からなるものであることを特徴とする付記６に記載の加工方法。
【００８４】
（付記８）前記第１のステップにおける加速電圧を２ｋＶ以下とすることを特徴とする付記６又は７に記載の加工方法。
【００８５】
（付記９）前記所定形状が開孔パターンを含み、前記第１のステップにおける加速電圧を２ｋＶ以下とすることを特徴とする付記６又は７に記載の加工方法。
【００８６】
（付記１０）前記所定形状が孤立した溝パターンを含み、前記第１のステップにおける加速電圧を１ｋＶ以下とすることを特徴とする付記６又は７に記載の加工方法。
【００８７】
【発明の効果】
本発明によれば、レジスト膜のパターン変形を殆ど生ぜしめることなく、電子線照射によりパターニング後のレジスト膜を改質し、レジスト膜の薄膜化を達成して、半導体装置や液晶装置等の製造における導電膜、絶縁膜、半導体膜等の被加工膜に対して更なる微細加工を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態によるリソグラフィー方法及びエッチング方法を示す概略断面図である。
【図２】第１の実施形態における比較対照として、従来の単一加速電圧照射法を用いたリソグラフィー方法及びエッチング方法を示す概略断面図である。
【図３】第２の実施形態によるリソグラフィー方法及びエッチング方法を示す概略断面図である。
【図４】第２の実施形態における比較対照として、従来の単一加速電圧照射法を用いたリソグラフィー方法及びエッチング方法を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１，１１，１０１，１１１ シリコン酸化膜
１２，１０２，１１２ レジスト膜
３，１０３ コンタクトホールパターン
４ （レジスト膜２の）表層
５ コンタクトホール
１３，１１３ 孤立した溝パターン
１４ （レジスト膜１２の）表層
１５ 溝[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a resist patterning method and a processing method using a resist as a mask.
[0002]
[Prior art]
As miniaturization of semiconductor integrated circuits progresses, there is a growing demand for the minimum pattern of integrated circuits to be submicron or less, and accordingly, it is necessary to form a fine resist pattern as an etching mask. However, in order to form such a fine resist pattern without collapsing, it is necessary to further reduce the resist film thickness. However, the thinner the resist film thickness, the lower the function as an etching mask. become.
[0003]
Therefore, in order to improve the etching mask function of the thin film resist, it is necessary to improve the dry etching resistance of the resist itself. Therefore, there is a method of baking the resist by irradiating or penetrating the patterned resist with an electron beam to decompose a chemical bond of the resist or to promote a crosslinking reaction. It has been found that this method improves the resistance of the resist to dry etching.
[0004]
The electron beam irradiation apparatus used for the resist modification described above can change the acceleration voltage of the electron beam so that irradiation with various resist film thicknesses can be performed.
As a method of irradiating the resist, a single accelerating voltage irradiating method that irradiates a predetermined resist film thickness with an acceleration voltage sufficient to allow electrons to penetrate, and a resist with a certain film thickness to be irradiated uniformly There is a uniform acceleration voltage irradiation method for changing the acceleration voltage. In this uniform acceleration voltage irradiation method, first, after irradiating a certain amount of electron beam to the bottom of the resist with an acceleration voltage that penetrates a resist having a predetermined film thickness, the acceleration voltage is gradually lowered to thereby increase the resist surface. In this method, the entire resist is irradiated with an electron beam by irradiating the portion. At this time, it is predicted in advance using a simulation result that the electron beam reaches at what acceleration voltage in what resist film thickness (in the depth direction).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to improve the dry etching resistance of the resist after patterning, the predetermined acceleration voltage is, for example, 5 kV, and the irradiation amount is, for example, 3 mC / cm. 2 When the resist is irradiated with a controlled electron beam into the resist, the chemical bond of the resist is decomposed or the crosslinking reaction is promoted, and the chemical bond of the resist is changed. On the other hand, a part of the decomposed resist is scattered to change the resist volume. Is known to happen at the same time. For this reason, deformation (for example, forward taper shape) occurs in the resist shape before irradiation. This phenomenon is not limited to a single acceleration voltage irradiation method in which irradiation is performed at a constant acceleration voltage. After first irradiating an electron beam at a high acceleration voltage, irradiation is gradually performed at a low acceleration voltage. This also occurs in a uniform acceleration voltage irradiation method that uniformly irradiates the light.
[0006]
As described above, resist pattern deformation due to electron beam irradiation causes a decrease in pattern transfer accuracy of a film to be processed (for example, an oxide film in which a contact hole is formed) in a subsequent etching process. Further, the pattern size after exposure changes due to the electron beam irradiation itself, and a pattern having a target size cannot be formed in the subsequent etching.
[0007]
Therefore, the present invention makes it possible to perform further fine processing by modifying the resist film after patterning by electron beam irradiation and reducing the thickness of the resist film without causing almost any pattern deformation of the resist film. An object of the present invention is to provide a lithography method and a processing method capable of accurately and easily performing a desired fine etching process on a film to be processed using the resist film.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present inventor has found that there are the following two causes of pattern deformation in a resist film when the resist film is irradiated with an electron beam.
[0009]
First, in a resist with a certain film thickness, the amount of electron beam that passes through the surface portion is larger than the amount of electron beam that passes through the bottom surface portion, so there is a relative difference in the degree of resist modification. It is. The other is that since the resist surface portion is not completely modified, a part of the resist decomposed at the same time is easily scattered from the resist surface, and the volume change of the resist upper portion is relatively increased. is there.
[0010]
In view of the cause of such pattern deformation, the present inventor has devised various aspects of the invention shown below as a result of intensive studies.
[0011]
The lithography method of the present invention includes a step of coating and forming a resist film, a step of patterning the resist film into a predetermined shape, a step of irradiating the patterned resist film with an electron beam and modifying the resist film, And the step of modifying the resist film includes: 2 kV or less The electron beam dose is 100 μC / cm with a low acceleration voltage. 2 As described above, the electron beam irradiation is performed, the first step of modifying only the surface layer of the resist film, the one-stage or multi-stage electron beam irradiation with gradually increasing the acceleration voltage, and the resist film And a second step of reforming the whole.
[0012]
The processing method of the present invention includes the steps of the lithography method and the step of etching the film to be processed into a shape following a predetermined shape using the resist film as a mask.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments to which the present invention is applied will be described.
[0014]
(Embodiment 1)
In the present embodiment, a case where a contact hole pattern having a diameter of 0.15 μm is formed in a resist film is illustrated.
[0015]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a lithography method and an etching method according to the present embodiment, and FIG. 2 is a schematic sectional view showing a lithography method and an etching method using a conventional single acceleration voltage irradiation method as a comparison. is there.
The resist used as a sample is a resist (trade name PAR-700: manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) that is exposed to light having a wavelength of 193 nm. Here, the resist is exposed using ArF excimer laser light, and has a diameter of 0.15 μm. A contact hole pattern was formed and evaluated.
[0016]
In this embodiment, first, as shown in FIG. 1A, a resist material is applied on a silicon oxide film 1 which is a film to be processed to form a resist film 2, which is processed by photolithography to form a contact hole.
[0017]
Subsequently, to improve the film quality of the resist film 2, the resist film 2 is irradiated with an electron beam in multiple stages (here, two stages).
First, so that the electron beam reaches only the surface layer of the resist film 2, the current value is 12 mA and the electron beam irradiation amount is 100 μC / cm at a low acceleration voltage, here 1 kV. 2 As a result, only the surface layer of the resist film 2 is modified (step 1).
[0018]
Subsequently, as shown in FIG. 1B, the resist film 2 whose
[0019]
On the other hand, as shown in FIG. 2 (a), as shown in FIG. 2 (a), a resist
[0020]
As a result of the electron beam irradiation in the present embodiment, the pattern deformation could be suppressed to about 10 nm by the spread of the
[0021]
The influence of the deformation degree of the contact hole pattern differs depending on the hole diameter after patterning and the depth of the contact hole formed by etching, but the allowable hole expansion is about 10 nm in the 0.15 μm diameter pattern used here. Conceivable.
[0022]
The basis for setting the allowable range of the contact hole pattern to be about 10 nm is that the depth of the contact hole transferred by the subsequent etching process is assumed to be about 700 nm, and the contact hole is expanded by the etching. The spread of the contact hole due to the electron beam irradiation of the resist needs to be suppressed to about 10 nm.
[0023]
In contrast, as shown in FIG. 2 (b), the
[0024]
As described above, according to the lithography method according to the present embodiment, it is possible to modify the resist while suppressing the contact hole pattern having a diameter of 0.15 μm to a spread (deformation degree) of about 10 nm, and to reduce the thickness of the resist film. It can be achieved for further microfabrication.
[0025]
Then, when the silicon oxide film 1 was dry-etched using the resist film 2 having the
[0026]
(Embodiment 2)
In the present embodiment, the same sample as in the first embodiment is used, and the acceleration voltage in step 1 is decreased.
Specifically, in step 1, the acceleration voltage is 0.3 kV, the current value is 12 mA, and the electron beam dose is 100 μC / cm. 2 In the next step 2, the acceleration voltage is 5 kV, the current value is 12 mA, and the electron beam irradiation amount is 2.8 mC / cm. 2 The degree of pattern deformation was observed by SEM.
[0027]
As a result, the spread of the contact hole pattern was about 3 nm, and it was found that the pattern deformation can be further suppressed by reducing the acceleration voltage in Step 1.
[0028]
Then, when the silicon oxide film is dry-etched using the resist film having the contact hole pattern formed in this embodiment as a mask, a desired contact hole in which the spread of the pattern is suppressed can be formed following the contact hole pattern. did it.
[0029]
(Embodiment 3)
In this embodiment, the same sample as that of Embodiment 1 was used, and the electron beam irradiation amount in Step 1 was increased.
Specifically, in step 1, the acceleration voltage is 1 kV, the current value is 3 mA, and the electron beam dose is 200 μC / cm. 2 In the next step 2, the acceleration voltage is 5 kV, the current value is 12 mA, and the electron beam irradiation amount is 2.8 mC / cm. 2 The degree of pattern deformation was observed by SEM.
[0030]
As a result, the contact hole pattern spread was about 10 nm as in the first embodiment, and it was found that pattern deformation can be suppressed.
[0031]
Then, when the silicon oxide film is dry-etched using the resist film having the contact hole pattern formed in this embodiment as a mask, a desired contact hole in which the spread of the pattern is suppressed can be formed following the contact hole pattern. did it.
[0032]
(Embodiment 4)
In this embodiment, the same sample as that of Embodiment 1 was used, and the electron beam irradiation amount in Step 1 was increased.
Specifically, in step 1, the acceleration voltage is 1 kV, the current value is 3 mA, and the electron beam dose is 300 μC / cm. 2 In the next step 2, the acceleration voltage is 5 kV, the current value is 12 mA, and the electron beam irradiation amount is 2.7 mC / cm. 2 The degree of pattern deformation was observed by SEM.
[0033]
As a result, the spread of the contact hole pattern was about 7 nm, and the pattern deformation could be further suppressed by increasing the electron beam irradiation amount in Step 1.
[0034]
Then, when the silicon oxide film is dry-etched using the resist film having the contact hole pattern formed in this embodiment as a mask, a desired contact hole in which the spread of the pattern is suppressed can be formed following the contact hole pattern. did it.
[0035]
(Embodiment 5)
In this embodiment, the same sample as that of Embodiment 1 was used, and the electron beam irradiation amount in Step 1 was increased.
Specifically, in step 1, the acceleration voltage is 1 kV, the current value is 3 mA, and the electron beam dose is 600 μC / cm. 2 In the next step 2, the acceleration voltage is 5 kV, the current value is 12 mA, and the electron beam dose is 2.4 mC / cm. 2 The degree of pattern deformation was observed by SEM.
[0036]
As a result, the spread of the contact hole pattern was about 7 nm, and the pattern deformation could be further suppressed by increasing the electron beam irradiation amount in Step 1.
[0037]
Then, when the silicon oxide film is dry-etched using the resist film having the contact hole pattern formed in this embodiment as a mask, a desired contact hole in which the spread of the pattern is suppressed can be formed following the contact hole pattern. did it.
[0038]
(Embodiment 6)
In this embodiment, the same sample as that of Embodiment 1 was used, and the electron beam irradiation amount in Step 1 was increased.
Specifically, in step 1, the acceleration voltage is 1 kV, the current value is 3 mA, and the electron beam dose is 800 μC / cm. 2 In the next step 2, the acceleration voltage is 5 kV, the current value is 12 mA, and the electron beam dose is 2.2 mC / cm. 2 The degree of pattern deformation was observed by SEM.
[0039]
As a result, the spread of the contact hole pattern was about 7 nm, and the pattern deformation could be further suppressed by increasing the electron beam irradiation amount in Step 1.
[0040]
Then, when the silicon oxide film is dry-etched using the resist film having the contact hole pattern formed in this embodiment as a mask, a desired contact hole in which the spread of the pattern is suppressed can be formed following the contact hole pattern. did it.
[0041]
(Embodiment 7)
In this embodiment, the same sample as that of Embodiment 1 was used, and the electron beam irradiation amount in Step 1 was increased.
Specifically, in step 1, the acceleration voltage is 1 kV, the current value is 3 mA, and the electron beam dose is 1 mC / cm. 2 In the next step 2, the acceleration voltage is 5 kV, the current value is 12 mA, and the electron beam dose is 2 mC / cm. 2 The degree of pattern deformation was observed by SEM.
[0042]
As a result, the spread of the contact hole pattern was about 5 nm, and the pattern deformation could be further suppressed by increasing the electron beam irradiation amount in Step 1.
[0043]
Then, when the silicon oxide film is dry-etched using the resist film having the contact hole pattern formed in this embodiment as a mask, a desired contact hole in which the spread of the pattern is suppressed can be formed following the contact hole pattern. did it.
[0044]
(Embodiment 8)
In this embodiment, the same sample as that of Embodiment 1 was used, and the electron beam irradiation amount in Step 1 was increased.
Specifically, in step 1, the acceleration voltage is 1 kV, the current value is 3 mA, and the electron beam dose is 1.5 mC / cm. 2 In the next step 2, the acceleration voltage is 5 kV, the current value is 12 mA, and the electron beam dose is 2 mC / cm. 2 The degree of pattern deformation was observed by SEM.
[0045]
As a result, the spread of the contact hole pattern was about 5 nm, and the pattern deformation could be further suppressed by increasing the electron beam irradiation amount in Step 1.
[0046]
Then, when the silicon oxide film is dry-etched using the resist film having the contact hole pattern formed in this embodiment as a mask, a desired contact hole in which the spread of the pattern is suppressed can be formed following the contact hole pattern. did it.
[0047]
(Embodiment 9)
In this embodiment, the same sample as that of Embodiment 1 was used, and the electron beam irradiation amount in Step 1 was increased.
Specifically, in step 1, the acceleration voltage is 1 kV, the current value is 3 mA, and the electron beam dose is 2 mC / cm. 2 In the next step 2, the acceleration voltage is 5 kV, the current value is 12 mA, and the electron beam dose is 2 mC / cm. 2 The degree of pattern deformation was observed by SEM.
[0048]
As a result, the spread of the contact hole pattern was about 5 nm, and the pattern deformation could be further suppressed by increasing the electron beam irradiation amount in Step 1.
[0049]
Then, when the silicon oxide film is dry-etched using the resist film having the contact hole pattern formed in this embodiment as a mask, a desired contact hole in which the spread of the pattern is suppressed can be formed following the contact hole pattern. did it.
[0050]
(Embodiment 10)
In this embodiment, the same sample as that of Embodiment 1 was used, and the electron beam irradiation amount in Step 1 was increased.
Specifically, in step 1, the acceleration voltage is 1 kV, the current value is 3 mA, and the electron beam dose is 3 mC / cm. 2 In the next step 2, the acceleration voltage is 5 kV, the current value is 12 mA, and the electron beam dose is 2 mC / cm. 2 The degree of pattern deformation was observed by SEM.
[0051]
As a result, the spread of the contact hole pattern was about 5 nm, and the pattern deformation could be further suppressed by increasing the electron beam irradiation amount in Step 1.
[0052]
Then, when the silicon oxide film is dry-etched using the resist film having the contact hole pattern formed in this embodiment as a mask, a desired contact hole in which the spread of the pattern is suppressed can be formed following the contact hole pattern. did it.
[0053]
(Embodiment 11)
In the present embodiment, the same sample as in the first embodiment was used, and the electron beam irradiation amount in step 1 was increased and the acceleration voltage was increased.
Specifically, in step 1, the acceleration voltage is 2 kV, the current value is 3 mA, and the electron beam dose is 1 mC / cm. 2 In the next step 2, the acceleration voltage is 5 kV, the current value is 12 mA, and the electron beam dose is 2 mC / cm. 2 The degree of pattern deformation was observed by SEM.
[0054]
As a result, the spread of the contact hole pattern was about 10 nm, and if the electron beam irradiation amount in Step 1 was increased, the pattern deformation could be suppressed even if the acceleration voltage was slightly increased to 2 kV.
[0055]
Then, when the silicon oxide film is dry-etched using the resist film having the contact hole pattern formed in this embodiment as a mask, a desired contact hole in which the spread of the pattern is suppressed can be formed following the contact hole pattern. did it.
[0056]
Embodiment 12
In this embodiment, the case where an isolated groove pattern having a width of 0.15 μm is formed in a resist film is illustrated.
[0057]
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the lithography method and the etching method according to the present embodiment, and FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the lithography method and the etching method using a conventional single acceleration voltage irradiation method as a comparison. is there.
The resist used as a sample is a resist (trade name PAR-700: manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) that is exposed to light having a wavelength of 193 nm. Here, the resist is exposed using ArF excimer laser light, and has a width of 0.15 μm. An isolated groove pattern was formed and evaluated.
[0058]
In this embodiment, first, as shown in FIG. 3A, a resist film 12 is formed by applying a resist material on a
[0059]
Subsequently, to improve the quality of the resist film 12, the resist film 12 is irradiated with an electron beam in multiple stages (here, two stages).
First, a low acceleration voltage, in this case, 1 kV, a current value of 3 mA, and an electron beam irradiation amount of 1 mC / cm so that the electron beam reaches only the surface layer of the resist film 12. 2 As a result, only the surface layer of the resist film 12 is modified (step 1).
[0060]
Subsequently, as shown in FIG. 3 (b), the acceleration voltage is higher than that in Step 1 on the resist film 12 in which only the surface layer 14 is modified, in this case, 5 kV, the current value is 12 mA, and the electron beam irradiation amount is set. 2 mC / cm 2 Then, the entire resist film 12 is modified by performing electron beam irradiation (step 2).
[0061]
On the other hand, as shown in FIG. 4A, in the comparative control, a resist
[0062]
As a result of the electron beam irradiation in the present embodiment, as shown in FIG. 3C, the spread of the
[0063]
In contrast, as shown in FIG. 2B, in the comparative control, the
[0064]
As described above, according to the lithography method according to the present embodiment, it is possible to perform resist modification while suppressing the spread (deformation degree) of an isolated groove pattern having a width of 0.15 μm, thereby achieving thinning of the resist film. Further fine processing.
[0065]
Then, when the
[0066]
(Comparative Example 1)
Here, the comparative example of Embodiment 12 mentioned above is demonstrated.
In this comparative example, the same sample as in Embodiment 1 was used, and the acceleration voltage in Step 1 was increased.
Specifically, in step 1, the acceleration voltage is 2 kV, the current value is 3 mA, and the electron beam dose is 1 mC / cm. 2 In the next step 2, the acceleration voltage is 5 kV, the current value is 12 mA, and the electron beam dose is 2 mC / cm. 2 The degree of pattern deformation was observed by SEM.
[0067]
As a result, as in the comparison control of the twelfth embodiment, the expansion of the groove pattern could not be suppressed.
[0068]
(Embodiment 13)
In this embodiment, the electron beam irradiation of steps 1 and 2 of the present invention was performed on various resists that were exposed to light having a wavelength of 193 nm.
[0069]
The resist material used here is
(1) In addition to the above PAR700 (acrylic resist)
(2) Methyl adamantyl methacrylate-γ-butyrolactone methacrylate copolymer resist,
(3) Methyl adamantyl methacrylate-mevalonic lactone methacrylate copolymer resist,
(4) methyl adamantyl methacrylate-hydroxy γ-butyrolactone methacrylate copolymer resist,
A total of three types of acrylic resists were examined.
[0070]
In addition, a resist of a hybrid type resist (resist mixed with acrylic-COMA system: trade name AX2020p, manufactured by Clariant) was also examined.
[0071]
For the evaluation, the resist film thickness was set to 390 nm, and a contact hole pattern having a diameter of 0.15 μm was formed and used. In the electron beam irradiation method, in Step 1, the acceleration voltage is 1 kV, the current value is 3 mA, and the electron beam irradiation amount is 100 μC / cm. 2 In the subsequent step 2, the acceleration voltage was 5 kV, the current value was 12 mA, and the electron beam dose was 2.9 mC / cm 2.
[0072]
As a result, pattern deformation could be suppressed for the above four types of resists as in the case of using the trade name PAR-700 in the first embodiment.
[0073]
(Comparative Example 2)
Here, a comparative example of the above-described
In this comparative example,
(1) A resist film which is an alicyclic resist and has a film thickness of 390 nm.
(2) A resist film which is an aromatic resist and has a thickness of 490 nm.
Each of these resists has an acceleration voltage of 5 kV, a current value of 12 mA, and an electron beam dose of 3 mC / cm. 2 Electron beam irradiation with a single acceleration voltage was performed under the irradiation conditions as follows, and the rate of change in resist film thickness was compared.
[0074]
As a result, the film thickness of (1) alicyclic resists is reduced by about 20% to 30% (depending on the resist material), whereas (2) about 10% for aromatic resists. The film thickness decreases. Thus, with electron beam irradiation, the alicyclic resist undergoes a greater change in film thickness than other types of resists. Therefore, the influence of pattern deformation and dimensional variation due to electron beam irradiation is further increased.
[0075]
In other words, it can be seen that the electron beam irradiation in steps 1 and 2 in the present invention has the most effective effect of suppressing pattern deformation when used for an alicyclic resist.
[0076]
Hereinafter, various aspects of the present invention will be collectively described as supplementary notes.
[0077]
(Appendix 1) A step of coating and forming a resist film;
Patterning the resist film into a predetermined shape;
Irradiating the resist film after patterning with an electron beam to modify the resist film;
Including
The step of modifying the resist film includes:
The electron beam dose is 100 μC / cm with a low acceleration voltage. 2 The first step of performing the electron beam irradiation as described above and modifying only the surface layer of the resist film;
A second step of modifying the resist film as a whole by performing one-stage or multi-stage electron beam irradiation with an acceleration voltage set gradually higher;
A lithography method comprising the steps of:
[0078]
(Appendix 2) The lithography method according to appendix 1, wherein the resist film is made of a composition containing an alicyclic group.
[0079]
(Supplementary note 3) The lithography method according to Supplementary note 1 or 2, wherein the acceleration voltage in the first step is 2 kV or less.
[0080]
(Supplementary note 4) The lithography method according to supplementary note 1 or 2, wherein the predetermined shape includes an opening pattern, and the acceleration voltage in the first step is 2 kV or less.
[0081]
(Supplementary note 5) The lithography method according to supplementary note 1 or 2, wherein the predetermined shape includes an isolated groove pattern, and an acceleration voltage in the first step is 1 kV or less.
[0082]
(Appendix 6) A step of applying a resist film on a film to be processed formed above a substrate;
Patterning the resist film into a predetermined shape;
Irradiating the resist film after patterning with an electron beam to modify the resist film;
Etching the film to be processed into a shape following a predetermined shape using the resist film as a mask;
Including
The step of modifying the resist film includes:
The electron beam dose is 100 μC / cm with a low acceleration voltage. 2 The first step of performing the electron beam irradiation as described above and modifying only the surface layer of the resist film;
A second step of modifying the resist film as a whole by performing one-stage or multi-stage electron beam irradiation with an acceleration voltage set gradually higher;
The processing method characterized by including.
[0083]
(Supplementary note 7) The processing method according to supplementary note 6, wherein the resist film is made of a composition containing an alicyclic group.
[0084]
(Supplementary note 8) The processing method according to supplementary note 6 or 7, wherein the acceleration voltage in the first step is 2 kV or less.
[0085]
(Supplementary note 9) The processing method according to supplementary note 6 or 7, wherein the predetermined shape includes an opening pattern, and the acceleration voltage in the first step is 2 kV or less.
[0086]
(Supplementary note 10) The processing method according to supplementary note 6 or 7, wherein the predetermined shape includes an isolated groove pattern, and the acceleration voltage in the first step is 1 kV or less.
[0087]
【The invention's effect】
According to the present invention, the resist film after patterning is modified by electron beam irradiation without causing almost any pattern deformation of the resist film, and the resist film is thinned to manufacture a semiconductor device or a liquid crystal device. Further fine processing can be performed on a film to be processed such as a conductive film, an insulating film, and a semiconductor film.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a lithography method and an etching method according to a first embodiment.
FIG. 2 is a schematic sectional view showing a lithography method and an etching method using a conventional single acceleration voltage irradiation method as a comparative control in the first embodiment.
FIG. 3 is a schematic sectional view showing a lithography method and an etching method according to a second embodiment.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a lithography method and an etching method using a conventional single acceleration voltage irradiation method as a comparison in the second embodiment.
[Explanation of symbols]
1, 11, 101, 111 Silicon oxide film
12, 102, 112 resist film
3,103 Contact hole pattern
4 Surface layer (of resist film 2)
5 Contact hole
13,113 Isolated groove pattern
14 Surface layer (of resist film 12)
15 groove
Claims (4)
前記レジスト膜を所定形状にパターニングする工程と、
パターニング後の前記レジスト膜に電子線を照射し、当該レジスト膜を改質する工程と
を含み、
前記レジスト膜を改質する工程は、
２ｋＶ以下の低い加速電圧で電子線照射量を１００μＣ／ｃｍ2以上として前記電子線照射を行い、前記レジスト膜の表層のみを改質する第１のステップと、
加速電圧を徐々に高く設定した１段階または多段階の前記電子線照射を行い、前記レジスト膜の全体を改質する第２のステップと
を含むことを特徴とするリソグラフィー方法。Applying and forming a resist film;
Patterning the resist film into a predetermined shape;
Irradiating the resist film after patterning with an electron beam to modify the resist film,
The step of modifying the resist film includes:
A first step of modifying only the surface layer of the resist film by performing the electron beam irradiation with an electron beam irradiation dose of 100 μC / cm 2 or more at a low acceleration voltage of 2 kV or less ;
And a second step of modifying the resist film as a whole by performing one-stage or multi-stage electron beam irradiation with an acceleration voltage set to be gradually higher.
前記レジスト膜を所定形状にパターニングする工程と、
パターニング後の前記レジスト膜に電子線を照射し、当該レジスト膜を改質する工程と、
前記レジスト膜をマスクとして、前記被加工膜を所定形状に倣った形状にエッチングする工程と
を含み、
前記レジスト膜を改質する工程は、
２ｋＶ以下の低い加速電圧で電子線照射量を１００μＣ／ｃｍ2以上として前記電子線照射を行い、前記レジスト膜の表層のみを改質する第１のステップと、
加速電圧を徐々に高く設定した１段階または多段階の前記電子線照射を行い、前記レジスト膜の全体を改質する第２のステップと
を含むことを特徴とする加工方法。Coating and forming a resist film on the film to be processed formed above the substrate;
Patterning the resist film into a predetermined shape;
Irradiating the resist film after patterning with an electron beam to modify the resist film;
Etching the processed film into a shape following a predetermined shape using the resist film as a mask,
The step of modifying the resist film includes:
A first step of modifying only the surface layer of the resist film by performing the electron beam irradiation with an electron beam irradiation dose of 100 μC / cm 2 or more at a low acceleration voltage of 2 kV or less ;
And a second step of modifying the resist film as a whole by performing one-stage or multi-stage electron beam irradiation with an acceleration voltage set gradually higher.
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