JP4552326B2 - Fine pattern forming method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造工程のフォトリソグラフィ工程における微細なレジストパターンの形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、各種半導体装置における素子の微細化が進み、フォトリソグラフィに対しても、より一層の微細化が要求されている。
そこで、この要請に応える微細化方法としては、従来より、露光波長の短波長化、露光装置のレンズの高NA化、レジスト材料の最適化などが数多く提案されている。
それらの中で代表的なものとして、例えば、特開平1−307228号公報、及び特開平7−45510号公報に記載されているように、未露光部レジストパターン形成後、レジスト軟化点以上の温度で熱処理し、レジストの熱流動によりパターンを微細化する方法(以下、第1の従来例という)が提案されている。
また、例えば、特開平6−250379号公報、特開平7−13442号公報、特開平10−73927号公報、及び特開平11−204399号公報に記載されているように、形成されたパターンの界面に化学反応により枠付けさせることで、パターン寸法を微細化する方法(以下、第2の従来例という)が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した第1の従来例では、ウエハ全体のレジストパターン全てが熱流動するため、非対称なパターン配置での形状の歪みや寸法制御性が悪いなどの問題点がある。
特に、ピッチの狭い密集パターンにおいては、レジスト材の単位体積に対して流動するレジスト材の体積が疎配列パターンの場合に比べて小さくなるため、加熱処理によるパターンの変形量が小さくなる。
すなわち、加熱処理によるパターンの変形量がパターンの疎密差によってばらつきを生じ、特に密パターンでは加熱処理によるパターン寸法の縮小化の制御は困難である。
【0004】
また、上述した第2の従来例では、界面での化学反応、具体的にはレジストパターン中に残存する酸を熱で拡散させ、架橋反応させ、未反応部分を除去し、パターンの枠付けによる寸法縮小を行なうため、レジストからの酸の発生効率、残存量、拡散効率、架橋温度などが、レジスト材の種類によって、まちまちであること、すなわち、レジスト材の種類によっては、単位界面面積当たりの酸の濃度に濃淡が生じることが想定される。
このため、パターンの面積密度によって、寸法の縮小量が異なり、仕上がり寸法が変動したり、あるいは、平面方向での縮小寸法差が生じることがある。
いずれにしても、微細なホール、あるいは、溝条、楕円といったパターンを形成する際に、上述した従来例の方法では、パターンを単に微細化する上では効果的であるものの、寸法の制御、特に疎密依存による寸法差が生じてしまうという問題がある。
【0005】
そこで本発明の目的は、パターン寸法の制御性を確保することができ、かつ、パターンの疎密依存性を制御することが可能な微細パターン形成方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、基板上に配置した光感光性高分子材料と補正マスクとを用いたフォトリソグラフィ技術により、繰り返しパターン、あるいは、異なるパターン密度を有する複数のパターンよりなる第1のパターンを形成する第1のプロセスと、前記第1のプロセスによって形成された第1のパターンに対し、パターン寸法を変化させ、微細パターンを形成する第2のプロセスとを有することを特徴とする。
【0007】
本発明の微細パターン形成方法において、第1のプロセスでは、基板上に配置した光感光性高分子材料と補正マスクとを用いたフォトリソグラフィ技術により、繰り返しパターン、あるいは、異なるパターン密度を有する複数のパターンよりなる第1のパターンを形成する。そして、この第1のプロセスに用いる補正マスクには、予め第2のプロセスによって生じる微細パターンの変形特性を考慮したマスクパターンを有するものを用いる。次に、第2のプロセスでは、第1のプロセスによって形成された第1のパターンに対し、パターン寸法を変化させ、微細パターンを形成する。より詳しくは、次の第1の工程〜第5の工程を行う。ます、第1の工程では、補正前のマスクを用いたフォトリソグラフィ技術によって基板上に光感光性高分子材料からなるパターンを形成する。次に第2の工程では、前記第1の工程で形成したパターンが設けられた基板上に架橋剤を含む上層剤を塗布して加熱処理した後に当該上層剤の未反応部分を除去することにより、当該パターンの開口幅を狭めるように当該パターンに枠づけする。さらに第3の工程では、前記第2の工程での枠づけによる前記パターンの変形度合に基づいてマスク寸法を最適化した補正マスクを得る。次いで第4の工程では、前記第3の工程で得られた補正マスクを用いたフォトリソグラフィ技術によって基板上に光感光性高分子材料からなるパターンを形成する。その後第5の工程では、前記第4の工程で形成したパターンが設けられた基板上に架橋剤を含む上層剤を塗布して加熱処理した後に当該上層剤の未反応部分を除去することにより、当該パターンの開口幅を狭めるように当該パターンに枠づけする。前記第4の工程(第2のプロセスに対応)による微細化処理は、パターン配置による疎密依存性やパターンの非対称性による寸法縮小率の異方性等といった変形が生じるが、予め第3の工程(第1のプロセスに対応)により、このような微細化による変形特性を考慮した補正マスクによってパターン(第1のパターン)が形成されているため、このような変形の発生により、結果的に所望の微細パターンを得ることが可能となる。したがって、微細化にかかわらず、パターン寸法の制御性を確保することができ、かつ、疎密依存性を制御することが可能となり、より有効な微細パターンを得ることができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による微細パターン形成方法の実施の形態について説明する。
本実施の形態による微細パターン形成方法は、フォトリソグラフィ技術を用いた第1のプロセスにより第1のパターンを形成した後、さらにパターン寸法を縮小するための第2のプロセスを施す際に、パターン配置の疎密差、非対称性、不規則による縮小寸法量の差を予めマスク寸法に加味させた補正マスクを介して第1のパターンを形成することにより、パターン配置の疎密に関係なく目的とする寸法の微細化を可能としたものである。
【0009】
また、第2のプロセスとしては、形成されたパターンに熱処理を施してフローさせるプロセス、もしくは、形成されたパターンに架橋剤を含む樹脂組成物を塗布し、パターンと上層膜との界面での化学反応による枠付けを行なうプロセスを採用する。
さらに、第2のプロセスの後者のプロセスを採用した場合に、レジストパターンに含まれる酸を拡散させ、その化学反応を利用する。ここで、拡散しすぎた酸を最適にクエンチ(除去)する方法として、パターン密度の違いによって発生した酸の量、拡散長のコントロールをするための添加剤を、第2のプロセスで使う樹脂組成物に予め含ませておくものとする。
これにより、パターン配置や非対称性なパターンによらず、寸法縮小量のばらつきを低減することが可能になる。
【0010】
なお、本形態で用いる具体的な添加剤としては、例えば、塩基性化合物、すなわち、水酸化テトラメチルアンモニウムなどのアンモニウム化合物、n−ヘキシルアミンやアニリンなどのアミン類が挙げられる。
また、これらの添加剤として、一種もしくは複数種の添加剤を併用することもできる。
このような添加剤の選択及び添加量は、形成されたレジストパターンから発生する酸の種類、強さ、拡散長の長さ、発生する酸の量によって適宜決定すればよい。
また、微細パターンのパターン形状としては、ホール形状(真円形状)に限らず、例えば、楕円形状、溝条形状、または、複数の線分よりなる異径孔形状等の各種形状に対応できるものである。
【0011】
以下、本発明の具体的な実施例を図面に基づき説明する。
なお、以下に説明する図面に示す内容は、本発明を理解できる程度に、各構成成分の寸法、形状、及び配置関係を概略的に示したものであり、また、以下の実施例に記述した内容、例えば使用材料、使用量、使用装置、膜厚、温度、時間などは本発明の一例を示すものであり、本発明は、その要旨を超えない範囲で、これらに限定されないものとする。
また、以下の実施例において、特に説明の無い限り、精密濾過後のフォトレジスト溶液の取り扱い、及び実施内容プロセスは、温湿度管理のされたイエロールームのクリーンルーム内で行ったものとする。
【0012】
図1は、本発明の一実施例におけるプロセスフローの概略を示すフローチャートである。
まず、実際のプロセスで用いる補正マスクを作成するための手順について説明する。
この作業では、実際のプロセスと同様にして、フォトリソグラフィ技術等によって第1のパターンを形成する処理(第1のプロセス)と、その第1のパターンを微細化する処理(第2のプロセス)を行ない、その結果得られたパターンから微細化に伴うパターンの変形を分析し、この分析結果から補正マスクを作成するものである。
まず、第1のプロセス(ステップS1)において、被加工基板上にレジストを膜厚0.73μmで塗布する。ここでは、ポジ型のKrF用化学増幅型レジスト(アセタールタイプ)を用いたが、これに限らない。すなわち、熱流動を起こすレジスト材料、あるいは、化学増幅型レジストであれば用いることができ、露光波長もKrFに限定されるものではない。また、後述するべーク温度や加熱温度、時間は、これに限らない。レジスト塗布、現像には、例えば、東京エレクトロン社製のACT8を使用する。
【0013】
次に、フォトリソグラフィプロセスにより、所望の部分のレジストを選択的に除去し、第1のパターンを形成する。この際、本例では次に示す工程を行う。
まず、上述したレジスト塗布後、その塗布基板をホットプレート上に載置し、90°Cの加熱温度で1分間のプリべーク処理を行う。次に、例えば、ニコン社製のKrFスキャナ(NSR−202A)によって、コンタクトホールパターンのマスクを介して40mJ/cm2 の露光量で露光する。
【0014】
次に、第1のプロセス(ステップS2)においては、補正前のマスク(ここではマスクAという)を用いてパターンを形成する。
図2(A)は、このマスクAによるパターンの具体例を示している。
このマスクAは、ホール形成のための4倍マスクであり、マスク上寸法を0.48〜1.2μmの範囲とし、ピッチに1対0.5、1対1、1対2の16列パターン配列を有するハーフトーンマスクである。また、マスク上のパターン形状は、正方形の抜きパターンである。
次に、上述したマスクAを介して露光された基板をホットプレート上に載置し、100°Cの加熱温度で1分間のポストエクスポージャべーク処理を行う。そして、2.38%の水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液によって現像し、さらに純水でリンスを行い、第1のパターンを形成する。
【0015】
次に、第2のプロセス(ステップS3)に移行する。この第2のプロセスは、上述のように形成された第1のパターンに熱処理を施してフローさせるプロセス(ステップS4)、もしくは、形成されたパターンに架橋剤を含む樹脂組成物を塗布し、パターンと上層膜との界面での化学反応による枠付けを行なうプロセス(ステップS5)が採用できるが、ここでは双方を組み合わせて行なう場合について説明する。
このプロセスでは、まず、加熱処理として、現像された基板をホットプレート上に載置し、110°Cの加熱温度で1分間のポストべーク処理を行う。
【0016】
通常の場合は、例えば260nm相当の1対2ピッチの設計に対し、220nmのホールのレジストパターンが形成される。なお、本例では、このパターンを本発明の効果を判断するための試料として、サンプル1とする。
次に、以上のようなホールパターンに、さらに水溶性樹脂組成物の上層剤を塗布し、ソフトベーク85°C、70秒、ミキシングベース90°C、90秒の加熱処理を行う。続けて、上層剤の未反応部分を除去する目的で、水系リンス液を用い、50秒間リンスする。その後、100°C、90秒のポストべークを行う。このようにして微細パターンを形成する(ステップS6)。なお、ここで形成された試料をサンプル2とする。
図2(B)は、このような第2のプロセスによって得られたパターンの具体例を示している。
【0017】
次に、このサンプル2のマスクで260nm相当の1対1の仕上がりパターンに着目し、測長を行う。
それにより、例えば、16列ある両端のホール形が縦長の楕円に変形していたものとする。また、端から内側に入るに従って、楕円から円に変形し、円形の直径は、1対1では、140nm、1対2では、120nmに仕上がっていたものとする。
そこで、このようなホール変形度合いとシュミレーション検討をもとに、マスク寸法の補正の最適化を行う。例えば、16列の両端列、端より2列目、残り中央部12列、1対1と1対2ピッチについて、各々必要な補正量をマスクAに適用し、補正マスクを得る。これをマスクBとする。
なお、補正の方法としては、以上の手順に限らないものとする。必要であれば、さらに細かく補正することも可能であり、また第1のパターンを形成するレジストの種類によっては補正の程度も小さくて良い。
【0018】
次に、以上のようにして得られた補正マスクBを用いて、ステップS1〜S6に示す第1、第2のプロセスを実行する。なお、この補正マスクBを用いて第1のパターンを作成する工程は、上述したマスクAを用いた場合と同様であるので説明は省略する。
また、このような補正マスクBを用いて形成した第1のパターンをサンプル3とする。
なお、このサンプル3において、260nm相当の1対1と1対2の仕上がりパターンに着目し、測長を行った結果、1対1、及び1対2では、16列のいずれも140nmの円形にパターンが形成されることが判明した。
【0019】
次に、補正マスクBを介して、上述した第2のプロセス(ステップS3〜S6)を施す。そして、この一連のプロセスを施す際には、ステップS5の処理で用いる水溶性樹脂組成物の上層剤には、極微量の水酸化テトラメチルアンモニウムを添加したものを用いる。これは、上述のようにレジスト材に含まれる酸のうちの拡散しすぎた酸を最適にクエンチ(除去)するためのものである。
このような第2のプロセスによって得られたパターンをサンプル4とする。
【0020】
図3は、上述した各サンプル1〜4の寸法比較表を示す説明図であり、図3(A)はマスクAを使用した場合の寸法、図3(B)は補正したマスクBを使用した場合を示している。図中の横軸は、各マスクの左からの位置(1個目〜16個目)を示し、縦軸は仕上がり寸法の測定値(nm)を示している。
図3(A)に示す実線aはサンプル1の測定値であり、破線bは第2のプロセス終了時の1対1ピッチのサンプル2の測定値、破線cは第2のプロセス終了時の1対1ピッチのサンプル2の測定値を示している。
また、図3(B)に示す破線dは第2のプロセス終了時の1対1ピッチのサンプル3の測定値、破線eは第2のプロセス終了時の1対2ピッチのサンプル3の測定値、実線fはサンプル4の測定値を示している。
図示のように、マスクAを使用した場合に比べて、補正マスクBを使用した場合は、パターン密度等に依存せず、ばらつきの小さい微細パターンを得ることができる。
すなわち、本実施の形態による微細パターン形成方法によれば、疎密依存性等を低減した微細なパターン形成が可能になる。特に、微細化が困難とされる複数の密度の異なる配列パターンが、同一層に存在するホール形成が実現でき、フォトリソグラフィを用い、超LSIの製造を実現することが可能である。
【0021】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の微細パターン形成方法では、基板上に配置した光感光性高分子材料と補正マスクとを用いたフォトリソグラフィ技術により、繰り返しパターン、あるいは、異なるパターン密度を有する複数のパターンよりなる第1のパターンを形成する第1のプロセスと、前記第1のプロセスによって形成された第1のパターンに対し、パターン寸法を変化させ、微細パターンを形成する第2のプロセスとを有する。
このため本発明によれば、パターンの微細化を行なう場合に、パターン寸法の制御性を確保することができ、かつ、疎密依存性を制御することが可能となり、より有効な微細パターンを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態におけるプロセスフローの概略を示すフローチャートである。
【図2】図1に示すプロセスで用いるパターン配列を一例を示す概略平面図である。
【図3】図1に示すプロセスを適用した場合の各プロセスにおける各サンプルの寸法比較表を示す説明図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for forming a fine resist pattern in a photolithography process of a semiconductor manufacturing process.
[0002]
[Prior art]
In recent years, miniaturization of elements in various semiconductor devices has progressed, and further miniaturization is required for photolithography.
Therefore, as a miniaturization method that meets this demand, many proposals have been made for shortening the exposure wavelength, increasing the NA of the lens of the exposure apparatus, and optimizing the resist material.
As typical ones among them, for example, as described in JP-A-1-307228 and JP-A-7-45510, after formation of the unexposed portion resist pattern, a temperature equal to or higher than the resist softening point. Has been proposed (hereinafter referred to as a first conventional example) in which the pattern is refined by thermal flow of the resist.
Further, for example, as described in JP-A-6-250379, JP-A-7-13442, JP-A-10-73927, and JP-A-11-204399, the interface of the formed pattern is used. A method (hereinafter referred to as a second conventional example) has been proposed in which a frame size is reduced by chemical reaction.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the first conventional example described above, since all the resist patterns of the entire wafer are thermally flowed, there are problems such as shape distortion and poor dimensional controllability in an asymmetric pattern arrangement.
In particular, in a dense pattern with a narrow pitch, the volume of the resist material that flows relative to the unit volume of the resist material is smaller than that in the case of a sparsely arranged pattern, so that the amount of pattern deformation due to heat treatment is small.
That is, the deformation amount of the pattern due to the heat treatment varies due to the difference in density of the pattern, and it is difficult to control the reduction of the pattern size by the heat treatment, particularly in the case of the dense pattern.
[0004]
In the second conventional example described above, the chemical reaction at the interface, specifically, the acid remaining in the resist pattern is diffused by heat to cause a cross-linking reaction, thereby removing the unreacted portion, and by patterning the pattern. In order to reduce the size, the acid generation efficiency from the resist, the remaining amount, the diffusion efficiency, the crosslinking temperature, etc. vary depending on the type of resist material, that is, depending on the type of resist material, per unit interface area It is assumed that the acid concentration varies.
For this reason, the amount of size reduction differs depending on the area density of the pattern, and the finished size may vary, or there may be a reduction in size difference in the plane direction.
In any case, when forming a pattern such as a fine hole, groove, or ellipse, the above-described conventional method is effective in simply miniaturizing the pattern, but it is particularly effective in controlling the dimensions. There is a problem that a dimensional difference due to density dependence occurs.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a fine pattern forming method capable of ensuring the controllability of pattern dimensions and controlling the pattern density dependency.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a first pattern comprising a repeated pattern or a plurality of patterns having different pattern densities by a photolithography technique using a photosensitive polymer material and a correction mask arranged on a substrate. And a second process for changing the pattern dimension to form a fine pattern with respect to the first pattern formed by the first process. .
[0007]
In the fine pattern forming method of the present invention, in the first process, a repetitive pattern or a plurality of patterns having different pattern densities are obtained by photolithography using a photosensitive polymer material and a correction mask arranged on a substrate. A first pattern made of a pattern is formed. The correction mask used in the first process is a mask having a mask pattern that takes into consideration the deformation characteristics of the fine pattern generated by the second process in advance. Next, in the second process, the pattern dimension is changed with respect to the first pattern formed by the first process to form a fine pattern. More specifically, the following first to fifth steps are performed. First, in the first step, a pattern made of a photosensitive polymer material is formed on the substrate by a photolithography technique using a mask before correction. Next, in the second step, an unreacted portion of the upper layer agent is removed after applying an upper layer agent containing a crosslinking agent on the substrate provided with the pattern formed in the first step and performing heat treatment. The frame is framed so as to narrow the opening width of the pattern. Further, in the third step, a correction mask in which the mask dimension is optimized based on the degree of deformation of the pattern by the frame formation in the second step is obtained. Next, in the fourth step, a pattern made of a photosensitive polymer material is formed on the substrate by a photolithography technique using the correction mask obtained in the third step. Thereafter, in the fifth step, by applying an upper layer agent containing a crosslinking agent on the substrate provided with the pattern formed in the fourth step and heat-treating the unreacted portion of the upper layer agent, The pattern is framed so as to narrow the opening width of the pattern. In the miniaturization process in the fourth step (corresponding to the second process) , deformations such as density dependency due to pattern arrangement and anisotropy of the dimensional reduction ratio due to pattern asymmetry occur, but the third step in advance . Since (corresponding to the first process) , the pattern (first pattern) is formed by the correction mask in consideration of the deformation characteristics due to such miniaturization. It is possible to obtain a fine pattern. Therefore, controllability of pattern dimensions can be ensured regardless of miniaturization, and density dependency can be controlled, and a more effective fine pattern can be obtained.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a fine pattern forming method according to the present invention will be described.
In the fine pattern forming method according to the present embodiment, after the first pattern is formed by the first process using the photolithography technique, the pattern placement is performed when the second process for further reducing the pattern dimension is performed. By forming the first pattern through the correction mask in which the difference in reduction size due to the density difference, asymmetry, and irregularity is added to the mask dimension in advance, the target dimension can be obtained regardless of the pattern density. Miniaturization is possible.
[0009]
In addition, as a second process, a heat treatment is performed on the formed pattern to flow, or a resin composition containing a cross-linking agent is applied to the formed pattern, and the chemical at the interface between the pattern and the upper layer film is applied. Adopt a process of framing by reaction.
Further, when the latter process of the second process is adopted, the acid contained in the resist pattern is diffused and the chemical reaction is utilized. Here, as a method for optimally quenching (removing) the excessively diffused acid, an additive for controlling the amount of acid generated due to the difference in pattern density and the diffusion length is used in the second process. It shall be included in the object beforehand.
Thereby, it is possible to reduce the variation in the size reduction amount regardless of the pattern arrangement or the asymmetric pattern.
[0010]
Specific examples of additives used in this embodiment include basic compounds, that is, ammonium compounds such as tetramethylammonium hydroxide, and amines such as n-hexylamine and aniline.
Moreover, one or more kinds of additives can be used in combination as these additives.
The selection and addition amount of such an additive may be appropriately determined according to the type, strength, diffusion length, and amount of acid generated from the formed resist pattern.
In addition, the pattern shape of the fine pattern is not limited to the hole shape (circular shape), and can correspond to various shapes such as an elliptical shape, a groove shape, or a different-diameter hole shape composed of a plurality of line segments. It is.
[0011]
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
It should be noted that the contents shown in the drawings described below schematically show the dimensions, shapes, and arrangement relationships of the constituent components to the extent that the present invention can be understood, and are described in the following examples. The contents, for example, the material used, the amount used, the device used, the film thickness, the temperature, the time, and the like show one example of the present invention, and the present invention is not limited to these in a range not exceeding the gist.
Further, in the following examples, unless otherwise specified, it is assumed that handling of the photoresist solution after microfiltration and the process of execution contents are performed in a clean room of a yellow room where temperature and humidity are controlled.
[0012]
FIG. 1 is a flowchart showing an outline of a process flow in one embodiment of the present invention.
First, a procedure for creating a correction mask used in an actual process will be described.
In this operation, similarly to the actual process, a process for forming a first pattern by a photolithography technique or the like (first process) and a process for miniaturizing the first pattern (second process) are performed. Then, the deformation of the pattern accompanying the miniaturization is analyzed from the pattern obtained as a result, and a correction mask is created from the analysis result.
First, in the first process (step S1), a resist is applied to a substrate to be processed with a film thickness of 0.73 μm. Although a positive chemically amplified resist for KrF (acetal type) is used here, the present invention is not limited to this. That is, any resist material that causes heat flow or a chemically amplified resist can be used, and the exposure wavelength is not limited to KrF. Moreover, the baking temperature, heating temperature, and time which will be described later are not limited thereto. For resist application and development, for example, ACT8 manufactured by Tokyo Electron Limited is used.
[0013]
Next, a desired portion of the resist is selectively removed by a photolithography process to form a first pattern. At this time, the following steps are performed in this example.
First, after the above-described resist coating, the coated substrate is placed on a hot plate and prebaked for 1 minute at a heating temperature of 90 ° C. Next, for example, the exposure is performed at an exposure amount of 40 mJ / cm 2 through a contact hole pattern mask by a KrF scanner (NSR-202A) manufactured by Nikon Corporation.
[0014]
Next, in the first process (step S2), a pattern is formed using a mask before correction (herein referred to as mask A).
FIG. 2A shows a specific example of a pattern using the mask A.
This mask A is a quadruple mask for hole formation, and the dimension on the mask is in the range of 0.48 to 1.2 μm, and the 16-row pattern with a pitch of 1: 0.5, 1: 1, 1: 2. A halftone mask having an array. The pattern shape on the mask is a square cut pattern.
Next, the substrate exposed through the mask A described above is placed on a hot plate, and a post-exposure bake treatment is performed at a heating temperature of 100 ° C. for 1 minute. Then, development is performed with a 2.38% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, and further rinse with pure water is performed to form a first pattern.
[0015]
Next, the process proceeds to the second process (step S3). This second process is a process of applying a heat treatment to the first pattern formed as described above (Step S4), or applying a resin composition containing a cross-linking agent to the formed pattern, A process (step S5) in which a frame is formed by a chemical reaction at the interface between the upper layer film and the upper layer film can be employed. Here, a case where both are performed in combination will be described.
In this process, first, as a heat treatment, the developed substrate is placed on a hot plate, and a post-bake treatment is performed at a heating temperature of 110 ° C. for 1 minute.
[0016]
In a normal case, for example, a resist pattern with a hole of 220 nm is formed for a design of 1 to 2 pitch corresponding to 260 nm. In this example, this pattern is set as
Next, an upper layer agent of the water-soluble resin composition is further applied to the hole pattern as described above, and heat treatment is performed at soft baking at 85 ° C. for 70 seconds and mixing base at 90 ° C. for 90 seconds. Subsequently, for the purpose of removing the unreacted portion of the upper layer agent, rinsing is performed for 50 seconds using an aqueous rinse solution. Thereafter, post baking is performed at 100 ° C. for 90 seconds. In this way, a fine pattern is formed (step S6). The sample formed here is referred to as
FIG. 2B shows a specific example of a pattern obtained by such a second process.
[0017]
Next, the length measurement is performed by paying attention to the one-to-one finished pattern corresponding to 260 nm with the mask of
Thereby, for example, it is assumed that the hole shape at both ends in 16 rows has been transformed into a vertically long ellipse. Further, it is assumed that the shape is changed from an ellipse to a circle as it enters from the end to the inside, and the circular diameter is finished at 140 nm for 1: 1 and 120 nm for 1: 1.
Therefore, optimization of mask dimension correction is performed based on such hole deformation degree and simulation studies. For example, a correction mask is obtained by applying necessary correction amounts to the mask A for each of the 16 end columns, the second column from the end, the remaining 12 central portions, and the 1: 1 and 1: 2 pitches. This is referred to as a mask B.
The correction method is not limited to the above procedure. If necessary, it can be further finely corrected, and the degree of correction may be small depending on the type of resist forming the first pattern.
[0018]
Next, using the correction mask B obtained as described above, first and second processes shown in steps S1 to S6 are performed. Note that the process of creating the first pattern using the correction mask B is the same as the process using the mask A described above, and a description thereof will be omitted.
A first pattern formed using such a correction mask B is referred to as
In this
[0019]
Next, the above-described second process (steps S3 to S6) is performed through the correction mask B. And when performing this series of processes, what added the trace amount tetramethylammonium hydroxide is used for the upper layer agent of the water-soluble resin composition used by the process of step S5. This is for optimally quenching (removing) the acid that has diffused excessively among the acids contained in the resist material as described above.
A pattern obtained by such a second process is designated as
[0020]
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a dimensional comparison table for each of the
The solid line a shown in FIG. 3A is the measurement value of the
Also, the broken line d shown in FIG. 3B is a measured value of the
As shown in the drawing, when the correction mask B is used as compared with the case where the mask A is used, a fine pattern with small variations can be obtained without depending on the pattern density or the like.
That is, according to the fine pattern forming method according to the present embodiment, it is possible to form a fine pattern with reduced density dependency and the like. In particular, it is possible to realize the formation of holes in which a plurality of arrangement patterns having different densities, which are difficult to be miniaturized, exist in the same layer, and to realize the manufacture of a VLSI using photolithography.
[0021]
【The invention's effect】
As described above, in the fine pattern forming method of the present invention, a repetitive pattern or a plurality of patterns having different pattern densities are obtained by photolithography using a photosensitive polymer material and a correction mask arranged on a substrate. A first process for forming a first pattern, and a second process for changing a pattern dimension to form a fine pattern with respect to the first pattern formed by the first process.
Therefore, according to the present invention, when pattern miniaturization is performed, the controllability of pattern dimensions can be ensured, and the dependency on density can be controlled, and a more effective fine pattern can be obtained. Can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart showing an outline of a process flow in an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic plan view showing an example of a pattern arrangement used in the process shown in FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a dimension comparison table of each sample in each process when the process shown in FIG. 1 is applied.
Claims (3)
前記第1の工程で形成したパターンが設けられた基板上に架橋剤を含む上層剤を塗布して加熱処理した後に当該上層剤の未反応部分を除去することにより、当該パターンの開口幅を狭めるように当該パターンに枠づけする第2の工程と、By applying an upper layer agent containing a crosslinking agent on the substrate provided with the pattern formed in the first step and performing heat treatment, the unreacted portion of the upper layer agent is removed, thereby narrowing the opening width of the pattern. A second step of framing the pattern,
前記第2の工程での枠づけによる前記パターンの変形度合に基づいてマスク寸法を最適化した補正マスクを得る第3の工程と、A third step of obtaining a correction mask in which a mask dimension is optimized based on the degree of deformation of the pattern by the frame formation in the second step;
前記第3の工程で得られた補正マスクを用いたフォトリソグラフィ技術によって基板上に光感光性高分子材料からなるパターンを形成する第4の工程と、A fourth step of forming a pattern made of a photosensitive polymer material on the substrate by a photolithography technique using the correction mask obtained in the third step;
前記第4の工程で形成したパターンが設けられた基板上に架橋剤を含む上層剤を塗布して加熱処理した後に当該上層剤の未反応部分を除去することにより、当該パターンの開口幅を狭めるように当該パターンに枠づけする第5の工程とを行うBy applying an upper layer agent containing a crosslinking agent on the substrate provided with the pattern formed in the fourth step and performing heat treatment, the unreacted portion of the upper layer agent is removed, thereby narrowing the opening width of the pattern. And the fifth step of framing the pattern
微細パターンの形成方法。A method for forming a fine pattern.
請求項1記載の微細パターン形成方法。 The heat treatment in the second step is one time or a plurality of times of heat treatment.
The fine pattern forming method according to claim 1 .
請求項1または2に記載の微細パターンの形成方法。The method for forming a fine pattern according to claim 1 or 2.
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