JPH05291130A - Multilayer resist method and manufacture of semiconductor device - Google Patents

Multilayer resist method and manufacture of semiconductor device

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JPH05291130A
JPH05291130A JP9628592A JP9628592A JPH05291130A JP H05291130 A JPH05291130 A JP H05291130A JP 9628592 A JP9628592 A JP 9628592A JP 9628592 A JP9628592 A JP 9628592A JP H05291130 A JPH05291130 A JP H05291130A
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JP
Japan
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resist
catalyst
layer
layer resist
pattern
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Application number
JP9628592A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Shiraishi
洋 白石
Takashi Soga
隆 曽我
Fumio Murai
二三夫 村井
Hidenori Yamaguchi
秀範 山口
Toshio Sakamizu
登志夫 逆水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Showa Denko Materials Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To prevent pattern deterioration clue to diffusion of catalyst material into lower layer resist, by containing catalyst generating agent in the composition of a part where the lower layer resist comes into contact with an upper layer resist, which agent generates the same kind of catalyst as the catalyst used in the latent image forming reaction in relation to the development of chemical amplification system resist. CONSTITUTION:Composition composed of the following is dissolved; 80wt.% of crezol novolak resin, 15wt.% of heat crosslinking agent of 3-substituted ester of trihydroxybenzophenone and o-naphthoquinone diazidesulfonic acid, and 5wt.% of acid generating agent of triphenyl-sulfonium trifluoromethanesulfonate A coating film is formed from the above solution by a spin-coating method, and turned into first lower layer resist 3. Chemical amplification system resist which contains silicon is dissolved, and an upper resist layer 2 is formed by spin-coating. Writing is performed by electron beam irradiation. At this time, an acid catalyst generating part 8 which compensates diffusion of acid catalyst is formed just under a latent image 7.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、KrFエキシマレーザ
(248nm)等を光源にした遠紫外線リソグラフィや
電子線リソグラフィに多層レジスト法を適用してパタン
形成を行う半導体装置の製造方法に係り、特に、これら
の線源に高い感度を示す化学増幅系シリコン含有レジス
トを用いて、工程の簡略化を図った多層レジスト法及び
多層レジスト法を用いた半導体装置の製造方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device for forming a pattern by applying a multi-layer resist method to deep ultraviolet lithography or electron beam lithography using a KrF excimer laser (248 nm) as a light source. The present invention relates to a multi-layer resist method in which a chemically amplified silicon-containing resist exhibiting high sensitivity to these radiation sources is used to simplify the process, and a semiconductor device manufacturing method using the multi-layer resist method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、光リソグラフィで用いられる感光
性樹脂材料、フォトレジストは、被エッチング加工基板
上に形成された塗膜として用いられ、この塗膜に所定の
パタン状の光を照射し、当該パタン状潜像を当該塗膜中
に形成し、現像することで所定パタンのレジスト像を得
る。光リソグラフィは、このレジスト像をマスクとして
エッチング工程により被エッチング加工基板上に所定パ
タンを形成するものであった。
2. Description of the Related Art Conventionally, a photosensitive resin material and a photoresist used in photolithography are used as a coating film formed on a substrate to be etched, and the coating film is irradiated with a predetermined pattern of light. The pattern-shaped latent image is formed in the coating film and developed to obtain a resist image having a predetermined pattern. The photolithography is to form a predetermined pattern on a substrate to be etched by an etching process using the resist image as a mask.

【0003】近年、このような単層レジスト法では、加
工寸法に対して基板の段差が無視できない大きさにな
り、段差によって生じるレジストの膜厚変動が解像度に
影響する事態となってきた。すなわち、パタン状照射光
と基板からの反射光とはレジスト膜中で定在波を形成
し、そのレジスト中の潜像に影響を与えるが、基板段差
によってレジスト膜厚が変化していればその像質に対す
る影響も大きくなる。さらに、最適な現像時間もレジス
ト膜厚によって異なるので、解像性能は、基板段差の有
無により更に左右される。
In recent years, in such a single-layer resist method, the step difference of the substrate becomes a size that cannot be ignored with respect to the processing dimension, and the variation in the resist film thickness caused by the step difference affects the resolution. That is, the pattern irradiation light and the reflected light from the substrate form a standing wave in the resist film, which affects the latent image in the resist, but if the resist film thickness changes due to the substrate step, The effect on image quality is also large. Further, since the optimum developing time also depends on the resist film thickness, the resolution performance is further influenced by the presence / absence of a substrate step.

【0004】このような問題を解決する手段の一つは、
多層レジスト法と呼ばれる方法で、代表的な方法は、エ
ッチング加工するべき基板上にそのエッチング加工に大
きな耐性を持つ有機樹脂からなる下層レジスト,塗布性
ガラス等からなる比較的薄い中間層、そして、紫外線等
のパタン状露光によって所定パタンイメージを形成する
上層レジストの3層を用いる3層レジスト法と呼ばれる
ものである。3層レジスト法等の多層レジスト法では、
段差のある基板も下層レジストによって平坦化される。
そのため、この下層レジストは、平坦化層とも呼ばれ
る。平坦化層上に形成された中間層は、所定パタンイメ
ージを形成した上層レジストをマスクとするエッチング
によりパタン転写される。続いて、この中間層パタンを
マスクに、酸素の反応性イオンエッチング(O2RIE)
等により有機樹脂からなる下層平坦化層にパタン転写を
行う。
One of means for solving such a problem is
In a method called a multi-layer resist method, a typical method is a lower layer resist made of an organic resin having a high resistance to the etching process on a substrate to be etched, a relatively thin intermediate layer made of a coatable glass, and the like, and This is called a three-layer resist method using three layers of an upper layer resist that forms a predetermined pattern image by pattern exposure such as ultraviolet rays. In a multi-layer resist method such as a three-layer resist method,
A substrate having a step is also flattened by the lower resist.
Therefore, this lower layer resist is also called a flattening layer. The intermediate layer formed on the flattening layer is pattern-transferred by etching using the upper layer resist on which a predetermined pattern image is formed as a mask. Subsequently, using this intermediate layer pattern as a mask, oxygen reactive ion etching (O 2 RIE) is performed.
The pattern transfer is performed on the lower flattening layer made of an organic resin by the above method.

【0005】この方法では、下層平坦化層を、パタン形
成前に充分熱架橋反応等で安定化できるので、さまざま
な基板のドライエッチングに対しても充分な耐性を持た
せることができて、汎用性が高く、下層レジストへのパ
タン転写に用いるエッチング加工に方向性のある反応性
イオンエッチングを使用できるので形成された下層レジ
ストパタンは、高いアスペクト比のものになる。また、
上層イメージングレジストも、すでに平坦化された基板
上に形成でき、しかも、一般に、有機高分子系のレジス
トは、中間層であるガラス質のエッチングに用いるフッ
素プラズマに対する耐性が大きく、比較的薄膜で使用で
きるので、単層レジストを用いたリソグラフィに比べ解
像性能の点で有利である。
According to this method, the lower planarizing layer can be sufficiently stabilized by a thermal crosslinking reaction or the like before the pattern is formed, so that it can have sufficient resistance to dry etching of various substrates, and thus can be used for general purpose. Since the reactive ion etching having high property and directional property can be used for the etching process used for transferring the pattern to the lower layer resist, the formed lower layer resist pattern has a high aspect ratio. Also,
The upper layer imaging resist can also be formed on the already flattened substrate, and in general, the organic polymer type resist has a large resistance to the fluorine plasma used for the glassy etching of the intermediate layer and is used in a relatively thin film. Therefore, it is advantageous in resolution performance as compared with lithography using a single-layer resist.

【0006】しかし多層レジスト法は、そのプロセスが
複雑で工業的に用いるうえで不利である。これを補うた
めに、上層レジストとして、O2RIE 耐性の大きなシ
リコン含有型のレジストを用いる方法も開発されてい
る。このような2層レジスト法に使用できるシリコン含
有レジストに関しては、米国特許第4,689,288 号,第4,
722,881号等に記載されている。
However, the multi-layer resist method is complicated in its process and is disadvantageous in industrial use. In order to compensate for this, a method using a silicon-containing resist having a large O 2 RIE resistance has been developed as the upper layer resist. Regarding a silicon-containing resist that can be used in such a two-layer resist method, U.S. Pat. No. 4,689,288, 4,
722,881 etc.

【0007】一方、最近リソグラフィ光源に関して、光
学的解像度を向上するため、従来広く用いられていた、
高圧水銀ランプの輝線であるg-線(436nm)やi-
線(365nm)より短波長の線源である、KrFエキ
シマレーザ(248nm)等を光源にした遠紫外線リソ
グラフィや、電子線リソグラフィ,X線リソグラフィ等
の検討が進められている。これらの線源に感度や解像
度,露光プロファイル等の点で有利な種々の化学増幅系
レジストが開発された。特開平2−173647 号,特開平2−
129642 号,特開平2−105156 号公報に記載されている
ように、2層レジスト法への適用をめざしたシリコン含
有型の化学増幅系レジストの開発も行われている。
On the other hand, recently, a lithography light source has been widely used in order to improve the optical resolution.
The g-line (436 nm) and i- which are the emission lines of a high pressure mercury lamp
Far-ultraviolet lithography using a KrF excimer laser (248 nm) or the like, which is a radiation source having a wavelength shorter than that of a line (365 nm), electron beam lithography, X-ray lithography, and the like are under study. Various chemically amplified resists have been developed that are advantageous for these sources in terms of sensitivity, resolution, exposure profile, etc. JP-A-2-173647, JP-A-2-
As described in JP-A No. 129642 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-105156, a silicon-containing chemically amplified resist aiming at application to a two-layer resist method has also been developed.

【0008】化学増幅系レジストとは、パタン状露光に
よって触媒物質を生成せしめ、この触媒物質を触媒とす
る反応によって、現像に関わるパタン形成反応を誘起す
ることを利用したレジストである。従って、パタン状露
光によって、直接、現像に係わる潜像の形成反応を誘起
する従来のレジストに比べ、露光によって生成するわず
かな触媒を潜像形成反応に利用するので、実効的に高い
感度となる。
[0008] The chemically amplified resist is a resist that utilizes a pattern-like exposure to generate a catalytic substance and induce a pattern forming reaction related to development by a reaction using the catalytic substance as a catalyst. Therefore, as compared with the conventional resist that directly induces the latent image formation reaction related to development by the pattern-like exposure, a slight catalyst generated by the exposure is used for the latent image formation reaction, so that the sensitivity is effectively high. ..

【0009】しかし、これを上層イメージングレジスト
として多層レジスト法に用いる場合、露光によって生じ
たわずかな触媒が、それと接する下層レジストに拡散す
ることで、界面部の触媒濃度が低下し、潜像形成反応が
不十分となり、現像パタンが劣化する。3層レジストプ
ロセスに化学増幅系レジストを適用した場合に出現する
このような現象とその対策に関しては、特開平3−14163
2号,特開平2−290012号に述べられている。しかし、シ
リコン含有化学増幅系レジストを用いた2層レジスト法
では、上層イメージングレジストに接する下層は有機樹
脂層であり、公知例に記載された方法を用いることはで
きない。
However, when this is used in the multilayer resist method as an upper layer imaging resist, a slight amount of catalyst generated by exposure diffuses to the lower layer resist in contact therewith, thereby lowering the catalyst concentration at the interface portion and causing a latent image forming reaction. Becomes insufficient and the development pattern deteriorates. Regarding such a phenomenon that appears when a chemically amplified resist is applied to a three-layer resist process and its countermeasure, Japanese Patent Laid-Open No. 14163/1993
2 and JP-A-2-290012. However, in the two-layer resist method using a silicon-containing chemically amplified resist, the lower layer in contact with the upper imaging resist is an organic resin layer, and the method described in the known example cannot be used.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は、シリコン含有化学増幅系レジストを上層イメージン
グレジストとして形成したパタンを、有機樹脂からなる
下層レジストに酸素の反応性イオンエッチングで転写す
る多層レジスト法で問題となる露光生成触媒の下層への
拡散に基づくパタン劣化を防止し、工業的に有利な多層
レジスト法を実現することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to transfer a pattern in which a silicon-containing chemically amplified resist is used as an upper layer imaging resist to a lower layer resist made of an organic resin by oxygen reactive ion etching. An object of the present invention is to prevent the pattern deterioration due to the diffusion to the lower layer of the exposure generation catalyst, which is a problem in the resist method, and realize an industrially advantageous multilayer resist method.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記課題は、シリコン含
有化学増幅系レジストを用いて形成した上層レジストパ
タンをマスクとして、このパタンを酸素プラズマを含む
ドライエッチング媒体を用いて有機樹脂からなる下層レ
ジスト層に転写する多層レジスト法において、前記下層
レジストの少なくとも前記上層レジストに接触する部分
の組成中に、化学増幅系レジストの現像に係わる潜像形
成反応で使用される触媒と同種の触媒を発生させる触媒
発生剤を含有することを特徴とする多層レジスト法によ
って達成される。
The above problems are solved by using an upper layer resist pattern formed using a silicon-containing chemically amplified resist as a mask, and using this pattern as a lower layer resist made of an organic resin using a dry etching medium containing oxygen plasma. In the multi-layer resist method of transferring to a layer, a catalyst of the same kind as the catalyst used in the latent image forming reaction relating to the development of the chemically amplified resist is generated in the composition of at least a portion of the lower layer resist in contact with the upper layer resist. It is achieved by a multi-layer resist method characterized by containing a catalyst generator.

【0012】本発明に使用できるシリコン含有化学増幅
系レジストは、特開平2−173647 号,特開平2−129642
号,特開平2−105156 号公報に記載される活性化学線の
照射によって、酸等の触媒物質を生成し、触媒物質生成
部に沿って、現像に係わる潜像を触媒反応によって形成
するシリコン樹脂を用いたパタン形成用組成物が挙げら
れる。
Silicon-containing chemically amplified resists usable in the present invention are disclosed in JP-A-2-173647 and JP-A-2-129642.
No. 2, JP-A-2-105156, a silicone resin which produces a catalytic substance such as an acid by irradiation with active actinic radiation and forms a latent image for development by a catalytic reaction along the catalytic substance producing portion. A pattern forming composition using

【0013】本発明の下層レジストの少なくとも上層レ
ジストに接触する部分の組成中に、含有させる触媒発生
剤は、上層レジストの現像に係わる潜像形成反応で使用
される触媒と同種の触媒を発生させる触媒発生剤、たと
えば、触媒が酸性物質であれば同様の酸性物質であれば
良い。しかし、同一の触媒を生成するものであればさら
に好適である。
The catalyst generator contained in the composition of at least the portion of the lower layer resist of the present invention which comes into contact with the upper layer resist generates a catalyst of the same kind as the catalyst used in the latent image forming reaction involved in the development of the upper layer resist. If the catalyst generator, for example, the catalyst is an acidic substance, the same acidic substance may be used. However, it is more suitable if it produces the same catalyst.

【0014】下層レジスト層は、半導体基板のドライエ
ッチング加工のレジストパタンそのものとなるので、熱
処理等によって架橋不溶化していることが望ましいが、
さらに、上層レジスト塗布時には、すでに塗布溶媒に対
して不溶していることが必要である。したがって、下層
レジスト中に含有せしめる触媒発生剤は、下層レジスト
の不溶化処理に十分耐性を持つことが望まれる。この点
で、加熱処理による下層レジストの不溶化を利用する場
合には、酸触媒反応を利用する化学増幅系に対しては、
耐熱性の大きなオニウム塩が好適であった。しかし、本
発明は、パタン露光に沿って上層レジストに接する下層
レジスト部分に、上層レジストの現像に係わる潜像を形
成する触媒反応を補償する触媒を生成せしめることに特
徴があるのであって、酸触媒発生剤としてオニウム塩に
限定するものではない。
Since the lower resist layer is the resist pattern itself of the dry etching process of the semiconductor substrate, it is desirable that the lower resist layer is crosslinked and insolubilized by heat treatment or the like.
Furthermore, when the upper layer resist is applied, it must already be insoluble in the application solvent. Therefore, the catalyst generator contained in the lower layer resist is desired to have sufficient resistance to the insolubilization treatment of the lower layer resist. In this respect, when utilizing the insolubilization of the lower layer resist by the heat treatment, for the chemical amplification system utilizing the acid-catalyzed reaction,
An onium salt having a large heat resistance was suitable. However, the present invention is characterized in that a catalyst for compensating a catalytic reaction that forms a latent image related to the development of the upper layer resist is generated in the lower layer resist portion which contacts the upper layer resist along the pattern exposure. The catalyst generator is not limited to onium salts.

【0015】[0015]

【作用】シリコン含有化学増幅系レジストを用いて形成
した上層レジストパタンをマスクとして、パタンを酸素
プラズマを含むドライエッチング媒体を用いて有機樹脂
からなる下層レジスト層に転写する多層レジスト法で
は、上層レジスト中に潜像に沿って生成された触媒物質
は、下層レジスト層との界面付近において濃度勾配を生
じる。従って、下層レジスト層が上層レジストのマトリ
ックス樹脂と類似した有機樹脂層であると、濃度勾配に
依存した下層レジスト層への生成触媒物質の拡散は避け
られず、これに伴って上層レジストの現像に係わるパタ
ン潜像形成反応もこの界面付近において不十分となり、
良好な上層レジストパタンが得られなくなった。
[Function] With the upper layer resist pattern formed by using the silicon-containing chemically amplified resist, the upper layer resist pattern is transferred to the lower layer resist layer made of an organic resin by using the dry etching medium containing oxygen plasma as a mask. The catalyst substance generated along the latent image produces a concentration gradient in the vicinity of the interface with the lower resist layer. Therefore, when the lower resist layer is an organic resin layer similar to the matrix resin of the upper resist, the diffusion of the generated catalyst substance into the lower resist layer depending on the concentration gradient is unavoidable, which is accompanied by the development of the upper resist. The related pattern latent image formation reaction becomes insufficient near this interface,
A good upper layer resist pattern could not be obtained.

【0016】本発明では、下層レジストの少なくとも上
層レジストに接触する部分の組成中に、化学増幅系レジ
ストの現像に係わる潜像形成反応で使用される触媒と同
種の触媒を発生させる触媒発生剤を含有するので、上層
レジストへのパタン状露光にともなって、必然的に露光
される下層レジストの上層レジストに接する部分にも、
上層レジストの現像に係わるパタン潜像形成反応に使用
されるものと同種の触媒物質が生成される。この下層レ
ジスト中に生成した触媒物質が、上層レジスト中に潜像
に沿って生成された触媒物質の下層レジスト層への拡散
に伴って失われる触媒物質の補償作用をはたすため、上
層レジスト中の現像に係わる潜像形成反応が下層レジス
トとの界面において不十分となることは、大幅に減少、
あるいは、回避できる。
In the present invention, in the composition of at least the portion of the lower layer resist that contacts the upper layer resist, a catalyst generator that generates the same kind of catalyst as the catalyst used in the latent image forming reaction relating to the development of the chemically amplified resist is used. Since it contains, in the pattern-wise exposure to the upper layer resist, even in the portion in contact with the upper layer resist of the lower layer resist which is inevitably exposed,
The same kind of catalytic substance as that used in the pattern latent image forming reaction involved in the development of the upper resist is produced. The catalyst substance generated in the lower layer resist compensates for the catalyst substance that is lost along with the diffusion of the catalyst substance generated along the latent image in the upper layer resist to the lower layer resist layer. The fact that the latent image forming reaction related to development is insufficient at the interface with the lower layer resist is greatly reduced.
Alternatively, it can be avoided.

【0017】[0017]

【実施例】【Example】

〈実施例1〉電子線描画技術を用いてシリコン半導体装
置の配線層を加工するプロセスに、本発明を適用した実
施例について図1を用いて説明する。
<Example 1> An example in which the present invention is applied to a process of processing a wiring layer of a silicon semiconductor device using an electron beam drawing technique will be described with reference to FIG.

【0018】シリコン半導体基板6上に配線層となる厚
さ0.7μm のアルミニウム膜5を形成した後、放射線
誘起導電性下層レジスト材料RE−3960B(日立化
成工業製品)を塗布し、180℃で5分間ベークして厚
さ1.6μm の第二の下層レジスト層4を形成した。
After forming an aluminum film 5 having a thickness of 0.7 μm to be a wiring layer on a silicon semiconductor substrate 6, a radiation-induced conductive lower layer resist material RE-3960B (Hitachi Chemical Co., Ltd. product) is applied at 180 ° C. After baking for 5 minutes, a second lower resist layer 4 having a thickness of 1.6 μm was formed.

【0019】その上に、クレゾールノボラック樹脂:8
0重量部、トリヒドロキシベンゾフェノンとo−ナフト
キノンジアジドスルホン酸の3置換エステルを熱架橋材
として15重量部、酸発生剤としてトリフェニルスルホ
ニウムトリフルオロメタンスルホン酸塩:5重量部から
なる組成物を、固形分濃度約7wt.% で酢酸2−エト
キシエチルに溶解した溶液から回転塗布法で塗膜を形成
し、さらに、180℃で10分間ベークして厚さ0.1
5μm の酸発生剤を含有した第一の下層レジスト層3
とした。
On top of that, cresol novolac resin: 8
A composition comprising 0 parts by weight, 15 parts by weight of a trisubstituted ester of trihydroxybenzophenone and o-naphthoquinonediazide sulfonic acid as a thermal crosslinking agent, and 5 parts by weight of triphenylsulfonium trifluoromethane sulfonate as an acid generator, A coating film is formed by a spin coating method from a solution dissolved in 2-ethoxyethyl acetate at a concentration of about 7 wt.%, And further baked at 180 ° C for 10 minutes to a thickness of 0.1.
First lower resist layer 3 containing 5 μm acid generator
And

【0020】次に、シリコン含有化学増幅系レジストと
してアルカリ可溶性のシリコン樹脂であるポリヒドロキ
シベンジルシルセスキオキサン:90重量部とジフェニ
ルシランジオール:10重量部、トリフェニルスルホニ
ウムトリフルオロメタンスルホン酸塩:8重量部からな
る組成物を固形分濃度約20wt.% で酢酸2−エトキ
シエチルに溶解した溶液から回転塗布法で塗膜を形成
し、さらに、80℃で10分間ベークして厚さ0.3μ
m の上層レジスト層2とした。
Next, as a silicon-containing chemically amplified resist, alkali-soluble silicon resin polyhydroxybenzylsilsesquioxane: 90 parts by weight, diphenylsilanediol: 10 parts by weight, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate: 8 A coating film is formed by a spin coating method from a solution prepared by dissolving a composition of 1 part by weight in a solid concentration of about 20 wt.% In 2-ethoxyethyl acetate, and further baked at 80 ° C. for 10 minutes to a thickness of 0.3 μm.
m 2 as the upper resist layer 2.

【0021】活性化学線1として、加速電圧30kVの
電子線描画装置を用いて、所定の配線パタン状に電子線
を照射量:2マイクロクーロン/cm2 で描画した。上層
レジスト中の電子線露光部に沿って形成された酸触媒発
生部分からなる潜像7の直下には、おなじ露光によって
上層レジスト中の酸触媒の拡散を補償する酸触媒発生部
8が形成される。
As the active actinic rays 1, an electron beam drawing apparatus having an accelerating voltage of 30 kV was used to draw an electron beam in a predetermined wiring pattern at a dose of 2 microcoulombs / cm 2 . Immediately below the latent image 7 consisting of the acid catalyst generation portion formed along the electron beam exposed portion in the upper layer resist, an acid catalyst generation portion 8 for compensating the diffusion of the acid catalyst in the upper layer resist by the same exposure is formed. It

【0022】次いで半導体基板を90℃で10分間ベー
クすることで、パタン形状に応じた現像に係わる潜像の
形成反応を促進し、水酸化テトラメチルアンモニウム水
溶液(濃度1.4wt%)を現像液として、上層レジスト
層2を現像し、現像パタン9を得た。現像パタン9をエ
ッチングマスクとして第二及び第一の下層レジスト層4
を酸素の反応性イオンエッチングによりエッチング処理
し、配線層5を加工するために用いる下層レジストパタ
ン10を得た。このレジストパタンをエッチングマスク
としてアルミニウム配線層5をドライエッチング加工し
たところアスペクト比の良好な微細な配線パタン11を
形成できた。
Then, the semiconductor substrate is baked at 90 ° C. for 10 minutes to accelerate the latent image formation reaction associated with the development according to the pattern shape, and a tetramethylammonium hydroxide aqueous solution (concentration 1.4 wt%) is used as the developing solution. As the above, the upper resist layer 2 was developed to obtain a development pattern 9. The second and first lower resist layers 4 using the development pattern 9 as an etching mask.
Was subjected to etching treatment by reactive ion etching of oxygen to obtain a lower layer resist pattern 10 used for processing the wiring layer 5. When the aluminum wiring layer 5 was dry-etched using this resist pattern as an etching mask, a fine wiring pattern 11 having a good aspect ratio could be formed.

【0023】〈実施例2〉電子線に代えて、波長248
nmのKrFエキシマレーザ光源を用いた遠紫外線露光
技術を用いた以外は、実施例1と同様なプロセスを用い
て、シリコン半導体装置の配線層を加工したところ、ア
スペクト比の良好な微細な配線パタンを形成できた。こ
のとき、遠紫外線の露光量は、5ミリジュール/cm2
あった。
<Embodiment 2> A wavelength of 248 is used instead of the electron beam.
A wiring layer of a silicon semiconductor device was processed using the same process as in Example 1 except that the deep ultraviolet exposure technique using a KrF excimer laser light source of nm was used, and a fine wiring pattern with a good aspect ratio was obtained. Could be formed. At this time, the exposure amount of far ultraviolet rays was 5 millijoules / cm 2 .

【0024】〈実施例3〉実施例1における活性化学線
として、線幅0.5μm 以下のパタンは、電子線を用い
て描画し、それより大きい線幅を持つパタンは実施例2
で使用したKrFエキシマレーザステッパを用いて露光
したことを除いて他のプロセスは、実施例1に準じる方
法で、半導体基板状にアルミニウム配線層を加工したと
ころ実施例1より短時間で同様の良好なアスペクト比の
配線パタンを形成できた。
<Embodiment 3> As the active actinic radiation in Embodiment 1, a pattern having a line width of 0.5 μm or less is drawn by using an electron beam, and a pattern having a line width larger than that is used in Embodiment 2.
Other processes except that the exposure was performed by using the KrF excimer laser stepper used in Example 1, and the aluminum wiring layer was processed into a semiconductor substrate in the same manner as in Example 1. A wiring pattern with a wide aspect ratio could be formed.

【0025】[0025]

【発明の効果】本発明によれば、電子線やエキシマレー
ザ光源など遠紫外線を線源に用い、多層レジスト法を適
用してパタン形成を行う半導体装置の製造方法で、これ
らの線源に高い感度を示す化学増幅系シリコン含有レジ
ストを用いて、工程の簡略化を図った多層レジスト法及
び多層レジスト法を用いた半導体装置の製造方法で問題
となる露光によって発生した触媒物質の下層レジストへ
の拡散にもとづくパタンの劣化を防止できたので、高集
積半導体装置の微細加工を高精度かつ高効率で実現でき
た。
According to the present invention, a method of manufacturing a semiconductor device in which deep ultraviolet rays such as an electron beam or an excimer laser light source is used as a radiation source and a pattern is formed by applying a multi-layer resist method, and the method is high in these radiation sources. Using a chemically amplified silicon-containing resist that exhibits sensitivity, a multilayer resist method that simplifies the process and a method of manufacturing a semiconductor device using the multilayer resist method, which is a problem in a method of exposing a catalyst material to an underlayer resist generated by exposure Since the deterioration of the pattern due to the diffusion can be prevented, the fine processing of the highly integrated semiconductor device can be realized with high accuracy and high efficiency.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の多層レジスト法を適用して潜像形成に
電子線描画技術を用いたプロセスの説明図。
FIG. 1 is an explanatory view of a process using an electron beam drawing technique for latent image formation by applying a multilayer resist method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…活性化学線、2…シリコン含有化学増幅系レジスト
からなる上層レジスト層、3…酸発生剤を含有する第一
の下層レジスト層、4…有機樹脂からなる第二の下層レ
ジスト層、5…配線金属層、6…半導体基板、7…補償
触媒発生部、8…潜像形成部、9…現像パタン、10…
下層レジストパタン。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Actinic actinic radiation, 2 ... Upper resist layer consisting of silicon-containing chemically amplified resist, 3 ... First lower resist layer containing acid generator, 4 ... Second lower resist layer consisting of organic resin, 5 ... Wiring metal layer, 6 ... Semiconductor substrate, 7 ... Compensation catalyst generating part, 8 ... Latent image forming part, 9 ... Development pattern, 10 ...
Lower layer resist pattern.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村井 二三夫 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 山口 秀範 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 逆水 登志夫 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Fumio Murai 1-280 Higashi Koikeku, Kokubunji, Tokyo Inside Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Hidenori Yamaguchi 1-280 Higashi Koikeku, Kokubunji, Tokyo Hitachi Ltd. Central Research Laboratory (72) Inventor Toshio Sakamizu 1-280 Higashi Koikekubo, Kokubunji, Tokyo Inside Hitachi Central Research Laboratory

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】シリコン含有化学増幅系レジストを用いて
形成した上層レジストパタンをマスクとして、前記上層
レジストパタンを酸素プラズマを含むドライエッチング
媒体を用いて有機樹脂からなる下層レジスト層に転写す
る多層レジスト法において、前記下層レジスト層の少な
くとも前記上層レジストに接触する部分の組成中に、化
学増幅系レジストの現像に係わる潜像形成反応で使用さ
れる触媒と同種の触媒を発生させる触媒発生剤を含有す
ることを特徴とする多層レジスト法。
1. A multi-layer resist in which the upper layer resist pattern formed using a silicon-containing chemically amplified resist is used as a mask to transfer the upper layer resist pattern to a lower layer resist layer made of an organic resin by using a dry etching medium containing oxygen plasma. In the method, the composition of at least a portion of the lower resist layer in contact with the upper resist contains a catalyst generator that generates the same catalyst as the catalyst used in the latent image forming reaction involved in the development of the chemically amplified resist. A multi-layer resist method characterized by:
【請求項2】請求項1において、前記化学増幅系レジス
トの現像に係わる潜像形成反応で使用される触媒が、酸
性物質であって、前記下層レジスト中に含有する触媒発
生剤が酸発生剤である多層レジスト法。
2. The catalyst according to claim 1, wherein the catalyst used in the latent image forming reaction involved in the development of the chemically amplified resist is an acidic substance, and the catalyst generator contained in the lower layer resist is an acid generator. Is a multi-layer resist method.
【請求項3】請求項2において、半導体基板上の所定の
膜構造をリソグラフィプロセスでパタン状に加工する工
程を含み、少なくとも一つのリソグラフィプロセスを含
む半導体装置の製造方法。
3. A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, including a step of processing a predetermined film structure on a semiconductor substrate into a pattern shape by a lithography process, and including at least one lithography process.
【請求項4】請求項3において、前記多層レジスト法の
適用プロセスが配線層の加工プロセスである半導体装置
の製造方法。
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the application process of the multilayer resist method is a wiring layer processing process.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7871761B2 (en) 2006-08-01 2011-01-18 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Resist lower layer material, resist lower layer substrate comprising the material and method for forming pattern
US8349533B2 (en) 2008-11-07 2013-01-08 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Resist lower-layer composition containing thermal acid generator, resist lower layer film-formed substrate, and patterning process

Cited By (3)

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TWI412893B (en) * 2008-11-07 2013-10-21 Shinetsu Chemical Co Resist lower-layer composition containing thermal acid generator, resist lower layer film-formed substrate, and patterning process

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