JPH07122482A - レジストパターンの形成方法 - Google Patents

レジストパターンの形成方法

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Publication number
JPH07122482A
JPH07122482A JP5270653A JP27065393A JPH07122482A JP H07122482 A JPH07122482 A JP H07122482A JP 5270653 A JP5270653 A JP 5270653A JP 27065393 A JP27065393 A JP 27065393A JP H07122482 A JPH07122482 A JP H07122482A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
photoresist
film
pattern
photoresist film
forming
Prior art date
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Pending
Application number
JP5270653A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuhiko Urayama
和彦 浦山
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH07122482A publication Critical patent/JPH07122482A/ja
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  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】レジストパターンの形状を制御し、下地基板を
加工した際の加工寸法の変化を抑制して高い精度で微細
に制御し得るパターン形成方法を提供する。 【構成】下地基板10上にフォトレジスト膜12を塗布
する工程と、所望のパターンを有するフォトマスクを介
して露光手段によりフォトレジスト膜上に所望のパター
ン12aを転写する工程と、このパターン転写後のフォ
トレジスト膜の現像処理を施す工程と、フォトレジスト
膜を塗布する前に、放射線の照射により酸もしくは塩基
性物質を発生し、この酸もしくは塩基性物質がフォトレ
ジスト膜中のバインダーポリマーの溶解性を触媒作用的
に変化させる作用を有する添加剤を有するフォトレジス
トパターン形状制御膜11を下記地基板上に形成する工
程とを具備することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造工程
で使用されるフォトレジストパターンの形成方法に係
り、特にレジストパターンの形状の制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】LSI(大規模集積回路)、例えばDR
AM(ダイナミック型半導体メモリ)の分野では、集積
度が3年で4倍の割合で向上しており、半導体基板上に
所望の微細なパターンを高精度で形成することが非常に
重要である。
【0003】従来、LSIの製造工程では、例えば下地
膜をエッチングするためのマスク材やイオン注入を行う
ためのマスク材として基板上へフォトレジストパターン
像を形成している。
【0004】この際、図3に示すように、半導体基板3
0上にフォトレジスト膜31を塗布した後、所望のパタ
ーンを有するフォトマスクを介して適当な露光手段によ
りフォトレジスト膜31上に所望のパターンを転写して
現像処理を施すことによりフォトレジストパターンを形
成している。なお、31aはフォトレジスト膜31の露
光部を示している。
【0005】ところで、フォトレジストパターンが形成
される各種の下地基板としては、例えばポリシリコン、
モリブデンシリサイド、タングステンシリサイド、アル
ミニウム、酸化シリコンなどがある。
【0006】この下地基板の表面状態あるいは性質が変
わると、図4(a)に示すように、基板界面でのレジス
トパターン41の裾引き現象の程度に差が生じ、このよ
うにレジストパターン41の形状が変化すると、ドライ
エッチングにより下地基板を加工した際、加工寸法が変
化するという問題が生じる。
【0007】また、露光光によりフォトレジスト膜中で
発生した酸もしくは塩基によりフォトレジスト膜中のバ
インダーポリマーの溶解性を触媒作用的に変化させる性
質を有する化学増幅型のフォトレジストは、その動作原
理上、基板上に存在する酸や塩基性物質などの影響を受
け、図4(a)に示すような基板界面でレジストパター
ン41の裾引き現象や、図4(b)に示すような基板界
面でレジストパターン41のアンダーカット現象が顕著
になり、パターンの解像(分離)が全く不可能になると
いう問題が生じる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
レジストパターンの形成方法は、下地基板の表面状態や
性質に応じて、あるいは下地基板上に存在する酸や塩基
性物質などの影響を受けて、基板界面でのレジストパタ
ーンの裾引き現象やアンダーカット現象の程度に差が生
じ、ドライエッチングにより基板を加工した際、加工寸
法が変化したり、パターンの分離が全く不可能になると
いう問題があった。
【0009】本発明は上記の問題点を解決すべくなされ
たもので、レジストパターンの形状を制御でき、下地基
板を加工した際の加工寸法の変化を抑制して高い精度で
微細に制御し得るレジストパターンの形成方法を提供す
ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明のレジストパター
ンの形成方法は、下地基板上にフォトレジスト膜を塗布
する工程と、所望のパターンを有するフォトマスクを介
して露光手段により前記フォトレジスト膜上に所望のパ
ターンを転写してフォトレジスト膜の現像処理を施す工
程と、前記フォトレジスト膜を塗布する前に、放射線の
照射により酸もしくは塩基性物質を発生し、この酸もし
くは塩基性物質が前記フォトレジスト膜中のバインダー
ポリマーの溶解性を触媒作用的に変化させる作用を有す
る添加剤を有するフォトレジストパターン形状制御膜を
前記下記地基板上に形成する工程とを具備することを特
徴とする。
【0011】
【作用】下地基板とフォトレジスト膜との間にフォトレ
ジストパターン形状制御膜を介在させた状態でパターン
露光を行う際、このフォトレジストパターン形状制御膜
の作用により、レジストパターンの裾引き現象やアンダ
ーカット現象の程度を制御することが可能になる。
【0012】これにより、ドライエッチングにより下地
基板を加工した際の加工寸法の変化を抑制して高い精度
で微細に制御でき、パターン分離を確実に実現し、LS
Iの製造歩留りを向上させることが可能になる。
【0013】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図1(a)および(b)は、本発明の第1
実施例に係るレジストパターンの形成方法における工程
での断面を示している。
【0014】まず、図1(a)に示すように、半導体基
板上のフォトレジストパターンを形成しようとする下地
基板10(被加工層、例えばポリシリコン、モリブデン
シリサイド、タングステンシリサイド、アルミニウム、
酸化シリコンなど)上に、フォトレジストパターン形状
制御膜11を形成する。
【0015】この後、上記フォトレジストパターン形状
制御膜11上にフォトレジスト膜12を塗布する。この
フォトレジスト膜12の一例として、露光光に感光して
酸もしくは塩基性物質を発生し、この酸もしくは塩基性
物質の存在により、フォトレジスト膜中の露光部と非露
光部とのバインダーポリマーの溶解性を触媒作用的に変
化させる性質を有する化学増幅型のフォトレジスト膜を
用いる。
【0016】上記フォトレジストパターン形状制御膜1
1は、フォトレジスト膜12に対する露光に際して照射
される放射線により酸(もしくは塩基性物質)を発生
し、この酸(もしくは塩基性物質)が前記フォトレジス
ト膜12中のバインダーポリマーの溶解性を触媒作用的
に変化させる作用を有する添加剤を有しており、この添
加剤をポリマー溶液に溶解させたものをスピンコーティ
ングにより塗布する。
【0017】次に、所望のパターンを有するフォトマス
クを介して適当な露光手段により前記フォトレジスト1
2膜上に所望のパターンを転写する。なお、12aはフ
ォトレジスト膜12の露光部、11aは下層のフォトレ
ジストパターン形状制御膜11の露光部を示している。
そして、フォトレジスト膜12およびフォトレジストパ
ターン形状制御膜11を加熱処理する。
【0018】次に、図1(b)に示すように、現像処理
を施すことによりフォトレジストパターン12aを形成
する。この際、前記フォトレジストパターン形状制御膜
11のうち、フォトレジストパターン12aの下部以外
の不要部分を除去するために、フォトレジストパターン
形成時にフォトレジスト膜11を現像液により現像処理
すると同時にフォトレジストパターン12aをマスクと
してフォトレジストパターン形状制御膜11をエッチン
グしてもよく、あるいは、フォトレジストパターン形成
後にフォトレジストパターン12aをマスクとしてRI
E(反応性イオンエッチング)法によりフォトレジスト
パターン形状制御膜11をエッチングしてもよい。
【0019】上記実施例のレジストパターン形成工程に
おいて、下地基板10とフォトレジスト膜12との間に
フォトレジストパターン形状制御膜11を介在させた状
態でパターン露光を行うと、図2に示すように、フォト
レジスト膜12中に酸が発生すると共にフォトレジスト
パターン形状制御膜11中にも酸性物質が発生する。
【0020】そして、フォトレジスト膜12の現像処理
を施す前にフォトレジスト膜12およびその下層のフォ
トレジストパターン形状制御膜11を加熱処理すると、
フォトレジスト膜12とフォトレジストパターン形状制
御膜11との界面で前記酸性物質がフォトレジスト膜1
2中に短時間で拡散する。
【0021】この際、フォトレジストパターン形状制御
膜11中に発生する酸性物質がフォトレジスト膜12中
に発生する酸よりもフォトレジストの溶解性を増加させ
る作用が強い場合には、フォトレジスト膜12の下地膜
に酸を発生する添加剤が含まれていない場合(従来例)
と比べてフォトレジスト膜12のフォトレジストパター
ン形状制御膜付近の溶解性が増加する。
【0022】従って、フォトレジスト膜12がポジティ
ブ型であれば、パターン像の裾引きが改善されるように
パターン形状が制御され、フォトレジスト膜12がネガ
ティブ型であれば、パターン像のアンダーカット(逆テ
ーパー形状)が改善されるようにパターン形状が制御さ
れる。
【0023】また、前記パターン露光を行うことによ
り、フォトレジストパターン形状制御膜11中に何らか
の塩基性化合物(B- )が発生していると、フォトレジ
スト膜12中の酸(H+ )と上記塩基性化合物(B- )
とにより何らかの酸・塩基相互作用物(H+ ・B- )が
形成される。これにより、レジストの溶解性を変化させ
るプロモーターである酸の量が低下し、フォトレジスト
膜12のフォトレジストパターン形状制御膜付近の形状
が変化することになり、レジストパターンの裾引き現象
やアンダーカット現象の程度を制御できる。
【0024】この時、フォトレジストパターン形状制御
膜11中の塩基性化合物(B- )がフォトレジスト膜1
2中に拡散したり、フォトレジスト膜12中の酸がフォ
トレジストパターン形状制御膜11上に吸着されること
が考えられるが、フォトレジストパターン形状制御膜1
1上に吸着する物質はフォトレジストパターン形状制御
膜11の表面状態などに依存するので、この物質の形状
は一様ではない。
【0025】即ち、上記実施例のレジストパターン形成
方法によれば、下地基板10とフォトレジスト膜12と
の間にフォトレジストパターン形状制御膜11を介在さ
せた状態でパターン露光を行う際、このフォトレジスト
パターン形状制御膜11の作用により、レジストパター
ンの裾引き現象やアンダーカット現象の程度を制御でき
る。
【0026】これにより、この後にドライエッチングに
より下地基板10を加工した際の加工寸法の変化を抑制
して高い精度で微細に制御でき、パターン分離を確実に
実現し、LSIの製造歩留りを向上させることが可能に
なる。
【0027】なお、フォトレジスト膜12に対する露光
に際して露光光がフォトレジスト膜12中を多重反射し
たり、下地基板10に段差がある場合に段差部分で露光
光が乱反射することに起因してフォトレジスト膜12の
硬化状態に悪影響し、フォトレジストパターン膜厚の変
化やパターン異常をきたすおそれがある。
【0028】そこで、上記したような露光光の多重反射
や乱反射を抑制するための露光波長吸収剤(吸光剤)
や、フォトレジストパターン形状制御膜自体のコーティ
ング特性を改善するための界面活性剤を前記フォトレジ
ストパターン形状制御膜11中に含ませるようにしても
よい。
【0029】
【発明の効果】上述したように本発明のレジストパター
ンの形成方法によれば、レジストパターンの形状を制御
でき、下地基板を加工した際の加工寸法の変化を抑制し
て高い精度で微細に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係るレジストパターンの
形成方法における工程を示す断面図。
【図2】図1の形成工程においてパターン形状が制御さ
れる様子を示す図。
【図3】従来のレジストパターンの形成方法における工
程を示す断面図。
【図4】従来のレジストパターンの形成方法により形成
されたレジストパターンの裾引き現象やアンダーカット
現象を示す断面図。
【符号の説明】
10…下地基板(被加工層)、11…フォトレジストパ
ターン形状制御膜、12…フォトレジスト膜。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/3065 H01L 21/302 H

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下地基板上にフォトレジストパターン形
    状制御膜を形成する工程と、 このフォトレジストパターン形状制御膜上にフォトレジ
    スト膜を塗布する工程と、 所望のパターンを有するフォトマスクを介して露光手段
    により前記フォトレジスト膜上に所望のパターンを転写
    する工程と、 このパターン転写後のフォトレジスト膜の現像処理を施
    す工程とを具備し、 前記フォトレジストパターン形状制御膜は、放射線の照
    射により酸もしくは塩基性物質を発生し、この酸もしく
    は塩基性物質が前記フォトレジスト膜中のバインダーポ
    リマーの溶解性を触媒作用的に変化させる作用を有する
    添加剤を有することを特徴とするレジストパターンの形
    成方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のレジストパターンの形成
    方法において、 前記フォトレジスト膜の現像処理を施す前に当該フォト
    レジスト膜およびその下層のフォトレジストパターン形
    状制御膜を加熱処理する工程をさらに具備することを特
    徴とするレジストパターンの形成方法。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載のレジストパター
    ンの形成方法において、 前記フォトレジスト膜は、前記露光手段による露光光に
    感光して酸もしくは塩基性物質を発生し、当該フォトレ
    ジスト膜中のバインダーポリマーの溶解性を触媒作用的
    に変化させる性質を有する化学増幅型のフォトレジスト
    膜であることを特徴とするレジストパターンの形成方
    法。
JP5270653A 1993-10-28 1993-10-28 レジストパターンの形成方法 Pending JPH07122482A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000031781A1 (fr) * 1998-11-20 2000-06-02 Clariant International Ltd. Procede relatif a la formation d'un motif de resist
JP2002072489A (ja) * 2000-07-31 2002-03-12 Shipley Co Llc 反射防止組成物
JP2009130170A (ja) * 2007-11-26 2009-06-11 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法及びマスクの製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2000031781A1 (fr) * 1998-11-20 2000-06-02 Clariant International Ltd. Procede relatif a la formation d'un motif de resist
JP2002072489A (ja) * 2000-07-31 2002-03-12 Shipley Co Llc 反射防止組成物
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