JPH11168054A - レジストパターン形成方法及び露光用レジスト膜 - Google Patents

レジストパターン形成方法及び露光用レジスト膜

Info

Publication number
JPH11168054A
JPH11168054A JP9347308A JP34730897A JPH11168054A JP H11168054 A JPH11168054 A JP H11168054A JP 9347308 A JP9347308 A JP 9347308A JP 34730897 A JP34730897 A JP 34730897A JP H11168054 A JPH11168054 A JP H11168054A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resist
film
water
soluble resin
pattern
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9347308A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiro Itani
俊郎 井谷
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP9347308A priority Critical patent/JPH11168054A/ja
Publication of JPH11168054A publication Critical patent/JPH11168054A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

(57)【要約】 【課題】 化学増幅レジストを用いてレジストパターン
を形成する技術において、基板界面でのレジストパター
ンの形状劣化を解消し、矩形なレジストパターンを再現
性良く形成する。 【解決手段】 化学増幅レジストのフォトレジスト膜が
形成された半導体基板に、所望の半導体集積回路パター
ンを描いたマスクまたはレチクルを通して露光し、PE
B処理後、現像液を用いて現像しフォトレジストパター
ンを形成する方法において、半導体基仮とフォトレジス
ト膜との間にポリビニルアルコールもしくはポリヒドロ
キシスチレンもしくはそれらの誘導体を含む水溶性樹脂
膜を形成する方法とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板上に形
成されたフォトレジスト膜を所望の半導体集積回路パタ
ーンを描いたマスクまたはレチクルを通して露光し、P
EB処理後、現像液を用いて現像しフォトレジストパタ
ーンを形成する方法において、特に化学増幅レジストを
用いるレジストパターン形成方法及び露光用レジスト膜
の技術に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の光リソグラフィでは、その雰光光
にg線(436nm)、i線(365nm)を用いたも
ので、そのレジストとしては、ベース樹脂にノボラック
樹脂を用い、感光剤にナフトキノンジアジドを用いた溶
解抑止型ポジ型レジストが主流であつた。
【0003】しかし、より微細化に有利な遠紫外光であ
るエキシマレーザー光(248nm、193nm等)を
用いたリソグラフィが必要となり、そのレジストとして
は従来のg線、i線用レジストでは光吸収が大きすぎ、
良好なレジストパターンが得られず、また感度も大幅に
増大するという状況であった。
【0004】そこで、光酸発生剤から発生する酸触媒の
増感反応を利用した化学増幅系レジストが考案され、短
波長リソグラフィ用レジスト、また高感度が要求される
電子線リソグラフィ用レジストとして主流となりつつあ
る。
【0005】この技術は、図3(a)、(b)、(c)
の工程断面図に示すように、ウエハー101上に化学増
幅レジスト302によるフォトレジスト膜を形成し、そ
のフォトレジスト膜を所望の半導体集積回路パターンを
描いたマスクまたはレチクルを通して露光し、PEB処
理後、現像液を用いて現像し、図1(c)に示すような
レジストパターン303を形成するものである。
【0006】しかし、化学増幅系レジストでは、露光に
よって発生した酸がレジスト膜表面領域、および下地基
板界面で消失あるいは塩基性物質で中和されて失活し、
後のPEB処理で可溶化反応が進行しないため、レジス
ト表面ではポジ型レジストの場合は表面難溶化層が発生
し、ネガ型レジストの場合はレジストの膜減りが発生す
る。
【0007】一方、基板界面での現象としては、ポジ型
レジストの場合は図3に示すように、パターン寸法に対
して10%以上の裾引き形状、ネガ型レジストな場合は
パターンのくびれ等が発生する。そのため現像後得られ
るレジストパターンの解像性、焦点深度、また寸法精度
が大幅に損なわれる、例えば解像性が2分の1以下に低
下するという問題点がある。
【0008】この問題点を解決する方法として、従来よ
り、いくつかの方法が提案されており、レジスト表面領
域での酸失活に対する対策として、例えばPE3処理の
雰囲気を不治性ガスに置換し、酸失括を防止する方法
(特開平4−369211)、または、形成された表面
難溶化層を薄く取り除く方法(特開平4−22195
1)などが挙げられる。なかでもレジスト表面に保護膜
を塗布し酸失活を防止する方法(特開平4−20484
8)がよく使われていた。
【0009】また、レジスト膜と基板界面における酸失
活に対する対策としては、主に従来から用いられている
有機反射防止膜が使われており、この場合、有機反射防
止膜の加工のためにドライエッチングが用いられてい
た。
【0010】なお、図2(a)、(b)、(c)に、塩
基性不純物の存在する基板表面とレジスト膜とを遮断す
るための有機反射防止膜を形成する工程断面図を示す。
ここでは、化学増幅レジスト203を施す前に、ウエハ
ー201上に有機反射防止膜202を形成しておき、上
述の処理工程によって、図2(c)に示すようなレジス
トパターン201を形成している。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図2に示すよ
うな、従来から用いられている有機反射防止膜を利用し
て、レジスト膜と基板界面における酸失活を防止した場
合、有機反射防止膜の光吸収とレジスト膜の光透過率が
適正な値に調整されていないとパターンの矩形性が失わ
れ、光吸収が強すぎる場合、ポジ型レジストではレジス
トパターンがテーパー形状、またネガ型レジストでは逆
テーパー形状になる。
【0012】即ち、反射防止膜を用いた場合、その上に
形成して用いるレジストの透過率が制限され、限定され
たレジストしか用いることができないという問題があ
る。
【0013】また、化学増幅レジストの場合、レジスト
中の酸発生剤から発生される酸強度と、下層有機反射防
止膜の酸性度が大きく異なる場合、レジスト膜と基板界
面での酸濃度が大きく異なり、下層反射防止膜の酸強度
が大きすぎる場合、ポジ型レジストではパターンのくび
れ、ネガ型レジストではパターンの裾引きが見られ、ま
た下層反射防止膜の酸強度が小さすぎる場合、各々逆の
現象が見られる。
【0014】さらに、下層反射防止膜を加工する際には
ドライエッチングが用いられるが、その際、レジスト膜
と下層反射防止膜との選択比が約1とほとんど選択性の
ない状態でエッチングされるため、レジストパターンの
膜減りに起因する解像性、焦点深度の20%以上の低
下、また寸法制御性の30%以上の大幅低下等の問題が
顕在化してくる。
【0015】また、ドライエッチングの工程が追加され
るため、パターンが得られるまでの工程数が増大し、コ
ストが増大するという問題点もある。特に微細パターン
形成に対しては、フォトレジストパターンの形状劣化、
解像性、焦点深度、寸法制御性の劣化は致命的である。
【0016】よって、本発明は、化学増幅レジストを用
いてレジストパターンを形成する技術において、基板界
面でのレジストパターンの形状劣化を解消し、矩形なレ
ジストパターンを再現性良く形成することを目的とす
る。
【0017】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明では、化学増幅レジストのフォトレジスト膜
が形成された半導体基板に、所望の半導体集積回路パタ
ーンを描いたマスクまたはレチクルを通して露光し、P
EB処理後、現像液を用いて現像しフォトレジストパタ
ーンを形成する方法において、半導体基仮とフォトレジ
スト膜との間にポリビニルアルコールもしくはポリヒド
ロキシスチレンもしくはそれらの誘導体を含む水溶性樹
脂膜を形成する方法とした。その際、化学増幅レジスト
のフォトレジスト膜を形成する前に、水溶性樹脂膜を形
成することもできる。水溶性樹脂膜の膜厚としては、5
0nm以下とするのが好適である。水溶性樹脂膜に含ま
れるポリビニルアルコールもしくはポリヒドロキシスチ
レンもしくはそれらの誘導体の分子量が5000〜50
000、分子量分散が1〜10とすることもできる。一
方、本発明の露光用レジスト膜は、ウエハー上に形成し
た水溶性樹脂膜と、その水溶性樹脂膜上に形成した化学
増幅レジストのフォトレジストとを含む構成とした。そ
の場合、水溶性樹脂膜は、ポリビニルアルコールもしく
はポリヒドロキシスチレンもしくはそれらの誘導体を含
む構成とすることもできる。水溶性樹脂膜の膜厚は50
nm以下とするのが好適である。水溶性樹脂膜に含まれ
るポリビニルアルコールもしくはポリヒドロキシスチレ
ンもしくはそれらの誘導体の分子量が5000〜500
00、分子量分散が1〜10とすることもできる。
【0018】本発明によれば、化学増幅レジストの下地
基板界面での塩基性物質による酸失活に起因するパター
ン形状の裾引き、くびれを解消するために、レジスト膜
と基板表面とを遮断し、しかも加工性に優れた水溶性樹
脂膜を有する。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について図面を参照して説明する。図1は、本発明の実
施の形態に係るパターン形成方法を説明する工程断面図
である。
【0020】図1(a)のウェハー101上には、被加
工膜、例えばSiO2 、ポリシリコン、Si34、BP
SG、アルミ、TiN等の膜が形成されている。
【0021】図1(b)では、本発明で提供する水溶性
樹脂102がウェハー101の上に20nm程度の厚さ
で回転塗布法で形成されている様子を示している。
【0022】この水溶性樹脂102としては、ポリビニ
ルアルコールもしくはポリヒドロキシスチレンもしくは
それらの誘導体を含む水溶性樹脂膜を用いている。その
場合水溶性樹脂102に含まれるポリビニルアルコール
もしくはポリヒドロキシスチレンもしくはそれらの誘導
体の分子量を5000〜50000、分子量分散を1〜
10としたものが望ましい。
【0023】図1(c)では、ウェハー101上に形成
された水溶性樹脂102の上に、化学増幅レジスト10
3を70nm程度の厚さで回転塗布にて形成した様子を
示している。
【0024】図1(d)では、所望の半導体集積回路パ
ターンを描いたマスクまたはレチクルを通して露光し、
PEB処理後、アルカリ現像液を用いて現像しレジスト
パターン104が形成された様子を示している。
【0025】このとき、本発明の水溶性樹脂膜102は
アルカリ現像液による現像時に、化学増幅レジストと同
時に加工されている。
【0026】この方法によつてレジストパターン104
を形成した場合、レジスト膜と下地基板表面が水溶性樹
脂膜102にて遮断されているため、レジストと基板界
面での酸の失活が防止でき、裾引き形状等の無い矩形な
レジストパターンを得ることができる。
【0027】なお、水溶性樹脂102の膜厚としては、
50nm以下の厚さ、好ましくは20nm以下の厚さと
するの好適である。なぜなら、化学増幅レジスト103
とウエハー101界面の酸失活を十分に防止することが
できるからである。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のパターン
形成方法は、化学増幅レジストパターンの基板界面での
形状劣化、例えば裾引き形状やくびれ形状をほぼ完全に
解消することができ、矩形なレジストパターンを得るこ
とができる。その結果、解像性、焦点深度、寸法精度と
も格段(10%以上)の向上を図ることができる。
【0029】また、本発明の水溶性樹脂膜の加工は従来
のアルカリ現像時に同時に行われるため、下層有機反射
防止膜を用いたときのようにドライエッチングを必要と
せず、寸法制御性、コストの面でも有利になる。
【0030】さらに、本発明の水溶性樹脂膜に含まれる
各種高分子化合物、例えばポリヒドロキシスチレンもし
くはポリビニルアルコールもしくはそれらの誘導体の分
子量、分子量分散を適当に選ぶことにより、アルカリ現
像液に対する溶解性を制御することができ、あらゆるレ
ジストプロセスに対して、所望の効果を得ることができ
る。
【0031】また、水溶性樹脂膜とレジスト膜との相溶
性は悪く、混合層を形成することはなく、矩形なパター
ンを形成することができる。特に微細パターン形成に対
してはその効果は大きく、矩形のフォトレジストパター
ンを再現性よく形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るパターン形成方法を
説明する工程断面であり、(a)はウエハーを示し、
(b)は水溶性樹脂膜背形成工程を示し、(c)は化学
増幅レジストによるレジスト膜形成工程を示し、(d)
はレジストパターンを示す。
【図2】従来のパターン形成方法の一例を工程順に説明
するために示した工程断面図である。
【図3】従来のパターン形成方法の他の例を工程順に説
明するために示した工程断面図である。
【符合の説明】
101、201、301 ウエハー 102 水溶性樹脂 202 有機反射防止膜 103、203、302 化学増幅レジスト 104、204、303、304 レジストパターン

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 化学増幅レジストのフォトレジスト膜が
    形成された半導体基板に、所望の半導体集積回路パター
    ンを描いたマスクまたはレチクルを通して露光し、PE
    B処理後、現像液を用いて現像しフォトレジストパター
    ンを形成する方法において、半導体基仮とフォトレジス
    ト膜との間にポリビニルアルコールもしくはポリヒドロ
    キシスチレンもしくはそれらの誘導体を含む水溶性樹脂
    膜を形成することを特徴とするレジストパターン形成方
    法。
  2. 【請求項2】 化学増幅レジストのフォトレジスト膜を
    形成する前に、前記水溶性樹脂膜を形成することを特徴
    とする、請求項1記載のレジストパターン形成方法。
  3. 【請求項3】 水溶性樹脂膜の膜厚が50nm以下であ
    ることを特徴とする、請求項1又は2記載のレジストパ
    ターン形成方法。
  4. 【請求項4】 水溶性樹脂膜に含まれるポリビニルアル
    コールもしくはポリヒドロキシスチレンもしくはそれら
    の誘導体の分子量が5000〜50000、分子量分散
    が1〜10であることを特徴とする、請求項1〜3記載
    のレジストパターン形成方法。
  5. 【請求項5】 ウエハー上に形成した水溶性樹脂膜と、
    その水溶性樹脂膜上に形成した化学増幅レジストのフォ
    トレジストとを含むことを特徴とする、露光用レジスト
    膜。
  6. 【請求項6】 前記水溶性樹脂膜は、ポリビニルアルコ
    ールもしくはポリヒドロキシスチレンもしくはそれらの
    誘導体を含むことを特徴とする、請求項5記載の露光用
    レジスト膜。
  7. 【請求項7】 水溶性樹脂膜の膜厚が50nm以下であ
    ることを特徴とする、請求項5又は6記載の露光用レジ
    スト膜。
  8. 【請求項8】 水溶性樹脂膜に含まれるポリビニルアル
    コールもしくはポリヒドロキシスチレンもしくはそれら
    の誘導体の分子量が5000〜50000、分子量分散
    が1〜10であることを特徴とする、請求項5〜7記載
    の露光用レジスト膜。
JP9347308A 1997-12-03 1997-12-03 レジストパターン形成方法及び露光用レジスト膜 Pending JPH11168054A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9347308A JPH11168054A (ja) 1997-12-03 1997-12-03 レジストパターン形成方法及び露光用レジスト膜

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9347308A JPH11168054A (ja) 1997-12-03 1997-12-03 レジストパターン形成方法及び露光用レジスト膜

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11168054A true JPH11168054A (ja) 1999-06-22

Family

ID=18389346

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9347308A Pending JPH11168054A (ja) 1997-12-03 1997-12-03 レジストパターン形成方法及び露光用レジスト膜

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH11168054A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010015280A (ko) * 1999-07-12 2001-02-26 가네꼬 히사시 포토레지스트패턴의 형성방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010015280A (ko) * 1999-07-12 2001-02-26 가네꼬 히사시 포토레지스트패턴의 형성방법
US6472127B1 (en) 1999-07-12 2002-10-29 Nec Corporation Method of forming a photoresist pattern

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20060160028A1 (en) Method of forming fine patterns of a semiconductor device
US20060051956A1 (en) Imageable bottom anti-reflective coating for high resolution lithography
KR20010015280A (ko) 포토레지스트패턴의 형성방법
US6100010A (en) Photoresist film and method for forming pattern thereof
KR20040094706A (ko) 이중 파장을 이용한 자기정렬 패턴 형성 방법
US20200066536A1 (en) Method of forming mask
US20230384683A1 (en) Photoresist with polar-acid-labile-group
US8546069B2 (en) Method for enhancing lithographic imaging of isolated and semi-isolated features
JP3031287B2 (ja) 反射防止膜材料
JPH1195418A (ja) フォトレジスト膜及びパターン形成方法
JPH1195442A (ja) フォトレジストパターン形成方法
CN111856889B (zh) 一种增强光刻图形分辨率的方法
JP3055512B2 (ja) 化学増幅ポジ型レジスト
JPH11168054A (ja) レジストパターン形成方法及び露光用レジスト膜
JP2000267298A (ja) 化学増幅系レジストのパターン形成方法
JP3036500B2 (ja) フォトレジストパターン形成方法及び半導体基板
JP3128335B2 (ja) パターン形成方法
CN111856888A (zh) 一种增强密集图形光刻分辨率的方法
US20060040216A1 (en) Method of patterning photoresist film
JPH0669118A (ja) レジストパターンの形成方法
JP2000075488A (ja) 化学増幅系ポジ型レジスト材料
JP2768139B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP3052917B2 (ja) 化学増幅系レジスト
JPH11153867A (ja) レジストパターン形成方法
JPH11153871A (ja) レジストパターン形成方法及び半導体基板