JPH11214510A - Method for self alignment pattern formation - Google Patents

Method for self alignment pattern formation

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JPH11214510A
JPH11214510A JP1280498A JP1280498A JPH11214510A JP H11214510 A JPH11214510 A JP H11214510A JP 1280498 A JP1280498 A JP 1280498A JP 1280498 A JP1280498 A JP 1280498A JP H11214510 A JPH11214510 A JP H11214510A
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JP
Japan
Prior art keywords
film
pattern
acid
substance
resist
Prior art date
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Abandoned
Application number
JP1280498A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masashi Asano
昌史 浅野
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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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH11214510A publication Critical patent/JPH11214510A/en
Abandoned legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent miss alignment with a base pattern. SOLUTION: A second film consisting of substance 6 deactivating acid is formed on a first film consisting of an interlayer insulating film 4 on a base substrate 1 where a gate electrode 3 is made and substance 5 not deactivating acid accumulated on the interlayer insulating film 4, and the second film is patterned, using a first mask in line form along the gate electrode 3. Furthermore, a chemical width increasing positive resist 21 is applied on the second film in line form being made, and it is exposed to light, using a second line-form mask being made to cross the first mask, and resist 21 in exposure region excluding the periphery of the second film is converted into a soluble layer, and a contact hole is made by etching them from above the resist pattern made by the exposure to the first film and the interlayer insulating film 4.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、自己整合型のパタ
ーン形成により合わせずれの無い高精度なリソグラフィ
プロセスを提供する自己整合型パターン形成方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a self-aligned pattern forming method for providing a highly accurate lithography process without misalignment by forming a self-aligned pattern.

【0002】[0002]

【従来の技術】1つのMOSトランジスタと1つのキャ
パシタとによりメモリセルを構成するDRAMに代表さ
れる高集積半導体装置においては、最小加工寸法を微細
化することにより集積度を上げてきた。ここで、DRA
Mデバイス等でトランジスタと配線層を結ぶコンタクト
ホールパターンを形成するパターン形成工程を図11を
用いて説明する。
2. Description of the Related Art In a highly integrated semiconductor device represented by a DRAM in which a memory cell is constituted by one MOS transistor and one capacitor, the degree of integration has been increased by miniaturizing a minimum processing size. Where DRA
A pattern forming step of forming a contact hole pattern connecting a transistor and a wiring layer with an M device or the like will be described with reference to FIG.

【0003】まず、下地基板(シリコン基板)1上に、
SiO2 等からなる薄いゲート酸化膜2を介して、po
ly−Si/WSi等からなるゲート電極材料3a,3
bと、このゲート電極材料3a,3bの上面を覆うSi
N等からなる絶縁膜3cを堆積し、RIEによりライン
状のゲート電極3を形成する。
First, on a base substrate (silicon substrate) 1,
Through a thin gate oxide film 2 made of SiO 2 or the like, po
Gate electrode material 3a, 3 made of ly-Si / WSi or the like
b and Si covering the upper surfaces of the gate electrode materials 3a and 3b.
An insulating film 3c made of N or the like is deposited, and a linear gate electrode 3 is formed by RIE.

【0004】そして、この複数のゲート電極3が形成さ
れた下地基板1上に層間絶縁膜4を堆積する。(図11
(a))。次いで、図12に示すようなゲート電極3間
の幅よりも狭い幅のホール状のマスク121(121a
は遮光部、121bは透光部)を用いて露光を行い、レ
ジストパターン形成後にエッチングによりコンタクトホ
ールを形成する(図11(b))。そして、このコンタ
クトホールに導電性材料を埋め込み形成することによ
り、コンタクトホール直下に形成された図示しない下地
基板1中の拡散層と電気的に接続する。
Then, an interlayer insulating film 4 is deposited on the base substrate 1 on which the plurality of gate electrodes 3 are formed. (FIG. 11
(A)). Next, a hole-shaped mask 121 (121a) having a width smaller than the width between the gate electrodes 3 as shown in FIG.
Exposure is performed using a light-shielding portion, and 121b is a light-transmitting portion, and a contact hole is formed by etching after forming a resist pattern (FIG. 11B). Then, by embedding a conductive material in the contact hole, it is electrically connected to a diffusion layer (not shown) in the underlying substrate 1 formed immediately below the contact hole.

【0005】以上の工程により重ね合わせ露光を行う場
合のマスクとウェハの位置合わせに関する問題点を図1
1(c),(d)に示す。図11(c)は、マスク12
1の位置ずれが生じた例である。ゲート電極3の形成位
置とコンタクトホールパターンのパターン形成位置のず
れにより、コンタクトホールがゲート電極3に接してい
る。このコンタクトホールに導電性材料を埋め込み形成
した場合、ゲート電極3とコンタクト層が短絡するた
め、デバイスとしての正常な動作が困難になる。また、
適正露光量やプロセス条件の変動により、図11(d)
に示すようにパターンのショートが生じる場合もある。
この場合においてもコンタクトホールの両側壁にゲート
電極が接するため、ゲート電極とコンタクト層が短絡
し、正常な動作が困難となる。
[0005] FIG. 1 shows a problem relating to the alignment between the mask and the wafer when the overlay exposure is performed by the above steps.
1 (c) and (d). FIG. 11C shows the mask 12.
This is an example in which the position shift of No. 1 has occurred. The contact hole is in contact with the gate electrode 3 due to a shift between the formation position of the gate electrode 3 and the pattern formation position of the contact hole pattern. When a conductive material is buried in the contact hole, the gate electrode 3 and the contact layer are short-circuited, so that normal operation as a device becomes difficult. Also,
FIG. 11D shows a change in the proper exposure amount and a change in process conditions.
In some cases, a short circuit occurs in the pattern as shown in FIG.
Also in this case, since the gate electrode is in contact with both side walls of the contact hole, the gate electrode and the contact layer are short-circuited, and normal operation becomes difficult.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記従来のパターン形
成方法では、パターンの微細化に伴い要求される重ね合
わせ露光精度が厳しくなっているため、重ね合わせ露光
を行う場合に、マスクとウェハの位置合わせが問題とな
る。かかる重ね合わせ露光に際して、あるパターンに対
して位置合わせを行いさらに異なるパターンを形成する
場合、位置ずれが生じたり、またパターンのショートが
生じたりする。
In the above-described conventional pattern forming method, the overlay exposure accuracy required with the miniaturization of the pattern becomes strict. Matching is a problem. In performing such overlay exposure, when a certain pattern is aligned and a different pattern is formed, a positional shift occurs or the pattern is short-circuited.

【0007】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、その目的とするところは、ミスアライメント
を防止する自己整合型パターン形成方法を提供すること
にある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a self-aligned pattern forming method for preventing misalignment.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
自己整合型パターン形成方法は、酸を失活させない物質
からなる第1の膜上に酸を失活させる物質からなる第2
の膜を形成する工程と、該第2の膜を選択的に除去して
第2の膜のラインパターンを複数本形成する工程と、前
記第1の膜及び第2の膜に化学増幅型ポジレジストを塗
布する工程と、前記第1の膜及び第2の膜に対して、前
記第2の膜のライン長方向と交差するライン状のパター
ンを露光し、前記第2の膜の周辺を除く露光領域のレジ
ストを可溶化層に変質させる工程と、前記露光された化
学増幅型ポジレジストを現像する工程と、前記現像によ
り形成されたレジストパターンをマスクとして前記第1
の膜をエッチングする工程とを具備してなることを特徴
とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for forming a self-aligned pattern, the method comprising: forming a second film made of a material capable of deactivating acid on a first film made of a material which does not deactivate acid;
Forming a plurality of line patterns of the second film by selectively removing the second film; and forming a chemically amplified positive electrode on the first film and the second film. Applying a resist, exposing the first film and the second film to a linear pattern crossing the line length direction of the second film, excluding the periphery of the second film Transforming the resist in the exposed area into a solubilized layer, developing the exposed chemically amplified positive resist, and using the resist pattern formed by the development as a mask to form the first resist.
And etching the film.

【0009】また、本発明の請求項2に係る自己整合型
パターン形成方法は、酸を失活させない物質からなる第
1の膜上に酸を失活させる物質からなる第2の膜を形成
する工程と、該第2の膜を選択的に除去して前記第1の
膜を除去し、第2の膜のラインパターンを複数本形成す
る工程と、前記第1の膜及び第2の膜に化学増幅型ネガ
レジストを塗布する工程と、前記第1の膜及び第2の膜
に対して、前記第2の膜のライン長方向と交差するライ
ン状のパターンを用いて露光し、前記第2の膜の周辺を
除く露光領域のレジストを不溶化層に変質させる工程
と、前記露光された化学増幅型ネガレジストを現像する
工程と、前記現像により形成されたレジストパターンを
マスクとして前記第1の膜及び第2の膜をエッチングす
る工程とを具備してなることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the method of forming a self-aligned pattern, a second film made of a material that deactivates an acid is formed on a first film made of a material that does not deactivate an acid. Forming a plurality of line patterns of the second film by selectively removing the second film to remove the first film; and forming a plurality of line patterns of the second film on the first film and the second film. Applying a chemically amplified negative resist, and exposing the first film and the second film using a line-shaped pattern intersecting with a line length direction of the second film; Transforming the resist in the exposed region excluding the periphery of the film into an insolubilized layer, developing the exposed chemically amplified negative resist, and using the resist pattern formed by the development as a mask to form the first film And a step of etching the second film. And wherein the Rukoto.

【0010】また、本発明に係る自己整合型パターン形
成方法は、ライン状のゲート電極が複数本形成された基
板上に堆積した層間絶縁膜及び該層間絶縁膜上に堆積し
た酸を失活させない物質からなる第1の膜上に、酸を失
活させる物質からなる第2の膜を形成する工程と、前記
第2の膜を除去して前記第1の膜を露出し、前記各ゲー
ト電極の直上に位置する第2の膜のラインパターンを複
数本形成する工程と、前記第1の膜及び第2の膜に化学
増幅型ポジレジストを塗布する工程と、前記ゲート電極
のゲート長方向と交差する透光領域を有するライン状の
第2のマスクを用いて露光することにより該化学増幅型
ポジレジストを前記残存する第2の膜に吸着させる工程
と、前記吸着させた化学増幅型ポジレジストをマスクと
して前記基板が露出するようにエッチングすることによ
りコンタクトホールを形成する工程とを具備してなるこ
とを特徴とする。
Further, the method of forming a self-aligned pattern according to the present invention does not deactivate an interlayer insulating film deposited on a substrate having a plurality of linear gate electrodes formed thereon and an acid deposited on the interlayer insulating film. Forming a second film made of a substance that deactivates an acid on the first film made of a substance; removing the second film to expose the first film; Forming a plurality of line patterns of a second film located immediately above the first film, applying a chemically amplified positive resist to the first film and the second film, and performing a gate length direction of the gate electrode. Exposing the chemically amplified positive resist to the remaining second film by exposing using a linear second mask having intersecting light-transmitting regions; and The substrate is exposed using And characterized by being a step of forming a contact hole by etching to.

【0011】また、本発明に係る自己整合型パターン形
成方法は、ライン状のゲート電極が複数本形成された基
板上に堆積した導電性材料及び該導電性材料上に堆積し
た酸を失活させない物質からなる第1の膜上に、酸を失
活させる物質からなる第2の膜を形成する工程と、前記
第2の膜を除去して前記第1の膜を露出し、前記各ゲー
ト電極の直上に位置する第2の膜のラインパターンを複
数本形成する工程と、前記第1の膜及び第2の膜に化学
増幅型ネガレジストを塗布する工程と、前記ゲート電極
のゲート長方向と交差する透光領域を有するライン状の
第2のマスクを用いて露光することにより該第2の膜周
辺部を残して前記化学増幅型ネガレジストの架橋反応を
生じさせる工程と、前記化学増幅型ネガレジストを現像
する工程と、該現像により形成されたレジストパターン
をマスクとして前記基板が露出するように前記第1の膜
及び導電性材料をエッチングする工程とを具備してなる
ことを特徴とする。
Further, the method of forming a self-aligned pattern according to the present invention does not deactivate a conductive material deposited on a substrate having a plurality of linear gate electrodes formed thereon and an acid deposited on the conductive material. Forming a second film made of a substance that deactivates an acid on the first film made of a substance; removing the second film to expose the first film; Forming a plurality of line patterns of a second film positioned immediately above the first film, applying a chemically amplified negative resist to the first film and the second film, and performing a gate length direction of the gate electrode. Exposing using a line-shaped second mask having intersecting light-transmitting regions to cause a cross-linking reaction of the chemically amplified negative resist while leaving a peripheral portion of the second film; and Developing the negative resist; Characterized by comprising the formed resist pattern and a step of the substrate as a mask to etch the first layer and the conductive material so as to expose the.

【0012】本発明の望ましい形態は、以下に示す通り
である。 (1)酸を失活させる物質として、SiN,TiN,A
l,BPSG,TEOS,poly−Si等が適当であ
るが、当該作用を有するものであれば物質種は限定され
ない。
Preferred embodiments of the present invention are as follows. (1) SiN, TiN, A
l, BPSG, TEOS, poly-Si, etc. are suitable, but the material species is not limited as long as it has the action.

【0013】(2)酸を失活させない物質として、ba
se Si,熱SiO2 ,充分にアニールしたCVD−
SiO2 等が適当であるが、当該作用を有するものであ
れば物質種は限定されない。
(2) As a substance which does not deactivate acid, ba
se Si, thermal SiO 2 , fully annealed CVD-
Although SiO 2 or the like is suitable, the substance type is not limited as long as it has the action.

【0014】(作用)本発明では、酸を失活させる物質
により構成されたライン状のパターンに化学増幅型ポジ
レジストを塗布し、このラインパターンと交差するよう
に形成されたライン状のマスクを用いて露光することに
より化学増幅型ポジレジストを前記酸を失活させる物質
に選択的に吸着させ、この形成されたレジストパターン
をマスクとしてエッチングする。
(Function) In the present invention, a chemically amplified positive resist is applied to a linear pattern composed of a substance that deactivates an acid, and a linear mask formed so as to intersect this line pattern is used. Exposure is performed to selectively adsorb the chemically amplified positive resist to the acid deactivating substance, and etching is performed using the formed resist pattern as a mask.

【0015】これにより、マスクにない新たなパターン
を形成することができる。また、酸を失活させる物質に
吸着した化学増幅型ポジレジストをマスクとしてエッチ
ングを行うため、自己整合的にパターンを形成すること
ができ、パターン位置ずれが生じない。さらに、ホール
パターンのマスクを用いる必要がないため、解像度が向
上する。
[0015] Thus, a new pattern not in the mask can be formed. Further, since the etching is performed using the chemically amplified positive resist adsorbed on the substance that deactivates the acid as a mask, a pattern can be formed in a self-aligned manner, and pattern displacement does not occur. Furthermore, since it is not necessary to use a hole pattern mask, the resolution is improved.

【0016】また、本発明では、酸を失活させる物質に
より構成されたライン状のパターンに化学増幅型ネガレ
ジストを塗布し、このラインパターンと交差するように
形成されたライン状のマスクを用いて露光することによ
り化学増幅型ネガレジストを酸を失活させる物質付近で
選択的に架橋反応を停滞させ、これにより形成されたレ
ジストパターンをマスクとしてエッチングする。
In the present invention, a chemically amplified negative resist is applied to a linear pattern formed of a substance that deactivates an acid, and a linear mask formed so as to intersect this line pattern is used. Exposure causes the chemically amplified negative resist to selectively stop the cross-linking reaction in the vicinity of the substance that deactivates the acid, and is etched using the resist pattern thus formed as a mask.

【0017】これにより、マスクにない新たなパターン
を形成することができる。また、酸を失活させる物質に
より選択的に架橋反応の停滞する化学増幅型ネガレジス
トをマスクとしてエッチングを行うため、自己整合的に
パターンを形成することができ、パターン位置ずれが生
じない。さらに、ホールパターンのマスクを用いる必要
がないため、解像度が向上する。
As a result, a new pattern not present in the mask can be formed. Further, since etching is performed using a chemically amplified negative resist in which a crosslinking reaction is stagnant selectively by a substance that deactivates an acid as a mask, a pattern can be formed in a self-aligned manner, and pattern displacement does not occur. Furthermore, since it is not necessary to use a hole pattern mask, the resolution is improved.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施形態を説明する。 (第1実施形態)図1〜図3は、本発明の第1実施形態
に係る自己整合型パターン形成方法を説明するための図
であり、デュアルダマシンプロセスを用いたライン間へ
のコンタクトホール形成工程を示す図である。本実施形
態では、DRAMデバイス等でトランジスタと配線層を
結ぶコンタクトホールパターンを形成する場合を示す。
また、図4は、図1〜図3に示すパターン形成工程にお
ける主要工程での斜示図及び上面図を示し、図5は、同
実施形態のパターン形成に用いられるマスクパターンを
示す図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIGS. 1 to 3 are views for explaining a self-aligned pattern forming method according to a first embodiment of the present invention, in which a contact hole is formed between lines using a dual damascene process. It is a figure showing a process. This embodiment shows a case where a contact hole pattern connecting a transistor and a wiring layer is formed in a DRAM device or the like.
FIG. 4 shows a perspective view and a top view of a main step in the pattern forming step shown in FIGS. 1 to 3, and FIG. 5 is a view showing a mask pattern used for pattern formation in the same embodiment. .

【0019】まず、SiO2 等からなる膜厚10nmの
薄いゲート酸化膜2が上面を覆うSi等からなる下地基
板(シリコン基板)1上に、poly−Si/WSi等
からなるゲート電極材料3a,3bと、このゲート電極
材料3a,3bの上面を覆うSiN等からなる絶縁膜3
cをCVD法等により堆積する。ゲート電極材料3a,
3b及び絶縁膜3cの膜厚は、それぞれ100nm,5
5nm,150nmとする。この後、例えばリソグラフ
ィ法とRIE(反応性イオンエッチング)等の異方性エ
ッチング技術を用いてゲート電極材料3a,3b及び絶
縁膜3cをゲート酸化膜2が露出するまでエッチングし
て複数のライン状のゲート電極3を0.3μm間隔で形
成する。なお、このエッチングは下地基板1が露出する
まで行うことも可能である。
First, a gate electrode material 3a made of poly-Si / WSi or the like is placed on a base substrate (silicon substrate) 1 made of Si or the like, on which a thin gate oxide film 2 made of SiO 2 or the like and having a thickness of 10 nm covers the upper surface. 3b and an insulating film 3 made of SiN or the like covering the upper surfaces of the gate electrode materials 3a and 3b.
c is deposited by a CVD method or the like. Gate electrode material 3a,
3b and the insulating film 3c have a thickness of 100 nm and 5 nm, respectively.
5 nm and 150 nm. Thereafter, the gate electrode materials 3a, 3b and the insulating film 3c are etched using a lithography method and an anisotropic etching technique such as RIE (reactive ion etching) until the gate oxide film 2 is exposed, thereby forming a plurality of lines. Are formed at intervals of 0.3 μm. This etching can be performed until the underlying substrate 1 is exposed.

【0020】そして、この複数のゲート電極3が形成さ
れた下地基板1上に例えばBPSG等の層間絶縁膜4を
ゲート電極3上が100nmの膜厚となるように堆積す
る。そして、この層間絶縁膜4上に例えばSiO2 等、
酸を失活させない物質5をCVD法等により100nm
の膜厚となるように堆積し、アニールを施す(図1
(a))。次いで、酸を失活させない物質5上に、CV
D法等によりSiN等からなる酸を失活させる物質6を
100nmの膜厚となるように堆積する(図1
(b))。
Then, on the base substrate 1 on which the plurality of gate electrodes 3 are formed, an interlayer insulating film 4 such as BPSG is deposited so as to have a thickness of 100 nm on the gate electrodes 3. Then, for example, SiO 2 or the like
The substance 5 which does not deactivate the acid is 100 nm thick by a CVD method or the like.
And annealed (FIG. 1).
(A)). Next, CV is applied on the substance 5 which does not deactivate the acid.
A material 6 for inactivating an acid made of SiN or the like is deposited to a thickness of 100 nm by a method D or the like (FIG. 1).
(B)).

【0021】この酸を失活させる物質6を、その下層に
形成されたライン状のゲート電極3と同じ幅及びピッチ
で、かつ酸を失活させる物質6がゲート電極3の直上に
位置するラインとなるように、例えばリソグラフィ法と
RIE等の異方性エッチング技術(ドライエッチング)
を用いてパターニングする。具体的には、図5(a)に
示すようなCr等からなる遮光部51a及び石英等から
なる透光部51bを有するライン&スペースパターンの
マスク51により露光を行う。100℃/60秒間のプ
レべークを行い、ゲート電極3に対応したレジストパタ
ーンを形成する。そして、このレジストパターンをマス
クにして酸を失活させる物質6をドライエッチングし、
さらにレジストを剥離して酸を失活させる物質6からな
るライン&スペースパターンを形成する(図1
(c))。また、このライン&スペースパターンを形成
した後の斜示図を図4(a)に示す。図4(a)から分
かるように、ゲート電極3と酸を失活させる物質6が同
じ方向、幅及びピッチで形成されている。
The material 6 for inactivating the acid is formed on a line having the same width and pitch as the linear gate electrode 3 formed thereunder, and the material 6 for inactivating the acid is located immediately above the gate electrode 3. Lithography and anisotropic etching technology such as RIE (dry etching)
Is patterned using. Specifically, as shown in FIG. 5A, exposure is performed using a line-and-space pattern mask 51 having a light-shielding portion 51a made of Cr or the like and a light-transmitting portion 51b made of quartz or the like. A pre-bake at 100 ° C. for 60 seconds is performed to form a resist pattern corresponding to the gate electrode 3. Then, using the resist pattern as a mask, the substance 6 for deactivating the acid is dry-etched,
Further, a line & space pattern made of the substance 6 for deactivating the acid by stripping the resist is formed (FIG. 1).
(C)). FIG. 4A shows a perspective view after the line & space pattern is formed. As can be seen from FIG. 4A, the gate electrode 3 and the acid deactivating substance 6 are formed in the same direction, width and pitch.

【0022】次いで、このライン状に形成された酸を失
活させる物質6上に化学増幅型ポジレジスト21(AP
EX−E(シプレー社))を250nm程度の厚さに塗
布する(図2(d))。
Next, a chemically amplified positive resist 21 (AP) is formed on the line-formed substance 6 for inactivating the acid.
EX-E (Shipley) is applied to a thickness of about 250 nm (FIG. 2D).

【0023】次いで、化学増幅型ポジレジスト21をコ
ーティングし、酸を失活させる物質6からなるラインパ
ターン間にコンタクトホールを形成すべく、上記図5
(a)に示したマスク7と直交したラインパターンが配
置され、図5(b)に示す遮光部52aと透光部52b
からなるマスク52を用いてKrFエキシマステッパN
SR S201A(ニコン社製)により露光を行う。
Next, a chemically amplified positive resist 21 is coated and a contact hole is formed between the line patterns made of the substance 6 for inactivating the acid, as shown in FIG.
A line pattern orthogonal to the mask 7 shown in FIG. 5A is arranged, and a light shielding portion 52a and a light transmitting portion 52b shown in FIG.
KrF excimer stepper N using a mask 52 made of
Exposure is performed using SR S201A (manufactured by Nikon Corporation).

【0024】この露光の際に、化学増幅型ポジレジスト
21におけるライン状の光透過領域では分解反応により
レジスト21が溶解する。また、この露光の際にはレジ
スト21中で酸が発生することにより、レジスト21の
溶解反応を促進させる。しかしながら、この化学増幅型
ポジレジスト21の下層に形成された酸を失活させる物
質6表面付近では、酸を失活させる物質6によりレジス
ト21中で発生した酸が失活し、レジストの溶解反応が
停滞する。これに対して、酸を失活させない物質5表面
では、酸を失活させる物質6付近における酸の失活がな
く、十分な溶解反応が進行する。従って、酸を失活させ
る物質6表面付近のみにおいて、化学増幅型ポジレジス
ト21は酸を失活させる物質6に選択的に吸着し、この
吸着した分だけ不溶化層22として残存する(図2
(e))。
At the time of this exposure, the resist 21 is dissolved by a decomposition reaction in the linear light transmitting region of the chemically amplified positive resist 21. Further, at the time of this exposure, an acid is generated in the resist 21 to accelerate the dissolution reaction of the resist 21. However, near the surface of the acid deactivating substance 6 formed in the lower layer of the chemically amplified positive resist 21, the acid generated in the resist 21 is deactivated by the acid deactivating substance 6, and the resist dissolution reaction Stagnates. On the other hand, on the surface of the substance 5 that does not deactivate the acid, there is no deactivation of the acid near the substance 6 that deactivates the acid, and a sufficient dissolution reaction proceeds. Therefore, only in the vicinity of the surface of the substance 6 for inactivating the acid, the chemically amplified positive resist 21 selectively adsorbs to the substance 6 for inactivating the acid, and the absorbed amount remains as the insolubilized layer 22 (FIG. 2).
(E)).

【0025】上記説明した化学増幅型ポジレジストの詳
細な動作を説明する。酸反応により改質する物質とし
て、例えばポリビニルフェノールの一部をt−ブトキシ
カルボニル基で置換したものと酸発生剤となるオニウム
塩等の混合物を用いる。これは一般的な化学増幅型ポジ
レジストの組成である。このような化学増幅型ポジレジ
ストでは紫外線により酸発生剤から生じた酸が触媒反応
によりt−ブトキシカルボニル基を分解しアルカリ水溶
液に対する溶解レートを増大させる。
The detailed operation of the above-described chemically amplified positive resist will be described. As the substance to be modified by the acid reaction, for example, a mixture of a substance obtained by partially replacing polyvinylphenol with a t-butoxycarbonyl group and an onium salt serving as an acid generator is used. This is the composition of a general chemically amplified positive resist. In such a chemically amplified positive resist, an acid generated from an acid generator by ultraviolet rays decomposes a t-butoxycarbonyl group by a catalytic reaction to increase a dissolution rate in an alkaline aqueous solution.

【0026】このような物質を酸を失活させる塩基性を
有した基板上で使用する場合、塩基性基板界面でt−ブ
トキシカルボニル基の分解反応が阻害されるため、アル
カリ水溶液に対する溶解レートの変化は得られない。従
って、基板上に酸の失活する領域と、失活しない領域が
有る場合、酸を失活させる領域にのみ選択的に上記混合
物を残すことが出来る。
When such a substance is used on a substrate having a basic property to deactivate an acid, a decomposition reaction of a t-butoxycarbonyl group is inhibited at the interface of the basic substrate. There is no change. Therefore, when there is a region where the acid is deactivated and a region where the acid is not deactivated on the substrate, the mixture can be selectively left only in the region where the acid is deactivated.

【0027】図6を用いてその流れを説明する。まず中
性の下地基板61上に、塩基性の膜からなる塩基性パタ
ーン62を形成する(図6(a))。この下地基板61
上に酸反応により改質する物質、例えば上記のように露
光で酸が発生することでアルカリ溶液に対して可溶とな
る化学増幅型ポジレジスト63をコーティングする(図
6(b))。次いで、所定の条件の下で露光を行いポジ
レジスト63の膜中で酸64を発生させる(図6
(c))。
The flow will be described with reference to FIG. First, a basic pattern 62 made of a basic film is formed on a neutral base substrate 61 (FIG. 6A). This base substrate 61
A material to be modified by an acid reaction, for example, a chemically amplified positive resist 63 which becomes soluble in an alkaline solution by generating an acid upon exposure as described above is coated (FIG. 6B). Next, exposure is performed under predetermined conditions to generate an acid 64 in the film of the positive resist 63 (FIG. 6).
(C)).

【0028】ここで、中性の下地基板61に対しては、
ポジレジスト63は改質しないため、酸64の発生によ
り溶解反応が進行する。これに対して、塩基性パターン
62の近傍では酸64が失活するため、所望の溶解反応
が進まない領域が生じる(図6(d))。ゆえにアルカ
リによる現像を行っても、塩基性パターン62に隣接す
る部分にのみポジレジスト63は不溶化層65として残
存する(図6(e))。なお、通常のスパッタ法やCV
D法での成膜ではアモルファスな膜が形成されるため、
膜表面で酸に対して活性な基を持ち、塩基性を有する膜
となることがある。
Here, for the neutral base substrate 61,
Since the positive resist 63 is not modified, the dissolution reaction proceeds due to the generation of the acid 64. On the other hand, since the acid 64 is deactivated in the vicinity of the basic pattern 62, a region where a desired dissolution reaction does not proceed is generated (FIG. 6D). Therefore, even if the development with alkali is performed, the positive resist 63 remains as the insolubilized layer 65 only in the portion adjacent to the basic pattern 62 (FIG. 6E). In addition, the normal sputtering method or CV
Since an amorphous film is formed in the film formation by the method D,
In some cases, a film having a group active on an acid on the surface of the film and having basicity may be obtained.

【0029】このように、塩基性を有する基板上では、
露光によりレジスト中に発生した酸が失活し所望の溶解
反応を進めることができない。化学増幅型ポジレジスト
がSiNx ,WSi,TiN,BPSG,Al,W等の
特定の膜上でレジスト残りが発生することはよく知られ
た事実である(R.Yamanaka et Al:Jpn.J.Appl.Phys.Vo
l.34(1995)6794やJ.Sturtevant et Al:Proc.SPIE2197
(1995)770. 等で報告されている。)。逆によく洗浄さ
れたSi,SiO2 膜,熱SiO2 ,CVD−SiO2
等では裾引きは生じない。
Thus, on a basic substrate,
The acid generated in the resist due to the exposure is deactivated and the desired dissolution reaction cannot proceed. It is a well-known fact that a chemically amplified positive resist generates a resist residue on a specific film such as SiN x , WSi, TiN, BPSG, Al, W (R. Yamanaka et Al: Jpn.J. Appl.Phys.Vo
l.34 (1995) 6794 and J. Sturtevant et Al: Proc. SPIE2197
(1995) 770. ). Conversely, well-cleaned Si, SiO 2 film, thermal SiO 2 , CVD-SiO 2
In such cases, no tailing occurs.

【0030】図4(b)は図2(e)における露光後の
製造工程を上方から見た図である。横方向には酸を失活
させない物質5と酸を失活させる物質6とが交互にライ
ン状に並んでおり、縦方向には未露光部41と露光部4
2が交互にライン状に並んでいる。化学増幅型ポジレジ
スト21は露光光により溶解するものであり、図4
(b)においては露光部42の領域で溶解する。
FIG. 4B is a view of the manufacturing process after the exposure in FIG. In the horizontal direction, a substance 5 that does not deactivate the acid and a substance 6 that deactivates the acid are alternately arranged in a line, and the unexposed portion 41 and the exposed portion 4 are arranged in the vertical direction.
2 are alternately arranged in a line. The chemically amplified positive resist 21 is dissolved by exposure light.
In (b), it dissolves in the area of the exposed part 42.

【0031】また、酸を失活させる物質6においては化
学増幅型ポジレジスト21は溶解反応が進まず、不溶化
層22を生じる。従って、レジスト21は露光部42と
酸を失活させない物質5の重なり領域である43におい
てのみ溶解し、現像後にその領域43でのみ化学増幅型
ポジレジスト21が除去される。また、この重なり領域
43は、酸を失活させる物質6付近で生じる不溶化層に
より、その横幅がスペースパターン幅よりも狭まってい
るのが分かる。このように、化学増幅型ポジレジスト2
1の吸着は自己整合的に下地パターンの位置から決まる
ため、合わせ露光に対して有利である。
In the substance 6 for deactivating the acid, the dissolution reaction of the chemically amplified positive resist 21 does not proceed, and an insolubilized layer 22 is formed. Therefore, the resist 21 is dissolved only in the overlapping region 43 of the exposed portion 42 and the substance 5 which does not deactivate the acid, and the chemically amplified positive resist 21 is removed only in the region 43 after the development. In addition, it can be seen that the width of the overlap region 43 is narrower than the space pattern width due to the insolubilized layer generated near the acid deactivating substance 6. Thus, the chemically amplified positive resist 2
1 is determined from the position of the base pattern in a self-aligning manner, which is advantageous for alignment exposure.

【0032】図2(e)に示す露光工程の後、110℃
/90秒間の露光後ベーク処理(PEB:Post Exposur
e Bake)を行い、0.21規定度のテトラメチルアンモ
ニウムハイドライド(TMAH)水溶液により化学増幅
型ポジレジスト21の60秒間の現像を行う。この現像
により、ライン状の光透過領域ではレジスト21が除去
されるが、不溶化層22及び遮光領域である未露光部に
レジスト21が残存し、不溶化層22間に生じた溝間に
レジスト21からなるホールパターンが形成される(図
2(f))。
After the exposure step shown in FIG.
/ Bake treatment after exposure for 90 seconds (PEB: Post Exposur
e Bake), and the chemically amplified positive resist 21 is developed for 60 seconds with an aqueous solution of tetramethylammonium hydride (TMAH) of 0.21 normality. By this development, the resist 21 is removed in the linear light transmitting region, but the resist 21 remains in the unsolubilized layer 22 and the unexposed portion which is the light-shielding region, and the resist 21 is removed between the grooves formed between the insolubilized layers 22. A hole pattern is formed (FIG. 2F).

【0033】この現像までの工程により形成されたレジ
ストパターンに基づいて、層間絶縁膜4まで掘り込むこ
とにより下地基板1が露出するようにドライエッチング
を施す。このドライエッチングの際、不溶化層22がマ
スクとして働くため、レジスト21を剥離すると酸を失
活させる物質6のパターン幅(0.3μm)よりも小さ
い幅(0.1μm)からなるコンタクトホール31が自
己整合的に形成される(図3(g))。このコンタクト
ホール31形成後の斜示図を図4(c)に示す。そし
て、このコンタクトホール31にW等の導電性材料32
を埋め込み形成し、その表面をCMP等により平坦化す
る。これにより、下地基板1に形成された図示しない拡
散層と導電性材料32が導通する。
Based on the resist pattern formed by the steps up to the development, dry etching is performed so that the underlying substrate 1 is exposed by digging into the interlayer insulating film 4. In this dry etching, since the insolubilized layer 22 functions as a mask, the contact hole 31 having a width (0.1 μm) smaller than the pattern width (0.3 μm) of the substance 6 that deactivates the acid when the resist 21 is removed is formed. It is formed in a self-aligned manner (FIG. 3G). FIG. 4C shows a perspective view after the formation of the contact hole 31. Then, a conductive material 32 such as W is formed in the contact hole 31.
And the surface thereof is planarized by CMP or the like. As a result, a conductive layer 32 is electrically connected to a diffusion layer (not shown) formed on the base substrate 1.

【0034】このように、パターン形成に酸触媒反応を
利用する化学増幅型ポジレジストは酸を失活させる物質
上で酸の失活により裾引き(footing )を生じる。この
酸を失活させる物質からなるパターン上に化学増幅型ポ
ジレジストを塗布、露光、ベーク、現像を行うと裾引き
効果により酸を失活させる物質にレジストが微少量残
る。すなわち基板上に裾引きを起こさせる膜からなるパ
ターンと起こさせない膜からなるパターンが同時にある
場合、レジストを裾引きを起こさせるパターンに選択的
に吸着させることが可能である。その裾引き効果と通常
の露光によるパターニングとを組み合わせれば、露光マ
スクに無い新たなパターンを形成することが出来る。
As described above, a chemically amplified positive resist utilizing an acid catalyzed reaction for forming a pattern causes footing due to the deactivation of the acid on the substance which deactivates the acid. When a chemically amplified positive resist is applied, exposed, baked, and developed on the pattern made of the acid inactivating substance, a very small amount of resist remains in the acid inactivating substance due to the tailing effect. That is, when there is a pattern of a film that causes footing and a pattern of a film that does not cause footing on the substrate at the same time, the resist can be selectively adsorbed to the pattern that causes footing. If the tailing effect is combined with the patterning by ordinary exposure, a new pattern not in the exposure mask can be formed.

【0035】また、酸を失活させる物質6のラインに直
交する向きでのホールの位置は、化学増幅型ポジレジス
ト21の裾引き効果により下地パターンの位置から自己
整合的に定まるので、従来のような重ね合わせ露光の精
度不足によるミスアライメントは生じない。さらに、従
来用いられたホールパターンのマスクと比較して、解像
度の得やすいライン&スペースパターンのマスクを用い
ていることから、光リソグラフィの延命という点でも有
利である。
The position of the hole in the direction perpendicular to the line of the substance 6 for inactivating the acid is determined in a self-aligned manner from the position of the underlying pattern due to the footing effect of the chemically amplified positive resist 21. Such misalignment due to lack of accuracy of the overlay exposure does not occur. Furthermore, since a line-and-space pattern mask that can easily obtain a resolution is used as compared with a conventionally used hole pattern mask, it is advantageous in extending the life of photolithography.

【0036】なお、本実施形態においては層間絶縁膜4
としてBPSGを用いる場合を示したが、PSG膜、B
SG膜、SOG膜等を用いることも可能である。また、
CMP法により酸を失活させる物質6及び導電性材料3
2表面を平坦化する場合を示したが、例えばエッチバッ
ク等により表面を平坦化する場合であっても本発明を適
用可能であることは勿論である。また、本実施形態にお
いてはゲート電極3間にコンタクトホール31を形成し
て拡散層に接続する場合を示したが、多層配線を形成す
る際に、下層配線にコンタクト層を接続する場合のコン
タクトホールの形成プロセスにも本発明を適用可能であ
る。また、デュアルダマシンプロセスによりコンタクト
層を形成する場合を示したが、デュアルダマシンプロセ
スによらなくとも本発明の主旨を逸脱しない。
In this embodiment, the interlayer insulating film 4
The case where BPSG is used as the
It is also possible to use an SG film, an SOG film, or the like. Also,
Substance 6 for deactivating acid by CMP method and conductive material 3
Although the case where the two surfaces are flattened has been described, it goes without saying that the present invention is also applicable to the case where the surface is flattened by, for example, etch back. Further, in the present embodiment, the case where the contact hole 31 is formed between the gate electrodes 3 and connected to the diffusion layer is shown. However, when forming the multilayer wiring, the contact hole when connecting the contact layer to the lower wiring is formed. The present invention can also be applied to the formation process of. Although the case where the contact layer is formed by the dual damascene process has been described, the gist of the present invention is not deviated without using the dual damascene process.

【0037】(第2実施形態)図7〜図9は、本発明の
第2実施形態に係る自己整合型パターン形成方法を説明
するための図であり、第1実施形態で用いた化学増幅型
ポジレジストの代わりに化学増幅型ネガレジストを選択
的吸着材として使用した例である。本実施形態では、D
RAMデバイス等でトランジスタと配線層を結ぶコンタ
クト層を形成する場合を示す。また、図10は図7〜図
9に示すパターン形成工程における主要工程での斜示図
及び上面図を示す。
(Second Embodiment) FIGS. 7 to 9 are views for explaining a self-aligned pattern forming method according to a second embodiment of the present invention. This is an example in which a chemically amplified negative resist is used as a selective adsorbent instead of a positive resist. In the present embodiment, D
A case where a contact layer connecting a transistor and a wiring layer is formed in a RAM device or the like will be described. FIG. 10 shows a perspective view and a top view of the main steps in the pattern forming steps shown in FIGS.

【0038】まず、下地基板1上にpoly−Si/W
Si等からなるゲート電極材料3a,3bと、このゲー
ト電極材料3a,3bの上面を覆うSiN等からなる絶
縁膜3cをCVD法等により堆積する。ゲート電極材料
3a,3b,絶縁膜3cの膜厚は、それぞれ100n
m,55nm,150nmとする。この後、例えばリソ
グラフィ法とRIE(反応性イオンエッチング)等の異
方性エッチング技術を用いてゲート電極材料3a,3b
と絶縁膜3cを下地基板1が露出するまでエッチングし
て複数のライン状のゲート電極3を0.3μm間隔で形
成する。
First, a poly-Si / W
Gate electrode materials 3a and 3b made of Si or the like and an insulating film 3c made of SiN or the like covering the upper surfaces of the gate electrode materials 3a and 3b are deposited by a CVD method or the like. The thickness of each of the gate electrode materials 3a and 3b and the insulating film 3c is 100 n.
m, 55 nm, and 150 nm. Thereafter, the gate electrode materials 3a and 3b are formed using an anisotropic etching technique such as lithography and RIE (reactive ion etching).
Then, the insulating film 3c is etched until the underlying substrate 1 is exposed to form a plurality of linear gate electrodes 3 at intervals of 0.3 μm.

【0039】そして、この複数のゲート電極3が形成さ
れた下地基板1上にW等からなる導電性材料71を下地
基板1から200nmの膜厚となるように堆積する。そ
して、この導電性材料71上に例えばSiO2 等、酸を
失活させない物質5をCVD法等により膜厚100nm
となるように堆積し、アニールを施す(図7(a))。
次いで、この酸を失活させない物質5上に、CVD法等
によりSiN等からなる酸を失活させる物質6を膜厚1
00nmとなるように堆積する(図7(b))。
Then, a conductive material 71 made of W or the like is deposited on the base substrate 1 on which the plurality of gate electrodes 3 are formed so as to have a thickness of 200 nm from the base substrate 1. Then, on the conductive material 71, a substance 5 that does not deactivate an acid, such as SiO 2 , is formed to a thickness of 100 nm by a CVD method or the like.
And annealed (FIG. 7A).
Next, on the material 5 which does not deactivate the acid, a material 6 which deactivates the acid made of SiN or the like by a CVD method or the like has a thickness of 1.
It is deposited to a thickness of 00 nm (FIG. 7B).

【0040】この酸を失活させる物質6を、その下層に
形成されたラインパターンのゲート電極3と同じ幅及び
ピッチで、かつ酸を失活させる物質6がゲート電極3の
直上に位置するライン状にパターニングすべく、例えば
リソグラフィ法とRIE等の異方性エッチング技術を用
いて図5(a)に示すラインパターンのマスク51によ
り露光を行い、さらにドライエッチングにより酸を失活
させる物質6からなるライン&スペースパターンを形成
する(図7(c))。このライン&スペースパターンを
形成した後の斜示図を図10(a)に示す。
The acid-inactivating substance 6 has the same width and pitch as the gate electrode 3 of the line pattern formed thereunder, and the acid-inactivating substance 6 is located just above the gate electrode 3. In order to perform patterning, exposure is performed using a line pattern mask 51 shown in FIG. 5A using, for example, a lithography method and an anisotropic etching technique such as RIE. A line & space pattern is formed (FIG. 7C). FIG. 10A is a perspective view after the line & space pattern is formed.

【0041】次いで、このライン状に形成あれた酸を失
活させる物質6上に化学増幅型ネガレジスト81(SN
R200(シプレー社))を塗布する(図8(d))。
化学増幅型ネガレジスト81は、酸触媒反応によりポリ
マー間で架橋が進み、特定の溶媒、アルカリ水溶液に対
する溶解速度の低下を起こす樹脂から構成される。レジ
スト塗布後、130℃/60秒間のプレベークを施して
300nm程度の膜厚とする。次いで、遮光部52a及
び透光部52bにより、マスク51と直交したラインパ
ターンが配置された図5(b)に示すマスク52を用い
てKrFエキシマステッパNSR S201A(ニコン
社)により露光を行う。
Next, a chemically amplified negative resist 81 (SN) is formed on the line-formed acid deactivating substance 6.
R200 (Shipley) is applied (FIG. 8D).
The chemically amplified negative resist 81 is made of a resin in which crosslinking progresses between polymers due to an acid catalyzed reaction and causes a reduction in the dissolution rate in a specific solvent or an aqueous alkaline solution. After applying the resist, a pre-bake at 130 ° C. for 60 seconds is performed to a film thickness of about 300 nm. Then, exposure is performed by the KrF excimer stepper NSR S201A (Nikon Corporation) using the mask 52 shown in FIG. 5B in which a line pattern orthogonal to the mask 51 is arranged by the light shielding part 52a and the light transmitting part 52b.

【0042】この露光の際に、化学増幅型ネガレジスト
81におけるライン状の光透過領域では、架橋反応によ
り分子量が無限大の状態となる。また、この露光の際に
は酸が発生することにより化学増幅型ネガレジスト81
の架橋反応を促進させる。しかしながら、化学増幅型ネ
ガレジスト81の下層に形成された酸を失活させる物質
6表面付近では、酸を失活させる物質6により酸が失活
し、レジスト81の架橋反応が停滞する。これに対し
て、酸を失活させない物質5表面では、酸を失活させる
物質6付近における酸の失活がなく、十分な架橋反応が
進行する。従って、酸を失活させる物質6表面付近のみ
において、化学増幅型ネガレジスト81は酸を失活させ
る物質6に選択的に架橋反応を停滞させ、この部分だけ
可溶化層82として残存する(図8(e))。
At the time of this exposure, the molecular weight becomes infinite in the linear light transmitting region of the chemically amplified negative resist 81 due to a crosslinking reaction. At the time of this exposure, an acid is generated, so that the chemically amplified negative resist 81 is formed.
Promotes the crosslinking reaction of However, near the surface of the substance 6 for inactivating the acid formed under the chemically amplified negative resist 81, the acid is inactivated by the substance 6 for inactivating the acid, and the crosslinking reaction of the resist 81 is stagnated. On the other hand, on the surface of the substance 5 that does not deactivate the acid, there is no deactivation of the acid near the substance 6 that deactivates the acid, and a sufficient crosslinking reaction proceeds. Therefore, only in the vicinity of the surface of the substance 6 that deactivates the acid, the chemically amplified negative resist 81 selectively suspends the crosslinking reaction with the substance 6 that deactivates the acid, and only this portion remains as the solubilized layer 82 (FIG. 8 (e)).

【0043】図10(b)は図8(f)における露光後
の製造工程を上方から見た図である。横方向には酸を失
活させない物質5と酸を失活させる物質6とが交互にラ
イン状に並んでおり、縦方向には未露光部101と露光
部102が交互にライン状に並んでいる。化学増幅型ネ
ガレジスト81は露光光により架橋反応を起こすもので
あり、図10(b)においては露光部102の領域で架
橋反応を示す。また、酸を失活させる物質6周辺におい
ては化学増幅型ネガレジスト81は架橋反応が進まず、
可溶化層を生じる。従って、化学増幅型ネガレジスト8
1は、露光部102と酸を失活させない物質5の重なり
領域である103においてのみ架橋反応を起こし、現像
後に重なり領域103に残存する。また、この重なり領
域103は、酸を失活させる物質6付近で生じる可溶化
層82により、その横幅が狭まっているのが分かる。
FIG. 10B is a view of the manufacturing process after exposure in FIG. 8F as viewed from above. In the horizontal direction, the substance 5 that does not deactivate the acid and the substance 6 that deactivates the acid are alternately arranged in a line, and in the longitudinal direction, the unexposed portions 101 and the exposed portions 102 are alternately arranged in a line. I have. The chemically amplified negative resist 81 causes a cross-linking reaction by exposure light. In FIG. 10B, the cross-linking reaction is shown in the region of the exposed portion 102. In addition, the crosslinking reaction of the chemically amplified negative resist 81 does not proceed around the substance 6 that deactivates the acid,
Produces a solubilized layer. Therefore, the chemically amplified negative resist 8
No. 1 causes a crosslinking reaction only in the overlapping region 103 of the exposed portion 102 and the substance 5 which does not deactivate the acid, and remains in the overlapping region 103 after development. In addition, it can be seen that the width of the overlap region 103 is narrowed by the solubilized layer 82 generated near the acid deactivating substance 6.

【0044】この露光工程の後、130℃/90秒のP
EBを行った。次に0.14規定TMAH水溶液により
60秒間の現像を行った。この現像により、可溶化層8
2と未露光部101で化学増幅型ネガレジスト81が除
去され、酸を失活させる物質6のライン間に化学増幅型
ネガレジスト81からなるピラーパターン83が形成さ
れる(図8(f))。そして、このピラーパターン83
をマスクにしてその下地パターンである酸を失活させる
物質6及び酸を失活させない物質5のエッチングを導電
性材料71が露出するまで行い、酸を失活させない物質
5からなるピラーパターンを形成する(図9(g))。
After this exposure step, the P at 90 ° C./90 sec.
EB was performed. Next, development was performed for 60 seconds using a 0.14 N aqueous TMAH solution. By this development, the solubilized layer 8
2 and the unexposed portion 101, the chemically amplified negative resist 81 is removed, and a pillar pattern 83 made of the chemically amplified negative resist 81 is formed between the lines of the substance 6 for deactivating the acid (FIG. 8F). . And this pillar pattern 83
Is etched until the conductive material 71 is exposed, thereby forming a pillar pattern made of the substance 5 that does not deactivate the acid. (FIG. 9 (g)).

【0045】さらに、このピラーパターン83を構成す
る化学増幅型ネガレジスト81と酸を失活させない物質
5をマスクにして、下地基板1が露出するまで導電性材
料71のエッチングを行う。そして、マスクとして用い
られた化学増幅型ネガレジスト81と酸を失活させない
物質5を除去する。これにより、下地基板1上には導電
性材料71等からなるピラーパターン83及び複数のゲ
ート電極3のみが残存する(図9(h))。そして、こ
れらピラーパターン83及びゲート電極3が形成された
下地基板1上から新たに層間絶縁膜91を堆積し、この
層間絶縁膜91に対して導電性材料71が露出するよう
にCMPにより表面を平坦化して、コンタクト層を形成
する(図9(i))。
Further, using the chemically amplified negative resist 81 constituting the pillar pattern 83 and the substance 5 which does not deactivate the acid as a mask, the conductive material 71 is etched until the base substrate 1 is exposed. Then, the chemically amplified negative resist 81 used as the mask and the substance 5 that does not deactivate the acid are removed. Thus, only the pillar pattern 83 made of the conductive material 71 and the like and the plurality of gate electrodes 3 remain on the base substrate 1 (FIG. 9H). Then, an interlayer insulating film 91 is newly deposited on the underlying substrate 1 on which the pillar pattern 83 and the gate electrode 3 are formed, and the surface is etched by CMP so that the conductive material 71 is exposed to the interlayer insulating film 91. The contact layer is formed by flattening (FIG. 9 (i)).

【0046】以上説明したように本実施形態に係るパタ
ーン形成方法によれば、酸を失活させる物質6のライン
パターンに直交する向きでのピラーパターンの位置は、
化学増幅型ネガレジスト81の架橋反応の選択的な停滞
により下地パターンの位置から自己整合的に定まるの
で、高精度の重ね合わせ露光が可能となる。また、比較
的解像度の得られやすいライン&スペースパターンのフ
ォトマスクを用いてパターンを形成することができるた
め、光リソグラフィの延命が図れる。
As described above, according to the pattern forming method of this embodiment, the position of the pillar pattern in the direction orthogonal to the line pattern of the substance 6 for inactivating the acid is as follows.
Since the cross-linking reaction of the chemically amplified negative resist 81 is determined in a self-aligned manner from the position of the underlying pattern due to the selective stagnation of the cross-linking reaction, the overlay exposure with high precision is possible. In addition, since a pattern can be formed using a photomask having a line & space pattern, which is relatively easy to obtain a resolution, the life of optical lithography can be extended.

【0047】なお、上記第1,2実施形態において、化
学増幅型レジスト21,81の露光の際の露光量、化学
増幅型レジスト21,81の材料、加熱量等を調整する
ことで、下地の酸を失活させる物質6からなるラインパ
ターンに対するコンタクトホール及びピラーパターンの
幅を容易に変えることができる。このように、本発明を
利用した微細パターン形成プロセスを用いれば、新たな
素子分離や配線構造を形成できる。また、酸を失活させ
る物質6としては、SiN,TiN,Al,BPSG,
TEOS,poly−Si等を用いることができる。ま
た、酸を失活させない物質5としては、熱SiO2 ,C
VD−SiO2 等を用いることができる。また、ゲート
電極3と、その直上に形成する第2の膜からなるライン
パターンは、必ずしも同じ幅からなる必要はない。すな
わち、化学増幅型レジスト21,81が残存あるいは溶
解してマスクとして機能する幅に応じてそのラインパタ
ーンの幅が異なっても良い。
In the first and second embodiments, the amount of exposure of the chemically amplified resists 21 and 81, the material of the chemically amplified resists 21 and 81, the amount of heating, and the like are adjusted to adjust the base. The width of the contact hole and the pillar pattern with respect to the line pattern composed of the acid deactivating substance 6 can be easily changed. As described above, a new element isolation and a new wiring structure can be formed by using the fine pattern forming process using the present invention. Examples of the substance 6 for deactivating acid include SiN, TiN, Al, BPSG,
TEOS, poly-Si, or the like can be used. Examples of the substance 5 which does not deactivate the acid include thermal SiO 2 , C
VD-SiO 2 or the like can be used. Further, the line pattern composed of the gate electrode 3 and the second film formed immediately above the gate electrode 3 does not necessarily have to have the same width. That is, the width of the line pattern may differ depending on the width of the chemically amplified resists 21 and 81 remaining or dissolved to function as a mask.

【0048】また、本実施形態においてはゲート電極間
にピラーパターンを形成し、このピラーパターンを拡散
層に接続する場合を示したが、多層配線を形成する際
に、コンタクト層を通じて下層配線及び上層配線を接続
する場合のコンタクト層となるピラーパターンの形成プ
ロセスにも本発明を適用可能である。
In this embodiment, the case where the pillar pattern is formed between the gate electrodes and this pillar pattern is connected to the diffusion layer has been described. However, when forming the multilayer wiring, the lower wiring and the upper layer are formed through the contact layer. The present invention is also applicable to a process of forming a pillar pattern serving as a contact layer when connecting a wiring.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る自己整
合型パターン形成方法によれば、酸を失活させる物質と
失活しない物質からなる下地パターンに化学増幅型レジ
ストを塗布し、下地パターンに対して選択的に失活作用
を施し、これに通常の失活作用を利用しない露光を組み
合わせることにより、異なるデザインのマスクと組み合
わせて新たなパターンを形成することができる。
As described above, according to the method of forming a self-aligned pattern according to the present invention, a chemically amplified resist is applied to a base pattern composed of a substance that deactivates an acid and a substance that does not deactivate the acid. By selectively applying a deactivating action to the light, and combining this with exposure that does not utilize a normal deactivating action, a new pattern can be formed in combination with a mask of a different design.

【0050】また、酸を失活させる物質の失活作用によ
り形成されるレジストパターンは下地パターンの位置か
ら自己整合的に定まるので、従来のような重ね合わせ露
光の精度不足によるミスアライメントは生じない。
Further, since the resist pattern formed by the deactivating action of the substance which deactivates the acid is determined in a self-aligned manner from the position of the underlying pattern, misalignment due to the lack of precision of the overlay exposure as in the prior art does not occur. .

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

【図1】本発明の第1実施形態に係る自己整合型パター
ン形成方法の形成工程を示す断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing a forming step of a self-aligned pattern forming method according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同実施形態における自己整合型パターン形成方
法の形成工程を示す断面図。
FIG. 2 is an exemplary sectional view showing a forming step of the method for forming a self-aligned pattern according to the embodiment;

【図3】同実施形態における自己整合型パターン形成方
法の形成工程を示す断面図。
FIG. 3 is an exemplary sectional view showing a forming step of the method for forming a self-aligned pattern according to the embodiment;

【図4】同実施形態におけるパターン形成工程途中での
半導体装置の斜示図及び上面図。
FIG. 4 is a perspective view and a top view of the semiconductor device during a pattern forming step in the same embodiment.

【図5】同実施形態におけるパターン形成に用いられる
マスクパターンを示す図。
FIG. 5 is a view showing a mask pattern used for pattern formation in the embodiment.

【図6】同実施形態における化学増幅型ポジレジストの
反応動作の詳細を示す断面図。
FIG. 6 is a sectional view showing details of a reaction operation of the chemically amplified positive resist in the embodiment.

【図7】本発明の第2実施形態に係る自己整合型パター
ン形成方法の形成工程を示す断面図。
FIG. 7 is a sectional view showing a forming step of a self-aligned pattern forming method according to a second embodiment of the present invention.

【図8】同実施形態における自己整合型パターン形成方
法の形成工程を示す断面図。
FIG. 8 is a sectional view showing a forming step of the self-aligned pattern forming method according to the embodiment.

【図9】同実施形態における自己整合型パターン形成方
法の形成工程を示す断面図。
FIG. 9 is an exemplary sectional view showing a forming step of the method for forming a self-aligned pattern according to the embodiment;

【図10】同実施形態におけるパターン形成工程途中で
の半導体装置の斜示図及び上面図。
FIG. 10 is a perspective view and a top view of the semiconductor device during a pattern forming step in the same embodiment.

【図11】従来のパターン形成方法により形成されたパ
ターン及び問題が生じた場合を示す斜視図及び断面図。
FIG. 11 is a perspective view and a sectional view showing a pattern formed by a conventional pattern forming method and a case where a problem occurs.

【図12】従来のパターン形成に用いられるマスクパタ
ーンを示す図。
FIG. 12 is a diagram showing a mask pattern used for conventional pattern formation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 下地基板 2 ゲート酸化膜 3 ゲート電極 3a,3b ゲート電極材料 3c 絶縁膜 4,91 層間絶縁膜 5 酸を失活させない物質 6 酸を失活させる物質 21,63 化学増幅型ポジレジスト 22,65 不溶化層 31 コンタクトホール 32,71 導電性材料 41,101 未露光部 42,102 露光部 43,103 重なり領域 51,52 マスク 51a,52b 遮光部 51b,52b 透光部 61 中性下地基板 62 塩基性パターン 64 酸 81 化学増幅型ネガレジスト 82 可溶化層 83 ピラーパターン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Undersubstrate 2 Gate oxide film 3 Gate electrode 3a, 3b Gate electrode material 3c Insulating film 4,91 Interlayer insulating film 5 Substance which does not deactivate acid 6 Substance which deactivates acid 21, 63 Chemical amplification type positive resist 22, 65 Insolubilized layer 31 Contact hole 32, 71 Conductive material 41, 101 Unexposed portion 42, 102 Exposed portion 43, 103 Overlap region 51, 52 Mask 51a, 52b Light shielding portion 51b, 52b Light transmissive portion 61 Neutral base substrate 62 Basic Pattern 64 Acid 81 Chemically amplified negative resist 82 Solubilized layer 83 Pillar pattern

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 酸を失活させない物質からなる第1の膜
上に酸を失活させる物質からなる第2の膜を形成する工
程と、 該第2の膜を選択的に除去して第2の膜のラインパター
ンを複数本形成する工程と、 前記第1の膜及び第2の膜に化学増幅型ポジレジストを
塗布する工程と、 前記第1の膜及び第2の膜に対して、前記第2の膜のラ
イン長方向と交差するライン状のパターンを露光し、前
記第2の膜の周辺を除く露光領域のレジストを可溶化層
に変質させる工程と、 前記露光された化学増幅型ポジレジストを現像する工程
と、 前記現像により形成されたレジストパターンをマスクと
して前記第1の膜をエッチングする工程とを具備してな
ることを特徴とする自己整合型パターン形成方法。
A step of forming a second film made of a substance that deactivates an acid on a first film made of a substance that does not deactivate an acid, and a step of selectively removing the second film to form a second film. Forming a plurality of line patterns of the second film, applying a chemically amplified positive resist to the first film and the second film, and applying a chemically amplified positive resist to the first film and the second film. Exposing a line-shaped pattern intersecting with the line length direction of the second film to transform a resist in an exposed region excluding the periphery of the second film into a solubilized layer; A method of forming a self-aligned pattern, comprising: a step of developing a positive resist; and a step of etching the first film using a resist pattern formed by the development as a mask.
【請求項2】 酸を失活させない物質からなる第1の膜
上に酸を失活させる物質からなる第2の膜を形成する工
程と、 該第2の膜を選択的に除去して前記第1の膜を除去し、
第2の膜のラインパターンを複数本形成する工程と、 前記第1の膜及び第2の膜に化学増幅型ネガレジストを
塗布する工程と、 前記第1の膜及び第2の膜に対して、前記第2の膜のラ
イン長方向と交差するライン状のパターンを用いて露光
し、前記第2の膜の周辺を除く露光領域のレジストを不
溶化層に変質させる工程と、 前記露光された化学増幅型ネガレジストを現像する工程
と、 前記現像により形成されたレジストパターンをマスクと
して前記第1の膜及び第2の膜をエッチングする工程と
を具備してなることを特徴とする自己整合型パターン形
成方法。
2. A step of forming a second film made of a substance that deactivates an acid on a first film made of a substance that does not deactivate an acid, and selectively removing the second film to form the second film. Removing the first film,
A step of forming a plurality of line patterns of the second film; a step of applying a chemically amplified negative resist to the first film and the second film; and a step of forming a line pattern on the first film and the second film. Exposing using a line-shaped pattern intersecting with the line length direction of the second film to transform a resist in an exposed region excluding the periphery of the second film into an insolubilized layer; A step of developing an amplified negative resist; and a step of etching the first film and the second film using the resist pattern formed by the development as a mask. Forming method.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011071479A (en) * 2009-06-26 2011-04-07 Rohm & Haas Electronic Materials Llc Method for forming electronic device

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