JPH1172925A - Undercoat layer composition and pattern forming method using the same - Google Patents

Undercoat layer composition and pattern forming method using the same

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JPH1172925A
JPH1172925A JP10186575A JP18657598A JPH1172925A JP H1172925 A JPH1172925 A JP H1172925A JP 10186575 A JP10186575 A JP 10186575A JP 18657598 A JP18657598 A JP 18657598A JP H1172925 A JPH1172925 A JP H1172925A
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JP
Japan
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film
pattern
resist
acid
compound
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JP10186575A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiko Sato
康彦 佐藤
Kiyonobu Onishi
廉伸 大西
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain the undercoat layer composition capable of forming a pattern having a perpendicular side wall and a good rectangular section by incorporating a compound having a substituent to be decomposed by an acid and to produce an alkali-soluble group after the decomposition, and an acid generator. SOLUTION: The undercoat layer composition contains the compound having the subtituent to be decomposed by an acid and to produce an alkali-soluble group after the decomposition, and an acid generator. It is preferred that this compound has a structure represented by the formula in which each of R<1> and R<2> is an H atom or a methyl group; R<3> is a protective group to be decomposed by an acid and converted into the alkali-soluble group; R<4> is an optionally substituted polycyclic aromatic hydrocarbon group; and each of (j) and (k) is a positive integer. An acid is produced from the acid generator by exposure and the compound is decomposed and the alkali-soluble group is formed, and the exposed parts of the undercoat layer are made soluble in an alkaline solution.

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、半導体装置を製造
するための材料および半導体装置の製造方法に関し、特
に、ウェハー基板上でのパターン形成に使用される下層
膜用組成物、およびこれを用いた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 material for manufacturing a semiconductor device and a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a composition for an underlayer film used for forming a pattern on a wafer substrate, and a method for using the same. A pattern forming method.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子の製造方法は、シリコンウェ
ハー上に複数の物質からなるいくつかの層を堆積し、所
望のパターンにパターニングする工程を多く含んでい
る。このパターニング工程は、次のような手法で行なわ
れる。すなわち、まず、シリコンウェハー上に絶縁体、
導体、または半導体薄膜等の被加工物上を形成し、この
被加工物上にレジストをスピンコーテング法等により塗
布してレジスト膜を形成する。次いで、レジスト膜に対
し選択的に露光を行なった後、露光後のレジスト膜を現
像してレジストパターンを形成する。さらに、このレジ
ストパターンをエッチングマスクとして基板上に形成さ
れた被加工物である絶縁体、導体、半導体薄膜をエッチ
ングし、微細な配線や開孔等を所望のパターンに加工す
ることによってなされる。この工程では、高精度でレジ
ストパターン寸法を制御することが重要である。しかし
ながら、露光光に対する基板の反射率が高い場合には、
レジスト膜中に露光光の定在波が生じて、レジスト膜厚
のわずかなバラツキがパターン寸法に影響を及ぼす。こ
のため、高い寸法精度でレジストパターンを形成するこ
とができないという問題が生じる。
2. Description of the Related Art A method for manufacturing a semiconductor device includes many steps of depositing several layers of a plurality of substances on a silicon wafer and patterning the layers into a desired pattern. This patterning step is performed by the following method. That is, first, an insulator on a silicon wafer,
A work such as a conductor or a semiconductor thin film is formed on a work, and a resist is applied on the work by a spin coating method or the like to form a resist film. Next, after selectively exposing the resist film, the exposed resist film is developed to form a resist pattern. Further, an insulator, a conductor, and a semiconductor thin film, which are workpieces formed on the substrate, are etched using the resist pattern as an etching mask, and fine wirings, openings, and the like are processed into a desired pattern. In this step, it is important to control the resist pattern dimension with high accuracy. However, when the reflectance of the substrate to the exposure light is high,
A standing wave of exposure light is generated in the resist film, and a slight variation in the resist film thickness affects the pattern size. Therefore, there is a problem that a resist pattern cannot be formed with high dimensional accuracy.

【0003】この問題を解決する手段として、露光光の
被加工物からの反射を防止する反射防止膜等の下層膜を
被加工物上に形成することによって、被加工物からレジ
スト膜に戻る光の強度を抑える方法が開示されている
(特開昭58−91635等)。このように、反射防止
膜をレジスト膜と被加工物との間に形成することによっ
て、レジスト膜を通過した露光光は、反射防止膜中で多
重反射を起こして減衰する。あるいは、レジスト膜を通
過した露光光は反射防止膜に吸収され、それによってレ
ジスト膜下部の界面からの露光光の反射が抑えられる。
その結果、レジスト膜中に発生する定在波が弱められる
ので、レジストパターンの寸法制御性が高められる。
As a means for solving this problem, by forming a lower layer film such as an anti-reflection film for preventing reflection of exposure light from the work, the light returning from the work to the resist film is formed. (Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-91635). As described above, by forming the antireflection film between the resist film and the workpiece, the exposure light passing through the resist film causes multiple reflection in the antireflection film and is attenuated. Alternatively, the exposure light that has passed through the resist film is absorbed by the anti-reflection film, thereby suppressing the reflection of the exposure light from the interface below the resist film.
As a result, the standing wave generated in the resist film is weakened, and the dimensional controllability of the resist pattern is improved.

【0004】反射防止膜としては、プロセスコストが安
価なスピンコーテング法で成膜できることから、特開昭
59−149045等で開示されている樹脂膜が主に用
いられている。樹脂膜を反射防止膜として用いた場合、
反射防止膜の材料および加工方法としては、次のような
材料および方法が用いられている。
As an antireflection film, a resin film disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 59-14945 or the like is mainly used because it can be formed by a spin coating method having a low process cost. When a resin film is used as an anti-reflection film,
The following materials and methods are used as materials and processing methods for the antireflection film.

【0005】1)プラズマ分解型の樹脂を用いて反射防
止膜を形成し、レジストパターンをエッチングマスクと
して反射防止膜をエッチングする方法、 2)アルカリ現像液に可溶な樹脂を用いて反射防止膜を
形成し、パターン露光によってレジスト膜および反射防
止膜に潜像を形成し、これらの潜像を現像処理時に同時
に溶解除去する方法、 3)露光光に対して吸収性を有する感光性組成物を用い
て反射防止膜を形成し、反射防止膜に対してパターン露
光を行なって反射防止膜に潜像を形成し、この潜像を現
像処理時に溶解除去する方法、 4)ポリメチルメタクリレート、ポリサルフォンなどの
感光性樹脂を用いて反射防止膜を形成し、PCM法(P
ortable Comformable Maski
ng)で反射防止膜を現像する方法 しかしながら、上述した従来の方法は、いずれも何等か
の問題を伴なっている。例えば、1)の方法では、図1
(a)のように反射防止膜を垂直な形状で加工すること
ができるが、反射防止膜を構成する樹脂膜42がレジス
ト膜43と同じ有機系の材料からなるためにエッチング
選択比がとれないという問題が生じる。そのため、反射
防止膜42のエッチング時に、反射防止膜の膜厚と同程
度かそれ以上の膜厚のレジスト膜43が削られてしま
う。これによって、被加工膜のエッチングに必要なレジ
スト膜の膜厚を確保することができなくなる。この問題
は、近年、光リソグラフィーの限界が近づき、解像性を
増すためにレジスト膜の膜厚を薄くした場合により顕著
になる。
1) A method of forming an antireflection film using a plasma decomposition type resin and etching the antireflection film using a resist pattern as an etching mask. 2) An antireflection film using a resin soluble in an alkali developing solution. A latent image is formed on the resist film and the anti-reflection film by pattern exposure, and these latent images are simultaneously dissolved and removed at the time of development processing. 3) A photosensitive composition having absorptivity to exposure light is used. Forming a latent image on the anti-reflection film by performing pattern exposure on the anti-reflection film, and dissolving and removing the latent image during development processing; 4) polymethyl methacrylate, polysulfone, etc. An anti-reflection film is formed using a photosensitive resin of the PCM method (P
replaceable Maski Maski
ng) Method of Developing Antireflection Film However, each of the above-mentioned conventional methods has some problems. For example, in the method 1), FIG.
Although the anti-reflection film can be processed in a vertical shape as shown in FIG. 3A, the etching selectivity cannot be obtained because the resin film 42 constituting the anti-reflection film is made of the same organic material as the resist film 43. The problem arises. Therefore, when the antireflection film 42 is etched, the resist film 43 having a thickness equal to or greater than the thickness of the antireflection film is removed. This makes it impossible to secure the thickness of the resist film required for etching the film to be processed. In recent years, the limit of the photolithography has been approached, and the problem becomes more remarkable when the thickness of the resist film is reduced in order to increase the resolution.

【0006】2)の方法では、ドライエッチングで反射
防止膜の所定の領域を除去しないので、レジスト膜の膜
減りを抑えることができる。しかしながら、反射防止膜
42を現像液で溶解除去する際に現像が等方的に進むた
め、現像処理後の形状が図1(b)のような食われ形状
になる。したがって所望の幅を有する反射防止膜パター
ンが得られないという問題が生じる。
In the method 2), a predetermined region of the antireflection film is not removed by dry etching, so that the resist film can be prevented from being thinned. However, when the antireflection film 42 is dissolved and removed with a developing solution, the development proceeds isotropically, so that the shape after the development processing becomes a biting shape as shown in FIG. Therefore, there arises a problem that an antireflection film pattern having a desired width cannot be obtained.

【0007】また、3)の方法では、露光光を反射防止
膜が吸収するので、反射防止膜42の底部での感光反応
が十分に進まない。このため、現像処理後には図1
(c)に示すように一層残り44が生じる。さらに4)
の方法では、従来材料を用いると解像性が低く、サブク
ォーターミクロンより小さいパターンを解像することが
困難で、図1(c)のように一層残り44が生じた。
In the method 3), since the exposure light is absorbed by the antireflection film, the photosensitive reaction at the bottom of the antireflection film 42 does not sufficiently proceed. For this reason, after the development processing, FIG.
As shown in (c), the remaining 44 is left. 4)
In the method (1), when the conventional material is used, the resolution is low, and it is difficult to resolve a pattern smaller than a sub-quarter micron, and as shown in FIG.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、垂直
な側壁を有し、断面が矩形の良好な形状を有するパター
ンを形成し得る下層膜用組成物を提供することを目的と
する。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a composition for an underlayer film having a vertical side wall and capable of forming a pattern having a good rectangular cross section.

【0009】また本発明は、下層膜をパターニングする
方法において、その上層のレジストパターンの膜減りを
抑制するとともに、垂直な側壁を有し、断面が矩形の良
好な形状を有するパターンを高い解像度、かつ高い寸法
精度で形成する方法を提供することを目的とする。
Further, the present invention provides a method of patterning a lower layer film, which suppresses a reduction in the thickness of a resist pattern in the upper layer and reduces a pattern having vertical side walls and a rectangular cross section having a good shape with high resolution. It is another object of the present invention to provide a method for forming a semiconductor device with high dimensional accuracy.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明(請求項1)は、酸によって分解する置換基
を有し分解後にアルカリ可溶性基を生じる化合物と、前
記酸を発生する酸発生剤とを含有する下層膜用組成物を
提供する。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention (claim 1) provides a compound having a substituent capable of being decomposed by an acid and generating an alkali-soluble group after decomposition, and a method for producing the acid. Provided is a composition for an underlayer film containing an acid generator.

【0011】また本発明(請求項2)は、酸によって架
橋する置換基を有する化合物と、前記酸を発生する酸発
生剤とを含有する下層膜用組成物を提供する。
The present invention (claim 2) provides a composition for an underlayer film, comprising a compound having a substituent cross-linkable by an acid, and an acid generator that generates the acid.

【0012】また本発明(請求項3)は、酸によって分
解する置換基を有し分解後にアルカリ可溶性基を生じる
化合物と、前記酸を発生する酸発生剤とを含有する組成
物であって、前記組成物は、多環式芳香族炭化水素基を
含む下層膜用組成物を提供する。
The present invention (claim 3) is a composition comprising a compound having a substituent capable of decomposing by an acid and generating an alkali-soluble group after decomposition, and an acid generator generating the acid, The composition provides a composition for an underlayer film containing a polycyclic aromatic hydrocarbon group.

【0013】さらに本発明(請求項6)は、被加工膜上
に下層膜を形成する工程と、前記下層膜上にレジスト膜
を形成する工程と、前記レジスト膜および下層膜をパタ
ーン露光する工程と、前記露光後のレジスト膜および下
層膜の所定の領域を現像液で現像処理する工程とを具備
し、前記下層膜は、酸の作用によって前記現像液に対す
る溶解性が変化する特性を有し、前記レジスト膜および
下層膜の少なくとも一方は、前記酸を発生する化合物を
含有することを特徴とするパターン形成方法を提供す
る。
Further, the present invention (claim 6) provides a step of forming an underlayer film on a film to be processed, a step of forming a resist film on the underlayer film, and a step of patternwise exposing the resist film and the underlayer film. And a step of developing a predetermined area of the resist film and the lower layer film after the exposure with a developing solution, wherein the lower layer film has a property that the solubility in the developing solution changes by the action of an acid. And a pattern forming method, wherein at least one of the resist film and the lower layer film contains the acid-generating compound.

【0014】またさらに本発明(請求項9)は、被加工
膜上に下層膜を形成する工程と、前記下層膜上にフェノ
ール系樹脂を含有するレジスト膜を形成する工程と、前
記レジスト膜に第1の光を用いてパターン露光する工程
と、前記露光後のレジスト膜を現像処理してレジストパ
ターンを形成する工程と、前記レジストパターンをマス
クとして用いて前記下層膜に第2の光を照射する工程
と、前記下層膜の露光部を現像処理する工程とを具備
し、前記下層膜は、酸によって分解する置換基を有し分
解後にアルカリ可溶性基を生じる化合物と、前記酸を発
生する酸発生剤とを含有する下層膜用組成物により形成
され、前記下層膜用組成物は、多環式芳香族炭化水素基
を含むことを特徴とするパターン形成方法を提供する。
The present invention (claim 9) further comprises a step of forming a lower layer film on the film to be processed, a step of forming a resist film containing a phenolic resin on the lower layer film, Pattern exposing using a first light, developing the exposed resist film to form a resist pattern, and irradiating the lower film with a second light using the resist pattern as a mask And a step of developing the exposed portion of the underlayer film, wherein the underlayer film has a substituent capable of decomposing by an acid and generates an alkali-soluble group after decomposition, and an acid generating the acid. A pattern forming method is provided which is formed from a composition for an underlayer film containing a generator and wherein the composition for an underlayer film contains a polycyclic aromatic hydrocarbon group.

【0015】またさらに本発明(請求項12)は、酸に
よって分解する置換基を有し分解後にアルカリ可溶性基
を生じる化合物、および前記酸を発生する酸発生剤を含
有する下層膜を被加工膜上に形成する工程と、前記下層
膜上にフェノール系樹脂を含有するレジスト膜を形成す
る工程と、前記レジスト膜に荷電ビームを用いてパター
ン露光する工程と、前記露光後のレジスト膜を現像処理
してレジストパターンを形成する工程と、前記レジスト
パターンをマスクとして用いて前記下層膜に光を照射す
る工程と、前記下層膜の露光部を現像処理する工程とを
具備するパターン形成方法を提供する。
Further, the present invention (Claim 12) provides an underlayer film containing a compound having a substituent capable of decomposing by an acid to generate an alkali-soluble group after decomposition, and an acid generator generating the acid. Forming a resist film containing a phenolic resin on the lower film, pattern-exposing the resist film using a charged beam, and developing the exposed resist film. A step of forming a resist pattern by irradiating the lower layer film with light using the resist pattern as a mask; and a step of developing an exposed portion of the lower layer film. .

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail.

【0017】本発明の第一の下層膜用組成物は、酸によ
り分解する置換基を有する化合物と、この酸を発生する
酸発生剤とを含有する組成物である。本発明の下層膜用
組成物を用いて形成された下層膜は、反射防止膜等のレ
ジストの下層膜として使用しうる。この場合、レジスト
としては、一般的にはポジ型レジストを使用することが
できる。
The first composition for an underlayer film of the present invention is a composition containing a compound having a substituent that is decomposed by an acid and an acid generator that generates the acid. The underlayer film formed using the composition for an underlayer film of the present invention can be used as an underlayer film of a resist such as an antireflection film. In this case, a positive resist can be generally used as the resist.

【0018】本発明の第1の組成物は、酸により分解す
る置換基を有し、分解後にアルカリ可溶性基を生じる化
合物を含有する。半導体装置の製造において本組成物を
用いて下層膜を形成した場合には、この下層膜の上層に
レジスト膜が形成される。このレジストとしてポジ型レ
ジストを用いる場合には、下層膜中で、酸発生剤から露
光により酸が発生し、この酸が拡散して下層膜中に含有
される該化合物が分解してアルカリ可溶性基を生じる。
こうして、下層膜の露光部がアルカリ水溶液に溶けやす
くなる。
The first composition of the present invention contains a compound having a substituent which is decomposed by an acid and which generates an alkali-soluble group after decomposition. When a lower layer film is formed using the present composition in the manufacture of a semiconductor device, a resist film is formed on the lower layer film. When a positive resist is used as the resist, an acid is generated from the acid generator in the underlayer film by exposure to light, and the acid is diffused to decompose the compound contained in the underlayer film to form an alkali-soluble group. Is generated.
Thus, the exposed portion of the lower layer film is easily dissolved in the alkaline aqueous solution.

【0019】本発明で使用しうる酸により分解する置換
基を有し、分解後にアルカリ可溶性基を生じる化合物
は、溶解抑止剤として作用する。溶解抑止剤としては、
次のような特性を有する化合物を使用することができ
る。すなわち、この化合物は、未露光の状態で前記アル
カリ可溶性樹脂に対して溶解抑止機能を有している。さ
らにこの化合物は、酸の存在下で分解する置換基を有
し、かつ分解後の生成物がアルカリ溶液の作用によっ
て、−O、−COOまたは−SO3 を生じる化合物であ
る。このような溶解抑止剤としては、例えば、米国特許
第4,491,628号、同第4,603,101号、
特開昭63−27829号等に記載の化合物、または骨
格にカルボン酸基やフェノール性水酸基を有する化合物
であって、そのヒドロキシ末端の一部または全部が酸に
よって分解可能な保護基で置換された化合物が挙げられ
る。この保護基としては、例えば、t−ブチルエステ
ル、t−ブトキシカルボニル、テトラヒドロピラニル、
シリル基、および脂環族基等が挙げられる。かかる化合
物の具体例を以下に列挙する。
Compounds having a substituent which can be decomposed by an acid and which produce an alkali-soluble group after decomposition, which can be used in the present invention, act as a dissolution inhibitor. As dissolution inhibitors,
Compounds having the following properties can be used. That is, the compound has a function of inhibiting dissolution of the alkali-soluble resin in an unexposed state. Further, the compound has a substituent that decomposes in the presence of an acid, and the product after decomposition generates —O, —COO, or —SO 3 by the action of an alkaline solution. Such dissolution inhibitors include, for example, U.S. Pat. Nos. 4,491,628 and 4,603,101;
A compound described in JP-A-63-27829 or a compound having a carboxylic acid group or a phenolic hydroxyl group in the skeleton, wherein part or all of the hydroxy terminal is substituted with an acid-decomposable protecting group. Compounds. Examples of this protecting group include t-butyl ester, t-butoxycarbonyl, tetrahydropyranyl,
Examples include a silyl group and an alicyclic group. Specific examples of such compounds are listed below.

【0020】[0020]

【化2】 Embedded image

【0021】[0021]

【化3】 Embedded image

【0022】[0022]

【化4】 Embedded image

【0023】[0023]

【化5】 Embedded image

【0024】[0024]

【化6】 Embedded image

【0025】[0025]

【化7】 Embedded image

【0026】[0026]

【化8】 Embedded image

【0027】[0027]

【化9】 Embedded image

【0028】[0028]

【化10】 Embedded image

【0029】[0029]

【化11】 Embedded image

【0030】なお、これらの化学式中、m,n,pおよ
びqは、重合度または共重合体の組成(重合比率)を示
す。m,n,pおよびqは正の整数である。
In these chemical formulas, m, n, p and q indicate the degree of polymerization or the composition (polymerization ratio) of the copolymer. m, n, p and q are positive integers.

【0031】本発明の第1の組成物において、溶解抑止
剤の配合量は、下層膜組成物中の固形分100重量部に
対して10重量部以上99.999重量部以下程度とす
ることが好ましい。10重量部未満の場合には、露光部
と未露光部とのコントラストがとれにくくなり、サブク
ォーターミクロン以下の微細パターンを形成することが
困難となる。一方99.999重量部を越えると、下層
膜中に含まれる酸発生剤の割合が低下しすぎて、溶解抑
止剤がアルカリ可溶性になり難くなるおそれがある。
In the first composition of the present invention, the compounding amount of the dissolution inhibitor is preferably from about 10 parts by weight to about 99.999 parts by weight based on 100 parts by weight of the solids in the underlayer film composition. preferable. If the amount is less than 10 parts by weight, it becomes difficult to obtain a contrast between the exposed part and the unexposed part, and it becomes difficult to form a fine pattern of sub-quarter microns or less. On the other hand, if it exceeds 99.999 parts by weight, the ratio of the acid generator contained in the lower layer film may be too low, and the dissolution inhibitor may be difficult to be alkali-soluble.

【0032】また、本発明において、波長範囲240〜
450nmの光源を用いて露光する場合には、側鎖に多
環式芳香族炭化水素基が結合した溶解抑止剤を用いるこ
とが好ましい。なお、本発明での多環式芳香族炭化水素
基は、2環以上で置換または非置換のいずれでもよい。
その理由は、多環式芳香族炭化水素基は露光光に対する
吸収性が高く、レジスト膜への露光光の反射を抑制する
からである。これら溶解抑止剤の具体例を以下に示す。
In the present invention, the wavelength range of 240 to
When exposure is performed using a light source of 450 nm, it is preferable to use a dissolution inhibitor having a polycyclic aromatic hydrocarbon group bonded to a side chain. The polycyclic aromatic hydrocarbon group in the present invention may be substituted or unsubstituted with two or more rings.
The reason for this is that the polycyclic aromatic hydrocarbon group has high absorbency for exposure light and suppresses the reflection of the exposure light on the resist film. Specific examples of these dissolution inhibitors are shown below.

【0033】[0033]

【化12】 Embedded image

【0034】さらに、溶解抑止剤としては、下記一般式
(1)で表される構造を有する化合物が最も好ましい。
Further, as the dissolution inhibitor, a compound having a structure represented by the following general formula (1) is most preferable.

【0035】[0035]

【化13】 Embedded image

【0036】上記一般式(1)、R1 およびR2 は同一
でも異なっていてもよく、それぞれ水素原子またはメチ
ル基;R3 は酸によって分解してアルカリ可溶性基とな
る保護基;R4 は置換または非置換の多環式芳香族炭化
水素基であり、jおよびkは正の整数である。
The above formula (1), R 1 and R 2 may be the same or different, a hydrogen atom or a methyl group respectively; protecting group comprising an alkali-soluble group by decomposing by the R 3 acid; R 4 is It is a substituted or unsubstituted polycyclic aromatic hydrocarbon group, and j and k are positive integers.

【0037】なお、一般式(1)におけるR3 として
は、例えば、t−ブチルエステル、t−ブトキシカルボ
ニル、テトラヒドロピラニル、シリル基、脂環族基など
が挙げられる。より具体的には、以下に示す基が挙げら
れる。
Incidentally, R 3 in the general formula (1) includes, for example, t-butyl ester, t-butoxycarbonyl, tetrahydropyranyl, silyl group, alicyclic group and the like. More specifically, the following groups may be mentioned.

【0038】[0038]

【化14】 Embedded image

【0039】こうした保護基R3 の一般式(1)におけ
る割合(j/(j+k))をXとすると、Xは、0.0
5<X<0.95であることが好ましい。Xが0.05
以下の場合には、アルカリ現像液への可溶性が高すぎ
る。一方、0.95を越えると、アルカリ現像液に溶解
しにくくなり、その結果、レジストパターンが微細にな
ると下層膜の解像性が低下するおそれがある。
Assuming that the ratio (j / (j + k)) of the protecting group R 3 in the general formula (1) is X, X is 0.0
It is preferable that 5 <X <0.95. X is 0.05
In the following cases, the solubility in the alkaline developer is too high. On the other hand, if it exceeds 0.95, it becomes difficult to dissolve in an alkali developing solution. As a result, when the resist pattern becomes fine, the resolution of the lower layer film may be reduced.

【0040】以下に、前記一般式(1)で表わされる構
造を有する化合物の例を示す。
Hereinafter, examples of the compound having the structure represented by the general formula (1) will be shown.

【0041】[0041]

【化15】 Embedded image

【0042】[0042]

【化16】 Embedded image

【0043】[0043]

【化17】 Embedded image

【0044】[0044]

【化18】 Embedded image

【0045】[0045]

【化19】 Embedded image

【0046】本発明の第1の組成物に配合され得る酸発
生剤としては、パターン露光時に酸を発生させ、溶解抑
止基をアルカリ可溶性にせしめるものであれば特に限定
されることはなく、例えば以下に示す化合物が挙げられ
る。フェニルメチルスルフォン、エチルフェニルスルフ
ォン、フェニルプロピルスルフォン、メチルベンジルス
ルフォン、ベンジルスルフォン、ジベンジルスルフォ
ン、メチルスルフォン、エチルスルフォン、ブチルスル
フォン、メチルエチルスルフォン、メチルスルフォニル
アセトニトリル、フェニルスルフォニルアセトニトリ
ル、トルエンスルフォニルアセトニトリル、ベンジルフ
ェニルスルフォン、ニトロフェニルスルフォニルアセト
ニトリル、フロロフェニルスルフォニルアセトニトリ
ル、クロロフェニルスルフォニルアセトニトリル、メト
キシフェニルスルフォニルアセトニトリル、α−メチル
フェニルスルフォニルアセトニトリル、エチルスルフォ
ニルアセトニトリル、メチルチオメチル−p−トルイル
スルフォン、フェニルスルフォニルアセトフェノン、フ
ェニルスルホニルプロピオニトリル、フェニルスルフォ
ニルプロピオン酸及びそのエステル化合物、ブロモメチ
ル−2−(フェニルスルホニルメチル)ベンゼン、ナフ
チルメチルスルフォン、1−メチル−2−((フェニル
スルフォニル)メチル)ベンゼン、トリメチル−3−
(フェニルスルフォニル)オルトプロピオネート、ビス
(フェニルスルフォニル)メタン、ビス(メチルスルフ
ォニル)メタン、ビス(エチルスルフォニル)メタン、
(メチルスルフォニル)(フェニルスルフォニル)メタ
ン、フェニルスルフォニルアセトフェノン、メチルスル
フォニルアセトフェノン、トリス(フェニルスルフォニ
ル)メタン、フェニルチオ−ビス(フェニルスルフォニ
ル)−メタン、フェニルメルカプト−ビス(メチルスル
フォニル)−メタン、トリス(メチルスルフォニル)メ
タン、トリス(エチルスルフォニル)メタン、ビス(フ
ェニルスルフォニル)−メチルスルフォニル−メタン、
ビス(メチルスルフォニル)−フェニルスルフォニル−
メタン、フェニルスルフォニル−エチルスルフォニル−
メチルスルフォニル−メタン、トリス(4−ニトロフェ
ニルスルフォニル)メタン、トリス(2,4−ニトロフ
ェニルスルフォニル)メタン、ビス(フェニルスルフォ
ニル)−(4−ニトロフェニルスルフォニル)−メタ
ン、ビス(フェニルスルフォニル)−(3−ニトロフェ
ニルスルフォニル)−メタン、ビス(フェニルスルフォ
ニル)−(3−ニトロフェニルスルフォニル)−メタ
ン、ビス(フェニルスルフォニル)−(2−ニトロフェ
ニルスルフォニル)−メタン、ビス(メチルスルフォニ
ル)−(4−フロロフェニルスルフォニル)−メタン、
ビス(フェニルスルフォニル)−(4−クロロフェニル
スルフォニル)−メタン、ビス(フェニルスルフォニ
ル)−(4−フロロフェニルスルフォニル)−メタン、
1,1,1−トリス(フェニルスルフォニル)エタン等
が挙げられる。
The acid generator which can be added to the first composition of the present invention is not particularly limited as long as it generates an acid at the time of pattern exposure and makes the dissolution inhibiting group alkali-soluble. The following compounds are exemplified. Phenylmethylsulfone, ethylphenylsulfone, phenylpropylsulfone, methylbenzylsulfone, benzylsulfone, dibenzylsulfone, methylsulfone, ethylsulfone, butylsulfone, methylethylsulfone, methylsulfonylacetonitrile, phenylsulfonylacetonitrile, toluenesulfonylacetonitrile, benzylphenyl Sulfone, nitrophenylsulfonylacetonitrile, fluorophenylsulfonylacetonitrile, chlorophenylsulfonylacetonitrile, methoxyphenylsulfonylacetonitrile, α-methylphenylsulfonylacetonitrile, ethylsulfonylacetonitrile, methylthiomethyl-p-toluylsulfone, phenylsulfene Nylacetophenone, phenylsulfonylpropionitrile, phenylsulfonylpropionic acid and its ester compound, bromomethyl-2- (phenylsulfonylmethyl) benzene, naphthylmethylsulfone, 1-methyl-2-((phenylsulfonyl) methyl) benzene, trimethyl- 3-
(Phenylsulfonyl) orthopropionate, bis (phenylsulfonyl) methane, bis (methylsulfonyl) methane, bis (ethylsulfonyl) methane,
(Methylsulfonyl) (phenylsulfonyl) methane, phenylsulfonylacetophenone, methylsulfonylacetophenone, tris (phenylsulfonyl) methane, phenylthio-bis (phenylsulfonyl) -methane, phenylmercapto-bis (methylsulfonyl) -methane, tris (methylsulfonyl) ) Methane, tris (ethylsulfonyl) methane, bis (phenylsulfonyl) -methylsulfonyl-methane,
Bis (methylsulfonyl) -phenylsulfonyl-
Methane, phenylsulfonyl-ethylsulfonyl-
Methylsulfonyl-methane, tris (4-nitrophenylsulfonyl) methane, tris (2,4-nitrophenylsulfonyl) methane, bis (phenylsulfonyl)-(4-nitrophenylsulfonyl) -methane, bis (phenylsulfonyl)-( 3-nitrophenylsulfonyl) -methane, bis (phenylsulfonyl)-(3-nitrophenylsulfonyl) -methane, bis (phenylsulfonyl)-(2-nitrophenylsulfonyl) -methane, bis (methylsulfonyl)-(4- Fluorophenylsulfonyl) -methane,
Bis (phenylsulfonyl)-(4-chlorophenylsulfonyl) -methane, bis (phenylsulfonyl)-(4-fluorophenylsulfonyl) -methane,
1,1,1-tris (phenylsulfonyl) ethane and the like can be mentioned.

【0047】さらに、下記化学式で表わされる化合物を
用いることも可能である。
Further, it is also possible to use a compound represented by the following chemical formula.

【0048】[0048]

【化20】 Embedded image

【0049】[0049]

【化21】 Embedded image

【0050】[0050]

【化22】 Embedded image

【0051】[0051]

【化23】 Embedded image

【0052】[0052]

【化24】 Embedded image

【0053】[0053]

【化25】 Embedded image

【0054】[0054]

【化26】 Embedded image

【0055】[0055]

【化27】 Embedded image

【0056】[0056]

【化28】 Embedded image

【0057】[0057]

【化29】 Embedded image

【0058】[0058]

【化30】 Embedded image

【0059】[0059]

【化31】 Embedded image

【0060】[0060]

【化32】 Embedded image

【0061】[0061]

【化33】 Embedded image

【0062】[0062]

【化34】 Embedded image

【0063】[0063]

【化35】 Embedded image

【0064】これらの酸発生剤の配合量は、下層膜用組
成物中の固形分100重量部に対して、0.001重量
部〜40重量部であることが好ましい。0.001重量
部未満では、下層膜中の溶解抑止剤が十分に分解せず、
解像性が低下するおそれがある。一方、40重量部を越
えると、下層膜の塗布特性が劣化する傾向があるためで
ある。
The compounding amount of these acid generators is preferably 0.001 to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of the solids in the underlayer film composition. If the amount is less than 0.001 part by weight, the dissolution inhibitor in the lower layer film is not sufficiently decomposed,
Resolution may be reduced. On the other hand, if it exceeds 40 parts by weight, the coating characteristics of the lower layer film tend to deteriorate.

【0065】本発明の第1の組成物には、上述した成分
に加えてアルカリ可溶性樹脂が配合されていてもよい。
アルカリ可溶性樹脂としては、アルカリ現像液(例え
ば、2.38重量%テトラメチルアンモニウムヒドキサ
イド水溶液等)に対して溶解速度0.1〜500nm/
secの範囲にあるものが好ましい。
The first composition of the present invention may contain an alkali-soluble resin in addition to the components described above.
As the alkali-soluble resin, a dissolution rate of 0.1 to 500 nm / in an alkali developing solution (eg, an aqueous solution of 2.38% by weight of tetramethylammonium hydroxide) is used.
Those in the range of sec are preferable.

【0066】一般的には、アルカリ可溶性樹脂としてフ
ェノール系樹脂を用いることができる。フェノール系樹
脂としては、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレ
ゾールノボラック樹脂、キシレノールノボラック樹脂、
ビニルフェノール樹脂、イソプロピニルフェノール樹
脂;ビニルフェノールとアクリル酸、メタクリル酸誘導
体、アクリロニトリル、またはスチレン誘導体等との共
重合体;イソプロペニルフェノールと、アクリル酸、メ
タクリル酸誘導体、アクリロニトリル、またはスチレン
誘導体等との共重合体が挙げられる。より具体的には、
ポリ(p−ビニルフェノール)、p−イソプロペニルフ
ェノールとアクリロニトリルとの共重合体、p−イソプ
ロペニルフェノールとスチレンとの共重合体、p−ビニ
ルフェノールとメチルメタクリレートとの共重合体、p
−ビニルフェノールとスチレンとの共重合体を挙げるこ
とができる。
Generally, a phenolic resin can be used as the alkali-soluble resin. As the phenolic resin, for example, phenol novolak resin, cresol novolak resin, xylenol novolak resin,
Vinylphenol resin, isopropynylphenol resin; copolymer of vinylphenol with acrylic acid, methacrylic acid derivative, acrylonitrile, or styrene derivative; isopropenylphenol with acrylic acid, methacrylic acid derivative, acrylonitrile, or styrene derivative And a copolymer of More specifically,
Poly (p-vinylphenol), a copolymer of p-isopropenylphenol and acrylonitrile, a copolymer of p-isopropenylphenol and styrene, a copolymer of p-vinylphenol and methyl methacrylate, p
-Copolymers of vinylphenol and styrene.

【0067】また、フェノールを側鎖に有するポリシロ
キサン、ポリシラン;またはケイ素を側鎖に有するフェ
ノールから合成されたノボラック樹脂等のケイ素含有ア
ルカリ可溶性重合体を用いることができる。
Further, a silicon-containing alkali-soluble polymer such as a polysiloxane having a phenol in a side chain, a polysilane; or a novolak resin synthesized from a phenol having a silicon in a side chain can be used.

【0068】これらの重合体以外にも、前述したアルカ
リ可溶性樹脂に類似したものを挙げることができる。具
体例として、フェノール誘導体をホルムアルデヒドを用
いて酸性条件下で重縮合したノボラック樹脂であって、
キシレノール、エチルフェノール、ブチルフェノール、
ハロゲン化フェノール、ナフトール等を骨格中に含む重
合体を挙げることができる。また、メラミン−ホルムア
ルデヒド樹脂、ポリ4−ヒドロキシマレイミド、ビニル
フェノールとアクリル酸との共重合体、ビニルフェノー
ルとメタクリル酸との共重合体、ビニル系化合物とポリ
アクリル酸との共重合体、ビニル系化合物とメタクリル
酸との共重合体、およびポリイミド前駆体(ポリアミド
酸)等が挙げられる。
In addition to these polymers, there may be mentioned those similar to the alkali-soluble resins described above. As a specific example, a novolak resin obtained by polycondensing a phenol derivative under acidic conditions using formaldehyde,
Xylenol, ethylphenol, butylphenol,
Polymers containing a halogenated phenol, naphthol, or the like in the skeleton can be mentioned. Also, melamine-formaldehyde resin, poly 4-hydroxymaleimide, copolymer of vinylphenol and acrylic acid, copolymer of vinylphenol and methacrylic acid, copolymer of vinyl compound and polyacrylic acid, vinyl Examples include a copolymer of a compound and methacrylic acid, and a polyimide precursor (polyamic acid).

【0069】本発明においては、波長範囲240〜45
0nmの光源を用いて露光する場合は、主鎖または側鎖
に多環式芳香族炭化水素基が結合したアルカリ可溶性樹
脂を用いることが好ましい。その理由は、多環式芳香族
炭化水素基が露光光に対する吸収性が高く、レジストへ
の露光光の反射を確実に抑制するからである。これらア
ルカリ可溶性樹脂の具体例を以下に示す。
In the present invention, the wavelength range of 240 to 45
When exposure is performed using a light source of 0 nm, it is preferable to use an alkali-soluble resin having a polycyclic aromatic hydrocarbon group bonded to a main chain or a side chain. The reason is that the polycyclic aromatic hydrocarbon group has a high absorbency to the exposure light, and suppresses the reflection of the exposure light to the resist without fail. Specific examples of these alkali-soluble resins are shown below.

【0070】[0070]

【化36】 Embedded image

【0071】[0071]

【化37】 Embedded image

【0072】[0072]

【化38】 Embedded image

【0073】なお、これらの化学式中、mおよびnは、
重合度または共重合体の組成(重合比率)を示す。mお
よびnは正の整数である。
In these chemical formulas, m and n are
Indicates the degree of polymerization or the composition of the copolymer (polymerization ratio). m and n are positive integers.

【0074】これらのアルカリ可溶性樹脂は、単独であ
るいは2種以上の混合物の形で使用され得る。
These alkali-soluble resins can be used alone or in the form of a mixture of two or more.

【0075】これらのアルカリ可溶性樹脂が使用される
場合、その配合量は、好ましくは、前記溶解抑止剤1重
量部に対して50重量部未満であることが好ましい。ア
ルカリ可溶性樹脂の配合量が50重量部以上であると、
下層膜の解像性が劣化するおそれがある。なお、上述し
た溶解抑止剤が、アルカリ可溶性の高分子化合物である
場合には、この溶解抑止剤を下層膜用組成物における樹
脂成分、すなわちアルカリ可溶性樹脂として兼用するこ
とができる。
When these alkali-soluble resins are used, the amount thereof is preferably less than 50 parts by weight based on 1 part by weight of the dissolution inhibitor. When the compounding amount of the alkali-soluble resin is 50 parts by weight or more,
The resolution of the lower layer film may be deteriorated. When the above-mentioned dissolution inhibitor is an alkali-soluble polymer compound, this dissolution inhibitor can also be used as a resin component in the composition for the underlayer film, that is, an alkali-soluble resin.

【0076】本発明の第1の組成物は、酸により分解す
る置換基を有し、分解後にアルカリ可溶性基を生じる化
合物と、酸発生剤と、必要に応じてアルカリ可溶性樹脂
を有機溶媒に溶解し、これを濾過することによって調製
することができる。かかる有機溶媒としては、例えばシ
クロヘキサノン、アセトン、メチルエチルケトン、メチ
ルイソブチルケトン等のケトン系溶媒、メチルセロソル
ブ、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブア
セテート、ブチルセロソルブアセテート等のセロスルブ
系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソアミル、γ
−ブチルラクトン等のエステル系溶媒、ジメチルスルホ
キシド、ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン
等を挙げることができる。これらの有機溶剤は、単独で
使用しても、混合物の形で使用してもよい。また、これ
らにイソプロピルアルコール等の脂肪族アルコール、キ
シレン、トルエンまたはを適量含んでいてもよい。
The first composition of the present invention comprises a compound having a substituent capable of being decomposed by an acid and generating an alkali-soluble group after decomposition, an acid generator and, if necessary, an alkali-soluble resin in an organic solvent. It can be prepared by filtration. Examples of such organic solvents include cyclohexanone, acetone, methyl ethyl ketone, ketone solvents such as methyl isobutyl ketone, cellosolve solvents such as methyl cellosolve, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, ethyl acetate, butyl acetate, isoamyl acetate, and the like. γ
Ester solvents such as -butyllactone; dimethylsulfoxide; dimethylformamide; N-methylpyrrolidone; These organic solvents may be used alone or in the form of a mixture. Further, these may contain an appropriate amount of an aliphatic alcohol such as isopropyl alcohol, xylene, toluene or the like.

【0077】以上のようにして調製した溶液材料をスピ
ンコーテング法等でウェハー基板上に塗布し、ベークし
て溶剤を気化乾燥させることによって、下層膜を形成す
ることができる。
The lower layer film can be formed by applying the solution material prepared as described above on a wafer substrate by a spin coating method or the like, baking and evaporating and drying the solvent.

【0078】本発明の第2の組成物は、酸により架橋す
る置換基を有する化合物と、この酸を発生する酸発生剤
とを含有する。半導体装置の製造において本組成物を用
いて下層膜を形成した場合には、この下層膜の上層にレ
ジスト膜が形成される。このレジストとしては、一般的
にはネガ型レジストを使用することができる。
The second composition of the present invention contains a compound having a substituent cross-linkable by an acid, and an acid generator that generates the acid. When a lower layer film is formed using the present composition in the manufacture of a semiconductor device, a resist film is formed on the lower layer film. Generally, a negative resist can be used as this resist.

【0079】本発明の第2の組成物には、露光により酸
を発生する酸発生剤が含有されているので、下層膜の所
定の領域に露光を施すと、露光部の下層膜中では酸発生
剤から酸が発生する。この酸が下層膜の底部まで拡散し
て、下層膜に含有されている酸架橋性化合物が架橋し、
それによって下層膜の露光部がアルカリ水溶液に溶けに
くくなる。
Since the second composition of the present invention contains an acid generator that generates an acid upon exposure, when a predetermined region of the underlayer film is exposed, the acid in the exposed portion of the underlayer film is reduced. Acid is generated from the generator. This acid diffuses to the bottom of the lower layer film, and the acid crosslinkable compound contained in the lower layer film is cross-linked,
As a result, the exposed portion of the lower film becomes less soluble in the alkaline aqueous solution.

【0080】酸発生剤としては、上述した第1の組成物
で説明したものと同様の化合物が挙げられる。さらに、
第1の組成物の場合と同様に、第2の組成物中にも、ア
ルカリ可溶性樹脂を含有させることができる。
Examples of the acid generator include the same compounds as those described in the first composition. further,
As in the case of the first composition, the second composition can also contain an alkali-soluble resin.

【0081】本発明の第2の組成物で使用し得る、酸に
より架橋する置換基を有する化合物としては、例えば、
アミノプラスト樹脂が使用され得る。このアミノプラス
ト樹脂としては、例えば、メラミン−ホルムアルデヒド
樹脂、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、グリコール−ホル
ムアルデヒド樹脂、ベンゾグアナミン−ホルムアルデヒ
ド樹脂等が挙げられる。これらは、単独または2種以上
の混合物で使用され得る。入手可能なアミノプラスト樹
脂としては、例えば、Cymel Beetleシリー
ズ(アメリカンサイナミド社製)等が知られている。
Examples of the compound having a substituent cross-linkable by an acid which can be used in the second composition of the present invention include, for example,
Aminoplast resins can be used. Examples of the aminoplast resin include a melamine-formaldehyde resin, a urea-formaldehyde resin, a glycol-formaldehyde resin, and a benzoguanamine-formaldehyde resin. These can be used alone or in a mixture of two or more. As available aminoplast resins, for example, Cymel Beetle series (manufactured by American Cynamide) and the like are known.

【0082】本発明の第2の組成物において、上述した
ような酸架橋性の化合物の配合量は、下層膜組成物中の
固形分100重量部に対して10重量部以上99.99
9重量部以下程度とすることが好ましい。10重量部未
満の場合には、架橋が不十分で異方性をもたせて下層膜
をパターニングすることが困難となる。一方99.99
9重量部を越えると下層膜中に含まれる酸発生剤の割合
が低下し、架橋が起こり難くなる。その結果、異方性を
もたせて下層膜をパターニングすることが困難になるお
それがある。
In the second composition of the present invention, the compounding amount of the acid-crosslinkable compound as described above is 10 parts by weight or more and 99.99 parts by weight based on 100 parts by weight of the solid content in the underlayer film composition.
It is preferable that the content be about 9 parts by weight or less. If the amount is less than 10 parts by weight, it is difficult to pattern the lower layer film due to insufficient crosslinking and anisotropy. 99.99
If the amount exceeds 9 parts by weight, the ratio of the acid generator contained in the lower layer film is reduced, so that crosslinking is difficult to occur. As a result, it may be difficult to pattern the lower layer film with anisotropy.

【0083】本発明の第2の組成物にアルカリ可溶性樹
脂が配合される場合、その配合量は、酸により架橋する
置換基を有する化合物1重量部に対して50重量部未満
とすることが望まれる。アルカリ可溶性樹脂の配合量が
50重量部以上の場合には、未露光部の溶解速度が速す
ぎて、コントラストが低下するおそれがある。
When an alkali-soluble resin is blended with the second composition of the present invention, the blending amount is desirably less than 50 parts by weight based on 1 part by weight of the compound having a substituent cross-linkable by an acid. It is. If the blending amount of the alkali-soluble resin is 50 parts by weight or more, the dissolution rate of the unexposed portion is too high, and the contrast may be reduced.

【0084】第2の組成物は、酸により架橋する置換基
を有する化合物と、酸発生剤と、必要に応じてアルカリ
可溶性樹脂を有機溶媒に溶解して、前述の第1の組成物
の場合と同様にして調製することができる。
The second composition is prepared by dissolving a compound having a substituent cross-linkable by an acid, an acid generator and, if necessary, an alkali-soluble resin in an organic solvent. Can be prepared in the same manner as described above.

【0085】本発明の第3の組成物は、酸により分解す
る置換基を有し、分解後にアルカリ可溶性基を生じる化
合物と、前記酸を発生する酸発生剤とを含有する組成物
であって、多環式芳香族炭化水素基を含有する組成物で
ある。
The third composition of the present invention is a composition comprising a compound having a substituent capable of decomposing by an acid and generating an alkali-soluble group after decomposition, and an acid generator generating the acid. And a composition containing a polycyclic aromatic hydrocarbon group.

【0086】本発明の第3の組成物において、酸により
分解する置換基を有し、分解後にアルカリ可溶性基を生
じる化合物としては、上述した第1の組成物で説明した
化合物を用いることができる。また、酸発生剤について
も、上述と同様の化合物を用いることができる。
In the third composition of the present invention, as the compound having a substituent capable of being decomposed by an acid and generating an alkali-soluble group after decomposition, the compounds described in the first composition can be used. . The same compounds as described above can be used for the acid generator.

【0087】多環式芳香族炭化水素基は、溶解抑止剤、
アルカリ可溶性樹脂および酸発生剤とは別個の成分中に
含有されていてもよい。すなわち、第3の組成物は、溶
解抑止剤および酸発生剤に加えて、多環式芳香族炭化水
素基を有する化合物をさらに含有する3成分の組成物と
することができる。多環式芳香族炭化水素基を有する化
合物としては、例えば、アントラセン、ナフタセン、ナ
フタレン、フェナントレン、およびこれらの化合物に−
CH3 、−CN、−COOH、−Cl、−NO2 、−N
2 、−CHO、−COCH3 、−OH等の置換基が置
換した置換体、スレンレッド5GK、スレンブラウン
R、スレンレッドバイオレットRPK、スレンブリリア
ントグリーンB等のアントラキノン系染料を挙げること
ができる。これらの化合物の含有量は、下層膜組成物中
の固形成分100重量部に対して0.1〜95重量部の
範囲が好ましい。その理由は、0.1重量部以下であれ
ばレジストを露光した際に反射防止膜として作用するた
めに必要な、波長240〜450nmの光に対する吸収
性を得ることができず、95重量部以上であれば露光部
を選択的にアルカリ溶液で溶解除去する際にコントラス
トが低下して現像後に良好な形状を得ることができない
からである。
The polycyclic aromatic hydrocarbon group includes a dissolution inhibitor,
It may be contained in a component separate from the alkali-soluble resin and the acid generator. That is, the third composition can be a three-component composition further containing a compound having a polycyclic aromatic hydrocarbon group in addition to the dissolution inhibitor and the acid generator. As the compound having a polycyclic aromatic hydrocarbon group, for example, anthracene, naphthacene, naphthalene, phenanthrene, and-
CH 3, -CN, -COOH, -Cl , -NO 2, -N
Substituents substituted with substituents such as H 2 , —CHO, —COCH 3 , and —OH, and anthraquinone dyes such as Slen Red 5GK, Slen Brown R, Slen Red Violet RPK, and Slen Brilliant Green B can be given. The content of these compounds is preferably in the range of 0.1 to 95 parts by weight based on 100 parts by weight of the solid components in the underlayer film composition. The reason is that if it is 0.1 parts by weight or less, it is not possible to obtain absorptivity to light having a wavelength of 240 to 450 nm necessary to act as an antireflection film when exposing the resist, and 95 parts by weight or more If so, the contrast is lowered when the exposed portion is selectively dissolved and removed with an alkali solution, so that a good shape cannot be obtained after development.

【0088】本発明の第3の組成物において、多環式芳
香族炭化水素基は、樹脂の主鎖または側鎖に結合した形
で含有されていることが好ましい。その理由は、下層膜
上にレジスト溶液を塗布後、ベーキングを行なった時
に、多環式芳香族炭化水素基を有する化合物がレジスト
に拡散して、レジストの解像性を劣化させるおそれがあ
るためである。
In the third composition of the present invention, the polycyclic aromatic hydrocarbon group is preferably contained in a form bonded to the main chain or side chain of the resin. The reason is that, after applying the resist solution on the underlayer film, when baking is performed, the compound having a polycyclic aromatic hydrocarbon group may diffuse into the resist and deteriorate the resolution of the resist. It is.

【0089】多環式芳香族炭化水素基を有する樹脂とし
ては、例えば上述したアルカリ可溶性樹脂(化合物(p
−1)〜(p−17))、および第1の組成物で配合さ
れ得る溶解抑止剤(化合物(i−54)〜(i−7
4))を挙げることができる。
As the resin having a polycyclic aromatic hydrocarbon group, for example, the above-mentioned alkali-soluble resin (compound (p
-1) to (p-17)) and dissolution inhibitors (compounds (i-54) to (i-7) that can be incorporated in the first composition.
4)).

【0090】第3の組成物は、波長範囲240〜450
nmの光に対する吸収性が高い多環式芳香族炭化水素基
を有する化合物を含有しているので、露光光のレジスト
への反射を確実に抑えることが可能となる。したがっ
て、第3の組成物は、波長範囲240〜450nmの光
を用いてレジストパターンを形成する場合の反射防止膜
として、特に好ましく用いることができる。
The third composition has a wavelength range of 240 to 450.
Since it contains a compound having a polycyclic aromatic hydrocarbon group having a high absorbance for light of nm, reflection of exposure light to a resist can be reliably suppressed. Therefore, the third composition can be particularly preferably used as an antireflection film when a resist pattern is formed using light in a wavelength range of 240 to 450 nm.

【0091】しかも、第3の組成物中に含有される多環
式芳香族炭化水素基を有する化合物は、波長範囲150
〜230nmの光に対して高い透明性を有している。し
たがって、この範囲の波長を有する光を用いて、下層膜
のパターン露光を行なうことによって、下層膜の底部ま
で感光させることができる。
Further, the compound having a polycyclic aromatic hydrocarbon group contained in the third composition has a wavelength range of 150.
It has high transparency to light of up to 230 nm. Therefore, by performing pattern exposure of the underlayer film using light having a wavelength in this range, the bottom of the underlayer film can be exposed.

【0092】このような理由から、酸により分解する置
換基を有し、分解後にアルカリ可溶性基を生じる化合物
として、前述の一般式(1)で表わされる化合物を用い
ることが好ましい。具体的には、第1の組成物で配合さ
れ得る溶解抑止剤(化合物(i−59)〜(i−7
4))を、第3の組成物に配合することが望まれる。
For these reasons, it is preferable to use the compound represented by the above general formula (1) as a compound having a substituent which is decomposed by an acid and which generates an alkali-soluble group after decomposition. Specifically, dissolution inhibitors (compounds (i-59) to (i-7) that can be blended in the first composition
It is desired to incorporate 4)) into the third composition.

【0093】第3の組成物は、多環式芳香族炭化水素基
を含む化合物または、多環式芳香族炭化水素基を有する
溶解抑止剤を配合する以外は、上述した第1の組成物と
同様にして調製することができる。
The third composition is the same as the first composition except that a compound containing a polycyclic aromatic hydrocarbon group or a dissolution inhibitor having a polycyclic aromatic hydrocarbon group is added. It can be prepared in a similar manner.

【0094】次に本発明のパターン形成方法について説
明する。
Next, the pattern forming method of the present invention will be described.

【0095】本発明の第1のパターン形成方法は、被加
工膜上に下層膜を形成する工程と、前記下層膜上にレジ
スト膜を形成する工程と、前記レジスト膜および下層膜
をパターン露光する工程と、前記露光後のレジスト膜お
よび下層膜の所定の領域を現像液で現像処理する工程と
を具備し、前記下層膜は、酸の作用によって前記現像液
に対する溶解性が変化する特性を有し、前記レジスト膜
および下層膜の少なくとも一方は、前記酸を発生する化
合物を含有することを特徴とする。
In the first pattern forming method of the present invention, a step of forming a lower layer film on a film to be processed, a step of forming a resist film on the lower layer film, and pattern exposure of the resist film and the lower layer film And a step of developing a predetermined area of the resist film and the lower layer film after the exposure with a developing solution, wherein the lower layer film has a property that solubility in the developing solution changes by an action of an acid. Further, at least one of the resist film and the lower layer film contains the compound that generates the acid.

【0096】本発明の第1のパターン形成方法におい
て、被加工膜としては、酸化シリコン膜;窒化シリコン
膜;酸窒化シリコン膜、スピンオングラス;マスク等の
製造の際に用いられるブランク材などのシリコン系絶縁
膜;アモルファスシリコン、ポリシリコン、シリコン基
板などのシリコン系材料;アルミニウム、アルミニウム
シリサイド、カッパー、タングステン、タングステンシ
リサイド、コバルトシリサイド、ルテニウムなどの配線
材料や電極材料が挙げられるがこれに限定されることは
ない。
In the first pattern forming method of the present invention, the film to be processed may be a silicon oxide film; a silicon nitride film; a silicon oxynitride film; a spin-on-glass; Silicon-based materials such as amorphous silicon, polysilicon, and silicon substrates; wiring materials and electrode materials such as aluminum, aluminum silicide, copper, tungsten, tungsten silicide, cobalt silicide, and ruthenium; Never.

【0097】こうした被加工膜上に形成される下層膜
は、現像液に対する溶解性が酸の作用によって変化する
という特性を有している。具体的には、下層膜は、酸に
より分解する基または酸により架橋する基を含有する下
層膜用組成物によって形成される。
The underlayer film formed on such a film to be processed has a characteristic that the solubility in a developing solution is changed by the action of an acid. Specifically, the underlayer film is formed of a composition for an underlayer film containing a group that is decomposed by an acid or a group that is crosslinked by an acid.

【0098】酸により分解する基を有する下層膜用組成
物としては、例えば、本発明の第1の下層膜用組成物を
用いることができる。すなわち、酸により分解する置換
基を有する化合物と、この酸を発生する酸発生剤とを含
有する組成物である。この場合には、ポジ型のレジスト
組成物を用いて下層膜上にレジスト膜を形成することが
できる。
As the composition for an underlayer film having a group decomposed by an acid, for example, the first composition for an underlayer film of the present invention can be used. That is, the composition contains a compound having a substituent that is decomposed by an acid and an acid generator that generates the acid. In this case, a resist film can be formed on the lower film using a positive resist composition.

【0099】本発明の第1の組成物とポジ型レジスト組
成物とを用いて、本発明の第1の方法によりパターンを
形成する工程を、図面を参照して以下に詳細に説明す
る。
The step of forming a pattern by the first method of the present invention using the first composition of the present invention and the positive resist composition will be described in detail below with reference to the drawings.

【0100】図2は、本発明の第1のパターン形成方法
の工程の一例を示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing an example of the steps of the first pattern forming method of the present invention.

【0101】まず、図2(a)に示すように、基板上に
形成された被加工膜1上に、下層膜2aを形成する。下
層膜は、上述したような組成物を、例えばスピンコート
法、ディップ法等によって被加工膜1上に塗布した後、
必要に応じて所定の温度でベーキングすることによって
形成することができる。
First, as shown in FIG. 2A, a lower film 2a is formed on a film 1 to be processed formed on a substrate. The lower layer film is formed by applying the composition as described above on the film to be processed 1 by, for example, spin coating, dipping, or the like.
If necessary, it can be formed by baking at a predetermined temperature.

【0102】次いで、図2(b)に示すように、下層膜
2a上にレジスト膜3aを形成する。レジスト膜を形成
するためのレジスト組成物としては、可視光、紫外光な
どの露光によりパターニング可能な組成物であれば特に
限定はされない。ポジ型のレジスト組成物としては、例
えば、ナフトキノンジアジドとノボラック樹脂とを含有
するレジスト組成物(IX−770、日本合成ゴム社
製)、t−BOCで保護したポリビニルフェノール樹脂
と酸発生剤とを含有する化学増幅型レジスト組成物(A
PEX−E、シップレー社製)、およびターシャリブチ
ルメタクリレートを共重合させたポリビニルフェノール
樹脂と酸発生剤とを含有するレジスト組成物(UVIIH
S、シップレー社製)などが挙げられるが、これらに限
定されることはない。
Next, as shown in FIG. 2B, a resist film 3a is formed on the lower film 2a. The resist composition for forming the resist film is not particularly limited as long as it is a composition that can be patterned by exposure to visible light, ultraviolet light, or the like. Examples of the positive resist composition include a resist composition (IX-770, manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd.) containing naphthoquinonediazide and a novolak resin, a polyvinylphenol resin protected with t-BOC, and an acid generator. Containing chemically amplified resist composition (A
A resist composition (UVIIH) containing PEX-E, manufactured by Shipley Co., Ltd.), and a polyvinylphenol resin obtained by copolymerizing tertiary butyl methacrylate and an acid generator.
S, manufactured by Shipley Co., Ltd.) and the like, but are not limited thereto.

【0103】上述したようなレジスト組成物を、スピン
コート法、ディップ法等の方法で下層膜2a上に塗布
し、必要に応じて所定温度でベーキングを行なうことに
よって、レジスト膜3aが形成される。
The resist composition as described above is applied onto the lower layer film 2a by a method such as a spin coating method or a dipping method, and baked at a predetermined temperature if necessary, thereby forming a resist film 3a. .

【0104】こうして形成されたレジスト膜3aおよび
下層膜2aに対し、図2(c)に示すようにパターン露
光を行なう。すなわち、所望のパターンを有するマスク
を介して、露光光4をレジスト膜3aおよび下層膜2a
に照射する。露光光4としては、可視光、紫外光等を好
適に使用することができる。紫外光を照射するための光
源としては、例えば水銀灯、XeF(波長=351n
m)、XeCl(波長=308nm)、KrF(波長=
248nm)、KrCl(波長=222nm)、ArF
(波長=193nm)、およびF2 (波長=151n
m)等のエキシマレーザーが挙げられる。また、電子ビ
ーム、イオンビーム、またはX線を用いてパターン露光
を行なってもよい。
The thus formed resist film 3a and lower film 2a are subjected to pattern exposure as shown in FIG. 2 (c). That is, the exposure light 4 is applied to the resist film 3a and the lower film 2a through a mask having a desired pattern.
Irradiation. As the exposure light 4, visible light, ultraviolet light, or the like can be preferably used. As a light source for irradiating ultraviolet light, for example, a mercury lamp, XeF (wavelength = 351 n)
m), XeCl (wavelength = 308 nm), KrF (wavelength =
248 nm), KrCl (wavelength = 222 nm), ArF
(Wavelength = 193 nm) and F 2 (wavelength = 151n)
m) and the like. Further, pattern exposure may be performed using an electron beam, an ion beam, or X-rays.

【0105】こうしたパターン露光によって、下層膜2
aの露光部においては酸発生剤から酸が発生し、この酸
が、下層膜中に含有される溶解抑止剤(酸で分解しうる
置換基を有する化合物)と反応する。
By such pattern exposure, the lower film 2
In the exposed portion a, an acid is generated from the acid generator, and the acid reacts with a dissolution inhibitor (a compound having a substituent that can be decomposed by an acid) contained in the lower layer film.

【0106】露光後のレジスト膜3aおよび下層膜2a
に対しては、ベーキングを行なうことが好ましい。これ
によって、下層膜2a中で酸発生剤から発生した酸は下
層膜の底部まで拡散し、レジスト膜3aおよび下層膜2
aに潜像5aが形成される。
The exposed resist film 3a and the lower film 2a
Is preferably baked. Thereby, the acid generated from the acid generator in the lower film 2a diffuses to the bottom of the lower film, and the resist film 3a and the lower film 2
A latent image 5a is formed on a.

【0107】潜像が形成された後、レジスト膜3aおよ
び下層膜2aを所定の現像液で現像することにより、こ
れらの膜の潜像部分が溶解除去され、図2(d)に示す
ようなパターンが形成される。ここで使用される現像液
は、レジスト材料に合わせて適宜選択することができ
る。例えば、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド溶
液、コリン、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のよ
うなアルカリ現像液が挙げられる。
After the latent image has been formed, the resist film 3a and the lower layer film 2a are developed with a predetermined developing solution, whereby the latent image portions of these films are dissolved and removed, as shown in FIG. A pattern is formed. The developer used here can be appropriately selected according to the resist material. For example, alkali developers such as tetramethylammonium hydroxide solution, choline, sodium hydroxide, potassium hydroxide and the like can be mentioned.

【0108】上述したように本発明の第1の下層膜用組
成物とポジ型のレジスト組成物とを用いて、本発明の第
1の方法によりパターンを形成した場合には、下層膜中
に酸発生剤が含有されているので、パターン露光により
下層膜の露光部に酸が発生する。この酸が下層膜の底部
まで拡散して、下層膜に含まれる化合物(溶解抑止剤)
が分解されるので、下層膜の露光部はアルカリ可溶性を
呈する。このように本発明の第1のパターン形成方法で
は、下層膜のアルカリ水溶液に対する溶解性を、酸の拡
散によって変化させている。このため、露光光の強度が
減衰する下層膜の底部においても下層膜を溶解除去する
ことができる。したがって、垂直な側壁を有し、かつ断
面が矩形の良好な形状を有するパターンを形成すること
が可能となる。
As described above, when a pattern is formed by the first method of the present invention using the first composition for an underlayer film of the present invention and the positive resist composition, the underlayer film has Since an acid generator is contained, an acid is generated in an exposed portion of the lower layer film by pattern exposure. This acid diffuses to the bottom of the lower film, and the compound contained in the lower film (dissolution inhibitor)
Is decomposed, so that the exposed portion of the lower layer film exhibits alkali solubility. As described above, in the first pattern forming method of the present invention, the solubility of the underlayer film in the aqueous alkali solution is changed by the diffusion of the acid. Therefore, the lower layer film can be dissolved and removed even at the bottom of the lower layer film where the intensity of the exposure light is attenuated. Therefore, it is possible to form a pattern having a vertical sidewall and a rectangular cross section having a good shape.

【0109】こうして形成されたレジストパターンおよ
び下層膜パターンをエッチングマスクとして、被加工膜
1を選択的にエッチングすることにより、高い寸法精度
で被加工膜を微細加工することができる。
By selectively etching the film 1 to be processed by using the thus formed resist pattern and lower layer film pattern as an etching mask, the film to be processed can be finely processed with high dimensional accuracy.

【0110】本発明の第1のパターン形成方法に用いら
れ得る、酸により架橋する基を有する下層膜用組成物と
しては、例えば、本発明の第2の下層膜用組成物を用い
ることができる。すなわち、酸により架橋する置換基を
有する化合物と、この酸を発生する酸発生剤とを含有す
る組成物である。この場合には、ネガ型のレジスト組成
物を用いて下層膜上にレジスト膜を形成することができ
る。
As the composition for an underlayer film having a group crosslinkable by an acid, which can be used in the first pattern forming method of the present invention, for example, the composition for a second underlayer film of the present invention can be used. . That is, it is a composition containing a compound having a substituent cross-linked by an acid and an acid generator that generates the acid. In this case, a resist film can be formed on the lower layer film using a negative resist composition.

【0111】本発明の第2の組成物とネガ型レジスト組
成物とを用いて、本発明の第1の方法によりパターンを
形成する工程を、図面を参照して以下に詳細に説明す
る。
The step of forming a pattern by the first method of the present invention using the second composition of the present invention and the negative resist composition will be described below in detail with reference to the drawings.

【0112】図3は、本発明の第1のパターン形成方法
の工程の他の例を示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing another example of the process of the first pattern forming method of the present invention.

【0113】まず、図3(a)に示すように、基板上に
形成された被加工膜1上に、下層膜2bを形成する。下
層膜は、上述したような組成物を、例えばスピンコート
法、ディップ法等によって被加工膜1上に塗布した後、
必要に応じて所定の温度でベーキングすることによって
形成することができる。
First, as shown in FIG. 3A, a lower film 2b is formed on a film 1 to be processed formed on a substrate. The lower layer film is formed by applying the composition as described above on the film to be processed 1 by, for example, spin coating, dipping, or the like.
If necessary, it can be formed by baking at a predetermined temperature.

【0114】次いで、図3(b)に示すように、下層膜
2b上にレジスト膜3bを形成する。レジスト膜を形成
するためのレジスト組成物としては、可視光、紫外光な
どの露光によりパターニング可能な組成物であれば特に
限定はされない。ネガ型のレジスト組成物としては、例
えば、ポリビニルフェノールとメラミン樹脂と光酸発生
剤とを含有する化学増幅型レジスト(SNR200,シ
ップレー社製)、およびポリビニルフェノールとビスア
ジド化合物とを含有するレジスト(RD−2000、日
立化成社製)などが挙げられるが、これらに限定される
ことはない。
Next, as shown in FIG. 3B, a resist film 3b is formed on the lower film 2b. The resist composition for forming the resist film is not particularly limited as long as it is a composition that can be patterned by exposure to visible light, ultraviolet light, or the like. Examples of the negative resist composition include a chemically amplified resist (SNR200, manufactured by Shipley) containing polyvinylphenol, a melamine resin, and a photoacid generator, and a resist (RD) containing polyvinylphenol and a bisazide compound. -2000, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.), but are not limited thereto.

【0115】上述したようなレジスト組成物を、スピン
コート法、ディップ法等の方法で下層膜2b上に塗布
し、必要に応じて所定温度でベーキングを行なうことに
よって、レジスト膜3bが形成される。
The resist composition as described above is applied on the lower layer film 2b by a method such as spin coating or dipping, and baked at a predetermined temperature if necessary, thereby forming the resist film 3b. .

【0116】こうして形成されたレジスト膜3bおよび
下層膜2bに対し、図3(c)に示すようにパターン露
光を行なう。すなわち、所望のパターンを有するマスク
を介して、露光光4をレジスト膜3bおよび下層膜2b
に照射する。露光光4としては、上述した可視光、紫外
光等を使用することができる。紫外光を照射するための
光源としては上述したものを用いることができる。ま
た、電子ビーム、イオンビーム、またはX線を用いてパ
ターン露光を行なってもよい。
The resist film 3b and the lower film 2b thus formed are subjected to pattern exposure as shown in FIG. That is, the exposure light 4 is applied to the resist film 3b and the lower film 2b through a mask having a desired pattern.
Irradiation. As the exposure light 4, the above-described visible light, ultraviolet light, or the like can be used. As the light source for irradiating ultraviolet light, the above-described light sources can be used. Further, pattern exposure may be performed using an electron beam, an ion beam, or X-rays.

【0117】こうしたパターン露光によって、露光部の
下層膜2bにおいては酸発生剤から酸が発生し、この酸
が、下層膜中に含有される酸で架橋しうる置換基を有す
る化合物と反応する。
By such pattern exposure, an acid is generated from the acid generator in the exposed portion of the lower layer film 2b, and this acid reacts with a compound having a substituent which can be crosslinked by the acid contained in the lower layer film.

【0118】露光後のレジスト膜3bおよび下層膜2b
に対しては、ベーキングを行なうことが好ましい。これ
によって、下層膜中で酸発生剤から発生した酸は下層膜
の底部まで拡散し、レジスト膜3bおよび下層膜2bに
潜像5bが形成される。この場合、レジスト膜3bおよ
び下層膜2bに形成された潜像部分が、現像液に溶解せ
ず残留することになる。
Exposed resist film 3b and underlying film 2b
Is preferably baked. As a result, the acid generated from the acid generator in the lower film diffuses to the bottom of the lower film, and a latent image 5b is formed on the resist film 3b and the lower film 2b. In this case, the latent image portions formed on the resist film 3b and the lower film 2b remain without being dissolved in the developer.

【0119】潜像が形成された後、レジスト膜3bおよ
び下層膜2bを所定の現像液で現像することにより、こ
れらの膜の潜像部分が架橋されて、潜像以外の部分が溶
解除去され、図3(d)に示すようなパターンが形成さ
れる。ここで、使用される現像液は、上述したものが挙
げられる。
After the latent image is formed, the resist film 3b and the lower layer film 2b are developed with a predetermined developing solution, whereby the latent image portions of these films are cross-linked, and portions other than the latent image are dissolved and removed. Then, a pattern as shown in FIG. 3D is formed. Here, examples of the developer used include those described above.

【0120】上述したように本発明の第2の下層膜用組
成物とネガ型のレジスト組成物とを用いて、本発明の第
1の方法によりパターンを形成した場合には、下層膜中
に酸発生剤が含有されているので、パターン露光により
下層膜の露光部に酸が発生する。この酸が下層膜の底部
まで拡散して、下層膜中に含まれる酸架橋性化合物を架
橋させるので、下層膜の露光部はアルカリ水溶液に不溶
となる。このように本発明の第1のパターン形成方法で
は、下層膜のアルカリ水溶液に対する溶解性を酸の拡散
によって変化させている。このため、露光光の強度が減
衰する下層膜の底部においても、下層膜の露光部を残し
て、未露光部の下層膜を現像除去することができる。し
たがって、垂直な側壁を有し、かつ断面が矩形の良好な
形状を有するパターンを形成することが可能となる。
As described above, when a pattern is formed by the first method of the present invention using the second composition for an underlayer film of the present invention and the negative resist composition, the underlayer film has Since an acid generator is contained, an acid is generated in an exposed portion of the lower layer film by pattern exposure. This acid diffuses to the bottom of the underlayer film and crosslinks the acid-crosslinkable compound contained in the underlayer film, so that the exposed portion of the underlayer film becomes insoluble in the aqueous alkaline solution. As described above, in the first pattern forming method of the present invention, the solubility of the lower layer film in the aqueous alkaline solution is changed by the diffusion of the acid. For this reason, even at the bottom of the underlayer film where the intensity of the exposure light is attenuated, the unexposed portion of the underlayer film can be developed and removed, leaving the exposed portion of the underlayer film. Therefore, it is possible to form a pattern having a vertical sidewall and a rectangular cross section having a good shape.

【0121】こうして形成されたレジストパターンおよ
び下層膜パターンをエッチングマスクとして、被加工膜
1を選択的にエッチングすることにより、高い寸法精度
で被加工膜を微細加工することができる。
By selectively etching the film to be processed 1 using the thus formed resist pattern and lower layer film pattern as an etching mask, the film to be processed can be finely processed with high dimensional accuracy.

【0122】以上、下層膜用組成物とレジスト材料との
組合せの例を挙げて、本発明の第1のパターン形成方法
を説明したが、本発明の方法はこれに限定されるもので
はない。例えば、本発明の第1の下層膜用組成物とポジ
型レジスト組成物とを組み合わせて用いて、第1の方法
によりネガ型パターンを形成することもできる。この場
合には、現像液としてアニソール、トルエン、キシレン
等の極性の低い溶媒を用いればよい。レジスト膜および
下層膜の露光部で極性を帯びた部分は、低極性溶媒に溶
け難いネガ型パターンを得ることができる。こうした現
像液を用いた場合には、本発明の第2の組成物とポジ型
レジスト組成物とを組み合わせて用いても、ネガ型パタ
ーンを形成することも可能である。
The first pattern forming method of the present invention has been described above with reference to examples of the combination of the composition for a lower layer film and a resist material, but the method of the present invention is not limited to this. For example, a negative pattern can be formed by the first method using a combination of the first composition for an underlayer film of the present invention and a positive resist composition. In this case, a low-polarity solvent such as anisole, toluene, or xylene may be used as the developer. Polarized portions in the exposed portions of the resist film and the lower film can obtain a negative pattern that is hardly soluble in a low-polarity solvent. When such a developer is used, a negative pattern can be formed even when the second composition of the present invention and the positive resist composition are used in combination.

【0123】なお、本発明の第1のパターン形成方法に
おいては、下層膜およびレジスト膜の少なくとも一方の
膜中に酸発生剤が含有されている。こうした酸発生剤が
下層膜中に含まれている場合には、下層膜の底部まで酸
を拡散しやすくなり、現像後の下層膜パターンの形状が
良好になるので好ましい。
In the first pattern forming method of the present invention, at least one of the lower layer film and the resist film contains an acid generator. It is preferable that such an acid generator is contained in the underlayer film because the acid easily diffuses to the bottom of the underlayer film and the shape of the underlayer film pattern after development becomes good.

【0124】一方、レジスト膜中に酸発生剤を含有させ
る場合には、この酸が下層膜中に十分かつ均一に拡散し
て、溶解抑止基または酸架橋性基と反応することが必要
である。したがって、レジスト中における酸発生剤の配
合量は、レジスト中の固形分100重量部に対して少な
くとも約0.001重量部以上であることが望まれる。
しかしながら、レジスト中に配合された酸発生剤の量が
多すぎる場合には、レジストの塗布特性が低下するおそ
れがあるので、その配合量は40重量部未満とすること
が好ましい。
On the other hand, when an acid generator is contained in the resist film, it is necessary that the acid diffuses sufficiently and uniformly into the underlayer film and reacts with the dissolution inhibiting group or the acid crosslinking group. . Therefore, the amount of the acid generator in the resist is preferably at least about 0.001 part by weight or more based on 100 parts by weight of the solid content in the resist.
However, if the amount of the acid generator compounded in the resist is too large, there is a possibility that the coating properties of the resist may deteriorate. Therefore, the compounding amount is preferably less than 40 parts by weight.

【0125】酸発生剤を含有するレジスト膜を下層膜上
に形成する場合には、下層膜中には酸発生剤は含有され
ている必要はない場合もある。このような下層膜とレジ
スト膜とを形成する以外は、上述したような工程にした
がってパターンを形成することができる。
When the resist film containing the acid generator is formed on the lower film, the lower film may not necessarily contain the acid generator. Except for forming such a lower film and a resist film, a pattern can be formed according to the above-described steps.

【0126】次に、本発明の第2のパターン形成方法に
ついて詳細に説明する。
Next, the second pattern forming method of the present invention will be described in detail.

【0127】本発明の第2のパターン形成方法は、被加
工膜上に下層膜を形成する工程と、前記下層膜上にフェ
ノール系樹脂を含有するレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜に第1の光を用いてパターン露光する工
程と、前記露光後のレジスト膜を現像処理してレジスト
パターンを形成する工程と、前記レジストパターンをマ
スクとして用いて前記下層膜に第2の光を照射する工程
と、前記下層膜の露光部を現像処理する工程とを具備
し、前記下層膜は、酸によって分解する置換基を有し分
解後にアルカリ可溶性基を生じる化合物と、前記酸を発
生する酸発生剤とを含有する下層膜用組成物により形成
され、前記下層膜用組成物は、多環式芳香族炭化水素基
を含むことを特徴とするパターン形成方法である。
The second pattern forming method of the present invention comprises the steps of forming a lower layer film on a film to be processed, forming a resist film containing a phenolic resin on the lower layer film,
A step of pattern-exposing the resist film using a first light, a step of developing the exposed resist film to form a resist pattern, and a step of forming a second resist on the lower film using the resist pattern as a mask. Irradiating the exposed portion of the underlayer film with a developing process, wherein the underlayer film has a substituent capable of being decomposed by an acid and generates an alkali-soluble group after decomposition; and The method for forming a pattern, wherein the composition for an underlayer film is formed from a composition for an underlayer film, the composition comprising an acid generator that generates a compound, wherein the composition for an underlayer film contains a polycyclic aromatic hydrocarbon group.

【0128】本発明の第2のパターン形成方法におい
て、被加工膜としては、第1のパターン形成方法と同様
のものが挙げられる。すなわち、酸化シリコン膜;窒化
シリコン膜;酸窒化シリコン膜、スピンオングラス;マ
スク等の製造の際に用いられるブランク材などのシリコ
ン系絶縁膜;アモルファスシリコン、ポリシリコン、シ
リコン基板などのシリコン系材料;アルミニウム、アル
ミニウムシリサイド、カッパー、タングステン、タング
ステンシリサイド、コバルトシリサイド、ルテニウムな
どの配線材料や電極材料が挙げられるがこれに限定され
ることはない。
In the second pattern forming method of the present invention, the film to be processed may be the same as that in the first pattern forming method. A silicon oxide film; a silicon nitride film; a silicon oxynitride film; spin-on glass; a silicon-based insulating film such as a blank material used in manufacturing a mask or the like; a silicon-based material such as amorphous silicon, polysilicon, or a silicon substrate; Examples include, but are not limited to, wiring materials and electrode materials such as aluminum, aluminum silicide, copper, tungsten, tungsten silicide, cobalt silicide, and ruthenium.

【0129】被加工膜上に形成される下層膜は、酸によ
って分解する置換基を有し分解後にアルカリ可溶性基を
生じる化合物と、前記酸を発生する酸発生剤とを含有す
る下層膜用組成物により形成され、この下層膜用組成物
中には、多環式芳香族炭化水素基が含まれている。すな
わち、本発明の第3の下層膜用組成物を用いて、下層膜
が形成される。
The underlayer film formed on the film to be processed contains a compound having a substituent capable of being decomposed by an acid and generating an alkali-soluble group after the decomposition, and an acid generator capable of generating the acid. The underlayer film composition contains a polycyclic aromatic hydrocarbon group. That is, an underlayer film is formed using the third underlayer film composition of the present invention.

【0130】こうした組成物を用いて本発明の第2の方
法によりパターンを形成する工程を、図面を参照して以
下に詳細に説明する。
The step of forming a pattern by using the composition according to the second method of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0131】図4は、本発明の第2のパターン形成方法
の工程の一例を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing an example of the steps of the second pattern forming method of the present invention.

【0132】まず、図4(a)に示すように、基板上に
形成された被加工膜6上に、下層膜7を形成する。下層
膜は、本発明の第3の組成物を、例えばスピンコート
法、ディップ法等によって被加工膜上に塗布した後、必
要に応じて所定の温度でベーキングすることによって形
成することができる。なお、下層膜は、波長範囲150
〜230nmのうちのいずれかの波長を含む光を照射す
ることによって、酸発生剤から発生した酸により分解す
る置換基を有することが好ましい。
First, as shown in FIG. 4A, a lower film 7 is formed on a film 6 to be processed formed on a substrate. The lower layer film can be formed by applying the third composition of the present invention onto a film to be processed by, for example, a spin coating method, a dipping method, or the like, and then baking it at a predetermined temperature as needed. The lower film has a wavelength range of 150
It is preferable to have a substituent that is decomposed by an acid generated from an acid generator when irradiated with light having any wavelength of from 230 nm.

【0133】次いで、図4(b)に示すように、下層膜
7上にレジスト膜8を形成する。レジスト膜を形成する
ためのレジスト組成物は、フェノール系樹脂を含有する
ものが用いられる。こうしたレジスト組成物としては、
例えば、ナフトキノンジアジドとノボラック樹脂とを含
有するポジ型レジスト(IX−770、日本合成ゴム社
製)、t−BOCで保護したポリビニルフェノール樹脂
と酸発生剤とを含有するポジ型化学増幅型レジスト(A
PEX−E、シップレー社製)、およびターシャリブチ
ルメタクリレートを共重合させたポリビニルフェノール
樹脂と酸発生剤とを含有するポジ型化学増幅型レジスト
(UVIIHS、シップレー社製)などが挙げられるが、
これらに限定されるものではない。
Next, as shown in FIG. 4B, a resist film 8 is formed on the lower film 7. As a resist composition for forming a resist film, a resist composition containing a phenolic resin is used. As such a resist composition,
For example, a positive resist (IX-770, manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd.) containing naphthoquinonediazide and a novolak resin, a positive chemically amplified resist containing a polyvinylphenol resin protected with t-BOC and an acid generator ( A
PEX-E, manufactured by Shipley Corp.), and a positive chemically amplified resist (UVIIHS, manufactured by Shipley Corp.) containing a polyvinylphenol resin obtained by copolymerizing tertiary butyl methacrylate and an acid generator, and the like.
It is not limited to these.

【0134】こうしたレジスト組成物を、スピンコート
法、ディップ法等の方法で下層膜7上に塗布し、必要に
応じて所定温度でベーキングを行なうことによって、レ
ジスト膜8が形成される。
The resist film 8 is formed by applying such a resist composition on the lower layer film 7 by a method such as spin coating or dipping, and performing baking at a predetermined temperature if necessary.

【0135】こうして形成されたレジスト膜8に対し、
図4(c)に示すようにパターン露光を行なう。すなわ
ち、所望のパターンを有するマスクを介して、第1の露
光光9をレジスト膜8に照射する。露光光9としては可
視光、紫外光等を好適に使用することができる。紫外光
を照射するための光源としては、例えば水銀灯、XeF
(波長=351nm)、XeCl(波長=308n
m)、KrF(波長=248nm)、KrCl(波長=
222nm)等のエキシマレーザーを挙げることができ
る。また、電子ビーム、イオンビーム、X線を用いてパ
ターン露光を行なってもよい。
With respect to the resist film 8 thus formed,
Pattern exposure is performed as shown in FIG. That is, the first exposure light 9 is applied to the resist film 8 via a mask having a desired pattern. As the exposure light 9, visible light, ultraviolet light, or the like can be suitably used. As a light source for irradiating ultraviolet light, for example, a mercury lamp, XeF
(Wavelength = 351 nm), XeCl (wavelength = 308 n)
m), KrF (wavelength = 248 nm), KrCl (wavelength =
Excimer laser such as 222 nm). Further, pattern exposure may be performed using an electron beam, an ion beam, or X-rays.

【0136】特に、第1の露光光としては、波長範囲2
40〜450nmのうちのいずれかの波長を含む光を用
いることが好ましい。この範囲の波長を含む光を、下層
膜に含まれる多環式芳香族炭化水素が吸収するため、下
層膜が反射防止膜として有効に作用するためである。
In particular, the first exposure light has a wavelength range of 2
It is preferable to use light containing any wavelength of 40 to 450 nm. This is because light having a wavelength in this range is absorbed by the polycyclic aromatic hydrocarbon contained in the lower film, and the lower film effectively functions as an antireflection film.

【0137】こうしたパターン露光によって、レジスト
膜8の露光部には、潜像10が形成される。
By the pattern exposure, a latent image 10 is formed on the exposed portion of the resist film 8.

【0138】潜像が形成された後、レジスト膜8を所定
の現像液で現像することにより、レジスト膜の潜像部分
が溶解除去され、図4(d)に示すようなレジストパタ
ーンが形成される。ここで使用される現像液は、レジス
ト材料に合わせて適宜選択することができる。例えば、
テトラメチルアンモニウムヒドロキシド溶液、コリン、
水酸化ナトリウム、および水酸化カリウム等のようなア
ルカリ現像液が挙げられる。
After the latent image is formed, the resist film 8 is developed with a predetermined developing solution to dissolve and remove the latent image portion of the resist film, thereby forming a resist pattern as shown in FIG. You. The developer used here can be appropriately selected according to the resist material. For example,
Tetramethylammonium hydroxide solution, choline,
Alkaline developers such as sodium hydroxide, potassium hydroxide and the like.

【0139】得られたレジストパターンをマスクとして
用いて、図4(e)に示すように、第2の露光光11
を、下層膜7に照射する。第2の露光光11としては、
波長範囲150〜230nmのうちのいずれかの波長を
含む光が用いられる。第2の露光光を照射するための光
源としては、ArFエキシマレーザー(波長=193n
m)、F2 レーザー(波長=151nm)、およびエキ
シマランプ等を挙げることができる。
Using the obtained resist pattern as a mask, as shown in FIG.
Is applied to the lower film 7. As the second exposure light 11,
Light containing any wavelength in the wavelength range of 150 to 230 nm is used. As a light source for irradiating the second exposure light, an ArF excimer laser (wavelength = 193n)
m), an F 2 laser (wavelength = 151 nm), an excimer lamp, and the like.

【0140】レジスト膜8に含有されているフェノール
系樹脂は、これらの波長に対して高い吸収性を有してい
る。このため、第2の露光光11は、レジスト膜の表面
数nmしか浸透しない。したがって、レジスト膜中の表
面部分においては、フェノール系樹脂がこれらの露光波
長で架橋反応を起こして、表面架橋層12が形成され
る。
The phenolic resin contained in the resist film 8 has a high absorption for these wavelengths. For this reason, the second exposure light 11 permeates only a few nm on the surface of the resist film. Therefore, at the surface portion in the resist film, the phenolic resin causes a crosslinking reaction at these exposure wavelengths, and the surface crosslinked layer 12 is formed.

【0141】一方、下層膜7では、レジストパターンが
マスクとなり、レジストパターンに被覆されている下層
膜の領域は露光されない。反対に、レジストパターンに
被覆されていない領域は露光されるために下層膜中に潜
像が形成される。
On the other hand, in the lower layer film 7, the resist pattern serves as a mask, and the region of the lower layer film covered with the resist pattern is not exposed. Conversely, a region not covered by the resist pattern is exposed, so that a latent image is formed in the underlayer film.

【0142】なお、第2の露光光としては、波長範囲1
50〜230nmのうちのいずれかの波長を含む光を用
いることが好ましい。これは、次のような理由による。
すなわち、レジスト膜8に含有されているフェノール系
樹脂は、これらの波長に対して高い吸収性を有してい
る。このため、第2の露光光11は、レジスト膜の表面
数nmしか浸透しない。
Note that the second exposure light has a wavelength range of 1
It is preferable to use light including any wavelength of 50 to 230 nm. This is for the following reasons.
That is, the phenolic resin contained in the resist film 8 has high absorbency at these wavelengths. For this reason, the second exposure light 11 permeates only a few nm on the surface of the resist film.

【0143】下層膜に潜像が形成された後、下層膜を所
定の現像液で現像することにより、下層膜の潜像部分が
溶解除去され、図4(f)に示すようなパターンが形成
される。ここで使用される現像液は、下層膜材料に合わ
せて適宜選択することができる。例えば、テトラメチル
アンモニウムヒドロキシド溶液、コリン、水酸化ナトリ
ウム、および水酸化カリウム等のようなアルカリ現像液
が挙げられる。
After the latent image is formed on the lower layer film, the latent image portion of the lower layer film is dissolved and removed by developing the lower layer film with a predetermined developer to form a pattern as shown in FIG. Is done. The developer used here can be appropriately selected according to the material of the lower layer film. For example, an alkali developing solution such as a tetramethylammonium hydroxide solution, choline, sodium hydroxide, potassium hydroxide and the like can be mentioned.

【0144】本発明の第2のパターン形成方法では、多
環式芳香族炭化水素基を含有する下層膜用組成物を用い
て下層膜が形成される。この多環式芳香族炭化水素基
は、波長範囲240〜450nmの光の吸収性が高く、
波長範囲150〜230nmの光に対しては透明性が高
い。また、下層膜上に形成されるレジスト膜は、フェノ
ール系樹脂を含有し、このフェノール系樹脂は、波長範
囲150〜230nmの光を透過させない。
In the second pattern forming method of the present invention, an underlayer film is formed using a composition for an underlayer film containing a polycyclic aromatic hydrocarbon group. This polycyclic aromatic hydrocarbon group has a high light absorbency in a wavelength range of 240 to 450 nm,
It has high transparency to light in a wavelength range of 150 to 230 nm. The resist film formed on the lower film contains a phenolic resin, and the phenolic resin does not transmit light in a wavelength range of 150 to 230 nm.

【0145】本発明の第2のパターン形成方法において
は、上述したようなレジスト膜に対して、まず、第1の
光が照射される。この第1の光は波長範囲240〜45
0nmのうちのいずれかの波長を含むので、下層膜の作
用によって、レジスト膜への露光光の反射は確実に抑え
られる。したがって、断面形状の優れたレジストパター
ンを形成することができる。
In the second pattern forming method of the present invention, first, the resist film as described above is irradiated with first light. This first light has a wavelength range of 240 to 45.
Since it includes any one of the wavelengths of 0 nm, the reflection of the exposure light to the resist film is reliably suppressed by the function of the lower layer film. Therefore, a resist pattern having an excellent sectional shape can be formed.

【0146】こうしてレジストパターンが形成された
後、第2の露光光が全面に照射される。第2の光は波長
範囲150〜230nmのうちのいずれかの波長を含む
光である。レジストパターンに含有されるフェノール系
樹脂は、この波長範囲の光を透過させないので、レジス
トパターンはマスクとして作用する。したがって、レジ
ストパターンに被覆されていない下層膜の領域を選択的
に感光させて、下層膜の露光部はアルカリ可溶性を呈す
る。しかも下層膜には、波長範囲150〜230nmの
光に対して透明性の高い多環式芳香族炭化水素基が含有
されているので、膜厚の厚い下層膜であってもその底部
まで感光させることができる。さらに、第2の露光光を
照射した際には、下層膜中に含有される酸発生剤から酸
が発生し、この下層膜の底部まで拡散する。したがっ
て、厚い膜厚の下層膜の場合でも、垂直な側壁を有し、
かつ断面が矩形の良好な形状を有するパターンを形成す
ることが可能である。
After the resist pattern is thus formed, the entire surface is irradiated with the second exposure light. The second light is light including any wavelength in the wavelength range of 150 to 230 nm. Since the phenolic resin contained in the resist pattern does not transmit light in this wavelength range, the resist pattern functions as a mask. Therefore, the region of the lower film that is not covered with the resist pattern is selectively exposed to light, and the exposed portion of the lower film exhibits alkali solubility. Moreover, since the lower layer film contains a polycyclic aromatic hydrocarbon group having high transparency to light in a wavelength range of 150 to 230 nm, even the lower layer film having a large thickness is exposed to the bottom. be able to. Further, when the second exposure light is applied, an acid is generated from the acid generator contained in the lower film and diffuses to the bottom of the lower film. Therefore, even in the case of an underlayer film having a large thickness, it has vertical side walls,
In addition, it is possible to form a pattern having a good rectangular cross section.

【0147】こうして形成されたレジストパターンおよ
び下層膜パターンをエッチングマスクとして、被加工膜
6を選択的にエッチングすることにより、高い寸法精度
で被加工膜を微細加工することができる。
By selectively etching the work film 6 using the resist pattern and the lower layer film pattern thus formed as an etching mask, the work film can be finely processed with high dimensional accuracy.

【0148】なお、本発明の第2のパターン形成方法
は、光露光に加えて荷電ビームを用いてレジスト膜を照
射するハイブリッド露光にも好適に用いることができ
る。
The second pattern forming method of the present invention can be suitably used for hybrid exposure in which a resist film is irradiated using a charged beam in addition to light exposure.

【0149】荷電ビームとしては、例えば、イオンビー
ム、および電子ビーム等が挙げられる。こうした荷電ビ
ームは、上述した第1の光をレジスト膜に照射する前、
あるいは第1の光をレジスト膜に照射した後に、レジス
ト膜に照射される。荷電ビームを照射することによっ
て、下層膜に含有されている酸発生剤が分解し、下層膜
の露光部に導電性物質が発生する。導電性物質によって
電荷が周囲に逃がされるので、電荷蓄積による位置ずれ
は抑制される。したがって、レジスト膜を現像処理した
後には、垂直な側壁を有し、かつ断面が矩形の良好な形
状を有するレジストパターンを形成することが可能とな
る。
Examples of the charged beam include an ion beam and an electron beam. Such a charged beam is irradiated with the above-mentioned first light on the resist film,
Alternatively, the resist film is irradiated with the first light after irradiating the resist film. By irradiating the charged beam, the acid generator contained in the lower film is decomposed, and a conductive substance is generated in the exposed portion of the lower film. Since the charge is released to the surroundings by the conductive material, the displacement due to the charge accumulation is suppressed. Therefore, after the resist film is developed, it is possible to form a resist pattern having vertical sidewalls and a good rectangular cross section.

【0150】次に、本発明の第3のパターン形成方法に
ついて詳細に説明する。
Next, the third pattern forming method of the present invention will be described in detail.

【0151】本発明の第3のパターン形成方法は、酸に
よって分解する置換基を有し分解後にアルカリ可溶性基
を生じる化合物、および前記酸を発生する酸発生剤を含
有する下層膜を被加工膜上に形成する工程と、前記下層
膜上にフェノール系樹脂を含有するレジスト膜を形成す
る工程と、前記レジスト膜に荷電ビームを用いてパター
ン露光する工程と、前記露光後のレジスト膜を現像処理
してレジストパターンを形成する工程と、前記レジスト
パターンをマスクとして用いて光を照射する工程と、前
記下層膜の露光部を現像処理する工程とを具備する方法
である。
In the third pattern forming method of the present invention, a lower film containing a compound having a substituent which is decomposed by an acid and generating an alkali-soluble group after decomposition, and an acid generator which generates the acid are used as a film to be processed. Forming a resist film containing a phenolic resin on the lower film, pattern-exposing the resist film using a charged beam, and developing the exposed resist film. Forming a resist pattern, irradiating light using the resist pattern as a mask, and developing the exposed portion of the underlayer film.

【0152】本発明の第3のパターン形成方法におい
て、被加工膜としては、上述した第1および第2のパタ
ーン形成方法と同様のものが挙げられる。すなわち、酸
化シリコン膜;窒化シリコン膜;酸窒化シリコン膜、ス
ピンオングラス;マスク等の製造の際に用いられるブラ
ンク材などのシリコン系絶縁膜;アモルファスシリコ
ン、ポリシリコン、シリコン基板などのシリコン系材
料;アルミニウム、アルミニウムシリサイド、カッパ
ー、タングステン、タングステンシリサイド、コバルト
シリサイド、ルテニウムなどの配線材料や電極材料が挙
げられるが、これに限定されることはない。
In the third pattern forming method of the present invention, the film to be processed may be the same as the first and second pattern forming methods described above. A silicon oxide film; a silicon nitride film; a silicon oxynitride film; spin-on glass; a silicon-based insulating film such as a blank material used in manufacturing a mask or the like; a silicon-based material such as amorphous silicon, polysilicon, or a silicon substrate; Examples include, but are not limited to, wiring materials and electrode materials such as aluminum, aluminum silicide, copper, tungsten, tungsten silicide, cobalt silicide, and ruthenium.

【0153】被加工膜上に形成される下層膜は、酸によ
って分解する置換基を有し分解後にアルカリ可溶性基を
生じる化合物、および前記酸を発生する酸発生剤を含有
する組成物により形成される。すなわち、本発明の第1
の下層膜用組成物を用いて、下層膜が形成される。
The lower layer film formed on the film to be processed is formed of a compound containing a compound having a substituent capable of decomposing by an acid and generating an alkali-soluble group after decomposition, and a composition containing an acid generator generating the acid. You. That is, the first of the present invention
An underlayer film is formed using the underlayer film composition.

【0154】本発明の第1の組成物を用いて下層膜を形
成し、第1の露光光を荷電ビームに変更し、第2の露光
光として所定の光を用いる以外は、上述の第2のパター
ン形成方法と同様にして、本発明の第3の方法によりパ
ターンを形成することができる。
The lower layer film is formed by using the first composition of the present invention, the first exposure light is changed to a charged beam, and the above-mentioned second exposure light is used except that a predetermined light is used as the second exposure light. The pattern can be formed by the third method of the present invention in the same manner as the pattern forming method of the above.

【0155】本発明の第3のパターン形成方法において
用い得る荷電ビームとしては、イオンビーム、電子ビー
ム等が挙げられる。
As the charged beam which can be used in the third pattern forming method of the present invention, an ion beam, an electron beam and the like can be mentioned.

【0156】こうした荷電ビームを照射することによっ
て、下層膜に含有されている酸発生剤が分解し、下層膜
の露光部に導電性物質が発生する。導電性物質によって
電荷が周囲に逃がされるので、電荷蓄積による位置ずれ
は抑制される。したがって、レジスト膜を現像処理した
後には、垂直な側壁を有し、かつ断面が矩形の良好な形
状を有するレジストパターンを形成することが可能とな
る。
By irradiating such a charged beam, the acid generator contained in the lower layer film is decomposed, and a conductive substance is generated in the exposed portion of the lower layer film. Since the charge is released to the surroundings by the conductive material, the displacement due to the charge accumulation is suppressed. Therefore, after the resist film is developed, it is possible to form a resist pattern having vertical sidewalls and a good rectangular cross section.

【0157】得られたレジストパターンをマスクとして
下層膜に照射される光は、波長範囲150〜230nm
のうちのいずれかの波長を含む光であることが好まし
い。これは、次のような理由による。すなわち、レジス
トパターンに含有されるフェノール樹脂は、この波長範
囲の光を透過させないので、レジストパターンはマスク
として作用するためである。
Light with which the lower layer film is irradiated using the obtained resist pattern as a mask has a wavelength range of 150 to 230 nm.
It is preferable that the light contains any one of the above wavelengths. This is for the following reasons. That is, the phenolic resin contained in the resist pattern does not transmit light in this wavelength range, so that the resist pattern functions as a mask.

【0158】上述したような波長範囲の光を照射した際
には、下層膜中に含有される酸発生剤から酸が発生し、
この下層膜の底部まで拡散する。したがって、厚い膜厚
の下層膜の場合でも、垂直な側壁を有し、かつ断面が矩
形の良好な形状を有するパターンを形成することが可能
である。
Upon irradiation with light in the above-described wavelength range, an acid is generated from the acid generator contained in the underlayer film,
It diffuses to the bottom of this lower film. Therefore, even in the case of the lower layer film having a large thickness, it is possible to form a pattern having vertical sidewalls and a rectangular cross section having a good shape.

【0159】こうして形成されたレジストパターンおよ
び下層膜パターンをエッチングマスクとして、被加工膜
6を選択的にエッチングすることにより、高い寸法精度
で被加工膜を微細加工することができる。
By selectively etching the target film 6 using the resist pattern and the lower layer pattern thus formed as an etching mask, the target film can be finely processed with high dimensional accuracy.

【0160】[0160]

【実施例】まず、実施例および比較例で用いる各成分を
以下に示す。
EXAMPLES First, each component used in Examples and Comparative Examples is shown below.

【0161】[0161]

【化39】 Embedded image

【0162】[0162]

【化40】 Embedded image

【0163】[0163]

【化41】 Embedded image

【0164】[0164]

【化42】 Embedded image

【0165】[0165]

【化43】 Embedded image

【0166】これらの化合物をそれぞれの処方で配合し
て、実施例および比較例の下層膜用組成物を調製し、得
られた組成物を用いてパターンを形成した。
These compounds were blended according to the respective formulations to prepare compositions for lower layer films of Examples and Comparative Examples, and patterns were formed using the obtained compositions.

【0167】(実施例1)溶解抑止剤として重量平均分
子量11,000の化合物(1−1)10g、および酸
発生剤として化合物(3−1)1gをシクロヘキサノン
89gに溶解して、下層膜の溶液材料を調製した。
Example 1 10 g of the compound (1-1) having a weight-average molecular weight of 11,000 as a dissolution inhibitor and 1 g of the compound (3-1) as an acid generator were dissolved in 89 g of cyclohexanone. A solution material was prepared.

【0168】得られた溶液材料を用いて、下層膜として
の反射防止膜を形成し、図2に示す工程にしたがって反
射防止膜パターンを形成した。
Using the obtained solution material, an anti-reflection film as a lower layer film was formed, and an anti-reflection film pattern was formed according to the process shown in FIG.

【0169】まず、シリコン基板上にLPCVD法を用
いて被加工膜1としてのBPSG膜を500nmの膜厚
で形成した。この被加工膜上に、前述の下層膜の溶液材
料をスピンコーティング法により塗布し、ホットプレー
トを用いて130℃で180秒間ベーキングした。これ
により図2(a)に示すように下層膜としての反射防止
膜2aを200nmの膜厚で形成した。反射防止膜2の
波長248nmでの複素屈折率はn=1.78、k=
0.49であった。
First, a BPSG film as a film to be processed 1 was formed to a thickness of 500 nm on a silicon substrate by LPCVD. On the film to be processed, the above-mentioned solution material for the lower layer film was applied by a spin coating method, and baked at 130 ° C. for 180 seconds using a hot plate. Thereby, as shown in FIG. 2A, an antireflection film 2a as a lower layer film was formed with a thickness of 200 nm. The complex refractive index of the antireflection film 2 at a wavelength of 248 nm is n = 1.78, k =
0.49.

【0170】この反射防止膜2a上に、ポジ型化学増幅
型レジストKRF M20G(日本合成ゴム社製)を塗
布し、ホットプレート上で140℃で90秒間ベーキン
グして、図2(b)に示すようにレジスト膜3aを形成
した。このときのレジスト膜3aの膜厚は200nmで
ある。
A positive chemically amplified resist KRF M20G (manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd.) was applied on the antireflection film 2a and baked on a hot plate at 140 ° C. for 90 seconds, as shown in FIG. 2 (b). Thus, a resist film 3a was formed. At this time, the thickness of the resist film 3a is 200 nm.

【0171】得られたレジスト膜3aおよび反射防止膜
2aに対し、縮小光学型のKrFエキシマレーザー4を
光源とするステッパー(NA=0.6、σ=0.5)
で、図2(c)に示すようにパターン露光を行なった。
この際、露光量は28mJ/cm2 とした。
A stepper (NA = 0.6, σ = 0.5) using a reduced optical KrF excimer laser 4 as a light source is applied to the obtained resist film 3a and antireflection film 2a.
Then, pattern exposure was performed as shown in FIG.
At this time, the exposure amount was 28 mJ / cm 2 .

【0172】その後、ホットプレート上で140℃で9
0秒間ベーキングを行なうことによって、レジスト膜3
aおよび反射防止膜2aには、図2(c)に示すように
0.15μmラインアンドスペースパターンの潜像5a
が形成された。
Then, at 140 ° C. on a hot plate, 9
By performing baking for 0 second, the resist film 3
a and a 0.15 μm line and space pattern latent image 5a as shown in FIG.
Was formed.

【0173】続いて、0.21規定のテトラメチルアン
モニウムヒドロキシサイド水溶液で30秒間のパドル現
像を行なって、レジスト膜3aおよび反射防止膜2aに
形成された潜像5aを溶解除去することにより、図2
(d)に示すようなパターンが形成された。
Subsequently, the latent image 5a formed on the resist film 3a and the antireflection film 2a is dissolved and removed by performing paddle development with a 0.21N aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide for 30 seconds. 2
A pattern as shown in (d) was formed.

【0174】以上のようにして得られたパターンの断面
を、走査型電子顕微鏡を用いて観察したところ、反射防
止膜2aは図2(d)に示されるように垂直形状で現像
されていることが確認された。また、反射防止膜を現像
処理した後のレジスト膜3aの膜厚は、190nmであ
った。反射防止膜の膜厚は200nmであるので、反射
防止膜パターンとレジストパターンとからなるマスク材
パターンの膜厚は、390nmである。この厚さは、次
の工程で被加工膜(BPSG膜)をエッチングするのに
必要とされるマスクとして、十分な厚さである。
When the cross section of the pattern obtained as described above was observed using a scanning electron microscope, it was confirmed that the antireflection film 2a had been developed in a vertical shape as shown in FIG. Was confirmed. The thickness of the resist film 3a after the anti-reflection film was developed was 190 nm. Since the thickness of the antireflection film is 200 nm, the thickness of the mask material pattern including the antireflection film pattern and the resist pattern is 390 nm. This thickness is sufficient as a mask required for etching the film to be processed (BPSG film) in the next step.

【0175】また、レジスト膜への戻り光は、反射防止
膜の作用によって十分に抑えられているため、レジスト
パターンの側壁には、定在波による波打ち形状は発生し
なかった。したがって、垂直な側壁を有し、矩形の断面
を有する良好な形状のパターンが形成された。
Since the return light to the resist film was sufficiently suppressed by the action of the antireflection film, no wavy shape due to the standing wave was generated on the side wall of the resist pattern. Therefore, a pattern having a good shape having vertical side walls and a rectangular cross section was formed.

【0176】(比較例1)ポリスルフォン10gをシク
ロヘキサノン90gに溶解して、下層膜の溶液材料を調
製した。
(Comparative Example 1) 10 g of polysulfone was dissolved in 90 g of cyclohexanone to prepare a solution material for the lower layer film.

【0177】得られた溶液材料を用いて、下層膜として
の反射防止膜を形成し、図5に示す工程にしたがって反
射防止膜パターンを形成した。
Using the obtained solution material, an antireflection film as a lower layer film was formed, and an antireflection film pattern was formed according to the process shown in FIG.

【0178】まず、シリコン基板上にLPCVD法を用
いて被加工膜13であるBPSG膜を500nmの膜厚
で形成した。この被加工膜上に、前述の下層膜の溶液材
料をスピンコーテング法により塗布し、ホットプレート
を用いて180℃で180秒間ベーキングした。これに
より図5(a)に示すように下層膜としての反射防止膜
14を、200nmの膜厚で形成した。反射防止膜14
の波長248nmでの複素屈折率はn=1.78,k=
0.24であった。
First, a BPSG film as the film to be processed 13 was formed on a silicon substrate to a thickness of 500 nm by using the LPCVD method. On the film to be processed, the above-mentioned solution material for the lower layer film was applied by a spin coating method, and baked at 180 ° C. for 180 seconds using a hot plate. Thereby, as shown in FIG. 5A, the antireflection film 14 as a lower layer film was formed with a thickness of 200 nm. Anti-reflection film 14
The complex refractive index at a wavelength of 248 nm is n = 1.78, k =
0.24.

【0179】この反射防止膜14上に、ポジ型化学増幅
型レジストKRF M20G(日本合成ゴム社製)を塗
布し、ホットプレート上で140℃で90秒間ベーキン
グして、図5(b)に示すようにレジスト膜15を形成
した。このときのレジスト膜15の膜厚は200nmで
ある。
A positive chemically amplified resist KRF M20G (manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd.) was applied on the antireflection film 14 and baked on a hot plate at 140 ° C. for 90 seconds, as shown in FIG. 5B. Thus, a resist film 15 was formed. At this time, the thickness of the resist film 15 is 200 nm.

【0180】得られたレジスト膜15に対し、縮小光学
型のKrFエキシマレーザー16を光源とするステッパ
ー(NA=0.6、σ=0.5)で、図5(c)に示す
ようにパターン露光を行なった。この際、露光量は28
mJ/cm2 とした。
The obtained resist film 15 was patterned with a stepper (NA = 0.6, σ = 0.5) using a reduction optical KrF excimer laser 16 as a light source, as shown in FIG. Exposure was performed. At this time, the exposure amount is 28
mJ / cm 2 .

【0181】その後、ホットプレートを用いて140℃
で90秒間ベーキングを行なうことによって、レジスト
膜15には、図5(c)に示すように0.15μmライ
ンアンドスペースパターンの潜像17が形成された。
Thereafter, using a hot plate at 140 ° C.
5B, a latent image 17 having a 0.15 μm line and space pattern was formed on the resist film 15 as shown in FIG. 5C.

【0182】続いて、0.21規定のテトラメチルアン
モニウムヒドロキシサイド水溶液で30秒間のパドル現
像を行なって、レジスト膜15に形成された潜像17を
溶解除去することにより、図5(d)に示すようなレジ
ストパターンが形成された。
Subsequently, the latent image 17 formed on the resist film 15 is dissolved and removed by performing paddle development with a 0.21 N aqueous solution of tetramethylammonium hydroxyside for 30 seconds, thereby obtaining the image shown in FIG. A resist pattern as shown was formed.

【0183】得られたレジストパターンをマスクとして
用いて、ドライエッチング法により反射防止膜14をエ
ッチングした。エッチングに当たっては、マグネトロン
型平行平板型RIE装置を使用し、エッチングの条件
は、ソースガスO2 =50SCCM、CF4 =200S
CCM、励起電力800W、真空度80mTorrとし
た。
Using the obtained resist pattern as a mask, the antireflection film 14 was etched by a dry etching method. For the etching, a magnetron type parallel plate type RIE apparatus was used, and the etching conditions were source gas O 2 = 50 SCCM, CF 4 = 200 S.
CCM, excitation power was 800 W, and degree of vacuum was 80 mTorr.

【0184】反射防止膜14のエッチングが終了した時
点で、走査型顕微鏡により加工形状を観察したところ、
図5(e)に示すように反射防止膜のエッチング途中で
レジストパターンが崩れてほとんど消失していた。この
ため、反射防止膜を垂直に加工することができなかっ
た。
When the etching of the antireflection film 14 was completed, the processed shape was observed with a scanning microscope.
As shown in FIG. 5E, the resist pattern collapsed during the etching of the antireflection film and almost disappeared. For this reason, the antireflection film could not be processed vertically.

【0185】この比較例からわかるように、ドライエッ
チング法により反射防止膜のパターニングを行なった場
合には、解像性を高めるためにレジストの膜厚を薄くす
ると、反射防止膜とともにレジストパターンも削れてし
まう。したがって、レジストパターンと反射防止膜パタ
ーンとからなるマスク材パターンは、後の工程で被加工
膜(BPSG膜)をエッチングするのに必要とされる膜
厚を確保することができない。
As can be seen from this comparative example, when the antireflection film was patterned by the dry etching method, if the resist film thickness was reduced in order to enhance the resolution, the resist pattern was also cut along with the antireflection film. Would. Therefore, the mask material pattern composed of the resist pattern and the antireflection film pattern cannot secure a film thickness required for etching the film to be processed (BPSG film) in a later step.

【0186】これに対して本発明の方法では、実施例1
に示されるように反射防止膜の膜厚が厚い場合でも、レ
ジストパターンの膜減りを起こすことなくレジストパタ
ーンを反射防止膜に転写することができる。その結果、
レジストパターンと反射防止膜パターンとからなるマス
ク材パターンは、後の工程で被加工膜(BPSG膜)を
エッチングするのに必要とされる膜厚を確保することが
可能である。
On the other hand, according to the method of the present invention, Embodiment 1
As shown in (2), even when the thickness of the antireflection film is large, the resist pattern can be transferred to the antireflection film without causing the resist pattern to be reduced in film thickness. as a result,
The mask material pattern including the resist pattern and the antireflection film pattern can secure a film thickness required for etching a film to be processed (BPSG film) in a later step.

【0187】(比較例2)ポリアミド酸(東芝ケミカル
社製:ケミタイトCT4002T)10gをNMP90
gに溶解して、下層膜の溶液材料を調製した。
(Comparative Example 2) 10 g of polyamic acid (manufactured by Toshiba Chemical Corporation: Chemitite CT4002T) was added to NMP90.
g to prepare a solution material for the lower layer film.

【0188】得られた溶液材料を用いて、下層膜として
の反射防止膜を形成し、図6に示す工程にしたがって反
射防止膜パターンを形成した。
Using the obtained solution material, an antireflection film as a lower layer film was formed, and an antireflection film pattern was formed according to the process shown in FIG.

【0189】まず、シリコン基板上にLPCVD法を用
いて被加工膜18であるBPSG膜を500nmの膜厚
で形成した。この被加工膜上に、前述の下層膜の溶液材
料をスピンコーテング法により塗布し、ホットプレート
を用いて180℃で180秒間ベーキングした。これに
より、図6(a)に示すように下層膜としての反射防止
膜19を200nmの膜厚で形成した。反射防止膜19
の波長248nmでの複素屈折率はn=1.74,k=
0.32であった。
First, a BPSG film as the film to be processed 18 was formed on a silicon substrate to a thickness of 500 nm by using the LPCVD method. On the film to be processed, the above-mentioned solution material for the lower layer film was applied by a spin coating method, and baked at 180 ° C. for 180 seconds using a hot plate. As a result, as shown in FIG. 6A, an antireflection film 19 as a lower layer film was formed with a thickness of 200 nm. Anti-reflection film 19
Has a complex refractive index of n = 1.74 and k =
0.32.

【0190】この反射防止膜19上に、ポジ型化学増幅
型レジストKRF M20G(日本合成ゴム社製)を塗
布し、ホットプレート上で140℃で90秒間ベーキン
グして、図6(b)に示すようにレジスト膜20を形成
した。このときのレジスト膜20の膜厚は200nmで
ある。
A positive chemically amplified resist KRF M20G (manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd.) was applied on the antireflection film 19 and baked on a hot plate at 140 ° C. for 90 seconds, as shown in FIG. 6B. Thus, a resist film 20 was formed. At this time, the thickness of the resist film 20 is 200 nm.

【0191】得られたレジスト膜20に対し、縮小光学
型のKrFエキシマレーザー21を光源とするステッパ
ー(NA=0.6、σ=0.5)で、図6(c)に示す
ようにパターン露光を行なった。この際、露光量は27
mJ/cm2 とした。
The resulting resist film 20 was patterned by a stepper (NA = 0.6, σ = 0.5) using a reduced optical KrF excimer laser 21 as a light source, as shown in FIG. Exposure was performed. At this time, the exposure amount is 27
mJ / cm 2 .

【0192】その後、ホットプレートを用いて140℃
で90秒間ベーキングを行なうことによって、レジスト
膜20には、図6(c)に示すように0.15μmライ
ンアンドスペースパターンの潜像22が形成された。
After that, using a hot plate at 140 ° C.
6B, a latent image 22 having a 0.15 μm line and space pattern was formed on the resist film 20 as shown in FIG. 6C.

【0193】続いて、0.21規定のテトラメチルアン
モニウムヒドロキシサイド水溶液で30秒間のパドル現
像を行なって、レジスト膜20に形成された潜像22
と、この下方にある反射防止膜19の部分とを溶解除去
することにより、パターンを形成した。
Subsequently, the latent image 22 formed on the resist film 20 is developed by performing paddle development with a 0.21 N aqueous solution of tetramethylammonium hydroxyside for 30 seconds.
Then, a pattern was formed by dissolving and removing the portion of the antireflection film 19 below this.

【0194】本比較例で用いた下層膜用組成物は、アル
カリ現像液に可溶性を有している。このため、レジスト
膜を現像処理する際には、レジスト膜の露光部と同時に
レジストパターンに被覆されていない部分を同時に溶解
除去することができる。しかしながら、反射防止膜19
においては現像が等方的に進むため、現像処理後の反射
防止膜パターンの加工形状は図6(d)に示したように
食われ形状となって、異方的に現像することができなか
った。
The composition for an underlayer film used in this comparative example is soluble in an alkali developing solution. Therefore, when the resist film is developed, it is possible to simultaneously dissolve and remove the exposed portion of the resist film and the portion not covered with the resist pattern. However, the anti-reflection film 19
In (2), since the development proceeds isotropically, the processed shape of the antireflection film pattern after the development processing becomes a cut-off shape as shown in FIG. 6 (d) and cannot be anisotropically developed. Was.

【0195】(比較例3)i線レジストIX770(日
本合成ゴム社製)99gに対し、染料としてのアントラ
セン1gを添加して下層膜の溶液材料を調製した。
Comparative Example 3 1 g of anthracene as a dye was added to 99 g of an i-ray resist IX770 (manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd.) to prepare a solution material for an underlayer film.

【0196】得られた溶液材料を用いて、下層膜として
の反射防止膜を形成し、図7に示す工程にしたがって反
射防止膜パターンを形成した。
Using the obtained solution material, an anti-reflection film was formed as a lower layer film, and an anti-reflection film pattern was formed according to the process shown in FIG.

【0197】まず、シリコン基板上にLPCVD法を用
いて被加工膜23であるBPSG膜を500nmの膜厚
で形成した。この被加工膜上に、前述の下層膜の溶液材
料をスピンコーテング法により塗布し、ホットプレート
を用いて180℃で180秒間ベーキングした。これに
より、図7(a)に示すように下層膜としての反射防止
膜24を200nmの膜厚で形成した。反射防止膜24
の波長248nmでの複素屈折率はn=1.68,k=
0.20であった。
First, a BPSG film to be processed 23 was formed to a thickness of 500 nm on a silicon substrate by LPCVD. On the film to be processed, the above-mentioned solution material for the lower layer film was applied by a spin coating method, and baked at 180 ° C. for 180 seconds using a hot plate. Thus, as shown in FIG. 7A, an antireflection film 24 as a lower layer film was formed with a thickness of 200 nm. Anti-reflection film 24
The complex refractive index at a wavelength of 248 nm is n = 1.68, k =
0.20.

【0198】この反射防止膜24上に、ポジ型化学増幅
型レジストKRF M20G(日本合成ゴム社製)を塗
布し、ホットプレート上で140℃で90秒間ベーキン
グして、図7(b)に示すようにレジスト膜25を形成
した。このときのレジスト膜25の膜厚は200nmで
ある。
A positive chemically amplified resist KRF M20G (manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd.) was applied on the antireflection film 24, and baked on a hot plate at 140 ° C. for 90 seconds, as shown in FIG. 7B. Thus, a resist film 25 was formed. At this time, the thickness of the resist film 25 is 200 nm.

【0199】得られたレジスト膜25および反射防止膜
24に対し、縮小光学型のKrFエキシマレーザー26
を光源とするステッパー(NA=0.6、σ=0.5)
で、図7(c)に示すようにパターン露光を行なった。
この際、露光量は30mJ/cm2 とした。
The obtained resist film 25 and antireflection film 24 are applied to a reduction optical KrF excimer laser 26.
Stepper with a light source (NA = 0.6, σ = 0.5)
Then, pattern exposure was performed as shown in FIG.
At this time, the exposure amount was 30 mJ / cm 2 .

【0200】その後、ホットプレートを用いて140℃
で90秒間ベーキングを行なうことによって、レジスト
膜25および反射防止膜24には、図7(c)に示すよ
うに0.15μmラインアンドスペースパターンの潜像
27が形成された。
Thereafter, using a hot plate at 140 ° C.
9B, a latent image 27 having a 0.15 μm line and space pattern was formed on the resist film 25 and the antireflection film 24 as shown in FIG. 7C.

【0201】続いて、0.21規定のテトラメチルアン
モニウムヒドロキシサイド水溶液で30秒間のパドル現
像を行なって、レジスト膜25および反射防止膜24に
形成された潜像27を溶解除去することにより、図7
(d)に示すようなパターンが形成された。
Subsequently, the latent image 27 formed on the resist film 25 and the antireflection film 24 is dissolved and removed by performing paddle development for 30 seconds with a 0.21 N tetramethylammonium hydroxyside aqueous solution. 7
A pattern as shown in (d) was formed.

【0202】本比較例で反射防止膜の形成に用いた下層
膜用組成物は、波長248nmの露光光で感光反応を起
こし、感光反応が生じた部分はアルカリ現像液に可溶性
を示す。しかしながら、反射防止膜は波長248nmで
の光吸収性が高いために、反射防止膜の底部まで感光反
応が進まない。その結果、反射防止膜を現像処理した後
には、図7(d)に示したように一層残り28が生じ
る。
The composition for the underlayer film used for forming the antireflection film in this comparative example causes a photosensitive reaction by exposure light having a wavelength of 248 nm, and the portion where the photosensitive reaction occurs shows solubility in an alkali developing solution. However, since the antireflection film has high light absorption at a wavelength of 248 nm, the photosensitive reaction does not proceed to the bottom of the antireflection film. As a result, after the anti-reflection film has been subjected to the developing treatment, a layer 28 is left as shown in FIG. 7D.

【0203】(比較例4)本比較例は、比較例1におい
てPCM法を用いて、下層膜としての反射防止膜を加工
した場合の比較例である。
Comparative Example 4 This comparative example is a comparative example in which an anti-reflection film as a lower layer film is processed by using the PCM method in Comparative Example 1.

【0204】まず、比較例1と同様の方法で、図5
(d)に示すようなレジストパターンを形成した。その
後、波長172nmを中心とするバンド幅20nmのエ
キシマランプをレジストパターンの上部から照射して、
反射防止膜のレジストパターンに被覆されていない領域
を感光した。この際の照射量は、2.0J/cm2 とし
た。
First, in the same manner as in Comparative Example 1, FIG.
A resist pattern as shown in (d) was formed. Thereafter, an excimer lamp having a bandwidth of 20 nm centered on a wavelength of 172 nm is irradiated from above the resist pattern,
An area not covered with the resist pattern of the antireflection film was exposed. The irradiation amount at this time was 2.0 J / cm 2 .

【0205】本比較例で用いたレジスト膜は、波長17
2nmの紫外光に対する透過性が低い。そのため、レジ
ストパターンの表層数nmしかエキシマランプは浸透せ
ず、反射防止膜の露光部(レジストパターンに被覆され
ていない領域)を選択的に感光させることができる。
The resist film used in this comparative example has a wavelength of 17
Low transmittance for ultraviolet light of 2 nm. Therefore, the excimer lamp penetrates only a few nm of the surface layer of the resist pattern, and the exposed portion of the antireflection film (the area not covered with the resist pattern) can be selectively exposed.

【0206】次に、アニソールを用いて反射防止膜の感
光部分を溶解除去して現像処理を行ない、反射防止膜を
パターニングした。走査型電子顕微鏡でレジストパター
ンおよび反射防止膜パターンの形状を観察したところ、
一層残りが生じており、反射防止膜を垂直に加工するこ
とができなかった。エキシマランプの照射量をさらに増
大させたところ、3.0J/cm2 以上で一層残りがな
くなった。しかし、レジストパターン内にも光反応が生
じてパターンの変形が起こり、被加工膜のマスク材とし
て用いることができなかった。
Next, the photosensitive portion of the anti-reflection film was dissolved and removed using anisole, and development was performed to pattern the anti-reflection film. When the shapes of the resist pattern and the antireflection film pattern were observed with a scanning electron microscope,
One more residue was left, and the antireflection film could not be processed vertically. When the irradiation amount of the excimer lamp was further increased, no more residue remained at 3.0 J / cm 2 or more. However, a photoreaction occurred in the resist pattern, and the pattern was deformed, and could not be used as a mask material for a film to be processed.

【0207】本比較例のように、光分解性の樹脂を下層
膜として用い、レジストパターンを形成後、光照射して
下層膜を分解させて現像除去する方法は、分解に要する
光照射量が大きく、レジストパターンを変形させるとい
う問題点を有している。本発明では、酸触媒反応により
下層膜をパターニングするので感度が高く、レジストパ
ターンを変形させることなく下層膜をパターニングする
ことができる。
As in this comparative example, a method of using a photo-decomposable resin as the lower layer film, forming a resist pattern, and then irradiating light to decompose the lower layer film to remove it by development is performed in the following manner. It has a large problem that the resist pattern is deformed. In the present invention, since the lower layer film is patterned by an acid catalyzed reaction, the sensitivity is high, and the lower layer film can be patterned without deforming the resist pattern.

【0208】(実施例2)溶解抑止剤として重量平均分
子量12,000の化合物(1−2)9g、および溶解
抑止剤として化合物(1−3)1gをシクロヘキサノン
89gに溶解し、下層膜の溶液材料を調製した。
Example 2 9 g of the compound (1-2) having a weight average molecular weight of 12,000 as a dissolution inhibitor and 1 g of the compound (1-3) as a dissolution inhibitor were dissolved in 89 g of cyclohexanone. Materials were prepared.

【0209】得られた溶液材料を用いて、下層膜として
の反射防止膜を形成し、図2に示す工程にしたがって反
射防止膜パターンを形成した。
Using the obtained solution material, an antireflection film as a lower layer film was formed, and an antireflection film pattern was formed according to the process shown in FIG.

【0210】まず、シリコン基板上にスパッタ法を用い
て被加工膜1であるSiO2 膜を500nmの膜厚で形
成した。この被加工膜上に、前述の下層膜の溶液材料を
スピンコーティング法により塗布し、ホットプレートを
用いて150℃で180秒間ベーキングした。これによ
り図2(a)に示すように下層膜としての反射防止膜2
aを200nmの膜厚で形成した。反射防止膜2aの波
長248nmの光の複素屈折率は、n=1.65、k=
0.62であった。
First, an SiO 2 film serving as the film to be processed 1 was formed on a silicon substrate to a thickness of 500 nm by a sputtering method. On the film to be processed, the above-mentioned solution material for the lower layer film was applied by spin coating, and baked at 150 ° C. for 180 seconds using a hot plate. Thereby, as shown in FIG. 2A, the anti-reflection film 2 as a lower film is formed.
a was formed to a thickness of 200 nm. The complex refractive index of light having a wavelength of 248 nm of the antireflection film 2a is n = 1.65, k =
0.62.

【0211】一方、水酸基のうちの30%をターシャリ
ブトキシカルボニル基で保護したポリビニルフェノール
(重量平均分子量約13,000)9.9g、および酸
発生剤としてのスルフォンイミド0.1gを乳酸エチル
90gに溶解して、ポジ型化学増幅型レジストの溶液材
料を調製した。この溶液材料を、前述の反射防止膜2a
上に塗布し、ホットプレート上で110℃で90秒間ベ
ーキングを行なって、膜厚200nmのレジスト膜3a
を形成した。
On the other hand, 9.9 g of polyvinyl phenol (weight average molecular weight of about 13,000) in which 30% of the hydroxyl groups were protected with a tertiary butoxycarbonyl group, and 0.1 g of sulfonimide as an acid generator and 90 g of ethyl lactate To prepare a solution material for a positive chemically amplified resist. This solution material is applied to the aforementioned anti-reflection film 2a.
And baked on a hot plate at 110 ° C. for 90 seconds to form a 200 nm-thick resist film 3a.
Was formed.

【0212】得られたレジスト膜3aおよび反射防止膜
2aに対し、縮小光学型のKrFエキシマレーザー光を
光源とするステッパー(NA=0.6、σ=0.5)
で、図2(c)に示すようにパターン露光を行なった。
この際、露光量は24mJ/cm2 とした。
A stepper (NA = 0.6, σ = 0.5) using a reduced optical KrF excimer laser beam as a light source is applied to the obtained resist film 3a and antireflection film 2a.
Then, pattern exposure was performed as shown in FIG.
At this time, the exposure amount was 24 mJ / cm 2 .

【0213】その後、ホットプレート上で110℃で9
0秒間ベーキングを行なうことによって、レジスト膜3
aおよび反射防止膜2aには、図2(c)に示すように
0.18μmラインアンドスペースパターンの潜像5a
が形成された。
Then, at 110 ° C. on a hot plate, 9
By performing baking for 0 second, the resist film 3
a and a 0.18 μm line-and-space pattern latent image 5a as shown in FIG.
Was formed.

【0214】続いて、0.21規定のテトラメチルアン
モニウムヒドロキシサイド水溶液で30秒間のパドル現
像を行なって、レジスト膜3aおよび反射防止膜2aに
形成された潜像5aを溶解除去することにより、図2
(d)に示すようなパターンが形成された。
Subsequently, the latent image 5a formed on the resist film 3a and the antireflection film 2a is dissolved and removed by performing paddle development with a 0.21N aqueous solution of tetramethylammonium hydroxyside for 30 seconds. 2
A pattern as shown in (d) was formed.

【0215】以上のようにして得られたパターンの断面
を、走査型電子顕微鏡を用いて観察したところ、反射防
止膜2aは図2(d)に示されるように垂直形状で現像
されていることが確認された。
When the cross section of the pattern obtained as described above was observed using a scanning electron microscope, it was confirmed that the antireflection film 2a was developed in a vertical shape as shown in FIG. Was confirmed.

【0216】このように、本発明の方法においては、レ
ジスト膜中に酸発生剤が含有されていれば、反射防止膜
中には酸発生剤が含有されていなくてもよい。露光によ
りレジスト膜中の酸発生剤から酸が発生し、この酸が反
射防止膜中の溶解抑止剤を分解するので、垂直な側壁を
有し、かつ断面が矩形の良好な形状を有するパターンを
形成することができる。
As described above, in the method of the present invention, as long as the resist film contains an acid generator, the antireflection film may not contain the acid generator. An acid is generated from the acid generator in the resist film by the exposure, and the acid decomposes the dissolution inhibitor in the antireflection film, so that a pattern having vertical side walls and a rectangular cross section having a good shape is obtained. Can be formed.

【0217】(実施例3)まず、次のようにして、a)
〜d)の4種類の下層膜の溶液材料を調製した。
(Embodiment 3) First, a)
To d), four types of solution materials for the lower layer film were prepared.

【0218】a)溶解抑止剤として重量平均分子量8,
000の化合物(1−2)9.9g、および酸発生剤と
して化合物(3−2)0.1gをシクロヘキサノン9
0.0gに溶解した。
A) As a dissolution inhibitor, a weight average molecular weight of 8,
9.9 g of the compound (1-2) and 0.1 g of the compound (3-2) as an acid generator.
Dissolved in 0.0 g.

【0219】b)溶解抑止剤として重量平均分子量1
2,000の化合物(1−4)9g、および酸発生剤と
して化合物(3−3)1gをシクロヘキサノン90gに
溶解した。
B) Weight average molecular weight 1 as dissolution inhibitor
9 g of the 2,000 compound (1-4) and 1 g of the compound (3-3) as an acid generator were dissolved in 90 g of cyclohexanone.

【0220】c)溶解抑止剤として重量平均分子量1
1,000の化合物(1−5)9.8g、および酸発生
剤として化合物(3−2)0.2gをアニソール90g
に溶解した。
C) Weight average molecular weight 1 as a dissolution inhibitor
9.8 g of 1,000 compound (1-5) and 0.2 g of compound (3-2) as an acid generator are mixed with 90 g of anisole.
Was dissolved.

【0221】d)溶解抑止剤として重量平均分子量1
2,000の化合物(1−1)4g、酸発生剤として化
合物(3−2)0.2g、およびアルカリ可溶性樹脂と
して重量平均分子量8,000の化合物(2−1)5.
8g、をシクロヘキサノン90gに溶解した。
D) Weight average molecular weight 1 as dissolution inhibitor
4 g of the compound (1-1) having a molecular weight of 2,000, 0.2 g of the compound (3-2) as an acid generator, and compound (2-1) having a weight average molecular weight of 8,000 as an alkali-soluble resin.
8 g was dissolved in 90 g of cyclohexanone.

【0222】得られた各溶液材料を用いて、下層膜とし
ての反射防止膜をそれぞれ形成し、次のようにして反射
防止膜パターンを形成した。
Using each of the obtained solution materials, an anti-reflection film as a lower layer film was formed, and an anti-reflection film pattern was formed as follows.

【0223】シリコン基板上に、LPCVD法を用いて
被加工膜であるTEOS酸化膜を500nmの膜厚で形
成した。この被加工膜上に前述の下層膜の溶液材料をそ
れぞれ塗布し、ホットプレート上でそれぞれベーキング
を行なった。ベーキングは、下記表1に示したベーク温
度で90秒間行なった。これにより、膜厚200nmの
下層膜としての反射防止膜が形成された。各反射防止膜
の波長248nmでの複素屈折率を測定した結果を、下
記表1にまとめる。
A TEOS oxide film as a film to be processed was formed to a thickness of 500 nm on a silicon substrate by using the LPCVD method. The solution material of the above-mentioned lower layer film was applied onto the film to be processed, respectively, and baked on a hot plate. The baking was performed at a baking temperature shown in Table 1 below for 90 seconds. Thus, an anti-reflection film as a lower layer film having a thickness of 200 nm was formed. The results of measuring the complex refractive index at a wavelength of 248 nm of each antireflection film are summarized in Table 1 below.

【0224】各反射防止膜上に、ポジ型化学増幅型レジ
ストKRF M20G(日本合成ゴム社製)を塗布し、
ホットプレート上で140℃で90秒間ベーキングし
て、レジスト膜を形成した。このときのレジストの膜厚
は200nmである。
A positive chemically amplified resist KRF M20G (manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd.) was applied on each antireflection film.
Baking was performed at 140 ° C. for 90 seconds on a hot plate to form a resist film. At this time, the thickness of the resist is 200 nm.

【0225】得られたレジスト膜および反射防止膜に対
し、縮小光学型のKrFエキシマレーザーを光源とする
ステッパー(NA=0.6、σ=0.5)でパターン露
光を行なった。この際、露光量は24mJ/cm2 とし
た。
The resulting resist film and antireflection film were subjected to pattern exposure using a stepper (NA = 0.6, σ = 0.5) using a reduction optical KrF excimer laser as a light source. At this time, the exposure amount was 24 mJ / cm 2 .

【0226】その後、ホットプレート上で140℃で9
0秒間ベーキングを行なうことによって、レジスト膜お
よび反射防止膜に0.15μmラインアンドスペースパ
ターンの潜像を形成した。
Thereafter, 9 ° C. on a hot plate at 140 ° C.
By performing baking for 0 second, a latent image having a 0.15 μm line and space pattern was formed on the resist film and the antireflection film.

【0227】続いて、0.21規定のテトラメチルアン
モニウムヒドロキシサイド水溶液で30秒間のパドル現
像を行なって、レジスト膜および反射防止膜に形成され
た潜像を溶解除去することにより、レジスト膜および反
射防止膜に0.15μmラインアンドスペースパターン
を形成した。
Subsequently, paddle development is performed for 30 seconds with an aqueous solution of 0.21 N tetramethylammonium hydroxyside to dissolve and remove the latent image formed on the resist film and the antireflection film, thereby forming the resist film and the reflection film. A 0.15 μm line and space pattern was formed on the prevention film.

【0228】パターンの断面を走査型電子顕微鏡を用い
て観察したところ、何れの反射防止膜とレジストとの組
み合わせでも、レジストパターンの側壁には定在波に起
因した波打ち形状はなく、何れの反射防止膜でも定在波
は充分に抑えられている。現像処理後の反射防止膜の形
状も、垂直形状で良好である。
When the cross section of the pattern was observed using a scanning electron microscope, it was found that, regardless of the combination of any of the antireflection films and the resist, there was no wavy shape attributable to the standing wave on the side wall of the resist pattern. The standing wave is sufficiently suppressed even in the prevention film. The shape of the anti-reflection film after the development treatment is also good in a vertical shape.

【0229】また、反射防止膜を現像処理した後のレジ
ストパターンの膜厚を、下記表1にまとめる。
The thickness of the resist pattern after the anti-reflection film has been developed is summarized in Table 1 below.

【0230】[0230]

【表1】 [Table 1]

【0231】表1に示されるように、レジストパターン
の膜減り量は10nm以下という極めて小さい値に収ま
っている。反射防止膜の膜厚は200nmであるので、
反射防止膜パターンとレジストパターンとからなるマス
ク材パターンの膜厚は、390nm以上である。この厚
さは、次の工程で被加工膜(TEOS酸化膜)をエッチ
ングするのに必要とされるマスクとして十分な厚さであ
る。
As shown in Table 1, the amount of film reduction of the resist pattern is within a very small value of 10 nm or less. Since the thickness of the antireflection film is 200 nm,
The mask material pattern composed of the antireflection film pattern and the resist pattern has a thickness of 390 nm or more. This thickness is sufficient as a mask required for etching the film to be processed (TEOS oxide film) in the next step.

【0232】(実施例4)まず、次のようにして、a)
〜d)の4種類の下層膜の溶液材料を調製した。
(Example 4) First, a)
To d), four types of solution materials for the lower layer film were prepared.

【0233】a)メラミン−ホルムアルデヒド樹脂10
g、酸発生剤として化合物(3−1)0.5g、および
アルカリ可溶性樹脂として化合物(p−14)2gを、
アニソール87.5gに溶解した。
A) Melamine-formaldehyde resin 10
g, 0.5 g of compound (3-1) as an acid generator and 2 g of compound (p-14) as an alkali-soluble resin,
Dissolved in 87.5 g of anisole.

【0234】b)尿素−ホルムアルデヒド樹脂10g、
酸発生剤として化合物(3−2)0.5g、およびアル
カリ可溶性樹脂として化合物(p−12)2gをアニソ
ール87.5gに溶解した。
B) 10 g of a urea-formaldehyde resin,
0.5 g of compound (3-2) as an acid generator and 2 g of compound (p-12) as an alkali-soluble resin were dissolved in 87.5 g of anisole.

【0235】c)グリコール−ホルムアルデヒド樹脂1
0g、酸発生剤として化合物(3−3)0.5g、およ
びアルカリ可溶性樹脂として化合物(p−11)2gを
アニソール87.5gに溶解した。
C) Glycol-formaldehyde resin 1
0 g, 0.5 g of compound (3-3) as an acid generator, and 2 g of compound (p-11) as an alkali-soluble resin were dissolved in 87.5 g of anisole.

【0236】d)メラミン樹脂10g、尿素樹脂2g、
および酸発生剤としてスルフォンイミド0.5gをアニ
ソール87.5gに溶解した。
D) 10 g of melamine resin, 2 g of urea resin,
Then, 0.5 g of sulfonimide as an acid generator was dissolved in 87.5 g of anisole.

【0237】得られた各溶液材料を用いて、下層膜とし
ての反射防止膜をそれぞれ形成し、図3に示す工程にし
たがって反射防止膜パターンを形成した。
Using each of the obtained solution materials, an antireflection film as a lower layer film was formed, and an antireflection film pattern was formed according to the process shown in FIG.

【0238】シリコン基板上に、スピンオングラス商品
名R7(日立化成社製)を用いて被加工膜1であるスピ
ンオングラス膜を500nmの膜厚で形成した。この被
加工膜上に前述の下層膜の溶液材料をそれぞれ塗布し、
ホットプレート上でそれぞれベーキングを行なった。ベ
ーキングは、下記表2に示したベーク温度で60秒間行
なった。これにより、図3(a)に示すような膜厚20
0nmの下層膜としての反射防止膜2bが形成された。
各反射防止膜の波長248nmでの複素屈折率を測定し
た結果を、下記表2にまとめる。
On a silicon substrate, a spin-on-glass film as a film to be processed 1 was formed with a thickness of 500 nm using a spin-on-glass product name R7 (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.). The solution material of the above-mentioned lower layer film is applied on the film to be processed,
Each was baked on a hot plate. The baking was performed at a baking temperature shown in Table 2 below for 60 seconds. Thereby, the film thickness 20 as shown in FIG.
An antireflection film 2b as a lower layer film of 0 nm was formed.
The results of measuring the complex refractive index at a wavelength of 248 nm of each antireflection film are summarized in Table 2 below.

【0239】各反射防止膜上に、ネガ型化学増幅型レジ
ストSNR200(シップレー社製)を塗布し、ホット
プレート上で140℃で90秒間ベーキングして、図3
(b)に示すようなレジスト膜3bを形成した。このと
きのレジスト膜3bの膜厚は200nmである。
On each antireflection film, a negative chemically amplified resist SNR200 (manufactured by Shipley Co.) was applied, and baked on a hot plate at 140 ° C. for 90 seconds.
A resist film 3b as shown in FIG. At this time, the thickness of the resist film 3b is 200 nm.

【0240】得られたレジスト膜3bおよび反射防止膜
2bに対し、縮小光学型のKrFエキシマレーザーを光
源とするステッパー(NA=0.6、σ=0.7)で、
図3(c)に示すようにパターン露光を行なった。この
際の露光量は、98mJ/cm2 とした。
The obtained resist film 3b and antireflection film 2b were applied to a stepper (NA = 0.6, σ = 0.7) using a reduction optical KrF excimer laser as a light source.
Pattern exposure was performed as shown in FIG. The exposure amount at this time was 98 mJ / cm 2 .

【0241】その後、ホットプレート上で125℃で9
0秒間ベーキングを行なうことによって、レジスト膜3
bおよび反射防止膜2bには、図3(c)に示すような
0.25μmラインアンドスペースパターンの潜像5b
が形成され、この潜像部分のレジスト膜および反射防止
膜を架橋させた。
Thereafter, 9 hours at 125 ° C. on a hot plate.
By performing baking for 0 second, the resist film 3
b and the antireflection film 2b have a latent image 5b having a line and space pattern of 0.25 μm as shown in FIG.
Was formed, and the resist film and the antireflection film in the latent image portion were crosslinked.

【0242】続いて、0.14規定のテトラメチルアン
モニウムヒドロキシサイド水溶液で30秒間のパドル現
像を行なって、レジスト膜3bおよび反射防止膜2bに
形成された潜像以外の部分を溶解除去した。これによっ
て、図3(d)に示すようにレジスト膜および反射防止
膜には、0.25μmラインアンドスペースパターンが
形成された。
Subsequently, paddle development was performed for 30 seconds using an aqueous 0.14 N tetramethylammonium hydroxide solution to dissolve and remove portions other than the latent image formed on the resist film 3b and the antireflection film 2b. As a result, as shown in FIG. 3D, a 0.25 μm line and space pattern was formed on the resist film and the antireflection film.

【0243】パターンの断面を走査型電子顕微鏡を用い
て観察したところ、何れの反射防止膜とレジストとの組
み合わせでも、レジストパターンの側壁には定在波に起
因した波打ち形状はなく、何れの反射防止膜でも定在波
は充分に抑えられている。現像処理後の反射防止膜の形
状も垂直形状で良好である。
When the cross section of the pattern was observed using a scanning electron microscope, it was found that, regardless of the combination of any of the antireflection films and the resist, there was no wavy shape attributable to the standing wave on the side wall of the resist pattern. The standing wave is sufficiently suppressed even in the prevention film. The shape of the anti-reflection film after the development processing is also a good vertical shape.

【0244】また、反射防止膜を現像処理した後のレジ
ストパターンの膜厚を、下記表2にまとめる。
Table 2 below summarizes the thickness of the resist pattern after the antireflection film has been developed.

【0245】[0245]

【表2】 [Table 2]

【0246】表2に示されるように、レジストパターン
の膜減り量は10nm以下という極めて小さい値に収ま
っている。反射防止膜の膜厚は200nmであるので、
反射防止膜パターンとレジストパターンとからなるマス
ク材パターンの膜厚は、390nm以上である。この厚
さは、次の工程で被加工膜(スピンオングラス)をエッ
チングするのに必要とされるマスクとして十分な厚さで
ある。
As shown in Table 2, the amount of film reduction of the resist pattern is within a very small value of 10 nm or less. Since the thickness of the antireflection film is 200 nm,
The mask material pattern composed of the antireflection film pattern and the resist pattern has a thickness of 390 nm or more. This thickness is sufficient as a mask required for etching the film to be processed (spin-on-glass) in the next step.

【0247】このように、本発明の第1のパターン形成
方法ではネガ型レジストを用いることもできる。この場
合には、露光部のレジスト膜と露光部の反射防止膜とが
架橋されて残るのでパターンとなる。
As described above, in the first pattern forming method of the present invention, a negative resist can be used. In this case, the resist film in the exposed portion and the anti-reflection film in the exposed portion are left cross-linked to form a pattern.

【0248】(実施例5)まず、次のようにしてa)〜
d)の4種類の下層膜の溶液材料を調製した。
(Example 5) First, a)-
d) Four types of solution materials for the lower layer film were prepared.

【0249】a)溶解抑止剤として重量平均分子量1
5,000の化合物(1−1)9.8g、および酸発生
剤として化合物(3−3)0.2gをシクロヘキサノン
90gに溶解した。
A) Weight average molecular weight 1 as dissolution inhibitor
9.8 g of 5,000 compound (1-1) and 0.2 g of compound (3-3) as an acid generator were dissolved in 90 g of cyclohexanone.

【0250】b)溶解抑止剤として重量平均分子量1
7,000の化合物(1−5)9.8g、溶解抑止剤と
して化合物(1−7)2g、および酸発生剤として化合
物(3−3)0.2gを、シクロヘキサノン88gに溶
解した。
B) Weight average molecular weight 1 as dissolution inhibitor
9.8 g of 7,000 compound (1-5), 2 g of compound (1-7) as a dissolution inhibitor, and 0.2 g of compound (3-3) as an acid generator were dissolved in 88 g of cyclohexanone.

【0251】c)溶解抑止剤として重量平均分子量1
6,000の化合物(1−5)4.8g、アルカリ可溶
性樹脂として化合物(2−2)4g、および酸発生剤と
して化合物(3−1)0.2gをアニソール91gに溶
解した。
C) Weight average molecular weight 1 as dissolution inhibitor
4.8 g of the compound (1-5) of 6,000, 4 g of the compound (2-2) as an alkali-soluble resin, and 0.2 g of the compound (3-1) as an acid generator were dissolved in 91 g of anisole.

【0252】d)溶解抑止剤として重量平均分子量1
5,000の化合物(1−6)9.8g、アルカリ可溶
性樹脂として化合物(2−3)2g、および酸発生剤と
して化合物(3−1)0.2gをキシレン87gに溶解
した。
D) Weight average molecular weight 1 as dissolution inhibitor
9.8 g of 5,000 compound (1-6), 2 g of compound (2-3) as an alkali-soluble resin, and 0.2 g of compound (3-1) as an acid generator were dissolved in 87 g of xylene.

【0253】得られた各溶液材料を用いて、下層膜とし
ての反射防止膜をそれぞれ形成し、次のようにして反射
防止膜パターンを形成した。
Using each of the obtained solution materials, an antireflection film was formed as a lower layer film, and an antireflection film pattern was formed as follows.

【0254】シリコン基板上に、LPCVD法を用いて
被加工膜であるSiN膜を500nmの膜厚で形成し
た。この被加工膜上に、前述の下層膜の溶液材料をそれ
ぞれ塗布し、ホットプレート上でそれぞれベーキングを
行なった。ベーキングは、下記表3に示したベーク温度
で90秒間行なった。これにより、膜厚200nmの下
層膜としての反射防止膜が形成された。各反射防止膜の
波長193nmでの複素屈折率を測定した結果を、下記
表3にまとめる。
An SiN film to be processed was formed to a thickness of 500 nm on a silicon substrate by LPCVD. The solution material for the lower layer film was applied onto the film to be processed and baked on a hot plate. The baking was performed at a baking temperature shown in Table 3 below for 90 seconds. Thus, an anti-reflection film as a lower layer film having a thickness of 200 nm was formed. The results of measuring the complex refractive index of each antireflection film at a wavelength of 193 nm are summarized in Table 3 below.

【0255】一方、溶解抑止剤としての化合物(1−
8)9.8g、溶解抑止剤としての化合物(1−9)2
g、および酸発生剤としての化合物(3−4)0.2g
を、乳酸エチル87gに溶解して、レジストの溶液材料
を調製した。この溶液材料を、前述の各反射防止膜上に
塗布し、ホットプレート上で110℃で90秒間ベーキ
ングして、膜厚200nmのレジスト膜を形成した。
On the other hand, the compound (1-
8) 9.8 g, compound (1-9) 2 as dissolution inhibitor
g, and 0.2 g of compound (3-4) as an acid generator
Was dissolved in 87 g of ethyl lactate to prepare a resist solution material. This solution material was applied on each of the above-described antireflection films, and baked on a hot plate at 110 ° C. for 90 seconds to form a 200 nm-thick resist film.

【0256】得られたレジスト膜および反射防止膜に対
し、ArF露光装置(NA=0.55、σ=0.7)で
パターン露光を行なった。この際の露光量は、32mJ
/cm2 とした。
The obtained resist film and antireflection film were subjected to pattern exposure using an ArF exposure apparatus (NA = 0.55, σ = 0.7). The exposure amount at this time is 32 mJ
/ Cm 2 .

【0257】その後、ホットプレート上で110℃で9
0秒間ベーキングを行なうことにより、レジスト膜およ
び反射防止膜に0.20μmラインアンドスペースパタ
ーンの潜像を形成した。
Then, at 110 ° C. on a hot plate, 9
By performing baking for 0 second, a latent image having a 0.20 μm line and space pattern was formed on the resist film and the antireflection film.

【0258】続いて、0.21規定のテトラメチルアン
モニウムヒドロキシサイド水溶液で30秒間のパドル現
像を行なって、レジスト膜および反射防止膜に形成され
た潜像を溶解除去することにより、レジスト膜および反
射防止膜に0.20μmラインアンドスペースパターン
を形成した。
Subsequently, paddle development is performed for 30 seconds with an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide at 0.21 N to dissolve and remove the latent images formed on the resist film and the antireflection film, thereby forming the resist film and the reflection film. A 0.20 μm line and space pattern was formed on the prevention film.

【0259】パターンの断面を走査型電子顕微鏡を用い
て観察したところ、何れの反射防止膜とレジストとの組
み合わせでも、レジストパターンの側壁には定在波に起
因した波打ち形状はなく、何れの反射防止膜でも定在波
は充分に抑えられている。現像処理後の反射防止膜の形
状も垂直形状で良好である。
When the cross section of the pattern was observed using a scanning electron microscope, it was found that, regardless of the combination of any of the antireflection films and the resist, there was no wavy shape attributable to the standing wave on the side wall of the resist pattern. The standing wave is sufficiently suppressed even in the prevention film. The shape of the anti-reflection film after the development processing is also a good vertical shape.

【0260】また、レジスト膜および反射防止膜を現像
処理した後のレジストパターンの膜厚を、下記表3にま
とめる。
Table 3 below summarizes the thickness of the resist pattern after developing the resist film and the antireflection film.

【0261】[0261]

【表3】 [Table 3]

【0262】表3に示されるように、レジストパターン
の膜減り量は10nm以下という極めて少ない値に収ま
っている。反射防止膜の膜厚は200nmであるので、
反射防止膜パターンとレジストパターンとからなるマス
ク材パターンの膜厚は、390nm以上である。この厚
さは、次の工程で被加工膜(SiN膜)をエッチングす
るのに必要とされるマスクとして十分な厚さである。
As shown in Table 3, the amount of film reduction of the resist pattern is within a very small value of 10 nm or less. Since the thickness of the antireflection film is 200 nm,
The mask material pattern composed of the antireflection film pattern and the resist pattern has a thickness of 390 nm or more. This thickness is sufficient as a mask required for etching the film to be processed (SiN film) in the next step.

【0263】(実施例6)まず、次のようにして、a)
〜g)の7種類の下層膜の溶液材料を調製した。
(Embodiment 6) First, a)
To g) of seven types of lower layer film solution materials were prepared.

【0264】a)溶解抑止剤として重量平均分子量1
4,000の化合物(1−1)9.8g、および酸発生
剤として化合物(3−1)0.2gをシクロヘキサノン
90gに溶解した。
A) Weight average molecular weight 1 as dissolution inhibitor
9.8 g of 4,000 compound (1-1) and 0.2 g of compound (3-1) as an acid generator were dissolved in 90 g of cyclohexanone.

【0265】b)溶解抑止剤として重量平均分子量1
7,000の化合物(1−2)8g、溶解抑止剤として
重量平均分子量13,000の化合物(1−7)1.8
g、および酸発生剤として化合物(3−1)0.2g
を、シクロヘキサノン90gに溶解した。
B) Weight average molecular weight 1 as dissolution inhibitor
8 g of the compound (1-2) of 7,000 and 1.8 of the compound (1-7) having a weight average molecular weight of 13,000 as a dissolution inhibitor.
g, and 0.2 g of compound (3-1) as an acid generator
Was dissolved in 90 g of cyclohexanone.

【0266】c)溶解抑止剤として重量平均分子量1
5,000の化合物(1−11)3.8g、溶解抑止剤
として化合物(1−3)6g、および酸発生剤として化
合物(3−1)0.2gを、シクロヘキサノン90gに
溶解した。
C) Weight average molecular weight 1 as dissolution inhibitor
3.8 g of the compound (1-11) of 5,000, 6 g of the compound (1-3) as a dissolution inhibitor, and 0.2 g of the compound (3-1) as an acid generator were dissolved in 90 g of cyclohexanone.

【0267】d)溶解抑止剤として重量平均分子量1
5,000の化合物(1−12)9.8g、染料として
アントラキノン1g、および酸発生剤として化合物(3
−4)0.2gを、シクロヘキサノン89gに溶解し
た。
D) Weight average molecular weight 1 as dissolution inhibitor
9.8 g of compound (1-12) of 5,000, 1 g of anthraquinone as a dye, and compound (3) as an acid generator
-4) 0.2 g was dissolved in 89 g of cyclohexanone.

【0268】e)溶解抑止剤として重量平均分子量1
3,000の化合物(1−4)9.8g、および酸発生
剤として化合物(3−3)0.2gを乳酸エチル90g
に溶解した。
E) Weight average molecular weight 1 as dissolution inhibitor
9.8 g of the compound (1-4) of 3,000 and 0.2 g of the compound (3-3) as an acid generator are mixed with 90 g of ethyl lactate.
Was dissolved.

【0269】f)溶解抑止剤として重量平均分子量1
4,000の化合物(1−12)4.8g、溶解抑止剤
として重量平均分子量18,000の化合物(1−3)
5g、および酸発生剤として化合物(3−2)0.2g
をシクロヘキサノン90gに溶解した。
F) Weight average molecular weight 1 as dissolution inhibitor
4.8 g of 4,000 compound (1-12), compound (1-3) having a weight average molecular weight of 18,000 as a dissolution inhibitor
5 g, and 0.2 g of compound (3-2) as an acid generator
Was dissolved in 90 g of cyclohexanone.

【0270】g)溶解抑止剤として重量平均分子量1
3,000の化合物(1−1)8g、アルカリ可溶性樹
脂として重量平均分子量15,000の化合物(2−
1)3.8g、および酸発生剤として化合物(3−4)
0.2gをシクロヘキサノン88gに溶解した。
G) As a dissolution inhibitor, weight average molecular weight 1
8 g of the compound (1-1) having a weight average molecular weight of 15,000 as an alkali-soluble resin.
1) 3.8 g and compound (3-4) as an acid generator
0.2 g was dissolved in 88 g of cyclohexanone.

【0271】得られた各溶液材料を用いて、下層膜とし
ての反射防止膜をそれぞれ形成し、図4に示す工程にし
たがって反射防止膜パターンを形成した。
Using each of the obtained solution materials, an anti-reflection film as a lower layer film was formed, and an anti-reflection film pattern was formed according to the process shown in FIG.

【0272】シリコン基板上に、LPCVD法を用いて
被加工膜7であるTEOS酸化膜を700nmの膜厚で
形成した。この被加工膜上に、前述の下層膜の溶液材料
をそれぞれ塗布し、ホットプレート上でそれぞれベーキ
ングを行なった。ベーキングは、下記表4に示したプリ
ベーク温度で90秒間行なった。これにより、図4
(a)に示すように下層膜としての反射防止膜7が40
0nmの膜厚で形成された。反射防止膜7の波長248
nmでの複素屈折率を測定した結果を、下記表4にまと
める。
A 700 nm-thick TEOS oxide film as the film to be processed 7 was formed on a silicon substrate by using the LPCVD method. The solution material for the lower layer film was applied onto the film to be processed and baked on a hot plate. Baking was performed for 90 seconds at the pre-bake temperature shown in Table 4 below. As a result, FIG.
As shown in (a), the antireflection film 7 as the lower film
It was formed with a thickness of 0 nm. Wavelength 248 of antireflection film 7
The results of measuring the complex refractive index in nm are summarized in Table 4 below.

【0273】各反射防止膜に、前述の実施例2で調製し
たレジスト溶液をそれぞれ塗布し、ホットプレート上
で、140℃で90秒間のベーキングを行なって、図4
(b)に示すような膜厚200nmのレジスト膜8を形
成した。
Each of the anti-reflection films was coated with the resist solution prepared in Example 2 described above, and baked on a hot plate at 140 ° C. for 90 seconds.
A resist film 8 having a thickness of 200 nm as shown in FIG.

【0274】得られたレジスト膜8に対し、図4(c)
に示すようにKrF露光装置(NA=0.60、σ=
0.65)でパターン露光を行なった。この際の露光量
は、24mJ/cm2 とした。
With respect to the obtained resist film 8, FIG.
As shown in the figure, a KrF exposure apparatus (NA = 0.60, σ =
0.65). The exposure amount at this time was 24 mJ / cm 2 .

【0275】その後、ホットプレートを用いて110℃
で90秒間ベーキングを行なうことによって、図4
(c)に示すようにレジスト膜8の露光部には、直径
0.20μmのコンタクトホールパターンの潜像10が
形成された。
Thereafter, using a hot plate at 110 ° C.
Baking for 90 seconds in FIG.
As shown in (c), a latent image 10 having a contact hole pattern having a diameter of 0.20 μm was formed on the exposed portion of the resist film 8.

【0276】続いて、0.21規定のテトラメチルアン
モニウムヒドロキシサイド水溶液で30秒間のパドル現
像を行なって、レジスト膜8に形成された潜像10を溶
解除去した。これによって、図4(d)に示すようにレ
ジスト膜に直径0.20μmのコンタクトホールパター
ンを形成した。
Subsequently, the latent image 10 formed on the resist film 8 was dissolved and removed by performing paddle development with a 0.21 N aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide for 30 seconds. Thus, a contact hole pattern having a diameter of 0.20 μm was formed in the resist film as shown in FIG.

【0277】続いて、図4(e)に示すように、波長1
72nmを中心とするバンド幅20nmのエキシマラン
プ11をウェハー全面に照射した後、ホットプレート上
でベーキングを行なった。なお、エキシマランプの露光
量は、表4に示す露光量とし、またベーキング温度は表
4に示すポストベーキング温度で90秒間行なった。こ
れにより、図4(e)に示すように、反射防止膜7に直
径0.20μmのコンタクトホールパターンの潜像が形
成された。
Subsequently, as shown in FIG.
After irradiating the entire surface of the wafer with an excimer lamp 11 having a bandwidth of 20 nm centered on 72 nm, the wafer was baked on a hot plate. In addition, the exposure amount of the excimer lamp was the exposure amount shown in Table 4, and the baking temperature was 90 seconds at the post-baking temperature shown in Table 4. Thereby, as shown in FIG. 4E, a latent image of a contact hole pattern having a diameter of 0.20 μm was formed on the antireflection film 7.

【0278】このとき照射した光は、レジストパターン
の表層数nmしか浸透しないが、反射防止膜7の底部ま
で到達する。その結果、反射防止膜の露光部(レジスト
パターンに被覆されていない領域)のみを感光させて、
潜像を形成することができる。また、この照射によりレ
ジストパターンの表面は架橋して、表面架橋層12が形
成された。
The light irradiated at this time penetrates only a few nm of the surface layer of the resist pattern, but reaches the bottom of the antireflection film 7. As a result, only the exposed portion of the antireflection film (the area not covered with the resist pattern) is exposed to light,
A latent image can be formed. Further, the surface of the resist pattern was crosslinked by this irradiation, and a surface crosslinked layer 12 was formed.

【0279】最後に、表4に示した規定度の現像液で3
0秒間のパドル現像を行なって、反射防止膜7に形成さ
れた潜像を溶解除去した。これによって、図4(f)に
示すように、反射防止膜には直径0.20μmのコンタ
クトホールパターンが形成された。
Finally, the developing solution having the normality shown in Table 4 was used to prepare 3
By performing paddle development for 0 second, the latent image formed on the antireflection film 7 was dissolved and removed. As a result, as shown in FIG. 4F, a contact hole pattern having a diameter of 0.20 μm was formed in the antireflection film.

【0280】パターンの断面を走査型電子顕微鏡を用い
て観察したところ、何れの反射防止膜とレジストとの組
み合わせでも、レジストパターンの側壁には定在波に起
因する波打ち形状はなく、何れの反射防止膜でも定在波
は充分に抑えられている。現像処理後の反射防止膜の形
状も、垂直形状で良好である。
When the cross section of the pattern was observed using a scanning electron microscope, it was found that, regardless of the combination of any of the antireflection films and the resist, there was no wavy shape attributable to the standing wave on the side wall of the resist pattern. The standing wave is sufficiently suppressed even in the prevention film. The shape of the anti-reflection film after the development treatment is also good in a vertical shape.

【0281】また、レジスト膜および反射防止膜を現像
処理した後のレジストパターンの膜厚を、下記表4にま
とめる。
Table 4 below summarizes the thicknesses of the resist patterns after developing the resist film and the antireflection film.

【0282】[0282]

【表4】 [Table 4]

【0283】表4に示されるように、レジストパターン
の膜減り量は10nm以下という極めて少ない値に収ま
っている。反射防止膜の膜厚は400nmであるので、
反射防止膜パターンとレジストパターンとからなるマス
ク材パターンの膜厚は、490nm以上である。この厚
さは、次の工程で被加工膜(TEOS酸化膜)をエッチ
ングするのに必要とされるマスクとして十分な厚さであ
る。
As shown in Table 4, the amount of film reduction of the resist pattern is within a very small value of 10 nm or less. Since the thickness of the antireflection film is 400 nm,
The thickness of the mask material pattern including the antireflection film pattern and the resist pattern is 490 nm or more. This thickness is sufficient as a mask required for etching the film to be processed (TEOS oxide film) in the next step.

【0284】400nmと厚い反射防止膜でも、本発明
の方法を用いることによって、垂直な形状に加工できる
ことが、本実施例からわかる。
This example shows that an antireflection film as thick as 400 nm can be processed into a vertical shape by using the method of the present invention.

【0285】(実施例7)本実施例では、デュアルダマ
シンプロセスで埋めこみ配線を形成する際に必要な絶縁
膜の加工に、本発明の第2のパターン形成方法を適用し
た例について説明する。
(Embodiment 7) In this embodiment, an example will be described in which the second pattern forming method of the present invention is applied to processing of an insulating film necessary for forming a buried wiring by a dual damascene process.

【0286】本実施例においては、下層膜の溶液材料と
して実施例1で調製した溶液材料を用いて、下層膜とし
ての反射防止膜を形成し、図8に示す工程にしたがって
反射防止膜パターンを形成した。
In this embodiment, an antireflection film as a lower film is formed using the solution material prepared in Example 1 as a solution material for the lower film, and an antireflection film pattern is formed in accordance with the process shown in FIG. Formed.

【0287】まず、シリコンウェハー上に膜厚300n
mのアルミニウム膜をスパッター法を用いて形成し、さ
らにこのアルミニウム膜上に膜厚800nmのTEOS
酸化膜をLPCVD法を用いて形成した。
First, a film thickness of 300 n was formed on a silicon wafer.
An aluminum film having a thickness of 800 nm is formed on the aluminum film by sputtering.
An oxide film was formed using the LPCVD method.

【0288】このTEOS酸化膜上に、実施例1で調製
した下層膜の溶液材料を塗布し、130℃で60秒間ベ
ーキングして下層膜としての反射防止膜を形成した。こ
のときの反射防止膜の膜厚は55nmである。
The lower layer film solution material prepared in Example 1 was applied on the TEOS oxide film and baked at 130 ° C. for 60 seconds to form an antireflection film as the lower layer film. At this time, the thickness of the antireflection film is 55 nm.

【0289】この反射防止膜上に、ポジ型化学増幅型レ
ジストKRF M20G(日本合成ゴム社製)を塗布
し、ホットプレート上で140℃で90秒間ベーキング
して、膜厚200nmのレジスト膜を形成した。
A positive chemically amplified resist KRF M20G (manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd.) was applied on the antireflection film, and baked on a hot plate at 140 ° C. for 90 seconds to form a resist film having a thickness of 200 nm. did.

【0290】得られたレジスト膜に対し、縮小光学型の
KrFエキシマレーザー光を光源とするステッパー(N
A=0.6、σ=0.5)でパターン露光を行なった。
この際の露光量は28mJ/cm2 とした。その後、ホ
ットプレート上で110℃で90秒間ベーキングを行な
うことによって、レジスト膜および反射防止膜に0.2
0μmラインアンドスペースパターンの潜像を形成し
た。
A stepper (N) using a reduced optical KrF excimer laser beam as a light source is applied to the obtained resist film.
(A = 0.6, σ = 0.5).
The exposure amount at this time was 28 mJ / cm 2 . Thereafter, the resist film and the antireflection film are baked on a hot plate at 110 ° C. for 90 seconds to obtain a resist film and an antireflection film having a thickness of 0.2%.
A latent image having a 0 μm line and space pattern was formed.

【0291】続いて、0.21規定のテトラメチルアン
モニウムヒドロキシサイド水溶液で30秒間のパドル現
像を行なって、レジスト膜および反射防止膜に形成され
た潜像部分を溶解除去した。これによって、レジスト膜
および反射防止膜には、0.20μmラインアンドスペ
ースパターンが形成された。
Subsequently, paddle development was performed for 30 seconds with a 0.21 N aqueous solution of tetramethylammonium hydroxyside to dissolve and remove the latent image formed on the resist film and the antireflection film. As a result, a 0.20 μm line and space pattern was formed on the resist film and the antireflection film.

【0292】こうして得られたレジストパターンおよび
反射防止膜パターンをマスクとして用いて、TEOS酸
化膜を200nmの深さまでエッチングした。エッチン
グに当たってはマグネトロン型RIE装置を用い、エッ
チングの条件は、ソースガスC4 8 =10SCCM、
Ar=100SCCM、CO=50SCCM、励起電力
800W、真空度80mTorr、基板温度40℃とし
た。
Using the thus obtained resist pattern and antireflection film pattern as a mask, the TEOS oxide film was etched to a depth of 200 nm. For the etching, a magnetron type RIE apparatus was used, and the etching conditions were source gas C 4 F 8 = 10 SCCM,
Ar = 100 SCCM, CO = 50 SCCM, excitation power 800 W, degree of vacuum 80 mTorr, and substrate temperature 40 ° C.

【0293】最後に、レジストパターンおよび反射防止
膜パターンをアッシング除去した。アッシング除去に当
たっては、ダウンフロー型アッシング装置を用い、アッ
シングの条件は、O2 =500SCCM、励起電力80
0W、真空度80mTorr、基板温度200℃とし
た。
Finally, the resist pattern and the antireflection film pattern were removed by ashing. In the ashing removal, a downflow type ashing apparatus is used, and the ashing conditions are O 2 = 500 SCCM and excitation power of 80.
The temperature was 0 W, the degree of vacuum was 80 mTorr, and the substrate temperature was 200 ° C.

【0294】こうして、図8(a)に示すように、アル
ミニウム膜28上のTEOS酸化膜29に、0.20μ
mラインアンドスペースの溝が形成された。
As shown in FIG. 8A, the TEOS oxide film 29 on the aluminum film 28 has a thickness of 0.20 μm.
An m-line and space groove was formed.

【0295】こうして溝が形成されたTEOS酸化膜2
9上に、実施例1で調製した下層膜の溶液材料をスピン
コーティング法で塗布し、ホットプレートを用いて13
0℃で120秒間ベーキングした。これによって、図8
(b)に示すように、深さ200nmの0.20μmラ
インアンドスペースパターンを有するTEOS酸化膜2
9を、下層膜としての反射防止膜30で埋めこんだ。
[0295] The TEOS oxide film 2 having the groove thus formed.
9 is coated with the solution material for the lower layer film prepared in Example 1 by spin coating, and
Baking at 0 ° C for 120 seconds. As a result, FIG.
As shown in FIG. 2B, a TEOS oxide film 2 having a line and space pattern of 0.20 μm with a depth of 200 nm
9 was embedded with an antireflection film 30 as a lower layer film.

【0296】実施例1で調製した材料で形成された反射
防止膜は、ガラス転移温度が105℃なので、130℃
でベーキングを行なうことでTEOS酸化膜29の溝の
内部にフローし、完全に埋めることが可能である。TE
OS酸化膜29の凸部における反射防止膜30の厚み
(t1 )は20nmであり、TEOS酸化膜29の凹部
における反射防止膜30の厚み(t2 )は220nmで
ある。
The antireflection film formed of the material prepared in Example 1 has a glass transition temperature of 105 ° C.
By performing the baking, it flows into the groove of the TEOS oxide film 29 and can be completely filled. TE
The thickness (t 1 ) of the anti-reflection film 30 at the convex portion of the OS oxide film 29 is 20 nm, and the thickness (t 2 ) of the anti-reflection film 30 at the concave portion of the TEOS oxide film 29 is 220 nm.

【0297】こうして形成された反射防止膜30上に、
ポジ型化学増幅型レジストKRFM20G(日本合成ゴ
ム社製)を塗布し、ホットプレート上で140℃で90
秒間ベーキングして、図8(c)に示すようにレジスト
膜31を形成した。このときのレジスト膜31の膜厚は
200nmである。
On the antireflection film 30 thus formed,
Apply a positive chemically amplified resist KRFM20G (manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd.) and apply 90 ° C at 140 ° C. on a hot plate.
After baking for 2 seconds, a resist film 31 was formed as shown in FIG. At this time, the thickness of the resist film 31 is 200 nm.

【0298】得られたレジスト膜31に対し、縮小光学
型のKrFエキシマレーザー光32を光源とするステッ
パー(NA=0.6、σ=0.5)で、図8(d)に示
すようにパターン露光を行なった。この際の露光量は、
29mJ/cm2 とした。
The resist film 31 obtained was subjected to a stepper (NA = 0.6, σ = 0.5) using a reduction optical KrF excimer laser beam 32 as a light source, as shown in FIG. Pattern exposure was performed. The exposure at this time is
29 mJ / cm 2 .

【0299】その後、ホットプレート上で110℃で9
0秒間ベーキングを行なうことによって、図8(d)に
示すようにレジスト膜31には、直径0.15μmのコ
ンタクトホールパターンの潜像33が形成された。この
潜像33の位置は、TEOS酸化膜に形成された溝の中
央部に対応する。
Then, at 110 ° C. on a hot plate, 9
By performing the baking for 0 second, a latent image 33 of a contact hole pattern having a diameter of 0.15 μm was formed on the resist film 31 as shown in FIG. 8D. The position of this latent image 33 corresponds to the center of the groove formed in the TEOS oxide film.

【0300】続いて、0.21規定のテトラメチルアン
モニウムヒドロキシサイド水溶液で30秒間のパドル現
像を行なって、レジスト膜31に形成された潜像部分を
溶解除去した。これによって、図8(e)に示すように
レジスト膜に直径0.15μmのコンタクトホールパタ
ーンを形成した。
Subsequently, paddle development was performed for 30 seconds using a 0.21 N aqueous solution of tetramethylammonium hydroxyside to dissolve and remove the latent image formed on the resist film 31. Thus, a contact hole pattern having a diameter of 0.15 μm was formed in the resist film as shown in FIG.

【0301】その後、図8(f)に示すように、ウェハ
ー全面にArFエキシマレーザー34を全面照射して、
反射防止膜30に直径0.15μmのコンタクトホール
の潜像36を形成した。この際の照射量は、80mJ/
cm2 とした。この全面照射によりレジストパターンの
表面が架橋して、図8(f)に示すような表面架橋層3
5が形成された。
Thereafter, as shown in FIG. 8 (f), the entire surface of the wafer is irradiated with an ArF excimer laser 34,
A latent image 36 of a contact hole having a diameter of 0.15 μm was formed on the antireflection film 30. The irradiation amount at this time is 80 mJ /
cm 2 . The surface of the resist pattern is cross-linked by the entire surface irradiation, and the surface cross-linked layer 3 as shown in FIG.
5 was formed.

【0302】続いて、0.21規定のテトラメチルアン
モニウムヒドロキシサイド水溶液で30秒間のパドル現
像を行なって、反射防止膜30に形成された潜像36を
溶解除去することによって、図8(g)に示すように直
径0.15μmのコンタクトホールパターンを形成し
た。
Subsequently, the latent image 36 formed on the antireflection film 30 is dissolved and removed by performing paddle development with a 0.21 N tetramethylammonium hydroxyside aqueous solution for 30 seconds, thereby obtaining FIG. A contact hole pattern having a diameter of 0.15 μm was formed as shown in FIG.

【0303】こうして得られたレジストパターンおよび
反射防止膜パターンをマスクとして用いて、TEOS酸
化膜29をドライエッチングすることにより、図8
(h)に示すように直径0.15μmのコンタクトホー
ルパターンをTEOS酸化膜29に形成した。エッチン
グに当たっては、マグネトロン型RIE装置を用い、エ
ッチングの条件は、ソースガスC4 8 =10SCC
M、Ar=100SCCM、CO=50SCCM、励起
電力800W、真空度80mTorr、基板温度40℃
とした。
By using the thus obtained resist pattern and antireflection film pattern as a mask, the TEOS oxide film 29 is dry-etched to obtain FIG.
A contact hole pattern having a diameter of 0.15 μm was formed in the TEOS oxide film 29 as shown in FIG. In the etching, a magnetron type RIE apparatus was used, and the etching conditions were source gas C 4 F 8 = 10 SCC.
M, Ar = 100 SCCM, CO = 50 SCCM, excitation power 800 W, degree of vacuum 80 mTorr, substrate temperature 40 ° C.
And

【0304】最後に、レジストパターンおよび反射防止
膜パターンをアッシング除去して、図8(i)に示す構
造を得た。アッシング除去に当たっては、ダウンフロー
型アッシング装置を用い、アッシングの条件は、O2
500SCCM、励起電力800W、真空度80mTo
rr、基板温度200℃とした。
Finally, the resist pattern and the antireflection film pattern were removed by ashing to obtain the structure shown in FIG. 8 (i). In the ashing removal, a downflow type ashing apparatus was used, and the ashing condition was O 2 =
500 SCCM, 800 W excitation power, 80 mTo vacuum
rr and the substrate temperature were 200 ° C.

【0305】このように、本発明の方法を用いることに
よって、デュアルダマシン工程で必要な絶縁膜の加工工
程のように加工すべき反射防止膜の膜厚が厚くなる場合
にも、レジスト膜の膜減りを起こすことなく、垂直に反
射防止膜を加工することができるので特に有効である。
As described above, by using the method of the present invention, even when the thickness of the antireflection film to be processed becomes large as in the process of processing the insulating film required in the dual damascene process, the film of the resist film can be formed. This is particularly effective because the antireflection film can be processed vertically without causing reduction.

【0306】以上、下層膜として光リソグラフィー用の
反射防止膜を例に挙げて本発明を説明したが、本発明
は、これに限定されるものではない。例えば、荷電ビー
ムリソグラフィー用の電荷集積による位置ずれを防ぐた
めの帯電防止材としても、本発明の下層膜用組成物は好
適に用いることができる。
The present invention has been described above by taking an antireflection film for photolithography as an example of the lower film, but the present invention is not limited to this. For example, the composition for an underlayer film of the present invention can be suitably used also as an antistatic material for preventing displacement due to charge accumulation for charged beam lithography.

【0307】以下、実施例8〜10では、帯電防止膜と
して用いた例を説明する。
[0307] In Examples 8 to 10, examples using the antistatic film are described.

【0308】(実施例8)本実施例においては、前述の
実施例3で調製した下層膜の材料溶液a)〜d)と、以
下のようにして調製した下層膜用溶液材料(u−1)と
を用いて、以下のようにしてパターンを形成した。
Example 8 In this example, the lower layer film material solutions a) to d) prepared in Example 3 described above and the lower layer film solution material (u-1) prepared in the following manner were used. ) Was used to form a pattern as follows.

【0309】まず、溶解抑止剤として化合物(1−1
0)9.8g、および酸発生剤として化合物(3―4)
0.2gをシクロヘキサノンに溶解して、下層膜用の溶
液材料(u−1)を調製した。
First, compound (1-1) was used as a dissolution inhibitor.
0) 9.8 g, and compound (3-4) as an acid generator
0.2 g was dissolved in cyclohexanone to prepare a solution material (u-1) for a lower layer film.

【0310】こうして得られた下層膜の溶液材料(u−
1)と、実施例3で調製した下層膜の溶液材料a)〜
d)とを用いて、実施例3と同様にしてシリコン基板上
に被加工膜および下層膜を順次形成した。
[0310] The solution material (u-
1) and the solution materials a) to lower layer film prepared in Example 3
Using d), a film to be processed and a lower layer film were sequentially formed on a silicon substrate in the same manner as in Example 3.

【0311】シリコン基板上にLPCVD法を用いて被
加工膜であるTEOS酸化膜を500nmの膜厚で形成
した。この被加工膜上に前述の下層膜の溶液材料をそれ
ぞれ塗布し、ホットプレート上でベーキングを行なっ
た。なお、a)〜d)については、表1に示したベーク
温度で行ない、(u−1)については、130℃で90
秒間行なった。これにより、膜厚200nmの下層膜と
しての帯電防止膜が形成された。
[0311] A TEOS oxide film to be processed was formed to a thickness of 500 nm on a silicon substrate by LPCVD. The solution material of the lower layer film was applied onto the film to be processed, and baked on a hot plate. Note that a) to d) were performed at the baking temperature shown in Table 1, and (u-1) was performed at 130 ° C. at 90 ° C.
Seconds. Thus, an antistatic film as a lower film having a thickness of 200 nm was formed.

【0312】各帯電防止膜上に、ポジ型化学増幅型レジ
ストKRF M20G(日本合成ゴム社製)を塗布し、
ホットプレート上で140℃で90秒間ベーキングし
て、レジスト膜を形成した。このときのレジストの膜厚
は200nmである。
On each antistatic film, a positive chemically amplified resist KRF M20G (manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd.) was applied.
Baking was performed at 140 ° C. for 90 seconds on a hot plate to form a resist film. At this time, the thickness of the resist is 200 nm.

【0313】得られたレジスト膜および帯電防止膜に対
し、加速電圧50kVの電子ビームを用いてパターン露
光を行なった。この際の露光量は1.7μC/cm2
した。その後、ホットプレートを用いて140℃で90
秒間ベーキングを行なうことによって、レジスト膜およ
び帯電防止膜に0.13μmのラインアンドスペースパ
ターンの潜像を形成した。
The obtained resist film and antistatic film were subjected to pattern exposure using an electron beam at an acceleration voltage of 50 kV. The exposure amount at this time was 1.7 μC / cm 2 . Thereafter, 90 ° C. at 140 ° C. using a hot plate.
By performing baking for 2 seconds, a 0.13 μm line and space latent image was formed on the resist film and the antistatic film.

【0314】続いて、0.21規定のテトラメチルアン
モニウムヒドロキサイド水溶液で30秒間のパドル現像
を行なって、レジスト膜および帯電防止膜に形成された
潜像を溶解除去することによって、レジスト膜および帯
電防止膜に0.13μmラインアンドスペースパターン
を形成した。
Subsequently, by performing paddle development for 30 seconds with a 0.21 N aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide to dissolve and remove the latent image formed on the resist film and the antistatic film, the resist film and the charged A 0.13 μm line and space pattern was formed on the prevention film.

【0315】得られたパターンを、走査型電子顕微鏡で
上部から観察したところ、電荷蓄積による位置ずれがな
くパターンを形成することができた。これは、帯電防止
膜に酸発生剤が含有されているので、電子ビームを照射
することによって酸発生剤から導電性物質が生成し、こ
の導電性物質が電荷を周囲に逃がしたためと考えられ
る。
When the obtained pattern was observed from above with a scanning electron microscope, it was possible to form the pattern without displacement due to charge accumulation. This is presumably because the antistatic film contained an acid generator, so that a conductive substance was generated from the acid generator by irradiating an electron beam, and the conductive substance released charges to the surroundings.

【0316】また、走査型電子顕微鏡でパターンを断面
から観察したところ、現像処理後の帯電防止膜の形状は
垂直形状で良好であった。また、帯電防止膜を現像処理
した後のレジストパターンの膜減り量は、いずれの帯電
防止膜の場合も10nm以下に抑えられていた。帯電防
止膜の膜厚は200nmであるので、帯電防止膜パター
ンとレジストパターンとからなるマスク材パターンの膜
厚は、390nm以上である。この厚さは、次の工程で
被加工膜(TEOS酸化膜)をエッチングするのに必要
とされるマスクとして十分な厚さである。
When the pattern was observed from a cross section with a scanning electron microscope, the shape of the antistatic film after the development treatment was a good vertical shape. Further, the amount of film reduction of the resist pattern after the development of the antistatic film was suppressed to 10 nm or less in any of the antistatic films. Since the thickness of the antistatic film is 200 nm, the thickness of the mask material pattern including the antistatic film pattern and the resist pattern is 390 nm or more. This thickness is sufficient as a mask required for etching the film to be processed (TEOS oxide film) in the next step.

【0317】下層膜を帯電防止材として使用する場合
は、下層膜溶液材料(u−1)のように、必ずしも下層
膜組成物中に多環式芳香族炭化水素基が含まれている必
要はない。
When the underlayer film is used as an antistatic material, it is not necessary that the underlayer film composition contains a polycyclic aromatic hydrocarbon group, as in the underlayer film solution material (u-1). Absent.

【0318】(実施例9)本実施例においては、前述の
実施例6で調製した下層膜の材料溶液a)〜g)と、実
施例8で調製した下層膜用溶液材料(u−1)とを用い
て、以下のようにしてパターンを形成した。
(Example 9) In this example, the material solutions a) to g) for the underlayer film prepared in Example 6 described above and the solution material for underlayer film (u-1) prepared in Example 8 were used. Was used to form a pattern as follows.

【0319】シリコン基板上に、実施例6と同様の手順
で被加工膜および下層膜としての帯電防止膜を順次形成
した。この際、(u−1)については、実施例8と同様
にして下層膜を形成した。各帯電防止膜上には、前述の
実施例2で調製したレジスト溶液をそれぞれ塗布し、実
施例2と同様にして膜厚200nmのレジスト膜を形成
した。
On the silicon substrate, a film to be processed and an antistatic film as a lower layer film were sequentially formed in the same procedure as in Example 6. At this time, as for (u-1), a lower layer film was formed in the same manner as in Example 8. On each of the antistatic films, the resist solution prepared in Example 2 described above was applied, respectively, and a resist film having a thickness of 200 nm was formed in the same manner as in Example 2.

【0320】得られたレジスト膜に対し、加速電圧50
kVの電子ビームを用いてパターン露光を行なった。こ
の際の露光量は2.9μC/cm2 とした。その後、ホ
ットプレートを用いて110℃で90秒間ベーキングを
行なうことによって、レジスト膜に、0.13μmのラ
インアンドスペースパターンの潜像を形成した。
An acceleration voltage of 50 was applied to the obtained resist film.
Pattern exposure was performed using a kV electron beam. The exposure amount at this time was 2.9 μC / cm 2 . Thereafter, by performing baking at 110 ° C. for 90 seconds using a hot plate, a 0.13 μm line-and-space pattern latent image was formed on the resist film.

【0321】続いて、0.21規定のテトラメチルアン
モニウムヒドロキサイド水溶液で30秒間のパドル現像
を行なって、レジスト膜に直径0.13μmのラインア
ンドスペースパターンを形成した。
Subsequently, paddle development was performed with a 0.21 N aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide for 30 seconds to form a line and space pattern having a diameter of 0.13 μm on the resist film.

【0322】続いて、実施例6と同様の手法で帯電防止
膜にエキシマランプを照射した後、ポストベークを行な
った。a)〜g)については、表4に示した照射量、ポ
ストベーク温度で行ない、(u−1)については、露光
量は42mJ/cm2 とし、130℃で90秒間ポスト
ベークした。これにより、帯電防止膜の露出部(レジス
トパターンに被覆されていない領域)に、直径0.13
μmのコンタクトホールパターンの潜像を形成した。
Subsequently, the antistatic film was irradiated with an excimer lamp in the same manner as in Example 6, and then post-baked. For a) to g), the irradiation amount and the post-baking temperature shown in Table 4 were used, and for (u-1), the exposure amount was 42 mJ / cm 2 and post-baking was performed at 130 ° C. for 90 seconds. As a result, the exposed portion of the antistatic film (the region not covered with the resist pattern) has a diameter of 0.13
A latent image having a contact hole pattern of μm was formed.

【0323】最後に、a)〜g)については、表4に示
した規定度の現像液で30秒間のパドル現像を行なって
帯電防止膜に形成された潜像を溶解除去することによ
り、帯電防止膜に直径0.13μmのコンタクトホール
パターンを形成した。この際、下層膜用溶液材料(u−
1)を用いて形成された帯電防止膜は、0.21規定の
現像液で30秒間のパドル現像を行なった。この場合
も、帯電防止膜に形成された潜像が溶解除去されて、帯
電防止膜には、直径0.13μmのコンタクトホールパ
ターンが形成された。
Finally, for a) to g), the latent image formed on the antistatic film was dissolved and removed by performing paddle development for 30 seconds with a developing solution having a specified degree shown in Table 4. A contact hole pattern having a diameter of 0.13 μm was formed on the prevention film. At this time, the solution material (u-
The antistatic film formed by using 1) was subjected to puddle development for 30 seconds using a 0.21 normal developing solution. Also in this case, the latent image formed on the antistatic film was dissolved and removed, and a contact hole pattern having a diameter of 0.13 μm was formed on the antistatic film.

【0324】得られたパターンを、走査型電子顕微鏡で
上部から観察したところ、電荷蓄積による位置ずれがな
くパターンを形成することができた。これは、帯電防止
膜に酸発生剤が含有されているので、電子ビームを照射
することによって酸発生剤から導電性物質が生成し、こ
の導電性物質が電荷を周囲に逃がしたためと考えられ
る。
When the obtained pattern was observed from above with a scanning electron microscope, it was possible to form the pattern without displacement due to charge accumulation. This is presumably because the antistatic film contained an acid generator, so that a conductive substance was generated from the acid generator by irradiating an electron beam, and the conductive substance released charges to the surroundings.

【0325】また、走査型電子顕微鏡でパターンを断面
から観察したところ、現像処理後の帯電防止膜の形状は
垂直形状で良好であった。また、帯電防止膜を現像処理
した後のレジストパターンの膜減り量は、いずれの帯電
防止膜の場合も10nm以下に抑えられていた。帯電防
止膜の膜厚は200nmであるので、帯電防止膜パター
ンとレジストパターンとからなるマスク材パターンの膜
厚は、390nm以上である。この厚さは、次の工程で
被加工膜(TEOS酸化膜)をエッチングするのに必要
とされるマスクとして十分な厚さである。
When the pattern was observed from a cross section with a scanning electron microscope, the shape of the antistatic film after the development treatment was a good vertical shape. Further, the amount of film reduction of the resist pattern after the development of the antistatic film was suppressed to 10 nm or less in any of the antistatic films. Since the thickness of the antistatic film is 200 nm, the thickness of the mask material pattern including the antistatic film pattern and the resist pattern is 390 nm or more. This thickness is sufficient as a mask required for etching the film to be processed (TEOS oxide film) in the next step.

【0326】下層膜を帯電防止材として使用する場合
は、下層膜溶液材料(u−1)のように、必ずしも下層
膜組成物中に多環式芳香族炭化水素基が含まれている必
要はない。
When the underlayer film is used as an antistatic material, it is not necessary that the underlayer film composition contains a polycyclic aromatic hydrocarbon group as in the underlayer film solution material (u-1). Absent.

【0327】(実施例10)本実施例においては、前述
の実施例6で調製した反射防止膜の材料溶液a)〜g)
を用いて、以下のようにしてパターンを形成した。
(Embodiment 10) In this embodiment, the material solutions a) to g) of the antireflection film prepared in the above-mentioned embodiment 6 are used.
Was used to form a pattern as follows.

【0328】シリコン基板上に、実施例6と同様の手順
で被加工膜および帯電防止膜を順次形成した。各帯電防
止膜上には、前述の実施例2で調製したレジスト溶液を
それぞれ塗布し、実施例6と同様にして膜厚200nm
のレジスト膜を形成した。
A film to be processed and an antistatic film were sequentially formed on a silicon substrate in the same procedure as in Example 6. On each antistatic film, the resist solution prepared in the above-mentioned Example 2 was applied, and the film thickness was 200 nm in the same manner as in Example 6.
Was formed.

【0329】得られたレジスト膜に対し、加速電圧50
kVの電子ビームを用いてパターン露光を行なって、レ
ジスト膜に直径0.13μmのコンタクトホールパター
ンの潜像を形成した。この際、露光量は、5.9μC/
cm2 とした。続いて、レジスト膜に対して縮小光学型
のKrFエキシマレーザーを光源とするステッパー(N
A=0.6、σ=0.7)を用いてパターン露光を行な
って、0.15μmラインアンドスペースパターンの潜
像を形成した。この際の露光量は25mJ/cm2 であ
る。さらに、ホットプレートを用いて140℃で90秒
間ベーキングを行なった。
An acceleration voltage of 50 was applied to the obtained resist film.
Pattern exposure was performed using an electron beam of kV to form a latent image of a contact hole pattern having a diameter of 0.13 μm on the resist film. At this time, the exposure amount was 5.9 μC /
cm 2 . Subsequently, a stepper (N) using a reduced optical KrF excimer laser as a light source is applied to the resist film.
(A = 0.6, σ = 0.7), and a latent image of a 0.15 μm line and space pattern was formed. The light exposure at this time is 25 mJ / cm 2 . Further, baking was performed at 140 ° C. for 90 seconds using a hot plate.

【0330】その後、0.21規定のテトラメチルアン
モニウムヒドロキシド水溶液で30秒間のパドル現像を
行なって、レジスト膜に形成された潜像を溶解除去する
ことにより、コンタクトホールパターンとラインアンド
スペースパターンとからなるレジストパターンを形成し
た。
Thereafter, paddle development is performed for 30 seconds using an aqueous solution of 0.21 N tetramethylammonium hydroxide to dissolve and remove the latent image formed on the resist film, thereby forming a contact hole pattern and a line and space pattern. Was formed.

【0331】続いて、実施例6と同様の手法で帯電防止
膜にエキシマランプを照射した後、ポストベークを行な
った。これにより、帯電防止膜の露出部(レジストパタ
ーンに被覆されていない領域)に潜像を形成した。ま
た、レジストパターンの表面を架橋させて、表面架橋層
を形成した。
Subsequently, the antistatic film was irradiated with an excimer lamp in the same manner as in Example 6, and then post-baked. As a result, a latent image was formed on the exposed portion of the antistatic film (the region not covered with the resist pattern). Further, the surface of the resist pattern was crosslinked to form a surface crosslinked layer.

【0332】最後に、実施例6と同様の手法を用いて帯
電防止膜に形成された潜像を溶解除去して現像処理を行
なうことによって、レジストパターンを帯電防止膜に転
写した。
Finally, the resist pattern was transferred to the antistatic film by dissolving and removing the latent image formed on the antistatic film using the same method as in Example 6 and performing development processing.

【0333】電子ビームで形成したコンタクトホールパ
ターンを、上部から走査型電子顕微鏡で観察したとこ
ろ、いずれのレジスト膜と帯電防止膜との組合せでも、
電荷蓄積による位置ずれがなくパターン形成することが
できた。これは、帯電防止膜に酸発生剤が含有されてい
るので、電子ビームを照射することによって酸発生剤か
ら導電性物質が生成し、この導電性物質が周囲に電荷を
逃がしたためと考えられる。
When the contact hole pattern formed by the electron beam was observed from above with a scanning electron microscope, it was found that the combination of any resist film and antistatic film
A pattern could be formed without displacement due to charge accumulation. This is presumably because the antistatic film contains an acid generator, so that a conductive substance was generated from the acid generator by irradiating an electron beam, and the conductive substance released charges to the surroundings.

【0334】また、走査型電子顕微鏡でパターンを断面
から観察したところ、光露光で形成されたラインアンド
スペースには、定在波に起因した波打ち形状がなく下層
膜からの反射が抑えられていることがわかった。さら
に、帯電防止膜のパターン形状も垂直で良好である。
When the pattern was observed from a cross section with a scanning electron microscope, the lines and spaces formed by the light exposure had no wavy shape due to the standing wave, and the reflection from the underlying film was suppressed. I understand. Further, the pattern shape of the antistatic film is vertical and good.

【0335】レジストパターンの膜減り量は、いずれの
帯電防止膜の場合も10nm以下に抑えられていた。帯
電防止膜の膜厚は200nmであるので、帯電防止膜パ
ターンとレジストパターンとからなるマスク材パターン
の膜厚は、390nm以上である。この厚さは、次の工
程で被加工膜(TEOS酸化膜)をエッチングするのに
必要とされるマスクとして十分な厚さである。
The amount of film reduction of the resist pattern was suppressed to 10 nm or less in any of the antistatic films. Since the thickness of the antistatic film is 200 nm, the thickness of the mask material pattern including the antistatic film pattern and the resist pattern is 390 nm or more. This thickness is sufficient as a mask required for etching the film to be processed (TEOS oxide film) in the next step.

【0336】本実施例からも明らかなように、本発明に
よる下層膜用組成物は、光と電子ビームとを用いたハイ
ブリッド露光用の下層膜としても好適に使用することが
できる。この場合の下層膜は、光露光時には反射防止膜
として作用させるために、多環式芳香族炭化水素基を含
んでいることが好ましい。
As is clear from this example, the composition for an underlayer film according to the present invention can be suitably used as an underlayer film for hybrid exposure using light and an electron beam. In this case, the lower layer film preferably contains a polycyclic aromatic hydrocarbon group in order to act as an antireflection film at the time of light exposure.

【0337】[0337]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
垂直な側壁を有し、断面が矩形の良好な形状を有するパ
ターンを形成し得る下層膜用組成物が提供される。
As described in detail above, according to the present invention,
Provided is a composition for an underlayer film having a vertical side wall and capable of forming a pattern having a good rectangular cross section.

【0338】また本発明によれば、下層膜をパターニン
グする方法において、その上層のレジストパターンの膜
減りを抑制するとともに、垂直な側壁を有し、断面が矩
形の良好な形状を有するパターンを高い解像度、かつ高
い寸法精度で形成し得るパターン形成方法が提供され
る。
Further, according to the present invention, in a method of patterning a lower layer film, it is possible to prevent a resist pattern in an upper layer from being reduced in film thickness and to increase a pattern having vertical sidewalls and a rectangular cross section having a good shape. A pattern forming method capable of forming with high resolution and high dimensional accuracy is provided.

【0339】特に本発明の下層膜用組成物が、多環式芳
香族炭化水素基を含有している場合いは、レジスト膜と
同程度の厚い膜厚の下層膜でも、レジストの膜減りを起
こすことなく、垂直な形状で加工することを可能であ
る。
In particular, when the composition for an underlayer film of the present invention contains a polycyclic aromatic hydrocarbon group, even if the underlayer film is as thick as the resist film, the resist film can be reduced. It is possible to work in a vertical shape without raising.

【0340】本発明は、半導体装置を製造するための微
細加工に極めて有効に用いられ、その工業的価値は絶大
である。
The present invention is extremely effectively used for microfabrication for manufacturing a semiconductor device, and its industrial value is enormous.

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

【図1】従来技術のパターン形成方法により得られるパ
ターンの断面形状を表わす概念図。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a cross-sectional shape of a pattern obtained by a conventional pattern forming method.

【図2】本発明のパターン形成方法の一例を表わす工程
断面図。
FIG. 2 is a process sectional view illustrating an example of the pattern forming method of the present invention.

【図3】本発明のパターン形成方法の他の例を表わす工
程断面図。
FIG. 3 is a process sectional view illustrating another example of the pattern forming method of the present invention.

【図4】本発明のパターン形成方法の他の例を表わす工
程断面図。
FIG. 4 is a process sectional view showing another example of the pattern forming method of the present invention.

【図5】従来の反射防止膜パターンの形成方法を表わす
工程断面図。
FIG. 5 is a process sectional view showing a conventional method of forming an antireflection film pattern.

【図6】従来の反射防止膜パターンの形成方法を表わす
工程断面図。
FIG. 6 is a process sectional view illustrating a conventional method of forming an antireflection film pattern.

【図7】従来の反射防止膜パターンの形成方法を表わす
工程断面図。
FIG. 7 is a process sectional view showing a conventional method of forming an antireflection film pattern.

【図8】本発明のパターン形成方法の他の例を表わす工
程断面図。
FIG. 8 is a process sectional view illustrating another example of the pattern forming method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…被加工膜 2…下層膜 3…レジスト膜 4…露光光 5…レジスト膜および下層膜に形成された潜像 6…被加工膜 7…下層膜 8…レジスト膜 9…露光光 10…潜像 11…下層膜を照射する露光光 12…表面架橋層 13…被加工膜 14…下層膜 15…レジスト膜 16…露光光 17…レジスト膜に形成された潜像 18…被加工膜 19…下層膜 20…レジスト膜 21…露光光 22…レジスト膜に形成された潜像 23…被加工膜 24…下層膜 25…レジスト膜 26…露光光 27…レジスト膜および下層膜に形成された潜像 28…アルミニウム膜 29…TEOS酸化膜 30…下層膜 31…レジスト膜 32…露光光 33…レジスト膜に形成された潜像 34…下層膜を照射する露光光 35…表面架橋層 36…下層膜に形成された潜像 40…基板 41…被加工膜 42…反射防止膜 43…レジスト膜 44…残留層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Film to be processed 2 ... Lower film 3 ... Resist film 4 ... Exposure light 5 ... Latent image formed on resist film and lower film 6 ... Film to be processed 7 ... Lower film 8 ... Resist film 9 ... Exposure light 10 ... Latent Image 11: Exposure light for irradiating the lower layer film 12: Surface cross-linked layer 13: Film to be processed 14: Lower layer film 15: Resist film 16: Exposure light 17: Latent image formed on the resist film 18: Film to be processed 19: Lower layer Film 20: resist film 21: exposure light 22: latent image formed on resist film 23: film to be processed 24: lower layer film 25: resist film 26: exposure light 27: latent image formed on resist film and lower layer film 28 ... Aluminum film 29 ... TEOS oxide film 30 ... Lower film 31 ... Resist film 32 ... Exposure light 33 ... Latent image formed on the resist film 34 ... Exposure light for irradiating the lower film 35 ... Surface cross-linked layer 36 ... Formation on the lower film Latent image 0 ... substrate 41 ... workpiece film 42 ... antireflection film 43 ... resist film 44 ... residual layer

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 酸によって分解する置換基を有し分解後
にアルカリ可溶性基を生じる化合物と、前記酸を発生す
る酸発生剤とを含有する下層膜用組成物。
1. A composition for an underlayer film comprising a compound having a substituent capable of being decomposed by an acid and generating an alkali-soluble group after the decomposition, and an acid generator generating the acid.
【請求項2】 酸によって架橋する置換基を有する化合
物と、前記酸を発生する酸発生剤とを含有する下層膜用
組成物。
2. A composition for an underlayer film comprising a compound having a substituent cross-linkable by an acid and an acid generator generating the acid.
【請求項3】 酸によって分解する置換基を有し分解後
にアルカリ可溶性基を生じる化合物と、前記酸を発生す
る酸発生剤とを含有する組成物であって、前記組成物
は、多環式芳香族炭化水素基を含む下層膜用組成物。
3. A composition comprising a compound having a substituent capable of decomposing by an acid and generating an alkali-soluble group after decomposition, and an acid generator generating the acid, wherein the composition is a polycyclic compound. A composition for an underlayer film containing an aromatic hydrocarbon group.
【請求項4】 前記多環式芳香族炭化水素基は、前記酸
によって分解する置換基を有し分解後にアルカリ可溶性
基を生じる化合物に結合している請求項3に記載の下層
膜用組成物。
4. The composition for an underlayer film according to claim 3, wherein the polycyclic aromatic hydrocarbon group has a substituent that is decomposed by the acid and is bonded to a compound that generates an alkali-soluble group after decomposition. .
【請求項5】 前記酸によって分解する置換基を有し分
解後にアルカリ可溶性基を生じる化合物は、下記一般式
(1)で表わされる構造を有する請求項3に記載の下層
膜用組成物。 【化1】 (上記一般式(1)、R1 およびR2 は同一でも異なっ
ていてもよく、それぞれ水素原子またはメチル基;R3
は酸によって分解してアルカリ可溶性基となる保護基;
4 は置換または非置換の多環式芳香族炭化水素基であ
り、jおよびkは正の整数である。)
5. The composition for an underlayer film according to claim 3, wherein the compound having a substituent capable of decomposing by an acid and generating an alkali-soluble group after decomposition has a structure represented by the following general formula (1). Embedded image (In the general formula (1), R 1 and R 2 may be the same or different and each is a hydrogen atom or a methyl group; R 3
Is a protecting group that is decomposed by an acid to become an alkali-soluble group;
R 4 is a substituted or unsubstituted polycyclic aromatic hydrocarbon group, and j and k are positive integers. )
【請求項6】 被加工膜上に下層膜を形成する工程と、 前記下層膜上にレジスト膜を形成する工程と、 前記レジスト膜および下層膜をパターン露光する工程
と、 前記露光後のレジスト膜および下層膜の所定の領域を現
像液で現像処理する工程とを具備し、 前記下層膜は、酸の作用によって前記現像液に対する溶
解性が変化する特性を有し、 前記レジスト膜および下層膜の少なくとも一方は、前記
酸を発生する化合物を含有することを特徴とするパター
ン形成方法。
6. A step of forming an underlayer film on a film to be processed, a step of forming a resist film on the underlayer film, a step of pattern-exposing the resist film and the underlayer film, and a step of exposing the resist film after the exposure. And a step of developing a predetermined region of the lower film with a developing solution, wherein the lower film has a property that the solubility in the developing solution changes by the action of an acid, and the resist film and the lower film At least one of them comprises the acid-generating compound.
【請求項7】 前記下層膜は、酸によって分解する置換
基を有し分解後にアルカリ可溶性基を生じる化合物と、
前記酸を発生する酸発生剤とを含有する下層膜用組成物
により形成され、前記下層膜の露光部が現像液により溶
解除去される請求項6に記載のパターン形成方法。
7. The compound according to claim 1, wherein the underlayer film has a substituent which is decomposed by an acid, and has an alkali-soluble group after decomposition.
The pattern forming method according to claim 6, wherein the pattern is formed of a composition for an underlayer film containing the acid generator that generates an acid, and an exposed portion of the underlayer film is dissolved and removed by a developer.
【請求項8】 前記下層膜は、酸によって架橋する置換
基を有する化合物と、前記酸を発生する酸発生剤とを含
有する下層膜用組成物により形成され、前記下層膜の未
露光部が現像液により溶解除去される請求項6に記載の
パターン形成方法。
8. The underlayer film is formed of a composition for an underlayer film containing a compound having a substituent cross-linked by an acid and an acid generator that generates the acid, wherein an unexposed portion of the underlayer film is formed. 7. The pattern forming method according to claim 6, wherein the pattern is dissolved and removed by a developer.
【請求項9】 被加工膜上に下層膜を形成する工程と、 前記下層膜上にフェノール系樹脂を含有するレジスト膜
を形成する工程と、 前記レジスト膜に第1の光を用いてパターン露光する工
程と、 前記露光後のレジスト膜を現像処理してレジストパター
ンを形成する工程と、 前記レジストパターンをマスクとして用いて前記下層膜
に第2の光を照射する工程と、 前記下層膜の露光部を現像処理する工程とを具備し、 前記下層膜は、酸によって分解する置換基を有し分解後
にアルカリ可溶性基を生じる化合物と、前記酸を発生す
る酸発生剤とを含有する下層膜用組成物により形成さ
れ、前記下層膜用組成物は、多環式芳香族炭化水素基を
含むことを特徴とするパターン形成方法。
9. A step of forming a lower layer film on a film to be processed, a step of forming a resist film containing a phenolic resin on the lower layer film, and pattern exposure using the first light to the resist film. Performing a developing process on the exposed resist film to form a resist pattern; irradiating the lower film with second light using the resist pattern as a mask; exposing the lower film Developing the part, wherein the underlayer film contains a compound having a substituent capable of decomposing by an acid and generating an alkali-soluble group after decomposition, and an acid generator generating the acid. A pattern forming method, comprising: a composition; wherein the composition for an underlayer film contains a polycyclic aromatic hydrocarbon group.
【請求項10】 前記下層膜中の多環式芳香族炭化水素
基は、前記酸によって分解する置換基を有し分解後にア
ルカリ可溶性基を生じる化合物に結合している請求項9
に記載のパターン形成方法。
10. The polycyclic aromatic hydrocarbon group in the underlayer film is bonded to a compound having a substituent capable of decomposing by the acid and generating an alkali-soluble group after decomposition.
4. The pattern forming method according to 1.
【請求項11】 荷電ビームを用いて前記レジスト膜を
パターン露光する工程を具備する請求項9に記載のパタ
ーン形成方法。
11. The pattern forming method according to claim 9, further comprising the step of pattern-exposing said resist film using a charged beam.
【請求項12】 酸によって分解する置換基を有し分解
後にアルカリ可溶性基を生じる化合物、および前記酸を
発生する酸発生剤を含有する下層膜を被加工膜上に形成
する工程と、 前記下層膜上にフェノール系樹脂を含有するレジスト膜
を形成する工程と、 前記レジスト膜に荷電ビームを用いてパターン露光する
工程と、 前記露光後のレジスト膜を現像処理してレジストパター
ンを形成する工程と、 前記レジストパターンをマスクとして用いて前記下層膜
に光を照射する工程と、 前記下層膜の露光部を現像処理する工程とを具備するパ
ターン形成方法。
12. A step of forming, on a film to be processed, a lower layer containing a compound having a substituent capable of being decomposed by an acid and generating an alkali-soluble group after decomposition, and an acid generator generating the acid. A step of forming a resist film containing a phenolic resin on the film, a step of pattern-exposing the resist film using a charged beam, and a step of developing the exposed resist film to form a resist pattern. A pattern forming method comprising: irradiating the lower layer film with light using the resist pattern as a mask; and developing the exposed portion of the lower layer film.
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