JPH08211620A - Forming method of fine resist pattern - Google Patents
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、一般に、微細レジス
トパターンの形成方法に関するものであり、より特定的
には、化学増幅型レジストを用いる微細レジストパター
ンの形成方法において、生成するパターンの矩形性・寸
法制御性を向上させることに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention generally relates to a method of forming a fine resist pattern, and more specifically, in a method of forming a fine resist pattern using a chemically amplified resist, the rectangularity of a pattern generated -Regarding improving dimensional controllability.
【０００２】[0002]
【従来の技術】６４Ｍダイナミックランダムアクセスメ
モリ（ＤＲＡＭ）以降のデバイス製造プロセスには、ク
ォーターミクロンリソグラフィ技術の開発が必要となっ
ている。現在、エキシマレーザ光等のディープＵＶ光を
用いたリソグラフィでは、光化学反応により分解して酸
を発生する酸発生剤、ディープＵＶ光に対する吸収が小
さく、かつ酸触媒反応により分解する基を持ち、光の照
射を受けると、アルカリ現像液に対する溶解性が増加す
るベース樹脂、および溶解抑制剤からなる３成分化学増
幅ポジ型レジストが用いられている。また、上記の組成
から溶解抑制剤を除いた、２成分化学増幅ポジ型レジス
トも用いられている。さらに光化学反応により分解して
酸を発生する酸発生剤、ディープＵＶ光に対する吸収が
小さいベース樹脂および架橋剤からなる、３成分化学増
幅ネガ型レジストも用いられている。2. Description of the Related Art A device manufacturing process for a 64M dynamic random access memory (DRAM) or later requires development of a quarter micron lithography technique. At present, in lithography using deep UV light such as excimer laser light, an acid generator that decomposes to generate an acid by a photochemical reaction, a group that has small absorption for deep UV light, and is decomposed by an acid catalytic reaction is used. A three-component chemically amplified positive resist composed of a base resin, whose solubility in an alkali developing solution increases when exposed to a solution, and a dissolution inhibitor is used. Further, a two-component chemically amplified positive type resist obtained by removing the dissolution inhibitor from the above composition is also used. Furthermore, a three-component chemically amplified negative resist composed of an acid generator that decomposes to generate an acid by a photochemical reaction, a base resin having a small absorption of deep UV light, and a crosslinking agent is also used.
【０００３】図１０は、シップレー社のサッカリーらに
よって発表された３成分化学増幅ネガ型レジスト（ＳＰ
ＩＥ第１０８６巻，アドバンシズ イン レジストテク
ノロジー アンド プロセッシングＶＩ３５（１９８
９））に類似の組成を持つレジストの、３成分の化学式
を示した図である。FIG. 10 shows a three-component chemically amplified negative resist (SP) announced by Sackley et al. Of Shipley.
IE Volume 1086, Advances in Resist Technology and Processing VI35 (198)
It is the figure which showed the chemical formula of three components of the resist which has a composition similar to 9)).
【０００４】図１０（ａ）は、ベース樹脂として用いら
れる、ポリ−Ｐ−ヒドロキシスチレンである。図中、ｎ
は、重合度を表わす自然数である。図１０（ｂ）は、メ
ラメン系架橋剤の一例である、ヘキサメトキシアルキル
メラミンの構造式を示す。図中、Ｒは、アルキル基を表
わしている。図１０（ｃ）は、酸発生剤の例である、ト
リフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート
およびトリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンス
ルホネートの構造式である。たとえば、トリフェニルス
ルホニウムトリフルオロメタンスルホネートは、光分解
を起こし、図１０（ｄ）に示すように、トリフェニルメ
タンスルホン酸を発生する。FIG. 10 (a) shows poly-P-hydroxystyrene used as a base resin. N in the figure
Is a natural number representing the degree of polymerization. FIG. 10B shows the structural formula of hexamethoxyalkylmelamine, which is an example of a melamine-based cross-linking agent. In the figure, R represents an alkyl group. FIG. 10 (c) is a structural formula of triphenylsulfonium hexafluoroantimonate and triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, which are examples of acid generators. For example, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate causes photolysis to generate triphenylmethanesulfonic acid as shown in FIG. 10 (d).
【０００５】図１１は、エキシマレーザリソグラフィに
よる、化学増幅ネガ型レジストを用いたレジストパター
ンの従来の形成方法の各工程における、半導体装置の断
面図である。FIG. 11 is a sectional view of a semiconductor device in each step of a conventional method of forming a resist pattern using a chemically amplified negative resist by excimer laser lithography.
【０００６】図１１（ａ）を参照して、半導体基板２上
に、厚さ０．５〜１．５μｍ程度のエキシマレーザリソ
グラフィ用化学増幅ネガ型レジスト８をスピンコート
し、その後、８０℃〜１３０℃程度で、これをソフトベ
ークする。Referring to FIG. 11 (a), a chemically amplified negative resist 8 for excimer laser lithography having a thickness of about 0.5 to 1.5 μm is spin-coated on the semiconductor substrate 2, and then at 80 ° C. This is soft-baked at about 130 ° C.
【０００７】図１１（ｂ）を参照して、化学増幅ネガ型
レジスト８に、エキシマレーザ光１２を、レチクル１３
を通して選択的に照射し、それによって、露光部１０中
に、ベース樹脂の架橋反応の触媒となるプロトン酸９を
発生させる。With reference to FIG. 11B, a chemically amplified negative resist 8 is exposed to an excimer laser beam 12 and a reticle 13.
To selectively generate a protonic acid 9 in the exposed portion 10, which serves as a catalyst for the crosslinking reaction of the base resin.
【０００８】図１１（ｃ）を参照して、露光後、６０〜
１００℃の温度で、１〜２分間ベークを行なう。これに
よって、露光部１０で、選択的に、ベース樹脂の酸触媒
架橋反応が起こり、酸触媒架橋反応部１１が形成され
る。酸触媒架橋反応部１１においては、アルカリ現像液
に対する溶解性が低下する。After exposure, referring to FIG.
Bake at a temperature of 100 ° C. for 1-2 minutes. As a result, in the exposed portion 10, the acid-catalyzed crosslinking reaction of the base resin selectively occurs to form the acid-catalyzed crosslinking reaction portion 11. In the acid-catalyzed cross-linking reaction section 11, the solubility in an alkali developing solution decreases.
【０００９】図１１（ｄ）を参照して、レジスト８をア
ルカリ液で現像すると、化学増幅ネガ型レジスト膜８の
未露光部分が、適当な濃度のアルカリ現像液によって溶
出され、レジストパターン１００が形成される。Referring to FIG. 11D, when the resist 8 is developed with an alkaline solution, the unexposed portion of the chemically amplified negative resist film 8 is eluted with an alkaline developing solution having an appropriate concentration to form a resist pattern 100. It is formed.
【００１０】図１２は、図１１（ｃ）における酸触媒架
橋反応の様子を示した図である。図１２（ａ）は、エキ
シマレーザ光１２の照射により発生した酸ＨＸと架橋剤
との反応を示している。図１２（ｂ）は、上記の反応に
より生成したカルボカチオンと、ベース樹脂として用い
られるポリ−Ｐ−ヒドロキシスチレンとの架橋反応の反
応式を示している。図１２（ｃ）は、上記の反応が触媒
反応的に進行して生成した３次元樹脂の化学式を示して
いる。FIG. 12 is a diagram showing the state of the acid-catalyzed crosslinking reaction in FIG. 11 (c). FIG. 12A shows the reaction between the acid HX generated by the irradiation of the excimer laser beam 12 and the cross-linking agent. FIG. 12B shows a reaction formula of a crosslinking reaction between a carbocation produced by the above reaction and poly-P-hydroxystyrene used as a base resin. FIG. 12C shows a chemical formula of a three-dimensional resin produced by the above reaction progressing catalytically.
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】化学増幅型レジストを
用いたエキシマレーザリソグラフィでは、従来のレジス
ト系とは異なって、酸触媒反応機構を利用することによ
り、高感度で高解像度のレジストパターンが得られる。In excimer laser lithography using a chemically amplified resist, a resist pattern of high sensitivity and high resolution can be obtained by utilizing an acid-catalyzed reaction mechanism unlike conventional resist systems. To be
【００１２】しかしながら、反面、この化学増幅型レジ
ストを用いる方法においては、半導体基板の酸性度・塩
基性度の影響を強く受け、その結果、図１３に示すよう
に、レジストパターンのボトム部の形状が著しく変化す
る。すなわち、酸性を呈する半導体基板を用い、かつポ
ジ型化学増幅レジストを用いると、レジストパターンの
ボトム部にアンダーカットが生じる。また、塩基性を呈
する半導体基板を用い、かつポジ型化学増幅レジストを
用いると、レジストパターンのボトム部において、裾引
きが生じる。また、酸性を呈する半導体基板を用い、か
つネガ型化学増幅レジストを用いると、レジストパター
ンのボトム部において裾引きが生じる。さらに、塩基性
を呈する半導体基板を用い、かつネガ型化学増幅レジス
トを用いると、レジストパターンのボトム部において、
アンダーカットが生じる。On the other hand, however, the method using the chemically amplified resist is strongly influenced by the acidity / basicity of the semiconductor substrate, and as a result, as shown in FIG. 13, the shape of the bottom portion of the resist pattern. Changes significantly. That is, when a semiconductor substrate exhibiting acidity is used and a positive type chemically amplified resist is used, undercut occurs in the bottom portion of the resist pattern. Further, when a semiconductor substrate exhibiting basicity is used and a positive type chemically amplified resist is used, a skirt is generated at the bottom portion of the resist pattern. In addition, when a semiconductor substrate exhibiting acidity is used and a negative chemically amplified resist is used, the bottom portion of the resist pattern is skirted. Furthermore, when a semiconductor substrate exhibiting basicity is used and a negative chemically amplified resist is used, at the bottom part of the resist pattern,
Undercut occurs.
【００１３】その結果、パターンの倒れあるいは裾引き
により解像性が低下し、寸法制御性よくレジストパター
ンが形成できない、矩形性よくレジストパターンが形成
できないという問題点があった。As a result, there is a problem that the resolution is deteriorated due to the pattern falling or skirting, the resist pattern cannot be formed with good dimensional control, and the resist pattern cannot be formed with good rectangularity.
【００１４】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので、化学増幅型レジストを用い
て、微細レジストパターンを矩形性よく、寸法制御性よ
く形成することができるように改良された、微細レジス
トパターンの形成方法を提供することを目的とする。The present invention has been made in order to solve the above problems, and enables a fine resist pattern to be formed with good rectangularity and good dimensional controllability by using a chemically amplified resist. An object is to provide an improved method for forming a fine resist pattern.
【００１５】[0015]
【課題を解決するための手段】この発明は、化学増幅型
レジスト膜を半導体基板の上に形成し、これをパターニ
ングすることにより微細レジストパターンを形成する方
法に係る。まず、半導体基板の上に、上記化学増幅型レ
ジスト膜と上記半導体基板とを隔離するための、水溶性
材料で形成されたバリア層を形成する。上記バリア層を
介在させて、上記半導体基板の上に、化学増幅型レジス
ト膜を形成する。上記化学増幅型レジスト膜を選択的に
露光し、潜在画像を形成する。上記化学増幅型レジスト
膜を現像し、微細レジストパターンを形成する。The present invention relates to a method for forming a fine resist pattern by forming a chemically amplified resist film on a semiconductor substrate and patterning the resist film. First, a barrier layer made of a water-soluble material is formed on the semiconductor substrate to isolate the chemically amplified resist film from the semiconductor substrate. A chemically amplified resist film is formed on the semiconductor substrate with the barrier layer interposed. The chemically amplified resist film is selectively exposed to form a latent image. The chemically amplified resist film is developed to form a fine resist pattern.
【００１６】[0016]
【作用】この発明に係る微細レジストパターンの形成方
法によれば、半導体基板の上に、水溶性材料で形成され
たバリア層を介在させて、化学増幅型レジスト膜を形成
するので、該化学増幅型レジスト膜は、半導体基板の酸
性度・塩基性度の影響を受けない。According to the method of forming a fine resist pattern of the present invention, a chemically amplified resist film is formed on a semiconductor substrate with a barrier layer made of a water-soluble material interposed therebetween. The type resist film is not affected by the acidity and basicity of the semiconductor substrate.
【００１７】[0017]
【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１８】実施例１ 図１は、この発明の一実施例に係る、微細レジストパタ
ーンの形成方法の順序の各工程における半導体装置の断
面図である。 Embodiment 1 FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device in each step of the order of a method of forming a fine resist pattern according to an embodiment of the present invention.
【００１９】図１（ａ）を参照して、半導体基板２の上
に、水溶性高分子材料を５００〜３０００Å程度の厚み
に塗布し、その後、１５０〜２００℃で、３〜５分間、
ハードベークし、バリア層７を形成する。このハードベ
ークにより、バリア層７と後に形成される化学増幅型レ
ジスト層とのミキシングが防止される。水溶性高分子材
料としては、図２（ａ）に示すポリビニールアルコー
ル、図２（ｂ）に示すポリＮ−ビニルピロリドン（な
お、図中、ｎは、重合度を表わす自然数である。）等が
用いられる。水溶性高分子材料を用いているので、高分
子を溶かす媒体として水を使用できる。Referring to FIG. 1A, a water-soluble polymer material is applied on a semiconductor substrate 2 to a thickness of about 500 to 3000 Å, and then at 150 to 200 ° C. for 3 to 5 minutes.
Hard bake is performed to form the barrier layer 7. This hard baking prevents mixing between the barrier layer 7 and the chemically amplified resist layer formed later. As the water-soluble polymer material, polyvinyl alcohol shown in FIG. 2 (a), poly N-vinylpyrrolidone shown in FIG. 2 (b) (where n is a natural number indicating the degree of polymerization), etc. Is used. Since the water-soluble polymer material is used, water can be used as a medium for dissolving the polymer.
【００２０】図１（ｂ）を参照して、３成分化学増幅ネ
ガ型レジスト溶液を、バリア層７を介在させて、半導体
基板２の上に、スピンコートし、厚さ０．５μｍ〜１．
５μｍ程度のレジスト膜８を形成する。Referring to FIG. 1 (b), a three-component chemically amplified negative resist solution is spin-coated on the semiconductor substrate 2 with a barrier layer 7 interposed, and a thickness of 0.5 μm to 1.
A resist film 8 having a thickness of about 5 μm is formed.
【００２１】図１（ｃ）を参照して、化学増幅ネガ型レ
ジスト膜８に、エキシマレーザ光等のディープＵＶ光１
２を、レチクル１３を通して、選択的に照射し、樹脂の
架橋反応の触媒となるプロトン酸９を、露光部１０中に
発生させる。Referring to FIG. 1C, the chemically amplified negative resist film 8 is formed on the deep UV light 1 such as excimer laser light.
2 is selectively irradiated through the reticle 13 to generate a protonic acid 9 serving as a catalyst for the crosslinking reaction of the resin in the exposed portion 10.
【００２２】図１（ｄ）を参照して、６０℃〜１００℃
の温度で、１〜２分間ベークを行なうことにより、露光
部１０で、選択的に、ベース樹脂の酸触媒架橋反応を起
こさせ、露光部１０の、アルカリ現像液に対する溶解性
を低下させる。Referring to FIG. 1 (d), 60 ° C to 100 ° C
By baking at the temperature of 1 to 2 minutes, the acid-catalyzed cross-linking reaction of the base resin is selectively caused in the exposed portion 10, and the solubility of the exposed portion 10 in the alkali developing solution is lowered.
【００２３】図１（ｅ）を参照して、アルカリ現像液で
現像し、化学増幅ネガ型レジストの未露光部を、適当な
濃度のアルカリ現像液により溶出させ、レジストパター
ン１００を形成する。Referring to FIG. 1 (e), the resist pattern 100 is formed by developing with an alkali developing solution and eluting the unexposed portion of the chemically amplified negative resist with an alkaline developing solution having an appropriate concentration.
【００２４】図３は、バリア層を形成することの作用を
示す図である（なお、酸性を呈する半導体基板を使用し
ている）。これらの図を参照して、バリア層を形成する
ことにより、レジスト中に発生する酸の拡散が抑制され
ることがわかる。すなわち、ディープＵＶ光の照射によ
り発生する酸の、レジスト膜厚方向での濃度分布は、図
中、実線で示すように、従来のプロセス（破線で示す）
に比べ、均一化されている。FIG. 3 is a diagram showing the action of forming the barrier layer (note that a semiconductor substrate exhibiting acidity is used). By referring to these figures, it can be seen that the diffusion of the acid generated in the resist is suppressed by forming the barrier layer. That is, the concentration distribution of the acid generated by the irradiation of the deep UV light in the resist film thickness direction is as shown by the solid line in the figure, as shown by the conventional process (shown by the broken line).
Compared to.
【００２５】図４は、バリア層を形成した場合の、得ら
れたレジストパターンのプロファイルを表わしている。
これらの図を参照して、レジストパターンのプロファイ
ルは、図中実線で示されるように、矩形性が良好とな
り、寸法制御性が改善される。図中、破線で示したもの
は、従来の方法で得たレジストパターンの場合、すなわ
ち、バリア層を設けないで得た場合を表わしている。FIG. 4 shows the profile of the obtained resist pattern when the barrier layer is formed.
Referring to these figures, the profile of the resist pattern has good rectangularity as shown by the solid line in the figure, and the dimensional controllability is improved. In the figure, what is indicated by a broken line shows a case of a resist pattern obtained by a conventional method, that is, a case of obtaining without a barrier layer.
【００２６】図５（ａ）は、従来の方法（バリア層を用
いない場合）により形成した、レジストパターンのＳＥ
Ｍ写真の概略図である。図５（ｂ）は、実施例に係る方
法（バリア層を用いた場合）により生成したレジストパ
ターンのＳＥＭ写真の概略図である。ＳＥＭ写真は、３
層レジストプロセスに用いられるＳＯＧ上に、ポリビニ
ールアルコールを用いてバリア層を形成し（従来方法の
場合は、これを形成しない）、その後、シップレー社製
３成分化学増幅ネガ型レジストＳＮＲ２４８を塗布し、
これをパターニングすることによって形成した試料を用
いて撮影された。FIG. 5A shows an SE of a resist pattern formed by a conventional method (when no barrier layer is used).
It is the schematic of the M photograph. FIG. 5B is a schematic view of an SEM photograph of a resist pattern generated by the method according to the example (when the barrier layer is used). SEM photograph is 3
A barrier layer is formed by using polyvinyl alcohol on the SOG used in the layer resist process (it is not formed in the case of the conventional method), and then a three-component chemically amplified negative resist SNR248 manufactured by Shipley Co. is applied. ,
An image was taken using a sample formed by patterning this.
【００２７】図５（ａ）を参照して、従来法（バリア層
を用いない場合）では、Ｌ／Ｓパターンは、パターンの
倒れにより、０．４５μｍまでしか解像されていなかっ
た。また、ドットパターンの解像度は、０．５μｍ以下
であった。Referring to FIG. 5A, in the conventional method (when the barrier layer is not used), the L / S pattern was resolved up to 0.45 μm due to the pattern collapse. The resolution of the dot pattern was 0.5 μm or less.
【００２８】図５（ｂ）を参照して、実施例の場合（バ
リア層を用いた場合）では、Ｌ／Ｓパターンの解像度は
０．４０μｍまで改善され、ドットパターンの解像度は
０．４５〜０．５０μｍまで改善された。With reference to FIG. 5B, in the case of the embodiment (when the barrier layer is used), the resolution of the L / S pattern is improved to 0.40 μm, and the resolution of the dot pattern is 0.45 to 0.45 μm. It was improved to 0.50 μm.
【００２９】なお、上記実施例では、３成分化学増幅ネ
ガ型レジストを用いた場合について説明したが、この発
明はこれに限られるものでなく、２あるいは３成分化学
増幅ポシ型レジストを用いても、同様の効果が得られ
る。In the above embodiment, the case of using the three-component chemically amplified negative resist was explained, but the present invention is not limited to this, and the two or three component chemically amplified positive resist is used. Also has the same effect.
【００３０】実施例２ 半導体基板の塩基性が強い場合には、半導体基板の塩基
性度の影響を妨げるバリア層の形成材料として、酸性水
溶性高分子材料を用いることが有効であることを見出し
た。本実施例は、これに関するものである。 Example 2 When the basicity of the semiconductor substrate is strong, it has been found that it is effective to use an acidic water-soluble polymer material as the material for forming the barrier layer that prevents the influence of the basicity of the semiconductor substrate. It was This embodiment relates to this.
【００３１】図６は、酸性水溶性高分子材料の一例であ
るポリアクリル酸の構造式を示す。図中、ｎは、重合度
を表わす自然数である。バリア層形成材料の酸性度が、
半導体基板の塩基性度に比べ強すぎる場合には、化学増
幅ポジ型レジストはパターン倒れを発生し、化学増幅ネ
ガ型レジストでは、裾引きを発生する。したがってポリ
アクリル酸の濃度を、半導体基板の塩基性度に応じて調
整してやるのが好ましい。FIG. 6 shows the structural formula of polyacrylic acid, which is an example of an acidic water-soluble polymer material. In the figure, n is a natural number representing the degree of polymerization. The acidity of the barrier layer forming material is
If the basicity of the semiconductor substrate is too strong, the chemically amplified positive resist causes pattern collapse, and the chemically amplified negative resist causes skirting. Therefore, it is preferable to adjust the concentration of polyacrylic acid according to the basicity of the semiconductor substrate.
【００３２】図７は、バリア層形成材料としての水溶性
高分子材料の酸性度を調整することのできるポリマーで
あり、酸性を呈するポリアクリル酸等のポリマーと、酸
塩基性度的に見ると中性であるポリビニールアルコール
とを共重合したものの構造式である。図中、ｘは、共重
合体中のポリアクリル酸の割合であり、ｙは共重合体中
のポリビニールアルコールの割合である。図７では、ポ
リアクリル酸とポリビニールアルコールとの共重合体を
一例として示したが、本発明はこの組合せに限られるも
のではない。また、図７では、共重合体について言及し
たが、酸性を呈するポリアクリル酸等のポリマーと、酸
塩基性度的には中性であるポリビニールアルコールとの
混合物でも、同様の効果が得られる。これらの材料の酸
性度（言換えると、ポリアクリル酸の量）は、パターニ
ング後に得られるレジストパターンのプロファイルを調
べることによって、適宜調整される。FIG. 7 shows a polymer capable of adjusting the acidity of a water-soluble polymer material as a material for forming a barrier layer, and when viewed in terms of acid-basicity with a polymer such as polyacrylic acid exhibiting acidity. It is a structural formula of a copolymer with neutral polyvinyl alcohol. In the figure, x is the proportion of polyacrylic acid in the copolymer, and y is the proportion of polyvinyl alcohol in the copolymer. In FIG. 7, a copolymer of polyacrylic acid and polyvinyl alcohol is shown as an example, but the present invention is not limited to this combination. Further, although the copolymer is referred to in FIG. 7, a similar effect can be obtained even with a mixture of a polymer such as polyacrylic acid exhibiting an acidity and polyvinyl alcohol which is neutral in acid basicity. . The acidity of these materials (in other words, the amount of polyacrylic acid) is appropriately adjusted by examining the profile of the resist pattern obtained after patterning.
【００３３】図８は、塩基性を呈する半導体基板を用い
た場合の、レジストの膜厚方向における酸の濃度分布を
示す図である。試料は、次のようにして作成された。す
なわち、半導体基板上に、上記酸性水溶性高分子材料を
塗布し、これをハードベークし、バリア層を形成する。
その後、２あるいは３成分系化学増幅型レジストを塗布
する。FIG. 8 is a diagram showing the acid concentration distribution in the resist film thickness direction when a basic semiconductor substrate is used. The sample was prepared as follows. That is, the acidic water-soluble polymer material is applied onto a semiconductor substrate and hard-baked to form a barrier layer.
Then, a 2- or 3-component chemically amplified resist is applied.
【００３４】図８は、バリア層を形成することによっ
て、化学増幅型レジストが、半導体基板の塩基性度の影
響を受けない（実線を参照）こと、また、ディープＵＶ
光の露光工程において、レジスト中で発生する酸の拡散
が抑制されること、さらに、ディープＵＶ光照射により
発生する酸の、レジスト膜厚方向における濃度分布、特
に半導体基板のレジストとの界面における濃度分布が均
一化されることを示している。なお、図中、破線で示し
たものは、バリア層を形成しない場合のデータである。FIG. 8 shows that by forming the barrier layer, the chemically amplified resist is not affected by the basicity of the semiconductor substrate (see the solid line), and deep UV is used.
In the light exposure step, the diffusion of the acid generated in the resist is suppressed, and the concentration distribution of the acid generated by the deep UV light irradiation in the resist film thickness direction, particularly the concentration at the interface between the semiconductor substrate and the resist. It shows that the distribution is homogenized. In addition, in the figure, what is shown by a broken line is data when the barrier layer is not formed.
【００３５】図９は、実施例２に係る方法を用いて得
た、レジストパターンの断面図である。２あいるは３成
分化学増幅型レジストを用いる場合において、ディープ
ＵＶ光露光後のベーク工程において発生する酸の、レジ
スト膜厚方向における濃度分布が均一化されるので、レ
ジストパターンのプロファイルは、図９中の実線で示さ
れるように、その裾引きまたはアンダーカットが改善さ
れ、従来方法（破線で示す部分）に比べ、矩形性が良好
となり、かつ寸法制御性が改善される。FIG. 9 is a sectional view of a resist pattern obtained by using the method according to the second embodiment. In the case of using a 2-component or 3-component chemical amplification type resist, the concentration distribution of the acid generated in the baking step after the deep UV exposure is made uniform in the resist film thickness direction. As shown by the solid line in 9, the skirting or undercut is improved, and the rectangularity is improved and the dimensional controllability is improved as compared with the conventional method (the part indicated by the broken line).
【００３６】[0036]
【発明の効果】この発明に係る微細レジストパターンの
形成方法によれば、半導体基板の上に、水溶性材料で形
成されたバリア層を介在させて、化学増幅型レジスト膜
を形成するので、該化学増幅型レジスト膜は、半導体基
板の酸性度・塩基性度の影響を受けない。その結果、得
られた微細レジストパターンの矩形性、寸法制御性が向
上するという効果を奏する。According to the method of forming a fine resist pattern of the present invention, a chemically amplified resist film is formed on a semiconductor substrate with a barrier layer made of a water-soluble material interposed therebetween. The chemically amplified resist film is not affected by the acidity and basicity of the semiconductor substrate. As a result, there is an effect that the rectangularity and dimensional controllability of the obtained fine resist pattern are improved.
【図１】 実施例１に係る微細パターン形成方法の順序
の各工程における半導体装置の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor device in each step of an order of a fine pattern forming method according to a first embodiment.
【図２】 実施例１において使用する、バリア層形成材
料としての水溶性高分子の構造式である。2 is a structural formula of a water-soluble polymer as a barrier layer forming material used in Example 1. FIG.
【図３】 酸性あるいは塩基性を呈する半導体基板を使
用した場合の、実施例１に係る発明の作用を示す図であ
る。FIG. 3 is a view showing the action of the invention according to Example 1 when a semiconductor substrate exhibiting acidity or basicity is used.
【図４】 酸性あるいは塩基性を呈する半導体基板を使
用した場合の、実施例１に係る発明の効果を示す図であ
る。FIG. 4 is a diagram showing the effect of the invention according to Example 1 when a semiconductor substrate exhibiting acidity or basicity is used.
【図５】 実施例１に係る方法および従来例に係る方法
によって生成したレジストパターンの、それぞれのＳＥ
Ｍ写真を比較して示した図である。FIG. 5 shows SE of resist patterns generated by the method according to the first embodiment and the method according to the conventional example.
It is the figure which compared and showed the M photograph.
【図６】 実施例２において用いる、酸性水溶性高分子
材料の構造式である。6 is a structural formula of an acidic water-soluble polymer material used in Example 2. FIG.
【図７】 実施例２において用いる、他の酸性水溶性高
分子材料の構造式である。FIG. 7 is a structural formula of another acidic water-soluble polymer material used in Example 2.
【図８】 塩基性を呈する半導体基板を使用した場合
の、実施例２に係る発明の作用を説明するための図であ
る。FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the invention according to the second embodiment when a semiconductor substrate having a basicity is used.
【図９】 塩基性を呈する半導体基板を使用した場合
の、実施例２に係る発明の効果を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an effect of the invention according to Example 2 when a semiconductor substrate exhibiting basicity is used.
【図１０】 ３成分化学増幅ネガ型レジストの、３成分
の構造式（（ａ）〜（ｃ））と酸発生剤の光分解の反応
式（ｄ）である。FIG. 10 is a structural formula ((a) to (c)) of three components and a reaction formula (d) of photolysis of an acid generator in a three-component chemically amplified negative resist.
【図１１】 従来の３成分化学増幅ネガ型レジストを用
いたレジストパターン形成方法の順次の各工程における
半導体装置の断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view of a semiconductor device in each successive step of a conventional resist pattern forming method using a three-component chemically amplified negative type resist.
【図１２】 ３成分化学増幅ネガ型レジストの酸触媒に
よる架橋反応の反応式である。FIG. 12 is a reaction formula of a cross-linking reaction of a three-component chemically amplified negative resist with an acid catalyst.
【図１３】 ３成分化学増幅ネガ型レジストを用いた場
合に、半導体基板の酸性度、塩基性度の影響によって、
レジストパターンのプロファイルが劣化する様子を示す
図である。FIG. 13 shows a case where a three-component chemically amplified negative resist is used, due to the influence of acidity and basicity of a semiconductor substrate.
It is a figure which shows a mode that the profile of a resist pattern deteriorates.
２ 半導体基板、７ バリア層、８ 化学増幅型レジス
ト膜、１０ 露光部、１２ ディープＵＶ光、１００
微細レジストパターン2 semiconductor substrate, 7 barrier layer, 8 chemically amplified resist film, 10 exposure part, 12 deep UV light, 100
Fine resist pattern
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/027 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location H01L 21/027
Claims (5)
に形成し、これをパターニングすることにより微細レジ
ストパターンを形成する方法であって、 前記半導体基板の上に、前記化学増幅型レジスト膜と前
記半導体基板とを隔離するための、水溶性材料で形成さ
れたバリア層を形成する工程と、 前記バリア層を介在させて、前記半導体基板の上に前記
化学増幅型レジスト膜を形成する工程と、 前記化学増幅型レジスト膜を選択的に露光し、潜在画像
を形成する工程と、 前記化学増幅型レジスト膜を現像し、微細レジストパタ
ーンを形成する工程と、を備えた微細レジストパターン
の形成方法。1. A method for forming a fine resist pattern by forming a chemically amplified resist film on a semiconductor substrate and patterning the same, wherein the chemically amplified resist film and the chemically amplified resist film are formed on the semiconductor substrate. A step of forming a barrier layer made of a water-soluble material for isolating the semiconductor substrate, and a step of forming the chemically amplified resist film on the semiconductor substrate with the barrier layer interposed. A method for forming a fine resist pattern, comprising the steps of selectively exposing the chemically amplified resist film to form a latent image, and developing the chemically amplified resist film to form a fine resist pattern. .
された樹脂膜をハードベークすることによって形成され
る、請求項１に記載の微細レジストパターンの形成方
法。2. The method for forming a fine resist pattern according to claim 1, wherein the barrier layer is formed by hard baking a resin film made of the water-soluble material.
成し、前記半導体基板の塩基性度に応じて、該酸性基の
含量を変化させて行なう、請求項１に記載の微細レジス
トパターンの形成方法。3. The fine resist pattern according to claim 1, wherein the barrier layer is formed of a polymer containing an acidic group, and the content of the acidic group is changed according to the basicity of the semiconductor substrate. Forming method.
ルとポリアクリル酸の混合物で形成する、請求項３に記
載の微細レジストパターンの形成方法。4. The method for forming a fine resist pattern according to claim 3, wherein the barrier layer is formed of a mixture of polyvinyl alcohol and polyacrylic acid.
ルとポリアクリル酸の共重合体で形成する、請求項３に
記載の微細レジストパターンの形成方法。5. The method for forming a fine resist pattern according to claim 3, wherein the barrier layer is formed of a copolymer of polyvinyl alcohol and polyacrylic acid.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1891295A JPH08211620A (en) | 1995-02-07 | 1995-02-07 | Forming method of fine resist pattern |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1891295A JPH08211620A (en) | 1995-02-07 | 1995-02-07 | Forming method of fine resist pattern |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08211620A true JPH08211620A (en) | 1996-08-20 |
Family
ID=11984829
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1891295A Withdrawn JPH08211620A (en) | 1995-02-07 | 1995-02-07 | Forming method of fine resist pattern |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08211620A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002539473A (en) * | 1999-03-12 | 2002-11-19 | アーチ・スペシャルティ・ケミカルズ・インコーポレイテッド | Hydroxy-amino thermoset primer for 193NM lithography |
-
1995
- 1995-02-07 JP JP1891295A patent/JPH08211620A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002539473A (en) * | 1999-03-12 | 2002-11-19 | アーチ・スペシャルティ・ケミカルズ・インコーポレイテッド | Hydroxy-amino thermoset primer for 193NM lithography |
| US7217497B2 (en) | 1999-03-12 | 2007-05-15 | Arch Specialty Chemicals, Inc. | Hydroxy-amino thermally cured undercoat for 193 nm lithography |
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