JP2000077317A - レジストパターン形成方法 - Google Patents
レジストパターン形成方法Info
- Publication number
- JP2000077317A JP2000077317A JP10249801A JP24980198A JP2000077317A JP 2000077317 A JP2000077317 A JP 2000077317A JP 10249801 A JP10249801 A JP 10249801A JP 24980198 A JP24980198 A JP 24980198A JP 2000077317 A JP2000077317 A JP 2000077317A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resist
- exposure
- silylating
- pattern
- silylated
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/26—Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
- G03F7/265—Selective reaction with inorganic or organometallic reagents after image-wise exposure, e.g. silylation
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
- G03F1/26—Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof
- G03F1/34—Phase-edge PSM, e.g. chromeless PSM; Preparation thereof
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/075—Silicon-containing compounds
- G03F7/0755—Non-macromolecular compounds containing Si-O, Si-C or Si-N bonds
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
- G03F1/26—Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
- G03F7/2022—Multi-step exposure, e.g. hybrid; backside exposure; blanket exposure, e.g. for image reversal; edge exposure, e.g. for edge bead removal; corrective exposure
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】露光波長以下の高解像度が実現された微細パタ
ーンを形成できるレジストパターン形成方法を提供す
る。 【解決手段】半導体基板１上にレジスト５を塗布する工
程と、前記レジスト５に、所定のパターンを有するレチ
クル４をマスクとして第１の露光を行い、前記レジスト
樹脂の露光部分の重合状態を変化させる工程と、前記レ
ジスト５にシリコン化合物を拡散させ、前記レジスト表
面の一部を選択的にシリル化する工程と、シリル化され
た部分６とシリル化されていない部分で、透過光の位相
が反転するように、前記レジスト５に第２の露光を行う
工程と、前記レジスト５の現像を行い、前記レジスト５
に微細パターンを形成する工程とを有するレジストパタ
ーン形成方法。
ーンを形成できるレジストパターン形成方法を提供す
る。 【解決手段】半導体基板１上にレジスト５を塗布する工
程と、前記レジスト５に、所定のパターンを有するレチ
クル４をマスクとして第１の露光を行い、前記レジスト
樹脂の露光部分の重合状態を変化させる工程と、前記レ
ジスト５にシリコン化合物を拡散させ、前記レジスト表
面の一部を選択的にシリル化する工程と、シリル化され
た部分６とシリル化されていない部分で、透過光の位相
が反転するように、前記レジスト５に第２の露光を行う
工程と、前記レジスト５の現像を行い、前記レジスト５
に微細パターンを形成する工程とを有するレジストパタ
ーン形成方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
においてフォトリソグラフィ工程に用いられるレジスト
パターンを形成する方法に関し、特に、露光波長以下の
高解像度が実現された微細パターンを形成することがで
きるレジストパターン形成方法に関する。
においてフォトリソグラフィ工程に用いられるレジスト
パターンを形成する方法に関し、特に、露光波長以下の
高解像度が実現された微細パターンを形成することがで
きるレジストパターン形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体産業は３年で４倍の高集積
化がなされながら発展してきた。半導体装置の高集積化
は、ＬＳＩを構成する回路の最小線幅を０．５μｍから
０．３５μｍ、さらに０．２５μｍへ世代毎に７割ずつ
縮小させることにより、達成されてきた。しかしなが
ら、半導体装置の微細化が進行した結果、フォトリソグ
ラフィ技術を利用するプロセスにおいて、高解像度を維
持するのが困難となってきている。
化がなされながら発展してきた。半導体装置の高集積化
は、ＬＳＩを構成する回路の最小線幅を０．５μｍから
０．３５μｍ、さらに０．２５μｍへ世代毎に７割ずつ
縮小させることにより、達成されてきた。しかしなが
ら、半導体装置の微細化が進行した結果、フォトリソグ
ラフィ技術を利用するプロセスにおいて、高解像度を維
持するのが困難となってきている。
【０００３】一般にフォトリソグラフィの解像度は、光
源の波長（λ）と投影光学系の開口数（ＮＡ）を用い
て、以下の式で求められることが知られている。 解像度＝α×（λ／ＮＡ）（１） （但し、αはレジスト等の条件により決定されるプロセ
ス係数であり、通常０．５程度である。） 投影光学系のＮＡは通常０．５〜０．６であるため、フ
ォトリソグラフィの解像度は露光光源の波長程度が限界
となる。
源の波長（λ）と投影光学系の開口数（ＮＡ）を用い
て、以下の式で求められることが知られている。 解像度＝α×（λ／ＮＡ）（１） （但し、αはレジスト等の条件により決定されるプロセ
ス係数であり、通常０．５程度である。） 投影光学系のＮＡは通常０．５〜０．６であるため、フ
ォトリソグラフィの解像度は露光光源の波長程度が限界
となる。
【０００４】線幅０．２５μｍ世代のＬＳＩの作成は、
ＫｒＦエキシマーレーザー（波長２４８ｎｍ）を用いて
行うことが可能である。それ以降の０．１８μｍ世代や
０．１３μｍ世代においては、光源としてＡｒＦエキシ
マーレーザー（波長１９３ｎｍ）を用いた場合にも、適
当なレジスト材料が十分に検討されていない等の問題が
あり、現状では有力なフォトリソグラフィ技術の開発が
なされていない。
ＫｒＦエキシマーレーザー（波長２４８ｎｍ）を用いて
行うことが可能である。それ以降の０．１８μｍ世代や
０．１３μｍ世代においては、光源としてＡｒＦエキシ
マーレーザー（波長１９３ｎｍ）を用いた場合にも、適
当なレジスト材料が十分に検討されていない等の問題が
あり、現状では有力なフォトリソグラフィ技術の開発が
なされていない。
【０００５】上記のような、露光光源の波長が解像度の
限界となる問題を解決する手段として、位相シフト法が
提案されている。位相シフト法は、マスク上の隣接する
開口部を透過する光の位相を互いに１８０°異ならせる
ことにより、上記の（１）式で得られる値よりも高解像
度の微細パターンを形成することが可能な方法である。
限界となる問題を解決する手段として、位相シフト法が
提案されている。位相シフト法は、マスク上の隣接する
開口部を透過する光の位相を互いに１８０°異ならせる
ことにより、上記の（１）式で得られる値よりも高解像
度の微細パターンを形成することが可能な方法である。
【０００６】当初の位相シフト法では、位相シフターと
呼ばれる微細構造をレチクル（マスク）に付加し、マス
ク上で位相の反転が行われていた。そのような位相シフ
ターを有するマスクを作成するのは一般に困難であり、
さらに、作成されたマスクの欠陥を検査する方法や、欠
陥修正方法について有効な方法が検討されていないとい
う問題もあった。これらの要因から、位相シフト法は効
果が高いにもかかわらず、実用化が遅れ、量産には適用
されていない。
呼ばれる微細構造をレチクル（マスク）に付加し、マス
ク上で位相の反転が行われていた。そのような位相シフ
ターを有するマスクを作成するのは一般に困難であり、
さらに、作成されたマスクの欠陥を検査する方法や、欠
陥修正方法について有効な方法が検討されていないとい
う問題もあった。これらの要因から、位相シフト法は効
果が高いにもかかわらず、実用化が遅れ、量産には適用
されていない。
【０００７】しかしながら、位相シフト法の原理は隣接
する光の位相を互いに１８０°異ならせることであり、
光路上のいずれかの部分に位相シフターを設ければ、位
相シフターをマスク上に付加しなくても構わない。この
ような観点から、位相シフターをマスク上に設けず、レ
ジストに位相シフトの機能をもたせたリソグラフィ技術
として、特開平５−１９８４９１号公報あるいは特開平
６−１３３０９号公報記載のパターン形成方法がある。
する光の位相を互いに１８０°異ならせることであり、
光路上のいずれかの部分に位相シフターを設ければ、位
相シフターをマスク上に付加しなくても構わない。この
ような観点から、位相シフターをマスク上に設けず、レ
ジストに位相シフトの機能をもたせたリソグラフィ技術
として、特開平５−１９８４９１号公報あるいは特開平
６−１３３０９号公報記載のパターン形成方法がある。
【０００８】これらの公報に記載された従来のパターン
形成方法を、図２を参照して以下に説明する。これらの
パターン形成方法には２層レジストプロセスが用いら
れ、図２（Ａ）に示すように、半導体基板１上に下層レ
ジスト２および上層レジスト３を形成する。上層レジス
ト３は、上層レジスト３を透過する光と透過しない光の
位相差が１８０°となるような膜厚で塗布される。すな
わち、上層レジストの屈折率をｎとすると、上層レジス
トの膜厚ｄa は、 ｄa ＝λ／｛２（ｎ−１）｝（２） に基づいて決定される。
形成方法を、図２を参照して以下に説明する。これらの
パターン形成方法には２層レジストプロセスが用いら
れ、図２（Ａ）に示すように、半導体基板１上に下層レ
ジスト２および上層レジスト３を形成する。上層レジス
ト３は、上層レジスト３を透過する光と透過しない光の
位相差が１８０°となるような膜厚で塗布される。すな
わち、上層レジストの屈折率をｎとすると、上層レジス
トの膜厚ｄa は、 ｄa ＝λ／｛２（ｎ−１）｝（２） に基づいて決定される。
【０００９】図２（Ａ）に示すように、レチクル４をマ
スクとして第１の露光を行い、解像限界程度のパターン
を上層レジスト３に形成する。この時、例えば上層レジ
スト３としてＫｒＦレーザー用レジストを、下層レジス
ト２としてｉ線用レジストを用い、ＫｒＦレーザーを光
源に使用して露光を行うと、下層レジスト２は第１の露
光において感度を有しないため、露光されない。図２
（Ｂ）に示すように、第１の露光後、現像を行うことに
より上層レジスト３がパターニングされる。
スクとして第１の露光を行い、解像限界程度のパターン
を上層レジスト３に形成する。この時、例えば上層レジ
スト３としてＫｒＦレーザー用レジストを、下層レジス
ト２としてｉ線用レジストを用い、ＫｒＦレーザーを光
源に使用して露光を行うと、下層レジスト２は第１の露
光において感度を有しないため、露光されない。図２
（Ｂ）に示すように、第１の露光後、現像を行うことに
より上層レジスト３がパターニングされる。
【００１０】次に、図２（Ｃ）に示すように、下層レジ
スト２が感度を有するような露光波長で、第２の露光を
全面に行う。このとき、第１の露光により形成された上
層レジスト３のパターンが、位相シフターとして作用す
る。したがって、上層レジストパターンのエッジ部では
光の干渉によって光強度が０となる。これは、クロムレ
ス型と呼ばれる位相シフト法と同じ原理である。
スト２が感度を有するような露光波長で、第２の露光を
全面に行う。このとき、第１の露光により形成された上
層レジスト３のパターンが、位相シフターとして作用す
る。したがって、上層レジストパターンのエッジ部では
光の干渉によって光強度が０となる。これは、クロムレ
ス型と呼ばれる位相シフト法と同じ原理である。
【００１１】さらに、上層レジスト３が感度を有する波
長の光で全面露光を行うと、位相シフターの機能を有す
る上層レジスト３が完全に感光され、現像液に可溶とな
る。上層レジスト３と下層レジスト２を同時に露光する
と、前述したように光強度が０となるシフターのエッジ
部の下層レジスト２のみ残る。上記のパターン形成方法
によれば、位相シフトマスク（位相シフターが形成され
たマスク）を用いずに、解像限界（あるいは露光波長）
以下の微細パターンを形成することが可能となる。
長の光で全面露光を行うと、位相シフターの機能を有す
る上層レジスト３が完全に感光され、現像液に可溶とな
る。上層レジスト３と下層レジスト２を同時に露光する
と、前述したように光強度が０となるシフターのエッジ
部の下層レジスト２のみ残る。上記のパターン形成方法
によれば、位相シフトマスク（位相シフターが形成され
たマスク）を用いずに、解像限界（あるいは露光波長）
以下の微細パターンを形成することが可能となる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
２層レジストプロセスを用いた従来のパターン形成方法
には、市販されているレジスト樹脂に適切なレジスト樹
脂が少ないという問題がある。２層レジストプロセスに
おいては、上層レジストとしてシリコン含有レジストが
用いられることが多い。シリコンを含有する上層レジス
トを用いる場合には、第２の露光を行って上層レジスト
のパターンを下層レジストに転写する際に、下層レジス
トとの選択比を十分に確保するため、シリコン含量を高
める必要がある。その結果、解像度等のレジスト特性が
損なわれる場合がある。
２層レジストプロセスを用いた従来のパターン形成方法
には、市販されているレジスト樹脂に適切なレジスト樹
脂が少ないという問題がある。２層レジストプロセスに
おいては、上層レジストとしてシリコン含有レジストが
用いられることが多い。シリコンを含有する上層レジス
トを用いる場合には、第２の露光を行って上層レジスト
のパターンを下層レジストに転写する際に、下層レジス
トとの選択比を十分に確保するため、シリコン含量を高
める必要がある。その結果、解像度等のレジスト特性が
損なわれる場合がある。
【００１３】一方、上層レジストとしてシリコン含有レ
ジストを用いない場合にも、別の問題がある。２層レジ
ストプロセスにおいては、上層レジストの透過性および
解像度を高くする目的で、また、下層レジストに露光を
行う際の焦点深度を大きくする目的で、上層レジストは
薄く形成される。上層レジストと下層レジストとの界面
においてはレジスト樹脂の相溶が起こりやすく、特に上
層レジストが薄い場合、レジスト樹脂の組み合わせによ
っては解像度が低下することになる。
ジストを用いない場合にも、別の問題がある。２層レジ
ストプロセスにおいては、上層レジストの透過性および
解像度を高くする目的で、また、下層レジストに露光を
行う際の焦点深度を大きくする目的で、上層レジストは
薄く形成される。上層レジストと下層レジストとの界面
においてはレジスト樹脂の相溶が起こりやすく、特に上
層レジストが薄い場合、レジスト樹脂の組み合わせによ
っては解像度が低下することになる。
【００１４】本発明は上記の問題点を鑑みてなされたも
のであり、したがって、露光波長以下の高解像度が実現
された微細パターンを形成できるレジストパターン形成
方法を提供することを目的とする。
のであり、したがって、露光波長以下の高解像度が実現
された微細パターンを形成できるレジストパターン形成
方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に
レジストを塗布する工程と、前記レジストに、所定のパ
ターンを有するレチクルをマスクとして第１の露光を行
い、前記レジスト樹脂の露光部分の重合状態を変化させ
る工程と、前記レジストにシリコン化合物を拡散させ、
前記レジスト表面の一部を選択的にシリル化する工程
と、シリル化された部分とシリル化されていない部分で
透過光の位相が反転するように、前記レジストに第２の
露光を行う工程と、前記レジストの現像を行い、微細パ
ターンのレジストを形成する工程とを有することを特徴
とする。
め、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に
レジストを塗布する工程と、前記レジストに、所定のパ
ターンを有するレチクルをマスクとして第１の露光を行
い、前記レジスト樹脂の露光部分の重合状態を変化させ
る工程と、前記レジストにシリコン化合物を拡散させ、
前記レジスト表面の一部を選択的にシリル化する工程
と、シリル化された部分とシリル化されていない部分で
透過光の位相が反転するように、前記レジストに第２の
露光を行う工程と、前記レジストの現像を行い、微細パ
ターンのレジストを形成する工程とを有することを特徴
とする。
【００１６】本発明の半導体装置の製造方法は、好適に
は、前記レジストをシリル化する工程は、前記第１の露
光における露光部分の前記レジストを選択的にシリル化
する工程であることを特徴とする。あるいは、本発明の
半導体装置の製造方法は、好適には、前記レジストをシ
リル化する工程は、前記第１の露光における遮光部分の
前記レジストを選択的にシリル化する工程であることを
特徴とする。
は、前記レジストをシリル化する工程は、前記第１の露
光における露光部分の前記レジストを選択的にシリル化
する工程であることを特徴とする。あるいは、本発明の
半導体装置の製造方法は、好適には、前記レジストをシ
リル化する工程は、前記第１の露光における遮光部分の
前記レジストを選択的にシリル化する工程であることを
特徴とする。
【００１７】本発明の半導体装置の製造方法は、好適に
は、前記レジストをシリル化する工程は、シリル化部分
の膜厚ｄが、 ｄ＝λ／｛２（ｎ1 −ｎ2 ）｝ （但し、λ：露光波長、ｎ1 ：シリル化前のレジストの
屈折率、ｎ2 ：シリル化後のレジストの屈折率とす
る。）となるように前記レジスト表面をシリル化する工
程であることを特徴とする。
は、前記レジストをシリル化する工程は、シリル化部分
の膜厚ｄが、 ｄ＝λ／｛２（ｎ1 −ｎ2 ）｝ （但し、λ：露光波長、ｎ1 ：シリル化前のレジストの
屈折率、ｎ2 ：シリル化後のレジストの屈折率とす
る。）となるように前記レジスト表面をシリル化する工
程であることを特徴とする。
【００１８】本発明の半導体装置の製造方法は、好適に
は、前記レジストをシリル化する工程は、前記レジスト
にシリコン化合物を気相で拡散させる工程であることを
特徴とする。あるいは、本発明の半導体装置の製造方法
は、好適には、前記レジストをシリル化する工程は、前
記レジストにシリコン化合物を液相で拡散させる工程で
あることを特徴とする。
は、前記レジストをシリル化する工程は、前記レジスト
にシリコン化合物を気相で拡散させる工程であることを
特徴とする。あるいは、本発明の半導体装置の製造方法
は、好適には、前記レジストをシリル化する工程は、前
記レジストにシリコン化合物を液相で拡散させる工程で
あることを特徴とする。
【００１９】本発明の半導体装置の製造方法は、好適に
は、前記シリル化に用いる前記シリコン化合物は、ヘキ
サメチルジシラザン、テトラメチルジシラザン、ビス
（ジメチルアミノ）ジメチルシラン、ジメチルシリルジ
メチルアミン、またはＮ，Ｎ−ジメチルアミノトリメチ
ルシランであることを特徴とする。
は、前記シリル化に用いる前記シリコン化合物は、ヘキ
サメチルジシラザン、テトラメチルジシラザン、ビス
（ジメチルアミノ）ジメチルシラン、ジメチルシリルジ
メチルアミン、またはＮ，Ｎ−ジメチルアミノトリメチ
ルシランであることを特徴とする。
【００２０】これにより、レジスト表面のシリル化され
た部分とシリル化されていない部分の透過光の位相が反
転して互いに干渉するため、シリル化された部分とシリ
ル化されていない部分の境界で光強度が０となり、レジ
ストに微細パターンが形成される。位相シフトをさせず
に露光を行う場合には、露光波長程度が解像度の限界と
なるが、本発明のレジストパターン形成方法によれば、
露光波長以下の高解像度が実現される。また、２層レジ
ストプロセスを用いた従来のレジストパターン形成方法
には、上層レジストと下層レジストの界面におけるレジ
ストの相溶により解像度が低下する問題があったが、本
発明のレジストパターン形成方法によれば、単一のレジ
スト層を用いるため、レジストの相溶による解像度の低
下が防止される。
た部分とシリル化されていない部分の透過光の位相が反
転して互いに干渉するため、シリル化された部分とシリ
ル化されていない部分の境界で光強度が０となり、レジ
ストに微細パターンが形成される。位相シフトをさせず
に露光を行う場合には、露光波長程度が解像度の限界と
なるが、本発明のレジストパターン形成方法によれば、
露光波長以下の高解像度が実現される。また、２層レジ
ストプロセスを用いた従来のレジストパターン形成方法
には、上層レジストと下層レジストの界面におけるレジ
ストの相溶により解像度が低下する問題があったが、本
発明のレジストパターン形成方法によれば、単一のレジ
スト層を用いるため、レジストの相溶による解像度の低
下が防止される。
【００２１】
【発明の実施の形態】従来、位相シフト機能を有するレ
ジストパターンの形成方法は、多層レジストプロセスを
応用したものであったが、本発明の半導体装置の製造方
法においては、表面シリル化技術を用いることにより、
単層レジストでも高解像度のパターンを形成することが
可能である。以下に、本発明のレジストパターン形成方
法の実施の形態について、図面を参照して説明する。
ジストパターンの形成方法は、多層レジストプロセスを
応用したものであったが、本発明の半導体装置の製造方
法においては、表面シリル化技術を用いることにより、
単層レジストでも高解像度のパターンを形成することが
可能である。以下に、本発明のレジストパターン形成方
法の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２２】まず、図１（Ａ）に示すように、半導体基
板１上にレジスト５を塗布する。レチクル４をマスクと
して第１の露光を行い、レジスト５の表層に解像限界程
度のパターンの潜像を形成する。例えばレジスト５にＰ
ＶＰ（ポリビニルフェノール）系のＫｒＦエキシマーレ
ーザー用レジストを用い、第１の露光光源としてＡｒＦ
エキシマーレーザーを用いると、露光された表面部分は
光架橋反応を起こし、分子量が増大する。ＰＶＰ系樹脂
はＡｒＦエキシマーレーザー光に対して不透明であるた
め、ＫｒＦエキシマーレーザーで露光された場合のよう
な化学変化は起こらない。
板１上にレジスト５を塗布する。レチクル４をマスクと
して第１の露光を行い、レジスト５の表層に解像限界程
度のパターンの潜像を形成する。例えばレジスト５にＰ
ＶＰ（ポリビニルフェノール）系のＫｒＦエキシマーレ
ーザー用レジストを用い、第１の露光光源としてＡｒＦ
エキシマーレーザーを用いると、露光された表面部分は
光架橋反応を起こし、分子量が増大する。ＰＶＰ系樹脂
はＡｒＦエキシマーレーザー光に対して不透明であるた
め、ＫｒＦエキシマーレーザーで露光された場合のよう
な化学変化は起こらない。
【００２３】続いて、図１（Ｂ）に示すように、気相も
しくは液相シリル化処理を行う。レジスト５表層の露光
部は、分子量が増加しているためシリル化剤の拡散が抑
制される。したがって、未露光部６のみが選択的にシリ
ル化されることになる。あらかじめ、シリル化される前
のレジスト屈折率ｎ1 とシリル化後のレジスト屈折率ｎ
2 を求めておき、シリル化部分６の膜厚ｄが、 ｄ＝λ／｛２（ｎ1 −ｎ2 ）｝（３） となるようにシリル化を行う。
しくは液相シリル化処理を行う。レジスト５表層の露光
部は、分子量が増加しているためシリル化剤の拡散が抑
制される。したがって、未露光部６のみが選択的にシリ
ル化されることになる。あらかじめ、シリル化される前
のレジスト屈折率ｎ1 とシリル化後のレジスト屈折率ｎ
2 を求めておき、シリル化部分６の膜厚ｄが、 ｄ＝λ／｛２（ｎ1 −ｎ2 ）｝（３） となるようにシリル化を行う。
【００２４】レジスト５としてＰＶＰ系樹脂を用いる場
合、シリル化処理によりＰＶＰ系樹脂のフェノール部分
の水酸基にＳｉが結合する。シリル化剤としては、例え
ば、ヘキサメチルジシラザン、テトラメチルジシラザ
ン、ビス（ジメチルアミノ）ジメチルシラン、ジメチル
シリルジメチルアミン、またはＮ，Ｎ−ジメチルアミノ
トリメチルシラン等を用いることができる。
合、シリル化処理によりＰＶＰ系樹脂のフェノール部分
の水酸基にＳｉが結合する。シリル化剤としては、例え
ば、ヘキサメチルジシラザン、テトラメチルジシラザ
ン、ビス（ジメチルアミノ）ジメチルシラン、ジメチル
シリルジメチルアミン、またはＮ，Ｎ−ジメチルアミノ
トリメチルシラン等を用いることができる。
【００２５】特に、気相シリル化処理の場合にはヘキサ
メチルジシラザンまたはテトラメチルジシラザンを、液
相シリル化処理の場合にはビス（ジメチルアミノ）ジメ
チルシランを用いると、良好なパターン制御性でシリル
化を行うことができる（Ｋｉ−Ｈｏ Ｂａｉｋ，ｅｔ．
ａｌ．，ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．１６７２ Ａｄｖａｎｃｅ
ｓ ｉｎ Ｒｅｓｉｓｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎ
ｄ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ＩＸ（１９９２））。
メチルジシラザンまたはテトラメチルジシラザンを、液
相シリル化処理の場合にはビス（ジメチルアミノ）ジメ
チルシランを用いると、良好なパターン制御性でシリル
化を行うことができる（Ｋｉ−Ｈｏ Ｂａｉｋ，ｅｔ．
ａｌ．，ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．１６７２ Ａｄｖａｎｃｅ
ｓ ｉｎ Ｒｅｓｉｓｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎ
ｄ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ＩＸ（１９９２））。
【００２６】気相シリル化処理は、レジスト樹脂の耐熱
性等を考慮して通常２００℃以下、例えば１４０〜１８
０℃、１〜３分の条件で行われる。ヘキサメチルジシラ
ザンを用いる場合、１９０℃以上に加熱する必要がある
のに対して、テトラメチルジシラザンを用いる場合に
は、より低温でシリル化処理を行うことが可能である。
性等を考慮して通常２００℃以下、例えば１４０〜１８
０℃、１〜３分の条件で行われる。ヘキサメチルジシラ
ザンを用いる場合、１９０℃以上に加熱する必要がある
のに対して、テトラメチルジシラザンを用いる場合に
は、より低温でシリル化処理を行うことが可能である。
【００２７】液相シリル化処理は室温で、あるいは加熱
して行われ、シリル化剤に合わせて適宜、反応温度を設
定する。シリル化剤の拡散促進剤としてＮ−メチル−２
−ピロリドンを添加し、溶媒として例えばキシレンを用
いてシリル化を行う。通常、液相シリル化処理を行う前
に、プレシリル化ベーク（ＰＳＢ）として、例えば１７
０℃、２分間の熱処理を空気中で行う。また、液相シリ
ル化処理の後、例えば９０℃、１分間のアフターベーク
が行われる。
して行われ、シリル化剤に合わせて適宜、反応温度を設
定する。シリル化剤の拡散促進剤としてＮ−メチル−２
−ピロリドンを添加し、溶媒として例えばキシレンを用
いてシリル化を行う。通常、液相シリル化処理を行う前
に、プレシリル化ベーク（ＰＳＢ）として、例えば１７
０℃、２分間の熱処理を空気中で行う。また、液相シリ
ル化処理の後、例えば９０℃、１分間のアフターベーク
が行われる。
【００２８】その後、図１（Ｃ）に示すように、ＫｒＦ
レーザーを用いて全面露光を行うと、光干渉により、シ
リル化部分６のエッジのみ光強度が０となりレジスト５
の感光が起こらず、それ以外の部分のレジスト５は現像
されて可溶となる。したがって、図１（Ｄ）に示すよう
に、シリル化部分６のエッジのレジスト５のみ残り、解
像限界以下の微細パターンが形成される。
レーザーを用いて全面露光を行うと、光干渉により、シ
リル化部分６のエッジのみ光強度が０となりレジスト５
の感光が起こらず、それ以外の部分のレジスト５は現像
されて可溶となる。したがって、図１（Ｄ）に示すよう
に、シリル化部分６のエッジのレジスト５のみ残り、解
像限界以下の微細パターンが形成される。
【００２９】パターニングされたレジスト５は、下地の
半導体基板１用のマスクとして使用した後、プラズマア
ッシングにより、またはレジスト剥離・洗浄液（例えば
ＥＫＣ２７０TM，ＥＫＣテクノロジー社）を用いて除去
することができる。微細パターンが形成されたレジスト
５をマスクとして用いると、下地の半導体基板１に微細
加工を施すことが可能となり、半導体装置の集積度を向
上させることができる。
半導体基板１用のマスクとして使用した後、プラズマア
ッシングにより、またはレジスト剥離・洗浄液（例えば
ＥＫＣ２７０TM，ＥＫＣテクノロジー社）を用いて除去
することができる。微細パターンが形成されたレジスト
５をマスクとして用いると、下地の半導体基板１に微細
加工を施すことが可能となり、半導体装置の集積度を向
上させることができる。
【００３０】上記の本発明の実施形態のレジストパター
ン形成方法によれば、位相シフト法の原理から、解像限
界が露光波長に依存せず、レジストに高解像度の微細パ
ターンを形成することが可能となる。本発明のレジスト
パターン形成方法は、上記の実施の形態に限定されな
い。例えば、上記の実施形態においては、レジスト５と
してポジ型レジストを用いるが、ポジ型レジストのかわ
りにネガ型レジストを用いて、シリル化部分６のエッジ
のレジストのみ除去してもよい。
ン形成方法によれば、位相シフト法の原理から、解像限
界が露光波長に依存せず、レジストに高解像度の微細パ
ターンを形成することが可能となる。本発明のレジスト
パターン形成方法は、上記の実施の形態に限定されな
い。例えば、上記の実施形態においては、レジスト５と
してポジ型レジストを用いるが、ポジ型レジストのかわ
りにネガ型レジストを用いて、シリル化部分６のエッジ
のレジストのみ除去してもよい。
【００３１】また、上記の実施形態においては、第１の
露光の非照射部のレジスト表面がシリル化されるが、逆
に、第１の露光の照射部のみ選択的にシリル化させても
よい。例えば、レジストとしてノボラック樹脂を用い、
第１の露光を行ってからプレシリル化ベークにより非照
射部のレジストを熱重合させると、非照射部へのシリル
化剤の拡散が抑制される。これにより、第１の露光の照
射部のみ選択的にシリル化することができる。その他、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能で
ある。
露光の非照射部のレジスト表面がシリル化されるが、逆
に、第１の露光の照射部のみ選択的にシリル化させても
よい。例えば、レジストとしてノボラック樹脂を用い、
第１の露光を行ってからプレシリル化ベークにより非照
射部のレジストを熱重合させると、非照射部へのシリル
化剤の拡散が抑制される。これにより、第１の露光の照
射部のみ選択的にシリル化することができる。その他、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能で
ある。
【００３２】
【発明の効果】本発明のレジストパターン形成方法によ
れば、位相シフターが設けられたマスク（レチクル）を
用いずに、位相シフト法と同様の効果が得られる。すな
わち、投影光学系の露光波長により決定される解像限界
の制約を受けずに、高解像度な微細パターンを形成する
ことが可能となる。
れば、位相シフターが設けられたマスク（レチクル）を
用いずに、位相シフト法と同様の効果が得られる。すな
わち、投影光学系の露光波長により決定される解像限界
の制約を受けずに、高解像度な微細パターンを形成する
ことが可能となる。
【図１】（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明のレジストパターン
形成方法の工程を表す断面図である。
形成方法の工程を表す断面図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｄ）は、従来のレジストパターン形
成方法の工程を表す断面図である。
成方法の工程を表す断面図である。
１…半導体基板、２…下層レジスト、３…上層レジス
ト、４…レチクル、５…レジスト、６…シリル化部分。
ト、４…レチクル、５…レジスト、６…シリル化部分。
Claims (7)
- 【請求項１】半導体基板上にレジストを塗布する工程
と、 前記レジストに、所定のパターンを有するレチクルをマ
スクとして、第１の露光を行い、前記レジスト樹脂の露
光部分の重合状態を変化させる工程と、 前記レジストにシリコン化合物を拡散させ、前記レジス
ト表面の一部を選択的にシリル化する工程と、 シリル化された部分とシリル化されていない部分で、透
過光の位相が反転するように、前記レジストに第２の露
光を行う工程と、 前記レジストの現像を行い、前記レジストに微細パター
ンを形成する工程とを有するレジストパターン形成方
法。 - 【請求項２】前記レジストをシリル化する工程は、前記
レジストの前記第１の露光における露光部分を選択的に
シリル化する工程である請求項１記載のレジストパター
ン形成方法。 - 【請求項３】前記レジストをシリル化する工程は、前記
レジストの前記第１の露光における遮光部分を選択的に
シリル化する工程である請求項１記載のレジストパター
ン形成方法。 - 【請求項４】前記レジストをシリル化する工程は、シリ
ル化する部分の膜厚ｄが、 ｄ＝λ／｛２（ｎ1 −ｎ2 ）｝ （但し、λ：露光波長、ｎ1 ：シリル化前のレジストの
屈折率、ｎ2 ：シリル化後のレジストの屈折率とす
る。）となるように前記レジスト表面をシリル化する工
程である請求項１記載のレジストパターン形成方法。 - 【請求項５】前記レジストをシリル化する工程は、前記
レジストにシリコン化合物を気相で拡散させる工程であ
る請求項１記載のレジストパターン形成方法。 - 【請求項６】前記レジストをシリル化する工程は、前記
レジストにシリコン化合物を液相で拡散させる工程であ
る請求項１記載のレジストパターン形成方法。 - 【請求項７】前記シリル化に用いる前記シリコン化合物
は、ヘキサメチルジシラザン、テトラメチルジシラザ
ン、ビス（ジメチルアミノ）ジメチルシラン、ジメチル
シリルジメチルアミン、またはＮ，Ｎ−ジメチルアミノ
トリメチルシランである請求項１記載のレジストパター
ン形成方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10249801A JP2000077317A (ja) | 1998-09-03 | 1998-09-03 | レジストパターン形成方法 |
| US09/386,001 US6177233B1 (en) | 1998-09-03 | 1999-08-30 | Method of forming resist pattern |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10249801A JP2000077317A (ja) | 1998-09-03 | 1998-09-03 | レジストパターン形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000077317A true JP2000077317A (ja) | 2000-03-14 |
Family
ID=17198423
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10249801A Pending JP2000077317A (ja) | 1998-09-03 | 1998-09-03 | レジストパターン形成方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6177233B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000077317A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007180489A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Hynix Semiconductor Inc | 半導体素子の製造方法 |
| JP2010507906A (ja) * | 2006-10-23 | 2010-03-11 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | パターン化された材料層を形成する方法 |
| JP2011114125A (ja) * | 2009-11-26 | 2011-06-09 | Toshiba Corp | 露光方法および露光装置 |
| JP2011129721A (ja) * | 2009-12-17 | 2011-06-30 | Toshiba Corp | 光学像強度算出方法、パターン生成方法、半導体装置の製造方法および光学像強度分布算出プログラム |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6448097B1 (en) * | 2001-07-23 | 2002-09-10 | Advanced Micro Devices Inc. | Measure fluorescence from chemical released during trim etch |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5407786A (en) * | 1988-08-09 | 1995-04-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of forming a mask on a semiconductor substrate via photosensitive resin deposition, ammonia treatment and selective silylation |
| US5234780A (en) * | 1989-02-13 | 1993-08-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Exposure mask, method of manufacturing the same, and exposure method using the same |
| KR970002427B1 (en) * | 1994-01-14 | 1997-03-05 | Lg Semicon Co Ltd | Fine patterning method of photoresist film |
| US5858621A (en) * | 1997-01-22 | 1999-01-12 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Bi-layer silylation process using anti-reflective-coatings (ARC) for making distortion-free submicrometer photoresist patterns |
| US5906911A (en) * | 1997-03-28 | 1999-05-25 | International Business Machines Corporation | Process of forming a dual damascene structure in a single photoresist film |
-
1998
- 1998-09-03 JP JP10249801A patent/JP2000077317A/ja active Pending
-
1999
- 1999-08-30 US US09/386,001 patent/US6177233B1/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007180489A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Hynix Semiconductor Inc | 半導体素子の製造方法 |
| JP2010507906A (ja) * | 2006-10-23 | 2010-03-11 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | パターン化された材料層を形成する方法 |
| JP2011114125A (ja) * | 2009-11-26 | 2011-06-09 | Toshiba Corp | 露光方法および露光装置 |
| US8654313B2 (en) | 2009-11-26 | 2014-02-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Exposing method and method of manufacturing semiconductor device |
| JP2011129721A (ja) * | 2009-12-17 | 2011-06-30 | Toshiba Corp | 光学像強度算出方法、パターン生成方法、半導体装置の製造方法および光学像強度分布算出プログラム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6177233B1 (en) | 2001-01-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3355239B2 (ja) | パターンの形成方法 | |
| JPH05289307A (ja) | レチクルおよびレチクル製造方法 | |
| JPH075675A (ja) | マスク及びその製造方法 | |
| KR20040094706A (ko) | 이중 파장을 이용한 자기정렬 패턴 형성 방법 | |
| WO2023108997A1 (zh) | 光刻胶图案的形成方法和光刻胶结构 | |
| JP2000077317A (ja) | レジストパターン形成方法 | |
| KR100914291B1 (ko) | 림 타입의 포토마스크 제조방법 | |
| KR920009369B1 (ko) | 마스크의 제작방법 | |
| JP2693805B2 (ja) | レチクル及びこれを用いたパターン形成方法 | |
| JP3210705B2 (ja) | 位相シフトフォトマスク | |
| KR20010037049A (ko) | 실리레이션을 이용한 리소그라피 방법 | |
| KR100261162B1 (ko) | 반도체소자의 패터닝 방법 | |
| JPH10333318A (ja) | 位相シフトフォトマスク及びその製造方法 | |
| KR19980028359A (ko) | 반도체소자의 미세 패턴 제조방법 | |
| JP3241809B2 (ja) | 位相シフト層を有するフォトマスクの製造方法 | |
| JPH04269749A (ja) | フォトマスクおよびその製造方法 | |
| KR100772784B1 (ko) | 이유브이 노광 공정용 위상반전 마스크 및 그 제조 방법 | |
| KR950006347B1 (ko) | 패턴 형성 방법 | |
| KR100369866B1 (ko) | 반도체소자의미세콘택홀형성방법 | |
| KR0125315B1 (ko) | 다층 레지스트 미세패턴 형성방법 | |
| KR100284026B1 (ko) | 실릴레이션을이용한미세패턴형성방법 | |
| JPH0950115A (ja) | Ｓｏｇからなる位相シフト層を有する位相シフトフォトマスクの製造方法 | |
| JPH06273943A (ja) | パターン形成方法 | |
| KR100596276B1 (ko) | 감광막 패턴 형성 방법 | |
| JPH02187766A (ja) | レジストパターンの形成方法 |