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JPH05188595A - Formation of chemical intensification type resist pattern - Google Patents

Formation of chemical intensification type resist pattern

Info

Publication number
JPH05188595A
JPH05188595A JP4006652A JP665292A JPH05188595A JP H05188595 A JPH05188595 A JP H05188595A JP 4006652 A JP4006652 A JP 4006652A JP 665292 A JP665292 A JP 665292A JP H05188595 A JPH05188595 A JP H05188595A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resist
pattern
aqueous solution
weight
acid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4006652A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akira Oikawa
朗 及川
Hiroyuki Tanaka
裕之 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP4006652A priority Critical patent/JPH05188595A/en
Priority to EP19930100139 priority patent/EP0551105A3/en
Priority to KR1019930000153A priority patent/KR0119508B1/en
Publication of JPH05188595A publication Critical patent/JPH05188595A/en
Priority to US08/468,746 priority patent/US5693145A/en
Priority to US08/735,570 priority patent/US5723259A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain the method for formation of resist patterns which forms the resist patterns having excellent resolution and pattern shapes without generating whisker-type residues in the patterns by using a negative type chemical intensification resist compsn. CONSTITUTION:An aq. basic soln of 0.1 to 0.25N is used in the developing stage of the method for formation of the chemical intensification type resist patterns successively contg. a stage for applying a resist compsn. contg. a hydrogenated phenolic resin, a melamine resin which is increased in the content of hexamethoxymethyl melamine, an acid generating agent which generates an acid by irradiation with ionization radiations and a solvent as essential components onto a substrate to be treated, an exposing stage, a heating treatment stage and the developing stage.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ネガ型化学増幅レジス
トパターンの形成方法に関する。更に詳しくは、本発明
は、半導体装置のパターン形成方法に有用な、水素添加
フェノール樹脂、ヘキサメトキシメチルメラミン含有率
を高めたメラミン樹脂、電離放射線の照射により酸を発
生する酸発生剤及び溶剤を主成分として含有してなるレ
ジスト組成物を被処理基板上に塗布し、露光し、加熱処
理し、現像する工程を含む化学増幅型レジストパターン
の形成方法に関する。本発明に係るパターン形成方法
は、LSI、VLSIなどの半導体装置の製造に有利に
利用することができ、高集積化された半導体装置を提供
することができる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a negative chemically amplified resist pattern. More specifically, the present invention is useful in a method for forming a pattern of a semiconductor device, a hydrogenated phenolic resin, a melamine resin having an increased hexamethoxymethylmelamine content, an acid generator and a solvent that generate an acid upon irradiation with ionizing radiation. The present invention relates to a method for forming a chemically amplified resist pattern, which includes the steps of applying a resist composition containing as a main component onto a substrate to be processed, exposing it, heat treating it, and developing it. The pattern forming method according to the present invention can be advantageously used for manufacturing semiconductor devices such as LSI and VLSI, and can provide a highly integrated semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路の高集積化に伴い、現在
当業界では、半導体集積回路形成用のパターンの微細化
が要求され、かかるパターンを形成する際に不可欠なレ
ジスト材料に対しても厳しい性能が要求されている。近
年、解像性及びドライエッチング耐性などの要求に応え
るべく開発された材料として、化学増幅型レジストが注
目されている。化学増幅型レジストには幾つかのタイプ
があり、ネガ型の一例として、アルカリ可溶性の基材樹
脂、架橋剤、酸発生剤及び溶剤を主成分として構成され
るものが知られている。この種のレジスト材料では、通
常、スピン塗布によってレジスト膜が形成され、このレ
ジスト膜をプリベークし、そしてレチクルを介してパタ
ーン露光すると、電離放射線の照射された部分のみに酸
が発生する。電離放射線として、電子線のような荷電粒
子を用いた場合には、普通レチクルを介さずに、レジス
ト膜上を走査する。電離放射線の露光後に加熱処理する
ことにより、酸発生剤から酸が発生し、この酸が架橋剤
を活性化し、基材樹脂が不溶化し、現像によりネガ型の
パターンが形成される。
2. Description of the Related Art With the high integration of semiconductor integrated circuits, miniaturization of patterns for forming semiconductor integrated circuits is currently required in the industry, and it is strict with respect to a resist material indispensable for forming such patterns. Performance is required. In recent years, a chemically amplified resist has attracted attention as a material developed to meet the requirements for resolution and dry etching resistance. There are several types of chemically amplified resists, and as an example of a negative type, a resist mainly composed of an alkali-soluble base resin, a crosslinking agent, an acid generator and a solvent is known. In this type of resist material, a resist film is usually formed by spin coating, and when this resist film is prebaked and pattern-exposed through a reticle, an acid is generated only in a portion irradiated with ionizing radiation. When charged particles such as an electron beam are used as the ionizing radiation, the resist film is normally scanned without passing through the reticle. By heat treatment after exposure to ionizing radiation, an acid is generated from the acid generator, the acid activates the crosslinking agent, the base resin becomes insoluble, and a negative pattern is formed by development.

【0003】上記した化学増幅型レジストでは、酸発生
剤から発生した酸は触媒として多くの架橋剤を活性化す
るため、高感度が実現でき、かつ、従来型のフォトレジ
ストに比較すると、感光剤による吸収が低減できるた
め、高解像性が実現される。また、従来型のレジストと
同様に、基材樹脂としてフェノール性樹脂を使用するこ
とができるため、後続のドライエッチング工程における
耐性も保たれるという多くの利点がある。
In the above-mentioned chemically amplified resist, the acid generated from the acid generator activates many crosslinking agents as a catalyst, so that high sensitivity can be realized and, in comparison with the conventional photoresist, a photosensitizer is used. High resolution can be realized because absorption due to can be reduced. Further, like the conventional resist, since the phenolic resin can be used as the base resin, there are many advantages that the resistance in the subsequent dry etching step is maintained.

【0004】しかしながら、このレジストパターンの形
成方法においては、露光光源を従来のg,i−線からK
rFエキシマレーザとした場合、基材樹脂や架橋剤によ
る吸収の影響が生じ、形成されたパターンが逆テーパ状
となる問題が生じていた。そのため、KrFエキシマレ
ーザを露光光源とした際にも解像性に優れ、良好なパタ
ーン形状を得られるレジストパターン形成方法が必要と
されており、本発明者らは、別途、水素添加フェノール
樹脂、ヘキサメトキシメチルメラミン含有率を高めたメ
ラミン樹脂、電離放射線の照射により酸を発生する酸発
生剤及び溶剤を主成分として含有してなるレジスト組成
物および該レジスト組成物を用いた、パターン形成方法
を発明し、特許出願した。
However, in this resist pattern forming method, the exposure light source is changed from the conventional g, i-line to K.
When the rF excimer laser is used, there is a problem that the base resin and the cross-linking agent have an influence of absorption and the formed pattern has an inverse tapered shape. Therefore, there is a need for a resist pattern forming method which is excellent in resolution even when a KrF excimer laser is used as an exposure light source and can obtain a good pattern shape. The present inventors have separately prepared a hydrogenated phenol resin, A melamine resin having an increased content of hexamethoxymethylmelamine, a resist composition containing as a main component an acid generator that generates an acid upon irradiation with ionizing radiation, and a solvent, and a pattern forming method using the resist composition. Invented and filed a patent application.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た化学増幅型レジストを用いるパターン形成方法におい
て、現像液として従来g,i−線レジストの現像液とし
て一般に用いられている0.27Nのアルカリ性水溶液(例
えばテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(T
MAH)水溶液)を用いると、サブハーフミクロンの微
細なパターンは解像するものの、パターンの間に髭状の
残渣が発生するという問題が生じていた。
However, in the above-mentioned pattern forming method using the chemically amplified resist, a 0.27N alkaline aqueous solution (for example, an alkaline aqueous solution generally used as a developer for a conventional g, i-line resist) (for example, as a developer) is used. Tetramethylammonium hydroxide (T
Using MAH) aqueous solution), although a fine pattern of sub-half micron is resolved, a problem that whiskers-like residue is generated between the patterns has occurred.

【0006】従って、本発明はパターンの間に髭状の残
渣を発生させることなく、解像性に優れたレジストパタ
ーンを形成することができる、化学増幅型レジストパタ
ーンの形成方法を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention provides a method for forming a chemically amplified resist pattern, which can form a resist pattern having excellent resolution without generating whiskers-like residues between the patterns. To aim.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明に従えば、上記問
題点は、水素添加フェノール樹脂、ヘキサメトキシメチ
ルメラミン含有率を高めたメラミン樹脂、電離放射線の
照射により酸を発生する酸発生剤及び溶剤を主成分とし
て含有してなるレジスト組成物を被処理基板上に塗布す
る工程、露光工程、加熱処理工程及び現像工程を順次含
んでなるパターン形成方法において、現像工程において
0.1〜0.25Nの塩基性水溶液を使用するレジストパター
ン形成方法によって解決することができる。
According to the present invention, the above-mentioned problems include a hydrogenated phenol resin, a melamine resin having an increased hexamethoxymethylmelamine content, an acid generator which generates an acid upon irradiation with ionizing radiation, and In a pattern forming method, which sequentially includes a step of applying a resist composition containing a solvent as a main component on a substrate to be processed, an exposure step, a heat treatment step, and a developing step, in the developing step.
It can be solved by a resist pattern forming method using a basic aqueous solution of 0.1 to 0.25N.

【0008】本発明において、「電離放射線」とは、可
視光、紫外線、X線等の電磁波、電子線、イオン線等の
粒子線を意味する。本発明の目的は前記した通り、従来
問題とされていた波長 248nmのKrFエキシマレーザ露
光に際する問題にかかるが、後述するように、本発明の
レジストパターンの形成方法はX線、電子線等、他の電
離放射線の露光によるパターン形成に対しても有効であ
る。また、本発明において「酸発生剤」とは電離放射線
の照射により酸の発生を促進する化合物をも包含するも
のとする。
In the present invention, "ionizing radiation" means visible light, ultraviolet rays, electromagnetic waves such as X-rays, particle beams such as electron beams and ion beams. As described above, the object of the present invention relates to the problem in the exposure of the KrF excimer laser having the wavelength of 248 nm, which has been a conventional problem. It is also effective for pattern formation by exposure to other ionizing radiation. Further, in the present invention, the “acid generator” also includes a compound that promotes the generation of acid by irradiation with ionizing radiation.

【0009】本発明において使用する水素添加フェノー
ル樹脂はアルカリ可溶のフェノール性樹脂、たとえば、
ノボラック、ポリビニルフェノール(以下、PVPとい
う)等のホモポリマー、ノボラック、ポリビニルフェノ
ール等と他の、ポリマーとのコポリマーなど、フェノー
ル性水酸基を有するポリマーを水素によって還元し、ベ
ンゼン環の一部をシクロヘキサン環にした構造であれば
いかなる構造のものであっても構わないが、特に水素添
加ポリビニルフェノールは 248nmに対する透過率が極め
て高いので好ましい。水素添加の割合はポリマーがアル
カリ性水溶液に溶解しうる範囲であればいずれであって
も構わないが、還元されたベンゼン環の割合が全体の30
重量%以下であることが好ましい。この還元率が30%を
越えると2.38重量%TMAH水溶液等の半導体製造工程
に便利なアルカリ現像液に対する溶解性が低下しすぎ
る。また、前記水素添加割合は5〜25重量%であること
がより好ましい。一例として水素添加率が20%で、重量
平均分子量 5,400の水素添加ポリビニルフェノールで
は、透過率は 0.7μm のフィルム状サンプルで72.7%で
あった。
The hydrogenated phenolic resin used in the present invention is an alkali-soluble phenolic resin, for example,
Polymers with phenolic hydroxyl groups, such as homopolymers of novolacs, polyvinylphenols (hereinafter referred to as PVP), etc., copolymers of novolacs, polyvinylphenols, etc. with other polymers, are reduced with hydrogen, and some of the benzene rings are cyclohexane rings. Although any structure may be used as long as it has the above structure, hydrogenated polyvinylphenol is particularly preferable because it has an extremely high transmittance at 248 nm. The proportion of hydrogenation may be any as long as the polymer can be dissolved in an alkaline aqueous solution, but the proportion of reduced benzene rings is 30% of the total.
It is preferably not more than weight%. If this reduction rate exceeds 30%, the solubility in an alkaline developing solution such as a 2.38 wt% TMAH aqueous solution which is convenient for semiconductor manufacturing processes will be too low. Further, the hydrogenation ratio is more preferably 5 to 25% by weight. As an example, in the case of hydrogenated polyvinylphenol having a hydrogenation rate of 20% and a weight average molecular weight of 5,400, the transmittance was 72.7% for a film sample having a thickness of 0.7 μm.

【0010】本発明において使用するレジスト組成物に
おいては、架橋剤としてメラミン樹脂を用いるのが好ま
しい。メラミン樹脂は工業的に供給されており、入手が
容易であるため、メラミン樹脂の使用は工業的には非常
に有利である。しかしながら、このようなメラミン樹脂
の中にはヘキサメトキシメチルメラミン単量体の他に、
二量体、三量体も多く含まれており、一般にはヘキサメ
トキシメチルメラミン単量体の含有率は80重量%以下で
ある。本発明において使用するメラミン樹脂は、工業的
に生産され供給されるこのようなメラミン樹脂を精製
し、ヘキサメトキシメチルメラミン単量体の含有率を高
めたものであり、該単量体の含有率は85重量%以上であ
ることが好ましく、より好ましくは90重量%以上であ
り、更に好ましくは95重量%以上である。ヘキサメトキ
シメチルメラミン単量体の含有率が80重量%より小さい
と、透過率が低下し、形成されたパターンが逆テーパ状
になる傾向がある。また、単量体比率が増加するに従っ
て、レジスト感度が向上するという長所もある。なお、
本発明において使用するメラミン樹脂の精製法には特に
限定はない。
In the resist composition used in the present invention, it is preferable to use a melamine resin as a crosslinking agent. Since the melamine resin is industrially supplied and easily available, the use of the melamine resin is industrially very advantageous. However, in such a melamine resin, in addition to the hexamethoxymethylmelamine monomer,
It also contains a large amount of dimers and trimers, and generally the content of hexamethoxymethylmelamine monomer is 80% by weight or less. The melamine resin used in the present invention is obtained by purifying such a melamine resin which is industrially produced and supplied to increase the content of hexamethoxymethylmelamine monomer. Is preferably 85% by weight or more, more preferably 90% by weight or more, still more preferably 95% by weight or more. When the content of the hexamethoxymethylmelamine monomer is less than 80% by weight, the transmittance is lowered and the formed pattern tends to have an inverse taper shape. Also, there is an advantage that the resist sensitivity is improved as the monomer ratio is increased. In addition,
The method for purifying the melamine resin used in the present invention is not particularly limited.

【0011】本発明において使用するレジストに配合さ
れる酸発生剤、即ち電離放射線の照射により酸を発生す
る化合物または酸の発生を促進する化合物は、例えば、
Ph2I + SbF6 - 、Ph3S+ SbF6 - 等のオニウム塩、 (Ph
2I+ )2CO3 2- 、 (Ph3S+ )2CO3 2- 等の炭酸イオンを含む
塩、Ph2I+ HCO3 - 、Ph3S+ HCO3 - 等の炭酸水素イオンを
含む塩、クロロメチル基を有するトリアジン化合物やそ
の他の有機ハロゲン化物、オルトニトロベンジルアルコ
ールスルホン酸エステル等のトシレート系の化合物など
をあげることができるが、以下に示す有機臭素化化合物
は熱安定性及び保存安定性に優れ、特に好ましい。
It is incorporated in the resist used in the present invention.
Generated acid generator, that is, acid is generated by irradiation of ionizing radiation
Or a compound that promotes the generation of acid is, for example,
Ph2I +SbF6 -, Ph3S+SbF6 -Onium salts, such as (Ph
2I+)2CO3 2-, (Ph3S+)2CO3 2-Including carbonate ions such as
Salt, Ph2I+HCO3 -, Ph3S+HCO3 -Hydrogencarbonate ion such as
Containing salt, triazine compound having chloromethyl group
Other organic halides, ortho-nitrobenzyl alcohol
Tosylate compounds such as sulfonic acid esters
The organic brominated compounds shown below
Is particularly preferable because it has excellent thermal stability and storage stability.

【0012】[0012]

【化1】 [Chemical 1]

【0013】[0013]

【化2】 [Chemical 2]

【0014】[0014]

【化3】 [Chemical 3]

【0015】[0015]

【化4】 [Chemical 4]

【0016】[0016]

【化5】 [Chemical 5]

【0017】[0017]

【化6】 [Chemical 6]

【0018】[0018]

【化7】 [Chemical 7]

【0019】本発明において使用するレジスト組成物に
配合される溶剤としては、他の成分の必要量を溶解し、
基板上への塗布特性に優れた化合物であればいずれであ
ってもよく、例えばアルコール類、ケトン類、エーテル
類、アルコールエーテル類、エステル類、セロソルブエ
ステル類、プロピレングリコール類、ジエチレングリコ
ール類、ハロゲン化炭化水素類、芳香族炭化水素類など
が用いられるが、安全性に優れ、かつ高沸点溶媒である
乳酸エチルまたはプロピレングリコールモノメチルエー
テルアセテート(PGMEA)の使用が特に好ましい。
As a solvent to be added to the resist composition used in the present invention, a necessary amount of other components is dissolved,
Any compound may be used as long as it has excellent coating properties on the substrate, and examples thereof include alcohols, ketones, ethers, alcohol ethers, esters, cellosolve esters, propylene glycols, diethylene glycols and halogenated compounds. Hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, and the like are used, but it is particularly preferable to use ethyl lactate or propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), which is a solvent having excellent safety and a high boiling point.

【0020】本発明において使用するレジスト組成物に
おいて、ヘキサメトキシメチルメラミン含有率を高めた
メラミン樹脂の配合割合には特に限定はないが、好まし
くは水素添加フェノール樹脂 100重量部当り2〜30重量
部であり、更に好ましくは5〜20重量部である。メラミ
ン樹脂の配合量が少な過ぎると架橋程度が不足し、逆に
多過ぎるとメラミンによる吸収が多くなるため全体とし
て透過率が下がり所望の改良効果が得られにくくなる。
In the resist composition used in the present invention, the blending ratio of the melamine resin having an increased hexamethoxymethylmelamine content is not particularly limited, but preferably 2 to 30 parts by weight per 100 parts by weight of the hydrogenated phenol resin. And more preferably 5 to 20 parts by weight. If the blending amount of the melamine resin is too small, the degree of crosslinking will be insufficient, and if it is too large, the absorption by melamine will be large, and the transmittance will be lowered as a whole, making it difficult to obtain the desired improvement effect.

【0021】本発明において使用するレジスト組成物中
の酸発生剤の配合量には特に限定はないが、好ましくは
水素添加フェノール樹脂 100重量部当り 0.2〜10重量
部、更に好ましくは 0.5〜5重量部である。酸発生剤の
配合量が少な過ぎると、感度が低下し、逆に多過ぎる
と、透過率が下がったり、塗布特性の劣化が生じる。
The amount of the acid generator compounded in the resist composition used in the present invention is not particularly limited, but is preferably 0.2 to 10 parts by weight, more preferably 0.5 to 5 parts by weight per 100 parts by weight of the hydrogenated phenol resin. It is a department. If the amount of the acid generator compounded is too small, the sensitivity is lowered. On the contrary, if it is too large, the transmittance is lowered or the coating characteristics are deteriorated.

【0022】本発明において使用するレジスト組成物中
の溶剤の配合量には特に限定はないが、一般にはレジス
ト組成物の固形分濃度が4〜30重量%程度となるような
量で使用する。
The amount of the solvent blended in the resist composition used in the present invention is not particularly limited, but it is generally used in such an amount that the solid concentration of the resist composition is about 4 to 30% by weight.

【0023】本発明に従った化学増幅型レジストのパタ
ーン形成方法は、一般に知られている化学増幅型レジス
トを使用した場合の形成方法と同様の処理工程によるこ
とができる。即ち、例えば前記レジスト組成物を基板上
に塗布する工程、第一の加熱処理工程、電離放射線の照
射工程、第二の加熱処理工程及び現像工程を順次含んで
なる工程を経て所望のパターンを形成することができ
る。
The pattern formation method of the chemically amplified resist according to the present invention can be performed by the same processing steps as the forming method when the generally known chemically amplified resist is used. That is, for example, a desired pattern is formed through a step of sequentially applying the resist composition on a substrate, a first heat treatment step, an ionizing radiation irradiation step, a second heat treatment step, and a development step. can do.

【0024】本発明に係るレジストパターンの形成方法
は、特に上記レジスト組成物を使用したパターン形成方
法における現像工程に特徴がある。即ち、本発明のパタ
ーン形成方法では現像液としてその濃度(規定度)が
0.1〜0.25Nの塩基性水溶液を用いる。塩基性水溶液の
濃度が 0.1Nより小さいと解像性が低下し、また現像に
要する時間も長くなる傾向にあり、逆に濃度が0.25Nよ
り大きいと、前記したように、微細なパターンの間に髭
状の残渣が生じやすくなり、実用上問題を残す。この濃
度の範囲は、さらに効果を高めるためには、0.15〜0.20
Nであるのがより好ましい。最適現像時間は現像液の濃
度により異なるので、形成したパターン形状から最適化
するのが良いが、一般には30〜 180秒間である。
The method of forming a resist pattern according to the present invention is particularly characterized by the developing step in the pattern forming method using the above resist composition. That is, in the pattern forming method of the present invention, the concentration (normality) of the developer is
A basic aqueous solution of 0.1 to 0.25N is used. If the concentration of the basic aqueous solution is less than 0.1 N, the resolution tends to be low and the time required for development tends to be long, and conversely, if the concentration is more than 0.25 N, as described above, there is a gap between fine patterns. A whiskers-like residue tends to occur on the surface, leaving a problem for practical use. The range of this concentration is 0.15 to 0.20 to further enhance the effect.
More preferably N. Since the optimum developing time varies depending on the concentration of the developing solution, it is better to optimize it depending on the pattern shape formed, but it is generally 30 to 180 seconds.

【0025】本発明において使用される塩基性水溶液と
しては、具体例をあげれば、水酸化ナトリウム、水酸化
カリウム、ケイ酸ナトリウム、アンモニア等の無機アル
カリ類、エチルアミン、プロピルアミン等の第一アミン
類、ジエチルアミン、ジプロピルアミン等の第二アミン
類、トリメチルアミン、トリエチルアミン等の第三アミ
ン類、ジエチルエタノールアミン、トリエタノールアミ
ン等のアルコールアミン類、テトラメチルアンモニウム
ハイドロオキサイド、テトラエチルアンモニウムハイド
ロオキサイド、トリメチルヒドロキシメチルアンモニウ
ムハイドロオキサイド、トリエチルヒドロキシメチルア
ンモニウムハイドロオキサイド、トリメチルヒドロキシ
エチルアンモニウムハイドロオキサイド等の第四アンモ
ニウム塩の水溶液などであるが、テトラメチルアンモニ
ウムハイドロオキサイド、テトラエチルアンモニウムハ
イドロオキサイド、トリメチルヒドロキシメチルアンモ
ニウムハイドロオキサイドの使用が特に好ましい。
Specific examples of the basic aqueous solution used in the present invention include inorganic alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium silicate, and ammonia, and primary amines such as ethylamine and propylamine. Secondary amines such as diethylamine and dipropylamine, tertiary amines such as trimethylamine and triethylamine, alcohol amines such as diethylethanolamine and triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, trimethylhydroxymethyl Aqueous solution of quaternary ammonium salt such as ammonium hydroxide, triethylhydroxymethylammonium hydroxide, trimethylhydroxyethylammonium hydroxide Although etc., tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, the use of trimethyl hydroxymethyl ammonium hydroxide is particularly preferred.

【0026】[0026]

【作用】本発明に従えば、前記した通り、そして以下の
実施例においてより具体的に説明するように、化学増幅
型レジストを用いてパターンを形成するにあたり、現像
工程の現像液として 0.1〜0.25Nの塩基性水溶液を用い
ることにより、残渣の発生や解像性の低下が防止でき、
高集積化された半導体装置を製造することができる。従
って、本発明に係るレジストパターンの形成方法は、L
SI、VLSIなどの半導体装置の製造に特に有効であ
る。
According to the present invention, as described above, and as will be described in more detail in the following examples, when a pattern is formed using a chemically amplified resist, 0.1 to 0.25 is used as a developing solution in a developing process. By using the basic aqueous solution of N, it is possible to prevent the generation of residues and the deterioration of resolution.
A highly integrated semiconductor device can be manufactured. Therefore, the method for forming a resist pattern according to the present invention is
It is particularly effective for manufacturing semiconductor devices such as SI and VLSI.

【0027】[0027]

【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明する
が、本発明の範囲を以下の実施例に限定するものでない
ことはいうまでもない。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples, but it goes without saying that the scope of the present invention is not limited to the following Examples.

【0028】参考例1(調製例) 水素添加率10重量%の水素添加ポリビニルフェノール樹
脂(分子量:5200)100 重量部、ヘキサメトキシメチル
メラミン含有率95重量%のメラミン樹脂15重量部及び酸
発生剤トリス(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌ
レート2重量部を乳酸エチル 490重量部に添加して室温
で混合溶解し、レジスト溶液を調製した。
Reference Example 1 (Preparation Example) 100 parts by weight of hydrogenated polyvinylphenol resin (molecular weight: 5200) having a hydrogenation rate of 10% by weight, 15 parts by weight of a melamine resin having a content of 95% by weight of hexamethoxymethylmelamine, and an acid generator. 2 parts by weight of tris (2,3-dibromopropyl) isocyanurate was added to 490 parts by weight of ethyl lactate and mixed and dissolved at room temperature to prepare a resist solution.

【0029】参考例2(調製例) 水素添加率20重量%の水素添加ポリビニルフェノール樹
脂(分子量:5400)100 重量部、ヘキサメトキシメチル
メラミン含有率95重量%のメラミン樹脂15重量部及び酸
発生剤 CH3-C6H4-SO2CBr3 2重量部をプロピレングリコ
ールモノメチルエーテルアセテート 490重量部に添加し
て室温で混合溶解し、レジスト溶液を調製した。
Reference Example 2 (Preparation Example) 100 parts by weight of hydrogenated polyvinylphenol resin (molecular weight: 5400) having a hydrogenation rate of 20% by weight, 15 parts by weight of a melamine resin having a content of hexamethoxymethylmelamine of 95% by weight, and an acid generator. 2 parts by weight of CH 3 -C 6 H 4 -SO 2 CBr 3 was added to 490 parts by weight of propylene glycol monomethyl ether acetate and mixed and dissolved at room temperature to prepare a resist solution.

【0030】実施例1 参考例1で調製したレジスト溶液をシリコン基板上にス
ピンコート法で約 1.0μm 厚に塗布し、ホットプレート
上で 105℃で90秒間プリベークし、その後、波長 248nm
のレーザ光で露光した。露光後、直ちにホットプレート
上で 120℃で60秒間加熱処理し、0.17NのTMAH水溶
液で 120秒間パドル現像を行った。得られたパターンは
露光量45mJ/cm2 で0.30μm のライン&スペースパター
ンを1:1に解像した。パターン形状はほぼ垂直であ
り、残渣等の発生は見られなかった。
Example 1 The resist solution prepared in Reference Example 1 was applied on a silicon substrate by a spin coating method to a thickness of about 1.0 μm, prebaked on a hot plate at 105 ° C. for 90 seconds, and then at a wavelength of 248 nm.
Was exposed to the laser light. Immediately after the exposure, heat treatment was carried out on a hot plate at 120 ° C. for 60 seconds, and puddle development was carried out for 120 seconds with a 0.17N TMAH aqueous solution. The obtained pattern resolved a line and space pattern of 0.30 μm at an exposure dose of 45 mJ / cm 2 in a ratio of 1: 1. The pattern shape was almost vertical, and no generation of residue was observed.

【0031】実施例2 参考例2で調製したレジスト溶液をシリコン基板上にス
ピンコート法で約 0.7μm 厚に塗布し、ホットプレート
上で90℃で90秒間プリベークし、その後、波長248nmの
レーザ光で露光した。露光後、直ちにホットプレート上
で 105℃で60秒間加熱処理し、0.17NのTMAH水溶液
で90秒間ディップ現像を行った。得られたパターンは露
光量50mJ/cm2 で0.30μm のライン&スペースパターン
を1:1に解像した。パターン形状はほぼ垂直であり、
残渣等の発生は見られなかった。
Example 2 The resist solution prepared in Reference Example 2 was applied on a silicon substrate by a spin coating method to a thickness of about 0.7 μm, prebaked on a hot plate at 90 ° C. for 90 seconds, and then laser light having a wavelength of 248 nm was used. Exposed. Immediately after the exposure, heat treatment was performed on a hot plate at 105 ° C. for 60 seconds, and dip development was performed for 90 seconds with a 0.17N TMAH aqueous solution. The obtained pattern resolved a line and space pattern of 0.30 μm at an exposure dose of 50 mJ / cm 2 in a ratio of 1: 1. The pattern shape is almost vertical,
No generation of residue was observed.

【0032】実施例3 参考例2で調製したレジスト溶液をシリコン基板上にス
ピンコート法で約 0.7μm 厚に塗布し、ホットプレート
上で 105℃で90秒間プリベークし、その後、X線(SO
R)で露光した。露光後、直ちにホットプレート上で 1
20℃で60秒間加熱処理し、0.17NのTMAH水溶液で 1
00秒間ディップ現像を行った。得られたパターンは、マ
スクの最小寸法である0.30μm のライン&スペースパタ
ーンを1:1に解像した。パターン形状はほぼ垂直であ
り、残渣等の発生は見られなかった。
Example 3 The resist solution prepared in Reference Example 2 was applied on a silicon substrate by a spin coating method to a thickness of about 0.7 μm, prebaked on a hot plate at 105 ° C. for 90 seconds, and then X-ray (SO
R). Immediately after exposure on hot plate 1
Heat treatment at 20 ℃ for 60 seconds, then use 0.17N TMAH aqueous solution 1
Dip development was performed for 00 seconds. The obtained pattern resolved the line and space pattern of 0.30 μm, which is the minimum dimension of the mask, in a ratio of 1: 1. The pattern shape was almost vertical, and no generation of residue was observed.

【0033】比較例1 参考例1で調製したレジスト溶液をシリコン基板上にス
ピンコート法で約 1.0μm 厚に塗布し、ホットプレート
上で 105℃で90秒間プリベークし、その後、波長 248nm
のレーザ光で露光した。露光後、直ちにホットプレート
上で 120℃で60秒間加熱処理し、0.27NのTMAH水溶
液で25秒間パドル現像を行った。得られたパターンは露
光量48mJ/cm2 で0.30μm のライン&スペースパターン
を解像したが、パターン形状はやや逆テーパ状であり、
0.35μm ライン&スペース以下のパターンには髭状の残
渣の発生が見られた。
Comparative Example 1 The resist solution prepared in Reference Example 1 was applied on a silicon substrate by a spin coating method to a thickness of about 1.0 μm, prebaked on a hot plate at 105 ° C. for 90 seconds, and then at a wavelength of 248 nm.
Was exposed to the laser light. Immediately after exposure, heat treatment was carried out on a hot plate at 120 ° C. for 60 seconds, and paddle development was performed for 25 seconds with a 0.27N TMAH aqueous solution. The obtained pattern resolved a line and space pattern of 0.30 μm at an exposure dose of 48 mJ / cm 2 , but the pattern shape was slightly reverse tapered,
A whisker-like residue was observed in the pattern below 0.35μm line & space.

【0034】比較例2 参考例2で調製したレジスト溶液をシリコン基板上にス
ピンコート法で約 0.7μm 厚に塗布し、ホットプレート
上で90℃で90秒間プリベークし、その後、波長248nmの
レーザ光で露光した。露光後、直ちにホットプレート上
で 105℃で60秒間加熱処理し、0.27NのTMAH水溶液
で25秒間パドル現像を行った。得られたパターンは、露
光量52mJ/cm2 で0.30μm のライン&スペースパターン
を解像したが、パターン形状はやや逆テーパ状であり、
0.35μm ライン&スペース以下のパターンには髭状の残
渣の発生が見られた。
Comparative Example 2 The resist solution prepared in Reference Example 2 was applied on a silicon substrate to a thickness of about 0.7 μm by a spin coating method, prebaked on a hot plate at 90 ° C. for 90 seconds, and then laser light having a wavelength of 248 nm was used. Exposed. Immediately after the exposure, heat treatment was performed on a hot plate at 105 ° C. for 60 seconds, and paddle development was performed for 25 seconds with a 0.27N TMAH aqueous solution. The obtained pattern resolved a line and space pattern of 0.30 μm at an exposure dose of 52 mJ / cm 2 , but the pattern shape was slightly reverse tapered,
A whisker-like residue was observed in the pattern below 0.35μm line & space.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に従えば、
水素添加フェノール樹脂、ヘキサメトキシメチルメラミ
ン含有率を高めたメラミン樹脂、電離放射線の照射によ
り酸を発生する酸発生剤及び溶剤を主成分として含有し
てなる化学増幅型レジスト組成物を用いてレジストパタ
ーンを形成するにあたり、その現像工程の現像率として
0.1 〜0.25Nの塩基性水溶液を用いることにより、パタ
ーンに髭状の残渣を発生させることなく、解像性及びパ
ターン形状に優れたパターンを得ることができる。
As described above, according to the present invention,
Resist pattern using a chemically amplified resist composition containing a hydrogenated phenol resin, a melamine resin having an increased hexamethoxymethylmelamine content, an acid generator that generates an acid upon irradiation with ionizing radiation, and a solvent as main components As the development rate of the development process
By using the basic aqueous solution of 0.1 to 0.25 N, a pattern excellent in resolution and pattern shape can be obtained without generating whiskers-like residues in the pattern.

フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G03F 7/32 7124−2H H01L 21/027 Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification number Office reference number FI technical display location G03F 7/32 7124-2H H01L 21/027

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 水素添加フェノール樹脂、ヘキサメトキ
シメチルメラミン含有率を高めたメラミン樹脂、電離放
射線の照射により酸を発生する酸発生剤及び溶剤を主成
分として含有してなるレジスト組成物を被処理基板状に
塗布する工程、露光工程、加熱処理工程及び現像工程を
順次含んでなる化学増幅型レジストパターンの形成方法
の現像工程において、0.1 〜0.25Nの塩基性水溶液を使
用することを特徴とするパターン形成方法。
1. A resist composition comprising a hydrogenated phenol resin, a melamine resin having an increased hexamethoxymethylmelamine content, an acid generator that generates an acid upon irradiation with ionizing radiation, and a solvent as main components. A basic aqueous solution of 0.1 to 0.25N is used in the developing step of the method for forming a chemically amplified resist pattern, which sequentially includes a step of applying on a substrate, an exposure step, a heat treatment step and a developing step. Pattern formation method.
【請求項2】 塩基性水溶液が0.15〜0.20Nである請求
項1に記載のパターン形成方法。
2. The pattern forming method according to claim 1, wherein the basic aqueous solution is 0.15 to 0.20 N.
【請求項3】 塩基性水溶液がテトラメチルアンモニウ
ムハイドロオキサイドまたはテトラエチルアンモニウム
ハイドロオキサイド水溶液である請求項1又は2に記載
のパターン形成方法。
3. The pattern forming method according to claim 1, wherein the basic aqueous solution is an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide or tetraethylammonium hydroxide.
【請求項4】 水素添加フェノール樹脂が水素添加ポリ
ビニルフェノールである請求項1〜3のいずれか1項に
記載のパターン形成方法。
4. The pattern forming method according to claim 1, wherein the hydrogenated phenol resin is hydrogenated polyvinylphenol.
【請求項5】 ヘキサメトキシメチルメラミン含有率を
高めたメラミン樹脂のヘキサメトキシメチルメラミン含
有率が85重量%以上である請求項1〜4のいずれか1項
に記載のパターン形成方法。
5. The pattern forming method according to claim 1, wherein the melamine resin having an increased hexamethoxymethylmelamine content has a hexamethoxymethylmelamine content of 85% by weight or more.
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KR1019930000153A KR0119508B1 (en) 1992-01-07 1993-01-07 Process and apparatus of chemically amplified resist pattern
US08/468,746 US5693145A (en) 1992-01-07 1995-06-06 Apparatus of formation of chemically amplified resist pattern
US08/735,570 US5723259A (en) 1992-01-07 1996-10-23 Negative type composition for chemically amplified resist and process and apparatus of formation of chemically amplified resist pattern

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0844061A (en) * 1994-07-26 1996-02-16 Nippon Zeon Co Ltd Resist composition
JP2002184673A (en) * 2000-12-15 2002-06-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Resist pattern formation method
JP2013044808A (en) * 2011-08-22 2013-03-04 Fujifilm Corp Method for forming resist pattern, resist pattern, crosslinkable negative resist composition, mold for nano-imprint, and photomask

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JP2013044808A (en) * 2011-08-22 2013-03-04 Fujifilm Corp Method for forming resist pattern, resist pattern, crosslinkable negative resist composition, mold for nano-imprint, and photomask

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