JPH06342214A - Fine resist pattern forming method - Google Patents
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- JPH06342214A JPH06342214A JP27963493A JP27963493A JPH06342214A JP H06342214 A JPH06342214 A JP H06342214A JP 27963493 A JP27963493 A JP 27963493A JP 27963493 A JP27963493 A JP 27963493A JP H06342214 A JPH06342214 A JP H06342214A
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- Materials For Photolithography (AREA)
- 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、レジストパターンの解像度を向上させることができ
るように改良された、微細レジストパターンの形成方法
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention generally relates to a method for forming a fine resist pattern, and more particularly, it is possible to form a fine resist pattern improved so that the resolution of the resist pattern can be improved. Regarding the method.
【0002】[0002]
【従来の技術】図13は、従来の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部分断面図
である。13 is a partial cross-sectional view of a semiconductor device in each step of the order of a conventional resist pattern forming method.
【0003】図13(a)を参照して、半導体基板1の
上に、ナフトキノンジアジド誘導体(感光剤)とノボラ
ック樹脂を含むレジスト膜2を塗布する。Referring to FIG. 13A, a resist film 2 containing a naphthoquinonediazide derivative (photosensitizer) and a novolac resin is applied onto a semiconductor substrate 1.
【0004】図13(b)を参照して、レジスト膜2
を、80〜100℃でプリベイクし、それによって、レ
ジスト膜2中に含まれている溶媒を蒸発させる。Referring to FIG. 13B, the resist film 2
Is prebaked at 80 to 100 ° C., whereby the solvent contained in the resist film 2 is evaporated.
【0005】図13(c)を参照して、フォトマスク3
を用いて、レジスト膜2に光を選択的に照射し、レジス
ト膜2中に画像を形成する。Referring to FIG. 13C, the photomask 3
Is used to selectively irradiate the resist film 2 with light to form an image in the resist film 2.
【0006】図13(d)を参照して、露光後の熱処理
(Post Exposure Bake: PEB )を温度100〜130℃
で行なう。PEBの処理によって、レジスト膜2中の溶
媒は蒸発し、かつ、感光剤がレジスト膜2中に拡散す
る。Referring to FIG. 13D, a heat treatment (Post Exposure Bake: PEB) after exposure is performed at a temperature of 100 to 130 ° C.
To do. The PEB process evaporates the solvent in the resist film 2 and diffuses the photosensitizer into the resist film 2.
【0007】図13(d)と(e)を参照して、レジス
ト膜2をアルカリ現像液で現像することによって、露光
部分が除去された、ポジ型レジストパターン4が形成さ
れる。Referring to FIGS. 13D and 13E, the resist film 2 is developed with an alkali developing solution to form a positive resist pattern 4 from which the exposed portion is removed.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】従来のレジストパター
ンの形成方法は以上のように行なわれており、レジスト
パターンの寸法が大きい時は問題はなかった。しかしな
がら、レジストパターンが微細化するにつれて、焦点深
度の要求を満足できなくなった。すなわち、レジストパ
ターンが微細化するにつれて、露光時における光学系の
焦点の変動が無視できなくなるという問題点が生じてき
た。The conventional method of forming a resist pattern is performed as described above, and there is no problem when the size of the resist pattern is large. However, as the resist pattern becomes finer, it becomes impossible to satisfy the requirement for the depth of focus. That is, as the resist pattern becomes finer, a problem arises that the fluctuation of the focus of the optical system during exposure cannot be ignored.
【0009】また、焦点深度の要求が満足されないた
め、図14に示すように、半導体基板1の表面中に段差
5が存在する場合においても、問題点があった。図14
を参照して、たとえば、位置Aに焦点を合わせると、位
置Bおよび位置Cでは、焦点が合わなくなる。このよう
な状態で露光されたレジスト膜2を現像すると、図15
を参照して、位置Aでは良好なレジストパターンが生成
するが、位置Bではくびれ50が生じ、また、位置Cで
は膜減り60が生じる。Since the requirement for the depth of focus is not satisfied, there is a problem even when the step 5 exists on the surface of the semiconductor substrate 1 as shown in FIG. 14
For example, if the position A is focused, the positions B and C are out of focus. When the exposed resist film 2 is developed in such a state, as shown in FIG.
Referring to, a good resist pattern is generated at the position A, but a constriction 50 occurs at the position B, and a film reduction 60 occurs at the position C.
【0010】また、従来の方法では、レジストパターン
の寸法が微細化するにつれて、露光エネルギの余裕度の
要求も満足できなくなった。露光エネルギの余裕度は、
図16(a)(b)を参照して、E0 /EC で表わされ
る。Further, according to the conventional method, as the size of the resist pattern becomes finer, the requirement for the margin of exposure energy cannot be satisfied. The margin of exposure energy is
It is represented by E 0 / E C with reference to FIGS.
【0011】露光量EC は、図16(a)を参照して、
パターンを形成するために要する最低露光エネルギを表
わす。露光エネルギがEC より小さいと、レジスト膜2
を現像しても、解像力が悪く、ひいてはパターン4aと
パターン4bとを切り離すことができない。The exposure amount E C can be calculated by referring to FIG.
It represents the minimum exposure energy required to form a pattern. If the exposure energy is smaller than E C , the resist film 2
, The resolution is poor and the pattern 4a and the pattern 4b cannot be separated.
【0012】露光量E0 は図16(b)を参照して、フ
ォトマスクの目標寸法通りにレジストパターン4を形成
するのに必要な露光エネルギである。通常、露光量E0
で、レジスト膜は露光される。The exposure dose E 0 is the exposure energy required to form the resist pattern 4 in accordance with the target dimensions of the photomask, as shown in FIG. 16 (b). Normally, the exposure amount E 0
Then, the resist film is exposed.
【0013】露光機の露光エネルギには変動があり、ま
たレジスト膜の膜厚も変動するため、露光エネルギの余
裕度は大きいほど望ましいが、レジストパターンが微細
化するにつれて、露光エネルギの余裕度は小さくなり、
ひいては微細レジストパターンを安定に形成することが
できなくなるという問題点があった。Since the exposure energy of the exposure machine fluctuates and the thickness of the resist film also fluctuates, it is preferable that the margin of exposure energy is large. However, as the resist pattern becomes finer, the margin of exposure energy becomes smaller. Getting smaller,
Consequently, there is a problem that a fine resist pattern cannot be stably formed.
【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、焦点深度を拡大できるように
改良された、微細レジストパターンの形成方法を提供す
ることにある。The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a method for forming a fine resist pattern which is improved so that the depth of focus can be increased.
【0015】この発明の他の目的は、露光エネルギの余
裕度を拡大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にある。Another object of the present invention is to provide a method of forming a fine resist pattern which is improved so that the margin of exposure energy can be expanded.
【0016】この発明のさらに他の目的は、解像力を向
上させ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にある。Still another object of the present invention is to provide an improved method of forming a fine resist pattern so that the resolution can be improved.
【0017】この発明のさらに他の目的は、L/Sが
0.5μm〜0.25μmの微細レジストパターンを形
成する方法を提供することにある。Still another object of the present invention is to provide a method for forming a fine resist pattern having L / S of 0.5 μm to 0.25 μm.
【0018】[0018]
【課題を解決するための手段】この発明に係る微細レジ
ストパターンの形成方法においては、まず、半導体基板
の上に、0−キノンジアジド化合物を含む感光剤と、水
酸基および芳香環を有するポリマーと、を含むレジスト
膜を形成する。上記レジスト膜に光を選択的に照射し、
該レジスト膜中に画像を形成する。第1回目の現像によ
り、上記レジスト膜をアルカリ現像液を用いて途中まで
現像する。現像を途中で止めた上記レジスト膜を熱処理
し、それによって、上記レジスト膜の表面と、上記レジ
スト膜の表面に残存している上記アルカリ現像液とを化
学反応させる。上記レジスト膜を、アルカリ現像液を用
いて、第2回目の現像を行ない、それによってレジスト
パターンを完成させる。In the method for forming a fine resist pattern according to the present invention, first, a photosensitizer containing a 0-quinonediazide compound and a polymer having a hydroxyl group and an aromatic ring are provided on a semiconductor substrate. A resist film containing is formed. Selectively irradiate the resist film with light,
An image is formed in the resist film. By the first development, the resist film is partially developed using an alkali developing solution. The resist film whose development has been stopped halfway is heat-treated, whereby the surface of the resist film and the alkali developing solution remaining on the surface of the resist film are chemically reacted. The resist film is developed a second time by using an alkali developing solution, thereby completing the resist pattern.
【0019】[0019]
【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、レジスト膜をアルカリ現像液を用いて途中
まで現像した後、該レジスト膜を加熱処理する。この加
熱処理によってレジスト膜の表面と、該レジスト膜の表
面に残存しているアルカリ現像液との化学反応によっ
て、露光部において溶解促進層が形成され、未露光部に
おいて難溶化層が形成される。According to the method of forming a fine resist pattern according to the present invention, the resist film is partially developed with an alkali developing solution, and then the resist film is heat-treated. By this heat treatment, the surface of the resist film is chemically reacted with the alkaline developer remaining on the surface of the resist film to form a dissolution promoting layer in the exposed portion and a poorly soluble layer in the unexposed portion. .
【0020】[0020]
【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.
【0021】図1(a)を参照して、半導体基板1の上
に、感光剤であるナフトキノンジアジド誘導体とノボラ
ック樹脂を含むレジスト膜2を形成する。Referring to FIG. 1A, a resist film 2 containing a naphthoquinonediazide derivative which is a photosensitizer and a novolac resin is formed on a semiconductor substrate 1.
【0022】図1(b)を参照して、レジスト膜2を、
80〜100℃の温度で、プリベイクし、レジスト膜2
中の溶媒を蒸発させる。Referring to FIG. 1B, the resist film 2 is
Pre-baked at a temperature of 80 to 100 ° C. to form a resist film 2
The solvent in is evaporated.
【0023】図1(c)を参照して、フォトマスク3を
用いて、レジスト膜2に光を選択的に照射し、レジスト
膜2中に画像を形成する。Referring to FIG. 1C, the resist film 2 is selectively irradiated with light using the photomask 3 to form an image in the resist film 2.
【0024】図1(d)を参照して、露光後、レジスト
膜2を100〜130℃の温度で熱処理(PEB処理)
し、レジスト膜2中の溶媒を蒸発させるとともに、感光
剤を拡散させる。PEB処理は、約1分間行なわれる。Referring to FIG. 1D, after exposure, the resist film 2 is heat treated at a temperature of 100 to 130 ° C. (PEB treatment).
Then, the solvent in the resist film 2 is evaporated and the photosensitive agent is diffused. The PEB process is performed for about 1 minute.
【0025】図1(e)を参照して、テトラメチルアン
モニウムハイドロキシドを含むアルカリ現像液で、約2
0秒間、パドル現像法により、第1回目の現像処理を行
なう。これにより、レジスト膜2は、途中まで現像され
る。この第1回めの現像は、後述するように、全現像時
間の1/10〜1/2の時間行なうのが好ましい。Referring to FIG. 1 (e), an alkali developing solution containing tetramethylammonium hydroxide was used to prepare about 2
The first development processing is performed by the paddle development method for 0 seconds. As a result, the resist film 2 is partially developed. The first development is preferably performed for 1/10 to 1/2 of the total development time, as described later.
【0026】図2は、パドル現像法を説明するための概
念図である。パドル現像装置7は、半導体基板1を下か
ら支持するための支持台9と、純水を供給するための配
管10と、現像液を供給するための配管11を備える。
支持台9は矢印R方向に回転する。FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining the paddle developing method. The paddle developing device 7 includes a support 9 for supporting the semiconductor substrate 1 from below, a pipe 10 for supplying pure water, and a pipe 11 for supplying a developing solution.
The support base 9 rotates in the arrow R direction.
【0027】図2を用いて、上記第1回目の現像の動作
を説明する。支持台9の上に、PEB処理が行なわれた
半導体基板1を載せる。半導体基板1を回転(1000
rpm)させながら、現像液を、配管11より半導体基
板1の上に供給する。その後、回転を止めて、約20秒
間現像する。その後、半導体基板1を回転させながら、
半導体基板1の上に純水を、配管10より供給する。そ
の後、半導体基板1を乾燥させる。The operation of the first development will be described with reference to FIG. The semiconductor substrate 1 that has been subjected to PEB processing is placed on the support 9. Rotate the semiconductor substrate 1 (1000
The developing solution is supplied onto the semiconductor substrate 1 through the pipe 11 while being rotated at (rpm). Then, the rotation is stopped and the development is performed for about 20 seconds. Then, while rotating the semiconductor substrate 1,
Pure water is supplied onto the semiconductor substrate 1 through the pipe 10. Then, the semiconductor substrate 1 is dried.
【0028】図1(f)に戻って、50〜130℃の温
度で、好ましくは約100℃で、1分間、レジスト膜2
を加熱する。Returning to FIG. 1F, the resist film 2 is heated at a temperature of 50 to 130 ° C., preferably about 100 ° C. for 1 minute.
To heat.
【0029】この加熱処理によって、図3(a)(b)
に示す反応式に従って、レジスト膜2の表面と残存アル
カリ現像液とが反応する。この加熱は、化学反応を促進
するためのベーキングであるので、以下、この加熱をC
EBと略称する。By this heat treatment, as shown in FIGS.
The surface of the resist film 2 reacts with the residual alkali developer according to the reaction formula shown in FIG. Since this heating is baking to accelerate the chemical reaction, this heating will be referred to as C below.
It is abbreviated as EB.
【0030】図3(a)と図1(f)を参照して、未露
光領域においては、レジスト膜中のナフトキノンジアジ
ド誘導体とノボラック樹脂とがアゾカップリングまたは
アゾオキシカップリングによって結合し、難溶化層12
が形成される。アゾカップリングおよびアゾキシカップ
リング反応は、レジスト膜の表面の上に残っているアル
カリを触媒として進む。Referring to FIGS. 3 (a) and 1 (f), in the unexposed region, the naphthoquinonediazide derivative in the resist film and the novolak resin are bonded by azo coupling or azooxy coupling, and it is difficult. Solution layer 12
Is formed. The azo coupling and the azoxy coupling reaction proceed with the alkali remaining on the surface of the resist film as a catalyst.
【0031】一方、図3(b)と図1(f)とを参照し
て、露光領域においては、ナフトキノンジアジド誘導体
が分解して生じたケテンに水が付加して、インデンカル
ボン酸誘導体が生成し、ひいては、溶解促進層13が形
成される。On the other hand, referring to FIG. 3 (b) and FIG. 1 (f), in the exposed region, water is added to the ketene generated by the decomposition of the naphthoquinonediazide derivative to form an indenecarboxylic acid derivative. Consequently, the dissolution promoting layer 13 is formed.
【0032】図1(f)と図2を参照して、難溶化層1
2と溶解促進層13を含む半導体基板1を、支持台9の
上に載せる。半導体基板1を回転(1000rpm)さ
せながら、配管11より現像液を半導体基板1の上に供
給する。その後、回転を止めて、レジスト膜2を、40
秒間現像する。With reference to FIGS. 1F and 2, the poorly soluble layer 1
The semiconductor substrate 1 including 2 and the dissolution promoting layer 13 is placed on the support 9. While rotating (1000 rpm) the semiconductor substrate 1, the developer is supplied onto the semiconductor substrate 1 through the pipe 11. After that, the rotation is stopped and the resist film 2 is set to 40
Develop for seconds.
【0033】これによって、図1(g)を参照して、レ
ジスト膜2の現像は完全に進行し、レジストパターン4
が形成される。図1(f)を参照して、露光部において
溶解促進層13が形成され、一方、未露光部において難
溶化層12が形成されているので、溶解のコントラスト
は強まり、レジストパターン4は、高精度に、安定して
形成される。As a result, referring to FIG. 1 (g), the development of the resist film 2 proceeds completely, and the resist pattern 4 is formed.
Is formed. With reference to FIG. 1F, since the dissolution promoting layer 13 is formed in the exposed portion and the hardly soluble layer 12 is formed in the unexposed portion, the contrast of dissolution is enhanced and the resist pattern 4 is high. Stable formation with high accuracy.
【0034】また、図1(f)と図4を参照して、溶解
促進層13の作用により、最低露光エネルギEC は小さ
くなり、一方、パターンの側壁に形成された難溶化層1
2の作用で、フォトマスクの目標寸法通りにレジストパ
ターンを形成するのに必要な露光エネルギ(E0 )は大
きくなる。したがって、露光エネルギの余裕度(E0/
EC )は大きくなる。Further, referring to FIGS. 1 (f) and 4, due to the action of the dissolution promoting layer 13, the minimum exposure energy E C becomes small, while the hardly soluble layer 1 formed on the side wall of the pattern.
By the action of 2, the exposure energy (E 0 ) required to form the resist pattern in accordance with the target dimension of the photomask becomes large. Therefore, the margin of exposure energy (E 0 /
E C ) becomes larger.
【0035】表1は、現像時間の合計(第1回目の現像
時間+第2回目の現像時間)を60秒とし、第1回目の
現像時間を種々変化させて得た、E0 /EC ,形状のフ
ォーカスマージンおよびレジスト寸法のフォーカスマー
ジンの値をまとめたものである。これらは、L/Sが
0.45μm,0.40μm,0.35μmの3種の場
合について求められた。Table 1 shows that the total development time (first development time + second development time) was 60 seconds, and the first development time was variously changed to obtain E 0 / E C. , The focus margin of the shape and the focus margin of the resist dimension are summarized. These were obtained for three types of L / S of 0.45 μm, 0.40 μm, and 0.35 μm.
【0036】表1においては、参考例として、CEB処
理の温度が60℃の場合のデータも掲載されている。ま
た、現像を1回で行なう従来の現像法を行なって得たデ
ータについても掲載されている。In Table 1, as a reference example, data when the temperature of CEB treatment is 60 ° C. is also shown. In addition, the data obtained by performing the conventional development method in which the development is performed once is also described.
【0037】表1から明らかなように、第1回目の現像
時間が10秒であり、第2回目の現像時間が50秒のと
きに、露光エネルギの余裕度(E0 /EC )は最も大き
くなっており、かつ、形状および寸法のフォーカスマー
ジンが最も大きくなっていた。As is clear from Table 1, when the first development time is 10 seconds and the second development time is 50 seconds, the margin of exposure energy (E 0 / E C ) is the highest. The focus margin of shape and size was the largest.
【0038】さらに、実験を行なった結果、第1回目の
現像は、全現像時間の1/10以上、必要なことがわか
った。第1回目の現像時間が全現像時間の1/10より
も少ないと、図5(b)を参照して、パターン2がうま
く形成されない。なお、図5(a)は、パターン2が正
常に形成された場合の半導体装置の断面図である。ま
た、第1回目の現像時間が全現像時間の1/2よりも大
きいと、表1を参照して、像ができなくなる。以上の結
果より、第1回目の現像は、全現像時間の1/10〜1
/2の時間、行なうのが好ましい。Further, as a result of experiments, it was found that the first development was required for 1/10 or more of the total development time. When the first development time is less than 1/10 of the total development time, pattern 2 is not formed well with reference to FIG. Note that FIG. 5A is a cross-sectional view of the semiconductor device when the pattern 2 is normally formed. If the first development time is longer than ½ of the total development time, referring to Table 1, an image cannot be formed. From the above results, the first development is 1/10 to 1 of the total development time.
It is preferable to do this for a time of / 2.
【0039】[0039]
【表1】 [Table 1]
【0040】図6は、CEBの温度を種々変化させたと
きの、フォーカスオフセットと露光エネルギの余裕度
(E0 /EC )との関係図である。現像は、第1回目の
現像時間が10秒で、第2回目の現像時間が50秒にな
るように、行なわれた。評価されたパターンは、0.4
μmL/Sのパターンであった。CEBの温度として、
85℃、100℃、120℃の3種類が選ばれた。な
お、図6中には、従来方法(CEB処理を行なわない方
法)を行なって得たデータも掲載されている。FIG. 6 is a relationship diagram between the focus offset and the exposure energy margin (E 0 / E C ) when the CEB temperature is variously changed. The development was performed so that the first development time was 10 seconds and the second development time was 50 seconds. The evaluated pattern is 0.4
The pattern was μmL / S. As the temperature of CEB,
Three types of 85 ° C, 100 ° C and 120 ° C were selected. Note that FIG. 6 also shows data obtained by performing the conventional method (method without CEB treatment).
【0041】図7は、横軸にCEB温度を取り、縦軸に
E0 /Ec の値を取って、プロットしたものである。図
6と図7から明らかなように、CEB温度が100℃の
ときに、E0 /Ec の値が最も大きくなることがわかっ
た。また、CEB温度の好ましい範囲は、85℃〜12
0℃であることも明らかとなった。In FIG. 7, the CEB temperature is plotted on the horizontal axis and the value of E 0 / E c is plotted on the vertical axis, which is plotted. As is clear from FIGS. 6 and 7, it was found that the value of E 0 / E c was the largest when the CEB temperature was 100 ° C. Moreover, the preferable range of the CEB temperature is 85 ° C. to 12 ° C.
It was also revealed to be 0 ° C.
【0042】本実施例に従うと、図8を参照して、半導
体基板の表面に段差が存在する場合において、焦点が合
った部分(A)だけでなく、焦点がずれた部分(B,
C)でも、良好なレジストパターン4が形成される。す
なわち、本実施例によれば、焦点深度が大きく拡大され
る。According to the present embodiment, referring to FIG. 8, when there is a step on the surface of the semiconductor substrate, not only the in-focus portion (A) but also the out-of-focus portion (B,
Also in C), a good resist pattern 4 is formed. That is, according to this embodiment, the depth of focus is greatly expanded.
【0043】図9と図10は、0.4μmL/Sパター
ンに対し、照射量(照射時間msで表されている。な
お、照度は500mW/cm2 である)とフォーカスオ
フセット(μm)をマトリックスで変化させた時の、各
照射量でのレジスト寸法とフォーカスオフセットとの関
係をグラフで表したものである。これらの図において、
上の曲線から下の曲線に向かうにつれて、照射量が増加
している。FIGS. 9 and 10 show the matrix of the irradiation amount (expressed in irradiation time ms. The illuminance is 500 mW / cm 2 ) and the focus offset (μm) for the 0.4 μmL / S pattern. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the resist size and the focus offset at each irradiation amount when changed with. In these figures,
The dose increases from the upper curve to the lower curve.
【0044】図9は、従来の現像方法によるもので、現
像時間は60秒であった。パターンは、0.40μmL
/Sのものが選ばれた。図10は、本発明によるもの
で、第1回目の現像時間が10秒で、第2回目の現像時
間が50秒で、CEB温度は100℃であった。パター
ンは、0.40μmL/Sのものが選ばれた。図9およ
び図10において、縦軸はレジストの寸法であり、横軸
はフォーカスオフセットの値である。FIG. 9 shows a conventional developing method, and the developing time was 60 seconds. The pattern is 0.40 μmL
/ S was selected. FIG. 10 shows the result of the present invention. The first developing time was 10 seconds, the second developing time was 50 seconds, and the CEB temperature was 100 ° C. A pattern of 0.40 μmL / S was selected. 9 and 10, the vertical axis represents the resist size, and the horizontal axis represents the focus offset value.
【0045】照射量の少ないときは、レジスト寸法は、
フォーカス変動に対して、太い寸法で推移する。照射量
が多くなるにつれて、レジスト寸法は、フォーカス変動
に対して、細い寸法で推移する。同時に、各照射量のフ
ォーカス変動による寸法推移は、照射量の少ない所では
凹型となる、つまり、デフォーカスによりラインアンド
スペースがつながる傾向になる。これに対し、照射量の
多い所では、各照射量のフォーカス変動による寸法推移
は、凸型となる、すなわち、デフォーカスにより、ライ
ンアンドスペースが断線する傾向となる。When the irradiation dose is small, the resist size is
It changes to a thick dimension in response to focus fluctuations. As the irradiation amount increases, the resist dimension changes to a smaller dimension with respect to the focus fluctuation. At the same time, the dimensional transition due to the focus variation of each irradiation amount becomes concave at a place where the irradiation amount is small, that is, the line and space tends to be connected due to defocus. On the other hand, in a place where the irradiation amount is large, the dimensional transition due to the focus variation of each irradiation amount becomes convex, that is, the line and space tends to be broken due to defocus.
【0046】レジスト寸法がマスク設計値(0.40μ
mL/S)どおりに仕上がるときの、寸法のフォーカス
マージン(レジスト寸法:0.40μm±0.05μ
m)は、従来現像方法では、図9中の550ms照射量
付近を参照して、−0.3μm〜+0.6μm(Ran
ge0.9μm)となる。本発明によれば、図10中
の、575msと600msの中間付近を参照して、外
挿して考えると、寸法フォーカスマージンは、−0.7
μm〜+0.9μm(Range1.6μm)となり、
その結果、0.7μmもフォーカスマージンが向上す
る。また、より照射量を多くした凸型の部分のフォーカ
スマージンも、全体的に向上していることが明らかとな
った。The resist size is the mask design value (0.40 μ
Dimensional focus margin (resist dimension: 0.40 μm ± 0.05 μ) when finished as mL / S)
In the conventional developing method, m) is −0.3 μm to +0.6 μm (Ran by referring to the vicinity of the irradiation amount of 550 ms in FIG.
ge 0.9 μm). According to the present invention, when extrapolating and considering with reference to the vicinity of the middle of 575 ms and 600 ms in FIG. 10, the dimension focus margin is -0.7.
μm to +0.9 μm (Range 1.6 μm),
As a result, the focus margin is improved by 0.7 μm. It was also found that the focus margin of the convex portion where the irradiation amount was increased was also improved as a whole.
【0047】なお、上記実施例では、ベースポリマーと
してノボラック樹脂を例示したが、この発明はこれに限
られるものではない。すなわち、図11を参照して、モ
ノマー群(a)に属するフェノール11、クレゾール1
2、レゾルシノール13、メチルレゾルシノール14、
キシレノール15、カテコール16、ヒドロキノン1
7、フロログルシン18、1,2,4−ベンゼントリオ
ールから選ばれるモノマーと、モノマー群(b)に属す
るホルマリン20、アセトアルデヒド21、アセトン2
2、ベンズアルデヒド23から選ばれる共重合モノマー
との共重合体も好ましく使用し得る。In the above examples, the novolac resin was used as the base polymer, but the present invention is not limited to this. That is, referring to FIG. 11, phenol 11 and cresol 1 belonging to the monomer group (a)
2, resorcinol 13, methylresorcinol 14,
Xylenol 15, catechol 16, hydroquinone 1
7, a monomer selected from phloroglucin 18, 1,2,4-benzenetriol, and formalin 20, acetaldehyde 21, acetone 2 belonging to the monomer group (b)
2, a copolymer with a copolymerization monomer selected from benzaldehyde 23 can also be preferably used.
【0048】また、上記実施例では、感光剤としてナフ
トキノジアジド誘導体を例示した。これには、具体的
に、図12を参照して、1,2−ナフトキノンジアジド
−4−スルホン酸エステル24、1,2−ナフトキノン
ジアジド−5−スルホン酸エステル25、2,1−ナフ
トキノンジアジド−4−スルホン酸エルテル26、2,
1−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸エステル2
7が感光母体29に結合した感光剤が含まれる。また、
1,2−ベンゾキノンジアジド−4−スルホン酸エステ
ル24が感光母体29に結合してなる感光剤も、好まし
く使用される。In the above examples, the naphthoquinodiazide derivative was used as the photosensitizer. Specifically, referring to FIG. 12, 1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid ester 24, 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester 25, 2,1-naphthoquinonediazide- 4-sulfonic acid eruter 26,2
1-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid ester 2
7 includes a photosensitizer in which the photosensitizer base 29 is bonded. Also,
A photosensitizer obtained by binding 1,2-benzoquinonediazide-4-sulfonic acid ester 24 to a photoconductor 29 is also preferably used.
【0049】[0049]
【発明の効果】以上説明したとおり、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、レジスト膜を
アルカリ現像液を用いて途中まで現像した後、該レジス
ト膜を熱処理(CEB)する。この加熱処理によって、
レジスト膜の表面とレジスト膜の表面に残存するアルカ
リ現像液とが化学反応し、露光部において溶解促進層が
形成され、未露光部において難溶化層が形成される。そ
の結果、焦点深度を拡大でき、かつ露光エネルギの余裕
度を拡大でき、さらに、解像力を向上させることができ
るという効果を奏する。As described above, according to the method of forming a fine resist pattern according to the present invention, the resist film is partially developed with an alkali developing solution, and then the resist film is heat-treated (CEB). By this heat treatment,
The surface of the resist film and the alkaline developer remaining on the surface of the resist film chemically react with each other to form a dissolution promoting layer in the exposed portion and a poorly soluble layer in the unexposed portion. As a result, the depth of focus can be increased, the margin of exposure energy can be increased, and the resolution can be improved.
【図1】本発明の一実施例に係る微細レジストパターン
形成方法の順序の各工程における半導体装置の部分断面
図である。FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a semiconductor device in each step of an order of a method for forming a fine resist pattern according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明において採用されるパドル現像の方法を
示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a method of paddle development adopted in the present invention.
【図3】途中まで現像したレジスト膜をCEB処理した
ときの、未露光領域と露光領域の表面で起こっている反
応の反応式を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a reaction formula of a reaction occurring on the surfaces of an unexposed region and an exposed region when a resist film developed halfway is subjected to CEB treatment.
【図4】本実施例において、E0 /Ec が大きくなる様
子を図示したものである。FIG. 4 illustrates how E 0 / E c increases in the present embodiment.
【図5】第1回目の現像時間が短いときのレジストパタ
ーンの様子を図示したものである。FIG. 5 illustrates a state of a resist pattern when the first development time is short.
【図6】種々のCEB温度における、フォーカスオフセ
ットと露光エネルギの余裕度(E0 /EC )との関係図
である。FIG. 6 is a relationship diagram between a focus offset and an exposure energy margin (E 0 / E C ) at various CEB temperatures.
【図7】CEB温度とE0 /EC との関係を示した図で
ある。FIG. 7 is a diagram showing a relationship between CEB temperature and E 0 / E C.
【図8】段差部を有する半導体基板を用いて、本発明を
実行し、得られたレジストパターンの断面図である。FIG. 8 is a sectional view of a resist pattern obtained by carrying out the present invention using a semiconductor substrate having a step portion.
【図9】照射量を種々変え、かつ従来の現像方法を行な
ったときの、フォーカスオフセットとレジストパターン
の寸法との関係図である。FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the focus offset and the size of the resist pattern when the conventional developing method is performed with various irradiation doses.
【図10】照射量を種々変え、かつ、本発明の現像方法
を行なったたときの、フォーカスオフセットとレジスト
パターンの寸法との関係図である。FIG. 10 is a relationship diagram between the focus offset and the size of the resist pattern when the developing method of the present invention is performed with various irradiation doses.
【図11】本発明に使用されるポリマーの、共重合モノ
マー成分の化学式を示した図である。FIG. 11 is a diagram showing a chemical formula of a copolymerization monomer component of the polymer used in the present invention.
【図12】本発明に使用される感光剤の感光母体に結合
される、感光成分の化学式を示した図である。FIG. 12 is a diagram showing a chemical formula of a photosensitive component to be bonded to a photosensitive base of a photosensitive agent used in the present invention.
【図13】従来の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部分断面図である。FIG. 13 is a partial cross-sectional view of the semiconductor device in each step of the order of the conventional resist pattern forming method.
【図14】半導体基板の表面に段差が存在するときに、
焦点ずれが生じる理由を示した図である。FIG. 14 shows a case where a step exists on the surface of a semiconductor substrate,
It is the figure which showed the reason that defocus occurs.
【図15】従来の方法における問題点を示した図であ
る。FIG. 15 is a diagram showing a problem in the conventional method.
【図16】露光エネルギの余裕度(E0 /EC )の概念
を説明するための図である。FIG. 16 is a diagram for explaining the concept of a margin of exposure energy (E 0 / E C ).
1 半導体基板 2 レジスト膜 3 フォトマスク 4 レジストパターン 1 semiconductor substrate 2 resist film 3 photomask 4 resist pattern
Claims (4)
化合物を含む感光剤と、水酸基および芳香環を有するポ
リマーと、を含むレジスト膜を形成する工程と、 前記レジスト膜に光を選択的に照射し、それによって該
レジスト膜中に画像を形成する工程と、 前記レジスト膜をアルカリ現像液を用いて途中まで現像
する第1回目の現像工程と、 現像を途中で止めた前記レジスト膜を熱処理し、それに
よって、前記レジスト膜の表面と、該レジスト膜の表面
に残存している前記アルカリ現像液とを化学反応させる
工程と、 前記レジスト膜を、アルカリ現像液を用いて、再度現像
し、それによってレジストパターンを完成させる第2回
目の現像工程と、 を備えた、微細レジストパターンの形成方法。1. A step of forming, on a semiconductor substrate, a resist film containing a photosensitizer containing a 0-quinonediazide compound and a polymer having a hydroxyl group and an aromatic ring, and the resist film is selectively irradiated with light. Then, a step of forming an image in the resist film thereby, a first developing step of developing the resist film halfway with an alkali developing solution, and a heat treatment of the resist film whose development is stopped halfway The step of chemically reacting the surface of the resist film with the alkaline developer remaining on the surface of the resist film, and developing the resist film again with the alkaline developer, And a second developing step for completing the resist pattern by the step of forming a fine resist pattern.
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 polymer includes novolac resin,
The method for forming a fine resist pattern according to claim 1.
ンを完成させるために最小限必要な現像時間の、1/1
0〜1/2の時間で行なわれる、請求項1に記載の、微
細レジストパターンの形成方法。3. The first development is 1/1 times the minimum development time required to complete a resist pattern.
The method for forming a fine resist pattern according to claim 1, wherein the method is performed in a time of 0 to 1/2.
処理は、85℃〜120℃の温度で行なわれる、請求項
1に記載の、微細レジストパターンの形成方法。4. The method for forming a fine resist pattern according to claim 1, wherein the heat treatment for causing the chemical reaction is performed at a temperature of 85 ° C. to 120 ° C.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27963493A JPH06342214A (en) | 1993-04-09 | 1993-11-09 | Fine resist pattern forming method |
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DE19944411846 DE4411846C2 (en) | 1993-04-09 | 1994-04-06 | Process for producing a fine resist pattern |
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---|---|---|---|
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6171761B1 (en) * | 1998-07-15 | 2001-01-09 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Resist pattern forming method utilizing multiple baking and partial development steps |
JP2013175505A (en) * | 2012-02-23 | 2013-09-05 | Murata Mfg Co Ltd | Ceramic electronic component manufacturing method and ceramic electronic component |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
BE516129A (en) * | 1949-07-23 | |||
JP2693472B2 (en) * | 1987-11-26 | 1997-12-24 | 株式会社東芝 | Resist |
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1993
- 1993-11-09 JP JP27963493A patent/JPH06342214A/en not_active Withdrawn
-
1994
- 1994-04-06 DE DE19944411846 patent/DE4411846C2/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-04-06 KR KR1019940007170A patent/KR0123265B1/en not_active IP Right Cessation
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KR0123265B1 (en) | 1997-11-11 |
DE4411846A1 (en) | 1994-10-13 |
DE4411846C2 (en) | 1999-04-22 |
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