JP3071401B2 - Fine pattern forming material, method of manufacturing semiconductor device using the same, and semiconductor device - Google Patents

Fine pattern forming material, method of manufacturing semiconductor device using the same, and semiconductor device

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JP3071401B2
JP3071401B2 JP9080940A JP8094097A JP3071401B2 JP 3071401 B2 JP3071401 B2 JP 3071401B2 JP 9080940 A JP9080940 A JP 9080940A JP 8094097 A JP8094097 A JP 8094097A JP 3071401 B2 JP3071401 B2 JP 3071401B2
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【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体プロセスに
おいて、レジストパターンを形成する際にパターンの分
離サイズ又はホール開口サイズを縮小する微細分離レジ
ストパターン用の材料と、それを用いた微細分離パター
ンの形成方法、さらにはこの微細分離レジストパターン
を用いた半導体装置の製造方法、ならびにこの製造方法
によって製造された半導体装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a material for a finely divided resist pattern which reduces the pattern separation size or hole opening size when a resist pattern is formed in a semiconductor process, and a fine separation pattern using the same. The present invention relates to a formation method, a method of manufacturing a semiconductor device using the finely separated resist pattern, and a semiconductor device manufactured by the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体デバイスの高集積化に伴って、製
造プロセスに要求される配線及び分離幅は、非常に微細
化されている。一般的に、微細パターンの形成は、フォ
トリソグラフィ技術によりレジストパターンを形成し、
その後に、形成したレジストパターンをマスクとして、
下地の各種薄膜をエッチングする方法により行われてい
る。
2. Description of the Related Art As semiconductor devices become more highly integrated, wiring and isolation widths required for a manufacturing process are extremely reduced. Generally, a fine pattern is formed by forming a resist pattern by photolithography technology,
Then, using the formed resist pattern as a mask,
It is performed by a method of etching various underlying thin films.

【0003】そのため、微細パターンの形成において
は、フォトリソグラフィー技術が非常に重要となる。フ
ォトリソグラフィー技術は、レジスト塗布、マスク合わ
せ、露光、現像で構成されており、微細化に対しては露
光波長の制約から、微細化には限界が生じている。さら
に、従来のリソグラフィプロセスでは、レジストの耐エ
ッチング性を制御することが困難であり、耐エッチング
性の制御により、エッチング後のパターン側壁表面を粗
面化するなど、表面形状を制御することは不可能であっ
た。
Therefore, photolithography is very important in forming a fine pattern. The photolithography technology is composed of resist coating, mask alignment, exposure, and development, and there is a limit in miniaturization due to the restriction on the exposure wavelength. Further, in the conventional lithography process, it is difficult to control the etching resistance of the resist, and it is not possible to control the surface shape by controlling the etching resistance, for example, to roughen the pattern side wall surface after etching. It was possible.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来の露光によるフォトリソグラフィ技術では、その波
長の限界を超える微細なレジストパターンの形成は困難
であった。本発明は、分離パターン、ホールパターンの
微細化に於て、波長限界を超えるパターン形成を可能と
する微細分離レジストパターン形成を実現する、下地レ
ジストを溶解しない水溶性の材料を提供するとともに、
これを用いた微細分離レジストパターン形成技術を提供
するものであり、また、従来のリソグラフィ技術では制
御が困難であったエッチング後のパターン側壁表面形状
を粗面化する手法を提供するものである。さらにはその
微細分離レジストパターン形成技術を用いた半導体装置
の製造方法を提供するものであり、またこの製造方法に
よって製造した半導体装置を提供しようとするものであ
る。
As described above,
With the conventional photolithography technology using exposure, it has been difficult to form a fine resist pattern exceeding the wavelength limit. The present invention provides a water-soluble material that does not dissolve the underlying resist, which realizes the formation of a fine separation resist pattern that enables the formation of a pattern exceeding the wavelength limit in the miniaturization of the separation pattern and the hole pattern.
An object of the present invention is to provide a technique for forming a finely divided resist pattern using the same, and to provide a method for roughening the surface shape of a pattern side wall after etching, which is difficult to control with conventional lithography techniques. It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device using the fine separation resist pattern forming technique, and to provide a semiconductor device manufactured by this manufacturing method.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】この発明の微細パターン
形成材料は、ポリビニルアルコールを除く水溶性樹脂の
1種類を主成分とし、水または水と水溶性有機溶媒との
混合溶媒を溶媒として溶解し酸を供給する第1のレジ
ストパターンの上に形成され前記第1のレジストパター
ンからの酸により前記第1のレジストパターンに接する
部分で架橋反応を生じて架橋膜を形成し、非架橋部分は
剥離されることを特徴とするものである。また、この発
明の微細パターン形成材料は、前記水溶性樹脂として、
ポリアクリル酸、ポリビニルアセタール、ポリビニルピ
ロリドン、ポリエチレンイミン、ポリエチレンオキシ
ド、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリビニルア
ミン、ポリアリルアミン、オキサゾリン基含有水溶性樹
脂、水溶性メラミン樹脂、水溶性尿素樹脂、アルキッド
樹脂、スルホンアミドのうちの1種類、又はこれらの塩
のうちいずれか1種類を主成分とすることを特徴とする
ものである。
Means for Solving the Problems The fine pattern forming material of the present invention comprises, as a main component, one type of water-soluble resin except polyvinyl alcohol, and comprises water or water and a water-soluble organic solvent.
Dissolve the mixed solvent as a solvent and supply the acid
The first resist pattern formed on the strike pattern
In contact with the first resist pattern by the acid from the resist
A cross-linking reaction occurs at the portion to form a cross-linked film, and the non-cross-linked portion
It is characterized by being peeled off . Further, the fine pattern forming material of the present invention, as the water-soluble resin,
Polyacrylic acid, polyvinyl acetal, Poribinirupi <br/> Rorido down, Po Li ethyleneimine, polyethylene oxide, styrene - maleic anhydride copolymer, polyvinyl amine, polyallylamine, oxazoline group-containing water-soluble resin, water-soluble melamine resins, water sex urea resins, alkyd resins, one kind, and Hakodate these salts of sulfonamide
Or any one of them as a main component.

【0006】また、この発明の微細パターン形成材料
は、水溶性樹脂の2種類以上の混合物、あるいは前記水
溶性樹脂の2種類以上による共重合物を主成分とし、
または水と水溶性有機溶媒との混合溶媒を溶媒として溶
解し酸を供給する第1のレジストパターンの上に形成
され前記第1のレジストパターンからの酸により前記第1
のレジストパターンに接する部分で架橋反応を生じて架
橋膜を形成し、非架橋部分は剥離されることを特徴とす
るものである。また、この発明の微細パターン形成材料
は、前記水溶性樹脂として、ポリアクリル酸、ポリビニ
ルアセタール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアル
コール、ポリエチレンイミン、ポリエチレンオキシド、
スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリビニルアミ
ン、ポリアリルアミン、オキサゾリン基含有水溶性樹
脂、水溶性メラミン樹脂、水溶性尿素樹脂、アルキッド
樹脂、スルホンアミドのうちの1種類、又はこれらの2
種類以上の混合物、或いはこれらの塩を主成分とするこ
とを特徴とするものである。
Further, the fine pattern forming material of the present invention, a mixture of two or more water-soluble resin, or a copolymer with two or more kinds of the water-soluble resin as a main component, water
Alternatively, use a mixed solvent of water and a water-soluble organic solvent
Construed, formed on the first resist pattern supplying acid
The first resist pattern and acid from the first resist pattern.
Rack caused a crosslinking reaction with a portion in contact with the resist pattern
A bridge film is formed, and the non-crosslinked portion is peeled off . Further, the fine pattern forming material of the present invention, as the water-soluble resin, polyacrylic acid, polyvinyl acetal, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl alcohol, polyethylene imine, polyethylene oxide,
One of styrene-maleic anhydride copolymer, polyvinylamine, polyallylamine, oxazoline group-containing water-soluble resin, water-soluble melamine resin, water-soluble urea resin, alkyd resin, sulfonamide, or two of these
It is characterized by a mixture of more than one kind or a salt thereof as a main component.

【0007】また、この発明の微細パターン形成材料
は、水溶性架橋剤の1種類又は前記水溶性架橋剤の2種
類以上の混合物を主成分とし、水または水と水溶性有機
溶媒との混合溶媒を溶媒として溶解し酸を供給する第
1のレジストパターンの上に形 成され前記第1のレジスト
パターンからの酸により前記第1のレジストパターンに
接する部分で架橋反応を生じて架橋膜を形成し、非架橋
部分は剥離されることを特徴とするものである。また、
この発明の微細パターン形成材料は、前記水溶性架橋剤
として、メラミン誘導体、尿素誘導体、ベンゾグアナミ
ン、グリコールウリルのうちの1種類又はこれらの2種
類以上の混合物を主成分とすることを特徴とするもので
ある。
[0007] The fine pattern forming material of the present invention comprises, as a main component, one kind of water-soluble crosslinking agent or a mixture of two or more kinds of the above-mentioned water-soluble crosslinking agents, and contains water or water and a water-soluble organic compound.
Dissolving a mixed solvent with a solvent as a solvent and supplying an acid;
It made form over the first resist pattern first resist
To the first resist pattern by acid from the pattern
A cross-linking reaction occurs at the contacting part to form a cross-linked film,
The part is peeled off . Also,
The material for forming a fine pattern according to the present invention is characterized in that, as the water-soluble crosslinking agent, one of melamine derivatives, urea derivatives, benzoguanamine, and glycoluril or a mixture of two or more thereof is used as a main component. It is.

【0008】また、この発明の微細パターン形成材料
は、前記メラミン誘導体として、メラミン、アルコキシ
メチレンメラミンのうちの1種類又はこれらの混合物を
主成分とすることを特徴とするものである。また、この
発明の微細パターン形成材料は、前記尿素誘導体とし
て、尿素、アルコキシメチレン尿素、N−アルコキシメ
チレン尿素、エチレン尿素、エチレン尿素カルボン酸の
1種類又はこれらの2種類以上の混合物を主成分とする
ことを特徴とするものである。
[0008] The fine pattern forming material of the present invention is characterized in that the melamine derivative contains one of melamine and alkoxymethylenemelamine or a mixture thereof as a main component. Further, the fine pattern forming material of the present invention comprises, as a main component, one of urea, alkoxymethylene urea, N-alkoxymethylene urea, ethylene urea, ethylene urea carboxylic acid, or a mixture of two or more thereof as the urea derivative. It is characterized by doing.

【0009】また、この発明の微細パターン形成材料
は、水溶性樹脂の1種類又は2種類以上と水溶性架橋剤
の1種類または2種類以上との混合物を主成分とし、
または水と水溶性有機溶媒との混合溶媒を溶媒として溶
解し酸を供給する第1のレジストパターンの上に形成
され前記第1のレジストパターンからの酸により前記第1
のレジストパターンに接する部分で架橋反応を生じて架
橋膜を形成し、非架橋部分は剥離されることを特徴とす
るものである。また、この発明の微細パターン形成材料
は、前記水溶性樹脂としてポリビニルアセタール、ポリ
ビニルアルコール、又はポリビニルアルコールとポリビ
ニルアセタールとの混合物のいずれかを用い、前記水溶
性架橋剤としてメラミン誘導体、尿素誘導体、又はメラ
ミン誘導体と尿素誘導体との混合物のいずれかを用いる
ことを特徴とするものである。
Further, the fine pattern forming material of the present invention is mainly composed of a mixture of one or more kinds of one or more kinds of water-soluble resin and a water-soluble crosslinking agent, water
Alternatively, use a mixed solvent of water and a water-soluble organic solvent
Construed, formed on the first resist pattern supplying acid
The first resist pattern and acid from the first resist pattern.
Rack caused a crosslinking reaction with a portion in contact with the resist pattern
A bridge film is formed, and the non-crosslinked portion is peeled off . Further, the fine pattern forming material of the present invention uses any one of polyvinyl acetal, polyvinyl alcohol, or a mixture of polyvinyl alcohol and polyvinyl acetal as the water-soluble resin, and a melamine derivative, a urea derivative, or It is characterized in that one of a mixture of a melamine derivative and a urea derivative is used.

【0010】また、この発明の微細パターン形成材料
は、可塑剤を添加剤として含むことを特徴とするもので
ある。また、この発明の微細パターン形成材料は、界面
活性剤を添加剤として含むことを特徴とするものであ
る。
The material for forming a fine pattern according to the present invention is characterized by containing a plasticizer as an additive. Further, the fine pattern forming material of the present invention is characterized by containing a surfactant as an additive.

【0011】次に、この発明の半導体装置の製造方法
は、第1のレジストにより半導体基材上に酸を供給し得
る第1のレジストパターンを形成する工程と、前記第1
のレジストパターンの上に請求項1〜12のいずれかに
記載の微細パターン形成材料により第2のを形成する
工程と、前記第1のレジストパターンからの酸の供給に
より前記第2のの前記第1のレジストパターンに接す
る部分に架橋膜を形成する処理工程と、前記第2の
非架橋部分を剥離して第2のレジストパターンを形成す
る工程と、この第2のレジストパターンをマスクとして
前記半導体基材をエッチングする工程とを含むことを特
徴とするものである。
Next, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of forming a first resist pattern capable of supplying an acid onto a semiconductor substrate by using a first resist;
The resist pattern according to any one of claims 1 to 12,
Forming a second layer using the fine pattern forming material described above, and forming a crosslinked film on a portion of the second layer in contact with the first resist pattern by supplying an acid from the first resist pattern. A processing step, a step of peeling off a non-crosslinked portion of the second layer to form a second resist pattern, and a step of etching the semiconductor base material using the second resist pattern as a mask. It is a feature.

【0012】また、この発明の半導体装置の製造方法
は、前記第1のレジストパターンを加熱処理により酸を
発生するレジストで形成したことを特徴とするものであ
る。また、この発明の半導体装置の製造方法は、前記第
1のレジストパターンを露光により酸を発生するレジス
トで形成したことを特徴とするものである。
Further, the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is characterized in that the first resist pattern is formed of a resist which generates an acid by heat treatment. Further, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is characterized in that the first resist pattern is formed of a resist that generates an acid upon exposure.

【0013】また、この発明の半導体装置の製造方法
は、前記第1のレジストパターンを酸を含有するレジス
トで形成したことを特徴とするものである。また、この
発明の半導体装置の製造方法は、前記第1のレジストパ
ターンを酸性液体又は酸性気体により表面処理を施した
レジストで形成したことを特徴とするものである。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the first resist pattern is formed of a resist containing an acid. Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the first resist pattern is formed of a resist that has been subjected to a surface treatment with an acidic liquid or an acidic gas.

【0014】また、この発明の半導体装置の製造方法
は、前記第1のレジストとして、ノボラック樹脂とナフ
トキノンジアジド系感光剤の混合物を主成分とするレジ
ストを用いることを特徴とするものである。また、この
発明の半導体装置の製造方法は、前記第1のレジストと
して、酸を発生する機構を有する化学増幅型レジストを
用いることを特徴とするものである。
Further, the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is characterized in that a resist mainly containing a mixture of a novolak resin and a naphthoquinonediazide-based photosensitizer is used as the first resist. Further, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is characterized in that a chemically amplified resist having a mechanism for generating an acid is used as the first resist.

【0015】また、この発明の半導体装置の製造方法
は、前記第2のとして、前記請求項9または10に記
載の微細パターン形成材料を用い、前記水溶性樹脂と前
記水溶性架橋剤との混合量を調整することにより、前記
第1のレジストとの反応量を制御することを特徴とする
ものである。
Further, according to a method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the fine pattern forming material according to claim 9 or 10 is used as the second layer , and the water-soluble resin and the water-soluble crosslinking agent are used. The amount of reaction with the first resist is controlled by adjusting the mixing amount.

【0016】また、この発明の半導体装置の製造方法
は、第2のとして、前記請求項10に記載の微細パタ
ーン形成材料を用い、前記ポリビニルアセタールのアセ
タール化度を調整することにより、前記第1のレジスト
との反応量を制御することを特徴とするものである。
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the second layer is formed by using the fine pattern forming material according to claim 10 and adjusting the degree of acetalization of the polyvinyl acetal, thereby forming the second layer . The amount of reaction with the first resist is controlled.

【0017】また、この発明の半導体装置の製造方法
は、前記第1のレジストパターンと、前記第1のレジス
トパターンの上に形成された前記第2のとを加熱処理
することにより、前記第1のレジストパターンの表面に
接して前記架橋膜を形成するようにしたことを特徴とす
るものである。また、この発明の半導体装置の製造方法
は、前記第1のレジストパターンと、前記第1のレジス
トパターンの上に形成された前記第2のの上から所定
領域を露光することにより、前記第1のレジストパター
ンの前記所定領域で前記架橋膜を形成するようにしたこ
とを特徴とするものである。
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the first resist pattern and the second layer formed on the first resist pattern are subjected to a heat treatment, The cross-linked film is formed in contact with the surface of the first resist pattern. Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, by exposing a predetermined region from above the first resist pattern and the second layer formed on the first resist pattern, The cross-linked film is formed in the predetermined region of the first resist pattern.

【0018】また、この発明の半導体装置の製造方法
は、前記第1のレジストパターンの所定領域以外を電子
線照射し、この電子線照射された第1のレジストパター
ンの上に前記第2のを形成し、前記第1のレジストパ
ターンの前記所定領域で前記架橋膜を形成するようにし
たことを特徴とするものである。また、この発明の半導
体装置は、前記のそれぞれの半導体装置の製造方法によ
って製造したことを特徴とするものである。
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, an electron beam is irradiated to a region other than a predetermined region of the first resist pattern, and the second layer is formed on the first resist pattern irradiated with the electron beam. And the cross-linking film is formed in the predetermined region of the first resist pattern. Further, a semiconductor device according to the present invention is manufactured by the above-described method for manufacturing a semiconductor device.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】実施の形態1. 図1は、この発明で対象とする微細分離されたレジスト
パターンを形成するためのマスクパターンの例を示す図
で、図1(a)は微細ホールのマスクパターン100、
図1(b)は微細スペースのマスクパターン200、図
1(c)は、孤立の残しのパターン300を示す。図2
〜図7は、この発明の実施の形態1の微細分離レジスト
パターン形成方法を説明するためのプロセスフロー図で
ある。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 FIG. 1 is a view showing an example of a mask pattern for forming a finely divided resist pattern which is the object of the present invention. FIG.
FIG. 1B shows a mask pattern 200 in a fine space, and FIG. 1C shows an isolated pattern 300. FIG.
FIG. 7 to FIG. 7 are process flow charts for explaining the method for forming a finely divided resist pattern according to the first embodiment of the present invention.

【0020】先ず、図1及び図2を参照しながら、この
実施の形態の微細分離レジストパターン形成方法、なら
びにこれを用いた半導体装置の製造方法を説明する。ま
ず、図2(a)で示すように、半導体基板(半導体ウェ
ハー)3に、適当な加熱処理により内部に酸を発生する
機構をもつ第1のレジスト1を塗布する(例えば、厚さ
0.7〜1.0μm程度)。この第1のレジスト1は、半
導体基板3上にスピンコートなどにより塗布し、次に、
プリべーク(70〜110℃で1分程度の熱処理)を施
して第1のレジスト1中の溶剤を蒸発させる。
First, a method of forming a finely divided resist pattern of this embodiment and a method of manufacturing a semiconductor device using the same will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 2A, a semiconductor substrate (semiconductor wafer) 3 is coated with a first resist 1 having a mechanism for generating an acid therein by an appropriate heat treatment (for example, with a thickness of 0.1 mm). About 7 to 1.0 μm). The first resist 1 is applied on the semiconductor substrate 3 by spin coating or the like, and then
Prebake (heat treatment at 70 to 110 ° C. for about 1 minute) is performed to evaporate the solvent in the first resist 1.

【0021】次に、第1のレジストパターンを形成する
ために、g線、i線、または、Deep−UV、KrF
エキシマ、ArFエキシマ、EB(電子線)、X−ra
yなど、適用した第1のレジスト1の感度波長に対応し
た光源を用い、図1に示すようなパターンを含むマスク
を用い投影露光する。
Next, in order to form a first resist pattern, g-line, i-line, Deep-UV, KrF
Excimer, ArF excimer, EB (electron beam), X-ra
Using a light source corresponding to the sensitivity wavelength of the applied first resist 1 such as y, projection exposure is performed using a mask including a pattern as shown in FIG.

【0022】ここで用いる第1のレジスト1の材料は、
適当な加熱処理により、レジスト内部に酸性成分が発生
する機構を用いたレジストであればよく、また、ポジ
型、ネガ型レジストのどちらでもよい。例えば、第1の
レジストとしては、ノボラック樹脂、ナフトキノンジア
ジド系感光剤から構成されるポジ型レジストなどが挙げ
られる。さらに、第1のレジストとしては、酸を発生す
る機構を用いた化学増幅型レジストの適用も可能であ
り、加熱により酸を発生する反応系を利用したレジスト
材料であれば、その他のものでもよい。
The material of the first resist 1 used here is:
Any resist may be used as long as it uses a mechanism that generates an acidic component inside the resist by an appropriate heat treatment, and may be either a positive resist or a negative resist. For example, as the first resist, a positive resist composed of a novolak resin, a naphthoquinonediazide-based photosensitive agent, or the like can be used. Further, as the first resist, a chemically amplified resist using a mechanism that generates an acid can be used, and any other resist material that uses a reaction system that generates an acid by heating may be used. .

【0023】第1のレジスト1の露光を行った後、必要
に応じて、PEB(露光後加熱)を行い(例えば、PE
B温度:50〜130℃)、レジスト1の解像度を向上
させる。次に、TMAH(テトラメチルアンモニウムハ
イドロオキサイド)などの約0.05〜3.0wt%のア
ルカリ水浴液を用いて現像する。図2(b)は、こうし
て形成された第1のレジストパターン1aを示す。
After exposing the first resist 1, if necessary, PEB (post-exposure baking) is performed (for example, PEB).
B temperature: 50 to 130 ° C.) to improve the resolution of the resist 1. Next, development is performed using an alkaline water bath solution of about 0.05 to 3.0 wt% such as TMAH (tetramethylammonium hydroxide). FIG. 2B shows the first resist pattern 1a thus formed.

【0024】現像処理を行った後、必要に応じて、ポス
トデベロッピングベークを行う場合もある(例えば、ベ
ーク温度は60〜120℃、60秒程度)。この熱処理
は、後のミキシング反応に影響する為、用いる第1のレ
ジスト、あるいは第2のレジスト材料に併せて、適切な
温度に設定することが望ましい。以上は、酸を発生する
第1のレジスト1を用いるという点を別にすれば、プロ
セスとしては、一般的なレジストプロセスによるレジス
トパターンの形成と同様である。
After the development, post-development baking may be performed as required (for example, the baking temperature is 60 to 120 ° C. for about 60 seconds). Since this heat treatment affects the subsequent mixing reaction, it is desirable to set the temperature to an appropriate temperature in accordance with the first resist or the second resist material to be used. The above process is the same as the formation of a resist pattern by a general resist process, except that the first resist 1 that generates an acid is used.

【0025】次に、図2(c)に示すように、半導体基
板1上に、酸の存在により架橋する架橋性の材料を主成
分とし、図1のレジスト1を溶解しない溶剤に溶解され
た第2のレジスト2(第2の層、以下同じ)を塗布す
る。第2のレジスト2の塗布方法は、第1のレジストパ
ターン1a上に均一に塗布可能であれば、特に限定され
るものではなく、スプレーによる塗布、回転塗布、ある
いは第2のレジスト溶液中に浸漬(ディッピング)する
ことにより塗布することも可能である。次に、第2のレ
ジスト2の塗布後、必要に応じてこれをプリベークし
(例えば、85℃、60秒程度)、第2のレジスト層2
を形成する。
Next, as shown in FIG. 2C, the semiconductor substrate 1 was dissolved in a solvent mainly containing a crosslinkable material which is crosslinked by the presence of an acid and not dissolving the resist 1 of FIG. A second resist 2 (second layer, the same applies hereinafter) is applied. The method of applying the second resist 2 is not particularly limited as long as it can be applied uniformly on the first resist pattern 1a, and is applied by spraying, spin coating, or dipping in the second resist solution. It is also possible to apply by dipping. Next, after the application of the second resist 2, it is pre-baked as necessary (for example, at 85 ° C. for about 60 seconds), and the second resist layer 2 is formed.
To form

【0026】次に、図2(d)に示すように、半導体基
板1に形成された第1のレジストパターン1aと、この
上に形成された第2のレジスト2とを加熱処理(ミキシ
ングベーク、以下必要に応じMBと略記する。加熱温度
は、例えば85℃〜150℃)し、第1のレジストパタ
ーン1aから酸の拡散を促進させ、第2のレジスト2中
へ供給し、第2のレジスト2と第1のレジストパターン
1aとの界面において、架橋反応を発生させる。この場
合のミキシングベーク温度/時間は、例えば85℃〜1
50℃/60〜120secであり、用いるレジスト材
料の種類、必要とする反応層の厚みにより、最適な条件
に設定すれば良い。このミキシングベークにより、架橋
反応を起こした架橋層4が、第1のレジストパターン1
aを被覆するように第2のレジスト2の中に形成され
る。
Next, as shown in FIG. 2D, the first resist pattern 1a formed on the semiconductor substrate 1 and the second resist 2 formed thereon are subjected to a heat treatment (mixing bake, The heating temperature is, for example, 85 ° C. to 150 ° C.) to promote the diffusion of the acid from the first resist pattern 1a and supply the second resist 2 into the second resist 2. A cross-linking reaction occurs at the interface between the second resist pattern 1a and the first resist pattern 1a. The mixing baking temperature / time in this case is, for example, 85 ° C to 1 ° C.
The temperature is 50 ° C./60 to 120 sec. The optimum conditions may be set depending on the type of the resist material used and the thickness of the required reaction layer. By this mixing baking, the crosslinked layer 4 having undergone a crosslinking reaction becomes the first resist pattern 1
a is formed in the second resist 2 so as to cover a.

【0027】次に、図2(e)に示すように、水、ある
いはTMAH等のアルカリ水溶液の現像液を用いて、架
橋していない第2のレジスト2を現像剥離し、第2のレ
ジストパターン2aを形成する。以上の処理により、ホ
ールパターンのホール内径、またはラインパターンの分
離幅を縮小し、あるいは、孤立残しパターンの面積を拡
大したレジストパターンを得ることが可能となる。る。
Next, as shown in FIG. 2E, the non-crosslinked second resist 2 is developed and peeled off using a developing solution of water or an alkaline aqueous solution such as TMAH to form a second resist pattern. 2a is formed. Through the above processing, it is possible to obtain a resist pattern in which the hole inner diameter of the hole pattern or the separation width of the line pattern is reduced, or the area of the isolated pattern is enlarged. You.

【0028】以上、図2を参照して説明した微細レジス
トパターンの形成方法では、第1のレジストパターン1
a上に第2のレジスト層2を形成した後に、適当な加熱
処理により第1のレジストパターン1a中で酸を発生さ
せ、第2のレジスト2へ拡散させる方法について説明し
た。つぎに、この加熱処理に代わって、あるいは加熱処
理に先立って、露光により酸を発させる方法について説
明する。図3は、この場合の微細分離レジストパターン
の形成方法を説明するためのプロセスフロー図である。
先ず、図3(a)〜(c)の工程は、図2(a)〜
(c)と同様であるから、説明を省略する。なお、この
場合に、第1のレジスト1としては、露光により酸を発
生する機構を用いた化学増幅型レジストの適用も可能で
ある。化学増幅型レジストでは、光や電子線、X線など
による酸触媒の生成反応が起り、生成した酸の触媒によ
り引き起こされる増幅反応を利用する。
As described above, in the method for forming a fine resist pattern described with reference to FIG.
A method has been described in which after the second resist layer 2 is formed on the first resist pattern 1a, an acid is generated in the first resist pattern 1a by appropriate heat treatment and diffused into the second resist 2. Next, a method of generating an acid by exposure instead of or prior to the heat treatment will be described. FIG. 3 is a process flow chart for explaining a method of forming a finely separated resist pattern in this case.
First, the steps of FIGS. 3A to 3C are performed in the steps of FIGS.
The description is omitted because it is the same as (c). In this case, as the first resist 1, a chemically amplified resist using a mechanism for generating an acid upon exposure can be used. In a chemically amplified resist, a reaction of generating an acid catalyst by light, electron beam, X-ray, or the like occurs, and an amplification reaction caused by the generated acid catalyst is used.

【0029】次に、図3(c)で示される第2のレジス
ト層2を形成した後、図3(d)に示すように、再度H
gランプのg線またはi線で半導体基板1を全面露光
し、第1のレジストパターン1a中に酸を発生させ、こ
れにより、図3(e)に示すように、第1レジストパタ
ーン1aに接する第2のレジスト2の界面付近に架橋層
4を形成する。
Next, after the second resist layer 2 shown in FIG. 3C is formed, H is again formed as shown in FIG.
The entire surface of the semiconductor substrate 1 is exposed to g-line or i-line of a g-lamp to generate an acid in the first resist pattern 1a, thereby contacting the first resist pattern 1a as shown in FIG. A crosslinked layer 4 is formed near the interface of the second resist 2.

【0030】この時の露光に用いる光源は、第1のレジ
スト1の感光波長に応じて、Hgランプ、KrFエキシ
マ、ArFエキシマなどを用いることも可能であり、露
光により酸の発生が可能であれば特に限定されるもので
はなく、用いた第1のレジスト1の感光波長に応じた光
源、露光量を用いて露光すれば良い。
As a light source used for exposure at this time, an Hg lamp, a KrF excimer, an ArF excimer, or the like can be used according to the photosensitive wavelength of the first resist 1, and an acid can be generated by the exposure. There is no particular limitation, and the exposure may be performed using a light source and an exposure amount according to the photosensitive wavelength of the first resist 1 used.

【0031】このように、図3の例では、第2のレジス
ト2の塗布後に露光し、第1のレジストパターン1aの
中に酸を発生させるものであり、第1のレジストパター
ン1aを、第2のレジスト2に覆われた状態で露光する
ため、第1のレジストパターン1a中で発生する酸の量
を露光量の調整により、広い範囲で正確に制御できるた
め、反応層4の膜厚が精度良く制御できる。
As described above, in the example of FIG. 3, exposure is performed after the application of the second resist 2 to generate an acid in the first resist pattern 1a. 2 is exposed in a state of being covered with the resist 2, the amount of acid generated in the first resist pattern 1a can be accurately controlled over a wide range by adjusting the exposure amount. It can be controlled with high accuracy.

【0032】次に、必要に応じ、半導体基板1を熱処理
(例えば60〜130℃、ミキシングベーク)する。こ
れにより、第1のレジストパターン1aからの酸を拡散
させ、第2のレジスト2中へ供給し、第2のレジスト2
と第1のレジストパターン1aとの界面において、架橋
反応を促進させる。この場合のミキシングベーク温度/
時間は、60〜130℃/60〜120secであり、
用いるレジスト材料の種類、必要とする反応層の厚みに
より、最適な条件に設定すれば良い。このミキシングベ
ークにより、架橋反応を起こした架橋層4が、第1のレ
ジストパターン1aを被覆するように第2のレジスト2
の中に形成される。
Next, if necessary, the semiconductor substrate 1 is subjected to a heat treatment (for example, mixing baking at 60 to 130 ° C.). Thereby, the acid from the first resist pattern 1a is diffused and supplied into the second resist 2, and the second resist 2
At the interface between the first resist pattern 1a and the first resist pattern 1a. Mixing bake temperature in this case /
The time is 60 to 130 ° C./60 to 120 sec,
Optimal conditions may be set depending on the type of resist material used and the required thickness of the reaction layer. By this mixing baking, the second resist 2 is formed such that the crosslinked layer 4 having undergone the crosslinking reaction covers the first resist pattern 1a.
Formed in

【0033】次に、図3(f)の工程は、図2(e)と
同様である。以上の処理により、ホール内径、またはラ
インパターンの分離幅を縮小し、あるいは、孤立残しパ
ターンの面積を拡大したレジストパターンを得ることが
可能となる。
Next, the step of FIG. 3 (f) is the same as that of FIG. 2 (e). Through the above processing, it is possible to obtain a resist pattern in which the hole inner diameter or the separation width of the line pattern is reduced, or the area of the isolated pattern is enlarged.

【0034】なお、図3を参照して説明した方法の例の
ように、露光により第1のレジストパターン1a中に酸
成分を発生させる工程は、適用する第1のレジスト1と
第2のレジスト2とも反応性が比較的低い場合、あるい
は、必要とする架橋層の厚みが比較的厚い場合、または
架橋反応を均一化する場合に特に適する。
As in the example of the method described with reference to FIG. 3, the step of generating an acid component in the first resist pattern 1a by exposure is performed by the first resist 1 and the second resist 1 to be applied. Both are particularly suitable when the reactivity is relatively low, when the required thickness of the crosslinked layer is relatively thick, or when the crosslinking reaction is made uniform.

【0035】ここで、第2のレジスト2に用いられる材
料について説明する。第2のレジストとしては、架橋性
の水溶性樹脂の単独、あるいはそれらの2種類以上の混
合物を用いることができる。また、水溶性架橋剤の単
独、あるいはそれらの2種類以上の混合物が用いられ
る。さらに、これら水溶性樹脂と水溶性架橋剤との混合
物が用いられる。第2のレジストとして混合物を用いる
場合には、それらの材料組成は、適用する第1のレジス
ト材料、あるいは設定した反応条件などにより、最適な
組成を設定すれば良く特に限定されるものではない。
Here, the material used for the second resist 2 will be described. As the second resist, a crosslinkable water-soluble resin alone or a mixture of two or more thereof can be used. Further, a single water-soluble crosslinking agent or a mixture of two or more thereof is used. Further, a mixture of these water-soluble resins and a water-soluble crosslinking agent is used. When a mixture is used as the second resist, the material composition thereof is not particularly limited as long as the optimum composition is set according to the first resist material to be applied or the set reaction conditions.

【0036】第2のレジストに用いられる水溶性樹脂組
成物の具体例としては、図4に示すような、ポリアクリ
ル酸、ポリビニルアセタール、ポリビニルピロリドン、
ポリビニルアルコール、ポリエチレンイミン、ポリエチ
レンオキシド、スチレン−マレイン酸共重合体、ポリビ
ニルアミン樹脂、ポリアリルアミン、オキサゾリン基含
有水溶性樹脂、水溶性メラミン樹脂、水溶性尿素樹脂、
アルキッド樹脂、スルホンアミド樹脂、などが有効に適
用可能であり、また、酸性成分存在下で架橋反応を生じ
る、あるいは、架橋反応を生じない場合には、水溶性の
架橋剤と混合が可能であれば、特に限定されない。
Specific examples of the water-soluble resin composition used for the second resist include polyacrylic acid, polyvinyl acetal, polyvinyl pyrrolidone, and the like as shown in FIG.
Polyvinyl alcohol, polyethylene imine, polyethylene oxide, styrene-maleic acid copolymer, polyvinylamine resin, polyallylamine, oxazoline group-containing water-soluble resin, water-soluble melamine resin, water-soluble urea resin,
Alkyd resin, sulfonamide resin, etc. can be effectively applied, and if a cross-linking reaction occurs in the presence of an acidic component or no cross-linking reaction occurs, it can be mixed with a water-soluble cross-linking agent. if, not a particularly limited.

【0037】これらの水溶性樹脂は、ポリビニルアルコ
ールを除く1種類で用いてもよく、あるいは2種類以上
の混合物として用いてもよく、下地の第1のレジスト1
との反応量、反応条件などにより、適宜調整することが
可能である。また、これらの水溶性樹脂は、水への溶解
性を向上させる目的で、塩酸塩などの塩にして用いても
良い。
These water-soluble resins are polyvinyl alcohol
May be used alone , or as a mixture of two or more types.
Can be appropriately adjusted depending on the reaction amount, reaction conditions, and the like. These water-soluble resins may be used in the form of a salt such as a hydrochloride for the purpose of improving the solubility in water.

【0038】次に、第2のレジストに用いることができ
る水溶性架橋剤としては、具体的には、図5に示すよう
な尿素、アルコキシメチレン尿素、N−アルコキシメチ
レン尿素、エチレン尿素、エチレン尿素カルボン酸など
の尿素系架橋剤、メラミン、アルコキシメチレンメラミ
ン、などのメラミン系架橋剤、ベンゾグアナミン、グリ
コールウリル等のアミノ系架橋剤などが適用可能であ
る。しかし、アミノ系架橋剤に特に限定されるものでは
なく、酸によって架橋を生じる水溶性の架橋剤であれば
特に限定されるものではない。
Next, specific examples of the water-soluble crosslinking agent that can be used for the second resist include urea, alkoxymethylene urea, N-alkoxymethylene urea, ethylene urea, and ethylene urea as shown in FIG. Urea-based crosslinking agents such as carboxylic acids, melamine-based crosslinking agents such as melamine and alkoxymethylenemelamine, and amino-based crosslinking agents such as benzoguanamine and glycoluril can be applied. However, the crosslinking agent is not particularly limited to an amino-based crosslinking agent, and is not particularly limited as long as it is a water-soluble crosslinking agent that causes crosslinking by an acid.

【0039】さらに第2のレジストに用いられる具体的
な水溶性レジスト材料としては、上述したような水溶性
樹脂の単独あるいは混合物に、同じく上述したような水
溶性架橋剤の単独又は混合物を、相互に混合して用いる
ことも有効である。例えば、具体的には、第2のレジス
トとして、水溶性樹脂組成物としてはポリビニルアセタ
ール樹脂を用い、水溶性架橋剤としてはメトキシメチロ
ールメラミン、あるいはエチレン尿素などを混合して用
いることなどが挙げられる。この場合、水溶性が高いた
め、混合溶液の保存安定性が優れている。なお、第2の
レジストに適用される材料は、水溶性あるいは、第1の
レジストパターンを溶解しない水溶性溶媒に可溶であ
り、かつ、酸成分の存在下で、架橋反応を生じる材料で
あれば特に限定されるものではない。
Further, as a specific water-soluble resist material used for the second resist, a water-soluble resin as described above alone or as a mixture and a water-soluble crosslinker as described above alone or as a mixture may be used. It is also effective to use a mixture of these. For example, specifically, as the second resist, a polyvinyl acetal resin is used as the water-soluble resin composition, and methoxymethylol melamine, or a mixture of ethylene urea and the like is used as the water-soluble crosslinking agent. . In this case, since the water solubility is high, the storage stability of the mixed solution is excellent. The material applied to the second resist may be any material that is water-soluble or soluble in a water-soluble solvent that does not dissolve the first resist pattern, and that causes a crosslinking reaction in the presence of an acid component. It is not particularly limited.

【0040】なお、第1のレジストパターン1aへの再
露光による酸発生を行わず、加熱処理だけで、架橋反応
を実現できることは先に説明したとおりであるが、この
場合には、第2のレジスト2として、反応性の高い適当
な材料を選択し、適当な加熱処理(例えば、85℃〜1
50℃)を行うことが望ましい。この場合、例えば、具
体的には、第2のレジスト材料として、ポリビニルアセ
タール樹脂に、エチレン尿素、ポリビニルアルコールと
エチレン尿素、あるいは、これらを適当な割合で混合し
た水溶性材料組成物を用いることが有効である。
It is to be noted that the crosslinking reaction can be realized only by heat treatment without generating acid by re-exposure to the first resist pattern 1a, as described above. An appropriate material having high reactivity is selected as the resist 2 and an appropriate heat treatment (for example, 85 ° C. to 1
(50 ° C.). In this case, for example, specifically, as the second resist material, a polyvinyl acetal resin, ethylene urea, polyvinyl alcohol and ethylene urea, or a water-soluble material composition in which these are mixed at an appropriate ratio may be used. It is valid.

【0041】次に、本発明においては、第1のレジスト
1と第2のレジスト2との架橋反応を制御し、第1のレ
ジストパターン1a上に形成される架橋層4の厚みを制
御することが重要である。架橋反応の制御は、適用する
第1のレジスト1と第2のレジスト2との反応性、第1
のレジストパターン1aの形状、必要とする架橋反応層
4の厚み、などに応じて、最適化することが望ましい。
Next, in the present invention, controlling the cross-linking reaction between the first resist 1 and the second resist 2 and controlling the thickness of the cross-linked layer 4 formed on the first resist pattern 1a. is important. The control of the crosslinking reaction depends on the reactivity between the first resist 1 and the second resist 2 to be applied,
It is desirable to optimize according to the shape of the resist pattern 1a, the required thickness of the crosslinking reaction layer 4, and the like.

【0042】第1のレジストと第2のレジストとの架橋
反応の制御は、プロセス条件の調整による手法と、第2
のレジスト材料の組成を調整する手法がある。架橋反応
のプロセス的な制御手法としては、(1)第1のレジス
トパターン1aへの露光量を調整する、(2)MB(ミ
キシングベーク)温度、処理時間を調整する、などの手
法が有効である。特に、加熱して架橋する時間(MB時
間)を調整することにより、架橋層の厚みを制御するこ
とが可能であり、非常に反応制御性の高い手法といえ
る。また、第2のレジストに用いる材料組成の面から
は、(3)適当な2種類以上の水溶性樹脂を混合し、そ
の混合比を調整することにより、第1のレジストとの反
応量を制御する、(4)水溶性樹脂に、適当な水溶性架
橋剤を混合し、その混合比を調整することにより、第1
のレジストとの反応量を制御する、などの手法が有効で
ある。
The control of the cross-linking reaction between the first resist and the second resist can be controlled by adjusting the process conditions,
There is a method of adjusting the composition of the resist material. Effective methods for controlling the crosslinking reaction include (1) adjusting the amount of exposure to the first resist pattern 1a, and (2) adjusting the MB (mixing bake) temperature and the processing time. is there. In particular, it is possible to control the thickness of the cross-linked layer by adjusting the time for the cross-linking by heating (MB time), and it can be said that this is a technique with very high reaction controllability. From the viewpoint of the material composition used for the second resist, (3) mixing two or more suitable water-soluble resins and adjusting the mixing ratio to control the reaction amount with the first resist. (4) An appropriate water-soluble cross-linking agent is mixed with a water-soluble resin, and the mixing ratio is adjusted to obtain the first resin.
For example, a method of controlling the amount of reaction with the resist is effective.

【0043】しかしながら、これらの架橋反応の制御
は、一元的に決定されるものではなく、(1)第2のレ
ジスト材料と適用する第1のレジスト材料との反応性、
(2)第1のレジストパターンの形状、膜厚、(3)必
要とする架橋層の膜厚、(4)使用可能な露光条件、あ
るいはMB条件、(5)塗布条件、などのさまざまな条
件を勘案して決定する必要がある。特に、第1のレジス
トと第2のレジストとの反応性は、第1のレジスト材料
の組成により、影響を受けることが分かっており、その
ため、実際に本発明を適用する場合には、上述した要因
を勘案し、第2のレジスト材料組成物を最適化すること
が望ましい。従って、第2のレジストに用いられる水溶
性材料の種類とその組成比は、特に限定されるものでは
なく、用いる材料の種類、熱処理条件などに応じて、最
適化して用いる。
However, the control of these crosslinking reactions is not determined centrally, but (1) the reactivity between the second resist material and the applied first resist material,
Various conditions such as (2) the shape and thickness of the first resist pattern, (3) the required thickness of the crosslinked layer, (4) usable exposure conditions or MB conditions, and (5) application conditions. It is necessary to decide in consideration of. In particular, it has been known that the reactivity between the first resist and the second resist is affected by the composition of the first resist material. Therefore, when the present invention is actually applied, the above-described reaction is performed. It is desirable to optimize the second resist composition in consideration of the factors. Therefore, the type of water-soluble material used for the second resist and the composition ratio thereof are not particularly limited, and are optimized according to the type of material used, heat treatment conditions, and the like.

【0044】なお、第2のレジスト材料に、エチレング
リコール、グリセリン、トリエチレングリコールなどの
可塑剤を添加剤と加えてもよい。また、第2のレジスト
材料に関して、成膜性向上を目的として、界面活性剤、
例えば、3M社製のフロラード、三洋化成社製のノニポ
ールなどの水溶性の界面活性剤を添加剤として加えても
よい。
Incidentally, a plasticizer such as ethylene glycol, glycerin or triethylene glycol may be added to the second resist material as an additive. Further, with respect to the second resist material, a surfactant,
For example, a water-soluble surfactant such as Florad manufactured by 3M or Nonipol manufactured by Sanyo Kasei may be added as an additive.

【0045】次に、第2のレジストに用いられる溶媒に
ついて説明する。第2のレジストに用いる溶媒には、第
1のレジストのパターンを溶解させないこと、さらに水
溶性材料を十分に溶解させることが必要であるが、これ
を満たす溶媒であれば特に限定されるものではない。例
えば、第2のレジストの溶媒としては、水(純水)、ま
たは水とIPAなどのアルコール系溶媒、あるいはN−
メチルピロリドンなどの水溶性有機溶媒の単独、あるい
は混合溶液を用いればよい。
Next, the solvent used for the second resist will be described. It is necessary that the solvent used for the second resist not dissolve the pattern of the first resist and further sufficiently dissolve the water-soluble material. Absent. For example, as a solvent of the second resist, water (pure water), water and an alcohol solvent such as IPA, or N-
A single or mixed solution of a water-soluble organic solvent such as methylpyrrolidone may be used.

【0046】水に混合する溶媒としては、水溶性であれ
ば、特に限定されるものではなく、例を挙げるとエタノ
ール、メタノール、イソプロピルアルコールなどのアル
コール類、γ−プチロラクトン、アセトン、などを用い
ることが可能であり、第2のレジストに用いる材料の溶
解性に合わせて、第1のレジストパターンを溶解しない
範囲で混合すれば良い。
The solvent to be mixed with water is not particularly limited as long as it is water-soluble. For example, alcohols such as ethanol, methanol and isopropyl alcohol, γ-butyrolactone, acetone and the like can be used. It is only necessary to mix the first resist pattern in a range that does not dissolve the first resist pattern in accordance with the solubility of the material used for the second resist.

【0047】さて、以上の例では、半導体基板1の全面
で微細レジストパターンを形成する方法について説明し
たが、次に半導体基板1の所望領域でのみ選択的に微細
レジストパターンを形成する方法について説明する。図
6は、この場合の製造方法のプロセスフロー図である。
先ず、図6(a)〜(c)の工程は、図3(a)〜
(c)と同様である。図6(c)のように、第2のレジ
スト層2を形成した後、次に、図6(d)に示すよう
に、半導体基板3の一部を遮光板5で遮光し、選択され
た領域に対して、再度Hgランプのg線またはi線で露
光し、第1のレジストパターン1a中に酸を発生させ
る。これにより、図6(e)に示すように、露光された
部分において、第1のレジストパターン1aに接する第
2のレジスト2の界面付近に架橋層4を形成する。
In the above example, a method of forming a fine resist pattern over the entire surface of the semiconductor substrate 1 has been described. Next, a method of selectively forming a fine resist pattern only on a desired region of the semiconductor substrate 1 will be described. I do. FIG. 6 is a process flow chart of the manufacturing method in this case.
First, the steps of FIGS. 6A to 6C are performed in the steps of FIGS.
Same as (c). After forming the second resist layer 2 as shown in FIG. 6 (c), next, as shown in FIG. 6 (d), a part of the semiconductor substrate 3 is shielded from light by the light-shielding plate 5 and selected. The region is again exposed to g-line or i-line of an Hg lamp to generate an acid in the first resist pattern 1a. Thus, as shown in FIG. 6E, a crosslinked layer 4 is formed near the interface of the second resist 2 in contact with the first resist pattern 1a in the exposed portion.

【0048】その後の図6(f)の工程は、図3(f)
の工程と同様であるから、説明は省略する。このように
して、図6(f)に示すように、半導体基板3の選択さ
れた領域では、第1のレジストパターン1aの上に架橋
層4を形成し、その他の領域では第1のレジストパター
ンに架橋層を形成しないようにすることができる。この
ような形成方法によれば、適当な露光マスクを用いるこ
とにより、半導体基板1上で選択的に露光して、露光部
分と未露光部分を区別し、第2のレジストパターンが第
1のレジストパターンとの境界部分において、架橋する
領域と架橋しない領域とを形成することができる。これ
により、同一半導体基板上において、異なる寸法の微細
ホールまたは、微細スペースを形成することができる。
The subsequent step of FIG. 6 (f) corresponds to the step of FIG. 3 (f).
Since the steps are the same as those in the above, the description is omitted. In this way, as shown in FIG. 6 (f), the cross-linking layer 4 is formed on the first resist pattern 1a in a selected region of the semiconductor substrate 3, and the first resist pattern is formed in other regions. No cross-linking layer can be formed. According to such a forming method, by using an appropriate exposure mask, the semiconductor substrate 1 is selectively exposed to light to distinguish an exposed portion from an unexposed portion, and the second resist pattern is formed by the first resist. In a boundary portion with the pattern, a crosslinked region and a non-crosslinked region can be formed. As a result, fine holes or fine spaces having different dimensions can be formed on the same semiconductor substrate.

【0049】図7は、半導体基板1の所望領域でのみ選
択的に微細レジストパターンを形成するための他の形成
方法のプロセスフロー図である。先ず、図7(a)〜
(c)の工程は、図2(a)〜(c)と同様である。図
7(c)のように、第2のレジスト層2を形成した後、
次に、図7(d)に示すように、半導体基板3の選択さ
れた領域を電子線遮蔽板6で遮蔽し、その他の領域に対
して、電子線を照射する。次に、図7(e)の工程で、
加熱処理を行うと、電子線を照射した領域では架橋層が
形成されず、電子線照射を遮蔽した所定領域でのみ架橋
層が形成される。
FIG. 7 is a process flow chart of another forming method for selectively forming a fine resist pattern only in a desired region of the semiconductor substrate 1. First, FIG.
The step (c) is the same as in FIGS. 2 (a) to 2 (c). After forming the second resist layer 2 as shown in FIG.
Next, as shown in FIG. 7D, the selected area of the semiconductor substrate 3 is shielded by the electron beam shielding plate 6, and the other area is irradiated with an electron beam. Next, in the step of FIG.
When the heat treatment is performed, a crosslinked layer is not formed in a region irradiated with the electron beam, and a crosslinked layer is formed only in a predetermined region shielded from the electron beam irradiation.

【0050】その後の図7(f)の工程は、図2(f)
の工程と同様であるから、説明は省略する。このように
して、図7(f)に示すように、半導体基板3の選択さ
れた領域では、第1のレジストパターン1aの上に架橋
層4を形成し、その他の領域では第1のレジストパター
ンに架橋層を形成しないようにすることができる。これ
により、同一半導体基板上において、異なる寸法の微細
ホールまたは、微細スペースを形成することができる。
The subsequent step of FIG. 7F is the same as that of FIG.
Since the steps are the same as those in the above, the description is omitted. In this way, as shown in FIG. 7 (f), the cross-linking layer 4 is formed on the first resist pattern 1a in a selected region of the semiconductor substrate 3, and the first resist pattern is formed in other regions. No cross-linking layer can be formed. As a result, fine holes or fine spaces having different dimensions can be formed on the same semiconductor substrate.

【0051】以上、半導体基板3に上に微細分離レジス
トパターンを形成する形成方法について詳細に説明した
が、本発明の微細分離レジストパターンは、半導体基板
3の上に限られず、半導体装置の製造プロセスに応じ
て、シリコン酸化膜などの絶縁層の上に形成する場合も
あり、またポリシリコン膜などの導電層の上に形成する
こともある。このように、本発明の微細分離レジストパ
ターンの形成は、下地膜に制約されるものではなく、レ
ジストパターンを形成できる基材上であれば、どの場合
においても適用可能であり、必要に応じた基材の上に形
成されるものである。これらを総称して、半導体基材と
称することとする。
The method of forming a finely divided resist pattern on the semiconductor substrate 3 has been described in detail above. However, the finely divided resist pattern of the present invention is not limited to the semiconductor substrate 3 but may be formed by a semiconductor device manufacturing process. Depending on the situation, it may be formed on an insulating layer such as a silicon oxide film, or may be formed on a conductive layer such as a polysilicon film. As described above, the formation of the finely divided resist pattern of the present invention is not limited to the base film, and can be applied in any case as long as it is on a substrate on which a resist pattern can be formed. It is formed on a substrate. These are collectively referred to as a semiconductor substrate.

【0052】また、本発明においては、上述のように形
成した微細分離レジストパターンをマスクとして、下地
の半導体基板あるいは各種薄膜などの半導体基材をエッ
チングし、半導体基材に微細スペース、あるいは微細ホ
ールなどを形成して、半導体装置を製造するものであ
る。また、第2のレジストの材料、及び材料組成、ある
いはMB温度を適切に設定し、第1のレジスト上に架橋
層を形成して得られた微細分離レジストパターンをマス
クとして、半導体基材をエッチングすることにより、エ
ッチング後の基材パターン側壁表面が粗面化される効果
がある。
In the present invention, a semiconductor substrate such as an underlying semiconductor substrate or various thin films is etched using the fine separation resist pattern formed as described above as a mask, and a fine space or a fine hole is formed in the semiconductor substrate. Are formed to manufacture a semiconductor device. Further, the material and material composition of the second resist, or the MB temperature is appropriately set, and the semiconductor substrate is etched using the finely divided resist pattern obtained by forming a crosslinked layer on the first resist as a mask. By doing so, there is an effect that the surface of the substrate pattern side wall after etching is roughened.

【0053】実施の形態2. 図8は、この発明の実施の形態2の微細分離レジストパ
ターン形成方法を説明するためのプロセスフロー図であ
る。図1および図8を参照して、この実施の形態2の微
細分離レジストパターンの形成方法、ならびにこれを用
いた半導体装置の製造方法を説明する。
Embodiment 2 FIG. 8 is a process flow chart for explaining a method for forming a finely divided resist pattern according to Embodiment 2 of the present invention. 1 and 8, a method of forming a finely divided resist pattern according to the second embodiment and a method of manufacturing a semiconductor device using the same will be described.

【0054】先ず、図8(a)に示すように、半導体基
板3に、内部に若干の酸性物質を含有する第1のレジス
ト11を塗布する。第1のレジスト11はプリベーク
(70〜100℃で1分程度の熱処理)を施した後、H
gランプのg線またはi線を用い、図1の様なパターン
を含むマスクを用い投影露光する(図8では省略してい
る)。図8(b)はこうして形成された第1のレジスト
パターン11aを示す。ここで用いる第1のレジスト1
1の材料としては、実施の形態1で説明したものが有効
に用いられる。その詳細な説明は、重複を避けるため省
略する。また、第1のレジスト11に含ませる酸として
は、具体的には、カルボン酸系の低分子酸等が好適であ
る。
First, as shown in FIG. 8A, a first resist 11 containing a slight amount of an acidic substance is applied to the inside of a semiconductor substrate 3. The first resist 11 is subjected to a pre-bake (heat treatment at 70 to 100 ° C. for about 1 minute),
Projection exposure is performed using a g-line or i-line of a g-lamp and a mask including a pattern as shown in FIG. 1 (omitted in FIG. 8). FIG. 8B shows the first resist pattern 11a thus formed. First resist 1 used here
The material described in Embodiment 1 is effectively used as the material of (1). The detailed description is omitted to avoid duplication. Further, as the acid contained in the first resist 11, specifically, a carboxylic acid-based low molecular acid or the like is suitable.

【0055】この後、必要に応じ、PEB(10〜13
0℃)で熱処理し、レジストの解像度を向上させた後、
TMAH(テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイ
ド)の約2.0%希釈水浴液を用いて現像する。この後、
必要に応じポストデベロッピングベークを行う場合もあ
る。この熱処理は後のミキシング反応に影響する為、適
切な温度に設定する必要がある。以上は、酸を含むレジ
スト11を用いるという点を別にすれば、プロセスとし
ては、従来のレジストプロセスによるレジストパターン
の形成と同様である。
Thereafter, if necessary, PEB (10 to 13)
0 ° C.) to improve the resolution of the resist,
Develop using a water bath solution of about 2.0% dilution of TMAH (tetramethylammonium hydroxide). After this,
Post-development baking may be performed as necessary. Since this heat treatment affects the subsequent mixing reaction, it is necessary to set an appropriate temperature. The above is the same as the process of forming a resist pattern by a conventional resist process except that the resist 11 containing an acid is used.

【0056】次に図8(b)のパターン形成後、図8
(c)に示すように、半導体基板3上に、酸の存在によ
り架橋する架橋性材料を主成分とし、第1のレジスト1
1を溶解しない溶剤に溶かされた第2のレジスト12
(第2の層、以下同じ)を塗布する。ここで用いる第2
のレジスト12の材料およびその溶媒は、実施の形態1
で述べたものと同様のものが適用でき、また有効であ
る。その詳細な説明は、重複を省くため省略する。。次
に、第2のレジスト12の塗布後、必要に応じこれをプ
リベークする。この熱処理は、後のミキシング反応に影
響するため、適切な温度に設定することが望ましい。
Next, after forming the pattern of FIG.
As shown in (c), a first resist 1 is formed on a semiconductor substrate 3 with a crosslinkable material that is crosslinked by the presence of an acid as a main component.
Second resist 12 dissolved in a solvent that does not dissolve 1
(The second layer, the same applies hereinafter) . The second used here
Of the resist 12 and its solvent are the same as those in the first embodiment.
The same ones as described above can be applied and are effective. The detailed description is omitted to avoid duplication. . Next, after the application of the second resist 12, it is pre-baked as necessary. Since this heat treatment affects the subsequent mixing reaction, it is desirable to set the temperature to an appropriate temperature.

【0057】次に図8(d)に示すように、半導体基板
3を熱処理(60〜130℃)し、第1のレジストパタ
ーン11aに含まれる若干の酸性物質からの酸の供給に
より、第2のレジスト12の第1のレジストパターン1
1aとの界面近傍で架橋反応を起こさせる。これによ
り、第1のレジストパターン11aを被覆するように架
橋反応を起こした架橋層14が第2のレジスト12中に
形成される。
Next, as shown in FIG. 8D, the semiconductor substrate 3 is subjected to a heat treatment (60 to 130 ° C.), and the second resist is supplied by supplying an acid from a slight acidic substance contained in the first resist pattern 11a. Resist pattern 1 of resist 12
A cross-linking reaction is caused near the interface with 1a. As a result, a crosslinked layer 14 that has undergone a crosslinking reaction so as to cover the first resist pattern 11a is formed in the second resist 12.

【0058】次に、図8(f)に示すように、水また
は、TMAH等の現像液を用いて第2のレジスト12の
架橋していない部分を現像剥離する。以上の処理によ
り、ホールパターンのホール内径または、ラインパター
ンの分離幅を縮小したレジストパターン、あるいは、孤
立残しパターンの面積を拡大したレジストパターンを得
ることが可能となる。
Next, as shown in FIG. 8 (f), the uncrosslinked portion of the second resist 12 is developed and removed using water or a developing solution such as TMAH. Through the above processing, it is possible to obtain a resist pattern in which the hole inner diameter of the hole pattern or the separation width of the line pattern is reduced, or a resist pattern in which the area of the isolated pattern is enlarged.

【0059】以上のように、この実施の形態2における
第1のレジスト11は、露光によって酸を発生させる必
要が無く、レジスト膜11自体に酸を含むように調整さ
れており、熱処理によりその酸を拡散させて架橋させる
ようにしている。この第1のレジスト11に含ませる酸
としては、カルボン酸系の低分子酸等が好適であるが、
レジスト溶液に混合することが可能であれば特に限定は
されない。
As described above, the first resist 11 in the second embodiment does not need to generate an acid by exposure, and is adjusted so that the resist film 11 itself contains an acid. Are diffused and crosslinked. As the acid to be contained in the first resist 11, a carboxylic acid-based low molecular acid or the like is preferable.
There is no particular limitation as long as it can be mixed with the resist solution.

【0060】また、この微細分離レジストパターンを、
各種の半導体基材の上に形成し、これをマスクとして、
半導体基材上に微細な分離スペースあるいは微細なホー
ルなど形成することは、先に述べた実施の形態1と同様
である。
Further, this finely separated resist pattern is
Formed on various semiconductor base materials and used as a mask,
Forming a fine separation space or a fine hole on the semiconductor substrate is the same as in the first embodiment described above.

【0061】実施の形態3. 図9は、この発明の実施の形態3の微細分離レジストパ
ターンの形成方法を説明するためのプロセスフロー図で
ある。図1及び図9を参照してこの実施の形態3の微細
分離レジストパターンの形成方法、ならびにこれを用い
た半導体装置の製造方法を説明する。
Embodiment 3 FIG. 9 is a process flow chart for describing a method for forming a finely divided resist pattern according to Embodiment 3 of the present invention. A method of forming a finely divided resist pattern according to the third embodiment and a method of manufacturing a semiconductor device using the same will be described with reference to FIGS.

【0062】先ず、図9(a)に示すように、半導体基
板3に、第1のレジスト21を塗布する。第1のレジス
ト21にプリベーク(70−100℃で1分程度の熱処
理)を施した後、第1のレジスト21の感光波長に応じ
て、例えば、Hgランプのg線、またはi線を用い、図
1の様なパターンを含むマスクを用いて投影露光する
(図9では図示を省略している)。ここで用いる第1の
レジスト21の材料としては、実施の形態1で説明した
ものが有効に用いられる。その詳細な説明は、重複を避
けるため省略する。
First, as shown in FIG. 9A, a first resist 21 is applied to the semiconductor substrate 3. After subjecting the first resist 21 to a pre-bake (heat treatment at 70-100 ° C. for about 1 minute), for example, using a g-line or an i-line of an Hg lamp according to the photosensitive wavelength of the first resist 21, Projection exposure is performed using a mask including a pattern as shown in FIG. 1 (not shown in FIG. 9). As the material of the first resist 21 used here, the material described in the first embodiment is effectively used. The detailed description is omitted to avoid duplication.

【0063】次に、必要に応じて、PEB(10〜13
0℃)で熱処理しレジストの解像度向上させた後、TM
AH(テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド)の
約2.0%希釈水溶液を用い現像する。図9(b)は、こ
うして形成された第1のレジストのパターン21aを示
す。この後、必要に応じポストデベロッピングベークを
行う場合もある。この熱処理は後のミキシング反応に影
響する為、適切な温度に設定する必要がある。以上は、
プロセスとしては、従来のレジストプロセスによるレジ
ストパターンの形成と同様である。
Next, if necessary, PEB (10 to 13)
0 ° C) to improve the resolution of the resist.
Develop using an approximately 2.0% dilute aqueous solution of AH (tetramethylammonium hydroxide). FIG. 9B shows the pattern 21a of the first resist thus formed. Thereafter, post-development baking may be performed as needed. Since this heat treatment affects the subsequent mixing reaction, it is necessary to set an appropriate temperature. The above is
The process is the same as the formation of a resist pattern by a conventional resist process.

【0064】図9(b)のパターン形成後、次に、図9
(c)に示すように、半導体基板3を酸性溶液で浸漬処
理する。その処理方法は、通常のパドル現像の方式でよ
い。また、酸性溶液のベーパライズ(吹き付け)で行っ
ても良い。また、酸性ガスで表面処理をしてもよい。こ
の場合の酸性溶液または酸性ガスは、有機酸、無機酸の
いずれでもよい。具体的には、例えば、低濃度の酢酸が
好適な例として挙げられる。この工程において、酸が第
1のレジストパターン21aの界面近傍に染み込み、酸
を含む薄い層が形成される。この後、必要に応じて純水
を用いてリンスする。
After the pattern of FIG. 9B is formed, next, FIG.
As shown in (c), the semiconductor substrate 3 is immersed in an acidic solution. The processing method may be an ordinary paddle development method. Further, it may be carried out by vaporizing (spraying) the acidic solution. Further, the surface treatment may be performed with an acidic gas. In this case, the acidic solution or acidic gas may be either an organic acid or an inorganic acid. Specifically, for example, low-concentration acetic acid is a preferred example. In this step, the acid permeates near the interface of the first resist pattern 21a, and a thin layer containing the acid is formed. Thereafter, rinsing is performed using pure water as needed.

【0065】その後、図9(e)に示すように、第1の
レジストパターン21の上に、酸の存在により架橋する
架橋性材料を主成分とし、第1のレジスト21を溶解し
ない溶剤に溶かされた第2のレジスト22(第2の層、
以下同じ)を塗布する。ここで用いる第2のレジスト2
2の材料およびその溶媒は、実施の形態1で述べたもの
と同様のものが有効に用いられる。重複を避けるため、
その詳細な説明は省略する。次に、第2のレジスト22
の塗布後、必要に応じ、第2のレジスト22をプリベー
クする。この熱処理は、後のミキシング反応に影響する
ため、適切な温度に設定する。
Thereafter, as shown in FIG. 9 (e), on the first resist pattern 21, a cross-linkable material which is cross-linked by the presence of an acid is used as a main component and dissolved in a solvent which does not dissolve the first resist 21. Second resist 22 (second layer,
The same applies hereinafter) . Second resist 2 used here
As the material 2 and its solvent, the same materials as those described in Embodiment 1 are effectively used. To avoid duplication,
Detailed description is omitted. Next, the second resist 22
After the application, the second resist 22 is pre-baked as necessary. Since this heat treatment affects the subsequent mixing reaction, it is set to an appropriate temperature.

【0066】次に、図9(f)に示すように、半導体基
板3を熱処理(60〜130℃)して、架橋ベークを行
い、第1のレジストパターン21aからの酸の供給で、
第2のレジスト22の第1のレジストパターン21aと
の界面近傍で架橋反応を起こさせる。これにより、第1
のレジストパターン21aを被覆するように架橋反応を
起こした架橋層4が第2のレジスト22中に形成され
る。
Next, as shown in FIG. 9F, the semiconductor substrate 3 is subjected to a heat treatment (60 to 130 ° C.) to perform a cross-linking bake, and supply of an acid from the first resist pattern 21a to
A cross-linking reaction is caused near the interface between the second resist 22 and the first resist pattern 21a. Thereby, the first
A cross-linking layer 4 having undergone a cross-linking reaction so as to cover the resist pattern 21a is formed in the second resist 22.

【0067】次に、図9(g)に示すように、水また
は、TMAH等の現像液を用いて第2のレジスト22の
架橋していない部分を現像剥離する。以上の処理によ
り、ホールパターンのホール内径または、ラインパター
ンの分離幅を縮小したレジストパターンを得ることが可
能となる。
Next, as shown in FIG. 9 (g), the uncrosslinked portion of the second resist 22 is developed and peeled off using water or a developing solution such as TMAH. Through the above processing, it is possible to obtain a resist pattern in which the hole inner diameter of the hole pattern or the separation width of the line pattern is reduced.

【0068】以上のように、この実施の形態3によれ
ば、露光処理により、第1のレジストに酸を発生させる
工程を必要とせず、第1のレジストパターン21a上に
第2のレジスト22を成膜する前に、酸性液体又は酸性
ガスによる表面処理を施しておき、後の工程での熱処理
により酸を拡散させて架橋するようにするものである。
As described above, according to the third embodiment, the step of generating an acid in the first resist by the exposure processing is not required, and the second resist 22 is formed on the first resist pattern 21a. Before film formation, a surface treatment with an acidic liquid or an acidic gas is performed, and the acid is diffused by a heat treatment in a later step to crosslink.

【0069】また、このようにして形成した微細分離レ
ジストパターンを、各種の半導体基板上に形成し、これ
をマスクとして、半導体基板上に微細な分離スペースあ
るいは、微細ホールなどを形成し、半導体装置を製造す
ることは、先に述べた実施の形態1および2と同様であ
る。
Further, the fine separation resist pattern thus formed is formed on various semiconductor substrates, and using this as a mask, a fine separation space or a fine hole is formed on the semiconductor substrate. Is similar to the first and second embodiments.

【0070】[0070]

【実施例】次に、前記の各実施の形態1〜3に関連した
実施例について説明する。一つの実施例が、一つ以上の
実施の形態に関係する場合があるので、まとめて説明す
る。先ず、第1のレジスト材料に関する実施例1〜5を
説明する。 実施例1. 第1のレジストとして、ノボラック樹脂とナフトキノン
ジアジドから構成され、溶媒として乳酸エチルとプロピ
レングリコールモノエチルアセテートを用いたi線レジ
ストを用い、レジストパターンを形成した。まず、前記
レジストを、Siウェハー上に滴下、回転塗布した後、
85℃/70秒でプリベークを行い、レジスト中の溶媒
を蒸発させて第1のレジストを膜厚約1.0μmで形成
した。次に、露光装置として、i線縮小投影露光装置を
用い、露光マスクとして、図1に示すようなマスクを用
いて、第1のレジストを露光した。次に、120℃/7
0秒でPEB処理を行い、続いて、アルカリ現像液(東
京応化工業社製、NMD3)を用いて現像を行い、図1
0に示すような分離サイズをもつレジストパターンを得
た。
Next, examples related to the first to third embodiments will be described. One example may relate to one or more embodiments, and will be described together. First, Examples 1 to 5 relating to the first resist material will be described. Embodiment 1 FIG. As a first resist, a resist pattern was formed using an i-line resist composed of a novolak resin and naphthoquinonediazide and using ethyl lactate and propylene glycol monoethyl acetate as a solvent. First, after the resist is dropped and spin-coated on the Si wafer,
Prebaking was performed at 85 ° C./70 seconds, and the solvent in the resist was evaporated to form a first resist having a thickness of about 1.0 μm. Next, the first resist was exposed using an i-line reduction projection exposure apparatus as an exposure apparatus and using a mask as shown in FIG. 1 as an exposure mask. Next, at 120 ° C / 7
PEB treatment was performed at 0 seconds, and then development was performed using an alkaline developer (NMD3 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.).
A resist pattern having a separation size as shown in FIG.

【0071】実施例2. 第1のレジストとして、ノボラック樹脂とナフトキノン
ジアジドから構成され、溶媒として2−ヘプタノンを用
いたi線レジストを用い、レジストパターンを形成し
た。まず、前記レジストを、Siウェハー上に滴下、回
転塗布により膜厚約0.8μmとなるように成膜した。
次に、85℃/70秒でプリベークを行い、レジスト中
の溶媒を乾燥させた。続いて、i線縮小投影露光装置を
用い、図1に示すようなマスクを用いて、露光を行っ
た。次に、120℃/70秒でPEB処理を行い、続い
て、アルカリ現像液(東京応化社製、NMD3)を用い
て現像を行い、図10に示すような分離サイズを持つレ
ジストパターンを得た。
Embodiment 2 FIG. As a first resist, a resist pattern was formed using an i-line resist composed of a novolak resin and naphthoquinonediazide and using 2-heptanone as a solvent. First, the resist was dropped on a Si wafer and spin-coated to form a film having a thickness of about 0.8 μm.
Next, prebaking was performed at 85 ° C./70 seconds, and the solvent in the resist was dried. Subsequently, exposure was performed using an i-line reduction projection exposure apparatus using a mask as shown in FIG. Next, PEB treatment was performed at 120 ° C./70 seconds, and then development was performed using an alkali developing solution (NMD3 manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.) to obtain a resist pattern having a separation size as shown in FIG. .

【0072】実施例3. 第1のレジストとして、ノボラック樹脂とナフトキノン
ジアジドから構成され、溶媒として乳酸エチルと酢酸ブ
チルの混合溶媒を用いたi線レジストを用い、レジスト
パターンを形成した。まず、前記レジストを、Siウェ
ハー上に滴下、回転塗布により膜厚約1.0μmとなる
ように成膜した。次に、100℃/90秒でプリベーク
を行い、レジスト中の溶媒を乾燥させた。続いて、ニコ
ン社製ステッバーを用いて、図1に示すようなマスクを
用いて、露光を行った。次に、110℃/60秒でPE
B処理を行い、続いて、アルカリ現像液(東京応化社
製、NMD3)を用いて現像を行い、図10に示すよう
なレジストパターンを得た。
Embodiment 3 FIG. As a first resist, a resist pattern was formed using an i-line resist composed of a novolak resin and naphthoquinonediazide and using a mixed solvent of ethyl lactate and butyl acetate as a solvent. First, the resist was dropped on a Si wafer and spin-coated to form a film having a thickness of about 1.0 μm. Next, prebaking was performed at 100 ° C./90 seconds, and the solvent in the resist was dried. Subsequently, exposure was performed using a stepper manufactured by Nikon Corporation and a mask as shown in FIG. Next, PE at 110 ° C./60 seconds.
B treatment was performed, and subsequently, development was performed using an alkaline developer (NMD3, manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.) to obtain a resist pattern as shown in FIG.

【0073】実施例4. 第1のレジストとして、東京応化社製の化学増幅型エキ
シマレジストを用い、レジストパターンを形成した。ま
ず、前記レジストを、Siウェハー上に滴下、回転塗布
により膜厚約0.8μmとなるように成膜した。次に、
90℃/90秒でプリベークを行い、レジスト中の溶媒
を乾燥させた。続いて、KrFエキシマ縮小投影露光装
置を用いて、図1に示すようなマスクを用いて、露光を
行った。次に、100℃/90秒でPEB処理を行い、
続いて、アルカリ現像液(東京応化社製、NMD−W)
を用いて現像を行い、図11に示すようなレジストパタ
ーンを得た。
Embodiment 4 FIG. A resist pattern was formed using a chemically amplified excimer resist manufactured by Tokyo Ohkasha as the first resist. First, the resist was dropped on a Si wafer and spin-coated to form a film having a thickness of about 0.8 μm. next,
Prebaking was performed at 90 ° C./90 seconds, and the solvent in the resist was dried. Subsequently, exposure was performed using a mask as shown in FIG. 1 using a KrF excimer reduction projection exposure apparatus. Next, PEB treatment is performed at 100 ° C./90 seconds,
Subsequently, an alkaline developer (NMD-W manufactured by Tokyo Ohkasha)
Then, a resist pattern as shown in FIG. 11 was obtained.

【0074】実施例5. 第1のレジストとして、t‐Boc化ポリヒドロキシス
チレンと酸発生剤から構成される菱電化成社製の化学増
幅型レジスト(MELKER、J.Vac.Sci.T
echnol.,B11(6)2773,1993)を
用い、レジストパターンを形成した。まず、前記レジス
トを、Siウェハー上に滴下、回転塗布により膜厚約
0.52μmとなるように成膜した。次に、120℃/
180秒でべークを行い、レジスト中の溶媒を乾燥させ
た。続いて、このレジスト上に、帯電防止膜として、昭
和電工社製エスペイサーESP‐100を同様にして回
転塗布した後、80℃/120秒でべークを行った。次
に、EB描画装置を用いて、17.4μC/cm2で描
画を行なった。次に、80℃/120秒でPEBを行っ
たのち、純水を用いて帯電防止膜を剥離、続いてTMA
Hアルカリ現像液(東京応化社製NMD−W)を用いて
レジストパターンの現像を行った。その結果、図12に
示すような、約0.2μmのEBレジストパターンを得
た。
Embodiment 5 FIG. As a first resist, a chemically amplified resist (MELKER, J. Vac. Sci. T) manufactured by Ryoden Kasei Co., Ltd., which is composed of t-Boc polyhydroxystyrene and an acid generator.
echnol. , B11 (6) 2773, 1993) to form a resist pattern. First, the resist was dropped on a Si wafer and spin-coated to form a film having a thickness of about 0.52 μm. Next, at 120 ° C /
The baking was performed for 180 seconds, and the solvent in the resist was dried. Subsequently, the resist was spin-coated in the same manner as Showa Denko KK ESPACER ESP-100 as an antistatic film, and baked at 80 ° C. for 120 seconds. Next, writing was performed at 17.4 μC / cm 2 using an EB writing apparatus. Next, after performing PEB at 80 ° C./120 seconds, the antistatic film was peeled off using pure water.
The resist pattern was developed using an H alkaline developer (NMD-W manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.). As a result, an EB resist pattern of about 0.2 μm was obtained as shown in FIG.

【0075】次に、第2のレジスト(第2の層、以下同
じ)材料に関する実施例6〜13について説明する。 実施例6. 第2のレジスト材料として、1Lメスフラスコを用い、
積水化学社製のポリビニルアセタール樹脂エスレックK
W3およびKW1の20wt%水溶液:それぞれ100
gに純水:400gを加え、室温で6時間攪拌混合し、
ポリビニルアセタール樹脂KW3,KW1の5wt%水
溶液をそれぞれ得た。
Next, a second resist (second layer, hereinafter the same)
E ) Examples 6 to 13 relating to materials will be described. Embodiment 6 FIG. Using a 1 L volumetric flask as the second resist material,
Sekisui Chemical Co., Ltd. polyvinyl acetal resin Esrec K
20 wt% aqueous solution of W3 and KW1: 100 each
g of pure water: 400 g, and stirred and mixed at room temperature for 6 hours.
5 wt% aqueous solutions of polyvinyl acetal resins KW3 and KW1 were obtained.

【0076】実施例7. 第2のレジスト材料として、実施例6のポリビニルアセ
タール樹脂に代えて、ポリビニルアルコール樹脂、オキ
サゾリン含有水溶性樹脂(日本触媒社製、エポクロスW
S500)、スチレン−無水マレイン酸共重合体(AR
COchemical社製、SMA1000、1440
H)を用いて、実施例6と同様にして、それぞれの5w
t%水溶液を得た。
Embodiment 7 FIG. As the second resist material, a polyvinyl alcohol resin or an oxazoline-containing water-soluble resin (Nippon Shokubai Co., Ltd., Epocross W) was used instead of the polyvinyl acetal resin of Example 6.
S500), styrene-maleic anhydride copolymer (AR
SMA1000, 1440, manufactured by COchemical
H) in the same manner as in Example 6 using 5 w
A t% aqueous solution was obtained.

【0077】実施例8. 第2のレジスト材料として、1Lメスフラスコを用い
て、メトキシメチロールメラミン(三井サイナミド社
製、サイメル370):100gと純水:780g、I
PA:40gを室温にて6時間攪拌混合し、約10wt
%のメチロールメラミン水溶液を得た。
Embodiment 8 FIG. Using a 1 L volumetric flask as a second resist material, 100 g of methoxymethylolmelamine (manufactured by Mitsui Sinamide Co., Cymel 370) and 780 g of pure water, I
PA: 40 g was stirred and mixed at room temperature for 6 hours, and about 10 wt.
% Methylolmelamine aqueous solution was obtained.

【0078】実施例9. 第2のレジスト材料として、1Lメスフラスコを用い
て、(N−メトキシメチル)メトキシエチレン尿素:1
00g、(N−メトキシメチル)ヒドロキシエチレン尿
素:100g、N−メトキシメチル尿素:100g中
に、それぞれ、純水:860g、IPA:40gを室温
にて6時間攪拌混合し、それぞれ、約10wt%のエチ
レン尿素水溶液を得た。
Embodiment 9 FIG. Using a 1 L volumetric flask as a second resist material, (N-methoxymethyl) methoxyethylene urea: 1
00 g, (N-methoxymethyl) hydroxyethylene urea: 100 g, and N-methoxymethyl urea: 100 g, respectively, 860 g of pure water and 40 g of IPA were stirred and mixed at room temperature for 6 hours. An ethylene urea aqueous solution was obtained.

【0079】実施例10. 第2のレジスト材料として、実施例6で得たポリビニル
アセタールのKW3水溶液:160gと、実施例8で得
たメトキシメチロールメラミン水溶液:20g、純水:
20gを室温で6時間撹伴混合し、水溶性樹脂と水溶性
架橋剤の混合溶液を得た。
Embodiment 10 FIG. As the second resist material, 160 g of the aqueous solution of polyvinyl acetal obtained in Example 6 in KW3, 20 g of the aqueous solution of methoxymethylolmelamine obtained in Example 8, and pure water:
20 g was stirred and mixed at room temperature for 6 hours to obtain a mixed solution of a water-soluble resin and a water-soluble crosslinking agent.

【0080】実施例11. 第2のレジスト材料として、実施例6で得たポリビニル
アセタールのKW3水溶液:160gと、実施例9で得
た(N−メトキシメチル)メトキシエチレン尿素水溶
液:20g、(Nーメトキシメチル)ヒドロキシエチレ
ン尿素:20g、Nーメトキシメチル尿素:20g中
に、それぞれ、純水:20gを室温で6時間撹伴混合
し、水溶性樹脂と水溶性架橋剤の混合溶液を得た。
Embodiment 11 FIG. As the second resist material, an aqueous KW3 solution of the polyvinyl acetal obtained in Example 6: 160 g, an aqueous solution of (N-methoxymethyl) methoxyethylene urea obtained in Example 9: 20 g, and (N-methoxymethyl) hydroxyethylene urea: 20 g And 20 g of N-methoxymethyl urea were mixed with stirring at room temperature for 6 hours at room temperature to obtain a mixed solution of a water-soluble resin and a water-soluble crosslinking agent.

【0081】実施例12. 第2のレジスト材料として、実施例6で得たポリビニル
アセタールのKW3水溶液:160gと、実施例9で得
たメトキシエチレン尿素水溶液の10g、20g、30
gと純水:20gをそれぞれを室温下で6時間混合し
た。その結果、ポリビニルアセタール樹脂に対する水溶
性架橋剤であるメトキシエチレン尿素の濃度が、約1l
wt%、20wt%、27wt%の3種類の第2のレジ
スト水溶液を得た。
Embodiment 12 FIG. As a second resist material, a KW3 aqueous solution of the polyvinyl acetal obtained in Example 6: 160 g, and 10 g, 20 g, and 30 of the methoxyethylene urea aqueous solution obtained in Example 9 were used.
g and pure water: 20 g were mixed at room temperature for 6 hours. As a result, the concentration of methoxyethylene urea, which is a water-soluble cross-linking agent for the polyvinyl acetal resin, becomes about 1 liter.
Three types of second resist aqueous solutions of wt%, 20 wt%, and 27 wt% were obtained.

【0082】実施例13. 第2のレジストとして、実施例6で得た5wt%のポリ
ビニルアセタール樹脂水溶液の100gに、実施例7で
得た水溶性樹脂溶液のうち、ポリビニルアルコール樹脂
の5wt%水溶液を0g、35.3g、72.2gを混
合し、室温下で、6時間攪拌混合して、ポリビニルアセ
タール樹脂とポリビニルアルコール樹脂の混合比の異な
る3種類の混合溶液を得た。
Embodiment 13 FIG. As a second resist, 0 g, 35.3 g of a 5 wt% aqueous solution of a polyvinyl alcohol resin of the water-soluble resin solution obtained in Example 7 was added to 100 g of the 5 wt% aqueous solution of the polyvinyl acetal resin obtained in Example 6, 72.2 g were mixed and stirred and mixed at room temperature for 6 hours to obtain three kinds of mixed solutions having different mixing ratios of the polyvinyl acetal resin and the polyvinyl alcohol resin.

【0083】次に、微細レジストパターン形成の実施例
14〜22について説明する。 実施例14. 実施例3で得た第1のレジストパターンが形成されたS
iウェハー上に、実施例12で得た第2のレジスト材料
を、滴下し、スピンコートした後、85℃/70秒でプ
リベークを行い、第2のレジスト膜を形成した。次に、
120℃/90秒でミキシングベーク(MB)を行い、
架橋反応を進行させた。次に、純水を用いて現像を行
い、非架橋層を現像剥離し、続く90℃/90秒でポス
トベークを行うことにより、第1のレジストパターン上
に第2のレジスト架橋層を形成し、図13に示すよう
に、第2のレジストパターンを形成した。図13におい
て、第2のレジストパターンのホール径を測長場所とし
て、水溶性樹脂の混合比を変えて架橋層形成後のレジス
トパターンサイズを測定した。この結果を図14のテー
ブルに示す。この場合、ポリビニルアセタール樹脂とポ
リビニルアルコール樹脂の混合量を変えることにより、
第1のレジスト上に形成される架橋層の厚みを制御する
ことが可能であることがわかる。
Next, Examples 14 to 22 of forming a fine resist pattern will be described. Embodiment 14 FIG. S on which the first resist pattern obtained in Example 3 was formed
The second resist material obtained in Example 12 was dropped and spin-coated on the i-wafer, and then prebaked at 85 ° C./70 seconds to form a second resist film. next,
Mixing bake (MB) at 120 ° C / 90 seconds,
The crosslinking reaction was allowed to proceed. Next, development is performed using pure water, the non-crosslinked layer is peeled off by development, and then post-baking is performed at 90 ° C./90 seconds to form a second resist crosslinked layer on the first resist pattern. As shown in FIG. 13, a second resist pattern was formed. In FIG. 13, the resist pattern size after the formation of the crosslinked layer was measured by changing the mixing ratio of the water-soluble resin, using the hole diameter of the second resist pattern as a measurement location. The results are shown in the table of FIG. In this case, by changing the mixing amount of the polyvinyl acetal resin and the polyvinyl alcohol resin,
It can be seen that it is possible to control the thickness of the crosslinked layer formed on the first resist.

【0084】実施例15. 実施例2で得た第1のレジストパターンが形成されたS
iウェハー上に、実施例6で得たKW1の樹脂水溶液を
第2のレジスト材料として滴下し、スピンコートした
後、85℃/70秒でプリベークを行い、第2のレジス
ト膜を形成した。次に、i線露光装置を用いて、ウェハ
ーに全面露光を行った。さらに、150℃/90秒でミ
キシングベーク(MB)を行い、架橋反応を進行させ
た。次に、純水を用いて現像を行い、非架橋層を現像剥
離し、続いて110℃/90秒でポストベークを行うこ
とにより、図13に示したものと同様に、第1のレジス
トパターンであるホールパターン上に第2のレジスト架
橋層を形成した。図13に示す第2のレジストパターン
のホール径を測長場所として、全面露光をした場合とし
ない場合について、架橋層形成後のレジストパターンサ
イズを測定した。この結果を図15のテーブルに示す。
これにより、架橋層を形成する前の第1の0.4μmの
レジストホールパターンサイズが、全面露光を行った場
合には、約0.14μm、全面露光を行わない場合に
は、約0.11μm縮小していた。この場合、MBべー
ク前に全面露光を行うことにより、行わない場合に較べ
て、架橋反応がより進行し、第1のレジスト表面に架橋
層が厚く形成された。
Embodiment 15 FIG. S on which the first resist pattern obtained in Example 2 was formed
The resin solution of KW1 obtained in Example 6 was dropped on the i-wafer as a second resist material, spin-coated, and prebaked at 85 ° C./70 seconds to form a second resist film. Next, the entire surface of the wafer was exposed using an i-line exposure apparatus. Further, mixing baking (MB) was performed at 150 ° C./90 seconds to advance a crosslinking reaction. Next, development is performed using pure water, the non-crosslinked layer is developed and peeled off, and then post-baking is performed at 110 ° C./90 seconds, thereby forming the first resist pattern in the same manner as shown in FIG. A second resist crosslinked layer was formed on the hole pattern. Using the hole diameter of the second resist pattern shown in FIG. 13 as the length measurement location, the resist pattern size after the formation of the crosslinked layer was measured with and without exposure to the entire surface. The result is shown in the table of FIG.
As a result, the resist hole pattern size of the first 0.4 μm before forming the crosslinked layer is about 0.14 μm when the entire surface is exposed, and about 0.11 μm when the entire surface is not exposed. Was shrinking. In this case, by performing the entire surface exposure before the MB baking, the crosslinking reaction proceeded more than in the case where the MB exposure was not performed, and a thick crosslinked layer was formed on the first resist surface.

【0085】実施例16. 実施例2で得た第1のレジストパターンが形成されたS
iウェハー上に、実施例11で得たポリビニルアセター
ル樹脂とエチレン尿素の混合溶液を第2のレジストとし
て用いた。第2のレジスト材料を滴下し、スピンコート
した後、85℃/70秒でプリベークを行い、第2のレ
ジスト膜を形成した。次に、105℃/90秒、115
℃/90秒、125℃/90秒の三種類の条件でミキシ
ングベーク(MB)を行い、架橋反応を行った。次に、
純水を用いて現像を行い、非架橋剤を現像剥離し、続い
て90℃/90秒でポストベークを行うことにより、図
16に示すように、第1のレジストパターン上に第2の
レジスト架橋層を形成した。図16に示す第2のレジス
トパターンのホール径、ラインパターン及び孤立残しパ
ターンにおけるスペースを測長場所として、ミキシング
ベーク(MB)の温度を変えて、架橋層形成後のレジス
トパターンサイズを測定した。この結果を図17のテー
ブルに示す。その結果、実施例2で形成した0.4μm
サイズのホールパターンの内径、および、ラインパター
ンと孤立残しパターンにおけるスペースのサイズが、架
橋層形成後のレジストパターンでは、図17に示すよう
に縮小されており、その縮小量は、MB温度が高くなる
とともに増大している。このことから、MBの温度制御
により、精度良く架橋反応の制御が可能であることが分
かる。
Embodiment 16 FIG. S on which the first resist pattern obtained in Example 2 was formed
On the i-wafer, a mixed solution of the polyvinyl acetal resin obtained in Example 11 and ethylene urea was used as a second resist. After the second resist material was dropped and spin-coated, prebaking was performed at 85 ° C./70 seconds to form a second resist film. Next, 105 ° C./90 seconds, 115
Mixing baking (MB) was performed under three conditions of ° C / 90 seconds and 125 ° C / 90 seconds to perform a crosslinking reaction. next,
By performing development using pure water, developing and peeling off the non-crosslinking agent, and then performing post-baking at 90 ° C./90 seconds, a second resist is formed on the first resist pattern as shown in FIG. A crosslinked layer was formed. Using the hole diameter of the second resist pattern, the space in the line pattern, and the space in the isolated pattern shown in FIG. 16 as a measurement location, the temperature of the mixing bake (MB) was changed to measure the resist pattern size after forming the crosslinked layer. The results are shown in the table of FIG. As a result, the 0.4 μm
The inner diameter of the hole pattern of the size and the size of the space in the line pattern and the isolated pattern are reduced as shown in FIG. 17 in the resist pattern after the cross-linking layer is formed. It is increasing as it becomes. From this, it can be seen that the crosslinking reaction can be accurately controlled by controlling the MB temperature.

【0086】実施例17. 実施例3で得た第1のレジストパターンが形成されたS
iウェハー上に、実施例6で得たポリビニルアセタール
水溶液、実施例12で得たポリビニルアセタール樹脂と
エチレン尿素混合水溶液、および、ポリビニルアルコー
ル樹脂とエチレン尿素混合水溶液でエチレン尿素の濃度
が異なる混合溶液を第2のレジストとして用いた。第2
のレジスト材料を滴下し、スピンコートした後、85℃
/70秒でプリベークを行い、第2のレジスト膜を形成
した。次に、65℃/70秒+100℃/90秒でミキ
シングベーク(MB)を行い、架橋反応を行った。次
に、純水を用いて現像を行い、非架橋層を現像剥離し、
続いて90℃/90秒でポストベークを行うことによ
り、図13に示したものと同様に、第1のレジストパタ
ーン上に第2のレジスト架橋層を形成した。図13に示
す第2のレジストパターンのホール径を測長場所とし
て、水溶性架橋剤の混合量を変えて、架橋層形成後のレ
ジストパターンサイズを測定した。この結果を図18の
テーブルに示す。その結果、実施例3で形成した約0.
4μmサイズのホールパターンの内径は、図18に示す
ように縮小されており、その縮小量は、水溶性架橋剤の
混合量が増加するほど大きくなる。このことから、水溶
性材料の混合比を調整することにより、精度良く架橋反
応の制御が可能であることが分かる。また、架橋剤量が
同じでも、水溶性樹脂の種類を変更することにより、そ
の縮小量を制御することが可能であることが分かる。
Embodiment 17 FIG. S on which the first resist pattern obtained in Example 3 was formed
On the i-wafer, the aqueous solution of the polyvinyl acetal obtained in Example 6, the aqueous solution of the mixed polyvinyl acetal resin and ethylene urea obtained in Example 12, and the mixed solution of the aqueous solution of the polyvinyl alcohol resin and the mixed ethylene urea having different concentrations of ethylene urea were used. Used as a second resist. Second
After dropping the resist material and spin coating, 85 ° C
A pre-bake was performed at / 70 seconds to form a second resist film. Next, mixing baking (MB) was performed at 65 ° C./70 seconds + 100 ° C./90 seconds to perform a crosslinking reaction. Next, development is performed using pure water, and the non-crosslinked layer is peeled off by development.
Subsequently, by performing post-baking at 90 ° C./90 seconds, a second resist crosslinked layer was formed on the first resist pattern in the same manner as shown in FIG. Using the hole diameter of the second resist pattern shown in FIG. 13 as a measurement location, the amount of the water-soluble cross-linking agent was changed, and the resist pattern size after forming the cross-linked layer was measured. The results are shown in the table of FIG. As a result, it was found that the thickness of about 0.
The inner diameter of the hole pattern having a size of 4 μm is reduced as shown in FIG. 18, and the reduction amount increases as the mixing amount of the water-soluble crosslinking agent increases. This indicates that the crosslinking reaction can be accurately controlled by adjusting the mixing ratio of the water-soluble materials. Further, it can be seen that, even when the amount of the crosslinking agent is the same, the reduction amount can be controlled by changing the type of the water-soluble resin.

【0087】実施例18. 実施例3で得た第1のレジストパターンが形成されたS
iウェハー上に、実施例6で得たポリビニルアセタール
水溶液、実施例11で得たポリビニルアセタール樹脂水
溶液と水溶性架橋剤であるN−メトキシメチル−メトキ
シエチレン尿素混合水溶液、(Nーメトキシメチル)ヒ
ドロキシエチレン尿素、N−メトキシメチル尿素の混合
溶液を第2のレジストとして用いた。第2のレジスト材
料を滴下し、スピンコートした後、85℃/70秒でプ
リベークを行い、第2のレジスト膜を形成した。次に、
65℃/70秒+100℃/90秒でミキシングベーク
(MB)を行い、架橋反応を行った。次に、純水を用い
て現像を行い、非架橋層を現像剥離し、続いて90℃/
90秒でポストベークを行うことにより、図13に示し
たものと同様に、第1のレジストパターン上に第2のレ
ジスト架橋層を形成した。図13に示す第2のレジスト
パターンのホール径を測長場所として、水溶性架橋剤を
変えて、架橋層形成後のレジストパターンサイズを測定
した。この結果を図19のテーブルに示す。その結果、
実施例3で形成した約0.4μmサイズのホールパター
ンの内径は、図19に示すように縮小されており、その
縮小量は、水溶性架橋剤の違いにより差が認められる。
このことから、混合する水溶性材料の種類の違いによ
り、架橋反応の制御が可能であることが分かる。
Embodiment 18 FIG. S on which the first resist pattern obtained in Example 3 was formed
On the i-wafer, the aqueous solution of the polyvinyl acetal obtained in Example 6, the aqueous solution of the polyvinyl acetal resin obtained in Example 11, and a mixed aqueous solution of N-methoxymethyl-methoxyethylene urea as a water-soluble crosslinking agent, and (N-methoxymethyl) hydroxyethylene urea , N-methoxymethyl urea was used as a second resist. After the second resist material was dropped and spin-coated, prebaking was performed at 85 ° C./70 seconds to form a second resist film. next,
Mixing bake (MB) was performed at 65 ° C./70 seconds + 100 ° C./90 seconds to perform a crosslinking reaction. Next, development is performed using pure water, and the non-crosslinked layer is peeled off by development.
By performing post-baking for 90 seconds, a second resist crosslinked layer was formed on the first resist pattern in the same manner as shown in FIG. Using the hole diameter of the second resist pattern shown in FIG. 13 as a measurement location, the size of the resist pattern after the formation of the crosslinked layer was measured by changing the water-soluble crosslinking agent. The result is shown in the table of FIG. as a result,
The inner diameter of the hole pattern having a size of about 0.4 μm formed in Example 3 is reduced as shown in FIG. 19, and the reduction amount is different depending on the difference of the water-soluble crosslinking agent.
This indicates that the crosslinking reaction can be controlled depending on the type of the water-soluble material to be mixed.

【0088】実施例19. 実施例4で得た第1のレジストパターンが形成されたS
iウェハー上に、実施例6で得たポリビニルアセタール
水溶液、実施例11で得たポリビニルアセタール樹脂水
溶液と水溶性架橋剤であるメトキシエチレン尿素混合水
溶液を第2のレジストとして用いた。第2のレジスト材
料を滴下し、スピンコートした後、85℃/70秒でプ
リベークを行い、第2のレジスト膜を形成した。次に、
所定の温度にて90秒のミキシングベーク(MB)を行
い、架橋反応を行った。次に、純水を用いて現像を行
い、非架橋層を現像剥離し、続いて90℃/90秒でポ
ストベークを行うことにより、図13に示したものと同
様に、第1のレジストパターン上に第2のレジスト架橋
層を形成した。図13に示す第2のレジストパターンの
ホール径を測長場所として、水溶性架橋剤の量と、反応
温度とを変えて、架橋層形成後のレジストパターンサイ
ズを測定した。この結果を図20のテーブルに示す。そ
の結果、実施例4で形成した約0.3μmのレジストパ
ターンサイズは、図20に示すように縮小されており、
水溶性架橋剤量、反応温度により差が認められる。この
ことから、光照射により酸を発生する化学増幅型レジス
トを用いた場合にも、架橋反応によるレジストパターン
サイズの制御が可能であることが分かる。
Embodiment 19 FIG. S on which the first resist pattern obtained in Example 4 was formed
The aqueous solution of the polyvinyl acetal obtained in Example 6, the aqueous solution of the polyvinyl acetal resin obtained in Example 11, and the aqueous solution of methoxyethylene urea as the water-soluble crosslinking agent were used as the second resist on the i-wafer. After the second resist material was dropped and spin-coated, prebaking was performed at 85 ° C./70 seconds to form a second resist film. next,
Mixing baking (MB) was performed at a predetermined temperature for 90 seconds to perform a crosslinking reaction. Next, development is performed using pure water, the non-crosslinked layer is developed and peeled off, and then post-baking is performed at 90 ° C./90 seconds, thereby forming the first resist pattern as shown in FIG. A second crosslinked resist layer was formed thereon. Using the hole diameter of the second resist pattern shown in FIG. 13 as a measurement site, the amount of the water-soluble cross-linking agent and the reaction temperature were changed, and the resist pattern size after forming the cross-linked layer was measured. The result is shown in the table of FIG. As a result, the resist pattern size of about 0.3 μm formed in Example 4 was reduced as shown in FIG.
Differences are observed depending on the amount of the water-soluble crosslinking agent and the reaction temperature. This indicates that the resist pattern size can be controlled by a crosslinking reaction even when a chemically amplified resist that generates an acid by light irradiation is used.

【0089】実施例20. 実施例5で得た第1のレジストパターンが形成されたS
iウェハー上に、実施例6で得たポリビニルアセタール
水溶液、実施例11で得たポリビニルアセタール樹脂水
溶液と水溶性架橋剤であるメトキシエチレン尿素混合水
溶液を第2のレジストとして用いた。第2のレジスト材
料を滴下し、スピンコートした後、85℃/70秒でプ
リベークを行い、第2のレジスト膜を形成した。次に、
105、115℃/90秒でミキシングベーク(MB)
を行い、架橋反応を行った。次に、純水を用いて現像を
行い、非架橋層を現像剥離し、続いて90℃/90秒で
ポストベークを行うことにより、図13に示すように、
第1のレジストパターン上に第2のレジスト架橋層を形
成した。図13に示す第2のレジストパターンのホール
径を測長場所として、水溶性架橋剤の量と、反応温度と
を変えて、架橋層形成後のレジストパターンサイズを測
定した。この結果を図21のテーブルに示す。その結
果、実施例5で形成した約0.2μmサイズのレジスト
パターンのサイズは、図21に示すように縮小されてお
り、その縮小量は、水溶性材料の違いと、MB温度の違
いにより差が認められる。このことから、t−Boc化
ポリヒドロキシスチレンと酸発生剤から構成される化学
増幅型のEBレジストを用いた場合にも、架橋反応によ
るレジストパターンサイズの制御が可能であることがわ
かる。
Embodiment 20 FIG. S on which the first resist pattern obtained in Example 5 was formed
The aqueous solution of the polyvinyl acetal obtained in Example 6, the aqueous solution of the polyvinyl acetal resin obtained in Example 11, and the aqueous solution of methoxyethylene urea as the water-soluble crosslinking agent were used as the second resist on the i-wafer. After the second resist material was dropped and spin-coated, prebaking was performed at 85 ° C./70 seconds to form a second resist film. next,
Mixing bake at 105, 115 ° C / 90 seconds (MB)
And a crosslinking reaction was performed. Next, development is performed using pure water, the non-crosslinked layer is developed and peeled off, and then post-baking is performed at 90 ° C./90 seconds, as shown in FIG.
A second cross-linked resist layer was formed on the first resist pattern. Using the hole diameter of the second resist pattern shown in FIG. 13 as a measurement site, the amount of the water-soluble cross-linking agent and the reaction temperature were changed, and the resist pattern size after forming the cross-linked layer was measured. The results are shown in the table of FIG. As a result, the size of the resist pattern having a size of about 0.2 μm formed in Example 5 was reduced as shown in FIG. 21, and the reduced amount was different depending on the difference in the water-soluble material and the difference in the MB temperature. Is recognized. This indicates that the resist pattern size can be controlled by a crosslinking reaction even when a chemically amplified EB resist composed of t-Boc polyhydroxystyrene and an acid generator is used.

【0090】実施例21. 実施例2で得た第1のレジストパターン上に、選択的に
電子線を照射した。電子線の照射量は、50μC/cm
2を照射した。次に、実施例11で得たポリビニルアセ
タール樹脂水溶液と水溶性架橋剤であるメトキシエチレ
ン尿素混合水溶液を第2のレジストとして、電子線を照
射した第1のレジストパターン上に塗布した。塗布は、
第2のレジスト材料を滴下し、スピンコートを行い、続
いて、85℃/70秒でプリベークを行い、第2のレジ
スト膜を形成した。さらに、120℃/90秒でミキシ
ングベーク(MB)を行い、架橋反応を行った。最後
に、純水を用いて現像を行い、非架橋層を現像剥離し、
続く110℃/70秒でポストベークを行うことによ
り、図13に示したものと同様に、第1のレジストパタ
ーン上に選択的に第2のレジスト架橋膜を形成した。図
13に示す第2のレジストパターンのホール径を測長場
所として、電子線の照射部分と未照射部分とについて、
架橋層形成後のレジストパターンサイズを測定した。こ
の結果を図22のテーブルに示す。その結果、実施例2
で形成した約0.4μmのレジストパターンは、電子線
を照射しなかった部分においては、図22に示すよう縮
小されており、選択的に電子線を照射した部分について
は、架橋反応が発生せず、ホールサイズの縮小が見られ
なかった。このことから、レジストパターンを形成後、
選択的に電子線を照射することにより、照射した部分の
パターンでは、反応が生じないため、選択的なレジスト
パターンのサイズ制御が可能であることが分かる。
Embodiment 21 FIG. The first resist pattern obtained in Example 2 was selectively irradiated with an electron beam. The irradiation amount of the electron beam is 50 μC / cm
2 were irradiated. Next, the aqueous solution of a polyvinyl acetal resin obtained in Example 11 and an aqueous solution of methoxyethylene urea as a water-soluble crosslinking agent were applied as a second resist on the first resist pattern irradiated with an electron beam. Application is
The second resist material was dropped, spin-coated, and then pre-baked at 85 ° C./70 seconds to form a second resist film. Further, mixing baking (MB) was performed at 120 ° C./90 seconds to perform a crosslinking reaction. Finally, development is performed using pure water, and the non-crosslinked layer is peeled off by development.
By performing post-baking at 110 ° C./70 seconds, a second resist crosslinked film was selectively formed on the first resist pattern in the same manner as shown in FIG. The hole diameter of the second resist pattern shown in FIG.
The resist pattern size after the formation of the crosslinked layer was measured. The result is shown in the table of FIG. As a result, Example 2
The resist pattern of about 0.4 μm formed in the step is reduced in the portion not irradiated with the electron beam as shown in FIG. 22, and the cross-linking reaction occurs in the portion selectively irradiated with the electron beam. No reduction in hole size was observed. From this, after forming the resist pattern,
By selectively irradiating the electron beam, since no reaction occurs in the pattern of the irradiated portion, it can be seen that the size of the resist pattern can be selectively controlled.

【0091】実施例22. 実施例2で得た第1のレジストパターンを酸化膜が形成
されたSiウェハー上に形成し、図23に示すような第
1のレジストパターンを形成した。次に、実施例12で
得た第2のレジスト材料を、滴下し、スピンコートした
後、85℃/70秒でプリベークを行った後、105℃
/90秒でミキシングベークを行い、非架橋層を純水で
現像剥離し、続いて90℃/90秒でポストベークを行
うことにより、第1のレジストパターン上に第2のレジ
スト架橋層を形成した。さらに、エッチング装置を用い
て下地酸化膜をエッチングし、エッチング後のパターン
形状を観察した。また、比較例として、本発明の処理を
施さない図23に示した第1のレジストパターンを形成
したウェハーについても同様にエッチングを行った。そ
の結果、本発明を適用しない場合の図24(a)と比較
して、本発明を適用した場合には、図24(b),
(c)に示すように分離幅が縮小されると同時に、側壁
が粗面化された酸化膜パターンが得られた。また、粗面
化の程度が架橋剤の混合量によって制御可能であること
が分かる。
Embodiment 22 FIG. The first resist pattern obtained in Example 2 was formed on an Si wafer on which an oxide film was formed, and a first resist pattern as shown in FIG. 23 was formed. Next, after the second resist material obtained in Example 12 was dropped and spin-coated, prebaking was performed at 85 ° C./70 seconds, and then 105 ° C.
Mixing bake at / 90 sec, developing and peeling off the non-crosslinked layer with pure water, followed by post bake at 90 ° C / 90 sec to form a second resist crosslinked layer on the first resist pattern did. Further, the underlying oxide film was etched using an etching apparatus, and the pattern shape after the etching was observed. Further, as a comparative example, etching was similarly performed on a wafer on which the first resist pattern shown in FIG. 23 was not subjected to the treatment of the present invention. As a result, when the present invention is applied, as compared with FIG. 24 (a) where the present invention is not applied, FIGS.
As shown in (c), an oxide film pattern with a reduced side wall and a roughened side wall was obtained at the same time. Further, it can be seen that the degree of surface roughening can be controlled by the amount of the crosslinking agent mixed.

【0092】[0092]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、レジストの分離パターン、ホールパターンの微
細化に於て、波長限界を越えるパターン形成を可能とす
る微細分離レジストパターン形成用材料と、それを用い
た微細パターン形成方法が得られる。これにより、ホー
ル系レジストパターンのホール径を従来より縮小するこ
とができ、またスぺース系レジストパターンの分離幅を
従来より縮小することができる。また、このようにして
形成した微細分離レジストパターンをマスクとして用い
て、半導体基材上に微細分離されたスペースあるいはホ
ール形成することができる。また、このような製造方法
により、微細分離されたスペースあるいはホールを有す
る半導体装置を得ることができる。
As described above in detail, according to the present invention, a fine separation resist pattern forming method capable of forming a pattern exceeding a wavelength limit in miniaturization of a resist separation pattern and a hole pattern. A material and a method for forming a fine pattern using the material can be obtained. As a result, the hole diameter of the hole-based resist pattern can be made smaller than before, and the separation width of the space-based resist pattern can be made smaller than before. Further, using the fine separation resist pattern thus formed as a mask, finely separated spaces or holes can be formed on the semiconductor substrate. Further, a semiconductor device having finely separated spaces or holes can be obtained by such a manufacturing method.

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

【図1】 この発明の実施の形態1のレジストパターン
形成方法を説明するためのマスクパターンの図。
FIG. 1 is a view of a mask pattern for explaining a resist pattern forming method according to a first embodiment of the present invention;

【図2】 この発明の実施の形態1のレジストパターン
形成方法を説明するための工程フロー図。
FIG. 2 is a process flow chart for describing a method of forming a resist pattern according to the first embodiment of the present invention.

【図3】 この発明の実施の形態1のレジストパターン
形成方法を説明するための工程フロー図。
FIG. 3 is a process flow chart for describing a resist pattern forming method according to the first embodiment of the present invention.

【図4】 この発明の実施の形態1のレジストパターン
形成方法を説明するための工程フロー図。
FIG. 4 is a process flow chart for describing a resist pattern forming method according to the first embodiment of the present invention.

【図5】 この発明の実施の形態1のレジストパターン
形成方法を説明するための工程フロー図。
FIG. 5 is a process flow chart for describing a method of forming a resist pattern according to the first embodiment of the present invention.

【図6】 この発明の実施の形態1のレジストパターン
形成方法を説明するための工程フロー図。
FIG. 6 is a process flow chart for describing a method of forming a resist pattern according to the first embodiment of the present invention.

【図7】 この発明の実施の形態1のレジストパターン
形成方法を説明するための工程フロー図。
FIG. 7 is a process flow chart for describing a method of forming a resist pattern according to the first embodiment of the present invention.

【図8】 この発明の実施の形態2のレジストパターン
形成方法を説明するための工程フロー図。
FIG. 8 is a process flow chart for describing a method of forming a resist pattern according to a second embodiment of the present invention.

【図9】 この発明の実施の形態3のレジストパターン
形成方法を説明するための工程フロー図。
FIG. 9 is a process flow chart for describing a method of forming a resist pattern according to a third embodiment of the present invention.

【図10】 この発明の実施例1、2及び3における第
1のレジストパターン。
FIG. 10 shows a first resist pattern according to the first, second and third embodiments of the present invention.

【図11】 この発明の実施例4における第1のレジス
トパターン。
FIG. 11 shows a first resist pattern according to a fourth embodiment of the present invention.

【図12】 この発明の実施例5における第1のレジス
トパターン。
FIG. 12 shows a first resist pattern according to a fifth embodiment of the present invention.

【図13】 この発明の実施例14における第2のレジ
ストパターン。
FIG. 13 shows a second resist pattern according to Embodiment 14 of the present invention.

【図14】 この発明の実施例14における水溶性樹脂
の混合比と架橋層形成後のレジストパターンサイズを示
す図。
FIG. 14 is a diagram showing a mixing ratio of a water-soluble resin and a resist pattern size after forming a crosslinked layer in Example 14 of the present invention.

【図15】 この発明の実施例15における露光の有無
と架橋層形成後のレジストパターンサイズを示す図。
FIG. 15 is a diagram showing the presence / absence of exposure and the resist pattern size after forming a crosslinked layer in Example 15 of the present invention.

【図16】 この発明の実施例16における第2のレジ
ストパターン
FIG. 16 shows a second resist pattern according to Embodiment 16 of the present invention.

【図17】 この発明の実施例16におけるミキシング
ベーク温度と架橋層形成後のレジストパターンサイズを
示す図。
FIG. 17 is a diagram showing a mixing bake temperature and a resist pattern size after forming a crosslinked layer in Example 16 of the present invention.

【図18】 この発明の実施例17における水溶性材料
の混合比と架橋層形成後のレジストパターンサイズを示
す図。
FIG. 18 is a diagram showing a mixing ratio of a water-soluble material and a resist pattern size after forming a crosslinked layer in Example 17 of the present invention.

【図19】 この発明の実施例18における水溶性材料
の種類と架橋層形成後のレジストパターンサイズを示す
図。
FIG. 19 is a diagram showing types of water-soluble materials and a resist pattern size after a crosslinked layer is formed in Example 18 of the present invention.

【図20】 この発明の実施例19における水溶性材料
の量及びミキシングベーク温度と架橋層形成後のレジス
トパターンサイズを示す図。
FIG. 20 is a diagram showing the amounts of water-soluble materials, the mixing bake temperature, and the resist pattern size after forming a crosslinked layer in Example 19 of the present invention.

【図21】 この発明の実施例20における水溶性材料
の種類と架橋層形成後のレジストパターンサイズを示す
図。
FIG. 21 is a diagram showing types of water-soluble materials and a resist pattern size after forming a crosslinked layer in Example 20 of the present invention.

【図22】 この発明の実施例21における電子線照射
の有無と架橋層形成後のレジストパターンサイズを示す
図。
FIG. 22 is a diagram showing the presence / absence of electron beam irradiation and the resist pattern size after forming a crosslinked layer in Example 21 of the present invention.

【図23】 この発明の実施例22における第2のレジ
ストパターンを示す図。
FIG. 23 is a view showing a second resist pattern in Embodiment 22 of the present invention.

【図24】 この発明の実施例22における下地酸化膜
のエッチング後のパターン形状を示す図。
FIG. 24 is a view showing a pattern shape after etching of a base oxide film in a working example 22 of the invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,11,21 第1のレジスト、 1a,2a,3a
第1のレジストパターン、 2,12,22 第2の
レジスト(第2の層)、 2a,12a,22a 第2
のレジストパターン、 3 半導体基板(半導体基
材)、 4,14,24 架橋層。
1,11,21 1st resist, 1a, 2a, 3a
First resist pattern, 2, 12, 22 second resist (second layer) , 2a, 12a, 22a second
Resist pattern, 3 semiconductor substrate (semiconductor substrate), 4, 14, 24 cross-linked layer.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 21/302 H (72)発明者 南出 あゆみ 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三菱電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−84451(JP,A) 特開 昭63−138353(JP,A) 特開 平5−241348(JP,A) 特開 平6−250379(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03F 7/11 G03F 7/095 G03F 7/26 H01L 21/027 H01L 21/3065 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI H01L 21/302 H (72) Inventor Ayumi Minami 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Mitsubishi Electric Corporation (56) References JP-A-57-84451 (JP, A) JP-A-63-138353 (JP, A) JP-A-5-241348 (JP, A) JP-A-6-250379 (JP, A) (58) Survey Field (Int.Cl. 7 , DB name) G03F 7/11 G03F 7/095 G03F 7/26 H01L 21/027 H01L 21/3065

Claims (25)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ポリビニルアルコールを除く水溶性樹脂
の1種類を主成分とし、水または水と水溶性有機溶媒と
の混合溶媒を溶媒として溶解し酸を供給する第1のレ
ジストパターンの上に形成され前記第1のレジストパタ
ーンからの酸により前記第1のレジストパターンに接す
る部分で架橋反応を生じて架橋膜を形成し、非架橋部分
は剥離されることを特徴とする微細パターン形成材料。
1. A water-soluble organic solvent comprising water or water and a water-soluble organic solvent containing one type of water-soluble resin other than polyvinyl alcohol as a main component.
Dissolve the mixed solvent as a solvent and supply the acid
The first resist pattern formed on the distant pattern
Contact the first resist pattern with acid from
A cross-linking reaction occurs at the portion where
Is a fine pattern forming material characterized by being peeled off .
【請求項2】 前記水溶性樹脂として、ポリアクリル
酸、ポリビニルアセタール、ポリビニルピロリドン、ポ
リエチレンイミン、ポリエチレンオキシド、スチレン−
無水マレイン酸共重合体、ポリビニルアミン、ポリアリ
ルアミン、オキサゾリン基含有水溶性樹脂、水溶性メラ
ミン樹脂、水溶性尿素樹脂、アルキッド樹脂、スルホン
アミドのうちの1種類、又はこれらの塩のうちいずれか
1種類を主成分とすることを特徴とする請求項1に記載
の微細パターン形成材料。
As claimed in claim 2 wherein said water-soluble resin, polyacrylic acid, polyvinyl acetal, polyvinylpyrrolidone down, port <br/> Li ethyleneimine, polyethylene oxide, styrene -
Maleic anhydride copolymer, polyvinyl amine, polyallylamine, oxazoline group-containing water-soluble resin, water-soluble melamine resins, water soluble urea resins, alkyd resins, one kind of the sulfonamide, also Hakodate among these salts either
The material for forming a fine pattern according to claim 1, wherein one type is a main component.
【請求項3】 水溶性樹脂の2種類以上の混合物、ある
いは前記水溶性樹脂の2種類以上による共重合物を主成
分とし、水または水と水溶性有機溶媒との混合溶媒を溶
媒として溶解し酸を供給する第1のレジストパターン
の上に形成され前記第1のレジストパターンからの酸に
より前記第1のレジストパターンに接する部分で架橋反
応を生じて架橋膜を形成し、非架橋部分は剥離されるこ
を特徴とする微細パターン形成材料。
3. A mixture mainly composed of a mixture of two or more water-soluble resins or a copolymer of two or more water-soluble resins, wherein water or a mixed solvent of water and a water-soluble organic solvent is dissolved.
First resist pattern that dissolves as a medium and supplies acid
On the acid from the first resist pattern formed on
Thus, a cross-linking reaction occurs at a portion in contact with the first resist pattern to form a cross-linked film, and a non-cross-linked portion is peeled off.
And a material for forming a fine pattern.
【請求項4】 前記水溶性樹脂として、ポリアクリル
酸、ポリビニルアセタール、ポリビニルピロリドン、ポ
リビニルアルコール、ポリエチレンイミン、ポリエチレ
ンオキシド、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリ
ビニルアミン、ポリアリルアミン、オキサゾリン基含有
水溶性樹脂、水溶性メラミン樹脂、水溶性尿素樹脂、ア
ルキッド樹脂、スルホンアミドのうちの1種類、又はこ
れらの2種類以上の混合物、或いはこれらの塩を主成分
とすることを特徴とする請求項3に記載の微細パターン
形成材料。
4. The water-soluble resin includes polyacrylic acid, polyvinyl acetal, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl alcohol, polyethylene imine, polyethylene oxide, styrene-maleic anhydride copolymer, polyvinylamine, polyallylamine, and oxazoline group-containing water-soluble resin. 4. The method according to claim 3, wherein the main component is one of a resin, a water-soluble melamine resin, a water-soluble urea resin, an alkyd resin, and a sulfonamide, or a mixture of two or more thereof, or a salt thereof. The material for forming a fine pattern according to the above.
【請求項5】 水溶性架橋剤の1種類又は前記水溶性架
橋剤の2種類以上の混合物を主成分とし、水または水と
水溶性有機溶媒との混合溶媒を溶媒として溶解し酸を
供給する第1のレジストパターンの上に形成され前記第1
のレジストパターンからの酸により前記第1のレジスト
パターンに接する部分で架橋反応を生じて架橋膜を形成
し、非架橋部分は剥離されることを特徴とする微細パタ
ーン形成材料。
5. A composition comprising one or more water-soluble crosslinking agents or a mixture of two or more of the above-mentioned water-soluble crosslinking agents as main components, and water or water.
Dissolve the mixed solvent with a water-soluble organic solvent as a solvent ,
The first resist pattern formed on the first resist pattern to be supplied;
The first resist by the acid from the resist pattern of
A cross-linking reaction occurs at the part in contact with the pattern to form a cross-linked film
And a non-crosslinked portion is peeled off .
【請求項6】 前記水溶性架橋剤として、メラミン誘導
体、尿素誘導体、ベンゾグアナミン、グリコールウリル
のうちの1種類又はこれらの2種類以上の混合物を主成
分とすることを特徴とする請求項5に記載の微細パター
ン形成材料。
6. The method according to claim 5, wherein the water-soluble crosslinking agent is mainly composed of one of melamine derivatives, urea derivatives, benzoguanamine, and glycoluril, or a mixture of two or more thereof. Fine pattern forming material.
【請求項7】 前記メラミン誘導体として、メラミン、
アルコキシメチレンメラミンのうちの1種類又はこれら
の混合物を主成分とすることを特徴とする請求項6に記
載の微細パターン形成材料。
7. The melamine derivative as the melamine,
The fine pattern forming material according to claim 6, wherein one of the alkoxymethylene melamines or a mixture thereof is used as a main component.
【請求項8】 前記尿素誘導体として、尿素、アルコキ
シメチレン尿素、N−アルコキシメチレン尿素、エチレ
ン尿素、エチレン尿素カルボン酸の1種類又はこれらの
2種類以上の混合物を主成分とすることを特徴とする請
求項6に記載の微細パターン形成材料。
8. The method according to claim 1, wherein the urea derivative is mainly composed of one kind of urea, alkoxymethylene urea, N-alkoxymethylene urea, ethylene urea, ethylene urea carboxylic acid or a mixture of two or more kinds thereof. The material for forming a fine pattern according to claim 6.
【請求項9】 水溶性樹脂の1種類又は2種類以上と水
溶性架橋剤の1種類または2種類以上との混合物を主成
分とし、水または水と水溶性有機溶媒との混合溶媒を溶
媒として溶解し酸を供給する第1のレジストパターン
の上に形成され前記第1のレジストパターンからの酸に
より前記第1のレジストパターンに接する部分で架橋反
応を生じて架橋膜を形成し、非架橋部分は剥離されるこ
を特徴とする微細パターン形成材料。
9. A mixture comprising one or more water-soluble resins and one or more water-soluble crosslinking agents as a main component, and dissolving water or a mixed solvent of water and a water-soluble organic solvent.
First resist pattern that dissolves as a medium and supplies acid
On the acid from the first resist pattern formed on
Thus, a cross-linking reaction occurs at a portion in contact with the first resist pattern to form a cross-linked film, and a non-cross-linked portion is peeled off.
And a material for forming a fine pattern.
【請求項10】 前記水溶性樹脂としてポリビニルアセ
タール、ポリビニルアルコール、又はポリビニルアルコ
ールとポリビニルアセタールとの混合物のいずれかを用
い、前記水溶性架橋剤としてメラミン誘導体、尿素誘導
体、又はメラミン誘導体と尿素誘導体との混合物のいず
れかを用いることを特徴とする請求項9に記載の微細パ
ターン形成材料。
10. A method according to claim 1, wherein the water-soluble resin is polyvinyl acetal, polyvinyl alcohol, or a mixture of polyvinyl alcohol and polyvinyl acetal, and the water-soluble crosslinking agent is a melamine derivative, a urea derivative, or a melamine derivative and a urea derivative. 10. The fine pattern forming material according to claim 9, wherein any one of the following mixtures is used.
【請求項11】 可塑剤を添加剤として含むことを特徴
とする請求項1ないし10のいずれかに記載の微細パタ
ーン形成材料。
11. The fine pattern forming material according to claim 1, further comprising a plasticizer as an additive.
【請求項12】 界面活性剤を添加剤として含むことを
特徴とする請求項1ないし10のいずれかに記載の微細
パターン形成材料。
12. The fine pattern forming material according to claim 1, further comprising a surfactant as an additive.
【請求項13】 第1のレジストにより半導体基材上に
酸を供給し得る第1のレジストパターンを形成する工程
と、前記第1のレジストパターンの上に請求項1〜12
のいずれかに記載の微細パターン形成材料により第2の
を形成する工程と、前記第1のレジストパターンから
の酸の供給により前記第2のの前記第1のレジストパ
ターンに接する部分に架橋膜を形成する処理工程と、前
記第2のの非架橋部分を剥離して第2のレジストパタ
ーンを形成する工程と、この第2のレジストパターンを
マスクとして前記半導体基材をエッチングする工程とを
含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
13. A process of forming a first resist pattern capable of supplying an acid on a semiconductor substrate by a first resist, claims 1 to 12 over the first resist pattern
The second method according to the fine pattern forming material according to any one of
Forming a layer, and the process steps to form a crosslinked film on the acid moiety in contact with the first resist pattern of the second layer by supplying from the first resist pattern, the second layer A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of removing a non-crosslinked portion to form a second resist pattern; and a step of etching the semiconductor substrate using the second resist pattern as a mask.
【請求項14】 前記第1のレジストパターンを加熱処
理により酸を発生するレジストで形成したことを特徴と
する請求項13に記載の半導体装置の製造方法。
14. The method according to claim 13, wherein the first resist pattern is formed of a resist that generates an acid by a heat treatment.
【請求項15】 前記第1のレジストパターンを露光に
より酸を発生するレジストで形成したことを特徴とする
請求項13に記載の半導体装置の製造方法。
15. The method according to claim 13, wherein the first resist pattern is formed of a resist that generates an acid upon exposure.
【請求項16】 前記第1のレジストパターンを酸を含
有するレジストで形成したことを特徴とする請求項13
に記載の半導体装置の製造方法。
16. The method according to claim 13, wherein the first resist pattern is formed of a resist containing an acid.
13. The method for manufacturing a semiconductor device according to item 5.
【請求項17】 前記第1のレジストパターンを酸性液
体又は酸性気体により表面処理を施したレジストで形成
したことを特徴とする請求項13に記載の半導体装置の
製造方法。
17. The method according to claim 13, wherein the first resist pattern is formed of a resist that has been subjected to a surface treatment with an acidic liquid or an acidic gas.
【請求項18】 前記第1のレジストとして、ノボラッ
ク樹脂とナフトキノンジアジド系感光剤の混合物を主成
分とするレジストを用いることを特徴とする請求項13
ないし17のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
18. The method according to claim 13, wherein a resist mainly containing a mixture of a novolak resin and a naphthoquinonediazide-based photosensitizer is used as the first resist.
18. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims to 17.
【請求項19】 前記第1のレジストとして、酸を発生
する機構を有する化学増幅型レジストを用いることを特
徴とする請求項13ないし17のいずれかに記載の半導
体装置の製造方法。
19. The method according to claim 13, wherein a chemically amplified resist having a mechanism for generating an acid is used as the first resist.
【請求項20】 前記第2のとして、前記請求項9
たは10に記載の微細パターン形成材料を用い、前記水
溶性樹脂と前記水溶性架橋剤との混合量を調整すること
により、前記第1のレジストとの反応量を制御すること
を特徴とする請求項16に記載の半導体装置の製造方
法。
As claimed in claim 20 wherein said second layer, claim 9 or
Or the amount of reaction with the first resist is controlled by adjusting the mixing amount of the water-soluble resin and the water-soluble cross-linking agent, using the fine pattern forming material according to item 10. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 16.
【請求項21】 第2のとして、前記請求項10に記
載の微細パターン形成材料を用い、前記ポリビニルアセ
タールのアセタール化度を調整することにより、前記第
1のレジストとの反応量を制御することを特徴とする請
求項16に記載の半導体装置の製造方法。
21. The amount of reaction with the first resist is controlled by adjusting the degree of acetalization of the polyvinyl acetal by using the fine pattern forming material according to claim 10 as the second layer. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 16, wherein:
【請求項22】 前記第1のレジストパターンと、前記
第1のレジストパターンの上に形成された前記第2の
とを加熱処理することにより、前記第1のレジストパタ
ーンの表面に接して前記架橋膜を形成するようにしたこ
とを特徴とする請求項13ないし21のいずれか1項に
記載の半導体装置の製造方法。
22. A surface of the first resist pattern by heat-treating the first resist pattern and the second layer formed on the first resist pattern. 22. The method according to claim 13, wherein the crosslinked film is formed in contact with the semiconductor device.
【請求項23】 前記第1のレジストパターンと、前記
第1のレジストパターンの上に形成された前記第2の
の上から所定領域を露光することにより、前記第1のレ
ジストパターンの前記所定領域で前記架橋膜を形成する
ようにしたことを特徴とする請求項13にないし21の
いずれかに記載の半導体装置の製造方法。
23. Exposure of a predetermined region from above the first resist pattern and the second layer formed on the first resist pattern to form the first resist 22. The method according to claim 13, wherein the cross-linking film is formed in the predetermined region of the pattern.
【請求項24】 前記第1のレジストパターンの所定領
域以外を電子線照射し、この電子線照射された第1のレ
ジストパターンの上に前記第2のを形成し、前記第1
のレジストパターンの前記所定領域で前記架橋膜を形成
するようにしたことを特徴とする請求項13ないし21
のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
24. Irradiating an area other than a predetermined area of the first resist pattern with an electron beam, forming the second layer on the first resist pattern irradiated with the electron beam,
22. The cross-linking film is formed in the predetermined region of the resist pattern.
The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of the above.
【請求項25】 前記請求項13ないし24のいずれか
に記載した半導体装置の製造方法によって製造したこと
を特徴とする半導体装置。
25. A semiconductor device manufactured by the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 13.
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