JP3684518B2 - Resist pattern formation method - Google Patents

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JP3684518B2 JP16705996A JP16705996A JP3684518B2 JP 3684518 B2 JP3684518 B2 JP 3684518B2 JP 16705996 A JP16705996 A JP 16705996A JP 16705996 A JP16705996 A JP 16705996A JP 3684518 B2 JP3684518 B2 JP 3684518B2
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造工程で用いるリソグラフィ技術に於いて、微細なレジスト・パターンを形成するのに有効な樹脂コーティング材料を利用してレジスト・パターンを形成する方法に関する。
【0002】
現在、半導体装置に高集積化が要求されていることは云うまでもないが、それを実現する為には、回路パターンを微細化する技術が必要であり、例えば露光波長の短波長化、レジストの高解像度化、基板の低反射化などが求められている。
【0003】
ここで、露光波長の短波長化については、例えばDUV(deep ultraviolet)光を用いるなど、開発分野は限られてしまうが、レジストについては、光酸発生剤を含む化学増幅レジストの開発が盛んに行われ、また、基板の低反射化については、各種BARC(bottom anti reflective coating)材料の開発が進められているところであって、本発明は、化学増幅レジストを用いて微細なパターンを形成する技術の改善に寄与することができる。
【0004】
【従来の技術】
一般に、化学増幅レジストを用いてパターンを形成する場合、例えばスピン塗布法を適用してレジスト膜を形成し、そのレジスト膜に第一の加熱処理(prebake)を施し、次いで、紫外線或いは遠紫外線でパターンが露光される。
【0005】
化学増幅レジストに於いては、通常、露光部分のみに酸が発生し、露光後の第二の加熱処理(post exposure bake:PEB)に依って、ポジ型レジストの場合、発生した酸が基材樹脂を可溶化する為、現像するとパターンが形成されるものであり、この工程中に発生する酸は、触媒として多くの基材樹脂を可溶化することができるので、レジストの高感度化が達成されるものである。
【0006】
前記した限りでは、化学増幅レジストを用いれば、微細なパターンを簡単に形成できるように思われようが、実際上では種々な問題が起こる。
【0007】
即ち、化学増幅レジストは、酸の触媒反応を利用しているものである為、被膜を形成した際に表面が空気中のアンモニアやアミンなどの塩基性分子で汚染された場合、露光後に発生した酸が前記塩基性分子に依って失活し、現像時にレジスト表面が不溶化するので、パターンの解像不良や線幅変動が起こる。
【0008】
この空気中に於ける塩基性分子は、クリーン・ルーム内に於いて、常に一定濃度であるとは限らず、従って、ロット間でパターンが変化するおそれがある。
【0009】
これを回避する為、空気中の塩基性分子からレジスト表面を保護する酸性或いは中性の樹脂コーティング材料を塗布することが行われている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
前記したように、単純に化学増幅レジストを用いた場合には、空気中に於ける塩基性分子の影響でパターンの解像不良や線幅変動などが起こって、パターン形成を設計通りに実現することができない場合があるので、レジスト表面に酸性或いは中性の樹脂コーティング材料を塗布して保護することが行われている。
【0011】
然しながら、前記樹脂コーティング材料を塗布する手段を採った場合、露光装置に於けるフォーカスの変動、或いは、ウエハに於ける段差に起因するフォーカスのずれに起因して光学像のコントラストが低下する為、フォーカスの広い範囲に亙ってレジストを良好な形状に維持することは困難であり、露光装置に於ける焦点のずれに対するレジスト形状のマージンが少ない。
【0012】
このような焦点深度の低下は、樹脂コーティング材料膜を使用しない場合であっても、塩基性分子が全く存在しなければ、全く同じように発生し、また、塩基性分子が過剰に存在する場合には、解像不良を生じる為、同様に発生することになる。
【0013】
図10はデフォーカス状態で露光が行われてパターンが形成された場合を説明する為の工程要所に於けるレジスト膜を表す要部切断側面図である。
【0014】
図10(A)は露光を行った状態を表し、1はエッチング対象物、2は化学増幅レジスト膜、2Aは露光部分、2Bは未露光部分、3はマスクを介して照射された波長が例えば248〔nm〕のDUV光、4は光強度プロファイル、5はDUV光を照射することに依って発生したプロトン酸をそれぞれ示している。
【0015】
図から明らかなように、デフォーカス状態では、光学像のコントラストが低下することに起因し、未露光部分2Bの表面にはDUV光の回り込みに依ってプロトン酸5が発生している。
【0016】
図10(B)は現像を行った状態を表し、6は膜減りしたレジスト・パターンを示している。
【0017】
図10(A)に示したプロトン酸5は、PEB後にレジストの基材樹脂に於ける保護基を除く作用をするので、現像を行った場合、レジストは現像液に容易に溶解することになる。
【0018】
前記したように、プロトン酸5は未露光部分2Bの表面にも発生している為、そこでもレジストの溶解が起こり、図10(B)に見られるように、膜減りしたレジスト・パターン6が形成されてしまう。
【0019】
本発明は、化学増幅レジストを用いてパターンを形成する際、簡単な手段を採ることで、膜減りが少なく、且つ、横断面が矩形をなすパターンが得られるようにする。
【0020】
【課題を解決するための手段】
本発明では、化学増幅レジスト膜を用いてパターンを形成する際、その露光前または露光中、レジスト膜表面を極僅か塩基性に保ち、露光部分に発生する酸を僅かに失活させ、レジストの可溶化を抑制するようにし、その結果、膜減りが少なく、また、横断面が矩形をなすパターンからなるレジスト膜を実現することが基本になっている。
【0021】
図1は本発明の原理を解説する為の工程要所に於けるレジスト膜近傍の構成を表す要部切断側面図であり、図10に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。尚、この場合も、露光はデフォーカス状態で行ったものとする。
【0022】
図1(A)は露光を行った状態を表し、7は本発明に依る樹脂コーティング材料膜を示し、この樹脂コーティング材料膜7は極僅かな塩基性をもっている。
【0023】
図から明らかなように、本発明に於いても、デフォーカス状態では、光学像のコントラストが低下することに起因し、未露光部分2Bの表面にはDUV光の回り込みに依ってプロトン酸5が発生する点に於いては、従来の技術と全く同じである。
【0024】
然しながら、本発明に依った場合、化学増幅レジスト膜2の表面、特に未露光部分2Bの表面に生成された僅かなプロトン酸5は、僅かに塩基性をもった樹脂コーティング材料膜7の存在で失活してしまうから、レジスト膜2の溶解に寄与することはなくなる。
【0025】
図1(B)は現像を行った状態を表し、8は膜減りが少なく横断面形状が略矩形を成しているレジスト・パターンを示している。
【0026】
図1(B)に見られる良好な形状をもったレジスト・パターン8が得られるのは、DUV光の回り込みに依って、未露光部分2Bの表面に発生したプロトン酸5が樹脂コーティング材料膜7の存在で失活し、従って、未露光部分2Bの表面が不溶性を維持できることに依る。
【0027】
前記したところから、本発明に依るレジスト・パターン形成方法に於いては、基板上に化学増幅レジスト膜を形成してから第一の熱処理工程を施す工程と、次いで、前記化学増幅レジスト膜上に非水溶性のポリオレフィン系ポリマと、芳香族アミン類または脂肪族アミン類またはアルキルアミン系の塩基性化合物とを含む樹脂コーティング材料膜を形成する工程と、次いで、パターン露光を行ってから第二の熱処理を施す工程と、次いで、前記樹脂コーティング材料膜を剥離してから現像を行う工程とが含まれてなることを特徴とする。
【0029】
本発明を実施してレジスト・パターンを形成する場合に用いる樹脂コーティング材料膜は、空気中からの塩基性分子が浸透することを良好に抑止するので、外部からの影響に依って化学増幅レジストが不溶化し、パターンに影響を与えることがなくなるのは勿論であるが、樹脂コーティング材料膜には、本来、極微量の塩基性分子が含まれていて、その塩基性分子が化学増幅レジスト膜の表層に入ることから、デフォーカス時に光学像のコントラストが低下することに起因して発生する光の回り込みに依って、レジスト・パターンの未露光部分表面に余分な微量の酸が発生しても、その酸を失活させて化学増幅レジスト膜を不溶化することができ、従って、デフォーカス時に於ける光学像のコントラスト低下に関連して発生する膜減りなどの問題を解消するのに寄与することができる。
【0030】
【発明の実施の形態】
本発明に於ける実施の形態の一例について説明する。
【0031】
(1) 直径が15〔cm〕(6インチ)のウエハにJSR(日本合成ゴム株式会社)製のポジ型化学増幅レジストであるKRF−K2G(JSRの商品名)を約0.7〔μm〕の厚さに塗布する。
【0032】
(2) ホットプレート上に於いて、温度80〔℃〕、時間120〔秒〕の熱処理を行う。
【0033】
(3) スピン・コート法を適用することに依り、本発明に依る樹脂コーティング材料を約0.2〔μm〕の厚さに塗布する。
【0034】
(4) ホットプレート上に於いて、温度60〔℃〕、時間90〔秒〕の熱処理を行う。
【0035】
(5) 波長248〔nm〕のエキシマ・レーザー・ステッパー(ニコン株式会社製 NSR−2005EX8A、NA=0.5、σ=0.5)を用い、フォーカスを変化させて露光を行う。
【0036】
(6) ホットプレート上に於いて、温度100〔℃〕、時間120〔秒〕の熱処理を行う。
【0037】
(7) キシレン(100〔%〕)に浸漬し、本発明に依る樹脂コーティング材料膜を剥離する。
【0038】
(8) 2.38〔%〕のTMAH(tetramethyl ammonium hydroxide)を主成分とする水溶液からなる現像液を用いて時間60〔秒〕のパドル現像を行った。
【0039】
前記説明した工程で使用した本発明の樹脂コーティング材料は、ポリオレフィン系の樹脂、ジ−シクロヘキシル−アミン(対樹脂分で100〔ppm〕〜10000〔ppm〕の範囲で例えば1000〔ppm〕の濃度)からなる塩基性化合物で構成され、その溶剤はキシレンである。
【0040】
また、塩基性化合物としては、
芳香族アミン類
▲1▼ ジ−シクロヘキシル−アミン
▲2▼ アニリン及びその誘導体
▲3▼ ベンジルアミン及びその誘導体
【0041】
脂肪族アミン類
▲1▼ イソプロピルアミン
【0042】
アルキルアミン類
などを用いることができる。
【0043】
前記のようにして形成されたレジスト・パターンでは、0.3〔μm〕L/S(line and space)の横断面形状が2.0〔μm〕のフォーカス範囲(レジスト膜厚の半分を中心にして±1.0〔μm〕の範囲)で充分に分離解像されていた。
【0044】
因みに、従来の技術、即ち、アミン濃度0の樹脂コーティング材料膜を用いて形成したレジスト・パターンでは、前記と同じ0.3〔μm〕L/Sの分離解像が可能であるのは1.4〔μm〕のフォーカス範囲(レジスト膜厚の半分を中心にして±0.7〔μm〕の範囲)内であるに過ぎず、本発明に依った場合、明らかにフォーカス・マージンの向上が見られた。
【0045】
図2乃至図5は本発明を実施した場合のフォーカスとレジスト膜断面形状との関係を説明する為のレジスト膜を表す要部斜面図である。尚、各図は、顕微鏡写真を忠実にトレースして作成した。
【0046】
このデータを得た際に用いた試料に関連する諸条件は次の通りである。
化学増幅レジストの基材樹脂:ZCOAT(商品名:日本ゼオン製)
ジシクロヘキシルアミン濃度(対樹脂分):1000〔ppm〕
パターン:0.3〔μm〕L/S
【0047】
各図に於いて、Fはフォーカス位置を示し、挙げられた各データからすると、F=−0.6〔μm〕とした場合が最も良好な横断面形状になっていることが看取されよう。
【0048】
図2に於いて、
(A)はF=−1.6〔μm〕の場合
(B)はF=−1.4〔μm〕の場合
(C)はF=−1.2〔μm〕の場合
である。
【0049】
図3に於いて、
(A)はF=−1.0〔μm〕の場合
(B)はF=−0.8〔μm〕の場合
(C)はF=−0.6〔μm〕の場合
である。
【0050】
図4に於いて、
(A)はF=−0.4〔μm〕の場合
(B)はF=−0.2〔μm〕の場合
(C)はF=0.0〔μm〕の場合
である。
【0051】
図5に於いて、
(A)はF=0.2〔μm〕の場合
(B)はF=0.4〔μm〕の場合
である。
【0052】
図6乃至図9は従来の技術を実施した場合のフォーカスとレジスト膜断面形状との関係を説明する為のレジスト膜を表す要部斜面図である。尚、各図は、顕微鏡写真を忠実にトレースして作成した。
【0053】
図6に於いて、
(A)はF=−1.6〔μm〕の場合
(B)はF=−1.4〔μm〕の場合
(C)はF=−1.2〔μm〕の場合
である。
【0054】
図7に於いて、
(A)はF=−1.0〔μm〕の場合
(B)はF=−0.8〔μm〕の場合
(C)はF=−0.6〔μm〕の場合
である。
【0055】
図8に於いて、
(A)はF=−0.4〔μm〕の場合
(B)はF=−0.2〔μm〕の場合
(C)はF=0.0〔μm〕の場合
である。
【0056】
図9はF=0.2〔μm〕の場合である。
【0057】
このデータを得た際に用いた試料に関連する諸条件は、ジシクロヘキシルアミン濃度(対樹脂分)が0〔ppm〕であることを除いては、図2乃至図5のデータを得た際に用いた試料と全く同じ条件である。
【0058】
挙げられた各データからすると、フォーカス範囲は明らかに狭く、また、得られる横断面形状も本発明に依った場合と比較して良くないことが看取される。
【0059】
【発明の効果】
本発明に依るレジスト・パターン形成方法に於いては、基板上に化学増幅レジスト膜を形成してから第一の熱処理工程を施し、次いで、前記化学増幅レジスト膜上に非水溶性のポリオレフィン系ポリマと、芳香族アミン類または脂肪族アミン類またはアルキルアミン系の塩基性化合物とを含む樹脂コーティング材料膜を形成し、次いで、パターン露光を行ってから第二の熱処理を施し、次いで、前記樹脂コーティング材料膜を剥離してから現像を行うことを特徴としている。
【0060】
本発明を実施してレジスト・パターンを形成する場合に用いる樹脂コーティング材料膜は、空気中からの塩基性分子が浸透することを良好に抑止するので、外部からの影響に依って化学増幅レジストが不溶化し、パターンに影響を与えることがなくなるのは勿論であるが、樹脂コーティング材料膜には、本来、極微量の塩基性分子が含まれていて、その塩基性分子が化学増幅レジスト膜の表層に入ることから、デフォーカス時に光学像のコントラストが低下することに起因して発生する光の回り込みに依って、レジスト・パターンの未露光部分表面に余分な微量の酸が発生しても、その酸を失活させて化学増幅レジスト膜を不溶化することができ、従って、デフォーカス時に於ける光学像のコントラスト低下に関連して発生する膜減りなどの問題を解消するのに寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理を解説する為の工程要所に於けるレジスト膜近傍の構成を表す要部切断側面図である。
【図2】本発明を実施した場合のフォーカスとレジスト膜断面形状との関係を説明する為のレジスト膜を表す要部斜面図である。
【図3】本発明を実施した場合のフォーカスとレジスト膜断面形状との関係を説明する為のレジスト膜を表す要部斜面図である。
【図4】本発明を実施した場合のフォーカスとレジスト膜断面形状との関係を説明する為のレジスト膜を表す要部斜面図である。
【図5】本発明を実施した場合のフォーカスとレジスト膜断面形状との関係を説明する為のレジスト膜を表す要部斜面図である。
【図6】従来の技術を実施した場合のフォーカスとレジスト膜断面形状との関係を説明する為のレジスト膜を表す要部斜面図である。
【図7】従来の技術を実施した場合のフォーカスとレジスト膜断面形状との関係を説明する為のレジスト膜を表す要部斜面図である。
【図8】従来の技術を実施した場合のフォーカスとレジスト膜断面形状との関係を説明する為のレジスト膜を表す要部斜面図である。
【図9】従来の技術を実施した場合のフォーカスとレジスト膜断面形状との関係を説明する為のレジスト膜を表す要部斜面図である。
【図10】図10はデフォーカス状態で露光が行われてパターンが形成された場合を説明する為の工程要所に於けるレジスト膜を表す要部切断側面図である。
【符号の説明】
1 エッチング対象物
2 化学増幅レジスト膜
2A 露光部分
2B 未露光部分
3 マスクを介して照射された波長が例えば248〔nm〕のDUV光
4 光強度プロファイル
5 DUV光を照射ことに依って発生したプロトン酸
6 膜減りしたレジスト・パターン
7 本発明に依る樹脂コーティング材料膜
8 膜減りが少なく横断面形状が略矩形を成しているレジスト・パターン
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention, in the lithographic techniques used in the manufacturing process of the semiconductor device, a method of forming a resist pattern using a valid resin coating materials to form a fine resist pattern.
[0002]
Needless to say, high integration of semiconductor devices is currently required, but in order to realize this, a technique for miniaturizing circuit patterns is required. High resolution and low reflection of the substrate are required.
[0003]
Here, for the shortening of the exposure wavelength, for example, DUV (deep ultraviolet) light is used, but the development field is limited, but for resists, development of chemically amplified resists containing photoacid generators is active. In order to reduce the reflection of the substrate, various types of BARC (bottom antireflective coating) materials are being developed. The present invention is a technique for forming a fine pattern using a chemically amplified resist. It can contribute to improvement.
[0004]
[Prior art]
In general, when a pattern is formed using a chemically amplified resist, for example, a spin coating method is applied to form a resist film, the resist film is subjected to a first heat treatment (prebake), and then subjected to ultraviolet rays or far ultraviolet rays. The pattern is exposed.
[0005]
In a chemically amplified resist, acid is usually generated only in the exposed portion, and in the case of a positive resist, the generated acid is a base material due to a second heat treatment (post exposure bake: PEB) after exposure. A pattern is formed when developed to solubilize the resin, and the acid generated during this process can solubilize many base resins as a catalyst, thus achieving high resist sensitivity. It is what is done.
[0006]
As long as it is described above, it seems that a fine pattern can be easily formed by using a chemically amplified resist, but various problems actually occur.
[0007]
In other words, since chemically amplified resists utilize acid catalysis, when the surface is contaminated with basic molecules such as ammonia and amines in the air when a film is formed, it occurs after exposure. Since the acid is deactivated by the basic molecule and the resist surface is insolubilized during development, pattern resolution failure and line width variation occur.
[0008]
The basic molecules in the air are not always at a constant concentration in the clean room, and therefore the pattern may change between lots.
[0009]
In order to avoid this, an acidic or neutral resin coating material that protects the resist surface from basic molecules in the air is applied.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, when a chemically amplified resist is simply used, the pattern formation is realized as designed due to the influence of basic molecules in the air, resulting in poor pattern resolution and fluctuations in line width. In some cases, the resist surface is protected by applying an acidic or neutral resin coating material.
[0011]
However, when the means for applying the resin coating material is employed, the contrast of the optical image is lowered due to focus shift in the exposure apparatus or focus shift due to a step in the wafer. It is difficult to maintain the resist in a good shape over a wide range of focus, and there is little margin of the resist shape with respect to defocusing in the exposure apparatus.
[0012]
Even if the resin coating material film is not used, such a decrease in the depth of focus occurs in the same manner if no basic molecule is present, and if the basic molecule is excessively present. In this case, since the resolution failure occurs, the same occurs.
[0013]
FIG. 10 is a cutaway side view of a main part showing a resist film in a process essential point for explaining a case where exposure is performed in a defocused state and a pattern is formed.
[0014]
FIG. 10A shows an exposed state, where 1 is an object to be etched, 2 is a chemically amplified resist film, 2A is an exposed portion, 2B is an unexposed portion, and 3 is a wavelength irradiated through a mask. DUV light of 248 [nm], 4 indicates a light intensity profile, and 5 indicates a protonic acid generated by irradiation with DUV light.
[0015]
As is apparent from the figure, in the defocused state, the proton acid 5 is generated on the surface of the unexposed portion 2B due to the wraparound of the DUV light due to the decrease in the contrast of the optical image.
[0016]
FIG. 10B shows a developed state, and 6 shows a resist pattern with a reduced film thickness.
[0017]
The protonic acid 5 shown in FIG. 10 (A) acts to remove the protecting group in the resist base resin after PEB, so that when the development is performed, the resist is easily dissolved in the developer. .
[0018]
As described above, since the protonic acid 5 is also generated on the surface of the unexposed portion 2B, dissolution of the resist occurs there, and as shown in FIG. Will be formed.
[0019]
According to the present invention, when a pattern is formed using a chemically amplified resist, a simple means is employed to obtain a pattern with little film loss and a rectangular cross section.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, when a pattern is formed using a chemically amplified resist film, the surface of the resist film is kept very slightly basic before or during the exposure, and the acid generated in the exposed portion is slightly deactivated, so that the resist It is fundamental to realize a resist film having a pattern in which the solubilization is suppressed and, as a result, the film loss is small and the cross section is rectangular.
[0021]
FIG. 1 is a cutaway side view of the main part showing the structure in the vicinity of the resist film at the main points of the process for explaining the principle of the present invention. Do the same symbols as those used in FIG. 10 indicate the same parts? Or it shall have the same meaning. In this case, it is assumed that the exposure is performed in a defocused state.
[0022]
FIG. 1A shows an exposed state, 7 shows a resin coating material film according to the present invention, and this resin coating material film 7 has very little basicity.
[0023]
As is apparent from the figure, in the present invention, in the defocused state, the contrast of the optical image is lowered, and the surface of the unexposed portion 2B has the protonic acid 5 due to the wraparound of the DUV light. In terms of occurrence, it is exactly the same as the conventional technique.
[0024]
However, according to the present invention, the slight amount of protonic acid 5 generated on the surface of the chemically amplified resist film 2, particularly on the surface of the unexposed portion 2B, is due to the presence of the resin coating material film 7 having a slight basicity. Since it is deactivated, it does not contribute to the dissolution of the resist film 2.
[0025]
FIG. 1B shows a developed state, and 8 shows a resist pattern with little film reduction and a substantially rectangular cross-sectional shape.
[0026]
The resist pattern 8 having a good shape as shown in FIG. 1B is obtained because the protonic acid 5 generated on the surface of the unexposed portion 2B due to the wraparound of the DUV light is caused by the resin coating material film 7. Therefore, the surface of the unexposed portion 2B can be kept insoluble.
[0027]
From where it said, is at the Relais resist pattern forming method Yi to the present invention, the step of performing a first heat treatment step after forming a chemically amplified resist film on a substrate, then the chemically amplified resist film A step of forming a resin coating material film comprising a water-insoluble polyolefin-based polymer and an aromatic amine, aliphatic amine, or alkylamine-based basic compound; A step of performing a second heat treatment, and then a step of developing after peeling the resin coating material film.
[0029]
The resin coating material film used when the resist pattern is formed by carrying out the present invention satisfactorily prevents the penetration of basic molecules from the air. Of course, the resin coating material film originally contains a very small amount of basic molecules, and the basic molecules are the surface layer of the chemically amplified resist film. Therefore, even if an extra small amount of acid is generated on the surface of the unexposed portion of the resist pattern due to the wraparound of light generated due to the decrease in the contrast of the optical image at the time of defocusing, It is possible to inactivate the acid and insolubilize the chemically amplified resist film. Therefore, the film loss caused by the decrease in the contrast of the optical image at the time of defocusing etc. It can contribute to solving the problem.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An example of an embodiment in the present invention will be described.
[0031]
(1) About 0.7 [μm] of KRF-K2G (trade name of JSR), which is a positive chemical amplification resist made by JSR (Japan Synthetic Rubber Co., Ltd.), on a wafer having a diameter of 15 [cm] (6 inches). Apply to a thickness of.
[0032]
(2) On the hot plate, heat treatment is performed at a temperature of 80 [° C.] and a time of 120 [seconds].
[0033]
(3) By applying the spin coating method, the resin coating material according to the present invention is applied to a thickness of about 0.2 [μm].
[0034]
(4) On the hot plate, heat treatment is performed at a temperature of 60 ° C. and a time of 90 seconds.
[0035]
(5) Excimer laser stepper with a wavelength of 248 [nm] (NSR-2005EX8A, manufactured by Nikon Corporation, NA = 0.5, σ = 0.5) is used to perform exposure while changing the focus.
[0036]
(6) On the hot plate, heat treatment is performed at a temperature of 100 [° C.] and a time of 120 [seconds].
[0037]
(7) Immerse in xylene (100 [%]) and peel off the resin coating material film according to the present invention.
[0038]
(8) Paddle development was carried out for 60 seconds using a developer composed of an aqueous solution containing 2.38% TMAH (tetramethyl ammonium hydroxide) as a main component.
[0039]
The resin coating material of the present invention used in the process described above is a polyolefin-based resin, di-cyclohexyl-amine (concentration of 1000 [ppm] in the range of 100 [ppm] to 10000 [ppm] with respect to the resin content). The solvent is xylene.
[0040]
Moreover, as a basic compound,
Aromatic amines (1) Di-cyclohexyl-amine (2) Aniline and its derivatives (3) Benzylamine and its derivatives
Aliphatic amines (1) Isopropylamine [0042]
Alkylamines and the like can be used.
[0043]
In the resist pattern formed as described above, the cross-sectional shape of 0.3 [μm] L / S (line and space) is 2.0 [μm] in the focus range (centering on half of the resist film thickness). In the range of ± 1.0 [μm]).
[0044]
Incidentally, in the conventional technique, that is, with a resist pattern formed using a resin coating material film having an amine concentration of 0, the same separation resolution of 0.3 [μm] L / S as described above is possible. It is only within a focus range of 4 [μm] (a range of ± 0.7 [μm] centering on half of the resist film thickness). According to the present invention, the focus margin is clearly improved. It was.
[0045]
FIG. 2 to FIG. 5 are main part slope views showing the resist film for explaining the relationship between the focus and the resist film cross-sectional shape when the present invention is implemented. Each figure was created by faithfully tracing micrographs.
[0046]
Various conditions related to the sample used when obtaining this data are as follows.
Base resin for chemically amplified resist: ZCOAT (trade name: manufactured by Nippon Zeon)
Dicyclohexylamine concentration (vs. resin): 1000 [ppm]
Pattern: 0.3 [μm] L / S
[0047]
In each figure, F indicates the focus position, and it can be seen that the best cross-sectional shape is obtained when F = −0.6 [μm] from the data listed. .
[0048]
In FIG.
(A) is for F = −1.6 [μm], (B) is for F = −1.4 [μm], and (C) is for F = −1.2 [μm].
[0049]
In FIG.
(A) is the case where F = −1.0 [μm], (B) is the case where F = −0.8 [μm], and (C) is the case where F = −0.6 [μm].
[0050]
In FIG.
(A) is the case where F = −0.4 [μm], (B) is the case where F = −0.2 [μm], and (C) is the case where F = 0.0 [μm].
[0051]
In FIG.
(A) is the case where F = 0.2 [μm], and (B) is the case where F = 0.4 [μm].
[0052]
6 to 9 are oblique views of the main part showing the resist film for explaining the relationship between the focus and the resist film cross-sectional shape when the conventional technique is implemented. Each figure was created by faithfully tracing micrographs.
[0053]
In FIG.
(A) is for F = −1.6 [μm], (B) is for F = −1.4 [μm], and (C) is for F = −1.2 [μm].
[0054]
In FIG.
(A) is the case where F = −1.0 [μm], (B) is the case where F = −0.8 [μm], and (C) is the case where F = −0.6 [μm].
[0055]
In FIG.
(A) is the case where F = −0.4 [μm], (B) is the case where F = −0.2 [μm], and (C) is the case where F = 0.0 [μm].
[0056]
FIG. 9 shows the case where F = 0.2 [μm].
[0057]
Various conditions relating to the sample used when obtaining this data were obtained when the data shown in FIGS. 2 to 5 were obtained, except that the dicyclohexylamine concentration (vs. resin) was 0 ppm. The conditions are exactly the same as the sample used.
[0058]
From the data listed, it can be seen that the focus range is clearly narrow and that the resulting cross-sectional shape is not as good as that according to the present invention.
[0059]
【The invention's effect】
Is In Relais resist pattern forming method Yi to the present invention, subjected to a first heat treatment step after forming a chemically amplified resist film on a substrate, then a water-insoluble polyolefin to the chemically amplified resist film on A resin coating material film containing a polymer and an aromatic amine, aliphatic amine, or alkylamine basic compound, and then subjected to a second heat treatment after pattern exposure, Development is performed after the resin coating material film is peeled off.
[0060]
The resin coating material film used when the resist pattern is formed by carrying out the present invention satisfactorily prevents the penetration of basic molecules from the air. Of course, the resin coating material film originally contains a very small amount of basic molecules, and the basic molecules are the surface layer of the chemically amplified resist film. Therefore, even if an extra small amount of acid is generated on the surface of the unexposed portion of the resist pattern due to the wraparound of light generated due to the decrease in the contrast of the optical image at the time of defocusing, It is possible to inactivate the acid and insolubilize the chemically amplified resist film. Therefore, the film loss caused by the decrease in the contrast of the optical image at the time of defocusing etc. It can contribute to solving the problem.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cutaway side view of a main part showing a configuration in the vicinity of a resist film at a process point for explaining the principle of the present invention.
FIG. 2 is a main part perspective view showing a resist film for explaining a relationship between a focus and a resist film cross-sectional shape when the present invention is implemented;
FIG. 3 is a perspective view of a principal part showing a resist film for explaining a relationship between a focus and a resist film cross-sectional shape when the present invention is carried out.
FIG. 4 is a perspective view of a principal part showing a resist film for explaining the relationship between the focus and the cross-sectional shape of the resist film when the present invention is carried out.
FIG. 5 is a perspective view of a principal part showing a resist film for explaining the relationship between the focus and the cross-sectional shape of the resist film when the present invention is carried out.
FIG. 6 is a principal part perspective view showing a resist film for explaining a relationship between a focus and a resist film cross-sectional shape when a conventional technique is implemented.
FIG. 7 is a principal part perspective view showing a resist film for explaining a relationship between a focus and a resist film cross-sectional shape when a conventional technique is implemented.
FIG. 8 is a main part slope view showing a resist film for explaining a relationship between a focus and a resist film cross-sectional shape when a conventional technique is implemented.
FIG. 9 is a principal part perspective view showing a resist film for explaining a relationship between a focus and a resist film cross-sectional shape when a conventional technique is implemented.
FIG. 10 is a cross-sectional side view of a main part showing a resist film at a process essential point for explaining a case where a pattern is formed by performing exposure in a defocused state.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Etching object 2 Chemical amplification resist film 2A Exposed part 2B Unexposed part 3 DUV light irradiated through the mask, for example, 248 [nm] 4 Light intensity profile 5 Proton generated by irradiation with DUV light Resist pattern 7 with reduced acid 6 film Resin coating material film 8 according to the present invention Resist pattern with less film loss and substantially rectangular cross-sectional shape

Claims (1)

基板上に化学増幅レジスト膜を形成してから第一の熱処理工程を施す工程と、Forming a chemically amplified resist film on the substrate and then applying a first heat treatment step;
次いで、前記化学増幅レジスト膜上に非水溶性のポリオレフィン系ポリマと、芳香族アミン類または脂肪族アミン類またはアルキルアミン系の塩基性化合物とを含む樹脂コーティング材料膜を形成する工程と、Next, forming a resin coating material film containing a water-insoluble polyolefin polymer on the chemically amplified resist film and an aromatic amine, aliphatic amine, or alkylamine-based basic compound;
次いで、パターン露光を行ってから第二の熱処理を施す工程と、Next, a step of performing a second heat treatment after performing pattern exposure;
次いで、前記樹脂コーティング材料膜を剥離してから現像を行う工程とNext, a step of developing after peeling the resin coating material film;
が含まれてなることを特徴とするレジスト・パターン形成方法。A resist pattern forming method comprising:
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