JP2000147783A - Production of semiconductor device using forming method of fine pattern, and semiconductor device produced by the method - Google Patents

Production of semiconductor device using forming method of fine pattern, and semiconductor device produced by the method

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JP2000147783A JP32714698A JP32714698A JP2000147783A JP 2000147783 A JP2000147783 A JP 2000147783A JP 32714698 A JP32714698 A JP 32714698A JP 32714698 A JP32714698 A JP 32714698A JP 2000147783 A JP2000147783 A JP 2000147783A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase the film thickness of a resist pattern already formed and to improve etching resistance by carrying out a process of forming a second resist pattern and a process of etching a base body with using the second resist pattern as a mask. SOLUTION: A first resist pattern 1a formed on a semiconductor substrate 7 and a second resist 2 formed on the first resist pattern are heat treated. By this heat treatment, crosslinking reaction is caused on the interface between the upper face of the resist pattern 1a and the second resist 2. The crosslinking layer 4 which causes the crosslinking reaction by mixing baking is formed in the second resist 2 to break the first resist pattern 1a. Then a water-soluble org. solvent or developer is used to develop and remove the second resist 2 not crosslinked so as to form a second resist pattern 2a. Then the obtd. second resist pattern 2a is used as a mask to etch the substrate.

Description

【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、レジストパ
ターンの膜厚を増加するための微細分離レジストパター
ン用材料、および、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 fine separation resist pattern for increasing the thickness of a resist pattern when forming a resist pattern in a semiconductor process, and a method for forming a fine separation pattern using the same. The present invention relates to a forming method, a method of manufacturing a semiconductor device using the fine separation 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い、製造
プロセスに要求される配線および分離幅は、非常に微細
化されてきている。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、下地の各種基材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 manufacturing processes have become extremely fine. Generally, the formation of a fine pattern
It is performed by a method in which a resist pattern is formed by a photolithography technique, and various base materials are etched using the formed resist pattern as a mask.

【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技術が非常に重要になる。フォ
トリソグラフィ技術は、レジスト塗布、マスク合わせ、
露光、現像で構成されており、微細化要求に対しては、
露光波長の制約により限界が生じている。
[0003] Therefore, in forming a fine pattern, a photolithography technique is very important. Photolithography technology includes resist coating, mask alignment,
It consists of exposure and development.
There is a limit due to the limitation of the exposure wavelength.

【0004】さらに、露光波長の短波長化に伴い、用い
られるレジスト材料は、耐エッチング性の低下が進行す
ると共に、微細パターン形成の点からレジスト膜厚は薄
膜化する傾向に有り、エッチング条件の制約からも限界
が生じている。
Further, with the shortening of the exposure wavelength, the resist material used has a tendency to decrease in etching resistance and the resist film thickness tends to be reduced in view of forming a fine pattern. Restrictions also have limitations.

【0005】そのため、レジストの耐エッチング性を向
上させる技術としてレジスト表面をシリル化するなどの
処理を行い、レジスト表面を変質させる手法が検討され
ている(M.Sebald, et al.,SPIE, Vol.1262,528(199
0))。
Therefore, as a technique for improving the etching resistance of the resist, a method of modifying the resist surface by performing a treatment such as silylation of the resist surface has been studied (M. Sebald, et al., SPIE, Vol. .1262,528 (199
0)).

【0006】しかし、シリル化手法では、(1)エッチ
ング後のレジスト除去が難しく、パーティクルが発生す
る、(2)パターン形状が悪くエッチング選択比が悪
い、(3)下地が酸化膜の場合には、適用できない、と
いった問題が残っている。
However, in the silylation method, (1) it is difficult to remove the resist after etching, particles are generated, (2) the pattern shape is poor and the etching selectivity is poor, and (3) if the underlying layer is an oxide film, , Not applicable.

【0007】[0007]

【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においては、
微細パターン形成の制約からレジストパターンの厚膜化
には限界が有るため、耐エッチング性の確保は困難であ
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、耐エッチング性を向上するために、既に形成
したレジストパターンの膜厚を増加させることを実現す
るものであり、膜厚を増加させるための材料および厚膜
化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,
In conventional photolithography technology by exposure,
Since there is a limit in increasing the thickness of the resist pattern due to restrictions on the formation of a fine pattern, it has been difficult to ensure etching resistance. The present invention is to realize an increase in the thickness of an already formed resist pattern in order to improve the etching resistance in the miniaturization of the separation pattern and the hole pattern. And a technique for thickening the film. 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.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この発明の微細パターン
形成方法は、レジストパターンを形成した後に、レジス
トパターンの膜厚を増大することにより、レジストパタ
ーンの解像性を損なうことなく、厚膜化することによ
り、耐エッチング性を向上することを特徴とするもので
ある。
According to the method of forming a fine pattern of the present invention, after forming a resist pattern, the thickness of the resist pattern is increased to thereby increase the thickness of the resist pattern without impairing the resolution of the resist pattern. By doing so, the etching resistance is improved.

【0009】この発明の半導体装置の製造方法は、基材
上に第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上に第2のレジストを形成する工
程と、前記第2のレジストの前記第1のレジストパター
ン上面に接する部分に架橋層を形成する工程と、前記第
2のレジストの非架橋部分を剥離して、前記第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。
The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of forming a first resist pattern on a substrate, a step of forming a second resist on the first resist pattern, and a step of forming the second resist on the first resist pattern. Forming a cross-linking layer at a portion of the resist in contact with the upper surface of the first resist pattern, removing the non-cross-linking portion of the second resist to form the second resist pattern, Etching the base material using the resist pattern as a mask.

【0010】また、この発明の半導体装置の製造方法
は、前記第1のレジストが、酸を発生しうる、あるいは
酸を含むレジストで構成され、かつ、前記第2のレジス
トが、酸の存在により架橋反応を起こす成分を含み、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のレジストの前記第1のレジストの上面に接する部分
に架橋層を形成することを特徴とするものであり、さら
に、これを用いて製造することを特徴とする。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the first resist is formed of a resist capable of generating an acid or contains an acid, and the second resist is formed by the presence of an acid. A component causing a cross-linking reaction, wherein a cross-linking layer is formed at a portion of the second resist in contact with the upper surface of the first resist by supplying an acid from the first resist pattern. , And further characterized by being manufactured using the same.

【0011】また、この半導体装置の製造方法は、前記
第2のレジストの形成方法として非架橋性の第3のレジ
ストを第1のレジストパターンの抜き部分を埋めるよう
に形成し、次に、第2のレジストを形成するようにした
ことを特徴とするものであり、さらには、これを用いる
ことを特徴とする。
In the method of manufacturing a semiconductor device, a non-crosslinking third resist is formed so as to fill a cut portion of the first resist pattern as a method of forming the second resist. The second feature is that a second resist is formed, and further, this is used.

【0012】また、この発明の半導体装置の製造方法
は、前記第2のレジストおよび第3のレジストが、水あ
るいは水溶液に可溶であることを特徴とするものであ
り、さらに、これを用いることを特徴とする。
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the second resist and the third resist are soluble in water or an aqueous solution. It is characterized by.

【0013】また、この発明の半導体装置の製造方法
は、前記第2のレジストが非水溶性で、第3のレジスト
が水あるいは水溶液に可溶であることを特徴とするもの
であり、さらに、これを用いることを特徴とする。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the second resist is insoluble in water and the third resist is soluble in water or an aqueous solution. It is characterized by using this.

【0014】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。
A semiconductor device according to the present invention is manufactured by the above-described method for manufacturing a semiconductor device.

【0015】[0015]

【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1〜4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。なお、ここではポジ型レジストを用いている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First Embodiment FIG. 1 shows an example of a mask pattern for forming a finely separated resist pattern which is the object of the present invention.
1 to 4 are process flow charts for explaining a method for forming a finely divided resist pattern according to Embodiment 1 of the present invention. Here, a positive resist is used.

【0016】まず、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。
First, a method for forming a finely divided resist pattern according to the present embodiment and a method for manufacturing a semiconductor device using the same will be described with reference to FIGS.

【0017】図3で示すように、半導体基板(半導体ウ
ェハー)7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0.5〜0.7μm程度)。
As shown in FIG. 3, a semiconductor substrate (semiconductor wafer) 7 is coated with a first resist 1 having a mechanism for generating an acid therein by an appropriate heat treatment (for example, a thickness of 0.5 to 0.5 mm). About 0.7 μm).

【0018】この第1のレジストは、半導体基板7上に
スピンコートなどにより塗布し、次にプリベーク(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。
The first resist is applied on the semiconductor substrate 7 by spin coating or the like, and then prebaked (70
(A heat treatment at about 110 ° C. for about 1 minute) to evaporate the solvent in the first resist 1.

【0019】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−ray
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-ray
For example, using a light source corresponding to the sensitivity wavelength of the applied first resist 1, projection exposure is performed using a mask including a pattern as shown in FIG.

【0020】ここで用いる第1のレジストの材料は、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。
The material of the first resist used here may be a resist using a mechanism that generates an acidic component inside the resist by an appropriate heat treatment, and may be either a positive type or a negative type resist.

【0021】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。
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.

【0022】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。化学増幅型レ
ジストとしては、例えばポリヒドロキシスチレン樹脂と
オニウム塩系の酸発生剤から構成されるポジ型レジスト
などがあげられる。
Further, as the first resist, a chemically amplified resist using a mechanism for generating an acid can be used. If the resist material is a resist material using a reaction system that generates an acid by heating, other resists can be used. It may be something. Examples of the chemically amplified resist include, for example, a positive resist composed of a polyhydroxystyrene resin and an onium salt-based acid generator.

【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、PEB
温度:50〜130℃)、レジスト1の解像度を向上さ
せる。
After the exposure of the first resist 1, PEB (post-exposure baking) is performed as necessary (for example, PEB).
(Temperature: 50 to 130 ° C.) to improve the resolution of the resist 1.

【0024】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
%のアルカリ水溶液を用いて現像する。図2は、ポジ型
の化学増幅レジストを用いて形成された第1のレジスト
パターンを示す。
Next, about 0.05 to 3.0 wt% of TMAH (tetramethyl ammonium hydroxide) or the like.
% Using an aqueous alkaline solution. FIG. 2 shows a first resist pattern formed using a positive chemically amplified resist.

【0025】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。
After the development processing, 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 an appropriate temperature in accordance with the first resist or the second resist material to be used.

【0026】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。
Except for using the first resist 1 which generates an acid, the process is the same as the formation of a resist pattern by a general resist process.

【0027】次に、図3に示すように、半導体基板7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2のレジストパターンを溶解しない溶剤に溶解さ
れた第2のレジスト2を塗布する。
Next, as shown in FIG. 3, on the semiconductor substrate 7, a second material dissolved in a solvent which does not dissolve the resist pattern shown in FIG. A resist 2 is applied.

【0028】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。
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 in the second resist solution. Immersion (dipping)
It is also possible to apply by doing.

【0029】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, after the application of the second resist 2, the second resist 2 is pre-baked as required (for example, at 85 ° C. for about 60 seconds) to form the second resist layer 2.

【0030】次に、図3に示すように、半導体基板7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とを加熱処理する。加熱温度
は、例えば85℃〜140℃程度であり、レジストパタ
ーン1aが変形しない温度範囲とする。加熱処理によ
り、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、レジストパターン1
aの上面に接する第2のレジスト2との界面において、
架橋反応を発生させる。この場合の加熱処理温度/時間
は、例えば85℃〜140℃/60〜120秒であり、
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。
Next, as shown in FIG. 3, the first resist pattern 1a formed on the semiconductor substrate 7 and the second resist 2 formed thereon are subjected to a heat treatment. The heating temperature is, for example, about 85 ° C. to 140 ° C., which is a temperature range in which the resist pattern 1a is not deformed. The heat treatment promotes the diffusion of the acid from the first resist pattern 1a and supplies the acid into the second resist 2 to form the resist pattern 1a.
at the interface with the second resist 2 in contact with the upper surface of
Initiate a crosslinking reaction. The heat treatment temperature / time in this case is, for example, 85 ° C. to 140 ° C./60 to 120 seconds,
Optimal conditions may be set depending on the type of resist material used and the required thickness of the reaction layer.

【0031】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。
A crosslinked layer 4 having undergone a crosslinking reaction by the mixing bake is formed in the second resist 2 so as to cover the first resist pattern 1a.

【0032】次に、図3に示すように、水、あるいは、
水溶性の有機溶剤の水溶液、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, as shown in FIG. 3, water or
Using an aqueous solution of a water-soluble organic solvent or a developing solution of an aqueous alkali solution such as TMAH, the second resist 2 that has not been crosslinked is peeled off by development to form a second resist pattern 2a. 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.

【0033】以上、図3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を形成する前、あるいは形成
後に、適当な加熱処理により第1のレジストパターン1
a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。
As described above, in the method of forming a fine resist pattern described with reference to FIG.
Before or after forming the second resist layer 2 on the first resist pattern 1 by a suitable heat treatment.
The method of generating an acid in a and diffusing it into the second resist 2 has been described.

【0034】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、露光により酸を発生させる方法
について説明する。
Next, a method for generating an acid by exposure instead of or prior to the heat treatment will be described.

【0035】図4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。
FIG. 4 is a process flow chart for explaining a method of forming a finely separated resist pattern in this case.

【0036】図4で示される第1のレジスト層1aを形
成した後、図4に示すように、g線、i線あるいはKr
Fエキシマレーザで半導体基板を全面露光し、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、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。
After forming the first resist layer 1a shown in FIG. 4, as shown in FIG.
The entire surface of the semiconductor substrate is exposed with an F excimer laser to generate an acid in the first resist pattern 1a, thereby forming a crosslinked layer 4 near the interface of the second resist 2 in contact with the first resist pattern 1a. .

【0037】また、図4で示される第2のレジスト層2
を形成した後、g線、i線あるいはKrFエキシマレー
ザで半導体基板を全面露光し、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、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を形成することも可能である。
The second resist layer 2 shown in FIG.
Is formed, the entire surface of the semiconductor substrate is exposed with a g-line, an i-line, or a KrF excimer laser to generate an acid in the first resist pattern 1a, thereby forming a second resist in contact with the first resist pattern 1a. It is also possible to form a cross-linked layer 4 near the interface of No. 2.

【0038】露光は、第2のレジスト形成前後のどちら
でも良く、特に限定されるものではなく、必要に応じて
選択すれば良い。
The exposure may be performed before or after the formation of the second resist, and is not particularly limited, and may be selected as needed.

【0039】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 the 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.

【0040】次に、必要に応じ、半導体基板7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℃/60〜120秒であり、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。
Next, if necessary, the semiconductor substrate 7 is subjected to a heat treatment (for example, mixing and 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 seconds, and the optimum conditions may be set according to the type of the resist material used and the required thickness of the reaction layer.

【0041】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。
By this mixing baking, a crosslinked layer 4 having undergone a crosslinking reaction is formed in the second resist 2 so as to cover the first resist pattern 1a.

【0042】次に、図4(e)の工程は、図3(d)と
同様である。以上の処理により、レジストパターンの解
像性を低下させることなく、レジストパターンの膜厚を
増加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. 4E is the same as that of FIG. 3D. Through the above-described processing, it is possible to obtain a resist pattern having an increased thickness without increasing the resolution of the resist pattern.

【0043】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。
Here, the material used for the second resist 2 will be described.

【0044】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。
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.

【0045】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。
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 applied first resist material or the set reaction conditions. Not something.

【0046】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、以下に示すような、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
有水溶性樹脂などが特に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。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も
適用可能である。また、これらを単独で用いても、混合
物として用いても有効である。
Specific examples of the water-soluble resin composition used for the second resist include polyacrylic acid, polyvinyl acetal, polyvinyl pyrrolidone,
Polyvinyl alcohol, polyethyleneimine, polyethylene oxide, styrene-maleic acid copolymer, polyvinylamine resin, polyallylamine, oxazoline group-containing water-soluble resin and the like can be particularly effectively applied,
When a cross-linking reaction occurs in the presence of an acidic component or when no cross-linking reaction occurs, there is no particular limitation as long as mixing with a water-soluble cross-linking agent is possible. A water-soluble melamine resin, a water-soluble urea resin, an alkyd resin, a sulfonamide resin and the like are also applicable. It is effective to use these alone or as a mixture.

【0047】[0047]

【化1】 Embedded image

【0048】これらの水溶性樹脂は、1種類あるいは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。
One of these water-soluble resins or two
It may be used as a mixture of more than two kinds, and can be appropriately adjusted depending on the reaction amount, reaction conditions, and the like with the underlying first resist 1.

【0049】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 may be used in the form of a salt such as a hydrochloride for the purpose of improving the solubility in water.

【0050】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、以下に示すよう
な尿素誘導体、アルコキシエチレン尿素、N−アルコキ
シエチレン尿素、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 in the second resist include urea derivatives, alkoxyethylene urea, N-alkoxyethylene urea, ethylene urea, and ethylene urea as shown below. Urea crosslinking agents such as carboxylic acids, melamine, melamine crosslinking agents such as alkoxymethylene melamine, benzoguanamine,
An amino-based cross-linking agent such as glycoluril is applicable. 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.

【0051】[0051]

【化2】 Embedded image

【0052】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。
Further, as a specific water-soluble resist material used for the second resist, a water-soluble resin alone or a mixture as described above and a water-soluble crosslinker alone or a mixture as described above may be used. It is also effective to use a mixture of these.

【0053】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。
For example, specifically, as the second resist, a polyvinyl acetal resin is used as the water-soluble resin composition, and methoxymethylol melamine, ethylene urea, or the like is used as a water-soluble cross-linking agent. Is mentioned. In this case, since the water solubility is high, the storage stability of the mixed solution is excellent.

【0054】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。
The material applied to the second resist is water-soluble or soluble in a water-soluble solvent that does not dissolve the first resist pattern, and causes a crosslinking reaction in the presence of an acid component. It is not particularly limited as long as it is a material.

【0055】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.

【0056】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。
The control of the cross-linking reaction between the first resist and the second resist can be controlled by adjusting the process conditions or by controlling the second resist.
There is a method of adjusting the composition of the resist material.

【0057】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。
As a process control method of the cross-linking reaction, there are methods such as (1) adjusting the exposure amount to the first resist pattern 1a, (2) adjusting MB (mixing bake) temperature and processing time. It is valid. 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.

【0058】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。
From the viewpoint of the material composition used for the second resist, (3) by mixing two or more appropriate water-soluble resins and adjusting the mixing ratio thereof, the reaction with the first resist can be improved. It is effective to control the amount of the first resist by mixing the water-soluble resin with an appropriate water-soluble crosslinking agent and adjusting the mixing ratio thereof. .

【0059】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。
However, the control of these cross-linking reactions is not determined centrally, but (1) the reactivity between the second resist material and the applied first resist material,
Considering 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. You need to decide.

【0060】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。
In particular, it has been found 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, It is desirable to optimize the second resist composition in consideration of the above factors.

【0061】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。
Accordingly, 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.

【0062】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。
Next, the solvent used for the second resist will be described.

【0063】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。
It is necessary that the solvent used for the second resist not dissolve the pattern of the first resist and sufficiently dissolve the water-soluble material. Not something.

【0064】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(イソプロピルアルコー
ル)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。
For example, as a solvent for the second resist,
Water (pure water), water and an alcoholic solvent such as IPA (isopropyl alcohol), or a water-soluble organic solvent such as N-methylpyrrolidone alone or a mixed solution may be used.

【0065】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−ブチロラクトン、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 possible to mix them in a range that does not dissolve the first resist pattern in accordance with the solubility of the material used for the second resist.

【0066】実施の形態2 図5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5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。
Second Embodiment FIG. 5 is a process flow chart for explaining a method for forming a finely divided resist pattern according to a second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, a method for forming a finely divided resist pattern according to the second embodiment and a method for manufacturing a semiconductor device using the same will be described.

【0067】まず、図5に示すように、半導体基板7に
第1のレジストパターン11aを形成する。形成方法
は、実施の形態1で説明したものが有効に用いられるた
め、詳細説明は重複を避けるため省略する。
First, as shown in FIG. 5, a first resist pattern 11a is formed on a semiconductor substrate 7. As the forming method, the method described in Embodiment Mode 1 is effectively used, and the detailed description is omitted to avoid duplication.

【0068】次に、レジスト11aのパターンを溶解せ
ず、また、酸の存在などによる反応を生じない、つま
り、レジストパターン11aと相互作用することのない
レジスト3を形成する。
Next, a resist 3 that does not dissolve the pattern of the resist 11a and does not cause a reaction due to the presence of an acid or the like, that is, does not interact with the resist pattern 11a is formed.

【0069】レジスト3は、レジストパターン11aの
分離スペース部分を埋めるように形成するものであり、
レジストパターン11aの上面部分は被覆しないように
するか、あるいは、被覆してしまう場合には、レジスト
パターン11aから拡散する酸成分が、この後、形成す
るレジスト2に十分拡散する程度の膜厚にする。
The resist 3 is formed so as to fill the separation space of the resist pattern 11a.
If the upper surface of the resist pattern 11a is not covered, or if it is covered, the acid component diffused from the resist pattern 11a has a film thickness enough to sufficiently diffuse into the resist 2 to be formed thereafter. I do.

【0070】レジスト3の材料としては、水溶性材料と
してPVA(ポリビニルアルコール)、あるいは、PV
P(ポリビニルピロリドン)などが適用できる。材料
は、これらに限定されるものではなく、レジスト11a
と相互作用しない材料であれば、特に限定されない。
The material of the resist 3 is PVA (polyvinyl alcohol) or PVA as a water-soluble material.
P (polyvinylpyrrolidone) and the like can be applied. The material is not limited to these, and the resist 11a
The material is not particularly limited as long as it does not interact with the material.

【0071】次に、レジスト2を形成する。レジスト2
の形成方法および材料に関しては、実施の形態1で説明
しているため、ここでは詳細は省略する。
Next, a resist 2 is formed. Resist 2
Since the forming method and the material are described in the first embodiment, the details are omitted here.

【0072】さらに、図5(e)に示すように、リンス
処理により非架橋部分を洗浄、除去することにより、レ
ジスト11aの解像性を低下させることなく、レジスト
パターンの膜厚を増加させることにより、耐エッチング
性を向上させたレジストパターンを得ることができる。
Further, as shown in FIG. 5E, the film thickness of the resist pattern can be increased without lowering the resolution of the resist 11a by washing and removing the non-crosslinked portion by rinsing. Thereby, a resist pattern with improved etching resistance can be obtained.

【0073】[0073]

【実施例】次に、前記の各実施の形態1および2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。
Next, examples related to the first and second embodiments will be described. One example may relate to one or more embodiments, and will be described together.

【0074】製造例1 第1のレジストとして、東京応化工業(株)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。
Production Example 1 A resist pattern was formed using a chemically amplified excimer resist manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. as a first resist.

【0075】まず、前記レジストをSiウェハー上に滴
下し、回転塗布により成膜した。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。
First, the resist was dropped on a Si wafer and formed into a film by spin coating. 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.

【0076】次に、100℃/90秒でPEB処理を行
い、続いて、アルカリ現像液(東京応化工業(株)製、
NMD−W)を用いて現像を行い、膜厚0.71μmの
図7に示すようなレジストパターンを得た。
Next, PEB treatment was performed at 100 ° C./90 seconds, and subsequently, an alkaline developer (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.)
NMD-W) was used to obtain a resist pattern having a thickness of 0.71 μm as shown in FIG.

【0077】製造例2 第2のレジスト材料として、1Lメスフラスコを用い、
積水化学工業(株)製のポリビニルアセタール樹脂エス
レックKW3、KW1、ポリビニルアルコール樹脂、ポ
リビニルピロリドン、オキサゾリン含有水溶性樹脂
((株)日本触媒製、エポクロスWS500)、スチレ
ン−無水マレイン酸共重合体(ARCOchemica
l製、SMA1000、1440H)のそれぞれ10g
に、純水90gを混合し、室温下で3時間撹拌混合する
ことにより、それぞれの10wt%水溶液を得た。
Production Example 2 A 1 L volumetric flask was used as a second resist material.
Sekisui Chemical Co., Ltd. polyvinyl acetal resin Esrec KW3, KW1, polyvinyl alcohol resin, polyvinylpyrrolidone, oxazoline-containing water-soluble resin (Nippon Shokubai Co., Ltd., Epocros WS500), styrene-maleic anhydride copolymer (ARCOchemica)
l, SMA1000, 1440H)
Was mixed with 90 g of pure water, and stirred and mixed at room temperature for 3 hours to obtain respective 10 wt% aqueous solutions.

【0078】製造例3 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
(株)製、サイメル370)、(N−メトキシメチル)
メトキシエチレン尿素、(N−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それぞれ
10gと純水90gを室温にて6時間撹拌混合し、それ
ぞれ10wt%の各水溶液を得た。
Production Example 3 Using a 1 L volumetric flask as a second resist material, methoxymethylolmelamine (Cymel 370, manufactured by Mitsui Sinamide Co., Ltd.), (N-methoxymethyl)
10 g of each of methoxyethylene urea, (N-methoxymethyl) hydroxyethylene urea and N-methoxymethyl urea and 90 g of pure water were stirred and mixed at room temperature for 6 hours to obtain respective 10 wt% aqueous solutions.

【0079】製造例4 第2のレジスト材料として、製造例2で得たKW3の1
0wt%水溶液60g、70g、80gのそれぞれと、
製造例3で得た(N−メトキシメチル)ヒドロキシエチ
レン尿素の10wt%の水溶液40g、30g、20g
をそれぞれ混合することにより水溶性樹脂と水溶性架橋
剤の混合溶液を得た。
Production Example 4 As the second resist material, one of KW3 obtained in Production Example 2 was used.
Each of 60 g, 70 g, and 80 g of a 0 wt% aqueous solution,
40 g, 30 g, and 20 g of a 10 wt% aqueous solution of (N-methoxymethyl) hydroxyethylene urea obtained in Production Example 3
Were mixed to obtain a mixed solution of a water-soluble resin and a water-soluble crosslinking agent.

【0080】製造例5 第3のレジスト材料として、1Lメスフラスコを用い、
ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルピロリドンのそ
れぞれ10gに、純水90gを混合し、室温下で3時間
撹拌混合することにより、それぞれの10wt%水溶液
を得た。
Production Example 5 A 1 L volumetric flask was used as a third resist material.
90 g of pure water was mixed with 10 g of each of the polyvinyl alcohol resin and polyvinyl pyrrolidone, and the mixture was stirred and mixed at room temperature for 3 hours to obtain a 10 wt% aqueous solution of each.

【0081】製造例6 第2のレジスト材料として、製造例2で得たポリビニル
アルコールの10wt%水溶液80gと製造例3で得た
メトキシメチロールメラミンの10wt%水溶液20g
を室温にて3時間撹拌混合し、水溶性樹脂と水溶性架橋
剤の混合溶液を得た。
Production Example 6 As a second resist material, 80 g of a 10 wt% aqueous solution of polyvinyl alcohol obtained in Production Example 2 and 20 g of a 10 wt% aqueous solution of methoxymethylolmelamine obtained in Production Example 3
Was stirred and mixed at room temperature for 3 hours to obtain a mixed solution of a water-soluble resin and a water-soluble crosslinking agent.

【0082】実施例1〜4および比較例1 製造例1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、製造例4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。
Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 S on which the first resist pattern obtained in Production Example 1 was formed
The second resist material obtained in Production Example 4 was dropped on the i-wafer, spin-coated, and then prebaked at 85 ° C./70 seconds to form a second resist film.

【0083】次に、100℃、110℃、120℃/6
0秒のそれぞれの条件で加熱処理を行い、架橋反応を進
行させた。次に、純水を用いて現像を行い、未架橋層を
現像剥離し、続く110℃/60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8に示すように、第2のレジス
トパターンを形成した。図8において、第2のレジスト
パターンの膜厚を、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
を表1に示す。
Next, 100 ° C., 110 ° C., 120 ° C./6
The heat treatment was performed under each condition of 0 seconds, and the crosslinking reaction was allowed to proceed. Next, development is performed using pure water, the uncrosslinked layer is developed and peeled off, and then post-baking is performed at 110 ° C./60 seconds to form a second resist crosslinked layer on the first resist pattern. As shown in FIG. 8, a second resist pattern was formed. In FIG. 8, the thickness of the second resist pattern was measured by changing the mixture ratio of the water-soluble resin and the size of the resist pattern after forming the crosslinked layer. Table 1 shows the results.

【0084】[0084]

【表1】 [Table 1]

【0085】この場合、水溶性樹脂と水溶性架橋剤の混
合量を変えることにより、また、加熱処理温度を変える
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。
In this case, the thickness of the cross-linked layer formed on the first resist can be controlled by changing the mixing amount of the water-soluble resin and the water-soluble cross-linking agent and by changing the heat treatment temperature. It turns out that it is possible.

【0086】実施例5〜7 製造例1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、図9に示すように、KrFエキシマ露
光装置を用いて、照射量0、2、5mJ/cm2でウェ
ハー全面に露光を行った。次に、製造例4で得たKW3
と(N−メトキシメチル)ヒドロキシエチレン尿素の1
0wt%混合溶液を第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。
Examples 5 to 7 The S on which the first resist pattern obtained in Production Example 1 was formed
As shown in FIG. 9, the entire surface of the i-wafer was exposed using a KrF excimer exposure apparatus at a dose of 0, 2 , and 5 mJ / cm 2 . Next, the KW3 obtained in Production Example 4
And (N-methoxymethyl) hydroxyethylene urea 1
0 wt% mixed solution is dropped as a second resist material,
After spin coating, prebaking was performed at 85 ° C./70 seconds to form a second resist film.

【0087】さらに、120℃/60秒で加熱処理を行
い、架橋反応を進行させた。次に、純水を用いて現像を
行い、未架橋層を現像剥離し、続いて110℃/60秒
でポストベークを行うことにより、図9に示すように、
第1のレジストパターン上面に第2のレジスト架橋層を
形成した。さらに、架橋層形成後のレジストパターン膜
厚を測定した。この結果を表2に示す。これにより、架
橋層を形成する前の第1のレジスト膜厚0.71μm
は、いずれも膜厚が増大しており、架橋層の膜厚は、露
光量の増大とともに増加し、レジストパターン全体の膜
厚が厚くなることがわかった。
Further, a heat treatment was carried out at 120 ° C./60 seconds to advance a crosslinking reaction. Next, development is performed using pure water, the uncrosslinked layer is developed and peeled off, and then post-baking is performed at 110 ° C./60 seconds, as shown in FIG.
A second cross-linked resist layer was formed on the upper surface of the first resist pattern. Further, the thickness of the resist pattern after the formation of the crosslinked layer was measured. Table 2 shows the results. Thereby, the first resist film thickness of 0.71 μm before forming the crosslinked layer
In each case, the film thickness was increased, and it was found that the film thickness of the crosslinked layer increased with an increase in the amount of exposure light, and the film thickness of the entire resist pattern was increased.

【0088】[0088]

【表2】 [Table 2]

【0089】実施例8〜10 製造例1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、図10に示すように、製造例5で得た
ポリビニルアルコール水溶液を第3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3のレジスト膜を形成した。次に、製
造例6で得たポリビニルアルコールとメトキシメチロー
ルメラミンの20wt%混合溶液を第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。
Examples 8 to 10 The S on which the first resist pattern obtained in Production Example 1 was formed
As shown in FIG. 10, the aqueous solution of polyvinyl alcohol obtained in Production Example 5 was dropped on the i-wafer as a third resist material, spin-coated, and prebaked at 85 ° C./70 seconds to form a third resist. A film was formed. Next, a 20 wt% mixed solution of polyvinyl alcohol and methoxymethylol melamine obtained in Production Example 6 was dropped as a second resist material, spin-coated, and prebaked at 85 ° C./70 seconds to form a second resist film. Was formed.

【0090】さらに、110℃/60秒、115℃/6
0秒、120℃/60秒で加熱処理を行い、架橋反応を
進行させた。次に、純水を用いて現像を行い、未架橋層
を現像剥離し、続いて110℃/60秒でベーク処理を
行うことにより、図10に示すように、第1のレジスト
パターン上面に第2のレジスト架橋層を形成した。さら
に、架橋層形成後のレジストパターン膜厚を測定した。
この結果を表3に示す。
Further, at 110 ° C./60 seconds, at 115 ° C./6
Heat treatment was performed at 0 ° C. and 120 ° C./60 seconds to allow the crosslinking reaction to proceed. Next, development is performed using pure water, the uncrosslinked layer is developed and peeled off, and then a bake treatment is performed at 110 ° C./60 seconds. 2 was formed. Further, the thickness of the resist pattern after the formation of the crosslinked layer was measured.
Table 3 shows the results.

【0091】[0091]

【表3】 [Table 3]

【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、レジストパターンの微細化に於て、用いるレジ
スト膜厚の耐エッチング性の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。
As described above in detail, according to the present invention, a finely divided resist capable of forming a pattern exceeding the etching resistance limit of the resist film thickness used in miniaturizing a resist pattern. A material for forming a pattern,
A fine pattern forming method using the same can be obtained.

【0093】請求項1、2、3および4にかかわる発明
によれば、微細レジストパターンの膜厚をレジストの解
像性を低下させることなく、増大させることが可能であ
り、パターンの微細化に伴う、レジスト膜厚の薄膜化を
耐エッチング性を犠牲にすることなく実現することが可
能となる。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を形成することが
できる。
According to the first, second, third and fourth aspects of the present invention, the thickness of the fine resist pattern can be increased without lowering the resolution of the resist. Accordingly, it is possible to reduce the thickness of the resist film without sacrificing etching resistance. Further, using the fine separation resist pattern thus formed as a mask, finely separated spaces or holes can be formed on the semiconductor substrate.

【0094】請求項5にかかわる発明によれば、請求項
1、2、3および4にかかわる製造方法により、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。
According to the fifth aspect of the invention, a semiconductor device having finely separated spaces or holes can be obtained by the manufacturing method according to the first, second, third and fourth aspects.

【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である。
FIG. 1 is a diagram of a mask pattern for describing 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レジストパターンの図であ
る。
FIG. 2 is a view of a resist pattern for explaining 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である。
FIG. 3 is a process flow chart for describing a method of forming a resist pattern 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である。
FIG. 4 is a process flow chart for describing a method of forming a resist pattern according to the first embodiment of the present invention.

【図5】 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である。
FIG. 5 is a process flow chart for describing a method of forming a resist pattern according to a second embodiment of the present invention.

【図6】 この発明の実施例1〜10における第1のマ
スクパターンの図である。
FIG. 6 is a diagram of a first mask pattern in Examples 1 to 10 of the present invention.

【図7】 この発明の実施例1〜10における第1のレ
ジストパターンの図である。
FIG. 7 is a diagram of a first resist pattern in Examples 1 to 10 of the present invention.

【図8】 この発明の実施例1〜4におけるレジストパ
ターン形成方法を説明するための工程フロー図である。
FIG. 8 is a process flow chart for describing a method of forming a resist pattern in Examples 1 to 4 of the present invention.

【図9】 この発明の実施例5〜7におけるレジストパ
ターン形成方法を説明するための工程フロー図である。
FIG. 9 is a process flow chart for explaining a resist pattern forming method in Examples 5 to 7 of the present invention.

【図10】 この発明の実施例8〜10におけるレジス
トパターン形成方法を説明するための工程フロー図であ
る。
FIG. 10 is a process flow chart for describing a method of forming a resist pattern in Examples 8 to 10 of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1のレジスト、1a,11a 第1のレジストパ
ターン、2 第2のレジスト、2a 第2のレジストパ
ターン、3 レジストパターン11aと相互作用するこ
とのない第3のレジスト、4 架橋層、5 未架橋層、
6 上層剤、7 半導体基板(半導体ウエハー)、8
マスクパターン。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st resist, 1a, 11a 1st resist pattern, 2 2nd resist, 2a 2nd resist pattern, 3rd resist which does not interact with resist pattern 11a, 4 bridge | crosslinking layer, 5 Cross-linked layer,
6 upper layer agent, 7 semiconductor substrate (semiconductor wafer), 8
Mask pattern.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 保田 直紀 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 (72)発明者 足達 廣士 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 Fターム(参考) 2H025 AA02 AA09 AB16 AC04 AC05 AC06 AD03 BE07 BE10 EA05 FA09 FA17 FA29 2H096 AA25 BA11 CA14 EA03 EA06 EA07 EA12 FA01 GA09 KA03 KA12 KA13 KA14 KA16  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Naoki Yasuda, 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsui Electric Co., Ltd. (72) Hiroshi Adachi 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo F term (reference) in Mitsubishi Electric Corporation 2H025 AA02 AA09 AB16 AC04 AC05 AC06 AD03 BE07 BE10 EA05 FA09 FA17 FA29 2H096 AA25 BA11 CA14 EA03 EA06 EA07 EA12 FA01 GA09 KA03 KA12 KA13 KA14 KA16

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基材上に第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上に第2のレ
ジストを形成する工程と、前記第2のレジストの前記第
1のレジストパターン上面に接する部分に架橋層を形成
する工程と、前記第2のレジスト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。
A step of forming a first resist pattern on a base material; a step of forming a second resist on the first resist pattern; and a step of forming the first resist pattern on the second resist. A step of forming a crosslinked layer in a portion in contact with the upper surface, a step of removing a non-crosslinked portion of the second resist to form a second resist pattern, and the step of forming the base material using the second resist pattern as a mask And a step of etching the semiconductor device.
【請求項2】 前記第1のレジストが、酸を発生しう
る、あるいは酸を含むレジストで構成され、かつ、前記
第2のレジストが、酸の存在により架橋反応を起こす成
分を含み、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のレジストの前記第1のレジストの上面
に接する部分に架橋層を形成することを特徴とする請求
項1記載の半導体装置の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the first resist is composed of a resist that can generate an acid or contains an acid, and the second resist contains a component that causes a cross-linking reaction due to the presence of an acid. 2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a cross-linking layer is formed at a portion of the second resist in contact with an upper surface of the first resist by supplying an acid from the first resist pattern.
【請求項3】 前記第2のレジストの形成方法として、
非架橋性の第3のレジストを第1のレジストパターンの
抜き部分を埋めるように形成し、次に、第2のレジスト
を形成するようにしたことを特徴とする請求項1記載の
半導体装置の製造方法。
3. The method of forming the second resist,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a non-crosslinkable third resist is formed so as to fill a cut portion of the first resist pattern, and then a second resist is formed. Production method.
【請求項4】 前記第2のレジスト、および第3のレジ
ストが、水あるいは水溶液に可溶であることを特徴とす
る請求項1、2または3記載の半導体装置の製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein the second resist and the third resist are soluble in water or an aqueous solution.
【請求項5】 請求項1、2、3または4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。
5. A semiconductor device manufactured by the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, 2, 3, or 4.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030000567A (en) * 2001-06-26 2003-01-06 주식회사 하이닉스반도체 Method for manufacturing photoresist pattern of semiconductor device
WO2006051769A1 (en) * 2004-11-15 2006-05-18 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Method for forming resist pattern
JP2006145788A (en) * 2004-11-18 2006-06-08 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd Negative resist composition
WO2006061975A1 (en) * 2004-12-08 2006-06-15 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Method for forming resist pattern
KR100669862B1 (en) * 2000-11-13 2007-01-17 삼성전자주식회사 Method of forming fine patterns in semiconductor device
KR100876858B1 (en) * 2002-03-06 2008-12-31 매그나칩 반도체 유한회사 Micro pattern formation method of semiconductor device
US7611827B2 (en) 2004-06-28 2009-11-03 Canon Kabushiki Kaisha Photosensitive resin composition, ink jet head using photosensitive resin composition, and process for manufacturing ink jet head
US8043795B2 (en) 2006-09-19 2011-10-25 Tokyo Ohika Kogyo Co., Ltd. Method of forming resist pattern

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100669862B1 (en) * 2000-11-13 2007-01-17 삼성전자주식회사 Method of forming fine patterns in semiconductor device
KR20030000567A (en) * 2001-06-26 2003-01-06 주식회사 하이닉스반도체 Method for manufacturing photoresist pattern of semiconductor device
KR100876858B1 (en) * 2002-03-06 2008-12-31 매그나칩 반도체 유한회사 Micro pattern formation method of semiconductor device
US7611827B2 (en) 2004-06-28 2009-11-03 Canon Kabushiki Kaisha Photosensitive resin composition, ink jet head using photosensitive resin composition, and process for manufacturing ink jet head
WO2006051769A1 (en) * 2004-11-15 2006-05-18 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Method for forming resist pattern
JP2006145788A (en) * 2004-11-18 2006-06-08 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd Negative resist composition
JP4485922B2 (en) * 2004-11-18 2010-06-23 東京応化工業株式会社 Negative resist composition
WO2006061975A1 (en) * 2004-12-08 2006-06-15 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Method for forming resist pattern
JP2006165328A (en) * 2004-12-08 2006-06-22 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd Method for forming resist pattern
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