JP2000267268A - Fine pattern forming material - Google Patents

Fine pattern forming material

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JP2000267268A
JP2000267268A JP11072648A JP7264899A JP2000267268A JP 2000267268 A JP2000267268 A JP 2000267268A JP 11072648 A JP11072648 A JP 11072648A JP 7264899 A JP7264899 A JP 7264899A JP 2000267268 A JP2000267268 A JP 2000267268A
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JP
Japan
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fine pattern
water
forming
forming material
resist
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JP11072648A
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Japanese (ja)
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Etsuko Iguchi
悦子 井口
Kazumasa Wakiya
和正 脇屋
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Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
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Publication date
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  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a fine pattern forming material and a method to form a fine pattern using this material so that the material shows good storage stability and proper crosslinking reaction property when used to form a finer resist pattern by an usual lithographic technique. SOLUTION: The fine pattern forming material is prepared by dissolving a crosslinking agent completely soluble with water selected from glycol lauryl having at least one imino group with hydroxyalkyl group substituted for a hydrogen atom, and a water-soluble resin in a water-based solvent. In the process to form a fine pattern, a resist pattern is formed from a chemically amplifying resist containing an acid producing agent on a substrate, forming a coating film of the fine pattern forming material thereon, heating to form a water- insoluble reaction layer on the interface between the resist pattern and the coating film and then removing the unreacted part of the coating film with a water-based solvent.

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、酸発生剤を含む化
学増幅型レジストを用いて、通常のリソグラフィー技術
により形成されたレジストパターンを一段と微細化する
ために用いられ、保存安定性に優れると共に、適宜な架
橋反応性を有し、必要な部分のみの架橋を行うことがで
きる微細パターン形成材料、及びこのものを用いて微細
パターンを効率よく形成する方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is used for further miniaturizing a resist pattern formed by a usual lithography technique using a chemically amplified resist containing an acid generator, and has excellent storage stability. The present invention relates to a fine pattern forming material having appropriate cross-linking reactivity and capable of cross-linking only necessary portions, and a method for efficiently forming a fine pattern using the material.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体デバイスの製造分野におい
ては、デバイスの集積度の向上に伴い、製造プロセスに
要求される配線及び分離幅は、非常に微細化している。
そのため、リソグラフィー技術で使用する活性線の短波
長化が進み、i線(365nm)、遠紫外線、エキシマ
レーザー光などを用いた技術が中核となりつつある。一
方、上記リソグラフィー技術においては、ホトレジスト
として、化学増幅型レジストが使用されるようになって
きた。この化学増幅型レジストは、放射線の照射により
生成した酸の触媒作用を利用したレジストであって、高
い感度と解像性を有し、放射線の照射により酸を発生す
る化合物、いわゆる酸発生剤の使用量が少なくてよいと
いう利点を有している。
2. Description of the Related Art In recent years, in the field of semiconductor device manufacturing, the wiring and isolation width required for the manufacturing process have become extremely fine as the degree of integration of devices increases.
For this reason, the wavelength of active rays used in lithography techniques has been shortened, and techniques using i-rays (365 nm), far ultraviolet rays, excimer laser light, and the like are becoming core. On the other hand, in the lithography technique, a chemically amplified resist has been used as a photoresist. This chemically amplified resist is a resist that utilizes the catalytic action of an acid generated by irradiation of radiation, has high sensitivity and resolution, and is a compound that generates an acid by irradiation of radiation, a so-called acid generator. It has the advantage that the amount used may be small.

【0003】しかしながら、このようなリソグラフィー
技術においても、露光波長の制約から、微細化には限界
が生じるのを免れない。そのため、波長限界を超える微
細パターンの形成を可能とするために、リソグラフィー
技術で形成されたレジストパターン上に設けられる微細
パターン形成材料やそれを用いた微細パターン形成方法
についての改良が多数提案されている(特許第2723
260号掲載公報、特開平5−241348号公報、特
開平6−250379号公報、特開平7−281449
号公報、特開平10−73927号公報、特開平10−
163093号公報)。
However, even in such a lithography technique, there is an unavoidable limitation in miniaturization due to the limitation of the exposure wavelength. Therefore, in order to enable formation of a fine pattern exceeding the wavelength limit, many improvements have been proposed for a fine pattern forming material provided on a resist pattern formed by a lithography technique and a fine pattern forming method using the same. (Patent No. 2723)
No. 260, JP-A-5-241348, JP-A-6-250379, JP-A-7-281449
JP-A-10-73927, JP-A-10-73927
No. 163093).

【0004】例えば、特許第2723260号掲載公報
には、ポリメチルメタクリレートなどの電子線レジスト
をパターン化し、該レジストパターン上にポジ型レジス
トを塗布し、加熱処理することにより、該レジストパタ
ーンとポジ型レジスト層の境界に反応層を設け、ポジ型
レジストの非反応部分を除去することにより、レジスト
パターンを微細化する方法が記載されている。また、特
開平6−250379号公報には、下層レジストパター
ンと上層レジストとの反応層の形成に酸発生剤や酸によ
る熱架橋を利用することが記載されている。さらに、特
開平10−73927号公報には、上層レジスト塗布液
として、感光性成分を含まず、水溶性樹脂や水溶性架橋
剤、あるいはこれらの混合物を水溶性溶媒に溶解した微
細パターン形成材料及びこれを用いた半導体装置の製造
方法が記載されている。
[0004] For example, Japanese Patent No. 2723260 discloses that an electron beam resist such as polymethyl methacrylate is patterned, a positive resist is applied on the resist pattern, and the resist pattern is heated and treated. A method of providing a reaction layer at the boundary of a resist layer and removing a non-reactive portion of a positive resist to make a resist pattern finer is described. JP-A-6-250379 describes the use of an acid generator or thermal crosslinking by an acid to form a reaction layer between a lower resist pattern and an upper resist. Further, JP-A-10-73927 discloses, as an upper layer resist coating solution, a fine pattern-forming material containing no photosensitive component, a water-soluble resin or a water-soluble crosslinking agent, or a mixture thereof dissolved in a water-soluble solvent. A method for manufacturing a semiconductor device using this is described.

【0005】これらの方法は、感光性レジストの波長限
界を超えたレジストパターンの微細化が安価に行えると
いう点で好ましいものであるが、実用化に向けて、いく
つかの問題がある。例えば、特開平10−73927号
公報に記載の方法では、微細パターン形成材料(上層レ
ジスト塗布液)を下層レジストパターン上に塗布する
際、下層レジストパターンを溶解しないよう水溶性材料
としているが、メチロールメラミン水溶液やエチレン尿
素水溶液は、水溶性架橋剤が完全に溶解しないため、イ
ソプロパノールを少量含ませる必要があるが、この低級
アルコールの量が少ないと、経時安定性が悪く、数日間
放置すると水溶性架橋剤が析出するし、析出しないよう
に低級アルコール分を多くするとレジストパターンまで
も溶解する。したがって、水溶性架橋剤としては、完全
水溶性の架橋剤を用いることが必要である。
[0005] These methods are preferable in that the resist pattern can be miniaturized beyond the wavelength limit of the photosensitive resist at low cost, but there are some problems for practical use. For example, in the method described in JP-A-10-73927, when a fine pattern forming material (upper resist coating solution) is applied on a lower resist pattern, a water-soluble material is used so as not to dissolve the lower resist pattern. Melamine aqueous solution and ethylene urea aqueous solution do not completely dissolve the water-soluble cross-linking agent, so it is necessary to contain a small amount of isopropanol.If the amount of the lower alcohol is small, the stability over time is poor. The cross-linking agent precipitates, and if the lower alcohol content is increased so as not to precipitate, the resist pattern also dissolves. Therefore, it is necessary to use a completely water-soluble crosslinking agent as the water-soluble crosslinking agent.

【0006】このような完全水溶性の架橋剤としては、
アルコキシメチル化尿素が知られているが、このものは
水溶性の点では改善されるものの、架橋反応性が大き
く、水溶液の状態で数日間放置すると架橋化物が析出す
るため、やはり経時安定性が不十分である。また、この
ものは、下層レジストパターン上に塗布し、加熱した際
に、該レジストパターン全部が被覆されてしまい、不必
要な部分の架橋を起したり、再現性を欠くという欠点が
ある。
As such a completely water-soluble crosslinking agent,
Alkoxymethylated urea is known, but although this is improved in terms of water solubility, the crosslinking reactivity is large, and when left in an aqueous solution for a few days, a crosslinked product precipitates out, so that the stability over time is also observed. Not enough. Further, when this is applied on a lower resist pattern and heated, the resist pattern is entirely covered, causing a disadvantage that unnecessary portions are crosslinked and lack reproducibility.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情のもとで、通常のリソグラフィー技術により形成さ
れたレジストパターンをより一層微細化するために用い
た場合、保存安定性が良好で、かつ適当な架橋反応性を
有し、必要な部分のみの架橋を行うことができる微細パ
ターン形成材料、及びこのものを用いて微細パターンを
効率よく形成する方法を提供することを目的としてなさ
れたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION Under the above circumstances, the present invention provides good storage stability when used for further miniaturizing a resist pattern formed by a usual lithography technique. The object of the present invention is to provide a fine pattern forming material having appropriate cross-linking reactivity and capable of cross-linking only necessary portions, and a method for efficiently forming a fine pattern using the material. Things.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、微細パタ
ーン形成に適した材料について鋭意研究を重ねた結果、
完全水溶性架橋剤として、イミノ基の水素原子がヒドロ
キシアルキル基で置換されたグリコールウリルを用い、
このものと水溶性樹脂を水系媒体に溶解させた材料が、
微細パターン形成材料として良好な結果をもたらすこ
と、そして、このものを用いると良好な微細パターンが
形成されることを見出し、この知見に基づいて本発明を
完成するに至った。
Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive studies on materials suitable for forming fine patterns, and as a result,
As a completely water-soluble crosslinking agent, a glycoluril in which a hydrogen atom of an imino group is substituted with a hydroxyalkyl group,
This and a material in which a water-soluble resin is dissolved in an aqueous medium,
It has been found that a good result can be obtained as a material for forming a fine pattern, and that a good fine pattern can be formed by using this material, and the present invention has been completed based on this finding.

【0009】すなわち、本発明は、(A)少なくとも1
個のイミノ基の水素原子がヒドロキシアルキル基で置換
されたグリコールウリルの中から選ばれた完全水溶性架
橋剤、及び(B)水溶性樹脂を水系媒体に溶解してなる
微細パターン形成材料、並びに基板上に酸発生剤を含む
化学増幅型レジストからなる感光層を設け、選択的露光
後、現像処理してレジストパターンを形成させる工程、
このレジストパターン上に、上記微細パターン形成材料
からなる塗膜を形成させる工程、加熱処理により、レジ
ストパターンと微細パターン形成材料からなる塗膜との
界面に水不溶性の反応層を形成させる工程、及び水系溶
剤により、微細パターン形成材料からなる塗膜の非反応
部分を除去する工程を順次施すことを特徴とする微細パ
ターン形成方法を提供するものである。
That is, the present invention provides (A) at least one
A completely water-soluble cross-linking agent selected from glycoluril in which hydrogen atoms of two imino groups have been substituted with hydroxyalkyl groups, (B) a fine pattern-forming material obtained by dissolving a water-soluble resin in an aqueous medium, and Providing a photosensitive layer comprising a chemically amplified resist containing an acid generator on a substrate, after selective exposure, a developing process to form a resist pattern,
A step of forming a coating film made of the fine pattern forming material on the resist pattern, a step of forming a water-insoluble reaction layer at an interface between the resist pattern and the coating film made of the fine pattern forming material by heat treatment, and An object of the present invention is to provide a method for forming a fine pattern, which comprises sequentially performing a step of removing unreacted portions of a coating film made of a fine pattern forming material with an aqueous solvent.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明の微細パターン形成材料に
おいては、(A)成分の完全水溶性架橋剤として、4個
のイミノ基の中の少なくとも1個のイミノ基の水素原子
がヒドロキシアルキル基で置換されたグリコールウリル
が用いられる。上記ヒドロキシアルキル基としては、ヒ
ドロキシメチル基が好ましく、このようなN‐ヒドロキ
シメチル基置換グリコールウリルとしては、水溶性、熱
架橋性、(B)成分である水溶性樹脂との混和性及び保
存安定性などの点から、4個のイミノ基のすべての水素
原子がヒドロキシメチル基で置換されたテトラ(ヒドロ
キシメチル)グリコールウリルが好適である。このもの
は、例えば市販品「サイメル1172」(三井サイテッ
ク社製、商品名)として入手することができる。このよ
うな、N‐ヒドロキシメチル基置換グリコールウリル
は、公知の方法、例えば水系媒体中において、グリコー
ルウリルをホルマリンと反応させてメチロール化するこ
とにより、容易に製造することができる。本発明におい
ては、(A)成分として、前記完全水溶性架橋剤は単独
で用いてもよいし、2種以上組み合わせて用いてもよ
い。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the fine pattern forming material of the present invention, the hydrogen atom of at least one of the four imino groups is a hydroxyalkyl group as the completely water-soluble crosslinking agent of the component (A). Glycoluril substituted with is used. The hydroxyalkyl group is preferably a hydroxymethyl group, and such N-hydroxymethyl group-substituted glycoluril is water-soluble, thermally crosslinkable, miscible with the water-soluble resin as the component (B), and has good storage stability. From the viewpoint of properties and the like, tetra (hydroxymethyl) glycoluril in which all hydrogen atoms of four imino groups are substituted with hydroxymethyl groups is preferred. This product can be obtained, for example, as a commercial product “Cymel 1172” (trade name, manufactured by Mitsui Cytec). Such N-hydroxymethyl group-substituted glycoluril can be easily produced by a known method, for example, by reacting glycoluril with formalin in an aqueous medium to form methylol. In the present invention, as the component (A), the complete water-soluble crosslinking agent may be used alone or in combination of two or more.

【0011】一方、(B)成分の水溶性樹脂としては、
例えば、ポリビニルアセタール、ポリビニルアルコー
ル、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸、ポリエチ
レンイミン、ポリエチレンオキシド、ポリビニルアミ
ン、ポリアリルアミン、スチレン−無水マレイン酸共重
合体、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、水溶性アルキッド樹脂などを挙
げることができるが、これらの中で特にポリビニルアセ
タールが好適である。このポリビニルアセタールは、例
えば市販品「エスレックKW−1」、「エスレックKW
−3」(いずれも積水化学工業社製、商品名)として入
手することができる。本発明においては、(B)成分と
して、前記水溶性樹脂を単独で用いてもよいし、2種以
上組み合わせて用いてもよい。
On the other hand, as the water-soluble resin of the component (B),
For example, polyvinyl acetal, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, polyacrylic acid, polyethylene imine, polyethylene oxide, polyvinyl amine, polyallyl amine, styrene-maleic anhydride copolymer, oxazoline group-containing water-soluble resin, water-soluble melamine resin, water-soluble A urea resin, a water-soluble alkyd resin and the like can be mentioned, and among them, polyvinyl acetal is particularly preferable. This polyvinyl acetal is commercially available, for example, “S-LEC KW-1”, “S-LEC KW”
-3 "(all manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., trade name). In the present invention, as the component (B), the water-soluble resin may be used alone or in combination of two or more.

【0012】本発明の微細パターン形成材料は、前記
(A)成分及び(B)成分を水系媒体に溶解して得られ
た水系溶液からなるものであって、該水系媒体として
は、一般に水が用いられるが、必要に応じ、本発明の目
的が損なわれない範囲で、水と混和性のある有機溶剤を
含有する水も用いることができる。前記(A)成分と
(B)成分の使用割合は、本発明の効果の点から、重量
比で5:95ないし35:65の範囲が好ましく、特に
10:90ないし30:70の範囲が好適である。ま
た、水系溶液中の(A)成分と(B)成分の濃度として
は、それらの合計量が2〜20重量%、特に3〜10重
量%になるような濃度が好ましい。
The material for forming a fine pattern according to the present invention comprises an aqueous solution obtained by dissolving the components (A) and (B) in an aqueous medium. As the aqueous medium, water is generally used. Although water is used, if necessary, water containing an organic solvent miscible with water can be used as long as the object of the present invention is not impaired. From the viewpoint of the effect of the present invention, the use ratio of the component (A) and the component (B) is preferably in a range of 5:95 to 35:65 by weight, and particularly preferably in a range of 10:90 to 30:70. It is. The concentration of the components (A) and (B) in the aqueous solution is preferably such that the total amount thereof is 2 to 20% by weight, particularly 3 to 10% by weight.

【0013】本発明の微細パターン形成材料には、塗布
性を向上させるために、必要に応じ(C)成分として、
分子内にフッ素原子とケイ素原子とを有する界面活性剤
を、前記(A)成分と(B)成分との合計量に対し、
0.01〜1.0重量%、好ましくは0.03〜0.1
重量%の範囲で含有させることができる。上記界面活性
剤としては、パーフルオロアルキルエステル基とアルキ
ルシロキサン基とオキシアルキレン基が結合した非イオ
ン性のフッ素・シリコーン系界面活性剤を好ましく挙げ
ることができる。このような界面活性剤は、例えば市販
品「メガファックR−08」(大日本インキ化学工業社
製、商品名)として入手することができる。
In the fine pattern forming material of the present invention, if necessary, component (C) may be used in order to improve coatability.
A surfactant having a fluorine atom and a silicon atom in the molecule is added to the total amount of the components (A) and (B),
0.01-1.0% by weight, preferably 0.03-0.1%
It can be contained in the range of weight%. Preferred examples of the surfactant include a nonionic fluorine / silicone surfactant in which a perfluoroalkyl ester group, an alkylsiloxane group, and an oxyalkylene group are bonded. Such a surfactant can be obtained, for example, as a commercial product “MegaFac R-08” (trade name, manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.).

【0014】次に、本発明の微細パターン形成方法は、
レジストパターン形成工程、微細パターン形成材料から
なる塗膜形成工程、加熱処理工程及び非反応部分の除去
工程から構成されている。
Next, the fine pattern forming method of the present invention comprises:
It comprises a resist pattern forming step, a coating film forming step of a fine pattern forming material, a heat treatment step, and a step of removing non-reacted portions.

【0015】このレジストパターン形成工程は、基板上
に酸発生剤を含む化学増幅型レジストからなる感光層を
設け、選択的露光後、現像処理してレジストパターンを
形成させる工程である。上記酸発生剤を含む化学増幅型
レジストとしては、従来化学増幅型レジストとして慣用
されているポジ型又はネガ型の中から、任意のものを適
宜選択して用いることができる。この化学増幅型レジス
トは、一般に酸発生剤と、発生する酸の作用によりアル
カリ水溶液に対する溶解性が変化する被膜形成成分とを
基本成分とするものであって、ポジ型レジストにおいて
は、被膜形成成分として、通常tert‐ブトキシカル
ボニル基、テトラヒドロピラニル基などの溶解抑制基で
水酸基の一部を保護したポリヒドロキシスチレンなどが
用いられている。一方、ネガ型レジストにおいては、被
膜形成成分として、通常上記溶解抑制基で水酸基の一部
を保護したポリヒドロキシスチレン、あるいはポリヒド
ロキシスチレンやノボラック樹脂などの樹脂成分に、メ
ラミン樹脂や尿素樹脂などの酸架橋性物質を組み合わせ
たものが用いられている。このような化学増幅型レジス
トを用いてレジストパターンを形成させる方法として
は、従来慣用されているレジストパターン形成方法を用
いることができる。例えばシリコンウエーハのような基
板上に、化学増幅型レジストの溶液をスピンナーなどで
塗布し、乾燥して感光層を形成させ、これに縮小投影露
光装置などにより、紫外線、deep−UV、エキシマ
レーザー光など所望のマスクパターンを介して照射する
か、あるいは電子線により描画し、加熱する。次いで、
これを現像液、例えば1〜10重量%テトラメチルアン
モニウムヒドロキシド水溶液のようなアルカリ性水溶液
などを用いて現像処理することにより、レジストパター
ンを形成する。
In the resist pattern forming step, a photosensitive layer made of a chemically amplified resist containing an acid generator is provided on a substrate, and after a selective exposure, a developing process is performed to form a resist pattern. As the chemically amplified resist containing the acid generator, any one of a positive type or a negative type conventionally used as a chemically amplified resist can be appropriately selected and used. This chemically amplified resist generally comprises, as basic components, an acid generator and a film-forming component whose solubility in an alkaline aqueous solution changes due to the action of the generated acid. Usually, polyhydroxystyrene or the like in which a part of a hydroxyl group is protected by a dissolution inhibiting group such as a tert-butoxycarbonyl group or a tetrahydropyranyl group is used. On the other hand, in the negative resist, as a film-forming component, usually a resin component such as polyhydroxystyrene or a polyhydroxystyrene or a novolak resin in which a part of the hydroxyl group is protected by the above-mentioned dissolution inhibiting group, such as a melamine resin or a urea resin. A combination of acid-crosslinkable substances is used. As a method of forming a resist pattern using such a chemically amplified resist, a conventionally used method of forming a resist pattern can be used. For example, a solution of a chemically amplified resist is applied on a substrate such as a silicon wafer with a spinner or the like, and dried to form a photosensitive layer, which is then exposed to ultraviolet light, deep-UV, excimer laser light by a reduction projection exposure apparatus or the like. Irradiation via a desired mask pattern, or drawing and heating with an electron beam. Then
This is developed using a developing solution, for example, an alkaline aqueous solution such as a 1 to 10% by weight aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide to form a resist pattern.

【0016】次に、塗膜形成工程は、上記レジストパタ
ーン形成工程で得られたレジストパターン上に、前記本
発明の微細パターン形成材料からなる塗膜を形成させる
工程である。塗膜の形成方法としては、通常、スピンナ
ーなどにより該微細パターン形成材料を、レジストパタ
ーン上に塗布したのち、80〜90℃程度の温度で30
〜90秒間程度加熱乾燥処理して、塗膜を形成させる。
この塗膜の厚さとしては、0.1〜0.5μm程度が有
利である。
Next, the coating film forming step is a step of forming a coating film made of the fine pattern forming material of the present invention on the resist pattern obtained in the resist pattern forming step. As a method for forming a coating film, usually, the material for forming a fine pattern is applied on a resist pattern by a spinner or the like, and then is applied at a temperature of about 80 to 90 ° C. for 30 minutes.
Heat drying for about 90 seconds to form a coating film.
The thickness of the coating is advantageously about 0.1 to 0.5 μm.

【0017】また、加熱処理工程はミキシングベークと
呼ばれ、加熱処理により、レジストパターンと微細パタ
ーン形成材料からなる塗膜との界面に水不溶性の反応層
を形成させる工程である。この際、加熱処理は、一般に
100〜110℃程度の温度において、60〜120秒
間程度行われる。これにより、レジストパターンから酸
が微細パターン形成材料に浸出して架橋反応が生じ、レ
ジストパターンと塗膜との界面に水不溶性の反応層が形
成される。
The heat treatment step is called mixing baking, and is a step of forming a water-insoluble reaction layer at the interface between the resist pattern and the coating film made of the fine pattern forming material by heat treatment. At this time, the heat treatment is generally performed at a temperature of about 100 to 110 ° C. for about 60 to 120 seconds. Thereby, the acid is leached from the resist pattern into the fine pattern forming material to cause a crosslinking reaction, and a water-insoluble reaction layer is formed at the interface between the resist pattern and the coating film.

【0018】最後の除去工程は、上記加熱処理工程で形
成された水に不溶性の反応層を残し、微細パターン材料
からなる塗膜の非反応部分を、水系溶剤により除去する
工程である。この際、水系溶剤としては、一般に純水が
用いられ、この純水で10〜60秒間ゆすぐことによ
り、該非反応部分が除去される。以上の工程により、レ
ジストパターンより一段と微細なパターンが形成され
る。レジストパターンはラインアンドスペースパターン
でもよいし、ホールパターンでもよい。
The final removal step is a step of removing an unreacted portion of the coating film made of the fine pattern material with an aqueous solvent, while leaving a water-insoluble reaction layer formed in the heat treatment step. At this time, pure water is generally used as the aqueous solvent, and the unreacted portion is removed by rinsing with the pure water for 10 to 60 seconds. Through the above steps, a pattern finer than the resist pattern is formed. The resist pattern may be a line and space pattern or a hole pattern.

【0019】[0019]

【発明の効果】本発明の微細パターン形成材料は、保存
安定性に優れると共に、適当な架橋反応性を有し、必要
な部分のみを架橋することができ、酸発生剤を含む化学
増幅型レジストを用いて、通常のリソグラフィー技術に
より形成されたレジストパターンをより一層微細化する
ために用いられる。
The material for forming a fine pattern according to the present invention is excellent in storage stability, has appropriate crosslinking reactivity, can crosslink only necessary portions, and contains a chemically amplified resist containing an acid generator. Is used to further miniaturize a resist pattern formed by a normal lithography technique.

【0020】[0020]

【実施例】次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定さ
れるものではない。
EXAMPLES Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0021】実施例1 テトラ(ヒドロキシメチル)グリコールウリル(三井サ
イテック社製、商品名「サイメル1172」)20重量
部、ポリビニルアセタール樹脂(積水化学工業社製、商
品名「エスレックKW−1」)80重量部及び非イオン
性フッ素・シリコーン系界面活性剤(大日本インキ化学
工業社製、商品名「メガファックR−08」)0.1重
量部を水1900重量部に溶解し、固形分5重量%の水
溶液とした。次いで、孔径が0.2μmのメンブランフ
ィルターを用いてろ過することによって、微細パターン
形成材料の溶液を得た。この溶液を密閉した褐色ビンに
て25℃で放置したところ、180日過ぎても析出物の
発生はなかった。次に、シリコンウエーハ上に化学増幅
型ポジ型レジストの溶液である商品名「TDUR−P0
15」(東京応化工業株式会社製、酸発生剤と溶解抑制
基で置換されたポリヒドロキシスチレンを含有する)を
スピンナー塗布して、80℃で90秒間乾燥処理を行
い、膜厚0.7μmのレジスト層を形成した。次に、縮
小投影露光装置FPA−3000EX3(キャノン社
製)により、エキシマレーザー光をマスクを介して選択
的に照射したのち、120℃で90秒間加熱処理し、次
いで2.38重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキ
シド水溶液で65秒間パドル現像することにより、0.
25μmのポジ型のレジストホールパターンを得た。次
いで、前記の微細パターン形成材料の溶液を上記レジス
トホールパターン上にスピンナー塗布して、85℃で6
0秒間乾燥処理を行い、膜厚0.2μmの塗膜を形成し
た。次に115℃で90秒間ミキシングベークを行い、
その後、純水で20秒間ゆすぐことにより、0.20μ
mホールパターンが良好な形状で形成された。
Example 1 20 parts by weight of tetra (hydroxymethyl) glycoluril (manufactured by Mitsui Cytec Co., Ltd., trade name "Cymel 1172"), and polyvinyl acetal resin (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., trade name "ESLEK KW-1") 80 Part by weight and 0.1 part by weight of a nonionic fluorine / silicone surfactant (manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc., trade name "MegaFac R-08") are dissolved in 1900 parts by weight of water, and the solid content is 5 parts by weight. % Aqueous solution. Then, the solution was filtered using a membrane filter having a pore size of 0.2 μm to obtain a solution of a fine pattern forming material. When this solution was allowed to stand at 25 ° C. in a closed brown bottle, no precipitate was generated even after 180 days. Next, a trade name “TDUR-P0” which is a solution of a chemically amplified positive resist on a silicon wafer.
15 "(manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd., containing an acid generator and polyhydroxystyrene substituted with a dissolution inhibiting group), and dried at 80 ° C. for 90 seconds to form a film having a thickness of 0.7 μm. A resist layer was formed. Next, after selectively irradiating an excimer laser beam through a mask with a reduction projection exposure apparatus FPA-3000EX3 (manufactured by Canon Inc.), heat treatment was performed at 120 ° C. for 90 seconds, and then 2.38 wt% tetramethylammonium Paddle development with an aqueous hydroxide solution for 65 seconds yields a 0.
A positive resist hole pattern of 25 μm was obtained. Next, a solution of the fine pattern forming material is spin-coated on the resist hole pattern,
A drying treatment was performed for 0 seconds to form a coating film having a thickness of 0.2 μm. Next, mixing baking is performed at 115 ° C. for 90 seconds,
Then, by rinsing with pure water for 20 seconds, 0.20μ
An m-hole pattern was formed in a good shape.

【0022】実施例2 実施例1において、テトラ(ヒドロキシメチル)グリコ
ールウリル及びポリビニルアセタール樹脂の量を、それ
ぞれ10重量部及び90重量部に代えた以外は、実施例
1と同様にして固形分5重量%の水溶液とした。次い
で、孔径が0.2μmのメンブランフィルターを用いて
ろ過することによって、微細パターン形成材料の溶液を
得た。この溶液を密閉した褐色ビンにて25℃で放置し
たところ、180日過ぎても析出物の発生はない。次
に、実施例1と同様にしてシリコンウエーハ上に0.2
5μmのポジ型のレジストホールパターンを形成したの
ち、前記微細パターン形成材料の溶液を用い、実施例1
と同様な操作を行ったところ、0.19μmホールパタ
ーンが良好な形状で形成された。
Example 2 The procedure of Example 1 was repeated, except that the amounts of tetra (hydroxymethyl) glycoluril and polyvinyl acetal resin were changed to 10 parts by weight and 90 parts by weight, respectively. % By weight aqueous solution. Subsequently, the solution was filtered using a membrane filter having a pore size of 0.2 μm to obtain a solution of a fine pattern forming material. When this solution was left at 25 ° C. in a closed brown bottle, no precipitate was generated even after 180 days. Next, in the same manner as in Example 1, 0.2
After a 5 μm positive resist hole pattern was formed, the solution of the fine pattern forming material was used to prepare a first example.
By performing the same operation as in the above, a hole pattern of 0.19 μm was formed in a good shape.

【0023】比較例1 実施例1において、テトラ(ヒドロキシメチル)グリコ
ールウリルの代わりにメトキシメチロール化メラミン
(三井サイテック社製、商品名「サイメル327」)を
用い、かつ水1900重量部の代わりに水1805重量
部とイソプロパノール95重量部との混合物を用いた以
外は、実施例1と同様にして、固形分5重量%のイソプ
ロパノール−水溶液とした。次いで、孔径が0.2μm
のメンブランフィルターを用いてろ過することによっ
て、微細パターン形成材料の溶液を得た。この溶液を密
閉した褐色ビンにて25℃で放置したところ、1日で析
出物が発生した。
Comparative Example 1 In Example 1, methoxymethylolated melamine (trade name "Cymel 327" manufactured by Mitsui Cytec Co., Ltd.) was used in place of tetra (hydroxymethyl) glycoluril, and water was used instead of 1900 parts by weight of water. An isopropanol-water solution having a solid content of 5% by weight was prepared in the same manner as in Example 1 except that a mixture of 1805 parts by weight and 95 parts by weight of isopropanol was used. Then, the pore size is 0.2 μm
The solution of the fine pattern forming material was obtained by filtration using a membrane filter of No. When this solution was allowed to stand at 25 ° C. in a closed brown bottle, a precipitate was generated in one day.

【0024】比較例2 実施例1において、テトラ(ヒドロキシメチル)グリコ
ールウリルの代わりにメトキシメチロール化尿素(三和
ケミカル社製、商品名「ニカラックMX−290」)を
用いた以外は、実施例1と同様にして固形分5重量%の
水溶液とした。次いで、孔径が0.2μmのメンブラン
フィルターを用いてろ過することによって、微細パター
ン形成材料の溶液を得た。この溶液を密閉した褐色ビン
にて25℃で放置したところ、3日で析出物が発生し
た。次に、実施例1と同様にして、シリコンウエーハ上
に0.25μmのポジ型のレジストホールパターンを形
成したのち、前記微細パターン形成材料の溶液を用い、
実施例1と同様な操作を行ったところ、レジストホール
パターンの底部分まで架橋していた。
Comparative Example 2 Example 1 was repeated except that methoxymethylolated urea (trade name “Nikarac MX-290”, manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd.) was used in place of tetra (hydroxymethyl) glycoluril. In the same manner as described above, an aqueous solution having a solid content of 5% by weight was obtained. Subsequently, the solution was filtered using a membrane filter having a pore size of 0.2 μm to obtain a solution of a fine pattern forming material. When this solution was allowed to stand at 25 ° C. in a closed brown bottle, a precipitate was generated in 3 days. Next, in the same manner as in Example 1, a 0.25 μm positive resist hole pattern was formed on a silicon wafer, and then a solution of the fine pattern forming material was used.
When the same operation as in Example 1 was performed, crosslinking was performed up to the bottom of the resist hole pattern.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (A)少なくとも1個のイミノ基の水素
原子がヒドロキシアルキル基で置換されたグリコールウ
リルの中から選ばれた完全水溶性架橋剤、及び(B)水
溶性樹脂を水系媒体に溶解してなる微細パターン形成材
料。
1. An aqueous medium comprising: (A) a completely water-soluble crosslinking agent selected from glycoluril in which at least one hydrogen atom of an imino group is substituted with a hydroxyalkyl group; and (B) a water-soluble resin in an aqueous medium. Fine pattern forming material obtained by melting.
【請求項2】 (A)成分の完全水溶性架橋剤がテトラ
(ヒドロキシメチル)グリコールウリルである請求項1
記載の微細パターン形成材料。
2. The component (A) wherein the completely water-soluble crosslinking agent is tetra (hydroxymethyl) glycoluril.
The material for forming a fine pattern according to the above.
【請求項3】 (B)成分の水溶性樹脂がポリビニルア
セタールである請求項1又は2記載の微細パターン形成
材料。
3. The fine pattern forming material according to claim 1, wherein the water-soluble resin as the component (B) is polyvinyl acetal.
【請求項4】 (A)成分と(B)成分とを、重量比
5:95ないし35:65の割合で含有する請求項1,
2又は3記載の微細パターン形成材料。
4. The composition according to claim 1, wherein component (A) and component (B) are contained in a weight ratio of 5:95 to 35:65.
4. The fine pattern forming material according to 2 or 3.
【請求項5】 さらに、(C)成分として、分子内にフ
ッ素原子とケイ素原子とを有する界面活性剤を、(A)
成分と(B)成分との合計量に対し、0.01〜1.0
重量%の割合で含有する請求項1ないし4のいずれかに
記載の微細パターン形成材料。
5. A surfactant having a fluorine atom and a silicon atom in the molecule as the component (C),
0.01 to 1.0 with respect to the total amount of the component and the component (B).
The material for forming a fine pattern according to any one of claims 1 to 4, wherein the material is contained in a proportion of% by weight.
【請求項6】 基板上に酸発生剤を含む化学増幅型レジ
ストからなる感光層を設け、選択的露光後、現像処理し
てレジストパターンを形成させる工程、このレジストパ
ターン上に、請求項1ないし5のいずれかに記載の微細
パターン形成材料からなる塗膜を形成させる工程、加熱
処理により、レジストパターンと微細パターン形成材料
からなる塗膜との界面に水不溶性の反応層を形成させる
工程、及び水系溶剤により、微細パターン形成材料から
なる塗膜の非反応部分を除去する工程を順次施すことを
特徴とする微細パターン形成方法。
6. A step of providing a photosensitive layer made of a chemically amplified resist containing an acid generator on a substrate, forming a resist pattern by performing a selective exposure and a developing process, and forming a resist pattern on the resist pattern. 5, a step of forming a coating film made of the fine pattern forming material according to any one of the above, a step of forming a water-insoluble reaction layer at an interface between the resist pattern and the coating film made of the fine pattern forming material by heat treatment, and A method for forming a fine pattern, comprising sequentially performing a step of removing an unreacted portion of a coating film made of a fine pattern forming material with an aqueous solvent.
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