JP2001194785A - Resist pattern refining material, method for producing semiconductor device using same material and semiconductor device produced by same method - Google Patents

Resist pattern refining material, method for producing semiconductor device using same material and semiconductor device produced by same method

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JP2001194785A
JP2001194785A JP2000002361A JP2000002361A JP2001194785A JP 2001194785 A JP2001194785 A JP 2001194785A JP 2000002361 A JP2000002361 A JP 2000002361A JP 2000002361 A JP2000002361 A JP 2000002361A JP 2001194785 A JP2001194785 A JP 2001194785A
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resist pattern
semiconductor device
compound
base
miniaturizing
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Naoki Yasuda
直紀 保田
Toshiyuki Toyoshima
利之 豊島
Takeo Ishibashi
健夫 石橋
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a resist pattern scaledown material capable of forming a resist pattern which is finer than the limit determined by the wavelength of light for exposure, a method for producing a semiconductor device using the material and a semiconductor device produced by the method. SOLUTION: An organic film is formed on a negative type resist pattern using the resist pattern scaledown material comprising a resin, a base generating agent and a solvent and a base component is diffused from the organic film into the resist pattern by heat treatment or irradiation with light to form a solubilized layer on the surface of the resist pattern. This solubilized layer and the organic film are removed with a removing solution to form a resist pattern which is finer than the limit determined by the wavelength of light for exposure.

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、既に形成されたレ
ジストパターンを微細化するレジストパターン微細化材
料と、このレジストパターン微細化材料を用いた微細な
パターンを有する半導体装置の製造方法と、この方法に
よって製造された半導体装置に関する。さらに詳しく
は、LSI半導体素子のネガレジストパターンの露光波
長限界を超えた高精度で微細なネガレジストパターン形
成を実現するレジストパターン微細化材料と、この材料
を用いた高精度で微細なパターンを保有する半導体装置
の製造方法と、この製造方法を用い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 resist pattern miniaturizing material for miniaturizing an already formed resist pattern, a method of manufacturing a semiconductor device having a fine pattern using the resist pattern miniaturizing material, and a method of manufacturing the same. The present invention relates to a semiconductor device manufactured by the method. More specifically, we possess resist pattern miniaturization material that realizes high-precision and fine negative resist pattern formation beyond the exposure wavelength limit of negative resist patterns of LSI semiconductor elements, and possesses high-precision and fine patterns using this material The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device and a semiconductor device using the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の半導体装置製造方法では、レジス
トパターンの形成において、ステッパーにより最適焦点
で露光してネガレジストにパターンを形成した場合は、
ステッパーの光源波長以下の微細な線幅のレジストパタ
ーンでも、光源波長より大きい線幅のレジストパターン
と同様に、フォトマスクのパターンにほぼ忠実なレジス
トパターンを形成することができる。
2. Description of the Related Art In a conventional method for manufacturing a semiconductor device, when a resist pattern is formed on a negative resist by exposure to light at an optimum focus by a stepper,
Even with a resist pattern having a fine line width equal to or less than the light source wavelength of the stepper, a resist pattern almost faithful to the pattern of the photomask can be formed, similarly to a resist pattern having a line width larger than the light source wavelength.

【0003】しかし、ステッパーの焦点がずれた状態で
露光してネガレジストパターンを形成した場合は、ステ
ッパーの光源波長より大きい線幅のレジストパターンは
問題なくフォトマスクのパターンにほぼ忠実な寸法を得
ることができるが、光源波長以下の微細な線幅のレジス
トパターンでは、寸法変動が大きくなり所望の寸法が得
られないという問題があった。
However, when a negative resist pattern is formed by exposing the stepper to a defocused state, a resist pattern having a line width larger than the wavelength of the light source of the stepper can obtain dimensions almost faithful to the pattern of the photomask without any problem. However, a resist pattern having a fine line width equal to or less than the wavelength of the light source has a problem in that the dimensional variation is large and a desired dimension cannot be obtained.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来半導体装置製造の露光におけるフォトリソグラフィ
技術では、焦点がずれた場合にその露光波長の限界を超
える微細なレジストパターンを安定して形成することは
困難であった。
As described above,
Conventionally, it has been difficult to stably form a fine resist pattern exceeding the limit of the exposure wavelength when the focus is deviated by the photolithography technique in the exposure for manufacturing a semiconductor device.

【0005】本発明は、露光時に焦点がずれた場合で
も、露光波長限界を超えるパターンを安定して形成する
ことを可能とするレジストパターン微細化材料と、この
レジストパターン微細化材料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
製造された微細なパターンを有する半導体装置を提供す
るものである。
[0005] The present invention provides a resist pattern miniaturizing material capable of stably forming a pattern exceeding the exposure wavelength limit even when the focus is deviated during exposure, and a semiconductor using the resist pattern miniaturizing material. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a device and a semiconductor device having a fine pattern manufactured by the method.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この発明に係わる第1の
レジストパターン微細化材料は、樹脂と、塩基発生剤
と、溶媒とで構成されたものである。
A first resist pattern miniaturizing material according to the present invention comprises a resin, a base generator, and a solvent.

【0007】この発明に係わる第2のレジストパターン
微細化材料は、上記第1のレジストパターン微細化材料
において、樹脂として、ポリビニルアルコール、ポリア
クリル酸、ポリビニルアセタール、ポリエチレンオキサ
イド、ポリビニルエーテル、ポリビニルピロリドン、ポ
リエチレンイミン、ポリアクリルイミド、ポリビニルア
ミン、ポリアクリルアミン、ポリエチレングリコール、
ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオールのう
ち1種類、又は2種類以上の混合物のいずれかを用いる
ものである。
[0007] The second resist pattern miniaturizing material according to the present invention is the first resist pattern miniaturizing material, wherein polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, polyvinyl acetal, polyethylene oxide, polyvinyl ether, polyvinyl pyrrolidone, Polyethyleneimine, polyacrylimide, polyvinylamine, polyacrylamine, polyethylene glycol,
One of a polyether polyol and a polyester polyol, or a mixture of two or more thereof is used.

【0008】この発明に係わる第3のレジストパターン
微細化材料は、上記第1のレジストパターン微細化材料
において、塩基発生剤が、遷移金属錯体、ベンジルカル
バメート化合物又はオキシム化合物のいずれかであるも
のである。
A third resist pattern refinement material according to the present invention is the first resist pattern refinement material, wherein the base generator is any one of a transition metal complex, a benzyl carbamate compound and an oxime compound. is there.

【0009】この発明に係わる第4のレジストパターン
微細化材料は、上記第3のレジストパターン微細化材料
において、塩基発生剤が、紫外線照射により有機アミン
類を発生する塩基発生剤であるものである。
A fourth resist pattern miniaturizing material according to the present invention is the above third resist pattern miniaturizing material, wherein the base generator is a base generator that generates organic amines by ultraviolet irradiation. .

【0010】この発明に係わる第5のレジストパターン
微細化材料は、上記第1のレジストパターン微細化材料
において、溶媒が、純水又はレジストパターンを溶解す
ることのない範囲内で純水と有機溶剤との混合溶媒であ
るものである。
A fifth resist pattern miniaturizing material according to the present invention is the first resist pattern miniaturizing material, wherein the solvent is pure water or an organic solvent within a range that does not dissolve the resist pattern. And a mixed solvent of

【0011】この発明に係わる第6のレジストパターン
微細化材料は、上記第1のレジストパターン微細化材料
において、光増感剤を含有するものである。
A sixth resist pattern miniaturizing material according to the present invention is the first resist pattern miniaturizing material which contains a photosensitizer.

【0012】この発明に係わる第7のレジストパターン
微細化材料は、上記第6のレジストパターン微細化材料
において、光増感剤が、芳香族炭化水素化合物、芳香族
ニトロ化合物、芳香族ケトン化合物、芳香族アミノ化合
物、フェノール性化合物、キノン化合物、アントラセン
化合物、クマリン誘導体、フタロシアニン化合物、ポル
フィリン化合物、アクリジン化合物又はキサンテン化合
物のいずれかであるものである。
A seventh resist pattern miniaturizing material according to the present invention is the above-described sixth resist pattern miniaturizing material, wherein the photosensitizer is an aromatic hydrocarbon compound, an aromatic nitro compound, an aromatic ketone compound, An aromatic amino compound, a phenolic compound, a quinone compound, an anthracene compound, a coumarin derivative, a phthalocyanine compound, a porphyrin compound, an acridine compound or a xanthene compound.

【0013】この発明に係わる第8のレジストパターン
微細化材料は、上記第1又は第6のレジストパターン微
細化材料において、塩基成分を含有するものである。
An eighth resist pattern miniaturizing material according to the present invention is the first or sixth resist pattern miniaturizing material which contains a base component.

【0014】この発明に係わる第9のレジストパターン
微細化材料は、上記第8のレジストパターン微細化材料
において、塩基成分が、アミノ化合物、イミノ化合物、
水酸化物若しくはピリジン塩基、又はそれらの化合物塩
のいずれかであるものである。
A ninth resist pattern miniaturizing material according to the present invention is the eighth resist pattern miniaturizing material, wherein the base component is an amino compound, an imino compound,
It is a hydroxide or a pyridine base, or a salt thereof.

【0015】この発明に係わる第10のレジストパター
ン微細化材料は、上記第1又は第6のレジストパターン
微細化材料において、酸成分を含有するものである。
A tenth resist pattern miniaturizing material according to the present invention is the first or sixth resist pattern miniaturizing material containing an acid component.

【0016】この発明に係わる第11のレジストパター
ン微細化材料は、上記第10のレジストパターン微細化
材料において、酸性成分が、アルキルカルボン酸、アル
キルスルホン酸又はサリチル酸のいずれかであるもので
ある。
An eleventh resist pattern miniaturizing material according to the present invention is the above-described tenth resist pattern miniaturizing material, wherein the acidic component is any one of an alkyl carboxylic acid, an alkyl sulfonic acid and a salicylic acid.

【0017】この発明に係わる第12のレジストパター
ン微細化材料は、上記第1、第6、第8又は第10のい
ずれかのレジストパターン微細化材料において、界面活
性剤を含有するものである。
The twelfth resist pattern miniaturizing material according to the present invention is any of the first, sixth, eighth and tenth resist pattern miniaturizing materials described above, and further contains a surfactant.

【0018】この発明に係わる第1の半導体装置の製造
方法は、半導体基板上に、ネガレジストを用いてレジス
トパターンを形成する工程と、前記レジストパターン上
にこの発明に係わる第1ないし第12のいずれかのレジ
ストパターン微細化材料を塗布して有機膜を形成する工
程と、熱処理又は露光処理により前記有機膜中に塩基を
発生させる工程と、発生した塩基成分を熱処理により前
記ネガレジスト中に拡散させ、前記レジストパターンの
表面層を可溶化させる工程と、前記有機膜及び前記レジ
ストパターンの表面層を剥離液により溶解除去する工程
とを含むものである。
According to a first method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a resist pattern is formed on a semiconductor substrate by using a negative resist, and the first to twelfth steps according to the present invention are formed on the resist pattern. A step of forming an organic film by applying any resist pattern refinement material, a step of generating a base in the organic film by heat treatment or exposure treatment, and diffusing the generated base component into the negative resist by heat treatment And solubilizing the surface layer of the resist pattern, and dissolving and removing the organic film and the surface layer of the resist pattern with a stripping solution.

【0019】この発明に係わる第2の半導体装置の製造
方法は、上記第1の半導体装置の製造方法において、ネ
ガレジストとして、有機膜中に発生した塩基成分の拡散
により、再溶解可能なネガレジストを用いるものであ
る。
According to a second method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the first method of manufacturing a semiconductor device, the negative resist can be re-dissolved by diffusion of a base component generated in an organic film as the negative resist. Is used.

【0020】この発明に係わる第3の半導体装置の製造
方法は、上記第2の半導体装置の製造方法において、ネ
ガレジストとして、化学増幅型のネガレジストを用いる
ものである。
According to a third method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the second method of manufacturing a semiconductor device, a chemically amplified negative resist is used as the negative resist.

【0021】この発明に係わる第4の半導体装置の製造
方法は、上記第1の半導体装置の製造方法において、剥
離液として、塩基性溶液を用いるものである。
According to a fourth method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the first method of manufacturing a semiconductor device, a basic solution is used as a stripping solution.

【0022】この発明に係わる第5の半導体装置の製造
方法は、上記第4の半導体装置の製造方法において、塩
基性溶液として、テトラメチルアンモニウムハイドロオ
キサイド若しくはトリエタノールアミンなどのアンモニ
ウム塩を含有するアルカリ水溶液、又はこのアルカリ水
溶液に水溶性有機溶媒を添加したもののいずれかを用い
るものである。
According to a fifth method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, there is provided the method of manufacturing a semiconductor device according to the fourth method, wherein the basic solution contains an alkali salt containing an ammonium salt such as tetramethylammonium hydroxide or triethanolamine. Either an aqueous solution or a solution obtained by adding a water-soluble organic solvent to this alkaline aqueous solution is used.

【0023】この発明に係わる第6の半導体装置の製造
方法は、上記第1の半導体装置の製造方法において、剥
離液として、有機溶媒又は純水と有機溶剤との混合溶媒
を用いるものである。
According to a sixth method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the first method of manufacturing a semiconductor device, an organic solvent or a mixed solvent of pure water and an organic solvent is used as a stripping solution.

【0024】この発明に係わる第7の半導体装置の製造
方法は、上記第4又は第5の半導体装置の製造方法にお
いて、ネガレジストのパターンが、フェノール性水酸基
を残存する酸性膜であり、剥離液により前記ネガレジス
トパターンの表面層のみを溶解除去するものである。
According to a seventh aspect of the invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device according to the fourth or fifth aspect, wherein the pattern of the negative resist is an acidic film having a phenolic hydroxyl group remaining. This dissolves and removes only the surface layer of the negative resist pattern.

【0025】この発明に係わる第8の半導体装置の製造
方法は、上記第1の半導体装置の製造方法において、露
光処理を、フォトマスクを用いて選択的に行うものであ
る。
According to an eighth method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the first method of manufacturing a semiconductor device, the exposure process is selectively performed using a photomask.

【0026】この発明に係わる第9の半導体装置の製造
方法は、上記第1ないし第8のいずれかの半導体装置の
製造方法において、半導体基板上に、ネガレジストを用
いてレジストパターンを形成し、この形成されたレジス
トパターンの表面を溶液又はプラズマで処理するもので
ある。
A ninth method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of the first to eighth aspects, wherein a resist pattern is formed on a semiconductor substrate using a negative resist. The surface of the formed resist pattern is treated with a solution or plasma.

【0027】この発明に係わる第10の半導体装置の製
造方法は、上記第1ないし第9のいずれかの半導体装置
の製造方法において、ネガレジストパターン中への塩基
の拡散とこのネガレジストの架橋反応とを制御して、前
記ネガレジストパターンの溶解度を調整することにより
半導体基板上に形成した前記ネガレジストパターンを部
分的に溶解させ、元の寸法より微細な前記ネガレジスト
パターンを安定して形成するものである。
A tenth method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is the method of manufacturing a semiconductor device according to any one of the first to ninth aspects, wherein the base is diffused into the negative resist pattern and a crosslinking reaction of the negative resist is performed. And controlling the solubility of the negative resist pattern to partially dissolve the negative resist pattern formed on the semiconductor substrate, thereby stably forming the negative resist pattern finer than the original dimension. Things.

【0028】この発明に係わる半導体装置は、上記第1
ないし第10のいずれかの半導体装置の製造方法によっ
て製造されたことを特徴とする半導体装置である。
According to the semiconductor device of the present invention,
A semiconductor device manufactured by any one of the tenth to tenth semiconductor device manufacturing methods.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0030】実施の形態1.図1は、この発明の実施の
形態1での半導体装置の製造方法を示しており、レジス
トパターン微細化材料を用いたレジストパターン形成に
おける各工程の部分断面図である。図2は実施の形態1
と比較する従来のレジストパターン形成における各工程
の部分断面図である。図1と図2とにおいて、1はウェ
ハ、2は半導体基板、3は段差、4はエキシマレーザ用
化学増幅型ネガレジスト、5はフォトマスク、6a,6
b,6c,8はレジストパターン、7はレジストパター
ン微細化材料の有機膜(有機膜と略記する)、11は可
溶化層である。
Embodiment 1 FIG. 1 shows a method for manufacturing a semiconductor device according to Embodiment 1 of the present invention, and is a partial cross-sectional view of each step in forming a resist pattern using a resist pattern miniaturizing material. FIG. 2 shows the first embodiment.
FIG. 9 is a partial cross-sectional view of each step in the conventional resist pattern formation to be compared with FIG. 1 and 2, 1 is a wafer, 2 is a semiconductor substrate, 3 is a step, 4 is a chemically amplified negative resist for excimer laser, 5 is a photomask, 6a and 6
Reference numerals b, 6c and 8 denote resist patterns, 7 denotes an organic film (abbreviated as an organic film) of a resist pattern miniaturizing material, and 11 denotes a solubilizing layer.

【0031】本実施の形態では、工程1に示すように、
半導体基板2の上に段差3が形成されたウェハ1が用い
られる。この段差3を含むウェハ1の上に、エキシマレ
ーザ用化学増幅型ネガレジスト(エキシマ用ネガレジス
トと略記する)4を2000から20000Åの膜厚で
塗布する。なお、エキシマ用ネガレジスト4を塗布する
前にウェハ1表面をヘキサメチレンジシラザン等により
処理し、エキシマ用ネガレジスト4とウェハ1との密着
性を強化してもよい。また、エキシマ用ネガレジスト4
上に上層材を塗布してもよい。また、塗布後に熱処理を
行ってもよい。さらには反射防止膜を形成しても良い。
In the present embodiment, as shown in Step 1,
A wafer 1 having a step 3 formed on a semiconductor substrate 2 is used. A chemically amplified negative resist for excimer laser (abbreviated as negative resist for excimer) 4 is applied on the wafer 1 including the step 3 at a thickness of 2000 to 20000 °. Before applying the negative resist 4 for excimer, the surface of the wafer 1 may be treated with hexamethylene disilazane or the like to enhance the adhesion between the negative resist 4 for excimer and the wafer 1. Also, a negative resist 4 for excimer 4
An upper layer material may be applied thereon. Further, heat treatment may be performed after the application. Further, an antireflection film may be formed.

【0032】次に、工程2では、0.25μmの線幅の
パターンが得られるように調整したフォトマスク5
(5:1縮小投影露光の場合は、1.25μmの線幅)
を用いて、エキシマ用ネガレジスト4に向けて選択的に
光を照射する。また、従来の方法の工程2では、0.1
5μmの線幅のパターンが得られるように調製したフォ
トマスク5(5:1縮小投影露光の場合は、0.75μ
mの線幅)を用いて、エキシマ用ネガレジスト4に向け
て選択的に光を照射する。
Next, in step 2, a photomask 5 adjusted so as to obtain a pattern having a line width of 0.25 μm is obtained.
(In the case of 5: 1 reduction projection exposure, 1.25 μm line width)
Is used to selectively irradiate light toward the excimer negative resist 4. In step 2 of the conventional method, 0.1
Photomask 5 prepared to obtain a pattern with a line width of 5 μm (0.75 μm in the case of 5: 1 reduction projection exposure)
The light is selectively irradiated toward the negative resist 4 for excimer by using the (m line width).

【0033】次に、工程3では、露光後ベークを行った
後、現像処理を行う。工程2において、露光時の焦点を
ウェハ1の段差3の下段に合わせても、本実施の形態で
は、パターンの寸法が大きいので、段差3の上段でも下
段でも0.25μmのレジストパターン6aが得られ
る。一方、従来の方法では、段差3の下段では、0.1
5μmのレジストパターン6bが得られが、段差3の上
段では0.20μmのレジストパターン6cとなり、レ
ジストパターンの線幅に変動を生じる。
Next, in step 3, after the post-exposure bake, a development process is performed. In step 2, even if the focus at the time of exposure is adjusted to the lower stage of the step 3 of the wafer 1, the pattern size is large in the present embodiment, so that the resist pattern 6a of 0.25 μm is obtained in both the upper stage and the lower stage of the step 3. Can be On the other hand, in the conventional method, in the lower stage of the step 3, 0.1
Although a resist pattern 6b of 5 μm is obtained, a resist pattern 6c of 0.20 μm is formed in the upper part of the step 3, and the line width of the resist pattern varies.

【0034】次に、工程4では、ウェハ1の上に、塩基
発生剤を含有するレジストパターン微細化材料を用い、
塩基を拡散させるための有機膜7を形成する。具体的な
例としては、溶液に対して10重量%のベース樹脂であ
るポリビニルピロリドンと、溶液に対して300ppm
の界面活性剤であるパーフルオロアルキルポリエチレン
オキサイドと、ベース樹脂に対して3重量%の塩基発生
剤である[[(2-ニトロベンジル)オキシ]カルボニル]プロ
ピルアミンと、溶媒としてエタノールと水との混合溶媒
(エタノールと水との重量配合比3:7)とで構成され
たレジストパターン微細化材料をスピンコートして、有
機膜7を形成する。
Next, in step 4, on the wafer 1, a resist pattern refinement material containing a base generator is used.
An organic film 7 for diffusing a base is formed. As a specific example, 10% by weight of polyvinylpyrrolidone as a base resin with respect to the solution, and 300 ppm with respect to the solution.
Of a perfluoroalkyl polyethylene oxide as a surfactant, 3% by weight of a base generator based on a base resin, [[(2-nitrobenzyl) oxy] carbonyl] propylamine, and ethanol and water as solvents. An organic film 7 is formed by spin coating a resist pattern refinement material composed of a mixed solvent (weight ratio of ethanol to water 3: 7).

【0035】次に、工程5では、ホットプレート(図示
せず)の上にウェハ1を載せ、ウェハ1上に形成された
有機膜7を、90〜180℃で約10秒〜3分間の熱処
理を行う。この熱処理により、有機膜7中の塩基発生剤
が分解するとともに、発生した塩基がレジストパターン
6a中に拡散され、レジストパターン6aの表面に可溶
化層11が形成される。
Next, in step 5, the wafer 1 is placed on a hot plate (not shown), and the organic film 7 formed on the wafer 1 is heat-treated at 90 to 180 ° C. for about 10 seconds to 3 minutes. I do. By this heat treatment, the base generator in the organic film 7 is decomposed, and the generated base is diffused into the resist pattern 6a, so that the solubilized layer 11 is formed on the surface of the resist pattern 6a.

【0036】次に、工程6では、ウェハ1を、2重量%
のモノエタノールアミンと10重量%のエタノールとを
添加した水溶液で構成された塩基性剥離液に浸漬処理
し、有機膜7とレジストパターン6aの可溶化層11と
を溶解させ、0.10μm縮小した線幅が0.15μm
のレジストパターン8を得ることができる。
Next, in step 6, the wafer 1 is added at 2% by weight.
The organic film 7 and the solubilized layer 11 of the resist pattern 6a were dissolved in a basic stripping solution composed of an aqueous solution to which monoethanolamine and 10% by weight of ethanol were added to reduce the size by 0.10 μm. Line width 0.15μm
Can be obtained.

【0037】さて、工程5において、熱処理温度を高く
したり、また熱処理時間を長くすると、形成される可溶
化層11の厚みが大きくなり、工程6での線幅の縮小量
を大きくできる。
When the heat treatment temperature is increased or the heat treatment time is increased in step 5, the thickness of the solubilized layer 11 to be formed increases, and the amount of reduction in the line width in step 6 can be increased.

【0038】本実施の形態では、レジストパターン微細
化材料の樹脂としてポリビニルピロリドンを用いている
が、これ以外の好適な例として、ポリビニルアルコー
ル、ポリアクリル酸、ポリビニルアセタール、ポリエチ
レンオキサイド、ポリビニルエーテル、ポリエチレンイ
ミン、ポリアクリルイミド、ポリエチレングリコール、
ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオールのう
ち1種類、若しくは2種類以上の混合物、又はその塩の
いずれかを用いることができる。これらの樹脂は上記に
限定されるものではなく、レジストパターンを溶解させ
ない溶媒に溶解するポリマーあるいはオリゴマーで基板
上に均一に塗布できるものであれば、用いることができ
る。特に、水溶性樹脂が好ましく、塗布膜厚は、100
Å〜20μmが好ましい。
In this embodiment, polyvinylpyrrolidone is used as the resin for the resist pattern miniaturization material. Other preferable examples include polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, polyvinyl acetal, polyethylene oxide, polyvinyl ether, and polyethylene. Imine, polyacrylimide, polyethylene glycol,
One of polyether polyols and polyester polyols, or a mixture of two or more thereof, or a salt thereof can be used. These resins are not limited to the above, and any resin or polymer soluble in a solvent that does not dissolve the resist pattern and that can be uniformly coated on the substrate can be used. In particular, a water-soluble resin is preferable, and the coating film thickness is 100
Å-20 μm is preferred.

【0039】また、本実施の形態では、レジストパター
ン微細化材料に含有される塩基発生剤として、オキシム
化合物である[[(2-ニトロベンジル)オキシ]カルボニル]
プロピルアミンを用いているが、この他のオキシム化合
物、遷移金属錯体又はベンジルカルバメート化合物のう
ちいずれかを用いることができる。ここで、塩基発生剤
とは外部からの作用により塩基を発生するものを指す。
外部からの作用とは、活性化学線、例えば紫外線、電子
線などの照射、加熱作用あるいは、適当な気体、液体へ
の暴露が挙げられるが、紫外線の照射や加熱作用が好ま
しい。
In the present embodiment, an oxime compound [[(2-nitrobenzyl) oxy] carbonyl] is used as the base generator contained in the resist pattern miniaturizing material.
Although propylamine is used, any other oxime compound, transition metal complex or benzyl carbamate compound can be used. Here, the base generator refers to a substance that generates a base by an external action.
The external action includes irradiation with an actinic actinic ray, for example, an ultraviolet ray or an electron beam, or a heating action, or exposure to an appropriate gas or liquid. Irradiation with an ultraviolet ray or a heating action is preferable.

【0040】上記塩基発生剤の具体例として、ヘキサア
ンモニアコバルト過塩素酸塩、ヘキサプロピルアミンコ
バルト過塩素酸塩、ヘキサメチルアミンコバルト過塩素
酸塩、ブロモペンタプロピルアミンコバルト過塩素酸
塩、ブロモペンタアンモニアコバルト過塩素酸塩、ブロ
モペンタメチルアミンコバルト過塩素酸塩、[[(2-ニト
ロベンジル)オキシ]カルボニル]メチルアミン、[[(2-ニ
トロベンジル)オキシ]カルボニル]エチルアミン、 [[(2
-ニトロベンジル)オキシ]カルボニル]ヘキシルアミン、
[[(2-ニトロベンジル)オキシ]カルボニル]シクロヘキシ
ルアミン、[[(2-ニトロベンジル)オキシ]カルボニル]ア
ニリン、[[(2-ニトロベンジル)オキシ]カルボニル]ピペ
リジン、ビス[[(2-ニトロベンジル)オキシ]カルボニル]
ヘキサメチレンジアミン、ビス[[(2-ニトロベンジル)オ
キシ]カルボニル]フェニレンジアミン、ビス[[(2-ニト
ロベンジル)オキシ]カルボニル]ヘキサメチレンジアミ
ン、ビス[[(2-ニトロベンジル)オキシ]カルボニル]トル
エンジアミン、ビス[[(2-ニトロベンジル)オキシ]カル
ボニル]ジアミノジフェニルメタン、ビス[[(2-ニトロベ
ンジル)オキシ]カルボニル]ピペラジン、[[(2,6-ジニト
ロベンジル)オキシ]カルボニル]エチルアミン、[[(2,6-
ジニトロベンジル)オキシ]カルボニル]プロピルアミ
ン、[[(2,6-ジニトロベンジル)オキシ]カルボニル]ヘキ
シルアミン、[[(2,6-ジニトロベンジル)オキシ]カルボ
ニル]シクロヘキシルアミン、[[(2,6-ジニトロベンジ
ル)オキシ]カルボニル]アニリン、[[(2,6-ジニトロベン
ジル)オキシ]カルボニル]ピペリジン、ビス[[(2,6-ジニ
トロベンジル)オキシ]カルボニル]ヘキサメチレンジア
ミン、ビス[[(2,6-ジニトロベンジル)オキシ]カルボニ
ル]フェニレンジアミン、ビス[[(2,6-ジニトロベンジ
ル)オキシ]カルボニル]ヘキサメチレンジアミン、ビス
[[(2,6-ジニトロベンジル)オキシ]カルボニル]トルエン
ジアミン、ビス[[(2,6-ジニトロベンジル)オキシ]カル
ボニル]ジアミノジフェニルメタン、ビス[[(2,6-ジニト
ロベンジル)オキシ]カルボニル]ピペラジン、[[(α,α-
ジメチル-3,5-ジメトキシベンジル)オキシ]カルボニル]
メチルアミン、[[(α,α-ジメチル-3,5-ジメトキシベン
ジル)オキシ]カルボニル]エチルアミン、[[(α,α-ジメ
チル-3,5-ジメトキシベンジル)オキシ]カルボニル]プロ
ピルアミン、[[(α,α-ジメチル-3,5-ジメトキシベンジ
ル)オキシ]カルボニル]ヘキシルアミン、[[(α,α-ジメ
チル-3,5-ジメトキシベンジル)オキシ]カルボニル]シク
ロヘキシルアミン、[[(α,α-ジメチル-3,5-ジメトキシ
ベンジル)オキシ]カルボニル]アニリン、[[(α,α-ジメ
チル-3,5-ジメトキシベンジル)オキシ]カルボニル]ピペ
リジン、ビス[[(α,α-ジメチル-3,5-ジメトキシベンジ
ル)オキシ]カルボニル]ヘキサメチレンジアミン、ビス
[[(α,α-ジメチル-3,5-ジメトキシベンジル)オキシ]カ
ルボニル]フェニレンジアミン、ビス[[(α,α-ジメチル
-3,5-ジメトキシベンジル)オキシ]カルボニル]ジアミノ
ジフェニルメタン、ビス[[(α,α-ジメチル-3,5-ジメト
キシベンジル)オキシ]カルボニル]トルエンジアミン、
ビス[[(α,α-ジメチル-3,5-ジメトキシベンジル)オキ
シ]カルボニル]ピペラジン、プロピオニルアセトフェノ
ンオキシム、プロピオニルベンゾフェノンオキシム、プ
ロピオニルアセトンオキシム、ブチリルアセトフェノン
オキシム、ブチリルベンゾフェノンオキシム、ブチリル
アセトンオキシム、アジポイルアセトフェノンオキシ
ム、アジポイルベンゾフェノンオキシム、アジポイルア
セトンオキシム、アクロイルアセトフェノンオキシム、
アクロイルベンゾフェノンオキシム、アクロイルアセト
ンオキシムなどが挙げられるが、これらに限定されるも
のではない。これらの塩基発生剤は単独で用いてもよ
く、2種以上混合して用いてもよい。塩基発生剤の含有
量は、レジストパターン微細化材料に用いる樹脂組成物
中、0.01〜50重量%であることが好ましい。0.
01重量%未満の場合、レジストパターンの表面層を塩
基性剥離液により溶解させる効果が乏しく、50重量%
を超える場合は、レジストパターン微細化材料の保存安
定性が劣る場合がある。
Specific examples of the base generator include hexaammonium cobalt perchlorate, hexapropylamine cobalt perchlorate, hexamethylamine cobalt perchlorate, bromopentapropylamine cobalt perchlorate, bromopentane Ammonia cobalt perchlorate, bromopentamethylamine cobalt perchlorate, [[(2-nitrobenzyl) oxy] carbonyl] methylamine, [[(2-nitrobenzyl) oxy] carbonyl] ethylamine, [[(2
-Nitrobenzyl) oxy] carbonyl] hexylamine,
[[(2-nitrobenzyl) oxy] carbonyl] cyclohexylamine, [[(2-nitrobenzyl) oxy] carbonyl] aniline, [[(2-nitrobenzyl) oxy] carbonyl] piperidine, bis [[(2-nitro Benzyl) oxy] carbonyl]
Hexamethylenediamine, bis [[(2-nitrobenzyl) oxy] carbonyl] phenylenediamine, bis [[(2-nitrobenzyl) oxy] carbonyl] hexamethylenediamine, bis [[(2-nitrobenzyl) oxy] carbonyl] Toluenediamine, bis [[(2-nitrobenzyl) oxy] carbonyl] diaminodiphenylmethane, bis [[(2-nitrobenzyl) oxy] carbonyl] piperazine, [[(2,6-dinitrobenzyl) oxy] carbonyl] ethylamine, [[(2,6-
[Dinitrobenzyl) oxy] carbonyl] propylamine, [[(2,6-dinitrobenzyl) oxy] carbonyl] hexylamine, [[(2,6-dinitrobenzyl) oxy] carbonyl] cyclohexylamine, [[(2,6 -Dinitrobenzyl) oxy] carbonyl] aniline, [[(2,6-dinitrobenzyl) oxy] carbonyl] piperidine, bis [[(2,6-dinitrobenzyl) oxy] carbonyl] hexamethylenediamine, bis [[(2 , 6-Dinitrobenzyl) oxy] carbonyl] phenylenediamine, bis [[(2,6-dinitrobenzyl) oxy] carbonyl] hexamethylenediamine, bis
[[(2,6-dinitrobenzyl) oxy] carbonyl] toluenediamine, bis [[(2,6-dinitrobenzyl) oxy] carbonyl] diaminodiphenylmethane, bis [[(2,6-dinitrobenzyl) oxy] carbonyl] Piperazine, [[(α, α-
Dimethyl-3,5-dimethoxybenzyl) oxy] carbonyl]
Methylamine, [[(α, α-dimethyl-3,5-dimethoxybenzyl) oxy] carbonyl] ethylamine, [[(α, α-dimethyl-3,5-dimethoxybenzyl) oxy] carbonyl] propylamine, [[ (α, α-dimethyl-3,5-dimethoxybenzyl) oxy] carbonyl] hexylamine, [[(α, α-dimethyl-3,5-dimethoxybenzyl) oxy] carbonyl] cyclohexylamine, [[(α, α -Dimethyl-3,5-dimethoxybenzyl) oxy] carbonyl] aniline, [[(α, α-dimethyl-3,5-dimethoxybenzyl) oxy] carbonyl] piperidine, bis [[(α, α-dimethyl-3, 5-dimethoxybenzyl) oxy] carbonyl] hexamethylenediamine, bis
[[(α, α-dimethyl-3,5-dimethoxybenzyl) oxy] carbonyl] phenylenediamine, bis [[(α, α-dimethyl
-3,5-dimethoxybenzyl) oxy] carbonyl] diaminodiphenylmethane, bis [[(α, α-dimethyl-3,5-dimethoxybenzyl) oxy] carbonyl] toluenediamine,
Bis [[(α, α-dimethyl-3,5-dimethoxybenzyl) oxy] carbonyl] piperazine, propionylacetophenone oxime, propionylbenzophenone oxime, propionylacetone oxime, butyrylacetophenone oxime, butyrylbenzophenone oxime, butyrylacetone oxime, Adipoyl acetophenone oxime, adipoyl benzophenone oxime, adipoyl acetone oxime, acroylacetophenone oxime,
Examples include, but are not limited to, acroylbenzophenone oxime, acroylacetone oxime, and the like. These base generators may be used alone or in combination of two or more. The content of the base generator is preferably 0.01 to 50% by weight in the resin composition used for the resist pattern miniaturizing material. 0.
When the content is less than 01% by weight, the effect of dissolving the surface layer of the resist pattern with the basic stripping solution is poor, and the content is 50% by weight
If the ratio exceeds the above, the storage stability of the resist pattern miniaturization material may be poor.

【0041】さらに、発生する塩基としては、有機、無
機の塩基のいずれでも良い。発生効率や有機膜への溶解
性などの点から有機アミン類が特に好ましい。発生する
有機アミン類は脂肪族系でも芳香族系でも良く、また1
官能でも多官能でも良い。発生する有機アミン類の好適
な例としては、アンモニア、メチルアミン、エチルアミ
ン、プロピルアミン、ブチルアミン、ヘキシルアミン、
シクロヘキシルアミン、デシルアミン、セシルアミン、
ヒドラジン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレン
ジアミン、ベンジルアミン、アニリン、ナフチルアミ
ン、フェニレンジアミン、トルエンジアミン、ジアミノ
ジフェニルメタン、ヘキサメチルテトラミン、ピペリジ
ン、ピペラジンなどが挙げられるが、これらに限定する
ものではない。これらの有機アミン類を発生する塩基発
生剤は単独で用いてもよく、2種以上混合して用いても
よい。
Further, the generated base may be either an organic or inorganic base. Organic amines are particularly preferred from the viewpoints of generation efficiency and solubility in organic films. The organic amines generated may be aliphatic or aromatic.
It may be functional or multifunctional. Preferred examples of the generated organic amines include ammonia, methylamine, ethylamine, propylamine, butylamine, hexylamine,
Cyclohexylamine, decylamine, cetylamine,
Examples include, but are not limited to, hydrazine, tetramethylenediamine, hexamethylenediamine, benzylamine, aniline, naphthylamine, phenylenediamine, toluenediamine, diaminodiphenylmethane, hexamethyltetramine, piperidine, piperazine and the like. These base generators that generate organic amines may be used alone or in combination of two or more.

【0042】また、本実施の形態では、レジストパター
ン微細化材料中に界面活性剤を含有しており、有機膜7
の成膜性を向上させることができる。界面活性剤は1種
類あるいは2種類以上の混合物で添加され、少量の添加
で基板上に有機膜7を均一に成膜させることができれ
ば、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、非
イオン性界面活性剤、両性界面活性剤、フッ素系界面活
性剤のいずれでも良い。
Further, in this embodiment, the surfactant is contained in the resist pattern miniaturizing material, and the organic film 7 is formed.
Can be improved. The surfactant is added as one kind or a mixture of two or more kinds. If the organic film 7 can be uniformly formed on the substrate by adding a small amount, an anionic surfactant, a cationic surfactant, a nonionic surfactant, Any of amphoteric surfactants, amphoteric surfactants and fluorine-based surfactants may be used.

【0043】本実施の形態では、界面活性剤として、パ
ーフルオロアルキルポリエチレンオキサイドを用いた
が、例えば、エチレンオキサイド付加物、ポリエチレン
グリコール誘導体、レシチン誘導体、プロピレングリコ
ール脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリ
オキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ポリグリセ
リン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリ
オキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシ
エチレンソルビット脂肪酸エステル、ポリオキシエチレ
ンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェ
ノール、ポリオキシエチレンアルキルフェニルホルムア
ルデヒド縮合物、ポリオキシエチレンヒマシ油もしくは
硬化ヒマシ油、ポリオキシエチレンステロールもしくは
水素添加ステロール、ポリエチレングリコール脂肪酸エ
ステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオ
キシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル、
ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオ
キシエチレンラノリンかラノリンアルコールもしくはミ
ツロウ誘導体、ポリオキシエチレンアルキルアミンもし
くは脂肪酸アミド、ポリオキシエチレンアルキルエーテ
ルリン酸もしくはリン酸塩、アルキルエーテルカルボン
酸塩、アルキルリン酸塩とポリオキシエチレンアルキル
エーテルリン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、ス
ルホン酸塩、第4級アンモニウム塩、オクチルピロリド
ン、アルキルピロリドン、アルキルピリジニウム塩、テ
トラメチルデシンジオールのエチレンオキサイド付加
物、酢酸ベタイン型両性界面活性剤、イミダゾリン型両
性界面活性剤、エチレンオキサイドとプロピレンオキサ
イドとのブロック重合型非イオン系界面活性剤、パーフ
ルオロアルキルスルホン酸塩、パーフルオロアルキルカ
ルボン酸塩、パーフルオロアルキルポリオキシエチレン
エタノール、パーフルオロアルキル第4アンモニウムヨ
ウ化物、フッ素化アルキルエステル、なども用いること
ができる。特に、水溶性界面活性剤が好ましい。
In this embodiment, a perfluoroalkyl polyethylene oxide is used as a surfactant. For example, ethylene oxide adducts, polyethylene glycol derivatives, lecithin derivatives, propylene glycol fatty acid esters, glycerin fatty acid esters, polyoxyethylene Glycerin fatty acid ester, polyglycerin fatty acid ester, sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbite fatty acid ester, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkylphenol, polyoxyethylene alkylphenyl formaldehyde condensate, polyoxyethylene Castor oil or hydrogenated castor oil, polyoxyethylene sterol or hydrogenated sterol Polyethylene glycol fatty acid esters, polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ethers,
Polyoxyethylene alkyl phenyl ether, polyoxyethylene lanolin or lanolin alcohol or beeswax derivative, polyoxyethylene alkylamine or fatty acid amide, polyoxyethylene alkyl ether phosphate or phosphate, alkyl ether carboxylate, alkyl phosphate and Polyoxyethylene alkyl ether phosphate, alkylbenzene sulfonate, sulfonate, quaternary ammonium salt, octylpyrrolidone, alkylpyrrolidone, alkylpyridinium salt, ethylene oxide adduct of tetramethyldecinediol, betaine acetate-type amphoteric surfactant Agent, imidazoline type amphoteric surfactant, block polymerization type nonionic surfactant of ethylene oxide and propylene oxide, perfluoroalkyl sulf Emissions salt, perfluoroalkyl carboxylate, perfluoroalkyl polyoxyethylene ethanols, perfluoroalkyl quaternary ammonium iodide, fluorinated alkyl esters, etc. may also be used. Particularly, a water-soluble surfactant is preferable.

【0044】また、本実施の形態ではレジストパターン
微細化材料の溶媒としては、レジストパターンを溶解さ
せない範囲内での純水と有機溶剤との混合溶媒である純
水とエタノールとの混合溶媒を用いたが、これら以外と
して、レジストパターンを溶解させない有機溶媒又は純
水も好適に用いることができる。
In the present embodiment, as the solvent for the resist pattern refining material, a mixed solvent of pure water and ethanol, which is a mixed solvent of pure water and an organic solvent within a range that does not dissolve the resist pattern, is used. However, other than these, an organic solvent or pure water that does not dissolve the resist pattern can also be suitably used.

【0045】さらに、本実施の形態では、剥離液とし
て、通常のレジスト現像に用いられるアルカリ現像液等
の塩基性液が用いられているが、有機溶剤又は有機溶剤
と純水との混合溶液も用いることができる。
Further, in the present embodiment, a basic solution such as an alkali developing solution used for ordinary resist development is used as a stripping solution, but an organic solvent or a mixed solution of an organic solvent and pure water is also used. Can be used.

【0046】上記塩基性剥離液としては、例えば、アミ
ノ化合物、イミノ化合物、水酸化物、ピリジン塩基、又
はそれらの化合物塩などの塩基性化合物を添加した水溶
液、有機溶液、あるいは有機溶剤と純水との混合溶液が
挙げられ、具体例としては、テトラメチルアンモニウム
ハイドロオキサイドやトリエタノールアミンなどのアン
モニウム塩を含有するアルカリ水溶液、又はこのアルカ
リ水溶液にアルコールを添加したものが挙げられる。
Examples of the basic stripping solution include an aqueous solution, an organic solution, or an organic solvent and pure water to which a basic compound such as an amino compound, an imino compound, a hydroxide, a pyridine base, or a salt thereof is added. Specific examples thereof include an alkaline aqueous solution containing an ammonium salt such as tetramethylammonium hydroxide and triethanolamine, or a solution obtained by adding an alcohol to this alkaline aqueous solution.

【0047】上記有機溶剤の剥離液としては、アルコー
ル系、ケトン系、エーテル系、エステル系、ハロゲン化
炭化水素系、ベンゼン系、アルコキシベンゼン系、環状
ケトン系などで、例えばトルエン、キシレン、メトキシ
ベンゼン、エトキシベンゼン、フェノール、ベンゼン、
ピリジン、シクロヘキサン、ジオキサン、メチルエチル
ケトン、メチルイソブチルケトン、アセトン、酢酸t-ブ
チル、酢酸n-ブチル、酢酸エチル、テトラヒドロフラ
ン、ジエチルエーテル、イソプロピルエーテル、メチル
セロソルブ、エチルセロソルブ、N-メチルピロリドン、
ジメチルスルホキシド、N,N'-ジメチルホルムアミド、
エタノール、メタノール、イソプロパノール、ブチルア
ルコール、エチレングリコール、エチルベンゼン、ジエ
チルベンゼン、n-ブチルエーテル、n-ヘキサン、 n-ヘ
プタン、メトキシベンゼン、エトキシベンゼン、フェネ
トール、ベラトロール、γ−ブチロラクトン、クロロホ
ルムなどが挙げられ、それらの溶剤の単独、あるいは有
機膜に用いる材料の溶解性に合わせて、レジストパター
ンを完全溶解しない範囲で混合した溶剤が用いられる。
Examples of the stripping solution for the organic solvent include alcohols, ketones, ethers, esters, halogenated hydrocarbons, benzenes, alkoxybenzenes, and cyclic ketones, such as toluene, xylene, and methoxybenzene. , Ethoxybenzene, phenol, benzene,
Pyridine, cyclohexane, dioxane, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, acetone, t-butyl acetate, n-butyl acetate, ethyl acetate, tetrahydrofuran, diethyl ether, isopropyl ether, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, N-methylpyrrolidone,
Dimethyl sulfoxide, N, N'-dimethylformamide,
Ethanol, methanol, isopropanol, butyl alcohol, ethylene glycol, ethylbenzene, diethylbenzene, n-butylether, n-hexane, n-heptane, methoxybenzene, ethoxybenzene, phenetol, veratrol, γ-butyrolactone, chloroform and the like, Solvents used alone or mixed in a range that does not completely dissolve the resist pattern in accordance with the solubility of the material used for the organic film are used.

【0048】上記有機溶剤と純水との混合溶液の剥離液
としては、有機膜やレジストパターンの双方を溶解させ
る良溶剤である極性有機溶剤と貧溶剤である純水との混
合液が用いられる。
As a stripping solution for the mixed solution of the organic solvent and pure water, a mixed solution of a polar organic solvent which is a good solvent for dissolving both the organic film and the resist pattern and pure water which is a poor solvent is used. .

【0049】本実施の形態における、レジストパターン
微細化材料は、樹脂と、塩基発生剤と、界面活性剤と、
溶媒とで構成されているが、その他の成分を添加したも
のも適用できる。
In this embodiment, the resist pattern miniaturizing material is a resin, a base generator, a surfactant,
Although it is composed of a solvent, it is also possible to apply one containing other components.

【0050】例えば、レジストパターン微細化材料中
に、アルキルカルボン酸、アルキルスルホン酸、サリチ
ル酸などの酸性成分を添加しても良い。酸成分の添加
は、有機膜7からレジストへの塩基拡散長を抑制する効
果がある。
For example, an acidic component such as an alkyl carboxylic acid, an alkyl sulfonic acid, or a salicylic acid may be added to the resist pattern miniaturizing material. The addition of the acid component has an effect of suppressing the base diffusion length from the organic film 7 to the resist.

【0051】次に、本実施の形態における、レジストパ
ターン微細化材にて形成された有機膜7に熱処理を行
い、レジストパターン6aの表面に塩基性水溶液に溶解
する可溶化層11を形成させるメカニズムを説明する。
Next, a mechanism for performing a heat treatment on the organic film 7 formed of the resist pattern miniaturizing material in the present embodiment to form a solubilized layer 11 which is dissolved in a basic aqueous solution on the surface of the resist pattern 6a. Will be described.

【0052】エキシマレーザ用化学増幅型ネガレジスト
では、ノボラック樹脂、メラミン(架橋剤)と酸発生剤
から構成されるものが広く使用されており、アルカリ可
溶性になっている。これに光照射すると、酸が発生し、
ノボラック樹脂とメラミンとの間で架橋反応が起こって
分子量が増加し、2.38重量%テトラメチルアンモニ
ウムハイドロオキサイドを含有する現像液に難溶化す
る。すなわち、このレジストの特徴は、照射部と未照射
部とのアルカリ性現像液に対する溶解度差が大きいこと
である。
Among the chemically amplified negative resists for excimer lasers, those composed of a novolak resin, melamine (crosslinking agent) and an acid generator are widely used and are alkali-soluble. When this is irradiated with light, an acid is generated,
A cross-linking reaction occurs between the novolak resin and melamine to increase the molecular weight, and becomes insoluble in a developer containing 2.38% by weight of tetramethylammonium hydroxide. That is, the feature of this resist is that the difference in solubility in the alkaline developer between the irradiated part and the unirradiated part is large.

【0053】しかし、光照射で架橋させた部分の分子構
造には、フェノール性水酸基が残存するため、塩基の濃
度や種類によっては可溶化する。したがって、レジスト
パターン6aに、有機膜7の熱処理により発生した塩基
を作用させると、レジスト表面層は、高い濃度の塩基が
供給されてアルカリ可溶となり、塩基性剥離液で処理す
ることにより、レジスト中の塩基が拡散した部分のみが
溶解し、レジストパターン幅を細くすることができる。
However, since the phenolic hydroxyl group remains in the molecular structure of the portion cross-linked by light irradiation, it may be solubilized depending on the concentration and type of the base. Therefore, when a base generated by the heat treatment of the organic film 7 is allowed to act on the resist pattern 6a, the base layer is supplied with a high concentration of alkali and becomes alkali-soluble, and is treated with a basic stripping solution. Only the part where the base in the base is diffused is dissolved, and the width of the resist pattern can be reduced.

【0054】以上、説明したように、本実施の形態で
は、まず半導体基板上に、エキシマレーザ用酸触媒化学
増幅型ネガレジストを用い通常のフォトリソグラフィに
よりレジストパターン6aが形成される。次にレジスト
パターン6a上にレジストパターン微細化材料を用いて
塩基発生剤を含有する有機膜7が形成される。熱処理に
より有機膜7中の塩基発生剤から塩基が発生されるとと
もに、レジストパターン6a中に拡散される。そして、
その塩基触媒作用でレジストパターン6aの表面に剥離
液に溶解する可溶化層11が形成される。その後、有機
膜7と可溶化層11とが剥離液で剥離することにより、
当初形成されたレジストパターン6aよりも線幅の細い
レジストパターン8が形成される。すなわち、露光波長
以下の微細パターンを安定して形成することができる。
As described above, in this embodiment, first, a resist pattern 6a is formed on a semiconductor substrate by ordinary photolithography using an acid-catalyzed chemically amplified negative resist for excimer laser. Next, an organic film 7 containing a base generator is formed on the resist pattern 6a using a resist pattern refinement material. The base is generated from the base generator in the organic film 7 by the heat treatment, and is diffused into the resist pattern 6a. And
The solubilized layer 11 that dissolves in the stripping solution is formed on the surface of the resist pattern 6a by the base catalysis. Thereafter, the organic film 7 and the solubilized layer 11 are separated by a stripping solution,
A resist pattern 8 having a smaller line width than the initially formed resist pattern 6a is formed. That is, a fine pattern having a wavelength equal to or shorter than the exposure wavelength can be formed stably.

【0055】なお、上記の説明では、半導体基板2の上
にレジストパターン6aを形成する場合を挙げた。しか
し、半導体装置の製造におけるレジストパターンの形成
は、半導体基板の上だけではなく、シリコン酸化膜など
の絶縁膜、あるいはポリシリコン膜、金属膜など、各種
の膜の上に形成される。この実施の形態は、これら全て
の下地膜の上にレジストパターンを形成する際に適用で
きるものであり、本発明において、「半導体基板の上
に」という場合は、これら全ての場合を含むものとす
る。
In the above description, the case where the resist pattern 6a is formed on the semiconductor substrate 2 has been described. However, in the manufacture of a semiconductor device, a resist pattern is formed not only on a semiconductor substrate, but also on an insulating film such as a silicon oxide film, or on various films such as a polysilicon film and a metal film. This embodiment can be applied when forming a resist pattern on all of these base films. In the present invention, "on a semiconductor substrate" includes all of these cases.

【0056】実施の形態2.図3は、この発明の実施の
形態2での半導体装置の製造方法を示しており、部分的
に縮小させるレジストパターン形成における各工程の部
分断面図である。図3において、6はレジストパター
ン、9は有機膜、10はフォトマスク、10aは開口で
ある。
Embodiment 2 FIG. 3 shows a method of manufacturing a semiconductor device according to Embodiment 2 of the present invention, and is a partial cross-sectional view of each step in forming a resist pattern to be partially reduced. In FIG. 3, 6 is a resist pattern, 9 is an organic film, 10 is a photomask, and 10a is an opening.

【0057】実施の形態2では、工程1において、半導
体基板2上に、通常のフォトリソグラフィにより、エキ
シマレーザ用化学増幅型ネガレジスト(エキシマ用ネガ
レジストと略記)による0.25μm幅ラインアンドス
ペース(L/Sと略記)のレジストパターン6を形成す
る。
In the second embodiment, in step 1, a 0.25 μm-wide line-and-space (abbreviated as “excimer negative resist”) is formed on the semiconductor substrate 2 by a normal photolithography using a chemically amplified negative resist for excimer laser. A resist pattern 6 (abbreviated as L / S) is formed.

【0058】工程2では、レジストパターン6を含む半
導体基板2の上に、レジストパターン微細化材料を用
い、光塩基発生剤を含む樹脂による有機膜9を形成す
る。具体的には、溶液に対して7重量%のベース樹脂で
あるポリビニルアルコールと、ベース樹脂に対して3重
量%の塩基発生剤である[[(2,6-ジニトロベンジル)オキ
シ]カルボニル]プロピルアミンと、溶媒としてイソプロ
ピルアルコールと水との混合溶媒(イソプロピルアルコ
ールと水との重量比が3対7)とで構成されたレジスト
パターン微細化材料をスピンコートし、ホットプレート
により50〜100℃で約10秒〜3分間の熱処理を行
い、有機膜9を形成する。
In step 2, an organic film 9 made of a resin containing a photobase generator is formed on the semiconductor substrate 2 including the resist pattern 6 using a resist pattern miniaturizing material. Specifically, 7% by weight of polyvinyl alcohol as a base resin based on the solution and 3% by weight of a base generator based on the base resin [[(2,6-dinitrobenzyl) oxy] carbonyl] propyl A resist pattern miniaturizing material composed of an amine and a mixed solvent of isopropyl alcohol and water as a solvent (weight ratio of isopropyl alcohol to water is 3 to 7) is spin-coated, and heated at 50 to 100 ° C. using a hot plate. The heat treatment is performed for about 10 seconds to 3 minutes to form the organic film 9.

【0059】工程3では、0.25μm幅L/S のレ
ジストパターン6の線幅を細くしたい部分にのみ開口1
0aが重なるようにフォトマスク10で有機膜9を覆
い、この有機膜9にKrFエキシマレーザにより30〜
2000mJ/cm2の光照射を行う。この露光処理に
より、有機膜9には露光された部分にのみ選択的に塩基
成分が発生する。
In step 3, the opening 1 is formed only in the portion where the line width of the resist pattern 6 having a width of 0.25 μm L / S is to be reduced.
The organic film 9 is covered with a photomask 10 so that 0a overlaps the organic film 9.
Light irradiation of 2000 mJ / cm 2 is performed. By this exposure treatment, a base component is selectively generated only in the exposed portion of the organic film 9.

【0060】工程4では、ウェハ1を、ホットプレート
により50〜150℃で約10秒〜3分間の熱処理を行
う。これにより、発生した塩基成分をエキシマ用ネガレ
ジストのパターン6中に拡散させ、且つその塩基触媒作
用でレジストパターン6の表面に剥離液に溶解する可溶
化層11を形成させる。
In step 4, the wafer 1 is heat-treated at 50 to 150 ° C. for about 10 seconds to 3 minutes using a hot plate. As a result, the generated base component is diffused into the pattern 6 of the negative resist for excimer, and the solubilized layer 11 that is dissolved in the stripping solution is formed on the surface of the resist pattern 6 by the base catalysis.

【0061】工程5では、有機膜9と可溶化層11とを
剥離液で除去する。具体的には、2.38重量%のテト
ラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの水溶液で剥
離する。そして、剥離後にパターン中の水分等を除去す
るため100〜130℃で約1〜3分間の熱処理を行
う。
In step 5, the organic film 9 and the solubilized layer 11 are removed with a stripper. Specifically, peeling is performed with an aqueous solution of 2.38% by weight of tetramethylammonium hydroxide. After peeling, heat treatment is performed at 100 to 130 ° C. for about 1 to 3 minutes to remove moisture and the like in the pattern.

【0062】その結果、有機膜9の露光された部分に接
触するレジストパターン6の寸法のみが0.1μm縮小
し、当初のKrFエキシマレーザのフォトリソグラフィ
ーでは形成不可能であった線幅0.15μmでスペース
幅0.35μmのレジストパターン8を選択的に形成す
ることができる。なお、工程3において、フォトマスク
10を用いずに、全面露光を行えば、全てのレジストパ
ターン6に可溶化層11が形成され、面内の全てのレジ
ストパターン6を細くすることができる。
As a result, only the dimension of the resist pattern 6 in contact with the exposed portion of the organic film 9 is reduced by 0.1 μm, and the line width of 0.15 μm which cannot be formed by the initial KrF excimer laser photolithography. Thus, the resist pattern 8 having a space width of 0.35 μm can be selectively formed. In step 3, if the entire surface is exposed without using the photomask 10, the solubilized layer 11 is formed on all the resist patterns 6, and all the resist patterns 6 in the plane can be thinned.

【0063】本実施の形態のレジストパターン微細化材
料に用いる樹脂と光塩基発生剤と溶媒とには、上記した
材料以外に、実施の形態1で記した材料も用いることが
できる。
As the resin, photobase generator and solvent used for the resist pattern miniaturizing material of the present embodiment, the materials described in the first embodiment can be used in addition to the above-mentioned materials.

【0064】本実施の形態では、レジストパターン微細
化材料に、芳香族炭化水素化合物、芳香族ニトロ化合
物、芳香族ケトン化合物、芳香族アミノ化合物、フェノ
ール性化合物、キノン化合物、アントラセン化合物、ク
マリン誘導体、フタロシアニン化合物、ポルフィリン化
合物、アクリジン化合物、キサンテン化合物などの光増
感剤を添加し、光塩基発生剤の感度を向上させ、塩基の
発生量を増加させることができる。すなわち、光増感剤
は塩基発生剤の感度向上のために添加し、塩基の発生量
を増加させる役割がある。さらに、光増感剤は、塩基発
生剤単独では光照射しても塩基を発生しない場合に組み
合わせて、塩基を発生させる役割もある。
In the present embodiment, an aromatic hydrocarbon compound, an aromatic nitro compound, an aromatic ketone compound, an aromatic amino compound, a phenolic compound, a quinone compound, an anthracene compound, a coumarin derivative, A photosensitizer such as a phthalocyanine compound, a porphyrin compound, an acridine compound, or a xanthene compound can be added to improve the sensitivity of the photobase generator and increase the amount of generated base. That is, the photosensitizer is added to improve the sensitivity of the base generator and has a role of increasing the amount of generated base. Further, the photosensitizer also has a role of generating a base in combination when the base generator alone does not generate a base even when irradiated with light.

【0065】光増感剤の具体例としては、例えばナフタ
レン、アントラセン、フェナントレン、クリセン、ニト
ロベンゼン、p-ジニトロベンゼン、1,3,5-トリニトロベ
ンゼン、p-ニトロジフェニル、ニトロアニリン、ジニト
ロアニリン、ピクラミド、2-クロロ-4-ニトロアニリ
ン、フェノール、p-ニトロフェノール、2,4-ジニトロフ
ェノール、2,4,6-トリニトロフェノール、ベンズアルデ
ヒド、9-アントラアルデヒド、アセトフェノン、ベンゾ
フェノン、ジベンザルアセトン、ベンジル、p,p'-ジア
ミノベンゾフェノン、p,p'-ジメチルアミノベンゾフェ
ノン、p,p'-テトラメチルジアミノベンゾフェノン、ベ
ンゾキノン、1,2-ナフトキノン、1,4-ナフトキノン、ア
ントラキノン、1,2-ベンゾアントラキノン、アントロ
ン、1,9-ベンゾアントラキノン、6-フェニル-1,9-ベン
ゾアントラキノン、3-フェニル-1,9-ベンゾアントラキ
ノン、2-ケト-3-アザ-1,9-ベンゾアントラキノン、3-メ
チル-1,3-ジアザ-1,9-ベンゾアントラキノン、2-ニトロ
フルオレン、2,7-ジニトロフルオレン、2,5-ジニトロフ
ルオレン、1,8-フタロイルナフタレン、2-クロロ-1,8-
フタロイルナフタレン、4-クロロ-1,8-フタロイルナフ
タレン、5-ニトロアセナフテン、5,6-ジニトロアセナフ
テン、5-ベンゾイルアセナフテン、1-ニトロピレン、N-
アセチル-4-ニトロ-1-アミノナフタレン、N-フェニルチ
オアクリドン、トリフェニルピリリウムパークロレイ
ト、4-メトキシフェニル-2,6-ジフェニルピリリウムパ
ークロレイト、4-ブトキシフェニル-2,6-ジフェニルピ
リリウムパークロレイト、4-ペンチロキシフェニル-2,6
-ジフェニルピリリウムパークロレイト、2,4,6-トリメ
トキシフェニル-2,6-ジフェニルピリリウムパークロレ
イト、4-メトキシフェニル-2,6-ジフェニルチオピリリ
ウムパークロレイト、4-ブトキシフェニル-2,6-ジフェ
ニルチオピリリウムパークロレイト、4-アミロキシフェ
ニル-2,6-ジフェニルチオピリリウムパークロレイト、
2,4,6-トリメトキシフェニル-2,6-ジフェニルピリリウ
ムパークロレイト、3-ケトクマリン、アリルクマリン、
アロイルクマリン、アルコキシカルボニルビスクマリ
ン、ジアルキルケトビスクマリン、2-エチル-9,10-ジメ
トキシアントラセン、2-カルボキシ-9,10-ジメトキシア
ントラセン、2-ヒドロキシ-9,10-ジメトキシアントラセ
ン、2-アミノ-9,10-ジメトキシアントラセンなどが挙げ
られるが、これらに限定されるものではない。これらの
光増感剤は単独で用いてもよく、2種以上混合して用い
てもよい。光増感剤の添加量は、レジストパターン微細
化材料に用いる樹脂組成物中、0.01〜20重量%で
あることが好ましい。0.01重量%未満の場合、感度
向上の効果が低く、20重量%を超える場合は、レジス
トパターン微細化材料の保存安定性が劣る場合がある。
Specific examples of the photosensitizer include, for example, naphthalene, anthracene, phenanthrene, chrysene, nitrobenzene, p-dinitrobenzene, 1,3,5-trinitrobenzene, p-nitrodiphenyl, nitroaniline, dinitroaniline, picramide , 2-chloro-4-nitroaniline, phenol, p-nitrophenol, 2,4-dinitrophenol, 2,4,6-trinitrophenol, benzaldehyde, 9-anthraldehyde, acetophenone, benzophenone, dibenzalacetone, Benzyl, p, p'-diaminobenzophenone, p, p'-dimethylaminobenzophenone, p, p'-tetramethyldiaminobenzophenone, benzoquinone, 1,2-naphthoquinone, 1,4-naphthoquinone, anthraquinone, 1,2-benzo Anthraquinone, anthrone, 1,9-benzoanthraquinone, 6-phenyl-1,9- Benzoanthraquinone, 3-phenyl-1,9-benzoanthraquinone, 2-keto-3-aza-1,9-benzoanthraquinone, 3-methyl-1,3-diaza-1,9-benzoanthraquinone, 2-nitro Fluorene, 2,7-dinitrofluorene, 2,5-dinitrofluorene, 1,8-phthaloylnaphthalene, 2-chloro-1,8-
Phthaloylnaphthalene, 4-chloro-1,8-phthaloylnaphthalene, 5-nitroacenaphthene, 5,6-dinitroacenaphthene, 5-benzoylacenaphthene, 1-nitropyrene, N-
Acetyl-4-nitro-1-aminonaphthalene, N-phenylthioacridone, triphenylpyrylium perchlorate, 4-methoxyphenyl-2,6-diphenylpyrylium perchlorate, 4-butoxyphenyl-2,6 -Diphenylpyrylium perchlorate, 4-pentyloxyphenyl-2,6
-Diphenylpyrylium perchlorate, 2,4,6-trimethoxyphenyl-2,6-diphenylpyrylium perchlorate, 4-methoxyphenyl-2,6-diphenylthiopyrylium perchlorate, 4-butoxyphenyl -2,6-diphenylthiopyrylium perchlorate, 4-amyloxyphenyl-2,6-diphenylthiopyrylium perchlorate,
2,4,6-trimethoxyphenyl-2,6-diphenylpyrylium perchlorate, 3-ketocoumarin, allylcoumarin,
Aroyl coumarin, alkoxycarbonylbiscoumarin, dialkylketobiscoumarin, 2-ethyl-9,10-dimethoxyanthracene, 2-carboxy-9,10-dimethoxyanthracene, 2-hydroxy-9,10-dimethoxyanthracene, 2-amino Examples include, but are not limited to, -9,10-dimethoxyanthracene. These photosensitizers may be used alone or in combination of two or more. The amount of the photosensitizer to be added is preferably 0.01 to 20% by weight in the resin composition used for the resist pattern refining material. If the amount is less than 0.01% by weight, the effect of improving sensitivity is low, and if it exceeds 20% by weight, the storage stability of the resist pattern miniaturizing material may be poor.

【0066】本実施の形態でも、レジストパターン微細
化材料中に、アルキルカルボン酸、アルキルスルホン
酸、サリチル酸などの酸性成分を添加して、レジストパ
ターン6中への塩基拡散長を抑制することができる。ま
た、レジストパターン微細化材料中に界面活性剤を添加
し、有機膜9の成膜性を向上させることもできる。
Also in the present embodiment, an acid component such as an alkyl carboxylic acid, an alkyl sulfonic acid, and a salicylic acid can be added to the resist pattern miniaturizing material to suppress the base diffusion length into the resist pattern 6. . Further, a surfactant may be added to the resist pattern miniaturizing material to improve the film forming property of the organic film 9.

【0067】さらに、本実施の形態でも、剥離液には、
通常のレジスト現像に用いられるアルカリ現像液等の塩
基性溶液、有機溶剤又は有機溶剤と純水との混合溶液を
用いることができるが、好適には、テトラメチルアンモ
ニウムハイドロオキサイド含有塩基性水溶液、又はこの
塩基性水溶液にアルコールを添加したものを用いること
ができる。
Further, also in the present embodiment, the stripping solution contains
A basic solution such as an alkali developer used for ordinary resist development, an organic solvent or a mixed solution of an organic solvent and pure water can be used, preferably, a tetramethylammonium hydroxide-containing basic aqueous solution, or What added alcohol to this basic aqueous solution can be used.

【0068】本実施の形態では、有機膜9の光照射の光
には、KrFエキシマレーザを用いたが、光塩基発生剤
が感光する波長の光ならば、Hgランプのg線若しくは
i線、ArFエキシマレーザレーザ、Deep−UV、
EB(電子線)又はX−rayも使用することができ
る。
In the present embodiment, a KrF excimer laser is used as the light for irradiating the organic film 9. However, if the light has a wavelength sensitive to the photobase generator, g-line or i-line of an Hg lamp, ArF excimer laser laser, Deep-UV,
EB (electron beam) or X-ray can also be used.

【0069】以上、説明したように、本実施の形態で
は、まず半導体基板2上に、エキシマレーザ用化学増幅
型ネガレジストを用い通常のフォトリソグラフィにより
レジストパターン6を形成する。次にレジストパターン
6上にレジストパターン微細化材料により、光塩基発生
剤を含む有機膜9を形成し、これに光照射して塩基を発
生させる。そして、熱処理により、発生した塩基をレジ
ストパターン6中に拡散させ、且つその塩基触媒作用で
レジストパターンの表面層に剥離液で溶解できる可溶化
層11を形成する。その後、有機膜9と可溶化層11と
を剥離液で溶解除去することにより、当初形成されたも
のより細いレジストパターン8を形成することができ
る。
As described above, in the present embodiment, first, a resist pattern 6 is formed on a semiconductor substrate 2 by ordinary photolithography using a chemically amplified negative resist for excimer laser. Next, an organic film 9 containing a photobase generator is formed on the resist pattern 6 using a resist pattern miniaturizing material, and this is irradiated with light to generate a base. Then, the heat treatment diffuses the generated base into the resist pattern 6 and forms a solubilized layer 11 that can be dissolved in the surface layer of the resist pattern by a stripping solution by the base catalysis. Thereafter, the organic film 9 and the solubilized layer 11 are dissolved and removed with a stripping solution, so that a resist pattern 8 thinner than the initially formed one can be formed.

【0070】光の照射量による塩基発生量の制御や、熱
処理による塩基の拡散長の制御により、レジストパター
ン寸法の縮小量を変化させることができる。また、光照
射の際、フォトマスクを使用し、選択的に露光すること
により、選択的に細くしたレジストパターン8を形成す
ることができる。
By controlling the amount of base generation based on the amount of light irradiation and controlling the diffusion length of base by heat treatment, the amount of reduction in the size of the resist pattern can be changed. Further, at the time of light irradiation, a resist pattern 8 which is selectively thinned can be formed by performing selective exposure using a photomask.

【0071】実施の形態3.図4は、この発明の実施の
形態3での半導体装置の製造方法を示めしており、縮小
量が異なるレジストパターン形成における各工程の部分
断面図である。図4において、8aと8bとはレジスト
パタ−ンである。
Embodiment 3 FIG. 4 shows a method of manufacturing a semiconductor device according to Embodiment 3 of the present invention, and is a partial cross-sectional view of each step in forming a resist pattern having different reduction amounts. In FIG. 4, reference numerals 8a and 8b denote resist patterns.

【0072】まず、工程1では、半導体基板2上に、通
常のフォトリソグラフィにより、化学増幅型ネガレジス
トによる0.25μm幅L/Sのレジストパターン6を
形成する。
First, in step 1, a resist pattern 6 having a width of 0.25 μm L / S made of a chemically amplified negative resist is formed on the semiconductor substrate 2 by ordinary photolithography.

【0073】次に、工程2では、レジストパターン6を
含む半導体基板2の上に、レジストパターン微細化材料
により、光照射により塩基を発生する塩基性の有機膜9
を形成する。言い換えれば、光塩基発生剤と塩基成分と
を含むレジストパターン微細化材料を用いて有機膜9を
形成する。具体的な例としては、溶液に対して8重量%
のベース樹脂であるポリビニルアルコールと、溶液に対
して2重量%の塩基成分であるテトラメチルアンモニウ
ムハイドロオキサイドと、ベース樹脂に対して3重量%
の塩基発生剤である[[(2,6-ジニトロベンジル)オキシ]
カルボニル]プロピルアミンと、溶媒としてN-メチルピ
ロリドンと水との混合溶媒(N-メチルピロリドンと水と
の重量比が3対97)とで構成されたレジストパターン
微細化材料をスピンコートし、ホットプレートにより5
0〜100℃で約10秒〜3分間の熱処理を行い、有機
膜9を形成する。
Next, in step 2, a basic organic film 9 that generates a base by light irradiation is formed on the semiconductor substrate 2 including the resist pattern 6 using a resist pattern refinement material.
To form In other words, the organic film 9 is formed using a resist pattern refinement material containing a photobase generator and a base component. As a specific example, 8% by weight based on the solution
Polyvinyl alcohol as a base resin, tetramethylammonium hydroxide as a base component in 2% by weight based on the solution, and 3% by weight in base resin
[[(2,6-dinitrobenzyl) oxy]
Carbonyl] propylamine, and a resist pattern refinement material composed of a mixed solvent of N-methylpyrrolidone and water as a solvent (the weight ratio of N-methylpyrrolidone to water is 3 to 97) is spin-coated and hot-coated. 5 depending on the plate
Heat treatment is performed at 0 to 100 ° C. for about 10 seconds to 3 minutes to form the organic film 9.

【0074】次に、工程3では、0.25μm幅L/S
のレジストパターン6の線幅をより細くしたい部分に
のみ開口10aが重なるようにフォトマスク10で有機
膜9を覆い、この有機膜9に対してHgランプのi線に
より10〜3000mJ/cm2の光照射を行う。有機
膜9は、この露光処理によって、露光された部分にのみ
選択的に塩基が発生する。
Next, in step 3, 0.25 μm width L / S
The organic film 9 is covered with a photomask 10 so that the opening 10a overlaps only the portion where the line width of the resist pattern 6 is to be made thinner. Irradiation is performed. The base is selectively generated only in the exposed portion of the organic film 9 by the exposure processing.

【0075】次に、工程4では、ウェハ1を、ホットプ
レートにより50〜150℃で約10秒〜3分間の熱処
理を行う。これにより、当初含有していた塩基成分と光
照射により発生した塩基成分とを化学増幅型ネガレジス
トのレジストパターン6中に拡散させ、且つその塩基触
媒作用でレジストパターン6の表面層に剥離液で溶解す
る可溶化層11を形成する。
Next, in step 4, the wafer 1 is subjected to a heat treatment at 50 to 150 ° C. for about 10 seconds to 3 minutes using a hot plate. Thereby, the base component originally contained and the base component generated by light irradiation are diffused into the resist pattern 6 of the chemically amplified negative resist, and the base catalyst acts on the surface layer of the resist pattern 6 with a stripping solution. A solubilized layer 11 that dissolves is formed.

【0076】次に、工程5では、実施の形態2と同様に
して、有機膜9とレジストパターンの可溶化層11を剥
離する。
Next, in step 5, the organic film 9 and the solubilized layer 11 of the resist pattern are peeled off in the same manner as in the second embodiment.

【0077】その結果、有機膜9の露光された部分と接
触するレジストパターン6では、寸法が0.15μm縮
小し、それ以外の部分と接触するレジストパターン6で
は、0.10μm縮小した。すなわち、元のレジストパ
ターンの線幅より細く、線幅が0.10μmのレジスト
パターン8a及び線幅が0.15μmのレジストパター
ン8bの縮小量が異なるレジストパターンを同時に形成
することができる。
As a result, the size of the resist pattern 6 in contact with the exposed portion of the organic film 9 was reduced by 0.15 μm, and that of the resist pattern 6 in contact with the other portions was reduced by 0.10 μm. That is, it is possible to simultaneously form a resist pattern 8a having a line width of 0.10 μm and a resist pattern 8b having a line width of 0.15 μm, which are thinner than the line width of the original resist pattern and differing in reduction amount.

【0078】本実施の形態では、レジストパターン微細
化材料中に、塩基成分として、テトラメチルアンモニウ
ムハイドロオキサイドを含有している。本実施の形態で
用いられる塩基成分は、アミノ化合物、イミノ化合物、
水酸化物、ピリジン塩基、又はそれらの化合物塩などで
あっても良い。これら塩基成分の添加は、塩基発生剤に
よる塩基成分との相乗効果で、化学増幅型ネガレジスト
6中へ拡散する塩基成分量を増大させ可溶化層11の厚
みを増やす効果があるとともに、塩基発生剤が塩基成分
を発生しない領域(活性化学線、例えば紫外線、電子線
などを照射していない領域)も添加した塩基成分の拡散
により、可溶化層11が形成される効果がある。すなわ
ち、活性化学線、例えば紫外線、電子線などを照射して
塩基発生剤から塩基を発生させた領域も、塩基が発生し
ていない未照射領域も、添加する塩基成分の量により可
溶化層11の厚みを制御できる。
In this embodiment, tetramethylammonium hydroxide is contained as a base component in the resist pattern miniaturizing material. The base component used in the present embodiment includes an amino compound, an imino compound,
It may be a hydroxide, a pyridine base, or a salt thereof. The addition of these base components has an effect of increasing the amount of the base component diffused into the chemically amplified negative resist 6 and increasing the thickness of the solubilized layer 11 due to the synergistic effect of the base generator with the base component, and the base generation. There is an effect that the solubilized layer 11 is formed by diffusion of the added base component also in a region where the agent does not generate a base component (a region not irradiated with active actinic rays, for example, ultraviolet rays, electron beams, etc.). That is, the region where the base is generated from the base generator by irradiating an active actinic ray, for example, an ultraviolet ray or an electron beam, or the unirradiated region where no base is generated, depends on the amount of the base component to be added. Can be controlled.

【0079】レジストパターン微細化材料中に添加する
塩基成分の具体例としては、例えば、テトラメチルアン
モニウムハイドロオキサイド、エタノールアミン、トリ
エチルアミン、アンモニア、メチルアミン、エチルアミ
ン、プロピルアミン、ブチルアミン、ヘキシルアミン、
シクロヘキシルアミン、デシルアミン、セシルアミン、
ヒドラジン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレン
ジアミン、ベンジルアミン、アニリン、ナフチルアミ
ン、フェニレンジアミン、トルエンジアミン、ジアミノ
ジフェニルメタン、ヘキサメチルテトラミン、ピペリジ
ン、ピペラジンなどが挙げられるが、上記に限定される
ものではなく、レジストパターンを溶解させない溶媒に
溶解する塩基成分であれば、特に限定されない。
Specific examples of the base component added to the resist pattern miniaturizing material include, for example, tetramethylammonium hydroxide, ethanolamine, triethylamine, ammonia, methylamine, ethylamine, propylamine, butylamine, hexylamine, and the like.
Cyclohexylamine, decylamine, cetylamine,
Hydrazine, tetramethylenediamine, hexamethylenediamine, benzylamine, aniline, naphthylamine, phenylenediamine, toluenediamine, diaminodiphenylmethane, hexamethyltetramine, piperidine, piperazine, and the like, but are not limited to the above, and the resist pattern is not limited to the above. The base component is not particularly limited as long as it is a base component that is soluble in a solvent in which is not dissolved.

【0080】以上、説明したように、本実施の形態で
は、まず半導体基板2上に、化学増幅型ネガレジストを
用い通常のフォトリソグラフィによりレジストパターン
6を形成する。次にレジストパターン6上に、塩基成分
と光塩基発生剤とが含まれるレジストパターン微細化材
料を用い、有機膜9を形成し、これに光照射して塩基を
発生させる。そして、有機膜9の熱処理により、当初含
有していた塩基成分と光が当たった部分に発生した塩基
成分とをレジストパターン6中に拡散させ、且つその塩
基触媒作用でレジストパターン6の表面層に剥離液で溶
解する可溶化層11を形成する。その後、有機膜9と可
溶化層11とを剥離液で溶解除去することにより、当初
形成されたレジストパターン6より細く、線幅が異なる
レジストパターン8aと8bとを形成することができ
る。
As described above, in the present embodiment, first, a resist pattern 6 is formed on a semiconductor substrate 2 by ordinary photolithography using a chemically amplified negative resist. Next, an organic film 9 is formed on the resist pattern 6 using a resist pattern miniaturizing material containing a base component and a photobase generator, and this is irradiated with light to generate a base. Then, the heat treatment of the organic film 9 diffuses the base component originally contained and the base component generated in the portion irradiated with light into the resist pattern 6, and the base catalyst acts on the surface layer of the resist pattern 6. The solubilizing layer 11 that is dissolved by the stripping solution is formed. Thereafter, the organic film 9 and the solubilized layer 11 are dissolved and removed with a stripping solution, so that the resist patterns 8a and 8b which are thinner than the initially formed resist pattern 6 and have different line widths can be formed.

【0081】本実施の形態では、光の照射量によるレジ
ストパターン6の溶解性の制御や、熱処理による塩基の
拡散長の制御により、レジストパターン寸法の縮小量を
変化させることができる。また、光照射の際、フォトマ
スクを使用し、選択的に露光することにより、パターン
の縮小幅が異なるレジストパターンを形成することがで
きる。
In this embodiment, the amount of reduction in the size of the resist pattern can be changed by controlling the solubility of the resist pattern 6 by the amount of light irradiation and controlling the diffusion length of the base by heat treatment. In addition, at the time of light irradiation, a resist pattern having a different reduction width can be formed by performing selective exposure using a photomask.

【0082】実施の形態4.図5は、この発明の実施の
形態4での半導体装置の製造方法を示しており、部分的
に細くしたレジストパターン形成における各工程の上面
図である。図5において、12はレジストパターン、1
2aは線幅が細くなったレジストパターンである。
Embodiment 4 FIG. 5 shows a method of manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention, and is a top view of each step in forming a resist pattern partially narrowed. In FIG. 5, reference numeral 12 denotes a resist pattern;
2a is a resist pattern having a reduced line width.

【0083】工程1のレジストパターンの形成、及び工
程2のレジストパターン微細化材料を用いた有機膜9の
形成は、実施の形態2と同様とした。
The formation of the resist pattern in step 1 and the formation of the organic film 9 using the resist pattern miniaturizing material in step 2 were the same as in the second embodiment.

【0084】工程3では、0.25μm幅L/Sレジス
トパターン6の線幅を細くしたい部分に開口10aがく
るようにしてフォトマスク10で有機膜9を覆った後、
有機膜9にKrFエキシマレーザにより10〜3000
mJ/cm2の光照射を行う。すなわち、平行に並んだ
レジストパターン6の中央部の幅10aの帯状部分に光
を照射し、その上下の帯状部分は光を遮蔽する。この露
光処理により、露光された有機膜9の部分にのみ選択的
に塩基が発生する。
In step 3, the organic film 9 is covered with the photomask 10 so that the opening 10a is located at the portion where the line width of the 0.25 μm wide L / S resist pattern 6 is to be reduced.
10 to 3000 by KrF excimer laser on organic film 9
Light irradiation of mJ / cm 2 is performed. That is, light is applied to the belt-shaped portion having a width 10a at the center of the resist patterns 6 arranged in parallel, and the upper and lower belt-shaped portions shield the light. By this exposure treatment, a base is selectively generated only in the exposed portion of the organic film 9.

【0085】工程4では、実施の形態2と同様の熱処理
を行い、レジストパターン6の表面に可溶化層11を形
成する。
In step 4, the same heat treatment as in the second embodiment is performed to form a solubilized layer 11 on the surface of the resist pattern 6.

【0086】工程5では、有機膜9と可溶化層11とを
剥離液で除去する。具体的には、3重量%のN-メチルピ
ロリドンを添加した水溶液で剥離処理をする。
In step 5, the organic film 9 and the solubilized layer 11 are removed with a stripper. Specifically, the release treatment is performed with an aqueous solution to which 3% by weight of N-methylpyrrolidone is added.

【0087】その結果、有機膜9の露光された部分と接
触するレジストパターン6の寸法が0.1μm縮小した
のに対し、それ以外の部分では0.01μm縮小し、部
分的に線幅が細くなった部分12aを有するレジストパ
ターン12を形成することができる。
As a result, while the dimension of the resist pattern 6 in contact with the exposed portion of the organic film 9 was reduced by 0.1 μm, the other portion was reduced by 0.01 μm, and the line width was partially reduced. The resist pattern 12 having the changed portion 12a can be formed.

【0088】本実施の形態において、実施の形態3と同
様な、光塩基発生剤と塩基成分とを含むレジストパター
ン微細化剤を用い有機膜9を形成すると、有機膜9の露
光された部分と接触するレジストパターンでは0.1μ
m縮小し、それ以外の部分では0.05μm縮小する。
すなわち、同一レジストパターンにおいて、当初形成さ
れたレジストパターンより細くでき、部分的に線幅の縮
小量が異なるレジストパターンを形成することができ
る。
In the present embodiment, when the organic film 9 is formed using a resist pattern refiner containing a photobase generator and a base component as in the third embodiment, the exposed portion of the organic film 9 is reduced. 0.1μ for contacting resist pattern
m, and the rest is reduced by 0.05 μm.
That is, in the same resist pattern, it is possible to form a resist pattern which can be made thinner than the resist pattern originally formed, and in which the amount of reduction in the line width is partially different.

【0089】実施の形態5.図6は、この発明の実施の
形態5での半導体装置の製造方法を示しており、レジス
トホールパターン形成における各工程の上面図である。
図7は比較である従来方法で形成したレジストホールパ
ターンの上面図である。図6と図7において、17はレ
ジストホールパターン、18は拡大後のレジストホール
パターン、19はディンプルである。
Embodiment 5 FIG. 6 shows a method of manufacturing a semiconductor device according to Embodiment 5 of the present invention, and is a top view of each step in forming a resist hole pattern.
FIG. 7 is a top view of a resist hole pattern formed by a conventional method for comparison. 6 and 7, reference numeral 17 denotes a resist hole pattern, reference numeral 18 denotes a resist hole pattern after enlargement, and reference numeral 19 denotes a dimple.

【0090】図7に示すように、従来技術を用いた場
合、ホール間隔の狭いレジストパターン、例えば、ホー
ルサイズが0.30μm、ホール間隔が0.18μmの
ホールパターン17の形成で、ハーフトーンフォトマス
クを用いた場合、サブピークによりディンプル(くぼ
み)19が発生し、エッチング後に不要な穴が開いてし
まう。
As shown in FIG. 7, when the conventional technique is used, a halftone photo resist is formed by forming a resist pattern having a narrow hole interval, for example, a hole pattern 17 having a hole size of 0.30 μm and a hole interval of 0.18 μm. When a mask is used, dimples (dents) 19 are generated due to the sub-peaks, and unnecessary holes are formed after etching.

【0091】図6に示す本実施の形態では、、まず、工
程1において、半導体基板2上に、通常のフォトリソグ
ラフィにより、化学増幅型ネガレジストを用いホールサ
イズが0.24μm、ホール間隔が0.24μmのレジ
ストホールパターン17を形成する。ホールサイズが
0.24μmでホール間隔が0.24μmではフォーカ
スマージンに余裕があり、ホールサイズが0.30μm
でホール間隔が0.18μmの場合に観察されたディン
プル(くぼみ)は、発生しない。
In the present embodiment shown in FIG. 6, first, in Step 1, a hole size of 0.24 μm and a hole interval of 0.24 μm are formed on a semiconductor substrate 2 using a chemically amplified negative resist by ordinary photolithography. 24 .mu.m resist hole pattern 17 is formed. When the hole size is 0.24 μm and the hole interval is 0.24 μm, there is a margin in the focus margin and the hole size is 0.30 μm.
No dimple (dent) observed when the hole interval was 0.18 μm.

【0092】工程2では、レジストホールパターン17
を含む半導体基板の上に実施の形態2と同様なレジスト
パターン微細化材料を用い、光塩基発生剤を含む有機膜
9を形成する。
In step 2, the resist hole pattern 17
An organic film 9 containing a photobase generator is formed on a semiconductor substrate containing the same using the same resist pattern refinement material as in the second embodiment.

【0093】工程3では、直径が0.24μmのレジス
トホールパターン17の位置に開口が重なるようにフォ
トマスク10を有機膜9の上に設置し、この有機膜9に
Hgランプのi線により10〜3000mJ/cm2の
光照射を行う。この露光処理により、有機膜の光照射部
に塩基を発生させる。
In step 3, a photomask 10 is set on the organic film 9 so that the opening overlaps the position of the resist hole pattern 17 having a diameter of 0.24 μm. Light irradiation of up to 3000 mJ / cm2 is performed. By this exposure treatment, a base is generated in the light-irradiated portion of the organic film.

【0094】工程4では、実施の形態2と同様な熱処理
を行う。これにより、発生した塩基成分を化学増幅型ネ
ガレジストのレジストホールパターン17中に拡散さ
せ、且つその塩基触媒作用でレジストホールパターン1
7の表面層を剥離液に溶解するようにし、可溶化層11
を形成する。
In step 4, the same heat treatment as in the second embodiment is performed. Thus, the generated base component is diffused into the resist hole pattern 17 of the chemically amplified negative resist, and the base hole catalyzes the resist hole pattern 1.
7 is dissolved in the stripping solution, and the solubilized layer 11
To form

【0095】図6には示さないが、工程5では、有機膜
9と可溶化層11とを剥離液で除去する。具体的には、
2.38重量%のテトラメチルアンモニウムハイドロオ
キサイドの水溶液に5重量%のイソプロピルアルコール
を添加した溶液で剥離処理する。
Although not shown in FIG. 6, in step 5, the organic film 9 and the solubilized layer 11 are removed with a stripper. In particular,
A peeling treatment is performed with a solution obtained by adding 5% by weight of isopropyl alcohol to an aqueous solution of 2.38% by weight of tetramethylammonium hydroxide.

【0096】その結果、レジストホールパターン17の
寸法が0.06μm増大し、従来技術では得られなかっ
たホールサイズが0.30μmでホール間隔が0.18
μmのホール間隔の狭いレジストホールパターン18を
形成することができる。
As a result, the dimension of the resist hole pattern 17 is increased by 0.06 μm, the hole size is 0.30 μm and the hole interval is 0.18 μm, which cannot be obtained by the prior art.
A resist hole pattern 18 having a small hole interval of μm can be formed.

【0097】この実施の形態は、先に説明した実施の形
態のレジストパタン微細化材料とプロセスをレジストホ
ールパターン17に応用したものであり、生成するレジ
ストパターンは異なるが、プロセスとその効果は同様で
ある。また、このプロセスは、ノーマルフォトマスクを
用いて形成したレジストホールパターンに対しても適用
可能である。
This embodiment is an application of the resist pattern miniaturizing material and the process of the above-described embodiment to the resist hole pattern 17. Although the generated resist pattern is different, the process and its effects are the same. It is. This process is also applicable to a resist hole pattern formed using a normal photomask.

【0098】実施の形態6.実施の形態6における半導
体装置の製造方法は、図3に示す実施の形態2の半導体
装置製造方法において、工程1で、半導体基板2上に、
通常のフォトリソグラフィにより、エキシマ用ネガレジ
ストによるレジストパターン6を形成した後、この形成
されたレジストパターン6の表面を溶液又はプラズマに
より処理する工程を追加したものである。
Embodiment 6 FIG. The method for manufacturing a semiconductor device according to the sixth embodiment is the same as the method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment shown in FIG.
After the formation of the resist pattern 6 using an excimer negative resist by ordinary photolithography, a step of treating the surface of the formed resist pattern 6 with a solution or plasma is added.

【0099】すなわち、本実施の形態では、図3の工程
1のように、半導体基板2上に、通常のフォトリソグラ
フィにより、エキシマ用ネガレジストによる0.25μ
m幅L/Sのレジストパターン6を形成する。
That is, in this embodiment, as shown in step 1 of FIG. 3, 0.25 μm of excimer negative resist is formed on the semiconductor substrate 2 by ordinary photolithography.
A resist pattern 6 having an m width L / S is formed.

【0100】次に、形成されたレジストパターン6に、
溶液への浸漬あるいは溶液の回転塗布による表面処理ま
たはアッシャ装置で発生させたプラズマによる表面処理
のいずれかの処理を行い、レジストパターン6の表面の
性状を変化させる。
Next, in the formed resist pattern 6,
The surface property of the resist pattern 6 is changed by performing one of a surface treatment by immersion in a solution or a spin coating of the solution, and a surface treatment by plasma generated by an asher device.

【0101】次に、上記の表面処理を行ったレジストパ
ターン6について、実施の形態2と同様な処理を行う。
すなわち、図3の工程2のように、上記レジストパター
ン6上に、レジストパターン微細化材料による有機膜9
を形成する。具体的には、溶液に対して8重量%のベー
ス樹脂であるポリビニルアルコールと、ベース樹脂に対
して5重量%の塩基発生剤である[[(2-ニトロベンジル)
オキシ]カルボニル]シクロへキシルアミンと、溶液に対
して500ppmの界面活性剤であるオクチルピロリド
ンと、溶媒である水とで構成されたレジストパターン微
細化材料をスピンコートし、ホットプレートにより50
〜100℃で約10秒〜3分間の熱処理を行い、有機膜
9を形成する。
Next, the same processing as in the second embodiment is performed on the resist pattern 6 that has been subjected to the above surface treatment.
That is, as in step 2 of FIG. 3, an organic film 9 made of a resist pattern miniaturizing material is formed on the resist pattern 6.
To form Specifically, polyvinyl alcohol as a base resin is 8% by weight based on the solution, and a base generator is 5% by weight based on the base resin [[(2-nitrobenzyl)].
A resist pattern miniaturizing material composed of oxy] carbonyl] cyclohexylamine, octylpyrrolidone as a surfactant at 500 ppm with respect to a solution, and water as a solvent is spin-coated, and 50 μm by a hot plate.
A heat treatment is performed at 100100 ° C. for about 10 seconds to 3 minutes to form the organic film 9.

【0102】次に、図3の工程3のように、0.25μ
m幅L/Sのレジストパターン6の線幅を細くしたい部
分にのみ開口10aが重なるようにフォトマスク10で
有機膜9を覆い、この有機膜9にKrFエキシマレーザ
により30〜2000mJ/cm2の光照射を行う。こ
の露光処理により、有機膜9には露光された部分にのみ
選択的に塩基成分が発生する。
Next, as in step 3 of FIG.
The organic film 9 is covered with the photomask 10 so that the opening 10a overlaps only the portion where the line width of the resist pattern 6 of m width L / S is to be reduced, and the organic film 9 is irradiated with light of 30 to 2000 mJ / cm2 by a KrF excimer laser. Irradiation is performed. By this exposure treatment, a base component is selectively generated only in the exposed portion of the organic film 9.

【0103】次に、図3の工程4のように、ウェハ1
を、ホットプレートにより50〜150℃で約10秒〜
3分間の熱処理を行う。これにより発生した塩基成分を
エキシマ用ネガレジストのパターン6中に拡散させ、且
つその塩基触媒作用でレジストパターン6の表面に剥離
液に溶解する可溶化層11を形成させる。
Next, as in step 4 of FIG.
For about 10 seconds at 50-150 ° C. using a hot plate.
Heat treatment is performed for 3 minutes. The base component generated thereby is diffused into the pattern 6 of the negative resist for excimer, and the solubilized layer 11 that is dissolved in the stripping solution is formed on the surface of the resist pattern 6 by the base catalysis.

【0104】次に、図3の工程5のように、有機膜9と
可溶化層11とを剥離液で除去する。具体的には、1.
0重量%のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイ
ドと、15重量%のイソプロピルアルコールとを添加し
た水溶液で剥離する。そして、剥離後にパターン中の水
分を除去するために100〜130℃で約1〜3分間の
熱処理を行う。
Next, as in step 5 of FIG. 3, the organic film 9 and the solubilized layer 11 are removed with a stripper. Specifically, 1.
Stripping is performed with an aqueous solution to which 0% by weight of tetramethylammonium hydroxide and 15% by weight of isopropyl alcohol are added. After peeling, heat treatment is performed at 100 to 130 ° C. for about 1 to 3 minutes to remove moisture in the pattern.

【0105】その結果、有機膜9の露光された部分に接
触するレジストパターン6のみが、その寸法を0.15
μm縮小し、線幅0.10μmと当初のKrFエキシマレ
ーザのフォトリソグラフィでは形成不可能な非常に微細
なレジストパターン8を選択的に形成することができ
る。なおフォトマスク10を用いずに全面露光を行え
ば、全てのレジストパターン6に可溶化層11が形成さ
れ、面内のすべてのレジストパターン6を細くすること
ができる。
As a result, only the resist pattern 6 in contact with the exposed portion of the organic film 9 has a size of 0.15
It is possible to selectively form a very fine resist pattern 8 having a line width of 0.10 μm, which cannot be formed by the initial photolithography of a KrF excimer laser, by reducing the size by μm. If the entire surface is exposed without using the photomask 10, the solubilized layer 11 is formed on all the resist patterns 6, and all the in-plane resist patterns 6 can be thinned.

【0106】本実施の形態のネガレジストパターン6の
表面処理用溶液としては、単独の有機溶媒、2種以上の
混合有機溶媒、または水溶液のいずれかであり、ネガレ
ジストパターン6を完全に溶解しない溶液であれば用い
ることができる。2種以上の混合有機溶媒としては例え
ば、レジストパターン6に対する良溶媒と貧溶媒との混
合溶媒が好適であり、水溶液としては例えば、アルコー
ルと純水との混合水溶液が好適である。また、表面処理
用溶液に塩基成分、酸成分、界面活性剤を添加しても良
い。
The surface treatment solution for the negative resist pattern 6 of this embodiment is a single organic solvent, a mixed organic solvent of two or more types, or an aqueous solution, and does not completely dissolve the negative resist pattern 6. Any solution can be used. As the mixed organic solvent of two or more, for example, a mixed solvent of a good solvent and a poor solvent for the resist pattern 6 is preferable, and as the aqueous solution, for example, a mixed aqueous solution of alcohol and pure water is preferable. Further, a base component, an acid component, and a surfactant may be added to the surface treatment solution.

【0107】本実施の形態のネガレジストパターン6の
表面処理に用いるプラズマのガス種はどのようなもので
も良いが、特に酸素が好ましい。また、ネガレジストパ
ターン6表面のプラズマ照射時間は1秒〜5分間であ
り、好ましくは5秒〜60秒間である。
Although any kind of plasma gas may be used for the surface treatment of the negative resist pattern 6 of the present embodiment, oxygen is particularly preferable. The plasma irradiation time on the surface of the negative resist pattern 6 is 1 second to 5 minutes, preferably 5 seconds to 60 seconds.

【0108】以上、説明したように、本実施の形態で
は、半導体基板2上に、通常のフォトリソグラフィによ
り、エキシマ用ネガレジストによるレジストパターン6
を形成した後、この形成されたレジストパターン6の表
面を溶液又はプラズマで処理して、レジストパターン6
の表面性状を変化させる。レジストパターン6の表面性
状の変化は、露光によりレジストパターン微細化材料の
有機膜9に発生した塩基成分が拡散し易くなり、レジス
トパターン微細化材料への塩基成分や光増感剤の添加、
あるいは、光照射量の増加や塩基を拡散させる熱処理温
度の高温化では達成し得ない選択的な厚い可溶化層11
が形成でき、レジストパターン6の縮小量を大きくし、
非常に微細なレジストパターン8を実現できる。
As described above, in the present embodiment, the resist pattern 6 made of the negative resist for excimer is formed on the semiconductor substrate 2 by ordinary photolithography.
After the formation of the resist pattern 6, the surface of the formed resist pattern 6 is treated with a solution or plasma to form a resist pattern 6
Changes the surface properties of The change in the surface properties of the resist pattern 6 is caused by the fact that the base component generated in the organic film 9 of the resist pattern miniaturization material by the exposure becomes easy to diffuse, and the addition of the base component and the photosensitizer to the resist pattern miniaturization material,
Alternatively, the selective thick solubilizing layer 11 that cannot be achieved by increasing the amount of light irradiation or increasing the heat treatment temperature for diffusing the base.
Can be formed, the reduction amount of the resist pattern 6 is increased,
An extremely fine resist pattern 8 can be realized.

【0109】次に、これまでに説明した実施の形態のレ
ジストパターン微細化材料と、このレジストパターン微
細化材料を用いた半導体装置製造方法とにより製造され
た半導体装置について説明する。
Next, a description will be given of a semiconductor device manufactured by the resist pattern miniaturizing material of the embodiment described above and a semiconductor device manufacturing method using this resist pattern miniaturizing material.

【0110】実施の形態7.図8は、この発明の実施の
形態7における半導体装置を示しており、(a)は微細
レジストパターンが形成されたウェハーの部分断面図で
あり、(b)は微細配線パターンを有する半導体装置の
部分断面図である。図8において、13は絶縁膜、14
は導電膜、14aは配線パターンである。
Embodiment 7 FIG. 8A and 8B show a semiconductor device according to a seventh embodiment of the present invention. FIG. 8A is a partial sectional view of a wafer on which a fine resist pattern is formed, and FIG. It is a partial sectional view. In FIG. 8, reference numeral 13 denotes an insulating film;
Is a conductive film, and 14a is a wiring pattern.

【0111】本実施の形態では、図8の(a)に示すよ
うに、半導体基板2と、この半導体基板2の上に形成さ
れた絶縁膜13と、この絶縁膜13の上に形成されたポ
リシリコン膜あるいはアルミ膜などの導電膜14とで構
成されたウェハー1において、導電膜14の上に、実施
の形態2の方法により線幅が0.15μmのレジストパ
ターン8が形成されている。この形成されたレジストパ
ターン8を介して導電膜14がエッチングされ、線幅が
露光波長の限界より狭い配線パターン14aが形成され
ている。
In this embodiment, as shown in FIG. 8A, the semiconductor substrate 2, the insulating film 13 formed on the semiconductor substrate 2, and the insulating film 13 formed on the insulating film 13 are formed. In a wafer 1 composed of a conductive film 14 such as a polysilicon film or an aluminum film, a resist pattern 8 having a line width of 0.15 μm is formed on the conductive film 14 by the method of the second embodiment. The conductive film 14 is etched through the formed resist pattern 8 to form a wiring pattern 14a having a line width smaller than the limit of the exposure wavelength.

【0112】すなわち、本実施の形態の半導体装置は、
図8の(b)に示すように、半導体基板2の上に形成さ
れた絶縁膜13上に、例えば、線幅が0.15μmと露
光波長の限界より狭い配線パターンを有するという特徴
を持った半導体装置である。
That is, the semiconductor device of this embodiment is
As shown in FIG. 8B, the insulating film 13 formed on the semiconductor substrate 2 has a feature that, for example, the wiring pattern has a line width of 0.15 μm and is narrower than the limit of the exposure wavelength. It is a semiconductor device.

【0113】実施の形態8.図9は、この発明の実施の
形態8における半導体装置を示しており、(a)は異な
る線幅のレジストパターンが形成されたウェハーの部分
断面図であり、(b)は異なる線幅の配線パターンを有
する半導体装置の部分断面図である。図9において、1
4bは配線パターンである。
Embodiment 8 FIG. 9A and 9B show a semiconductor device according to an eighth embodiment of the present invention, in which FIG. 9A is a partial cross-sectional view of a wafer on which resist patterns having different line widths are formed, and FIG. FIG. 4 is a partial cross-sectional view of a semiconductor device having a pattern. In FIG. 9, 1
4b is a wiring pattern.

【0114】本実施の形態では、図9の(a)に示すよ
うに、半導体基板2と、この半導体基板2の上に形成さ
れた絶縁膜13と、この絶縁膜13の上に形成されたポ
リシリコン膜あるいはアルミ膜などの導電膜14とで構
成されたウェハー1において、導電膜14の上に、実施
の形態2の方法により線幅が0.15μmのレジストパ
ターン6と線幅が0.24μmのレジストパターン8と
が形成されている。この形成されたレジストパターン6
とレジストパターン8とを介して導電膜14がエッチン
グされ、異なる線幅の配線パターンを形成されている。
In this embodiment, as shown in FIG. 9A, the semiconductor substrate 2, the insulating film 13 formed on the semiconductor substrate 2, and the insulating film 13 formed on the insulating film 13 are formed. In the wafer 1 composed of a conductive film 14 such as a polysilicon film or an aluminum film, a resist pattern 6 having a line width of 0.15 μm and a line width of 0.1 μm are formed on the conductive film 14 by the method of the second embodiment. A resist pattern 8 of 24 μm is formed. This formed resist pattern 6
The conductive film 14 is etched through the resist pattern 8 and the resist pattern 8 to form wiring patterns having different line widths.

【0115】すなわち、本実施の形態の半導体装置は、
図9の(b)に示すように、半導体基板2の上に形成さ
れた絶縁膜13上に、例えば、線幅が0.15μmと露
光波長の限界より狭い線幅の配線パターン14aと、例
えば、線幅が0.24μmとほぼ通常の線幅の配線パタ
ーン14bとの異なる線幅の配線パターンを有している
という特徴を持った半導体装置である。
That is, the semiconductor device of this embodiment is
As shown in FIG. 9B, on the insulating film 13 formed on the semiconductor substrate 2, for example, a wiring pattern 14a having a line width of 0.15 μm and a line width narrower than the limit of the exposure wavelength is formed. The semiconductor device has a feature that it has a wiring pattern having a line width different from the wiring pattern 14b having a line width of approximately 0.24 μm and a substantially normal line width.

【0116】実施の形態9.図10は、この発明の実施
の形態9における半導体装置を示しており、(a)は部
分的に線幅が細くなったレジストパターンが形成された
ウェハーの部分断面図であり、(b)は部分的に線幅が
細くなった配線パターンが形成されたウェハーの部分断
面図であり、(c)は半導体装置の部分断面図である。
図10において、15は層間絶縁膜、16aは導線プラ
グ、16bは配線である。
Embodiment 9 FIG. 10A and 10B show a semiconductor device according to a ninth embodiment of the present invention. FIG. 10A is a partial cross-sectional view of a wafer on which a resist pattern with a partially reduced line width is formed, and FIG. FIG. 4 is a partial cross-sectional view of a wafer on which a wiring pattern with a partially reduced line width is formed, and FIG. 4C is a partial cross-sectional view of a semiconductor device.
In FIG. 10, 15 is an interlayer insulating film, 16a is a conductor plug, and 16b is a wiring.

【0117】本実施の形態では、図10の(a)に示す
ように、半導体基板2と、この半導体基板2の上に形成
された絶縁膜13と、この絶縁膜13の上に形成された
ポリシリコン膜あるいはアルミ膜などの導電膜14とで
構成されたウェハー1において、導電膜14の上に、実
施の形態4の方法により部分的に線幅が細くなったレジ
ストパターン12aを形成されている。レジストパター
ン12aの部分的に細くなった線幅は0.15μmであ
る。この形成されたレジストパターン12aを介して導
電膜14がエッチングされ、図10の(b)に示すよう
に、ウェハー1の絶縁膜13上に部分的に露光波長の限
界より線幅の狭い配線パターン14aが形成されてい
る。
In the present embodiment, as shown in FIG. 10A, the semiconductor substrate 2, the insulating film 13 formed on the semiconductor substrate 2, and the insulating film 13 formed on the insulating film 13 are formed. In the wafer 1 composed of a conductive film 14 such as a polysilicon film or an aluminum film, a resist pattern 12a having a partially reduced line width is formed on the conductive film 14 by the method of the fourth embodiment. I have. The partially narrowed line width of the resist pattern 12a is 0.15 μm. The conductive film 14 is etched through the formed resist pattern 12a, and as shown in FIG. 10B, the wiring pattern having a line width narrower than the limit of the exposure wavelength is partially formed on the insulating film 13 of the wafer 1. 14a are formed.

【0118】本実施の形態の半導体装置は、図10の
(c)に示すように、上記の絶縁膜13上に部分的に線
幅の狭い配線パターン14aが形成されているウェハー
1と、層間絶縁膜15と、この層間絶縁膜15の間に垂
直に伸びる導線プラグ16aと、層間絶縁膜15上の配
線16bとで構成されている。すなわち、本実施の形態
の半導体装置は、配線パターン14aがワード線とし、
配線16bがビット線とした半導体メモリとしての特徴
を持った半導体装置である。
As shown in FIG. 10C, the semiconductor device according to the present embodiment is different from the wafer 1 in which the wiring pattern 14 a having a small line width is partially formed on the insulating film 13, and the interlayer insulating film 13. It is composed of an insulating film 15, a conductor plug 16 a extending vertically between the interlayer insulating films 15, and a wiring 16 b on the interlayer insulating film 15. That is, in the semiconductor device of the present embodiment, the wiring pattern 14a is a word line,
This is a semiconductor device having characteristics as a semiconductor memory in which the wiring 16b is a bit line.

【0119】以上のような実施の形態7〜9に示す半導
体装置は、露光波長の限界を超えた線幅の微細な配線パ
ターンを有する半導体装置である。
The semiconductor devices described in the seventh to ninth embodiments are semiconductor devices having a fine wiring pattern having a line width exceeding the limit of the exposure wavelength.

【0120】以下、本発明のレジストパターン微細化材
料と、この材料を用いた半導体装置の製造方法を実施例
に基づいてさらに詳しく説明するが、本発明はかかる実
施例に限定されるものではない。
Hereinafter, the resist pattern miniaturizing material of the present invention and a method of manufacturing a semiconductor device using the material will be described in more detail with reference to Examples. However, the present invention is not limited to these Examples. .

【0121】[0121]

【実施例】実施例1.まず、化学増幅型ネガレジスト
を、シリコンウェハ上に滴下、回転塗布した後、80℃
で90秒間のプリベークを行い、レジスト中の溶媒を蒸
発させて膜厚約0.75μmのレジスト膜を形成する。
次に、KrFエキシマレーザ縮小投影露光装置と、0.
35μmL/Sパターンを有する露光フォトマスクとを
用いて、レジストを露光する。次に、110℃で90秒
間の露光後ベーク処理を行い、続いて、アルカリ現像液
(東京応化工業社製・NMD3)を用いて現像を行い、
0.35μmL/Sのレジストパターンを得る。
[Embodiment 1] First, a chemically amplified negative resist was dropped on a silicon wafer and spin-coated, and then heated to 80 ° C.
Is performed for 90 seconds to evaporate the solvent in the resist to form a resist film having a thickness of about 0.75 μm.
Next, a KrF excimer laser reduction projection exposure apparatus is used.
The resist is exposed using an exposure photomask having a 35 μmL / S pattern. Next, a post-exposure bake treatment is performed at 110 ° C. for 90 seconds, followed by development using an alkaline developer (NMD3 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.).
A resist pattern of 0.35 μmL / S is obtained.

【0122】次に、4重量%の重量平均分子量が45万
のポリビニルピロリドンと、この樹脂に対して3重量%
の[[(2-ニトロベンジル)オキシ]カルボニル]シクロヘキ
シルアミンとを、500ppmのテトラメチルデシンジ
オールエチレンオキサイド付加物を含む水溶液に溶解さ
せたレジストパターン微細化材料、あるいは、このレジ
ストパターン微細化材料に、さらに表1に記載する塩基
又は酸を添加したレジストパターン微細化材料を、レジ
ストパターン上に3000rpmで回転塗布し、ホット
プレートにより90℃で60秒間の熱処理を行い、約7
00Åの有機膜を形成する。
Next, 4% by weight of polyvinylpyrrolidone having a weight average molecular weight of 450,000 and 3% by weight of this resin were used.
Of [[(2-nitrobenzyl) oxy] carbonyl] cyclohexylamine in an aqueous solution containing 500 ppm of tetramethyldecinediol ethylene oxide adduct, or a resist pattern refinement material Further, a resist pattern refinement material to which a base or an acid described in Table 1 is added is spin-coated on the resist pattern at 3000 rpm, and heat-treated at 90 ° C. for 60 seconds on a hot plate to obtain about 7
An organic film of 00 ° is formed.

【0123】次に、KrFエキシマレーザ縮小投影露光
装置と、任意のパターンを有する露光フォトマスクとを
用いて、有機膜を露光(500mJ/cm2)し、露光
部に塩基を発生させる。ホットプレート上に載せて、表
1に記載する温度条件で60秒間の熱処理(この熱処理
をミキシングベークと略記する)を行い、塩基成分をレ
ジストパターン中へ拡散させ、レジストパターン表面に
可溶化層を形成させた後、2重量%のテトラメチルアン
モニウムハイドロオキサイドと、5重量%の酢酸ブチル
とを含む水溶液の剥離液に、60秒間浸漬し、その部分
を溶解除去する。さらに、純水で洗浄し、110℃で6
0秒間のポストベークを行う。
Next, the organic film is exposed (500 mJ / cm 2) using a KrF excimer laser reduction projection exposure apparatus and an exposure photomask having an arbitrary pattern to generate a base in the exposed portion. The substrate was placed on a hot plate and subjected to a heat treatment for 60 seconds under the temperature conditions shown in Table 1 (this heat treatment is abbreviated as mixing bake) to diffuse the base component into the resist pattern and form a solubilized layer on the resist pattern surface. After the formation, it is immersed in a stripping solution of an aqueous solution containing 2% by weight of tetramethylammonium hydroxide and 5% by weight of butyl acetate for 60 seconds to dissolve and remove the portion. Further, it is washed with pure water, and
Perform post-bake for 0 seconds.

【0124】これらの処理にて得られたレジストパター
ンの寸法を表1に示す。ミキシンッグベーク温度の上昇
は、レジストパターン線幅の縮小量が大きくなってい
る。すなわち、ミキシンッグベーク温度の上昇は、塩基
成分発生量を増加させ、可溶化層を増大させることによ
り、さらに微細なレジストパターを形成する効果がある
ことを示している。
Table 1 shows the dimensions of the resist pattern obtained by these processes. As the mixing bake temperature increases, the reduction amount of the resist pattern line width increases. In other words, it is shown that an increase in the mixing bake temperature has the effect of forming a finer resist pattern by increasing the generation amount of the base component and increasing the solubilized layer.

【0125】また、塩基としてモノエタノールアミンの
添加は、その添加量の増大とともに、露光部と未露光部
とのレジストパターンの線幅縮小量が増大しており、且
つ露光部のレジストパターンの線幅がより大きく縮小し
ている。これは、塩基が未露光部のレジストパターンに
も可溶化層を形成させるとともに、露光部により大きな
可溶化層を形成させ、線幅の異なる微細化レジストパタ
ーンを形成する効果があることを示している。さらに、
酸としての酢酸の添加は、発生した塩基成分を酸により
中和し、可溶化層の増加を抑制し、制御された微細なレ
ジストパターンを形成する効果があることを示してい
る。
In addition, when monoethanolamine is added as a base, the amount of addition of the monoethanolamine increases, the line width reduction amount of the resist pattern between the exposed portion and the unexposed portion increases, and the line width of the resist pattern in the exposed portion increases. The width has shrunk much more. This shows that the base has the effect of forming a solubilized layer also in the resist pattern of the unexposed portion, and forming a larger solubilized layer in the exposed portion, thereby forming a miniaturized resist pattern having a different line width. I have. further,
It is shown that the addition of acetic acid as an acid has the effect of neutralizing the generated base component with the acid, suppressing the increase in the solubilized layer, and forming a controlled fine resist pattern.

【0126】実施例2.実施例1と同様にして、レジス
トパターンを形成する。次に、やはり、実施例1と同様
にして、塩基成分と酸成分とを含まないレジストパター
ン微細化材料を用い有機膜を形成する。それと、表1に
示す増感剤の3-ケトクマリンを添加したレジストパター
ン微細化材料を用いた有機膜を形成する。これら有機膜
について、i線ステッパでの露光(500mJ/cm
2)を行い、その後、実施例1と同様な処理をする。こ
れらの処理にて得られたレジストパターンの寸法も表1
に示す。増感剤が無添加のレジストパターン微細化材料
を用いた場合は、有機膜の露光部に接したレジストパタ
ーンも、未露光部に接したレジストパターンと同様に線
幅の縮小がほとんど認めらない。しかし、増感剤を添加
したレジストパターン微細化材料を用いた場合は、露光
部に接したレジストパターンの線幅が縮小する。すなわ
ち、増感剤が塩基発生剤に活性を与え、単独では塩基を
発生しない場合においても塩基を発生させる効果がある
ことを示している。
Embodiment 2 FIG. A resist pattern is formed in the same manner as in the first embodiment. Next, in the same manner as in Example 1, an organic film is formed using a resist pattern refinement material that does not contain a base component and an acid component. Then, an organic film is formed using a resist pattern refinement material to which a sensitizer 3-ketocoumarin shown in Table 1 is added. These organic films were exposed with an i-line stepper (500 mJ / cm
2), and then the same processing as in the first embodiment is performed. Table 1 shows the dimensions of the resist pattern obtained by these processes.
Shown in When using a resist pattern refinement material to which no sensitizer was added, the line width of the resist pattern in contact with the exposed portion of the organic film was hardly reduced similarly to the resist pattern in contact with the unexposed portion. . However, when a resist pattern refinement material to which a sensitizer is added is used, the line width of the resist pattern in contact with the exposed portion is reduced. In other words, it shows that the sensitizer gives an activity to the base generator and has an effect of generating a base even when it does not generate a base by itself.

【0127】表1.実施例1と2の結果Table 1. Results of Examples 1 and 2

【表1】 1):i線を露光[Table 1] 1): Exposure to i-line

【0128】実施例3 半導体基板上に、通常のフォトリソグラフィにより、K
rFエキシマレーザ用酸触媒化学増幅型ネガレジストを
用い、膜厚約0.6μmで0.25μmm幅 L/Sであ
る実施の形態4の工程1(図5参照)に示すレジストパ
ターンを形成する。
Example 3 A photolithography was performed on a semiconductor substrate by ordinary photolithography.
Using an acid-catalyzed chemically amplified negative resist for rF excimer laser, a resist pattern shown in Step 1 of Embodiment 4 (see FIG. 5) having a film thickness of about 0.6 μm and a width of L / S of 0.25 μm is formed.

【0129】次に、5重量%の重量平均分子量が50万
のポリビニルアルコールと、この樹脂に対して10重量
%のプロピオニルアセトンオキシムとを、300ppm
のパーフルオロアルキルポリエチレンオキサイドを含
む、エタノールと純水とが重量比で30/70の混合水
溶液に溶解させたレジストパターン微細化材料を、レジ
ストパターン上に2000rpmで回転塗布し、膜厚約
6500Åの有機膜を形成する。
Next, 5% by weight of polyvinyl alcohol having a weight average molecular weight of 500,000 and 10% by weight of propionyl acetone oxime with respect to the resin were added at 300 ppm.
A resist pattern refinement material in which ethanol and pure water are dissolved in a 30/70 by weight mixed aqueous solution containing perfluoroalkylpolyethylene oxide is spin-coated at 2,000 rpm on the resist pattern to form a film having a thickness of about 6500 ° An organic film is formed.

【0130】次に、ホットプレート上に載せて、90℃
で60秒間熱処理を行い、0.25μm幅 L/Sのレ
ジストパターンに対し、線幅を細くしたいパターン部の
みに開口を有するフォトマスクを用いて、KrFエキシ
マレーザにより50〜3000mJ/cm2の露光処理
を行い、塩基を発生させた。さらに、ホットプレートに
載せて、ミキシングベークとして120℃で60秒間熱
処理を行い、塩基成分をレジストパターン中へ拡散さ
せ、表面に可溶化層を形成した後、0.5重量%テトラ
メチルアンモニウムハイドロオキサイドと、10重量%
のイソプロピルアルコールとを含む水溶液の剥離液に6
0秒間浸漬し、その部分を溶解除去する。さらに、純水
で洗浄し、110℃で60秒間のポストベークを行う。
Next, put on a hot plate and heat at 90 ° C.
And a 50-3000 mJ / cm2 exposure process with a KrF excimer laser using a photomask having an opening only in the pattern portion where the line width is to be reduced, for a resist pattern of 0.25 [mu] m width L / S. To generate a base. Further, the substrate is placed on a hot plate and subjected to a heat treatment at 120 ° C. for 60 seconds as a mixing bake to diffuse the base component into the resist pattern and form a solubilized layer on the surface, followed by 0.5% by weight of tetramethylammonium hydroxide. And 10% by weight
6 to the stripper of the aqueous solution containing isopropyl alcohol
Immerse for 0 seconds to dissolve and remove that part. Further, the substrate is washed with pure water and post-baked at 110 ° C. for 60 seconds.

【0131】表2に露光部及び未露光部のレジストパタ
ーン寸法とその縮小量を示す。本実施例の露光量が50
〜3000mJ/cm2において、、露光部の配線が縮小
し、露光量が大きくなるとともに縮小量も大きくなって
いる。しかし、露光量が500mJ/cm2以上では、縮
小量が飽和している。これは、本実施例では、露光量が
500mJ/cm2で全ての塩基発生剤が分解しているた
めである。なお、未露光部が若干縮小しているのは、剥
離液の溶解力による。
Table 2 shows the resist pattern dimensions of the exposed part and the unexposed part and the reduction amount thereof. The exposure amount in this embodiment is 50
At 3000 mJ / cm 2, the wiring of the exposed portion is reduced, the exposure amount is increased, and the reduction amount is also increased. However, when the exposure amount is 500 mJ / cm2 or more, the reduction amount is saturated. This is because all the base generators are decomposed at an exposure amount of 500 mJ / cm 2 in this embodiment. The reason why the unexposed portion is slightly reduced is due to the dissolving power of the stripping solution.

【0132】表2 実施例3における露光量とレジスト
パターン縮小量の関係
Table 2 Relationship between exposure amount and resist pattern reduction amount in Example 3

【表2】 [Table 2]

【0133】実施例4.まず、化学増幅型ネガレジスト
を、シリコンウェア上に滴下し、回転塗布した後、80
℃で90秒間のプリベークを行い、レジスト中の溶媒を
蒸発させて膜厚約0.58μmのレジスト膜を形成す
る。次に、KrFエキシマレーザ縮小投影露光装置と、
0.25μm幅L/Sパターンを有する露光フォトマス
クとを用いて、レジストを露光する。次に、110℃で
90秒間の露光後ベーク処理を行い、続いて、アルカリ
現像液(東京応化工業製・NMD3)を用いて現像を行
い、0.25μm幅L/Sのレジストパターンを得る。
Embodiment 4 FIG. First, a chemically amplified negative resist is dropped on siliconware, spin-coated, and then dried.
Pre-baking is performed at 90 ° C. for 90 seconds to evaporate the solvent in the resist to form a resist film having a thickness of about 0.58 μm. Next, a KrF excimer laser reduction projection exposure apparatus,
The resist is exposed using an exposure photomask having a 0.25 μm wide L / S pattern. Next, a post-exposure bake treatment is performed at 110 ° C. for 90 seconds, followed by development using an alkaline developer (NMD3 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) to obtain a 0.25 μm-wide L / S resist pattern.

【0134】次に、表3に記載された溶液を、形成され
たレジストパターン上に回転塗布し、60℃で90秒の
熱処理、又はアッシャ装置による酸素プラズマの5〜1
0秒の照射処理により、レジストパターン表面の性状を
変える。
Next, the solution shown in Table 3 was spin-coated on the formed resist pattern, and heat-treated at 60 ° C. for 90 seconds, or 5-1 of oxygen plasma by an asher device.
The property of the surface of the resist pattern is changed by the irradiation treatment for 0 second.

【0135】次に、8重量%の重量平均分子量が15万
のポリビニルアルコールと、この樹脂に対して5重量%
の[[(2-ニトロベンジル)オキシ]カルボニル]シクロへキ
シルアミンとを、500ppmのオクチルピロリドンを
含む水溶液に溶解させたレジストパターン微細化材料を
レジストパターン上に3000rpmで回転塗布し、ホ
ットプレートにより95℃で60秒間の熱処理を行い、
約5000Åの有機膜を形成する。
Next, 8% by weight of polyvinyl alcohol having a weight average molecular weight of 150,000 and 5% by weight of this resin were used.
Of [[(2-nitrobenzyl) oxy] carbonyl] cyclohexylamine in an aqueous solution containing 500 ppm of octylpyrrolidone is spin-coated at 3000 rpm on the resist pattern, and is heated with a hot plate at 95 rpm. Heat treatment at 60 ° C for 60 seconds,
An organic film of about 5000 ° is formed.

【0136】次に、KrFエキシマレーザ縮小投影露光
装置と、任意のパターンを有する露光フォトマスクとを
用いて、有機膜を露光(300mJ/cm2)し、露光
部に塩基を発生させる。次に、ホットプレートに載せ
て、ミキシングベークとして120℃で60秒間の熱処
理を行い、塩基成分をレジストパターン中に拡散させ、
レジストパターン表面に可溶化層を形成させた後、1重
量%のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドと
15重量%のイソプロピルアルコールとを含む水溶液の
剥離液に、60秒間浸漬し、その部分を溶解除去する。
さらに、純水で洗浄し、115℃で60秒間のポストベ
ークを行う。
Next, the organic film is exposed (300 mJ / cm 2) using a KrF excimer laser reduction projection exposure apparatus and an exposure photomask having an arbitrary pattern to generate a base in the exposed portion. Next, it is placed on a hot plate and subjected to a heat treatment at 120 ° C. for 60 seconds as a mixing bake to diffuse the base component into the resist pattern.
After a solubilizing layer is formed on the surface of the resist pattern, it is immersed in a stripping solution of an aqueous solution containing 1% by weight of tetramethylammonium hydroxide and 15% by weight of isopropyl alcohol for 60 seconds to dissolve and remove the portion.
Further, the substrate is washed with pure water and post-baked at 115 ° C. for 60 seconds.

【0137】これらの処理にて得られたレジストパター
ンの寸法を表3に示す。レジストパターン形成後の溶剤
による表面処理または酸素プラズマ処理により、より大
きくレジストパターンが縮小し、非常に微細なレジスト
パターンが得られた。
Table 3 shows the dimensions of the resist pattern obtained by these processes. By the surface treatment with the solvent or the oxygen plasma treatment after the formation of the resist pattern, the resist pattern was greatly reduced, and a very fine resist pattern was obtained.

【0138】表3.実施例4の結果Table 3. Result of Example 4

【表3】 熱処理条件:60℃で60秒間 ET:エタノール、IPA:イソフ゜ロヒ゜ルアルコール、TMAH:テトラメチルアンモニウムハ
イト゛ロオキサイト゛、MEA:モノエタノールアミン、PFAO:ハ゜ーフルオロアルキルホ゜リエ
チレンオキサイト゛
[Table 3] Heat treatment conditions: 60 ° C for 60 seconds ET: Ethanol, IPA: Isopropyl alcohol, TMAH: Tetramethylammonium hydroxyoxide, MEA: Monoethanolamine, PFAO: Perfluoroalkylpolyethylene oxide

【0139】[0139]

【発明の効果】この発明に係わる第1のレジストパター
ン微細化材料は、樹脂と、塩基発生剤と、溶媒とで構成
されたものであり、本発明の半導体装置の製造におい
て、レジストパタ−ン上に塩基発生剤を含有した有機膜
を形成する事ができ、露光波長の限界を超えたレジスト
パターンを実現できるという効果がある。
The first resist pattern miniaturizing material according to the present invention is composed of a resin, a base generator, and a solvent. Thus, an organic film containing a base generator can be formed, and there is an effect that a resist pattern exceeding the limit of the exposure wavelength can be realized.

【0140】この発明に係わる第2のレジストパターン
微細化材料は、上記第1のレジストパターン微細化材料
において、樹脂として、ポリビニルアルコール、ポリア
クリル酸、ポリビニルアセタール、ポリエチレンオキサ
イド、ポリビニルエーテル、ポリビニルピロリドン、ポ
リエチレンイミン、ポリアクリルイミド、ポリビニルア
ミン、ポリアクリルアミン、ポリエチレングリコール、
ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオールのう
ち1種類、又は2種類以上の混合物のいずれかを用いる
ものであり、本発明の半導体装置の製造において、レジ
ストパタ−ン上に塩基発生剤を含有した有機膜を形成す
る事ができ、露光波長の限界を超えたレジストパターン
を実現できるという効果がある。
The second resist pattern miniaturizing material according to the present invention is the first resist pattern miniaturizing material, wherein polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, polyvinyl acetal, polyethylene oxide, polyvinyl ether, polyvinyl pyrrolidone, Polyethyleneimine, polyacrylimide, polyvinylamine, polyacrylamine, polyethylene glycol,
One of polyether polyols and polyester polyols or a mixture of two or more thereof is used. In the production of a semiconductor device of the present invention, an organic film containing a base generator is formed on a resist pattern. Therefore, there is an effect that a resist pattern exceeding the limit of the exposure wavelength can be realized.

【0141】この発明に係わる第3のレジストパターン
微細化材料は、上記第1のレジストパターン微細化材料
において、塩基発生剤が、遷移金属錯体、ベンジルカル
バメート化合物又はオキシム化合物のいずれかであるも
のであり、本発明の半導体装置の製造において、光照射
により有機膜中に塩基成分を効率的に発生させるという
効果がある。
A third resist pattern miniaturizing material according to the present invention is the above first resist pattern miniaturizing material, wherein the base generator is any one of a transition metal complex, a benzyl carbamate compound and an oxime compound. In addition, in manufacturing the semiconductor device of the present invention, there is an effect that a base component is efficiently generated in an organic film by light irradiation.

【0142】この発明に係わる第4のレジストパターン
微細化材料は、上記第3のレジストパターン微細化材料
において、塩基発生剤が、紫外線照射により有機アミン
類を発生する塩基発生剤であるものであり、本発明の半
導体装置の製造において、レジストパターンを効率的に
縮小できるという効果がある。
A fourth resist pattern miniaturizing material according to the present invention is the above third resist pattern miniaturizing material, wherein the base generator is a base generator that generates organic amines upon irradiation with ultraviolet rays. In the manufacture of the semiconductor device of the present invention, there is an effect that the resist pattern can be efficiently reduced.

【0143】この発明に係わる第5のレジストパターン
微細化材料は、上記第1のレジストパターン微細化材料
において、溶媒が、純水又はレジストパターンを溶解す
ることのない範囲内で純水と有機溶剤との混合溶媒であ
るものであり、本発明の半導体装置の製造において、レ
ジストパタ−ン上に塩基発生剤を含有した有機膜を効率
的に形成できるという効果がある。
The fifth resist pattern miniaturizing material according to the present invention is the same as the first resist pattern miniaturizing material, wherein the solvent is pure water or an organic solvent within a range that does not dissolve the resist pattern. And an organic solvent containing a base generator on a resist pattern in the manufacture of the semiconductor device of the present invention.

【0144】この発明に係わる第6のレジストパターン
微細化材料は、上記第1のレジストパターン微細化材料
において、光増感剤を含有するものであり、本発明の半
導体装置の製造において、光照射による塩基成分の発生
効率を向上させるという効果がある。、
The sixth resist pattern miniaturizing material according to the present invention is the same as the first resist pattern miniaturizing material described above, but contains a photosensitizer. Has the effect of improving the generation efficiency of the base component. ,

【0145】この発明に係わる第7のレジストパターン
微細化材料は、上記第6のレジストパターン微細化材料
において、光増感剤が、芳香族炭化水素化合物、芳香族
ニトロ化合物、芳香族ケトン化合物、芳香族アミノ化合
物、フェノール性化合物、キノン化合物、アントラセン
化合物、クマリン誘導体、フタロシアニン化合物、ポル
フィリン化合物、アクリジン化合物又はキサンテン化合
物のいずれかであるものであり、本発明の半導体装置の
製造において、光照射による塩基成分の発生効率を向上
させるという効果がある。
A seventh resist pattern miniaturizing material according to the present invention is the sixth resist pattern miniaturizing material, wherein the photosensitizer is an aromatic hydrocarbon compound, an aromatic nitro compound, an aromatic ketone compound, An aromatic amino compound, a phenolic compound, a quinone compound, an anthracene compound, a coumarin derivative, a phthalocyanine compound, a porphyrin compound, an acridine compound or a xanthene compound; This has the effect of improving the generation efficiency of the base component.

【0146】この発明に係わる第8のレジストパターン
微細化材料は、上記第1又は第6のレジストパターン微
細化材料において、塩基成分を含有するものであり、本
発明の半導体装置の製造において、光照射を受けない部
分のレジストパターンも効率的に縮小できるという効果
がある。
The eighth resist pattern miniaturizing material according to the present invention is the same as the first or sixth resist pattern miniaturizing material described above, and contains a base component. There is an effect that the resist pattern in a portion that is not irradiated can be efficiently reduced.

【0147】この発明に係わる第9のレジストパターン
微細化材料は、上記第8のレジストパターン微細化材料
において、塩基成分が、アミノ化合物、イミノ化合物、
水酸化物若しくはピリジン塩基、又はそれらの化合物塩
のいずれかであるものであり、本発明の半導体装置の製
造において、光照射を受けない部分のレジストパターン
も効率的に縮小できるという効果がある。
A ninth resist pattern miniaturizing material according to the present invention is the eighth resist pattern miniaturizing material, wherein the base component is an amino compound, an imino compound,
It is either a hydroxide, a pyridine base, or a salt thereof, and has an effect that a resist pattern in a portion not irradiated with light can be efficiently reduced in the production of the semiconductor device of the present invention.

【0148】この発明に係わる第10のレジストパター
ン微細化材料は、上記第1又は第6のレジストパターン
微細化材料において、酸成分を含有するものであり、本
発明の半導体装置の製造において、レジストパターンの
縮小量を制御できるという効果がある。
The tenth resist pattern miniaturizing material according to the present invention is the same as the first or sixth resist pattern miniaturizing material described above and contains an acid component. There is an effect that the amount of pattern reduction can be controlled.

【0149】この発明に係わる第11のレジストパター
ン微細化材料は、上記第10のレジストパターン微細化
材料において、酸性成分が、アルキルカルボン酸、アル
キルスルホン酸又はサリチル酸のいずれかであるもので
あり、本発明の半導体装置の製造において、レジストパ
ターンの縮小量を制御できるという効果がある。
An eleventh resist pattern miniaturizing material according to the present invention is the above-described tenth resist pattern miniaturizing material, wherein the acidic component is any one of an alkyl carboxylic acid, an alkyl sulfonic acid and a salicylic acid. In the manufacture of the semiconductor device of the present invention, there is an effect that the reduction amount of the resist pattern can be controlled.

【0150】この発明に係わる第12のレジストパター
ン微細化材料は、上記第1、第6、第8又は第10のい
ずれかのレジストパターン微細化材料において、界面活
性剤を含有するものであり、本発明の半導体装置の製造
において、有機膜の成膜性が向上するという効果があ
る。
The twelfth resist pattern miniaturizing material according to the present invention is any of the first, sixth, eighth and tenth resist pattern miniaturizing materials described above, which contains a surfactant. In the manufacture of the semiconductor device of the present invention, there is an effect that the film formability of the organic film is improved.

【0151】この発明に係わる第1の半導体装置の製造
方法は、半導体基板上に、ネガレジストを用いてレジス
トパターンを形成する工程と、前記レジストパターン上
にこの発明に係わる第1ないし第12のいずれかのレジ
ストパターン微細化材料を塗布して有機膜を形成する工
程と、熱処理又は露光処理により前記有機膜中に塩基を
発生させる工程と、発生した塩基成分を熱処理により前
記ネガレジスト中に拡散させ、前記レジストパターンの
表面層を可溶化させる工程と、前記有機膜及び前記レジ
ストパターンの表面層を剥離液により溶解除去する工程
とを含むものであり、露光波長の限界を超えたレジスト
パターンを安定して実現できるという効果がある。
The first method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises the steps of forming a resist pattern on a semiconductor substrate using a negative resist, and forming the first to twelfth steps of the present invention on the resist pattern. A step of forming an organic film by applying any resist pattern refinement material, a step of generating a base in the organic film by heat treatment or exposure treatment, and diffusing the generated base component into the negative resist by heat treatment And the step of solubilizing the surface layer of the resist pattern, and the step of dissolving and removing the surface layer of the organic film and the resist pattern with a stripping solution, the resist pattern exceeding the limit of the exposure wavelength There is an effect that it can be realized stably.

【0152】この発明に係わる第2の半導体装置の製造
方法は、上記第1の半導体装置の製造方法において、ネ
ガレジストとして、有機膜中に発生した塩基成分の拡散
により、再溶解可能なネガレジストを用いるものであ
り、露光波長の限界を超えたレジストパターンを安定し
て実現できるという効果がある。
The second method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is the same as the first method for manufacturing a semiconductor device, wherein the negative resist is a resist that can be re-dissolved by diffusion of a base component generated in an organic film. And has an effect that a resist pattern exceeding the limit of the exposure wavelength can be stably realized.

【0153】この発明に係わる第3の半導体装置の製造
方法は、上記第2の半導体装置の製造方法において、ネ
ガレジストとして、化学増幅型のネガレジストを用いる
ものであり、露光波長の限界を超えたレジストパターン
を安定して実現できるという効果がある。
The third method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is the same as the method of manufacturing the second semiconductor device described above, except that a chemically amplified negative resist is used as the negative resist. This has the effect that the resist pattern can be stably realized.

【0154】この発明に係わる第4の半導体装置の製造
方法は、上記第1の半導体装置の製造方法において、剥
離液として、塩基性溶液を用いるものであり、有機膜と
可溶化層とを効率的に除去でき、露光波長の限界を超え
たレジストパターンを安定して実現できるという効果が
ある。
The fourth method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is the same as the first method for manufacturing a semiconductor device, except that a basic solution is used as a stripping solution. This has the effect that a resist pattern exceeding the limit of the exposure wavelength can be stably realized.

【0155】この発明に係わる第5の半導体装置の製造
方法は、上記第4の半導体装置の製造方法において、塩
基性溶液として、テトラメチルアンモニウムハイドロオ
キサイド若しくはトリエタノールアミンなどのアンモニ
ウム塩を含有するアルカリ水溶液、又はこのアルカリ水
溶液に水溶性有機溶媒を添加したもののいずれかを用い
るものであり、有機膜と可溶化層とを効率的に除去で
き、露光波長の限界を超えたレジストパターンを安定し
て実現できるという効果がある。
The fifth method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is the method for manufacturing a semiconductor device according to the fourth method, wherein the basic solution contains an alkali salt containing an ammonium salt such as tetramethylammonium hydroxide or triethanolamine. An aqueous solution or a solution obtained by adding a water-soluble organic solvent to this alkaline aqueous solution is used, and the organic film and the solubilizing layer can be efficiently removed, and the resist pattern exceeding the limit of the exposure wavelength can be stably formed. There is an effect that it can be realized.

【0156】この発明に係わる第6の半導体装置の製造
方法は、上記第1の半導体装置の製造方法において、剥
離液として、有機溶媒又は純水と有機溶剤との混合溶媒
を用いるものであり、有機膜と可溶化層とを効率的に除
去でき、露光波長の限界を超えたレジストパターンを選
択的に形成できるという効果がある。
According to a sixth method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the first method of manufacturing a semiconductor device, an organic solvent or a mixed solvent of pure water and an organic solvent is used as a stripping solution. There is an effect that the organic film and the solubilized layer can be efficiently removed, and a resist pattern exceeding the limit of the exposure wavelength can be selectively formed.

【0157】この発明に係わる第7の半導体装置の製造
方法は、上記第4又は第5の半導体装置の製造方法にお
いて、ネガレジストのパターンが、フェノール性水酸基
を残存する酸性膜であり、剥離液により前記ネガレジス
トパターンの表面層のみを溶解除去するものであり、露
光波長の限界を超えたレジストパターンを安定して実現
できるという効果がある。
According to a seventh aspect of the invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device according to the fourth or fifth aspect, wherein the pattern of the negative resist is an acidic film having a phenolic hydroxyl group remaining. Accordingly, only the surface layer of the negative resist pattern is dissolved and removed, and there is an effect that a resist pattern exceeding the limit of the exposure wavelength can be stably realized.

【0158】この発明に係わる第8の半導体装置の製造
方法は、上記第1の半導体装置の製造方法において、露
光処理を、フォトマスクを用いて選択的に行うものであ
り、露光波長の限界を超えたレジストパターンを選択的
に形成できるという効果がある。
An eighth method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is the same as the first method for manufacturing a semiconductor device, wherein the exposure process is selectively performed using a photomask. There is an effect that a resist pattern exceeding the resist pattern can be selectively formed.

【0159】この発明に係わる第9の半導体装置の製造
方法は、上記第1ないし第8のいずれかの半導体装置の
製造方法において、半導体基板上に、ネガレジストを用
いてレジストパターンを形成し、この形成されたレジス
トパターンの表面を溶液又はプラズマで処理するもので
あり、前記レジストパターンの表面の性状が変化し、塩
基成分の拡散が容易になり、厚い可溶化層を形成でき、
元の寸法より大きく縮小した微細なネガレジストパター
ンを安定して形成することができるという効果がある。
A ninth method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is the method of manufacturing a semiconductor device according to any one of the first to eighth aspects, wherein a resist pattern is formed on a semiconductor substrate by using a negative resist. The surface of the formed resist pattern is treated with a solution or plasma, the properties of the surface of the resist pattern change, the diffusion of the base component is facilitated, a thick solubilized layer can be formed,
There is an effect that a fine negative resist pattern greatly reduced in size from the original size can be formed stably.

【0160】この発明に係わる第10の半導体装置の製
造方法は、上記第1ないし第9のいずれかの半導体装置
の製造方法において、ネガレジストパターン中への塩基
の拡散とこのネガレジストの架橋反応とを制御して、前
記ネガレジストパターンの溶解度を調整することにより
半導体基板上に形成した前記ネガレジストパターンを部
分的に溶解させ、元の寸法より微細な前記ネガレジスト
パターンを安定して形成するものであり、露光波長の限
界を超えたレジストパターンを安定して実現できるとい
う効果がある。
A tenth method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is the method of manufacturing a semiconductor device according to any one of the first to ninth aspects, wherein the base is diffused into the negative resist pattern and a crosslinking reaction of the negative resist is performed. And controlling the solubility of the negative resist pattern to partially dissolve the negative resist pattern formed on the semiconductor substrate, thereby stably forming the negative resist pattern finer than the original dimension. This has the effect that a resist pattern exceeding the limit of the exposure wavelength can be stably realized.

【0161】この発明に係わる半導体装置は、上記第1
ないし第10のいずれかの半導体装置の製造方法によっ
て製造されたものであり、導電膜、絶縁膜を問わず、露
光波長の限界を超えた微細配線パターンを有する半導体
装置が得られる。
The semiconductor device according to the present invention has the first
The semiconductor device is manufactured by any one of the tenth to tenth semiconductor device manufacturing methods, and a semiconductor device having a fine wiring pattern exceeding the limit of the exposure wavelength is obtained regardless of the conductive film or the insulating film.

【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におけるレジストパ
ターン形成の各工程の部分断面図である。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of each step of forming a resist pattern according to Embodiment 1 of the present invention.

【図2】 実施の形態1と比較する従来のレジストパタ
−ン形成の各工程の部分断面図である。
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of each step of a conventional resist pattern formation compared to the first embodiment.

【図3】 この発明の実施の形態2におけるレジストパ
ターン形成の各工程の部分断面図である。
FIG. 3 is a partial sectional view of each step of forming a resist pattern according to a second embodiment of the present invention.

【図4】 この発明の実施の形態3におけるレジストパ
ターン形成の各工程の部分断面図である。
FIG. 4 is a partial sectional view of each step of forming a resist pattern according to a third embodiment of the present invention.

【図5】 この発明の実施の形態4におけるレジストパ
ターン形成の各工程の上面図である。
FIG. 5 is a top view of each step of forming a resist pattern according to a fourth embodiment of the present invention.

【図6】 この発明の実施の形態5におけるレジストホ
ールパターン形成の各工程の上面図である。
FIG. 6 is a top view of each step of forming a resist hole pattern according to a fifth embodiment of the present invention.

【図7】 従来の方法で形成したレジストホールパター
ンの上面図である。
FIG. 7 is a top view of a resist hole pattern formed by a conventional method.

【図8】 この発明の実施の形態7の半導体装置におけ
る(a)は微細レジストパターンが形成されたウェハー
の部分断面図であり、(b)は微細配線パターンを有す
る半導体装置の部分断面図である。
FIG. 8A is a partial sectional view of a wafer on which a fine resist pattern is formed, and FIG. 8B is a partial sectional view of a semiconductor device having a fine wiring pattern in a semiconductor device according to a seventh embodiment of the present invention; is there.

【図9】 この発明の実施の形態8の半導体装置におけ
る(a)は異なる線幅のレジストパターンが形成された
ウェハーの部分断面図であり、(b)は異なる線幅の配
線パターンを有する半導体装置の部分断面図である。
9A is a partial cross-sectional view of a wafer on which resist patterns having different line widths are formed in a semiconductor device according to an eighth embodiment of the present invention, and FIG. 9B is a semiconductor having wiring patterns having different line widths; It is a fragmentary sectional view of a device.

【図10】 この発明の実施の形態9の半導体装置にお
ける(a)は部分的に線幅が細くなったレジストパター
ンが形成されたウェハーの部分断面図であり、(b)は
部分的に線幅が細くなった配線パターンが形成されたウ
ェハーの部分断面図であり、(c)は半導体装置の部分
断面図である。
10A is a partial cross-sectional view of a wafer on which a resist pattern with a partially reduced line width is formed, and FIG. 10B is a partial sectional view of a semiconductor device according to a ninth embodiment of the present invention; FIG. 4 is a partial cross-sectional view of a wafer on which a wiring pattern having a reduced width is formed, and FIG. 4C is a partial cross-sectional view of a semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ウェハ、2 半導体基板、3 段差、4 化学増幅
型ネガレジスト、 5,10 フォトマスク、10a
開口、6,6a,6b,6c,8,12,12aレジス
トパターン、7,9 有機膜、11 可溶化層、13
絶縁膜、14導電膜、14a,14b 配線パターン、
15 層間絶縁膜、 16a 導線プラグ、16b 配
線、17,18 レジストホールパターン、19 ディ
ンプル
Reference Signs List 1 wafer, 2 semiconductor substrate, 3 steps, 4 chemically amplified negative resist, 5, 10 photomask, 10a
Opening, 6, 6a, 6b, 6c, 8, 12, 12a resist pattern, 7, 9 organic film, 11 solubilized layer, 13
Insulating film, 14 conductive film, 14a, 14b wiring pattern,
15 interlayer insulating film, 16a conductor plug, 16b wiring, 17, 18 resist hole pattern, 19 dimple

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/027 H01L 21/30 502R (72)発明者 石橋 健夫 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 AB16 AC01 AD01 BE00 BE10 BG00 CA00 CA03 CA22 CA27 CA28 CA39 CB00 CB07 CB13 CB15 CB21 CB41 CB42 CB43 CB45 CC03 CC04 CC17 CC20 DA40 FA12 FA28 FA33 FA48 2H095 BC24 2H096 AA25 BA06 HA02 HA05 HA30 LA13 2H097 HA05 LA10 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 21/027 H01L 21/30 502R (72) Inventor Takeo Ishibashi 2-3 2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsubishi Electric Corporation F-term (reference) 2H025 AA02 AB16 AC01 AD01 BE00 BE10 BG00 CA00 CA03 CA22 CA27 CA28 CA39 CB00 CB07 CB13 CB15 CB21 CB41 CB42 CB43 CB45 CC03 CC04 CC17 CC20 DA40 FA12 FA28 FA33 FA48 2H092 HA05 BA24 2 HA30 LA13 2H097 HA05 LA10

Claims (23)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 樹脂と、塩基発生剤と、溶媒とで構成さ
れたことを特徴とするレジストパターン微細化材料。
1. A resist pattern miniaturization material comprising a resin, a base generator, and a solvent.
【請求項2】 樹脂として、ポリビニルアルコール、ポ
リアクリル酸、ポリビニルアセタール、ポリエチレンオ
キサイド、ポリビニルエーテル、ポリビニルピロリド
ン、ポリエチレンイミン、ポリアクリルイミド、ポリビ
ニルアミン、ポリアクリルアミン、ポリエチレングリコ
ール、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオー
ルのうち1種類、又は2種類以上の混合物のいずれかを
用いることを特徴とする請求項1に記載のレジストパタ
ーン微細化材料。
2. As the resin, polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, polyvinyl acetal, polyethylene oxide, polyvinyl ether, polyvinylpyrrolidone, polyethyleneimine, polyacrylimide, polyvinylamine, polyacrylamine, polyethylene glycol, polyether polyol, polyester polyol The resist pattern miniaturization material according to claim 1, wherein one of them is used, or a mixture of two or more kinds is used.
【請求項3】 塩基発生剤が、遷移金属錯体、ベンジル
カルバメート化合物又はオキシム化合物のいずれかであ
ることを特徴とする請求項1に記載のレジストパターン
微細化材料。
3. The resist pattern miniaturizing material according to claim 1, wherein the base generator is any one of a transition metal complex, a benzyl carbamate compound and an oxime compound.
【請求項4】 塩基発生剤が、紫外線照射により有機ア
ミン類を発生する塩基発生剤であることを特徴とする請
求項3に記載のレジストパターン微細化材料。
4. The resist pattern miniaturizing material according to claim 3, wherein the base generator is a base generator that generates organic amines upon irradiation with ultraviolet rays.
【請求項5】 溶媒が、純水又はレジストパターンを溶
解することのない範囲内で純水と有機溶剤との混合溶媒
であることを特徴とする請求項1に記載のレジストパタ
ーン微細化材料。
5. The resist pattern refining material according to claim 1, wherein the solvent is pure water or a mixed solvent of pure water and an organic solvent within a range that does not dissolve the resist pattern.
【請求項6】 光増感剤を含有することを特徴とする請
求項1に記載のレジストパターン微細化材料。
6. The resist pattern miniaturizing material according to claim 1, further comprising a photosensitizer.
【請求項7】 光増感剤が、芳香族炭化水素化合物、芳
香族ニトロ化合物、芳香族ケトン化合物、芳香族アミノ
化合物、フェノール性化合物、キノン化合物、アントラ
セン化合物、クマリン誘導体、フタロシアニン化合物、
ポルフィリン化合物、アクリジン化合物又はキサンテン
化合物のいずれかであることを特徴とする請求項6に記
載のレジストパターン微細化材料。
7. A photosensitizer comprising an aromatic hydrocarbon compound, an aromatic nitro compound, an aromatic ketone compound, an aromatic amino compound, a phenolic compound, a quinone compound, an anthracene compound, a coumarin derivative, a phthalocyanine compound,
The resist pattern miniaturizing material according to claim 6, wherein the material is any one of a porphyrin compound, an acridine compound and a xanthene compound.
【請求項8】 塩基成分を含有することを特徴とする請
求項1又は請求項6に記載のレジストパターン微細化材
料。
8. The resist pattern miniaturizing material according to claim 1, further comprising a base component.
【請求項9】 塩基成分が、アミノ化合物、イミノ化合
物、水酸化物若しくはピリジン塩基、又はそれらの化合
物塩のいずれかであることを特徴とする請求項8に記載
のレジストパターン微細化材料。
9. The resist pattern miniaturizing material according to claim 8, wherein the base component is any one of an amino compound, an imino compound, a hydroxide or a pyridine base, or a salt thereof.
【請求項10】 酸成分を含有することを特徴とする請
求項1又は請求項6に記載のレジストパターン微細化材
料。
10. The resist pattern miniaturizing material according to claim 1, further comprising an acid component.
【請求項11】 酸性成分が、アルキルカルボン酸、ア
ルキルスルホン酸又はサリチル酸のいずれかであること
を特徴とする請求項10に記載のレジストパターン微細
化材料。
11. The resist pattern miniaturizing material according to claim 10, wherein the acidic component is any one of alkyl carboxylic acid, alkyl sulfonic acid and salicylic acid.
【請求項12】 界面活性剤を含有することを特徴とす
る請求項1、請求項6、請求項8又は請求項10のいず
れかに記載のレジストパターン微細化材料。
12. The resist pattern miniaturizing material according to claim 1, further comprising a surfactant.
【請求項13】 半導体基板上に、ネガレジストを用い
てレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパ
ターン上に請求項1ないし請求項12のいずれかに記載
のレジストパターン微細化材料を塗布して有機膜を形成
する工程と、熱処理又は露光処理により前記有機膜中に
塩基を発生させる工程と、発生した塩基成分を熱処理に
より前記ネガレジスト中に拡散させ、前記レジストパタ
ーンの表面層を可溶化させる工程と、前記有機膜及び前
記レジストパターンの表面層を剥離液により溶解除去す
る工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方
法。
13. A step of forming a resist pattern on a semiconductor substrate using a negative resist, and applying the resist pattern miniaturizing material according to claim 1 on the resist pattern. A step of forming an organic film, a step of generating a base in the organic film by heat treatment or exposure treatment, and a step of diffusing the generated base component into the negative resist by heat treatment to solubilize the surface layer of the resist pattern. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of dissolving and removing a surface layer of the organic film and the resist pattern with a stripping solution.
【請求項14】 ネガレジストとして、有機膜中に発生
した塩基成分の拡散により、再溶解可能なネガレジスト
を用いることを特徴とする請求項13に記載の半導体装
置の製造方法。
14. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 13, wherein a negative resist that can be redissolved by diffusing a base component generated in the organic film is used as the negative resist.
【請求項15】 ネガレジストとして、化学増幅型のネ
ガレジストを用いることを特徴とする請求項14に記載
の半導体装置の製造方法。
15. The method according to claim 14, wherein a chemically amplified negative resist is used as the negative resist.
【請求項16】 剥離液として、塩基性溶液を用いるこ
とを特徴とする請求項13に記載の半導体装置の製造方
法。
16. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 13, wherein a basic solution is used as the stripping solution.
【請求項17】 塩基性溶液として、テトラメチルアン
モニウムハイドロオキサイド若しくはトリエタノールア
ミンなどのアンモニウム塩を含有するアルカリ水溶液、
又はこのアルカリ水溶液に水溶性有機溶媒を添加したも
ののいずれかを用いることを特徴とする請求項16に記
載の半導体装置の製造方法。
17. An alkaline aqueous solution containing an ammonium salt such as tetramethylammonium hydroxide or triethanolamine as a basic solution,
17. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 16, wherein any one of a solution obtained by adding a water-soluble organic solvent to the alkaline aqueous solution is used.
【請求項18】 剥離液として、有機溶媒又は純水と有
機溶剤との混合溶媒を用いることを特徴とする請求項1
3に記載の半導体装置の製造方法。
18. The method according to claim 1, wherein an organic solvent or a mixed solvent of pure water and an organic solvent is used as the stripping liquid.
4. The method for manufacturing a semiconductor device according to item 3.
【請求項19】 ネガレジストのパターンが、フェノー
ル性水酸基を残存する酸性膜であり、剥離液により前記
ネガレジストパターンの表面層のみを溶解除去すること
を特徴とする請求項16又は請求項17に記載の半導体
装置の製造方法。
19. The method according to claim 16, wherein the pattern of the negative resist is an acidic film having phenolic hydroxyl groups remaining, and only a surface layer of the negative resist pattern is dissolved and removed by a stripping solution. The manufacturing method of the semiconductor device described in the above.
【請求項20】 露光処理を、フォトマスクを用いて選
択的に行うことを特徴とする請求項13に記載の半導体
装置の製造方法。
20. The method according to claim 13, wherein the exposure process is selectively performed using a photomask.
【請求項21】 半導体基板上に、ネガレジストを用い
てレジストパターンを形成し、この形成されたレジスト
パターンの表面を溶液又はプラズマで処理することを特
徴とする請求項13ないし請求項20のいずれかに記載
の半導体装置の製造方法。
21. The semiconductor device according to claim 13, wherein a resist pattern is formed on the semiconductor substrate using a negative resist, and the surface of the formed resist pattern is treated with a solution or plasma. 13. A method for manufacturing a semiconductor device according to
【請求項22】 ネガレジストパターン中への塩基の拡
散と、このネガレジストの架橋反応とを制御して前記ネ
ガレジストパターンの溶解度を調整することにより、半
導体基板上に形成した前記ネガレジストパターンを部分
的に溶解させ、元の寸法より微細な前記ネガレジストパ
ターンを安定して形成させることを特徴とする請求項1
3ないし請求項21のいずれかに記載の半導体装置の製
造方法。
22. The method of controlling the diffusion of a base into a negative resist pattern and the cross-linking reaction of the negative resist to adjust the solubility of the negative resist pattern so that the negative resist pattern formed on a semiconductor substrate can be formed. 2. The method according to claim 1, wherein the negative resist pattern is finely formed by partially dissolving the negative resist pattern.
A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 3.
【請求項23】 請求項13ないし請求項22のいずれ
かに記載の半導体装置の製造方法によって製造されたこ
とを特徴とする半導体装置。
23. A semiconductor device manufactured by the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 13.
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