JP3063745B2 - Processing method of patterned resist film - Google Patents

Processing method of patterned resist film

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JP3063745B2 JP28397798A JP28397798A JP3063745B2 JP 3063745 B2 JP3063745 B2 JP 3063745B2 JP 28397798 A JP28397798 A JP 28397798A JP 28397798 A JP28397798 A JP 28397798A JP 3063745 B2 JP3063745 B2 JP 3063745B2
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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、パターン形成され
たレジスト膜の処理方法に関し、更に詳しくは、高温に
してもパターン形状が変化することを抑えた、パターン
形成されたレジスト膜の処理方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for treating a patterned resist film, and more particularly to a method for treating a patterned resist film in which the pattern shape is prevented from changing even at a high temperature. Things.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の半導体集積回路(LSI)の高集
積化に伴い、高解像のレジストパターンを形成すること
が要求され、これに伴い、高感度、高解像性で且つドラ
イエッチング耐性に優れているレジスト材料が要求され
ている。現在広く使用されているノボラック樹脂をベー
スとしたフォトレジストは、露光光源による光がi線
(波長365nm)からKrFエキシマレーザ光(波長
248nm)へと短波長になるに伴い、光透過性の観点
で難点が生じ、使用することが困難になっている。この
ため、触媒反応を利用した化学増幅型レジスト(化学増
幅系レジスト)が注目され、プロセスへの適用が鋭意検
討されている。また、化学増幅系レジストは、遠紫外線
のみならず、電子線やX線等のリソグラフィーのレジス
ト材料としても有望である。以下、図面を参照し、例を
挙げて従来のレジストパターン形成方法を説明する。
2. Description of the Related Art With the recent high integration of semiconductor integrated circuits (LSI), it is required to form a high-resolution resist pattern, and accordingly, high sensitivity, high resolution and dry etching resistance are required. There is a demand for a resist material that is excellent. Novolac resin-based photoresists, which are widely used at present, have a light transmittance as the light from an exposure light source becomes shorter in wavelength from i-ray (wavelength 365 nm) to KrF excimer laser light (wavelength 248 nm). Disadvantages arise, making it difficult to use. For this reason, a chemically amplified resist utilizing a catalytic reaction (chemically amplified resist) has attracted attention, and application to a process is being studied earnestly. Further, the chemically amplified resist is promising as a resist material for lithography such as electron beams and X-rays as well as far ultraviolet rays. Hereinafter, a conventional method of forming a resist pattern will be described with reference to the accompanying drawings.

【0003】図2及び図3に、それぞれ、代表的な化学
増幅系ポジ型レジストの反応式を示す。図2に示すよう
に、露光により酸発生剤(PAG)から酸が発生する。
この酸は、図3に示すように、熱(図3の△)が与えら
れると触媒として作用して、溶解阻止剤であるターシャ
リーブトキシカルボニル(t−BOC:t−butox
ycarbonyl)基を次々と脱離させる反応を起こ
す。生成したポリヒドロキシスチレンは、アルカリ現像
液に溶解するため、ポジ型のレジストパターンが得られ
る。この化学増幅系レジストの出現によって、例えば、
KrFエキシマレーザー光によるパターニングにおいて
も高解像度、高感度で、且つ、矩形のレジスト形状を有
するレジストパターンが得られる。以下、図4を用い、
例を挙げて、これら化学増幅系ポジ型レジストを用いた
従来のレジストパターン形成方法を説明する。
FIGS. 2 and 3 show the reaction formulas of a typical chemically amplified positive resist, respectively. As shown in FIG. 2, an acid is generated from an acid generator (PAG) by exposure.
As shown in FIG. 3, this acid acts as a catalyst when heat (△ in FIG. 3) is given, and tertiary butoxycarbonyl (t-BOC: t-butox) which is a dissolution inhibitor is used.
(ycarbonyl) group. The generated polyhydroxystyrene is dissolved in an alkali developer, so that a positive resist pattern can be obtained. With the advent of this chemically amplified resist, for example,
A resist pattern having high resolution, high sensitivity, and a rectangular resist shape can be obtained even by patterning using a KrF excimer laser beam. Hereinafter, using FIG.
By way of example, a conventional resist pattern forming method using such a chemically amplified positive resist will be described.

【0004】図4(a)及び(b)は、それぞれ、従来
のレジストパターン形成方法を示す工程毎の基板断面図
である。従来、先ず、ヘキサメチルジシラザン(HMD
S)などのシランカップリング剤によって半導体基板1
0(以下、単に基板10という)の表面処理を行う。続
いて、回転塗布法を用いて、PHS(ポリヒドロキシス
チレン)樹脂と酸発生剤と溶解阻止剤とからなる化学増
幅系ポジ型レジストを基板10の上に塗布する。PHS
樹脂は、t−BOC(ターシャリーブトキシカルボニ
ル)基や、アセタール系の溶解阻止基などに40%〜6
0%程度保護されている樹脂である。次いで、90℃か
ら110℃の間でプリベークを行い、膜厚tが0.7μ
mから1.0μm程度のレジスト膜11を形成する(図
4(a)参照)。
FIGS. 4 (a) and 4 (b) are cross-sectional views of a substrate in respective steps showing a conventional method for forming a resist pattern. Conventionally, first, hexamethyldisilazane (HMD)
The semiconductor substrate 1 is formed by a silane coupling agent such as S).
0 (hereinafter simply referred to as the substrate 10). Subsequently, a chemically amplified positive resist comprising a PHS (polyhydroxystyrene) resin, an acid generator and a dissolution inhibitor is applied on the substrate 10 by using a spin coating method. PHS
The resin has a t-BOC (tertiary butoxycarbonyl) group or an acetal-based dissolution inhibiting group having a content of 40% to 6%.
It is a resin protected by about 0%. Next, prebaking is performed at 90 ° C. to 110 ° C., and the film thickness t is 0.7 μm.
A resist film 11 having a thickness of about m to 1.0 μm is formed (see FIG. 4A).

【0005】次に、紫外線や電子線またはX線12など
の光を発する露光装置を用いて露光し、露光後ベーク
(PEB)を90℃から120℃の間で行うことにより
熱エネルギーを与え、露光によってレジスト膜中に生じ
た酸を触媒として反応させる。次に、有機アルカリ水溶
液、例えば2.38wt%のテトラメチルアンモニウム
ハイドロオキサイド(TMAH)水溶液を現像液として
基板上に盛り、60〜120秒の間静止させて現像を行
い、最後にリンスおよび乾燥を行うことにより、図4
(b)に示すように、パターン形成されたレジスト膜
(以下、レジストパターン膜という)11Aが形成され
る。
Next, exposure is performed using an exposure apparatus that emits light such as ultraviolet rays, electron beams or X-rays 12, and heat energy is given by performing post-exposure bake (PEB) at a temperature between 90 ° C. and 120 ° C. The acid generated in the resist film by the exposure is reacted as a catalyst. Next, an aqueous solution of an organic alkali, for example, a 2.38 wt% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) is applied as a developing solution on the substrate, and is developed for 60 to 120 seconds, followed by rinsing and drying. By doing so, FIG.
As shown in (b), a patterned resist film (hereinafter referred to as a resist pattern film) 11A is formed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、化学増幅系
レジストの耐熱性は、一般的に、レジストを構成するベ
ース樹脂の耐熱性よりも低いことが知られている。具体
的には、ベース樹脂の耐熱温度は150℃から170℃
近くあるものの、レジストの耐熱温度は100℃から1
10℃程度しかない。このため、以下の問題が生じてい
た。第1に、レジストパターン膜を焼結するリソグラフ
ィー最終工程すなわちポストベークの温度を110℃以
下にしなければならないことである。これ以上の温度で
ポストベークすると、レジストパターン膜が耐熱性不足
による熱だれ等の形状変化を起こし、矩形形状を維持で
きなくなる。第2に、次工程として行うドライエッチン
グやイオンインプランテーションなどの工程では、処理
温度が100℃以上になることがあり、その際、レジス
トパターン膜が熱により形状変化を起こすと共に、エッ
チング前後でパターンの寸法が異なることである。すな
わち、リソグラフィーによりレジストパターンを高精度
で形成しても実際のデバイスパターンには有効に反映さ
れなく、デバイス不良が起こる。
Incidentally, it is known that the heat resistance of a chemically amplified resist is generally lower than the heat resistance of a base resin constituting the resist. Specifically, the heat resistant temperature of the base resin is from 150 ° C. to 170 ° C.
Although it is close, the heat resistance temperature of the resist is from 100 ° C to 1
Only about 10 ° C. For this reason, the following problems have occurred. First, the temperature of the final step of lithography for sintering the resist pattern film, that is, the post-bake temperature must be 110 ° C. or less. If post-baking is performed at a temperature higher than this, the resist pattern film undergoes a shape change such as heat dripping due to insufficient heat resistance, and the rectangular shape cannot be maintained. Second, in the subsequent steps such as dry etching and ion implantation, the processing temperature may be 100 ° C. or higher. At this time, the resist pattern film undergoes a shape change due to heat, and the pattern before and after the etching. Are different. That is, even if a resist pattern is formed with high precision by lithography, the resist pattern is not effectively reflected on an actual device pattern, and a device failure occurs.

【0007】化学増幅系レジストの耐熱性が低い原因
は、樹脂を保護している溶解阻止剤にあることが報告さ
れている。これを改善するため、レジストパターンを形
成した後に遠紫外線を照射させ、溶解阻止剤を分解しP
HSに変換させて耐熱性を上げるUVキュアが提案され
ている。図5(a)及び(b)は、それぞれ、このUV
キュアを図4(b)に示した基板に行った際の工程毎の
基板断面図である。しかし、この方法では、レジストの
遠紫外線の透過率が高いためレジストパターン膜の内部
にまで溶解阻止剤の分解反応が生じ、レジストの体積縮
小によるレジストパターンの著しい形状劣化が起こり、
この結果、パターンの寸法変動という別の問題が発生す
る。例えば、レジストパターン膜11Aに遠紫外線18
(図5(a)参照)を照射してなる耐熱性膜20(図5
(b)参照)は、上部の幅B’が下部の幅Bに比べて著
しく小さい。
It has been reported that the cause of the low heat resistance of the chemically amplified resist is a dissolution inhibitor protecting the resin. In order to improve this, after forming a resist pattern, irradiation with far ultraviolet rays is performed to decompose the dissolution inhibitor and remove P
UV cure has been proposed to increase heat resistance by converting to HS. FIGS. 5A and 5B respectively show this UV
FIG. 5 is a cross-sectional view of the substrate in each step when curing is performed on the substrate illustrated in FIG. However, in this method, the dissolution reaction of the dissolution inhibitor occurs inside the resist pattern film due to the high transmittance of the deep ultraviolet ray of the resist, and the resist pattern undergoes significant shape deterioration due to the reduction in the volume of the resist,
As a result, another problem of dimensional variation of the pattern occurs. For example, far ultraviolet rays 18 are applied to the resist pattern film 11A.
(See FIG. 5 (a)).
In (b), the upper width B ′ is significantly smaller than the lower width B.

【0008】以上のような事情に照らして、本発明の目
的は、高温にしてもパターン形状が変化することを抑え
た、パターン形成されたレジスト膜の処理方法を提供す
ることである。
In view of the circumstances described above, an object of the present invention is to provide a method for treating a patterned resist film, which suppresses a change in pattern shape even at a high temperature.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意検討の
結果、レジストパターン膜の表層すなわち上層及び側層
を硬化させ、更に、溶解阻止剤のうちレジストパターン
膜の表層すなわち上層及び側層に含まれる溶解阻止剤の
みを熱分解する方法を見い出し、本発明を完成するに至
った。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies, the present inventors cured the surface layer, that is, the upper layer and the side layer of the resist pattern film, and further cured the surface layer, that is, the upper layer and the side layer of the resist pattern film among the dissolution inhibitors. The inventors have found a method of thermally decomposing only the dissolution inhibitor contained in the present invention, and have completed the present invention.

【0010】上記目的を達成するために、本発明に係る
パターン形成されたレジスト膜の処理方法は、溶解阻止
剤を含有する化学増幅型レジストからなり、基板上に成
膜され更にパターン形成されたレジスト膜(以下、レジ
ストパターン膜という)を処理する方法であって、レジ
ストパターン膜に水溶性架橋剤を塗布して所定時間接触
させて、水溶性架橋剤をレジストパターン膜の上層及び
側層に浸入させ、更に、残留している水溶性架橋剤を水
洗により除去する工程と、第1の所定条件で基板を熱処
理して、浸入した水溶性架橋剤とレジストパターン膜と
により熱架橋反応を生じさせて、レジストパターン膜の
上層及び側層を硬化させる工程(熱架橋反応工程)と、
第1の所定条件より温度の高い第2の所定条件で基板を
熱処理して、レジストパターン膜の上層及び側層に含ま
れる溶解阻止剤を熱分解する工程(熱分解工程)とを備
えていることを特徴としている。
In order to achieve the above object, a method for treating a patterned resist film according to the present invention comprises a chemically amplified resist containing a dissolution inhibitor, and forms a film on a substrate and further forms a pattern. A method of treating a resist film (hereinafter, referred to as a resist pattern film), in which a water-soluble cross-linking agent is applied to the resist pattern film and brought into contact for a predetermined time to apply the water-soluble cross-linking agent to the upper layer and the side layer of the resist pattern film. Infiltrating and further removing the remaining water-soluble cross-linking agent by washing with water, and heat-treating the substrate under the first predetermined condition to cause a thermal cross-linking reaction between the penetrated water-soluble cross-linking agent and the resist pattern film. To cure the upper layer and the side layer of the resist pattern film (thermal crosslinking reaction step);
Heat treating the substrate under a second predetermined condition higher in temperature than the first predetermined condition to thermally decompose the dissolution inhibitor contained in the upper layer and the side layer of the resist pattern film (pyrolysis step). It is characterized by:

【0011】本発明では、熱架橋反応工程によりエッチ
ング耐性を向上させ、熱分解工程により耐熱性を向上さ
せている。これにより、レジストパターン膜とアルミな
どの配線材料とのエッチング選択比を大きくすることが
できるとともに、次工程のドライエッチングやイオンイ
ンプランテーションなどの高温処理を行う際、熱だれ等
によるレジストパターンの形状劣化を抑えることができ
る。よって、良好なデバイスパターン形状を得ることが
できる。また、レジスト膜の薄膜化も可能となるため、
より微細なレジストパターンの形成が可能となる。
In the present invention, the etching resistance is improved by the thermal crosslinking reaction step, and the heat resistance is improved by the thermal decomposition step. This makes it possible to increase the etching selectivity between the resist pattern film and a wiring material such as aluminum, and when performing high-temperature processing such as dry etching or ion implantation in the next step, the shape of the resist pattern due to heat dripping or the like. Deterioration can be suppressed. Therefore, a good device pattern shape can be obtained. Also, since the resist film can be made thinner,
A finer resist pattern can be formed.

【0012】水溶性架橋剤は、一例としてはエポキシ化
合物を含有し、別の一例としてはヘキサメチロールメラ
ミンを含有する。化学増幅型レジストは、例えば、ポリ
ヒドロキシスチレン樹脂と、紫外線の照射により酸を発
生する酸発生剤と、溶解阻止剤とからなる。
The water-soluble crosslinking agent contains an epoxy compound as one example, and contains hexamethylolmelamine as another example. The chemically amplified resist comprises, for example, a polyhydroxystyrene resin, an acid generator that generates an acid upon irradiation with ultraviolet rays, and a dissolution inhibitor.

【0013】水溶性架橋剤をレジストパターン膜に接触
させる所定時間は、通常、60秒から120秒の範囲内
である。好適には、第1の所定条件は、熱処理温度が9
0℃から110℃の範囲内、熱処理時間が30秒から1
20秒の範囲内である。これにより、熱架橋反応工程を
良好に行うことができる。また好適には、第2の所定条
件は、熱処理温度が135℃から150℃の範囲内、熱
処理時間が10秒から20秒の範囲内である。これによ
り、熱分解工程を良好に行うことができる。
The predetermined time for bringing the water-soluble crosslinking agent into contact with the resist pattern film is usually in the range of 60 seconds to 120 seconds. Preferably, the first predetermined condition is that the heat treatment temperature is 9
In the range of 0 ° C to 110 ° C, the heat treatment time is 30 seconds to 1
Within the range of 20 seconds. Thereby, the thermal crosslinking reaction step can be favorably performed. Preferably, the second predetermined condition is that the heat treatment temperature is in a range of 135 ° C. to 150 ° C., and the heat treatment time is in a range of 10 seconds to 20 seconds. Thereby, the thermal decomposition step can be performed favorably.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下に、実施形態例を挙げ、添付
図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつより
詳細に説明する。実施形態例1 本実施形態例は、本発明の一実施形態例である。図1
(a)から(f)は、本実施形態例で行うパターン形成
されたレジスト膜の処理方法での工程毎の基板断面図で
ある。本実施形態例では、まず、従来と同様にして、P
HS樹脂と酸発生剤と溶解阻止剤とからなる化学増幅系
ポジ型レジストを用いてレジスト膜11を、0.7μm
から1.0μm程度の膜厚tを有するように基板10の
上に成膜し(図1(a)参照)、続いて、露光、現像、
リンスおよび乾燥を行い、図1(b)に示すようなレジ
ストパターン膜11Aを形成する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. Embodiment 1 Embodiment 1 is an embodiment of the present invention. FIG.
FIGS. 3A to 3F are cross-sectional views of a substrate for each step in a method for processing a patterned resist film performed in the present embodiment. In the present embodiment, first, P
Using a chemically amplified positive resist composed of an HS resin, an acid generator and a dissolution inhibitor, the resist film 11 was formed to a thickness of 0.7 μm.
Is formed on the substrate 10 so as to have a film thickness t of about 1.0 μm (see FIG. 1A).
Rinsing and drying are performed to form a resist pattern film 11A as shown in FIG.

【0015】次いで、エポキシ化合物を用いた水溶性架
橋剤13を基板上に盛り、60秒から120秒の間、基
板を静止させる。これにより、図1(c)の矢印14で
示すように、レジストパターン膜11Aの表層、すなわ
ち上層及び側層に水溶性架橋剤が浸入する。更に、処理
温度を90℃から100℃の間にして、60秒間、加熱
器(ホットプレート)15内にこの基板を入れて第1の
熱処理を行う(図1(d)参照)。この結果、浸入した
水溶性架橋剤、及び、加熱器から与えられる熱エネルギ
ーにより、レジストパターン膜11Aの表層に含まれる
ベース樹脂に熱架橋反応が生じ、表層は、硬化してエッ
チング耐性の高い熱架橋層16となる。
Next, a water-soluble cross-linking agent 13 using an epoxy compound is put on the substrate, and the substrate is allowed to stand still for 60 to 120 seconds. Thereby, as shown by the arrow 14 in FIG. 1C, the water-soluble crosslinking agent penetrates into the surface layer of the resist pattern film 11A, that is, the upper layer and the side layer. Further, the substrate is placed in a heater (hot plate) 15 for 60 seconds at a processing temperature of 90 ° C. to 100 ° C. to perform a first heat treatment (see FIG. 1D). As a result, a thermal crosslinking reaction occurs in the base resin contained in the surface layer of the resist pattern film 11A due to the penetrated water-soluble cross-linking agent and thermal energy given from the heater, and the surface layer is hardened and has a high etching resistance. It becomes the crosslinked layer 16.

【0016】次いで、処理温度を135℃から150℃
の高温にして、同様に加熱器(ホットプレート)15を
用いて第2の熱処理を行う。この時の処理時間は15秒
以下とする。これにより、レジストパターン膜11Aを
構成する樹脂を保護している溶解阻止剤のうち、レジス
トパターン膜11Aの表層に含まれる溶解阻止剤のみを
熱分解、すなわちt−BOC基を熱分解する。これによ
り、エッチング耐性及び耐熱性の高い層17が外側に形
成される(図1(e)参照)。加熱器15から取り出し
た基板(図1(f)参照)は、この後、このレジストパ
ターン膜をマスクとして用いてプラズマエッチングやイ
オンインプランテーション等の処理を行っても、層17
の幅B1 は処理前後で変化せず、熱だれ等によるレジス
トパターン膜の形状劣化が生じることはない。従って、
良好なデバイスパターンが得られる。
Next, the processing temperature is changed from 135 ° C. to 150 ° C.
, And a second heat treatment is similarly performed using the heater (hot plate) 15. The processing time at this time is 15 seconds or less. As a result, of the dissolution inhibitors that protect the resin constituting the resist pattern film 11A, only the dissolution inhibitor contained in the surface layer of the resist pattern film 11A is thermally decomposed, that is, the t-BOC group is thermally decomposed. Thus, a layer 17 having high etching resistance and high heat resistance is formed outside (see FIG. 1E). The substrate (see FIG. 1 (f)) taken out of the heater 15 can be treated with the layer 17 even if plasma etching or ion implantation is performed using this resist pattern film as a mask.
Width B of 1 does not change before and after treatment, does not occur deterioration in shape of the resist pattern film by heat sagging like. Therefore,
Good device patterns can be obtained.

【0017】実施形態例2 本実施形態例では、実施形態例1と同様にして、化学増
幅系ポジ型レジストからなるレジスト膜を形成し、続い
て、露光、現像、リンスおよび乾燥を行って、レジスト
パターン膜を形成する。次いで、ヘキサメチロールメラ
ミンを用いた水溶性架橋剤を半導体基板上に盛り、60
秒から120秒の間、半導体基板を静止させる。この
後、加熱器(ホットプレート)を用いて、処理温度10
0℃、処理時間60秒で第1の熱処理を行う。これによ
り、レジストパターン膜の表層に浸入した水溶性架橋剤
と加熱器から与えられた熱エネルギーとによって熱架橋
反応が起こる。このようにして、ベース樹脂を架橋させ
レジストパターン膜の表層を硬化させることができる。
次に処理温度を135℃から150℃の高温で同様に加
熱器(ホットプレート)を用いて第2の熱処理を行う。
この時の処理時間は15秒以下とする。これにより、レ
ジストパターン膜を構成する樹脂を保護している溶解阻
止剤のうち、レジストパターン膜の表層に含まれる溶解
阻止剤のみを熱分解、すなわちt−BOC基を熱分解す
る。これにより、実施形態例1と同様、エッチング耐性
及び耐熱性の高い層が外側に形成される。この後、この
レジストパターン膜をマスクとして用いてプラズマエッ
チングやイオンインプランテーションを行っても、レジ
ストパターン膜に熱だれ等の形状劣化が起こることはな
く、従って、良好なデバイスパターンが得られる。
Embodiment 2 In this embodiment, a resist film made of a chemically amplified positive resist is formed in the same manner as in Embodiment 1, followed by exposure, development, rinsing and drying. A resist pattern film is formed. Next, a water-soluble crosslinking agent using hexamethylol melamine was placed on the semiconductor substrate, and
The semiconductor substrate is allowed to stand still for seconds to 120 seconds. Thereafter, using a heater (hot plate), the treatment temperature is set to 10
The first heat treatment is performed at 0 ° C. for a treatment time of 60 seconds. As a result, a thermal crosslinking reaction occurs due to the water-soluble crosslinking agent penetrating into the surface layer of the resist pattern film and the thermal energy given from the heater. Thus, the surface layer of the resist pattern film can be cured by crosslinking the base resin.
Next, a second heat treatment is similarly performed using a heater (hot plate) at a treatment temperature of 135 ° C. to 150 ° C.
The processing time at this time is 15 seconds or less. Thereby, only the dissolution inhibitor contained in the surface layer of the resist pattern film among the dissolution inhibitors protecting the resin constituting the resist pattern film is thermally decomposed, that is, the t-BOC group is thermally decomposed. Thus, similarly to the first embodiment, a layer having high etching resistance and high heat resistance is formed on the outside. Thereafter, even if plasma etching or ion implantation is performed using this resist pattern film as a mask, the resist pattern film does not undergo shape deterioration such as heat dripping, and therefore, a good device pattern can be obtained.

【0018】[0018]

【発明の効果】本発明によれば、水溶性架橋剤をレジス
トパターン膜の上層及び側層に浸入させる工程と、浸入
した水溶性架橋剤とレジストパターン膜とにより熱架橋
反応を生じさせて、レジストパターン膜の上層及び側層
を硬化させる工程と、レジストパターン膜の上層及び側
層に含まれる溶解阻止剤を熱分解する工程とを備えてい
る。これにより、レジストパターン膜の上層及び側層の
エッチング耐性及び耐熱性を向上させることができる。
従って、レジストパターン膜のエッチレートを下げるこ
とができ、アルミなどの配線材料とのエッチング選択比
を大きくすることが可能となる。しかも、この後、ドラ
イエッチングやイオンインプランテーションなどの高温
処理を行う際、レジストパターン膜に熱だれなどが生じ
ることを抑えることができるので、良好なデバイスパタ
ーン形状が得られる。更に、レジスト膜厚の薄膜化が可
能になるため、より微細なレジストパターンの形成が可
能になる。
According to the present invention, a step of infiltrating a water-soluble cross-linking agent into an upper layer and a side layer of a resist pattern film, and causing a thermal cross-linking reaction between the penetrated water-soluble cross-linking agent and the resist pattern film, The method includes a step of curing an upper layer and a side layer of the resist pattern film, and a step of thermally decomposing a dissolution inhibitor contained in the upper layer and the side layer of the resist pattern film. Thereby, the etching resistance and the heat resistance of the upper layer and the side layer of the resist pattern film can be improved.
Therefore, the etch rate of the resist pattern film can be reduced, and the etching selectivity with respect to a wiring material such as aluminum can be increased. In addition, when performing a high-temperature treatment such as dry etching or ion implantation thereafter, it is possible to suppress the occurrence of heat dripping in the resist pattern film, so that a good device pattern shape can be obtained. Further, since the thickness of the resist film can be reduced, a finer resist pattern can be formed.

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

【図1】図1(a)から(f)は、実施形態例1で行う
パターン形成されたレジスト膜の処理方法での工程毎の
基板断面図である。
FIGS. 1A to 1F are cross-sectional views of a substrate for each process in a method for processing a patterned resist film performed in a first embodiment.

【図2】化学増幅系ポジ型レジストの反応式である。FIG. 2 is a reaction formula of a chemically amplified positive resist.

【図3】化学増幅系ポジ型レジストの反応式である。FIG. 3 is a reaction formula of a chemically amplified positive resist.

【図4】図4(a)及び(b)は、それぞれ、従来のレ
ジストパターン形成方法を示す工程毎の基板断面図であ
る。
FIGS. 4A and 4B are cross-sectional views of a substrate in respective steps showing a conventional method for forming a resist pattern.

【図5】図5(a)及び(b)は、それぞれ、従来のU
Vキュアを図4(b)に示した基板に行った際の工程毎
の基板断面図である。
FIGS. 5 (a) and 5 (b) respectively show a conventional U
FIG. 5 is a cross-sectional view of the substrate in each step when V curing is performed on the substrate illustrated in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 半導体基板(基板) 11 レジスト膜 11A レジストパターン膜 12 紫外線や電子線またはX線 13 水溶性架橋剤 14 矢印 15 加熱器(ホットプレート) 16 熱架橋層 17 層 18 遠紫外線 20 耐熱性膜 Reference Signs List 10 semiconductor substrate (substrate) 11 resist film 11A resist pattern film 12 ultraviolet ray or electron beam or X-ray 13 water-soluble crosslinking agent 14 arrow 15 heater (hot plate) 16 thermal crosslinking layer 17 layer 18 far ultraviolet ray 20 heat resistant film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 21/30 571 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI H01L 21/30 571

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 溶解阻止剤を含有する化学増幅型レジス
トからなり、基板上に成膜され更にパターン形成された
レジストパターン膜を処理する方法であって、 前記レジストパターン膜の上層及び側層に含まれる溶解
阻止剤のみを熱分解する工程を備えていることを特徴と
するパターン形成されたレジスト膜の処理方法。
1. A method of treating a resist pattern film formed of a chemically amplified resist containing a dissolution inhibitor and formed on a substrate and further patterned, wherein a resist pattern film is formed on an upper layer and a side layer of the resist pattern film. A method for treating a patterned resist film, comprising a step of thermally decomposing only a contained dissolution inhibitor.
【請求項2】 溶解阻止剤を含有する化学増幅型レジス
トからなり、基板上に成膜され更にパターン形成された
レジストパターン膜を処理する方法であって、 前記レジストパターン膜に水溶性架橋剤を塗布して所定
時間接触させて、水溶性架橋剤を前記レジストパターン
膜の上層及び側層に浸入させ、更に、残留している水溶
性架橋剤を水洗により除去する工程と、 第1の所定条件で前記基板を熱処理して、浸入した水溶
性架橋剤とレジストパターン膜とにより熱架橋反応を生
じさせて、前記レジストパターン膜の上層及び側層を硬
化させる工程と、 第1の所定条件より温度の高い第2の所定条件で前記基
板を熱処理して、前記レジストパターン膜の上層及び側
層に含まれる溶解阻止剤のみを熱分解する工程とを備え
ていることを特徴とするパターン形成されたレジスト膜
の処理方法。
2. A method for treating a resist pattern film formed of a chemically amplified resist containing a dissolution inhibitor and formed on a substrate and further patterned, wherein a water-soluble crosslinking agent is added to the resist pattern film. Coating and contacting for a predetermined time to allow the water-soluble cross-linking agent to penetrate into the upper layer and the side layer of the resist pattern film, and further to remove the remaining water-soluble cross-linking agent by washing with water; Heat-treating the substrate to cause a thermal cross-linking reaction between the penetrated water-soluble cross-linking agent and the resist pattern film, thereby curing the upper layer and the side layer of the resist pattern film; Heat-treating the substrate under the second predetermined condition having a high temperature to thermally decompose only the dissolution inhibitor contained in the upper layer and the side layer of the resist pattern film. A method for treating a patterned resist film.
【請求項3】 水溶性架橋剤がエポキシ化合物を含有す
る、請求項2に記載のパターン形成されたレジスト膜の
処理方法。
3. The method for treating a patterned resist film according to claim 2, wherein the water-soluble crosslinking agent contains an epoxy compound.
【請求項4】 水溶性架橋剤がヘキサメチロールメラミ
ンを含有する、請求項2に記載のパターン形成されたレ
ジスト膜の処理方法。
4. The method for treating a patterned resist film according to claim 2, wherein the water-soluble crosslinking agent contains hexamethylolmelamine.
【請求項5】 水溶性架橋剤をレジストパターン膜に接
触させる所定時間は60秒から120秒の範囲内であ
る、請求項2〜4の何れかに記載のパターン形成された
レジスト膜の処理方法。
5. The method for treating a patterned resist film according to claim 2, wherein the predetermined time for bringing the water-soluble crosslinking agent into contact with the resist pattern film is within a range of 60 seconds to 120 seconds. .
【請求項6】 第1の所定条件は、熱処理温度が90℃
から110℃の範囲内、熱処理時間が30秒から120
秒の範囲内である、請求項2〜5の何れかに記載のパタ
ーン形成されたレジスト膜の処理方法。
6. The first predetermined condition is that the heat treatment temperature is 90 ° C.
To 110 ° C, heat treatment time from 30 seconds to 120
The method for treating a patterned resist film according to claim 2, wherein the time is within seconds.
【請求項7】 第2の所定条件は、熱処理温度が135
℃から150℃の範囲内、熱処理時間が10秒から20
秒の範囲内である、請求項2〜6の何れかに記載のパタ
ーン形成されたレジスト膜の処理方法。
7. The second predetermined condition is that the heat treatment temperature is 135.
C. to 150 ° C., heat treatment time 10 seconds to 20
The method for treating a patterned resist film according to claim 2, wherein the time is within seconds.
【請求項8】 化学増幅型レジストが、ポリヒドロキシ
スチレン樹脂と、紫外線の照射により酸を発生する酸発
生剤と、溶解阻止剤とからなる、請求項1〜7の何れか
に記載のパターン形成されたレジスト膜の処理方法。
8. The pattern formation according to claim 1, wherein the chemically amplified resist comprises a polyhydroxystyrene resin, an acid generator that generates an acid upon irradiation with ultraviolet rays, and a dissolution inhibitor. Processing method for the resist film thus obtained.
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