JP3081655B2 - Method of forming resist pattern - Google Patents

Method of forming resist pattern

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JP3081655B2 JP03046777A JP4677791A JP3081655B2 JP 3081655 B2 JP3081655 B2 JP 3081655B2 JP 03046777 A JP03046777 A JP 03046777A JP 4677791 A JP4677791 A JP 4677791A JP 3081655 B2 JP3081655 B2 JP 3081655B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[発明の目的][Object of the Invention]

【0002】[0002]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造工程
におけるレジストパターンの形成方法に関する。
The present invention relates to a method for forming a resist pattern in a semiconductor device manufacturing process.

【0003】[0003]

【従来の技術】近年、LSIデバイスの微細化傾向が進
んでおり、従来の光学式リソグラフィーでは実現困難な
サブミクロン領域での微細パターン形成を成し得るリソ
グラフィー技術として、電子線や遠紫外光(エキシマー
レーザー等)によるリソグラフィーが注目されている。
2. Description of the Related Art In recent years, the trend toward miniaturization of LSI devices has been progressing, and lithography techniques capable of forming a fine pattern in a submicron region, which are difficult to realize with conventional optical lithography, include electron beams and deep ultraviolet light ( Lithography by an excimer laser or the like is drawing attention.

【0004】しかしながら、電子線リソグラフィーには
電子線の固体内散乱に起因する、いわゆる近接効果の影
響により、描画および現像後のパターン形状や寸法等が
著しく劣化するという欠陥を内在していた。また、電子
線リソグラフィーは従来の光学式リソグラフィーに比べ
スループットで劣るため、その解決策として、従来より
高電流密度で照射する方式が提案されていた。
However, electron beam lithography inherently has a defect that the pattern shape and dimensions after drawing and development are significantly deteriorated due to the so-called proximity effect caused by scattering of the electron beam in the solid. In addition, since electron beam lithography is inferior in throughput to conventional optical lithography, a method for irradiating with a higher current density than before has been proposed as a solution.

【0005】しかし、この方式でも電流密度が高くなれ
ばなるほど、電子線の持つエネルギーが固体内散乱によ
り熱エネルギーに変換され、その熱がレジスト中に堆積
・吸収されることによる、いわゆるレジストヒーティン
グ効果が顕在化するため、レジストの耐熱性に起因して
パターンのコントラストが劣化するという欠陥があっ
た。
However, even in this method, as the current density increases, the energy of the electron beam is converted into thermal energy by scattering in a solid, and the heat is deposited and absorbed in the resist, so-called resist heating. There is a defect that the contrast of the pattern is deteriorated due to the heat resistance of the resist because the effect becomes apparent.

【0006】特に、放射線分解型レジストPMMA(ポ
リメタクリル酸メチル)などにおける、レジストヒーテ
ィング効果による著しいパターン劣化は、例えば文献
「Journal of Vacuum Scienc
e Technology B、Vol.6、PP.8
53〜857」においても示されている。
In particular, remarkable pattern deterioration due to a resist heating effect in a radiation-decomposition type resist, such as PMMA (polymethyl methacrylate), is described in, for example, "Journal of Vacuum Science".
e Technology B, Vol. 6, PP. 8
53-857 ".

【0007】尚、レジストヒーティング効果の影響は短
波長のエキシマーレーザーリソグラフィーにおいても指
摘されている。
[0007] The effect of the resist heating effect has been pointed out also in excimer laser lithography of short wavelength.

【0008】更には、上述したサブミクロンリソグラフ
ィー技術を実用化するために必要な、高感度、高コント
ラストでかつドライエッチング耐性に優れたレジスト材
は存在しなかった。
Further, there has been no resist material having high sensitivity, high contrast, and excellent dry etching resistance required for putting the above-mentioned submicron lithography technique into practical use.

【0009】しかしながら、最近、従来のレジスト材料
とは異なる特性を有する化学増幅型と呼ばれる高感度の
レジスト材料が登場し、遠紫外光(エキシマーレーザー
等)や電子線によるリソグラフィーを実用化することの
できるレジスト材料として期待されている。
However, recently, a highly amplified resist material called a chemically amplified type having characteristics different from those of conventional resist materials has appeared, and lithography using deep ultraviolet light (excimer laser or the like) or electron beam has been put into practical use. It is expected as a possible resist material.

【0010】この化学増幅型のレジスト材料は酸の触媒
反応を利用して感度及び解像度の向上を図ったものであ
り、例えば化学増幅型のネガ型レジスト材料は、樹脂と
架橋剤と酸発生剤とから構成される。このレジスト材料
に露光を行うと酸発生剤から発生する。この後、加熱処
理(露光後ベーク処理、以下、「PEB処理」と呼ぶ)
することにより、酸が前記レジスト材料中を拡散しなが
ら後架橋剤に作用してこの中に活性点を作り出す。この
活性点を介して樹脂との架橋が進み、その結果、架橋部
分は現像液に対して難溶化し、現像後パターンが形成さ
れる。
This chemically amplified resist material is intended to improve sensitivity and resolution by utilizing an acid catalytic reaction. For example, a chemically amplified negative resist material comprises a resin, a crosslinking agent, and an acid generator. It is composed of When this resist material is exposed, it is generated from an acid generator. Thereafter, heat treatment (post-exposure bake treatment, hereinafter, referred to as “PEB treatment”)
By doing so, the acid acts on the post-crosslinking agent while diffusing in the resist material to create active sites therein. Crosslinking with the resin proceeds through these active sites, and as a result, the crosslinked portion becomes hardly soluble in the developer, and a pattern is formed after development.

【0011】この化学増幅型のネガ型レジスト材料で
は、露光により発生する酸の量がわずかでも架橋が進む
ので、露光量の小さい部分でもある程度難溶化する。従
って、従来のボジ型レジスト材料のように露光量に大き
く依存してパターンが形成されてしまうものと比較する
と、側壁の垂直性の良い寸法精度のすぐれたパターンを
形成しやすいという利点がある。
In this chemically amplified negative resist material, crosslinking proceeds even if the amount of acid generated by exposure is small, so that even a portion with a small amount of exposure becomes slightly insoluble. Therefore, there is an advantage in that a pattern having good verticality of the side wall and excellent in dimensional accuracy can be easily formed as compared with a conventional resist material in which a pattern is formed largely depending on the amount of exposure as in the case of a conventional resist material.

【0012】しかしながら、化学増幅型のレジスト材料
における酸の拡散過程の障壁エネルギーは低く、酸の拡
散は室温にあっても多少進行している。これにより、露
光後の放置時間により感度の相違が生じることになる。
このような感度の経時変化は、図10に示すように、露
光後のPEB処理までの時間とともに高感度化し、レジ
スト材料の特性による時間で飽和する傾向にある。この
ように、レジスト材料の感度変化が大きい領域にあって
は、レジスト材料のコントラストにもバラツキが生じ
て、微細パターンの加工精度を低下させることになる。
However, the barrier energy in the diffusion process of an acid in a chemically amplified resist material is low, and the diffusion of the acid slightly proceeds even at room temperature. As a result, a difference in sensitivity occurs depending on the standing time after exposure.
As shown in FIG. 10, such a change in sensitivity with time tends to increase in sensitivity with time until PEB processing after exposure, and tends to saturate with time due to characteristics of the resist material. As described above, in a region where the change in the sensitivity of the resist material is large, the contrast of the resist material also varies, thereby lowering the processing accuracy of the fine pattern.

【0013】したがって、安定した感度及びコントラス
トを得るためには、露光とPEB処理との間にレジスト
材料が安定するに足る一定の時間をとればよいことにな
る。しかしながら、このような方法にあっては、処理時
間が長くなり、スループットが低下することになる。
Therefore, in order to obtain stable sensitivity and contrast, it is sufficient to take a certain time between the exposure and the PEB process, which is sufficient for the resist material to be stable. However, in such a method, the processing time becomes longer, and the throughput decreases.

【0014】また、化学増幅型のレジスト材料における
PEB処理は、文献「Journal of Vacu
um Science Technology B、V
ol.6、PP.379〜383」に示されているよう
に、処理温度、処理時間等の処理条件の違いが感度特性
やコントラスト特性に著しく影響を与えることが知られ
ている。このため、レジストパターンの寸法精度や断面
形状を向上させるためには、PEB処理工程におけるレ
ジストパターン形状の制御性を高める必要がある。
Further, the PEB treatment of a chemically amplified resist material is described in the document "Journal of Vacuum".
um Science Technology B, V
ol. 6, PP. As shown in “379-383”, it is known that differences in processing conditions such as processing temperature and processing time significantly affect sensitivity characteristics and contrast characteristics. For this reason, in order to improve the dimensional accuracy and the cross-sectional shape of the resist pattern, it is necessary to enhance the controllability of the resist pattern shape in the PEB process.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
エキシマレーザー等の遠紫外光や電子線等のエネルギー
線が有する優れた微細加工性を引き出す化学増幅型のレ
ジスト材料にあっては、エネルギー線の固体内散乱に起
因する近接効果やレジストヒーティング効果によるパタ
ーン寸法や断面形状の劣化が十分に改善されていなかっ
た。
As described above,
For chemically amplified resist materials that bring out the excellent fine workability of energy rays such as deep ultraviolet light such as excimer lasers and electron beams, proximity effects and resist heating effects caused by scattering of energy rays in solids Deterioration of pattern dimensions and cross-sectional shape due to the above has not been sufficiently improved.

【0016】[0016]

【0017】[0017]

【0018】そこで、この発明は、上記に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、工程数の低減
を図り、化学増幅型のレジスト材料におけるパターンの
寸法精度及び側壁の垂直性を向上させ、半導体装置にお
ける微細加工ならびに高集積化に寄与するレジストパタ
ーンの形成方法を提供することにある。
Therefore, the present invention has been made in view of the above, and it is an object of the present invention to reduce the number of steps and improve the dimensional accuracy of a pattern and the verticality of a side wall in a chemically amplified resist material. It is an object of the present invention to provide a method for forming a resist pattern which contributes to fine processing and high integration in a semiconductor device.

【0019】[発明の構成][Structure of the Invention]

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、課題を解決する第1の手段は、被処理層上に化学増
幅型のレジスト層を塗布形成する第1の工程と、前記第
1の工程で塗布された前記レジスト層全面に、前記レジ
スト層を加熱することなく、熱架橋反応あるいは熱分解
反応を進行させないエネルギーを有するエネルギー線を
照射して前記レジスト層中に酸を発生させる第2の工程
と、前記第2の工程後のレジスト層で熱架橋反応あるい
は熱分解反応を進行させるに足るエネルギーを有するエ
ネルギー線を前記レジスト層に選択的に照射して発熱さ
せる第3の工程と、前記第3の工程後のレジスト層を現
像して選択的に除去する第4の工程とを有することを特
徴とする。
In order to achieve the above object, a first means for solving the problems is a first step of coating and forming a chemically amplified resist layer on a layer to be processed; Irradiating the entire surface of the resist layer applied in step 1 with an energy ray having an energy that does not allow a thermal crosslinking reaction or a thermal decomposition reaction to proceed without heating the resist layer to generate an acid in the resist layer. A second step, and a third step of selectively irradiating the resist layer with an energy ray having energy sufficient to cause a thermal crosslinking reaction or a thermal decomposition reaction in the resist layer after the second step to generate heat. And a fourth step of developing and selectively removing the resist layer after the third step.

【0021】第2の手段は、被処理層上に化学増幅型の
レジスト層を塗布形成する第1の工程と、前記第1の工
程で塗布された前記レジスト層に、前記レジスト層を加
熱することなく、熱架橋反応あるいは熱分解反応を進行
させないエネルギーを有するエネルギー線を選択的に照
射して前記レジスト層中に酸を選択的に発生させる第2
の工程と、前記第2の工程後のレジスト層で熱架橋反応
あるいは熱分解反応を進行させるに足るエネルギーを有
するエネルギー線を前記第2の工程で酸が発生した前記
レジスト層の領域に選択的に照射して発熱させる第3の
工程と、前記第3の工程後のレジスト層を現像して選択
的に除去する第4の工程とを有することを特徴とする。
The second means is a first step of applying and forming a chemically amplified resist layer on the layer to be processed, and heating the resist layer on the resist layer applied in the first step. A second method for selectively generating an acid in the resist layer by selectively irradiating an energy ray having an energy that does not allow a thermal crosslinking reaction or a thermal decomposition reaction to proceed.
And selectively applying an energy ray having energy sufficient to cause a thermal crosslinking reaction or a thermal decomposition reaction to proceed in the resist layer after the second step to a region of the resist layer where an acid is generated in the second step. And a fourth step in which the resist layer after the third step is developed and selectively removed.

【0022】[0022]

【0023】[0023]

【0024】[0024]

【作用】請求項1又は2の発明にあっては、従来のよう
に電子線やエキシマレーザー等のエネルギー線の照射
を、化学増幅型レジスト中の酸発生のトリガーとしてで
はなく、むしろ高い収束性を持つ熱源として使用するこ
とを特徴とする。
According to the first or second aspect of the present invention, the irradiation of an energy beam such as an electron beam or an excimer laser is not used as a trigger of acid generation in a chemically amplified resist as in the prior art, but rather has a high convergence. It is characterized by being used as a heat source having.

【0025】すなわち、電子線やエキシマーレーザー等
の照射により酸発生剤を活性化させた後、この発生した
酸が存在する場所に高電流密度のエネルギー線により熱
を加えることで架橋あるいは分解反応を進行させ、レジ
ストヒーティング効果によるレジスト中の熱堆積を、パ
ターニング部分のみの選択的な加熱に利用している。つ
まり、酸の存在下で、パターニング部分のみが選択的に
加熱されることにより架橋あるいは分解反応を進行させ
ている。
That is, after activating the acid generator by irradiation with an electron beam or an excimer laser or the like, a cross-linking or decomposition reaction is caused by applying heat to a place where the generated acid is present by an energy beam having a high current density. Then, thermal deposition in the resist by the resist heating effect is used for selective heating of only the patterning portion. That is, only the patterning portion is selectively heated in the presence of an acid to cause a crosslinking or decomposition reaction to proceed.

【0026】したがって、パターニング部分近傍の架橋
あるいは分解反応は解消され、近接効果の影響が著しく
低減されることになる。このことは、実際にはレジスト
パターンの高コントラスト化にもつながる。
Accordingly, the cross-linking or decomposition reaction near the patterning portion is eliminated, and the influence of the proximity effect is significantly reduced. This actually leads to higher contrast of the resist pattern.

【0027】[0027]

【0028】[0028]

【0029】[0029]

【0030】[0030]

【0031】[0031]

【0032】[0032]

【実施例】以下、図面を用いてこの発明の実施例を説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0033】図1はこの発明の一実施例に係るレジスト
パターン形成方法によってパターニングされる化学増幅
型レジスト材料における感度特性を示す図である。同図
に示す感度特性を得るレジストパターンの形成方法は、
化学増幅型のネガ型レジスト材料に含まれて熱架橋反応
の前駆体となる酸発生剤を予め活性化させた後、高電流
密度の電子線や短波長のエキシマーレーザーで描画する
ことにより、残存させるレジスト部分にのみ選択的にレ
ジストヒーティング効果による熱を発生させ、この部分
にのみ熱架橋反応を進行させるようにしたものである。
FIG. 1 is a diagram showing sensitivity characteristics of a chemically amplified resist material patterned by a method of forming a resist pattern according to one embodiment of the present invention. The method of forming a resist pattern for obtaining the sensitivity characteristics shown in FIG.
After the acid generator that is included in the chemically amplified negative resist material and becomes the precursor of the thermal crosslinking reaction is activated in advance, it remains by drawing with a high current density electron beam or short wavelength excimer laser. The heat generated by the resist heating effect is selectively generated only in the resist portion to be heated, and the thermal crosslinking reaction proceeds only in this portion.

【0034】図1において、感度特性は、0.5(μ
m)程度の膜厚のSAL601−ER7(シップレー社
製、商品名)の化学増幅型のネガレジスト材料を40
(KeV)程度の加速エネルギーの電子線露光装置を用
いて露光した際の測定結果である。
In FIG. 1, the sensitivity characteristic is 0.5 (μ
m) of a chemically amplified negative resist material of SAL601-ER7 (manufactured by Shipley Co., Ltd.) having a film thickness of about 40 m).
It is a measurement result at the time of performing exposure using an electron beam exposure apparatus having an acceleration energy of about (KeV).

【0035】図1(a),(b),(c)はそれぞれ、
電流密度10(A/cm2 )、電流密度60(A/cm
2 )、電流密度400(A/cm2 )の場合のビームサ
イズ依存性を示している。図1から電流密度の増加にと
もない残膜厚0(μm)での露光量が次第に減少してい
る様子が認められる。また、図1(c)に見られるよう
に、ビームサイズが大きくなり発熱量が多くなるほど感
度が高められている。
FIGS. 1 (a), 1 (b) and 1 (c) respectively show
Current density 10 (A / cm 2 ), current density 60 (A / cm 2 )
2 ) shows the beam size dependence at a current density of 400 (A / cm 2 ). From FIG. 1, it can be seen that the exposure amount at the remaining film thickness of 0 (μm) gradually decreases as the current density increases. Further, as can be seen from FIG. 1C, the sensitivity increases as the beam size increases and the amount of heat generation increases.

【0036】したがって、同じ照射量であれば電流密度
が高いほど照射時間が短くなることを考慮すると、図1
に見られる傾向は、レジストヒーティング効果がパター
ン形成に対して有利に作用した結果と考えられる。
Therefore, considering that the irradiation time becomes shorter as the current density becomes higher for the same irradiation amount, FIG.
Are considered to be the result of the resist heating effect having an advantageous effect on the pattern formation.

【0037】図2はビームサイズ0.5(μm)の場合
の残膜厚0(μm)での露光量と、ビームサイズ1.5
(μm)の場合の残膜厚0(μm)での露光量との差△
Dを電流密度に対して示した図である。露光量の差△D
はレジストヒーティングによる発熱量の程度を表す指標
と考えられ、図2から電流密度の増加にともない発熱量
が大きくなることがわかる。すなわち、照射するエネル
ギーや照射する面積が大きいほどレジスト中の熱の発生
量は大きくなることがわかる。
FIG. 2 shows an exposure amount at a residual film thickness of 0 (μm) for a beam size of 0.5 (μm) and a beam size of 1.5 (μm).
(Μm) and the difference from the exposure amount when the remaining film thickness is 0 (μm).
FIG. 9 is a diagram showing D with respect to current density. Exposure difference △ D
Is considered to be an index indicating the degree of heat generation due to resist heating, and it can be seen from FIG. 2 that the heat generation increases as the current density increases. That is, it is understood that the larger the irradiation energy and the irradiation area, the larger the amount of heat generated in the resist.

【0038】図3は高電流密度の電子線を熱源として、
熱架橋反応に利用した場合のパターン形成方法を示す図
である。
FIG. 3 shows an electron beam having a high current density as a heat source.
It is a figure which shows the pattern formation method at the time of utilizing for a thermal crosslinking reaction.

【0039】まず、被処理層1上に、化学増幅型のネガ
レジスト(SAL601−ER7)を塗布及びベーク
し、膜厚0.5(μm)の塗膜2を形成した後、露光を
塗膜2の全面に行い、レジスト中に酸3を発生させる。
ただし、この露光工程においては、熱架橋反応を進行さ
せるのに十分なエネルギーを与えないことが要求され
る。すなわち、電子線描画装置を用いた場合は、加速エ
ネルギー40(KeV)、電流密度10(A/c
2 )、ドーズ量10(μC/cm2)の条件で照射を行
ない、エキシマーレーザー等の光学式ステッパーを用い
た場合は、露光時間0.3(s)で、E=200(mJ
/cm2 )のエネルギー量に達する露光量条件で照射を
行なう(図3(a))。
First, a chemically amplified negative resist (SAL601-ER7) is applied and baked on the layer 1 to be processed to form a coating film 2 having a thickness of 0.5 (μm). 2 to generate acid 3 in the resist.
However, in this exposure step, it is required not to give sufficient energy for the thermal crosslinking reaction to proceed. That is, when an electron beam lithography apparatus is used, the acceleration energy is 40 (KeV) and the current density is 10 (A / c).
m 2), subjected to irradiation with a dose of 10 (μC / cm2), in the case of using an optical stepper, such as excimer laser, an exposure time 0.3 (s), E = 200 (mJ
Irradiation is performed under an exposure condition that reaches an energy amount of (/ cm 2 ) (FIG. 3A).

【0040】次に、高電流密度の電子線を熱源として、
パターニング部分に照射する。これにより、照射量に応
じた新たな酸発生とほぼ同時に、レジストヒーティング
効果の影響で、パターニング部分のレジスト温度が選択
的に上昇する。例えば、可変成形型ベクタースキャン方
式の電子線描画装置を用いた場合、加速エネルギー40
(KeV)、電流密度200(A/cm2 )、ドーズ量
20(μC/cm2 )、ショットサイズ1.0×1.0
(μm)の矩形ビームで照射すると、パターニング部分
のレジスト温度は100℃程度まで上昇し、選択的に架
橋反応が進行する。
Next, using an electron beam having a high current density as a heat source,
Irradiate the patterning part. As a result, almost simultaneously with the generation of new acid according to the irradiation amount, the resist temperature in the patterning portion is selectively increased under the influence of the resist heating effect. For example, when an electron beam lithography system using a variable-shaped vector scan system is used, the acceleration energy 40
(KeV), current density 200 (A / cm 2 ), dose amount 20 (μC / cm 2 ), shot size 1.0 × 1.0
When irradiation is performed with a (μm) rectangular beam, the resist temperature in the patterning portion rises to about 100 ° C., and a crosslinking reaction proceeds selectively.

【0041】次に、レジスト材料を現像処理し、所望の
レジストパターンを得る(図3(c))。
Next, the resist material is developed to obtain a desired resist pattern (FIG. 3C).

【0042】このような形成方法にあっては、パターニ
ング部分以外の領域は例え酸が存在するにしても、反応
を進行させるのに十分な熱が与えられていないために、
レジスト現像後には、図3(c)に示すような近接効果
の影響が著しく低減された、高いコントラストを持つレ
ジストパターンが形成できる。
In such a forming method, even if an acid is present in a region other than the patterning portion, sufficient heat is not applied to cause the reaction to proceed.
After the development of the resist, a resist pattern having a high contrast in which the influence of the proximity effect is significantly reduced as shown in FIG. 3C can be formed.

【0043】一方、熱架橋反応の熱源として短波長のエ
キシマーレーザーを利用してもよく、例えばKrFエキ
シマーレーザーを用いた場合には、100(mJ/pu
lse/cm2 )のエネルギー量のパルスを、10(m
s)間隔で1(s)間照射すると、パターニング部分の
レジスト温度は100℃程度にまで上昇して、選択的に
熱架橋反応が進行し、上述した実施例と同様の効果を得
ることができる。
On the other hand, an excimer laser having a short wavelength may be used as a heat source for the thermal crosslinking reaction. For example, when a KrF excimer laser is used, 100 (mJ / pu) is used.
1se / cm @ 2) energy pulse of 10 (m
When irradiation is performed at intervals of 1 (s) for 1 (s), the resist temperature of the patterning portion rises to about 100 ° C., and the thermal crosslinking reaction proceeds selectively, and the same effect as in the above-described embodiment can be obtained. .

【0044】図4は高電流密度の電子線を熱源として、
熱架橋反応に利用した場合のパターン形成方法の一実施
例を示す図である。
FIG. 4 shows a case where a high current density electron beam is used as a heat source.
It is a figure which shows one Example of the pattern formation method at the time of utilizing for a thermal crosslinking reaction.

【0045】まず、被処理層1上に、化学増幅型レジス
ト(SAL601−ER7)を塗布及びベークし、膜厚
0.5(μm)の塗膜2を形成した後、パターニング部
分にのみ露光を行い、パターニング部分のレジスト中に
のみ酸3を発生させる。ただし、この露光工程において
も、熱架橋反応を進行させるのに十分なエネルギーを与
えないことが要求される。すなわち、電子線描画装置を
用いた場合は、加速エネルギー40(KeV)、電流密
度10(A/cm2 )、ドーズ量10(μC/cm2
の条件で照射を行ない、エキシマーレーザー等の光学式
ステッパーを用いた場合には、露光時間0.3(s)
で、E=200(mJ/cm2 )のエネルギー量に達す
る露光量条件で照射を行なう(図4(a))。
First, a chemically amplified resist (SAL601-ER7) is applied and baked on the layer to be processed 1 to form a coating film 2 having a thickness of 0.5 (μm). Then, acid 3 is generated only in the resist in the patterning portion. However, even in this exposure step, it is required that sufficient energy is not given to advance the thermal crosslinking reaction. That is, when an electron beam lithography apparatus is used, the acceleration energy is 40 (KeV), the current density is 10 (A / cm 2 ), and the dose is 10 (μC / cm 2 ).
When irradiation is performed under the conditions described above and an optical stepper such as an excimer laser is used, the exposure time is 0.3 (s).
Then, irradiation is performed under an exposure amount condition that reaches an energy amount of E = 200 (mJ / cm 2 ) (FIG. 4A).

【0046】次に高電流密度の電子線を熱源として、パ
ターニング部分に照射することにより、前述した実施例
と同様に、照射量に応じた新たな酸発生とほぼ同時に、
レジストヒーティング効果の影響で、パターニング部分
のレジスト温度が選択的に上昇する。例えば可変成形型
ベクタースキャン方式の電子線描画装置を用いた場合に
は、前述した実施例と同様の温度上昇が得られる(図4
(b))。
Next, by irradiating the patterning portion with an electron beam having a high current density as a heat source, almost at the same time as the generation of new acid according to the irradiation amount, as in the above-described embodiment.
Under the influence of the resist heating effect, the resist temperature in the patterning portion is selectively increased. For example, when an electron beam lithography system using a variable-shaped vector scan system is used, a temperature rise similar to that of the above-described embodiment can be obtained (FIG. 4).
(B)).

【0047】次に、レジスト材料を現像し、所望のパタ
ーンを得る(図4(c))。
Next, the resist material is developed to obtain a desired pattern (FIG. 4C).

【0048】このような方法にあっても、図4(c)に
示すような近接効果の影響が著しく低減された、高いコ
ントラストを持つレジストパターンの形成が可能とな
る。
Even with such a method, it is possible to form a resist pattern having a high contrast in which the influence of the proximity effect as shown in FIG.

【0049】また、上記実施例にあっても、前述したと
同様に、熱架橋反応の熱源として短波長のエキシマーレ
ーザーを用いてもよく、同様の効果を得ることが可能で
ある。
Also, in the above embodiment, a short wavelength excimer laser may be used as a heat source of the thermal crosslinking reaction, as described above, and the same effect can be obtained.

【0050】さらに、上述したすべての実施例におい
て、ホットプレートなどを用いたウエハー全面への加熱
(PEB処理)を追加することで、コントラストをより
一層向上させることもできる。また、通常のPEB処理
が省略可能なことから、従来の化学増幅型レジストを用
いたパターン形成プロセスに比べて、工程数の削減及び
現像時間の短縮化を図ることができる。
Further, in all of the above-described embodiments, the contrast can be further improved by adding heating (PEB processing) to the entire surface of the wafer using a hot plate or the like. Further, since the ordinary PEB process can be omitted, the number of steps and the development time can be reduced as compared with a conventional pattern formation process using a chemically amplified resist.

【0051】このように、本発明によれば、電子線や遠
紫外光(エキシマーレーザー等)による、サブミクロン
領域での微細パターン形成を実現するにあたって問題と
なる近接効果およびレジストヒーティング効果の影響に
よるパターン精度の劣化を解消し、しかも現像時間が大
幅に短縮できると同時に、コントラストを著しく改善す
ることができる。
As described above, according to the present invention, the influence of the proximity effect and the resist heating effect, which are problems in realizing the formation of a fine pattern in a submicron region, by an electron beam or far ultraviolet light (excimer laser, etc.). Thus, the deterioration of pattern accuracy due to the above can be eliminated, and the development time can be greatly reduced, and at the same time, the contrast can be significantly improved.

【0052】図5はこの発明の一実施例に係るレジスト
パターン形成方法の一工程断面図である。同図に示す実
施例のパターン形成方法は、化学増幅型のネガレジスト
材料を用いたパターン形成工程におけるPEB処理を2
段階に別けて行なうようにしたものである。
FIG. 5 is a sectional view showing one step of a method for forming a resist pattern according to an embodiment of the present invention. In the pattern forming method of the embodiment shown in FIG. 2, PEB processing in a pattern forming step using a chemically amplified negative resist material is performed in two steps.
This is done in stages.

【0053】図5において、まず、シリコンの半導体基
板4上を酸化し、0.8(μm)程度の膜厚の酸化膜5
を形成する。次に、化学増幅型のネガレジスト材料(S
AL601−ER7)を酸化膜5上に塗布し、プリベー
ク処理を行ない、0.5(μm)程度の膜厚のレジスト
膜6を酸化膜5上に形成する。
In FIG. 5, first, a silicon semiconductor substrate 4 is oxidized to form an oxide film 5 having a thickness of about 0.8 (μm).
To form Next, a chemically amplified negative resist material (S
AL601-ER7) is applied on the oxide film 5 and a pre-bake process is performed to form a resist film 6 having a thickness of about 0.5 (μm) on the oxide film 5.

【0054】次に、クリプトン、フッ素、ヘリウムの混
合ガスを用いたエキシマーレーザーにおける248.4
(nm)の発振線を照射線とする縮小投影露光装置によ
り、マスクを介してレジスト材料6にパターン露光す
る。この露光時のエネルギー強度は50〜100(mJ
/cm2 )程度とする。
Next, 248.4 in an excimer laser using a mixed gas of krypton, fluorine and helium.
The resist material 6 is subjected to pattern exposure through a mask by a reduction projection exposure apparatus using (nm) oscillation light as irradiation light. The energy intensity during this exposure is 50 to 100 (mJ
/ Cm 2 ).

【0055】次に、第1段階のPEB処理として、露光
直後に50℃の処理温度で60秒間のPEB処理を行な
った試料と露光2時間後に同様の処理条件でPEB処理
を行なった試料とを用意する。
Next, as the first stage PEB treatment, a sample subjected to PEB treatment at a treatment temperature of 50 ° C. for 60 seconds immediately after exposure and a sample subjected to PEB treatment under the same treatment conditions two hours after exposure were used. prepare.

【0056】次に、第2段階のPEB処理として、上記
工程における両試料のレジスト材料6に対して熱架橋反
応を生じさせるに足る100℃の処理温度で120秒間
のPEB処理を行ない、その後、アルカリ現像液(例え
ばメタルフリー現像液MF312、シップレー社製、商
品名)を脱イオン水で1:1に稀釈した0.27(N)
程度の濃度の現像液に100秒間浸漬して現像を行な
う。
Next, as a second stage PEB treatment, a PEB treatment is performed for 120 seconds at a treatment temperature of 100 ° C. that is sufficient to cause a thermal crosslinking reaction on the resist material 6 of both samples in the above-described process. 0.27 (N) obtained by diluting an alkali developing solution (for example, a metal-free developing solution MF312, manufactured by Shipley, trade name) 1: 1 with deionized water.
The development is carried out by immersion in a developer having a moderate concentration for 100 seconds.

【0057】このような工程を経て形成されるレジスト
パターンにあっては、露光から第1段階のPEB処理ま
でに要した時間がそれぞれ異なるそれぞれの試料にあっ
ても、同一の露光エネルギーにより、0.35(μm)
間隔の精度で垂直な側壁が得られた。
In the resist pattern formed through such a process, even if the time required from the exposure to the first stage PEB processing is different for each of the samples, the same exposure energy is applied to each of the samples. .35 (μm)
Vertical sidewalls were obtained with spacing accuracy.

【0058】これに対して、第1段階のPEB処理を行
なわず、第2段階のPEB処理のみを行なった場合に
は、露光直後にPEB処理を行なった試料は露光2時間
後にPEB処理を行なった試料に比して、露光エネルギ
ーが約15(%)程度多く必要としていたため、0.3
5(μm)間隔でのパターンが精度良く形成することが
できなかった。
On the other hand, when only the second stage PEB process is performed without performing the first stage PEB process, the PEB process performed immediately after the exposure is performed on the sample subjected to the PEB process two hours after the exposure. Exposure energy was required to be about 15 (%) higher than the
Patterns at 5 (μm) intervals could not be formed with high accuracy.

【0059】したがって、上記実施例によれば、露光後
のPEB処理までの時間に左右されることなくレジスト
材料の感度を安定させることが可能となり、高精度のレ
ジストパターンを得ることができる。
Therefore, according to the above embodiment, it is possible to stabilize the sensitivity of the resist material without being affected by the time until the PEB processing after exposure, and it is possible to obtain a highly accurate resist pattern.

【0060】次に、露光後のPEB処理を2段階に分け
て行なう他の実施例を説明する。
Next, another embodiment in which the PEB process after exposure is performed in two stages will be described.

【0061】まず、上述した実施例と同様にしてレジス
ト材料を塗布形成した24枚の試料を連続して露光し、
露光後のすべての試料を10℃程度の温度の雰囲気中で
放置する。この処理は、その処理温度が室温に比しては
低いが広義のPEB処理と呼べるものであり、第1段階
のPEB処理に相当するものである。
First, 24 samples coated with a resist material in the same manner as in the above-described embodiment were continuously exposed,
All the samples after exposure are left in an atmosphere at a temperature of about 10 ° C. This processing can be called PEB processing in a broad sense although the processing temperature is lower than room temperature, and corresponds to the first stage PEB processing.

【0062】次に、第2段階のPEB処理として、95
℃の処理温度で120秒間のPEB処理を行ない、上述
したと同様にして現像処理を行なった。
Next, as the second stage PEB processing, 95%
A PEB treatment was performed at a processing temperature of 120 ° C. for 120 seconds, and a development treatment was performed in the same manner as described above.

【0063】このようなPEB処理にあっては、24枚
すべての試料に対して同一の露光量により0.35(μ
m)間隔で側壁が垂直なレジストパターンが得られ、上
述した実施例と同様の効果が得られた。このことは、第
1段階のPEB処理において露光により発生した酸の拡
散が低温のため停止し、第2段階のPEB処理が露光後
の時間に係りなくいずれの試料に対しても同様に作用し
たためである。
In such a PEB process, the same exposure dose was applied to all 24 samples to 0.35 (μm).
m) A resist pattern having vertical side walls at intervals was obtained, and the same effect as in the above-described embodiment was obtained. This is because the diffusion of the acid generated by the exposure in the first stage PEB treatment was stopped because of the low temperature, and the second stage PEB treatment acted on any sample regardless of the time after exposure. It is.

【0064】これに対して、第1段階のPEB処理を室
温の雰囲気中で行なった場合には、最初に第2段階のP
EB処理を行なった試料と最後に行なった試料との間に
約15(%)程度の感度差が生じ、精度の良好なレジス
トパターンを得ることができなかった。
On the other hand, when the first stage PEB treatment is performed in an atmosphere at room temperature, first, the second stage PB treatment is performed.
A difference in sensitivity of about 15 (%) occurred between the sample subjected to the EB treatment and the last sample, and a resist pattern with good accuracy could not be obtained.

【0065】なお、上記実施例において、露光処理及び
現像処理における処理条件は説明したものに限ることは
なく、適宜変更しても同様の効果を得ることができる。
In the above embodiment, the processing conditions in the exposure processing and the development processing are not limited to those described above, and the same effects can be obtained by appropriately changing the processing conditions.

【0066】次に、化学増幅型のネガレジスト材料にお
けるPEB処理温度あるいはPEB処理時間に対する感
度特性について説明する。
Next, the sensitivity characteristics of the chemically amplified negative resist material to the PEB processing temperature or PEB processing time will be described.

【0067】図6は電子線露光装置を用いた化学増幅型
のネガレジスト材料における感度特性の測定結果を示し
た図である。
FIG. 6 shows the results of measuring the sensitivity characteristics of a chemically amplified negative resist material using an electron beam exposure apparatus.

【0068】図6(a)は感度特性のPEB温度依存性
を示す図である。同図(a)から、感度特性はPEB温
度の上昇とともに高感度化することがわかる。すなわ
ち、PEB温度を上昇させることにより、実効的にはド
ーズ量を増加させた時と同等の効果が得られる。
FIG. 6A is a diagram showing the PEB temperature dependence of the sensitivity characteristics. From FIG. 7A, it can be seen that the sensitivity characteristics increase with increasing PEB temperature. That is, by raising the PEB temperature, the same effect as when the dose is increased can be obtained effectively.

【0069】図6(b)は感度特性のPEB時間依存性
を示す図である。同図(b)からも、感度特性はPEB
時間の増加とともに高感度化することがわかる。すなわ
ち、PEB時間を増加させることにより、実効的にはド
ーズ量を増加させた時と同等の効果が得られる。
FIG. 6B is a diagram showing the PEB time dependence of the sensitivity characteristics. As can be seen from FIG.
It can be seen that the sensitivity increases as the time increases. That is, by increasing the PEB time, the same effect as when the dose is increased can be obtained effectively.

【0070】これらのことから、化学増幅型レジストの
感度特性は、露光後において、PEB処理の温度や時間
を変化させることにより制御することが可能となる。
From the above, the sensitivity characteristics of the chemically amplified resist can be controlled by changing the temperature and time of the PEB treatment after exposure.

【0071】図7は電子線露光装置を用いた化学増幅型
のネガレジストにおけるコントラスト特性(γ値)の測
定結果を示す図である。
FIG. 7 is a graph showing the results of measurement of contrast characteristics (γ value) of a chemically amplified negative resist using an electron beam exposure apparatus.

【0072】図7(a)はγ値のPEB温度依存性を示
す図である。同図(a)から、γ値はPEB温度の上昇
とともに大きくなることがわかる。すなわち、PEB温
度を上昇させることにより、コントラスト特性を向上さ
せることができる。
FIG. 7A is a diagram showing the PEB temperature dependence of the γ value. FIG. 7A shows that the γ value increases as the PEB temperature increases. That is, by increasing the PEB temperature, the contrast characteristics can be improved.

【0073】図7(b)はγ値のPEB時間依存性を示
す図である。同図(b)からも、γ値はPEB時間の増
加とともに大きくなることがわかる。すなわち、PEB
時間を増加させることにより、コントラスト特性を向上
させることができる。
FIG. 7B is a diagram showing the PEB time dependency of the γ value. FIG. 4B also shows that the γ value increases as the PEB time increases. That is, PEB
By increasing the time, the contrast characteristics can be improved.

【0074】すなわち、化学増幅型レジストにおける感
度特性あるいはコントラスト特性の温度・時間による特
性を、現像工程あるいはリンス処理工程の間に、レジス
トの深さ方向に対して適用することで、パターンの断面
形状の制御を行うことが可能である。
That is, by applying the temperature-time characteristics of the sensitivity characteristics or the contrast characteristics of the chemically amplified resist to the depth direction of the resist during the developing process or the rinsing process, the cross-sectional shape of the pattern can be improved. Can be controlled.

【0075】次に、この発明に係るPEB処理を表面処
理やリンス処理と同時にかつ現像処理と交互に複数回繰
り返して行なうことによりレジストパターンを形成する
方法の一実施例を、図8に示す工程断面図を参照して説
明する。
Next, an embodiment of a method for forming a resist pattern by repeating the PEB treatment according to the present invention a plurality of times simultaneously with the surface treatment and the rinsing treatment and alternately with the development treatment is shown in FIG. Description will be made with reference to a cross-sectional view.

【0076】まず、被処理層11上に化学増幅型のネガ
レジスト材料(例えばSAL601−ER7、シップレ
ー社製、商品名)を塗布及びベークし、膜厚0.6(μ
m)程度のレジスト膜12を被処理層11上に形成す
る。その後、エキシマーレーザー等の遠紫外線露光装置
あるいは電子線露光装置を用いてレジスト膜12上に所
定のパターンを照射する(図8(a))。
First, a chemically amplified negative resist material (for example, SAL601-ER7, manufactured by Shipley Co., trade name) is applied and baked on the layer 11 to be processed to form a film having a thickness of 0.6 (μm).
A resist film 12 of about m) is formed on the processing target layer 11. Thereafter, the resist film 12 is irradiated with a predetermined pattern using a far ultraviolet exposure device such as an excimer laser or an electron beam exposure device (FIG. 8A).

【0077】次に、100℃程度の温度で1.5分間、
ホットプレート上で加熱してPEB処理を行なう。これ
により、レジスト膜12に近接効果の影響によるネガレ
ジスト特有のテーパ形状の潜像13が形成される(図8
(b))。
Next, at a temperature of about 100 ° C. for 1.5 minutes,
The PEB process is performed by heating on a hot plate. Thus, a tapered latent image 13 unique to the negative resist due to the influence of the proximity effect is formed on the resist film 12.
(B)).

【0078】次に、20℃程度に温度制御されたアルカ
リ現像液(例えばMF−622、シップレー社製、商品
名)14に0.5分間浸漬して現像する。これにより、
レジスト膜12の一部を除去する(図8(c))。
Next, the film is immersed in an alkali developing solution (for example, MF-622, manufactured by Shipley Co., trade name) 14 whose temperature is controlled to about 20 ° C. for 0.5 minutes for development. This allows
A part of the resist film 12 is removed (FIG. 8C).

【0079】次に、80℃程度に温度制御された純水1
5で0.5分間のリンス処理を行なった後、全体を十分
に乾燥させる。この工程におけるリンス処理は、本来の
リンス処理とともに結果として再度のPEB処理と同様
な機能を呈すると共に、純水による表面難溶化処理とな
り、レジスト膜12の表面に難溶化層16が形成され、
残存するレジスト膜12の表面の現像液に対する溶解速
度が著しく減少する(図8(d))。
Next, pure water 1 temperature-controlled to about 80 ° C.
After performing a rinsing treatment at 0.5 for 0.5 minutes, the whole is sufficiently dried. The rinsing treatment in this step has the same function as the PEB treatment again as a result together with the original rinsing treatment, and is a surface insolubilization treatment with pure water, so that the hardly-solubilized layer 16 is formed on the surface of the resist film 12,
The rate of dissolution of the remaining resist film 12 on the surface of the developing solution is significantly reduced (FIG. 8D).

【0080】また、上記工程において、再度純水による
PEB処理を行なうことによって、残存するレジスト膜
12の露光領域は合せて2分間のPEB処理が施された
ことになり、実効的に感度特性及びコントラスト特性が
向上することになる。
Further, in the above process, the PEB treatment with pure water is performed again, so that the exposed region of the remaining resist film 12 is subjected to the PEB treatment for 2 minutes in total. The contrast characteristics will be improved.

【0081】次に、再度20℃程度に温度制御されたア
ルカリ現像液14に6分間浸漬して現像した後、20℃
程度に温度制御された純水で通常のリンス処理を行なう
(図8(e))。
Next, the film is immersed again for 6 minutes in an alkali developing solution 14 whose temperature is controlled to about 20 ° C., and developed.
A normal rinsing process is performed with pure water whose temperature has been controlled to a certain degree (FIG. 8E).

【0082】最後に、全体を十分に乾燥させて、所望の
レジストパターン17を得る(図8(f))。
Finally, the whole is sufficiently dried to obtain a desired resist pattern 17 (FIG. 8F).

【0083】このように、上記実施例にあっては、PE
B処理とリンス処理を同時かつ複数回繰り返し行なうこ
とにより、レジスト膜12の感度特性及びコントラスト
特性が向上する。また、リンス処理中に純水と接するレ
ジスト膜12は常に純水から熱の供給を受けており、レ
ジスト膜12の下層部になるにしたがって温度が低下
し、下層部ほど架橋密度が減少するために、特に電子線
露光装置を用いて照射を行なった場合に顕在化する近接
効果によるパターンのテーパ形状が改善され、側壁の垂
直なレジストパターンを形成することができる。
As described above, in the above embodiment, PE
The sensitivity characteristic and the contrast characteristic of the resist film 12 are improved by performing the B treatment and the rinsing treatment simultaneously and repeatedly a plurality of times. Further, the resist film 12 that is in contact with pure water during the rinsing process is always supplied with heat from pure water, and the temperature decreases as the resist film 12 becomes lower, and the crosslinking density decreases in the lower layer. In particular, the taper shape of the pattern due to the proximity effect that becomes apparent when irradiation is performed using an electron beam exposure apparatus is particularly improved, and a resist pattern having a vertical side wall can be formed.

【0084】図9は上述したレジストパターン形成方法
の他の実施例を示す工程断面図である。同図に示す実施
例の特徴とするところは、上述した実施例における図8
(b)に示す工程にあって、図9(b)に示すように、
露光後に90℃程度に温度制御された純水18に1.5
分間浸漬することにより、PEB処理と同時に純水によ
る表面難溶化処理を行ない、レジスト膜12の全表面に
難溶化層18を形成したことにあり、他の工程は図8に
示した実施例と同様である。
FIG. 9 is a process sectional view showing another embodiment of the above-described resist pattern forming method. The feature of the embodiment shown in FIG.
In the step shown in FIG. 9B, as shown in FIG.
1.5% of pure water 18 whose temperature is controlled to about 90 ° C after exposure.
8 minutes, the surface was hardly insolubilized with pure water at the same time as the PEB process to form the hardly-solubilized layer 18 on the entire surface of the resist film 12. The other steps were the same as those of the embodiment shown in FIG. The same is true.

【0085】このような工程により、上記実施例にあっ
ては、レジスト膜12の潜像13の上部に難溶化層19
を形成することにより、次工程の現像処理において、残
存するレジスト膜12となる潜像13の上部の丸みを回
避することが可能となり、レジストパターンにおける側
壁の垂直性をより一層良好とすることができる。
According to the above steps, in the above embodiment, the hardly-solubilized layer 19 is formed on the latent image 13 of the resist film 12.
Is formed, it is possible to avoid rounding of the upper part of the latent image 13 which will be the remaining resist film 12 in the developing process of the next step, and it is possible to further improve the verticality of the side wall in the resist pattern. it can.

【0086】なお、上記実施例にあっては、PEB処理
を前述したように複数の段階に分けて行なうようにして
もよい。
In the above embodiment, the PEB process may be performed in a plurality of stages as described above.

【0087】このように、上記実施例に対応した本発明
にあっては、化学増幅型のレジスト材料を使用したパタ
ーン形成方法に特有のPEB処理工程を、現像工程やリ
ンス処理工程に組み入れることにより、工程数の負担を
軽減すると同時に、パターンの側壁保護等を目的とした
表面処理の効果を得ることができる。さらに、レジスト
膜の深さ方向に対して、感度特性やコントラスト特性を
段階的あるいは連続的に変化させる効果により、パター
ンの断面形状の制御が可能となる。
As described above, in the present invention corresponding to the above embodiment, the PEB processing step peculiar to the pattern forming method using the chemically amplified resist material is incorporated into the developing step and the rinsing step. In addition, the effect of the surface treatment for protecting the side wall of the pattern and the like can be obtained while reducing the burden of the number of steps. Further, the effect of changing the sensitivity characteristic and the contrast characteristic stepwise or continuously in the depth direction of the resist film makes it possible to control the cross-sectional shape of the pattern.

【0088】[0088]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、化学増幅型レジスト材料を用いたパターン形成にお
いて、高エネルギー線の選択的な照射による発熱で熱架
橋あるいは熱分解反応を進行させるようにしたので、化
学増幅型レジスト材料におけるパターンの精度及び側壁
形状の垂直性が向上し、半導体装置における微細加工な
らびに高集積化に寄与することができる。
As described above, according to the present invention, in the formation of a pattern using a chemically amplified resist material, thermal crosslinking or thermal decomposition reaction is caused by heat generated by selective irradiation of high energy rays. Therefore, the precision of the pattern and the verticality of the side wall shape in the chemically amplified resist material are improved, which can contribute to fine processing and high integration in a semiconductor device.

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

【図1】この発明の一実施例に係るレジストパターンの
形成方法における化学増幅型レジスト材料の感度特性の
測定結果を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing measurement results of sensitivity characteristics of a chemically amplified resist material in a method for forming a resist pattern according to one embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す感度特性から得られるレジスト材料
の特性を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing characteristics of a resist material obtained from the sensitivity characteristics shown in FIG.

【図3】図1に示す感度特性を利用したレジストパター
ンの形成工程を示す工程断面である。
FIG. 3 is a process cross-section showing a process of forming a resist pattern using the sensitivity characteristics shown in FIG.

【図4】図1に示す感度特性を利用したレジストパター
ンの他の形成工程を示す工程断面図である。
FIG. 4 is a process cross-sectional view showing another process of forming a resist pattern using the sensitivity characteristics shown in FIG.

【図5】この発明の一実施例に係るレジストパターンの
形成方法の一部工程を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing some steps of a method of forming a resist pattern according to one embodiment of the present invention.

【図6】この発明の一実施例に係るレジストパターンの
形成方法における化学増幅型レジスト材料のPEB処理
温度に対する感度特性の測定結果を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a measurement result of a sensitivity characteristic of a chemically amplified resist material with respect to a PEB processing temperature in a method of forming a resist pattern according to one embodiment of the present invention.

【図7】この発明の一実施例に係るレジストパターンの
形成方法における化学増幅型レジスト材料のPEB処理
時間に対するコントラスト特性の測定結果を示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing a measurement result of a contrast characteristic with respect to a PEB processing time of a chemically amplified resist material in a method of forming a resist pattern according to one embodiment of the present invention.

【図8】この発明の一実施例に係るレジストパターンの
形成方法における工程を示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing steps in a method for forming a resist pattern according to one embodiment of the present invention.

【図9】この発明の一実施例に係るレジストパターンの
形成方法における工程を示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing steps in a method for forming a resist pattern according to one embodiment of the present invention.

【図10】化学増幅型レジスト材料の感度変化の様子を
示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing how the sensitivity of a chemically amplified resist material changes.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,11 被処理層 2,6,12 レジスト層 3 酸 13 潜像 14 現像液 15 純水 16,18 難溶化層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,11 Layer to be processed 2,6,12 Resist layer 3 Acid 13 Latent image 14 Developing solution 15 Pure water 16,18 Insoluble layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 一夫 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1 株式 会社東芝 総合研究所内 (72)発明者 柴田 剛 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1 株式 会社東芝 総合研究所内 (56)参考文献 特開 平4−60551(JP,A) 特開 平4−204848(JP,A) 特開 平4−77746(JP,A) 特開 平3−161920(JP,A) 特開 平3−142918(JP,A) 特開 平4−62914(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Kazuo Sato 1 Komukai Toshiba-cho, Saiyuki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Toshiba Research Institute Co., Ltd. (56) References JP-A-4-60551 (JP, A) JP-A-4-204848 (JP, A) JP-A-4-77746 (JP, A) JP-A-3-161920 (JP JP, A) JP-A-3-142918 (JP, A) JP-A-4-62914 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/027

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 被処理層上に化学増幅型のレジスト層を
塗布形成する第1の工程と、 前記第1の工程で塗布された前記レジスト層全面に、前
記レジスト層を加熱することなく、熱架橋反応あるいは
熱分解反応を進行させないエネルギーを有するエネルギ
ー線を照射して前記レジスト層中に酸を発生させる第2
の工程と、 前記第2の工程後のレジスト層で熱架橋反応あるいは熱
分解反応を進行させるに足るエネルギーを有するエネル
ギー線を前記レジスト層に選択的に照射して発熱させる
第3の工程と、 前記第3の工程後のレジスト層を現像して選択的に除去
する第4の工程とを有することを特徴とするレジストパ
ターンの形成方法。
A first step of coating and forming a chemically amplified resist layer on a layer to be processed; and a step of forming a chemically amplified resist layer on the entire surface of the resist layer applied in the first step.
Without heating the resist layer, a thermal crosslinking reaction or
Energy with energy that does not allow the pyrolysis reaction to proceed
A second step of generating an acid in the resist layer by irradiating a
And a third step of selectively irradiating the resist layer with an energy ray having energy sufficient to cause a thermal crosslinking reaction or a thermal decomposition reaction to proceed in the resist layer after the second step, thereby generating heat. And a fourth step of developing and selectively removing the resist layer after the third step.
【請求項2】 被処理層上に化学増幅型のレジスト層を
塗布形成する第1の工程と、 前記第1の工程で塗布された前記レジスト層に、前記レ
ジスト層を加熱することなく、熱架橋反応あるいは熱分
解反応を進行させないエネルギーを有するエネルギー線
を選択的に照射して前記レジスト層中に酸を選択的に発
生させる第2の工程と、 前記第2の工程後のレジスト層で熱架橋反応あるいは熱
分解反応を進行させるに足るエネルギーを有するエネル
ギー線を前記第2の工程で酸が発生した前記レジスト層
の領域に選択的に照射して発熱させる第3の工程と、 前記第3の工程後のレジスト層を現像して選択的に除去
する第4の工程とを有することを特徴とするレジストパ
ターンの形成方法。
Wherein a first step of applying a resist layer chemically amplified onto the treated layer, the resist layer applied in the first step, the Le
Thermal crosslinking reaction or heat
Energy rays with energy that does not allow the solution reaction to proceed
A second step of selectively irradiating the resist layer to selectively generate an acid in the resist layer; and having an energy sufficient to cause a thermal crosslinking reaction or a thermal decomposition reaction in the resist layer after the second step. A third step of selectively irradiating the resist layer with acid rays generated in the second step with an energy beam to generate heat, and developing and selectively removing the resist layer after the third step by heating; Forming a resist pattern.
【請求項3】 前記第2の工程は、電子線あるいは遠紫
外光の照射により酸を発生させることを特徴とする請求
項1又は2記載のレジストパターンの形成方法。
3. The method according to claim 1, wherein in the second step, an acid is generated by irradiation with an electron beam or far ultraviolet light.
【請求項4】 前記第3の工程で用いられるエネルギー
線は、電子線あるいは遠紫外光であることを特徴とする
請求項1又は2記載のレジストパターンの形成方法。
4. The method according to claim 1, wherein the energy beam used in the third step is an electron beam or a deep ultraviolet light.
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