JP4284132B2 - Pattern formation method - Google Patents

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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)

Description

本発明は、半導体装置の製造プロセス等において用いられるパターン形成方法に関する。   The present invention relates to a pattern forming method used in a semiconductor device manufacturing process or the like.

近年、半導体装置の製造プロセスにおいては、半導体素子の集積度の向上に伴ってリソグラフィ技術によるレジストパターンの解像性も一層の微細化が図られている。特に、コンタクトホール形成用の開口部(孔部)を有するレジストパターンは、従来の光リソグラフィ法ではコントラストが低下してしまい、所望の形状を得ることが困難となってきている。   In recent years, in the manufacturing process of a semiconductor device, the resolution of a resist pattern by lithography technology has been further miniaturized as the degree of integration of semiconductor elements has improved. In particular, a resist pattern having an opening (hole) for forming a contact hole has a reduced contrast by a conventional photolithography method, and it has become difficult to obtain a desired shape.

そこで、光リソグラフィによる微細なコンタクトホールパターンを形成する方法として、形成されたレジストパターンを覆うように架橋剤を含む水溶性膜を形成し、レジストパターンの未露光部に残存する酸により、熱を触媒として水溶性膜と架橋反応を起こさせて、コンタクトホールパターンの開口径を縮小(シュリンク)させる方法が提唱されている(例えば、非特許文献1参照。)。   Therefore, as a method for forming a fine contact hole pattern by photolithography, a water-soluble film containing a crosslinking agent is formed so as to cover the formed resist pattern, and heat is applied by the acid remaining in the unexposed portion of the resist pattern. A method of causing a crosslinking reaction with a water-soluble film as a catalyst to reduce (shrink) the opening diameter of the contact hole pattern has been proposed (for example, see Non-Patent Document 1).

以下、従来の化学的シュリンク法を用いたパターン形成方法について図14及び図15を参照しながら説明する。   Hereinafter, a pattern forming method using a conventional chemical shrink method will be described with reference to FIGS.

まず、以下の組成を有するポジ型の化学増幅型レジスト材料を準備する。   First, a positive chemically amplified resist material having the following composition is prepared.

ポリ(2-メチル-2アダマンチルアクリレート(50mol%)−メバロニックラクトンメタクリレート(50mol%))(ベースポリマー)………………………………………………………2g
トリフェニルスルフォニウムノナフレート(酸発生剤)………………………0.06g
プロプレングリコールモノメチルエーテルアセテート(溶媒)……………………20g
次に、図14(a) に示すように、基板1の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、0.4μmの厚さを持つレジスト膜2を形成する。
Poly (2-methyl-2adamantyl acrylate (50mol%)-mevalonic lactone methacrylate (50mol%)) (base polymer) ... …………………………………………………… 2g
Triphenylsulfonium nonaflate (acid generator) …………………… 0.06g
Propylene glycol monomethyl ether acetate (solvent) ……………… 20g
Next, as shown in FIG. 14A, the chemically amplified resist material is applied onto the substrate 1 to form a resist film 2 having a thickness of 0.4 μm.

次に、図14(b) に示すように、開口数が0.60であるArFエキシマレーザスキャナーにより、露光光3をマスク4を介してレジスト膜2に照射してパターン露光を行なう。   Next, as shown in FIG. 14B, pattern exposure is performed by irradiating the resist film 2 with the exposure light 3 through the mask 4 by an ArF excimer laser scanner having a numerical aperture of 0.60.

次に、図14(c) に示すように、パターン露光が行なわれたレジスト膜2に対して105℃の温度下で90秒間の露光後加熱(PEB)を行なう。   Next, as shown in FIG. 14C, post-exposure heating (PEB) is performed for 90 seconds at a temperature of 105 ° C. on the resist film 2 subjected to pattern exposure.

次に、図14(d) に示すように、2.38wt%のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド現像液(アルカリ現像液)により60秒間の現像を行なって、レジスト膜2の未露光部よりなり開口径が0.20μmの初期レジストパターン2aを得る。   Next, as shown in FIG. 14 (d), development is performed for 60 seconds with a 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide developer (alkaline developer) to form the opening diameter of the unexposed portion of the resist film 2. The initial resist pattern 2a having a thickness of 0.20 μm is obtained.

次に、図15(a) に示すように、スピン塗布法により、基板1の上に初期レジストパターン2aを含む全面にわたって、以下に示す組成を持つ架橋剤を含む水溶性膜5を成膜する。   Next, as shown in FIG. 15A, a water-soluble film 5 containing a crosslinking agent having the following composition is formed on the substrate 1 over the entire surface including the initial resist pattern 2a by spin coating. .

ポリビニールアルコール(ベースポリマー)……………………………………………2g
2,4,6-トリス(メトキシメチル)アミノ-1,3,5-s-トリアジン (架橋剤)……0.2g
水(溶媒)…………………………………………………………………………………30g
次に、図15(b) に示すように、成膜した水溶性膜5に対して130℃の温度下で60秒間の加熱を行なって、初期レジストパターン2aにおける開口部の側壁部分と該側壁部分と接する水溶性膜5とを架橋反応させる。
Polyvinyl alcohol (base polymer) …………………………… 2g
2,4,6-Tris (methoxymethyl) amino-1,3,5-s-triazine (crosslinking agent) ... 0.2g
Water (solvent) …………………………………………………………………………………… 30 g
Next, as shown in FIG. 15B, the formed water-soluble film 5 is heated at a temperature of 130 ° C. for 60 seconds to form the side wall portion of the opening in the initial resist pattern 2a and the side wall. The water-soluble film 5 in contact with the part is subjected to a crosslinking reaction.

次に、図15(c) に示すように、純水6により、水溶性膜5における初期レジストパターン2aとの未反応部分を除去することにより、図15(d) に示すように、初期レジストパターン2aと、水溶性膜5における初期レジストパターン2aの開口側壁と架橋反応してなる残存部5aとからなり、0.15μmの開口径を有するレジストパターン7を得ることができる。このように、レジストパターン7の開口径は、初期レジストパターン2aの0.20μmから0.15μmに縮小される。
T.Ishibashi et al., "Advanced Micro-Lithography Process with Chemical Shrink Technology", Jpn. J. Appl. Phys. Vol.40. 2001. pp.419-425 特開平10−73927号公報
Next, as shown in FIG. 15C, by removing the unreacted portion with the initial resist pattern 2a in the water-soluble film 5 with pure water 6, as shown in FIG. A resist pattern 7 having an opening diameter of 0.15 μm can be obtained, which is composed of the pattern 2a and the remaining portion 5a formed by crosslinking reaction with the opening side wall of the initial resist pattern 2a in the water-soluble film 5. Thus, the opening diameter of the resist pattern 7 is reduced from 0.20 μm of the initial resist pattern 2a to 0.15 μm.
T.Ishibashi et al., "Advanced Micro-Lithography Process with Chemical Shrink Technology", Jpn. J. Appl. Phys. Vol.40. 2001. pp.419-425 Japanese Patent Laid-Open No. 10-73927

ところが、図15(d) に示すように、得られたレジストパターン7の開口部の底部には、水溶性膜5が完全に除去されないで残渣5bが生じるという問題がある。このように、縮小パターンを得られたレジストパターン7に残渣5bが生じると、その後のエッチング工程において、エッチング対象となる部材のパターン形状の不良にもつながり、半導体装置の製造に大きな問題となる。なお、レジスト膜2にはポジ型の化学増幅型レジスト材料を用いたが、ネガ型の化学増幅型レジスト材料を用いても残渣は生じる。   However, as shown in FIG. 15D, there is a problem in that the residue 5b is generated at the bottom of the opening of the obtained resist pattern 7 without completely removing the water-soluble film 5. As described above, when the residue 5b is generated in the resist pattern 7 from which the reduced pattern is obtained, the pattern shape of the member to be etched becomes defective in the subsequent etching process, which becomes a serious problem in the manufacture of the semiconductor device. Although a positive chemically amplified resist material is used for the resist film 2, a residue is generated even if a negative chemically amplified resist material is used.

従って、このような残渣5bが生じた不良なレジストパターン7では、エッチング対象部材に得られるパターンの形状も不良となってしまうため、半導体装置の製造プロセスにおける生産性及び歩留まりが低下してしまうという問題が生じる。   Therefore, in the defective resist pattern 7 in which such a residue 5b is generated, the shape of the pattern obtained in the member to be etched is also defective, so that productivity and yield in the manufacturing process of the semiconductor device are reduced. Problems arise.

前記に鑑み、本発明は、化学的シュリンク法により得られるレジストパターンの形状を良好にすることを目的とする。   In view of the above, an object of the present invention is to improve the shape of a resist pattern obtained by a chemical shrink method.

本願発明者らは、化学的シュリンク法により得られるレジストパターンにおいて、初期レジストパターンをシュリンクする水溶性膜の未反応部分を確実に除去できるよう種々の検討を重ねた結果、水溶性膜の未反応部分を除去する液体を純水に代えてアルカリ水溶液とすると、該水溶性膜の除去を容易に且つ確実に行なえるようになるとの第1の知見を得ている。これは架橋剤を含む水溶性膜に対する溶解性が純水よりもアルカリ水溶液の方が高いためと考えられる。   The inventors of the present application have conducted various studies to reliably remove the unreacted portion of the water-soluble film that shrinks the initial resist pattern in the resist pattern obtained by the chemical shrink method. A first finding has been obtained that when the liquid for removing the portion is replaced with pure water to be an alkaline aqueous solution, the water-soluble film can be easily and reliably removed. This is presumably because the aqueous alkali solution has higher solubility in the water-soluble film containing the crosslinking agent than pure water.

本願発明者らは、また、架橋剤を含む水溶性膜に脂環式化合物を添加すると、水溶性膜を構成するポリマー中に分子レベルの隙間を生じさせることができ、その結果、水溶性膜を除去する際の溶液がこの隙間に浸透して、水溶性膜の未反応部分を確実に除去できるようになるという第2の知見を得ている。 The inventors of the present invention can also generate a gap at a molecular level in a polymer constituting the water-soluble film by adding an alicyclic compound to the water-soluble film containing a crosslinking agent. As a result, the water-soluble film A second finding has been obtained that the solution for removing water penetrates into the gaps, and unreacted portions of the water-soluble film can be reliably removed.

また、架橋剤を含む水溶性膜に可塑性を与える可塑剤を水溶性膜に接触させると、水溶性膜が脆弱化して水溶性膜を除去する際の液体の浸透性が向上することにより、水溶性膜の残渣を防止できるという第3の知見を得ている。   In addition, when a plasticizer that imparts plasticity to a water-soluble film containing a crosslinking agent is brought into contact with the water-soluble film, the water-soluble film becomes brittle and the permeability of the liquid at the time of removing the water-soluble film is improved. The third knowledge that the residue of the conductive film can be prevented has been obtained.

また、架橋剤を含む水溶性膜をプラズマにさらすことによっても、水溶性膜が脆弱化して水溶性膜を除去する際の液体の浸透性が向上することにより、水溶性膜の残渣を防止できるという第4の知見を得ている。   In addition, by exposing a water-soluble film containing a cross-linking agent to plasma, the water-soluble film becomes weak and the liquid permeability when removing the water-soluble film is improved, thereby preventing the residue of the water-soluble film. The fourth knowledge is obtained.

本発明は、これらの知見に基づいてなされたものであり、初期レジストパターンをシュリンクするために設けた水溶性膜の残渣を生じないようにすることが可能となる。具体的には以下の方法によって実現される。   The present invention has been made based on these findings, and it is possible to prevent the residue of the water-soluble film provided for shrinking the initial resist pattern from occurring. Specifically, it is realized by the following method.

本発明に係る第1のパターン形成方法は、基板上にレジスト膜を形成する工程と、レジスト膜に露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、パターン露光が行なわれたレジスト膜に対して現像を行なうことにより、第1レジストパターンを形成する工程と、基板の上に第1レジストパターンを含む全面にわたって、第1レジストパターンを構成する材料と架橋する架橋剤を含む水溶性膜を形成する工程と、水溶性膜を加熱することにより、水溶性膜及び第1レジストパターンにおける該第1レジストパターンの側面上で接する部分同士を架橋反応させる工程と、アルカリ性水溶液を用いて、水溶性膜における第1レジストパターンとの未反応部分を除去することにより、第1レジストパターンからその側面上に水溶性膜が残存してなる第2レジストパターンを形成する工程とを備えている。   A first pattern forming method according to the present invention includes a step of forming a resist film on a substrate, a step of selectively irradiating the resist film with exposure light to perform pattern exposure, and a resist film subjected to pattern exposure And developing a first resist pattern by performing development on the substrate, and a water-soluble film containing a crosslinking agent that crosslinks the material constituting the first resist pattern over the entire surface including the first resist pattern on the substrate Forming a water-soluble film, heating the water-soluble film, cross-linking the water-soluble film and portions of the first resist pattern that contact each other on the side surfaces of the first resist pattern, and using an aqueous alkaline solution By removing the unreacted portion with the first resist pattern in the conductive film, the water-soluble film remains on the side surface from the first resist pattern. And a step of forming a second resist pattern made.

第1のパターン形成方法によると、第1レジストパターンと架橋反応させた水溶性膜の未反応部分を除去する際に、水溶性膜に対する溶解性が純水よりも高いアルカリ性水溶液を用いるため、該未反応部分を確実に除去できるので、第2レジストパターンに水溶性膜の残渣が生じなくなり、その結果、第1レジストパターンの側面上に水溶性膜が残存してその開口径又はスペース幅が縮小(シュリンク)した第2レジストパターンの形状が良好となる。   According to the first pattern formation method, when an unreacted portion of the water-soluble film cross-linked with the first resist pattern is removed, an alkaline aqueous solution whose solubility in the water-soluble film is higher than that of pure water is used. Since the unreacted portion can be reliably removed, the residue of the water-soluble film does not occur in the second resist pattern. As a result, the water-soluble film remains on the side surface of the first resist pattern, and the opening diameter or space width is reduced. The shape of the (shrinked) second resist pattern is improved.

ここで、アルカリ性水溶液の重量濃度は、数wt%〜50wt%程度が好ましい。より好ましくは、通常のアルカリ性現像液の重量濃度(2.38wt%)の2分の1(=約1.20wt%)以下であり、さらには、通常のアルカリ性現像液の10分の1(=約0.24wt%)程度が好ましい。   Here, the weight concentration of the alkaline aqueous solution is preferably about several wt% to 50 wt%. More preferably, it is not more than one-half (= about 1.20 wt%) of the weight concentration (2.38 wt%) of a normal alkaline developer, and furthermore, one-tenth (= About 0.24 wt%) is preferable.

本発明に係る第2のパターン形成方法は、基板上にレジスト膜を形成する工程と、レジスト膜に露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、パターン露光が行なわれたレジスト膜に対して現像を行なうことにより、第1レジストパターンを形成する工程と、基板の上に第1レジストパターンを含む全面にわたって、第1レジストパターンを構成する材料と架橋する架橋剤及び脂環式化合物を含む水溶性膜を形成する工程と、水溶性膜を加熱することにより、水溶性膜及び第1レジストパターンにおける該第1レジストパターンの側面上で接する部分同士を架橋反応させる工程と、水溶性膜における第1レジストパターンとの未反応部分を液体により除去することにより、第1レジストパターンからその側面上に水溶性膜が残存してなる第2レジストパターンを形成する工程とを備えている。   A second pattern forming method according to the present invention includes a step of forming a resist film on a substrate, a step of selectively irradiating the resist film with exposure light to perform pattern exposure, and a resist film subjected to pattern exposure. And developing a first resist pattern by cross-linking, and a cross-linking agent and an alicyclic compound that cross-links the material constituting the first resist pattern over the entire surface including the first resist pattern on the substrate. A step of forming a water-soluble film containing water, a step of cross-linking the water-soluble film and portions of the first resist pattern that contact each other on the side surface of the first resist pattern by heating the water-soluble film, By removing the unreacted portion of the film with the first resist pattern with a liquid, a water-soluble film remains on the side surface from the first resist pattern. And a step of forming a second resist pattern made.

第2のパターン形成方法によると、パターンの開口径又はスペース幅を縮小する水溶性膜に脂環式化合物を含ませているため、該水溶性膜を構成する水溶性ポリマー中に分子レベルの隙間が生じる。これにより、第1レジストパターンと架橋反応させた水溶性膜の未反応部分を液体により除去する際に該液体の水溶性膜に対する浸透性が向上するため、液体により水溶性膜の未反応部分を確実に除去できるので、第2レジストパターンに水溶性膜の残渣が生じなくなり、その結果、第1レジストパターンの側面上に水溶性膜が残存してその開口径又はスペース幅が縮小した第2レジストパターンの形状が良好となる。   According to the second pattern formation method, since the alicyclic compound is included in the water-soluble film that reduces the pattern opening diameter or space width, the molecular-level gaps are included in the water-soluble polymer constituting the water-soluble film. Occurs. As a result, when the unreacted portion of the water-soluble film cross-linked with the first resist pattern is removed by the liquid, the permeability of the liquid to the water-soluble film is improved. Since it can be surely removed, the residue of the water-soluble film does not occur in the second resist pattern. As a result, the water-soluble film remains on the side surface of the first resist pattern, and the opening diameter or space width of the second resist is reduced. The pattern shape is improved.

本発明に係る第3のパターン形成方法は、基板上にレジスト膜を形成する工程と、レジスト膜に露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、パターン露光が行なわれたレジスト膜に対して現像を行なうことにより、第1レジストパターンを形成する工程と、基板の上に第1レジストパターンを含む全面にわたって、第1レジストパターンを構成する材料と架橋する架橋剤を含む水溶性膜を形成する工程と、水溶性膜を加熱することにより、水溶性膜及び第1レジストパターンにおける該第1レジストパターンの側面上で接する部分同士を架橋反応させる工程と、架橋反応を終えた水溶性膜に可塑性を与える可塑剤を含む溶液を水溶性膜に接触させる工程と、水溶性膜における第1レジストパターンとの未反応部分を液体により除去することにより、第1レジストパターンからその側面上に水溶性膜が残存してなる第2レジストパターンを形成する工程とを備えている。   A third pattern forming method according to the present invention includes a step of forming a resist film on a substrate, a step of selectively irradiating the resist film with exposure light to perform pattern exposure, and a resist film subjected to pattern exposure And developing a first resist pattern by performing development on the substrate, and a water-soluble film containing a crosslinking agent that crosslinks the material constituting the first resist pattern over the entire surface including the first resist pattern on the substrate Forming a water-soluble film, heating the water-soluble film, cross-linking the water-soluble film and a portion of the first resist pattern that are in contact with each other on the side surface of the first resist pattern, and water-soluble after the crosslinking reaction The step of bringing a solution containing a plasticizer for imparting plasticity to the film into contact with the water-soluble film and the unreacted portion of the water-soluble film with the first resist pattern are removed by liquid. By water-soluble film on the side surface of the first resist pattern and a step of forming a second resist pattern comprising the remaining.

第3のパターン形成方法によると、架橋反応を終えた水溶性膜に可塑性を与える可塑剤を含む溶液を水溶性膜に接触させることにより該水溶性膜が脆弱化するため、液体により水溶性膜の未反応部分を確実に除去できるので、第2レジストパターンに水溶性膜の残渣が生じなくなり、その結果、第1レジストパターンの側面上に水溶性膜が残存してその開口径又はスペース幅が縮小した第2レジストパターンの形状が良好となる。   According to the third pattern forming method, the water-soluble film is weakened by bringing a solution containing a plasticizer that imparts plasticity to the water-soluble film after the crosslinking reaction into contact with the water-soluble film. Since the unreacted portion of the first resist pattern can be surely removed, no residue of the water-soluble film is generated in the second resist pattern. As a result, the water-soluble film remains on the side surface of the first resist pattern and the opening diameter or space width is reduced. The reduced shape of the second resist pattern is improved.

なお、可塑剤の水溶性膜中への添加量は数wt%程度が好ましい。   The amount of plasticizer added to the water-soluble film is preferably about several wt%.

本発明に係る第4のパターン形成方法は、基板上にレジスト膜を形成する工程と、レジスト膜に露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、パターン露光が行なわれたレジスト膜に対して現像を行なうことにより、第1レジストパターンを形成する工程と、基板の上に第1レジストパターンを含む全面にわたって、第1レジストパターンを構成する材料と架橋する架橋剤を含む水溶性膜を形成する工程と、水溶性膜に可塑性を与える可塑剤を含む溶液を水溶性膜に接触させる工程と、可塑剤を含む溶液と接触された水溶性膜を加熱することにより、水溶性膜及び第1レジストパターンにおける該第1レジストパターンの側面上で接する部分同士を架橋反応させる工程と、水溶性膜における第1レジストパターンとの未反応部分を液体により除去することにより、第1レジストパターンからその側面上に水溶性膜が残存してなる第2レジストパターンを形成する工程とを備えている。   A fourth pattern forming method according to the present invention includes a step of forming a resist film on a substrate, a step of selectively irradiating the resist film with exposure light to perform pattern exposure, and a resist film subjected to pattern exposure. And developing a first resist pattern by performing development on the substrate, and a water-soluble film containing a crosslinking agent that crosslinks the material constituting the first resist pattern over the entire surface including the first resist pattern on the substrate A step of contacting the water-soluble film with a solution containing a plasticizer that imparts plasticity to the water-soluble film, and heating the water-soluble film in contact with the solution containing the plasticizer, A step of cross-linking the portions of the first resist pattern that contact each other on the side surfaces of the first resist pattern, and an unreacted portion of the water-soluble film with the first resist pattern By removing the body, the water-soluble film on the side surface of the first resist pattern and a step of forming a second resist pattern comprising the remaining.

第4のパターン形成方法によると、水溶性膜を形成した後、形成した水溶性膜に可塑性を与える可塑剤を含む溶液を水溶性膜に接触させることにより該水溶性膜が脆弱化するため、液体により水溶性膜の未反応部分を確実に除去できるので、第2レジストパターンに水溶性膜の残渣が生じなくなり、その結果、第1レジストパターンの側面上に水溶性膜が残存してその開口径又はスペース幅が縮小した第2レジストパターンの形状が良好となる。   According to the fourth pattern formation method, after the water-soluble film is formed, the water-soluble film is weakened by bringing a solution containing a plasticizer that gives plasticity to the formed water-soluble film into contact with the water-soluble film. Since the unreacted portion of the water-soluble film can be surely removed by the liquid, a residue of the water-soluble film does not occur in the second resist pattern. As a result, the water-soluble film remains on the side surface of the first resist pattern and is opened. The shape of the second resist pattern having a reduced aperture or space width is improved.

本発明に係る第5のパターン形成方法は、基板上にレジスト膜を形成する工程と、レジスト膜に露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、パターン露光が行なわれたレジスト膜に対して現像を行なうことにより、第1レジストパターンを形成する工程と、基板の上に第1レジストパターンを含む全面にわたって、第1レジストパターンを構成する材料と架橋する架橋剤を含む水溶性膜を形成する工程と、水溶性膜を加熱することにより、水溶性膜及び第1レジストパターンにおける該第1レジストパターンの側面上で接する部分同士を架橋反応させる工程と、架橋反応を終えた水溶性膜にプラズマを接触させる工程と、水溶性膜における第1レジストパターンとの未反応部分を液体により除去することにより、第1レジストパターンからその開口部の側壁上に水溶性膜が残存してなる第2レジストパターンを形成する工程とを備えている。   A fifth pattern forming method according to the present invention includes a step of forming a resist film on a substrate, a step of selectively irradiating the resist film with exposure light to perform pattern exposure, and a resist film subjected to pattern exposure. And developing a first resist pattern by performing development on the substrate, and a water-soluble film containing a crosslinking agent that crosslinks the material constituting the first resist pattern over the entire surface including the first resist pattern on the substrate Forming a water-soluble film, heating the water-soluble film, cross-linking the water-soluble film and a portion of the first resist pattern that are in contact with each other on the side surface of the first resist pattern, and water-soluble after the crosslinking reaction By removing the unreacted portion between the step of bringing the plasma into contact with the film and the first resist pattern in the water-soluble film with a liquid, the first resist pattern is obtained. Water-soluble film on a sidewall of the opening from over emissions is a step of forming a second resist pattern comprising the remaining.

第5のパターン形成方法によると、架橋反応を終えた水溶性膜にプラズマを接触させることにより該水溶性膜が脆弱化するため、液体により水溶性膜の未反応部分を確実に除去できるので、第2レジストパターンに水溶性膜の残渣が生じなくなり、その結果、第1レジストパターンの側面上に水溶性膜が残存してその開口径又はスペース幅が縮小した第2レジストパターンの形状が良好となる。   According to the fifth pattern forming method, since the water-soluble film is weakened by bringing the plasma into contact with the water-soluble film that has undergone the crosslinking reaction, the unreacted portion of the water-soluble film can be reliably removed by the liquid. The residue of the water-soluble film does not occur in the second resist pattern. As a result, the shape of the second resist pattern in which the water-soluble film remains on the side surface of the first resist pattern and the opening diameter or space width is reduced is good. Become.

第2〜第5のパターン形成方法において、水溶性膜の未反応部分を除去する液体には、水又はアルカリ性水溶液を用いることが好ましい。   In the second to fifth pattern formation methods, it is preferable to use water or an alkaline aqueous solution as the liquid for removing the unreacted portion of the water-soluble film.

本発明に係るパターン形成方法によると、第1レジストパターンにおける開口径又はスペース幅が縮小した第2レジストパターンの形状が良好となるため、該第2レジストパターンを用いてエッチングされた被処理膜のパターン形状も良好となる。   According to the pattern forming method of the present invention, since the shape of the second resist pattern in which the opening diameter or the space width in the first resist pattern is reduced becomes good, the film to be processed etched using the second resist pattern The pattern shape is also good.

(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係るパターン形成方法について図1(a) 〜図1(d) 及び図2(a) 〜図2(d) を参照しながら説明する。
(First embodiment)
A pattern forming method according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 (a) to 1 (d) and FIGS. 2 (a) to 2 (d).

まず、以下の組成を有するポジ型の化学増幅型レジスト材料を準備する。   First, a positive chemically amplified resist material having the following composition is prepared.

ポリ(2-メチル-2アダマンチルアクリレート(50mol%)−メバロニックラクトンメタクリレート(50mol%))(ベースポリマー)………………………………………………………2g
トリフェニルスルフォニウムノナフレート(酸発生剤)………………………0.06g
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(溶媒)……………………20g
次に、図1(a) に示すように、基板101の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、0.4μmの厚さを持つレジスト膜102を形成する。
Poly (2-methyl-2adamantyl acrylate (50mol%)-mevalonic lactone methacrylate (50mol%)) (base polymer) ... …………………………………………………… 2g
Triphenylsulfonium nonaflate (acid generator) …………………… 0.06g
Propylene glycol monomethyl ether acetate (solvent) ……………… 20g
Next, as shown in FIG. 1A, the chemically amplified resist material is applied onto the substrate 101 to form a resist film 102 having a thickness of 0.4 μm.

次に、図1(b) に示すように、開口数NAが0.60であるArFエキシマレーザスキャナーによる露光光103をマスク104を介してレジスト膜102に照射してパターン露光を行なう。   Next, as shown in FIG. 1B, pattern exposure is performed by irradiating the resist film 102 with exposure light 103 from an ArF excimer laser scanner having a numerical aperture NA of 0.60 through a mask 104.

次に、図1(c) に示すように、パターン露光が行なわれたレジスト膜102に対して、例えばホットプレートにより105℃の温度下で90秒間の露光後加熱(PEB)を行なう。 Next, as shown in FIG. 1 (c), the resist film 102 is baked, for example, a hot plate by you row a post-exposure for 90 seconds heating (PEB) at a temperature of 105 ° C..

次に、図1(d) に示すように、2.38wt%のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液(アルカリ性現像液)により60秒間の現像を行なって、レジスト膜102の未露光部よりなり、例えばコンタクトホール形成用で開口径が0.20μmの開口部102aを持つ第1レジストパターン102bを得る。   Next, as shown in FIG. 1 (d), development is performed for 60 seconds with a 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide developer (alkaline developer) to form an unexposed portion of the resist film 102. For example, a first resist pattern 102b for forming a contact hole and having an opening 102a having an opening diameter of 0.20 μm is obtained.

次に、図2(a) に示すように、スピン塗布法により、基板101の上に第1レジストパターン102bを含む全面にわたって、以下に示す組成を持つ架橋剤を含む水溶性膜105を成膜する。   Next, as shown in FIG. 2A, a water-soluble film 105 containing a cross-linking agent having the following composition is formed on the entire surface including the first resist pattern 102b on the substrate 101 by spin coating. To do.

ポリビニールアルコール(ベースポリマー)……………………………………………2g
2,4,6-トリス(メトキシメチル)アミノ-1,3,5-s-トリアジン (架橋剤)……0.2g
水(溶媒)…………………………………………………………………………………30g
次に、図2(b) に示すように、成膜した水溶性膜105に対して130℃の温度下で60秒間の加熱を行なって、第1レジストパターン102bにおける開口部102aの側壁部と該側壁部と接する水溶性膜105とを架橋反応させる。ここで、水溶性膜105が第1レジストパターン102bの開口部102aの側壁部とのみ反応するのは、第1レジストパターン102bの上面が露光光103を照射されない未露光部であるため、レジスト膜102から酸が残存していないからである。
Polyvinyl alcohol (base polymer) …………………………… 2g
2,4,6-Tris (methoxymethyl) amino-1,3,5-s-triazine (crosslinking agent) ... 0.2g
Water (solvent) …………………………………………………………………………………… 30 g
Next, as shown in FIG. 2 (b), the formed water-soluble film 105 is heated at a temperature of 130 ° C. for 60 seconds, and the side walls of the openings 102a in the first resist pattern 102b are formed. The water-soluble film 105 in contact with the side wall is subjected to a crosslinking reaction. Here, the water-soluble film 105 reacts only with the side wall portion of the opening 102a of the first resist pattern 102b because the upper surface of the first resist pattern 102b is an unexposed portion where the exposure light 103 is not irradiated. This is because no acid remains from 102.

次に、図2(c) に示すように、純水に0.24wt%程度のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドを加えたアルカリ性水溶液106を用いて、水溶性膜105における第1レジストパターン102bとの未反応部分を除去する。これにより、図2(d) に示すように、第1レジストパターン102bと水溶性膜105における第1レジストパターン102bの開口部102aの側壁上部分105aとからなり、開口部102aの開口幅が0.15μmに縮小した第2レジストパターン107を得ることができる。このとき、開口部102aの底部には水溶性膜105の残渣が生じることがない。   Next, as shown in FIG. 2C, an alkaline aqueous solution 106 in which about 0.24 wt% of tetramethylammonium hydroxide is added to pure water is used to form an undissolved portion with the first resist pattern 102b in the water-soluble film 105. The reaction part is removed. Thus, as shown in FIG. 2D, the first resist pattern 102b and the upper side wall portion 105a of the opening 102a of the first resist pattern 102b in the water-soluble film 105 are formed, and the opening width of the opening 102a is 0. Thus, the second resist pattern 107 reduced to 15 μm can be obtained. At this time, the residue of the water-soluble film 105 does not occur at the bottom of the opening 102a.

このように、第1の実施形態によると、第1レジストパターン102bの開口部102aの開口径をシュリンクする水溶性膜105の未反応部分を除去する際に、水溶性膜105に対する溶解性が純水よりも高いアルカリ性水溶液、例えば通常用いるアルカリ性現像液のアルカリ濃度よりも濃度が低いアルカリ性水溶液106を用いるため、水溶性膜105の未反応部分がアルカリ性水溶液に106に十分に溶解するようになる。その結果、水溶性膜105の残渣の発生を防止することができるので、第2レジストパターン107の形状が良好となる。   As described above, according to the first embodiment, when the unreacted portion of the water-soluble film 105 that shrinks the opening diameter of the opening 102a of the first resist pattern 102b is removed, the solubility in the water-soluble film 105 is pure. Since an alkaline aqueous solution higher than water, for example, the alkaline aqueous solution 106 having a lower concentration than the alkali concentration of a commonly used alkaline developer, is used, the unreacted portion of the water-soluble film 105 is sufficiently dissolved in the alkaline aqueous solution 106. As a result, generation of residues of the water-soluble film 105 can be prevented, so that the shape of the second resist pattern 107 is improved.

なお、アルカリ性水溶液106の濃度は、通常のアルカリ性現像液の2分の1程度、すなわち1.20wt%以下が好ましく、さらには、通常のアルカリ性現像液の10分の1程度の濃度(0.24wt%)が好ましい。   The concentration of the alkaline aqueous solution 106 is preferably about one-half that of a normal alkaline developer, that is, 1.20 wt% or less. Further, the concentration is about one-tenth that of a normal alkaline developer (0.24 wt. %) Is preferred.

また、アルカリ性水溶液106は、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドに代えて、テトラエチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液、テトラブチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液又はコリン水溶液を用いることができる。   Further, as the alkaline aqueous solution 106, tetraethylammonium hydroxide aqueous solution, tetrabutylammonium hydroxide aqueous solution, or choline aqueous solution can be used instead of tetramethylammonium hydroxide.

(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態に係るパターン形成方法について図3(a) 〜図3(d) 及び図4(a) 〜図4(d) を参照しながら説明する。
(Second Embodiment)
A pattern forming method according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 (a) to 3 (d) and FIGS. 4 (a) to 4 (d).

まず、以下の組成を有するポジ型の化学増幅型レジスト材料を準備する。   First, a positive chemically amplified resist material having the following composition is prepared.

ポリ(2-メチル-2アダマンチルアクリレート(50mol%)−メバロニックラクトンメタクリレート(50mol%))(ベースポリマー)………………………………………………………2g
トリフェニルスルフォニウムノナフレート(酸発生剤)………………………0.06g
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(溶媒)……………………20g
次に、図3(a) に示すように、基板201の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、0.4μmの厚さを持つレジスト膜202を形成する。
Poly (2-methyl-2adamantyl acrylate (50mol%)-mevalonic lactone methacrylate (50mol%)) (base polymer) ... …………………………………………………… 2g
Triphenylsulfonium nonaflate (acid generator) …………………… 0.06g
Propylene glycol monomethyl ether acetate (solvent) ……………… 20g
Next, as shown in FIG. 3A, the chemically amplified resist material is applied on the substrate 201 to form a resist film 202 having a thickness of 0.4 μm.

次に、図3(b) に示すように、開口数NAが0.60であるArFエキシマレーザスキャナーによる露光光203をマスク204を介してレジスト膜202に照射してパターン露光を行なう。   Next, as shown in FIG. 3B, pattern exposure is performed by irradiating the resist film 202 with exposure light 203 from an ArF excimer laser scanner having a numerical aperture NA of 0.60 through a mask 204.

次に、図3(c) に示すように、パターン露光が行なわれたレジスト膜202に対して、例えばホットプレートにより105℃の温度下で90秒間の露光後加熱(PEB)を行なう。   Next, as shown in FIG. 3C, post-exposure heating (PEB) for 90 seconds is performed on the resist film 202 subjected to pattern exposure, for example, at a temperature of 105 ° C. using a hot plate.

次に、図3(d) に示すように、2.38wt%のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液(アルカリ性現像液)により60秒間の現像を行なって、レジスト膜202の未露光部よりなり、例えばコンタクトホール形成用で開口径が0.20μmの開口部202aを持つ第1レジストパターン202bを得る。   Next, as shown in FIG. 3 (d), development is performed with 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide developer (alkaline developer) for 60 seconds to form an unexposed portion of the resist film 202. For example, a first resist pattern 202b for forming a contact hole and having an opening 202a having an opening diameter of 0.20 μm is obtained.

次に、図4(a) に示すように、スピン塗布法により、基板201の上に第1レジストパターン202bを含む全面にわたって、以下に示す組成を持つ架橋剤及び脂環式化合物であるアダマンタノールを含む水溶性膜205を成膜する。   Next, as shown in FIG. 4A, a cross-linking agent and an adamantanol which is an alicyclic compound having the following composition are formed on the entire surface including the first resist pattern 202b on the substrate 201 by spin coating. A water-soluble film 205 containing is formed.

ポリビニールアルコール(ベースポリマー)……………………………………………2g
2,4,6-トリス(メトキシメチル)アミノ-1,3,5-s-トリアジン (架橋剤)……0.2g
アダマンタノール(脂環式化合物)………………………………………………0.05g
水(溶媒)…………………………………………………………………………………30g
次に、図4(b) に示すように、成膜した水溶性膜205に対して130℃の温度下で60秒間の加熱を行なって、第1レジストパターン202bにおける開口部202aの側壁部と該側壁部と接する水溶性膜205とを架橋反応させる。
Polyvinyl alcohol (base polymer) …………………………… 2g
2,4,6-Tris (methoxymethyl) amino-1,3,5-s-triazine (crosslinking agent) ... 0.2g
Adamantanol (cycloaliphatic compound) ……………… 0.05g
Water (solvent) …………………………………………………………………………………… 30 g
Next, as shown in FIG. 4B, the formed water-soluble film 205 is heated at a temperature of 130 ° C. for 60 seconds to form the side wall portion of the opening 202a in the first resist pattern 202b. The water-soluble film 205 in contact with the side wall is subjected to a crosslinking reaction.

次に、図4(c) に示すように、純水206を用いて水溶性膜205における第1レジストパターン202bとの未反応部分を除去する。これにより、図4(d) に示すように、第1レジストパターン202bと水溶性膜205における開口部202aの側壁上部分205aとからなり、開口部202aの開口幅が0.15μmに縮小した第2レジストパターン207を得る。このとき、開口部202aの底部には水溶性膜205の残渣が生じることがない。   Next, as shown in FIG. 4C, the unreacted portion of the water-soluble film 205 with the first resist pattern 202b is removed using pure water 206. As a result, as shown in FIG. 4D, the first resist pattern 202b and the sidewall upper portion 205a of the opening 202a in the water-soluble film 205 are formed, and the opening width of the opening 202a is reduced to 0.15 μm. 2 A resist pattern 207 is obtained. At this time, the residue of the water-soluble film 205 does not occur at the bottom of the opening 202a.

このように、第2の実施形態によると、第1レジストパターン202bの開口部202aの開口径をシュリンクする水溶性膜205に、純水206の浸透性が向上する脂環式化合物を添加しているため、該水溶性膜205の未反応部分を除去する際に、純水206が水溶性膜205の未反応部分に十分に浸透するようになる。このため、水溶性膜205の未反応部分に純水206が十分に浸透して該未反応部分が容易に除去されるので、水溶性膜205の残渣の発生を防止することができ、その結果、第2レジストパターン207の形状が良好となる。   Thus, according to the second embodiment, an alicyclic compound that improves the permeability of pure water 206 is added to the water-soluble film 205 that shrinks the opening diameter of the opening 202a of the first resist pattern 202b. Therefore, when the unreacted portion of the water-soluble film 205 is removed, the pure water 206 sufficiently penetrates into the unreacted portion of the water-soluble film 205. For this reason, the pure water 206 sufficiently permeates the unreacted portion of the water-soluble film 205 and the unreacted portion is easily removed, so that the generation of the residue of the water-soluble film 205 can be prevented. The shape of the second resist pattern 207 is improved.

なお、水溶性膜205に添加する脂環式化合物は、アダマンタンの誘導体であるアダマンタノールに限られず、例えば、ノルボルネン若しくはその誘導体、パーヒドロアントラセン若しくはその誘導体、シクロヘキサン若しくはその誘導体、トリシクロデカン若しくはその誘導体又はアダマンタンを用いることができる。ここで、ノルボルネンの誘導体にはヒドロキシノルボルネンを用いることができ、パーヒドロアントラセンの誘導体にはヒドロキシパーヒドロアントラセンを用いることができ、シクロヘキサンの誘導体にはシクロヘキサノールを用いることができ、トリシクロデカンの誘導体にはヒドロキシトリシクロデカンを用いることができる。   The alicyclic compound added to the water-soluble film 205 is not limited to adamantanol which is a derivative of adamantane. For example, norbornene or a derivative thereof, perhydroanthracene or a derivative thereof, cyclohexane or a derivative thereof, tricyclodecane or a derivative thereof Derivatives or adamantane can be used. Here, hydroxynorbornene can be used as the norbornene derivative, hydroxyperhydroanthracene can be used as the perhydroanthracene derivative, cyclohexanol can be used as the cyclohexane derivative, and tricyclodecane Hydroxytricyclodecane can be used as the derivative.

また、第2の実施形態においても、水溶性膜205を除去する純水206にアルカリ性水溶液、例えばアルカリ性現像液よりも低濃度のアルカリ水溶液を用いると、水溶性膜205の未反応部分をより確実に除去することができる。   Also in the second embodiment, when an alkaline aqueous solution, for example, an alkaline aqueous solution having a concentration lower than that of the alkaline developer is used for the pure water 206 for removing the water-soluble film 205, an unreacted portion of the water-soluble film 205 is more reliably detected. Can be removed.

(第3の実施形態)
以下、本発明の第3の実施形態に係るパターン形成方法について図5(a) 〜図5(d) 、図6(a) 〜図6(d) 及び図7を参照しながら説明する。
(Third embodiment)
The pattern forming method according to the third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 5 (a) to 5 (d), FIGS. 6 (a) to 6 (d) and FIG.

まず、以下の組成を有するポジ型の化学増幅型レジスト材料を準備する。   First, a positive chemically amplified resist material having the following composition is prepared.

ポリ(2-メチル-2アダマンチルアクリレート(50mol%)−メバロニックラクトンメタクリレート(50mol%))(ベースポリマー)………………………………………………………2g
トリフェニルスルフォニウムノナフレート(酸発生剤)………………………0.06g
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(溶媒)……………………20g
次に、図5(a) に示すように、基板301の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、0.4μmの厚さを持つレジスト膜302を形成する。
Poly (2-methyl-2adamantyl acrylate (50mol%)-mevalonic lactone methacrylate (50mol%)) (base polymer) ... …………………………………………………… 2g
Triphenylsulfonium nonaflate (acid generator) …………………… 0.06g
Propylene glycol monomethyl ether acetate (solvent) ……………… 20g
Next, as shown in FIG. 5A, the chemically amplified resist material is applied onto the substrate 301 to form a resist film 302 having a thickness of 0.4 μm.

次に、図5(b) に示すように、開口数NAが0.60であるArFエキシマレーザスキャナーによる露光光303をマスク304を介してレジスト膜302に照射してパターン露光を行なう。   Next, as shown in FIG. 5B, pattern exposure is performed by irradiating the resist film 302 with exposure light 303 from an ArF excimer laser scanner having a numerical aperture NA of 0.60 through a mask 304.

次に、図5(c) に示すように、パターン露光が行なわれたレジスト膜302に対して、例えばホットプレートにより105℃の温度下で90秒間の露光後加熱(PEB)を行なう。 Next, FIG. 5 (c), the resist film 302 is baked, for example, a hot plate by heating after exposure for 90 seconds at a temperature of 105 ° C. (PEB) will the row.

次に、図5(d) に示すように、2.38wt%のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液(アルカリ性現像液)により60秒間の現像を行なって、レジスト膜302の未露光部よりなり、例えばコンタクトホール形成用で開口径が0.20μmの開口部302aを持つ第1レジストパターン302bを得る。   Next, as shown in FIG. 5 (d), development is performed with a 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide developer (alkaline developer) for 60 seconds to form an unexposed portion of the resist film 302. For example, a first resist pattern 302b for forming a contact hole and having an opening 302a having an opening diameter of 0.20 μm is obtained.

次に、図6(a) に示すように、スピン塗布法により、基板301の上に第1レジストパターン302bを含む全面にわたって、以下に示す組成を持つ架橋剤を含む水溶性膜305を成膜する。   Next, as shown in FIG. 6A, a water-soluble film 305 containing a cross-linking agent having the following composition is formed on the entire surface including the first resist pattern 302b on the substrate 301 by spin coating. To do.

ポリビニールアルコール(ベースポリマー)……………………………………………2g
2,4,6-トリス(メトキシメチル)アミノ-1,3,5-s-トリアジン (架橋剤)……0.2g
水(溶媒)…………………………………………………………………………………30g
次に、図6(b) に示すように、成膜した水溶性膜305に対して130℃の温度下で60秒間の加熱を行なって、第1レジストパターン302bにおける開口部302aの側壁部と該側壁部と接する水溶性膜305とを架橋反応させる。
Polyvinyl alcohol (base polymer) …………………………… 2g
2,4,6-Tris (methoxymethyl) amino-1,3,5-s-triazine (crosslinking agent) ... 0.2g
Water (solvent) …………………………………………………………………………………… 30 g
Next, as shown in FIG. 6B, the formed water-soluble film 305 is heated at a temperature of 130 ° C. for 60 seconds so that the side wall of the opening 302a in the first resist pattern 302b The water-soluble film 305 in contact with the side wall portion is subjected to a crosslinking reaction.

次に、図6(c) に示すように、パドル(液盛り)法により、水溶性膜305に可塑性を与える可塑剤、例えば濃度が4wt%のフタル酸ジノルマルオクチルを添加したシクロヘキサノン溶液306を基板301上の水溶性膜305と30秒間接触させることにより、水溶性膜505の膜質を架橋反応性を失わない程度に脆弱化する。なお、この溶液306を水溶性膜305に接触させる方法は、パドル法に限られず、該溶液306を噴霧するスプレイ法又は基板301ごと溶液306に浸すディップ法を用いてもよい。   Next, as shown in FIG. 6 (c), a cyclohexanone solution 306 to which a plasticizer that imparts plasticity to the water-soluble film 305, for example, dinormal octyl phthalate having a concentration of 4 wt% is added by a paddle (liquid piling) method. By contacting with the water-soluble film 305 on the substrate 301 for 30 seconds, the film quality of the water-soluble film 505 is weakened to such an extent that the crosslinking reactivity is not lost. Note that the method of bringing the solution 306 into contact with the water-soluble film 305 is not limited to the paddle method, and a spray method in which the solution 306 is sprayed or a dip method in which the substrate 301 is immersed in the solution 306 may be used.

次に、図6(d) に示すように、純水307により水溶性膜305における第1レジストパターン302bとの未反応部分を除去する。これにより、図7に示すように、第1レジストパターン302bと水溶性膜305における開口部302aの側壁上部分305aとからなり、開口部302aの開口幅が0.15μmに縮小した第2レジストパターン308を得る。このとき、開口部302aの底部には水溶性膜305の残渣が生じることがない。   Next, as shown in FIG. 6D, the unreacted portion of the water-soluble film 305 with the first resist pattern 302b is removed with pure water 307. Accordingly, as shown in FIG. 7, the second resist pattern is composed of the first resist pattern 302b and the upper side wall portion 305a of the opening 302a in the water-soluble film 305, and the opening width of the opening 302a is reduced to 0.15 μm. 308 is obtained. At this time, no residue of the water-soluble film 305 is generated at the bottom of the opening 302a.

このように、第3の実施形態によると、第1レジストパターン302bの開口部302aの開口径をシュリンクする水溶性膜305を第1レジストパターン302bと架橋反応させた後、水溶性膜305の膜質を脆弱化する可塑剤が添加されたシクロヘキサノン溶液306に水溶性膜305を接触させるため、該水溶性膜305の未反応部分を除去する際に、膜質が脆弱化された水溶性膜305の未反応部分を純水307でも十分に溶解できるようになる。このため、水溶性膜305の未反応部分が純水307により容易に除去されるので、水溶性膜305の残渣の発生を防止することができ、その結果、第2レジストパターン308の形状が良好となる。   Thus, according to the third embodiment, after the water-soluble film 305 that shrinks the opening diameter of the opening 302a of the first resist pattern 302b is cross-linked with the first resist pattern 302b, the film quality of the water-soluble film 305 is obtained. Since the water-soluble film 305 is brought into contact with the cyclohexanone solution 306 to which a plasticizer that weakens the water is added, when the unreacted portion of the water-soluble film 305 is removed, the water-soluble film 305 whose film quality is weakened is not yet removed. The reaction part can be sufficiently dissolved even with pure water 307. For this reason, since the unreacted portion of the water-soluble film 305 is easily removed by the pure water 307, generation of residues of the water-soluble film 305 can be prevented, and as a result, the shape of the second resist pattern 308 is good. It becomes.

なお、第3の実施形態においても、水溶性膜305を除去する純水307にアルカリ性水溶液、例えばアルカリ性現像液よりも低濃度のアルカリ水溶液を用いると、水溶性膜305の未反応部分をより確実に除去することができる。   Also in the third embodiment, when an alkaline aqueous solution, for example, an alkaline aqueous solution having a concentration lower than that of an alkaline developer is used for the pure water 307 from which the water-soluble film 305 is removed, an unreacted portion of the water-soluble film 305 is more reliably detected. Can be removed.

また、第3の実施形態においては、水溶性膜305に適当な可塑性を付与する可塑剤に、フタル酸エステルであるフタル酸ジノルマルオクチルを用いたが、これに限られず、アジピン酸エステル、セバシン酸エステル、アジピン酸ポリエステル系、アゼライン酸ジオクチル、リン酸トリクレシル、アセチルクエン酸トリブチル、エポキシ化大豆油、トリメット酸トリオクチル又は塩素化パラフィンを用いることができる。   In the third embodiment, di-normal octyl phthalate, which is a phthalate ester, is used as a plasticizer that imparts appropriate plasticity to the water-soluble film 305. However, the present invention is not limited to this, and adipate ester, sebacine Acid esters, adipic acid polyester series, dioctyl azelate, tricresyl phosphate, tributyl acetylcitrate, epoxidized soybean oil, trioctyl trimetate or chlorinated paraffin can be used.

また、フタル酸エステルには、フタル酸ジノルマルオクチル以外にも、例えば、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジ-2-エチルヘキシル、フタル酸ジイソノニル、フタル酸ジノニル、フタル酸ジイソデシル又はフタル酸ブチルベンジルを用いることができる。また、アジピン酸エステルには、例えば、アジピン酸ジオクチル又はアジピン酸ジイソノニルを用いることができる。また、セバシン酸エステルには、例えば、セバシン酸ジブチル又はセバシン酸ジオクチルを用いることができる。   In addition to dinormal octyl phthalate, phthalate esters include, for example, dimethyl phthalate, diethyl phthalate, dibutyl phthalate, di-2-ethylhexyl phthalate, diisononyl phthalate, dinonyl phthalate, diisodecyl phthalate Alternatively, butyl benzyl phthalate can be used. Further, for example, dioctyl adipate or diisononyl adipate can be used as the adipic acid ester. In addition, as the sebacic acid ester, for example, dibutyl sebacate or dioctyl sebacate can be used.

(第4の実施形態)
以下、本発明の第4の実施形態に係るパターン形成方法について図8(a) 〜図8(d) 、図9(a) 〜図9(d) 及び図10を参照しながら説明する。
(Fourth embodiment)
Hereinafter, a pattern forming method according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 (a) to 8 (d), FIGS. 9 (a) to 9 (d) and FIG.

まず、以下の組成を有するポジ型の化学増幅型レジスト材料を準備する。   First, a positive chemically amplified resist material having the following composition is prepared.

ポリ(2-メチル-2アダマンチルアクリレート(50mol%)−メバロニックラクトンメタクリレート(50mol%))(ベースポリマー)………………………………………………………2g
トリフェニルスルフォニウムノナフレート(酸発生剤)………………………0.06g
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(溶媒)……………………20g
次に、図8(a) に示すように、基板401の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、0.4μmの厚さを持つレジスト膜402を形成する。
Poly (2-methyl-2adamantyl acrylate (50mol%)-mevalonic lactone methacrylate (50mol%)) (base polymer) ... …………………………………………………… 2g
Triphenylsulfonium nonaflate (acid generator) …………………… 0.06g
Propylene glycol monomethyl ether acetate (solvent) ……………… 20g
Next, as shown in FIG. 8A, the chemically amplified resist material is applied on a substrate 401 to form a resist film 402 having a thickness of 0.4 μm.

次に、図8(b) に示すように、開口数NAが0.60であるArFエキシマレーザスキャナーによる露光光403をマスク404を介してレジスト膜402に照射してパターン露光を行なう。   Next, as shown in FIG. 8B, pattern exposure is performed by irradiating the resist film 402 with exposure light 403 from an ArF excimer laser scanner having a numerical aperture NA of 0.60 through a mask 404.

次に、図8(c) に示すように、パターン露光が行なわれたレジスト膜402に対して、例えばホットプレートにより105℃の温度下で90秒間の露光後加熱(PEB)を行なう。 Next, as shown in FIG. 8 (c), the resist film 402 is baked, for example, a hot plate by you row a post-exposure for 90 seconds heating (PEB) at a temperature of 105 ° C..

次に、図8(d) に示すように、2.38wt%のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液(アルカリ性現像液)により60秒間の現像を行なって、レジスト膜402の未露光部よりなり、例えばコンタクトホール形成用で開口径が0.20μmの開口部を402a持つ第1レジストパターン402bを得る。   Next, as shown in FIG. 8 (d), development is performed for 60 seconds with 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide developer (alkaline developer) to form an unexposed portion of the resist film 402. For example, a first resist pattern 402b for forming a contact hole and having an opening 402a having an opening diameter of 0.20 μm is obtained.

次に、図9(a) に示すように、スピン塗布法により、基板401の上に第1レジストパターン402bを含む全面にわたって、以下に示す組成を持つ架橋剤を含む水溶性膜405を成膜する。   Next, as shown in FIG. 9A, a water-soluble film 405 containing a cross-linking agent having the following composition is formed on the entire surface of the substrate 401 including the first resist pattern 402b by spin coating. To do.

ポリビニールアルコール(ベースポリマー)……………………………………………2g
2,4,6-トリス(メトキシメチル)アミノ-1,3,5-s-トリアジン (架橋剤)……0.2g
水(溶媒)…………………………………………………………………………………30g
次に、図9(b) に示すように、パドル(液盛り)法により、水溶性膜405に可塑性を与える可塑剤、例えば濃度が6wt%のアジピン酸ジオクチルを添加したテトラヒドロフラン溶液406を、基板401上の水溶性膜405と15秒間接触させることにより、水溶性膜405の膜質を架橋反応性を失わない程度に脆弱化する。なお、この溶液406を水溶性膜405に接触させる方法は、パドル法に限られず、該溶液406を噴霧するスプレイ法又は基板401ごと溶液406に浸すディップ法を用いてもよい。
Polyvinyl alcohol (base polymer) …………………………… 2g
2,4,6-Tris (methoxymethyl) amino-1,3,5-s-triazine (crosslinking agent) ... 0.2g
Water (solvent) …………………………………………………………………………………… 30 g
Next, as shown in FIG. 9 (b), by a paddle method, a tetrahydrofuran solution 406 to which a plasticizer that imparts plasticity to the water-soluble film 405, for example, dioctyl adipate having a concentration of 6 wt% is added to a substrate. By contacting with the water-soluble film 405 on 401 for 15 seconds, the film quality of the water-soluble film 405 is weakened to such an extent that the crosslinking reactivity is not lost. Note that the method of bringing the solution 406 into contact with the water-soluble film 405 is not limited to the paddle method, and a spray method in which the solution 406 is sprayed or a dip method in which the substrate 401 is immersed in the solution 406 may be used.

次に、図9(c) に示すように、可塑剤を添加した溶液406と接触された水溶性膜305に対して130℃の温度下で60秒間の加熱を行なって、第1レジストパターン402bにおける開口部402aの側壁部と該側壁部と接する水溶性膜405とを架橋反応させる。   Next, as shown in FIG. 9C, the water-soluble film 305 in contact with the solution 406 to which the plasticizer is added is heated at a temperature of 130 ° C. for 60 seconds, so that the first resist pattern 402b. The side wall portion of the opening 402a and the water-soluble film 405 in contact with the side wall portion are subjected to a crosslinking reaction.

次に、図9(d) に示すように、純水407により水溶性膜405における第1レジストパターン402bとの未反応部分を除去する。これにより、図10に示すように、第1レジストパターン402bと水溶性膜405における開口部402aの側壁上部分405aとからなり、開口部402aの開口幅が0.15μmに縮小した第2レジストパターン408を得る。このとき、開口部402aの底部には水溶性膜405の残渣が生じることがない。   Next, as shown in FIG. 9D, the unreacted portion of the water-soluble film 405 with the first resist pattern 402b is removed with pure water 407. Thus, as shown in FIG. 10, the second resist pattern is composed of the first resist pattern 402b and the upper side wall portion 405a of the opening 402a in the water-soluble film 405, and the opening width of the opening 402a is reduced to 0.15 μm. 408 is obtained. At this time, a residue of the water-soluble film 405 does not occur at the bottom of the opening 402a.

このように、第4の実施形態によると、第1レジストパターン402bの開口部402aの開口径をシュリンクする水溶性膜405を第1レジストパターン402bの上に成膜した後、水溶性膜405の膜質を脆弱化する可塑剤が添加されたテトラヒドロフラン溶液406に水溶性膜405を接触させるため、該水溶性膜405の未反応部分を除去する際に、膜質が脆弱化された水溶性膜405の未反応部分を純水407でも十分に溶解できるようになる。このため、水溶性膜405の未反応部分が純水407により容易に除去されるので、水溶性膜405の残渣の発生を防止することができ、その結果、第2レジストパターン408の形状が良好となる。   As described above, according to the fourth embodiment, the water-soluble film 405 that shrinks the opening diameter of the opening 402a of the first resist pattern 402b is formed on the first resist pattern 402b, and then the water-soluble film 405 is formed. Since the water-soluble film 405 is brought into contact with the tetrahydrofuran solution 406 to which a plasticizer that weakens the film quality is added, when the unreacted portion of the water-soluble film 405 is removed, the water-soluble film 405 having a weak film quality is removed. Unreacted parts can be sufficiently dissolved even with pure water 407. For this reason, since the unreacted portion of the water-soluble film 405 is easily removed by the pure water 407, generation of a residue of the water-soluble film 405 can be prevented, and as a result, the shape of the second resist pattern 408 is good. It becomes.

なお、第4の実施形態においても、水溶性膜405を除去する純水407にアルカリ性水溶液、例えばアルカリ性現像液よりも低濃度のアルカリ水溶液を用いると、水溶性膜405の未反応部分をより確実に除去することができる。   Even in the fourth embodiment, when an alkaline aqueous solution, for example, an alkaline aqueous solution having a concentration lower than that of an alkaline developer is used for the pure water 407 from which the water-soluble film 405 is removed, an unreacted portion of the water-soluble film 405 can be more reliably obtained. Can be removed.

また、第4の実施形態においては、可塑剤に、アジピン酸エステルであるアジピン酸ジオクチルを用いたが、これに限られず、フタル酸エステル、セバシン酸エステル、アジピン酸ポリエステル系、アゼライン酸ジオクチル、リン酸トリクレシル、アセチルクエン酸トリブチル、エポキシ化大豆油、トリメット酸トリオクチル又は塩素化パラフィンを用いることができる。   In the fourth embodiment, dioctyl adipate, which is an adipate, is used as the plasticizer. However, the present invention is not limited to this. Phthalate ester, sebacic acid ester, adipic acid polyester, dioctyl azelate, phosphorus Tricresyl acid, tributyl acetyl citrate, epoxidized soybean oil, trioctyl trimetate or chlorinated paraffin can be used.

この場合に、フタル酸エステルには、例えば、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジ-2-エチルヘキシル、フタル酸ジノルマルオクチル、フタル酸ジイソノニル、フタル酸ジノニル、フタル酸ジイソデシル又はフタル酸ブチルベンジルを用いることができる。また、アジピン酸エステルには、アジピン酸ジオクチル以外にも、例えばアジピン酸ジイソノニルを用いることができる。また、セバシン酸エステルには、例えば、セバシン酸ジブチル又はセバシン酸ジオクチルを用いることができる。   In this case, the phthalate ester includes, for example, dimethyl phthalate, diethyl phthalate, dibutyl phthalate, di-2-ethylhexyl phthalate, di-normal octyl phthalate, diisononyl phthalate, dinonyl phthalate, diisodecyl phthalate or Butylbenzyl phthalate can be used. In addition to dioctyl adipate, for example, diisononyl adipate can be used as the adipic acid ester. In addition, as the sebacic acid ester, for example, dibutyl sebacate or dioctyl sebacate can be used.

(第5の実施形態)
以下、本発明の第5の実施形態に係るパターン形成方法について図11(a) 〜図11(d) 、図12(a) 〜図12(d) 及び図13を参照しながら説明する。
(Fifth embodiment)
Hereinafter, a pattern forming method according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 11 (a) to 11 (d), FIGS. 12 (a) to 12 (d) and FIG.

まず、以下の組成を有するポジ型の化学増幅型レジスト材料を準備する。   First, a positive chemically amplified resist material having the following composition is prepared.

ポリ(2-メチル-2アダマンチルアクリレート(50mol%)−メバロニックラクトンメタクリレート(50mol%))(ベースポリマー)………………………………………………………2g
トリフェニルスルフォニウムノナフレート(酸発生剤)………………………0.06g
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(溶媒)……………………20g
次に、図11(a) に示すように、基板501の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、0.4μmの厚さを持つレジスト膜502を形成する。
Poly (2-methyl-2adamantyl acrylate (50mol%)-mevalonic lactone methacrylate (50mol%)) (base polymer) ... …………………………………………………… 2g
Triphenylsulfonium nonaflate (acid generator) …………………… 0.06g
Propylene glycol monomethyl ether acetate (solvent) ……………… 20g
Next, as shown in FIG. 11A, the chemically amplified resist material is applied on a substrate 501 to form a resist film 502 having a thickness of 0.4 μm.

次に、図11(b) に示すように、開口数NAが0.60であるArFエキシマレーザスキャナーによる露光光503をマスク504を介してレジスト膜502に照射してパターン露光を行なう。   Next, as shown in FIG. 11B, pattern exposure is performed by irradiating the resist film 502 with exposure light 503 through a mask 504 by an ArF excimer laser scanner having a numerical aperture NA of 0.60.

次に、図11(c) に示すように、パターン露光が行なわれたレジスト膜502に対して、例えばホットプレートにより105℃の温度下で90秒間の露光後加熱(PEB)を行なう。 Next, as shown in FIG. 11 (c), the resist film 502 is baked, for example, a hot plate by you row a post-exposure for 90 seconds heating (PEB) at a temperature of 105 ° C..

次に、図11(d) に示すように、2.38wt%のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液(アルカリ性現像液)により60秒間の現像を行なって、レジスト膜502の未露光部よりなり、例えばコンタクトホール形成用で開口径が0.20μmの開口部502aを持つ第1レジストパターン502bを得る。   Next, as shown in FIG. 11 (d), development is performed for 60 seconds with a 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide developer (alkaline developer) to form an unexposed portion of the resist film 502. For example, a first resist pattern 502b for forming a contact hole and having an opening 502a having an opening diameter of 0.20 μm is obtained.

次に、図12(a) に示すように、スピン塗布法により、基板501の上に第1レジストパターン502bを含む全面にわたって、以下に示す組成を持つ架橋剤を含む水溶性膜505を成膜する。   Next, as shown in FIG. 12A, a water-soluble film 505 containing a crosslinking agent having the following composition is formed on the entire surface of the substrate 501 including the first resist pattern 502b by spin coating. To do.

ポリビニールアルコール(ベースポリマー)……………………………………………2g
2,4,6-トリス(メトキシメチル)アミノ-1,3,5-s-トリアジン (架橋剤)……0.2g
水(溶媒)…………………………………………………………………………………30g
次に、図12(b) に示すように、成膜した水溶性膜505に対して130℃の温度下で60秒間の加熱を行なって、第1レジストパターン502bにおける開口部502aの側壁部と該側壁部と接する水溶性膜505とを架橋反応させる。
Polyvinyl alcohol (base polymer) …………………………… 2g
2,4,6-Tris (methoxymethyl) amino-1,3,5-s-triazine (crosslinking agent) ... 0.2g
Water (solvent) …………………………………………………………………………………… 30 g
Next, as shown in FIG. 12B, the formed water-soluble film 505 is heated at a temperature of 130 ° C. for 60 seconds to form the side wall portion of the opening 502a in the first resist pattern 502b. The water-soluble film 505 in contact with the side wall is subjected to a crosslinking reaction.

次に、図12(c) に示すように、圧力が1.33Paで出力が50Wのトリフルオロメタン(CHF3 )からなるプラズマ506に10秒間さらすことにより、水溶性膜505の膜質を架橋反応性を失わない程度に脆弱化する。 Next, as shown in FIG. 12C, the film quality of the water-soluble film 505 is cross-linked by exposing it to a plasma 506 made of trifluoromethane (CHF 3 ) having a pressure of 1.33 Pa and an output of 50 W for 10 seconds. Vulnerability to the extent that it is not lost

次に、図12(d) に示すように、純水507により水溶性膜505における第1レジストパターン502bとの未反応部分を除去する。これにより、図13に示すように、第1レジストパターン502bと水溶性膜505における開口部502aの側壁上部分505aとからなり、開口部502aの開口幅が0.15μmに縮小した第2レジストパターン508を得る。このとき、開口部502aの底部には水溶性膜505の残渣が生じることがない。   Next, as shown in FIG. 12D, the unreacted portion of the water-soluble film 505 with the first resist pattern 502b is removed with pure water 507. Accordingly, as shown in FIG. 13, the second resist pattern is composed of the first resist pattern 502b and the upper side wall portion 505a of the opening 502a in the water-soluble film 505, and the opening width of the opening 502a is reduced to 0.15 μm. Get 508. At this time, a residue of the water-soluble film 505 does not occur at the bottom of the opening 502a.

このように、第5の実施形態によると、第1レジストパターン502bの開口部502aの開口径をシュリンクする水溶性膜505を第1レジストパターン502bと架橋反応させた後、水溶性膜505の膜質を脆弱化するように水溶性膜505をプラズマにさらすため、該水溶性膜505の未反応部分を除去する際に、膜質が脆弱化された水溶性膜505の未反応部分を純水507でも十分に溶解できるようになる。このため、水溶性膜505の未反応部分が純水507により容易に除去されるので、水溶性膜505の残渣の発生を防止することができ、その結果、第2レジストパターン508の形状が良好となる。   As described above, according to the fifth embodiment, the water-soluble film 505 that shrinks the opening diameter of the opening 502a of the first resist pattern 502b is cross-linked with the first resist pattern 502b, and then the film quality of the water-soluble film 505 is reached. Since the water-soluble film 505 is exposed to plasma so as to weaken the water, the unreacted part of the water-soluble film 505 whose film quality is weakened is removed with pure water 507 when the unreacted part of the water-soluble film 505 is removed. It will be able to dissolve sufficiently. For this reason, since the unreacted portion of the water-soluble film 505 is easily removed by the pure water 507, the generation of the residue of the water-soluble film 505 can be prevented, and as a result, the shape of the second resist pattern 508 is good. It becomes.

なお、第5の実施形態においても、水溶性膜505を除去する純水507にアルカリ性水溶液、例えばアルカリ性現像液よりも低濃度のアルカリ水溶液を用いると、水溶性膜505の未反応部分をより確実に除去することができる。   Also in the fifth embodiment, when an alkaline aqueous solution, for example, an alkaline aqueous solution having a concentration lower than that of an alkaline developer is used for the pure water 507 from which the water-soluble film 505 is removed, an unreacted portion of the water-soluble film 505 is more reliably obtained. Can be removed.

また、水溶性膜505を脆弱にするプラズマには、フッ素系プラズマ、塩素系プラズマ又は酸素系プラズマを用いることができる。   Further, as plasma that weakens the water-soluble film 505, fluorine-based plasma, chlorine-based plasma, or oxygen-based plasma can be used.

この場合に、フッ素系プラズマには、トリフルオロメタン(CHF3 )に代えて、四フッ化炭素(CF4 )、ジフルオロメタン(CH22)又はモノフルオロメタン(CH3 F)を用いることができる。 In this case, instead of trifluoromethane (CHF 3 ), carbon tetrafluoride (CF 4 ), difluoromethane (CH 2 F 2 ), or monofluoromethane (CH 3 F) may be used for the fluorine-based plasma. it can.

また、塩素系プラズマには、四塩化炭素(CCl4 )、トリクロロメタン(CHCl3 )、ジクロロメタン(CH2Cl2)又はモノクロロメタン(CH3 Cl)を用いることができる。 In addition, carbon tetrachloride (CCl 4 ), trichloromethane (CHCl 3 ), dichloromethane (CH 2 Cl 2 ), or monochloromethane (CH 3 Cl) can be used for the chlorine plasma.

また、この場合に、酸素系プラズマには酸素(O2 )を用いることができる。 In this case, oxygen (O 2 ) can be used for the oxygen-based plasma.

なお、第1〜第5の実施形態においては、第2のレジストパターンは、コンタクトホール形成用の開口パターンに限られず、ライン部が隣接してなるスペース部に生じる水溶性膜の残渣を防止する場合にも有効である。   In the first to fifth embodiments, the second resist pattern is not limited to the opening pattern for forming the contact hole, and prevents the residue of the water-soluble film generated in the space portion where the line portion is adjacent. It is also effective in some cases.

また、第1〜第5の実施形態においては、各第1レジストパターンを構成するレジスト材にはポジ型の化学増幅型レジストを用いたが、化学増幅型レジストに限られず、第1レジストパターンの形成後にパターンの側壁部に酸が生成されるレジスト材であればよい。また、ポジ型レジストに限られずネガ型レジストであってもよい。   In the first to fifth embodiments, a positive chemically amplified resist is used as the resist material constituting each first resist pattern. However, the resist material is not limited to the chemically amplified resist, and the first resist pattern Any resist material may be used as long as acid is generated on the side wall of the pattern after formation. Further, the resist is not limited to a positive resist, and may be a negative resist.

第1〜第5の実施形態において、各第1レジストパターンの開口部の開口径をシュリンクする水溶性膜に添加される架橋剤に、2,4,6-トリス(メトキシメチル)アミノ-1,3,5-s-トリアジンを用いたが、これに代えて、2,4,6-トリス(トリヒドロキシメチル)アミノ-1,3,5-s-トリアジン、2,4,6-トリス(エトキシメチル)アミノ-1,3,5-s-トリアジン、テトラメトキシメチルグリコール尿素、テトラメトキシメチル尿素、1,3,5-トリス(メトキシメトキシ)ベンゼン又は1,3,5-トリス(イソプロポキシメトキシ)ベンゼンを用いることができる。 In the first to fifth embodiments, 2,4,6-tris (methoxymethyl) amino-1, a crosslinking agent added to the water-soluble film that shrinks the opening diameter of the opening of each first resist pattern 3,5-s-triazine was used, but instead, 2,4,6-tris (trihydroxymethyl) amino-1,3,5-s-triazine , 2,4,6-tris (ethoxy) Methyl) amino-1,3,5-s-triazine, tetramethoxymethylglycolurea, tetramethoxymethylurea, 1,3,5-tris (methoxymethoxy) benzene or 1,3,5-tris (isopropoxymethoxy) Benzene can be used.

また、各水溶性膜にはポリビニールアルコール又はポリビニールピロリドンを用いることができる。   Moreover, polyvinyl alcohol or polyvinyl pyrrolidone can be used for each water-soluble film.

また、第1〜第5の実施形態において、各第1レジストパターンの露光光は、ArFエキシマレーザに限られず、KrFエキシマレーザ又はF2 レーザを用いることができる。 In the first to fifth embodiments, the exposure light of each first resist pattern is not limited to ArF excimer laser, and KrF excimer laser or F 2 laser can be used.

本発明に係るパターン形成方法は、化学的シュリンク法を用いて形成されるレジストパターンの形状を良好にできるという効果を有し、半導体装置の製造プロセス等において用いられるパターン形成方法等として有用である。   The pattern forming method according to the present invention has an effect that the shape of a resist pattern formed using a chemical shrink method can be improved, and is useful as a pattern forming method used in a semiconductor device manufacturing process or the like. .

(a) 〜(d) は本発明の第1の実施形態に係るパターン形成方法を示す工程順の断面図である。(A)-(d) is sectional drawing of the order of a process which shows the pattern formation method which concerns on the 1st Embodiment of this invention. (a) 〜(d) は本発明の第1の実施形態に係るパターン形成方法を示す工程順の断面図である。(A)-(d) is sectional drawing of the order of a process which shows the pattern formation method which concerns on the 1st Embodiment of this invention. (a) 〜(d) は本発明の第2の実施形態に係るパターン形成方法を示す工程順の断面図である。(A)-(d) is sectional drawing of the order of a process which shows the pattern formation method which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. (a) 〜(d) は本発明の第2の実施形態に係るパターン形成方法を示す工程順の断面図である。(A)-(d) is sectional drawing of the order of a process which shows the pattern formation method which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. (a) 〜(d) は本発明の第3の実施形態に係るパターン形成方法を示す工程順の断面図である。(A)-(d) is sectional drawing of the order of a process which shows the pattern formation method which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. (a) 〜(d) は本発明の第3の実施形態に係るパターン形成方法を示す工程順の断面図である。(A)-(d) is sectional drawing of the order of a process which shows the pattern formation method which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係るパターン形成方法を示す一工程の断面図である。It is sectional drawing of 1 process which shows the pattern formation method which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. (a) 〜(d) は本発明の第4の実施形態に係るパターン形成方法を示す工程順の断面図である。(A)-(d) is sectional drawing of the order of a process which shows the pattern formation method which concerns on the 4th Embodiment of this invention. (a) 〜(d) は本発明の第4の実施形態に係るパターン形成方法を示す工程順の断面図である。(A)-(d) is sectional drawing of the order of a process which shows the pattern formation method which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係るパターン形成方法を示す一工程の断面図である。It is sectional drawing of 1 process which shows the pattern formation method which concerns on the 4th Embodiment of this invention. (a) 〜(d) は本発明の第5の実施形態に係るパターン形成方法を示す工程順の断面図である。(A)-(d) is sectional drawing of the order of a process which shows the pattern formation method which concerns on the 5th Embodiment of this invention. (a) 〜(d) は本発明の第5の実施形態に係るパターン形成方法を示す工程順の断面図である。(A)-(d) is sectional drawing of the order of a process which shows the pattern formation method which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態に係るパターン形成方法を示す一工程の断面図である。It is sectional drawing of 1 process which shows the pattern formation method which concerns on the 5th Embodiment of this invention. (a) 〜(d) は従来の化学的シュリンク法によるパターン形成方法を示す工程順の断面図である。(A)-(d) is sectional drawing of the order of a process which shows the pattern formation method by the conventional chemical shrink method. (a) 〜(d) は従来の化学的シュリンク法によるパターン形成方法を示す工程順の断面図である。(A)-(d) is sectional drawing of the order of a process which shows the pattern formation method by the conventional chemical shrink method.

符号の説明Explanation of symbols

101 基板
102 レジスト膜
102a 開口部
102b 第1レジストパターン
103 露光光
104 マスク
105 水溶性膜
105a 水溶性膜の側壁上部分
106 アルカリ性水溶液
107 第2レジストパターン
201 基板
202 レジスト膜
202a 開口部
202b 第1レジストパターン
203 露光光
204 マスク
205 脂環式化合物が添加された水溶性膜
205a 水溶性膜の側壁上部分
206 純水
207 第2レジストパターン
301 基板
302 レジスト膜
302a 開口部
302b 第1レジストパターン
303 露光光
304 マスク
305 水溶性膜
305a 水溶性膜の側壁上部分
306 可塑剤が添加されたシクロヘキサノン溶液
307 純水
308 第2レジストパターン
401 基板
402 レジスト膜
402a 開口部
402b 第1レジストパターン
403 露光光
404 マスク
405 水溶性膜
405a 水溶性膜の側壁上部分
406 可塑剤が添加されたテトラヒドロフラン溶液
407 純水
408 第2レジストパターン
501 基板
502 レジスト膜
502a 開口部
502b 第1レジストパターン
503 露光光
504 マスク
505 水溶性膜
505a 水溶性膜の側壁上部分
506 CHF3 プラズマ
507 純水
508 第2レジストパターン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Substrate 102 Resist film 102a Opening part 102b First resist pattern 103 Exposure light 104 Mask 105 Water-soluble film 105a Water-soluble film side wall upper part 106 Alkaline aqueous solution 107 Second resist pattern 201 Substrate 202 Resist film 202a Opening part 202b First resist Pattern 203 Exposure light 204 Mask 205 Water-soluble film 205a to which alicyclic compound is added Water-soluble film upper side wall portion 206 Pure water 207 Second resist pattern 301 Substrate 302 Resist film 302a Opening 302b First resist pattern 303 Exposure light 304 Mask 305 Water-soluble film 305a Upper side wall portion 306 of water-soluble film Cyclohexanone solution 307 with plasticizer added Pure water 308 Second resist pattern 401 Substrate 402 Resist film 402a Opening 402b First Dist pattern 403 Exposure light 404 Mask 405 Water-soluble film 405a Water-soluble film side wall upper portion 406 Tetrahydrofuran solution 407 with plasticizer added Pure water 408 Second resist pattern 501 Substrate 502 Resist film 502a Opening 502b First resist pattern 503 Exposure light 504 Mask 505 Water-soluble film 505a Water-soluble film side wall upper portion 506 CHF 3 plasma 507 Pure water 508 Second resist pattern

Claims (6)

基板上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜に露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、
パターン露光が行なわれた前記レジスト膜に対して現像を行なうことにより、第1レジストパターンを形成する工程と、
前記基板の上に前記第1レジストパターンを含む全面にわたって、前記第1レジストパターンを構成する材料と架橋する架橋剤を含む水溶性膜を形成する工程と、
前記水溶性膜を加熱することにより、前記水溶性膜及び第1レジストパターンにおける該第1レジストパターンの側面上で接する部分同士を架橋反応させる工程と、
アルカリ性水溶液を用いて、前記水溶性膜における前記第1レジストパターンとの未反応部分を除去することにより、前記第1レジストパターンからその側面上に前記水溶性膜が残存してなる第2レジストパターンを形成する工程とを備え
前記アルカリ水溶液の濃度は、1.20wt%以下であることを特徴とするパターン形成方法。
Forming a resist film on the substrate;
A step of selectively irradiating the resist film with exposure light to perform pattern exposure;
Forming a first resist pattern by developing the resist film subjected to pattern exposure; and
Forming a water-soluble film containing a cross-linking agent that cross-links with a material constituting the first resist pattern over the entire surface including the first resist pattern on the substrate;
A step of causing a cross-linking reaction between portions of the water-soluble film and the first resist pattern that are in contact with each other on the side surface of the first resist pattern by heating the water-soluble film;
A second resist pattern in which the water-soluble film remains on the side surface of the first resist pattern by removing an unreacted portion of the water-soluble film with the first resist pattern using an alkaline aqueous solution. And forming a process ,
The pattern forming method , wherein the concentration of the alkaline aqueous solution is 1.20 wt% or less .
前記レジスト膜は、化学増幅型レジストであることを特徴とする請求項1に記載のパターン形成方法。 The pattern forming method according to claim 1, wherein the resist film is a chemically amplified resist. 前記架橋剤は、2,4,6-トリス(トリヒドロキシメチル)アミノ-1,3,5-s-トリアジン、2,4,6-トリス(メトキシメチル)アミノ-1,3,5-s-トリアジン、2,4,6-トリス(エトキシメチル)アミノ-1,3,5-s-トリアジン、テトラメトキシメチルグリコール尿素、テトラメトキシメチル尿素、1,3,5-トリス(メトキシメトキシ)ベンゼン又は1,3,5-トリス(イソプロポキシメトキシ)ベンゼンであることを特徴とする請求項1に記載のパターン形成方法。 The crosslinking agent is 2,4,6-tris (trihydroxymethyl) amino-1,3,5-s-triazine , 2,4,6-tris (methoxymethyl) amino-1,3,5-s- Triazine, 2,4,6-tris (ethoxymethyl) amino-1,3,5-s-triazine, tetramethoxymethylglycolurea, tetramethoxymethylurea, 1,3,5-tris (methoxymethoxy) benzene or 1 The pattern forming method according to claim 1, wherein the pattern is 1,3,5-tris (isopropoxymethoxy) benzene. 前記水溶性膜は、ポリビニールアルコール又はポリビニールピロリドンからなることを特徴とする請求項1に記載のパターン形成方法。 The pattern forming method according to claim 1, wherein the water-soluble film is made of polyvinyl alcohol or polyvinyl pyrrolidone. 前記アルカリ水溶液は、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液、テトラエチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液、テトラブチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液又はコリン水溶液であることを特徴とする請求項に記載のパターン形成方法。 The pattern forming method according to claim 1 , wherein the alkaline aqueous solution is a tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, a tetraethylammonium hydroxide aqueous solution, a tetrabutylammonium hydroxide aqueous solution, or a choline aqueous solution. 前記露光光は、ArFエキシマレーザ、KrFエキシマレーザ又はFレーザであることを特徴とする請求項1に記載のパターン形成方法。 The pattern forming method according to claim 1, wherein the exposure light is an ArF excimer laser, a KrF excimer laser, or an F 2 laser.
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