JP4518067B2 - Resist material - Google Patents

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  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)

Description

本発明は、半導体プロセスにおいて、レジストパターンを形成する際に、パターンの分離サイズまたはホール開口サイズを縮小する、微細パターニング用のレジスト材料に関するものである。なお、本発明のレジスト材料は、本明細書においては第2のレジストとして記載されたものである。   The present invention relates to a resist material for fine patterning that reduces a pattern separation size or a hole opening size when forming a resist pattern in a semiconductor process. The resist material of the present invention is described as the second resist in this specification.

半導体デバイスの高集積化に伴って、製造プロセスに要求される配線および分離幅は、非常に微細化されている。一般的に、微細パターンの形成は、フォトリソグラフィ技術によりレジストパターンを形成し、その後に形成したレジストパターンをマスクとして、下地の各種薄膜をエッチングする方法により行われている。   Along with the high integration of semiconductor devices, the wiring and isolation width required for the manufacturing process have become very fine. In general, a fine pattern is formed by a method in which a resist pattern is formed by a photolithography technique and various underlying thin films are etched using the formed resist pattern as a mask.

そのため、微細パターン形成においては、フォトリソグラフィ技術が非常に重要となる。フォトリソグラフィ技術は、レジスト塗布、マスク合わせ、露光および現像で構成されており、微細化に対しては露光波長の制約から、微細化には限界が生じている。   Therefore, the photolithography technique is very important in forming a fine pattern. The photolithography technique is composed of resist coating, mask alignment, exposure, and development, and there is a limit to miniaturization due to restrictions on the exposure wavelength.

そのため、従来の露光によるフォトリソグラフィ技術の限界を越える微細なレジストパターンの形成方法として、第1のレジストと第2のレジストの樹脂成分の相互拡散を利用した手法が開示されている(例えば特許文献1、2参照)。   Therefore, as a method for forming a fine resist pattern that exceeds the limit of photolithography technology by conventional exposure, a technique using mutual diffusion of resin components of the first resist and the second resist is disclosed (for example, Patent Documents). 1 and 2).

特開平6―250379号公報(第1頁)JP-A-6-250379 (first page) 特開平7―134422号公報(第1頁)Japanese Patent Laid-Open No. 7-134422 (first page)

しかし、第2のレジストとして第1のレジストを溶解させうる有機溶媒に可溶なフォトレジスト材料を用いており、第1のレジストパターンを変形させるという課題があった。   However, a photoresist material soluble in an organic solvent that can dissolve the first resist is used as the second resist, and there is a problem that the first resist pattern is deformed.

また、第2のレジストを剥離する処理方法は、第2のレジストを露光し、酸を発生させ、第2のレジストを溶解させうる現像液(テトラメチルアンモニウム水和物水溶液などのアルカリ性現像液またはキシレンなど)を用いて第2のレジストを溶解除去している。しかし、第2のレジストの露光時に、下地である第1のレジストに対しても露光することにより、可溶化することがある。可溶化された第1のレジストは第2のレジストを溶解させうる溶液に対して可溶となることから、第2のレジストの溶解除去時に第1のレジストが溶解される可能性が高く、プロセスマージンが小さいという課題があった。   In addition, a processing method for removing the second resist includes a developer (an alkaline developer such as a tetramethylammonium hydrate aqueous solution or the like) that can expose the second resist, generate an acid, and dissolve the second resist. The second resist is dissolved and removed using xylene or the like. However, when the second resist is exposed, it may be solubilized by exposing the first resist which is the base. Since the solubilized first resist is soluble in a solution capable of dissolving the second resist, there is a high possibility that the first resist is dissolved when the second resist is dissolved and removed. There was a problem that the margin was small.

また、第2のレジストとして、ポリビニルアルコールを用いた場合には、その効果が小さいこと、処理後のパターン形状が悪いこと、また水のみで現像を行うため、十分な洗浄が行われず、パターン上にシミなどの現像残渣が残りやすく、次工程におけるエッチング時にパターン欠陥を発生するという課題があった。
以上説明したように、従来の露光によるフォトリソグラフィ技術では、その波長の限界を超える微細なレジストパターンの形成は困難であった。
また、波長限界を超えるパターン形成を可能とする手法も提案されているが、いくつかの問題が残っており、実際の半導体製造に適用するのは困難である。
In addition, when polyvinyl alcohol is used as the second resist, its effect is small, the pattern shape after processing is poor, and development is performed only with water, so that sufficient cleaning is not performed and the pattern is not patterned. However, there is a problem that a development residue such as a stain is likely to remain, and pattern defects are generated during etching in the next process.
As described above, it has been difficult to form a fine resist pattern exceeding the wavelength limit by the conventional photolithography technique using exposure.
Further, although a technique that enables pattern formation exceeding the wavelength limit has been proposed, some problems remain and it is difficult to apply to actual semiconductor manufacturing.

本発明は、かかる課題を解決するためになされたもので、分離パターン、ホールパターンの微細化に於て、波長限界を超えるパターン形成を可能とする微細分離レジストパターン形成を実現する微細パターニング用のレジスト材料を提供しようとするものである。さらに、有機溶媒に可溶な材料を用いることにより、ベース樹脂の選択幅が広がる。   The present invention has been made to solve such a problem, and for fine patterning for realizing fine separation resist pattern formation that enables formation of a pattern exceeding the wavelength limit in making the separation pattern and hole pattern finer. A resist material is to be provided. Furthermore, the selection range of the base resin is expanded by using a material that is soluble in an organic solvent.

本発明に係る第1のレジスト材料は、基板上の第1のレジストパターン上に設けられ、上記第1のレジストパターンを溶解せず、酸により架橋反応を起こして上記第1のレジストパターンに接する界面部分に架橋層を形成し、非架橋部分を現像する現像液で現像されるレジスト材料であって、有機溶剤に可溶で水を貧溶剤とする不飽和ポリエステル、ポリメタクリル酸メチル、ポリイミド、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、セルロース樹脂、マレイン酸樹脂、エポキシ樹脂、およびポリビニルメチルシルセスキオキサン樹脂とポリビニルシロキサン樹脂の混合樹脂のいずれかの樹脂、およびグアニジン系、チアゾール系、チウラム系、ジチオイカルバメート系の有機促進剤、イソシアネート、多官能エポキシ、多官能アクリル樹脂、多官能ウレタン、多官能シリコーン系樹脂のモノマーまたはオリゴマーの少なくともいずれかを含むことを特徴とするものである。 The first resist material according to the present invention is provided on the first resist pattern on the substrate, does not dissolve the first resist pattern, and causes a crosslinking reaction with an acid so as to come into contact with the first resist pattern. A resist material that is developed with a developer that forms a crosslinked layer at the interface portion and develops the non-crosslinked portion, and is an unsaturated polyester that is soluble in an organic solvent and water is a poor solvent, polymethyl methacrylate, polyimide, Any of urethane resin, phenol resin, cellulose resin, maleic acid resin, epoxy resin, and mixed resin of polyvinyl methyl silsesquioxane resin and polyvinyl siloxane resin, and guanidine, thiazole, thiuram, dithioicarbamate Organic accelerator, isocyanate, polyfunctional epoxy, polyfunctional acrylic resin, polyfunctional silicone Tan, is characterized in that it comprises at least one monomer or oligomer of a polyfunctional silicone resin.

本発明によれば、波長限界を超えるパターン形成が可能となる。   According to the present invention, it is possible to form a pattern that exceeds the wavelength limit.

実施の形態1.
図1は、本発明で対象とする微細分離されたレジストパターンを形成するためのマスクパターンを示す図でマスクパターンの例として(a)〜(f)に示す。即ち、(a)は微細ホールのマスクパターン100、(b)は、微細スクエアのパターン200、(c)は微細スペースのマスクパターン300、(d)は孤立の残しのパターン400、(e)は孤立の残しのパターン500、(f)は孤立の残しのパターン600を示す。図2および図3は、本発明のレジスト材料を用いた実施の形態1の微細分離レジストパターン形成方法を説明するためのプロセスフロー図である。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram showing a mask pattern for forming a finely separated resist pattern targeted by the present invention. Examples of the mask pattern are shown in (a) to (f). That is, (a) is a fine hole mask pattern 100, (b) is a fine square pattern 200, (c) is a fine space mask pattern 300, (d) is an isolated pattern 400, (e) is An isolated residual pattern 500, (f) shows an isolated residual pattern 600. 2 and 3 are process flow diagrams for explaining the finely divided resist pattern forming method of the first embodiment using the resist material of the present invention.

まず、図1〜3を参照しながら、この実施の形態に係わる微細分離レジストパターンの形成方法とこれを用いた半導体装置の製造方法を説明する。
図2(a)で示すように、半導体基板(半導体ウエハー)3に、光照射または加熱処理により内部に酸を発生する機構をもつ第1のレジスト1を塗布する(例えば、厚さ0.7〜1.0μm程度)。
この第1のレジスト1は、半導体基板上にスピンコートなどにより塗布し、次に、プリべーク(70〜120℃で1分程度の熱処理)を施して第1のレジスト中の溶剤を蒸発させる。
First, a method for forming a fine separation resist pattern according to this embodiment and a method for manufacturing a semiconductor device using the same will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 2A, a first resist 1 having a mechanism for generating an acid therein is applied to a semiconductor substrate (semiconductor wafer) 3 by light irradiation or heat treatment (for example, a thickness of 0.7). ˜1.0 μm).
The first resist 1 is applied on a semiconductor substrate by spin coating or the like, and then pre-baked (heat treatment at 70 to 120 ° C. for about 1 minute) to evaporate the solvent in the first resist. Let

次に、第1のレジストパターンを形成するために、g線、i線、Deep―UV、KrFエキシマ、ArFエキシマ、EB(電子線)またはX―rayなど、用いた第1のレジストの感度波長に対応した光源を用い、図1に示すようなパターンを含むマスクを用い投影露光する。   Next, in order to form the first resist pattern, the sensitivity wavelength of the first resist used, such as g-line, i-line, Deep-UV, KrF excimer, ArF excimer, EB (electron beam) or X-ray, is used. Projection exposure is performed using a light source corresponding to the above and using a mask including a pattern as shown in FIG.

ここで用いる第1のレジストは、特に限定されるものではなく、加熱処理または光などの照射により、レジスト内部に酸性成分が発生する機構を用いたレジストであればよく、例えば、KrFエキシマ、ArFエキシマ、EB(電子線)またはX―rayなどの照射により酸の発生が生じるレジストであればよく、また、ポジ型またはネガ型レジストのどちらでもよい。
例えば、第1のレジストとしては、ノボラック樹脂、ナフトキノンジアジド系感光剤から構成されるポジ型レジストなどが挙げられる。
さらに、第1のレジストとしては、露光により酸を発生する機構を用いた化学増幅型レジストの適用も可能であり、露光により酸を発生する反応系を利用したレジスト材料であれば、特に限定されることはない。
The first resist used here is not particularly limited, and may be any resist that uses a mechanism that generates an acidic component inside the resist by heat treatment or irradiation with light, for example, KrF excimer, ArF. Any resist may be used as long as it generates acid upon irradiation with excimer, EB (electron beam), X-ray or the like, and either a positive type or a negative type resist may be used.
For example, examples of the first resist include a positive resist composed of a novolak resin and a naphthoquinonediazide-based photosensitizer.
Furthermore, as the first resist, a chemically amplified resist using a mechanism that generates an acid upon exposure can be applied. The resist is not particularly limited as long as it is a resist material that uses a reaction system that generates an acid upon exposure. Never happen.

上記のように第1のレジストの露光を行った後、必要に応じてPEB(露光後加熱)を行い(例えば、PEB温度:50〜130℃)現像することによりレジストの解像度を向上させる。
次に、TMAH(テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド)などの約0.05〜3.0wt%のアルカリ水浴液を用いて現像する。図2(b)は、こうして形成された第1のレジスト1のパターンを示す。
現像処理を行った後、必要に応じて、例えば、60〜120℃のベーク温度で60〜90秒間程度のポストデベロッピングベークを行う場合もある。
この熱処理は、後のミキシング反応に影響する為、用いる第1のレジストまたは第2のレジスト材料に併せて、適切な温度に設定することが望ましい。
以上は、酸を発生する第1のレジスト1を用いるという点を別にすれば、プロセスとしては、一般的なレジストプロセスによるレジストパターンの形成と同様である。
After the exposure of the first resist as described above, PEB (post-exposure heating) is performed as needed (for example, PEB temperature: 50 to 130 ° C.) to develop the resist resolution.
Next, it develops using about 0.05-3.0 wt% alkaline water bath liquid, such as TMAH (tetramethylammonium hydroxide). FIG. 2B shows the pattern of the first resist 1 formed in this way.
After performing the development processing, if necessary, for example, post-development baking may be performed at a baking temperature of 60 to 120 ° C. for about 60 to 90 seconds.
Since this heat treatment affects the subsequent mixing reaction, it is desirable to set the temperature appropriately in accordance with the first resist or the second resist material to be used.
The process described above is the same as the formation of a resist pattern by a general resist process, except that the first resist 1 that generates an acid is used.

以上のように、図2(b)のパターン1aを形成後、図2(c)に示すように、酸の存在により架橋する第2のレジスト材料を第1のレジスト1を溶解しない溶剤に溶解して、半導体基板3上の第1のレジストパターン1aに塗布する。
第2のレジスト材料の塗布方法は、第1のレジストパターン1a上に均一に塗布可能であれば、特に限定されるものではなく、スプレーによる塗布または第2のレジスト溶液中に浸漬(ディッピング)することにより塗布することも可能である。
次に、第2のレジスト2の塗布後、図2(d)に示すように、必要に応じてこれをプリベーク(例えば、85℃、60秒程度)し、第2のレジスト層2を形成する。
As described above, after forming the pattern 1a of FIG. 2B, as shown in FIG. 2C, the second resist material that crosslinks in the presence of an acid is dissolved in a solvent that does not dissolve the first resist 1. Then, it is applied to the first resist pattern 1 a on the semiconductor substrate 3.
The method of applying the second resist material is not particularly limited as long as it can be uniformly applied onto the first resist pattern 1a, and is applied by spraying or dipped in the second resist solution. It is also possible to apply by.
Next, after the application of the second resist 2, as shown in FIG. 2 (d), this is pre-baked (for example, at about 85 ° C. for about 60 seconds) to form the second resist layer 2. .

次に、図2(e)に示す様に、半導体基板3を熱処理(60〜130℃、以下ミキシングベーク: MBと略記する)し、第1のレジストパターン1aからの酸を拡散させ、第2のレジスト2中へ供給し、第2のレジスト2と第1のレジストパターン1aとの界面において、架橋反応を発生させる。このMBにより第1のレジストパターン1aを被覆するように架橋反応した架橋層4が第2のレジスト2中に形成される。
この場合のMB温度/時間は、60〜130℃/60〜120secであり、用いるレジスト材料の種類、必要とする反応層の厚みにより、最適な条件に設定すれば良い。
また、上記加熱して架橋する時間(MB時間)を調整することにより、架橋層の厚みを制御することも可能であり、非常に反応制御性の高い手法である。
Next, as shown in FIG. 2 (e), the semiconductor substrate 3 is heat-treated (60 to 130 ° C., hereinafter abbreviated as “mixing bake: MB”) to diffuse the acid from the first resist pattern 1a. Then, a crosslinking reaction is generated at the interface between the second resist 2 and the first resist pattern 1a. A crosslinked layer 4 that has undergone a crosslinking reaction so as to cover the first resist pattern 1 a with the MB is formed in the second resist 2.
The MB temperature / time in this case is 60 to 130 ° C./60 to 120 sec, and it may be set to an optimum condition depending on the type of resist material to be used and the required thickness of the reaction layer.
In addition, the thickness of the cross-linked layer can be controlled by adjusting the time for heating and cross-linking (MB time), which is a highly reactive control method.

次に、図2(f)に示すように、現像液を用いて第1のレジストパターンを溶解させないで、架橋していない第2のレジスト2を現像剥離する。以上の処理により、ホール内径または分離幅を縮小、または孤立残しパターンの面積を拡大したレジストパターンを得ることが可能となる。   Next, as shown in FIG. 2F, the second resist 2 that has not been cross-linked is developed and peeled off without dissolving the first resist pattern using a developer. By the above processing, it is possible to obtain a resist pattern in which the hole inner diameter or separation width is reduced or the area of the isolated pattern is enlarged.

以上、図2を参照して説明した製造方法では、第1のレジストパターン上に第2のレジスト層を形成した後に、適当な加熱処理により第1のレジストパターン1a中から、第2のレジストへ酸を拡散させる酸を発生させる手法について説明した。
第2のレジストとして、反応性の高い適当な材料を選択し、適当な加熱処理(例えば、85℃〜150℃)を行うことにより、酸発生のための露光無しに、第1のレジストバターン中に存在する酸の拡散により、レジスト同士での界面が架橋反応を生じ、ホール内径または分離幅を縮小、または孤立残しパターンの面積を拡大したレジストパターンを得ることが可能である。
In the manufacturing method described above with reference to FIG. 2, after the second resist layer is formed on the first resist pattern, the first resist pattern 1a is transferred from the first resist pattern 1a to the second resist by an appropriate heat treatment. A method for generating an acid that diffuses an acid has been described.
An appropriate material having high reactivity is selected as the second resist, and an appropriate heat treatment (for example, 85 ° C. to 150 ° C.) is performed, so that no exposure for acid generation occurs in the first resist pattern. It is possible to obtain a resist pattern in which the interface between the resists causes a cross-linking reaction due to the diffusion of the acid present in the resist, the hole inner diameter or the separation width is reduced, or the area of the isolated pattern is enlarged.

上述のように第1のレジストパターン1aの上に形成した微細分離レジストパターンをマスクとして、下地の各種薄膜をエッチングし、下地薄膜に微細スペースまたは微細ホールを形成して、半導体装置を製造する。   Using the fine separation resist pattern formed on the first resist pattern 1a as a mask as described above, various underlying thin films are etched to form fine spaces or fine holes in the underlying thin film, thereby manufacturing a semiconductor device.

次に、加熱処理に代わってまたは加熱処理に先だって、露光により酸を発生させ、拡散する方法について説明する。
図3は、この場合の微細レジストパターンの形成方法を説明するためのプロセスフロー図である。まず、図3(a)、(b)は図2(a)、(b)と同様であるから、説明を省略する。
Next, a method of generating and diffusing an acid by exposure instead of heat treatment or prior to heat treatment will be described.
FIG. 3 is a process flow diagram for explaining the fine resist pattern forming method in this case. First, FIGS. 3A and 3B are the same as FIGS. 2A and 2B, and thus description thereof is omitted.

上記のように第2のレジスト層を形成した後、図3(c)に示すように、再度Hgランプのg線またはi線で半導体基板を全面露光し、第1のレジスト中に酸を発生させる。
この時の露光に用いる光源は、第1のレジストの感光波長に応じて、Hgランプ、KrFエキシマ、ArFエキシマなどを用いることも可能であり、露光により酸の発生が可能であれば特に限定されるものではなく、用いた第1のレジストの感光波長に応じた光源、露光量を用いて露光すれば良い。
なお、第1のレジストパターン中に酸成分を発生させる露光工程は、適用する第1のレジストと第2のレジストとも反応性が比較的低い場合か、必要とする架橋層の厚みが比較的厚い場合または選択的に架橋層を形成したい場合に適用することが望まししいが、特に限定されることはなく、適宜使用すれば良い。
After forming the second resist layer as described above, as shown in FIG. 3C, the entire surface of the semiconductor substrate is again exposed with the g-line or i-line of the Hg lamp to generate an acid in the first resist. Let
The light source used for the exposure at this time can be an Hg lamp, a KrF excimer, an ArF excimer, or the like depending on the photosensitive wavelength of the first resist, and is particularly limited as long as acid can be generated by exposure. What is necessary is just to expose using the light source and exposure amount according to the photosensitive wavelength of the used 1st resist instead of what.
The exposure process for generating an acid component in the first resist pattern is performed when the applied first resist and second resist have relatively low reactivity, or the required thickness of the crosslinked layer is relatively thick. Although it is desirable to apply in cases or when it is desired to selectively form a crosslinked layer, it is not particularly limited and may be used as appropriate.

このように、図3の例では、第2のレジストの塗布後に露光し、第1のレジストの中に酸を発生させるものであり、第1のレジスト1を、第2のレジスト2に覆われた状態で露光するため、第1のレジスト1中で発生する酸の量を露光量の調整により、広い範囲で正確に制御できるため、反応層4の膜厚が精度良く制御できる。   As described above, in the example of FIG. 3, the exposure is performed after the application of the second resist to generate an acid in the first resist, and the first resist 1 is covered with the second resist 2. Since the amount of acid generated in the first resist 1 can be accurately controlled over a wide range by adjusting the exposure amount, the film thickness of the reaction layer 4 can be accurately controlled.

上述のように、形成した微細分離レジストパターンをマスクとして、下地の各種薄膜をエッチングし、下地薄膜に微細スペースまたは微細ホールを形成して、半導体装置を製造することができる。   As described above, a semiconductor device can be manufactured by etching various underlying thin films using the formed fine separation resist pattern as a mask to form fine spaces or fine holes in the underlying thin film.

以上の例では、半導体基板3の全面で微細レジストパターンを形成する方法について説明したが、次に半導体基板3の所望領域でのみ選択的に微細レジストパターンを形成する方法について説明する。図4は、この場合の製造方法のプロセスフロー図である。   In the above example, the method for forming a fine resist pattern on the entire surface of the semiconductor substrate 3 has been described. Next, a method for selectively forming a fine resist pattern only in a desired region of the semiconductor substrate 3 will be described. FIG. 4 is a process flow diagram of the manufacturing method in this case.

つまり、図4に示したように、第1のレジストパターン上に、第2のレジストを形成した半導体基板3を露光する以外に、必要な所定部分にのみ、選択的に露光することも可能であり、この場合には、第2のレジストが第1のレジストパターンとの界面で架橋する領域と架橋しない領域とを区別することが可能である。このように、適当な露光マスクを用いることにより、半導体基板上で選択的に露光して、露光部分と未露光部分を区別し、第2のレジストパターンが第1のレジストパターンとの境界部分において、架橋する領域と架橋しない領域とを形成することができる。これにより、同一半導体基板上において、異なる寸法の微細ホールまたは微細スペースを形成することができる。   That is, as shown in FIG. 4, in addition to exposing the semiconductor substrate 3 on which the second resist is formed on the first resist pattern, it is also possible to selectively expose only a predetermined portion necessary. In this case, it is possible to distinguish between a region where the second resist is crosslinked at the interface with the first resist pattern and a region where the second resist is not crosslinked. In this way, by using an appropriate exposure mask, the semiconductor substrate is selectively exposed to distinguish between the exposed portion and the unexposed portion, and the second resist pattern is at the boundary portion with the first resist pattern. A region that crosslinks and a region that does not crosslink can be formed. Thereby, fine holes or fine spaces having different dimensions can be formed on the same semiconductor substrate.

図4(a)、(b)の工程は、図3(a)、(b)の工程と同様である。図4(b)に示したように、第2のレジスト2の層を形成した後に、図4(c)に示すように、半導体基板3の一部を遮光板5で遮光し、選択された領域に対して、再度露光し、第1のレジストパターン1a中に酸を発生させる。これにより、図4(d)に示すように、露光された部分において、第1のレジストパターン1aに接する第2のレジスト2の界面に架橋層4を形成する。   The steps of FIGS. 4A and 4B are the same as the steps of FIGS. 3A and 3B. As shown in FIG. 4B, after forming the second resist 2 layer, a part of the semiconductor substrate 3 was shielded by the light shielding plate 5 and selected as shown in FIG. 4C. The region is exposed again to generate acid in the first resist pattern 1a. As a result, as shown in FIG. 4D, a crosslinked layer 4 is formed at the interface of the second resist 2 in contact with the first resist pattern 1a in the exposed portion.

次に、上記第2のレジスト材料について説明する。
第2のレジスト材料としては、不飽和結合もしくは水酸基を有し酸により架橋する有機溶剤に可溶な樹脂(架橋性の樹脂)の単独種類もしくは2種類以上の混合物や、有機溶剤に可溶な架橋剤および酸の存在下でこの架橋剤により架橋される有機溶剤に可溶な樹脂を含有するものを、例えば溶媒に溶解した溶液として用いる。
上記架橋剤により架橋される樹脂は、上記架橋性樹脂も用いることができるが、それに限定されず酸の存在下で架橋剤により架橋される樹脂ならよい。
また、第2のレジストの形成方法として、上記溶液を回転塗布または上記溶液への浸漬またはスプレー塗布により形成する。
第2のレジストとして樹脂の混合物を用いる場合には、それらの材料組成は、適用する第1のレジスト材料または設定した反応条件などにより、最適な組成を設定すれば良く特に限定されるものではない。
Next, the second resist material will be described.
As the second resist material, a single type or a mixture of two or more types of resins (crosslinkable resins) that are soluble in an organic solvent that has an unsaturated bond or a hydroxyl group and crosslinks with an acid, or are soluble in an organic solvent. A solution containing a resin soluble in an organic solvent that is cross-linked by this cross-linking agent in the presence of a cross-linking agent and an acid is used, for example, as a solution in a solvent.
The resin cross-linked by the cross-linking agent may be the above cross-linkable resin, but is not limited thereto, and any resin that is cross-linked by the cross-linking agent in the presence of an acid may be used.
As a second resist forming method, the solution is formed by spin coating, dipping in the solution or spray coating.
When a resin mixture is used as the second resist, the material composition is not particularly limited as long as an optimal composition is set depending on the first resist material to be applied or the set reaction conditions. .

つまり、第2のレジストに適用される材料は、第1のレジストパターン1aを溶解しない溶媒に可溶であり、かつ酸成分の存在下で、架橋反応を生じる材料であれば特に限定されるものではない。
また、酸の存在により架橋反応を起こす第2のレジストは、レジスト材それ自身が架橋性化合物である場合を含んでおり、さらに、酸の存在により架橋反応を起す第2のレジストは、レジスト材としての化合物と架橋剤としての架橋性化合物を混合した場合を含む。
That is, the material applied to the second resist is particularly limited as long as it is a material that is soluble in a solvent that does not dissolve the first resist pattern 1a and that causes a crosslinking reaction in the presence of an acid component. is not.
The second resist that causes a crosslinking reaction in the presence of an acid includes a case where the resist material itself is a crosslinkable compound. Further, the second resist that causes a crosslinking reaction in the presence of an acid is a resist material. And the case where a compound as a crosslinking agent and a crosslinking compound as a crosslinking agent are mixed.

上記有機溶剤に可溶な樹脂としては不飽和ポリエステル、ポリメタクリル酸メチル、ポリイミド、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、セルロー樹脂、マレイン酸樹脂、エポキシ樹が挙げられ、その1種類または2種類以上の混合物、またはその塩を用いる。 The resin soluble in the organic solvent, unsaturated polyesters, polymethyl methacrylate, polyimide, urethane resins, phenol resins, cellulose scan resins, maleic acid resins, epoxy resins and the like, one or more kinds thereof mixtures of, or Ru using a salt thereof.

第2のレジスト材料に用いる樹脂は、上記樹脂の1種類、または2種類以上の混合物として用いてもよく、下地レジストとの反応量、反応条件などにより、適宜調整することが可能である。これらの樹脂は、溶媒への溶解性を向上させる目的で、塩酸塩などの塩にして用いても良い。
とくに、上記樹脂の酸性成分下での架橋反応が生じないか低い場合にはさらにこれらの樹脂に架橋剤を混合して用いることも可能である。
The resin used for the second resist material may be used as one or a mixture of two or more of the above resins, and can be appropriately adjusted depending on the reaction amount with the underlying resist, reaction conditions, and the like. These resins may be used in the form of a salt such as hydrochloride for the purpose of improving the solubility in a solvent.
In particular, when the crosslinking reaction under the acidic component of the resin does not occur or is low, a crosslinking agent can be further mixed with these resins.

また、上記有機溶剤に可溶な架橋剤は、酸の存在下で熱処理あるいは光照射により樹脂同士を架橋し、その樹脂を有機溶媒に不溶化させ得るものであり、例えばグアニジン系、チアゾール系、チウラム系、ジチオイカルバメート系の有機促進剤や、メラミン誘導体、尿素誘導体、ベンゾグアナミン、グリコールウリル、イソシアネート、多官能エポキシ、多官能アクリル樹脂、多官能ウレタン、多官能シリコーン系樹脂のモノマーもしくはそのオリゴマーの1種類または2種類以上の混合物を用いることを特徴とするものである。これらの有機溶媒に可溶な架橋剤は上記に限定されるものではなく、第1のレジストとミキシングしない、また溶解させないもので、酸の供給によりレジストを架橋硬化できるものであれば何でも良い。   The crosslinking agent soluble in the organic solvent can crosslink the resins by heat treatment or light irradiation in the presence of an acid and insolubilize the resin in the organic solvent. For example, guanidine, thiazole, thiuram Or dithioicarbamate organic accelerator, melamine derivative, urea derivative, benzoguanamine, glycoluril, isocyanate, polyfunctional epoxy, polyfunctional acrylic resin, polyfunctional urethane, polyfunctional silicone resin monomer or oligomer 1 A type or a mixture of two or more types is used. The crosslinking agent soluble in these organic solvents is not limited to the above, and any crosslinking agent can be used as long as it does not mix with or dissolve in the first resist and can cure the resist by supplying an acid.

また、第2のレジスト材料に用いる溶媒および上記第2のレジストを剥離(現像)する溶媒は、構成する樹脂と架橋剤を十分溶解し、上記第1のレジストを溶解しない、1種もしくは2種以上の混合溶媒を用いることを特徴とするものである。
溶媒としては、アルコール系、ケトン系、エーテル系、エステル系、ハロゲン化炭化水素系、ベンゼン系、アルコキシベンゼン系、環状ケトン系などで、例えばトルエン、キシレン、メトキシベンゼン、エトキシベンゼン、ベンゼン、ピリジン、シクロヘキサン、ジオキサン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトン、酢酸t―ブチル、酢酸n―ブチル、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、イソプロピルエーテル、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、N―メチルピロリドン、N,N’―ジメチルホルムアミド、エタノール、メタノール、、イソプロパノール、ブチルアルコール、エチレングリコール、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、n―ブチルエーテル、n―ヘキサン、 n―ヘプタン、メトキシベンゼン、エトキシベンゼン、フェネトール、ベラトロール、γ―ブチロラクトン、クロロホルムなどが挙げられ、それらの溶媒の単独または第2のレジストに用いる材料の溶解性に合わせて、第2のレジスト材料の良溶剤と貧溶剤とを、第1のレジストパターンを溶解しない範囲で混合すれば良い。
In addition, the solvent used for the second resist material and the solvent for peeling (developing) the second resist sufficiently dissolve the constituent resin and the crosslinking agent, and do not dissolve the first resist. The above mixed solvent is used.
Examples of the solvent include alcohols, ketones, ethers, esters, halogenated hydrocarbons, benzenes, alkoxybenzenes, cyclic ketones, and the like, such as toluene, xylene, methoxybenzene, ethoxybenzene, benzene, pyridine, Cyclohexane, dioxane, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, acetone, t-butyl acetate, n-butyl acetate, ethyl acetate, tetrahydrofuran, diethyl ether, isopropyl ether, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, N-methylpyrrolidone, N, N'-dimethyl Formamide, ethanol, methanol, isopropanol, butyl alcohol, ethylene glycol, ethylbenzene, diethylbenzene, n-butyl ether, n-hexane, n-heptane, methoxy Benzene, ethoxybenzene, phenetol, veratrol, γ-butyrolactone, chloroform and the like. These solvents can be used alone or in accordance with the solubility of the material used for the second resist. May be mixed within a range not dissolving the first resist pattern.

本発明においては、第1のレジストと第2のレジストとの架橋反応を制御し、第1のレジストパターン上に形成される架橋層の厚みを制御することが重要である。
架橋反応の制御は、本発明を適用する第1のレジストと第2のレジストとの反応性、第1のレジストパターンの形状、必要とする架橋反応層の厚みなどに応じて最適化することが望ましい。
In the present invention, it is important to control the crosslinking reaction between the first resist and the second resist and to control the thickness of the crosslinked layer formed on the first resist pattern.
The control of the crosslinking reaction can be optimized according to the reactivity between the first resist and the second resist to which the present invention is applied, the shape of the first resist pattern, the thickness of the required crosslinking reaction layer, and the like. desirable.

第1のレジストと第2のレジストとの架橋反応の制御は、プロセス条件の調整による手法と、第2のレジスト材料の組成を調整する手法がある。
架橋反応のプロセス的な制御手法としては、
(1)第1のレジストパターンへの露光量を調整する、
(2)ミキシングベーク( MB )温度、処理時間を調整する、
第2のレジストに用いる材料組成の面からは、
(3)適当な2種類以上の樹脂を混合し、その混合比を調節する、
(4)樹脂に、適当な架橋剤を混合し、その混合比を調整する、
などの手法が有効である。
Control of the crosslinking reaction between the first resist and the second resist includes a method by adjusting process conditions and a method by adjusting the composition of the second resist material.
As a process control method of the crosslinking reaction,
(1) adjusting the exposure amount to the first resist pattern;
(2) Adjust mixing bake (MB) temperature and processing time.
From the aspect of the material composition used for the second resist,
(3) Mix two or more types of suitable resins and adjust the mixing ratio.
(4) The resin is mixed with an appropriate crosslinking agent, and the mixing ratio is adjusted.
Such a method is effective.

しかしながら、これらの架橋反応の制御は一元的に決定されるものではなく、(1)適用する第1のレジスト材料との反応性、
(2)第1のレジストパターンの形状、膜厚、
(3)必要とする架橋剤層の膜厚、
(4)使用可能な露光条件またはMB条件、
(5)塗布条件、などのさまざまな条件を勘案して決定する必要がある。
特に、第1のレジストと第2のレジストとの反応性は、第1のレジスト材料の組成により、影響を受けることが分かっており、そのため、実際に本発明を適用する場合には、上述した要因を勘案し、第2のレジスト材料組成物を最適化することが望ましい。
従って、第2のレジストに用いられる材料の種類とその組成比は、特に限定されるものではなく、用いる材料の種類、熱処理条件などに応じて、最適化して用いる。
However, the control of these cross-linking reactions is not determined centrally, and (1) reactivity with the first resist material to be applied,
(2) First resist pattern shape, film thickness,
(3) Required film thickness of the crosslinking agent layer,
(4) Usable exposure conditions or MB conditions,
(5) It is necessary to determine in consideration of various conditions such as coating conditions.
In particular, it has been found that the reactivity between the first resist and the second resist is affected by the composition of the first resist material. Therefore, when the present invention is actually applied, the above-mentioned is described. It is desirable to optimize the second resist material composition in consideration of factors.
Accordingly, the type of material used for the second resist and the composition ratio thereof are not particularly limited, and are optimized and used according to the type of material used, heat treatment conditions, and the like.

また、本発明は、上記のように、微細分離レジストパターンを半導体基板3上に形成するが、これは半導体装置の製造プロセスに応じて、シリコーン酸化膜などの絶縁層の上に形成する場合もあり、またポリシリーコン膜などの導電層の上に形成することもある。
本発明は、特に下地膜に制約されるものではなく、レジストパターンを形成できる基材上であれば、どの場合においても適用可能であり、必要に応じた基材の上に形成されるものである。
Further, according to the present invention, as described above, the fine separation resist pattern is formed on the semiconductor substrate 3, but this may be formed on an insulating layer such as a silicon oxide film according to the manufacturing process of the semiconductor device. It may also be formed on a conductive layer such as a poly-silicone film.
The present invention is not particularly limited to the base film, and can be applied in any case as long as it is on a substrate on which a resist pattern can be formed, and is formed on a substrate as necessary. is there.

また、本発明において、第1のレジストパターン上に第2のレジスト膜を形成する前に、第1のレジストパターンを熱処理し、第2のレジストの溶剤および現像液に対する耐溶剤性を制御するようにすることにより、第2のレジストの現像条件のマージンを広がり、得られる微細パターンまたは微細スペースの形状も良くすることができる。第1のレジストパターンの熱処理温度は使用するレジストの熱分解温度以下であればよく、特に60℃〜150℃の範囲で、例えばホットプレート上で30秒〜300秒の時間で処理すると良い。   Further, in the present invention, before forming the second resist film on the first resist pattern, the first resist pattern is heat-treated to control the solvent resistance of the second resist to the solvent and the developer. By doing so, the margin of the development conditions of the second resist can be widened, and the shape of the resulting fine pattern or fine space can be improved. The heat treatment temperature of the first resist pattern may be equal to or lower than the thermal decomposition temperature of the resist to be used. In particular, the heat treatment temperature is preferably in a range of 60 ° C. to 150 ° C.

また、本発明において、第2のレジスト材料に、柔軟性や弾性を与えることを目的として有機溶媒に可溶な可塑剤の1種類あるいは2種類以上の混合物を添加剤として、20wt%以下の濃度で含むこと好ましい。
例えば、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレートもしくはブチルベンジルフタレートなどのフタル酸エステル系、リン酸トリブチルエステル、トリフォスフォートもしくはリン酸トリクレシルなどのリン酸エステル系、ブチルリシノレート、ジブチルサクシネートもしくはリシール酸メチルアセチルなどの脂肪酸エステル系、ブチルフタリルブチルグリコレート、トリエチレングリコール、ジエチルブチレート、ポリエチレングリコール、エチレングリコール、グリセリン、プロピレングリコール、3―メチレンペンタン―1,3,5―トリオールもしくはトリエチレングリコールジブチレートなどのグリコール誘導体、ジブチルセバケートもしくはジオクチルセバケートなどのセバケート系やエポキシ化大豆油、ひまし油または塩素化パラフィンなどが挙げられるが、上記他の第2のレジスト材料に相溶性があることが必要である。
Further, in the present invention, a concentration of 20 wt% or less is used with one or a mixture of two or more plasticizers soluble in an organic solvent as an additive for the purpose of imparting flexibility and elasticity to the second resist material. It is preferable to contain.
For example, phthalate esters such as dibutyl phthalate, dioctyl phthalate or butyl benzyl phthalate, phosphate esters such as tributyl phosphate, triphosfort or tricresyl phosphate, butyl ricinolate, dibutyl succinate or methylacetyl resealate Fatty acid ester series, butylphthalyl butyl glycolate, triethylene glycol, diethyl butyrate, polyethylene glycol, ethylene glycol, glycerin, propylene glycol, 3-methylenepentane-1,3,5-triol or triethylene glycol dibutyrate Glycol derivatives, sebacates such as dibutyl sebacate or dioctyl sebacate, epoxidized soybean oil, castor oil or chlorinated Paraffin and the like, but it is necessary that there is compatibility with the other of the second resist material.

また、本発明において、第2のレジスト材料に、成膜性向上させる目的として有機溶媒に可溶な(油溶性)界面活性剤の1種類あるいは2種類以上の混合物を添加剤として、20wt%以下の濃度で含むことは好ましい。
油溶性界面活性剤は第2のレジストに用いる有機溶剤に溶解することが必要で、少量の添加で第2のレジストを基板上に均一に成膜させることができれば、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、両性界面活性剤またはフッ素系界面活性剤のいずれでも良く、例えば、レシチン誘導体、プロピレングリコール脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビット脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェノール、ポリオキシエチレンアルキルフェニルホルムアルデヒド縮合物、ポリオキシエチレンヒマシ油もしくは硬化ヒマシ油、ポリオキシエチレンステロールもしくは水素添加ステロール、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラノリンかラノリンアルコールもしくはミツロウ誘導体、ポリオキシエチレンアルキルアミンもしくは脂肪酸アミド、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸もしくはリン酸塩、アルキルエーテルカルボン酸塩、アルキルリン酸塩とポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、スルホン酸塩、第4級アンモニウム塩、アルキルピリジニウム塩、酢酸ベタイン型両性界面活性剤、イミダゾリン型両性界面活性剤、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとのブロック重合型非イオン系界面活性剤、パーフルオロアルキルスルホン酸塩、パーフルオロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルポリオキシエチレンエタノール、パーフルオロアルキル第4アンモニウムヨウ化物またはフッ素化アルキルエステルなどが挙げられる。
In the present invention, the second resist material has an additive of one or more surfactant-soluble (oil-soluble) surfactants that are soluble in an organic solvent for the purpose of improving film-forming properties, and is 20 wt% or less. It is preferable to contain at a concentration of
The oil-soluble surfactant must be dissolved in the organic solvent used for the second resist, and if the second resist can be uniformly formed on the substrate with a small amount of addition, an anionic surfactant, a cation Any of surfactants, nonionic surfactants, amphoteric surfactants or fluorosurfactants may be used. For example, lecithin derivatives, propylene glycol fatty acid esters, glycerin fatty acid esters, polyoxyethylene glycerin fatty acid esters, polyglycerin. Fatty acid ester, sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbit fatty acid ester, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkylphenol, polyoxyethylene alkylphenyl formaldehyde condensate Polyoxyethylene castor oil or hydrogenated castor oil, polyoxyethylene sterol or hydrogenated sterol, polyethylene glycol fatty acid ester, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether, polyoxyethylene alkylphenyl ether, polyoxyethylene lanolin Lanolin alcohol or beeswax derivative, polyoxyethylene alkylamine or fatty acid amide, polyoxyethylene alkyl ether phosphate or phosphate, alkyl ether carboxylate, alkyl phosphate and polyoxyethylene alkyl ether phosphate, alkylbenzene sulfone Acid salt, sulfonate, quaternary ammonium salt, alkylpyridinium salt, betaine acetate type amphoteric interface , Imidazoline type amphoteric surfactant, block polymerization type nonionic surfactant of ethylene oxide and propylene oxide, perfluoroalkyl sulfonate, perfluoroalkyl carboxylate, perfluoroalkyl polyoxyethylene ethanol, perfluoroalkyl Fluoroalkyl quaternary ammonium iodide or fluorinated alkyl ester can be mentioned.

また、本発明においては、上記第2のレジストに用いる有機溶剤に可溶な樹脂組成物として、シリコーン系樹脂を組み合わせることで、ドライエッチング耐性を向上させることができる。   In the present invention, the dry etching resistance can be improved by combining a silicone resin as a resin composition soluble in the organic solvent used for the second resist.

また、本発明においては、第2のレジストに用いる有機溶剤に可溶な樹脂の架橋部位の反応性と導入量を調整することにより、第1のレジストとの反応量を制御することができる。   In the present invention, the reaction amount with the first resist can be controlled by adjusting the reactivity and introduction amount of the crosslinking site of the resin soluble in the organic solvent used for the second resist.

また、本発明においては、上記有機溶剤系の現像液が第2のレジスト材料の良溶剤と貧溶剤とを混合したものであり、その混合比を調整することにより、現像速度の微調整が可能になり、現像後のテーパ角、レジストパターン分離サイズまたはホール開口サイズの縮小化の度合いを制御する。   In the present invention, the organic solvent-based developer is a mixture of a good solvent and a poor solvent of the second resist material, and fine adjustment of the developing speed is possible by adjusting the mixing ratio. Thus, the degree of reduction in the taper angle, resist pattern separation size or hole opening size after development is controlled.

例えば、良溶剤として有機系極性溶剤を用い、貧溶剤として水を用い水の添加量を調整する。   For example, an organic polar solvent is used as a good solvent, and water is used as a poor solvent to adjust the amount of water added.

また、本発明の半導体製造装置は、上記それぞれの半導体装置の製造方法によって製造したものである。   The semiconductor manufacturing apparatus of the present invention is manufactured by the above-described manufacturing method of each semiconductor device.

実施の形態2.
図5は、本発明のレジスト材料を用いた実施の形態2の微細分離レジストバターン形成方法を説明するためのプロセスフロー図である。図1および図5を参照して、この実施の形態2の微細分離レジストバターンの形成方法とこれを用いた半導体装置の製造方法を説明する。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 5 is a process flow diagram for explaining the finely divided resist pattern forming method of the second embodiment using the resist material of the present invention. With reference to FIGS. 1 and 5, a method for forming a finely separated resist pattern according to the second embodiment and a method for manufacturing a semiconductor device using the same will be described.

図5(a)に示すように、半導体基板3に、内部に若干の酸性物質を含有する第1のレジスト11を塗布する。第1のレジストはプリベーク(60〜150℃で1分程度の熱処理)を施した後、Hgランプのg線またはi線を用い、図1の様なパターンを組むマスクを用い投影露光する(図5では省略している)。
この後、必要に応じ、PEB(10〜150℃)で熱処理し、レジストの解像度を向上させた後、TMAH(テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド)の約2.0%希釈水浴液を用いて現像する。
As shown in FIG. 5A, a first resist 11 containing a slight amount of acidic substance is applied to the semiconductor substrate 3. The first resist is pre-baked (heat treatment at 60 to 150 ° C. for about 1 minute), and then projected and exposed using a g-line or i-line of an Hg lamp and a mask having a pattern as shown in FIG. (It is omitted in 5).
Then, if necessary, heat treatment is performed with PEB (10 to 150 ° C.) to improve the resolution of the resist, and then development is performed using about 2.0% diluted water bath solution of TMAH (tetramethylammonium hydroxide).

この後、必要に応じポストデベロッピングベークを行う場合もある。この熱処理は後のミキシング反応に影響する為、適切な温度に設定する必要がある。図5(b)はこうして形成された第1のレジストのパターン11を示す。
以上は、酸を含むレジスト11を用いるという点を別にすれば、プロセスとしては、従来のレジストプロセスによるレジストパターンの形成と同様である。
Thereafter, post-development baking may be performed as necessary. Since this heat treatment affects the subsequent mixing reaction, it is necessary to set the temperature appropriately. FIG. 5B shows the first resist pattern 11 thus formed.
The process described above is the same as the formation of a resist pattern by a conventional resist process, except that a resist 11 containing an acid is used.

次に図5(b)のパターン形成後、図5(c)に示すように、半導体基板(ウエハ)3上に、酸の存在により架橋する架橋性化物を含み、第1のレジスト11を溶解しない溶剤に溶かされた第2のレジスト12を塗布する。ここで用いる溶媒は、実施の形態1で述べた構成と同じ材料を用いる。
次に、第2のレジスト12の塗布後、必要に応じこれをプリベークする。この熱処理は、後のミキシング反応に影響するため、適切な温度に設定することが望ましい。
Next, after the pattern formation of FIG. 5B, as shown in FIG. 5C, the first resist 11 is dissolved on the semiconductor substrate (wafer) 3 including a crosslinkable product that crosslinks in the presence of an acid. A second resist 12 dissolved in a non-solvent is applied. As the solvent used here, the same material as that described in Embodiment Mode 1 is used.
Next, after the application of the second resist 12, it is pre-baked as necessary. Since this heat treatment affects the subsequent mixing reaction, it is desirable to set the temperature appropriately.

次に図5(d)に示すように、半導体基板3を熱処理(60〜150℃)し、第1のレジスト11に含まれる若干の酸性物質からの酸の供給により、第2のレジスト12の第1のレジストとの界面近傍で架橋反応を起こさせる。これにより、第1のレジスト11を被覆するように架橋反応を起こした架橋層14が第2のレジスト12中に形成される。   Next, as shown in FIG. 5D, the semiconductor substrate 3 is heat-treated (60 to 150 ° C.), and the second resist 12 is formed by supplying acid from some acidic substances contained in the first resist 11. A crosslinking reaction is caused in the vicinity of the interface with the first resist. As a result, a crosslinked layer 14 that has undergone a crosslinking reaction so as to cover the first resist 11 is formed in the second resist 12.

次に、図5(e)に示すように、現像液を用いて第1のレジストパターンを溶解させないで、架橋していない第2のレジスト12を現像剥離する。以上の処理により、ホール内径または分離幅を縮小したレジストパターンを得ることが可能となる。   Next, as shown in FIG. 5E, the second resist 12 that has not been crosslinked is developed and peeled without dissolving the first resist pattern using a developer. By the above processing, it is possible to obtain a resist pattern with a reduced hole inner diameter or separation width.

以上のように、この実施の形態2における第1のレジスト11は、露光によって酸を発生させる必要が無く、レジスト膜11自体に酸を含むように調整されており、熱処理によりその酸を拡散させて架橋させるようにしている。この第1のレジストに含ませる酸としては、カルボン酸系の低分子酸等が好適であるが、レジスト溶液に混合することが可能であれば特に限定はされない。   As described above, the first resist 11 according to the second embodiment does not need to generate an acid by exposure, and is adjusted so that the resist film 11 itself contains an acid. The acid is diffused by heat treatment. To crosslink. The acid contained in the first resist is preferably a carboxylic acid-based low molecular acid or the like, but is not particularly limited as long as it can be mixed with the resist solution.

なお、実施の形能1で逆べた第1のレジストの材料、第2のレジストの材料は、それぞれこの実施の形態2においても用いることができる。
また、この微細分離レジストパターン2aを、各種の半導体基板の上に形成し、これをマスクとして、半導体基板上に微細な分離スペースあるいは微細なホールなど形成することは、先に述べた実施の形態1と同様である。
Note that the first resist material and the second resist material reversed in the first embodiment can also be used in the second embodiment.
Further, the fine separation resist pattern 2a is formed on various semiconductor substrates, and a fine separation space or fine hole is formed on the semiconductor substrate using the fine separation resist pattern 2a as a mask. Same as 1.

実施の形態3.
図6は、本発明のレジスト材料を用いた実施の形態3の微細分離レジストパターンの形成方法を説明するためのプロセスフロー図である。図1および図6を参照してこの実施の形態3の微細分割レジストパターンの形成方法、ならびにこれを用いた半導体装置の製造方法を説明する。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 6 is a process flow diagram for explaining the finely divided resist pattern forming method of the third embodiment using the resist material of the present invention. A method for forming a finely divided resist pattern according to the third embodiment and a method for manufacturing a semiconductor device using the same will be described with reference to FIGS.

先ず、図6(a)に示すように、半導体基板3に、第1のレジスト21を塗布する。第1のレジストにプリベーク(60〜150℃で1分程度の熱処理)を施した後、第1のレジストの感光波長に応じて、例えば、Hgランプのg線またはi線を用い、図1の様なパターンを含むマスクを用いて投影露光する(図6中では省略)。
必要に応じて、PEB(10〜150℃)で熱処理しフォトレジストの解像度向上させた後、TMAH(テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド)の約2.0%希釈水溶液を用い現像する。図6(b)は、こうして形成された第1のレジストのパターン21aを示す。
First, as shown in FIG. 6A, a first resist 21 is applied to the semiconductor substrate 3. After pre-baking the first resist (heat treatment at 60 to 150 ° C. for about 1 minute), depending on the photosensitive wavelength of the first resist, for example, using the g-line or i-line of the Hg lamp, as shown in FIG. Projection exposure is performed using a mask including such a pattern (omitted in FIG. 6).
If necessary, heat treatment is performed with PEB (10 to 150 ° C.) to improve the resolution of the photoresist, and then development is performed using an about 2.0% diluted aqueous solution of TMAH (tetramethylammonium hydroxide). FIG. 6B shows the first resist pattern 21a thus formed.

この後、必要に応じポストデベロッピングベークを行う場合もある。この熱処理は後のミキシング反応に影響する為、適切な温度に設定する必要がある。以上は、プロセスとしては、従来のレジストプロセスによるレジストパターンの形成と同様である。   Thereafter, post-development baking may be performed as necessary. Since this heat treatment affects the subsequent mixing reaction, it is necessary to set the temperature appropriately. The above process is the same as the formation of a resist pattern by a conventional resist process.

図6(b)のパターン形成後、図6(c)に示すように、半導体基板(ウェハ)3を酸性溶液で浸漬処理する。その処理方法は、通常のパドル現像の方式でよい。また、酸性溶液のベーパライズ(吹き付け)で行っても良い。また、この場合の酸性溶液は、有機酸、無機酸のいずれでもよい。具体的には、例えば、低濃度の酢酸が好適な例として挙げられる。
この工程において、酸が第1のレジストパターン21aの界面近傍に染み込み、酸を含む薄い層が形成される。この後、必要に応じて純水を用いてリンスする。
After the pattern formation of FIG. 6B, as shown in FIG. 6C, the semiconductor substrate (wafer) 3 is immersed in an acidic solution. The processing method may be a normal paddle development method. Moreover, you may carry out by vaporization (spraying) of an acidic solution. In this case, the acidic solution may be either an organic acid or an inorganic acid. Specifically, for example, a low concentration of acetic acid is a suitable example.
In this step, the acid soaks in the vicinity of the interface of the first resist pattern 21a, and a thin layer containing the acid is formed. Thereafter, rinsing is performed using pure water as necessary.

その後、図6(e)に示すように、第1のレジストパターン21aの上に、酸の存在により架橋する架橋性化合物を含み、第1のレジスト21を溶解しない溶剤に溶かされた第2のレジスト22を塗布する。
ここで用いる第2のレジスト材およびその溶媒は、実施の形態1で述べた構成と同じ材料を用いることが可能である。
次に、第2のレジストの塗布後、必要に応じ、第2のレジスト22をプリベークする。この熱処理は、後のミキシング反応に影響するため、適切な温度に設定する。
Thereafter, as shown in FIG. 6E, the second resist dissolved in a solvent that contains a crosslinkable compound that crosslinks in the presence of an acid and does not dissolve the first resist 21 on the first resist pattern 21a. A resist 22 is applied.
As the second resist material and the solvent used here, the same materials as those described in Embodiment Mode 1 can be used.
Next, after the application of the second resist, the second resist 22 is pre-baked as necessary. Since this heat treatment affects the subsequent mixing reaction, it is set to an appropriate temperature.

次に、図6(f)に示すように、半導体基板3を熱処理(60〜150℃)して、ミキシングベークを行い、第1のレジスト21aからの酸の供給で第2のレジスト22の第1のレジストとの界面近傍で架橋反応を起こさせる。これにより、第1のレジスト21を被覆するように架橋反応を起こした架橋層4が第2のレジスト22中に形成される。   Next, as shown in FIG. 6F, the semiconductor substrate 3 is heat-treated (60 to 150 ° C.), mixed and baked, and the second resist 22 is formed by supplying acid from the first resist 21a. A crosslinking reaction is caused in the vicinity of the interface with the resist 1. As a result, the crosslinked layer 4 that has undergone a crosslinking reaction so as to cover the first resist 21 is formed in the second resist 22.

次に、図6(g)に示すように、現像液を用いて第1のレジストパターンを溶解させないで、架橋していない第2のレジスト22を現像剥離する。以上の処理により、ホール内径または分離幅を縮小したレジストパターンを得ることが可能となる。   Next, as shown in FIG. 6G, the second resist 22 that has not been crosslinked is developed and peeled without dissolving the first resist pattern using a developer. By the above processing, it is possible to obtain a resist pattern with a reduced hole inner diameter or separation width.

以上のように、この実施の形態3によれば、露光処理により、第1のレジストに酸を発生させる工程を必要とせず、第1のレジスト上に第2のレジストを成膜する前に、酸性液体による表面処理を施し、熱処理により酸を拡散させて架橋するようにするものである。   As described above, according to the third embodiment, it is not necessary to generate an acid in the first resist by the exposure process, and before forming the second resist on the first resist, A surface treatment with an acidic liquid is performed, and the acid is diffused by heat treatment to crosslink.

この実施の形態3において、第1のレジスト21としては、実施の形態1で用いた、ノボラック樹脂とナフトキノンジアジド系感光剤から構成されるポジ型レジストなどが挙げられ、さらに、第1のレジストとしては、露光により酸を発生する機構を用いた化学増幅型レジストの適用も可能であり、露光により酸を発生する反応系を利用したレジスト材料であれば、特に限定されることはなく、実施の形態1で述べたその他のレジスト材料、第2のレジストの材料は、それぞれこの実施の形態3においても適用が可能である。   In the third embodiment, examples of the first resist 21 include a positive resist composed of a novolak resin and a naphthoquinonediazide-based photosensitizer used in the first embodiment. Further, as the first resist, It is possible to apply a chemically amplified resist using a mechanism that generates an acid upon exposure, and any resist material that uses a reaction system that generates an acid upon exposure is not particularly limited. The other resist materials and second resist materials described in the first embodiment can be applied to the third embodiment.

また、このようにして形成した微細分離レジストパターン22aを、各種の半導体基板上に形成し、これをマスクとして、半導体基板上に微細な分離スペースまたは微細ホールなどを形成し、半導体装置を製造することは、先に述べた実施の形態1および2と同様である。   Further, the fine separation resist pattern 22a thus formed is formed on various semiconductor substrates, and using this as a mask, fine separation spaces or fine holes are formed on the semiconductor substrate to manufacture a semiconductor device. This is the same as in the first and second embodiments described above.

実施例1.
第1のレジストとして、ノボラック樹脂とナフトキノンジアジドから構成され、溶媒として2―ヘプタノンを用いたi線レジストを用い、レジストパターンを形成した。
まず、上記レジストを、Siウェハー上に滴下、回転塗布した後、80℃/70秒でプリベークを行い、レジスト中の溶媒を蒸発させて第1のレジストを膜厚約0.8μmで形成した。
次に、露光装置として、i線縮小投影露光装置を用い、露光マスクとして、図1に示すようなマスクを用いて、第1のレジストを露光した。次に、115℃/90秒でPEB処理を行い、続いて、アルカリ現像液(NMD3:東京応化工業社製)を用いて現像を行い、図7に示すような分離サイズをもつレジストパターンを得た。
Example 1.
As the first resist, an i-line resist composed of novolak resin and naphthoquinone diazide and using 2-heptanone as a solvent was used to form a resist pattern.
First, after dropping and spin-coating the resist on a Si wafer, pre-baking was performed at 80 ° C./70 seconds to evaporate the solvent in the resist to form a first resist with a film thickness of about 0.8 μm.
Next, the i-line reduced projection exposure apparatus was used as the exposure apparatus, and the first resist was exposed using the mask as shown in FIG. 1 as the exposure mask. Next, PEB treatment is performed at 115 ° C./90 seconds, followed by development using an alkaline developer (NMD3: manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) to obtain a resist pattern having a separation size as shown in FIG. It was.

実施例2.
第1のレジストとして、ノボラック樹脂とナフトキノンジアジドから構成され、溶媒として乳酸エチルとプロピレングリコールモノエチルアセテートを用いたi線レジストを用い、レジストパターンを形成した。
まず、上記レジストを、Siウェハー上に滴下、回転塗布により膜厚約1.0μmとなるように成膜した。次に、90℃/70秒でプリベークを行い、レジスト中の溶媒を乾燥させた。続いて、ニコン社製ステッパーを用い、図1に示すようなマスクを用いて、露光を行った。
次に、115℃/90秒でPEB処理を行い、続いて、アルカリ現像液(NMD3:東京応化社製)を用いて現像を行い、図8に示すような分離サイズを持つ各レジストパターンを得た。
Example 2
A resist pattern was formed using an i-line resist composed of novolak resin and naphthoquinone diazide as the first resist and using ethyl lactate and propylene glycol monoethyl acetate as the solvent.
First, the resist was formed on the Si wafer so as to have a film thickness of about 1.0 μm by dropping and spin coating. Next, pre-baking was performed at 90 ° C./70 seconds to dry the solvent in the resist. Subsequently, exposure was performed using a Nikon stepper and a mask as shown in FIG.
Next, PEB treatment is performed at 115 ° C./90 seconds, followed by development using an alkaline developer (NMD3: manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) to obtain each resist pattern having a separation size as shown in FIG. It was.

実施例3.
第1のレジストとして、化学増幅型エキシマレジスト(東京応化社製)を用い、レジストパターンを形成した。
まず、上記レジストを、Siウェハー上に滴下、回転塗布により膜厚約0.85μmとなるように成膜した。次に、90℃/70秒でプリベークを行い、レジスト中の溶媒を乾燥させた。続いて、KrFエキシマ縮小投影露光装置を用いて、図1に示すようなマスクを用いて、露光を行った。
次に、110℃/70秒でPEB処理を行い、続いて、アルカリ現像液(NMD―W:東京応化社製)を用いて現像を行い、図9に示すような分離サイズを持つ各レジストパターンを得た。
Example 3 FIG.
As the first resist, a chemically amplified excimer resist (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was used to form a resist pattern.
First, the resist was formed on the Si wafer so as to have a film thickness of about 0.85 μm by dropping and spin coating. Next, pre-baking was performed at 90 ° C./70 seconds to dry the solvent in the resist. Subsequently, exposure was performed using a mask as shown in FIG. 1 using a KrF excimer reduction projection exposure apparatus.
Next, PEB treatment is performed at 110 ° C./70 seconds, followed by development using an alkali developer (NMD-W: manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.), and each resist pattern having a separation size as shown in FIG. Got.

実施例4.
第1のレジストとして、t―Boc化ポリヒドロキシスチレンと酸発生剤から構成される化学増幅型レジスト を用い、レジストパターンを形成した。
まず、上記レジストを、Siウェハー上に滴下、回転塗布により膜厚約0.60μmとなるように成膜した。次に、115℃/120秒でベークを行い、レジスト中の溶媒を乾燥させた。続いて、このレジスト上に、帯電防止膜として、(エスペイサーESP―100:昭和電工社製)を同様にして回転塗布した後、90℃/90秒でベークを行った。次に、EB描画装置を用いて、16.4μC/cm2で描画を行う。
次に、80℃/120秒でPEBを行ったのち、純水を用いて帯電防止膜を剥離、続くTMAHアルカリ現像液(NMD―W:東京応化社製)を用いてレジストパターンの現像を行った。
その結果、図10に示すような、約0.24μmの各EBレジストパターンを得た。
Example 4
A resist pattern was formed using a chemically amplified resist composed of t-Boc polyhydroxystyrene and an acid generator as the first resist.
First, the resist was formed on the Si wafer so as to have a film thickness of about 0.60 μm by dropping and spin coating. Next, baking was performed at 115 ° C./120 seconds to dry the solvent in the resist. Subsequently, (ESPACER ESP-100: manufactured by Showa Denko KK) was spin-coated on the resist as an antistatic film in the same manner, followed by baking at 90 ° C./90 seconds. Next, drawing is performed at 16.4 μC / cm 2 using an EB drawing apparatus.
Next, after PEB was performed at 80 ° C./120 seconds, the antistatic film was peeled off using pure water, and then the resist pattern was developed using TMAH alkaline developer (NMD-W: manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.). It was.
As a result, each EB resist pattern of about 0.24 μm as shown in FIG. 10 was obtained.

次に、第2のレジスト材料に関する実施例について説明する。   Next, examples relating to the second resist material will be described.

参考例1
第2のレジスト材料として、1Lメスフラスコを用い、ポリビニルアセタール樹脂25gにエチレングリコール380gとエタノール95gを加え、室温で6時間撹拌混合し、ポリビニルアセタール樹脂の5wt%溶液を得た。
Reference Example 1
As a second resist material, a 1 L measuring flask was used, 380 g of ethylene glycol and 95 g of ethanol were added to 25 g of the polyvinyl acetal resin, and stirred and mixed at room temperature for 6 hours to obtain a 5 wt% solution of the polyvinyl acetal resin.

参考例2
第2のレジスト材料として、1L栓瓶を用い、ポリビニルメチルシルセスキオキサン25gにキシレン475gを加え、ウェーブロータリーで室温下終夜混合溶解し、ポリビニルメチルシルセスキオキサンの5wt%溶液を得た。
Reference Example 2
As a second resist material, a 1 L stopper bottle was used, 475 g of xylene was added to 25 g of polyvinylmethylsilsesquioxane, and mixed and dissolved overnight at room temperature using a wave rotary to obtain a 5 wt% solution of polyvinylmethylsilsesquioxane.

参考例3
第2のレジスト材料として、1Lメスフラスコを用いて、メトキシメチレンメラミン100gとメタノール900gを室温にて6時間撹拌混合し、約10wt%のメトキシメチレンメラミン溶液を得た。
Reference Example 3
Using a 1 L volumetric flask as a second resist material, 100 g of methoxymethylene melamine and 900 g of methanol were stirred and mixed at room temperature for 6 hours to obtain an about 10 wt% methoxymethylene melamine solution.

参考例4
第2のレジスト材料として、1Lメスフラスコを用いて、(N―メトキシメチル)メトキシエチレン尿素100g、(N―メトキシメチル)ヒドロキシエチレン尿素100g、N―メトキシメチル尿素100g中に、それぞれ、エタノール750g、イソプロパノール50g を室温にて8時間撹拌混合し、それぞれ約10wt%のエチレン尿素溶液を得た。
Reference Example 4
As a second resist material, using a 1 L measuring flask, 100 g of (N-methoxymethyl) methoxyethyleneurea, 100 g of (N-methoxymethyl) hydroxyethyleneurea, and 100 g of N-methoxymethylurea were respectively 750 g of ethanol, 50 g of isopropanol was stirred and mixed at room temperature for 8 hours to obtain about 10 wt% ethylene urea solution.

参考例5
第2のレジスト材料として、参考例1で得たポリビニルアセタール溶液160gと参考例3で得たメトキシメチロールメラミン溶液20g、イソプロパノール20gを室温で6時間撹拌混合し、樹脂と架橋剤の混合溶液を得た。
Reference Example 5
As a second resist material, 160 g of the polyvinyl acetal solution obtained in Reference Example 1 , 20 g of the methoxymethylol melamine solution obtained in Reference Example 3 and 20 g of isopropanol are stirred and mixed at room temperature for 6 hours to obtain a mixed solution of a resin and a crosslinking agent. It was.

参考例6
第2のレジスト材料として、参考例1で得たポリビニルアセタール溶液180gと参考例4で得た(N―メトキシメチル)メトキシエチレン尿素溶液20g、(N―メトキシメチル)ヒドロキシエチレン尿素20g、N―メトキシメチル尿素20g中に、それぞれメトキシベンゼン20gを室温で8時間撹拌混合し、樹脂と架橋剤の混合溶液を得た。
Reference Example 6
As the second resist material, 180 g of the polyvinyl acetal solution obtained in Reference Example 1 , 20 g of the (N-methoxymethyl) methoxyethyleneurea solution obtained in Reference Example 4 , 20 g of (N-methoxymethyl) hydroxyethyleneurea, N-methoxy In 20 g of methylurea, 20 g of methoxybenzene was mixed with stirring at room temperature for 8 hours to obtain a mixed solution of a resin and a crosslinking agent.

参考例7
第2のレジスト材料として、参考例2で得たポリビニルメチルシルセスキオキサン溶液160gと参考例4で得たメトキシエチレン尿素溶液の10g、20g、30gとメトキシベンゼン20gをそれぞれを室温下で6時間混合した。
その結果、ポリビニルメチルシルセスキオキサン樹脂に対する架橋剤であるメトキシエチレン尿素の濃度が、約11wt%、20wt%、27wt%の3種類の第2のレジスト溶液を得た。
Reference Example 7
As the second resist material, 160 g of the polyvinylmethylsilsesquioxane solution obtained in Reference Example 2 , 10 g, 20 g, and 30 g of the methoxyethylene urea solution obtained in Reference Example 4 and 20 g of methoxybenzene were each 6 hours at room temperature. Mixed.
As a result, three types of second resist solutions having concentrations of about 11 wt%, 20 wt%, and 27 wt% of methoxyethylene urea as a crosslinking agent for the polyvinylmethylsilsesquioxane resin were obtained.

実施例
第2のレジストとして、参考例2で得たポリビニルメチルシルセスキオキサン樹脂溶液の100gに、ポリビニルシロキサン樹脂の5wt%メトキシベンゼン溶液を0g、35.3g、72.2gを混合し、室温下で、6時間撹拌混合して、ポリビニルメチルシルセスキオキサン樹脂とポリビニルシロキサン樹脂の混合比の異なる3種類の混合溶液を得た。
Example 5 .
As a second resist, 0 g, 35.3 g, and 72.2 g of 5 wt% methoxybenzene solution of polyvinylsiloxane resin were mixed with 100 g of the polyvinylmethylsilsesquioxane resin solution obtained in Reference Example 2 at room temperature. The mixture was stirred for 6 hours to obtain three types of mixed solutions having different mixing ratios of the polyvinylmethylsilsesquioxane resin and the polyvinylsiloxane resin.

実施例
実施例2で得た第1のレジストパターンが形成されたSiウェハー上に、実施例で得た第2のレジスト材料を滴下、スピンコートした後、90℃/70秒でプリベークを行い、第2のレジスト膜を形成した。次に、115℃/90秒でミキシングベーク(MB)を行い架橋反応を進行させた。次に、メトキシベンゼンとキシレンの混合溶媒を用いて現像を行った後、キシレンでリンスを行い、非架橋層を現像剥離し、続く100℃/90秒でポストベークを行うことにより、図11に示すように、第1のレジストパターン上に第2のレジスト架橋層を形成した。
この場合、樹脂の混合比を変えることにより樹脂を変化させ、それによる架橋形成後のレジストパターンサイズの変化を示す表1からあきらかなように、ポリビニルメチルシルセスキオキサン樹脂とポリビニルシロキサン樹脂の混合量を変えることにより、第1のレジスト上に形成される架橋層の厚みを制御することが可能である。
Example 6 .
The second resist material obtained in Example 5 was dropped on the Si wafer on which the first resist pattern obtained in Example 2 was formed and spin-coated, followed by prebaking at 90 ° C./70 seconds, 2 resist films were formed. Next, mixing baking (MB) was performed at 115 ° C./90 seconds to advance the crosslinking reaction. Next, after developing using a mixed solvent of methoxybenzene and xylene, rinsing with xylene, developing and peeling off the non-crosslinked layer, and subsequent post-baking at 100 ° C./90 seconds, FIG. As shown, a second resist cross-linked layer was formed on the first resist pattern.
In this case, the resin was changed by changing the mixing ratio of the resin, and as clearly shown in Table 1 showing the change of the resist pattern size after the cross-linking formation, the mixing of the polyvinyl methyl silsesquioxane resin and the polyvinyl siloxane resin. By changing the amount, the thickness of the crosslinked layer formed on the first resist can be controlled.

Figure 0004518067
Figure 0004518067

このシリコーン系の樹脂を用いて架橋層を形成することにより、ドライエッチング耐性が架橋層形成前に比べてエッチングレートでほぼ40倍向上した。   By forming a cross-linked layer using this silicone-based resin, the dry etching resistance was improved by about 40 times at the etching rate as compared to before the cross-linked layer was formed.

参考例8
実施例1で得た第1のレジストパターンが形成されたSiウェハー上に、参考例1で得た樹脂を第2のレジスト材料として滴下、スピンコートした後、90℃/70秒でプリベークを行い、第2のレジスト膜を形成した。
次に、i線露光装置を用いて、ウェハーに全面露光を行った。さらに、135℃/70秒でミキシングベーク(MB)を行い、架橋反応を進行させた。次に、エチレングリコールとエタノール混合溶液を用いて現像を行い、非架橋層を現像剥離し、続く120℃/90秒でポストベークを行うことにより、図11に示すように、第1のレジストホールパターン上に第2のレジスト架橋層を形成した。 これにより、表2からあきらかなように、架橋層を形成する前の第1の0.35μmのレジストホールパターンサイズが、全面露光を行った場合には、約0.38μm、全面露光を行わない場合には、約0.26μm縮小していた。
Reference Example 8
The resin obtained in Reference Example 1 was dropped as a second resist material onto the Si wafer on which the first resist pattern obtained in Example 1 was formed and spin-coated, and then pre-baked at 90 ° C./70 seconds. A second resist film was formed.
Next, the entire surface of the wafer was exposed using an i-line exposure apparatus. Furthermore, mixing baking (MB) was performed at 135 ° C./70 seconds to advance the crosslinking reaction. Next, development is performed using a mixed solution of ethylene glycol and ethanol, and the non-crosslinked layer is developed and peeled off, followed by post-baking at 120 ° C./90 seconds, as shown in FIG. A second resist cross-linked layer was formed on the pattern. Thus, as clearly shown in Table 2, when the entire resist exposure pattern size of 0.35 μm before the formation of the cross-linked layer is exposed to about 0.38 μm, the entire exposure is not performed. In some cases, the size was reduced by about 0.26 μm.

Figure 0004518067
Figure 0004518067

この場合、MBベーク前に全面露光を行うことにより、行わない場合に較べて、架橋反応がより進行し、第1のレジスト表面に架橋層が厚く形成された。   In this case, when the entire surface exposure was performed before MB baking, the cross-linking reaction proceeded more than in the case where it was not performed, and a thick cross-linked layer was formed on the first resist surface.

実施例
実施例2で得た第1のレジストパターンが形成されたSiウェハー上に、実施例で得たポリビニルメチルシルセスキオキサン樹脂とポリビニルシロキサン樹脂とエチレン尿素の混合溶液を第2のレジストとして用いた。
第2のレジスト材料を滴下、スピンコートした後、80℃/70秒でプリベークを行い、第2のレジスト膜を形成した。
次に、100℃/90秒、110℃/90秒、120℃/90秒の三種類の条件でミキシングベーク(MB)を行い、架橋反応を行った。次に、メトキシベンゼン/エタノールの混合比が2/1、1/1、1/2の混合溶媒を用いて現像を行い、非架橋層を現像剥離し、続く90℃/90秒でポストベークを行うことにより、図11に示すように、第1のレジストパターン上に第2のレジスト架橋層を形成した。
その結果、表3からあきらかなように、実施例2で形成した0.4μmサイズのホールパターンの内径およびラインパターンと孤立残しパターンにおけるスペースのサイズが、架橋層形成後のレジストパターンでは縮小されており、その縮小量は、MB温度が高くなるとともに増大している。
Example 7 .
On the Si wafer on which the first resist pattern obtained in Example 2 was formed, the mixed solution of the polyvinylmethylsilsesquioxane resin, polyvinylsiloxane resin and ethyleneurea obtained in Example 5 was used as the second resist. It was.
After the second resist material was dropped and spin-coated, prebaking was performed at 80 ° C./70 seconds to form a second resist film.
Next, mixing baking (MB) was performed under three conditions of 100 ° C./90 seconds, 110 ° C./90 seconds, and 120 ° C./90 seconds to perform a crosslinking reaction. Next, development is performed using a mixed solvent having a methoxybenzene / ethanol mixing ratio of 2/1, 1/1, 1/2, and the non-crosslinked layer is developed and peeled off, followed by post-baking at 90 ° C./90 seconds. By performing, as shown in FIG. 11, the 2nd resist bridge | crosslinking layer was formed on the 1st resist pattern.
As a result, as clearly shown in Table 3, the inner diameter of the 0.4 μm size hole pattern formed in Example 2 and the size of the space in the line pattern and the isolated remaining pattern were reduced in the resist pattern after the formation of the crosslinked layer. The reduction amount increases as the MB temperature increases.

Figure 0004518067
Figure 0004518067

さらに、現像液のメトキシベンゼンの混合比が低いほど、架橋層の溶解が鈍化され、パターンサイズも縮小化され、かつそのパターンのテーパー角が90度に近づくことが観察された。
このことから、MBの温度と現像液の組成を制御することで、精度良く架橋反応の制御が可能であること、さらにはパターン形状を改善できることが分かる。
Furthermore, it was observed that the lower the mixing ratio of methoxybenzene in the developer, the slower the dissolution of the crosslinked layer, the smaller the pattern size, and the closer the taper angle of the pattern approaches 90 degrees.
From this, it can be seen that by controlling the MB temperature and the composition of the developer, it is possible to control the cross-linking reaction with high accuracy and further improve the pattern shape.

参考例9
実施例3で得た第1のレジストパターンが形成されたSiウェハーを110℃でキュアした後、そのウエハ上に、参考例1で得たポリビニルアセタール溶液、参考例6で得たポリビニルアセタール樹脂溶液と架橋剤であるメトキシエチレン尿素の濃度の異なる3種類の混合溶液を第2のレジストとして用いた。
第2のレジスト材料を滴下、スピンコートした後、85℃/70秒でプリベークを行い、第2のレジスト膜を形成した。
次に、65℃/70秒+100℃/90秒でミキシングベーク(MB)を行い、架橋反応を行った。次に、メチルセロソルブとエタノールの混合溶媒を用いて現像を行い、非架橋層を現像剥離し、続く90℃/90秒でポストベークを行うことにより、図12に示すように、第1のレジストパターン上に第2のレジスト架橋層を形成した。
その結果、表4からあきらかなように、実施例3で形成した約0.28μmサイズのホールパターンの内径は、表4に示すように縮小されており、その縮小量は、架橋剤の混合量が増加するほど大きくなる。
Reference Example 9
After the Si wafer on which the first resist pattern obtained in Example 3 was formed was cured at 110 ° C., the polyvinyl acetal solution obtained in Reference Example 1 and the polyvinyl acetal resin solution obtained in Reference Example 6 were formed on the wafer. And three kinds of mixed solutions having different concentrations of methoxyethylene urea as a crosslinking agent were used as the second resist.
After the second resist material was dropped and spin-coated, prebaking was performed at 85 ° C./70 seconds to form a second resist film.
Next, mixing baking (MB) was performed at 65 ° C./70 seconds + 100 ° C./90 seconds to perform a crosslinking reaction. Next, development is performed using a mixed solvent of methyl cellosolve and ethanol, and the non-crosslinked layer is developed and peeled off, followed by post-baking at 90 ° C./90 seconds, as shown in FIG. A second resist cross-linked layer was formed on the pattern.
As a result, as clearly shown in Table 4, the inner diameter of the hole pattern having a size of about 0.28 μm formed in Example 3 is reduced as shown in Table 4, and the reduction amount is the amount of the crosslinking agent mixed. The larger it becomes, the larger it becomes.

Figure 0004518067
Figure 0004518067

このことから、材料の混合比を調整することにより、精度良く架橋反応の制御が可能であることが分かる。さらには、第1のレジストパターン形成後に熱処理を入れることにより、通常第1のレジストの良溶剤であるメチルセロソルブを第2のレジストで用いることが出来ることから、この熱処理が第1のレジストの有機溶媒への溶解性を下げる効果が有ることが判る。   From this, it can be seen that the cross-linking reaction can be accurately controlled by adjusting the mixing ratio of the materials. Furthermore, since heat treatment is performed after forming the first resist pattern, methyl cellosolve, which is a good solvent for the first resist, can be used for the second resist. It can be seen that there is an effect of lowering the solubility in a solvent.

参考例10
実施例3で得た第1のレジストパターンが形成されたSiウェハー上に、参考例2で得たポリビニルアセタール溶液、参考例6で得たポリビニルアセタール樹脂溶液と架橋剤であるN―メトキシメチル―メトキシエチレン尿素混合溶液、(N―メトキシメチル)ヒドロキシエチレン尿素、N―メトキシメチル尿素の混合溶液を第2のレジストとして用いた。
第2のレジスト材料を滴下、スピンコートした後、85℃/70秒でプリベークを行い、第2のレジスト膜を形成した。
次に、70℃/70秒+110℃/90秒でミキシングベーク(MB)を行い、架橋反応を行った。次に、純水を用いて現像を行い、非架橋層を現像剥離し、続く85℃/90秒でポストベークを行うことにより、図12に示すように、第1のレジストパターン上に第2のレジスト架橋層を形成した。
その結果、表5からあきらかなように、実施例3で形成した約0.28μmサイズのホールパターンの内径は、縮小されており、その縮小量は、架橋剤の架橋基の違いにより差が認められる。
Reference Example 10
On the Si wafer on which the first resist pattern obtained in Example 3 was formed, the polyvinyl acetal solution obtained in Reference Example 2 , the polyvinyl acetal resin solution obtained in Reference Example 6 , and N-methoxymethyl- which is a crosslinking agent A mixed solution of methoxyethylene urea, (N-methoxymethyl) hydroxyethylene urea, and N-methoxymethyl urea was used as the second resist.
After the second resist material was dropped and spin-coated, prebaking was performed at 85 ° C./70 seconds to form a second resist film.
Next, mixing baking (MB) was performed at 70 ° C./70 seconds + 110 ° C./90 seconds to perform a crosslinking reaction. Next, development is performed using pure water, and the non-crosslinked layer is developed and peeled off, followed by post-baking at 85 ° C./90 seconds, so that the second resist is formed on the first resist pattern as shown in FIG. A resist cross-linked layer was formed.
As a result, as clearly shown in Table 5, the inner diameter of the hole pattern having a size of about 0.28 μm formed in Example 3 was reduced, and the reduction amount was different depending on the difference in the crosslinking group of the crosslinking agent. It is done.

Figure 0004518067
Figure 0004518067

このことから、混合する材料の種類の違いにより、架橋反応の制御が可能であることが分かる。   From this, it can be seen that the cross-linking reaction can be controlled depending on the kind of the material to be mixed.

参考例11
実施例3で得た第1のレジストパターンが形成されたSiウェハー上に、参考例1で得たポリビニルアセタール溶液、参考例6で得たポリビニルアセタール樹脂溶液と架橋剤であるメトキシエチレン尿素混合溶液を第2のレジストとして用いた。
第2のレジスト材料を滴下、スピンコートした後、80℃/70秒でプリベークを行い、第2のレジスト膜を形成した。
次に、所定の温度にて90秒のミキシングベーク(MB)を行い、架橋反応を行った。次に、エチレングリコールとイソプロパノールの混合溶媒を用いて現像を行い、非架橋層を現像剥離し、続く90℃/90秒でポストベークを行うことにより、図12に示すように、第1のレジストパターン上に第2のレジスト架橋層を形成した。
その結果、表6からあきらかなように、実施例3で形成した約0.28μmのレジストパターンサイズは縮小されており、架橋剤量、反応温度により差が認められる。
Reference Example 11
On the Si wafer on which the first resist pattern obtained in Example 3 was formed, the polyvinyl acetal solution obtained in Reference Example 1 , the polyvinyl acetal resin solution obtained in Reference Example 6 and a methoxyethylene urea mixed solution as a crosslinking agent Was used as the second resist.
After the second resist material was dropped and spin-coated, prebaking was performed at 80 ° C./70 seconds to form a second resist film.
Next, 90 seconds of mixing baking (MB) was performed at a predetermined temperature to perform a crosslinking reaction. Next, development is performed using a mixed solvent of ethylene glycol and isopropanol, and the non-crosslinked layer is developed and peeled off, followed by post-baking at 90 ° C./90 seconds, as shown in FIG. A second resist cross-linked layer was formed on the pattern.
As a result, as clearly shown in Table 6, the resist pattern size of about 0.28 μm formed in Example 3 is reduced, and a difference is recognized depending on the amount of the crosslinking agent and the reaction temperature.

Figure 0004518067
Figure 0004518067

このことから、本発明は、光照射により酸を発生する化学増幅型レジストを用いた場合にも、架橋反応によるレジストパターサイズの制御が可能であることが分かる。   From this, it can be seen that the present invention can control the resist pattern size by a crosslinking reaction even when a chemically amplified resist that generates an acid by light irradiation is used.

参考例12
実施例4で得た第1のレジストパターンが形成されたSiウェハー上に、参考例1で得たポリビニルアセタール水溶液、参考例6で得たポリビニルアセタール樹脂溶液と架橋剤であるメトキシエチレン尿素混合溶液を第2のレジストとして用いた。
第2のレジスト材料を滴下、スピンコートした後、80℃/70秒でプリベークを行い、第2のレジスト膜を形成した。
次に、105、115℃/90秒でミキシングベーク(MB)を行い、架橋反応を行った。次に、エチレングリコールとイソプロパノールと純水の混合溶媒を用いて現像を行い、非架橋層を現像剥離し、続く90℃/90秒でポストベークを行うことにより、図12に示すように、第1のレジストパターン上に第2のレジスト架橋層を形成した。
その結果、表7からあきらかなように、実施例4で形成した約0.24μmサイズのレジストパターンのサイズは縮小されており、その縮小量は、架橋剤の違いにより差が認められる。
Reference Example 12
On the Si wafer on which the first resist pattern obtained in Example 4 was formed, the polyvinyl acetal aqueous solution obtained in Reference Example 1 , the polyvinyl acetal resin solution obtained in Reference Example 6 and a methoxyethylene urea mixed solution as a crosslinking agent Was used as the second resist.
After the second resist material was dropped and spin-coated, prebaking was performed at 80 ° C./70 seconds to form a second resist film.
Next, mixing baking (MB) was performed at 105 and 115 ° C./90 seconds to perform a crosslinking reaction. Next, development is performed using a mixed solvent of ethylene glycol, isopropanol, and pure water, and the non-crosslinked layer is developed and peeled off, followed by post-baking at 90 ° C./90 seconds, as shown in FIG. A second resist cross-linked layer was formed on one resist pattern.
As a result, as clearly shown in Table 7, the size of the resist pattern having a size of about 0.24 μm formed in Example 4 was reduced, and a difference in the reduction amount was recognized depending on the difference in the crosslinking agent.

Figure 0004518067
Figure 0004518067

このことから、本発明は、t―Boc化ポリヒドロキシスチレンと酸発生剤から構成される化学増幅型のEBレジストを用いた場合にも、架橋反応によるレジストパターンサイズの制御が可能である。   Therefore, the present invention can control the resist pattern size by a crosslinking reaction even when a chemically amplified EB resist composed of t-Boc-polyhydroxystyrene and an acid generator is used.

参考例13
実施例2で得た第1のレジストパターン上に、選択的に電子線(照射量:80μC/cm2)を照射した。
次に、参考例6で得たポリビニルアセタール樹脂溶液と架橋剤であるメトキシエチレン尿素混合水溶液を第2のレジストとして電子線を照射したレジストパターン上に塗布した。塗布は、第2のレジスト材料を滴下、スピンコートした行い、続いて、85℃/70秒でプリベークを行い、第2のレジスト膜を形成し、さらに、115℃/90秒でミキシングベーク(MB)を行い、架橋反応を行った。
最後に、エチレングリコールとイソプロパノールの混合溶液を用いて現像を行い、非架橋層を現像剥離し、続く105℃/70秒でポストベークを行うことにより、図12に示すように、第1のレジストパターン上に選択的に第2のレジスト架橋層を形成した。
その結果、表8からあきらかなように、実施例2で形成した約0.4μmのレジストパターンは、電子線を照射しなかった部分においては縮小されており、選択的に電子線を照射した部分については、架橋反応が発生せず、ホールサイズの縮小が見られなかった。
Reference Example 13
The first resist pattern obtained in Example 2 was selectively irradiated with an electron beam (irradiation amount: 80 μC / cm 2 ).
Next, the polyvinyl acetal resin solution obtained in Reference Example 6 and a methoxyethylene urea mixed aqueous solution as a crosslinking agent were applied as a second resist onto a resist pattern irradiated with an electron beam. Application is performed by dropping and spin-coating the second resist material, followed by pre-baking at 85 ° C./70 seconds to form a second resist film, and then mixing baking (MB) at 115 ° C./90 seconds. ) To carry out a crosslinking reaction.
Finally, development is performed using a mixed solution of ethylene glycol and isopropanol, and the non-crosslinked layer is developed and peeled off, followed by post-baking at 105 ° C./70 seconds, as shown in FIG. A second resist cross-linking layer was selectively formed on the pattern.
As a result, as clearly shown in Table 8, the resist pattern of about 0.4 μm formed in Example 2 was reduced in the portion that was not irradiated with the electron beam, and the portion that was selectively irradiated with the electron beam. As for No, no cross-linking reaction occurred and no reduction in hole size was observed.

Figure 0004518067
Figure 0004518067

このことから、本発明は、レジストパターンを形成後、選択的に電子線を照射することにより、照射した部分のパターンでは、反応が生じないため、選択的なレジストパターンのサイズ制御が可能であることが分かる。   Therefore, in the present invention, after the resist pattern is formed, the electron beam is selectively irradiated so that no reaction occurs in the irradiated pattern, so that the resist pattern can be selectively controlled in size. I understand that.

参考例14
実施例2で得た第1のレジストパターンが形成されたSiウェハー上に、弱塩酸水溶液を回転塗布し、100℃/70秒で乾燥した。その後、参考例7で得たメトキシエチレン尿素を11%含むポリビニルメチルシルセスキオキサンを第2のレジスト材料として滴下、スピンコートした後、90℃/70秒でプリベークを行い、第2のレジスト膜を形成した。次に、120℃/90秒でミキシングベーク(MB)を行い、架橋反応を進行させた。次に、メトキシベンゼンとキシレンの混合溶媒を用いて現像を行った後、キシレンでリンスを行い、非架橋層を現像剥離し、続く110℃/90秒でポストベークを行うことにより、図11に示すように、第1のレジストパターン上に第2のレジスト架橋層を形成した。
Reference Example 14 .
A weak hydrochloric acid aqueous solution was spin-coated on the Si wafer on which the first resist pattern obtained in Example 2 was formed, and dried at 100 ° C./70 seconds. Thereafter, polyvinyl methyl silsesquioxane containing 11% of methoxyethylene urea obtained in Reference Example 7 was dropped and spin coated as a second resist material, and then pre-baked at 90 ° C./70 seconds to obtain a second resist film. Formed. Next, mixing baking (MB) was performed at 120 ° C./90 seconds to advance the crosslinking reaction. Next, after developing using a mixed solvent of methoxybenzene and xylene, rinsing with xylene, developing and peeling off the non-crosslinked layer, and subsequent post-baking at 110 ° C./90 seconds, FIG. As shown, a second resist cross-linked layer was formed on the first resist pattern.

Figure 0004518067
Figure 0004518067

表9からあきらかなように、第1のレジストパターンを酸性溶液で処理することにより、パターンサイズの縮小が可能であることがわかる。   As is apparent from Table 9, it can be seen that the pattern size can be reduced by treating the first resist pattern with an acidic solution.

参考例15
実施例3で得た第1のレジストパターンが形成されたSiウェハー上に、参考例6で得たポリビニルアセタール樹脂溶液と架橋剤である(N―メトキシメチル)ヒドロキシエチレン尿素の混合溶液に、可塑剤としてフタル酸エステルを5wt%または界面活性剤としてエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドのブロック共重合体型非イオン系界面活性剤を1wt%を加えた樹脂を第2のレジストとして用いた。
第2のレジスト材料を滴下、スピンコートした後、85℃/70秒でプリベークを行い、第2のレジスト膜を形成した。界面活性剤を加えることで塗布むらが無くなり、塗布均一性が顕著に向上した。
次に、100℃/90秒でミキシングベーク(MB)を行い、架橋反応を行った。次に、エチレングリコールと純水とイソプロパノールの混合溶媒を用いて現像を行い、非架橋層を現像剥離し、続く90℃/90秒でポストベークを行うことにより、図12に示すように、第1のレジストパターン上に第2のレジスト架橋層を形成した。
Reference Example 15 .
On the Si wafer on which the first resist pattern obtained in Example 3 was formed, a plastic solution was added to a mixed solution of the polyvinyl acetal resin solution obtained in Reference Example 6 and (N-methoxymethyl) hydroxyethylene urea as a crosslinking agent. As the second resist, 5 wt% of phthalate ester as an agent or 1 wt% of a block copolymer type nonionic surfactant of ethylene oxide and propylene oxide as a surfactant was used.
After the second resist material was dropped and spin-coated, prebaking was performed at 85 ° C./70 seconds to form a second resist film. By adding the surfactant, the coating unevenness was eliminated and the coating uniformity was remarkably improved.
Next, mixing baking (MB) was performed at 100 ° C./90 seconds to perform a crosslinking reaction. Next, development is performed using a mixed solvent of ethylene glycol, pure water, and isopropanol, the non-crosslinked layer is developed and peeled off, and then post-baked at 90 ° C./90 seconds, as shown in FIG. A second resist cross-linked layer was formed on one resist pattern.

Figure 0004518067
Figure 0004518067

その結果、表10からあきらかなように、実施例3で形成した約0.28μmサイズのホールパターンの内径は、可塑剤や界面活性剤の添加剤の有無により制御可能であることがわかる。また、添加剤を加えることで、現像時間の短縮やホール形状を良くする効果も認められた。   As a result, as is clear from Table 10, it can be seen that the inner diameter of the hole pattern having a size of about 0.28 μm formed in Example 3 can be controlled by the presence or absence of a plasticizer or a surfactant additive. Moreover, the effect of shortening the development time and improving the hole shape was also recognized by adding the additive.

参考例16
実施例1で得た第1のレジストパターンが形成されたSiウェハー上に、参考例5で得た樹脂のポリビニルアセタール樹脂のアセタール化度が10%、30%、60%と異なる樹脂組成物を第2のレジスト材料として滴下、スピンコートした後、90℃/70秒でプリベークを行い、第2のレジスト膜を形成した。
さらに、115℃/70秒でミキシングベーク(MB)を行い、架橋反応を進行させた。次に、エチレングリコールとメタノール混合溶液を用いて現像を行い、非架橋層を現像剥離し、続く110℃/90秒でポストベークを行うことにより、図11に示すように、第1のレジストホールパターン上に第2のレジスト架橋層を形成した。
Reference Example 16 .
A resin composition in which the degree of acetalization of the polyvinyl acetal resin of the resin obtained in Reference Example 5 is different from 10%, 30%, and 60% on the Si wafer on which the first resist pattern obtained in Example 1 is formed. After dropping and spin coating as a second resist material, pre-baking was performed at 90 ° C./70 seconds to form a second resist film.
Furthermore, mixing baking (MB) was performed at 115 ° C./70 seconds to advance the crosslinking reaction. Next, development is performed using a mixed solution of ethylene glycol and methanol, and the non-crosslinked layer is developed and peeled off, followed by post-baking at 110 ° C./90 seconds, as shown in FIG. A second resist cross-linked layer was formed on the pattern.

Figure 0004518067
Figure 0004518067

表11からあきらかなように、ポリビニルアセタール樹脂のアセタール化度が増大するにつれて、架橋反応がより進行し、第1のレジスト表面に架橋層が厚く形成された。   As is clear from Table 11, as the degree of acetalization of the polyvinyl acetal resin increased, the crosslinking reaction further progressed, and a thicker crosslinked layer was formed on the first resist surface.

参考例17
実施例3で得た第1のレジストパターンを酸化膜が形成されたSiウエハ上に形成し、図13に示すような第1のレジストパターンを形成した。
次に参考例7で得た第2のレジスト材料を滴下し、スピンコートした後、80℃/70秒でプリベークを行った後、110℃/70秒でミキシングベーク(MB)を行い、架橋反応を進行させた。次に、キシレンを用いて現像を行い、非架橋層を現像剥離し、続く105℃/90秒でポストベークを行うことにより、第1のレジストホールパターン上に第2のレジスト架橋層を形成した。さらに、エッチング装置を用いて下地酸化膜をエッチングし、エッチング後のパターン形状を観察した。
また、比較例として、本発明の処理を施さない図13に示した第1のレジストパターンを形成したウエハについても同様にエッチングした。その結果、表12からあきらかなように、本発明を適用した場合には分離幅は縮小された酸化膜パターンが得られた。
Reference Example 17
The first resist pattern obtained in Example 3 was formed on the Si wafer on which the oxide film was formed, and the first resist pattern as shown in FIG. 13 was formed.
Next, the second resist material obtained in Reference Example 7 was dropped and spin-coated, followed by prebaking at 80 ° C./70 seconds, followed by mixing baking (MB) at 110 ° C./70 seconds to perform a crosslinking reaction. Made progress. Next, development was performed using xylene, the non-crosslinked layer was developed and peeled off, and subsequently post-baked at 105 ° C./90 seconds to form a second resist crosslinked layer on the first resist hole pattern. . Furthermore, the underlying oxide film was etched using an etching apparatus, and the pattern shape after etching was observed.
Further, as a comparative example, a wafer formed with the first resist pattern shown in FIG. 13 that was not subjected to the treatment of the present invention was also etched in the same manner. As a result, as clearly shown in Table 12, when the present invention was applied, an oxide film pattern with a reduced separation width was obtained.

Figure 0004518067
Figure 0004518067

以上、説明してきたように、本発明ではレジストの分離パターン、ホールパターンの微細化に於て、波長限界を越えるパターン形成を可能とする微細分離レジストパターン形成用のレジスト材料が得られる。
これにより、ホール系レジストパターンのホール径を従来より縮小することができ、またスペース系レジストパターンの分離幅を従来より縮小することができる。
また、このようにして形成した微細分離レジストパターンをマスクとして用いて、半導体基板上に微細分離されたスペースあるいはホール形成することができる。
また、微細分離されたスペースあるいはホールを有する半導体装置を得ることができる。
As described above, according to the present invention, a resist material for forming a finely separated resist pattern that enables the formation of a pattern exceeding the wavelength limit in making the resist separation pattern and hole pattern finer is obtained.
As a result, the hole diameter of the hole resist pattern can be reduced as compared with the conventional one, and the separation width of the space resist pattern can be reduced as compared with the conventional one.
Further, by using the finely divided resist pattern thus formed as a mask, finely separated spaces or holes can be formed on the semiconductor substrate.
In addition, a semiconductor device having a finely separated space or hole can be obtained.

本発明の実施の形態に用いるマスクパターン図である。It is a mask pattern figure used for embodiment of this invention. 本発明のレジスト材料を用いた実施の形態1のレジストパターン形成方法を説明するための工程フロー図である。It is a process flow diagram for demonstrating the resist pattern formation method of Embodiment 1 using the resist material of this invention. 本発明のレジスト材料を用いた実施の形態1のレジストパターン形成方法を説明するための工程フロー図である。It is a process flow diagram for demonstrating the resist pattern formation method of Embodiment 1 using the resist material of this invention. 本発明のレジスト材料を用いた実施の形態1のレジストパターン形成方法を説明するための工程フロー図である。It is a process flow diagram for demonstrating the resist pattern formation method of Embodiment 1 using the resist material of this invention. 本発明のレジスト材料を用いた実施の形態2のレジストパターン形成方法を説明するための工程フロー図である。It is a process flowchart for demonstrating the resist pattern formation method of Embodiment 2 using the resist material of this invention. 本発明のレジスト材料を用いた実施の形態3のレジストパターン形成方法を説明するための工程フロー図である。It is a process flow diagram for demonstrating the resist pattern formation method of Embodiment 3 using the resist material of this invention. 本発明の実施例1における第1のレジストパターンを示す平面図である。It is a top view which shows the 1st resist pattern in Example 1 of this invention. 本発明の実施例2における第1のレジストパターンを示す平面図である。It is a top view which shows the 1st resist pattern in Example 2 of this invention. 本発明の実施例3における第1のレジストパターンを示す平面図である。It is a top view which shows the 1st resist pattern in Example 3 of this invention. 本発明の実施例4における第1のレジストパターンを示す平面図である。It is a top view which shows the 1st resist pattern in Example 4 of this invention. 本発明の実施例、参考例における第2のレジストパターンを示す平面図である。It is a top view which shows the 2nd resist pattern in the Example of this invention, and a reference example . 本発明の実施例、参考例における第2のレジストパターンを示す平面図である。It is a top view which shows the 2nd resist pattern in the Example of this invention, and a reference example . 本発明の参考例における第2のレジストパターンを示す平面図である。It is a top view which shows the 2nd resist pattern in the reference example of this invention.

1、11および21 第1のレジスト、1a、11aおよび21a 第1のレジストパターン、2、12および22 第2のレジスト 3 半導体基板 4、14および24 架橋層。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 11 and 21 1st resist, 1a, 11a and 21a 1st resist pattern, 2, 12 and 22 2nd resist 3 Semiconductor substrate 4, 14, and 24 Crosslinked layer.

Claims (3)

基板上の第1のレジストパターン上に設けられ、上記第1のレジストパターンを溶解せず、酸により架橋反応を起こして上記第1のレジストパターンに接する界面部分に架橋層を形成し、非架橋部分を現像する現像液で現像されるレジスト材料であって、
有機溶剤に可溶で水を貧溶剤とする不飽和ポリエステル、ポリメタクリル酸メチル、ポリイミド、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、セルロース樹脂、マレイン酸樹脂、エポキシ樹脂、およびポリビニルメチルシルセスキオキサン樹脂とポリビニルシロキサン樹脂の混合樹脂のいずれかの樹脂、およびグアニジン系、チアゾール系、チウラム系、ジチオイカルバメート系の有機促進剤、イソシアネート、多官能エポキシ、多官能アクリル樹脂、多官能ウレタン、多官能シリコーン系樹脂のモノマーまたはオリゴマーの少なくともいずれかを含むことを特徴とするレジスト材料。
Provided on the first resist pattern on the substrate, does not dissolve the first resist pattern, causes a crosslinking reaction with an acid to form a crosslinked layer at the interface portion in contact with the first resist pattern, and non-crosslinked A resist material that is developed with a developer that develops a portion,
Unsaturated polyester, polymethyl methacrylate, polyimide, urethane resin, phenol resin, cellulose resin, maleic acid resin, epoxy resin, and polyvinylmethylsilsesquioxane resin and polyvinylsiloxane Resin mixed resin , guanidine, thiazole, thiuram, dithioicarbamate organic accelerator, isocyanate, polyfunctional epoxy, polyfunctional acrylic resin, polyfunctional urethane, polyfunctional silicone resin A resist material comprising at least one of a monomer and an oligomer .
ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート、ブチルベンジルフタレート、リン酸トリブチルエステル、トリフォスフォート、リン酸トリクレシル、ブチルリシノレート、ジブチルサクシネート、リシール酸メチルアセチル、ブチルフタリルブチルグリコレート、トリエチレングリコール、ジエチルブチレート、ポリエチレングリコール、エチレングリコール、グリセリン、プロピレングリコール、3−メチレンペンタン−1,3,5−トリオール、トリエチレングリコールジブチレート、ジブチルセバケート、ジオクチルセバケート、エポキシ化大豆油、ひまし油、塩素化パラフィンの少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項1に記載のレジスト材料。  Dibutyl phthalate, dioctyl phthalate, butyl benzyl phthalate, tributyl phosphate, triphosfort, tricresyl phosphate, butyl ricinoleate, dibutyl succinate, methyl acetyl riceal, butyl phthalyl butyl glycolate, triethylene glycol, diethyl butyrate , Polyethylene glycol, ethylene glycol, glycerin, propylene glycol, 3-methylenepentane-1,3,5-triol, triethylene glycol dibutyrate, dibutyl sebacate, dioctyl sebacate, epoxidized soybean oil, castor oil, chlorinated paraffin The resist material according to claim 1, comprising at least one of them. レシチン誘導体、プロピレングリコール脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビット脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェノール、ポリオキシエチレンアルキルフェニルホルムアルデヒド縮合物、ポリオキシエチレンヒマシ油、硬化ヒマシ油、ポリオキシエチレンステロール、水素添加ステロール、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラノリンかラノリンアルコール、ミツロウ誘導体、ポリオキシエチレンアルキルアミンもしくは脂肪酸アミド、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸、リン酸塩、アルキルエーテルカルボン酸塩、アルキルリン酸塩とポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、スルホン酸塩、第4級アンモニウム塩、アルキルピリジニウム塩、酢酸ベタイン型両性界面活性剤、イミダゾリン型両性界面活性剤、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとのブロック重合型非イオン系界面活性剤、パーフルオロアルキルスルホン酸塩、パーフルオロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルポリオキシエチレンエタノール、パーフルオロアルキル第4アンモニウムヨウ化物、フッ素化アルキルエステルの少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項1に記載のレジスト材料。Lecithin derivative, propylene glycol fatty acid ester, glycerin fatty acid ester, polyoxyethylene glycerin fatty acid ester, polyglycerin fatty acid ester, sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbit fatty acid ester, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxy Ethylene alkylphenol, polyoxyethylene alkylphenyl formaldehyde condensate, polyoxyethylene castor oil, hydrogenated castor oil, polyoxyethylene sterol, hydrogenated sterol, polyethylene glycol fatty acid ester, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether , Polyoxyethylene alkyl phenyl ether, poly Oxyethylene lanolin or lanolin alcohol, beeswax derivative, polyoxyethylene alkylamine or fatty acid amide, polyoxyethylene alkyl ether phosphate, phosphate, alkyl ether carboxylate, alkyl phosphate and polyoxyethylene alkyl ether phosphate , Alkylbenzenesulfonate, sulfonate, quaternary ammonium salt, alkylpyridinium salt, betaine acetate type amphoteric surfactant, imidazoline type amphoteric surfactant, block polymerization type nonionic surfactant of ethylene oxide and propylene oxide Agent, perfluoroalkyl sulfonate, perfluoroalkyl carboxylate, perfluoroalkyl polyoxyethylene ethanol, perfluoroalkyl quaternary ammonium iodide, fluorinated al Resist material according to claim 1, characterized in that it comprises at least one of glycol ester.
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