JPH0453954A - Formation of resist pattern - Google Patents
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Landscapes
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(イ)産業上の利用分野
本発明は、半導体集積回路装置の製造に用いられるレジ
ストパターンの形成方法に関し、特にドライエツチング
処理による微細加工のためのレジストパターンの形成方
法に関する。Detailed Description of the Invention (a) Industrial Application Field The present invention relates to a method for forming a resist pattern used in the manufacture of semiconductor integrated circuit devices, and in particular to a method for forming a resist pattern for microfabrication by dry etching processing. Regarding.
(ロ)従来の技術
半導体集積回路装置の集積度向上のために、微細なパタ
ーンを形成するのに用いられる放射線感応材料には、X
線、電子線、紫外線、遠紫外線等の放射線に対して高い
感度を有し、高解像度であることが要求されている。(b) Conventional technology In order to improve the degree of integration of semiconductor integrated circuit devices, radiation-sensitive materials used to form fine patterns include
They are required to have high sensitivity to radiation such as beams, electron beams, ultraviolet rays, and deep ultraviolet rays, and to have high resolution.
そこで、出願人は特公平1−25054号公報において
、ポリメチルメタクリレート(以下PMMAと称す)に
増感剤としてテトラブチルアンモニウムパークロレート
(特にテトラ−n−ブチルアンモニウムパークロレート
)を添加し、放射線に対する感度を高め、高解像度のポ
ジ型放射線感応材料を提供している。Therefore, in Japanese Patent Publication No. 1-25054, the applicant added tetrabutylammonium perchlorate (particularly tetra-n-butylammonium perchlorate) as a sensitizer to polymethyl methacrylate (hereinafter referred to as PMMA), and added it to polymethyl methacrylate (hereinafter referred to as PMMA). We provide positive radiation-sensitive materials with increased sensitivity and high resolution.
斯様な感応材料(レジスト)を用いてフ才トマスフを作
成する場合は、まず、クロムブランクス(ガラス基板表
面全面にクロム膜が蒸着されているもの)あるいはクロ
ム膜の表面に酸化クロムで被覆されたクロムブランクス
の表面にレジストを塗布し、プリベークの後、電子線で
所望のパターンを照射描画して、メチルセロソルブとイ
ソプロピルアルコールの混合液からなる現像液で、湿式
現像を行う。そして、ポストベークを行い、残存する不
要なレジスト(電子線を照射した部分に残るもの)を除
去(ライトアッシュ)した後、形成されたレジストパタ
ーンをマスクとして、ウェットエツチングによりクロム
膜を除去し、更にレジストを全て取り除いて、所望のパ
ターンの7オトマスクを得ている。When creating a floating mask using such a sensitive material (resist), first, the surface of a chrome blank (a glass substrate with a chromium film deposited on the entire surface) or a chromium film is coated with chromium oxide. A resist is applied to the surface of the chrome blank, and after prebaking, a desired pattern is drawn using an electron beam, and wet development is performed using a developer consisting of a mixture of methyl cellosolve and isopropyl alcohol. Then, post-baking is performed to remove (light ash) the remaining unnecessary resist (remaining in the area irradiated with the electron beam), and then the chromium film is removed by wet etching using the formed resist pattern as a mask. Furthermore, all the resist was removed to obtain 7 otomasks with the desired pattern.
しかし、エツチングをウェットエツチングで行う場合に
は、エツチング条件の管理が難しく、均一なエツチング
やエツチング量の制御が困難である。また、工程も比較
的煩雑で、ウェットエツチングの廃液による環境汚染の
恐れ等の問題があり、ドライエツチングによる処理への
転換が望まれている。However, when etching is performed by wet etching, it is difficult to manage etching conditions, and it is difficult to achieve uniform etching and control the amount of etching. In addition, the process is relatively complicated, and there are problems such as the risk of environmental pollution due to waste liquid from wet etching, so it is desired to switch to a dry etching process.
上述の場合でも、形成されたレジストパターンをマスク
とした下層膜(上述の場合ではクロム膜)のウェットエ
ツチングでも、レジストと下層膜(クロム膜)との間に
エツチング液の染み込みが起きるなどして、サブミクロ
ンレベルの微細加工の制御が難しかった。In the above case, even when wet etching the lower layer film (chrome film in the above case) using the formed resist pattern as a mask, the etching solution may seep between the resist and the lower layer film (chrome film). , it was difficult to control microfabrication at the submicron level.
(ハ)発明が解決しようとする課題
上述のようなレジストでは、増感剤として添加している
テトラブチルアンモニウムパークロレートが現像液に対
する溶解性を高めているため、未露光部の上層部分にお
いて膜減りが生じ、形成されたレジストパターンは、第
3図に示すように台形形状となる。(c) Problems to be Solved by the Invention In the above-mentioned resist, tetrabutylammonium perchlorate added as a sensitizer increases the solubility in the developing solution, so the film does not form in the upper layer of the unexposed area. The resist pattern thus formed has a trapezoidal shape as shown in FIG.
このような台形形状のレジストパターンをマスクとして
反応性イオンエツチング(RIE)等の異方性を示すド
ライエツチングを行うと、レジストパターンもエツチン
グされることにより、台形の底辺の周辺部分のレジスト
が除去されて高い精度でのエツチングができなかった。When anisotropic dry etching such as reactive ion etching (RIE) is performed using such a trapezoidal resist pattern as a mask, the resist pattern is also etched, and the resist around the base of the trapezoid is removed. etching with high precision was not possible.
本発明は斯様な点に鑑みて成されたもので、放射線に対
する感度が高いレジストを用いて、微細で、ドライエツ
チングに適用し得るレジストパターンを形成するもので
ある。The present invention has been developed in view of the above problems, and uses a resist that is highly sensitive to radiation to form a fine resist pattern that can be applied to dry etching.
(ニ)課題を解決するための手段
本発明は、PMMAにテトラブチルアンモニウムパーク
ロレートを添加したレジストを基板に塗布する工程と、
塗布したレジスト表面のテトラブチルアンモニウムパー
クロレートを低級アルコールで抽出する工程と、表面の
テトラブチルアンモニウムパークロレートが抽出された
レジストを加熱する工程と、該レジストを所望のパター
ンに露光する工程と、露光したレジストを現像する工程
とを備えるレジストパターンの形成方法である。(d) Means for Solving the Problems The present invention comprises a step of applying a resist in which tetrabutylammonium perchlorate is added to PMMA on a substrate;
A step of extracting tetrabutylammonium perchlorate on the surface of the applied resist with a lower alcohol, a step of heating the resist from which the tetrabutylammonium perchlorate on the surface has been extracted, a step of exposing the resist in a desired pattern, and exposure. A method for forming a resist pattern includes a step of developing the resist.
(ホ)作用
テトラブチルアンモニウムパークロレートが添加された
レジストを用い、塗布したレジストの表面のテトラブチ
ルアンモニウムパークロレートを低級アルコールで抽出
し、加熱することにより、テトラブチルアンモニウムパ
ークロレートを抽出した部分の現像液に対する溶解度が
小さくなる。(e) Effect Using a resist to which tetrabutylammonium perchlorate has been added, extract the tetrabutylammonium perchlorate on the surface of the applied resist with lower alcohol and heat it to remove the area from which the tetrabutylammonium perchlorate has been extracted. The solubility in the developer decreases.
そして、所望のパターンに露光後、現像すると、未露光
部の上層部分における膜減りが余り生じなイノテ、側面
が基板に対して急峻なレジストパターンが形成される。Then, after exposure to a desired pattern, development is performed to form a resist pattern in which film thinning in the upper layer portion of the unexposed portion is not significant and whose side surfaces are steep with respect to the substrate.
(へ)実施例 第1図は本発明方法一実施例に係る工程説明図である。(f) Example FIG. 1 is a process explanatory diagram of an embodiment of the method of the present invention.
本実施例では、7オトマスクの製造を例にして説明する
。In this embodiment, manufacturing of 7 otomasks will be explained as an example.
まず、4gのPMMA (重量平均分子量Mw=IXI
O’、数平均分子量Mnとの比Mw/Mn= 1.5)
を100gの酢酸メチルセロソルブに溶解し、更にテト
ラ−n−ブチルアンモニウムパークロレート(以下、T
nBAPと称す)0.6gを添加してレジストを調製す
る。First, 4g of PMMA (weight average molecular weight Mw=IXI
O', ratio with number average molecular weight Mn Mw/Mn = 1.5)
was dissolved in 100 g of methyl cellosolve acetate, and then tetra-n-butylammonium perchlorate (hereinafter referred to as T
A resist is prepared by adding 0.6 g of nBAP).
基板として膜厚800人のクロム膜(2)を有するガラ
ス基板(1)上に、調製したレジスト(3)を膜厚50
00人となるようにスピンコードし、180℃で1時間
プリベークを行う(第1図A)。The prepared resist (3) is applied to a film thickness of 50 mm on a glass substrate (1) having a chromium film (2) of 800 m thick as a substrate.
00, and prebaked at 180° C. for 1 hour (Fig. 1A).
次に、レジストを塗布したガラス基板(1)を、低級ア
ルコールとしてのメチルアルコール(温度22℃)に1
分間浸して、レジスト(3)表面(上層)のTnBAP
を抽出する(第1図B y、’−−その後、180℃で
30分間ベークする。Next, the glass substrate (1) coated with the resist was soaked in methyl alcohol (temperature 22°C) as a lower alcohol for 1 hour.
TnBAP on the resist (3) surface (upper layer)
(Fig. 1 B y, '--Then, bake at 180°C for 30 minutes.
次に加速電圧20keV、ビーム電流lX10’A、露
光量2μC/crn”の電子線により、所望のパターン
を照射描画する(第1図C)。そして、メチルセロソル
ブとイソプロピルアルコールを容積比72.5 : 2
7.5で混合した現像液を用い、温度22℃で13分間
の現像を行って露光部分を除去し、所望のレジストパ・
ターンを形成する(第1図D)。Next, a desired pattern is irradiated and drawn using an electron beam with an acceleration voltage of 20 keV, a beam current of 1×10'A, and an exposure dose of 2 μC/crn (Fig. 1C). Then, methyl cellosolve and isopropyl alcohol are mixed at a volume ratio of 72.5. : 2
Using the developer mixed in step 7.5, develop for 13 minutes at a temperature of 22°C to remove the exposed area and form the desired resist pattern.
Form a turn (Fig. 1D).
このとき、形成されたレジストパターン側面の基板(1
)に対する角度θは、約80°であった。At this time, the substrate (1
) was approximately 80°.
尚、TnBAPを抽出せずに、同じ条件で露光、現像し
て形成したレジストパターンの側面の基板との角度は5
5°であった。Note that the angle between the side surface of the resist pattern and the substrate formed by exposure and development under the same conditions without extracting TnBAP is 5.
It was 5°.
ここで、第2図に、PMMAにTnBAPを添加したレ
ジストのメチルセロソルブとイソプロピルアルコールを
混合した現像液に対する溶解特性を示す。Here, FIG. 2 shows the dissolution characteristics of a resist prepared by adding TnBAP to PMMA in a developer containing a mixture of methyl cellosolve and isopropyl alcohol.
ここでは、基板にレジストを5000人塗布し、180
℃で1時間プリベークした後、aはそのまま現像液で溶
解したもの、bは180℃で30分間ベークしたもの、
Cは22℃のメチルアルコールに15分間漬けてTnB
APを抽出したもの、dはCと同様にTnBAPを抽出
しな後更に180℃で30分間ベークしたもの、である
。Here, 5000 resists were applied to the substrate, and 180
After prebaking at 180°C for 1 hour, a was dissolved in a developer as it was, b was baked at 180°C for 30 minutes,
C is TnB after soaking in methyl alcohol at 22℃ for 15 minutes.
AP is extracted, and d is the same as C, without TnBAP extracted, and then further baked at 180° C. for 30 minutes.
この図から明らかなように、TnBAPを抽出した後に
加熱処理(ベーク)すると現像液に対する溶解度は極端
に低下する。As is clear from this figure, when TnBAP is heat-treated (baked) after being extracted, its solubility in the developer is extremely reduced.
本発明では、TnBAPの抽出時間を短いものにし、レ
ジストの上層部のTnBAPを抽出することで、レジス
トの下層部において放射線に対して高い感度を維持させ
たまま、現像時における上層の膜減りを低下させ、形成
したレジストパターンの側面を基板に対して急峻にする
ことができる。In the present invention, by shortening the extraction time of TnBAP and extracting TnBAP from the upper layer of the resist, the thinning of the upper layer during development is reduced while maintaining high sensitivity to radiation in the lower layer of the resist. The side surface of the formed resist pattern can be made steeper with respect to the substrate.
露光したレジスト(3)の現像後、イソプロピルアルコ
ールで、1分間、室温で洗浄した後、180℃で30分
間のボストベークを行う。After developing the exposed resist (3), it is washed with isopropyl alcohol for 1 minute at room temperature, and then post-baked at 180° C. for 30 minutes.
そして、平行平板型RIE装置により、エツチングガス
として0.ガスを用いて露光部に残るレジストのライト
アッシュを行う。Then, using a parallel plate type RIE device, 0.0% etching gas was applied. Light ashing of the resist remaining in the exposed areas is performed using gas.
引き続きRIE装置により、エツチングガスをC1,1
0、系のガスにWetAirを加えたものを用い、ガス
圧200mTorr、 RF出力0.35W /cm’
の条件で2分間エツチングを行う。これにより、レジス
ト(3)にマスクされずに露出しているクロム膜(2)
部分は全て除去される(第1図E)。Subsequently, using the RIE device, the etching gas was changed to C1,1.
0, WetAir was added to the system gas, gas pressure was 200mTorr, and RF output was 0.35W/cm'.
Etching is performed for 2 minutes under the following conditions. As a result, the chromium film (2) exposed without being masked by the resist (3)
All parts are removed (Fig. 1E).
その後、エツチングガスを0.ガスとしてエツチングを
行い、残存するレジスト(3)を除去して7オトマスク
が完成する(第1図F)。After that, apply etching gas to 0. Etching is performed using a gas to remove the remaining resist (3), completing the 7th mask (FIG. 1F).
(ト)発明の効果
本発明は、以上の説明から明らかなように、TnBAP
が添加されたレジストを基板に塗布した後、レジストの
上層のT n B A Pを抽出して、更に加熱するこ
とにより、TnBAPを抽出した部分の現像液に対する
溶解度を減少させている。これにより、レジストの下層
部において露光光に対する感度を高いものに維持したま
ま、未露光部の上層部分における膜減りを低下させ、側
面が基板に対して急峻なレジストパターンを形成してい
る。而して、微細で、ドライエツチングに適用し得るレ
ジストパターンの形成がされて、半導体製造工程のドラ
イ化が可能になり、生産性の向上を図ることができる。(g) Effects of the invention As is clear from the above description, the present invention provides TnBAP
After applying the resist to which TnBAP is added to the substrate, the TnBAP in the upper layer of the resist is extracted and further heated, thereby reducing the solubility of the TnBAP-extracted portion in the developer. As a result, while maintaining high sensitivity to exposure light in the lower layer of the resist, film thinning in the upper layer of the unexposed portion is reduced, and a resist pattern with steep side surfaces relative to the substrate is formed. As a result, a fine resist pattern that can be applied to dry etching is formed, making it possible to dry the semiconductor manufacturing process and improve productivity.
第1図は本発明方法一実施例に係る工程説明図、第2図
は本発明方法に係るレジストの現像液に対する溶解特性
を示す図、第3図は従来のレジストパターンの説明図で
ある。FIG. 1 is an explanatory diagram of a process according to an embodiment of the method of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the dissolution characteristics of a resist in a developer according to the method of the present invention, and FIG. 3 is an explanatory diagram of a conventional resist pattern.
Claims (3)
ニウムパークロレートを添加したレジストを基板に塗布
する工程と、塗布したレジスト表面のテトラブチルアン
モニウムパークロレートを低級アルコールで抽出する工
程と、表面のテトラブチルアンモニウムパークロレート
が抽出されたレジストを加熱する工程と、該レジストを
所望のパターンに露光する工程と、露光したレジストを
現像する工程とを備えることを特徴とするレジストパタ
ーンの形成方法。(1) A process of applying a resist made by adding tetrabutylammonium perchlorate to polymethyl methacrylate on a substrate, a process of extracting tetrabutylammonium perchlorate on the surface of the applied resist with a lower alcohol, and a process of extracting tetrabutylammonium perchlorate on the surface of the applied resist. A method for forming a resist pattern, comprising the steps of: heating the resist from which is extracted; exposing the resist to a desired pattern; and developing the exposed resist.
、テトラ−n−ブチルアンモニウムパークロレートであ
ることを特徴とする請求項1記載のレジストパターンの
形成方法。(2) The method for forming a resist pattern according to claim 1, wherein the tetrabutylammonium perchlorate is tetra-n-butylammonium perchlorate.
ことを特徴とする請求項1又は2記載のレジストパター
ンの形成方法。(3) The method for forming a resist pattern according to claim 1 or 2, wherein the lower alcohol is methyl alcohol.
Priority Applications (1)
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JP16481090A JPH0453954A (en) | 1990-06-22 | 1990-06-22 | Formation of resist pattern |
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JPH0453954A true JPH0453954A (en) | 1992-02-21 |
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JP16481090A Pending JPH0453954A (en) | 1990-06-22 | 1990-06-22 | Formation of resist pattern |
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1990
- 1990-06-22 JP JP16481090A patent/JPH0453954A/en active Pending
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