JPH0515300B2 - - Google Patents

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JPH0515300B2
JPH0515300B2 JP61237642A JP23764286A JPH0515300B2 JP H0515300 B2 JPH0515300 B2 JP H0515300B2 JP 61237642 A JP61237642 A JP 61237642A JP 23764286 A JP23764286 A JP 23764286A JP H0515300 B2 JPH0515300 B2 JP H0515300B2
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JP
Japan
Prior art keywords
resist pattern
pattern
positive photoresist
ultraviolet
photoresist
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP61237642A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6392021A (en
Inventor
Mitsuaki Minato
Isamu Hijikata
Akira Uehara
Muneo Nakayama
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd filed Critical Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
Priority to JP23764286A priority Critical patent/JPS6392021A/en
Publication of JPS6392021A publication Critical patent/JPS6392021A/en
Publication of JPH0515300B2 publication Critical patent/JPH0515300B2/ja
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  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はポジ型ホトレジストパターンの改良さ
れた熱安定化方法に関するものである。さらに詳
しくいえば、本発明は、IC、超LSIなどの半導体
素子の製造用として好適な、熱安定性が良好で、
表面にしわを発生せず、しかも極めて再現性の高
いポジ型ホトレジストパターンを得るための熱安
定化方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention This invention relates to an improved method for thermally stabilizing positive photoresist patterns. More specifically, the present invention has good thermal stability and is suitable for manufacturing semiconductor devices such as ICs and VLSIs.
The present invention relates to a thermal stabilization method for obtaining a positive photoresist pattern that does not generate wrinkles on the surface and has extremely high reproducibility.

従来の技術 近年、半導体素子の製造においては、高密度化
や高集積度化が進んでおり、それに伴いホトリソ
グラフイ工程による微細パターンの形成に関して
は、サブミクロンオーダーの微細加工が要求され
ている。そのために、半導体素子の製造における
パターン形成では、これまでネガ型ホトレジスト
が主として用いられてきたが、このネガ型ホトレ
ジストに代わつて、1〜2μmのパターン幅のもの
が得られる解像度の高いポジ型ホトレジストが主
流になりつつある。
Conventional technology In recent years, the manufacturing of semiconductor devices has become more dense and highly integrated, and with this, submicron-order microfabrication is required for forming micropatterns using photolithography processes. . For this reason, negative photoresists have been mainly used for pattern formation in the manufacture of semiconductor devices, but instead of negative photoresists, high-resolution positive photoresists that can produce pattern widths of 1 to 2 μm are being used. is becoming mainstream.

一方、半導体素子の製造においては、通常基板
に対して複数回のホトリソグラフイー処理及びエ
ツチング処理が施されるため、該基板は段差を有
するようになる。そして、このような基板にポジ
型ホトレジストを用いてパターン形成を行う場
合、該基板の段差により、活性光線の散乱や焦点
のずれなどを生じ、その結果所望の解像度が得ら
れないという問題が生じる。
On the other hand, in the manufacture of semiconductor devices, a substrate is usually subjected to photolithography and etching processes multiple times, so that the substrate has steps. When forming a pattern on such a substrate using a positive photoresist, the difference in level of the substrate causes scattering of actinic rays and a shift in focus, resulting in a problem that the desired resolution cannot be obtained. .

このような問題を解決する手段として、従来紫
外線吸収剤を含有させたポジ型ホトレジストを用
いて基板からのハレーシヨンをなくす方法が知ら
れている。しかしながら、サブミクロンオーダー
の微細パターンの形成には、前記のように使用す
るポジ型ホトレジストを改良して基板からのハレ
ーシヨンをなくすとともに、そのホトレジスト膜
の熱的強度を向上させることが必要になつてく
る。これは、ホトレジストの熱的強度がパターン
形成後に行われるエツチングやリフトオフなどの
処理に大きく影響するためである。
As a means to solve such problems, a method is known in which conventionally, a positive type photoresist containing an ultraviolet absorber is used to eliminate halation from the substrate. However, in order to form fine patterns on the submicron order, it is necessary to improve the positive photoresist used as described above to eliminate halation from the substrate and to improve the thermal strength of the photoresist film. come. This is because the thermal strength of the photoresist greatly affects the etching, lift-off, and other processes performed after pattern formation.

ところで、半導体素子の製造におけるポジ型ホ
トレジストを使用した場合のホトリソグラフイー
工程においては、まず、基板上にポジ型ホトレジ
ストを塗布し、乾燥して感光層を設け、次いで該
感光層に活性光線を選択的に照射して画像形成し
たのち、現像処理を施してレジストパターンを形
成させる。そして、このレジストパターンは通常
熱的強度を向上させるために、加熱処理が施され
たのち、エツチング工程に移行される。
By the way, in the photolithography process when a positive photoresist is used in the manufacture of semiconductor devices, a positive photoresist is first applied onto a substrate and dried to form a photosensitive layer, and then actinic rays are applied to the photosensitive layer. After selectively irradiating to form an image, development is performed to form a resist pattern. This resist pattern is usually subjected to a heat treatment in order to improve its thermal strength, and then transferred to an etching process.

このエツチング工程においては、近年、パター
ンの微細化傾向に伴い、プラズマエツチング法や
リアクテイブイオンエツチング法などのドライエ
ツチング法による処理が行われるようになり、し
かもレジストパターンの微細化により、極めて細
いラインのエツチング処理が要求されている。し
たがつて、このような要求に対応するために、熱
的強度に優れたレジストパターンの出現が強く望
まれている。
In this etching process, in recent years, with the trend toward finer patterns, dry etching methods such as plasma etching and reactive ion etching have been used.Furthermore, with the miniaturization of resist patterns, extremely thin lines can be produced. Etching processing is required. Therefore, in order to meet such demands, there is a strong desire for a resist pattern with excellent thermal strength.

しかしながら、従来行われている現像処理後の
加熱処理のみでは、レジストパターンの熱的強度
を向上させるのに限度があり、前記要望を満たす
ことは困難である。そのため、レジストパターン
の熱的強度をより向上させる目的で、これまで
種々の方法が提案されている。例えば、現像後の
レジストパターンにDeep UVと称される200〜
300nmの波長領域の紫外線を数秒間照射する方法
が提案されている。この紫外線照射処理は、紫外
線の作用によりホトレジストの樹脂成分を架橋さ
せて、該ホトレジスト自体の軟化点を高くし、加
熱処理温度を高めることによつて、熱的強度の向
上したレジストパターンを得るものである。
However, there is a limit to the ability to improve the thermal strength of a resist pattern only by the conventional heat treatment after development, and it is difficult to meet the above requirements. Therefore, various methods have been proposed for the purpose of further improving the thermal strength of the resist pattern. For example, the resist pattern after development has a UV ray of 200~
A method has been proposed in which UV light in the 300 nm wavelength range is irradiated for several seconds. This ultraviolet irradiation treatment crosslinks the resin component of the photoresist by the action of ultraviolet rays, increases the softening point of the photoresist itself, and increases the heat treatment temperature to obtain a resist pattern with improved thermal strength. It is.

しかしながら、この処理方法においては、レジ
ストパターン層の表層部が主として架橋されるた
め、該レジストパターン層の表層部と内部はそれ
ぞれ連続的ではあるが架橋度合が相違し、その結
果発生する応力の作用により、該レジストパター
ンはその表面部にしわが発生して形状が変化し、
寸法精度が低下するのを免れない。
However, in this processing method, the surface layer of the resist pattern layer is mainly crosslinked, so although the surface layer and the inside of the resist pattern layer are continuous, the degree of crosslinking is different, and the resulting stress As a result, wrinkles occur on the surface of the resist pattern and the shape changes.
Dimensional accuracy inevitably deteriorates.

このため、この処理方法は、半導体素子の製造
のように高い精度が要求される分野においては実
用的な方法とはいえない。
Therefore, this processing method cannot be said to be a practical method in a field where high precision is required, such as the manufacture of semiconductor devices.

また、レジストパターンの熱的強度を向上させ
る他の方法として、レジストパターンを80〜150
℃の温度に加温しながら、該パターンに対して紫
外線の全面照射を行うことにより、しわの発生の
少ない熱的強度の向上したレジストパターンを得
る方法が提案されている(特開昭60−135943号公
報)。この方法は、紫外線によるレジストパター
ンの表層部からの架橋を80〜150℃の加温下に行
うことにより、該レジストパターンの内部応力を
減少させて、しわの発生を防止しながら熱的強度
を向上させる方法である。
In addition, as another method to improve the thermal strength of the resist pattern, the resist pattern can be
A method has been proposed in which a resist pattern with less wrinkles and improved thermal strength is obtained by irradiating the entire surface of the pattern with ultraviolet rays while heating the pattern to a temperature of Publication No. 135943). This method reduces the internal stress of the resist pattern by cross-linking the surface layer of the resist pattern using ultraviolet rays while heating it at 80 to 150°C, thereby increasing the thermal strength while preventing the occurrence of wrinkles. This is a way to improve.

しかしながら、この方法においては、しわの発
生をある程度防止する効果を示すものの、紫外線
照射と熱処理とを同時に施すために、加熱温度、
時間、紫外線の照射量など多くの条件を制御する
必要があるが、その調整が困難であつて、高精度
な再現性が要求される半導体素子の製造ではしば
しば不良品が発生し、歩留りが低下するという問
題がある。しかも、現像処理後のレジストパター
ン層には、蒸発成分として水や溶剤などが含有さ
れており、これらの成分はレジストパターン内よ
り揮散しようとしても、紫外線照射によるレジス
トパターン表面部の架橋が同時に起こるために、
レジストパターン内部に閉じ込められ、その結果
該パターンの熱的強度の向上が阻害されたり、再
現性がそこなわれるなどの問題がある。したがつ
て、この方法も半導体工業においては、まだ十分
に実用的な方法とはいえない。
However, although this method shows the effect of preventing wrinkles to some extent, the heating temperature,
It is necessary to control many conditions such as time and amount of ultraviolet irradiation, but these adjustments are difficult, and in the manufacturing of semiconductor devices, which requires high precision reproducibility, defective products often occur and yields decrease. There is a problem with doing so. Moreover, the resist pattern layer after development processing contains water, solvent, etc. as evaporable components, and even if these components are tried to volatilize from within the resist pattern, crosslinking of the surface of the resist pattern due to ultraviolet irradiation occurs at the same time. for,
It is trapped inside the resist pattern, resulting in problems such as inhibiting improvement in the thermal strength of the pattern and impairing reproducibility. Therefore, this method is still not fully practical in the semiconductor industry.

ところで、前記した紫外線吸収剤を含有したポ
ジ型ホトレジストは、今後さらに進むことが予想
されるパターンの微細化に対応できるものとして
注目されている。したがつて、このようなポジ型
ホトレジストに対しても有効なレジストパターン
の安定化方法は極めて重要であり、その開発が強
く要望されている。
Incidentally, the above-mentioned positive photoresists containing ultraviolet absorbers are attracting attention as they can cope with the further miniaturization of patterns that is expected to progress in the future. Therefore, a resist pattern stabilization method that is effective even for such positive photoresists is extremely important, and its development is strongly desired.

発明が解決しようとする問題点 本発明は、このような要望にこたえ、IC、超
LSIなどの半導体素子の製造用として好適な熱的
強度が高く、表面部にしわの発生がなく、しか
も、再現性の極めて高いポジ型ホトレジストパタ
ーンを得るための該パターンの熱安定化方法を提
供することを目的としてなされたものである。
Problems to be solved by the invention In response to such demands, the present invention
Provides a method for thermally stabilizing a positive photoresist pattern suitable for manufacturing semiconductor devices such as LSI, which has high thermal strength, no wrinkles on the surface, and extremely high reproducibility. It was done for the purpose of

問題点を解決するための手段 本発明者らは、ポジ型ホトレジストパターンの
安定化について種々研究を重ねた結果、現像処理
後のレジストパターンを減圧下で、紫外線照射し
ながら加熱処理することにより、該レジストパタ
ーン層内の水や溶剤などが揮散するとともに紫外
線照射によるレジストパターンの架橋が、レジス
トパターン内部まで均一に進行して、熱安定性の
よいパターンが得られることを見出し、この知見
に基づいて本発明を完成するに至つた。
Means for Solving the Problems As a result of various studies on stabilizing positive photoresist patterns, the present inventors found that by heat-treating the resist pattern after development under reduced pressure while irradiating it with ultraviolet rays, Based on this finding, we discovered that water, solvent, etc. in the resist pattern layer evaporate, and crosslinking of the resist pattern due to ultraviolet irradiation progresses uniformly to the inside of the resist pattern, resulting in a pattern with good thermal stability. As a result, the present invention was completed.

すなわち、本発明は、ポジ型ホトレジストから
成る感光層を選択的に露光したのち、現像処理を
施してレジストパターンを形成させ、次いで減圧
下に、紫外線を該レジストパターンの全面に照射
しながら加熱処理することを特徴とするポジ型ホ
トレジストパターンの熱安定化方法を提供するも
のである。
That is, in the present invention, after selectively exposing a photosensitive layer made of a positive photoresist, a developing treatment is performed to form a resist pattern, and then a heat treatment is performed under reduced pressure while irradiating the entire surface of the resist pattern with ultraviolet rays. The present invention provides a method for thermally stabilizing a positive photoresist pattern.

本発明方法において用いられるポジ型ホトレジ
ストについては特に制限はないが、好ましいポジ
型ホトレジストは感光性物質と被膜形成物質とを
主成分として成るポジ型ホトレジストである。こ
の感光性物質としては、キノンジアジド基含有化
合物、例えばオルトベンゾキノンジアジド、オル
トナフトキノンジアジド及びオルトアントラキノ
ンジアジドなどのキノンジアジド類のスルホン酸
とフエノール性水酸基又はアミノ基を有する化合
物とを部分若しくは完全エステル化、又は部分若
しくは完全アミド化したものが挙げられる。
Although there are no particular limitations on the positive photoresist used in the method of the present invention, a preferred positive photoresist is a positive photoresist whose main components are a photosensitive substance and a film-forming substance. This photosensitive material is prepared by partially or completely esterifying a quinonediazide group-containing compound, for example, a sulfonic acid of a quinonediazide such as orthobenzoquinonediazide, orthonaphthoquinonediazide, orthoanthraquinonediazide, and a compound having a phenolic hydroxyl group or an amino group, or Examples include partially or completely amidated ones.

フエノール性水酸基又はアミノ基を有する化合
物としては、例えば2,3,4−トリヒドロキシ
ベンゾフエノンや2,2′,4,4′−テトラヒドロ
キシベンゾフエノンなどのポリヒドロキシベンゾ
フエノン、あるいは没食子酸アルキル、没食子酸
アリール、フエノール、p−メトキシフエノー
ル、ジメチルフエノール、ヒドロキノン、ビスフ
エノールA、ナフトール、ピロカテコール、ピロ
ガロール、ピロガロールモノメチルエーテル、ピ
ロガロール−1,3−ジメチルエーテル、没食子
酸、水酸基を一部残しエステル化又はエーテル化
された没食子酸、アニリン、p−アミノジフエニ
ルアミンなどが挙げられる。
Examples of compounds having a phenolic hydroxyl group or amino group include polyhydroxybenzophenones such as 2,3,4-trihydroxybenzophenone and 2,2',4,4'-tetrahydroxybenzophenone, or gallic acid. Alkyl gallate, phenol, p-methoxyphenol, dimethylphenol, hydroquinone, bisphenol A, naphthol, pyrocatechol, pyrogallol, pyrogallol monomethyl ether, pyrogallol-1,3-dimethyl ether, gallic acid, with some hydroxyl groups remaining Examples include esterified or etherified gallic acid, aniline, p-aminodiphenylamine, and the like.

一方、被膜形成物質としては、例えばフエノー
ルやクレゾールなどとアルデヒド類とから得られ
るノボラツク樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルア
ルコール、ポリビニルアルキルエーテル、スチレ
ンとアクリル酸との共重合体、ヒドロキシスチレ
ンの重合体、ポリビニルヒドロキシベンゾエー
ト、ポリビニルヒドロキシベンザルなどのアルカ
リ可溶性樹脂が挙げられる。
On the other hand, film-forming substances include, for example, novolak resins obtained from phenol, cresol, etc. and aldehydes, acrylic resins, polyvinyl alcohol, polyvinyl alkyl ethers, copolymers of styrene and acrylic acid, hydroxystyrene polymers, polyvinyl Examples include alkali-soluble resins such as hydroxybenzoate and polyvinylhydroxybenzal.

本発明で用いられるポジ型ホトレジストは、適
当な溶剤に前記の感光性物質及び被膜形成物質を
溶解して、溶液の形で使用するのが有利である。
The positive photoresist used in the present invention is advantageously used in the form of a solution by dissolving the photosensitive material and film-forming material in a suitable solvent.

このような溶剤の例としては、アセトン、メチ
ルエチルケトン、シクロヘキサノン、イソアミル
ケトンなどのケトン類:エチレングリコール、エ
チレングリコールモノアセテート、ジエチレング
リコール又はジエチレングリコールモノアセテー
トのモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、
モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル又は
モノフエニルエーテルなどの多価アルコール類及
びその誘導体:ジオキサンのような環式エーテル
類:及び酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルな
どのエステル類を挙げることができる。これらは
単独で用いてもよいし、また2種以上混合して用
いてもよい。
Examples of such solvents include ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, isoamyl ketone; monomethyl ether, monoethyl ether of ethylene glycol, ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol or diethylene glycol monoacetate;
Mention may be made of polyhydric alcohols and their derivatives such as monopropyl ether, monobutyl ether or monophenyl ether; cyclic ethers such as dioxane; and esters such as methyl acetate, ethyl acetate and butyl acetate. These may be used alone or in combination of two or more.

本発明方法においては、前記ポジ型ホトレジス
トに紫外線吸収剤を含有したものを用いてもよ
い。この紫外線吸収剤としてはアゾ系染料、キノ
リン系染料、アミノケトン系染料、アントラキノ
ン系染料などが使用できるが、特に好ましい紫外
線吸収剤としては、例えば4−N,N−ジメチル
アミノ−4′−エトキシアゾベンゼン、4−ヒドロ
キシ−4′−ジメチルアミノアゾベンゼン、2,4
−ジヒドロキシ−4′−ジエチルアミノアゾベンゼ
ン、2,4−ジヒドロキシアゾベンゼン、2,4
−ジヒドロキシ−4′−ニトロアゾベンゼン、4−
(3−メトキシ−4−ヒドロキシベンジリデン)
アミノアゾベンゼン、2−ヒドロキシナフタレン
−1−アゾベンゼン、8−ヒドロキシナフタレン
−1−アゾ(2′−メチルベンゼン)、8−ヒドロ
キシナフタレン−1−アゾ(2′,4′−ジメチルベ
ンゼン)、1−〔4′−(2−メチル−1−フエニル
アゾ)−2′−メチルフエニルアゾ〕−2−ヒドロキ
シベンゼン、1−(4′−フエニルアゾ−1′−フエ
ニルアゾ)−2−ヒドロキシナフタレンなどが挙
げられる。これらの紫外線吸収剤はそれぞれ単独
で用いてもよいし、2種以上混合して用いてもよ
く、その配合量はポジ型ホトレジストの固形分重
量に基づき通常0.1〜20重量%、好ましくは0.1〜
15重量%の範囲で選ばれる。この量が0.1重量%
未満ではハレーシヨンの防止効果が有効に発揮さ
れず、また20重量%を超えるとホトレジスト膜中
に紫外線吸収剤の結晶が析出し、不均一相を形成
する傾向があるので好ましくない。
In the method of the present invention, the positive photoresist containing an ultraviolet absorber may be used. As this ultraviolet absorber, azo dyes, quinoline dyes, aminoketone dyes, anthraquinone dyes, etc. can be used, but a particularly preferable ultraviolet absorber is, for example, 4-N,N-dimethylamino-4'-ethoxyazobenzene. , 4-hydroxy-4'-dimethylaminoazobenzene, 2,4
-dihydroxy-4'-diethylaminoazobenzene, 2,4-dihydroxyazobenzene, 2,4
-dihydroxy-4'-nitroazobenzene, 4-
(3-methoxy-4-hydroxybenzylidene)
Aminoazobenzene, 2-hydroxynaphthalene-1-azobenzene, 8-hydroxynaphthalene-1-azo (2'-methylbenzene), 8-hydroxynaphthalene-1-azo (2',4'-dimethylbenzene), 1-[ Examples include 4'-(2-methyl-1-phenylazo)-2'-methylphenylazo]-2-hydroxybenzene and 1-(4'-phenylazo-1'-phenylazo)-2-hydroxynaphthalene. These ultraviolet absorbers may be used alone or in combination of two or more, and the amount thereof is usually 0.1 to 20% by weight, preferably 0.1 to 20% by weight, based on the solid weight of the positive photoresist.
Selected in the range of 15% by weight. This amount is 0.1% by weight
If it is less than 20% by weight, the effect of preventing halation will not be effectively exhibited, and if it exceeds 20% by weight, crystals of the ultraviolet absorber will tend to precipitate in the photoresist film and form a heterogeneous phase, which is not preferable.

本発明方法におけるレジストパターンの好適な
形成方法について1例を示せば、まず前記ポジ型
ホトレジストを基板上に塗布し、乾燥後、低圧水
銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、アーク灯、キ
セノンランプなどを使用して、所望のマスクを介
して活性光線を選択的に照射するか、あるいは電
子線を走査しながら照射する。次いで、現像液、
例えば水酸化ナトリウム水溶液、テトラメチルア
ンモニウムヒドロキシド水溶液、トリメチル(2
−ヒドロキシエチル)アンモニウムヒドロキシド
水溶液などの弱アルカリ性水溶液により、活性光
線の照射によつて可溶化した部分を溶解除去する
ことで、基板上にレジストパターンを形成する。
To give an example of a preferred method for forming a resist pattern in the method of the present invention, first, the positive photoresist is coated on a substrate, and after drying, a low pressure mercury lamp, a high pressure mercury lamp, an ultra-high pressure mercury lamp, an arc lamp, a xenon lamp, etc. This method is used to selectively irradiate actinic light through a desired mask, or to irradiate scanning electron beams. Next, a developer,
For example, sodium hydroxide aqueous solution, tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, trimethyl (2
-Hydroxyethyl) A resist pattern is formed on the substrate by dissolving and removing the portion solubilized by irradiation with actinic light using a weakly alkaline aqueous solution such as an aqueous solution of ammonium hydroxide.

本発明においては、このようにして基板上にレ
ジストパターンを形成させたのち、減圧下におい
て、紫外線を該レジストパターンの全面に照射し
ながら加熱処理することが必要である。加熱処理
する際の減圧度については特に制限はないが、圧
力が高すぎるとホトレジスト中の蒸発成分が十分
に揮散せず、本発明の効果が有効に発揮されない
ので、通常100Torr以下、好ましくは30Torr以
下の減圧下で処理することが望ましい。
In the present invention, after forming a resist pattern on a substrate in this manner, it is necessary to heat-process the resist pattern under reduced pressure while irradiating the entire surface of the resist pattern with ultraviolet rays. There are no particular restrictions on the degree of pressure reduction during heat treatment, but if the pressure is too high, the evaporated components in the photoresist will not be sufficiently volatilized and the effects of the present invention will not be effectively exhibited, so it is usually 100 Torr or less, preferably 30 Torr. It is desirable to process under the following reduced pressure.

処理温度については、使用するポジ型ホトレジ
ストの種類や膜厚などによつて適宜選択すればよ
く、特に制限はないが、通常40〜130℃の範囲の
温度で処理される。一般的には、130℃を超える
温度で処理するとレジストパターンが融解してだ
れてしまい、該パターンのエツジ部分が丸くなつ
て好ましくなく、また40℃未満の温度ではレジス
トパターン層内に残存する蒸発成分を十分に除去
することができない。
The processing temperature may be appropriately selected depending on the type of positive photoresist used, film thickness, etc., and is not particularly limited, but the processing temperature is usually in the range of 40 to 130°C. Generally, if the resist pattern is processed at a temperature exceeding 130°C, the resist pattern will melt and sag, and the edges of the pattern will become rounded, which is undesirable. Components cannot be removed sufficiently.

一方、この加熱処理の方法については、該レジ
ストパターン層を加熱できる方法であれば特に制
限はなく、例えばホツトプレート法、遠赤外線ラ
ンプ法などを用いることができる。
On the other hand, the method of this heat treatment is not particularly limited as long as it is a method that can heat the resist pattern layer, and for example, a hot plate method, a far-infrared lamp method, etc. can be used.

さらに紫外線を照射する際に用いられる紫外線
発生ランプとしては、例えば低圧水銀灯、高圧水
銀灯、超高圧水銀灯、キセノンランプなどが挙げ
られる。紫外線のレジストパターンへの照射量は
使用するレジストの種類により異なるが、レジス
トパターン内部まで架橋させるためには、例えば
253.7nmの紫外線を使用した場合、その照射量を
レジストパターンに対して少なくとも150mJ/cm2
以上にすることが望ましい。
Further, examples of the ultraviolet generating lamp used for irradiating ultraviolet rays include a low pressure mercury lamp, a high pressure mercury lamp, an ultra-high pressure mercury lamp, a xenon lamp, and the like. The amount of ultraviolet rays irradiated to the resist pattern varies depending on the type of resist used, but in order to crosslink to the inside of the resist pattern, for example,
When using 253.7 nm ultraviolet light, the irradiation dose should be at least 150 mJ/cm 2 to the resist pattern.
It is desirable to do more than that.

本発明においては、加熱、減圧、紫外線照射を
同時に行つてもよいし、あるいは減圧加熱処理し
たのち、紫外線照射処理を行つてもよいが、減
圧、加熱、紫外線照射を行う方法が好適である。
また、減圧下において、徐々に加熱温度を上げな
がら、紫外線照射を行う方法も効果的である。
In the present invention, heating, reduced pressure, and ultraviolet irradiation may be performed simultaneously, or ultraviolet irradiation may be performed after reduced pressure heat treatment, but a method of reducing pressure, heating, and ultraviolet irradiation is preferred.
Also effective is a method of irradiating ultraviolet light while gradually increasing the heating temperature under reduced pressure.

発明の効果 本発明のポジ型ホトレジストパターンの熱安定
化方法は、現像処理後のレジストパターンを減圧
下で加熱処理するとともに、該レジストパターン
の全面に紫外線を照射する方法であつて、この方
法によると、該レジストパターン層内の水や溶剤
などが揮散し、紫外線照射によるレジストパター
ンの架橋がレジストパターン内部まで均一に進行
するので、熱安定性が著しく向上し、かつ表面に
しわの発生がない上に、極めて再現性の高いポジ
型ホトレジストパターンを形成することができ
る。したがつて、本発明方法は、特に超LSIなど
の半導体素子の製造に好適に用いられる。
Effects of the Invention The method for thermally stabilizing a positive photoresist pattern of the present invention is a method in which a developed resist pattern is heat-treated under reduced pressure and the entire surface of the resist pattern is irradiated with ultraviolet rays. Then, the water, solvent, etc. in the resist pattern layer evaporates, and crosslinking of the resist pattern due to ultraviolet irradiation progresses uniformly to the inside of the resist pattern, so thermal stability is significantly improved and no wrinkles occur on the surface. A positive photoresist pattern with extremely high reproducibility can be formed thereon. Therefore, the method of the present invention is particularly suitable for manufacturing semiconductor devices such as VLSI.

実施例 次に実施例により本発明をさらに詳細に説明す
る。
Examples Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples.

実施例 1 ナフトキノンジアジド基を有する感光性物質と
被膜形成物質としてのノボラツク樹脂とを配合し
て成るポジ型ホトレジストTSMR−8800(東京応
化工業社製)を4インチの熱酸化膜を有するシリ
コンウエハー上にTR−5111型レジストコーター
(タツモ社製)を用いて塗布したのち、110℃で90
秒間乾燥させ、膜厚2.0μmの塗布膜を形成させ
た。次に、テストチヤートマスク(大日本印刷社
製)を介して、ウエハーステツパーDSW−4800
型(GCA社製)により露光したのち、2.38重量
%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液
を使用して現像処理を行い、続いて23℃で1分間
のリンス処理を施して、ウエハー上にレジストパ
ターンを設けた。
Example 1 A positive photoresist TSMR-8800 (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.), which is a combination of a photosensitive material having a naphthoquinone diazide group and a novolac resin as a film-forming material, was applied onto a silicon wafer having a 4-inch thermal oxidation film. After coating using a TR-5111 type resist coater (manufactured by Tatsumo Co., Ltd.),
It was dried for seconds to form a coating film with a thickness of 2.0 μm. Next, use the wafer stepper DSW-4800 through a test chart mask (manufactured by Dai Nippon Printing Co., Ltd.).
After exposure using a mold (manufactured by GCA), development was performed using a 2.38% by weight tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, followed by rinsing at 23°C for 1 minute to form a resist pattern on the wafer. Ta.

次に、低圧水銀灯を内蔵し、かつホツトプレー
トを備えた真空処理装置内のホツトプレート上
に、前記のレジストパターンが形成されたウエハ
ーを載置し、真空処理室を真空ポンプにて
0.2Torrまで減圧したのち、ホツトプレートの温
度を60℃に保持して5分間紫外線照射した。この
際の露光量は253.7nmで6J/cm2であつた。
Next, the wafer with the resist pattern formed thereon is placed on a hot plate in a vacuum processing apparatus equipped with a built-in low-pressure mercury lamp and a hot plate, and the vacuum processing chamber is opened using a vacuum pump.
After reducing the pressure to 0.2 Torr, the temperature of the hot plate was maintained at 60°C and ultraviolet rays were irradiated for 5 minutes. The exposure amount at this time was 253.7 nm and 6 J/cm 2 .

次に、レジストパターン断面が観察できるよう
にウエハーを切断して、酢酸イソアミルに5秒間
浸漬したのち、レジストパターン断面を観察した
ところ、第1図に示すように、酢酸イソアミルに
浸漬する前となんら変化がなかつた。このこと
は、レジストパターン内部まで架橋し、酢酸イソ
アミルに対し、不溶となつたことを示す。
Next, the wafer was cut so that the cross section of the resist pattern could be observed, and after being immersed in isoamyl acetate for 5 seconds, the cross section of the resist pattern was observed. There was no change. This indicates that the inside of the resist pattern was crosslinked and became insoluble in isoamyl acetate.

また、同様にして減圧下で加熱、紫外線照射処
理を施したウエハーをホツトプレート上にて170
℃で5分間加熱したが、レジストパターン形状に
は全く変化は見られなかつた。
In addition, a wafer that had been similarly heated under reduced pressure and treated with UV irradiation was placed on a hot plate for 170°C.
Although it was heated at .degree. C. for 5 minutes, no change was observed in the shape of the resist pattern.

さらに、これをプラズマエツチング装置(東京
応化工業社製OAPM−300)で、C2F6:Heが
1:3の混合ガスを用いて、ガス圧1.5Torr、出
力400Wでの条件下で、SiO2のエツチングを行つ
たところ、レジストパターン形状変化及び変質は
認められず、均一でしかも異方性形状のエツチン
グができた。
Furthermore, this was etched using a plasma etching device (OAPM-300 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) using a mixed gas of C 2 F 6 :He of 1:3 under conditions of a gas pressure of 1.5 Torr and an output of 400 W. When etching No. 2 was performed, no change in resist pattern shape or deterioration was observed, and etching with a uniform and anisotropic shape was achieved.

比較例 1 実施例1と全く同様にして、4インチシリコン
ウエハー上にレジストパターンを設けたウエハー
を3枚用意した。
Comparative Example 1 In exactly the same manner as in Example 1, three 4-inch silicon wafers with a resist pattern provided thereon were prepared.

次に常圧にてホツトプレート上にウエハーを載
置し、低圧水銀灯で紫外線を照射した。この際の
照射量を、253.7nmの光でそれぞれ6J/cm2
15J/cm2及び30J/cm2とした。
Next, the wafer was placed on a hot plate at normal pressure and irradiated with ultraviolet light using a low-pressure mercury lamp. The irradiation amount at this time was 6J/cm 2 for 253.7nm light,
They were 15J/cm 2 and 30J/cm 2 .

次に実施例1と同様にして、レジストパターン
を切断して酢酸イソアミルに浸漬したのち、該レ
ジストパターン断面を観察したところ、いずれも
レジストパターン表層部を残して、レジストパタ
ーン内部が溶解し、空洞状となつていた。このと
きの断面の状態を紫外線照射量が、6J/cm2
15J/cm2及び30J/cm2についてそれぞれ第2図a,
b、及びcに示す。この図からも明らかなよう
に、紫外線照射量を増しても酢酸イソアミルに対
し耐性を示さず、レジストパターンの紫外線照射
によつて架橋した部分は、内部まで至つていない
ことが分かる。
Next, in the same manner as in Example 1, after cutting the resist pattern and immersing it in isoamyl acetate, the cross section of the resist pattern was observed. It was becoming a state of affairs. The state of the cross section at this time is 6J/ cm2 ,
Figure 2 a, for 15J/cm 2 and 30J/cm 2 respectively.
Shown in b and c. As is clear from this figure, even if the amount of ultraviolet irradiation was increased, no resistance was shown to isoamyl acetate, and it can be seen that the portions of the resist pattern crosslinked by ultraviolet irradiation did not reach the interior.

さらに、紫外線照射量が、30J/cm2のレジスト
パターンについて耐熱試験を行つた。ウエハーを
分割し、各温度に設定したホツトプレート上にウ
エハーを載置したところ、150℃設定で5分間加
熱処理したものはパターンが溶融してだれてしま
つた。
Furthermore, a heat resistance test was conducted on a resist pattern with an ultraviolet irradiation dose of 30 J/cm 2 . When the wafer was divided and placed on a hot plate set at each temperature, the pattern on the wafer heated at 150°C for 5 minutes melted and sagged.

比較例 2 実施例1と同様にして4インチシルコンウエハ
ー上にレジストパターンを形成したのち、処理温
度を25℃とした以外は実施例1と全く同様にて減
圧下で紫外線を照射した。この場合、10μm幅の
レジストパターンにおいては、150℃まで加熱し
たところで、しわの発生がみられた。
Comparative Example 2 A resist pattern was formed on a 4-inch silicon wafer in the same manner as in Example 1, and then ultraviolet rays were irradiated under reduced pressure in the same manner as in Example 1 except that the processing temperature was 25°C. In this case, wrinkles were observed in the 10 μm wide resist pattern when heated to 150°C.

次に実施例1と同様にしてウエハーを切断し、
レジストパターン断面を酢酸イソアミルに浸漬し
たところ、10μm幅のレジストパターンにおいて
は表層部約0.5μmを残してパターン内部が溶解
し、空洞状となつた。
Next, the wafer was cut in the same manner as in Example 1,
When a cross section of the resist pattern was immersed in isoamyl acetate, the inside of the resist pattern with a width of 10 μm was dissolved except for about 0.5 μm of the surface layer, forming a cavity.

比較例 3 実施例1と同様にしてポジ型ホトレジストを熱
酸化膜を有するシリコンウエハー上に塗布し、乾
燥したのちテストチヤートマスクを介して露光現
像した。次にこのウエハーをホツトプレート上で
90℃に加熱しながら紫外線照射した。
Comparative Example 3 In the same manner as in Example 1, a positive photoresist was applied onto a silicon wafer having a thermally oxidized film, dried, and then exposed and developed through a test chart mask. Next, place this wafer on a hot plate.
It was heated to 90°C and irradiated with ultraviolet light.

これをプラズマエツチング装置(東京応化工業
社製OAPM−300)で、C2F6:Heが1:3の混
合ガスを用いて、実施例1と同一条件で酸化膜を
エツチングしたところ、エツチング処理中に、ウ
エハー表面温度が上昇したために、レジストパタ
ーンが変質し、しかも該パターンがだれてしまい
良好なエツチングを行うことができなかつた。
The oxide film was etched using a plasma etching device (OAPM-300 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) using a mixed gas of C 2 F 6 :He of 1:3 under the same conditions as in Example 1. During this process, the resist pattern deteriorated due to the rise in wafer surface temperature, and the pattern also sagged, making it impossible to perform good etching.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図及び第2図は、それぞれ実施例及び比較
例で得られたレジストパターンを酢酸イソアミル
に浸漬処理したのちの、該レジストパターンの断
面の形状を示す図である。
FIGS. 1 and 2 are diagrams showing the cross-sectional shapes of the resist patterns obtained in Examples and Comparative Examples, respectively, after the resist patterns were immersed in isoamyl acetate.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 ポジ型ホトレジストから成る感光層を選択的
に露光したのち、現像処理を施してレジストパタ
ーンを形成させ、次いで減圧下に紫外線をレジス
トパターン全面に照射しながら加熱処理すること
を特徴とするポジ型ホトレジストパターンの熱安
定化方法。
1. Positive type, which is characterized by selectively exposing a photosensitive layer made of positive type photoresist, performing a development process to form a resist pattern, and then heat-treating the resist pattern while irradiating the entire surface of the resist pattern with ultraviolet rays under reduced pressure. Method for thermal stabilization of photoresist patterns.
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