JPH07239558A - Developer and pattern forming method - Google Patents

Developer and pattern forming method

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JPH07239558A
JPH07239558A JP6052546A JP5254694A JPH07239558A JP H07239558 A JPH07239558 A JP H07239558A JP 6052546 A JP6052546 A JP 6052546A JP 5254694 A JP5254694 A JP 5254694A JP H07239558 A JPH07239558 A JP H07239558A
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JP
Japan
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pattern
developer
forming method
crosslinking agent
pattern forming
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Application number
JP6052546A
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Japanese (ja)
Inventor
Haruyori Tanaka
啓順 田中
Yoshio Kawai
義夫 河合
Jiro Nakamura
二朗 中村
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a pattern forming method using a positive type resist material for exposure with high energy beams excellent in applicability to a process. CONSTITUTION:One or more kinds of crosslinking agents selected from among hexamethylolmelamine, phenylenediamine and xylylene glycol are added to a developer contg. tetraalkylammonium hydroxide to obtain the objective developer used for a chemical amplification type positive resist material. A pattern of a chemical amplification type positive resist contg. a polyhydroxystyrene deriv. is formed through a heat treating process after exposure, a developing process using a developer obtd. by adding a crosslinking agent to an aq. alkali soln. and a deihydrating and baking process. Irradiation with far UV may be carried out after the development or development with only an aq. alkali soln. and processing with a soln. contg. a crosslinking agent may be carried out. The deformation of the formed pattern during etching can be inhibited.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、遠紫外線、電子線やX
線等の高エネルギー線に対して高い感度を有し、アルカ
リ水溶液で現像する化学増幅型ポジレジスト材料のパタ
ーン形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to deep ultraviolet rays, electron beams and X-rays.
The present invention relates to a pattern formation method of a chemically amplified positive resist material which has high sensitivity to high energy rays such as rays and develops with an alkaline aqueous solution.

【0002】[0002]

【従来の技術】LSIの高集積化と高速度化に伴い、パ
タンルールの微細化が求められているが、現在汎用技術
として用いられている光露光では、光源の波長に由来す
る本質的な解像度の限界に近付きつつある。g線(43
6nm)若しくはi線(365nm)を光源とする光露光で
は、おおよそ0.5μmのパタンルールが限界とされて
おり、これを用いて製作したLSIの集積度は、16M
ビットDRAM相当までとなる。しかし、LSIの試作
は既にこの段階にまできており、更なる微細化技術の開
発が急務となっている。このような背景により、次世代
の微細加工技術として遠紫外線リソグラフィが有望視さ
れている。遠紫外線リソグラフィは、0.3〜0.4μ
mの加工も可能であり、光吸収の小さいレジストを用い
た場合、基板に対して垂直に近い側壁を有するパターン
の形成が可能である。また、一括にパターンを転写する
ことができるために、電子線リソグラフィよりもスルー
プットの点で有利である。近年、遠紫外線の光源として
高輝度なKrFエキシマレーザを利用する段になり、量
産技術として用いられるには、光吸収が小さく、そして
高感度なレジスト材料が要望されている。近年開発され
た、酸を触媒として化学増幅( chemical amplificatio
n ) を行うレジスト材料〔例えば、リュー( Liu )ら、
ジャーナル オブ バキュームサイエンス アンド テ
クノロジー( J. Vac. Sci. Technol.) 、第B6巻、第
379頁(1988)〕は、従来の高感度レジストと同
等以上の感度を有し、しかも解像性が高く、ドライエッ
チング耐性も高い、優れた特徴を有する。そのため、遠
紫外線リソグラフィには特に有望なレジスト材料であ
る。ネガ型レジストとしてはシプレー( Shipley )社
が、ノボラック樹脂とメラミン化合物と酸発生剤からな
る3成分化学増幅レジスト(商品名SAL601ER
7)を既に商品化している。しかし、化学増幅系のポジ
型レジストはいまだ商品化されたものはない。LSIの
製造工程上、配線やゲート形成などはネガ型レジストで
対応できるが、コンタクトホール形成は、ネガ型レジス
トを用いたのではカブリやすいために微細な加工はむず
かしく、ポジ型レジストがはるかに適している。そのた
め、高性能なポジ型レジストが強く要望されている。従
来、イトー( Ito )らは、ポリヒドロキシスチレンのO
H基をt−ブトキシカルボニル基(tBoc基)で保護
したPBOCSTという樹脂に、オニウム塩を加えてポ
ジ型の化学増幅レジストを開発している。しかし、用い
ているオニウム塩は金属成分としてアンチモンを含む
〔参考文献:ポリマース イン エレクトロニクス、A
CS シンポジウム シリーズ( Polymers in Electro
nics,ACS Symposium Series )第242回(アメリカ化
学会、ワシントン DC.1984)、第11頁〕。基
板への汚染を避けるために、一般的には、レジスト材料
中の金属成分は嫌われる。そのためにPBOCSTレジ
ストはプロセス上好ましいものではない。また、tBO
C系ポジ型レジストでは、パターン形成後のエッチング
工程において、tBOC基が分解してイソブテンガスと
二酸化炭素ガスになるため、膜厚変化や体積収縮による
パターン変形を生じる可能性が高い。一般にノボラック
樹脂系フォトレジストはレジストパターン形成後のポス
トベークや紫外線キュアーにより、架橋反応が起きるた
め、パターンの耐熱性が改善される。ポリヒドロキシス
チレン誘導体をベースポリマーとするレジストはポスト
ベークや紫外線キュアーでも架橋が起こりにくいため、
パターン変形を生じる。このパターン変形はパターン形
状により異なり、大きなパターンほど変形が大きい。上
述のような膜厚変化や体積収縮は、精密な微細加工には
大きな問題となると推定される。また、ポリヒドロキシ
スチレン誘導体をベース樹脂としたレジストはノボラッ
ク樹脂系フォトレジストと比較して、フッ酸水溶液での
はく離耐性が低いという問題があった。
2. Description of the Related Art As LSIs become more highly integrated and operate at higher speeds, finer pattern rules are required. In photoexposure, which is currently used as a general-purpose technology, an essential factor is the wavelength of the light source. The limit of resolution is approaching. g line (43
6 nm) or i-line (365 nm) as a light source, the pattern rule of about 0.5 μm is the limit, and the integration degree of the LSI manufactured using this is 16M.
Up to bit DRAM equivalent. However, the trial manufacture of LSI has already reached this stage, and the development of further miniaturization technology is urgently needed. Against this background, far-ultraviolet lithography is promising as a next-generation microfabrication technology. Deep UV lithography is 0.3-0.4μ
It is also possible to process m, and when a resist having small light absorption is used, it is possible to form a pattern having a side wall that is nearly vertical to the substrate. In addition, since the patterns can be transferred at one time, it is more advantageous than electron beam lithography in terms of throughput. In recent years, a high-intensity KrF excimer laser is used as a light source for far-ultraviolet rays, and a resist material having low light absorption and high sensitivity is required for use as a mass production technique. Recently developed chemical amplification using acid as a catalyst
n) resist material (eg, Liu et al.,
Journal of Vacuum Science and Technology (J. Vac. Sci. Technol.), Vol. B6, page 379 (1988)] has a sensitivity equal to or higher than that of conventional high-sensitivity resists and has high resolution. It also has excellent dry etching resistance. Therefore, it is a particularly promising resist material for deep ultraviolet lithography. As a negative resist, Shipley Co., Ltd. used a three-component chemically amplified resist (trade name: SAL601ER) consisting of a novolac resin, a melamine compound and an acid generator.
7) has already been commercialized. However, no chemically amplified positive resist has been commercialized yet. Negative resist can be used for wiring and gate formation in the LSI manufacturing process, but contact holes are difficult to finely process using a negative resist, so fine processing is difficult, and positive resist is much more suitable. ing. Therefore, a high-performance positive resist is strongly demanded. Traditionally, Ito et al.
We are developing a positive chemically amplified resist by adding an onium salt to a resin called PBOCST in which the H group is protected by a t-butoxycarbonyl group (tBoc group). However, the onium salt used contains antimony as a metal component [Reference: Polymers Thin Electronics, A
CS Symposium Series (Polymers in Electro
nics, ACS Symposium Series) 242 (American Chemical Society, Washington DC. 1984), page 11]. To avoid contamination of the substrate, metal components in the resist material are generally disliked. Therefore, PBOCST resist is not preferable in terms of process. Also, tBO
In the C-based positive resist, the tBOC group is decomposed into an isobutene gas and a carbon dioxide gas in the etching step after pattern formation, and therefore, there is a high possibility that pattern deformation due to film thickness change or volume contraction occurs. In general, a novolac resin photoresist undergoes a cross-linking reaction by post-baking or ultraviolet curing after forming a resist pattern, so that the heat resistance of the pattern is improved. Since the resist using the polyhydroxystyrene derivative as the base polymer is less likely to be crosslinked even by post-baking or UV curing,
Pattern deformation occurs. This pattern deformation differs depending on the pattern shape, and the larger the pattern, the larger the deformation. It is presumed that the above-mentioned film thickness change and volume contraction pose a serious problem for precise fine processing. Further, there is a problem that a resist using a polyhydroxystyrene derivative as a base resin has lower peeling resistance in an aqueous hydrofluoric acid solution than a novolak resin photoresist.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
ポリヒドロキシスチレン誘導体をを含む化学増幅型レジ
ストは遠紫外線、電子線及びX線リソグラフィにおい
て、高感度で高解像性である利点を有するが、パターン
形成後の工程におけるパターン変形が大きい問題点を含
んでおり、いまだ実用に供することがむずかしいのが現
状である。本発明の目的は、従来技術を上回る、プロセ
ス適用性に優れた高エネルギー線露光用ポジ型レジスト
材料のパターン形成方法を提供することにある。
As described above,
A chemically amplified resist containing a polyhydroxystyrene derivative has the advantages of high sensitivity and high resolution in deep ultraviolet, electron beam and X-ray lithography, but has the problem of large pattern deformation in the process after pattern formation. However, it is still difficult to put it into practical use. An object of the present invention is to provide a pattern forming method of a positive resist material for high energy beam exposure, which is superior in process applicability and is superior to the prior art.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明を概説すれば、本
発明の第1の発明は現像液に関する発明であって、化学
増幅型ポジレジスト材料に用いられる現像液において、
テトラアルキルアンモニウムヒドロキシドを含む現像液
中に、ヘキサメチロールメラミン、フェニレンジアミ
ン、キシリレングリコールから選ばれた1種以上の架橋
剤が添加されてなることを特徴とする。また、本発明の
第2の発明はパターン形成方法に関する発明であって、
ポリヒドロキシスチレン誘導体を含む化学増幅型ポジレ
ジストに用いるパターン形成方法において、露光後に熱
処理する工程、アルカリ水溶液に架橋剤を添加した現像
液で現像する工程、及び脱水ベークする工程が含まれる
ことを特徴とする。また、本発明の第3の発明は他のパ
ターン形成方法に関する発明であって、本発明のパター
ン形成方法において、露光後に熱処理する工程、アルカ
リ水溶液に架橋剤を添加した現像液で現像する工程、及
び遠紫外線照射後に熱処理する工程が含まれることを特
徴とする。更に、本発明の第4の発明は他のパターン形
成方法に関する発明であって、本発明のパターン形成方
法において、露光後に熱処理する工程、アルカリ水溶液
で現像する工程、架橋剤を含む溶液に浸漬処理する工
程、及び脱水ベークする工程が含まれることを特徴とす
る。更にまた、本発明の第5の発明は他のパターン形成
方法に関する発明であって、本発明のパターン形成方法
において、露光後に熱処理する工程、アルカリ水溶液で
現像する工程、架橋剤と強酸を含む溶液に浸漬処理する
工程、及び脱水ベークする工程が含まれることを特徴と
する。
The present invention will be described in brief. The first invention of the present invention relates to a developer, and in a developer used for a chemically amplified positive resist material,
One or more cross-linking agents selected from hexamethylol melamine, phenylenediamine, and xylylene glycol are added to a developer containing tetraalkylammonium hydroxide. A second invention of the present invention relates to a pattern forming method,
A pattern forming method used for a chemically amplified positive resist containing a polyhydroxystyrene derivative, characterized by including a step of heat treatment after exposure, a step of developing with a developer containing a crosslinking agent added to an alkaline aqueous solution, and a step of dehydration baking. And A third invention of the present invention is an invention relating to another pattern forming method, wherein in the pattern forming method of the present invention, a step of performing heat treatment after exposure, a step of developing with a developing solution containing a crosslinking agent added to an alkaline aqueous solution, And a step of performing a heat treatment after irradiation with deep ultraviolet rays. Further, the fourth invention of the present invention relates to another pattern forming method, wherein in the pattern forming method of the present invention, a step of heat treatment after exposure, a step of developing with an alkaline aqueous solution, a dipping treatment in a solution containing a crosslinking agent And a step of dehydration baking are included. Furthermore, the fifth invention of the present invention relates to another pattern forming method, wherein in the pattern forming method of the present invention, a step of heat treatment after exposure, a step of developing with an alkaline aqueous solution, a solution containing a crosslinking agent and a strong acid is used. The method is characterized by including a step of dipping treatment in and a step of dehydration baking.

【0005】本発明を略説すれば、本発明はポジ型レジ
スト材料の現像液とパターン形成方法に関する発明であ
って、パターン形成中あるいはパターン形成後パターン
に架橋剤を拡散させ、また、その後の熱処理によりベー
ス樹脂に架橋を生じさせることを特徴とする。
Briefly describing the present invention, the present invention relates to a developer for a positive resist material and a method for pattern formation, wherein a crosslinking agent is diffused in a pattern during pattern formation or after pattern formation, and a subsequent heat treatment. Is characterized by causing crosslinking in the base resin.

【0006】ベース樹脂が架橋し、パターンを強固にで
きれば、tBOC基が分解してもパターン変形を防止で
きるが、ポリヒドロキシスチレン系レジストは架橋を生
じにくい。このため、架橋剤の添加が必要となる。しか
し、レジスト材料に架橋剤を添加するとポジ型レジスト
の場合、架橋剤による架橋反応によりポジ型の分解反応
が影響を受ける問題がある。このため、架橋剤はパター
ン形成中かパターン形成後パターン中に導入する必要が
ある。本発明者らは、架橋剤をパターン中に導入する方
法として有効な方法を見出し、本発明をなすに至った。
If the base resin is crosslinked and the pattern can be made strong, the pattern deformation can be prevented even if the tBOC group is decomposed, but the polyhydroxystyrene-based resist is difficult to crosslink. Therefore, it is necessary to add a crosslinking agent. However, when a cross-linking agent is added to the resist material, in the case of a positive resist, there is a problem that the cross-linking reaction by the cross-linking agent affects the positive-type decomposition reaction. Therefore, the crosslinking agent must be introduced into the pattern during pattern formation or after pattern formation. The present inventors have found an effective method for introducing a cross-linking agent into a pattern, and have completed the present invention.

【0007】本発明の重要な作用の1つは現像液に架橋
剤を添加しておき、現像時にパターンが膨潤して架橋剤
がその中に拡散することである。その後、tBOC基の
分解の生じない程度の低温で脱水ベークしてポリヒドロ
キシスチレンの架橋を生じさせる。脱水ベークの前に遠
紫外線照射を行うと酸が発生するため、tBOCの分解
と架橋が同時に起こる。この場合、体積収縮は大きい
が、架橋密度が高くなるため、耐熱性はより改善される
のである。もう1つはパターン形成後架橋剤を含んだ溶
液中に浸漬し、パターン中に架橋剤を拡散させる。その
後、tBOC基の分解の生じない程度の低温でベーキン
グして架橋を生じさせる。この時、強酸を添加すること
により、酸は架橋剤と同様に拡散し、架橋と同時にtB
OCの分解が起きる。このため、脱水ベーク前の遠紫外
線照射と同じ効果が期待できる。
One of the important effects of the present invention is to add a cross-linking agent to the developing solution, and the pattern swells during development and the cross-linking agent diffuses therein. Then, dehydration baking is carried out at a temperature low enough not to decompose the tBOC group to cause cross-linking of polyhydroxystyrene. When deep UV irradiation is performed before dehydration baking, an acid is generated, so that decomposition and crosslinking of tBOC occur simultaneously. In this case, the volumetric shrinkage is large, but the crosslinking density is high, so that the heat resistance is further improved. The other is to immerse in a solution containing a cross-linking agent after pattern formation to diffuse the cross-linking agent in the pattern. After that, baking is performed at a low temperature at which decomposition of the tBOC group does not occur to cause crosslinking. At this time, by adding a strong acid, the acid diffuses in the same manner as the crosslinking agent, and at the same time as the crosslinking, tB
OC decomposition occurs. Therefore, the same effect as irradiation with deep ultraviolet rays before dehydration baking can be expected.

【0008】現像液としては、テトラアルキルアンモニ
ウムヒドロキシドのうち、テトラメチルアンモニウムヒ
ドロキシド水溶液が一般に使用されるが、架橋剤として
は水溶性のヘキサメチロールメラミン、フェニレンジア
ミン、ベンゼンジカルボン酸、ベンゼンジスルホン酸や
キシリレングリコールなど多官能性化合物が有効であっ
た。架橋剤の添加量は0.5から15重量%まで変化さ
せることができるが、現像液のアルカリ濃度を変化させ
るため、十分制御する必要がある。すなわち、酸性の架
橋剤の場合現像速度が遅くなるので、現像時間を増加さ
せる必要がある。逆に塩基性の架橋剤の場合、現像速度
が速くなるので、現像時間を短くする必要が生じる。
Of the tetraalkylammonium hydroxides, an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide is generally used as the developing solution, and water-soluble hexamethylolmelamine, phenylenediamine, benzenedicarboxylic acid, benzenedisulfonic acid is used as the crosslinking agent. Polyfunctional compounds such as and xylylene glycol were effective. The addition amount of the cross-linking agent can be changed from 0.5 to 15% by weight, but it needs to be sufficiently controlled because it changes the alkali concentration of the developer. That is, in the case of an acidic cross-linking agent, the developing speed becomes slower, so it is necessary to increase the developing time. On the contrary, in the case of a basic cross-linking agent, the developing speed becomes faster, so that it is necessary to shorten the developing time.

【0009】パターン形成後浸漬処理する場合、その浸
漬溶液としてはパターンを溶解しない水溶液又は、クロ
ロベンゼンやキシレンなどの非極性有機溶媒を使用する
必要がある。アルコール、ケトン系溶媒はパターンを溶
解するため使用できない。水溶液の場合、上記水溶性の
多官能性化合物が使用できる。クロロベンゼンなどの有
機溶媒を使用する場合、架橋剤として多官能エポキシ化
合物を使用することができる。架橋反応の触媒となる強
酸はトリフルオロ酢酸、トリフルオロメタンスルホン
酸、パラトルエンスルホン酸を使用できる。架橋剤の添
加量は現像液の場合より、多くすることができるが、3
0%以上になるとレジストパターンが溶液に一部溶解す
るようになる問題があるので、それ未満に抑制する必要
がある。処理液の温度を高くすることにより、パターン
中への酸と架橋剤の拡散を促進することができる。
When the immersion treatment is carried out after the pattern formation, it is necessary to use an aqueous solution which does not dissolve the pattern or a non-polar organic solvent such as chlorobenzene or xylene as the immersion solution. Alcohol and ketone solvents cannot be used because they dissolve the pattern. In the case of an aqueous solution, the above water-soluble polyfunctional compound can be used. When using an organic solvent such as chlorobenzene, a polyfunctional epoxy compound can be used as a crosslinking agent. Trifluoroacetic acid, trifluoromethanesulfonic acid, or paratoluenesulfonic acid can be used as a strong acid that serves as a catalyst for the crosslinking reaction. The amount of the cross-linking agent added can be larger than that in the case of the developer, but
If it is 0% or more, there is a problem that the resist pattern is partially dissolved in the solution, so it is necessary to suppress it to less than that. By increasing the temperature of the treatment liquid, diffusion of the acid and the cross-linking agent into the pattern can be promoted.

【0010】tBOC系化学増幅型レジストでパターン
を形成したのち、100℃のホットプレート上で2分間
脱水ベークした。そのサンプルを120℃以上でベーク
すると1μm以下のパターンはほとんど変化しないが、
100μm以上のパターンは収縮のため、パターンエッ
ジの後退を生じる。特に140℃以上になるとこの変化
量は大きくなり、5μm以上の後退を生じる。これに対
し、脱水ベークの前にパターンを上記処理液に浸漬し架
橋剤を拡散させ、レジストポリマーを架橋させることに
より、パターンを強化したものはパターン変形が小さく
LSIプロセスで使用できることを確認した。ベースポ
リマーの軟化温度以下ではパターン変形を小さくできる
が、ポリヒドロキシスチレンをベースポリマーに使用し
た場合、180℃までパターン変形を抑制できる。
After forming a pattern with tBOC type chemically amplified resist, dehydration baking was performed on a hot plate at 100 ° C. for 2 minutes. When the sample is baked at 120 ° C. or higher, the pattern of 1 μm or less hardly changes,
A pattern having a size of 100 μm or more shrinks, so that the pattern edge recedes. In particular, when the temperature is 140 ° C. or higher, this change amount becomes large, and a recession of 5 μm or more occurs. On the other hand, it was confirmed that before the dehydration bake, the pattern was reinforced by dipping the pattern in the above-mentioned treatment liquid to diffuse the crosslinking agent to crosslink the resist polymer, and thus the pattern deformation was small and could be used in the LSI process. The pattern deformation can be reduced below the softening temperature of the base polymer, but when polyhydroxystyrene is used as the base polymer, the pattern deformation can be suppressed up to 180 ° C.

【0011】[0011]

【実施例】本発明を以下の実施例で説明するが、本発明
はこれら実施例に限定されない。
The present invention will be described in the following examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0012】実施例1 ポリヒドロキシスチレンの水酸基の一部が tBOC化された樹脂 80.6重量部 3,3−ビス〔p−(t−ブトキシカルボニルオキシ) フェニル〕ブタン酸t−ブチルエステル 14重量部 ビス(p−t−ブチルフェニル)ヨードニウム トリフルオロメタンスルホネート 5重量部 ジグライム(溶媒) 400重量部 からなるレジスト溶液をシリコン基板に3000rpm
でスピン塗布し、ホットプレート上にて100℃で1分
間プリベークした。膜厚は0.9μmであった。
Example 1 Resin in which a part of the hydroxyl groups of polyhydroxystyrene was converted to tBOC 80.6 parts by weight 3,3-bis [p- (t-butoxycarbonyloxy) phenyl] butanoic acid t-butyl ester 14 parts by weight Part Bis (pt-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate 5 parts by weight Diglyme (solvent) 400 parts by weight of a resist solution on a silicon substrate at 3000 rpm
Spin coating was performed and prebaked at 100 ° C. for 1 minute on a hot plate. The film thickness was 0.9 μm.

【0013】上記レジスト膜に加速電圧30kVの電子
線で描画したのち、75℃のホットプレート上でPEB
を行った。続いて2.0%のテトラメチルアンモニウム
ヒドロキシド(TMAH)の水溶液にヘキサメチロール
メラミンを3重量%添加した現像液を用いて1分間現像
を行い、水で1分間リンスした。ポジ型の特性を示し、
Do 感度は2μC/cm2 であった。ヘキサメチロール
メラミンを添加しない場合、4μC/cm2 であり、架
橋剤添加により高感度となる。得られたレジストパター
ンを100℃の脱水ベークにより架橋させることによ
り、140℃のベークでもパターン変形を生じないこと
を確認した。
After drawing on the resist film with an electron beam having an accelerating voltage of 30 kV, PEB was performed on a hot plate at 75 ° C.
I went. Subsequently, development was carried out for 1 minute using a developer obtained by adding 3% by weight of hexamethylolmelamine to an aqueous solution of 2.0% tetramethylammonium hydroxide (TMAH), and rinsed with water for 1 minute. Shows positive characteristics,
The Do sensitivity was 2 μC / cm 2 . When hexamethylolmelamine is not added, it is 4 μC / cm 2 , and the addition of a crosslinking agent provides high sensitivity. By cross-linking the obtained resist pattern by dehydration baking at 100 ° C., it was confirmed that pattern deformation did not occur even at 140 ° C. baking.

【0014】実施例2及び3 実施例1の架橋剤ヘキサメチロールメラミンに代えて、
下記表1の架橋剤を用いて実施例1と同様の方法でパタ
ーン変形の評価を行った。いずれの場合も140℃でパ
ターン変形を生じないことを確認した。
Examples 2 and 3 Instead of the cross-linking agent hexamethylolmelamine of Example 1,
The pattern deformation was evaluated in the same manner as in Example 1 using the crosslinking agents shown in Table 1 below. In each case, it was confirmed that pattern deformation did not occur at 140 ° C.

【0015】[0015]

【表1】 [Table 1]

【0016】実施例4〜8 実施例1と同様に露光・PEBしたのち、2.0重量%
TMAH水溶液で1分間現像した。得られたパターンを
表2に示す架橋剤を5重量%含む水溶液で1分間浸漬処
理したのち、脱水ベークによりパターンを架橋させた。
この場合、実施例1〜3よりも架橋剤濃度が高いため、
架橋密度が高く、160℃のベークでもパターン変形を
生じないことを確認した。
Examples 4 to 8 After exposure and PEB in the same manner as in Example 1, 2.0% by weight
It was developed with an aqueous TMAH solution for 1 minute. The obtained pattern was immersed in an aqueous solution containing 5% by weight of the crosslinking agent shown in Table 2 for 1 minute, and then the pattern was crosslinked by dehydration baking.
In this case, since the crosslinking agent concentration is higher than in Examples 1 to 3,
It was confirmed that the crosslink density was high and that pattern deformation did not occur even when baked at 160 ° C.

【0017】[0017]

【表2】 [Table 2]

【0018】実施例9〜11 実施例4〜8における処理液に触媒となるトリフルオロ
酢酸(実施例9)、トリフルオロメタンスルホン酸(実
施例10)、パラトルエンスルホン酸(実施例11)を
5重量%添加した処理液を用い、実施例4〜8と同様の
方法でパターン変形を評価した。パターンに触媒の強酸
が架橋剤と同時に拡散するため、架橋反応が完全であ
り、180℃のベークでもパターン変形のないことを確
認した。
Examples 9-11 Trifluoroacetic acid (Example 9), trifluoromethanesulfonic acid (Example 10), and paratoluenesulfonic acid (Example 11), which serve as catalysts, were added to the treatment liquids of Examples 4-8. Pattern deformation was evaluated in the same manner as in Examples 4 to 8 using the treatment liquid added in an amount of wt%. It was confirmed that the strong acid of the catalyst diffused into the pattern at the same time as the cross-linking agent, so that the cross-linking reaction was complete and there was no pattern deformation even when baked at 180 ° C.

【0019】実施例12 架橋剤としてエポン815(ワコー製)を用いて、クロ
ロベンゼンの5重量%溶液を調製した。実施例4〜8と
同様に得られたパターンをその液に1分間浸漬し、パタ
ーン変形を評価した。140℃のベークでも変形のない
ことを確認した。
Example 12 A 5 wt% solution of chlorobenzene was prepared using Epon 815 (manufactured by Wako) as a crosslinking agent. The patterns obtained in the same manner as in Examples 4 to 8 were immersed in the solution for 1 minute, and the pattern deformation was evaluated. It was confirmed that there was no deformation even when baked at 140 ° C.

【0020】実施例13 実施例4〜8において、浸漬処理における液温を80℃
にした時、パターンへの架橋剤の拡散と架橋反応が促進
された。このため、得られたレジストパターンを100
℃の脱水ベークにより架橋させることにより、いずれも
180℃のベークでもパターン変形を生じないことを確
認した。
Example 13 In Examples 4 to 8, the liquid temperature in the immersion treatment was 80 ° C.
When, the diffusion of the crosslinking agent into the pattern and the crosslinking reaction were promoted. Therefore, the obtained resist pattern is 100
It was confirmed that the cross-linking by dehydration baking at ℃ did not cause pattern deformation even by baking at 180 ℃.

【0021】実施例14 実施例1において脱水ベークの前に遠紫外線を照射し
た。続いて脱水ベークしたところ、10%の体積収縮が
生じたが、200℃以上の耐熱性が認められた。また、
フッ酸水溶液での基板からのはく離耐性が改善された。
Example 14 Far-ultraviolet rays were irradiated before dehydration baking in Example 1. Subsequent dehydration baking resulted in 10% volume shrinkage, but heat resistance of 200 ° C. or higher was recognized. Also,
The resistance to peeling from the substrate in an aqueous hydrofluoric acid solution was improved.

【0022】[0022]

【発明の効果】本発明のパターン形成方法は、tBOC
系化学増幅型レジストのパターン形成において、パター
ンに架橋剤を拡散させそしてベース樹脂と架橋させるこ
とにより、エッチングにおけるパターン変形を抑制でき
る特徴を有する。この方法により、高精度のエッチング
が可能となり、寸法制御性に優れているため半導体集積
回路の微細加工に有用である。また、フッ酸水溶液に対
するはく離耐性が大幅に改善される効果があった。
The pattern forming method of the present invention is based on tBOC.
In the pattern formation of the chemically amplified resist, the cross-linking agent is diffused in the pattern and cross-linked with the base resin, so that the pattern deformation during etching can be suppressed. This method enables highly precise etching and has excellent dimensional controllability, and is useful for fine processing of semiconductor integrated circuits. In addition, the peeling resistance to the hydrofluoric acid aqueous solution was significantly improved.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G03F 7/38 511 7/40 501 H01L 21/027 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location G03F 7/38 511 7/40 501 H01L 21/027

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 化学増幅型ポジレジスト材料に用いられ
る現像液において、テトラアルキルアンモニウムヒドロ
キシドを含む現像液中に、ヘキサメチロールメラミン、
フェニレンジアミン、キシリレングリコールから選ばれ
た1種以上の架橋剤が添加されてなることを特徴とする
現像液。
1. A developer used for a chemically amplified positive resist material, wherein hexamethylolmelamine is added to a developer containing tetraalkylammonium hydroxide.
A developer comprising one or more cross-linking agents selected from phenylenediamine and xylylene glycol.
【請求項2】 ポリヒドロキシスチレン誘導体を含む化
学増幅型ポジレジストに用いるパターン形成方法におい
て、露光後に熱処理する工程、アルカリ水溶液に架橋剤
を添加した現像液で現像する工程、及び脱水ベークする
工程が含まれることを特徴とするパターン形成方法。
2. A pattern forming method used for a chemically amplified positive resist containing a polyhydroxystyrene derivative, which comprises a step of heat treatment after exposure, a step of developing with a developer containing a crosslinking agent added to an alkaline aqueous solution, and a step of dehydration baking. A pattern forming method comprising:
【請求項3】 ポリヒドロキシスチレン誘導体を含む化
学増幅型ポジレジストに用いるパターン形成方法におい
て、露光後に熱処理する工程、アルカリ水溶液に架橋剤
を添加した現像液で現像する工程、及び遠紫外線照射後
に熱処理する工程が含まれることを特徴とするパターン
形成方法。
3. A pattern forming method used for a chemically amplified positive resist containing a polyhydroxystyrene derivative, a step of performing a heat treatment after exposure, a step of developing with a developer containing a crosslinking agent added to an alkaline aqueous solution, and a heat treatment after irradiation with deep ultraviolet rays. A method for forming a pattern, which comprises the step of:
【請求項4】 ポリヒドロキシスチレン誘導体を含む化
学増幅型ポジレジストに用いるパターン形成方法におい
て、露光後に熱処理する工程、アルカリ水溶液で現像す
る工程、架橋剤を含む溶液に浸漬処理する工程、及び脱
水ベークする工程が含まれることを特徴とするパターン
形成方法。
4. A pattern forming method used for a chemically amplified positive resist containing a polyhydroxystyrene derivative, a step of heat treatment after exposure, a step of developing with an alkaline aqueous solution, a step of immersion treatment in a solution containing a crosslinking agent, and a dehydration bake. A method for forming a pattern, which comprises the step of:
【請求項5】 ポリヒドロキシスチレン誘導体を含む化
学増幅型ポジレジストに用いるパターン形成方法におい
て、露光後に熱処理する工程、アルカリ水溶液で現像す
る工程、架橋剤と強酸を含む溶液に浸漬処理する工程、
及び脱水ベークする工程が含まれることを特徴とするパ
ターン形成方法。
5. A pattern forming method used for a chemically amplified positive resist containing a polyhydroxystyrene derivative, a step of heat treatment after exposure, a step of developing with an alkaline aqueous solution, a step of dipping treatment in a solution containing a crosslinking agent and a strong acid,
And a pattern forming method including a step of dehydration baking.
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