JPH0954438A - Photoresist pattern and its forming method - Google Patents

Photoresist pattern and its forming method

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JPH0954438A
JPH0954438A JP7209430A JP20943095A JPH0954438A JP H0954438 A JPH0954438 A JP H0954438A JP 7209430 A JP7209430 A JP 7209430A JP 20943095 A JP20943095 A JP 20943095A JP H0954438 A JPH0954438 A JP H0954438A
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photoresist pattern
pattern
resist
positive resist
chemically amplified
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Atsumi Yamaguchi
敦美 山口
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a photoresist pattern in which a pattern showing high verticality of side faces cap be maintained even when the pattern is large in size, and to obtain its forming method. SOLUTION: A positive resist 5a is formed on a base layer 1 and a chemically amplified crosslinked negative resist pattern 2a having a line length L4 and high verticality of side faces is formed on the side wall around the positive resist 5a. Even when the pattern is baked, the chemically amplified crosslinked negative resist pattern 2a maintains the high verticality and the positive resist 5a which has a large volume hardly shrinks by baking. Therefore, the photoresist pattern 6 can maintain high verticality of side faces.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明はフォトレジストパ
ターンの形成方法に関し、特に化学増幅架橋型ネガレジ
ストを用いたフォトレジストパターン及びその形成方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a photoresist pattern, and more particularly to a photoresist pattern using a chemically amplified cross-linked negative resist and a method for forming the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の製造工程において、半導体
基板等の下地層に対してエッチングやイオン注入等の選
択的な加工が施される。そのような加工を施す場合、ま
ず下地層の被加工部分を選択的に保護する目的で、紫外
線、X線、電子線等の活性光線に感光する組成物、いわ
ゆる感光性レジスト被膜(以後レジストと呼称)を下地
層上に形成する。
2. Description of the Related Art In a semiconductor device manufacturing process, an underlying layer such as a semiconductor substrate is selectively processed by etching or ion implantation. In the case of performing such processing, first, for the purpose of selectively protecting the processed portion of the underlayer, a composition that is exposed to actinic rays such as ultraviolet rays, X-rays, and electron beams, a so-called photosensitive resist film (hereinafter referred to as resist) (Name) is formed on the underlayer.

【0003】活性光線が紫外線,X線の場合、マスクを
用いて、電子線の場合は直接描画によって下地層上にフ
ォトレジストパターンを形成する。レジストにはポジ型
とネガ型があり、前者は露光部が現像液に溶解するが未
露光部が溶解しないレジストであり、後者は逆の特性を
有するレジストである。現在、半導体装置の製造には一
般にポジレジストの方が多く用いられ、しかもそれはナ
フトキノンジアジド化合物からなる感光剤とノボラック
樹脂のようなアルカリ可溶性樹脂からなるベース樹脂と
で構成されるものが主流である。
When the actinic ray is an ultraviolet ray or an X-ray, a mask is used, and when the actinic ray is an electron beam, a photoresist pattern is formed on the underlayer by direct drawing. The resist is classified into a positive type and a negative type. The former is a resist in which an exposed portion is dissolved in a developing solution but the unexposed portion is not dissolved, and the latter is a resist having reverse characteristics. At present, positive resists are generally used in the manufacture of semiconductor devices, and those consisting of a photosensitizer composed of a naphthoquinonediazide compound and a base resin composed of an alkali-soluble resin such as a novolak resin are mainly used. .

【0004】ところで、近年の半導体装置の高性能化・
高集積化に伴い、高エネルギーのイオン注入および高精
度のエッチング加工が必要となり、さらに回路パターン
の微細化とマスクにデザインされた回路パターンの転写
に対して高度な正確さが要求されている。特に、高エネ
ルギーのイオン注入を行う場合、レジストの膜厚が薄い
とレジスト下の下地層にイオンが注入されるため、通常
より厚い膜厚を必要とする。しかし、膜厚が厚くなるに
つれて高い解像力と良好な形状、即ちエッジ部の垂直性
が高いパターン形状を得ることは難しくなる。
By the way, in recent years, semiconductor devices with higher performance
With high integration, high-energy ion implantation and high-precision etching are required, and further high precision is required for miniaturization of circuit patterns and transfer of circuit patterns designed on a mask. In particular, when ion implantation with high energy is performed, if the resist film is thin, ions are injected into the underlying layer below the resist, so that a thicker film than usual is required. However, as the film thickness increases, it becomes difficult to obtain a high resolution and a good shape, that is, a pattern shape in which the verticality of the edge portion is high.

【0005】そこで、まず、従来のポジ型のレジスト
(以下ポジレジスト)のみで構成されるフォトレジスト
パターンと、ネガ型のレジスト(以下ネガレジスト)の
みで構成されるフォトレジストパターンとの形成方法に
ついて説明する。まず、従来のポジレジストのみで構成
されるフォトレジストパターンの形成方法を図11〜図
14を用いて説明する。まず、図11を参照して、下地
層1の上にポジレジスト5を塗布し、85℃で70秒間
プリベークを行う。この場合、ポジレジスト5の膜厚を
例えば約5μmとして形成する。
Therefore, first, a method of forming a conventional photoresist pattern composed only of a positive resist (hereinafter referred to as positive resist) and a photoresist pattern composed only of a negative resist (hereinafter referred to as negative resist) will be described. explain. First, a conventional method of forming a photoresist pattern composed of only positive resist will be described with reference to FIGS. First, referring to FIG. 11, positive resist 5 is applied on underlayer 1 and prebaked at 85 ° C. for 70 seconds. In this case, the positive resist 5 is formed with a film thickness of, for example, about 5 μm.

【0006】次に、図12を参照して、露光光4として
i線(波長365nm)を照射して露光するためのステ
ッパー(縮小投影露光装置)を用い、所望のフォトレジ
ストのパターン形状を有するフォトマスク3を介して露
光光4をポジレジスト5に例えば露光エネルギー800
mJ/cm2 で照射する。
Referring to FIG. 12, a stepper (reduction projection exposure apparatus) for irradiating and exposing the i-line (wavelength 365 nm) as the exposure light 4 is used to form a desired photoresist pattern. The exposure light 4 is transmitted through the photomask 3 to the positive resist 5 with, for example, exposure energy 800.
Irradiate at mJ / cm 2 .

【0007】次に、図13を参照して、露光後ベーク
(Post Exposure Bake:以後PEBと略記)を120℃
で90秒間行う。
Next, referring to FIG. 13, a post exposure bake (hereinafter abbreviated as PEB) is performed at 120 ° C.
For 90 seconds.

【0008】その後、アルカリ性水溶液(2.38重量
%の水酸化テトラメチルアンモニウム)を用いて現像を
行い、図14に示すようなフォトレジストパターン5b
を形成する。
After that, development is performed using an alkaline aqueous solution (2.38% by weight of tetramethylammonium hydroxide) to form a photoresist pattern 5b as shown in FIG.
To form

【0009】ここで、図14に示すフォトレジストパタ
ーンの一具体例として、市販のi線用ポジレジストを用
いて形成されたフォトレジストパターン5bの部分拡大
図を図15に示す。図15に示すフォトレジストパター
ンにおいて、下地層1の上に形成されたポジレジスト5
bの側壁部分の傾斜幅L3は下地層1の表面方向のポジ
レジストパターン寸法が大きいほど大きくなり、パター
ン寸法が1000μm以上のフォトレジストパターンで
は傾斜幅L3は約1.8μmとなっている。この原因
は、ポジレジスト(上述のナフトキノンジアジド化合物
からなる感光剤とノボラック樹脂のようなアルカリ可溶
性樹脂からなるベース樹脂とで構成される)では、膜内
での露光光吸収によりレジスト表面付近と比べてレジス
ト裏面付近になるほど露光光の強度が弱まるためであ
る。
Here, as a specific example of the photoresist pattern shown in FIG. 14, a partial enlarged view of a photoresist pattern 5b formed by using a commercially available i-line positive resist is shown in FIG. In the photoresist pattern shown in FIG. 15, the positive resist 5 formed on the underlayer 1
The inclination width L3 of the side wall portion of b increases as the size of the positive resist pattern in the surface direction of the underlayer 1 increases, and the inclination width L3 is about 1.8 μm for a photoresist pattern having a pattern size of 1000 μm or more. This is because the positive resist (composed of the photosensitizer made of the above-mentioned naphthoquinonediazide compound and the base resin made of an alkali-soluble resin such as a novolak resin) absorbs exposure light in the film and is closer to the resist surface. This is because the intensity of the exposure light becomes weaker nearer the back surface of the resist.

【0010】従って、高エネルギーのイオン注入を行う
場合、傾斜の膜厚が比較的厚い部分はイオンを通さず、
比較的薄い部分はイオンを通す場合が生じるため、傾斜
下における下地層1にイオン注入される部分とされない
部分が生じる。従って、実質的なパターン寸法L1は、
所望のパターン寸法L2より最大で傾斜幅L3の分だけ
長くなる。
Therefore, when high-energy ion implantation is performed, ions do not pass through the portion where the film thickness of the slope is relatively large,
Since ions may pass through the relatively thin portion, there is a portion where ions are implanted into the underlying layer 1 and a portion where ions are not implanted under the inclination. Therefore, the substantial pattern dimension L1 is
It becomes longer than the desired pattern dimension L2 by a maximum of the inclination width L3.

【0011】また、この説明では、ポジレジスト5の膜
厚が約5μmの場合を用いて説明しているが、ポジレジ
スト5の膜厚が約2μmを越えたあたりから、傾斜幅L
3が大きくなり始め、また、一般にポジレジストは、パ
ターン寸法が大きいほど、傾斜幅は大きくなる。
Further, in this description, the case where the film thickness of the positive resist 5 is about 5 μm has been described, but when the film thickness of the positive resist 5 exceeds about 2 μm, the inclination width L
3 starts to increase, and generally in a positive resist, the larger the pattern size, the larger the inclination width.

【0012】このように、ポジレジストのみで構成され
るフォトレジストパターンは、そのパターン寸法が大き
いほど、側壁部分に大きい傾斜が生じるという短所があ
る。
As described above, the photoresist pattern formed only of the positive resist has a disadvantage that the larger the pattern dimension, the larger the inclination of the side wall portion.

【0013】次に、従来のネガレジストとして化学増幅
架橋型ネガレジストのみで構成されるフォトレジストパ
ターンの形成方法を図16〜図19を用いて説明する。
まず、図16を参照して、下地層1の上に化学増幅架橋
型ネガレジスト2を塗布し、110℃で70秒間プリベ
ークを行う。この場合、化学増幅架橋型ネガレジスト2
の膜厚を例えば約5μmとして形成する。
Next, a method of forming a photoresist pattern composed only of a chemically amplified cross-linked negative resist as a conventional negative resist will be described with reference to FIGS.
First, referring to FIG. 16, a chemically amplified cross-linked negative resist 2 is applied on underlayer 1 and prebaked at 110 ° C. for 70 seconds. In this case, the chemically amplified cross-linked negative resist 2
Is formed to have a film thickness of, for example, about 5 μm.

【0014】次に、図17を参照して、露光光4として
i線を照射して露光するためのステッパーを用い、フォ
トマスク3を介して露光光4を所望のフォトレジストパ
ターンの形状以外の化学増幅型ネガレジスト2に例えば
露光エネルギー110mJ/cm2 で照射する。
Next, referring to FIG. 17, a stepper for irradiating and exposing the i-line as the exposure light 4 is used to expose the exposure light 4 through the photomask 3 to a shape other than a desired photoresist pattern shape. The chemically amplified negative resist 2 is irradiated with an exposure energy of 110 mJ / cm 2 , for example.

【0015】次に、図18を参照して、PEBを100
℃で120秒間行う。
Next, referring to FIG.
Perform at 120 ° C. for 120 seconds.

【0016】その後、アルカリ性水溶液(2.38重量
%の水酸化テトラメチルアンモニウム)を用いて現像を
行ない、図19に示すようなフォトレジストパターン2
bを形成する。
Thereafter, development is carried out using an alkaline aqueous solution (2.38% by weight of tetramethylammonium hydroxide) to form a photoresist pattern 2 as shown in FIG.
b is formed.

【0017】このフォトレジストパターン2bも、ポジ
レジストと同様にパターン寸法が大きいほど、その側壁
部分の傾斜幅L3は大きくなるが、パターン寸法が10
00μm以上のフォトレジストパターンでもその傾斜幅
はポジレジストの2分の1以下の約0.85μmであ
る。なお、この現象は後述するように収縮現象によって
生じる。
Similarly to the positive resist, the larger the pattern size of the photoresist pattern 2b is, the larger the inclination width L3 of the side wall portion of the photoresist pattern 2b becomes.
Even with a photoresist pattern of 00 μm or more, its inclination width is about 0.85 μm, which is less than half that of the positive resist. This phenomenon is caused by a contraction phenomenon as described later.

【0018】このように化学増幅架橋型ネガレジストの
方がポジレジストよりも、垂直性の高いフォトレジスト
パターンを形成できるという長所がある。この原因は、
化学増幅架橋型ネガレジストが透明性が高いため、厚膜
でもレジスト表面付近から裏面付近にかけて露光光の光
強度の減衰はほとんどないためである。
As described above, the chemically amplified cross-linking negative resist has an advantage that a photoresist pattern having higher verticality can be formed than the positive resist. This is because
This is because the chemically amplified cross-linking negative resist has high transparency, so that even with a thick film, there is almost no attenuation of the light intensity of the exposure light from near the resist surface to near the back surface.

【0019】ところが、この化学増幅架橋型ネガレジス
トは、図20を参照して、現像後にベークを行なうとフ
ォトレジストパターン2bの収縮がさらに起こり、フォ
トレジストパターン2bの側壁部分の傾斜幅L3は現像
直後よりも大きくなるという短所がある。一例として、
現像後に150℃で90秒間のベークを行なった場合
に、傾斜幅L3はベークを行う前より約0.2μm大き
くなる。従って、以上3回のベークを行うとフォトレジ
ストパターン2bのエッジの傾斜幅は1.05μmとな
る。
However, in this chemically amplified cross-linked negative resist, as shown in FIG. 20, when baking is performed after development, shrinkage of the photoresist pattern 2b further occurs, and the inclination width L3 of the sidewall portion of the photoresist pattern 2b is developed. It has the disadvantage of being larger than immediately after. As an example,
When baking is performed at 150 ° C. for 90 seconds after the development, the inclination width L3 is about 0.2 μm larger than that before the baking. Therefore, when the baking is performed three times, the inclination width of the edge of the photoresist pattern 2b becomes 1.05 μm.

【0020】従って、高エネルギーのイオン注入を行う
場合、傾斜の膜厚が比較的厚い部分はイオンを通さず、
比較的薄い部分はイオンを通す場合が生じるため、傾斜
下における下地層1にイオン注入される部分とされない
部分が生じる。従って、実質的なパターン寸法L1は、
所望のパターン寸法L2より最大で傾斜幅L3の分だけ
短くなる。
Therefore, when high-energy ion implantation is performed, ions do not pass through the portion where the film thickness of the slope is relatively thick,
Since ions may pass through the relatively thin portion, there is a portion where ions are implanted into the underlying layer 1 and a portion where ions are not implanted under the inclination. Therefore, the substantial pattern dimension L1 is
It becomes shorter than the desired pattern dimension L2 by a maximum of the inclination width L3.

【0021】次に、この化学増幅架橋型ネガレジストの
収縮のメカニズムについて詳細に説明する。ここで説明
する化学増幅架橋型ネガレジストは、ベース樹脂である
ノボラック樹脂と架橋剤として働くメラミン系化合物お
よび光酸発生剤とで構成される。このような化学増幅架
橋型ネガレジストに所定の光が照射されると、レジスト
中では光酸発生剤から酸が発生する。そして、PEBを
施すことで酸を触媒として架橋剤とベース樹脂との間で
架橋反応が起こり、現像液に対して不溶化するわけであ
るが、このPEB時の架橋反応によって露光部のレジス
トはいくらかの収縮現象を起こす。当然ながら、フォト
レジストパターンのパターン寸法が大きいほどその収縮
量も多くなり、その側壁部分の傾斜幅が大きくなる。さ
らに、現像後のベークにおいても残存する酸によって架
橋反応が進むため、フォトレジストの体積に応じてその
側壁部分の傾斜幅が大きくなってしまう。
Next, the contraction mechanism of the chemically amplified negative resist will be described in detail. The chemically amplified cross-linking negative resist described here is composed of a novolak resin as a base resin, a melamine compound that acts as a cross-linking agent, and a photo-acid generator. When such a chemically amplified cross-linking negative resist is irradiated with predetermined light, an acid is generated from the photo-acid generator in the resist. Then, when PEB is applied, a crosslinking reaction occurs between the crosslinking agent and the base resin using an acid as a catalyst to insolubilize it in the developing solution. Cause the contraction phenomenon. As a matter of course, the larger the pattern size of the photoresist pattern, the greater the amount of shrinkage, and the greater the inclination width of the side wall portion. Furthermore, the cross-linking reaction is promoted by the remaining acid even after the baking after the development, so that the inclination width of the side wall of the photoresist becomes large depending on the volume of the photoresist.

【0022】一方、ポジレジストは、架橋型反応などの
化学的な反応は生じないため、現像後にベークを行って
も、収縮が生じないという長所がある。
On the other hand, the positive resist does not cause a chemical reaction such as a cross-linking type reaction, and therefore has an advantage that it does not shrink even if baked after development.

【0023】[0023]

【発明が解決しようとする課題】以上説明したようにポ
ジレジストのみで構成されるフォトレジストパターン
は、パターン寸法が大きいほど、その側壁部分に大きい
傾斜が生じるという問題点がある。
As described above, the photoresist pattern formed only of the positive resist has a problem that the larger the pattern dimension, the larger the inclination of the side wall portion thereof.

【0024】また、化学増幅架橋型ネガレジストのみで
構成されるフォトレジストパターンでも、現像後にベー
クを行なうと、パターン寸法が大きいほど、その側壁部
分に大きい傾斜が生じるという問題点がある。
Further, even with a photoresist pattern composed only of a chemically amplified cross-linking negative resist, there is a problem that when baking is carried out after development, the larger the pattern size, the larger the inclination of the side wall portion.

【0025】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたものであり、パターン寸法が大きくても垂直
性の高いパターン形状を維持できるフォトレジストパタ
ーン及びその形成方法を得ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to obtain a photoresist pattern capable of maintaining a highly vertical pattern shape even if the pattern dimension is large, and a method for forming the same. To do.

【0026】[0026]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
課題解決手段は、下地層上に形成されるポジレジストパ
ターンと、前記ポジレジストパターンの周囲の側壁部分
に形成され、かつエッジを実質的に垂直に維持できる線
幅で形成された化学増幅架橋型ネガレジストパターンと
を備える。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a positive resist pattern formed on an underlayer and a side wall portion around the positive resist pattern, and an edge is formed. And a chemically amplified cross-linked negative resist pattern having a line width that can be maintained substantially vertical.

【0027】本発明の請求項2に係る課題解決手段にお
いて、前記線幅は5μm以下である。
In the problem solving means according to claim 2 of the present invention, the line width is 5 μm or less.

【0028】本発明の請求項3に係る課題解決手段は、
下地層を準備する工程と、前記下地層上に化学増幅架橋
型ネガレジストを塗布する工程と、前記化学増幅架橋型
ネガレジストを選択的に除去して、所望のフォトレジス
トパターンの形状の輪郭部分のみの形状であり、かつエ
ッジを実質的に垂直に維持できる線幅の形状の化学増幅
架橋型ネガレジストパターンを残す工程と、前記ネガレ
ジストの除去により露出した下地層上にポジレジストを
塗布する工程と、前記所望のフォトレジストパターンの
形状の輪郭部分より外側の前記ポジレジストを選択的に
除去する工程とを備える。
The problem solving means according to claim 3 of the present invention is
A step of preparing an underlayer, a step of applying a chemically amplified crosslinkable negative resist on the underlayer, and a step of selectively removing the chemically amplified crosslinkable negative resist to form a contour portion of a desired photoresist pattern shape. And a step of leaving a chemically amplified cross-linking negative resist pattern having a line width shape capable of maintaining the edges substantially vertical, and applying a positive resist on the underlayer exposed by the removal of the negative resist. And a step of selectively removing the positive resist outside the contour portion of the shape of the desired photoresist pattern.

【0029】本発明の請求項4に係る課題解決手段にお
いて、前記線幅は5μm以下である。
In the problem solving means according to claim 4 of the present invention, the line width is 5 μm or less.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

実施の形態1.図1は本発明の実施の形態1におけるフ
ォトレジストパターンを示す図である。図1中の1は下
地層、2aはベース樹脂であるノボラック樹脂と架橋剤
として働くメラミン系化合物および光酸発生剤とで構成
される化学増幅架橋型ネガレジストパターン、5aはポ
ジレジスト(ポジレジストパターン)である。化学増幅
架橋型ネガレジスト2a、ポジレジスト5aよりフォト
レジストパターン6を構成する。
Embodiment 1. FIG. 1 is a diagram showing a photoresist pattern according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a base layer, 2a is a chemically amplified cross-linking negative resist pattern composed of a novolak resin as a base resin, a melamine compound acting as a cross-linking agent and a photo-acid generator, and 5a is a positive resist (positive resist). Pattern). A photoresist pattern 6 is composed of the chemically amplified cross-linking negative resist 2a and the positive resist 5a.

【0031】図1に示すように、ポジレジスト5aは下
地層1上に形成され、ポジレジスト5aの周囲の側壁部
分には、化学増幅架橋型ネガレジストパターン2aが形
成されている。化学増幅架橋型ネガレジストパターン2
aの線幅L4は垂直性の高い(即ちエッジを実質的に垂
直に維持できる)線幅である。
As shown in FIG. 1, the positive resist 5a is formed on the underlayer 1, and a chemically amplified cross-linking negative resist pattern 2a is formed on the side wall portion around the positive resist 5a. Chemically amplified cross-linked negative resist pattern 2
The line width L4 of a is a line width with high verticality (that is, the edge can be kept substantially vertical).

【0032】このように本形態では、フォトレジストパ
ターンの大部分をポジレジストで形成するとともに、そ
のポジレジストの周囲の側壁部分を垂直性の高い線幅の
化学増幅架橋型ネガレジストパターンで形成すること
で、ポジレジストはベークによる収縮が生じないことよ
り、PEBや現像後のベークによっても大面積のポジレ
ジストや小面積でもパターン寸法の長いポジレジストを
含むフォトレジストパターンの収縮がほぼ生じないた
め、フォトレジストパターンの変形が生じず、垂直性の
高いパターン形状を維持できる。
As described above, in this embodiment, most of the photoresist pattern is formed by the positive resist, and the side wall portions around the positive resist are formed by the chemically amplified cross-linking negative resist pattern having a high vertical line width. Therefore, since the positive resist does not shrink due to baking, shrinking of the photoresist pattern including the positive resist having a large area or the positive resist having a long pattern size even in a small area does not substantially occur due to PEB or baking after development. As a result, the photoresist pattern is not deformed, and the pattern shape having high verticality can be maintained.

【0033】実施の形態2.実施の形態2では、図1に
示す化学増幅架橋型ネガレジストパターン2aの線幅L
4を小さくすればするほど、垂直性が増す。線幅L4を
5μm以下にすれば、ベークによる収縮量が少ないため
より垂直性の高い化学増幅架橋型ネガレジストパターン
2aが得られる。具体例として、後述する実施の形態3
における5回のベークを行っても、形成されたフォトレ
ジストパターン6のエッジの傾斜幅は僅か0.1μm程
度であり、大きな体積を占めるポジレジスト5aには熱
収縮がほぼ生じないため、フォトレジストパターン6の
変形は起こらず、完全な垂直性をほぼ維持する。
Embodiment 2 FIG. In the second embodiment, the line width L of the chemically amplified cross-linked negative resist pattern 2a shown in FIG.
The smaller the value of 4, the higher the verticality. When the line width L4 is 5 μm or less, the amount of shrinkage due to baking is small, so that the chemically amplified cross-linked negative resist pattern 2a having higher verticality can be obtained. As a specific example, a third embodiment described later
Even if the baking is performed 5 times, the inclination width of the edge of the formed photoresist pattern 6 is only about 0.1 μm, and the positive resist 5a occupying a large volume hardly undergoes thermal contraction. The pattern 6 is not deformed, and almost perfect verticality is maintained.

【0034】このように本形態では、線幅L4を5μm
以下とすることで、よりフォトレジストパターンの高い
垂直性が得られる。
As described above, in this embodiment, the line width L4 is 5 μm.
By setting the following, a higher verticality of the photoresist pattern can be obtained.

【0035】実施の形態3.図2〜図9は本発明の実施
の形態3におけるフォトレジストパターンの形成方法を
示す工程図である。
Embodiment 3 FIG. 2 to 9 are process diagrams showing a method of forming a photoresist pattern according to the third embodiment of the present invention.

【0036】まず、図2を参照して、下地層1を準備
し、下地層1上にベース樹脂であるノボラック樹脂と架
橋剤として働くメラミン系化合物および光酸発生剤とで
構成される化学増幅架橋型ネガレジスト2を塗布し、1
10℃で70秒間プリベークを行なう。この場合、化学
増幅架橋型ネガレジスト2の膜厚を例えば約5μmとす
る。
First, referring to FIG. 2, an underlayer 1 is prepared, and a chemical amplification composed of a novolak resin as a base resin, a melamine compound acting as a crosslinker, and a photoacid generator is prepared on the underlayer 1. Apply cross-linkable negative resist 2 and
Pre-bake at 10 ° C. for 70 seconds. In this case, the film thickness of the chemically amplified cross-linked negative resist 2 is, eg, about 5 μm.

【0037】次に、図3を参照して、露光光4としてi
線を照射して露光するためのステッパーを用い、所望の
フォトレジストパターンの輪郭部分のみを描いたフォト
マスク3を介して露光光4を例えば露光エネルギー11
0mJ/cm2 で照射する。
Next, referring to FIG. 3, as the exposure light 4, i
A stepper for irradiating a line to expose is used, and the exposure light 4 is exposed to the exposure energy 11 through the photomask 3 in which only the outline of the desired photoresist pattern is drawn.
Irradiate at 0 mJ / cm 2 .

【0038】次に、図4を参照して、PEBを100℃
で120秒間行なう。
Next, referring to FIG. 4, PEB is heated to 100 ° C.
For 120 seconds.

【0039】次に、図5を参照して、アルカリ性水溶液
(2.38重量%の水酸化テトラメチルアンモニウム)
を用いて現像を行ない、化学増幅架橋型ネガレジスト2
を選択的に除去して、所望のフォトレジストパターンの
輪郭部分のみの形状で、かつ垂直性の高い線幅の形状の
化学増幅架橋型ネガレジストパターン2aを形成する。
またこれとともに、下地層1が露出する。
Next, referring to FIG. 5, an alkaline aqueous solution (2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide).
Chemically amplified cross-linked negative resist 2 developed by using
Are selectively removed to form a chemically amplified cross-linking negative resist pattern 2a having a shape of only a contour portion of a desired photoresist pattern and a shape of a line width having high verticality.
At the same time, the base layer 1 is exposed.

【0040】次に、図6を参照して、露出した下地層1
上にポジレジスト5を塗布し、85℃で70秒間プリベ
ークを行なう。この場合も、ポジレジスト5の膜厚を約
5μmとする。
Next, referring to FIG. 6, the exposed underlayer 1
A positive resist 5 is applied on top and prebaked at 85 ° C. for 70 seconds. Also in this case, the film thickness of the positive resist 5 is set to about 5 μm.

【0041】次に、図7を参照して、ステッパーを用
い、今度は所望するパターン寸法を有するフォトマスク
3を介して露光光4を例えば露光エネルギー800mJ
/cm2 で照射する。
Next, referring to FIG. 7, using a stepper, exposure light 4 is exposed through a photomask 3 having a desired pattern size, for example, an exposure energy of 800 mJ.
/ Cm 2 irradiation.

【0042】次に、図8を参照して、PEBを120℃
で90秒間行なう。
Next, referring to FIG. 8, PEB is heated to 120 ° C.
For 90 seconds.

【0043】次に、図9を参照して、アルカリ性水溶液
を用いて現像を行なうことで、露出した下地層1上にポ
ジレジスト5aを形成する。化学増幅架橋型ネガレジス
トパターン2aとポジレジスト5aとによりフォトレジ
ストパターン6が完成する。
Next, referring to FIG. 9, a positive resist 5a is formed on the exposed underlayer 1 by developing using an alkaline aqueous solution. The photoresist pattern 6 is completed by the chemically amplified cross-linking type negative resist pattern 2a and the positive resist 5a.

【0044】そして、図10に示すように、完成したフ
ォトレジストパターン6に現像後ベークを150℃で9
0秒間行う。以上の5回のベークを行っても、形成され
たフォトレジストパターン6のエッジの傾斜幅は僅か
0.1μm程度であり、また、大きな体積を占めるポジ
レジスト5aには熱収縮がほぼ生じないため、フォトレ
ジストパターン6の変形は起こらず、エッジは完全な垂
直性をほぼ維持する。
Then, as shown in FIG. 10, the completed photoresist pattern 6 is baked at 150 ° C. for 9 days after development.
Perform for 0 seconds. Even if the above baking is performed 5 times, the inclination width of the edge of the formed photoresist pattern 6 is only about 0.1 μm, and the positive resist 5a, which occupies a large volume, does not substantially undergo thermal contraction. Deformation of the photoresist pattern 6 does not occur, and the edge maintains almost perfect verticality.

【0045】以上に説明した本形態によるフォトレジス
トパターンの形成方法と、従来のフォトレジストパター
ンの形成方法とを組み合わせてもよい。例えば、比較的
大面積パターンや比較的小面積でもパターン寸法の長い
パターンに対しては本形態によるフォトレジストパター
ンの形成方法を採用し、それ以外の単に比較的小面積の
パターンに対しては従来のフォトレジストパターンの形
成方法を採用する。その場合、本形態によるフォトレジ
ストパターンの形成方法と従来のフォトレジストパター
ンの形成方法とを同時に行ってもよい。
The photoresist pattern forming method according to the present embodiment described above may be combined with the conventional photoresist pattern forming method. For example, the method of forming a photoresist pattern according to the present embodiment is used for a pattern having a relatively large area or a pattern having a relatively small area and a long pattern size. The photoresist pattern forming method is used. In that case, the photoresist pattern forming method according to the present embodiment and the conventional photoresist pattern forming method may be performed at the same time.

【0046】なお、本形態では、ポジレジスト、化学増
幅架橋型ネガレジストの膜厚の例として、約5μmを用
いたが、その他の膜厚でもよい。なお、従来の技術で説
明したようにポジレジストの膜厚が約2μmを越えたあ
たりから、傾斜幅L3が大きくなり始めるため、膜厚が
約2μm以上を必要とするフォトレジストパターンに対
して有効である。
In this embodiment, about 5 μm is used as an example of the film thickness of the positive resist and the chemically amplified cross-linking negative resist, but other film thicknesses may be used. As described in the related art, since the inclination width L3 starts to increase when the thickness of the positive resist exceeds about 2 μm, it is effective for the photoresist pattern requiring the thickness of about 2 μm or more. Is.

【0047】このように本形態では、パターン寸法が大
きくても垂直性の高いパターン形状を維持できるフォト
レジストパターンが形成できる。
As described above, in the present embodiment, it is possible to form a photoresist pattern capable of maintaining a pattern shape having high verticality even if the pattern dimension is large.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の実施の形態1におけるフォトレジス
トパターンを示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a photoresist pattern according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施の形態3におけるフォトレジス
トパターンの形成方法を示す工程図である。
FIG. 2 is a process diagram showing a method for forming a photoresist pattern in a third embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の実施の形態3におけるフォトレジス
トパターンの形成方法を示す工程図である。
FIG. 3 is a process drawing showing the method for forming a photoresist pattern in the third embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の実施の形態3におけるフォトレジス
トパターンの形成方法を示す工程図である。
FIG. 4 is a process chart showing a method for forming a photoresist pattern in a third embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の実施の形態3におけるフォトレジス
トパターンの形成方法を示す工程図である。
FIG. 5 is a process chart showing a method for forming a photoresist pattern in a third embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の実施の形態3におけるフォトレジス
トパターンの形成方法を示す工程図である。
FIG. 6 is a process chart showing a method for forming a photoresist pattern in a third embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の実施の形態3におけるフォトレジス
トパターンの形成方法を示す工程図である。
FIG. 7 is a process chart showing the method for forming a photoresist pattern in the third embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の実施の形態3におけるフォトレジス
トパターンの形成方法を示す工程図である。
FIG. 8 is a process drawing showing the method for forming a photoresist pattern in the third embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の実施の形態3におけるフォトレジス
トパターンの形成方法を示す工程図である。
FIG. 9 is a process chart showing the method for forming a photoresist pattern in the third embodiment of the present invention.

【図10】 完成したフォトレジストパターンに現像後
ベークを行う工程図である。
FIG. 10 is a process diagram of performing post-development baking on the completed photoresist pattern.

【図11】 従来のポジレジストを用いた場合のフォト
レジストパターンの形成方法を示す工程図である。
FIG. 11 is a process chart showing a method for forming a photoresist pattern when a conventional positive resist is used.

【図12】 従来のポジレジストを用いた場合のフォト
レジストパターンの形成方法を示す工程図である。
FIG. 12 is a process drawing showing a method for forming a photoresist pattern when a conventional positive resist is used.

【図13】 従来のポジレジストを用いた場合のフォト
レジストパターンの形成方法を示す工程図である。
FIG. 13 is a process chart showing a method for forming a photoresist pattern when a conventional positive resist is used.

【図14】 従来のポジレジストを用いた場合のフォト
レジストパターンを示す断面図である。
FIG. 14 is a sectional view showing a photoresist pattern when a conventional positive resist is used.

【図15】 従来の市販のポジレジストを用いた場合の
フォトレジストパターンを示す断面図である。
FIG. 15 is a sectional view showing a photoresist pattern when a conventional commercially available positive resist is used.

【図16】 従来のネガジレジストを用いた場合のフォ
トレジストパターンの形成方法を示す工程図である。
FIG. 16 is a process drawing showing a method for forming a photoresist pattern when a conventional negative resist is used.

【図17】 従来のネガジレジストを用いた場合のフォ
トレジストパターンの形成方法を示す工程図である。
FIG. 17 is a process chart showing a method for forming a photoresist pattern when a conventional negative resist is used.

【図18】 従来のネガジレジストを用いた場合のフォ
トレジストパターンの形成方法を示す工程図である。
FIG. 18 is a process chart showing a method for forming a photoresist pattern when a conventional negative resist is used.

【図19】 従来のネガジレジストを用いた場合のフォ
トレジストパターンの形成方法を示す工程図である。
FIG. 19 is a process chart showing a method for forming a photoresist pattern when a conventional negative resist is used.

【図20】 従来の完成したネガジレジストを用いた場
合のフォトレジストパターンに現像後ベークを行う工程
図である。
FIG. 20 is a process diagram of performing a post-development bake on a photoresist pattern when using a conventional completed negative resist.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 下地層、2 化学増幅架橋型ネガレジスト、2a
化学増幅架橋型ネガレジストパターン、3 フォトマス
ク、4 露光光、5 ポジレジスト、6 フォトレジス
トパターン。
1 underlayer, 2 chemically amplified cross-linked negative resist, 2a
Chemically amplified cross-linked negative resist pattern, 3 photomask, 4 exposure light, 5 positive resist, 6 photoresist pattern.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下地層上に形成されるポジレジストパタ
ーンと、 前記ポジレジストパターンの周囲の側壁部分に形成さ
れ、かつエッジを実質的に垂直に維持できる線幅で形成
された化学増幅架橋型ネガレジストパターンと、を備え
たフォトレジストパターン。
1. A positive resist pattern formed on an underlayer, and a chemically amplified cross-linking type formed on a side wall portion around the positive resist pattern and having a line width capable of maintaining an edge substantially vertical. A photoresist pattern including a negative resist pattern.
【請求項2】 前記線幅は5μm以下である請求項1記
載のフォトレジストパターン。
2. The photoresist pattern according to claim 1, wherein the line width is 5 μm or less.
【請求項3】 下地層を準備する工程と、 前記下地層上に化学増幅架橋型ネガレジストを塗布する
工程と、 前記化学増幅架橋型ネガレジストを選択的に除去して、
所望のフォトレジストパターンの形状の輪郭部分のみの
形状であり、かつエッジを実質的に垂直に維持できる線
幅の形状の化学増幅架橋型ネガレジストパターンを残す
工程と、 前記ネガレジストの除去により露出した下地層上にポジ
レジストを塗布する工程と、 前記所望のフォトレジストパターンの形状の輪郭部分よ
り外側の前記ポジレジストを選択的に除去する工程と、
を備えたフォトレジストパターン形成方法。
3. A step of preparing an underlayer, a step of applying a chemically amplified crosslinkable negative resist on the underlayer, and a step of selectively removing the chemically amplified crosslinkable negative resist,
A step of leaving a chemically amplified cross-linking negative resist pattern having a line width shape that can maintain the edges substantially vertical and that has a shape of only the outline of the desired photoresist pattern, and is exposed by removing the negative resist. A step of applying a positive resist on the underlying layer, and a step of selectively removing the positive resist outside the contour portion of the shape of the desired photoresist pattern,
A method for forming a photoresist pattern, comprising:
【請求項4】 前記線幅は5μm以下である請求項3記
載のフォトレジストパターン形成方法。
4. The method of forming a photoresist pattern according to claim 3, wherein the line width is 5 μm or less.
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