JPH10208997A - Method and apparatus forming pattern of resist film - Google Patents

Method and apparatus forming pattern of resist film

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JPH10208997A
JPH10208997A JP9005823A JP582397A JPH10208997A JP H10208997 A JPH10208997 A JP H10208997A JP 9005823 A JP9005823 A JP 9005823A JP 582397 A JP582397 A JP 582397A JP H10208997 A JPH10208997 A JP H10208997A
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JP
Japan
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resist
resist film
pattern
humidity
film
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Application number
JP9005823A
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Inventor
Nobuaki Santo
伸明 山東
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a clear resist pattern if made fine by a resist pattern forming method using a chemically amplified resist for the pattern usable as an etching mask for forming a circuit pattern of a semiconductor integrated circuit device. SOLUTION: The method comprises steps of applying a chemically amplified resist contg. at least a base resist and photo-acid initiator onto a substrate 111 to form a resist film 112, exposing this film 111 to an exposure light to react this light with the photo-acid initiator in the film 112 to produce an acid therein, heating the exposed resist film 112 in a moistened atmosphere toe accelerate the solubility or cross link of the base resin with the acid and developing the resist film 112.

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】本発明は、レジスト膜のパタ
ーン形成方法及びパターン形成装置に関し、より詳しく
は、半導体集積回路装置の回路パターンの形成の際エッ
チングのマスクとして用いるレジストパターン、特に化
学増幅レジストによるレジストパターンの形成方法及び
パターン形成装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for forming a resist film pattern, and more particularly, to a resist pattern used as an etching mask when forming a circuit pattern of a semiconductor integrated circuit device, and in particular, a chemically amplified resist. And a pattern forming apparatus.

【0002】近年、半導体集積回路装置は、更なる高集
積化が要求されており、そのため回路パターンの微細化
が一層必要となっている。そのため、露光装置の高解像
力化、短波長化が進みつつあり、レジストにも高解像力
化、より一層の線幅安定性が求められている。レジスト
については、最近、光酸発生剤を含む、感度の高い化学
増幅レジストが脚光を浴びており、開発が盛んに行われ
ている。
In recent years, semiconductor integrated circuit devices have been required to have higher integration, and therefore, further miniaturization of circuit patterns has been required. For this reason, the exposure apparatus has been increasing the resolution and shortening the wavelength, and the resist is also required to have a higher resolution and more stable line width. Recently, highly sensitive chemically amplified resists containing a photoacid generator have been spotlighted and are being actively developed.

【0003】[0003]

【従来の技術】以下に、従来の化学増幅レジストによる
レジストパターンの形成方法について説明する。一連の
処理を連続して行うため、図7に示すパターン形成装置
のようなインラインシステムが採用されている。このイ
ンラインシステムを用いてパターン形成する場合、ま
ず、レジスト塗布部で、スピンコータ31に基板101
を載せてレジストを滴下し、スピンコータ31を回転さ
せて、スピン塗布法(回転塗布法)により化学増幅レジ
ストを塗布する。基板101の被パターニング体の上に
はレジスト膜102が形成される。このとき、基板10
1の周囲温度により形成されるレジスト膜厚が影響を受
けるので、基板101そのものの温度や周辺の湿度を調
整するとともに、図8(a)に示すように、温湿度調整
器37により湿度調整された窒素ガスや大気ガスをカッ
プ32内に流して基板101周囲の温度分布や湿度分布
に影響を与える基板101周囲の気流の調整も行ってい
る。なお、化学増幅レジストは、三元系を例にとるとポ
ジ型の場合基材樹脂と光酸発生剤と溶解抑止剤とを含
む。
2. Description of the Related Art A conventional method for forming a resist pattern using a chemically amplified resist will be described below. In order to perform a series of processes continuously, an inline system such as a pattern forming apparatus shown in FIG. 7 is employed. When forming a pattern using this in-line system, first, the substrate 101 is added to the spin coater 31 in the resist coating section.
Is placed thereon, and a resist is dropped. The spin coater 31 is rotated to apply a chemically amplified resist by a spin coating method (rotation coating method). A resist film 102 is formed on an object to be patterned on a substrate 101. At this time, the substrate 10
Since the thickness of the resist film formed is affected by the ambient temperature of the substrate 1, the temperature of the substrate 101 itself and the surrounding humidity are adjusted, and the humidity is adjusted by the temperature / humidity controller 37 as shown in FIG. The flow of the nitrogen gas or the atmospheric gas into the cup 32 also adjusts the airflow around the substrate 101 which affects the temperature distribution and the humidity distribution around the substrate 101. In the case of a ternary system, the chemically amplified resist contains a base resin, a photoacid generator, and a dissolution inhibitor in the case of a positive type.

【0004】続いて、第1の加熱処理部で、レジスト膜
102を硬化させるため、第1の加熱手段39によりレ
ジスト膜102を加熱する。次いで、露光部で、レチク
ル41を介して或いは直接レジスト膜102を露光光に
より露光する。レジスト膜102の露光された部分では
露光により光酸発生剤から酸などの反応性物質が生成す
る。
Subsequently, the resist film 102 is heated by a first heating means 39 in order to cure the resist film 102 in a first heat treatment section. Next, in the exposure unit, the resist film 102 is exposed to exposure light via the reticle 41 or directly. In the exposed portion of the resist film 102, a reactive substance such as an acid is generated from the photoacid generator by the exposure.

【0005】次に、第2の加熱処理部で、第2の加熱手
段43により露光後の加熱処理(PEB)を行う。これ
により、ポジ型化学増幅レジストの場合、溶解抑止剤の
溶解抑止効果の解除が促進し、発生した酸が基材樹脂を
可溶化する。その際、発生した酸は触媒として多くの基
材樹脂を現像液に可溶化するため感度を上げることがで
きる。
Next, in a second heat treatment section, a heat treatment (PEB) after exposure is performed by a second heating means 43. Thereby, in the case of the positive chemically amplified resist, the release of the dissolution inhibiting effect of the dissolution inhibitor is promoted, and the generated acid solubilizes the base resin. At that time, the generated acid solubilizes many base resins as a catalyst in a developing solution, thereby increasing the sensitivity.

【0006】続いて、現像部で、加熱後のレジスト膜1
02を現像液44に浸して現像すると可溶化した基材樹
脂が現像液44に溶解し、除去されてパターンが形成さ
れる。上記の場合、露光後の加熱処理においては、第2
の加熱手段43としてホットプレートを使用し、図8
(b)に示すように、温度分布、レジスト膜からの昇華
物の影響を考慮してホットプレート43を収納するチャ
ンバ42内に乾燥窒素ガスを流している。
Subsequently, the resist film 1 after heating is developed in a developing section.
When immersed in the developing solution 44 and developed, the solubilized base resin is dissolved in the developing solution 44 and removed to form a pattern. In the above case, in the heat treatment after exposure, the second
A hot plate is used as the heating means 43 of FIG.
As shown in (b), a dry nitrogen gas is supplied into the chamber 42 in which the hot plate 43 is housed in consideration of the temperature distribution and the influence of sublimates from the resist film.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の化学
増幅レジストのパターン形成方法においては、露光後の
加熱処理(PEB)が基材樹脂を可溶化させる反応の大
部分を担うため、ホットプレート43の温度制御性、面
内温度分布の均一性、時間制御性等に高い性能が要求さ
れている。
In the conventional method for forming a pattern of a chemically amplified resist, the heat treatment (PEB) after exposure plays a major part in the reaction for solubilizing the base resin. High performance is required for temperature controllability, uniformity of in-plane temperature distribution, time controllability, and the like.

【0008】しかしながら、温度制御性、面内温度分布
の均一性、時間制御性が高いホットプレート43を露光
後の加熱処理(PEB)に使用しても、図9(a)に示
すように、レジストパターン102aが膜厚方向中央部
付近で歪みになったり、図9(b)に示すように、隣接
するレジストパターン102b同士が繋がったりする場
合がある。
However, even if the hot plate 43 having high temperature controllability, uniformity of in-plane temperature distribution, and time controllability is used for the post-exposure bake (PEB), as shown in FIG. The resist pattern 102a may be distorted near the center in the thickness direction, or adjacent resist patterns 102b may be connected as shown in FIG. 9B.

【0009】本発明は、上記の従来例の問題点に鑑みて
創作されたものであり、パターンが微細化されても、切
れのよいレジストパターンが得られるレジスト膜のパタ
ーン形成方法及びパターン形成装置を提供するものであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and has a method and an apparatus for forming a resist film capable of obtaining a sharp resist pattern even if the pattern is miniaturized. Is provided.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題は、第1の発明
である、少なくとも基材樹脂と光酸発生剤とを含む化学
増幅レジストを基板上の被パターニング体の上に塗布し
て、レジスト膜を形成する工程と、露光光により前記レ
ジスト膜を露光し、該露光光と前記レジスト膜中の光酸
発生剤とを反応させて前記レジスト膜中に酸を発生させ
る工程と、加湿された雰囲気中で前記露光されたレジス
ト膜を加熱して、前記酸による前記基材樹脂の可溶化又
は架橋化を促進する工程と、前記レジスト膜を現像する
工程とを有するレジスト膜のパターン形成方法によって
解決され、第2の発明である、乾燥させたガスを水中を
通過させることにより前記加湿された雰囲気を形成する
ことを特徴とする第1の発明に記載のレジスト膜のパタ
ーン形成方法によって解決され、第3の発明である、前
記加湿された雰囲気の湿度は10%以上80%以下望ま
しくは30%以上50%以下であることを特徴とする第
1又は第2の発明に記載のレジスト膜のパターン形成方
法によって解決され、第4の発明である、レジスト塗布
手段と、レジスト膜を露光する露光手段と、前記露光後
のレジスト膜を加熱する加熱手段と、前記露光後のレジ
スト膜を現像する現像手段と、湿度調整されたガスを生
成する手段と、前記湿度調整されたガスを前記加熱手段
に導く手段とを有することを特徴とするレジスト膜のパ
ターン形成装置によって解決される。
SUMMARY OF THE INVENTION The first object of the present invention is to apply a chemically amplified resist containing at least a base resin and a photoacid generator onto a patterning object on a substrate. Forming a film, exposing the resist film with exposure light, reacting the exposure light with a photoacid generator in the resist film to generate an acid in the resist film, and Heating the exposed resist film in an atmosphere to promote solubilization or cross-linking of the base resin by the acid, and developing the resist film by a resist film pattern forming method. According to a second aspect of the present invention, there is provided the resist film pattern forming method according to the first aspect, wherein the humidified atmosphere is formed by passing a dried gas through water. The humidity of the humidified atmosphere is 10% or more and 80% or less, preferably 30% or more and 50% or less, which is the third invention. A fourth aspect of the present invention, which is solved by a method of forming a pattern of a resist film, is a resist coating unit, an exposure unit that exposes the resist film, a heating unit that heats the exposed resist film, and the exposed resist film. And a means for generating a gas whose humidity has been adjusted, and a means for guiding the gas whose humidity has been adjusted to the heating means.

【0011】本願発明者は、化学増幅レジストを用いた
パターン形成方法において、酸による基材樹脂の可溶化
又は架橋化を促進する露光後の加熱処理の際、加湿され
た雰囲気又は湿度調整された雰囲気で行うことで、レジ
ストパターンの切れが良くなることを実験により見いだ
し、本発明のパターン形成方法及びパターン形成装置に
適用した。
In the pattern forming method using a chemically amplified resist, the inventor of the present invention adjusted the humidified atmosphere or humidity during the heat treatment after exposure to promote solubilization or cross-linking of the base resin by acid. It was found by experiments that the cutting of the resist pattern was improved by performing in an atmosphere, and the method was applied to the pattern forming method and the pattern forming apparatus of the present invention.

【0012】加湿された雰囲気は、乾燥窒素や乾燥空気
を水中に吹き込んでバブリングし、その加湿されたガス
を露光後のレジスト膜の加熱箇所に導き、放出すること
により得られる。また、湿度調整された雰囲気は、例え
ばレジスト塗布手段に導いている湿度調整された不活性
ガスや大気ガス等を分岐させて、露光後のレジスト膜の
加熱箇所に導き、放出することで得られる。
The humidified atmosphere can be obtained by blowing dry nitrogen or dry air into water, bubbling the gas, guiding the humidified gas to a heated portion of the exposed resist film, and discharging the gas. In addition, the humidity-adjusted atmosphere is obtained by, for example, branching the humidity-adjusted inert gas or atmospheric gas or the like that is led to the resist coating unit, guiding it to a heated portion of the resist film after exposure, and discharging it. .

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照しながら説明する。 (1)第1の実施の形態 図1は、本発明の第1の実施の形態に係るパターン形成
装置を示す構成図である。図2(a)はレジスト塗布部
の詳細を示す側面図であり、図2(b)は第2の加熱処
理部の詳細を示す側面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (1) First Embodiment FIG. 1 is a configuration diagram showing a pattern forming apparatus according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2A is a side view showing details of a resist coating unit, and FIG. 2B is a side view showing details of a second heat treatment unit.

【0014】図1に示すパターン形成装置では、レジス
ト塗布・現像装置SK−80BW(商品名)と縮小投影
露光装置NSR−2005EX8A(商品名)を含むイ
ンラインシステムが構成される。この場合、レジスト塗
布・現像装置において、レジスト塗布部では、レジスト
を回転塗布するためのスピンコータ1と、スピンコータ
1の回転により飛散した不要なレジストを受けるための
カップ2と、レジスト放出具5とが設置されている。ま
た、塗布されるレジスト膜の膜厚が均一になるようにす
るため、図2(a)に示すように、カップ2内の温度や
湿度を調整する温湿度調整器7と、カップ2内に気流を
生じさせる不活性ガスや大気ガス等をカップ2に導き、
導入するガス配管6及びガス導入口3と、不活性ガスや
大気ガス等の流量調節バルブ8とが設置されている。
In the pattern forming apparatus shown in FIG. 1, an in-line system including a resist coating / developing apparatus SK-80BW (trade name) and a reduction projection exposure apparatus NSR-2005EX8A (trade name) is configured. In this case, in the resist coating / developing apparatus, the resist coating section includes a spin coater 1 for spin-coating the resist, a cup 2 for receiving unnecessary resist scattered by the rotation of the spin coater 1, and a resist discharging tool 5. is set up. As shown in FIG. 2A, a temperature and humidity controller 7 for adjusting the temperature and humidity in the cup 2 and a Introduce inert gas or atmospheric gas that generates airflow to the cup 2,
A gas pipe 6 and a gas inlet 3 to be introduced, and a flow control valve 8 for an inert gas or an atmospheric gas are provided.

【0015】現像部では、露光後の化学増幅レジストを
現像するため、TMAH(テトラメチルアンモニウムハ
イドロオキサイド)等の現像液24を用いるスピン現像
(パドル法)が可能な構成となっている。なお、他の符
号25は現像液放出具、26は廃液口、27はスピンデ
ベロッパー、28は現像カップである。また、第1の加
熱処理部では、塗布された化学増幅レジスト膜112を
加熱により硬化させる第1のホットプレート(第1の加
熱手段)9が設置されている。第2の加熱処理部では、
加熱により化学増幅レジスト膜112中の溶解抑止剤の
溶解抑止効果や架橋抑止剤の架橋抑止効果の解除を促進
して、露光により生じた酸による化学増幅レジスト膜1
12の基材樹脂の可溶化又は架橋化を促進させ、増幅さ
せる第2のホットプレート(第2の加熱手段)15が設
置されている。第2のホットプレート15はチャンバ1
4内に収納され、そのチャンバ14には、加湿された不
活性ガス等をチャンバ14内に導入するガス導入口16
が設けられている。
The developing section is configured to be capable of spin development (paddle method) using a developing solution 24 such as TMAH (tetramethylammonium hydroxide) to develop the chemically amplified resist after exposure. Reference numeral 25 denotes a developing solution discharging tool, 26 denotes a waste liquid port, 27 denotes a spin developer, and 28 denotes a developing cup. Further, in the first heat treatment section, a first hot plate (first heating means) 9 for curing the applied chemically amplified resist film 112 by heating is provided. In the second heat treatment section,
By heating, the dissolution inhibiting effect of the dissolution inhibitor in the chemically amplified resist film 112 and the release of the crosslinking inhibiting effect of the crosslinking inhibitor are promoted, and the chemically amplified resist film 1 by the acid generated by the exposure is promoted.
A second hot plate (second heating means) 15 that promotes solubilization or cross-linking of the base material resin 12 and amplifies it is provided. The second hot plate 15 is the chamber 1
And a gas inlet 16 for introducing a humidified inert gas or the like into the chamber 14.
Is provided.

【0016】更に、図2(b)に示すように、ガス導入
口16には加湿された不活性ガス等を第2のホットプレ
ート15の収納チャンバ14に導くためのガス配管17
aが接続され、そのガス配管17aの他方の端部は超純
水を入れた容器20に繋がっている。さらに、容器20
の超純水21中にはガスボンベ19と接続した他のガス
配管17bの先端が差し込まれており、ガス配管17b
の途中にはガス流量調節バルブ18が設けられている。
超純水21はホットプレート(加熱手段)等により所定
の温度20℃〜70℃に加熱される。これにより、ガス
ボンベ19からガス配管17bにより導かれた乾燥した
不活性ガス等が超純水21中に吹き込まれて加湿され、
加湿された不活性ガス等はガス配管17aを通ってチャ
ンバ14の方に導かれる。
Further, as shown in FIG. 2B, a gas pipe 16 for guiding humidified inert gas or the like to the storage chamber 14 of the second hot plate 15 is provided at the gas inlet 16.
a is connected, and the other end of the gas pipe 17a is connected to a container 20 containing ultrapure water. Further, the container 20
The tip of another gas pipe 17b connected to the gas cylinder 19 is inserted into the ultrapure water 21 of FIG.
A gas flow control valve 18 is provided in the middle of the process.
The ultrapure water 21 is heated to a predetermined temperature of 20 ° C. to 70 ° C. by a hot plate (heating means) or the like. Thereby, the dry inert gas or the like guided from the gas cylinder 19 by the gas pipe 17b is blown into the ultrapure water 21 and humidified,
The humidified inert gas or the like is led to the chamber 14 through the gas pipe 17a.

【0017】また、露光部には縮小投影露光装置が設置
されている。露光光の光源11と、光源11から発生し
た露光光を絞る光学系12と、被パターニング体の形成
された半導体基板111等を載せる載置台10とが設け
られている。露光光として波長248nmのKrFエキ
シマレーザを用いる。また、その開口数(NA)は0.
50となっている。なお、露光光として電子線(電離放
射線)のような荷電粒子を用いることもできる。
In the exposure section, a reduction projection exposure apparatus is provided. A light source 11 for exposure light, an optical system 12 for narrowing the exposure light generated from the light source 11, and a mounting table 10 on which a semiconductor substrate 111 on which an object to be patterned is formed are mounted. A KrF excimer laser having a wavelength of 248 nm is used as exposure light. In addition, the numerical aperture (NA) is 0.1.
It is 50. Note that charged particles such as an electron beam (ionizing radiation) can be used as the exposure light.

【0018】次に、図1,図2(a),(b)に示すパ
ターン形成装置を用いて半導体基板上の被パターニング
体の上にレジストパターンを形成する方法について図3
(a)〜(d)を参照しながら説明する。図3(a)〜
(d)は断面図である。なお、化学増幅レジストにはポ
ジ型と、ネガ型があり、ポジ型の化学増幅レジストは、
三元系を例にとると基材樹脂と光酸発生剤と溶解抑止剤
とを含み、ネガ型の化学増幅レジストは、基材樹脂と光
酸発生剤と架橋抑止剤とを含む。ここでは、化学増幅レ
ジストとしてポジ型のものを用いる。
Next, a method of forming a resist pattern on an object to be patterned on a semiconductor substrate using the pattern forming apparatus shown in FIGS. 1, 2A and 2B will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to (a) to (d). FIG.
(D) is a sectional view. In addition, there are a positive type and a negative type in the chemically amplified resist, and the positive type chemically amplified resist is
Taking a ternary system as an example, it contains a base resin, a photoacid generator and a dissolution inhibitor, and a negative chemically amplified resist contains a base resin, a photoacid generator and a crosslinking inhibitor. Here, a positive resist is used as the chemically amplified resist.

【0019】まず、半導体基板111上の被パターニン
グ体をHMDS(ヘキサメチルジシラザン)に曝して処
理する。HMDS処理は半導体基板111とレジスト膜
112の密着性を向上させるためになされる。続いて、
図3(a)に示すように、この半導体基板111をスピ
ンコータ1に載置し、化学増幅レジスト(TDUR−P
009(商品名))を滴下してスピンコータ1を回転さ
せ、被パターニング体上に膜厚0.78μmのレジスト
膜112を形成する。このとき、均一なレジスト膜厚が
得られるように、半導体基板111そのものの温度や周
囲の湿度を調整するとともに、湿度調整された空気等を
適量流して、半導体基板111の周囲の温度分布や湿度
分布に影響を与える気流調整も行う。
First, the object to be patterned on the semiconductor substrate 111 is exposed to HMDS (hexamethyldisilazane) for processing. The HMDS process is performed to improve the adhesion between the semiconductor substrate 111 and the resist film 112. continue,
As shown in FIG. 3A, the semiconductor substrate 111 is placed on the spin coater 1 and a chemically amplified resist (TDUR-P)
009 (trade name)) is dropped, and the spin coater 1 is rotated to form a resist film 112 having a thickness of 0.78 μm on the object to be patterned. At this time, the temperature and the surrounding humidity of the semiconductor substrate 111 itself are adjusted so that a uniform resist film thickness is obtained, and an air or the like whose humidity is adjusted is flowed by an appropriate amount so that the temperature distribution and the humidity around the semiconductor substrate 111 are adjusted. Airflow adjustments that affect distribution are also made.

【0020】次いで、第1のホットプレート(第1の加
熱手段)9上に半導体基板111を載せ、乾燥窒素を流
して温度90℃で90秒間加熱し、硬化させる。次に、
図3(b)に示すように、0.35μmのライン&スペ
ースが形成可能なレチクル13に従ってレジスト膜11
2を露光光により露光する。これにより、レジスト膜1
12中の露光された部分で露光光と光酸発生剤が反応
し、光酸発生剤から酸が生成する。なお、露光光として
電子線(電離放射線)のような荷電粒子を用いる場合、
普通レチクル13を介さず直接レジスト膜112上を走
査する。
Next, the semiconductor substrate 111 is placed on a first hot plate (first heating means) 9 and is heated at a temperature of 90 ° C. for 90 seconds by flowing dry nitrogen to be cured. next,
As shown in FIG. 3B, a resist film 11 is formed according to a reticle 13 capable of forming a 0.35 μm line & space.
2 is exposed by exposure light. Thereby, the resist film 1
Exposure light and the photoacid generator react with each other in the exposed portion of 12, and an acid is generated from the photoacid generator. When using charged particles such as electron beams (ionizing radiation) as the exposure light,
Normally, the resist film 112 is directly scanned without passing through the reticle 13.

【0021】続いて、温度30℃に加熱された超純水2
1中に露点12℃の乾燥窒素ガスを吹き込んでバブリン
グし、その加湿された窒素ガスを流量1l/分でチャン
バ14内に導入する。上記のようにして加湿された窒素
ガスによるチャンバ内の湿度は45%位である。そし
て、図3(c)に示すように、加湿された窒素ガス中
で、露光後のレジスト膜112を第2のホットプレート
(第2の加熱手段)15により温度100℃で90秒間
加熱する。この加熱により化学増幅レジスト膜112中
の溶解抑止剤の溶解抑止効果の解除が進み、酸による化
学増幅レジスト膜112の基材樹脂の可溶化が促進す
る。
Subsequently, ultrapure water 2 heated to a temperature of 30 ° C.
Dry nitrogen gas having a dew point of 12 ° C. is blown into the inside 1 to perform bubbling, and the humidified nitrogen gas is introduced into the chamber 14 at a flow rate of 1 l / min. The humidity in the chamber due to the humidified nitrogen gas is about 45%. Then, as shown in FIG. 3C, the exposed resist film 112 is heated at a temperature of 100 ° C. for 90 seconds by a second hot plate (second heating means) 15 in a humidified nitrogen gas. By this heating, the dissolution inhibiting effect of the dissolution inhibitor in the chemically amplified resist film 112 is released, and the solubilization of the base resin of the chemically amplified resist film 112 by acid is promoted.

【0022】次いで、TMAHの2.38%水溶液(現
像液)24に60秒間浸漬してレジスト膜112を現像
する。これにより、図3(d)に示すように、上記の可
溶化した部分が溶解し、0.35μmのライン&スペー
スからなるレジストパターン112aが形成される。次
に、上記のようにして作成されたレジストパターン11
2cを走査型電子顕微鏡により観察した結果について説
明する。図4(a)は第1の実施の形態の場合のレジス
トパターン112cの観察結果を示す断面図である。比
較のため、化学増幅レジスト膜112の基材樹脂の可溶
化を促進する際に乾燥窒素等に水分を含ませないでその
まま第2の加熱手段15の収納チャンバ14に導入して
加熱処理した場合のレジストパターン112dの観察結
果についても図4(b)に示す。
Next, the resist film 112 is developed by immersing it in a 2.38% aqueous solution of TMAH (developer) 24 for 60 seconds. As a result, as shown in FIG. 3D, the solubilized portion is dissolved, and a resist pattern 112a composed of a 0.35 μm line and space is formed. Next, the resist pattern 11 created as described above is used.
The result of observing 2c with a scanning electron microscope will be described. FIG. 4A is a cross-sectional view showing an observation result of the resist pattern 112c in the case of the first embodiment. For comparison, when promoting the solubilization of the base resin of the chemically amplified resist film 112, dry nitrogen or the like is introduced into the storage chamber 14 of the second heating means 15 without being subjected to moisture and heat-treated. FIG. 4B also shows the observation result of the resist pattern 112d.

【0023】観察結果によれば、露光後のレジスト膜に
ついて加湿された窒素ガス中で加熱した場合、図4
(a)に示すように、現像された後のレジストパターン
112cの切れが良くなる。一方、乾燥窒素等中で加熱
した場合、図4(b)に示すように、現像された後のレ
ジストパターン112dは隣り合うパターン同士が繋が
ってしまい、良好なレジストパターン112dが得られ
なかった。
According to the observation results, when the exposed resist film is heated in a humidified nitrogen gas,
As shown in (a), the cut of the resist pattern 112c after the development is improved. On the other hand, when heated in dry nitrogen or the like, as shown in FIG. 4B, adjacent resist patterns 112d of the developed resist pattern 112d were connected, and a good resist pattern 112d was not obtained.

【0024】なお、上記で、乾燥窒素の代わりに乾燥さ
せた他の不活性ガスや乾燥空気を用いても同様に良好な
結果が得られた。以上のように、本発明の第1の実施の
形態においては、酸による基材樹脂の可溶化又は架橋化
を促進する露光後の加熱処理を、加湿された雰囲気中で
行っているので、レジストパターンが微細化された場合
でもレジストパターンの切れが良くなる。
It should be noted that similarly good results were obtained by using other dried inert gas or dry air instead of dry nitrogen. As described above, in the first embodiment of the present invention, since the post-exposure bake treatment that promotes the solubilization or cross-linking of the base resin by acid is performed in a humidified atmosphere, Even when the pattern is miniaturized, the cut of the resist pattern is improved.

【0025】また、湿度調整された雰囲気中で加熱して
いるので、湿度の多少によらず切れのよいレジストパタ
ーンを再現性よく形成することができる。これにより、
半導体装置のパターンの微細化を一層図り、更なる集積
度の向上させることができる。 (2)第2の実施の形態 図5は、本発明の第2の実施の形態に係るパターン形成
装置を示す構成図である。
Further, since the heating is performed in an atmosphere in which the humidity is adjusted, a sharp resist pattern can be formed with good reproducibility regardless of the humidity. This allows
The pattern of the semiconductor device can be further miniaturized, and the degree of integration can be further improved. (2) Second Embodiment FIG. 5 is a configuration diagram showing a pattern forming apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【0026】図5に示すように、第1の実施の形態と異
なるところは、第2の加熱手段15の収納チャンバ14
に導入する湿度調整されたガスとしてレジスト塗布部の
スピンコータ1のカップ2に導入される湿度調整された
空気や不活性ガスを用い、第2の加熱手段15の収納チ
ャンバ14の方に分岐させて第2の加熱手段15の収納
チャンバ14に導入していることである。湿度調整され
た空気等を第2の加熱手段15の収納チャンバ14に導
くためのガス配管6aの途中にはガス流量調節手段8b
が設けられ、また、レジスト塗布部のカップ2に湿度調
整された空気や不活性ガスを導くガス配管6の途中には
ガス流量調節手段8aが設けられている。これは、いず
れかを停止させた場合等にガス配管6a,6中のガス流
量を調整する為である。なお、パターン形成装置の他の
構成は図1と同様な構成とする。
As shown in FIG. 5, the difference from the first embodiment is that the storage chamber 14 of the second heating means 15
The humidity-adjusted air or the inert gas introduced into the cup 2 of the spin coater 1 in the resist coating unit is used as the humidity-adjusted gas to be introduced into the resist coating unit, and is branched toward the storage chamber 14 of the second heating means 15. That is, it is introduced into the storage chamber 14 of the second heating means 15. In the middle of a gas pipe 6a for guiding humidity-adjusted air or the like to the storage chamber 14 of the second heating means 15, gas flow adjusting means 8b is provided.
A gas flow control means 8a is provided in the middle of a gas pipe 6 for guiding air or an inert gas whose humidity has been adjusted to the cup 2 of the resist coating section. This is for adjusting the gas flow rate in the gas pipes 6a and 6 when one of them is stopped or the like. The other configuration of the pattern forming apparatus is similar to that of FIG.

【0027】次に、第2の実施の形態に係るパターン形
成装置を用いて半導体基板111上の被パターニング体
の上にレジストパターンを形成する方法について説明す
る。化学増幅レジストとしてポジ型のものを用いる。こ
の場合は、露光後のレジスト膜112を加熱する際、以
下の湿度条件の空気等を導入することを除き、第1の実
施の形態と同一の工程及び条件でレジストパターンを形
成した。湿度調整された空気等として、湿度を45±5
%,35±5%の2条件にふったものを用い、それぞれ
についてレジストパターン112e,112fを形成
し、形状を観察した。各条件での観察結果をそれぞれ図
6(a),(b)に示す。
Next, a method for forming a resist pattern on an object to be patterned on a semiconductor substrate 111 using the pattern forming apparatus according to the second embodiment will be described. A positive resist is used as the chemically amplified resist. In this case, when heating the exposed resist film 112, a resist pattern was formed by the same process and conditions as in the first embodiment except that air or the like under the following humidity conditions was introduced. Humidity adjusted to 45 ± 5
% And 35 ± 5%, resist patterns 112e and 112f were formed for each, and the shapes were observed. The observation results under each condition are shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b), respectively.

【0028】観察結果に示すように、第2の実施の形態
に係るレジストパターンの形成方法により形成されたレ
ジストパターン112e,112fの観察結果でも、第
1の実施の形態と同じように、切れのよいレジストパタ
ーン112e,112fが得られた。以上のように、本
発明の第2の実施の形態においては、酸による基材樹脂
の可溶化又は架橋化を促進する露光後の加熱処理を、湿
度調整された雰囲気中で行っているので、湿度の多寡に
よらず切れのよいレジストパターンを再現性よく形成す
ることができる。
As shown in the observation results, the observation results of the resist patterns 112e and 112f formed by the resist pattern forming method according to the second embodiment are similar to those in the first embodiment. Good resist patterns 112e and 112f were obtained. As described above, in the second embodiment of the present invention, since the post-exposure bake treatment that promotes the solubilization or cross-linking of the base resin by acid is performed in a humidity-controlled atmosphere, A sharp resist pattern can be formed with good reproducibility regardless of the humidity.

【0029】これにより、半導体装置のパターンの微細
化を一層図り、更なる集積度の向上させることができ
る。なお、上記第1及び第2の実施の形態では、化学増
幅レジストとしてポジ型のものを用いているが、ネガ型
の化学増幅レジストにも本発明を適用することが可能で
ある。
As a result, the pattern of the semiconductor device can be further miniaturized, and the degree of integration can be further improved. In the first and second embodiments, a positive type chemically amplified resist is used. However, the present invention can be applied to a negative type chemically amplified resist.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上のように、本発明においては、酸に
よる基材樹脂の可溶化又は架橋化を促進する露光後の加
熱処理を、加湿された雰囲気又は湿度調整された雰囲気
中で行っているので、レジストパターンが微細化された
場合でもレジストパターンの切れが良くなる。
As described above, in the present invention, the post-exposure baking is performed in a humidified atmosphere or a humidity-controlled atmosphere to promote solubilization or crosslinking of the base resin with an acid. Therefore, even when the resist pattern is miniaturized, the cut of the resist pattern is improved.

【0031】また、湿度調整された雰囲気中で加熱する
ことにより、湿度の多寡によらず切れのよいレジストパ
ターンを再現性よく形成することができる。これによ
り、半導体装置のパターンの微細化を一層図り、更なる
集積度の向上に寄与しうることになる。
Further, by heating in an atmosphere where the humidity is adjusted, a sharp resist pattern can be formed with good reproducibility regardless of the humidity. As a result, the pattern of the semiconductor device can be further miniaturized, which can contribute to further improvement in the degree of integration.

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

【図1】図1は、本発明の第1の実施の形態に係るパタ
ーン形成装置の側面図である。
FIG. 1 is a side view of a pattern forming apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図2(a)は、本発明の第1の実施の形態に係
るパターン形成装置のレジスト塗布部の詳細について示
す側面図である。図2(b)は、本発明の第1の実施の
形態に係るパターン形成装置の第2の加熱処理部の詳細
について示す側面図である。
FIG. 2A is a side view showing details of a resist coating unit of the pattern forming apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2B is a side view showing details of the second heat treatment section of the pattern forming apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【図3】図3(a)〜(d)は、本発明の第1の実施の
形態に係るパターン形成方法について示す断面図であ
る。
FIGS. 3A to 3D are cross-sectional views illustrating a pattern forming method according to the first embodiment of the present invention.

【図4】図4(a)は、本発明の第1の実施の形態に係
るパターン形成方法により形成されたレジストパターン
の断面図である。図4(b)は、比較例に係るパターン
形成方法により形成されたレジストパターンの断面図で
ある。
FIG. 4A is a sectional view of a resist pattern formed by the pattern forming method according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4B is a cross-sectional view of a resist pattern formed by the pattern forming method according to the comparative example.

【図5】図5は、本発明の第2の実施の形態に係るパタ
ーン形成装置の部分構成を示す側面図である。
FIG. 5 is a side view showing a partial configuration of a pattern forming apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図6】図6(a),(b)は、本発明の第2の実施の
形態に係るパターン形成方法により異なる湿度条件でそ
れぞれ形成されたレジストパターンの断面図である。
FIGS. 6A and 6B are cross-sectional views of resist patterns formed under different humidity conditions by a pattern forming method according to a second embodiment of the present invention.

【図7】図7は、従来例に係るパターン形成装置の側面
図である。
FIG. 7 is a side view of a pattern forming apparatus according to a conventional example.

【図8】図8(a)は、従来例に係るパターン形成装置
のレジスト塗布部の詳細について示す側面図である。図
8(b)は、従来例に係るパターン形成装置の第2の加
熱処理部の詳細について示す側面図である。
FIG. 8A is a side view showing details of a resist coating unit of a pattern forming apparatus according to a conventional example. FIG. 8B is a side view showing details of a second heat treatment unit of the pattern forming apparatus according to the conventional example.

【図9】図9は、従来例に係るパターン形成方法により
形成されたレジストパターンの断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view of a resist pattern formed by a pattern forming method according to a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 スピンコータ、 2 カップ、 3,16 ガス導入口、 4 排気口、 5 レジスト放出具、 6,6a,17a,17b ガス配管、 7 温湿度調整器、 8,8a,8b,18 ガス流量調節バルブ、 9 第1のホットプレート(第1の加熱手段)、 10 載置台、 11 光源、 12 光学系、 13 レチクル、 14 チャンバ、 15 第2のホットプレート(第2の加熱手段)、 19 ガスボンベ、 20 容器、 21 超純水、 22 ホットプレート(加熱手段)、 24 現像液、 25 現像液放出具、 26 廃液口、 27 スピンデベロッパー、 28 現像カップ、 111 半導体基板(基板)、 112 レジスト膜、 112a 非露光部分、 112b 露光部分、 112c〜112f レジストパターン。 1 spin coater, 2 cups, 3,16 gas inlet, 4 exhaust port, 5 resist discharger, 6,6a, 17a, 17b gas pipe, 7 temperature and humidity controller, 8,8a, 8b, 18 gas flow control valve, Reference Signs List 9 first hot plate (first heating means), 10 mounting table, 11 light source, 12 optical system, 13 reticle, 14 chamber, 15 second hot plate (second heating means), 19 gas cylinder, 20 container , 21 ultrapure water, 22 hot plate (heating means), 24 developer, 25 developer discharging tool, 26 waste liquid outlet, 27 spin developer, 28 development cup, 111 semiconductor substrate (substrate), 112 resist film, 112a non-exposure Part, 112b exposed part, 112c-112f resist pattern.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも基材樹脂と光酸発生剤とを含
む化学増幅レジストを基板上の被パターニング体の上に
塗布して、レジスト膜を形成する工程と、 露光光により前記レジスト膜を露光し、該露光光と前記
レジスト膜中の光酸発生剤とを反応させて前記レジスト
膜中に酸を発生させる工程と、 加湿された雰囲気中で前記露光されたレジスト膜を加熱
して、前記酸による前記基材樹脂の可溶化又は架橋化を
促進する工程と、 前記レジスト膜を現像する工程とを有するレジスト膜の
パターン形成方法。
1. A step of applying a chemically amplified resist containing at least a base resin and a photoacid generator onto a patterning object on a substrate to form a resist film, and exposing the resist film with exposure light Reacting the exposure light with a photoacid generator in the resist film to generate an acid in the resist film; and heating the exposed resist film in a humidified atmosphere, A method for forming a resist film pattern, comprising: a step of promoting solubilization or crosslinking of the base resin by an acid; and a step of developing the resist film.
【請求項2】 乾燥させたガスを水中を通過させること
により前記加湿された雰囲気を形成することを特徴とす
る請求項1に記載のレジスト膜のパターン形成方法。
2. The method according to claim 1, wherein the humidified atmosphere is formed by passing a dried gas through water.
【請求項3】 前記加湿された雰囲気の湿度は10%以
上80%以下であることを特徴とする請求項1又は請求
項2に記載のレジスト膜のパターン形成方法。
3. The method according to claim 1, wherein the humidity of the humidified atmosphere is 10% or more and 80% or less.
【請求項4】 前記加湿された雰囲気の湿度は30%以
上50%以下であることを特徴とする請求項1又は請求
項2に記載のレジスト膜のパターン形成方法。
4. The method according to claim 1, wherein the humidity of the humidified atmosphere is 30% or more and 50% or less.
【請求項5】 レジスト塗布手段と、 レジスト膜を露光する露光手段と、 前記露光後のレジスト膜を加熱する加熱手段と、 前記露光後のレジスト膜を現像する現像手段と、 湿度調整されたガスを生成する手段と、 前記湿度調整されたガスを前記加熱手段に導く手段とを
有することを特徴とするレジスト膜のパターン形成装
置。
5. A resist coating unit, an exposure unit for exposing a resist film, a heating unit for heating the exposed resist film, a developing unit for developing the exposed resist film, and a humidity-adjusted gas. And a means for guiding the humidity-adjusted gas to the heating means.
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