JPH1130868A - Pattern forming method - Google Patents

Pattern forming method

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JPH1130868A
JPH1130868A JP18512197A JP18512197A JPH1130868A JP H1130868 A JPH1130868 A JP H1130868A JP 18512197 A JP18512197 A JP 18512197A JP 18512197 A JP18512197 A JP 18512197A JP H1130868 A JPH1130868 A JP H1130868A
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JP
Japan
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resist
resist film
electron beam
pattern
substrate
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Application number
JP18512197A
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Japanese (ja)
Inventor
Naoko Kihara
尚子 木原
Takuya Naito
卓哉 内藤
Satoshi Saito
聡 斎藤
Makoto Nakase
真 中瀬
Hiroto Yasuse
博人 安瀬
Hideaki Sakurai
秀昭 桜井
Akitoshi Kumagai
明敏 熊谷
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH1130868A publication Critical patent/JPH1130868A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method capable of forming patterns having good dimensional reproducibility between substrate regardless of the storage time from resist coating application to electron beam writing. SOLUTION: This pattern forming method includes a stage for wiring the patterns on a positive type chemical amplification type resist film applied on a substrate by irradiation of the film with an accelerated electron beam, a stage for heat treating the resist film after the electron beam writing and a stage for subjecting the resist film after the heat treatment described above to development processing by a developer and selectively dissolving away the exposed parts of the resist film. The resist film described above is subjected to the heat treatment within three hours before writing by the electron beam.

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、半導体素子などの
製造工程における微細加工に用いられる化学増幅型レジ
ストを用いたパタン形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a pattern using a chemically amplified resist used for fine processing in a process of manufacturing a semiconductor device or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】以前よりLSIを始めとする電子部品の
製造プロセスでは、フォトリソグラフィーを利用した微
細加工技術が採用されている。すなわち、まずレジスト
液を基板などの上に塗布してレジスト膜を成膜し、次い
で得られたレジスト膜に対して所定のマスクを介して、
あるいはビームを直接走査させてパタン光の露光を行な
った後、アルカリ現像液などで現像処理を施してレジス
トパタンを形成する。続いて、このレジストパタンを耐
エッチングマスクとして露出した基板などをエッチング
することで、微細な線や開孔部を形成し、最後にレジス
トパタンを除去するというものである。
2. Description of the Related Art Microfabrication technology using photolithography has been employed in the manufacturing process of electronic components such as LSIs. That is, first, a resist solution is applied on a substrate or the like to form a resist film, and then the obtained resist film is passed through a predetermined mask.
Alternatively, after pattern light exposure is performed by directly scanning the beam, a resist pattern is formed by performing development processing with an alkali developing solution or the like. Subsequently, by exposing the exposed substrate or the like using this resist pattern as an etching resistant mask, fine lines and openings are formed, and finally the resist pattern is removed.

【0003】こうした微細加工に用いられているレジス
トとしては、例えば、特開昭63−27829などに開
示されているレジスト(化学増幅型レジスト)が挙げら
れる。
The resist used for such fine processing includes, for example, a resist (chemically amplified resist) disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-27829.

【0004】この化学増幅型レジストは、アルカリ可溶
性樹脂と、溶解抑止剤と、酸発生剤とを含有する組成物
である。この組成物は、未露光の状態では溶解抑止成分
によりアルカリ現像液への溶解性を抑えられているが、
紫外線、X線、または高エネルギーの電子線を照射して
露光を施すと、酸発生剤が分解して酸を発生し、さらに
ベーキング処理を施すことによりこの酸が溶解抑止剤を
分解する。その結果、露光部がアルカリ可溶性を呈する
のでアルカリ現像液で現像することによりポジ型のレジ
ストパタンが形成される。
[0004] The chemically amplified resist is a composition containing an alkali-soluble resin, a dissolution inhibitor, and an acid generator. In this composition, the solubility in an alkali developer is suppressed by a dissolution inhibiting component in an unexposed state,
When exposure is performed by irradiating ultraviolet rays, X-rays, or high-energy electron beams, the acid generator is decomposed to generate an acid, and the acid is decomposed by the baking treatment. As a result, the exposed portion exhibits alkali solubility, and is developed with an alkali developer to form a positive resist pattern.

【0005】上述したように、酸触媒型ポジ型レジスト
によるパタン形成は、露光により微量の酸を発生させ
て、その酸を触媒とした熱分解反応により溶解抑止剤を
分解し、レジスト膜の露光部の現像液に対する溶解速度
を増大させることによりパタンを得ている。露光により
発生する酸は微量であるため環境の影響を受け易く、大
気中に存在する微量の塩基性物質や基板表面の吸湿物質
によってたやすく中和されて、その触媒としての機能を
失ってしまう。その結果、表面難溶化層やすそひきなど
の形状異常が生じ、その解像性やパタン形状、寸法の再
現性を損なっていた。
As described above, in the pattern formation using an acid-catalyzed positive resist, a very small amount of acid is generated by exposure, and a dissolution inhibitor is decomposed by a thermal decomposition reaction using the acid as a catalyst to expose the resist film. The pattern is obtained by increasing the dissolution rate of the developer in the developing solution. Since the acid generated by exposure is very small, it is easily affected by the environment.It is easily neutralized by a small amount of a basic substance present in the atmosphere or a hygroscopic substance on the substrate surface, and loses its catalytic function. . As a result, shape irregularities such as a hardly-solubilized layer on the surface and grooving occurred, and the resolution, pattern shape and reproducibility of dimensions were impaired.

【0006】少ない露光量により感度が得られることが
化学増幅型レジストの長所であるものの、その特徴であ
るところの機構が逆に環境雰囲気の影響による解像性の
低下を招いていた。フォトレジストプロセスにおいて特
に顕著なのが、露光後ベーキング処理までの時間により
レジスト表層部からレジスト膜中に拡散した塩基性物質
が酸を失活させて、レジスト膜表層部に難溶化層が生じ
ることである。この場合、現像後に得られるパタンの断
面は、いわゆるT−TOP形状となってしまう。
The advantage of a chemically amplified resist is that sensitivity can be obtained with a small amount of exposure. What is particularly remarkable in the photoresist process is that the basic substance diffused into the resist film from the resist surface layer by the time until the post-exposure baking treatment inactivates the acid, and a hardly soluble layer is formed on the resist film surface layer. is there. In this case, the cross section of the pattern obtained after development has a so-called T-TOP shape.

【0007】このような不都合を避けるため、種々の施
策がとられてきた。例えば、露光からベーキングまでの
インターバルを極力短くする、レジスト膜上に保護膜を
施す、レジスト組成として微量の塩基性物質を添加し
て、大気中からの拡散の影響を小さくするなどである。
フォトレジストプロセスにおいては、塗布から現像まで
をインライン化したステッパなどが露光装置として通常
用いられている。このため、各プロセス間のインターバ
ルも比較的短く、特に鋭敏である露光後ベーキングまで
の時間または環境コントロールに重点をおけば、上述し
たような不都合は避けることができる。
[0007] Various measures have been taken to avoid such inconveniences. For example, the interval from exposure to baking is shortened as much as possible, a protective film is formed on the resist film, and a slight amount of a basic substance is added as a resist composition to reduce the influence of diffusion from the atmosphere.
In the photoresist process, a stepper or the like in which the steps from coating to development are inlined is usually used as an exposure apparatus. For this reason, the inconveniences described above can be avoided if the interval between processes is relatively short, and if the emphasis is particularly placed on the time until post-exposure baking or environmental control, which is particularly sensitive.

【0008】しかしながら、塗布から露光、ベーキン
グ、はては現像装置までインライン化したフォトレジス
トプロセスとは異なり、電子線リソグラフィーの場合に
は、その生産性の点からインライン化は遅れており、各
プロセス間の経過時間は定まっていないというのが現状
である。
[0008] However, unlike a photoresist process in which coating, exposure, baking, and even a developing device are inlined, in the case of electron beam lithography, inlining is delayed from the viewpoint of productivity, and each process has been delayed. At present, the elapsed time is not fixed.

【0009】特に、電子線によるマスク製造プロセスに
おいては、レジストを塗布したマスクが出荷されている
ような状況すらあり、塗布から露光までの期間が数日か
ら1ヶ月の間でばらつくのが現状である。レジスト塗布
済みのマスクブランクスがメーカーから入荷するまで
は、通常3日程度は経過すると考えられる。このよう
に、塗布から露光までの期間が長期に渡る場合、化学増
幅型レジストでは、塗布基板の保管雰囲気からの汚染も
レジストと感度を低下させるのに充分であり、保管時間
の異なる基板間におけるレジストパタンの寸法再現性の
低下を招いていた。
Particularly, in a mask manufacturing process using an electron beam, there is even a situation where a mask coated with a resist is already shipped, and the period from coating to exposure varies from several days to one month. is there. It is generally considered that about three days elapse before the mask blanks coated with the resist arrive from the manufacturer. Thus, in the case where the period from application to exposure is long, in the case of a chemically amplified resist, contamination from the storage atmosphere of the coated substrate is also sufficient to reduce the sensitivity with the resist, and between the substrates having different storage times. This has led to a decrease in dimensional reproducibility of the resist pattern.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、化学
増幅型レジストを用いて電子線描画によりパタンを形成
する際には、レジスト膜を基板上に形成した後、描画ま
での保管時間の間にレジスト特性の安定性が低下し、し
かも低下の度合いは経過時間の長さによってバラつくた
め、異なる基板間で所望の寸法のレジストパタンを再現
性よく形成するのが困難であった。
As described above, when a pattern is formed by electron beam lithography using a chemically amplified resist, after a resist film is formed on a substrate, it is necessary to store the resist film for a storage time until the lithography. In addition, since the stability of the resist characteristics is reduced, and the degree of the reduction varies depending on the length of the elapsed time, it has been difficult to form a resist pattern having desired dimensions between different substrates with good reproducibility.

【0011】そこで本発明は、レジスト塗布から電子線
描画までの保管時間に拘わらず、基板間での寸法再現性
の良好なパタンを形成し得る、ポジ型化学増幅型レジス
トを用いたパタン形成方法を提供することを目的とす
る。
Accordingly, the present invention provides a pattern forming method using a positive chemically amplified resist which can form a pattern with good dimensional reproducibility between substrates regardless of the storage time from resist coating to electron beam drawing. The purpose is to provide.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、基板上に塗布されたポジ型化学増幅型レ
ジスト膜に、加速された電子線を照射してパタンを描画
する工程と、前記電子線描画後の前記レジスト膜を加熱
処理する工程と、前記加熱処理後の前記レジスト膜を現
像液により現像処理して、前記レジスト膜の露光部を選
択的に溶解除去する工程とを具備し、前記電子線による
描画前の3時間以内に前記レジスト膜に対して加熱処理
を施すことを特徴とするパタン形成方法を提供する。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a method of drawing a pattern by irradiating a positive chemically amplified resist film coated on a substrate with an accelerated electron beam. Heating the resist film after the electron beam writing, developing the resist film after the heat treatment with a developer, and selectively dissolving and removing exposed portions of the resist film; And performing a heat treatment on the resist film within 3 hours before drawing by the electron beam.

【0013】以下、本発明をさらに詳細に説明する。本
発明のレジストパタン形成方法において用いられる化学
増幅型レジストは、例えば、溶解抑止剤、コントラスト
調整用の有機化合物、化学線の照射により酸を発生する
化合物(以下、酸発生剤と称する)、および安定化剤を
含有する感光性組成物である。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail. The chemically amplified resist used in the resist pattern forming method of the present invention includes, for example, a dissolution inhibitor, an organic compound for adjusting contrast, a compound that generates an acid by irradiation with actinic radiation (hereinafter, referred to as an acid generator), and It is a photosensitive composition containing a stabilizer.

【0014】溶解抑止剤は、酸の触媒作用によって分解
し、アルカリ可溶性を示す基を有する化合物である。な
おここで、酸により分解し易い抑止基としては、例え
ば、t−ブチルエステル、イソプロピルエステル、エチ
ルエステル、メチルエステルなどのエステル類、テトラ
ヒドロピラニルエーテル、エトキシエチルエーテル、テ
トラヒドロフラニルエーテルなどのエーテル類、アセタ
ール類、t−ブトキシカーボネート、メトキシカーボネ
ート、エトキシカーボネートなどのアルコキシカーボネ
ート類、トリメチルシリルエーテル、トリエチルシリル
エーテルなどのシリルエーテル類などを挙げることがで
きる。具体的には、溶解抑止剤としては以下に示す化合
物が挙げられる。
The dissolution inhibitor is a compound having an alkali-soluble group that is decomposed by the catalytic action of an acid. Here, as the inhibitory group which is easily decomposed by an acid, for example, t-butyl ester, isopropyl ester, ethyl ester, esters such as methyl ester, tetrahydropyranyl ether, ethoxyethyl ether, ethers such as tetrahydrofuranyl ether, Acetals, alkoxycarbonates such as t-butoxycarbonate, methoxycarbonate and ethoxycarbonate, and silyl ethers such as trimethylsilyl ether and triethylsilyl ether can be exemplified. Specifically, examples of the dissolution inhibitor include the following compounds.

【0015】[0015]

【化1】 Embedded image

【0016】これらの溶解抑止剤は、溶解速度やレジス
トとしての特性を保つために、2種以上を組み合わせて
用いても構わない。なお、上述したような溶解抑止剤
は、溶解抑止基の含有量がアルカリ可溶性を付与する極
性基に対して5〜90mol%の範囲内となるように、
その配合量を調整することが望まれる。溶解抑止基の割
合が5mol%未満の場合だと、露光部と未露光部との
コントラストがとれず、一方90mol%を越えると、
レジスト膜の基板への密着性を損なうおそれがある。
These dissolution inhibitors may be used in combination of two or more in order to maintain the dissolution rate and the properties as a resist. The dissolution inhibitor as described above, so that the content of the dissolution inhibiting group is in the range of 5 to 90 mol% with respect to the polar group imparting alkali solubility.
It is desired to adjust the blending amount. If the proportion of the dissolution inhibiting group is less than 5 mol%, the contrast between the exposed and unexposed parts cannot be obtained, while if it exceeds 90 mol%,
There is a possibility that the adhesion of the resist film to the substrate may be impaired.

【0017】また、コントラスト調整用の有機化合物と
は、アルカリ可溶性を有する化合物であり、例えば、ポ
リヒドロキシスチレン、ノボラックフェノール類、ヒド
ロキシスチレンとアクリル酸誘導体またはスチレン誘導
体のコポリマー等を用いることができる。
The organic compound for adjusting contrast is a compound having alkali solubility, and examples thereof include polyhydroxystyrene, novolak phenols, and copolymers of hydroxystyrene and acrylic acid derivatives or styrene derivatives.

【0018】このコントラスト調整用の有機化合物の配
合量は、現像液への溶解速度やレジストコントラスト等
により適宜決定することができる。酸発生剤としては、
例えば、スルフォニル、ヨードニウムなどのオニウム塩
化合物や、スルフォニルエステルなどが用いられる。よ
り具体的には、酸発生剤としては以下に示すような化合
物が挙げられる。
The compounding amount of the organic compound for adjusting the contrast can be appropriately determined according to the dissolution rate in a developing solution, the resist contrast and the like. As the acid generator,
For example, onium salt compounds such as sulfonyl and iodonium, and sulfonyl esters are used. More specifically, examples of the acid generator include the following compounds.

【0019】[0019]

【化2】 Embedded image

【0020】本発明で用いられる感光性組成物におい
て、酸発生剤の好ましい配合量は、組成物全体に対して
0.1重量部〜30重量部、さらに好ましくは0.3重
量部以上15重量部以下である。酸発生剤の配合量が
0.1重量部未満では、高い感度でレジストパタンを形
成することが困難となり、一方30重量部を越える場合
には、レジスト膜を成膜した際にその機械的強度などが
損なわれるおそれがあるからである。
In the photosensitive composition used in the present invention, the amount of the acid generator is preferably 0.1 to 30 parts by weight, more preferably 0.3 to 15 parts by weight, based on the whole composition. Part or less. When the amount of the acid generator is less than 0.1 part by weight, it is difficult to form a resist pattern with high sensitivity. On the other hand, when the amount exceeds 30 parts by weight, the mechanical strength of the resist film is increased. This is because there is a risk that such factors will be impaired.

【0021】本発明で用いられる感光性組成物に配合さ
れる安定化剤は、環境中の塩基性組成物の吸着による失
活がレジスト特性に及ぼす影響を低減するための塩基性
化合物である。塩基性化合物としては、本来のレジスト
感度を損なわない化合物を用いることができ、具体的に
は、ピリジン誘導体であるt−ブチルピリジン、ベンジ
ルピリジン、ピリジニウム塩など、また芳香族系アミン
であるアニリン誘導体、例えば、N−メチルアニリン、
N−エチルアニリン、N’,N−ジメチルアニリン、ジ
フェニルアニリン、N−メチルジフェニルアニリン、イ
ンデンなどが挙げられる。
The stabilizer compounded in the photosensitive composition used in the present invention is a basic compound for reducing the influence of deactivation due to adsorption of the basic composition in the environment on the resist properties. As the basic compound, a compound that does not impair the original resist sensitivity can be used. Specifically, pyridine derivatives such as t-butylpyridine, benzylpyridine, and pyridinium salts, and aniline derivatives that are aromatic amines For example, N-methylaniline,
N-ethylaniline, N ′, N-dimethylaniline, diphenylaniline, N-methyldiphenylaniline, indene, and the like.

【0022】このような安定化剤の配合量は、酸発生剤
に対して、0.1〜50mol%であることが好まし
く、1〜15mol%がさらに好ましい。0.1mol
%未満では、安定化剤の効果を充分に得ることが困難と
なり、逆に50mol%を越えるとレジスト本来の感度
低下が著しくなるおそれがあるからである。
The amount of such a stabilizer is preferably from 0.1 to 50 mol%, more preferably from 1 to 15 mol%, based on the acid generator. 0.1mol
When the amount is less than 50%, it is difficult to sufficiently obtain the effect of the stabilizer. On the contrary, when the amount exceeds 50% by mole, the inherent sensitivity of the resist may be significantly reduced.

【0023】本発明において用いられる感光性組成物
(ポジ型化学増幅型レジスト)は、溶解抑止剤、コント
ラスト調整用の有機化合物、酸発生剤および安定化剤を
有機溶媒に溶解させ、この溶液を濾過することにより調
製することができる。
The photosensitive composition (positive chemically amplified resist) used in the present invention is prepared by dissolving a dissolution inhibitor, an organic compound for adjusting contrast, an acid generator and a stabilizer in an organic solvent. It can be prepared by filtration.

【0024】ここでの有機溶媒としては、例えば、シク
ロヘキサノン、アセトン、エチルメチルケトン、メチル
イソブチルケトンなどのケトン系溶媒;メチルセロソル
ブ、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブア
セテート、ブチルセロソルブアセテートなどのセロソル
ブ系溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソアミル、
γ−ブチロラクトン、3−メトキシプロピオン酸メチル
などのエステル系溶媒;プロピレングリコールモノメチ
ルエーテルアセテートなどのグリコール系溶媒;ジメチ
ルスルホキシド、ヘキサメチルホスホリックトリアミド
ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドンなどの含
窒素系溶媒や、溶解性向上のためこれらにジメチルスル
ホキシド、ジメチルホルムアルデヒド、N−メチルピロ
リジノン等を添加した混合溶媒を用いることができる。
また、メチルプロピオン酸メチル等のプロピオン酸誘導
体、乳酸エチル等の乳酸エステル類や、PGMEA(プ
ロピレングリコールモノエチルアセテート)等も、低毒
性であり好ましく用いられ得る。なお本発明において、
このような溶媒は単独または2種以上を混合して用いる
ことができ、さらにイソプロピルアルコール、エチルア
ルコール、メチルアルコール、ブチルアルコール、n−
ブチルアルコール、s−ブチルアルコール、t−ブチル
アルコール、イソブチルアルコールなどの脂肪族アルコ
ールや、トルエン、キシレンなどの芳香族溶媒が含有さ
れていても構わない。
Examples of the organic solvent include ketone solvents such as cyclohexanone, acetone, ethyl methyl ketone and methyl isobutyl ketone; cellosolve solvents such as methyl cellosolve, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate and butyl cellosolve acetate; acetic acid Ethyl, butyl acetate, isoamyl acetate,
ester solvents such as γ-butyrolactone and methyl 3-methoxypropionate; glycol solvents such as propylene glycol monomethyl ether acetate; nitrogen-containing solvents such as dimethyl sulfoxide, hexamethylphosphoric triamide dimethylformamide, and N-methylpyrrolidone; In order to improve the solubility, a mixed solvent to which dimethyl sulfoxide, dimethylformaldehyde, N-methylpyrrolidinone and the like are added can be used.
Further, propionic acid derivatives such as methyl methyl propionate, lactic acid esters such as ethyl lactate, PGMEA (propylene glycol monoethyl acetate), and the like have low toxicity and can be preferably used. In the present invention,
Such solvents can be used alone or in combination of two or more. Further, isopropyl alcohol, ethyl alcohol, methyl alcohol, butyl alcohol, n-
Aliphatic alcohols such as butyl alcohol, s-butyl alcohol, t-butyl alcohol, and isobutyl alcohol, and aromatic solvents such as toluene and xylene may be contained.

【0025】本発明のレジストパタン形成方法において
は、まず、上述したような有機溶媒に溶解されたレジス
トのワニスを回転塗布法やディッピング法などで所定の
基板上に塗布した後、170℃以下、好ましくは70〜
120℃で乾燥してレジスト膜を成膜する。なおここで
の基板としては、例えばシリコンウェハ;ブランクマス
ク;GaAs、AlGaAsなどの III−V族化合物半
導体ウェハ;クロムまたは酸化クロム蒸着マスク;アル
ミ蒸着基板;IBPSGコート基板;PSGコート基
板;SOGコート基板;カーボン膜スパッタ基板などを
使用することができる。
In the method for forming a resist pattern according to the present invention, first, a varnish of a resist dissolved in an organic solvent as described above is applied on a predetermined substrate by a spin coating method, a dipping method or the like. Preferably 70 to
After drying at 120 ° C., a resist film is formed. The substrate used herein is, for example, a silicon wafer; a blank mask; a III-V compound semiconductor wafer such as GaAs or AlGaAs; a chromium or chromium oxide deposition mask; an aluminum deposition substrate; an IBPSG coated substrate; a PSG coated substrate; A carbon film sputtered substrate or the like can be used.

【0026】なお、本発明のパタン形成方法において
は、上述したようなレジストの塗布や溶媒除去のための
加熱乾燥は必ずしも必須の工程ではなく、予め基板等の
上に形成されたレジスト膜を用意してもよい。すなわ
ち、レジスト膜形成後の経過時間が不定のレジスト塗布
済みのマスクをブランクスメーカから入手して、本発明
の方法によりレジストパタンを形成することもできる。
In the pattern forming method of the present invention, the above-described application of the resist and drying by heating for removing the solvent are not necessarily essential steps, and a resist film previously formed on a substrate or the like is prepared. May be. That is, it is also possible to obtain a resist-coated mask having an indefinite time after the formation of the resist film from a blank maker and form a resist pattern by the method of the present invention.

【0027】基板等の上に形成されたレジスト膜表面に
電子線を直接走査させてレジスト膜にパタンを描画する
が、本発明においては、この電子線描画の前、3時間以
内にレジスト膜に対して加熱処理を施す。加熱処理の終
了から電子線描画までの間隔が3時間を越えると、再度
の不活性物質吸着が生ずるために、本発明の効果を得る
ことが困難となる。なお、加熱処理と電子線描画との間
隔は、より好ましくは30以内である。
An electron beam is directly scanned on the surface of a resist film formed on a substrate or the like to draw a pattern on the resist film. In the present invention, the resist film is formed within three hours before the electron beam drawing. Then, a heat treatment is performed. If the interval from the end of the heat treatment to the drawing of the electron beam exceeds 3 hours, the inert substance is again adsorbed, so that it is difficult to obtain the effects of the present invention. The interval between the heat treatment and the electron beam drawing is more preferably 30 or less.

【0028】加熱処理の条件は、レジストのガラス転移
温度(Tg )以上で、かつレジスト膜中の溶解抑止基の
分解率が5mol%以下である温度、および時間とする
ことが好ましい。レジストのガラス転移温度未満では、
吸着物質の脱離が困難となり、一方、レジスト膜中の溶
解抑止基の分解率が5mol%を越えると、露光後のレ
ジスト膜の未露光部においても溶解が生じるおそれがあ
る。
The conditions of the heat treatment are preferably a temperature and a time at which the glass transition temperature (T g ) of the resist is higher and the decomposition rate of the dissolution inhibiting group in the resist film is 5 mol% or less. Below the glass transition temperature of the resist,
It becomes difficult to desorb the adsorbed material. On the other hand, if the decomposition rate of the dissolution inhibiting group in the resist film exceeds 5 mol%, dissolution may occur in the unexposed portion of the resist film after exposure.

【0029】なお、露光前3時間以内のレジスト膜に加
熱処理を施すために、大気中または真空中で露光直前の
レジスト膜に加熱処理を施すための加熱手段を具備する
電子線描画装置を用いてもよい。すなわち、電子ビーム
を発生する電子銃と、この電子ビームを整形する電子レ
ンズ系と、レジスト塗布基板に電子ビームを投影する投
影レンズを具備する電子鏡筒と、レジスト塗布基板を搬
送・載置するステージを有し、さらに、大気中または真
空中において露光直前にレジスト膜に加熱処理を施すた
めの加熱手段を有する電子線描画装置である。
In order to heat the resist film within 3 hours before exposure, an electron beam lithography apparatus having a heating means for heating the resist film immediately before exposure in air or vacuum is used. You may. That is, an electron gun that generates an electron beam, an electron lens system that shapes the electron beam, an electron lens barrel that includes a projection lens that projects the electron beam onto a resist-coated substrate, and transports and mounts the resist-coated substrate. An electron beam lithography apparatus having a stage and further having a heating means for subjecting a resist film to heat treatment immediately before exposure in air or vacuum.

【0030】このようなベーキング装置を備えた露光装
置を用いれば、作業性が大幅に向上する。電子線描画後
のレジスト膜に対しては、ホットプレート上やオーブン
中での加熱あるいは赤外線照射などにより150℃以下
のベーキング処理を適宜施す。この後、浸漬法、スプレ
ー法、パドル法などでレジスト膜を現像し、露光部のレ
ジスト膜をアルカリ溶液に選択的に溶解・除去して、所
望のレジストパタンを形成する。ここで用い得るアルカ
リ溶液の具体例としては、テトラメチルアンモニウムヒ
ドロキシド水溶液、コリン水溶液などの有機アルカリ水
溶液や、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、炭酸ナト
リウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウムなど
の無機アルカリ水溶液、これらにアルコールや界面活性
剤などを添加した溶液が挙げられる。なおここでのアル
カリ溶液の濃度は、露光部と未露光部とでの溶解速度の
差を充分なものとする観点から、15mol%以下であ
ることが好ましい。
If an exposure apparatus having such a baking device is used, workability is greatly improved. The resist film after the electron beam drawing is appropriately subjected to baking treatment at 150 ° C. or less by heating on a hot plate or in an oven, or by irradiating infrared rays. Thereafter, the resist film is developed by an immersion method, a spray method, a paddle method, or the like, and the resist film in the exposed portion is selectively dissolved and removed in an alkaline solution to form a desired resist pattern. Specific examples of the alkali solution that can be used here include an organic alkali aqueous solution such as an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide and choline, and an inorganic alkali solution such as potassium hydroxide, sodium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, and sodium metasilicate. An aqueous solution, and a solution obtained by adding an alcohol, a surfactant, and the like to the aqueous solution are exemplified. Here, the concentration of the alkaline solution is preferably 15 mol% or less from the viewpoint of ensuring a sufficient difference in dissolution rate between the exposed part and the unexposed part.

【0031】本発明においては、基板等の上に形成され
たレジスト膜に電子線描画を行なう直前に、このレジス
ト膜に加熱処理を施しているので、レジスト塗布から露
光までの間の保管時間に拘わらず、レジストの感度低下
を復元して基板間の寸法再現性を向上させることが可能
となった。
In the present invention, the resist film is subjected to heat treatment immediately before electron beam writing on the resist film formed on the substrate or the like. Regardless, it has become possible to restore the reduction in the sensitivity of the resist and to improve the dimensional reproducibility between the substrates.

【0032】なお、化学増幅型レジストの感度は、露光
により発生する酸の量とその拡散とに依存するものであ
る。レジストを基板上に塗布した後、露光までの保管中
には、レジスト膜内部の揮発性物質あるいは保管雰囲気
中からの酸失活物質の吸脱着が生じるので、これによっ
て感度変化が引き起こされると予想される。
The sensitivity of the chemically amplified resist depends on the amount of acid generated by exposure and its diffusion. After the resist is coated on the substrate, during storage until exposure, volatile substances inside the resist film or acid deactivators from the storage atmosphere will be absorbed and desorbed, which is expected to cause a change in sensitivity. Is done.

【0033】本発明者らは、塗布後の保管時間を長くす
ることによってレジストの感度が低下する原因として次
の2つを想定した。第1の原因は、残留溶媒量変化によ
る酸触媒の拡散効率の低下であり、第2の原因は、保管
時の失活物質吸着による酸触媒反応低下である。これら
に基づいて鋭意検討した結果、本発明者らは、110℃
以上のベークを露光前に行なうことにより残留溶媒量は
ほぼ最低量に落ち着くこと、また、レジストのTg 以上
の温度でのベーキングは自由体積を減少させ、失活物質
の吸収量を低減させる効果があることを見出した。さら
に、ベーキングの熱により、吸収物質を排除する効果も
期待できる。
The present inventors supposed the following two causes as a cause of lowering the sensitivity of the resist by lengthening the storage time after coating. The first cause is a decrease in the diffusion efficiency of the acid catalyst due to a change in the amount of the residual solvent, and the second cause is a decrease in the acid catalyst reaction due to adsorption of a deactivated substance during storage. As a result of intensive studies based on these, the present inventors found that 110 ° C.
By performing the above baking before exposure, the amount of residual solvent is settled to the minimum amount, and baking at a temperature of T g or more of the resist reduces the free volume and the effect of reducing the absorption amount of the deactivated material. I found that there is. Further, the effect of removing the absorbing substance can be expected by the heat of baking.

【0034】こうして、電子線描画の直前にレジスト膜
に対して加熱処理を施すことによってレジストの感度低
下を引き起こす要因を全て除去し、レジスト塗布膜の感
度を復元し得るという本発明の方法を成すに至った。
Thus, the method of the present invention is such that by subjecting the resist film to heat treatment immediately before electron beam writing, all factors that cause a decrease in the sensitivity of the resist can be removed and the sensitivity of the resist coating film can be restored. Reached.

【0035】描画直前に加熱処理を施すという本発明の
パタン形成方法は、環境からの失活物質の吸着により感
度低下が引き起される化学増幅型レジスト一般に適用で
きる手法であり、汎用性が高いと考えられる。
The pattern forming method of the present invention in which a heat treatment is performed immediately before drawing is a method which can be generally applied to a chemically amplified resist in which sensitivity is lowered by adsorption of a deactivated substance from the environment, and has high versatility. it is conceivable that.

【0036】[0036]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例および比較
例を示して、本発明をさらに詳細に説明する。まず、下
記化学式で表わされる構造の溶解抑止剤を60重量部、
コントラスト調整用ポリヒドロキシスチレンを35重量
部、酸発生剤を5重量部、および安定化剤をメトキシメ
チルプロピオン酸に溶解してレジストを得た。なお、安
定化剤の配合量は、酸発生剤に対して8mol%とし
た。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples of the present invention. First, 60 parts by weight of a dissolution inhibitor having a structure represented by the following chemical formula,
A resist was obtained by dissolving 35 parts by weight of a polyhydroxystyrene for contrast adjustment, 5 parts by weight of an acid generator, and a stabilizer in methoxymethylpropionic acid. In addition, the compounding quantity of the stabilizer was 8 mol% with respect to the acid generator.

【0037】[0037]

【化3】 (実施例1)得られたレジストを5インチマスク基板に
スピンコータにより厚さ0.5μmに塗布し、100℃
で5分間ベーキングを行なって溶媒を除去した。
Embedded image (Example 1) The obtained resist was applied on a 5-inch mask substrate by a spin coater to a thickness of 0.5 μm,
Was performed for 5 minutes to remove the solvent.

【0038】100℃のベーキング後のレジスト膜を保
管箱に所定時間保管し、露光直前に120℃で90秒間
のベーキングを行なった。なおここでのベーキングの終
了から、露光開始までの時間は3時間とした。
The resist film having been baked at 100 ° C. was stored in a storage box for a predetermined time, and baked at 120 ° C. for 90 seconds immediately before exposure. The time from the end of baking to the start of exposure was 3 hours.

【0039】熱処理後の基板を電子線描画装置により、
4μC/cm2 で1μmの抜きパタンを描画した。次い
で、60℃で3分露光後ベーキングを行なった後、2.
38%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液
で現像処理して、レジスト膜の露光部を選択的に溶解除
去し、ポジ型のレジストパタンを形成した。
The substrate after the heat treatment is processed by an electron beam drawing apparatus.
A punch pattern of 1 μm was drawn at 4 μC / cm 2 . Then, after baking after exposure for 3 minutes at 60 ° C., 2.
The exposed portion of the resist film was selectively dissolved and removed by developing with a 38% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide to form a positive resist pattern.

【0040】得られた設計寸法1μmのパタン寸法を測
定し、保管箱中での保管時間に対して下記表1にまとめ
た。 (比較例1)溶媒を除去するための100℃でのベーキ
ング後のレジスト膜をプラスチック製保管箱中に所定時
間保管して、露光直前の熱処理を施さない以外は、上述
の実施例1と同様の手法でレジストパタンを形成した。
The pattern size of the obtained design size of 1 μm was measured, and the results are shown in Table 1 below with respect to the storage time in the storage box. Comparative Example 1 Same as Example 1 except that the resist film after baking at 100 ° C. for removing the solvent was stored in a plastic storage box for a predetermined time and was not subjected to the heat treatment immediately before exposure. The resist pattern was formed by the method described in (1).

【0041】得られた設計寸法1μmのパタン寸法を測
定し、保管箱中での保管時間に対して下記表2にまとめ
た。 (比較例2)溶媒を除去するための100℃のベーキン
グに引き続いて、レジスト膜に対して120℃で90秒
のベーキングを行ない、そのままプラスチック製保管箱
に所定時間保管した後、露光を行なった以外は、上述の
実施例1と同様の手法でレジストパタンを形成した。得
られた設計寸法1μmのパタン寸法を測定し、保管箱中
での保管時間に対して下記表3にまとめた。
The obtained pattern size having a design size of 1 μm was measured, and is shown in Table 2 below with respect to the storage time in the storage box. (Comparative Example 2) Subsequent to baking at 100 ° C. for removing the solvent, the resist film was baked at 120 ° C. for 90 seconds, stored in a plastic storage box for a predetermined time, and then exposed. A resist pattern was formed in the same manner as in Example 1 except for the above. The resulting pattern dimensions of the designed dimensions of 1 μm were measured and summarized in Table 3 below for the storage time in the storage box.

【0042】[0042]

【表1】 [Table 1]

【0043】[0043]

【表2】 [Table 2]

【0044】[0044]

【表3】 [Table 3]

【0045】表1に示されるように、露光直前にベーキ
ングを行なった場合(実施例1)には、504時間放置
しても、寸法変動が0.108μmにとどまっている。
なお、通常のマスク製造プロセスにおいてレジスト塗布
済みのマスクが放置される時間は3日〜3週間程度であ
る。この程度の放置時間で寸法で変動が上述の範囲内で
あれば、充分に許容され得るものであり、本発明の方法
によりレジストの感度変化が改善されていることがわか
る。
As shown in Table 1, when baking was performed immediately before exposure (Example 1), the dimensional variation remained at 0.108 μm even after being left for 504 hours.
In the normal mask manufacturing process, the time for which the mask coated with the resist is left is about 3 days to 3 weeks. If the dimensional variation is within the above-mentioned range within such a leaving time, it is sufficiently acceptable, and it can be seen that the change in the sensitivity of the resist is improved by the method of the present invention.

【0046】これに対して、露光前のベーキング処理を
施さなかった場合(比較例1)には、表2に示されるよ
うに168時間の放置でも0.148μmの変動が生じ
ており、さらにベーキング処理を塗布後プリベークに連
続して行なった場合(比較例2)には、表3に示される
ように、168時間の放置でも0.201μm以上とい
う著しい変動が示されている。このように、露光直前の
レジスト膜にベーキングすることで寸法変動幅が狭くな
り、基板間の寸法再現性が向上した。
On the other hand, when the baking treatment before the exposure was not performed (Comparative Example 1), as shown in Table 2, the fluctuation of 0.148 μm occurred even after being left for 168 hours. In the case where the treatment was performed continuously after the application and in the pre-bake (Comparative Example 2), as shown in Table 3, there was a remarkable fluctuation of 0.201 μm or more even after being left for 168 hours. As described above, by performing baking on the resist film immediately before exposure, the width of dimensional variation was reduced, and dimensional reproducibility between substrates was improved.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
レジスト塗布から露光までの時間経過によるレジスト感
度の低下を低減し、得られるパタン寸法の再現性が向上
させ得るパタン形成方法が提供される。露光直前のレジ
スト膜にベーキング処理を施すという本発明の方法を用
いることによって、ブランクスメーカから購入した塗布
済みマスクを用いた場合でも、基板間の寸法変動を抑制
して再現性よくレジストパタンを形成することが可能と
なる。本発明は、化学増幅型レジストを用いた電子部品
の微細加工の再現性向上に有効であり、その工業的価値
は大なるものがある。
As described in detail above, according to the present invention,
Provided is a pattern forming method capable of reducing a decrease in resist sensitivity due to a lapse of time from resist coating to exposure and improving reproducibility of an obtained pattern dimension. By using the method of the present invention in which a resist film immediately before exposure is subjected to a baking process, even when using a coated mask purchased from a blank maker, a dimensional variation between substrates is suppressed to form a resist pattern with good reproducibility. It is possible to do. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is effective in improving the reproducibility of microfabrication of electronic components using a chemically amplified resist, and its industrial value is large.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中瀬 真 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 安瀬 博人 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 桜井 秀昭 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 熊谷 明敏 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Inventor Makoto Nakase 1st, Komukai Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Toshiba R & D Center (72) Inventor Hiroto Yasue Komukai, Sai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa No. 1 Toshiba Town Co., Ltd.Toshiba R & D Center (72) Inventor Hideaki Sakurai No. 1 Komukai Toshiba Town, Koyuki-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Co., Ltd. No. 1, Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku Inside Toshiba R & D Center

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に塗布されたポジ型化学増幅型レ
ジスト膜に、加速された電子線を照射してパタンを描画
する工程と、 前記電子線描画後の前記レジスト膜を加熱処理する工程
と、 前記加熱処理後の前記レジスト膜を現像液により現像処
理して、前記レジスト膜の露光部を選択的に溶解除去す
る工程とを具備し、 前記電子線による描画前の3時間以内に前記レジスト膜
に対して加熱処理を施すことを特徴とするパタン形成方
法。
1. A step of irradiating an accelerated electron beam to a positive chemically amplified resist film applied on a substrate to draw a pattern, and a step of heating the resist film after drawing the electron beam. And a step of developing the resist film after the heat treatment with a developing solution to selectively dissolve and remove exposed portions of the resist film, wherein the process is performed within 3 hours before drawing with the electron beam. A pattern forming method, wherein a heat treatment is performed on the resist film.
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