JPS62129849A - Stabilizing method for positive type photoresist pattern - Google Patents
Stabilizing method for positive type photoresist patternInfo
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- JPS62129849A JPS62129849A JP26931185A JP26931185A JPS62129849A JP S62129849 A JPS62129849 A JP S62129849A JP 26931185 A JP26931185 A JP 26931185A JP 26931185 A JP26931185 A JP 26931185A JP S62129849 A JPS62129849 A JP S62129849A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明はポジ型ホトレジストパターンの安定化方法に関
するものである。さらに詳しくいえば、本発明は、超L
SIなどの半導体素子の製造において好適な、熱安定性
が著しく向上し、かつ表面にしわの発生がない上に、再
現性の極めて高いポジ型ホトレジストパターンを得るた
めの安定化方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a method for stabilizing positive photoresist patterns. More specifically, the present invention provides ultra-L
The present invention relates to a stabilization method for obtaining a positive photoresist pattern with significantly improved thermal stability, no wrinkles on the surface, and extremely high reproducibility, which is suitable for the production of semiconductor devices such as SI. .
従来の技術
近年、半導体素子の製造においては、高密度化や高集積
度化が進んでおり、それに伴いホトリソグラフィ工程に
よる微細パターンの形成に関しては、サブミクロンオー
ダーの微細加工が要求されている。そのために、半導体
素子の製造におけるパターン形成では、こi−!!でネ
ガ型ホトレジストが主として用いられてきたが、このネ
ガ型ホトレジストに代って、1〜2μmのパターン幅の
ものが得られる解像度の高いポジ型ホトレジストが主流
になりつつある。BACKGROUND OF THE INVENTION In recent years, in the manufacture of semiconductor devices, the density and degree of integration have been increasing, and as a result, microfabrication on the submicron order is required for forming micropatterns by photolithography processes. For this reason, in pattern formation in the manufacture of semiconductor devices, i-! ! Negative photoresists have been mainly used in the past, but instead of negative photoresists, high-resolution positive photoresists that can provide pattern widths of 1 to 2 μm are becoming mainstream.
一方、半導体素子め製造においては、通常基板に対して
複数回のホトリソグラフィー処理及びエツチング処理が
施されるため、該基板は段差を有するようになる。そし
て、このような基板にポジ型ホトレジストを用いてパタ
ーン形成を行う場合。On the other hand, in the manufacture of semiconductor devices, a substrate is usually subjected to photolithography and etching processes multiple times, so that the substrate has steps. Then, when forming a pattern on such a substrate using a positive photoresist.
該基板の段差により、活性光線の散乱や焦点のず九など
を生じ、その結果所望の解像度が得られないという問題
が生じる。The difference in level of the substrate causes scattering of actinic rays and defocus, resulting in a problem that a desired resolution cannot be obtained.
このような問題を解決する手段として、従来紫外線吸収
剤を含有させたポジ型ホトレジストを用いて基板からの
ハレーションをなくす方法が知られている。しかしなが
ら、サブミクロンオーダーの微細パターンの形成には、
前記のように使用するポジ型ホトレジストを改良して基
板からのハレーションをなくすとともに、そのホトレジ
スト膜の熱的強度を向上させることが必要になってくる
。As a means of solving such problems, a method is known in which conventionally, a positive photoresist containing an ultraviolet absorber is used to eliminate halation from the substrate. However, in order to form fine patterns on the submicron order,
As described above, it is necessary to improve the positive photoresist used to eliminate halation from the substrate and to improve the thermal strength of the photoresist film.
これは、ホトレジストの熱的強度がパターン形成後に行
われるエツチングやリフトオフなどの処理に大きく影響
するためである。This is because the thermal strength of the photoresist greatly affects the etching, lift-off, and other processes performed after pattern formation.
ところで、半導体素子の製造におけるポジ型ホトレジス
トを使用した場合のホトリソグラフィ一工程においては
、まず、基板上にポジ型ホトレジストを塗布し、乾燥し
て感光層を設け、次いで該感光層に活性光線を選択的に
照射して画像形成したのち、現像処理を施してレジスト
パターンを形成させる。そして、このレジストパターン
は通常熱的強度を向上させるために、加熱処理が施され
たのち、エツチング工程に移行される。By the way, in one photolithography process when using a positive photoresist in the manufacture of semiconductor devices, first, a positive photoresist is applied onto a substrate and dried to form a photosensitive layer, and then actinic rays are applied to the photosensitive layer. After selectively irradiating to form an image, development is performed to form a resist pattern. This resist pattern is usually subjected to a heat treatment in order to improve its thermal strength, and then transferred to an etching process.
このエツチング工程においては、近年、パターンの微細
化傾向に伴い、プラズマエッチンク法やりアクティブイ
オンエツチング法などのドライエツチング法による処理
が行われるようになり、しかもレジストパターンの微細
化により、極めて細いラインのエツチング処理が要求さ
れている。したがって、このような要求に対応するため
に、熱的強度に優れたレジストパターンの出現が強く望
まれている。In this etching process, in recent years, with the trend toward finer patterns, dry etching methods such as plasma etching and active ion etching have been used.Furthermore, with the miniaturization of resist patterns, extremely fine lines can be produced. Etching processing is required. Therefore, in order to meet such demands, the emergence of a resist pattern with excellent thermal strength is strongly desired.
しかしながら、従来性われている現像処理後の加熱処理
のみでは、レジストパターンの熱的強度を向上させるの
に限度があり、前記要望を満たすことは困難である。そ
のため、レジストパターンの熱的強度をより向上させる
目的で、これまで種々の方法が提案されている。例えば
、現像後のレジストパターンにDeep UV ト称さ
れル2oo〜300 nmの波長領域の紫外線を数秒間
照射する方法が提案されている。この紫外線照射処理は
、紫外線の作用によシホトレジストの樹脂成分を架橋さ
せて、該ホトレジスト自体の軟化点を高くし、加熱処理
温度を高めることによって、熱的強度の、向上したレジ
ストパターンを得るものである。However, the conventional heat treatment after development has a limit in improving the thermal strength of the resist pattern, and it is difficult to meet the above requirements. Therefore, various methods have been proposed for the purpose of further improving the thermal strength of the resist pattern. For example, a method has been proposed in which a developed resist pattern is irradiated with ultraviolet rays in the wavelength range of 200 nm to 300 nm for several seconds, called deep UV. This ultraviolet irradiation treatment crosslinks the resin component of the photoresist by the action of ultraviolet rays, increases the softening point of the photoresist itself, and increases the heat treatment temperature to obtain a resist pattern with improved thermal strength. It is something.
しかしながら、この処理方法においては、レジストパタ
ーン層の上層部が主として架橋されるため、該レジスト
パターン層の上層部、中層部、下層部はそれぞれ連続的
ではあるが架橋度合が相違し、その結果発生する応力の
作用によシ、該レジストパターンはその表面部にしわが
発生して形状が変化し、寸法精度が低下するのを免れな
い。However, in this processing method, the upper layer of the resist pattern layer is mainly crosslinked, so although the upper layer, middle layer, and lower layer of the resist pattern layer are continuous, the degree of crosslinking is different, and as a result, Due to the effect of stress, wrinkles occur on the surface of the resist pattern, the shape changes, and dimensional accuracy inevitably decreases.
このため、この処理方法は、半導体素子の製造のように
高い精度が要求される分野においては実用的な方法とは
いえない。Therefore, this processing method cannot be said to be a practical method in a field where high precision is required, such as the manufacture of semiconductor devices.
また、レジストパターンの熱的強度を向上させる他の方
法として、レジストパターン層80〜150℃の温度に
加温しながら、該パターンに対して紫外線の全面照射を
行うことによシ、シわの発生の少ない熱的強度の向上し
たレジストパターンを得る方法が提案されている(特開
昭60−135943号公報)。この方法は、紫外線に
よるレジストパターンの上層部からの架橋を80〜15
0℃の加温下に行うことによシ、該レジストパターンの
内部応力を減少させて、しわの発生を防止しながら熱的
強度を向上させる方法である。Another method for improving the thermal strength of a resist pattern is to irradiate the entire surface of the resist pattern with ultraviolet rays while heating the resist pattern layer to a temperature of 80 to 150°C. A method has been proposed for obtaining a resist pattern with improved thermal strength and less generation (Japanese Unexamined Patent Publication No. 135943/1983). In this method, crosslinking from the upper layer of the resist pattern by ultraviolet rays is
This method reduces the internal stress of the resist pattern by heating it to 0° C., thereby improving the thermal strength while preventing the occurrence of wrinkles.
しかしながら、この方法においては、しわの発生をある
程度防止する効果を示すものの、紫外線照射と熱処理と
を同時に施すために、加熱温度、時間、紫外線の照射量
など多くの条件を制御する必要があるが、その調整が困
難であって、高精度な再現性が要求される半導体素子の
製造ではしばしば不良品が発生し、歩留シが低下すると
いう問題がある。しかも、現像処理後のレジストパター
ン層には、蒸発成分として水や溶剤などが含有されてお
り、これらの成分が加熱処理によって活性化し、レジス
トパターン内よシ揮散しようとしても、紫外線照射によ
るレジストパターン表面部の架橋が同時に起こるために
、レジストパターン内部に閉じ込められ、その結果該パ
ターンの熱的強度の向上が阻害されたり、再現性がそこ
なわれるなどの問題がある。したがって、この方法も半
導体工業においては、まだ十分に実用的な方法とはいえ
ない。However, although this method shows the effect of preventing wrinkles to some extent, it is necessary to control many conditions such as heating temperature, time, and amount of UV irradiation in order to perform UV irradiation and heat treatment at the same time. In the manufacture of semiconductor devices, which is difficult to adjust and requires highly accurate reproducibility, there is a problem in that defective products often occur and the yield rate decreases. Moreover, the resist pattern layer after development processing contains water, solvent, etc. as evaporable components, and even if these components are activated by heat treatment and try to evaporate from within the resist pattern, the resist pattern layer due to ultraviolet irradiation may Since crosslinking of the surface portion occurs at the same time, it is trapped inside the resist pattern, resulting in problems such as inhibiting improvement in the thermal strength of the pattern and impairing reproducibility. Therefore, this method is still not a fully practical method in the semiconductor industry.
さらに、近年のパターン微細化に対応して、前記したよ
うに基板からのノ・レーションを防止するために紫外線
吸収剤を含有したポジ型ホトレジストが多く使用される
ようになっているが、このようなポジ型ホトレジストを
用いて前記の方法(特開昭60−135943号公報)
を施すと、そのレジストパターン表面に多くのしわが発
生するという新たな問題も生じている。Furthermore, in response to the trend toward finer patterns in recent years, positive photoresists containing ultraviolet absorbers are increasingly being used to prevent nolation from the substrate, as described above. The above method using a positive photoresist (Japanese Unexamined Patent Publication No. 135943/1983)
A new problem has arisen in that many wrinkles appear on the surface of the resist pattern.
ところで、この紫外線吸収剤を含有したポジ型ホトレジ
ストは、今後さらに進むことが予想さ九るパターンの微
細化に対応できるものとして注目されている。したがっ
て、このようなポジ型ホトレジストに対しても有効なレ
ジストパターンの安定化方法は極めて重要であシ、その
開発が強く要望されている。By the way, this positive photoresist containing an ultraviolet absorber is attracting attention as it can respond to the miniaturization of patterns, which is expected to progress further in the future. Therefore, a resist pattern stabilization method that is effective even for such positive photoresists is extremely important, and its development is strongly desired.
発明が解決しようとする問題点
本発明の目的は、このような要望にこたえ、紫外線吸収
剤を含有したポジ型ホトレジストを用い、超LSIなど
の半導体素子の製造において好適な、熱的強度が著しく
高められ、かつ表面部にしわの発生がない上に、再現性
の極めて高いポジ型ホトレジストパターンを得るだめの
該パターンの安定化方法を提供することにある。Problems to be Solved by the Invention The purpose of the present invention is to meet the above-mentioned needs by using a positive photoresist containing an ultraviolet absorber, which has a remarkable thermal strength and is suitable for manufacturing semiconductor devices such as VLSI. It is an object of the present invention to provide a method for stabilizing a positive-type photoresist pattern, which is capable of obtaining a positive-type photoresist pattern which has high reproducibility and is free from wrinkles on the surface.
問題点を解決するための手段
本発明者らは前記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結
果、現像後のレジストパターンに加熱処理及び紫外線照
射処理を順次別々に施すことにより、その目的を達成し
うろことを見出し、この知見に基づいて本発明を完成す
るに至った。Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive research to achieve the above object, and have achieved the object by separately sequentially subjecting the developed resist pattern to heat treatment and ultraviolet irradiation treatment. The present invention was completed based on this finding.
すなわち、本発明は、紫外線吸収剤を含有するポジ型ホ
トレジストから成る感光層に所要の画像形成露光を行っ
たのち、現像処理を施してレジストパターンを形成させ
、次いで該レジストパターンが変形を起こさない温度で
加熱処理後、紫外線を該レジストパターンの全面に照射
することを特徴とするポジ型ホトレジストパターンの安
定化方法を提供するものである。That is, in the present invention, a photosensitive layer made of a positive photoresist containing an ultraviolet absorber is subjected to a required image-forming exposure, and then developed to form a resist pattern, and then the resist pattern does not undergo deformation. The present invention provides a method for stabilizing a positive photoresist pattern, which comprises irradiating the entire surface of the resist pattern with ultraviolet rays after heat treatment at a high temperature.
本発明方法において用いられるポジ型ホトレジストにつ
いては特に制限がなく、ポジ型の作用を有するものであ
ればほとんど使用しうるが、好ましいポジ型ホトレジス
トは感光性物質と被膜形成物質とを主成分として成るも
のである。この感光性物質としては、キノンジアジド基
含有化合物、例えばオルトベンゾキノンジアジド、オル
トナフトキノンジアジド及びオルトアントラキノンジア
ジドなどのキノンジアジド類のスルホン酸とフェノール
性水酸基又はアミン基を有する化合物とを部分若しくは
完全エステル化、又は部分若しくは完全アミド化したも
のが挙げられる。The positive photoresist used in the method of the present invention is not particularly limited and can be used as long as it has a positive effect, but a preferred positive photoresist is mainly composed of a photosensitive substance and a film-forming substance. It is something. This photosensitive material is prepared by partially or completely esterifying a quinonediazide group-containing compound, for example, a sulfonic acid of a quinonediazide such as orthobenzoquinonediazide, orthonaphthoquinonediazide, orthoanthraquinonediazide, and a compound having a phenolic hydroxyl group or an amine group, or Examples include partially or completely amidated ones.
フェノール性水酸基又はアミノ基を有する化合物として
は1例えば2,3.4−)リヒドロキシペンゾフエノン
や2.2’、4.4’−テトラヒドロキシベンゾフェノ
ンなどのポリヒドロキシベンゾフェノン。Examples of compounds having a phenolic hydroxyl group or amino group include polyhydroxybenzophenones such as 2,3,4-)lyhydroxypenzophenone and 2,2',4,4'-tetrahydroxybenzophenone.
あるいは没食子酸アルキル、没食子酸アリール、フェノ
ール、p−メトキシフェノール、ジメチルフェノール、
ヒドロキノン、ビスフェノールA1ナフトール、ピロカ
テコール、ピロガロール、ピロガロールモノメチルエー
テル、ピロガロール−1,3−ジメチルエーテル、没食
子酸、水酸基を一部残しエステル化又はエーテル化され
た没食子酸。Or alkyl gallate, aryl gallate, phenol, p-methoxyphenol, dimethylphenol,
Hydroquinone, bisphenol A1 naphthol, pyrocatechol, pyrogallol, pyrogallol monomethyl ether, pyrogallol-1,3-dimethyl ether, gallic acid, gallic acid esterified or etherified with some hydroxyl groups remaining.
アニリン、p−アミノジフェニルアミンなどが挙げられ
る。Examples include aniline and p-aminodiphenylamine.
一方、被膜形成物質としては、例えばフェノールやクレ
ゾールなどとアルデヒド類とから得られるノボラック樹
脂、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビニル
アルキルエーテル、スチレンとアクリル酸との共重合体
、ヒドロキシスチレンノ重合体、ポリビニルヒドロキシ
ベンゾエート。On the other hand, film-forming substances include, for example, novolak resins obtained from phenol, cresol, etc. and aldehydes, acrylic resins, polyvinyl alcohol, polyvinyl alkyl ethers, copolymers of styrene and acrylic acid, hydroxystyrene nopolymers, polyvinyl Hydroxybenzoate.
ポリビニルヒドロキシベンザルなどのアルカリ可溶性樹
脂が挙げられる。Examples include alkali-soluble resins such as polyvinylhydroxybenzal.
本発明で用いられるポジ型ホトレジストは、適当な溶剤
に前記の感光性物質及び被膜形成物質を溶解して、溶液
の形で使用するのが有利である。The positive photoresist used in the present invention is advantageously used in the form of a solution by dissolving the photosensitive material and film-forming material in a suitable solvent.
このような溶剤の例としては、アセトン、メチルエチル
ケトン、シクロヘキサノン、インアミルケトンなどのケ
トン類:エチレングリコール、エチレングリコールモノ
アセテート、ジエチレングリコール又ハシエチレングリ
コールモノアセテートのモノメチルエーテル、モノエチ
ルエーテル、モノプロピルエーテル、モツプチルエーテ
ル又ハモノフェニルエーテルなどの多価アルコール類及
ヒソの誘導体ニジオキサンのような環式エーテル類:及
び酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル
類を挙げることができる。これらは単独で用いてもよい
し、また2種以上混合して用いてもよい。Examples of such solvents include ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, and inamyl ketone; monomethyl ether, monoethyl ether, monopropyl ether of ethylene glycol, ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol, or hashiethylene glycol monoacetate; Examples include polyhydric alcohols such as motubutyl ether or hamonophenyl ether, cyclic ethers such as the hisso derivative nidioxane, and esters such as methyl acetate, ethyl acetate, and butyl acetate. These may be used alone or in combination of two or more.
本発明方法においては、前記ポジ型ホトレジストに紫外
線吸収剤を含有したものが用いられる。In the method of the present invention, the positive photoresist containing an ultraviolet absorber is used.
この紫外線吸収剤としてはアゾ系染料、キノリン系染料
、アミノケトン系染料、アントラキノン系染料などが使
用できるが、特に好ましい紫外線吸収剤としては、例え
ばp−N、N−ジメチルアミノ−p′−エトキシアゾベ
ンゼン、4−ヒドロキシ−4′−ジメチルアミノアゾベ
ンゼン、2,4−ジヒドロキシ−41−ジエチルアミノ
アゾベンゼン、2,4−ジヒドロキシアゾベンゼン、2
,4−ジヒドロキシ−4′−ニトロアゾベンゼン、
4−(3−メ)#シー4−ヒドロキシベンジリゾ/)ア
ミノアゾベンゼン、2−ヒドロキシナフタレン−1−ア
ゾベンゼン、8−ヒドロキシナフタレン−1−アゾ(2
′−メチルベンゼン)、8−ヒドロキシナフタレン−1
−アゾ(2’、4’−ジメチルベンゼン)、1−(4’
−(2−メチル−1−フェニルアゾ)−2′−メチル
フエニルア7” ] −]2−ヒドロキシベンゼン1−
(4’−フェニルア7”−1’−フェニル7 ソ)−2
−ヒドロキシナフタレンなどが挙げられる。As this ultraviolet absorber, azo dyes, quinoline dyes, aminoketone dyes, anthraquinone dyes, etc. can be used, but particularly preferred ultraviolet absorbers include p-N, N-dimethylamino-p'-ethoxyazobenzene. , 4-hydroxy-4'-dimethylaminoazobenzene, 2,4-dihydroxy-41-diethylaminoazobenzene, 2,4-dihydroxyazobenzene, 2
, 4-dihydroxy-4'-nitroazobenzene,
4-(3-Me)
'-methylbenzene), 8-hydroxynaphthalene-1
-azo(2',4'-dimethylbenzene), 1-(4'
-(2-Methyl-1-phenylazo)-2'-methylphenyla7''] -]2-hydroxybenzene1-
(4'-Phenyl7''-1'-Phenyl7 So)-2
-Hydroxynaphthalene and the like.
これらの紫外線吸収剤はそれぞれ単独で用いてもよいし
、2種以上混合して用いてもよく、その配合量はポジ型
ホトレジストの重量に基づき通常0.1〜20重量%、
好ましくは0.1〜15重量%の範囲で選ばれる。この
量が0.1重量%未満ではハレーションの防止効果が有
効に発揮さnず、また20重量嗟を超えるとホトレジス
ト膜中に紫外線吸収剤の結晶が析出し、不均一相を形成
する傾向があるので好ましくない。These ultraviolet absorbers may be used alone or in combination of two or more, and the amount thereof is usually 0.1 to 20% by weight based on the weight of the positive photoresist.
It is preferably selected in a range of 0.1 to 15% by weight. If this amount is less than 0.1% by weight, the halation prevention effect will not be effectively exhibited, and if it exceeds 20% by weight, crystals of the ultraviolet absorber will precipitate in the photoresist film, resulting in a tendency to form a heterogeneous phase. I don't like it because it is.
本発明方法におけるレジストパターンの好適な形成方法
について1例を示せば、まず前記の紫外線吸収剤を含有
するポジ型ホトレジストを基板上に塗布し、乾燥後、低
圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、アーク灯、キセ
ノンランプなどを使用して、所望のマスクを介して活性
光線を選択的に照射するか、あるいは電子線を走査しな
がら照射する。次いで、現像液、例えば水酸化ナトリウ
ム水溶液、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶
液、トリメチル(2−ヒドロキシエチル)アンモニウム
ヒドロキシド水溶液などの弱アルカリ性水溶液によシ、
活性光線の照射によって可溶化した部分を溶解除去する
ことで、基板上にレジストパターンを形成する。To give one example of a preferred method for forming a resist pattern in the method of the present invention, first, a positive photoresist containing the above-mentioned ultraviolet absorber is coated on a substrate, and after drying, a low pressure mercury lamp, a high pressure mercury lamp, an ultra-high pressure mercury lamp, Using an arc lamp, a xenon lamp, etc., actinic light is selectively irradiated through a desired mask, or irradiation is performed while scanning an electron beam. Next, using a developer, for example, a weakly alkaline aqueous solution such as a sodium hydroxide aqueous solution, a tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, or a trimethyl(2-hydroxyethyl)ammonium hydroxide aqueous solution,
A resist pattern is formed on the substrate by dissolving and removing the portion that has been solubilized by irradiation with actinic light.
本発明方法においては、このようにして基板上にレジス
トパターンを形成させたのち、そのレジストパターンが
変形を起こさない温度で加熱処理が行われる。処理温度
は通常80〜120℃の範囲である。一般的に80℃未
満の温度ではレジストパターン層内に残存する蒸発成分
を十分に除去することができず、また120℃を超える
温度ではレジストパターンが融解してだれてしまい、そ
の形状がカマボコ型に変形し好ましくない。この温度範
囲は一つの目安であって、限定されるものではなく、使
用テるポジ型ホトレジストの種類によっては、加熱処理
の温度範囲をより広くとることもできる。In the method of the present invention, after a resist pattern is formed on a substrate in this manner, heat treatment is performed at a temperature that does not cause deformation of the resist pattern. The processing temperature is usually in the range of 80 to 120°C. Generally, at temperatures below 80°C, it is not possible to sufficiently remove the evaporated components remaining in the resist pattern layer, and at temperatures above 120°C, the resist pattern melts and sag, resulting in a hollow shape. This is undesirable because it deforms. This temperature range is a guideline and is not limited, and depending on the type of positive photoresist used, the temperature range of the heat treatment can be wider.
また、この加熱処理の方法については、該レジストパタ
ーン層を加熱できる方法であれば特に制限はなく、例え
ば熱風循環法、ホットプレート法、遠赤外線ランプ法な
どを用いることができる。さらに加熱処理時間について
は、使用するホトレジストの種類や加熱手段によって左
右されるため特に限定できないが、80〜120℃の加
熱温度範囲においては1通常0.5〜5分間の処理で十
分である。Further, the method of this heat treatment is not particularly limited as long as it is a method that can heat the resist pattern layer, and for example, a hot air circulation method, a hot plate method, a far-infrared lamp method, etc. can be used. Further, the heat treatment time cannot be particularly limited because it depends on the type of photoresist used and the heating means used, but in a heating temperature range of 80 to 120°C, a treatment time of 0.5 to 5 minutes is usually sufficient.
本発明方法においては、このようにしてレジストパター
ンに加熱処理を施したのち、該パターンの全面に紫外線
照射を行う。この紫外線照射は加熱処理後だたち((行
ってもよいし、レジストパターンを常温まで冷却してか
ら行ってもよく、いずれの方法でもしわ発生防止に関し
ては特に問題はまた、この紫外線照射処理において用い
られる紫外線発生ランプとしては、例えば低圧水銀灯、
高圧水銀灯、超高圧水銀灯、キセノン−水銀灯などが挙
げられるが、特K 300〜400 nmの波長域に最
大強度を有するランプが好ましく、したがって超高圧水
銀灯が好適である。In the method of the present invention, after the resist pattern is heat-treated in this way, the entire surface of the pattern is irradiated with ultraviolet rays. This ultraviolet irradiation may be carried out immediately after the heat treatment, or may be carried out after the resist pattern has been cooled to room temperature. Examples of ultraviolet lamps used include low-pressure mercury lamps,
Examples include high-pressure mercury lamps, ultra-high-pressure mercury lamps, xenon-mercury lamps, etc., but lamps having maximum intensity in the wavelength range of 300 to 400 nm are particularly preferred, and therefore ultra-high-pressure mercury lamps are preferred.
紫外線照射時間については、使用する紫外線発生ランプ
の強度によシ異なるため特に限定できないが、あまり照
射時間を長くするとレジストパターンにしわが発生しや
すくなるため注意を要する。The ultraviolet irradiation time cannot be particularly limited because it depends on the intensity of the ultraviolet generating lamp used, but care must be taken because if the irradiation time is too long, wrinkles will easily occur in the resist pattern.
しかし、このことは、紫外線照射量を調整することによ
って解決できるが、この場合、波長とその照射量との関
係が重要となり、具体的には、超高圧水銀灯を使用する
場合、253.7 nmと365 nmのレジストパタ
ーンに対するそれぞれの照射量の比が1:20ないし1
: 100、好ましくは1:30ないしl:60の範
囲であり、かつ253.7 nmの照射量をレジストパ
ターンに対して少なくとも150 mJ /cr/I以
上にすることが望ましい。However, this can be solved by adjusting the amount of ultraviolet irradiation, but in this case, the relationship between the wavelength and the amount of irradiation becomes important. Specifically, when using an ultra-high pressure mercury lamp, 253.7 nm The ratio of the respective irradiation doses to the 365 nm resist pattern is 1:20 to 1.
: 100, preferably in the range of 1:30 to 1:60, and it is desirable that the irradiation amount of 253.7 nm to the resist pattern be at least 150 mJ/cr/I or more.
このように紫外線の照射量比を調整するためには、通常
紫外線フィルターが用いられ、特に前記紫外線照射量の
比に調整するためには石英ブルーフイルターが好適であ
る。また、このような紫外線フィルターを介するととも
に、253.7 nmの照射量を150mJ/cr/1
以上にすることが望ましいが、これは、使用する紫外線
発生ランプの強度と照射時間により調整しうる。例えば
、紫外線発生ランプとして超高圧水銀灯を使用し、25
3.7 nmと365 nmとの照射量比を1:50に
調整する石英ブルーフイルターを介してレジストパター
ンに紫外線を照射する場合、365 nmにtssmw
、”iの強度を有する超高圧水銀灯で、 253.7
nmの照射量として150 mJ /allを得るた
めには、少なくとも45秒間の照射が必要となる。In order to adjust the ultraviolet irradiation amount ratio in this way, an ultraviolet filter is usually used, and a quartz blue filter is particularly suitable for adjusting the ultraviolet ray irradiation amount ratio to the above-mentioned ratio. In addition, through such an ultraviolet filter, the irradiation amount of 253.7 nm is 150 mJ/cr/1.
Although it is desirable that the amount be above, this can be adjusted depending on the intensity and irradiation time of the ultraviolet generating lamp used. For example, using an ultra-high pressure mercury lamp as an ultraviolet generating lamp,
When the resist pattern is irradiated with ultraviolet rays through a quartz blue filter that adjusts the irradiation dose ratio of 3.7 nm and 365 nm to 1:50, tssmw is applied to 365 nm.
, with an ultra-high pressure mercury lamp having an intensity of 253.7
In order to obtain an irradiation dose of 150 mJ/all in nm, irradiation for at least 45 seconds is required.
発明の効果
本発明のレジストパターンの安定化方法によると、現像
後のレジストパターンに加熱処理及び紫外線照射処理を
順次別々に施すことにょシ、熱安定性が著しく向上し、
かつ表面部にしわの発生がない上に、極めて再現性の高
いレジストパターンを得ることができ、また、紫外線照
射処理において、紫外線の照射量を特定の割合に調整し
て行うことにより、特にしわ発生防止効果を高めること
ができる。Effects of the Invention According to the resist pattern stabilization method of the present invention, thermal stability is significantly improved by sequentially and separately applying heat treatment and ultraviolet irradiation treatment to the resist pattern after development.
In addition, it is possible to obtain a resist pattern with extremely high reproducibility without the occurrence of wrinkles on the surface, and by adjusting the amount of ultraviolet rays to a specific ratio in the ultraviolet irradiation treatment, it is possible to avoid wrinkles. The prevention effect can be enhanced.
本発明方法は、このような優れた効果を有しているので
、超LSIなどの半導体素子の調造において極めて有効
な方法である。Since the method of the present invention has such excellent effects, it is an extremely effective method for preparing semiconductor devices such as VLSIs.
実施例 次に実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。Example Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples.
実施例1
クレゾールノボラック樹脂及びナフトキノンジアジド−
5−スルホン酸と2.3.4−トリヒドロキシベンゾフ
ェノンとのエステル縮合物を含有して成るポジ型ホトレ
ジストの0FPR−800(東京応化工業株式会社製)
の固形分に対し、紫外線吸収剤としてのp −N、N−
ジメチルアミノ−p′−エトキシアゾベンセフ5重量憾
を添加して溶解したものを4インチのシリコンウェハー
上にTR−5111型レジストコーター(タッモ社製)
を用いて塗布したのち、110℃で90秒間乾燥させ、
膜厚1.30、μmの塗布膜を形成させた。次に、テス
トチャートマスク(大日本印刷社M)を介して、ウェハ
ーステッパーDSW−4800型(()OA社製)によ
り露光したのち、2.38重量係テトラメチルアンモニ
ウムヒドロキシド水溶液を使用して、23℃で1分間浸
漬現像処理を行い、次いで純水により1分間のリンス処
理を施して、ウェハー上にレジストパターンを設けた。Example 1 Cresol novolac resin and naphthoquinonediazide
0FPR-800, a positive photoresist containing an ester condensate of 5-sulfonic acid and 2,3,4-trihydroxybenzophenone (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.)
p -N, N- as an ultraviolet absorber with respect to the solid content of
A solution of 5 weight dimethylamino-p'-ethoxyazobenceph was added and coated on a 4-inch silicon wafer using a TR-5111 type resist coater (manufactured by Tammo Co., Ltd.).
After applying it using
A coating film with a thickness of 1.30 μm was formed. Next, after exposure using a wafer stepper DSW-4800 (manufactured by OA) through a test chart mask (Dainippon Printing Co., Ltd.), a 2.38 weight percent tetramethylammonium hydroxide aqueous solution was used. , immersion development was performed at 23° C. for 1 minute, followed by rinsing with pure water for 1 minute to form a resist pattern on the wafer.
次に、このウェハーを90℃のホットプレート上に90
秒間載置して、該レジストパターンの加熱処理を行った
。Next, this wafer was placed on a 90°C hot plate for 90°C.
The resist pattern was placed for a second and then heat-treated.
前記と同じ操作を行って6枚の試料を作成し、365
nmに最大強度(tss mW /ad )を有する5
席超高圧水銀灯により、レジストパターン全面に紫外線
を照射時間を変えて照射したのち、パイルアップオープ
ン(トーマス科学器械社M)を用いて、170℃で5分
間ベータした。得らルたレジストパターンを観察し、そ
の結果を別表に示す。Perform the same operation as above to create 6 samples, 365
5 with maximum intensity (tss mW/ad) at nm
The entire surface of the resist pattern was irradiated with ultraviolet rays for different irradiation times using an ultra-high pressure mercury lamp, and then subjected to beta heating at 170° C. for 5 minutes using a pileup open (Thomas Scientific Instruments Co., Ltd.). The obtained resist pattern was observed and the results are shown in the attached table.
実施例2
紫外線照射を行う際に、紫外線フィルターとして、実施
例1で使用した超高圧水銀灯における253.7 nm
と365 nmとの紫外線照射量比を1:50とする石
英ブルーフイルターを用い、これを介して紫外線照射処
理を行った以外は、実施例1と同様にして処理し、レジ
ストパターンを得た。Example 2 When performing ultraviolet irradiation, 253.7 nm in the ultra-high pressure mercury lamp used in Example 1 was used as an ultraviolet filter.
A resist pattern was obtained by processing in the same manner as in Example 1, except that the ultraviolet ray irradiation treatment was performed through a quartz blue filter in which the ratio of the amount of ultraviolet rays and 365 nm was 1:50.
このレジストパターンの観察結果を別表に示す。The observation results of this resist pattern are shown in the attached table.
比較例
実施例1において、現像後のホットプレートによる加熱
処理を行わない以外は、実施例1と全く同様にしてレジ
ストパターンを得た。このレジストパターンの観察結果
を別表に示す。Comparative Example A resist pattern was obtained in exactly the same manner as in Example 1, except that the heat treatment using a hot plate after development was not performed. The observation results of this resist pattern are shown in the attached table.
Claims (1)
る感光層に所要の画像形成露光を行つたのち、現像処理
を施してレジストパターンを形成させ、次いで該レジス
トパターンが変形を起こさない温度で加熱処理後紫外線
を該レジストパターンの全面に照射することを特徴とす
るポジ型ホトレジストパターンの安定化方法。1 A photosensitive layer made of a positive photoresist containing an ultraviolet absorber is subjected to the required image-forming exposure, then developed to form a resist pattern, and then heated at a temperature that does not cause deformation of the resist pattern. A method for stabilizing a positive photoresist pattern, comprising irradiating the entire surface of the resist pattern with ultraviolet rays.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP60269311A JP2552648B2 (en) | 1985-12-02 | 1985-12-02 | Stabilization method of positive photoresist pattern |
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