JPH0313950A

JPH0313950A - レジストパターン形成方法

Info

Publication number: JPH0313950A
Application number: JP1149994A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Ishimaru; 敏之石丸
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1989-06-13
Filing date: 1989-06-13
Publication date: 1991-01-22

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、レジストパターン形成方法に関する。

本発明は、レジストパターンを形成してこれにより各種
のパターン形成を行う技術分野に汎用でき、例えば、薄
膜ヘッドや、半導体装置等の電子材料におけるパターン
形成の際に利用することが〔発明の概要〕本発明は、被処理基体上にレジスト膜を形成し、該レジ
スト膜を露光し現像するレジストパターン形成方法にお
いて、塩基性ガスにより処理した後に現像を行うことに
よって、塩基性ガスによる難溶化層の形成を所望のパタ
ーン形状に対応したものにすることができるようにし、
これによりパターン形状の劣化を防止して、問題なく解
像度の向上等を実現できるようにしたものである。

〔従来の技術〕

レジストパターン形成技術においては、近年、より一層
の微細化が要求されるようになっている。

例えば、半導体装置製造のリソグラフィー工程における
レジストパターン形成にあっては、半導体装置自体の集
積化・微細化に伴い、レジストパターンの更なる微細化
が要求されている。それに伴い、露光投影機（ステッパ
ーと称されるものなど）の縮小投影レンズは高ＮＡ化さ
れてきた（ＮＡはアパーチャ数である）。

その結果、露光に際してのフォーカスマージンが狭くな
ってきているという問題がある。即ち、現状の技術にあ
っては、１．０〜０．８μｍルールのＬＳＩ製造にはＮ
Ａｏ、４５程度の露光投影機が使用されているが、その
焦点深度は、０．８μｍ　Ｌ／Ｓで、１．５〜２．０μ
ｍ程度である（Ｌ／Ｓはライン・アンド・スペースを示
し、ライン幅もしくはスペース幅を意味する）、これは
フォーカスマーシーンを大きくしようとすると、デフォ
ーカス時、即ち焦点がずれた時に、光のコントラストが
低下し、レジスト形状が劣化するためである。

一方、上記とは別に、微細化が進み、Ｌ／Ｓの大きさが
露光邊影機の使用解像度以下になった場合も、上記と同
様に、レジスト形状の劣化が見られる。

レジスト形状の劣化を十分に防止することができれば、
上記フォーカスマージンの問題も解決でき、実際に得ら
れるレジストパターンの解像度の向上も期待できる。よ
って、このために、各種の技術が提案されているが、従
来技術では必ずしも満足のいくものではない。

例えば、第２図に示すのは、ＨＡＲＤ法と称される従来
方法である。この方法では、まず第２図（ａ）に示すよ
うに基板等の被処理基体１上にレジスト膜２を形成する
０次にアルカリ水溶液で処理して、第２図（ｂｌに示す
ように、レジスト膜２の表面に難溶化層２１（図中両ハ
ツチングで示す）を形成する。これを例えば光強度分布
が第２図（Ｃ）の符号３で示すような光（コントラスト
の弱い光）で露光し、同図に示す如く露光された部分に
露光部４（図中ハンチングで示す）を形成する。現像し
て露光部４を現像除去し、第２図Ｔｄ）のレジストパタ
ーン２０を得る。

ＨＡＲＤ法については、シリコン基板上のポジレジスト
Ｍ　Ｐ　２４００−１７をエキシマレーザ光（特にＫｒ
Ｆエキシマレーザ光）で露光する場合の例が、遠藤政孝
らにより１９８８年春の応用物理学会予稿集５３０頁に
報告されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術にあっては、露光前にレジスト膜２をアル
カリ水溶液に浸し、レジスト膜２中の樹脂と未感光の感
光剤を反応させて難溶化層２１を形成し、これにより第
２図（Ｃ）に符号３で示すようなコントラストが低下し
た光を用いて露光する場合でも、レジストの形状劣化を
抑制するようにしている。

しかし、上記従来技術のようにアルカリ水溶液を用いた
液相での処理では、レジストの表層全体に難溶化層が形
成される。よってレジストの感度が低下するおそれが大
きい。また、条件によってつば、レジスト上端部にひさ
し状の難溶化層、例えば第２図（ｄ）に符号２２で示す
ような難溶化層が残ることがある。また、第３図のよう
な難溶化層２２が観察される場合がある。

従来技術として、上記と同様に露光前にレジストをアル
カリ水溶液に浸して難溶化層を形成し、露光後、Ｐ　Ｅ
　Ｂ　（ｐｏｓｔ　ｅｘｐｏｓｕｒｅ　ｂａｋｅ）を行
う技術も知られている。これはＬＥＮＯＳ法と称される
が、この従来方法も、上記ＨＡＲＤ法と同じ問題点を有
している。

本発明は上記従来技術の問題点を解決して、感度低下や
、問題のある難溶化層を残存させることなく、形状劣化
を防止することができ、もって解像度を向上させ、フォ
ーカスマージンを広くできるレジストパターン形成方法
を提供せんとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、被処理基体上にレジスト膜を形成し、該レジ
スト膜を露光し現像するレジストパターン形成方法にお
いて、前記レジスト膜を露光した後、塩基性ガスにより
処理し、次いで現像を行う構成としたものである。

本発明において、用いるレジスト膜の材料は任意であり
、各種のポジレジスト、ネガレジストを使用できる。半
導体装置のパターン形成に用いる場合、ポジレジストを
好ましく用いることができる。露光・現像の手段は、用
いるレジストに応じて、適宜のものを採用すればよい。

塩基性ガスは、レジスト膜を処理し得るガスであれば、
適宜選定して用いることができる。

本発明の構成について、後記詳述する本発明の一実施例
を示す第１図の例示を用いて略述すると、次のとおりで
ある。

本発明においては、第１図（ａ）に例示のように、被処
理基体１上にレジスト膜２を形成し、該レジスト膜２を
露光しく第１図山））、次いで第１図（Ｃ）に例示の工
程で塩基性ガスにより処理し、次いで現像を行って第２
図（ｄｌに例示の如きレジストパターン２０を形成する
。

〔作　用〕

上記のように本発明においては、露光後現像前に塩基性
ガスによる処理を行うので、露光された部分（第１図の
露光部４）の上部ではレジスト中の感光剤が消費されて
いるので、未露光部の上部でのみ処理による難溶化が進
行する。従って、従来技術のような、不必要な部分にま
で難溶化が及ぶことにより、邪魔なひさし状の部分（第
２図、第３図の符号２２で示す部分）が残存することが
防がれる。

かつ、本発明では、塩基性のガスによる処理であり、液
相ではなく気相での処理がなされるだめ、レジスト膜２
の表面層のみならず、ガスがレジスト膜２内部に浸透し
て、露光部４の外側に難溶化層５を形成するので、形状
の良好なレジストパターンが得られる。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例について、第１図を参照して説明
する。この実施例は、本発明を、半導体装置製造プロセ
スのリソグラフィー工程において、被処理基体である基
板（ここでは半導体ウェハ）上にレジストパターンを形
成する場合に適用したものである。なお、薄膜ヘッドに
おけるレジストパターン形成にも、同様に適用できる。

本実施例においては、第１図（ａ）に示すように、被処
理基体１である基板上にレジスト膜２を形成する。ここ
では、ポジレジストを用い、特に樹脂成分としてノボラ
ック樹脂を含有し、感光剤としてナフトキノンジアジド
感光性組成物を含有するレジストを用いた。

次に、第２図（ｂ）に符号３で示すような光強度分布の
、比較的コントラストの低い露光光で露光する。これに
より同図に示す如き露光部４（ハンチングを付して示す
）を形成する０次に該レジスト膜２を形成した被処理基
体１を塩基性のガスにさらす、このガスにより、レジス
ト膜２中の樹脂と未感光の感光剤を反応させて、難溶化
層５を形成する。この構造を第１図（Ｃ）に示す０本実
施例では、塩基性のガスとして、アンモニア（ＮＨｉ）
ガスを用いた。その他、レジスト材料の種類によるが、
アミン、ジエチルアミン等の塩基性ガスを適宜用いるこ
とができ、使用したレジスト材料を難溶化できるもので
あれば、任意である０本実施例において、アンモニアガ
スで処理する手段は、ガスをラインで導入するのでもよ
く、あるいは、被処理基体ｌ全体をアンモニア水上の雰
囲気に置くことによりアンモニアガス雰囲気にさらすよ
うにするのでもよい。

第１図（ｂｌの段階では、レジスト膜２中の露光された
露光部分４（本例ではスペース部を構成すべき部分）と
露光されない部分（同じ（ライン部を構成すべき部分）
の境界領域にも未感光の感光剤の感光基は残っているの
で、上記気相塩基処理によって、この残存感光基とレジ
スト中の樹脂を反応させ、第１図（Ｃ）の難溶化層５を
形成するのである。

また、処理にガスを使用するため、アルカリ性の水溶液
を用いる場合に比べ、レジスト膜２内部へ該塩基性ガス
が浸透し易く、レジスト内部にも容易に難溶化層５を形
成することができる。

更に、露光部４（スペース部）の中央は、コントラスト
の弱い光にあっても、その中央の強い光（第１図（ｂ）
の露光光３参照）で照射されているため、感光剤はほと
んど感光しており、ここでは難溶化層の形成は起こらな
い。

このように第１図（Ｃ１に示すように、露光後気相塩基
処理を行い、レジスト膜２上部の未露光部分を選択的に
、即ち所望のレジストパターンの外形に沿って、内部ま
で、かつ、露光部４の上部の難溶化させたくない部分は
難溶化させることを避けた形での、所望の難溶化が達成
できる。そして、その後現像する。これによって第１図
（ｄ）に示すような、形状の良好なレジストパターン２
０が得られる。

よって、限界解像度ギリギリの光で露光する場合、露光
光は符号３に示す如くコントラストが弱くなってしまう
のが一般であるが、このような光で露光する場合でも、
良好なレジストパターン形状を得ることができる。　レ
ジストパターン形状を更に良好にするため、塩基性ガス
による気相塩基処理中、またはその前後に、ベーキング
を施すように構成することもできる。即ち、一般に、レ
ジスト材料の種類に応じ、処理前、処理中、処理後のい
ずれかの時期、またはその２以上の時期に、ベーキング
を併用することが好ましい。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明によれば、解像度限界に近い露光に
おいても良好なレジスト形状を得ることができ、このた
め解像度を向上させることができ、また、フォーカスマ
ージンを広くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の工程を順に断面図で示す
ものである。第２図は、同じ〈従来例を示すものである
。第３図は、従来例の問題点を示すものである。１・・・被処理基体、２・・・レジスト膜、２０・・・
レジストパターン。

Claims

【特許請求の範囲】１、被処理基体上にレジスト膜を形成し、該レジスト膜
を露光し現像するレジストパターン形成方法において、前記レジスト膜を露光した後、塩基性ガスにより処理し
、次いで現像を行うレジストパターン形成方法。