JPH0344918A - レジスト層のパターニング方法 - Google Patents

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、リソグラフィ（Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）技
術に係わり、特に、電子ビーム露光により微細パターン
を形成するのに好適である。

（従来の技術） 半導体素子の集積度の向上に伴って微細バタンの要求が
たかまっているのは周知の事実であるが、これによりレ
ジストパターンにも当然正確なパターン寸法が要求され
ておりその度合いも大きくなっている。ところで、電子
ビーム露光によりパターニングされたノボラック系ポジ
型レジスト（ＭＰ−２４００シプレ一社商品名）層は、
アルカリ現像液により一定時間例えば３０秒〜９０秒間
現像する。この現像時間を固定するためには、設計寸法
が等しくなるように適正なドーズ（Ｄｏｓｅ）　’　７
４を決めているのが現状である。しかし、電子ビーム露
光用装置のコンデイション（Ｃｏｎｄｉｔｌｏｎ　）の
ｚｔｂや現像時の環境例えば温度、湿度などにより若干
パターン寸法も変わるために、でき上がったパターンの
寸法も所定値より変わる。しかも、パターンの裾の部分
にレジストが残ってパターンが完全に形成されている場
合には、追加現像を行う必要があった。

（発明が解決しようとする課題） ノボラック系ポジ型レジスト（ＭＰ−２４００シブレ−
社商品名）を電子ビーム露光後、例えばコリンなどのア
ルカリ現像液による連続した現像処理工程を行い得られ
たレジスト残膜率を第２図に示した。このレジスト残膜
率とは、塗付したポジレシスト層をプリベイク（Ｐｒｅ
ｂａｋｅ）　Ｌ　、その終了時の膜厚を１ＯＯ１露光・
現像終了時のこのポジレジスト層の膜厚をαとしてα／
１００　Ｘ１００として現す。

第２図では、縦軸にレジスト残膜率、横軸にアルカリ現
像時間（秒）を採り、両者の関係を約１μｍをイニシャ
ル（Ｉｎｉｔｉａｌ）とした調査結果が示されているが
、実際のノボラック系ポジレジストパターンにあっては
、０．５μｍ〜０．８μｍの厚さが一般的である。とこ
ろで、電子ビーム露光においては、０．１μｍ〜０．５
μｍ以下の寸法を形成するためには、濃度が薄いアルカ
リ現像液を使用して６０秒〜９０秒、時には１２０秒〜
２４０秒と長めの現像処理を行う。このため第１図で確
認できるように、９０秒以下の残膜率が悪くなっており
、２４０秒程度で残膜０．６５μｍとなってしまう。

更に、第１図には、縦軸に開口部寸法単位μｍを、横軸
にドーズｍ　（ｎｃ／　ｃ＋ｎ）として、露光時のドー
ズ量に対する現像後の開口部寸法即ちレジスト寸法変換
差を明らかにした。即ち、同じ電子ビーム露光条件で形
成されるノボラック系ポジレジストパターンを９０秒と
１５０秒で現像した場合、明らかにドーズ量が多い場合
はど、開口部寸法に差が生じてくる。つまり６０秒で０
．１５μｍ〜０．２μｍ開口部寸法が大きくなってしま
う。この調査結果から、若干の現像時間が長くなること
により寸法が大きく変動することが判明した。このよう
に電子ビーム用ノボラック系ポジレジストをカルカリ現
像液で現像すると、電子ビーム露光装置の条件などの変
動により一定時間の追加現像を行う未露光部の残膜率が
悪化したり、開口部寸法が大きくなり、目標とするレジ
スト残膜率で設計寸法に等しいパターンを形成するのは
難しい。

本発明はこのような事情により成されたもので、特に、
未露光部の膜べりを押え、プロファイルの良好な微細パ
ターンを形成することを目的とするものである。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 半導体基板を被覆するレジスト層を露光してパターニン
グ後、現像処理の途中で一回以上のリンス工程及び乾燥
工程を行ってから現像する段階現像工程により未露光部
の残膜を安定化することに本発明のレジスト層のバター
ニング方法の特徴がある。

（作　用） ノボラック系ポジレジストを利用する電子ビーム露光・
現像工程では、アルカリ現像液による処理してから、純
水により現像液を洗浄除去乾燥工程を行っている。しか
し、本発明では、電子ビームにより描画されたノボラッ
ク系ポジレジストを最低−同項時間希釈したアルカリ現
像液に漬けて処理後、純水で洗浄する工程と乾燥工程を
付加した。このような処理工程を経たノボラック系ポジ
レジストパターンは、未露光部におけるレジスト膜がほ
とんど変動しておらず従来方法より有利であることが明
らかである。その理由としては、この純水による洗浄工
程と乾燥工程により耐エツチング膜がレジストの未露光
部に形成されると推定されるので、乾燥工程では水分を
完全に除去しなくでも良いと考えられる。即ち、縦軸に
レジスト残膜（単位μｍ）、横軸にアルカリ現像時間（
単位秒）を採った第２図更に、縦軸に開口部寸法（単位
μｍ）、横軸にドーズ量（単位ｎｃ／　ｃｍ）を採って
電子ビームレジスト寸法変換差を明らかにした第３図に
あるように、本発明方法によると開口部寸法の変動がほ
とんど認められず、本発明はこのような事実を基に完成
したものであり、しかも、現像工程の途中に水洗工程と
乾燥工程を実施することを限定する根拠とするものであ
る。

（実施例） 本発明に係わる一実施例を第２図及び第３図を参照して
説明する。本発明において記載する半導体基板を被覆す
るレジスト層は、半導体基板に常方により被着する絶縁
物層に積層する場合と、この半導体基板に不純物を導入
拡散して形成した能動層または受動層に電気的に接続し
た電極や配線層に積層する場合とを含むものであり、更
に、いわゆる多層配線素子用の層間絶縁膜や電極や配線
層を含むものである。

電子ビーム描画用レジストとしてノボラック系ポジレジ
ストＭＰ−２４００（シブレー社商品名）をシリコン半
導体基板の所定の場所に被覆後、電子ビム装置により開
口部の径が０．２μｍ〜０，３μｍの微細パターンの描
画を１ナノ　クローン／　ｃｍ程度の電子量により行っ
た。次にノボラック系ポジレジスト専用のアルカリ現ｅ
液を純水により希釈した溶液により現像した。現像条件
としては、１５秒間第１回の現像後、純水による（流水
）洗浄を３０秒及び乾燥工程を行った。この乾燥工程と
しては、１０秒間のスピン乾燥か清浄な気体を１０秒間
吹付ける程度で良く、水分が完全に除去されなくても未
露光部分に耐エツチング膜が形成される程度で十分であ
る。この時このような膜の形成条件としては、乾燥工程
が不可避であると共に、純水洗浄も必要条件である。引
き続いての現像処理を０゜１．５，３０．４５，７５，
１００秒追加し、最後に本来の水洗工程と乾燥工程を施
した。この追加現像における０秒は比較資料を求めるた
めに採った手段である。

更に、同質のレジスト層、同一濃度の現像液及び同一の
露光条件によりパターンニングを行ったが、現像条件を
第１回を９０秒間施してから３０秒間の純水洗浄を終え
て乾燥工程を行い、更に、３０秒の追加現像を実施し、
最終的には、本来の洗浄工程と乾燥工程を加えた。この
ように本発明では、段階現像をノボラック系ポジレジス
トに行うと共にその途中で純水による洗浄工程と乾燥工
程を実施する。

この結果、第２図及び第３図に示すような従来にない好
結果が得られており、以下にこれについて説明する。

第２図には、電子ビーム露光によりノボラック系ポジレ
ジストを段階現像による残膜差が、縦軸にノボラック系
ポジレジスト残膜（単位μｍ）、横軸にアルカリ現像時
間（単位秒）を採って示されている。この図では、四角
印が連続現像を、丸印がｔ５秒現像＋純水洗浄工程と乾
燥工程＋Ｘ秒追加現像の結果を示してる。これから明ら
かなように、１回の連続現象に対して丸印で示した現像
処理工程では、トータル９０秒以降における未露光部レ
ジスト残膜がほとんど変動していないことが確認できる
。

また、第３図には、ノボラック系ポジレジストを電子ビ
ームで露光・現像して発生する寸法変換差が、縦軸に開
口部寸法（単位μｍ）、横軸にドーズ量（単位ｎｃ／　
ｃｍ）により示されている。四角印が９０秒現像、丸印
が９０秒現像十水洗工程及び乾燥工程＋６０秒追加現像
の結果を示している。即ち、６０秒の追加現像を行って
も開口部の分法は変動しないことが明瞭である。

［発明の効果コ このように、本発明では、ノボラック系ポジレジストを
現像するのに当たって、ある程度のドーズ量で描画した
パターンは、ボトム部分が追加現像によって完全に現像
され、しかも洗浄工程によりスカムも除去された上に乾
燥工程により未露光部分に耐エツチング膜が形成される
と考えられるので、良好なプロファイルが変動なく完成
されるので、量産上の効果が極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来方法により得られたレジストパターンの
特性を示す図、第２図及び第３図は、本発明方法による
レジストパターンの特性を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　半導体基板を被覆するレジスト層を露光してパターニ
   ング後、現像処理の途中で一回以上のリンス工程及び乾
   燥工程を行ってから現像する段階現像工程により未露光
   部の残膜を安定化することを特徴とするレジスト層のパ
   ターニング方法。