JPH0426851A - パターンの形成方法 - 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） 本発明は半導体装置の製造方法に係わり、特にパターン
の形成方法に関する。

（従来の技術） 集積回路の製造においては、半導体等の被加工膜上に微
細なパターンを形成し、このパターンをマスクとして該
被加工膜をエツチングする方法がとられる。このパター
ンの形成工程は通常法の様な操作により構成される。す
なわち、まず半導体等の被加工膜上に樹脂及び感光剤を
含む溶液を塗布し、それを乾燥してレジスト膜（感光性
樹脂膜）を形成する。次いで該レジスト膜に対し選択的
に光を照射する露光処理を行う。

この後、現像処理によって基板上にマスクパターン（レ
ジストパターン）を形成する。このパターンの形成に際
しては、露光光に対する感度およびトライエツチング耐
性に優れたフェノール系樹脂を用いるレジスト材料が多
用される。

ところで現在、集積回路の集積度は２〜３年で４倍とい
うスピードで高集積化しているが、これに伴ない、回路
素子のパターンの寸法も年々微細化し、しかもその寸法
精度の厳密なコントロールが必要になってきている。現
在はフェノール果樹脂のレジストとして１例えばノボラ
ック樹脂と寺−キノンジアジド化合物から成るポジ型レ
ジスト材料がよく用いられるが、高い寸法精度の要求と
感度向上の面から最近では酸の触媒反応を利用する化学
増幅型のレジスト材料（特にネガ型）への期待が強くな
ってきている。この化学増幅型のネガ型レジスト材料は
、樹脂と架橋剤とＰＡＧ　（フォトアシッドジェネレー
ター）とから構成される。

このレジスト材料に露光を行うとＰＡＧから酸が発生し
、この酸は前記レジスト材料中を拡散した後架橋剤に作
用してこの中に活性点を作り出す。

この活性点を介して樹脂の架橋が進み、その結果、架橋
部分は現像液に対して難溶化する。

この化学増幅型のネガ型レジスト材料では、露光により
発生する酸の量が露光量にはあまり依存しないので、露
光量の小さい部分でも難溶化がある程度進む。従って、
従来のポジ型レジスト材料のように露光量に大きく依存
してパターンが形成されてしまうものと比較すると、側
壁の垂直性の良い寸法精度のすぐれたパターンを形成し
やすいという利点がある。

しかしながら、現実には前述した化学増幅型のネガ型レ
ジスト材料をレジストパターンに用いても、パターンの
側壁がほとんど垂直に近く、極めて高い寸法精度を有す
るものを形成するところまでには至っていない。

第２図は前述した化学増幅型のネガ型レジスト材料を用
いたレジストにおける露光量と難溶化層の膜厚（正規化
）との関係を示す特性図である。

この図に示すように、露光量が増加すると難溶化層の膜
厚は急峻な立ち上がりは示さず、若干の幅をもって増加
する。従って、実際にこのレジストに露光を行う場合、
レジスト底部で所定の照射光量を得ようとすると、レジ
スト表面部では、露光量は非常に大きく、照射量オーバ
ーとなりパターンが逆台形状となってしまう。

第３図は、前述した化学増幅型のネガ型レジスト材料を
用いてパターンを形成した時のパターンプロファイルを
示す断面図である。この図に示すように、露光後現像を
行って形成したレジストパターンのプロファイルは、上
部に側壁の垂直性の悪いひ′さしがついた形状となり、
側壁が垂直でがつ寸法精度が高いパターンを得ることは
できない。

（発明が解決しようとする課題） このように、従来のネガ型レジストパターンの形成方法
では、パターン上部に側壁の垂直性の悪いひさしが形成
されてしまうので、寸法精度が高く側壁が垂直なプロフ
ァイルを有するパターンは得られなかった。

本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、前述した問
題を解決した化学増幅型のネガ型レジストパターンの形
成方法を提供することを目的としたものである。

〔発明の構成〕

（ｇＡ題を解決するための手段） 前述した問題を解決するため１本発明は基体上にネガ型
の感光性樹脂膜を形成する工程と、この感光性樹脂膜を
パターン露光する工程と、アルカリ現像液を用いて前記
感光性樹脂膜の現像を行い、パターン形成する工程とを
含み、この現像工程の直前に前記アルカリ現像液と比べ
て高濃度のアルカリ現像液を用いて短時間の予備現像を
行うようにしたことを特徴とするパターンの形成方法を
提供する。

（作　用） 本発明によるパターンの形成方法であれば、基体上にネ
ガ型の感光性樹脂膜を形成し、この感光性樹脂膜をパタ
ーン露光した後、アルカリ現像液を用いて前記感光性樹
脂膜の現像を行う直前に。

前記アルカリ現像液と比べて高濃度のアルカリ現像液を
用いて短時間の予備現像を行うようにしたので、前記感
光性樹脂膜の表面に形成される前記アルカリ現像液に対
して難溶化度の高い層を現像除去することができ１寸法
精度が高く側壁が垂直なプロファイルを有するパターン
を得ることができる。

（実施例） 以、下１本発明によるパターンの形成方法の実施例を図
面を用いて詳細に説明する。

第１の実施例 第１図は本発明によるパターンの形成方法の実施例を示
す工程断面図である。まず、第１図（ａ）に示す如く、
所定の素子領域（図示せず）の形成されたシリコン基板
１の表面を酸化し、膜厚０．８−の酸化シリコン膜２を
形成する。次いで第１図（ｂ）に示す如く、シプレー社
製ネガ型レジスト５ＡＬ−６０１ＥＲ７をスピンコード
し８５℃、６０秒のホットプレート処理によるプリベー
クを行い厚さ０．５虜１Ｍのレジスト膜（感光性樹脂膜
）３を形成した。

次いで第１図（Ｃ）に示す如く、クリプトン、フッ素、
ヘリウムの混合ガスを用いたエキシマレーザの２４８．
４ｎｍの発振線を用いた縮少投影露光装置により、シリ
コン基板１上のレジスト膜３にマスク４を介してパター
ン露光を行い、図に点線で示したマスクパターンの潜像
３ａを形成する。

この時のエネルギー強度は５０〜１００ｍＪ／ａＪであ
った。その後、ホットプレート上で１０５℃、１２０秒
のポストエクスポージャーベーク処理を行った後、第１
図（ｄ）に示す如くアルカリ現像液としてシプレー社の
メタルフリー現像液ＭＦ−３１２を脱イオン水で２：１
に、稀釈した現像液（濃度０．３６［Ｎ））を用いて５
秒間予備現像を行う。この時、レジスト膜３の露光部表
面には難溶化度の高い層が形成されているので、その露
光部表面の現像速度は非露光部表面の現像速度より小さ
くなる。このため、前記難溶化度の高い層を除去した段
階では、露光部分に突起３ｂが生ずる。また前記難溶化
度の高い層は側壁の垂直性が悪いが、その下層は垂直ま
たはほぼ垂直であるので、前記突起３ｂの側壁は垂直ま
たはほぼ垂直となる。

次いで、水洗・乾燥した後、ＭＦ−３１２を脱イオン水
で　１＝１に稀釈した現像液（濃度０．２７［Ｎ］）で
１００秒間浸漬法により現像した（第１図（ｅ））。

ここで、後に行う現像の現像液濃度、現像時間は通常の
現像条件であり、予備現像はより高濃度で短時間の条件
である。さらにこの予備現像の条件は、露光部のうち難
溶化度の高い層を若干溶解する条件が望しく、例えば濃
度は１．５〜２倍、時間は数秒程度がよい。この結果、
０．３５μｓのラインアンドスペースを有するパターン
が垂直なプロファイルで得られた。さらにレジストパタ
ーン寸法のマスクパターン寸法に対するリニアリティが
０．４虜まで得られている。　このようにして得られた
レジストパターンをマスクとして、反応性イオンエツチ
ングにより得られた酸化シリコンパターンはフォトマス
クパターンに忠実に精度よく形成されていた。比較例と
して、前記予備現像を行なわない他は、前記実施例と条
件を同じにした場合のレジストパターンは逆テーパー状
のプロファイルを有し、寸法のリニアリティも０．５５
μｓまでであった・ 第２の実施例 次に本発明によるパターンの形成方法の第２の実施例を
第１図を用いて説明する。

まず、第１の実施例と同様に形成された酸化ジノコン膜
２上に日立化成（株）製ネガ型レジストＲＤ２００ＯＮ
　をスピンコードし、ホットプレート上で９０℃、５分
間のプリベークを行ない厚さ０．８−のレジスト膜３を
形成した。以下前述した第１の実施例と同様にエキシマ
レーザ縮少投影露光装置を用いてエネルギー強度が１５
０〜２５０ｍＪ／ａｄの範囲でパターン転写を行った。

その後アルカリ現像液として濃度が０．１７（ｌｊ）の
テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液で
３秒間の予備現像を行った後、直ちにＲＤ２００ＯＮデ
ベロッパで９０秒間の現像を行い、その後専用液を用い
てリンス、ポストリンスを行った。この時のレジストパ
ターンは０．５μｍのラインアントスペースで形成され
ており、垂直なプロファイルを有していた。また寸法の
りニアリティは０．５５１ｎｎまで得られた。

比較例として、この実施例における予備現像を行なわな
かった場合の結果を示すと、レジストパターンは０．６
１＃のラインアントスペースで形成されており、逆テー
パー状のプロファイルを有していた。また１寸法のリニ
アリティは０．７μｓまでであった。

なお、前述した第１．２の実施例において用いたレジス
ト材料、現像液及びその濃度に本発明は限定されること
はなく、適宜材料２条件等を選択して実施できる。また
、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施す
ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明によるパターンの形成方法
によれば、側壁の垂直なパターンを得ることができると
ともに、マスクパターン寸法に対するリニアリティをよ
り小さなパターン寸法まで延ばすことができ、寸法精度
の高いパターンを形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるパターンの形成方法のける露光量
とレジスト深さ方向の難溶化度との関係を示す特性図、
第３図は従来の化学増幅型のネガ型レジスト材料を用い
てパターンを形成した時のパターンプロファイルを示す
断面図である。 １・・・シリコン基板、　　２−・・酸化シリコン膜、
３・・・レジスト膜、 ３ａ・・・マスクパターンの潜像、 ３ｂ・・・突起、　　　　　４・・マスク。 代理人　弁理士　　則　近　憲　佑 第 ■ 凶 ａ ａ 第 ■ 図 にｐ 二１ 光１ 第 ソ 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　基体上にネガ型の感光性樹脂膜を形成する工程と、こ
   の感光性樹脂膜をパターン露光する工程と、アルカリ現
   像液を用いて前記感光性樹脂膜の現像を行い、パターン
   形成する工程とを含み、この現像工程の直前に前記アル
   カリ現像液と比べて高濃度のアルカリ現像液を用いて短
   時間の予備現像を行うようにしたことを特徴とするパタ
   ーンの形成方法。