JPH05190440A - パターン形成方法 - Google Patents
パターン形成方法Info
- Publication number
- JPH05190440A JPH05190440A JP4025981A JP2598192A JPH05190440A JP H05190440 A JPH05190440 A JP H05190440A JP 4025981 A JP4025981 A JP 4025981A JP 2598192 A JP2598192 A JP 2598192A JP H05190440 A JPH05190440 A JP H05190440A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resist
- pattern
- seconds
- exposed
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- Pending
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】基板の表面上にレジストパターンを形成する方
法であって、露光後その基板のアルカリ処理を行い、そ
してそれに続く加熱処理、現像をすることにより、未露
光部への回折光の影響を低減して、微細な、形状の良い
パターンを得るパターン形成方法。 【効果】本発明の方法により、リソグラフィ工程に於け
るレジストパターン形成を良好な形状で高精度に得るこ
とができ、半導体素子製造の歩留まり向上につながり、
工業的価値が高い。
法であって、露光後その基板のアルカリ処理を行い、そ
してそれに続く加熱処理、現像をすることにより、未露
光部への回折光の影響を低減して、微細な、形状の良い
パターンを得るパターン形成方法。 【効果】本発明の方法により、リソグラフィ工程に於け
るレジストパターン形成を良好な形状で高精度に得るこ
とができ、半導体素子製造の歩留まり向上につながり、
工業的価値が高い。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体製造等のリソグラ
フィ工程に於けるパターン形成方法に関する。
フィ工程に於けるパターン形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子の集積度の向上と共にパター
ンの微細化も進んでおり、微細で形状の良いレジストパ
ターンを形成することが重要な課題となっている。しか
し、現在一般に用いられている紫外線（例えば、ｇ線
（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ））やエキシマレー
ザー光（例えば、ＫｒＦ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦ（１９
３ｎｍ））を用いたリソグラフィにおいては微細なパタ
ーンを形状良く得ることは、その光学的な解像能力か
ら、困難であることが多い。このような問題を解決する
方法として、多層レジスト法、反射防止膜法、露光後現
像前ベーク法等が提案されているが、前者においては工
程が増え、スループットが低下し、叉後者においては未
露光部の膜減りが生じる等の問題がある。
ンの微細化も進んでおり、微細で形状の良いレジストパ
ターンを形成することが重要な課題となっている。しか
し、現在一般に用いられている紫外線（例えば、ｇ線
（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ））やエキシマレー
ザー光（例えば、ＫｒＦ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦ（１９
３ｎｍ））を用いたリソグラフィにおいては微細なパタ
ーンを形状良く得ることは、その光学的な解像能力か
ら、困難であることが多い。このような問題を解決する
方法として、多層レジスト法、反射防止膜法、露光後現
像前ベーク法等が提案されているが、前者においては工
程が増え、スループットが低下し、叉後者においては未
露光部の膜減りが生じる等の問題がある。
【０００３】それ以外のパターン形状を良くする試みと
して、有機溶媒（クロロベンゼン）処理を行った後、露
光、現像を行う方法（昭和６２年度春期応用物理学会講
演予稿集、Ｐ．４１４、２９ａ−Ｎ−４（１９８
７））、レジスト塗布後、アルカリ性溶液でレジストを
処理、加熱しパターン露光後、加熱、現像する方法（特
開平２−９９９５９）やレジスト塗布後アルカリ性ガス
雰囲気下でプリベーク後、露光、加熱、現像する方法
（特開平２−８８５３）等が提案されている。パターン
形状の劣化の原因として、未露光部への照射光の回り込
み（回折光）により、本来現像されない未露光部が現像
されることに起因すると考えられる。この回折光の影響
を低減させる方法として、レジスト塗布後アルカリ処
理、加熱後露光する上記方法が開示されているが、この
方法は露光前にレジスト表面に難溶化層を形成させ回折
光の影響を前もって少なくしようとする方法であり、露
光部も未露光部も同様に処理される故に、照射量やパタ
ーンサイズによって変動する回折光の影響や回折光の影
響を受けた所のみを選択的に抑制するという点で、対応
が困難である。
して、有機溶媒（クロロベンゼン）処理を行った後、露
光、現像を行う方法（昭和６２年度春期応用物理学会講
演予稿集、Ｐ．４１４、２９ａ−Ｎ−４（１９８
７））、レジスト塗布後、アルカリ性溶液でレジストを
処理、加熱しパターン露光後、加熱、現像する方法（特
開平２−９９９５９）やレジスト塗布後アルカリ性ガス
雰囲気下でプリベーク後、露光、加熱、現像する方法
（特開平２−８８５３）等が提案されている。パターン
形状の劣化の原因として、未露光部への照射光の回り込
み（回折光）により、本来現像されない未露光部が現像
されることに起因すると考えられる。この回折光の影響
を低減させる方法として、レジスト塗布後アルカリ処
理、加熱後露光する上記方法が開示されているが、この
方法は露光前にレジスト表面に難溶化層を形成させ回折
光の影響を前もって少なくしようとする方法であり、露
光部も未露光部も同様に処理される故に、照射量やパタ
ーンサイズによって変動する回折光の影響や回折光の影
響を受けた所のみを選択的に抑制するという点で、対応
が困難である。
【０００４】
【発明が解決しようとしている課題】本発明は未露光部
への回折光の影響の低減化を、より効果的に、かつより
選択的にするパターン形成方法を確立することを目的と
する。
への回折光の影響の低減化を、より効果的に、かつより
選択的にするパターン形成方法を確立することを目的と
する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者等は前記したよ
うな課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明に
至ったものである。即ち本発明は、基板上にレジストを
塗布、加熱処理（予備加熱）後、パターン露光し、次い
でアルカリ性物質にて処理し、引続き加熱処理、現像す
ることを特徴とするパターン形成方法を提供する。
うな課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明に
至ったものである。即ち本発明は、基板上にレジストを
塗布、加熱処理（予備加熱）後、パターン露光し、次い
でアルカリ性物質にて処理し、引続き加熱処理、現像す
ることを特徴とするパターン形成方法を提供する。
【０００６】本発明を詳細に説明する。本発明における
基板としては、シリコンウェハー、酸化膜付きのシリコ
ンウェハー等が使用でき、又、レジストとしては、ナフ
トキノンジアジド系のレジスト、例えばナフトキノンジ
アジド化合物とポリマーの組成物より成るレジスト（例
えばＭＰ−２４００、シプレイ社製）やポリマーにナフ
トキノンジアジドを縮合させた樹脂より成るレジストが
使用できるが、特にこれらに限定されるものではない。
又、塗布は、例えばスピンコーター等により膜厚が１μ
ｍ前後になるように回転塗布をすることにより行われ
る。加熱（プレベ−ク）はホットプレートあるいは循環
式オーブン等を使用して行われ、レジスト膜中に残存す
る溶媒を除去する。プレベ−クは、例えば、ホットプレ
ートの場合８０〜１１０℃で６０〜３００秒行う。
基板としては、シリコンウェハー、酸化膜付きのシリコ
ンウェハー等が使用でき、又、レジストとしては、ナフ
トキノンジアジド系のレジスト、例えばナフトキノンジ
アジド化合物とポリマーの組成物より成るレジスト（例
えばＭＰ−２４００、シプレイ社製）やポリマーにナフ
トキノンジアジドを縮合させた樹脂より成るレジストが
使用できるが、特にこれらに限定されるものではない。
又、塗布は、例えばスピンコーター等により膜厚が１μ
ｍ前後になるように回転塗布をすることにより行われ
る。加熱（プレベ−ク）はホットプレートあるいは循環
式オーブン等を使用して行われ、レジスト膜中に残存す
る溶媒を除去する。プレベ−クは、例えば、ホットプレ
ートの場合８０〜１１０℃で６０〜３００秒行う。
【０００７】パターン露光は図形の描かれたマスクを介
して縮小投影露光装置（ステッパ）あるいはマスクアラ
イナ等を使用して行われ、通常、その露光量は５０〜３
００ｍＪ／ｃｍ2 程度であるが、適正露光量は感度曲線
より算出する。光源としては紫外線（例えばｇ線（４３
６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ））やエキシマレーザー光
（例えばＫｒＦ（２４８ｎｍ））等が使用されうる。
して縮小投影露光装置（ステッパ）あるいはマスクアラ
イナ等を使用して行われ、通常、その露光量は５０〜３
００ｍＪ／ｃｍ2 程度であるが、適正露光量は感度曲線
より算出する。光源としては紫外線（例えばｇ線（４３
６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ））やエキシマレーザー光
（例えばＫｒＦ（２４８ｎｍ））等が使用されうる。
【０００８】本発明に於いて、アルカリ性物質による処
理法としては、液中叉はガス雰囲気下での処理法が採用
される。例えばアルカリ水溶液中で処理する場合には、
アルカリ水溶液として有機アミン水溶液、コリン水溶液
等が用いられる。有機アミン水溶液としてはテトラメチ
ルアンモニウムハイドロキサイド（ＴＭＡＨ）、テトラ
エチルアンモニウムハイドロキサイドの水溶液等が挙げ
られる。水溶液での処理は浸漬、パドル、スプレー等の
方法またはこれらの混用で行うことができるが、これら
に限定されるものではない。アルカリ濃度としてはその
レジストに使用される現像液の濃度又はそれ以下の濃度
が使用できるが、好ましくは露光部が溶解しない程度の
アルカリ濃度が好ましい。又処理時間は特に限定されな
いが、５〜３００秒好ましくは１５〜６０秒である。又
処理温度は特に限定されるものではないが、現像時の温
度と同じ温度（例えば２３℃）が好ましい。
理法としては、液中叉はガス雰囲気下での処理法が採用
される。例えばアルカリ水溶液中で処理する場合には、
アルカリ水溶液として有機アミン水溶液、コリン水溶液
等が用いられる。有機アミン水溶液としてはテトラメチ
ルアンモニウムハイドロキサイド（ＴＭＡＨ）、テトラ
エチルアンモニウムハイドロキサイドの水溶液等が挙げ
られる。水溶液での処理は浸漬、パドル、スプレー等の
方法またはこれらの混用で行うことができるが、これら
に限定されるものではない。アルカリ濃度としてはその
レジストに使用される現像液の濃度又はそれ以下の濃度
が使用できるが、好ましくは露光部が溶解しない程度の
アルカリ濃度が好ましい。又処理時間は特に限定されな
いが、５〜３００秒好ましくは１５〜６０秒である。又
処理温度は特に限定されるものではないが、現像時の温
度と同じ温度（例えば２３℃）が好ましい。
【０００９】又、アルカリ性ガス雰囲気下にて処理する
場合には、ＴＭＡＨ、アンモニアのアルカリ性ガスの飽
和蒸気を使用し、処理時間は５〜３００秒好ましくは１
５〜６０秒である。温度は特に限定されるものではない
が、現像時の温度と同じ温度（例えば２３℃）が好まし
い。
場合には、ＴＭＡＨ、アンモニアのアルカリ性ガスの飽
和蒸気を使用し、処理時間は５〜３００秒好ましくは１
５〜６０秒である。温度は特に限定されるものではない
が、現像時の温度と同じ温度（例えば２３℃）が好まし
い。
【００１０】アルカリ処理に続く加熱処理（ポストエク
スポジャ−ベ−キング）は、通常ホットプレートあるい
は循環式オーブンを用いて行うが、例えばホットプレー
ト使用の場合その温度としては、８０〜１４０℃、好ま
しくは１００〜１１５℃である。又その処理時間は３０
〜３００秒、好ましくは６０〜１８０秒である。
スポジャ−ベ−キング）は、通常ホットプレートあるい
は循環式オーブンを用いて行うが、例えばホットプレー
ト使用の場合その温度としては、８０〜１４０℃、好ま
しくは１００〜１１５℃である。又その処理時間は３０
〜３００秒、好ましくは６０〜１８０秒である。
【００１１】現像におけるアルカリ現像液としては、Ｔ
ＭＡＨ、テトラエチルアンモニウムハイドロキサイド等
の有機アミン水溶液、コリン水溶液そして水酸化ナトリ
ウム、水酸化カリウム等の無機アルカリの水溶液等を用
いることができるが、半導体製造プロセスにおいては有
機アルカリ水溶液を用いるのが好ましい。
ＭＡＨ、テトラエチルアンモニウムハイドロキサイド等
の有機アミン水溶液、コリン水溶液そして水酸化ナトリ
ウム、水酸化カリウム等の無機アルカリの水溶液等を用
いることができるが、半導体製造プロセスにおいては有
機アルカリ水溶液を用いるのが好ましい。
【００１２】
【作用】露光により生成した反応生成物が、アルカリ処
理そしてそれに続く加熱処理により、残存未露光物と反
応し、溶解速度に差を生じ、その結果現像時の誘導期間
を生じる。
理そしてそれに続く加熱処理により、残存未露光物と反
応し、溶解速度に差を生じ、その結果現像時の誘導期間
を生じる。
【００１３】未露光部への回折光の影響を、照射量を変
化させて露光した露光部の現像時の溶解速度の変化によ
り調べた結果、少ない照射量の露光部が、未露光部への
回折光の影響によると仮定すると、未露光部への回折光
の影響は照射量を変化させて露光した露光部の現像時挙
動を観察することにより再現できるものと考えられる。
図１に本発明の方法による場合と、そうでない場合の、
照射量変化に対する露光部の溶解速度の変化を示した。
図から明かなように、本発明の方法によればレジスト表
面に難溶化層が形成され、即ち現像時の誘導期間が観察
され、且つその誘導期間が照射量に応じて変化している
ことがわかり、このことは未露光部に於ける回折光の影
響が抑制されていることを示している。
化させて露光した露光部の現像時の溶解速度の変化によ
り調べた結果、少ない照射量の露光部が、未露光部への
回折光の影響によると仮定すると、未露光部への回折光
の影響は照射量を変化させて露光した露光部の現像時挙
動を観察することにより再現できるものと考えられる。
図１に本発明の方法による場合と、そうでない場合の、
照射量変化に対する露光部の溶解速度の変化を示した。
図から明かなように、本発明の方法によればレジスト表
面に難溶化層が形成され、即ち現像時の誘導期間が観察
され、且つその誘導期間が照射量に応じて変化している
ことがわかり、このことは未露光部に於ける回折光の影
響が抑制されていることを示している。
【００１４】
【実施例】実施例により本発明の方法を更に具体的に説
明するが、本発明がこれらの実施例に限定されるもので
はない。
明するが、本発明がこれらの実施例に限定されるもので
はない。
【００１５】実施例１ 図２を用いて本発明のパターン形成方法を説明する。半
導体等の基板１上にレジスト（ポリビニルフェノールに
２−ヒドロキシルｐ−ｔ−ブチルフェノールを縮合させ
たポリマーとナフトキノンジアジド感光材をエチルラク
テートに溶解した樹脂組成物）をスピンコ−タ−で塗布
し（図２−ａ）、ホットプレート上で９０℃、３分間加
熱し、膜厚０．８μｍのレジスト膜を得た（図２−
ｂ）、その後ＫｒＦエキシマステッパを用いてマスクを
介しパターン露光（露光量１１０ｍＪ／ｃｍ2 ）した
（図２−ｃ）。その後０．７％テトラメチルアンモニウ
ムハイドロキサイド（ＴＭＡＨ）中に、２３℃、１５秒
間浸漬した（図２−ｄ）。浸漬後、水洗しホットプレー
ト上で１１０℃、６０秒間加熱処理し（図２−ｅ）、そ
の後、２．０％ＴＭＡＨで、２３℃、７５秒間現像し、
露光部を除去してレジストパターンを形成した（図２−
ｆ）。膜減りが無い良好なパターンが得られた。
導体等の基板１上にレジスト（ポリビニルフェノールに
２−ヒドロキシルｐ−ｔ−ブチルフェノールを縮合させ
たポリマーとナフトキノンジアジド感光材をエチルラク
テートに溶解した樹脂組成物）をスピンコ−タ−で塗布
し（図２−ａ）、ホットプレート上で９０℃、３分間加
熱し、膜厚０．８μｍのレジスト膜を得た（図２−
ｂ）、その後ＫｒＦエキシマステッパを用いてマスクを
介しパターン露光（露光量１１０ｍＪ／ｃｍ2 ）した
（図２−ｃ）。その後０．７％テトラメチルアンモニウ
ムハイドロキサイド（ＴＭＡＨ）中に、２３℃、１５秒
間浸漬した（図２−ｄ）。浸漬後、水洗しホットプレー
ト上で１１０℃、６０秒間加熱処理し（図２−ｅ）、そ
の後、２．０％ＴＭＡＨで、２３℃、７５秒間現像し、
露光部を除去してレジストパターンを形成した（図２−
ｆ）。膜減りが無い良好なパターンが得られた。
【００１６】実施例２ 半導体の基板上にレジスト（実施例１のレジスト）を塗
布し、ホットプレート上で９０℃、３分間加熱し膜厚
１．２μｍの膜を得た、その後ｉ線ステッパを用いてマ
スクを介しパターン露光（露光量１００ｍＪ／ｃｍ2 ）
した。その後０．１％ＴＭＡＨ中に、２３℃、６０秒間
浸漬した。浸漬後、水洗しホットプレート上で１１０
℃、１２０秒間加熱処理し、その後２．０％ＴＭＡＨ
で、２３℃、７５秒間現像し、露光部を除去してレジス
トパターンを形成した。膜減りの無い良好なパターンが
得られた。
布し、ホットプレート上で９０℃、３分間加熱し膜厚
１．２μｍの膜を得た、その後ｉ線ステッパを用いてマ
スクを介しパターン露光（露光量１００ｍＪ／ｃｍ2 ）
した。その後０．１％ＴＭＡＨ中に、２３℃、６０秒間
浸漬した。浸漬後、水洗しホットプレート上で１１０
℃、１２０秒間加熱処理し、その後２．０％ＴＭＡＨ
で、２３℃、７５秒間現像し、露光部を除去してレジス
トパターンを形成した。膜減りの無い良好なパターンが
得られた。
【００１７】
【発明の効果】本発明の方法によりリソグラフィ工程に
於けるレジストパターン形成を良好な形状で高精度に得
ることができ、半導体素子製造の歩留まり向上につなが
り工業的価値が高い。
於けるレジストパターン形成を良好な形状で高精度に得
ることができ、半導体素子製造の歩留まり向上につなが
り工業的価値が高い。
【図１】照射量変化に対する溶解速度の変化
【図２】本発明の方法によるパターン形成方法の一実施
例の工程断面図
例の工程断面図
図１ １．本発明以外の方法 露光量（Ｅ。） ２．本発明の方法 露光量（１．５倍Ｅ。） ３．本発明の方法 露光量（Ｅ。） ４．本発明の方法 露光量（０．３６倍Ｅ。） （但し、Ｅ。は感度曲線より算出した理論露光量を表
す） 図２ １．基板 ２．レジスト ３．ホットプレート ４．マスク ５．紫外線 ６．アルカリ水溶液 ７．レジストパターン
す） 図２ １．基板 ２．レジスト ３．ホットプレート ４．マスク ５．紫外線 ６．アルカリ水溶液 ７．レジストパターン
Claims (1)
- 【請求項１】基板上にレジストを塗布、加熱処理後、パ
ターン露光し、次いでアルカリ性物質にて処理し、引続
き加熱処理、現像することを特徴とするパターン形成方
法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4025981A JPH05190440A (ja) | 1992-01-17 | 1992-01-17 | パターン形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4025981A JPH05190440A (ja) | 1992-01-17 | 1992-01-17 | パターン形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05190440A true JPH05190440A (ja) | 1993-07-30 |
Family
ID=12180903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4025981A Pending JPH05190440A (ja) | 1992-01-17 | 1992-01-17 | パターン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05190440A (ja) |
-
1992
- 1992-01-17 JP JP4025981A patent/JPH05190440A/ja active Pending
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