JPH0821533B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
- Publication number
- JPH0821533B2 JPH0821533B2 JP61282418A JP28241886A JPH0821533B2 JP H0821533 B2 JPH0821533 B2 JP H0821533B2 JP 61282418 A JP61282418 A JP 61282418A JP 28241886 A JP28241886 A JP 28241886A JP H0821533 B2 JPH0821533 B2 JP H0821533B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resist
- photoresist
- semiconductor device
- far
- ultraviolet light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体装置の製造工程のレジストマスク形
成工程において、レジストの解像度とコントラストの向
上を図り、高アスペクト比を有する微細レジストパター
ンを形成することのできる半導体装置の製造方法を提供
するものである。
成工程において、レジストの解像度とコントラストの向
上を図り、高アスペクト比を有する微細レジストパター
ンを形成することのできる半導体装置の製造方法を提供
するものである。
従来の技術 従来、レジストパターン形成は基板上に単層ホトレジ
ストを塗布し、露光・現像工程を経るものが一般的であ
る。この方法においては露光量と未露光部の膜減り量の
レジスト深さ方向への勾配が生じるため解像度が低く現
在のVLSIプロセスにおいては必要とされる解像度が得ら
れていないのが実状である。単層ホトレジストに代る高
解像度プロセスとして多層レジスト法や、CEL（Contras
t Enhanced Lithography）プロセスが検討されている。
ストを塗布し、露光・現像工程を経るものが一般的であ
る。この方法においては露光量と未露光部の膜減り量の
レジスト深さ方向への勾配が生じるため解像度が低く現
在のVLSIプロセスにおいては必要とされる解像度が得ら
れていないのが実状である。単層ホトレジストに代る高
解像度プロセスとして多層レジスト法や、CEL（Contras
t Enhanced Lithography）プロセスが検討されている。
発明が解決しようとする問題点 しかしこれらの新プロセスは、工程の複雑さに加え安
定性にも乏しく、量産性の点で問題がある。
定性にも乏しく、量産性の点で問題がある。
本発明は、上記の問題点の解決を図ったものであり、
単層レジスト法の簡便さを維持しつつ、レジストのコン
トラストの向上を図り、高アスペクト比を有するレジス
トパターンを、安定に形成する半導体装置の製造方法を
提供するものである。
単層レジスト法の簡便さを維持しつつ、レジストのコン
トラストの向上を図り、高アスペクト比を有するレジス
トパターンを、安定に形成する半導体装置の製造方法を
提供するものである。
問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するために、半導体基板主
面にノボラック樹脂系のポジ型ホトレジストを塗布し、
前記半導体基板を80℃以上130℃以下に保持しながら、
前記ホトレジストに200nm〜320nmの波長範囲を含む遠紫
外光を全面照射した後、通常のパターン露光を行い、そ
ののち現像する半導体装置の製造方法である。
面にノボラック樹脂系のポジ型ホトレジストを塗布し、
前記半導体基板を80℃以上130℃以下に保持しながら、
前記ホトレジストに200nm〜320nmの波長範囲を含む遠紫
外光を全面照射した後、通常のパターン露光を行い、そ
ののち現像する半導体装置の製造方法である。
作用 本発明によると、通常のパターン露光時に光の回析効
果によって、ポジ型レジストの露光部分と非露光部分と
の境界部分が現像液に対して溶解度傾斜をもつことにな
る。しかし、通常パターン露光時前に施す遠紫外光の照
射によってその傾斜と逆方向の傾斜を与えておくことが
できるために、コントラストの高い、高アスペクト比を
有する微細レジストパターンを形成することができる。
果によって、ポジ型レジストの露光部分と非露光部分と
の境界部分が現像液に対して溶解度傾斜をもつことにな
る。しかし、通常パターン露光時前に施す遠紫外光の照
射によってその傾斜と逆方向の傾斜を与えておくことが
できるために、コントラストの高い、高アスペクト比を
有する微細レジストパターンを形成することができる。
実施例 本発明の詳細を実施例をもって説明する。第１図に示
すように、シリコン基板１上にポジ型ホトレジスト２を
厚さ１μｍ回転塗布した。この後、100℃で60秒間、ホ
ットプレート３でベークを行った。その後第２図に示す
ように、基板１を100℃に保ったまま２〜５秒間の遠紫
外光照射を行った。この時の照度は245nmのセンサーを
用いて測定して約10mw/cm2であった。その後、第３図に
示すように露光波長が436nm、レンズ開口数が0.35のス
テッパーを用いてレチクルを介して露光を行った。この
時の露光時間は光照射を行わない場合に比べ１〜３割増
とした次ぎに通常の静止パドル法による現像を行った。
現像後120℃,90秒間のポストベークを行うことにより、
第４図に示すようなレジストパターンを得た。ホトレジ
ストは、東京応化製のポジ型ホトレジストOFPR−5000を
用いたがノボラック系のポジ型であれば同様の効果が得
られる。
すように、シリコン基板１上にポジ型ホトレジスト２を
厚さ１μｍ回転塗布した。この後、100℃で60秒間、ホ
ットプレート３でベークを行った。その後第２図に示す
ように、基板１を100℃に保ったまま２〜５秒間の遠紫
外光照射を行った。この時の照度は245nmのセンサーを
用いて測定して約10mw/cm2であった。その後、第３図に
示すように露光波長が436nm、レンズ開口数が0.35のス
テッパーを用いてレチクルを介して露光を行った。この
時の露光時間は光照射を行わない場合に比べ１〜３割増
とした次ぎに通常の静止パドル法による現像を行った。
現像後120℃,90秒間のポストベークを行うことにより、
第４図に示すようなレジストパターンを得た。ホトレジ
ストは、東京応化製のポジ型ホトレジストOFPR−5000を
用いたがノボラック系のポジ型であれば同様の効果が得
られる。
一般的に、ノボラックレジンをベースとしたポジ型ホ
トレジストにはPAC（Photo Active Conpaund）と呼ばれ
る光感光体が含まれている。この光感光体は、ノボラッ
クレジンの現像液への溶解を抑止するものであるが、光
を受けると酸に変化して現像液に対しての溶解抑止性が
なくなることが知られている。したがって、ポジ型レジ
ストの場合には、光を受けた、すなわち露光された部分
のレジストは、現像液に対して可溶性を示すことにな
る。しかしこの反応はレジスト中のすべての光感光体に
起こるものではなく、また、空気中の約80℃以下で起こ
ることが知られている。化学的には第５図に示すよう
に、ホトレジストに含まれる光感光体は、受けた光によ
って、窒素を放出しケテンとなり、さらに、空気中に存
在する水分との反応によって、酸（カルボン酸）にな
る。こうした反応は、露光量に応じて、すなわち、膜の
表面では酸濃度が高く、膜の深いところ、すなわち、基
板表面近くでは、酸濃度が低くなる。また、一方、光の
回折効果によって、露光部分と非露光部分の境界で酸濃
度が、露光部分から非露光部分へ減少する分布を有し、
現像後のレジストの形状を決定することになる。
トレジストにはPAC（Photo Active Conpaund）と呼ばれ
る光感光体が含まれている。この光感光体は、ノボラッ
クレジンの現像液への溶解を抑止するものであるが、光
を受けると酸に変化して現像液に対しての溶解抑止性が
なくなることが知られている。したがって、ポジ型レジ
ストの場合には、光を受けた、すなわち露光された部分
のレジストは、現像液に対して可溶性を示すことにな
る。しかしこの反応はレジスト中のすべての光感光体に
起こるものではなく、また、空気中の約80℃以下で起こ
ることが知られている。化学的には第５図に示すよう
に、ホトレジストに含まれる光感光体は、受けた光によ
って、窒素を放出しケテンとなり、さらに、空気中に存
在する水分との反応によって、酸（カルボン酸）にな
る。こうした反応は、露光量に応じて、すなわち、膜の
表面では酸濃度が高く、膜の深いところ、すなわち、基
板表面近くでは、酸濃度が低くなる。また、一方、光の
回折効果によって、露光部分と非露光部分の境界で酸濃
度が、露光部分から非露光部分へ減少する分布を有し、
現像後のレジストの形状を決定することになる。
しかし一方、基板を80℃以上の高温に保ちながら遠紫
外光の照射を行った場合、上述のような水分との反応は
進行せずに、第６図に示すように、ノボラックレジンの
水酸基とケテンさらにはケテンと光感光体の骨格分子中
の水酸基とのエステル化反応が進行する。この反応は遠
紫外光のエネルギーによって進むものであるが、レジス
ト表面から全面照射を実施すると、レジスト膜中で深さ
方向に照射量の勾配（表面付近が大きく、基板付近が小
さい）が生じ、したがって反応は表面付近で多く進行す
る。この反応は分子量を増大させるものであり、のちに
行われるパターン露光時の溶解度を減少させる効果を有
する。
外光の照射を行った場合、上述のような水分との反応は
進行せずに、第６図に示すように、ノボラックレジンの
水酸基とケテンさらにはケテンと光感光体の骨格分子中
の水酸基とのエステル化反応が進行する。この反応は遠
紫外光のエネルギーによって進むものであるが、レジス
ト表面から全面照射を実施すると、レジスト膜中で深さ
方向に照射量の勾配（表面付近が大きく、基板付近が小
さい）が生じ、したがって反応は表面付近で多く進行す
る。この反応は分子量を増大させるものであり、のちに
行われるパターン露光時の溶解度を減少させる効果を有
する。
通常のパターン露光後に行われる現像においては、残
されたパターンにおいて現像液によるレジスト膜減りが
生じてそのコントラストが一般的に低下する。この現像
は、前にも述べたように、パターン露光時に露光部分の
表面ほど酸濃度が高くなり、その酸が非露光部分のレジ
スト側に食い込むために起こる。しかし、本発明におい
ては、レジストの表面付近ほど現像液に対する溶解性を
低下させることができるので、そうした膜減りを減少す
ることができる。この結果、残されたパターン上部の肩
（表面付近）がしっかりと残ったコントラストの高い矩
形状のパターンを得ることができる。
されたパターンにおいて現像液によるレジスト膜減りが
生じてそのコントラストが一般的に低下する。この現像
は、前にも述べたように、パターン露光時に露光部分の
表面ほど酸濃度が高くなり、その酸が非露光部分のレジ
スト側に食い込むために起こる。しかし、本発明におい
ては、レジストの表面付近ほど現像液に対する溶解性を
低下させることができるので、そうした膜減りを減少す
ることができる。この結果、残されたパターン上部の肩
（表面付近）がしっかりと残ったコントラストの高い矩
形状のパターンを得ることができる。
なお、遠紫外光照射がなぜ効果的であったかについて
は定かではないが、波長が短いために、そのエネルギー
が強く、現像液に対する溶解度傾斜を十分に相殺するだ
けのエステル化反応が生じたものと推測する。
は定かではないが、波長が短いために、そのエネルギー
が強く、現像液に対する溶解度傾斜を十分に相殺するだ
けのエステル化反応が生じたものと推測する。
以上本発明によるホトレジストのコントラスト向上の
一例を示したが、本発明で重要なことは、ノボラック樹
脂系のポジ型ホトレジストを半導体基板主面に塗布した
後、基板の温度を80℃以上130℃以下に保持しながら遠
紫外光の照射を実施し、その後通常のパターン露光と現
像を行うことにある。なお、ホトレジストはノボラック
系のポジ型ホトレジストであれば、同様のコントラスト
向上効果が見られるのはいうまでもない。
一例を示したが、本発明で重要なことは、ノボラック樹
脂系のポジ型ホトレジストを半導体基板主面に塗布した
後、基板の温度を80℃以上130℃以下に保持しながら遠
紫外光の照射を実施し、その後通常のパターン露光と現
像を行うことにある。なお、ホトレジストはノボラック
系のポジ型ホトレジストであれば、同様のコントラスト
向上効果が見られるのはいうまでもない。
発明の効果 本発明の方法によれば従来の単層レジスト法におい
て、解像度とコントラストの向上が図れ、微細レジスト
パターンが安定して再現性良く形成でき、その工業価値
が高い。
て、解像度とコントラストの向上が図れ、微細レジスト
パターンが安定して再現性良く形成でき、その工業価値
が高い。
第１図〜第４図は、本発明実施例の工程断面図であり、
第５図はホトレジストに含まれる光感光体がカルボン酸
に変化する状態を示す図、第６図はエステル化反応を示
す図である。 １……シリコン基板、２……ホトレジスト、３……ホッ
トプレート、４……レチクル。
第５図はホトレジストに含まれる光感光体がカルボン酸
に変化する状態を示す図、第６図はエステル化反応を示
す図である。 １……シリコン基板、２……ホトレジスト、３……ホッ
トプレート、４……レチクル。
フロントページの続き (72)発明者 高島 幸男 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電子 工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−61154（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】半導体基板主面にノボラック樹脂系のポジ
型ホトレジストを塗布し、前記半導体基板を80℃以上13
0℃以下に保持しながら、前記ホトレジストに200nm〜32
0nmの波長範囲を含む遠紫外光を全面照射した後、通常
のパターン露光を行い、そののち現像することを特徴と
する半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】遠紫外光の照射の波長が、通常のパターン
露光のそれよりも短いことを特徴とする特許請求の範囲
第（１）項に記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61282418A JPH0821533B2 (ja) | 1986-11-26 | 1986-11-26 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61282418A JPH0821533B2 (ja) | 1986-11-26 | 1986-11-26 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63133626A JPS63133626A (ja) | 1988-06-06 |
| JPH0821533B2 true JPH0821533B2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=17652151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61282418A Expired - Lifetime JPH0821533B2 (ja) | 1986-11-26 | 1986-11-26 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0821533B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6161154A (ja) * | 1984-09-03 | 1986-03-28 | Oki Electric Ind Co Ltd | 微細ネガレジストパターン形成方法 |
-
1986
- 1986-11-26 JP JP61282418A patent/JPH0821533B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63133626A (ja) | 1988-06-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |