JPH01296237A - レジスト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】 （産業上の利用分野） この発明は、半導体集積回路装置の製造に適用するレジ
ストパターンの形成方法に関し、さらに詳しくは、微細
パターンを高精度て形成し得るようにしたレジストパタ
ーンの形成方法に係るものである。

〔従来の技術〕

第４図（ａ）ないしくＣ）は従来例でのこの種の半導体
集積回路装置の製造に適用されるレジストパターンの形
成方法を主要な工程順に示すそれぞれに断面図である。

すなわち、これらの第４図（ａ）ないしくＣ）に示す従
来例方法においては、まず、シリコン半導体基板などの
被パターン形成基板ｌ上にあって、被パターニング層と
して、通常の場合、１種類だけのポジ型フォトレジスト
を塗布し、かつ乾燥させてフォトレジスト層７を形成さ
せ（同図（ａ）　）　、ついで、このレジスト層７に対
して、所望のマスク６を介して露光させ（同図（ｂ））
、その後、アルカリ現像液を用いて現像させ（同図（Ｃ
））、このようにして所期のレジストパターン７ａを形
成させている。

こＳで、第５図には、アルカリ現像液に対する実用露光
量での前記フォトレジスト層７における露光部の深さ方
向の溶解速度を示しであるが、この第５図のグラフから
明らかなように、フォトレジスト層７は、被パターン形
成基板ｌ側よりも表面側に至るほど、その溶解速度が速
い。

また、第６図には、露光時における光学像８と現像後に
得られるレジストパターン７ａとの関係を示してあり、
この第６図での相互関係の説明から容易に理解できるよ
うに、パターン寸法が小さくなるほど、光の回折現象な
どに基づく光学像８のコントラストが悪くなり、本来の
レジストパターン７ａを形成することになる未露光部で
さえも、これが表面側から少し￥、露光されることにな
って、現像後のレジストパターン７ａの上部に幾分かの
丸みを生じ、同レジストパターン７ａの断面形状が面粗
る傾向にある。

さらに、露光時における光の吸収量は、当然。

フォトレジスト層７の表面側の方が、被パターン形成基
板ｌ側よりも多くなるために、前記の第５図に示した溶
解速度に差を生じ、その結果、特に微細パターンの形成
においては、現像後に得られるレジストパターン７ａの
断面形状が、前記の第６図に見られるように、お工よそ
三角形に近い形状となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように、従来例によるレジストパターンの形成方法
においては、フォトレジスト層７での塗布パターンの厚
さ方向の表面側と基板側とで、露光後のアルカリ現像液
に対する溶解速度の差が大きいため、特に、微細パター
ンを形成させる場合などにあっては、最終的に形成され
るレジストパターン７ａの断面形状が、三角形状を呈す
ることになり、所期通りの正確なエツジ部をもつ断面形
状のレジストパターンを得られないと云う実用上。

好ましくない問題点があった。

この発明は、従来のこのような問題点を解消するために
なされたもので、その目的とするところは、特に、微細
パターンを形成させる場合などにあって、最終的に得ら
れるレジストパターンの断面形状を、所要の正確な断面
形状であるエツジ部をもった矩形々状に可及的に近付け
、解像度、ならびに受光感度を向上させ得るようにした
。この種のレジストパターンの形成方法を提供すること
である。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するために、この発明に係るレジストパ
ターンの形成方法は、被パターン形成基板上にポジ型フ
すトレジストを塗布させる場合。

同ポジ型フォトレジストへの添加剤に用いられるポリヒ
ドロキシベンゾフェノンの構造および添加量の組合せを
変化させて、同一露光量でのアルカリ現像液に対する溶
解速度に差を与え、被パターン形成基板に対しては、溶
解速度の速い組合せのポジ型フォトレジストから、溶解
速度の遅い組合せのポジ型フォトレジストへ、順次に少
なくとも２層以上に亘って塗ノーし、かつ乾燥させて多
層構造によるフォトレジスト層を形成させるようにした
ものである。

すなわち、この発明は、被パターン形成基板上に、ポジ
型フォトレジストを塗布、乾燥させてフォトレジスト層
を形成させ、その後、マスクを介してフォトレジスト層
を露光させ、かつアルカリ現像液により現像させてレジ
ストパターンを形成させる方法において、ｎη記フォト
レジスト層として、 で表わされるポリヒドロキシベンゾフェノンを添加させ
たポジ型フォトレジストを用い、このポリヒドロキシベ
ンゾフェノンの添加量を調整して、同一露光量での前記
アルカリ現像液に対する溶解速度に差を与え、前記被パ
ターン形成基板に対しては、溶解速度の速い組合せのポ
ジ型フォトレジストから、溶解速度の遅い組合せのポジ
型フォトレジストへ、順次に少なくとも２層以上に亘り
塗布、乾燥させて多層構造によるフォトレジスト層を形
成させ、この多層構造のフォトレジスト層を同−露光量
で露光させることを特徴とするレジストパターンの形成
方法である。

（作　　　用） 従って、この発明方法においては、同一露光量でのアル
カリ現像液に対する溶解速度に差を生ずるように、添加
剤として、ポリヒドロキシベンゾフェノンの添加量を調
整した複数種類のポジ型フォトレジストを用い、被パタ
ーン形成基板に対して、溶解速度の速い組合せのポジ型
フォトレジストから、溶解速度の遅い組合せのポジ型フ
ォトレジストへ、順次に、少なくとも２層以上に亘り塗
布、乾燥させて多層構造によるフォトレジスト層を形成
させ、この多層構造のフォトレジスト層を同一露光量で
露光させるようにしたので、フォトレジスト層の被パタ
ーン形成基板側と表面露光側とのアルカリ現像液による
溶解速度の差を小さくし得るのである。

〔実　施　例〕

以下、この発明に係るレジストパターンの形成方法の一
実施例につき、第１図ないし第３図を参照して詳細に説
明する。

この実施例方法においては、レジストパターン形成のた
めのフォトレジストとして、 口 で表わされる添加剤の所要重量ｔの組合せをそれぞれに
添加させた。アルカリ現像液によって現像処理される複
数種類のポジ型フォトレジストを用いる。

すなわち、−層具体的には、三菱化成工業■製ポジ型フ
ォトレジストＭ（：ＰＲ−２０００１１の固形分に対し
、添加剤として、２，１，４．４’−テトラヒドロキシ
ベンゾフェノンを、それぞれに３ｗ１Ｊ、１０胃ｔ！ｋ
　−Ｊ＞添加させた２種類のポジ型フォトレジストを調
製して用い、かつ別に、この添加剤を全く添加しないポ
ジ型フォトレジストを用いる。

第１図はこの実施例方法に用いるところの、添加剤の添
加量をそれぞれに異ならせた場合、および添加剤を添加
させない場合におけるそれぞれのポジ型フォトレジスト
にあって、その露光量に対する露光処理のためのアルカ
リ現像液による溶解速度の関係を示すグラフである。

この第１図のグラフから明らかなように、ポジ型フォト
レジストでの露光量に対するアルカリ現像液での溶解速
度は、添加剤を全く添加しないポジ型フォトレジスト、
添加剤を３ｗｔ％添加したポジ型フォトレジスト、添加
剤をｌＯ胃ｔＸ添加したポジ型フォトレジストの順序で
、次第に速くなることが判る。

次に、第２図（ａ）ないしくＣ）はこの実施例での半導
体集積回路装置の製造に適用されるレジストパターンの
形成方法を主要な工程順に示すそれぞれに断面図である
。

すなわち、これらの第２図（ａ）ないしくＣ）に示す従
来例方法においては、まず、シリコン半導体基板などの
被パターン形成基板ｌ上にあって、被パターニング層と
して、添加剤を１０ｗｔ、％ｉ添加したポジ型フォトレ
ジスト層２を塗布し、かつ同層２を１００℃の温度で７
０秒間に亘り、ホットプレートによりベーキング処理し
て厚さ０．匂ｌとし、次に、添加剤を３冑ｔｔ添加した
ポジ型フォトレジスト層３を塗布し、かつ同層３を１０
０℃の温度で７０秒間に亘り、ホットプレートによりベ
ーキング処理して厚さ０．４μＩとし、次に、添加剤を
全く添加しないポジ型フォトレジスト層４を塗布し、か
つ同層４を１００℃の温度で７０秒間に亘り、ホットプ
レートによりベーキング処理して厚さ０．４μｍとし、
このようにして、これらの各ポジ型フォトレジスト２，
３．および４を順次に積層塗布、かつ乾燥させてなるフ
ォトレジスト層５を、全体の厚さ１．１６μｍで形成さ
せる（同第２図（ａ））。

つまり、こ工では、被パターン形成基板ｌ上にあって、
最初に塗布、かつ乾燥されるところの。

添加剤をｌｏｗｔＪ添加したポジ型フォトレジスト層２
が、相対的に溶解速度の速い組合せのポジ型フオドレジ
スト層に相当し、次に塗布、かつ乾燥されるところの、
添加剤を３胃１１添加したポジ型フォトレジスト層３が
、これよりも溶解速度の遅い組合せのポジ型フォトレジ
スト層に相当し、最後に塗布、かつ乾燥されるところの
、添加剤を全く添加しないポジ型フォトレジスト層４が
、最も溶解速度の遅い組合せのポジ型フォトレジスト層
に相当しており、これらの各ポジ型フォトレジスト２．
３．および４によってフォトレジスト層５が形成される
ことになる。

従って、この実施例方法の場合、前記フォトレジスト層
５は、これを被パターン形成基板ｌ側から見るとき、各
ポジ型フォトレジスト２，３．および４が溶解速度の速
い組合せの順に積層形成され、また、これを反対側の表
面露光側から見るとき、各ポジ型フォトレジスト２．３
．および４が溶解速度の遅い組合せの順に積層形成され
て、こＳでのフォトレジスト層５を構成する。

また次に、レンズの開口数Ｎ、Ａ＝　０．４２のｇ−線
縮少投影露光装置を用い、前記被パターン形成基板ｌ上
に積層形成されたフォトレジスト層５に対し、所望のマ
スク６を介して所定通りの露光を行ない（同第２図（ｂ
））、その後、アルカリ現像液として、こぎでは、２．
３８ｗｔ％ｉのテトラメチルアンモニウムヒドロオキシ
ド水溶液を用い、前記露光後のフォトレジスト層５を現
像処理させることで、線巾０．５μｍのライン・アンド
・スペースパターンによるレジストパターン５ａを形成
させた（同第２図（Ｃ））。

このようにして、最終的に得られるレジストパターン５
ａは、その断面形状が殆んど矩形々状となって、所期通
りの断面形状に可及的に近いものを形成できるのであり
、結果的に、解像度、ならびに受光感度を向上し得る。

そしてこのことは、特に、微細パターンの形成において
も、その断面形状が所期通りに形成されることを意味し
、最も困難であるとされていた微細化レジストパターン
の蹟密な形成の実現可能性を示唆しており、これによっ
て半導体集積回路装置の一層の高密度化、高集積化を図
り得るのである。

また、第３図はこの実施例方法おけるアルカリ現像液に
対する実用露光量でのフォトレジスト層５における露光
部のレジストの深さ方向の溶解速度の関係を示すもので
あるが、この第３図のグラフから明らかなように、この
実施例方法を適用するときは、フォトレジスト層５に対
する被パターン形成基板ｌ側と表面露光側とのアルカリ
現像液による溶解速度の差が、実用上、差し支えのない
程度まで小さくなっていることが判る。

なお、前記実施例方法においては、フォトレジスト層ヱ
して、添加剤をｌ０ｗｔ％添加したポジ型フォトレジス
ト層、添加剤を３ｗ１Ｊ添加したポジ型フォトレジスト
層、添加剤を全く添加しないポジ型フォトレジスト層の
順序で、被パターン形成基板上に３層のポジ型フォトレ
ジスト層を積層形成させる場合について述べたが、必ず
しも、その添加剤の添加量、および積層数に限定される
ものではなく、被パターン形成基板側から見て、アルカ
リ現像液による溶解速度の速い組合せのポジ型フォトレ
ジスト層から、同溶解速度の遅い組合せのポジ型フォト
レジスト層の順であれば、この添加剤の添加量、および
積層数を任意に設定することができ、同様な作用、効果
が得られる。

また、この実施例方法では、被パターン形成基板として
、シリコン半導体基板を用いる場合について述べたが、
アルミニウムとか、あるいはその他の基板であってもよ
く、さらには、３層レジストの中間層や、２層レジスト
の平担化層のような無機化合物、有機化合物からなる基
板に対しても適用できることは勿論である。

（発明の効果〕 以上詳述したように、この発明によれば、被パターン形
成基板上に、ポジ型フォトレジストを塗布、乾燥させて
フォトレジスト層を形成させ、その後、マスクを介して
フォトレジスト層を露光させ、かつアルカリ現像液によ
り現像させてレジストパターンを形成させる方法におい
て、被パターン形成基板上にポジ型フォトレジストを塗
布させる場合、同ポジ型フォトレジストへの添加剤に用
いられるポリヒドロキシベンゾフェノンの構造および添
加量の組合せを変化させて、同一露光量でのアルカリ現
像液に対する溶解速度に差を与え？被パターン形成基板
に対しては、溶解速度の速い組合せのポジ型フォトレジ
ストから、溶解速度の遅い組合せのポジ型フォトレジス
トへ、順次に少なくとも２層以上に亘って塗布し、かつ
乾燥させて多層構造によるフォトレジスト層を形成させ
、この多層構造のフォトレジスト層を同一露光量で露光
させるようにしたから、アルカリ現像液を用いた露光後
のフォトレジスト層の現像処理に際しては、このフォト
レジスト層の被パターン形成基板側と表面露光側とで、
アルカリ現像液による溶解速度の差が小さくなり、この
ために現像処理後に得られるレジストパターンを、殆ん
ど矩形々状に可及的に近付けた所期通りの断面形状に形
成することができると共に、その解像度、ならびに受光
感度をも向上でき、特に、高精度による微細パターンの
形成が可能になって、半導体集積回路装置の一層の高密
度化、高集積化を図り得るなどの優れた特長を有するも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例方法に用いる添加剤の添加
量をそれぞれに異ならせた場合、および添加剤を添加さ
せない場合における。ポジ型フォトレジストでの露光量
に対するアルカリ現像液での溶解速度の関係を示すグラ
フ、第２図（ａ）ないしくＣ）は同上実施例での半導体
集積回路装置の製造に適用されるレジストパターンの形
成方法を主要な工程順に示すそれぞれに断面図、第３図
は同上実施例方法におけるアルカリ現像液に対する実用
露光量でのポジ型フォトレジストの深さ方向と同上露光
部での溶解速度との関係を示すグラフであり、また、第
４図（ａ）ないしくＣ）は従来例での半導体集積回路の
製造に適用されるレジストパターンの形成方法を主要な
工程順に示すそれぞれに断面図、第５図は同上従来例方
法におけるアルカリ現像液に対する実用露光量でのポジ
型フォトレジストの深さ方向と同上露光部での溶解速度
との関係を示すグラフ、第６図は同上従来例方法での露
光時における光学像と現像後に得られるレジストパター
ンとの関係を示す説明図である。 ｌ・・・・被パターン形成基板。 ２・・・・添加剤を１０ｗｔ＄添加させたポジ型フォト
レジスト層、３・・・・添加剤を３ｗｔ！に添加させた
ポジ型フォトレジスト層、４・・・・添加剤を添加させ
ないポジ型フォトレジスト層、５・・・・各ポジ型フォ
トレジストを積層塗布させたフォトレジスト層、５ａ・
・・・現像処理されたレジストパターン。 ６・・・・露光用のマスク。 代理人　　大　　岩　　増　　雄 第１図 第３図 レジ又￥−リ：ＳＶＺ過ゴタΦ拉、１ヒ第２図 ６；露光用シマスフ ｓａ；ａａ処理されたレシスヒパター′−第４図 竿５図 第６図　　　　　　。 昭和　　年　　月　　日 特許庁長官数　　　　　　　　　　　パミ５八ｉ−゛ 、事件の表示　　　特願昭６３−１２７３２０号：１発
明の名称 レジストパターンの形成方法 へ、補正をする者 代表者志岐守哉 三菱電機株式会社内 ５、補正の対象 ６、補正の内容 （１）　　明細書１０頁１６行のｒ　１．１６　μｍ　
Ｊをｒｌ、２μｍＪと補正する。 （２）　　同書１２頁７行のｒＯ，５μｍＪをｒＯ，５
５μｍ」と補正する。 （３）同書１７頁９行の「露光用のマスク」の後に「、
Ｔ・・・・、フォトレジスト層、ｅｍ・・・・レジスト
パターン、８・・・・露光時における光学像」を加入す
る。 （４）図面の第４図および第６図を別紙のとおシ補正す
る。 以上 第４図 ７ｄ；　しジλトｌぐ９−フ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　被パターン形成基板上に、ポジ型フォトレジストを塗
   布、乾燥させてフォトレジスト層を形成させ、その後、
   マスクを介してフォトレジスト層を露光させ、かつアル
   カリ現像液により現像させてレジストパターンを形成さ
   せる方法において、前記フォトレジスト層として、 式；▲数式、化学式、表等があります▼（ｍ，ｎ＝１〜
   ５） で表わされるポリヒドロキシベンゾフェノンを添加させ
   たポジ型フォトレジストを用い、このポリヒドロキシベ
   ンゾフェノンの添加量を調整して、同一露光量での前記
   アルカリ現像液に対する溶解速度に差を与え、前記被パ
   ターン形成基板に対しては、溶解速度の速い組合せのポ
   ジ型フォトレジストから、溶解速度の遅い組合せのポジ
   型フォトレジストへ、順次に少なくとも２層以上に亘り
   塗布、乾燥させて多層構造によるフォトレジスト層を形
   成させ、この多層構造のフォトレジスト層を同一露光量
   で露光させることを特徴とするレジストパターンの形成
   方法。