JPH0293461A - パターン形成方法 - 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］ 本発明はパターン形成方法に関し、特に半導体集積回路
等の製造に際して用いられるフォトレジスト膜のパター
ン形成方法に関するものである。

［従来の技術］ 従来、半導体集積回路等のＭＯ３ＩＣ製造プロセスで７
オトレジスト膜のパターンを１ワる方法として、基板上
にフォトレジスト膜を塗膜する方法が用いられている。

この従来の方法について、第２図に工程順に模式的断面
図を示す。

まず、第２図（ａ）に示すように、基板１０上にポジ型
フォトレジスト膜１４をスピン塗布法によって塗膜し、
次いで第２図（ｂ）に示すように縮小投影露光装置を用
いて露光し、その後現像を行うと、パターンプロファイ
ルの良好なポジ型フォトレジスト膜のパターン１４ａが
形成される。

［発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、第３図（ａ）のように、凹凸が形成され
た基板１０上に高反射率を有する高反射薄膜１２を堆積
した１多、スピン塗布法によってポジ型フオドレジスト
膜１４を塗膜形成し、露光を行うと、凹部表面１６と凸
部表面１８のフォトレジスト膜厚の違いにより、最適露
光条件が異なったり、定在波が発生する等のために、凹
凸部上での所望のバタン寸法を得ることが困難であった
。また一般に、アルミニウム＜Ａｆｔ＞等の金属で形成
された高反射薄膜１２がポジ型フォトレジスト膜の下層
にある場合には、段差付近で高反射薄膜表面からの反射
散乱効果により、著しいポジ型フォトレジスト膜パター
ンの寸法シフトを引起す。

すなわち、凸部表面１８までの露光量２０で露光を行い
、その後現像すると、第２図（ｂ）のように、凸部表面
１８では所望のマスク寸法を持つ凸部上パターン２２が
形成されるが、凹部表面１６では充分な露光量が得られ
ず、露光不足となり、裾が広がった凹部上パターン２４
が形成される。

また凹部表面までの露光量２６で露光を行い、その後現
像を行うと、第２図（Ｃ）のように、凹部表面１６では
所望の凹部上パターン２４が形成されるが、凸部表面１
８では過剰な露光量となり、露光オーバの作用でより大
きな寸法シフトを起した凸部上パターン２２が形成され
る。

さらに、平坦な基板上に高反射率を有する薄膜が堆積さ
れた場合でも、反射光の作用か大きいため適切な露光条
件の設定が難しく、工程の再現性および半導体装置の製
造歩留りが低下するという問題点があった。

本発明の目的は、以上述べたような従来の問題点を解決
し、工程の再現性がよく、半導体装置の製造歩留りの向
上したパターン形成方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段１ 本発明は、段差を有し１ｑる高反射率の基板上に）ｔト
レジスト膜を用いてパターン形成を行うパターン形成方
法において、基板上に露光波長に対して光発色作用を有
する光発色膜を形成する工程と、この光発色膜上に前記
露光波長に対して反応するフォトレジスト膜を形成する
工程と、前記露光波長で前記フォトレジスト膜を所望の
パターンで露光する工程と、前記フォトレジスト膜を現
像すると共に、前記発色膜を除去するか、あるいは前記
フォトレジスト膜を現像し、次いで前記発色膜を除去す
る工程とを備えてなることを特徴とするパターン形成方
法である。

［作用１ 光発色膜とは光を与えると発色し、不透明となる膜であ
り、膜中の有機成分を変えることによって所望の光源波
長を選択できる。

基板上に、露光波長に対して発色する光発色膜が形成さ
れていると、露光波長に反応するフォトレジスト膜に照
射された光は、一部はフォトレジスト膜と反応し、一部
はフォトレジスト膜を透過して基板表面に達する。この
透過光をフォトレジスト膜の下層に形成された光発色膜
によってすべて吸収発色させると、反射散乱光は完全に
阻止することができ、良好なパターン形状が得られる。

光発色膜の光発色感度は、光発色材料の組成および含有
１８度等の条件を変えることにより任意に変えることが
可能である。

以上のことから平坦、あるいは段差を有し得る高反射膜
表面の基板上に光発色膜を形成し、フォトレジスト膜に
充分な露光量を与えることにより、下地基板表面からの
反射散乱作用、および段差部においてはフォトレジスト
膜厚の違いによる凹凸部上の露光感度の違いから発生す
る）ｔトレジスト膜パターンの寸法シフトを防止し、良
好なプロファイルを有するフォトレジスト膜パターンが
得られる。

［実施例］ 以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図（ａ）〜（Ｃ）は本発明の一実施例を工程順に示
した基板の概略断面図である。

第１図（ａ）に示すように、段差が約１柳形成されたＳ
ｉ基板３０上に高反射率を有するＮ膜３２を約１柳堆積
した。次いで、Ｎ膜３２上にフォトレジストに感応する
光である波長４３６ｎｍの光に対して光発色作用を起す
光発色物質としてオルソニトロアニ：ノンを用い、ポリ
ビニルアルコールをパインダとしたエチルアルコール溶
液をスピン塗布法によって約０．２ＩＪＩｎの膜厚で形
成し、約８０℃の温度で熱処理を行い、光発色膜３４と
する。その後、露光波長４３６ｎｍに反応するポジ型フ
ォトレジストとして、）ＩＰ１４００−２７　（シプレ
ー社製）をスピン塗布法により、約１珈の膜厚で形成し
て８０’Ｃの温度で熱処理を行い、ポジ型フォトレジス
ト膜３６とする。

次に、第１図（ｂ）に示すように、波長４３６ｎｍの光
を使用した１１５．縮小投影露光装置によって、最適な
露光量で露光を行うと、照射光３８はフォトマスクの透
明部分４０を通過し、フォトマスクを通過した光はポジ
型フォトレジスト膜３６と反応し、余分の光は下層に形
成した光発色膜３４に吸収され、発色する。

次に第１図（Ｃ）に示すように、ポジ型フォトレジスト
膜３６の現像を行うと、下層に形成した光発色膜３４は
、ポリビニルアルコールをバインダーとし、エチルアル
コールを溶媒としていることから、現像工程で不要な部
分は除去され、現像後は段差および高反射表面に依存せ
ず、良好なプロファイルを有するポジ型フォトレジスト
膜パターン３６ａが形成される。

以上の実施例では、光発色膜としてポリビニルアルコー
ルをバインダーとしたオルソニトロアニリンのエチルア
ルコール溶液として用いたが、フォトレジスト膜の露光
波長に対して光発色効果を有し、しかも現像工程あるい
は現像工程後に除去可能な他の物質を用いてもよい。ま
た高反射率を有する膜として薄膜を用いたが、伯の高反
射率を有する膜、例えばＷ、ＭＯ、Ｔａ等を用いてもよ
い。さらに実施例では１１５縮小投影露光装置を用いた
が、他の縮小投影露光装置や等倍投影露光装置にも適用
できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、フォトレジスト
膜の露光時において、基板表面の段差部で発生するフォ
トレジスト膜厚の違いによる露光量の不均一性、および
高反射表面からの反射散乱作用による露光量の不安定性
が解消され、良好なプロファイルをもつフォトレジスト
膜パターンの形成が可能となり、高集積ＬＳＩの製造歩
留りを著しく向上させる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を主要工程順に示す基板の概
略断面図、第２図は従来例によるパターン形成方法を主
要工程順に示す基板の概略断面図、第３図は従来例によ
る段差がある基板上へのパターン形成方法を示す基板の
概略断面図で必る。 １０・・・基板　　　　　　　１２・・・高反射薄膜１
４．３６・・・ポジ型フォトレジスト膜１４ａ、３６ａ
・・・ポジ型フォトレジスト膜パターン１６・・・凹部
表面　　　　　１８・・・凸部表面２０・・・凸部表面
露光Ｍ２２・・・凸部上パターン２４・・・凹部上パタ
ーン　　２６・・・凹部表面露光量２８・・・反射光　
　　　　　３０・・・Ｓｉ基板３２・・・薄膜　　　　
　　　３４・・・光発色膜３８・・・照射光　　　　　
　４０・・・透明部分第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）段差を有し得る高反射率の基板上にフォトレジス
   ト膜を用いてパターン形成を行うパターン形成方法にお
   いて、基板上に露光波長に対して光発色作用を有する光
   発色膜を形成する工程と、この光発色膜上に前記露光波
   長に対して反応するフォトレジスト膜を形成する工程と
   、前記露光波長で前記フォトレジスト膜を所望のパター
   ンで露光する工程と、前記フォトレジスト膜を現像する
   と共に、前記発色膜を除去するか、あるいは前記フォト
   レジスト膜を現像し、次いで前記発色膜を除去する工程
   とを備えてなることを特徴とするパターン形成方法。