JPH0562894A

JPH0562894A - 微細パターン形成方法

Info

Publication number: JPH0562894A
Application number: JP22292791A
Authority: JP
Inventors: Toru Inai; 徹井内
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1991-09-03
Filing date: 1991-09-03
Publication date: 1993-03-12

Abstract

(57)【要約】【構成】パターニングによる加工を必要とする層
（８）が形成された基板（２）の表面にパターニング用
レジスト（１）を塗布する工程と、レジスト（１）表面
の樹脂（１ａ）をアルカリ溶液で除去する工程と、露光
によりパターンをレジスト（１）に転写して現像する工
程とを含む微細パターン形成方法。【効果】レジスト（１）が塗布された基板（２）を現
像液（３）に含浸してレジスト（１）表面層の樹脂（１
ａ）を現像液（３）に膜減りさせ、相対的にレジスト
（１）表面層の感光基（１ｃ）濃度を増加させた後、短
波長の紫外線照射によってレジスト（１）表面層の高濃
度ＰＡＣ（１ｂ）を樹脂（１ａ）と重合させ、アルカリ
不溶とする。従って、レジスト（１）表面層での重合体
（１ｄ）を増大させ、現像時のレジスト（１）の感光部
及び未感光部のコントラストを向上させることができ、
微細なレジストパターンを形成することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は微細パターン形成方法に
関し、より詳細にはフォトリソグラフィ工程における微
細パターン形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体集積回路、プリント基
板、制御部品等の各種デバイスの高集積化に伴い、リソ
グラフィ技術による微細パターンの形成方法が検討さ
れ、実用化されている。一般的なポジ型フォトレジスト
を用いたリソグラフィ技術による微細パターンの形成方
法を図３に基づいて説明する。

【０００３】まず、パターニングによる加工を必要とす
る層、例えば酸化膜（８）が形成された基板（２）上に
フォトレジスト（１）を塗布する（図３（ａ））。その
後、パターンが形成されたマスク（５）を介してパター
ニング用紫外線（４）を照射することによってフォトレ
ジスト（１）上に露光パターンを転写する（図３
（ｂ））。

【０００４】次に、すでにレジストパターンが転写され
たフォトレジスト（１）に短波長の紫外線（６）を照射
して、フォトレジスト（１）中に含まれる未感光部のＰ
ＡＣ（Photo Active Compound ：未感光基）（１ｂ）と
樹脂（１ａ）とを重合させることにより、フォトレジス
ト（１）の未露光部をアルカリ難溶化とさせるととも
に、重合反応を促進させるために適当な温度で基板
（２）を、例えばホットプレート（７）等により加熱す
る（図３（ｃ））。

【０００５】そして、露光による潜像をアルカリ溶液等
の現像液（３）により現像し、レジストパターンを形成
する（図３（ｄ））。このように形成されるレジストパ
ターンにおいて、ポジ型フォトレジスト（１）がマスク
（５）を介して露光される場合、図４（ａ）に示したよ
うに、マスクされた部分のフォトレジスト（１）中には
ＰＡＣ（１ｂ）が存在し、それ以外の部分には感光基
（１ｃ）が存在することとなる。そして、露光後の基板
（２）に短波長の紫外線（６）を照射することにより、
フォトレジスト（１）表面のＰＡＣ（１ｂ）が樹脂（１
ａ）との重合体（１ｄ）を形成し、アルカリ不溶化とす
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記した微細パターン
形成方法においては、パターニング露光後、短波長の紫
外線（６）を照射することでフォトレジスト（１）中に
含まれる未感光部のＰＡＣ（１ｂ）と樹脂（１ａ）とを
重合させてフォトレジスト（１）の未露光部をアルカリ
難溶化とするが、フォトレジスト（１）中には感光基に
比べて樹脂（１ａ）が多く含まれているために、ＰＡＣ
（１ｂ）と樹脂（１ａ）との重合度が小さくなり、フォ
トレジスト（１）の未露光部も現像時に若干溶解してレ
ジストパターンが劣化してしまうという課題があった。

【０００７】また、マスク（５）からの回折光強度が大
きくなる場合にも、パターニングフォーカスにずれが生
じてレジストパターンが劣化してしまうという課題があ
った。本発明はこのような課題を鑑みなされたものであ
り、パターニング露光時のフォーカスずれ等に起因する
レジストパターンの劣化を防止することができる微細パ
ターン形成方法を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記記載の課題を解決す
るために本発明によれば、パターニングによる加工を必
要とする層が形成された基板の表面にパターニング用の
フォトレジストを塗布する工程と、該フォトレジストを
アルカリ溶液に短時間接触させることによりフォトレジ
スト表面の樹脂を除去する工程と、パターニング露光に
よりパターンをフォトレジストに転写した後フォトレジ
ストを現像する工程とを含むことを特徴としている。

【０００９】

【作用】上記した方法によれば、パターニングによる加
工を必要とする層が形成された基板の表面にパターニン
グ用のフォトレジストを塗布する工程と、該フォトレジ
ストをアルカリ溶液に短時間接触させることによりフォ
トレジスト表面の樹脂を除去する工程と、パターニング
露光によりパターンをフォトレジストに転写した後フォ
トレジストを現像する工程とを含むことにより、まず、
図２（ａ）に示したように、パターニングによる加工を
必要とする層（８）が形成された基板（２）の表面にパ
ターニング用フォトレジスト（１）を塗布した後、アル
カリ溶液等の現像液（３）に含浸してフォトレジスト
（１）表面層の樹脂（１ａ）をアルカリ溶液等の現像液
（３）中に膜減りさせ、相対的にフォトレジスト（１）
表面層の感光基（１ｃ）濃度を増加させる（図２
（ｂ））。

【００１０】そして、パターニング露光によってマスク
された部分のフォトレジスト（１）表面層に高濃度のＰ
ＡＣ（１ｂ）を配置させた後（図２（ｃ））、短波長の
紫外線（６）を照射することによってフォトレジスト
（１）表面層の高濃度ＰＡＣ（１ｂ）を樹脂（１ａ）と
重合させ、アルカリ不溶とする。つまり、露光前にフォ
トレジスト（１）表面層をＰＡＣ（１ｂ）リッチとする
ことにより、ＰＡＣ（１ｂ）と樹脂（１ａ）との重合反
応の割合が増大して未露光部がよりアルカリ難溶とな
り、現像時のフォトレジスト（１）の感光部及び未感光
部のコントラストが向上する。従って、マスク（５）か
らの回折光強度が大きくなった場合でもパターニング時
のフォーカスずれに対する余裕度が広がり、微細なレジ
ストパターンが形成されることとなる。

【００１１】

【実施例】本発明に係るフォトリソグラフィ工程におけ
る微細パターン形成方法の実施例を図面に基づいて説明
する。なお、従来例と同一機能を有する構成部品には同
一の符号を付すこととする。図１（ａ）において、
（２）は基板を示しており、基板（２）上にはパターニ
ングにより加工を必要とする酸化膜（８）が形成されて
いる。また、基板（２）はフォトレジスト（１）塗布前
に表面の吸着物が除去されており、フォトレジスト
（１）と基板（２）との密着性を良くするために熱処理
が施されている。この基板（２）上にパターニング用の
フォトレジスト（１）、例えば、ポジ型のＯＦＰＲ−５
０００（東京応化社製）を、スピン塗布法によって１．
１μｍ塗布する（図４（ａ））。

【００１２】次いで、フォトレジスト（１）が塗布され
た基板（２）をアルカリ溶液である２．３８ｗｔ％のＮ
ＭＤ−３（東京応化社製）の現像液（３）に少なくとも
１０秒以上含浸し、フォトレジスト（１）表面層の樹脂
（１ａ）のみを溶解させ、除去する（図４（ｂ））。こ
の際、高濃度現像液（３）に対しフォトレジスト（１）
表面層は約８００Å／ｍｉｎ溶解する。

【００１３】その後、パターンが形成されたマスク
（５）を介してパターニング用紫外線（４）をｇ線を用
いて、４３６ｎｍの波長で所望の線幅となる時間、例え
ば通常、１μｍの線幅とするために１５０ｍＪ照射する
ことによってフォトレジスト（１）上に露光パターンを
転写する（図４（ｃ））。次に、フォトレジスト（１）
上に転写されたレジストパターンに短波長の紫外線
（６）を、例えば波長２００〜５００ｎｍの単一もしく
は複数の波長、５〜６０ｍＪ／ｃｍ²のエネルギーで照
射して、フォトレジスト（１）中に含まれる未感光部の
ＰＡＣ（１ｂ）と樹脂（１ａ）とを重合させる。これに
より、フォトレジスト（１）の未露光部はアルカリ不溶
化する。また、短波長の紫外線（６）の照射と同時に、
重合反応を促進させるために適当な温度、例えば８０〜
１３０℃で１５〜１２０秒間、基板（２）を、例えばホ
ットプレート（７）等により加熱する（図４（ｄ））。

【００１４】そして、露光による潜像をアルカリ溶液等
の現像液（３）により現像し、レジストパターンを形成
する（図４（ｄ））。このように形成される微細パター
ンにおいて、アルカリ溶液でレジスト表面の樹脂が実際
に除去されたかどうかをＦＴＩＲ分析法によりＰＡＣの
成分である硫黄の量を測定することにより評価する。

【００１５】上記した本実施例においては、パターニン
グ用フォトレジスト（１）が塗布された基板（２）を現
像液（３）に含浸してフォトレジスト（１）表面層の樹
脂（１ａ）をアルカリ溶液等の現像液（３）中に膜減り
させ、相対的にフォトレジスト（１）表面層の感光基
（１ｃ）濃度を増加させる。そして、短波長の紫外線
（６）を照射することによってフォトレジスト（１）表
面層の高濃度ＰＡＣ（１ｂ）を樹脂（１ａ）と重合さ
せ、アルカリ不溶とする。つまり、フォトレジスト
（１）表面層でＰＡＣ（１ｂ）と樹脂（１ａ）との重合
反応の割合を増大させることができ、現像時のフォトレ
ジスト（１）の感光部及び未感光部のコントラストを向
上させることができる。従って、マスク（５）からの回
折光強度が大きくなった場合でもパターニング時のフォ
ーカスずれに対する余裕度が広がり、垂直形状等の微細
なレジストパターンを形成することが可能となる。

【００１６】なお、上記実施例においてはパターニング
による加工を必要とする層が形成された基板（２）とし
て酸化膜（８）が形成された基板（２）を用いた場合に
ついて説明しているが、例えば、ポリシリコン膜、絶縁
膜、あるいは金属膜等のパターニングによる加工を必要
とする層であれば酸化膜（８）に限定されるものではな
い。また、ポジ型のフォトレジストとしてＯＦＰＲ−５
０００を用いた場合について説明しているが、他のポジ
型のフォトレジストを用いてもよく、さらにネガ型のフ
ォトレジスト、たとえばＯＭＲ−８３（東京応化社製）
等を用いてもよい。また、フォトレジストを１．１μｍ
塗布した場合について説明しているが、０．１〜３．０
μｍの範囲であれば特に限定されるものではない。さら
に、現像液の例として２．３８ｗｔ％のＮＭＤ−３を用
いた場合について説明しているが、例えばその他の通常
レジストの現像に用いられるようなアルカリ溶液等の現
像液をもちいることもできる。また、パターニング用紫
外線としてｇ線を用いた場合について説明しているが、
例えば、ｉ線を用いる場合には３６５ｎｍ、エキシマレ
ーザを用いる場合には２５４ｎｍで照射することもでき
る。

【００１７】

【発明の効果】本発明に係る微細パターン形成方法によ
れば、パターニングによる加工を必要とする層が形成さ
れた基板の表面にパターニング用のフォトレジストを塗
布する工程と、該フォトレジストをアルカリ溶液に短時
間接触させることによりフォトレジスト表面の樹脂を除
去する工程と、パターニング露光によりパターンをフォ
トレジストに転写した後フォトレジストを現像する工程
とを含むことにより、パターニング用フォトレジストが
塗布された基板を現像液に含浸してフォトレジスト表面
層の樹脂をアルカリ溶液等の現像液に膜減りさせ、相対
的にフォトレジスト表面層の感光基濃度を増加させるこ
とができる。そして、短波長の紫外線を照射することに
よってフォトレジスト表面層の高濃度ＰＡＣを樹脂と重
合させ、アルカリ不溶とすることができる。つまり、フ
ォトレジスト表面層でＰＡＣと樹脂との重合反応の割合
を増大させることにより、現像時のフォトレジストの感
光部及び未感光部のコントラストを向上させることがで
きる。従って、マスクからの回折光強度が大きくなった
場合でもパターニング時のフォーカスずれに対する余裕
度が広がり、微細なレジストパターンを形成することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｅ）は本発明に係る微細パターン形
成方法の実施例を説明するための概略断面図である。

【図２】（ａ）〜（ｄ）は微細パターン形成工程時のフ
ォトレジスト中の組成を説明するための概略図である。

【図３】（ａ）〜（ｄ）は従来の微細パターン形成方法
の製造工程を説明するための概略断面図である。

【図４】（ａ）、（ｂ）はフォトレジスト中に含まれる
樹脂を除去する工程を説明するための概略図である。

【符号の説明】

１フォトレジスト１ａ樹脂２基板８酸化膜（層）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パターニングによる加工を必要とする層
が形成された基板の表面にパターニング用のフォトレジ
ストを塗布する工程と、該フォトレジストをアルカリ溶
液に短時間接触させることによりフォトレジスト表面の
樹脂を除去する工程と、パターニング露光によりパター
ンをフォトレジストに転写した後フォトレジストを現像
する工程とを含むことを特徴とする微細パターン形成方
法。