JPH11119443A

JPH11119443A - レジストパタンの形成方法

Info

Publication number: JPH11119443A
Application number: JP9280783A
Authority: JP
Inventors: Takamitsu Furukawa; 貴光古川; Ryoichi Aoyama; 亮一青山
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1997-10-14
Filing date: 1997-10-14
Publication date: 1999-04-30

Abstract

(57)【要約】【課題】ＡｒＦ光（波長１９８ｎｍ）等の短波長光に
頼らないレジストパタンの微細化手法を実現する。【解決手段】先ず、被加工膜１０の上にポジレジスト
１２を塗布する。次に、所定のマスク１４を用いてポジ
レジストの露光を行う。マスクを介してポジレジストを
露光することにより、マスクのパタンをポジレジストに
転写する。次に、ポジレジストを現像して仮レジストパ
タン１２ａを形成する。マスクの開口部分ｂに対応した
仮レジストパタンの位置にはホールパタン１６ａが形成
される。現像後、仮レジストパタンのベークを行う。こ
のベークにより仮レジストパタンを変形させ、レジスト
パタン１２ｂを形成する。本来、レジストに対するベー
クは残留溶媒および残留水分の除去を目的として行う
が、この形成例では上記目的の通常のベークよりも高い
温度でベークを行う。このように、通常よりも高い温度
でベークを行うことによって仮レジストパタンの寸法を
縮小させる。この結果、ホールパタンの口径は縮小し、
新規のホールパタン１６ｂが形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体製造工程
のホトリソグラフィ工程におけるレジストパタンの形成
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造においては、素子や配線のパ
タン形成方法としてホトリソグラフィ技術が一般的に用
いられている。ホトリソグラフィは、基板上に塗布した
ホトレジストに対してステッパ等の露光装置を用いてパ
ターニングを行うものである。近年のＬＳＩの高集積化
および微細化に伴い、より微細なレジストパタンを形成
することが要求されている。このため、レジストパタン
を形成するための露光光として、水銀ランプのｉ線（波
長３６５ｎｍ）に代わってＫｒＦエキシマレーザのディ
ープＵＶ（紫外）光（波長２４８ｎｍ）が適用され始め
てきている。これにより、より微細なレジストパタンの
形成が可能になってきている。

【０００３】但し、従来のｉ線用レジストは２４８ｎｍ
の光波長付近では高い感度を有していない。従って、デ
ィープＵＶ光の波長領域で高い感度を有する専用のレジ
ストを用いなければならない。現在、ディープＵＶ波長
領域で比較的高感度を有するレジストとして化学増幅型
ポジレジストが市販されている。このタイプのレジスト
の感度の優位性は今後も変わらず、従ってレジストの主
流になってゆくと考えられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、今後も
更なるパタンの微細化の要求がなされ、いずれは上述の
ＫｒＦエキシマレーザおよび化学増幅型ポジレジストを
用いたパタン形成方法にも限界がくると予想される。ま
た、ＡｒＦ光（波長１９８ｎｍ）等の短波長光を用いた
露光技術は、現在のところ実用化のめどが立っていな
い。従って、このような露光光の短波長化に頼らない
で、新しくレジストパタンの微細化手法を検討する必要
がある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明のレジ
ストパタンの形成方法によれば、被加工膜の上にレジス
トを塗布する工程と、所定のマスクを用いてレジストの
露光を行う工程と、レジストを現像して仮レジストパタ
ンを形成する工程と、残留溶媒および残留水分の除去を
目的とした通常のベークよりも高い温度で現像後のベー
クを行うことにより仮レジストパタンを変形させ、レジ
ストパタンを形成する工程とを含むことを特徴とする。

【０００６】このように、現像後にベークを行うことに
よって、仮レジストパタンを変形させることができる。
これは、耐熱性に乏しいレジストが熱を受けてだれるか
らである（この現象を熱フローと称する。）。例えば、
レジストに形成されたホールパタンでは、ホール周辺の
レジスト部分がホール内に溶け込んで、ホールの口径が
縮小する。このように、ベークによって仮レジストパタ
ンのパタン寸法を縮小させることができる。しかも、こ
のパタン寸法の縮小は各部分で均一に生じるのでパタン
（形状）に依存しない。

【０００７】また、パタン寸法の縮小量は、ベークの温
度で制御することができる。上述したように、現像後の
ベークは、残留溶媒および残留水分の除去を目的とした
通常のベークよりも高い温度で行うと良い。

【０００８】例えば、東京応化工業株式会社製の化学増
幅型ポジレジストＴＤＵＲ−Ｐ７（商品名）に対して
は、通常のベークを９０℃程度で行うのが一般的であ
る。しかし、パタン寸法の縮小を目的とする場合には、
現像後のベークを１２０℃〜１３０℃の範囲の温度で行
うのが好適である。

【０００９】また、この発明のレジストパタンの形成方
法によれば、被加工膜の上にポジレジストを塗布する工
程と、所定のマスクを用いてポジレジストの第１回目の
露光を行う工程と、現像を行ってポジレジストの感光部
分を除去し、仮レジストパタンを形成する工程と、仮レ
ジストパタンを不完全に感光させる第２回目の露光を行
う工程と、ベークを行って仮レジストパタンを変形さ
せ、レジストパタンを形成する工程とを含むことを特徴
とする。

【００１０】このように、第１回目の露光後の未感光部
分すなわち仮レジストパタンに対して第２回目の露光を
行う。この第２回目の露光では、適当な波長の光で適当
な露光量の全面露光を行うようにすると仮レジストパタ
ンの耐熱性が向上する。従って、ベークの温度の変化に
対する仮レジストパタンの寸法縮小量が小さくなる。よ
って、第２回目の露光とベークとによりパタンの寸法縮
小量を制御できる。

【００１１】また、この発明のレジストパタンの形成方
法において、好ましくは、第２回目の露光を、現像後の
ベークの実行時に行うのが良い。

【００１２】このようにすると、第２回目の露光がベー
ク時間内に終了するので、スループットが低下しない。

【００１３】また、この発明のレジストパタンの形成方
法によれば、被加工膜の上にポジレジストを塗布する工
程と、所定のマスクを用いてポジレジストの第１回目の
露光を行う工程と、現像を行ってポジレジストの感光部
分を除去し、仮レジストパタンを形成する工程と、残留
溶媒および残留水分の除去を目的とした通常のベークよ
りも高い温度で第１回目のベークを行って、仮レジスト
パタンを変形させ、レジストパタンを形成する工程と、
レジストパタンを完全に感光させる第２回目の露光を行
う工程と、残留溶媒および残留水分の除去を目的とした
第２回目のベークを行う工程とを含むことを特徴とす
る。

【００１４】このように、第１回目のベークをパタンの
寸法縮小を目的として行い、続いて第２回目の露光を行
う。この第２回目の露光では、第１回目のベークにより
形成されたレジストパタンを完全に感光させるので、こ
の後に行う第２回目のベークではパタンの変形が生じな
い。すなわち、この第２回目のベークでは、レジストパ
タン中に含まれる残留溶媒および残留水分の除去が図れ
る。このように、パタンの寸法縮小量は、第１回目のベ
ークの温度および時間により制御することができる。

【００１５】また、この発明のレジストパタンの形成方
法によれば、被加工膜の上にポジレジストを塗布する工
程と、所定のマスクを用いてポジレジストの第１回目の
露光を行う工程と、現像を行ってポジレジストの感光部
分を除去し、仮レジストパタンを形成する工程と、残留
溶媒および残留水分の除去を目的とした通常のベークよ
りも高い温度でベークを行って、仮レジストパタンを変
形させる工程とを含み、ベークの実行中に仮レジストパ
タンを完全に感光させる第２回目の露光を行うことによ
り、当該仮レジストパタンの変形を抑止して、レジスト
パタンを形成することを特徴とする。

【００１６】このように、ベークの途中で第２回目の露
光を行うことにより仮レジストパタンを完全に感光させ
る。従って、仮レジストパタンの寸法縮小量を、ベーク
温度と、ベーク開始から第２回目の露光を行うまでの時
間とにより制御できる。また、第２回目の露光後は、レ
ジストパタン中に含まれる残留溶媒および残留水分の除
去を目的として継続的にベークを行うことができる。従
って、スループットが低下しない。

【００１７】また、この発明のレジストパタンの形成方
法によれば、被加工膜の上にポジレジストを塗布する工
程と、所定のマスクを用いてポジレジストの第１回目の
露光を行う工程と、現像を行ってポジレジストの感光部
分を除去し、仮レジストパタンを形成する工程と、残留
溶媒および残留水分の除去を目的とした通常のベークよ
りも高い温度でベークを行って、仮レジストパタンを変
形させる工程とを含み、ベークの実行中に、仮レジスト
パタンを不完全に感光させる第２回目の露光を行い、さ
らに仮レジストパタンを完全に感光させる第３回目の露
光を行うことにより、当該仮レジストパタンの変形を抑
止して、レジストパタンを形成することを特徴とする。

【００１８】このように、ベークの途中で第２回目の露
光を行うことにより仮レジストパタンを不完全に感光さ
せる。この結果、仮レジストパタンの耐熱性が向上す
る。続いて、ベークの実行中に第３回目の露光を行うこ
とにより仮レジストパタンを完全に感光させる。従っ
て、仮レジストパタンの寸法縮小量を、ベーク温度と、
第２回目の露光における露光量と、ベーク開始から第３
回目の露光を行うまでの時間とにより制御できる。ま
た、第３回目の露光後は、レジストパタン中に含まれる
残留溶媒および残留水分の除去を目的として継続的にベ
ークを行うことができる。従って、スループットが低下
しない。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して、この発明の
実施の形態につき説明する。尚、図は、この発明が理解
できる程度に形状等を概略的に示してあるに過ぎない。
また、以下に記載する数値条件や材料等は単なる一例に
過ぎない。従って、この発明は、この実施の形態に何ら
限定されることがない。

【００２０】［第１の実施の形態］この実施の形態で
は、レジストパタンの第１形成方法につき説明する。図
１は、レジストパタンの第１形成方法の説明に供する断
面図である。この方法では、先ず、被加工膜１０の上に
ポジレジスト１２を塗布する（図１（Ａ））。被加工膜
１０は、レジストパタンを用いたエッチングによりパタ
ーニングを行う膜である。このレジストパタンはポジレ
ジスト１２を加工して形成する。ポジレジスト１２とし
ては、化学増幅型ポジレジスト（東京応化工業株式会社
製のＴＤＵＲ−Ｐ７）を用いている。ポジレジスト１２
は、回転塗布法によって被加工膜１０の上面に塗布して
形成する。この例では、１００００Å（オングストロー
ム）の膜厚のポジレジスト１２を形成している。

【００２１】次に、所定のマスク１４を用いてポジレジ
スト１２の露光を行う（図１（Ｂ））。マスク１４を介
してポジレジスト１２を露光することにより、マスク１
４のパタンをポジレジスト１２に転写する。この実施の
形態では、この露光をＫｒＦエキシマレーザ光ａを用い
て行う。つまり、マスク１４の開口部分ｂを通して、ポ
ジレジスト１２に２４８ｎｍの波長のレーザ光を照射す
る。この結果、レーザ光で照射されたポジレジスト１２
の部分が感光する。よって、ポジレジスト１２には、マ
スク１４のパタンを反映した潜像が未感光部分として形
成される。尚、ポジレジスト１２とマスク１４との位置
関係等は、各種の露光方式に応じて適当に設定すればよ
い。

【００２２】次に、ポジレジスト１２を現像して仮レジ
ストパタン１２ａを形成する（図１（Ｃ））。現像液と
してはＴＭＡＨ水溶液等のアルカリ水溶液を用いてい
る。この現像液に露光の終了した被加工膜１０を浸漬さ
せて、ポジレジスト１２の感光部分を選択的に溶解して
除去する。すると、ポジレジスト１２の潜像に対応した
パタンが被加工膜１０上に残存するので、所定のパタン
の仮レジストパタン１２ａが得られる。図１（Ｃ）に示
すように、マスク１４の開口部分ｂに対応した仮レジス
トパタン１２ａの位置にホールパタン１６ａが形成され
る。

【００２３】現像後、仮レジストパタン１２ａのベーク
を行う。このベークにより仮レジストパタン１２ａを変
形させ、レジストパタン１２ｂを形成する（図１
（Ｄ））。本来ならば、レジストに対するベークは、残
留溶媒および残留水分の除去を目的として行う。しか
し、この実施の形態では、上記目的の通常のベークより
も高い温度でベークを行う。このように、通常よりも高
い温度でベークを行うことによって仮レジストパタン１
２ａの寸法を縮小させる。つまり、ホールパタン１６ａ
の口径を縮小させて新規のホールパタン１６ｂを形成す
る。

【００２４】図２は、パタン寸法のベーク時間依存性を
模式的に示すグラフである。横軸に時間を取り、縦軸に
寸法を取って示してある。図中、時間ｔ０はベーク開始
時間であり、時間ｔ１はベーク終了時間である。また、
図２に示す線分ａ、ｂ、ｃおよびｄの各々は、それぞれ
ベーク温度を異ならせたときのパタン寸法値（ホールパ
タン１６ｂ（１６ａ）の口径値）の時間変化を示してい
る。線分ａは、通常のベーク温度を設定した場合の寸法
変化を示す。また、線分ｂ、ｃおよびｄは、通常のベー
ク温度よりも温度を高く設定した場合の寸法変化を示
す。尚、線分ｂ、ｃおよびｄは、この順序でベーク温度
を高く設定した場合に相当する。例えば、通常のベーク
時のベーク温度を９０℃とするとき、この実施の形態で
は、１２０℃や１２５℃や１３０℃の温度でベークを行
う。この場合、線分ａは９０℃のときの寸法変化を示
し、線分ｂは１２０℃のときの寸法変化を示し、線分ｃ
は１２５℃のときの寸法変化を示し、線分ｄは１３０℃
のときの寸法変化を示す。図２に示すように、ベーク実
行中は時間の経過とともにパタン寸法が縮小する。そし
て、各線分の対比から明らかなように、ベーク温度の高
い方がパタン寸法の縮小率が大きい。

【００２５】図３は、パタン寸法のベーク温度依存性を
示すグラフである。横軸にベーク温度（℃単位）を取
り、８０℃〜１３０℃の範囲を１０℃ごとに目盛って示
してある。また、縦軸にパタン寸法（μｍ単位）を取
り、０．１５μｍ〜０．３μｍの範囲を０．０５μｍご
とに目盛って示してある。グラフ中には、測定したホー
ルパタン１６ｂの口径を、ベーク温度に対応させて、白
丸記号で示してある。尚、ベーク時間（すなわち（ｔ１
−ｔ０）の時間に相当する。）は６０秒とした。

【００２６】また、図４は、測定したホールパタン１６
ｂの口径値を示す表である。表の１行目には、ベーク温
度およびベーク時間を記載してある。そして、表の２行
目には、対応する測定値をμｍ単位で記載してある。す
なわち、「９０℃６０ｓ」（すなわちベーク温度が９０
℃、ベーク時間が６０秒である。）のときに口径値が
０．２６９μｍ、「１２０℃６０ｓ」（すなわちベーク
温度が１２０℃、ベーク時間が６０秒である。）のとき
に口径値が０．２４５μｍ、および「１２５℃６０ｓ」
（すなわちベーク温度が１２５℃、ベーク時間が６０秒
である。）のときに口径値が０．１７４μｍである。

【００２７】従って、図３および図４から明らかなよう
に、ベーク温度の高い方がパタン寸法の縮小化の速度が
大きい。この現像後のベークは、例えば１２０℃〜１３
０℃の範囲の温度で行うのが好適である。

【００２８】以上説明したように、パタン寸法の縮小量
は、ベーク温度によって制御することができる。また、
この寸法縮小量は、現像後のホールパタン１６ａの形状
には依存しない。すなわち、ホールパタン１６ｂのパタ
ン寸法の縮小量は、マスク１４のパタン寸法に依存しな
い。

【００２９】図５は、マスク寸法とパタン寸法との関係
を示すグラフである。横軸にはマスク寸法（μｍ単位）
を取り、０．２μｍ〜０．５μｍの範囲を０．０５μｍ
ごとに目盛って示してある。このマスク寸法は、図１
（Ｂ）に示すマスク１４の開口部分ｂの口径の値であ
る。縦軸にはパタン寸法（μｍ単位）を取り、０μｍ〜
０．６μｍの範囲を０．１μｍごとに目盛って示してあ
る。測定したパタン寸法は、図１（Ｄ）に示すホールパ
タン１６ｂの口径の値である。

【００３０】また、マスク寸法とパタン寸法との関係
を、異なるベーク温度に対してそれぞれ求めている。図
中、白丸記号はベーク温度を９０℃としたときの測定結
果である。各白丸記号を線分ａによって互いに結合して
表してある。また、四角記号はベーク温度を１２０℃と
したときの測定結果である。各四角記号を線分ｂによっ
て互いに結合して表してある。また、三角記号はベーク
温度を１２５℃としたときの測定結果である。各三角記
号を線分ｃによって互いに結合して表してある。また、
逆三角記号はベーク温度を１３０℃としたときの測定結
果である。各逆三角記号を線分ｄによって互いに結合し
て表してある。尚、各ベークのベーク時間は共に６０秒
である。

【００３１】図６は、測定したホールパタン１６ｂの口
径値を示す表である。表の１行目には、ベーク温度およ
びベーク時間を記載してある。また、表の１列目には、
マスク寸法値（μｍ単位）を記載してある。そして、表
の２行目以降および２列目以降の対応する各欄に、パタ
ン寸法の測定値をそれぞれμｍ単位で記載してある。

【００３２】従って、図５および図６に示すように、パ
タン寸法とマスク寸法とは、ほぼ正比例の関係にあるこ
とが分かる。しかも、ベーク温度によらず、マスク寸法
に対するパタン寸法の変化率がほぼ一定となる。よっ
て、パタン寸法の縮小量は、若干のマスク寸法の違いに
は依存しない。

【００３３】また、パタン寸法の縮小量は、露光条件の
違いなどに対してもあまり依存しない。例えば、パタン
寸法は、露光時のフォーカス（露光光の焦点とレジスト
との間の距離）に対する依存度が小さい。図７は、フォ
ーカスとパタン寸法との関係を示すグラフである。横軸
にはフォーカス（μｍ単位）を取り、−０．５μｍ〜１
μｍの範囲を０．５μｍごとに目盛って示してある。ま
た、縦軸にはパタン寸法（μｍ単位）を取り、０μｍ〜
０．３μｍの範囲を０．０５μｍごとに目盛って示して
ある。

【００３４】また、フォーカスとパタン寸法との関係
を、異なるベーク温度に対してそれぞれ求めている。図
７中、白丸記号はベーク温度を９０℃としたときの測定
結果である。各白丸記号を線分ａによって互いに結合し
て表してある。また、四角記号はベーク温度を１２０℃
としたときの測定結果である。各四角記号を線分ｂによ
って互いに結合して表してある。また、三角記号はベー
ク温度を１２５℃としたときの測定結果である。各三角
記号を線分ｃによって互いに結合して表してある。尚、
各ベークのベーク時間は共に６０秒である。

【００３５】また、図８は、測定したホールパタン１６
ｂの口径値を示す表である。表の１行目には、ベーク温
度およびベーク時間を記載してある。また、表の１列目
には、フォーカス値（μｍ単位）を記載してある。そし
て、表の２行目以降および２列目以降の対応する各欄
に、パタン寸法の測定値をそれぞれμｍ単位で記載して
ある。

【００３６】従って、図７および図８に示すように、パ
タン寸法はフォーカスの変化に対してほぼ一定である。
つまり、フォーカスの違いによるパタン寸法の変化は小
さい。よって、この実施の形態の方法によれば、従来プ
ロセスでのフォーカスや露光量に対するマージンを損な
うことなく、パタン寸法を縮小させることができる。し
かも、この実施の形態の方法では、従来プロセスに対し
てベーク温度の設定を変更するだけであるから、装置構
成を変更する必要がない。よって、スループットが低下
しない。

【００３７】［第２の実施の形態］次に、レジストパタ
ンの第２形成方法につき説明する。この第２形成方法の
工程につき、図１（Ａ）〜（Ｃ）および図９を参照して
説明する。図９は、第２形成方法の説明に供する断面図
である。

【００３８】先ず、被加工膜１０の上にポジレジスト１
２を塗布する（図１（Ａ））。次に、所定のマスク１４
を用いてポジレジスト１２の第１回目の露光を行う（図
１（Ｂ））。次に、現像を行ってポジレジスト１２の感
光部分を除去し、仮レジストパタン１２ａを形成する
（図１（Ｃ））。ポジレジスト１２にはホールパタン１
６ａが形成される。

【００３９】続いて、この実施の形態では、仮レジスト
パタン１２ａを不完全に感光させるための第２回目の露
光を行う（図９（Ａ））。例えば、通常のディープＵＶ
一括露光機を用いて、仮レジストパタン１２ａを完全に
感光させないように適当な波長および露光量を設定し
て、全面露光を行う。この形成例では、この全面露光
は、中心波長３６５ｎｍの波長の光ａを照射して行って
いる。このように、不完全感光させると、仮レジストパ
タン１２ａの耐熱性を向上させることができる。

【００４０】次に、第１形成方法のときと同様に、ベー
クを行って仮レジストパタン１２ａを変形させ、レジス
トパタン１２ｂを形成する（図９（Ｂ））。このベーク
により、ホールパタン１６ａのパタン寸法（口径）が縮
小して、新たなホールパタン１６ｂが得られる。但し、
上述した第２回目の露光工程において仮レジストパタン
１２ａを不完全に感光させてあるので、第１形成方法の
場合と比べるとパタン寸法の縮小量が小さい。

【００４１】図１０は、パタン寸法のベーク時間依存性
を示すグラフである。横軸に時間を取り、縦軸に寸法を
取って示している。図１０に示す線分ａ、ｂ、ｃおよび
ｄは、それぞれ図２に示した線分ａ、ｂ、ｃおよびｄに
対応している。図１０に示すように、第２回目の露光
は、ベーク開始時間ｔ０よりも前の時間ｔ２に開始さ
せ、同じくベーク開始時間ｔ０よりも前の時間ｔ３に終
了させる。第１形成方法と第２形成方法との違いは、こ
の第２回目の露光の有無である。そして、この第２形成
方法によれば、図２と図１０との対比から明らかなよう
に、パタン寸法の時間に対する変化の率が小さくなる。
従って、より高い精度で寸法縮小量を制御することがで
きる。

【００４２】次に、実際の測定結果を図１１および図１
２に示す。図１１は、寸法縮小量のベーク温度依存性を
示すグラフである。横軸にベーク温度（℃単位）を取
り、１２０℃〜１３０℃の範囲を５℃ごとに目盛って示
してある。また、縦軸には寸法縮小量（μｍ単位）を取
っている。この寸法縮小量は、９０℃の温度でベークし
たときのパタン寸法を基準にして表した量である。寸法
縮小量は、０μｍ〜０．２μｍの範囲を０．０５μｍご
とに目盛って示してある。

【００４３】図１１には、第２回目の露光を行った場合
の寸法縮小量の測定結果と、第２回目の露光を行わなか
った場合の寸法縮小量の測定結果とを示してある。図
中、白丸記号は第２回目の露光を行わなかった場合の測
定結果である。各白丸記号を線分ａによって互いに結合
して表してある。また、四角記号は第２回目の露光を行
った場合の測定結果である。各四角記号を線分ｂによっ
て互いに結合して表してある。

【００４４】図１２は、測定したホールパタン１６ｂの
口径値を示す表である。表の１行目にはベーク温度を記
載してある。また、表の１列目には第２回目の露光の有
無を記載してある。そして、表の２行目以降および２列
目以降の対応する各欄に、寸法縮小量の測定値をそれぞ
れμｍ単位で記載してある。

【００４５】図１１および図１２に示すように、第２回
目の露光を行った場合の方が露光を行わない場合に比べ
て、ベーク温度の変化に対する寸法縮小量の変化が小さ
い。このように、第２回目の露光を行うことによってレ
ジストの耐熱性が適度に向上するので、ベーク温度の変
化に対して寸法縮小量が緩やかに変化する。

【００４６】次に、図１３および図１４を参照して、パ
タン寸法の露光量に対する変化につき説明する。図１３
は、パタン寸法（ホールパタン１６ｂの口径）の露光量
依存性を示すグラフである。横軸に露光量（ｍＪ／ｃｍ
² 単位）を取り、０ｍＪ／ｃｍ² 〜５００ｍＪ／ｃｍ²
の範囲を１００ｍＪ／ｃｍ² ごとに目盛って示してあ
る。また、縦軸にはパタン寸法（μｍ単位）を取り、０
μｍ〜０．３μｍの範囲を０．０５μｍごとに目盛って
示してある。パタン寸法の測定値はグラフ中に白丸記号
で示し、各白丸記号を線分ａによって結合して示してあ
る。

【００４７】また、図１４は、測定したホールパタン１
６ｂの口径値を示す表である。表の１行目には、露光量
をｍＪ／ｃｍ² 単位で記載してある。そして、表の２行
目の対応する各欄に、パタン寸法の測定値をそれぞれμ
ｍ単位で記載してある。

【００４８】尚、図１３および図１４に示す測定結果
は、１２５℃の温度で６０秒間のベークを行った場合の
ものである。図１３および図１４に示すように、露光量
の増加に従いパタン寸法が増加する。つまり、露光量を
多くするほど寸法縮小量を小さくすることができる。

【００４９】以上説明したように、第２形成方法によれ
ば、現像後のベークのベーク温度および第２回目の露光
の露光量により寸法縮小量を制御できる。しかも、上述
した第１形成方法と同様に、従来プロセスでの露光量お
よびフォーカスに対するマージンを損なうことなく、ホ
ールパタン寸法を縮小させることができる。

【００５０】［第３の実施の形態］次に、レジストパタ
ンの第３形成方法につき説明する。第３形成方法と第２
形成方法とを対比すると、この第３形成方法では、上述
した第２回目の露光を現像後のベークの実行時に行う点
に特色がある。

【００５１】先ず、被加工膜１０の上にポジレジスト１
２を塗布する（図１（Ａ））。続いて、所定のマスク１
４を用いてポジレジスト１２の第１回目の露光を行う
（図１（Ｂ））。次に、現像を行ってポジレジスト１２
の感光部分を除去し、仮レジストパタン１２ａを形成す
る（図１（Ｃ））。

【００５２】次に、ベーク手段が内蔵された露光装置
（多目的光ユニット）を用いて、ベークを行いながら露
光を行う。この実施の形態では、ベーク開始の直後に仮
レジストパタン１２ａの露光を行う。この露光は、第２
の実施の形態で説明した第２回目の露光に相当する。従
って、このベーク中に行う露光では、仮レジストパタン
１２ａを不完全に感光させる。そして、この露光によ
り、仮レジストパタン１２ａの耐熱性を適度に向上させ
る。

【００５３】図１５は、パタン寸法のベーク時間依存性
を示すグラフである。横軸に時間を取り、縦軸に寸法を
取って示している。図１５に示す線分ａ、ｂ、ｃおよび
ｄは、それぞれ図２に示した線分ａ、ｂ、ｃおよびｄに
対応している。このグラフに示すように、第２回目の露
光は、ベーク開始時間ｔ０と同一の時間に開始させる。
また、第２回目の露光は、ベーク終了時間ｔ１よりも前
の時間ｔ２に終了させる。このように、ベーク工程中に
露光を開始させてベーク工程中に露光を終了させるの
で、スループットが低下しない。

【００５４】［第４の実施の形態］次に、レジストパタ
ンの第４形成方法につき、図１６を参照して説明する。
図１６は、レジストパタンの第４形成方法の説明に供す
る断面図である。尚、途中までは第１形成方法と実質的
に同じ工程を含むので、最初に、この工程につき図１を
参照して簡単に説明する。

【００５５】先ず、被加工膜１０の上にポジレジスト１
２を塗布する（図１（Ａ））。続いて、所定のマスク１
４を用いてポジレジスト１２の第１回目の露光を行う
（図１（Ｂ））。次に、現像を行ってポジレジスト１２
の感光部分を除去し、仮レジストパタン１２ａを形成す
る（図１（Ｃ）および図１６（Ａ））。よって、ポジレ
ジスト１２にホールパタン１６ａが形成される。

【００５６】そして、残留溶媒および残留水分の除去を
目的とした通常のベークよりも高い温度で第１回目のベ
ークを行って、仮レジストパタン１２ａを変形させ、レ
ジストパタン１２ｂを形成する（図１６（Ｂ））。この
ベークを例えば１２０℃程度で行う。このベークによ
り、耐熱性に乏しい仮レジストパタン１２ａは熱フロー
を生じて形状が変化する。そして、ホールパタン１６ａ
のパタン寸法（口径）が縮小して、新たなホールパタン
１６ｂが形成される。

【００５７】次に、レジストパタン１２ｂを完全に感光
させる第２回目の露光を行う（図１６（Ｃ））。すなわ
ち、ディープＵＶ一括露光機を用いて、レジストを完全
に感光させる十分な露光量のディープＵＶ光をレジスト
パタン１２ｂに照射する。このように全面露光を行うこ
とにより、レジストパタン１２ｂの耐熱性を向上させ
る。

【００５８】そして、残留溶媒および残留水分の除去を
目的とした第２回目のベークを行う（図１６（Ｄ））。
このベーク工程では、この時点で既にレジストパタン１
２ｂが十分な耐熱性を有しているために熱フローが生じ
ない。従って、第１回目のベーク工程では不十分であっ
た残留溶媒および残留水分の除去が行える。

【００５９】図１７は、パタン寸法のベーク時間依存性
を示すグラフである。横軸に時間を取り、縦軸に寸法を
取って示している。図１７に示す線分ａ、ｂおよびｃ
は、それぞれ図２に示した線分ａ、ｂおよびｃに対応し
ている。この図１７に示すように、第１回目のベークを
時間ｔ０に開始させ、ｔ１の時間に終了させる。続い
て、時間ｔ２に第２回目の露光を開始して、この露光を
時間ｔ３まで行う。そして、最後に、第２回目のベーク
をｔ４およびｔ５の時間内に行う。

【００６０】従って、この形成方法では、レジストパタ
ンの寸法縮小量を、第１回目のベーク温度および第１回
目のベーク時間（ｔ１−ｔ０）により制御できる。そし
て、寸法縮小量は、現像後のホールパタン寸法や、第１
回目の露光の条件のバラツキにより生じる若干のホール
パタンの形状差などには依存しない。よって、従来プロ
セスでの露光量およびフォーカスに対するマージンを損
なうことなく、ホールパタンの寸法を縮小させることが
できる。

【００６１】尚、レジストパタン１２ｂは第２回目の露
光によって耐熱性が大幅に向上するので、第２回目のベ
ークを第１回目のベークと同じベーク温度で行っても形
状が変化しない。従って、第１回目のベークと第２回目
のベークとを同じベークプレートを用いて行うことがで
き、追加のベークプレートを必要としない。

【００６２】［第５の実施の形態］次に、レジストパタ
ンの第５形成方法につき説明する。第５形成方法では、
現像後のベーク時に第２回目の露光を行う。この第２回
目の露光では、仮レジストパタンを完全に感光させるこ
とにより、仮レジストパタンの変形をストップさせる。
この第５形成方法につき、図１および図１８を参照して
説明する。

【００６３】先ず、被加工膜１０の上にポジレジスト１
２を塗布する（図１（Ａ））。続いて、所定のマスク１
４を用いてポジレジスト１２の第１回目の露光を行う
（図１（Ｂ））。次に、現像を行ってポジレジスト１２
の感光部分を除去し、仮レジストパタン１２ａを形成す
る（図１（Ｃ））。よって、ポジレジスト１２にホール
パタン１６ａが形成される。

【００６４】次に、ベーク手段が内蔵された露光装置
（多目的光ユニット）を用いて、ベークを行いながら露
光を行う。このベークは、残留溶媒および残留水分の除
去を目的とした通常のベークよりも高い温度で行い、仮
レジストパタン１２ａを変形させる。そして、適当な時
間だけベークを行った後に仮レジストパタン１２ａの露
光を行う。この露光は、第４の実施の形態で説明した第
２回目の露光に相当する。従って、このベーク中に行う
露光では、仮レジストパタン１２ａを完全に感光させ
る。そして、この露光により、仮レジストパタン１２ａ
の耐熱性を向上させて、ベークによる変形を抑止する。

【００６５】図１８は、パタン寸法のベーク時間依存性
を示すグラフである。横軸に時間を取り、縦軸に寸法を
取って示している。図１８に示す線分ａ、ｂおよびｃ
は、それぞれ図２に示した線分ａ、ｂおよびｃに対応し
ている。

【００６６】図１８に示すように、現像後のベークは時
間ｔ０のときに開始させる。すると、通常ベーク時より
も温度を高く設定した場合（図１８の線分ｂおよびｃの
場合）には、時間の経過とともにパタン寸法が減少して
ゆく（但し、図１８に示すようにパタン寸法が直線的に
低下してゆくとは限らない。）。続いて、時間ｔ１のと
きに第２回目の露光を開始させる。この露光は時間ｔ２
まで継続して行う。この露光により、パタン寸法の減少
が止まり、所定のレジストパタン１２ｂ従ってホールパ
タン１６ｂが得られる（図１（Ｄ）参照。但し、図１８
に示すように、露光の開始と同時にパタン寸法の縮小が
止まるわけではない。）。その後も、ベークは継続して
行い、適当な時間ｔ３のときに終了させる。

【００６７】このように、第５形成方法では、パタン寸
法の縮小量を、現像後のベークの温度と、ベークを開始
してから露光を開始するまでの時間（ｔ１−ｔ０）とで
制御することができる。また、露光時の露光量は時間
（ｔ２−ｔ１）などを調節することによって制御するこ
とができる。また、露光終了後のベークにより、レジス
トパタン１２ｂ中に含まれる残留溶媒および残留水分を
完全に除去することができる。尚、第２回目の露光は、
ベーク工程中に開始させてベーク工程中に終了させるの
で、スループットが低下しない。

【００６８】［第６の実施の形態］次に、レジストパタ
ンの第６形成方法につき説明する。この第６形成方法で
は、現像後のベーク実行中に２回の露光を行う。初めの
露光では仮レジストパタン１２ａを不完全に感光させ
て、ベークによるパタン寸法の縮小の速さを適度なもの
とすることを図る。また、次の露光では仮レジストパタ
ン１２ａを完全に感光させて、ベークによるパタン寸法
の縮小を止める。

【００６９】先ず、被加工膜１０の上にポジレジスト１
２を塗布する（図１（Ａ））。続いて、所定のマスク１
４を用いてポジレジスト１２の第１回目の露光を行う
（図１（Ｂ））。次に、現像を行ってポジレジスト１２
の感光部分を除去し、仮レジストパタン１２ａを形成す
る（図１（Ｃ））。

【００７０】次に、ベーク手段が内蔵された露光装置
（多目的光ユニット）を用いて、ベークを行いながら露
光を行う。この実施の形態では、ベーク開始の直後に仮
レジストパタン１２ａの露光を行う。この露光は、第２
の実施の形態で説明した第２回目の露光に相当する。従
って、このベーク中に行う露光では、仮レジストパタン
１２ａを不完全に感光させる。そして、この露光によ
り、仮レジストパタン１２ａの耐熱性を適度に向上させ
る。

【００７１】次に、適当な時間だけベークを継続的に行
った後、仮レジストパタン１２ａを完全に感光させるた
めの第３回目の露光を行う。この結果、仮レジストパタ
ン１２ａの変形が止まり、レジストパタン１２ｂが得ら
れる。この第３回目の露光も第２回目の露光と同様の多
目的光ユニットを用いて行う。この第３回目の露光は、
第５の実施の形態で説明した第２回目の露光に相当す
る。

【００７２】図１９は、パタン寸法のベーク時間依存性
を示すグラフである。横軸に時間を取り、縦軸に寸法を
取って示している。図１９に示す線分ａ、ｂおよびｃ
は、それぞれ図２に示した線分ａ、ｂおよびｃに対応し
ている。

【００７３】図１９に示すように、第２回目の露光は、
ベーク開始時間ｔ０と同一の時間に開始させて、ｔ１の
時間に終了させる。続いて、時間ｔ２のときに第３回目
の露光を開始させる。この露光は時間ｔ３まで継続して
行う。この露光により、パタン寸法の減少が止まり、所
定のレジストパタン１２ｂ従ってホールパタン１６ｂが
得られる（図１（Ｄ））。その後も、ベークは継続して
行い、適当な時間ｔ４のときに終了させる。

【００７４】このように、第６形成方法では、パタン寸
法の縮小量を、現像後のベークの温度と、ベークを開始
してから第３回目の露光を開始するまでの時間（ｔ２−
ｔ０）と、第２回目の露光時の露光量とで制御できる。
また、露光終了後のベークにより、レジストパタン１２
ｂ中に含まれる残留溶媒および残留水分を完全に除去す
ることができる。尚、第２回目および第３回目の露光は
ベーク工程中に開始させてベーク工程中に終了させるの
で、スループットが低下しない。

【００７５】

【発明の効果】この発明のレジストパタンの形成方法に
よれば、残留溶媒および残留水分の除去を目的とした通
常のベークよりも高い温度で現像後のベークを行うこと
により仮レジストパタンを変形させ、レジストパタンを
形成する。従って、従来よりも微細なレジストパタン
を、ＡｒＦ光などの短波長光を用いずに、従来のＫｒＦ
光および化学増幅型レジストを用いて形成することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】レジストパタンの第１形成方法の説明に供する
図である。

【図２】パタン寸法のベーク時間依存性を示す図であ
る。

【図３】パタン寸法のベーク温度依存性を示す図であ
る。

【図４】パタン寸法のベーク温度依存性を示す図であ
る。

【図５】マスク寸法とパタン寸法との関係を示す図であ
る。

【図６】マスク寸法とパタン寸法との関係を示す図であ
る。

【図７】フォーカスとパタン寸法との関係を示す図であ
る。

【図８】フォーカスとパタン寸法との関係を示す図であ
る。

【図９】レジストパタンの第２形成方法の説明に供する
図である。

【図１０】パタン寸法のベーク時間依存性を示す図であ
る。

【図１１】寸法縮小量のベーク温度依存性を示す図であ
る。

【図１２】寸法縮小量のベーク温度依存性を示す図であ
る。

【図１３】パタン寸法の露光量依存性を示す図である。

【図１４】パタン寸法の露光量依存性を示す図である。

【図１５】パタン寸法のベーク時間依存性を示す図であ
る。

【図１６】レジストパタンの第４形成方法の説明に供す
る図である。

【図１７】パタン寸法のベーク時間依存性を示す図であ
る。

【図１８】パタン寸法のベーク時間依存性を示す図であ
る。

【図１９】パタン寸法のベーク時間依存性を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０：被加工膜１２：ポジレジスト１２ａ：仮レジストパタン１２ｂ：レジストパタン１４：マスク１６ａ，１６ｂ：ホールパタン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被加工膜の上にレジストを塗布する工程
と、所定のマスクを用いて前記レジストの露光を行う工程
と、前記レジストを現像して仮レジストパタンを形成する工
程と、残留溶媒および残留水分の除去を目的とした通常のベー
クよりも高い温度で現像後のベークを行うことにより前
記仮レジストパタンを変形させ、レジストパタンを形成
する工程とを含むことを特徴とするレジストパタンの形
成方法。
【請求項２】請求項１に記載のレジストパタンの形成
方法において、前記現像後のベークは、１２０℃〜１３０℃の範囲の温
度で行うことを特徴とするレジストパタンの形成方法。
【請求項３】被加工膜の上にポジレジストを塗布する
工程と、所定のマスクを用いて前記ポジレジストの第１回目の露
光を行う工程と、現像を行って前記ポジレジストの感光部分を除去し、仮
レジストパタンを形成する工程と、前記仮レジストパタンを不完全に感光させる第２回目の
露光を行う工程と、ベークを行って前記仮レジストパタンを変形させ、レジ
ストパタンを形成する工程とを含むことを特徴とするレ
ジストパタンの形成方法。
【請求項４】請求項３に記載のレジストパタンの形成
方法において、前記第２回目の露光を、前記現像後のベークの実行時に
行うことを特徴とするレジストパタンの形成方法。
【請求項５】被加工膜の上にポジレジストを塗布する
工程と、所定のマスクを用いて前記ポジレジストの第１回目の露
光を行う工程と、現像を行って前記ポジレジストの感光部分を除去し、仮
レジストパタンを形成する工程と、残留溶媒および残留水分の除去を目的とした通常のベー
クよりも高い温度で第１回目のベークを行って、前記仮
レジストパタンを変形させ、レジストパタンを形成する
工程と、前記レジストパタンを完全に感光させる第２回目の露光
を行う工程と、残留溶媒および残留水分の除去を目的とした第２回目の
ベークを行う工程とを含むことを特徴とするレジストパ
タンの形成方法。
【請求項６】被加工膜の上にポジレジストを塗布する
工程と、所定のマスクを用いて前記ポジレジストの第１回目の露
光を行う工程と、現像を行って前記ポジレジストの感光部分を除去し、仮
レジストパタンを形成する工程と、残留溶媒および残留水分の除去を目的とした通常のベー
クよりも高い温度でベークを行って、前記仮レジストパ
タンを変形させる工程とを含み、前記ベークの実行中に前記仮レジストパタンを完全に感
光させる第２回目の露光を行うことにより、当該仮レジ
ストパタンの変形を抑止して、レジストパタンを形成す
ることを特徴とするレジストパタンの形成方法。
【請求項７】被加工膜の上にポジレジストを塗布する
工程と、所定のマスクを用いて前記ポジレジストの第１回目の露
光を行う工程と、現像を行って前記ポジレジストの感光部分を除去し、仮
レジストパタンを形成する工程と、残留溶媒および残留水分の除去を目的とした通常のベー
クよりも高い温度でベークを行って、前記仮レジストパ
タンを変形させる工程とを含み、前記ベークの実行中に、前記仮レジストパタンを不完全
に感光させる第２回目の露光を行い、さらに前記仮レジ
ストパタンを完全に感光させる第３回目の露光を行うこ
とにより、当該仮レジストパタンの変形を抑止して、レ
ジストパタンを形成することを特徴とするレジストパタ
ンの形成方法。