JP2000315647A - レジストパターン形成方法 - Google Patents

レジストパターン形成方法

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JP2000315647A
JP2000315647A JP12561799A JP12561799A JP2000315647A JP 2000315647 A JP2000315647 A JP 2000315647A JP 12561799 A JP12561799 A JP 12561799A JP 12561799 A JP12561799 A JP 12561799A JP 2000315647 A JP2000315647 A JP 2000315647A
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resist pattern
pattern
exposure
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Atsumi Yamaguchi
敦美 山口
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 フォーカスマージンを高めるとともに、レジ
ストパターンの間隔の差異に由来する幅の変動を抑え
る。 【解決手段】 基板１の上にポジ型レジストが塗布され
た後に、第１の露光が行われることにより、等幅かつ等
間隔で配列する線列にパターニングされたレジストパタ
ーン２ａが得られる。その後、酸発生剤を含む樹脂６
が、レジストパターン２ａを覆うように、基板１の上に
塗布される。つぎに、フォトマスク５を用いて第２の露
光が行われることにより、レジストパターン２ａの一部
が除去される。

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、幅および間隔が
クォーターミクロン（0.25μm）以下の配線パターンの
形成への利用に好適なレジストパターン形成方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路（半導体装置）の製造プ
ロセス（半導体プロセス）では、半導体基板（未処理の
半導体基板だけでなく、半導体プロセスの中途にあって
加工、処理がすでに施されているものをも含む）に対し
て、例えば、エッチングあるいはイオン注入など、様々
な処理が選択的に施される。このとき、処理が施される
下地層としての半導体基板を選択的に保護するために、
紫外線、Ｘ線、電子線等の放射線に対して感性を有する
組成物、いわゆる感光性レジスト（以下、「レジスト」
と称する）の被膜が、基板の上に形成された後、上記放
射線を用いて露光（可視光だけでなく、紫外線、電子線
等の放射線に曝すことを広く意味する）を行うことによ
り、パターンニングされる。すなわち、写真製版工程を
通じて、レジストパターンが半導体基板の上に形成され
る。
【０００３】最も一般的に用いられているレジストパタ
ーンの形成方法は、水銀ランプのｇ線（波長＝436n
m）、ｉ線（波長＝365nm）、あるいは、ＫｒＦエキシマ
レーザ（波長＝248nm）を光源とし、縮小投影露光装置
（ステッパ）を用いて、露光を行う方法である。このと
き、ステッパにはフォトマスクが装着された上で、露光
が行われる。フォトマスクは、レティクルとも称され、
ガラス基板の上にクロム（Ｃｒ）などの遮蔽膜で、転写
すべきパターン（例えば、配線パターン）が、マスクパ
ターンとして描かれたものである。露光の際には、フォ
トマスクと、既に形成されている半導体基板上の回路パ
ターンとの間で、精密な位置合わせ（重ね合わせ）が行
われる。
【０００４】フォトマスクに描かれたマスクパターン
が、光源が発する光（可視光だけでなく、紫外線等も含
めて「光」と記載する）により投影され、さらに、投影
光線がステッパに備わるレンズを通過する。それによっ
て、マスクパターンが、半導体基板上に塗布されたレジ
ストの上に縮小されて転写される。その後、レジストに
対して現像処理が施されることによって、レジストパタ
ーンが形成される。レジストにはポジ型とネガ型とがあ
る。ポジ型は被照射部分が現像液に溶解し、未照射部分
が溶解しないレジストであり、ネガ型は照射部分が現像
液に溶解せず、未照射部分が溶解するレジストである。
【０００５】半導体プロセスでは、レジストパターンを
形成する工程が、通常２０回〜３０回程度行われる。最
近では、半導体集積回路の高集積化・高性能化がますま
す進んでおり、これに伴って回路パターンの一層の微細
化が要求されている。ＤＲＡＭ（dynamic random acces
s memory）を例にとると、現在量産が行なわれている６
４ＭビットＤＲＡＭでは、0.25〜0.20μmのレジストパ
ターンが描かれる。その写真製版工程においては、光源
として、紫外線であるＫｒＦエキシマレーザ光（波長＝
0.248nm）が最も多く利用されている。また、パターン
の微細化にともなって、寸法精度、および、重ね合わせ
精度についても、その向上が要求されている。
【０００６】一般に、露光波長が短いほど高解像度のレ
ジストパターンを得ることができるが、ＫｒＦエキシマ
レーザ光を用いても、なお解像度は限界に近付きつつあ
る。それに対し、位相シフトマスク法、および、オフア
クシス法など、解像力を高める超解像技術が提案されて
いるが、それらは一定のピッチで配列するパターンに対
しては有効であるが、孤立パターンに対しては効果がほ
とんど見られない。
【０００７】図２５および図２６は、従来のレジストパ
ターン形成方法の一例を示す工程図である。この例で
は、まず、半導体基板５１の上に市販のポジ型レジスト
５２が、500nm程度の厚さとなるように塗布される。そ
の後、100℃で90秒間プリベーキングが行われる。それ
により、液体のポジ型レジスト５２が固化される。
【０００８】つぎに、様々なピッチのパターン（例え
ば、配線パターン）が描かれたレティクル（フォトマス
ク）６１を、ＫｒＦエキシマレーザ（波長＝248nm）５
４を光源とするステッパへ装着することにより、露光が
行われる。その結果、レティクル６１に描かれたパター
ンが、ポジ型レジスト５２へ転写される（以上、図２
５）。
【０００９】つづいて、110℃で90秒間、ＰＥＢ（露光
後のベーキング；Post Exposure Baking）が行なわれた
後、テトラ・メチル・アンモニウム・ヒドロキシド（Ｔ
ＭＡＨ）の2.38重量％水溶液を用いて、60秒間の現像が
行われる。その結果、レティクル６１に描かれたパター
ンに対応したレジストパターン５２ｂが得られる（以
上、図２６）。
【００１０】図２７〜図２９は、図２５および図２６に
例示される従来のレジストパターン形成方法について、
その特性の測定結果を示すグラフである。照明条件とし
て、ＮＡ（開口数）がＮＡ＝0.55に設定され、２／３輪
帯照明アパーチャーを用いたオフアクシス法が採用され
た。
【００１１】図２７は、0.18μmライン・アンド・スペ
ース（幅と間隔がともに0.18μmで配列する線列のレジ
ストパターン）のフォーカス対レジストパターンサイズ
を示すグラフである。これに対して、図２８は、幅が0.
18μmで間隔が5.0μmに設定された線状のレジストパタ
ーンのフォーカス対レジストパターンサイズを示すグラ
フである。このように、線幅に対して著しく大きな間隔
で離れたレジストパターンを、孤立ラインと仮称する。
ここでは、0.18μm孤立ラインと称する。
【００１２】図２７および図２８において、レジストパ
ターンサイズとは、形成される線状のレジストパターン
の幅を意味する。また、フォーカスとは、合焦位置を基
準（フォーカス＝0）とした、焦点の浅い方向（正の
側）および深い方向（負の側）に沿った距離を意味す
る。さらに、複数の曲線は、異なる照射エネルギー、す
なわち、異なる照射時間に対応しており、黒塗り四角の
符号が付された曲線が、目標とするレジストパターンサ
イズ（＝0.18μm）を実現する照射エネルギーに相当す
る。黒塗り四角の符号が付された曲線よりも下方に並ぶ
曲線では、５％ずつ順にエネルギーが低く、上方に並ぶ
曲線では、逆に、５％ずつ順にエネルギーが高くなる。
【００１３】エネルギーの誤差が±5％まで許容され、
レジストパターンサイズの誤差が、±0.03μmまで許容
されるものとすると、図２７が示すように、0.18μmラ
イン・アンド・スペースでは、±1μm以上のフォーカス
マージンが得られる。これに対し、図２８が示すよう
に、0.18μm孤立ラインでは、同一の許容条件の下で、
±0.3μm程度のフォーカスマージンしか得られない。
【００１４】図２９は、幅の目標値が0.18μmである線
列のレジストパターンについて、間隔（スペース）を様
々に変えたときのレジストパターンサイズを示してい
る。図２９が示すように、スペースが変化するのに応じ
て、レジストパターンサイズに±0.04μm〜±0.05μm程
度の誤差が生じる。これに対して、半導体プロセスの中
で、最も高い寸法精度が要求されるゲート工程、すなわ
ちMOSトランジスタのゲートをパターニングする工程で
は、MOSトランジスタの設計寸法に対して、約±0.02μm
以内の精度が要求される。今後、パターンの微細化がさ
らに進むのにともなって、要求される寸法精度もさらに
厳しくなることが予測される。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
レジストパターン形成方法では、今後、より高度な寸法
精度が必要とされる半導体集積回路において、プロセス
マージンを確保することが容易でないという問題点があ
った。特に、孤立ラインではフォーカスマージンを確保
することが難しく、隣り合うパターンの間隔によって変
化する寸法（幅）を制御することも容易でないという問
題点があった。
【００１６】この発明は、従来の技術における上記した
問題点を解消するためになされたもので、フォーカスマ
ージンを高めるとともに、レジストパターンの間隔の差
異に由来する幅の変動を抑えることのできるレジストパ
ターン形成方法を得ることを目的とする。
【００１７】なお、本発明に関係した技術として、特開
平8-17703号公報が知られている。
【００１８】
【課題を解決するための手段】第１の発明の方法は、レ
ジストパターン形成方法であって、第１の所定の成分に
よって変成するポリマーと、露光によって前記第１の所
定の成分を発生する変成剤とを含有し、基板の上に形成
されたレジストに対し、(a)所定のパターンで第１の露
光を行う工程と、(b)前記第１の露光に対する現像を行
う工程と、(c)前記工程(b)の後に、前記レジストを覆う
ように前記変成剤を供給する工程と、(d)前記所定のパ
ターンよりも粗いパターンで第２の露光を行う工程と、
(e)前記第２の露光に対する現像を行う工程と、を備え
る。
【００１９】第２の発明の方法では、第１の発明のレジ
ストパターン形成方法において、前記ポリマーが、前記
第１の所定の成分（例えば、酸）によって分解される置
換基を有する。
【００２０】第３の発明の方法では、第１の発明のレジ
ストパターン形成方法において、前記第１の所定の成分
が架橋成分であり、前記変成剤が前記露光によって助剤
（例えば、酸）を発生する第１の成分（例えば、酸発生
剤）と、前記助剤によって前記架橋成分を発生する第２
の成分（例えば、架橋剤）と、を含有し、前記ポリマー
は前記架橋成分によって架橋される。
【００２１】第４の発明の方法では、第２の発明のレジ
ストパターン形成方法において、前記ポリマーが第２の
所定の成分（例えば、架橋成分）によって架橋し、前記
工程(c)においては、前記第１の所定の成分によって前
記第２の所定の成分を発生する第３の所定の成分（例え
ば、架橋剤）をも供給する。
【００２２】第５の発明の方法は、レジストパターン形
成方法であって、第１の所定の成分によって分解される
置換基を有するとともに紫外線照射と加熱とによって架
橋されるポリマーと、露光によって前記第１の所定の成
分を発生する変成剤とを含有し、基板の上に形成された
レジストに対し、(a)所定のパターンで第１の露光を行
う工程と、(b)前記第１の露光に対する現像を行う工程
と、(c)前記所定のパターンよりも粗いパターンで第２
の露光を行う工程と、(d)紫外線照射と加熱とを同時に
行う工程と、(e)前記紫外線照射に対する現像を行う工
程と、を備える。
【００２３】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１〜図４は、実
施の形態１のレジストパターン形成方法を示す工程図で
ある。この例では、幅が0.18μmで間隔が様々な配線を
半導体基板に形成することを目的として、レジストパタ
ーンが形成される。この方法では、図１の工程がはじめ
に実行される。図１の工程では、まず基板１が準備され
る。基板１は、半導体プロセスの中で、配線を形成する
直前にある半導体基板であり、その主面には、配線材料
が堆積されている。その後、基板１の主面の上に、市販
のポジ型レジスト２が、500nm程度の厚さとなるように
塗布される。
【００２４】ポジ型レジスト２は、ベース樹脂として、
例えば、図５に例示するポリマーを含有している。この
ポリマーは、酸（例えばプロトン）の作用で分解する置
換基Ｄを有している。より詳細には、ポリマーの主鎖に
沿って連結する多数のユニットには、図５のように置換
基Ｄを有するユニットと、置換基Ｄを有しないユニット
とが、一定の比率で混在している。ポジ型レジスト２に
は、さらに酸発生剤および有機溶媒（いわゆる、シンナ
ー）が含まれている。図６は、酸発生剤の一例として、
Ｎ，Ｎ，Ｎ-トリス（２，３-ジブロモプロビルイソシア
ヌレート）を示す。有機溶媒は、ベース樹脂および酸発
生剤を溶解することにより、ポジ型レジスト２を液状に
保っている。
【００２５】図１に戻って、ポジ型レジスト２が基板１
の上に塗布された後、100℃で90秒間のプリベーキング
が行われる。これにより、ポジ型レジスト２に含まれる
有機溶媒が蒸発し、ポジ型レジスト２が固化する。その
後、ポジ型レジスト２へ、0.18μmラインアンドスペー
スを転写するためのマスクパターンが描かれたフォトマ
スク３がステッパ（図示しない）へ装着される。
【００２６】そして、ＫｒＦエキシマレーザ（波長＝24
8nm）４を光源として、露光（第１の露光）が行われ
る。すなわち、フォトマスク３に描かれたマスクパター
ンを通過したＫｒＦエキシマレーザ４の光が、ポジ型レ
ジスト２の上に縮小投影される。ポジ型レジスト２の中
で、ＫｒＦエキシマレーザ４の光に曝された部分では、
酸発生剤が酸（例えば、水素）を発生する。すなわち、
ポジ型レジスト２の中で、マスクパターンに対応したパ
ターン形状に、選択的に酸が発生する。
【００２７】つぎに、110℃で90秒間のＰＥＢ（露光後
のベーキング）が行われる。これによって、図７が示す
ように、ポジ型レジスト２に含まれるベース樹脂が有す
る置換基Ｄが、酸（例えば、水素）の作用でポリマーの
主鎖から切り離される。置換基Ｄの分解は、露光によっ
て酸が発生した部分で、選択的に発生する。すなわち、
マスクパターンに対応した形状に、選択的にベース樹脂
の変成が引き起こされる。
【００２８】つづいて、テトラ・メチル・アンモニウム
・ヒドロキシド（ＴＭＡＨ）の2.38重量％水溶液を現像
液として用いて、60秒間の現像が行なわれる。このアル
カリ現像液は、図７の「ＯＨ基」に選択的に作用するの
で、ベース樹脂に変成が生じた部分は、この現像液に容
易に溶解し、そうでない部分は溶解することなく残留す
る。すなわち、ポジ型レジスト２の中で、露光を受けた
部分が、選択的に除去される。その結果、図２が示すよ
うに、ポジ型レジスト２が、マスクパターンに対応し
て、0.18μmラインアンドスペースにパターニングされ
る。すなわち、幅および間隔がともに0.18μmで配列す
る線列にパターニングされたレジストパターン２ａが得
られる。
【００２９】つぎに、図３の工程が実行される。図３の
工程では、まず、レジストパターン２ａを覆うように、
基板１の上に樹脂６が塗布される。樹脂６は、酸発生剤
を含有している。その後、100℃で90秒間のベーキング
が行われる。これによって、樹脂６に含まれる不要とな
る液が蒸発するとともに、樹脂６の中の酸発生剤が、レ
ジストパターン２ａの中に浸透する。
【００３０】つづいて、線列として形成されたレジスト
パターン２ａの中の不要な部分が選択的に露光されるよ
うに形成されたマスクパターンが描かれたフォトマスク
５が、ステッパ（図示しない）へ装着される。そして、
光源４ａを用いて、露光（第２の露光）が行われる。そ
の結果、レジストパターン２ａの中で、光源４ａの光に
曝された部分では、酸発生剤が酸を発生する。光源４ａ
として、例えば、ＫｒＦエキシマレーザ４が用いられ
る。
【００３１】つぎに、110℃で90秒間のＰＥＢが行われ
る。これによって、図７が示すように、レジストパター
ン２ａに含まれるベース樹脂が有する置換基Ｄが、酸の
作用でポリマーの主鎖から切り離される。すなわち、レ
ジストパターン２ａの中のベース樹脂が、フォトマスク
５に描かれたマスクパターンに対応した形状に、選択的
に変成する。
【００３２】つづいて、ＴＭＡＨの2.38重量％水溶液を
現像液として用いて、60秒間の現像が行なわれる。その
結果、図４が示すように、レジストパターン２ａの一部
（変成した部分）が、フォトマスク５に描かれたマスク
パターンに対応して、選択的に除去されることにより、
所望のレジストパターン２ｂが得られる。
【００３３】樹脂６に含まれる酸発生剤として、例え
ば、ＫｒＦエキシマレーザ用として広く用いられるトリ
フェニルスルホニウム塩、あるいは、Ｎ，Ｎ，Ｎ-トリ
ス（２，３-ジブロモプロビルイソシアヌレート）（図
６）などが採用される。樹脂６は、この酸発生剤が、ポ
リビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアク
リル酸などの水溶性樹脂と混合した水溶液となってい
る。
【００３４】第２の露光においては、形成すべきレジス
トパターンが、第１の露光におけるほどには、微細では
ない場合があり得る。この場合には、第２の露光では、
ＫｒＦエキシマレーザ４に代えて、例えば、ｉ線ステッ
パを用いることも可能である。その場合には、樹脂６に
は、増感剤として例えばフェニルナフチルアミンを混合
するか、あるいはｉ線に対して感度を有する酸発生剤
（例えば、クロロメチルトリアジンなどを）を酸発生剤
として用いるとよい。
【００３５】以上のように、実施の形態１のレジストパ
ターン形成方法では、広いフォーカスマージンが得ら
れ、しかも、幅を高い精度で制御できる等幅かつ等間隔
のラインアンドスペース（線列）の形状に、レジストパ
ターン２ａを一旦形成し、その後、レジストパターン２
ａの中の不要な線を選択的に除去することにより、任意
のパターンのレジストパターン２ｂが得られる。したが
って、レジストパターン２ｂの幅は、元のレジストパタ
ーン２ａの幅と同一に保たれる。すなわち、高いフォー
カスマージンをもって、間隔に依存せず精度の高い幅を
有するレジストパターン２ｂを形成することができる。
【００３６】さらに、ポジ型レジスト２に含まれる酸発
生剤の濃度は、ポジ型レジスト２が備えるべき他の特性
とのバランス上、余り高くすることができないという制
約がある。すなわち、市販のポジ型レジスト２の光感度
には一定の制約がある。これに対して、実施の形態１の
レジストパターン形成方法では、第２の露光のために、
酸発生剤を含有する樹脂６が供給されるので、第２の露
光において、レジストパターン２ａの光感度を、上記の
制約を超えて高めることができるという利点が得られ
る。
【００３７】実施の形態２．図８〜図１１は、実施の形
態２のレジストパターン形成方法を示す工程図である。
この例においても、幅が0.18μmで間隔が様々な配線を
半導体基板に形成することを目的として、レジストパタ
ーンが形成される。この方法では、図８の工程がはじめ
に実行される。図８の工程では、まず、実施の形態１で
述べた基板１が準備される。その後、基板１の主面の上
に、市販のネガ型レジスト７が、500nm程度の厚さとな
るように塗布される。
【００３８】ネガ型レジスト７は、ベース樹脂として、
例えば、図１２に例示するポリマーを含有している。こ
のポリマーは、ポリビニルフェノール樹脂である。ネガ
型レジスト７には、さらに、酸発生剤、架橋剤、および
有機溶媒（いわゆる、シンナー）が含まれている。酸発
生剤として、例えば、図６に示されたＮ，Ｎ，Ｎ-トリ
ス（２，３-ジブロモプロビルイソシアヌレート）が用
いられる。また、架橋剤として、例えば、図１３が示す
ヘキサメトキシメチルメラミンが用いられる。有機溶媒
は、ベース樹脂、酸発生剤、および、架橋剤を溶解する
ことにより、ネガ型レジスト７を液状に保っている。
【００３９】図８に戻って、ネガ型レジスト７が基板１
の上に塗布された後、100℃で90秒間のプリベーキング
が行われる。これにより、ネガ型レジスト７に含まれる
有機溶媒が蒸発し、ネガ型レジスト７が固化する。その
後、ネガ型レジスト７へ、0.18μmラインアンドスペー
スを転写するためのマスクパターンが描かれたフォトマ
スク３がステッパ（図示しない）へ装着される。
【００４０】そして、ＫｒＦエキシマレーザ４を光源と
して、露光（第１の露光）が行われる。すなわち、フォ
トマスク３に描かれたマスクパターンを通過したＫｒＦ
エキシマレーザ４の光が、ネガ型レジスト７の上に縮小
投影される。ネガ型レジスト７の中で、ＫｒＦエキシマ
レーザ４の光に曝された部分では、酸発生剤が酸（例え
ば、プロトン）を発生する。すなわち、ネガ型レジスト
７の中で、マスクパターンに対応したパターン形状に、
選択的に酸が発生する。
【００４１】つぎに、110℃で90秒間のＰＥＢが行われ
る。これによって、図１４が示すように、架橋剤（図１
３の物質が例示されている）に酸（HBr）が作用し、そ
の一部が解離する。そして、変成した架橋剤がベース樹
脂（図１２の物質が例示されている）に作用する結果、
ベース樹脂の多数の主鎖が、架橋剤を通じて互いに結合
する。すなわち、架橋反応が引き起こされる。架橋反応
は、露光によって酸が発生した部分で、選択的に発生す
る。すなわち、マスクパターンに対応した形状に、選択
的にベース樹脂の変成が引き起こされる。
【００４２】つづいて、テトラ・メチル・アンモニウム
・ヒドロキシド（ＴＭＡＨ）の2.38重量％水溶液を現像
液として用いて、60秒間の現像が行なわれる。このアル
カリ現像液は、図１４の「ＯＨ基」に選択的に作用する
ので、ベース樹脂に架橋反応が生じた部分は、この現像
液に溶解することなく残留し、そうでない部分は容易に
溶解する。すなわち、ネガ型レジスト７の中で、露光を
受けない部分が、選択的に除去される。その結果、図９
が示すように、ネガ型レジスト７が、マスクパターンに
対応して、0.18μmラインアンドスペースにパターニン
グされる。すなわち、幅および間隔がともに0.18μmで
配列する線列にパターニングされたレジストパターン７
ａが得られる。
【００４３】つぎに、図７の工程が実行される。図７の
工程では、まず、レジストパターン７ａを覆うように、
基板１の上に樹脂８が塗布される。樹脂８は、架橋剤と
酸発生剤とを含有している。その後、100℃で90秒間の
ベーキングが行われる。これによって、樹脂８に含まれ
る不要となる液が蒸発するとともに、樹脂８の中の架橋
剤と酸発生剤が、レジストパターン７ａの中に浸透す
る。
【００４４】つづいて、線列として形成されたレジスト
パターン７ａの中の必要な部分が選択的に露光されるよ
うに形成されたマスクパターンが描かれたフォトマスク
５が、ステッパ（図示しない）へ装着される。そして、
光源４ａを用いて、露光（第２の露光）が行われる。そ
の結果、レジストパターン７ａの中で、光源４ａの光に
曝された部分では、酸発生剤が酸を発生する。光源４ａ
として、例えば、ＫｒＦエキシマレーザ４が用いられ
る。
【００４５】つぎに、110℃で90秒間のＰＥＢが行われ
る。これによって、図１４が示したように、レジストパ
ターン７ａに含まれるベース樹脂に、架橋反応が引き起
こされる。すなわち、レジストパターン７ａの中のベー
ス樹脂が、フォトマスク５に描かれたマスクパターンに
対応した形状に、選択的に変成する。
【００４６】つづいて、酢酸ブチルや酢酸イソアミルな
どの有機溶剤を現像液として用いて、60秒間の現像が行
なわれる。有機現像液は、架橋反応が起こった部分には
作用せず、架橋反応が起こっていない部分を選択的に溶
解する。その結果、図１１が示すように、レジストパタ
ーン７ａの一部が、フォトマスク５に描かれたマスクパ
ターンに対応して、選択的に除去されることにより、所
望のレジストパターン７ｂが得られる。
【００４７】樹脂８に含まれる酸発生剤として、例え
ば、ＫｒＦエキシマレーザ用として広く用いられるトリ
フェニルスルホニウム塩、あるいは、Ｎ，Ｎ，Ｎ-トリ
ス（２，３-ジブロモプロビルイソシアヌレート）（図
６）などが採用される。また、樹脂８に含まれる架橋剤
として、例えばヘキサメトキシメチルメラミン（図１
３）が採用される。樹脂８は、これらの酸発生剤および
架橋剤が、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリド
ン、ポリアクリル酸などの水溶性樹脂と混合した水溶液
となっている。
【００４８】第２の露光においては、形成すべきレジス
トパターンが、第１の露光におけるほどには、微細では
ない場合があり得る。この場合には、第２の露光では、
ＫｒＦエキシマレーザ４に代えて、例えば、ｉ線ステッ
パを用いることも可能である。その場合には、樹脂８に
は、増感剤として例えばフェニルナフチルアミンを混合
するか、あるいはｉ線に対して感度を有する酸発生剤
（例えば、クロロメチルトリアジンなどを）を酸発生剤
として用いるとよい。
【００４９】なお、第１の露光の後の現像液として、ア
ルカリ現像液に代えて、有機現像液を使用することも可
能である。また、第２の露光の後の現像液として、有機
現像液に代えて、アルカリ現像液を使用することも可能
である。ただし、精細なパターンを形成する上では、ア
ルカリ現像液の使用がより望ましく、精細度の低いパタ
ーンを形成するには、有機現像液で十分である。
【００５０】以上のように、実施の形態２のレジストパ
ターン形成方法においても、等幅および等間隔のライン
アンドスペース（線列）の形状に、レジストパターン７
ａを一旦形成し、その後、レジストパターン７ａの中の
不要な線を選択的に除去することにより、任意のパター
ンのレジストパターン７ｂが得られる。また、第２の露
光のために、酸発生剤および架橋剤を含有する樹脂８が
供給される。このため、実施の形態１の方法において
も、実施の形態１と同様の利点が得られる。
【００５１】実施の形態３．図１５〜図１８は、実施の
形態３のレジストパターン形成方法を示す工程図であ
る。この例においても、幅が0.18μmで間隔が様々な配
線を半導体基板に形成することを目的として、レジスト
パターンが形成される。この方法では、図１５の工程が
はじめに実行される。図１５の工程では、まず、実施の
形態１で述べた基板１が準備される。その後、基板１の
主面の上に、実施の形態１で説明したポジ型レジスト２
が、500nm程度の厚さとなるように塗布される。
【００５２】つづいて、100℃で90秒間のプリベーキン
グが行われる。これにより、ポジ型レジスト２が固化す
る。その後、ポジ型レジスト２へ、0.18μmラインアン
ドスペースを転写するためのマスクパターンが描かれた
フォトマスク３がステッパ（図示しない）へ装着され
る。そして、ＫｒＦエキシマレーザ４を光源として、露
光（第１の露光）が行われる。つづいて、110℃で90秒
間のＰＥＢが行われる。
【００５３】つぎに、ＴＭＡＨの2.38重量％水溶液を現
像液として用いて、60秒間の現像が行なわれる。その結
果、図１６が示すように、ポジ型レジスト２が、マスク
パターンに対応して、0.18μmラインアンドスペースに
パターニングされる。すなわち、幅および間隔がともに
0.18μmで配列する線列にパターニングされたレジスト
パターン２ａが得られる。
【００５４】つぎに、図１７の工程が実行される。図１
７の工程では、まず、レジストパターン２ａを覆うよう
に、基板１の上に、実施の形態２で説明した樹脂８が塗
布される。その後、100℃で、90秒間のベーキングが行
なわれ、それにより、樹脂８の中の架橋剤と酸発生剤
が、レジストパターン２ａの中に浸透する。
【００５５】つづいて、線列として形成されたレジスト
パターン２ａの中の必要な部分が選択的に露光されるよ
うに形成されたマスクパターンが描かれたフォトマスク
５が、ステッパ（図示しない）へ装着される。そして、
光源４ａを用いて、露光（第２の露光）が行われる。そ
の結果、レジストパターン２ａの中で、光源４ａの光に
曝された部分では、酸発生剤が酸を発生する。光源４ａ
として、例えば、ＫｒＦエキシマレーザ４が用いられ
る。
【００５６】つぎに、110℃で90秒間のＰＥＢが行われ
る。これによって、レジストパターン２ａに含まれるベ
ース樹脂に、架橋反応が引き起こされる。すなわち、レ
ジストパターン２ａの中のベース樹脂が、フォトマスク
５に描かれたマスクパターンに対応した形状に、選択的
に変成する。架橋反応は、図１４で示される。
【００５７】レジストパターン２ａはポジ型レジストで
あるが、実施の形態１で述べたように、ポジ型レジスト
のベース樹脂の主鎖には、置換基Ｄを有するユニットだ
けでなく、置換基Ｄを有しないユニットも連結されてい
る。図１４が示すように、置換基Ｄを有しないユニット
において、架橋反応が進行する。また、光源４ａを用い
た露光を受けた部分では、置換基Ｄを有するユニットの
相当部分において、酸発生剤の作用によって置換基Ｄが
分解している。置換基Ｄが分解したユニットにおいて
も、図１４に示す架橋反応が、同様に進行する。
【００５８】つづいて、酢酸ブチルや酢酸イソアミルな
どの有機溶剤を現像液として用いて、60秒間の現像が行
なわれる。その結果、図１８が示すように、レジストパ
ターン２ａの一部が、フォトマスク５に描かれたマスク
パターンに対応して、選択的に除去されることにより、
所望のレジストパターン２ｂが得られる。
【００５９】樹脂８に含まれる酸発生剤の例は、実施の
形態２に示したとおりであり、また、第２の露光で形成
すべきレジストパターンが、第１の露光におけるほどに
は、微細ではない場合の例も、実施の形態２に示したと
おりである。
【００６０】以上のように、実施の形態３のレジストパ
ターン形成方法においても、等幅および等間隔のライン
アンドスペース（線列）の形状に、レジストパターン２
ａを一旦形成し、その後、レジストパターン２ａの中の
不要な線を選択的に除去することにより、任意のパター
ンのレジストパターン２ｂが得られる。また、第２の露
光のために、酸発生剤および架橋剤を含有する樹脂８が
供給される。このため、実施の形態２の方法において
も、実施の形態１，２と同様の利点が得られる。
【００６１】実施の形態４．図１９〜図２３は、実施の
形態４のレジストパターン形成方法を示す工程図であ
る。この例においても、幅が0.18μmで間隔が様々な配
線を半導体基板に形成することを目的として、レジスト
パターンが形成される。この方法では、図１９の工程が
はじめに実行される。図１９の工程では、まず、実施の
形態１で述べた基板１が準備される。その後、基板１の
主面の上に、実施の形態１で説明したポジ型レジスト２
が、500nm程度の厚さとなるように塗布される。
【００６２】つづいて、100℃で90秒間のプリベーキン
グが行われる。これにより、ポジ型レジスト２が固化す
る。その後、ポジ型レジスト２へ、0.18μmラインアン
ドスペースを転写するためのマスクパターンが描かれた
フォトマスク３がステッパ（図示しない）へ装着され
る。そして、ＫｒＦエキシマレーザ４を光源として、露
光（第１の露光）が行われる。つづいて、110℃で90秒
間のＰＥＢが行われる。
【００６３】つぎに、ＴＭＡＨの2.38重量％水溶液を現
像液として用いて、60秒間の現像が行なわれる。その結
果、図２０が示すように、ポジ型レジスト２が、マスク
パターンに対応して、0.18μmラインアンドスペースに
パターニングされる。すなわち、幅および間隔がともに
0.18μmで配列する線列にパターニングされたレジスト
パターン２ａが得られる。
【００６４】つぎに、図２１の工程が実行される。図２
１の工程では、まず、線列として形成されたレジストパ
ターン２ａの中の必要な部分が選択的に露光されるよう
にマスクパターンが描かれたフォトマスク５が、ステッ
パ（図示しない）へ装着される。その後、ＫｒＦエキシ
マレーザ４を用いて、露光（第２の露光）が行われる。
その結果、レジストパターン２ａの中で、ＫｒＦエキシ
マレーザ４の光に曝された部分では、酸発生剤が酸を発
生する。
【００６５】つぎに、図２２の工程が実行される。図２
２の工程では、まず、基板１（およびレジストパターン
２ａ）に熱９を加えつつ、紫外線１０を用いてディープ
ＵＶキュアが行われる。このとき、図２４が示すよう
に、紫外線１０の照射によってベース樹脂が酸化され、
さらに、酸化された部分において、加熱による架橋反応
が進行する。図２１の工程で、ＫｒＦエキシマレーザ４
の光に曝された部分では、酸発生剤の作用により、置換
基の分解が進行するために、架橋反応が選択的に促進さ
れる。すなわち、レジストパターン２ａの中のＫｒＦエ
キシマレーザ４の光に曝された部分で、架橋反応が選択
的に促進される。
【００６６】つづいて、酢酸ブチルや酢酸イソアミルな
どの有機溶剤を現像液として用いて、60秒間の現像が行
なわれる。このとき、レジストパターン２ａの中で、架
橋反応が起こった部分は現像液に溶解せずに残留し、そ
うでない部分は容易に溶解する。その結果、図２３が示
すように、レジストパターン２ａの一部が、フォトマス
ク５に描かれたマスクパターンに対応して、選択的に除
去されることにより、所望のレジストパターン２ｂが得
られる。
【００６７】図２１の第２の露光においては、形成すべ
きレジストパターンが、図１９の第１の露光におけるほ
どには、微細ではない場合があり得る。この場合には、
第２の露光では、ＫｒＦエキシマレーザ４に代えて、例
えば、ｉ線ステッパを用いることも可能である。
【００６８】以上のように、実施の形態４のレジストパ
ターン形成方法においても、等幅および等間隔のライン
アンドスペース（線列）の形状に、レジストパターン２
ａを一旦形成し、その後、レジストパターン２ａの中の
不要な線を選択的に除去することにより、任意のパター
ンのレジストパターン２ｂが得られる。したがって、高
いフォーカスマージンをもって、間隔に依存せず精度の
高い幅を有するレジストパターン２ｂを形成することが
できる。
【００６９】変形例１．以上の実施の形態では、基板１
が半導体基板である例について説明したが、基板１は、
半導体基板に限らず、レジストパターン２ｂまたは７ｂ
を形成すべき下地層であれば、任意の基板であって良
い。例えば、基板１は、薄膜トランジスタを形成すべき
ＬＣＤ用のガラス基板であっても良い。
【００７０】変形例２．以上の実施の形態では、第１の
露光によって形成されるレジストパターン２ａ，７ａ
は、等幅かつ等間隔に配列する線列として形成された。
しかしながら、等幅かつ等間隔でなくても、第１の露光
によってレジストパターン２ａ，７ａを、精細なマスク
パターンを用いて精細なパターンとして形成し、第２の
露光によって、より粗いマスクパターンを用いて、レジ
ストパターン２ａ，７ａの一部を除去することにより、
より粗いレジストパターン２ｂ，７ｂを形成することも
可能である。ただし、等幅かつ等間隔であるときに、レ
ジストパターン２ａ，７ａの精細度は、最も高められ
る。
【００７１】
【発明の効果】第１の発明の方法では、工程(a)(b)によ
って、精度よく形成できる所定のパターンで予めパター
ンを一旦形成し、その後、工程(d)で所定のパターンよ
りも粗いパターンで露光を行うので、工程(e)で形成さ
れるパターンは、所定のパターンを含む部分において高
い精度が得られる。しかも、工程(c)において、改めて
分解剤が供給されるので、第２の露光において、露光に
対するレジストの感度が高められるという、特開平8-17
703号公報にない効果が得られる。
【００７２】第２の発明の方法では、露光を受けた部分
において、所定の成分によってレジストが現像容易とな
るので、ポジ型のレジストパターン形成を行うことがで
きる。
【００７３】第３の発明の方法では、露光を受けた部分
において、所定の成分によってレジストが現像困難とな
るので、ネガ型のレジストパターン形成を行うことがで
きる。
【００７４】第４の発明の方法では、第２の露光におい
ては、第２の所定の成分の作用により、露光を受けた部
分においてレジストが現像困難となるので、ネガ型のレ
ジストパターン形成を行うことができる。
【００７５】第５の発明の方法では、第２の露光の後
に、紫外線照射と加熱とが行われるので、露光を受けな
い部分においては、ポリマーが架橋されレジストの現像
が困難となる。このため、第１および第２の露光のいず
れにおいても、ポジ型のレジストパターン形成を行うこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１の方法の工程図である。
【図２】 実施の形態１の方法の工程図である。
【図３】 実施の形態１の方法の工程図である。
【図４】 実施の形態１の方法の工程図である。
【図５】 ポジ型レジストのベース樹脂の一例を示す説
明図である。
【図６】 酸発生剤の一例を示す説明図である。
【図７】 ポジ型レジストのベース樹脂の変成を示す説
明図である。
【図８】 実施の形態２の方法の工程図である。
【図９】 実施の形態２の方法の工程図である。
【図１０】 実施の形態２の方法の工程図である。
【図１１】 実施の形態２の方法の工程図である。
【図１２】 ネガ型レジストのベース樹脂の一例を示す
説明図である。
【図１３】 架橋剤の一例を示す説明図である。
【図１４】 ネガ型レジストのベース樹脂の変成を示す
説明図である。
【図１５】 実施の形態３の方法の工程図である。
【図１６】 実施の形態３の方法の工程図である。
【図１７】 実施の形態３の方法の工程図である。
【図１８】 実施の形態３の方法の工程図である。
【図１９】 実施の形態４の方法の工程図である。
【図２０】 実施の形態４の方法の工程図である。
【図２１】 実施の形態４の方法の工程図である。
【図２２】 実施の形態４の方法の工程図である。
【図２３】 実施の形態４の方法の工程図である。
【図２４】 ディープＵＶキュアによる架橋反応を示す
説明図である。
【図２５】 従来の方法の工程図である。
【図２６】 従来の方法の工程図である。
【図２７】 従来の方法の特性を示すグラフである。
【図２８】 従来の方法の特性を示すグラフである。
【図２９】 従来の方法の特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 基板、２ ポジ型レジスト（レジスト）、６，８
樹脂、７ ネガ型レジスト（レジスト）、２ｂ，７ｂ
レジストパターン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/30 ５７０

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の所定の成分によって変成するポリ
    マーと、露光によって前記第１の所定の成分を発生する
    変成剤とを含有し、基板の上に形成されたレジストに対
    し、 (a)所定のパターンで第１の露光を行う工程と、 (b)前記第１の露光に対する現像を行う工程と、 (c)前記工程(b)の後に、前記レジストを覆うように前記
    変成剤を供給する工程と、 (d)前記所定のパターンよりも粗いパターンで第２の露
    光を行う工程と、 (e)前記第２の露光に対する現像を行う工程と、を備え
    るレジストパターン形成方法。
  2. 【請求項２】 前記ポリマーは前記第１の所定の成分に
    よって分解される置換基を有する、請求項１に記載のレ
    ジストパターン形成方法。
  3. 【請求項３】 前記第１の所定の成分は架橋成分であ
    り、 前記変成剤が、 前記露光によって助剤を発生する第１の成分と、 前記助剤によって前記架橋成分を発生する第２の成分
    と、を含有し、 前記ポリマーは前記架橋成分によって架橋される、請求
    項１に記載のレジストパターン形成方法。
  4. 【請求項４】 前記ポリマーは第２の所定の成分によっ
    て架橋し、 前記工程(c)においては、前記第１の所定の成分によっ
    て前記第２の所定の成分を発生する第３の所定の成分を
    も供給する、請求項２に記載のレジストパターン形成方
    法。
  5. 【請求項５】 第１の所定の成分によって分解される置
    換基を有するとともに紫外線照射と加熱とによって架橋
    されるポリマーと、露光によって前記第１の所定の成分
    を発生する変成剤とを含有し、基板の上に形成されたレ
    ジストに対し、 (a)所定のパターンで第１の露光を行う工程と、 (b)前記第１の露光に対する現像を行う工程と、 (c)前記所定のパターンよりも粗いパターンで第２の露
    光を行う工程と、 (d)紫外線照射と加熱とを同時に行う工程と、 (e)前記紫外線照射に対する現像を行う工程と、を備え
    るレジストパターン形成方法。
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