JP2001033982A - レジストパターンの形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い寸法の均一性を得ることができるレジス
トパターンの形成方法を提供する。 【解決手段】 先ず、半導体基板上にＫｒＦエキシマレ
ーザ用レジストを塗布することにより、レジスト膜を形
成する（ステップＳ１）。次いで、ＫｒＦエキシマレー
ザ露光機にて所望のパターン形状にレジスト膜を露光す
る（ステップＳ２）。その後、例えば温度：１１０℃、
時間：９０秒間の条件でレジスト膜のベークを行う（ス
テップＳ３）。次に、レジスト膜上に部分エステル化し
たポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を、例えば０．２μ
ｍの厚さに塗布することにより、水溶性保護膜を形成す
る（ステップＳ４）。そして、濃度が、例えば２．３８
重量％であるテトラメチルアンモニウム水酸化物（ＴＭ
ＡＨ）現像液を使用して、例えば６０秒間の現像を行う
（ステップＳ５）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造工
程におけるコンタクトホールの形成等に使用されるレジ
ストパターンの形成方法に関し、特に、寸法の均一性を
高めたレジストパターンの形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、半導体装置の絶縁層にコンタクト
ホールを形成する場合等には、所定形状にパターニング
されたレジスト膜をマスクとしてエッチングする方法等
がとられている。

【０００３】図２は従来のレジストパターンの形成方法
を示すフローチャートである。

【０００４】先ず、半導体基板上にレジスト膜を塗布に
より形成する（ステップＳ１１）。次いで、レジスト膜
の所定の領域を露光する（ステップＳ１２）。その後、
レジスト膜のアルカリ現像を行うことにより、レジスト
パターンを形成する（ステップＳ１３）。通常、現像方
法としては、半導体基板上に現像液を盛る方法であるパ
ドル法がとられている。

【０００５】なお、化学増幅系レジストを使用する場合
には、露光後にベーク処理を追加する。また、ｇ線、ｉ
線用のノボラック系レジストを使用する場合にも、側壁
の定在波形状を低減する目的で露光後にベークを行う場
合がある。

【０００６】しかし、このような方法でレジストパター
ンの形成を行った場合、現像後の寸法均一性が悪いとい
う欠点がある。特に、表面難溶化層が形成されるレジス
トではこの現象はより顕著である。

【０００７】そこで、温度制御により寸法の均一性を向
上させる現像機が提案されている（実公平１−３２３６
０号公報）。また、現像時間を基板上の各位置でほぼ等
しくすることにより、寸法均一性の向上を図った現像処
理方法が提案されている（特開平１０−２０５０８号公
報）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
公報に記載された装置及び方法によっても、十分な現像
による均一性を得ることはできないという問題点があ
る。

【０００９】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、高い寸法の均一性を得ることができるレジ
ストパターンの形成方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係るレジストパ
ターンの形成方法は、被加工材上にレジスト膜を形成す
る工程と、前記レジスト膜上に前記レジスト膜を現像液
の噴出による衝撃から保護する水溶性保護膜を形成する
工程と、前記現像液を使用して前記レジスト膜を現像す
る工程と、を有することを特徴とする。この水溶性保護
膜は、現像液の噴出による衝撃によってレジスト膜が溶
解することを緩和することができる材質のものであれば
よい。

【００１１】本発明においては、レジスト膜を形成した
後でレジスト膜を現像する前に、レジスト膜上に水溶性
保護膜を形成しているので、レジスト膜が現像液の噴出
による衝撃から保護される。従って、現像後のレジスト
パターンの寸法均一性が向上する。

【００１２】なお、本発明のレジストパターンの形成方
法においては、前記水溶性保護膜は、部分エステル化し
た有機物を含有してもよく、前記有機物としては、例え
ばポリビニルアルコール及びポリアクリル酸が使用可能
である。

【００１３】また、前記レジスト膜を形成する工程の後
に、前記レジスト膜の所定の領域を露光する工程と、前
記レジスト膜を加熱する工程と、を有することできる。
このとき、前記レジスト膜の所定の領域を露光する工程
は、エキシマレーザを使用して露光を行うものであって
もよい。

【００１４】更にまた、前記現像液は、テトラメチルア
ンモニウム水酸化物を含有していてもよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】本願発明者等が前記課題を解決す
べく、鋭意実験研究を重ねた結果、従来のレジストパタ
ーンの形成方法においては、現像液をレジスト膜に噴出
する初期段階に、現像液がレジスト膜に勢いよくあたる
ため、その部分のレジスト膜が容易に溶解していること
に想到した。そして、レジスト膜の現像の前に水溶性保
護膜をレジスト膜上に形成することにより、レジスト膜
を現像液の衝突から保護し寸法の均一性を向上させるこ
とができることを見い出した。

【００１６】以下、本発明の実施例に係るレジストパタ
ーンの形成方法について、添付の図面を参照して具体的
に説明する。図１は本発明の第１の実施例に係るレジス
トパターンの形成方法を示すフローチャートである。

【００１７】先ず、半導体基板上にＫｒＦエキシマレー
ザ用レジストを塗布することにより、レジスト膜を形成
する（ステップＳ１）。

【００１８】次いで、ＫｒＦエキシマレーザ露光機にて
所望のパターン形状にレジスト膜を露光する（ステップ
Ｓ２）。

【００１９】その後、例えば温度：１１０℃、時間：９
０秒間の条件でレジスト膜のベークを行う（ステップＳ
３）。

【００２０】次に、レジスト膜上に部分エステル化した
ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を、例えば０．２μｍ
の厚さに塗布することにより、水溶性保護膜を形成する
（ステップＳ４）。部分エステル化率は、例えば１５％
程度である。

【００２１】そして、濃度が、例えば２．３８重量％で
あるテトラメチルアンモニウム水酸化物（ＴＭＡＨ）現
像液を使用して、例えば６０秒間の現像を行う（ステッ
プＳ５）。この現像により、露光したパターン形状を備
えたレジストパターンが形成される。

【００２２】本実施例によれば、レジスト膜を現像する
際には、レジスト膜上に水溶性保護膜が形成されている
ので、現像ノズルから現像液が噴出される際に、レジス
ト膜にかかる衝撃が緩和される。

【００２３】また、保護膜は水溶性であるため、保護膜
とレジスト膜との間でミキシングが生じることはない。
更に、水溶性保護膜はレジストの現像時にそのまま溶解
するが、水溶性保護膜を構成するポリビニルアルコール
は、部分エステル化（エステル化率：１５％）している
ため、現像開始後瞬時には溶解しない。このため、現像
液噴出時にレジスト膜を衝撃から保護することが可能で
ある。

【００２４】このように、本実施例によれば、レジスト
膜が水溶性保護膜により現像液の衝撃から保護されるの
で、レジストパターンの寸法均一性が向上する。具体的
には、例えば従来ウェハ面内のバラツキがレンジで±２
０％であったものが、±１０％以下まで低減される。ま
た、レジストの疎水性が高い場合には、現像欠陥を低減
することもできる。例えば、現像欠陥の数が従来２００
個レベルであったものが、１０個レベルまで改善され
る。

【００２５】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。

【００２６】第２の実施例においては、先ず、半導体基
板上にＡｒＦエキシマレーザ用レジストを塗布すること
により、レジスト膜を形成する。

【００２７】次いで、ＡｒＦエキシマレーザ露光機にて
所望のパターン形状にレジスト膜を露光する。

【００２８】その後、例えば温度：１３０℃、時間：９
０秒間の条件でレジスト膜のベークを行う。

【００２９】次に、レジスト膜上に部分エステル化した
ポリアクリル酸を、例えば０．２μｍの厚さに塗布する
ことにより、水溶性保護膜を形成する。部分エステル化
率は、例えば２０％程度である。

【００３０】そして、濃度が、例えば２．３８重量％で
あるテトラメチルアンモニウム水酸化物（ＴＭＡＨ）現
像液を使用して、例えば６０秒間の現像を行う。この現
像により、露光したパターン形状を備えたレジストパタ
ーンが形成される。

【００３１】このような第２の実施例によっても、レジ
スト膜を現像する際には、レジスト膜上に水溶性保護膜
が形成されているので、現像ノズルから現像液が噴出さ
れる際に、レジスト膜にかかる衝撃が緩和される。従っ
て、レジストパターンの寸法均一性が向上する。

【００３２】また、保護膜は水溶性であるため、保護膜
とレジスト膜との間でミキシングが生じることはない。
更に、水溶性保護膜はレジストの現像時にそのまま溶解
するが、水溶性保護膜を構成するポリアクリル酸は、部
分エステル化（エステル化率：２５％）しているため、
現像開始後瞬時には溶解しない。このため、現像液噴出
時にレジスト膜を衝撃から保護することが可能である。

【００３３】なお、第１及び第２の実施例においては、
露光後にベークを行った後、水溶性保護膜を形成してい
るが、本発明はこれに限定されるものではない。例え
ば、レジスト膜を形成した後に水溶性保護膜を形成した
場合、又は露光後にレジスト膜を形成した場合であって
も、同様の効果が得られる。

【００３４】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
レジスト膜を形成した後でレジスト膜を現像する前に、
レジスト膜上に水溶性保護膜を形成しているので、レジ
スト膜を現像液の噴出による衝撃から保護することがで
きる。従って、現像後のレジストパターンの寸法均一性
を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係るレジストパターン
の形成方法を示すフローチャートである。

【図２】従来のレジストパターンの形成方法を示すフロ
ーチャートである。

【符号の説明】 Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１
３：ステップ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工材上にレジスト膜を形成する工程
   と、前記レジスト膜上に前記レジスト膜を現像液の噴出
   による衝撃から保護する水溶性保護膜を形成する工程
   と、前記現像液を使用して前記レジスト膜を現像する工
   程と、を有することを特徴とするレジストパターンの形
   成方法。
2. 【請求項２】 前記水溶性保護膜は、部分エステル化し
   た有機物を含有することを特徴とする請求項１に記載の
   レジストパターンの形成方法。
3. 【請求項３】 前記有機物は、ポリビニルアルコール及
   びポリアクリル酸からなる群から選択された少なくとも
   １種であることを特徴とする請求項２に記載のレジスト
   パターンの形成方法。
4. 【請求項４】 前記レジスト膜を形成する工程の後に、
   前記レジスト膜の所定の領域を露光する工程と、前記レ
   ジスト膜を加熱する工程と、を有することを特徴とする
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレジストパター
   ンの形成方法。
5. 【請求項５】 前記レジスト膜の所定の領域を露光する
   工程は、エキシマレーザを使用して露光を行うことを特
   徴とする請求項４に記載のレジストパターンの形成方
   法。
6. 【請求項６】 前記現像液は、テトラメチルアンモニウ
   ム水酸化物を含有することを特徴とする請求項１乃至５
   のいずれか１項に記載のレジストパターンの形成方法。