JP2003086495A - フォトレジストパターンの形成方法 - Google Patents

フォトレジストパターンの形成方法

Info

Publication number
JP2003086495A
JP2003086495A JP2001277405A JP2001277405A JP2003086495A JP 2003086495 A JP2003086495 A JP 2003086495A JP 2001277405 A JP2001277405 A JP 2001277405A JP 2001277405 A JP2001277405 A JP 2001277405A JP 2003086495 A JP2003086495 A JP 2003086495A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
photoresist film
photoresist
ultraviolet
photoresist pattern
forming
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2001277405A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Yoshishiki
剛 吉敷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP2001277405A priority Critical patent/JP2003086495A/ja
Publication of JP2003086495A publication Critical patent/JP2003086495A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】常圧条件下で、発泡を防止でき、パターン形状
変化を小さく抑制できるフォトレジストパターンの形成
方法を提供する。 【解決手段】段差がある半導体基板1上に、フォトレジ
ストパターンを形成し、温度を上げながら紫外線照射強
度の弱い紫外線4を40秒照射し、フォトレジスト膜2
中のガスを抜き、フォトレジスト膜2を硬化するため
に、シャッタ24を可動し、紫外線照射強度を約600
mW/cm2 に上げて、強い紫外線5を照射する。弱い
紫外線を10mW/cm2 から30W/cm2 で照射時
間を40秒から80秒とすることで、フォトレジスト膜
2内の発泡が抑制され、またフォトレジスト膜2のパタ
ーン形状変化も小さく抑えることができる。

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、段差を有する半
導体基板上のフォト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、2μm以下の比較的薄い膜厚のフ
ォトレジスト膜に対して、フォトレジスト膜の耐熱性、
耐プラズマ性を高めるフォトレジストパターンの成形方
法として、常圧条件下で温度を上げながら紫外線を照射
強度を可変して照射する方法が、特開昭62−1873
45号公報や特開平5−267154号公報に開示され
ている。この方法は、半導体基板の温度を上げながら、
まず初期段階の紫外線照射として弱い強度の紫外線(例
えば、100mW/cm2 程度)を5〜10秒程度照射
し、半導体基板温度と、紫外線照射とにより、フォトレ
ジスト膜中のガスをゆっくりと発生させて、フォトレジ
スト膜外へガスを放出させ、次いで、高い半導体基板の
温度と、強い強度の紫外線(例えば、500mW/cm
2 程度)の照射とにより、フォトレジスト膜を硬化させ
て、フォトレジストパターンを形成する方法である。
【0003】一方、2μm程度を超える厚い膜厚のフォ
トレジスト膜に対しては、減圧条件下にてフォトレジス
ト膜中のガス抜きを促進させつつ、温度を上げながら紫
外線を照射するフォトレジストパターンの形成方法があ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、フォトレジス
ト膜厚が2μmを超える厚い膜厚の場合は、常圧条件下
で、初期段階の100mW/cm2 程度の弱い強度の紫
外線照射では、フォトレジスト膜中のガスが十分に抜け
きれず、最終段階の500mW/cm2 程度の強い強度
の紫外線照射でのフォトレジスト硬化中に、フォトレジ
スト膜内に気泡が発生する、所謂、発泡現象が起こる。
【0005】また、初期段階の弱い強度の紫外線照射で
も、照射時間が長くなると、フォトレジスト膜表面が硬
化する。表面が硬化した状態のフォトレジスト膜の内部
は柔らかく、この内部が、半導体基板温度で収縮し、そ
れによって、発泡がなくても、パターン形状が極端に変
化することがある。このフォトレジスト膜の膜厚が厚く
なる要因として、図6に示すような半導体基板に段差が
ある場合などである。
【0006】図6において、2.5〜3.0μmの段差
がある半導体基板51では、その段差部53を被覆する
ために、フォトレジスト膜52の厚さを、例えば、3μ
m程度の厚さで塗布する必要があり、その結果として段
差部直上部分には、段差部53の膜厚Wが5.0〜6.
0μmの厚いフォトレジスト膜52が形成されることに
なる。
【0007】このように厚いフォトレジスト膜52で
は、図7に示すように、フォトレジスト膜が発泡し、気
泡58が膜内に残留したり、図8に示すように気泡が弾
けて(爆発して)外部に放出され、空洞59ができる場
合などがある。いずれの場合も、フォトレジスト膜52
のパターン形状は変形し、且つ、発泡した箇所のフォト
レジスト膜52の膜厚W1、W2、W3が薄くなり、耐
エッチング性が悪化する。
【0008】また、発泡しない場合でも、紫外線照射が
長くなると、フォトレジスト膜52の表面が硬化し、半
導体基板51側からの加熱でフォトレジスト膜52内部
が収縮して、図9および図10のように正常な形状60
からずれて、フォトレジスト膜52のパターン形状が大
きく変化する。このように3μm以上の厚いフォトレジ
スト膜52の場合は、常圧条件下ではなく、減圧条件下
にて温度を上げながら紫外線を照射する方法があるが、
減圧条件下で行う場合には、フォトレジストパターンの
形成装置に減圧機構を設ける必要があり、装置構造が複
雑となり、高価になる。
【0009】この発明の目的は、前記の課題を解決し
て、常圧条件下で、発泡を防止でき、パターン形状変化
を小さく抑制できるフォトレジストパターンの形成方法
を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、段差を有する半導体基板上に、フォトレジスト膜
を全面被覆する工程と、前記フォトレジスト膜に露光・
現像処理を施して、フォトレジストパターンを形成する
工程と、該フォトレジストパターンを、常圧で、温度を
上昇させながら、照射強度を可変して紫外線照射を行
い、硬化させる工程とを含むフォトレジストパターンの
形成方法において、前記の紫外線照射工程で、照射の初
期段階での紫外線照射強度を、照射の最終段階での紫外
線照射強度に対して1/20以下とする。
【0011】また、前記の初期段階での紫外線照射時間
を、40秒以上とする。また、前記の初期段階での紫外
線照射時間を、80秒以下とする。また、前記の初期段
階での紫外線照射強度が、10mW/cm2 以上で、3
0mW/cm2 以下であるとよい。また、前記の段差部
のフォトレジスト膜の厚みが、3.0μm以上で、8.
0μm以下とする。
【0012】このように、常圧条件下で温度を上げなが
ら、初期段階の紫外線照射強度を弱くすることで、厚い
フォトレジスト膜の耐熱性および耐プラズマ性を、フォ
トレジストの発泡、形状変化を誘発することなく、高め
ることができて、フォトレジスト膜の正常なパターン形
成をすることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】図5は、フォトレジストパターン
形成装置のうち紫外線照射装置の要部構成図である。フ
ォトレジスト膜の耐熱性、耐プラズマ性を高めて、耐エ
ッチング性の強化を図るために、この紫外線照射装置2
1を用いて、フォトレジスト膜2を硬化させる。
【0014】この紫外線照射装置21は、紫外線波長が
220から320nm程度の範囲にある光源22と、紫
外線照射強度を可変できるシャッタ23で構成される。
この紫外線照射装置21の下には、常圧条件下で、フォ
トレジスト膜2でパターン成形された段差のある半導体
基板1と、この半導体基板1を加熱する、昇降温可能
で、且つ、昇温速度を制御できるホットプレート24が
配置されている。光源22を2個設置することで、光源
の照射強度を高め、シャッター23を通過した紫外線7
が、フォトレジスト膜2を均等に照射されるようにして
いる。
【0015】図1は、この発明の一実施例のフォトレジ
ストパターンの成形方法であり、同図(a)から同図
(c)は、工程順に示した要部工程断面図である。図1
は、図5のC部拡大図である。3.0μmの段差がある
半導体基板1上に、前記段差部3を十分に被覆するため
にフォトレジスト膜2を3.0μmの膜厚に塗布する。
その後、フォトレジスト膜2に露光・現像処理を施し、
フォトレジストパターンを形成する。フォトレジストパ
ターン形成後、結果として、段差直上部分に例えば5.
0〜6.0μm程度もの膜厚Lのフォトレジスト膜2が
形成される(同図(a))。
【0016】つぎに、ホットプレート24をフォトレジ
スト膜2のパターンが変形しない程度の約90℃の温度
に設定し、ホットプレート24上に、フォトレジスト膜
2がパターン成形された半導体基板1を載置する。その
後、フォトレジスト膜2に発泡および変形が生じない程
度に徐々にホットプレート24の温度を上げて行く(約
0.5℃/秒)のと同時に、シャッタ23により30m
W/cm2 の紫外線照射強度の弱い紫外線4を40秒照
射し、フォトレジスト膜2中のガスを抜く(同図
(b))。
【0017】つぎに、昇温しながら、フォトレジスト膜
2を硬化するために、シャッタ24を可動し、紫外線照
射強度を約600mW/cm2 に上げて、強い紫外線5
を照射する。昇温した温度の到達点は、150℃で、到
達温度に達する時間は80秒である(同図(c))。上
記実施例での照射強度プロフィルと昇温プロフィルを図
4に示す。図4において、P1は30mW/cm2 、P
2は600mW/cm2 、T1は90℃、T2は150
℃、t1は40秒、t2は120秒である。
【0018】後述する表1と表2とで説明するように、
P1を10mW/cm2 から30mW/cm2 、t1を
40秒から80秒とすることで、図2、図3で示すよう
に、フォトレジスト膜2内の発泡が抑制され、またフォ
トレジスト膜2のパターン形状変化も小さく抑えること
ができる。また、3μmから8μmまでの段差部の大き
さに対してこの発明は有効である。
【0019】表1は、初期段階での紫外線照射強度と照
射時間と、発泡および形状の関係を示す表である。この
ときの昇温プロフィルと照射プロフィルを図4に示す。
【0020】
【表1】 スタートの温度は90℃、到達温度は150℃で、この
間の時間t2は120秒で、昇温速度は0.5℃/秒で
ある。初期段階での照射強度P1と照射時間t1をパラ
メータとして、発泡の有無と形状変化を調査した。ま
た、最終段階での紫外線照射強度P2は600mW/c
2 で、最終到達温度に達した時間t2から、さらに照
射時間を30秒以上延長して、フォトレジスト膜2を確
実に硬化させた。初期段階での紫外線強度P1が10m
W/cm2 、30mW/cm2 では、照射時間t1が4
0秒以上で発泡現象が生ぜず、パターン形状不良も起こ
らない。また、照射時間t1が80秒を超えると10m
W/cm2 ではパターン形状が大きく変化して、形状不
良を生じる。これは、10mW/cm2 の紫外線照射強
度でも、80秒を超える長い時間を照射すると、フォト
レジスト膜2の表層が硬化し、一方、半導体基板1側か
らの熱で、フォトレジスト膜2の内部が収縮するため
に、パターン形状が変化するためである。
【0021】そのため、初期段階での紫外線照射強度P
1は、最終段階での照射強度P2の1/50程度以上
で、1/20以下がよい。具体的には、10mW/cm
2 以上で、30mW/cm2 以下がよく、照射時間t1
は40秒以上で、80秒以下がよい。また、段差部のフ
ォトレジスト膜厚Lと発泡の関係を表2に示す。
【0022】
【表2】 フォトレジストパターン形成条件は、表1の30mW/
cm2 と同一である。段差部のフォトレジスト膜の膜厚
Lが10μmを超えると発泡が起こるために、段差部の
フォトレジスト膜の膜厚Lは10μm以下がよい。ま
た、膜厚は3μm未満でも勿論よいが、3μm以上の場
合に、この発明の効果が著しい。
【0023】
【発明の効果】この発明によれば、常圧条件下で温度を
上げながら紫外線を照射するフォトレジストパターンの
形成方法において、前記紫外線照射のうち初期段階の紫
外線照射強度を弱く行うことにより、常圧条件下で、発
泡を防止し、パターン形状変化を小さく抑制して、厚い
フォトレジストパターンを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例のフォトレジストパターン
の成形方法であり、(a)から(c)は、工程順に示し
た要部工程断面図
【図2】図1(c)のA部拡大図で、正常なパターン形
状のフォトレジスト膜
【図3】図1(c)のB部拡大図で、正常なパターン形
状のフォトレジスト膜
【図4】昇温プロフィルと照射プロフィルを示す図
【図5】フォトレジストパターン形成装置のうち紫外線
照射装置の要部構成図
【図6】段差のある半導体基板上にフォトレジスト膜を
パターン形成した図
【図7】厚いフォトレジスト膜が発泡し、気泡が膜内に
残留した図
【図8】気泡が弾けて(爆発して)外部に放出され、空
洞ができた図
【図9】正常な形状ずれてパターン形状が大きく変化し
た図
【図10】別の部位での正常な形状ずれてパターン形状
が大きく変化した図
【符号の説明】
1 半導体基板 2 フォトレジスト膜 3 段差部 4 弱い紫外線 5 強い紫外線 6、7 紫外線 21 紫外線照射装置 22 光源 23 シャッタ 24 ホットプレート L 段差部のフォトレジスト膜の膜厚

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】段差を有する半導体基板上に、フォトレジ
    スト膜を全面被覆する工程と、該フォトレジスト膜に露
    光・現像処理を施して、フォトレジストパターンを形成
    する工程と、該フォトレジストパターンを、常圧で、温
    度を上昇させながら、照射強度を可変して紫外線照射を
    行い、硬化させる工程とを含むフォトレジストパターン
    の形成方法において、 前記の紫外線照射工程で、照射の初期段階での紫外線照
    射強度を、照射の最終段階での紫外線照射強度に対して
    1/20以下とすることを特徴とするフォトレジストパ
    ターンの形成方法。
  2. 【請求項2】前記の初期段階での紫外線照射時間が、4
    0秒以上であることを特徴とする請求項1に記載のフォ
    トレジストパターンの形成方法。
  3. 【請求項3】前記の初期段階での紫外線照射時間が、8
    0秒以下であることを特徴とする請求項1または2に記
    載のフォトレジストパターンの形成方法。
  4. 【請求項4】前記の初期段階での紫外線照射強度が、1
    0mW/cm2 以上で、30mW/cm2 以下であるこ
    とを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のフ
    ォトレジストパターンの形成方法。
  5. 【請求項5】前記の段差部のフォトレジスト膜の厚み
    が、3.0μm以上で、8.0μm以下であることを特
    徴とする請求項1に記載のフォトレジストパターンの形
    成方法。
JP2001277405A 2001-09-13 2001-09-13 フォトレジストパターンの形成方法 Withdrawn JP2003086495A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001277405A JP2003086495A (ja) 2001-09-13 2001-09-13 フォトレジストパターンの形成方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001277405A JP2003086495A (ja) 2001-09-13 2001-09-13 フォトレジストパターンの形成方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003086495A true JP2003086495A (ja) 2003-03-20

Family

ID=19101934

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001277405A Withdrawn JP2003086495A (ja) 2001-09-13 2001-09-13 フォトレジストパターンの形成方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003086495A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007052220A (ja) * 2005-08-18 2007-03-01 Oki Electric Ind Co Ltd レジストパターンの形成方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6129124A (ja) * 1984-07-20 1986-02-10 Ushio Inc 半導体ウエハ−の処理方法
JPS62187345A (ja) * 1986-02-14 1987-08-15 Ushio Inc レジスト処理方法
JPS63244623A (ja) * 1987-03-30 1988-10-12 Sony Corp ホトレジストの硬化方法
JPH0212811A (ja) * 1988-06-30 1990-01-17 Ushio Inc ウエハ周辺露光方法
JPH05267154A (ja) * 1992-03-17 1993-10-15 Matsushita Electron Corp レジストパターンの形成方法
JPH0973610A (ja) * 1995-06-30 1997-03-18 Fujitsu Ltd 磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法
JPH10246965A (ja) * 1997-03-04 1998-09-14 Orc Mfg Co Ltd 光照射処理装置およびその方法
JPH11295886A (ja) * 1998-04-08 1999-10-29 Matsushita Electron Corp パターン形成方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6129124A (ja) * 1984-07-20 1986-02-10 Ushio Inc 半導体ウエハ−の処理方法
JPS62187345A (ja) * 1986-02-14 1987-08-15 Ushio Inc レジスト処理方法
JPS63244623A (ja) * 1987-03-30 1988-10-12 Sony Corp ホトレジストの硬化方法
JPH0212811A (ja) * 1988-06-30 1990-01-17 Ushio Inc ウエハ周辺露光方法
JPH05267154A (ja) * 1992-03-17 1993-10-15 Matsushita Electron Corp レジストパターンの形成方法
JPH0973610A (ja) * 1995-06-30 1997-03-18 Fujitsu Ltd 磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法
JPH10246965A (ja) * 1997-03-04 1998-09-14 Orc Mfg Co Ltd 光照射処理装置およびその方法
JPH11295886A (ja) * 1998-04-08 1999-10-29 Matsushita Electron Corp パターン形成方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007052220A (ja) * 2005-08-18 2007-03-01 Oki Electric Ind Co Ltd レジストパターンの形成方法
JP4601514B2 (ja) * 2005-08-18 2010-12-22 Okiセミコンダクタ株式会社 レジストパターンの形成方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8952344B2 (en) Techniques for processing photoresist features using ions
JPH02209724A (ja) フォトレジスト硬化方法
JP2005197349A (ja) 微細パターン形成方法及び半導体装置の製造方法
JP2002093748A (ja) インプリント装置及びインプリント方法
JP2003086495A (ja) フォトレジストパターンの形成方法
JP2604934B2 (ja) レジストパターンの形成方法
JP2001326153A (ja) レジストパターンの形成方法
JPS6352410A (ja) 半導体装置の製造方法および加熱処理装置
EP0233333B1 (en) Method of treating photoresists
JPS59161827A (ja) 絶縁膜加工法
JP4601514B2 (ja) レジストパターンの形成方法
JP2863177B2 (ja) パターン形成方法
JP3441439B2 (ja) 微細レジストパターン形成方法および半導体装置の製造方法
JPS63234526A (ja) レジスト処理方法
JP2007086353A (ja) 基材処理方法
JPH0263058A (ja) フォトレジストの露光方法および露光装置
JPS63244623A (ja) ホトレジストの硬化方法
JPH09211870A (ja) 化学増幅レジストパターンの形成方法および装置
KR100685732B1 (ko) 포토레지스트 레지듀 제거 장치
JPS5999723A (ja) パタ−ン形成方法
JPS63232332A (ja) レジスト処理方法
KR100192932B1 (ko) 반도체소자의 형성방법
JPH0786148A (ja) レジスト膜の硬化方法
JPS62147724A (ja) 半導体集積回路装置の製造方法
JPH0637071A (ja) 半導体装置のコンタクトホール径の調整方法

Legal Events

Date Code Title Description
RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Effective date: 20060703

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Effective date: 20060704

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080812

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Effective date: 20081216

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20090219

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20091112

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20101214

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20110210