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
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Abstract
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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))。
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))。
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。
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。
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。
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
m2 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。
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。
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。
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。
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
状のフォトレジスト膜
状のフォトレジスト膜
照射装置の要部構成図
パターン形成した図
残留した図
洞ができた図
た図
が大きく変化した図
Claims (5)
- 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。
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 |
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- 2001-09-13 JP JP2001277405A patent/JP2003086495A/ja not_active Withdrawn
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