JP2603935B2 - 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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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70425—Imaging strategies, e.g. for increasing throughput or resolution, printing product fields larger than the image field or compensating lithography- or non-lithography errors, e.g. proximity correction, mix-and-match, stitching or double patterning
    • G03F7/70466—Multiple exposures, e.g. combination of fine and coarse exposures, double patterning or multiple exposures for printing a single feature
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、微細加工技術分野に係り、より詳しくは、
レジストパターンの形成方法に関する。
（従来の技術） キノンジアジド感光剤とノボラック樹脂を主成分とす
るポジ型レジスト材料等を用いて添加剤を加えたり、気
相ガス拡散処理を施こす等の方法により、ネガ型のレジ
ストパターンを形成する技術としてイメージリバース法
が報告されている。例えば、（ａ）W.Neugebauer:Briti
sh Patent 844,039（1960），（ｂ）H.Mority ＆ G.Paa
l:U.S.Patent 4,104,070（1978）:DE 2529054,C2（197
5），（ｃ）E.Alling and C.stauffer,SPFE Proceeding
s,vol.539,Merch 1985などがある。これらの技術におい
ては、露光領域の不溶化処理ののち非露光領域の現像溶
解性を向上させる目的での全面照射処理が高圧水銀灯の
光源からの露光によって施こされている。
この従来のイメージリバース法を用いたレジストパタ
ーン形成方法は、基本的にレジスト材料には露光光の吸
収が有り、露光された部分のパターンのレジスト膜上層
（表面側）で、感光反応がより大きく進行し、下層（基
板側）では反応量がすくない為に、これを現像すると、
下層部のネガ上層部より多く除去されるために逆テーパ
ーの断面形状が形成される。この時に、不溶化処理後に
全面照射を行ないより効率のよい現像を行なっている
が、この全面照射は前述したレジスト膜の材料には高感
度のパターン形成を行なうためにパターン露光時の露光
波長の吸収の大きなものを用いているために、全面照射
としては、基板近くまで（奥深くまで）反応できるよう
に長波長の光源、たとえば350〜450nmの波長域を有する
高圧水銀灯のような光源を用いて露光していた。
故に、従来の技術であっては、高感度かつ効率の良い
現像を行なおうとすると、前述した逆テーパの断面形状
となってしまうのである。逆テーパーのレジストパター
ンは、基板に被着する領域が減少し、微細パターンにお
いて、著しい逆テーパーの場合には、被着領域の不足の
為にレジストパターンの消失が発生したりする問題があ
る。この問題は、レジスト膜厚に依存し、レジスト膜が
基板表面の凸凹に影響された場合に顕著となる。
また逆テーパーパターンをマスクとして下地基板の高
精度な加工を行う為には、レジスト膜厚に依存して変化
するレジストパターン下部の下地被加工膜に接する部分
における寸法により下地加工精度が決定される如き加工
技術によっては、困難で下地段差やレジスト膜厚差によ
って寸法変化の生じにくいレジストパターン上部の寸法
によって加工寸法が決まる異方性エッチング技術が必要
となる。しかしながら著しい逆テーパーの場合には、エ
ッチング中にレジストパターンの変形が生じたり、レジ
スト膜厚が厚い場合には、上部寸法に忠実な加工が困難
となる問題も生じる。
（発明が解決しようとする問題点） レジスト膜の露光光に対する吸収が大きく、かつ、露
光されて感光されて感光した後も露光光に対して透明化
しない為に微細パターンの形成が困難な従来方法に鑑み
為されたもので、高感度でかつ微細加工できる優れたレ
ジストパターン形成方法を提供することを本発明の目的
とする。
〔発明の構成〕
（問題点を解決するための手段） 本発明は、基板上に設けられたレジスト膜に所望パタ
ーン状に露光を施こしたのち被露光領域の不溶化処理を
行い、次いでレジスト膜の所望領域に第２の露光を施こ
し次いで現像処理を行いレジストパターンを形成する方
法において、上記レジスト膜の吸収が大である波長域、
すなわちレジスト膜の基板側の上記現像処理時の溶解性
に比べ表面側の溶解性を大きく働くように露光する露光
光を用いて上記第２の露光を行うレジストパターン形成
方法であり、上記第２の露光の波長域は300nmより短波
長の源光が好ましく、例えばエキシマレーザ光などが良
い。
（作用） 本発明にかかる露光処理によりレジスト膜上層で大き
な溶解速度が生じレジスト膜下層でより小さな溶解速度
が得られる。その結果イメージリバース法に基づき形成
されるレジストパターンのプロファイルが改善され微細
パターンの形成が可能となる。
（実施例） 以下に図面を用いて、本発明の主旨の説明を試みる。
第１図乃至第３図は実施例にかかる概略断面図である。
第１図に示す如く半導体基板上に形成された0.4μｍ膜
厚のレジスト（ヘキスト社製レジスト:Az5214）膜に対
し、波長249nmのエキシマレーザー光を用いた露光装置
によりマスクパターンの投影焼き付けを行った。なお、
レジスト膜は原液を溶剤希釈した溶液を用いてスピンコ
ート法により塗布した。10パルスの露光で100mJ/cm2の
露光量であった。次いで、ホットプレートを用いて105
℃90秒の不溶化ベーク処理を行った。次に第２図に示す
如く露光時に用いた光源の角度を調整し、基板に対して
垂直に入射する条件で250mJ/cm2の全面照射を行った。
次いで、指定現像液にて15秒間現像し第３図に示す如
きプロファイルを有するレジストパターンを得た。
比較の為に、通常の1:1焼き付け装置で用いられてい
る発光波長領域が350nm〜450nmの高圧水銀灯を用いて20
0mJ/cm2の全面照射を行い、現像処理を行った結果、第
４図の如きレジストパターン形状が得られた。なお、全
面照射以前の工程は前述同様に行なった。このレジスト
パターンは、本発明の適用をはかった結果得られた第３
図に示す如きパターンに比べて逆テーパーの程度が著し
く、微細パターンにおいては、倒れや消失が認められ
た。
〔発明の効果〕
本発明の適用によりレジストプロファイルの改善が達
成され、200mJ/cm2以下の露光でも実施できる高感度で
耐ドライエッチング性等のプロセス耐性に優れた、実用
性のあるレジストパターンの形成が達成される。
【図面の簡単な説明】
第１図乃至第３図は本発明の実施例の説明に用いた概略
断面図，第４図は比較の為に形成した従来法を用いた場
合の概略断面図である。 １……レジスト， ２……基板， ３……パターン露光光， ４……全面照射光， ５……不溶化領域， ６……レジストパターン。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】基板上に設けられたレジスト膜に所望のパ
    ターンで第１の露光を施したのち、前記第１の露光で露
    光された被露光領域を不溶化処理し、次いで前記レジス
    ト膜に施した被露光領域の輪郭部をも含む前記レジスト
    膜の表面に第２の露光を施したのち、現像処理を行って
    レジストパターンを形成するイメージリバース法におい
    て、前記第２の露光の波長領域が前記レジスト膜の基板
    側での溶解性に比べ表面側での溶解性が大きくなるよう
    な300nm以下の波長領域であ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】第１の露光光の波長領域を第２の露光光の
    波長領域と同一としたことを特徴とする特許請求の範囲
    第１項記載のレジストパターンの形成方法。
  3. 【請求項３】第２の露光光をエキシマレーザ光としたこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレジストパ
    ターンの形成方法。
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