JPH01191423A - パターン形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、フォトレジストを使用したパターン形成方法
に関するものである。

〔発明の概要］ この発明は、フォトレジストを使用したパターン形成方
法において、画像反転処理工程前に全面露光工程を設け
ることにより、解像度の向上等を図るものである。

〔従来の技術〕

フォトリングラフィ工程において、画像反転技術を利用
したプロセスが種々試みられている。この画像反転技術
を利用したプロセスでは、垂直方向にパターン形成が行
い易い点と、定在波の影響を受けにくい点で、通常のポ
ジパターン形成法に比して解像度向上に有利である。し
かし、従来の画像反転技術では、露光工程での露光量が
多く、また画像反転処理工程での処理時間が長い等の問
題があった。

そこで、最近、処理時間の短縮等を図った画像反転技術
が提案されている（「電子材料Ｊ　１９Ｂ６年６月号、
ｐｐ４３〜４８参照）。これによれば、短波長側に感光
特性を有し、かつアミン化合物の拡散処理を必要とせず
にベーキングにより画像反転するレジストを採用してい
る。

第６図にこの画像反転技術を利用したプロセスを示し、
また、第７図（ａ）乃至（ｄ）にこのプロセスの作用を
図解して示した。このプロセスによれば、まず、レジス
ト塗布工程１０でシリコンウェハ等の被処理基板１１上
にレジスト１２を塗布し、プリベーク工程２０でこのレ
ジスト１２をプリベークして余分な溶剤等を除去した後
（レジスト膜を形成した後）、露光工程３０で露光する
。この露光により、露光部１２ａにおいて、レジストの
感光成分（感光剤）が分解してアルカリ可溶なインデン
カルボン酸（第７図ａ中☆印で示す）が形成される一方
、不溶化に必要なアミン系化合物からなる触媒（同図中
○印で示す）が形成される。次いで、画像反転処理工程
４０でベーキングを行うと、先に形成されたアミン系化
合物の触媒により露光部１２ａ中で脱ｃｏ２反応が生じ
てインデンカルボン酸がインデン（第７図す中口印で示
す）になり、アルカリ不溶化する。この後、フラッド露
光工程５０でフラッド露光（全面露光）して未露光部１
２ｂ中の感光成分（感光剤）を分解してアルカリ可溶の
インデンカルボン酸にし、現像工程６０でアルカリ現像
液により現像処理して取り除（。これにより、被処理基
板ｌｌ上にネガ化されたレジストパターン１２ｃが形成
される。

なお、レジストの感光成分の反応は、推定ではあるが、
次のようなものと考えられる。

アルカリ可溶 Ｒ、Ｒ，〜Ｒ１：置換基を示す 上記プロセスでは、露光工程３０において、触媒量の感
光成分が分解すればよく、従来の画像反転技術の場合に
比して露光工程３０での露光量を減らすことができる他
に、アミン系化合物を拡散処理してベーキングする必要
がないことから、画像反転処理工程４０での処理時間を
大幅に短縮することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら上記技術も、解像変向上等の点では従来の
画像反転技術を利用したプロセスに比して大差なく、充
分とはいえない問題があった。

すなわち、上記プロセスでポジ型レジストをネガ化して
も、レジストパターン１２ｃの断面形状は正しい矩形状
ではなく、多くの場合第８図に示すように台形状となっ
てしまい、レジストパターン１２ｃの上面の幅すと底面
の幅ａとの比ｂ　／　ａは０．７７８程度しか得られな
かった。

また、パターン忠実度の点でも、第９図に示すように、
設計寸法と実際に形成されたレジストパターン１２ｃの
寸法が１：１に対応しない問題があった。すなわち、０
．６μｍ〜１．０μｍの範囲では実際の寸法が設計寸法
よりも若干小さくなっている。

さらに、露光許容度の点でも、第１０図に示すように、
０．５μｍ　Ｌ　／　Ｓにおいて１７５ｍ５ｅｃ程度で
、実際の生産ラインに適用するには充分ではない。

本発明は上記従来技術の問題点を解消するもので、その
目的とするところは、はぼ矩形状のレジストパターンが
得られ、またパターン忠実度がよく、さらに露光許容度
を拡げることができるパターン形成方法を提供すること
である。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため本発明では、レジスト膜を形成
する工程と、該レジスト膜を露光する工程と、画像反転
処理工程と、現像工程とを有するパターン形成方法にお
いて、上記画像反転処理工程の前に、全面露光工程を有
することを特徴としている。

本発明では、「全面露光工程」は、露光工程の前でも（
例えば後記詳述する本発明の一実施例を示す第１図の工
程参照）後でも（同じく第２図の工程参照）よい。また
、この「全面露光工程」は、現像工程で未露光部分を溶
解し易くするために行うフラッド露光（全面露光）とは
意味が相違し、現像処理工程においてレジスト膜の表面
側での溶解速度を低下させるためのものである。

〔作　用〕

レジスト膜を形成する工程の後、該レジスト膜を露光し
、次いで全面露光するか、あるいは全面露光し、次いで
露光することにより、この後画像反転処理工程において
露光工程での露光部を不溶化し、現像工程で未露光部を
溶解除去するようになって、パターン忠実度を良好に、
また許容度を広くすることができる。この作用は必ずし
も明らかではないが、このように画像反転処理工程前に
全面露光工程を設けると、現像工程においてレジスト膜
の表面側での溶解速度が低下し、これに基づくものでは
ないかと思われる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。な
お当然のことではあるが、本発明は以下述べる実施例に
より限定されるものではない。

第１図は、本発明のパターン形成方法の第１の実施例を
示している。本実施例では、レジスｌ布工程１０でシリ
コンウェハ等の被処理基板上にレジストを塗布し、次い
でプリベーク工程２０でこのレジスト膜をプリベークし
て余分な溶剤等を除去してから、すなわちレジスト膜形
成工程（レジスト塗布工程１０、プリベーク工程２０）
で被処理基板上にレジスト膜を形成してから、該レジス
ト膜を露光工程３０で露光し、この後画像反転処理工程
４０でベーキングを行って露光部を不溶化し、フラッド
露光工程５０で未露光部を可溶化し、現像工程６０で未
露光部を取り除く。これらの点については従来と同じで
あるが、ここで重要な点は、画像反転処理工程４０の前
にレジスト膜を全面露光する全面露光工程７０を設けた
点である。

この第１の実施例では、前述の新しい画像反転処理技術
で採用されたレジストを使用し、露光工程３０の前に全
面露光工程７０で、本実施例では弱いＵＶ光（紫外線）
でレジスト膜を全面露光している。これにより、以下の
ような作用が呈されると考えられる。即ち、レジスト膜
の表面側においてレジストの感光成分（感光剤）が分解
し、例えばアルカリ可溶のインデンカルボン酸が僅かな
がら形成される一方、不溶化に際し触媒となるアミン系
化合物が僅かながら形成される。このため、画像反転処
理工程４０でレジスト膜を例えば１００℃程度でベーキ
ングすると、露光部付近の表面側でもアミン系化合物が
触媒となって脱ＣＯ□反応が生じて、インデンカルボン
酸がアルカリ不溶のインデンに変わるような反応が起こ
ると思われる。従って、露光部付近の表面側（本来現像
により溶解除去される部分）の溶解速度が低下する。換
言すると、レジスト膜自身の光吸収で相対的にレジスト
膜の表面側の溶解速度が低下する。（なお、露光工程時
、画像反転処理時における露光部１２ａの作用（反応）
については第７図（ａ）乃至（ｄ）に示す場合と同じで
ある）。

この結果、ネガ化されたレジストパターン１２ｃの断面
形状は、第３図に示すように矩形状になる。

また、これに起因してパターン忠実度においてもほぼ設
計寸法どおりに仕上り、さらに露光許容度においでも改
善される。

具体的には本実施例では、レジス）ＡＺ５２１４（ヘキ
スト社製のフォトレジスト）を被処理基板上に１μｍ塗
布し、温度１１０°Ｃで９０秒間プリーベークしてレジ
スト膜を形成し、次いでステッパーＮ５Ｒ１５０５Ｇ４
Ｄ　にコン製の縮小投影露光装置）でレジスト膜に弱い
ＵＶ光を時間１１０ｍ５ｅ間（露光量５０〜２００ｍＪ
　）全面露光した。次いで、同じステッパーで露光を行
ってから、温度１１５°Ｃで約１〜２分（大体９０秒前
後）ベーキングして画像反転処理を行い、この後５００
ＷのＵＶランプで３０秒間フラッド露光（全面露光）し
て未露光部を可溶化し、現像処理した。これにより、ｂ
　／　ａ値が０．８７５で、はぼ矩形に近い断面形状を
有するレジストパターンが形成され、画像反転処理前の
全面露光しない場合（ｂ　／　ａ値が０．７７８）に比
して改善することができた。

また、パターン忠実度についても、第４図に示すように
、０．５μｍ〜１．０μｍの範囲において、設計寸法と
実際に仕上がった寸法とが１＝１に対応し、画像反転処
理前の全面露光しない場合（第９図参照）に比して改善
することができた。

さらに、露光許容度についても、第５図に示すように、
０．５　ｕ　ｍ　Ｌ　／　Ｓ　（０，５±０．０５μｍ
）において４２５ｍ５ｅｃとなり、画像反転処理前の全
面露光しない場合（１７５ｍｓｅｃ）に比して拡げるこ
とができた。

なお、画像反転処理前の全面露光しない場合、プリベー
タの条件は、温度９０°Ｃ１時間９０秒であった。

全面露光工程７０では、露光量を多くすると、次の表に
示すように感度が向上するが、パターンの断面形状が悪
くなる傾向がある。

表 従って、矩形に近いパターン形状を得る場合には、全面
露光の露光量を５０ｍＪ以下に設定し、若干のテーパー
が許容されるならば２００ｍＪ以下に設定するのが望ま
しい。

なお、感度は、０．５μｍのパターンを１：１（設計寸
法：仕上がり寸法）で露光できる露光量により表してい
る。

第２図は本発明のパターン形成方法の第２の実施例を示
している。この第Ａ流側では、全面露光工程７０の露光
工程３０の後に移している。このようにしても、上記第
１の実施例と同じ結果が得られる。

なお、画像反転処理後のフラッド露光工程５０は現像時
に未露光部分を溶解し易くするものであるが、必ずしも
必要とするものではない。フラッド露光しなくても比較
的高濃度の現像液を使用すれば、未露光部分を溶解して
除去することができる。

ただ実施例のようにフラッド露光すると、比較的低濃度
の現像液で現像が可能となり、現像中にスカムが発生し
ない。

また、使用するレジストについては、当然のことながら
上記実施例のものに限定されるものではない。例えば、
画像反転処理工程４０時にアミン化合物の拡散処理を必
要とする通常のレジストを使用してもよい。ただ、上記
した実施例のようにすると、露光工程３０において露光
量が少なくて済み、また画像反転処理工程４０において
画像反転に要する時間を短縮することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明のパターン形成方法によれば
、画像反転処理前にレジスト膜を全面露光することから
、はぼ矩形状のレジストパターンが得られ、またパター
ン忠実度がよく、さらに露光許容度を拡げることができ
る。従って、パターンの解像度の向上が図れる上に、実
際の生産ラインに有効に適用することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明の実施例を示すもので、第１
図は第１の実施例を示す工程説明図、また第２図は第２
の実施例を示す工程説明図、また第３図はパターンの断
面形状を示す図、また第４図はパターン忠実度を示すグ
ラフ、また第５図は露光許容度を示すグラフであり、ま
た第６図乃至第１０図は従来技術を示すもので、第６図
は工程説明図、第７図（ａ）乃至（ｄ）は第６図の工程
説明図の作用を図解した説明図、第８図はパターンの断
面形状を示す図、第９図はパターン忠実度を示すグラフ
、第１０図は露光許容度を示すグラフである。 ３０・・・露光工程、４０・・・画像反転処理工程、６
０・・・現像工程、７０・・・全面露光工程。 特許出願人　　　ソニー株式会社 代理人弁理士　　　　高　　月　　　　亨第１図　　　
　　　第２図 つぐ施つ列ｑハ’９−ｙＷｒｒＭ９＃大゛第３図 ｍ’ａ　ｊｆす迭 Ｔ１冒列のバ７−ン出、Ｔ度 第４図 イ走釆鼓街゛ 第６図 Ｑ　　　　Ｎ−Ｒ２ ２ａ 第　７　図 手　続　主書　正　書（自発） １．事件の表示　　昭和６３年特許願第０１６２００号
２、発明の名称　　パターン形成方法 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住所　　東京部品用区北品用６丁目７番３５号名称　（
２１Ｂ）ソニー株式会社 ４、代理人 住所　　〒１０２　　東京都千代田区二番町１１番９号
ダイアパレス二番町５０６号 ＦＡＸ　　０３　　（２２１）１９２４（１）明細書中
、第３頁７行〜１１行の「が形成される一方、・・・ア
ミン系化合物の触媒により」を「が形成される。次いで
、画像反転処理工程４０でベーキングを行うと、レジス
ト中に含まれているアミン系化合物の触媒（第７図ａ中
○印で示す）により」と補正する。 （２）同、第９頁１行〜４行の「例えば、・・・系化合
物が僅かながら形成される。」を、「アルカリ可溶のイ
ンデンカルボン酸が僅かながら形成される。」と補正す
る。 （３）同、第９頁６行及び１０行の「露光部」をそれぞ
れ「未露光部」と補正する。 （４）同、第１０頁７行のｒｌｌＯｍｓｅＪを「ＩＱ　
Ｑｍｓ　ｅ　ｃの時」と補正する。 （５）同、第１０頁１４行のｒｏ、８７５で」を「約１
．０で」と補正する。 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、レジスト膜を形成する工程と、該レジスト膜を露光
   する工程と、画像反転処理工程と、現像工程とを有する
   パターン形成方法において、上記画像反転処理工程の前
   に、全面露光工程を有することを特徴とするパターン形
   成方法。