JPH02257140A

JPH02257140A - レジストパターン形成方法

Info

Publication number: JPH02257140A
Application number: JP1079412A
Authority: JP
Inventors: Makoto Nakase; 中瀬　真; Shinichi Ito; 信一伊藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-03-30
Filing date: 1989-03-30
Publication date: 1990-10-17

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】〔発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、レジストパターン形成方法に係り、特にシリ
ル化プロセスを用いたレジストパターンの形成に関する
。

（従来の技術）半導体技術の進歩と共に半導体装置の高速化および高集
積化が進められてきている。

これに伴い、パターンの微細化の必要性は高くなる一方
であり、高精度のパターン形成が要求されるようになっ
てきている。

瑛在のプロセスでは、感光性ポリマー（レジスト）パタ
ーンをマスクとして反応性イオンエツチング等により下
地薄膜をエツチングするという方法がとられている。

このため、段差のある表面においても微細なレジストパ
ターンを高アスペク１〜比でかつ寸法精度よく形成する
ことが必要とされる。

そこで、まず表面を平坦化すると共に下地からの反射光
を吸収させるように下地用の厚いレジスト膜を塗布し、
この上に高解像力レジストを塗布し、パターニングする
多層レジスト法と呼ばれるプロセスが提案されている。

この方法では、下地から分離された理想条件下で露光現
像を行うことができ、高解像で寸法粘度の良好なレジス
トパターンを形成することができる。

しかしながら、この方法では、反応性イオンエツチング
等のエツチング工程が２度以上必要となるのをはじめ、
工程が複雑となり、Φ産を目的とした実用化には適さな
い。

そこで、工程の簡略化をはかるべくいろいろな研究が進
められているが、ぞの中で有望な技術の１つとしてシリ
ル化プロセスがある。

このシリル化プロセスは、単層プロセスで、多層レジス
ト法における機能を実現するもので、究極的かつ理想的
なレジストプロセスと言えるものである。

この代表的なプロセス（特開昭６１−１０７３４６号公
報）を、第２図（ａ）乃至第２図（（１）に示す。

まず、第２図（ａ）に示すように、段差を有する基板１
０１の表面にレジスト膜１０２を塗布する。

次いで、第２図（ｂ）に示すように、マスク１０３を介
して、紫外線等の露光用光線１０４によって選択的露光
を行い、該レジスト膜１０２に潜伝１０５を形成する。

続いて、第２図（Ｃ）に示すように、露光用光線１０４
に晒され潜像１０５を形成した領域に、シリコン化合物
を選択的に吸収拡散せしめ、シリル化層１０６を形成す
る。

そして、第２図（ｄ）に示すように、酸素プラズマによ
る反応性イオンエツチング等により、レジスト膜１０２
のシリル化層１０６以外の非露光領域を選択的に除去し
、所望のネガパターンを形成する。

このようにして、高精度のレジストパターンが形成され
る。

しかしながら、この方法においても、遠紫外線、Ｘ線な
どの放射線または電子線、イオンビーム等の荷電粒子線
等を露光用光線として用いパターン露光によって露光を
行う場合には、露光領域の表層のみシリル化されたり、
全くシリル化されなかったすするという問題があった。

また、シリコン化合物の吸収選択性が不足し、非露光部
１０６ａにもシリコンが吸収されたり、像コントラスト
の不足に伴う露光量の不足もしくは露光部へのシリコン
の吸収量が不足して、反応性イオンエツチングによるパ
ターニングが理想的に進行せず、解像力の低下を招くと
いう問題があった。

（発明が解決しようとする課題）このように、従来のシリル化プロセスを用いたレジスト
パターンの形成方法では、均一なシリル化を行うことが
困難であり、解像力の向上を阻む問題となっていた。

本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、シリル化
プロセスを用いたレジストパターンの形成に際し、コン
Ｉ・ラストを増大し、高精度のパターン形成を行うこと
を目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）そこで、感光剤および架橋剤を含む像反転形のレジスト
材料を用い、パターン露光後、レジスト膜を加熱し、露
光領域のレジスト膜を架橋せしめると共にこの後、全面
に感光域の波長を含む光を照射して全面露光を行った後
、シリコン化合物雰囲気内で非露光領域のみをシリル化
し、酸素プラズマ雰囲気中で前記露光領域の非シリル化
層であるレジスト材料を選択的に除去し、ポジ形のレジ
ストパターンを形成するようにしている。

（作用）上記方法によれば、感光剤および架橋剤を含む像反転形
のレジスト材料を用いることにより、パターン露光後レ
ジスト膜を加熱することによって、露光部を十分に架橋
せしめ、シリコン化合物との反応を阻止する阻止間を形
成する。

方、この後全面露光を行うことにより、非露光部にはレ
ジスト膜の下部まで十分な吊の光を供給し、完全にシリ
ル化し、酸素プラズマに対して完全に不溶な層を形成す
る。

この状態で、酸素プラズマによるエツチングが行われる
ため、シリル化されずに残った露光部のレジスト膜は完
全に除去され、非露光部にはレジスト膜が残留する。

このように、パターン露光工程と、シリル化のための露
光工程（全面露光）が別工程となっているため、それぞ
れに最適となるような波長や照射エネルギーなど露光条
件を独立して選択することができる。解像度の向上をは
かることが可能となる。

このようにして、極めて高精度のレジストパターンが形
成される。

（実施例）以下、本発明実施例のレジストパターンの形成方法につ
いて、図面を参照しつつ詳細に説明する。

まず、第１図（ａ）に示すごとく、パターン形成すべき
下地膜の形成された基板１１の表面に、シプレー社のＡ
Ｚ５２１４と指称される像反転形のレジストを、回転数
３５０ＯｒｐｍでスピンＤ　−トし、膜厚１μｍのレジ
スト膜１２を形成した後、９０℃、５分のプリベークを
行う。

次いで、第１図（ｂ）に示すごとく、光ステッパを用い
て波長４３６ｒ＋ｎ＋の光４で、該基板１上のレジスト
膜２にパターン転写を行い、マスクパターンの潜像５を
形成する。このときの露光量は２０ｍ　Ｊ　／　ｃｉと
した。

そして、第１図（ｃ）に示すごとく、１０５℃、９０秒
のポストベーキング処理を行い、露光領域の架橋反応を
促進する。これにより、露光領域５の表面に表面阻止１
ｉ５Ｓが形成される。この後、水銀ランプからの光線４
Ｓを用いて基板表面全体を露光する。このときの露光量
は２００　ｍ　Ｊ　／　ｃｒｌとした。

そして、この基板を真空チャンバーに設置し、該チャン
バー内を窒素で置換したのち、基板を加熱しながらヘキ
サメチルジシラザンの蒸気を該チャンバー内に導入し、
シリル化処理を行う。このシリル化処理により、前記パ
ターン露光工程における露光領域はシリル化されず、第
１図（ｄ）に示すごとく、残りの非露光領域に選択的に
シリル化層６が形成される。

そして、第１図　ｆｅ）に示すように、酸素ガスによる
反応性イオンエツチングによりシリル化層６を残し、シ
リル化されずに残っている領域を選択的に除去する。こ
のときのエツチング条件は、酸素流ｆｆｌ　１００５Ｃ
ＣＨ，圧力５．ＱＰａ、パワー１５０阿とした。

このようにして、０，４μｍの高精度パターンを得るこ
とができた。これは、あらかじめパターン露光をおこな
っておぎ、シリル化のための露光工程を全面露光とする
ことにより、確実にシリル化をおこなうことができたた
めと思われる。

すなわち、この場合、パターン露光後の加熱により、パ
ターン露光領域では感光剤と光との反応により生じた物
質が触媒となり、樹脂の架橋が促進され、分子量が増大
した状態となる。そして、全面露光工程では、前記パタ
ーン露光領域以外の領域が深い領域まで完全に露光され
、感光剤が感光されて、シリル化され易い状態となる。

一方、分子量が増大した状態となったパターン露光領域
では、シリコンの導入が阻止されてシリル化は起こらな
い。このようにして、コントラストの高いパターン形成
が可能となる。

なお、この工程において、酸素ガスによる反応性イオン
エツチングに先立ち、シリル化されていない領域の表面
に付着したシリコン化合物を除去するようにすれば、さ
らに高精度のパターン形成が可能となる。

また、この工程では、パターン露光工程および、シリル
化のための露光工程（全面露光）に際し、波長や照射エ
ネルギーなど露光条件を、それぞれに最適となるように
独立して選択するようにすればよく、最適条件を選ぶこ
とによりさらなる解仰度の向上をはかることが可能とな
る。

このようにして得られたレジストパターンをマスクとし
て、反応性イオンエツチングにより下地膜をエツチング
することにより、極めて高精度で良好なパターン形成が
可能となる。

また、前記実施例では、パターン露光に際し、波長４３
６ｎｍの光を用いたが、これに限定されることなく、Ｋ
ｒＦエキシマレーザの波長２４８　ｎｍの光など感光域
の光からＰｆｒ望の光を選択するようにすればよい。全
面露光の条件についても同様である。

なお、像反転形のレジストとして、シプレー礼のＡＺ５
２１４を用いたが、他の像反転形のレジストを用いても
良いことはいうまでもない。例えば、像反転形のレジス
トの代表的なものとして、ノボラック樹脂に感光剤とし
てキノンジアジド、架橋剤としてジメチロールパラクレ
ゾールを添加したものがある。この場合、パターン露光
後の加熱により、パターン露光領域ではキノンジアジド
と光との反応により生じたインデルカルボン酸が触媒と
なり、ノボラック樹脂の架橋が促進され、分子量が増大
した状態となる。そして、全面露光工程では、前記パタ
ーン露光領域以外の領域が深い領域まで完全に露光され
、感光剤としてのキノンジアジドがインデルカルボン酸
となり、シリル化され易い状態となる。一方、分子量が
増大した状態となったパターン露光領域では、シリコン
の導入が開化されてシリル化は起こらない。このように
して、この場合も、コントラス１への高いパターン形成
が可能となる。

〔発明の効果］以上説明してきたように、本発明の方法によれば、感光
剤および架橋剤を含む像反転形のレジス１〜材料を用い
、パターン露光後、レジスト膜を加熱すると共に全面に
感光域の波長を含む光を照射して全面露光を行った後、
シリコン化合物雰囲気内で非露光領域のみをシリル化し
、酸素プラズマ雰囲気中で前記露光領域の非シリル化層
であるレジスト膜を選択的に除去し、ポジ形のレジスト
パターンを形成するようにしているため、コン１−ラス
１へが高く高Ｍｌのレジストパターンの形成が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）乃至第１図（ｅ）は本発明実施例の方法に
よるレジストパターン形成工程を示す図、第２図（ａ）
乃至第２図（ｄ）は従来例の方法によるレジメｌ−パタ
ーン形成工程を示す図である。１０１・・・基板、１０２・・・レジス１〜膜、１０３
・・・マスク、１０４・・・露光用光線、１０５・・・
潜像、１０６・・・シリル化層、１０６ａ・・・非露光
部、１・・・基板、２・・・レジス１〜膜（像反転形レ
ジスＩ”）、３・・・マスク、４・・・露光用光線、５
・・・潜像、５Ｓ・・・表面阻止層、６・・・シリル化
層。

Claims

【特許請求の範囲】被処理基板上にレジストパターンを形成する方法におい
て、被処理基板上に、感光剤と架橋剤とを含むいわゆる像反
転形のレジスト膜を塗布するレジスト膜塗布工程と所望のパターンをなすように該レジスト膜を選択的に露
光する選択露光工程と、該レジスト膜を加熱する加熱工程と全面に感光域の波長を含む光を照射する全面露光工程と
、シリコン化合物雰囲気内で前記選択露光工程で露光され
た露光領域以外の領域を選択的にシリル化するシリル化
工程と、酸素プラズマ雰囲気中で前記露光領域のレジスト膜を選
択的に除去し、ポジ形のレジストパターンを形成する現
像工程とを含むようにしたことを特徴とするレジストパ
ターン形成方法。