JPH03177015A

JPH03177015A - レジストパターンの形成方法

Info

Publication number: JPH03177015A
Application number: JP1316798A
Authority: JP
Inventors: Toru Inai; 徹井内
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1989-12-05
Filing date: 1989-12-05
Publication date: 1991-08-01

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】（イ）産業上の利用分野この発明は、レノストパターンの形成方法に関する。こ
とに、集積回路の製造に用いられる。

（ロ）従来の技術従来、集積回路（ＬＳＩ）の製造は、素子（絶縁層、配
線層等を含む）が形成された半導体基板上に導電体、半
導体又は絶縁体物質からなる薄膜を積層し、この上にレ
ジストパターンを形成し、このレジストパターンをマス
クとして薄膜を所定パターンにエツチングして更に素子
を形成して行われている。

このレジストパターンの形成は、表面に薄膜が積層され
た段差部を有する素子形成面上にレジスト溶液を塗布し
、このレジスト層に所定形状のマスク板を用いてパター
ニングの光を照射することによってレジスト層を感光さ
せ現像液によって所定パターンにエツチングして行われ
ている。

この照射光は、直接レジスト層内を通過してレジスト層
を感光させるが、感光後その残光が下地の段差を有する
素子形成面上の薄膜で反射しこの反射光が再びレジスト
層を感光させる。

この反射光は、段差を有する素子上の薄膜面で部分的に
乱反射を起こしマスク板下部のレジスト層を一部感光さ
せることになり、現像後のレジストパターンにくびれや
断線を発生させる。そこで、レジストパターンのくびれ
や断線を改善するために、（ｉ）染料を混入したレジス
ト層を形成し反射光を吸収させる方法、（１１）感光後
熱エネルギーを与え反射光により感光しｆ二感光基を分
散させる方法、とが用いられている。

（ハ）発明が解決しようとする課題前述の、（１）レノスト層に染料を混入する方法につい
て述べると、第２図（ａ）に示すように段差部１２を有
する素子とその上に薄膜が形成された基１１ｉＥ１１の
上に染料を含有するレジスト層１３を形成し、そのレジ
スト層１３に所定パターンのマスク板１４を用いてパタ
ーニングの光１５を唄射する。光１５は、レノスト層１
３を感光させ更にレジスト層内を通過し段差部１２てレ
ノスト層１３のマスク板下部の方向へも反射される。

前記染料を高い濃度で含有するレジスト層１３を用いる
場合、第２図（ｂ）に示すように所定パターンに感光し
たレジスト層１３ａは、感光した感光基１３ｂとマスク
板下部の未感光の感光基１３ｃを生じ、染料の濃度増加
に伴って反射光によるマスク板下部の感光を抑えること
ができるが解像度が低下し下部レジスト層の露光すべき
領域に未感光の感光基１３ｃが残り、第２図（ｃ）に示
すように現像後下部にエツチング残りを有するレジスト
パターン１３ｄを生じることになる。一方、前記染料を
低い濃度で含有するレジスト層１３を用いる場合は、第
３図（ａ）に示すように所定パターンに露光されたレジ
スト層１３２Ｌは前記反射光によってマスク板下部のレ
ノスト層ら一部感光され、第３図（ｂ）に示すように現
像後上部がくびれでエツチングされたレジストパターン
１４ｄを生じることになる。すなわち、この方法は、解
像度と反射光によるくびれや断線の抑制に対する染料ａ
度のバランスが困難という問題がある。

次に、（ｉｉ）感光後熱エネルギーを与える方法につい
て述べると、第４図（ａ）に示すように所定パターンに
感光したレジスト層１３ａは、前記反射光によってマス
ク板下部の主に未感光の感光基１３ｃを含有する層の周
辺に感光した感光基１３ｂを生じる。この露光した感光
基１３ｂを分散させるために、第４図（ｂ）に示すよう
にこの基板をホットプレート１５の上に配置して加熱す
る。

この方法は、第４図（ｃ）に示すように、０）の方法に
比べて効果は、見与れるが熱エネルギーによる感光基の
分散も限界があり、強い反射光により感光された場合、
くびれてエツチングされたレジストパターン１４ｅを生
じるという問題がある。

この発明は、前述の問題を解決するためになされたもの
であって段差部を有する基板上に、エツチング残りがな
くかつくびれや断線のない精度の高いレジストパターン
の形成方法を提供しようとするものである。

（ニ）課題を解決するための手段この発明によれば、段差を有する基板上に染料を含有す
るレジスト層を形成し、このレジスト層に所定形状のマ
スクを用いてパターニングの光を照射し、この光照射さ
れたレジスト層に熱処理とレジスト層表層側のみを硬化
しうる短波長光による露光処理とを順に施し、この後に
現像液によってエツチングすることにより所定！＜ター
ンを形成することを特徴とするレジストｌくターンの形
成方法が提供される。

この発明においては、段差部を有する基体上に染料を含
有するレジスト層を形成する。このレジスト層は、レジ
ストパターンを形成するためのものであって、ボッ型レ
ノスト層及びネガ型レノスト層を用いることができるが
、この中でもポジ型レノスト層がこの発明の効果を顕著
に奏する。このポジ型レジスト層は、例えば東京応化工
業味式会社製の０ＦＰＲ−５０００、ＴＳＭＲ−８８０
０等を用いて形成することができ、ネガ型レジスト層は
、例えばＯＭＲ−８３、ＲＶ−１１００Ｎ等を用いて形
成することができる。

また、このレジスト層は、段差部を有する基体上に、例
えばスピンオン法によって染料を含有するレジスト溶液
を塗布し、乾燥し適宜予備加熱を行って、通常０．５〜
２．５μｍの膜厚に形成して用いることができる。この
段差部を有する基体は、半導体ウェハ上に、例えば絶縁
層のパターン、配線層のパターン、素子、又はそれらの
上に形成された薄膜等を有する基板を上げることができ
る。この薄膜は、素子を構成するためものであって、導
電体、半導体又は絶縁体物質から適宜選定した物質を用
いて形成することができる。この染料は、レジスト層に
照射さｒ、た光がレノスト層を通過して段差部で反射さ
れて生じる反射光を吸収するためのものてあって、レジ
スト溶液中に、通常１〜４重量％（対全固型分）添加し
て用いることができる。

この添加量が４重量％超ではレジスト層の解象度が低下
するので好ましくなく、１重量％未満て反射光の吸収が
減少するので好ましくない。

この発明においては、このレノスト層に所定形状のマス
クを用いてパターニングの光を照射する。

このパターニングの光は、前記レジスト層を所定パター
ンに感光させるためのらのであって、例えば４３６ｎｍ
、　３６５ｎｍ等の単波長の光を用いることができる。

この発明においては、この光照射されたレジスト層を熱
処理とレジスト層表層のみを硬化しうる短波長光による
露光処理とを順に施す。この熱処理は、レジスト層を通
過して段差部から反射した光で感光されたレジストの感
光基を分散させるためのものであって、通常９０〜１２
０℃の温度で３０秒以上加熱して行われる。この感光さ
れた感光基は、用いるレジストの種類によって異なるが
、例えばノボラックレジン−０−キノンジアゾ化合物を
ベースとしたレノストに対しては＞Ｃ＝Ｃ＝Ｏ基である
。この＞Ｃ＝Ｃ＝Ｏ基を有するレジスト分子は前記熱処
理によって熱運動を起こして移動し＞Ｃ＝Ｃ＝Ｏ基か分
散される。この露光処理は、レジスト層表面側に後工程
の現像工程においてレジストパターンのくびれや断線を
抑えうる予備硬化部を形成するためのらのであって、レ
ジストの重合を起こしかつ下地段差部まで到達せず段差
分散から反射しない短波長光を用いて行うのが適してお
り、単波長の光又は幅を有する波長域の光を照射してレ
ジスト層表層側を予備硬化して行うことができる。この
短波長光は、前記パターニングの光と同じ波長を含む波
長域の光を用いて行ってもよく、レジスト層表層側の前
記パターニングの光照射部分とマスク部分とに照射され
いずれの部分をも感光させるが、予備硬化もさせるため
前記マスク部分を後工程の現像液に対して不溶とさせる
ことができる。尚、前記パターニングの光照射部は予備
硬化されるが強く感光されているので現像液に対して可
溶となる。また、この短波長光は、具体的には２４０〜
５００ｎｍの波長域の光を用いることができる。

この発明においては、この後に現像液によってエツチン
グすることによって所定パターンを形成する。この現像
液は、前記レジスト層を所定パターンにエツチングする
ためのものであって、用いるレノストの種類によって異
なるが、例えばノボラックレノン−〇−キノンジアゾ化
合物をベースとしたレジスト層に対しては、例えば東京
応化工業昧式会社製のＮＭＤ−３、界面活性剤が混合さ
れたタイプ例えばＮＭＤ−Ｗ等のアルカリ液を用いるこ
とができる。このエツチングによって、エツチング残り
がなくかつくびれや断線のない精度の高いレジストパタ
ーンを形成することができる。

（ホ）作用露光処理がレジスト層表層側を予備硬化し現像液による
エツチング工程でレジストパターンのくびれや断線の発
生を抑える。

（へ）実施例この発明の実施例を図を用いて説明する。

まず、第１図（ａ）に示すように段差部２を有する半導
体素子が形成された基板ｌの上に染料を３．０重量％（
対固型分）含有するポジ型ホトレジスト溶液（日本合成
ゴム社製、Ｐ　Ｆ　Ｒ７８５０Ｄ　Ｃ３）をスピンコー
ド法によって塗布し、乾燥と予備加熱を行って膜厚２．
０μｍのレジスト層３を形成する。次にこのレジスト層
３に所定計上のマスク板４を用いて波長４３６ｎｍのパ
ターニング用の光５を照射する。この照射によって段差
部２で発生する反射光５ａがマスク板４の下部にも至り
、第１図（ｂ）に示すようにマスク板下部のレジスト層
は、主に未感光の感光基３ｃを有してなるが、反射光５
ａによって感光した感光基３ｂを部分的に含有する。

次に、第１図（ｃ）に示すように所定パターンに感光さ
れたレジスト層３ａをホットプレート６を用いて１００
℃で１分間熱処理を施す。この熱処理によって、マスク
板下部の感光した感光基３ｂを有するレノスト分子は熱
運動によって分赦さ乙る。

次に、第１図（ｄ）に示すように熱処理を施したレジス
ト層の上から２４０〜５００ｎｍの波長域の短波長光７
を１５ｍＷ／ｃｍ’の照射量で照射する。この照射によ
って、レノスト層表層側に短波長光の露光部３ｄが形成
され、この下に短波長光の未露光部３ｅが形成される。

次に、第１図（ｅ）に示すようにこのレジスト層を現像
（エツチング）して線幅１．５μｍのレジストパターン
３ｆを形成する。

得られたレジストパターンは、くびれや断線がなく寸法
精度の優れたものであった。

（ト）発明の効果この発明によれば、段差を有する基体上に、エツチング
残りがなくかつくびれや断線のない精度の高いレジスト
パターンの形成方法を提供することができる。この方法
を用いると寸法精度の高い集積回路を製造することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例で作成したレジストパター
ンの製造工程説明図、第２図〜第４図は、従来のレジス
トパターンの製造工程説明図である。ト・・・・・半導体素子が形成された基板、２・・・・
・・半導体素子が形成された基板の段差部、３・・・・
・・レジスト層、３ａ・・・・・・所定パターンに感光されたレジスト層
、３ｂ・・・・・・感゛光した感光基、３ｅ・・・・・・未感光の感光基、３ｄ・・・・・・短波長光の露光部、３ｅ・・・・・・短波長光の未露光部、３ｆ・・・・・
・所定パターンのレジスト層、４・・・・・・マスク仮
、５・・・・・・バターニングの光、５ａ・・・・・・
反射光、６・・・・・・ホットプレート、７・・・・・
・短波長光。第図（ａ）３Ｃ３ｂ　３１）第図（ａ）５ａ軛２閃（ｂ）７ノ１３ｄ／３ｍ（ａ）珂う防（ｂ）第ｍ（ａ）第防（ｂ）垣Ｗ　（Ｃ）

Claims

【特許請求の範囲】

１、段差を有する基板上に染料を含有するレジスト層を
形成し、このレジスト層に所定形状のマスクを用いてパ
ターニングの光を照射し、この光照射されたレジスト層
に熱処理とレジスト層表層側のみを硬化しうる短波長光
による露光処理とを順に施し、この後に現像液によって
エッチングすることにより所定パターンを形成すること
を特徴とするレジストパターンの形成方法。