JPH0335240A - パターン形成方法 - Google Patents
パターン形成方法Info
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- JPH0335240A JPH0335240A JP16830689A JP16830689A JPH0335240A JP H0335240 A JPH0335240 A JP H0335240A JP 16830689 A JP16830689 A JP 16830689A JP 16830689 A JP16830689 A JP 16830689A JP H0335240 A JPH0335240 A JP H0335240A
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Landscapes
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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。
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）
本発明は半導体装置の製造工程のリソグラフィー工程に
用いられるレジストパターン形成方法に係わり、感光性
樹脂層を塩基性の溶液で処理した後、塩基性の基体によ
る処理を行い、露光を行ったのち、現像を行い、パター
ンを形成する方法に関する。 （従来の技術） 半導体技術の進歩と共に半導体装置ひいては半導体素子
の高速化、高集積化が進められている。 それに伴いパターンの微細化の必要性は益々高くなり、
パターン寸法も高精度化が要求されるようになっている
。 現在のプロセスでは通常レジストパターンをマスクとし
てＲＩＥにより下地薄膜がエツチングされる。このため
、リソグラフィー技術においては段差のある素子表面に
微細なレジストパターンを高アスペクト比な垂直形状で
かつ寸法精度良く形成することが要求される。現在のレ
ジストでは、水銀のｇ線（４３６ｎｍ）を露光光に用い
た場合には、０．４５μｍのパターンまで解像できる。 しかし、Ｏ，ａＯμｍ以下のパターンではパターン形状
が垂直形状にはならず、パターンの下側は裾を引く現象
がよく見られる。 一方、ＫｒＦエキシマレーザの２４８ｎｍの発振線を露
光光に用いるプロセスも考えられているが、前記ＫｒＦ
エキシマレーザー専用のレジストは現在研究段階にあり
、ｇ線、五線または電子線用のレジストを用いているの
が現状である。しかし、このようなｇ線、ｉ線用のレジ
ストは、２４８ｎｍにおける吸収が大きく、レジスト膜
の表面と脳底での感光剤の分解する割合は、脳底の方が
表面と比べて非常に小さい。そのため０．４μｍ以下の
微細パターンにおいては三角形状のパターンが形成され
てしまう。以上のようにｇ線やＫｒＦエキシマレーザの
２４８ｎｍを露光光源に用いたこれらのパターンの形状
劣化は、その後のＲＩＥの加工においてパターン精度の
低下をきたす。 このようなパターン形状の劣化を防ぐ方法として、感光
性樹脂層に対してアルカリ現像液処理を行なう方法があ
る。このアルカリ現像液処理は、感光性樹脂層の表面に
不溶化膜を形成し、この膜によってパターン露光後の感
光性樹脂膜を現像するときに、非露光部の膜減りを防ぐ
というものである。この結果、露光部と非露光部の現像
液溶解性のコントラストは大きくなり、パターン精度を
向上することが可能である。しかし、この手法では非露
光部の溶解性が低下する反面、露光部においてもあらか
じめ不溶化膜が形成されるため、溶解速度が低下し、こ
のため解像度が低下するという問題が生じる。 （発明が解決しようとする課題） 本発明は、上記のように従来のｇ線やＫｒＦエキシマレ
ーザ等を露光源に用いても、パターンの形状劣化が生じ
、ＲＩＥの加工においてパターン精度の低下をきたす。 あるいは、前記パターン劣化を防ぐために感光性樹脂層
をアルカリ現像液処理しても、非露光部のみならず露光
部の溶解性が低下し、このため解像性が低下するという
問題を解決するもので、露光部と非露光部のコントラス
トを向上させ、パターン精度の向上を図ることを目的と
する。 【発明の構成】 （課題を解決するための手段） 本発明は、感光性樹脂被膜を塩基性を示す溶液に浸すこ
とにより、表面を不溶化し、露光後の非露光部の現像液
に対する溶解性を低下させると共に、感光性樹脂層内部
にアンモニア等の塩基性の気体をあらかじめ導入してお
くことにより、露光部の現像液に対する溶解性を向上さ
せておき、露光部と非露光部の現像液に対する溶解性の
コントラストを高め、高解像のパターン形成方法を提供
することにある。 （作 用） 現在ｇ線および、１線用のレジストでは、感光剤にナフ
トキノンジアジドの誘導体を用いている。これらの感光
剤を用いた場合には、光反応によりカルボン酸を生じる
。この場合の現像液に対する溶解のメカニズムは、光反
応により生じたカルボン酸が、アルカリ現像液と中和反
応を起こして、カルボン酸塩を生じ、これが、水に溶：
すると考えられている。この現像のメカニズムより、露
光部の現像速度を向°上させる手法の−っとして、現像
前にあらかじめカルボン酸塩を形成させることが考えら
れる。これを目的として本発明では、感光性樹脂層に対
するアルカリ現像液処理を行った後にアンモニア等の塩
基性の気体を感光性樹脂層に導入し、露光を行うことを
考えた。この方法では、露光した際には光反応生成物の
カルボン酸があらかじめ感光剤と相互作用をしていたア
ンモニアと反応しアンモニウム塩を作り、露光時におい
てアルカリ現像液に対して可溶性となるものである。 すなわち、感光性樹脂被膜を塩基性を示す溶液に浸すこ
とで、レジスト表面での感光剤の濃度が高くなる。これ
は現像液に浸すことで比較的低分子の樹脂がレジスト中
から溶出するためであると考えられる。感光剤の回りに
樹脂が存在しない場合には現像抑制効果が大きくなり、
従って不溶化する。また感光剤の濃度が高まることで、
レジスト表面での光吸収が大きくなり、露光部と非露光
部のコトラストを増大させる働きがある。 そして、さらにアンモニア等の塩基性の気体により感光
性樹脂被膜を処理することで、前記基体が感光性樹脂波
膜内部に拡散し、感光剤との相互作用が生じ、これを露
光することで感光剤が光分解してカルボン酸が生じ、こ
れと前記塩基性気体がトロ互作用を起こして現像液に解
は易くなる。 （実施例） 以下実施例を用いて本発明の詳細な説明する。 実施例１ シリコンウェハ１に対し、ヘキサメチルジシラザンを用
いた表面改質処理を行った後、ロ本合成ゴム社製ＰＦＲ
−７７５０レジストをスピンコードして塗布し、９０℃
、５分のペイキングを行った。このときのレジスト膜厚
２は１．５μｍであった（第１図（ａ））。このウェハ
を塩基性を示す溶液として東京応化型ＮＭＤ−Ｗ現像液
に２０秒浸した後、水洗を行った（第１図（ｂ））。こ
こで、前記ＮＭＤ−Ｗ現像液はアルカリ現像液であり、
レジスト表面に形成される膜３は、不溶化膜を示す。こ
のウェハをさらに、８５℃、１５分塩基性の気体である
アンモニア雰囲気中にさらして、レジスト層内部にアン
モニアを導入した（第１（Ｃ））。４はアンモニアが導
入されたレジスト層を示す。次に、マスク５を介して水
銀ランプのｇ膜６を照射した。この時の露光量は２５０
ｍＪ／Ｃｌ１１２であった（第１図（ｄ））。これを、
東京応化型ＮＭＤ−Ｗ現像液で、６０秒のデイツプ現像
を行い、第１図（ｅ）に示す如＜０．５μｍの垂直形状
のパターンを得ることができた。 なお、現像前に１００℃、６０秒の加熱を行ったところ
、定在波を防止することができた。また、０．４５μｍ
のパターンを得ることができた。 また、塩基性を示す溶液にさらす工程において用いる溶
液としては、テトラメチルアンモニウムハイドライドを
含むものであればよく、前述した東京応化型ＮＭＤ−Ｗ
現像液の他に、多摩化学製のＡＤ−１０も同様に用いる
ことができた。 実施例２ この実施例ではシリコンウェハに対し、ヘキサメチルジ
シラザンを用いた表面改質処理を行った後、マクダミド
製ＰＲ−１０２４レジストをスピンコードして塗布し、
９０℃、１分のペイキングを行った。このときのレジス
ト膜厚は０．５μｍであった。このウェハを前記実施例
１と同様の東京応化型ＮＭＤ−Ｗ現像液に１０秒浸した
後水洗を行った。このウェハをさらに前記実施例１と同
様に８５℃、１５分アンモニア雰囲気中にさらして、レ
ジスト層内部にアンモニアを導入した。次に、今度はマ
スクを介してＫｒＦエキシマレーザの２４８ｎｍの発振
線を露光光源に用いて照射した。この時の露光量は２７
０ｍＪ／ｃｍ２であった。 これを、東京応化型ＮＭＤ−Ｗ現像液で、４５秒のデイ
ツプ現像を行ったところ、０，３５μｍの垂直形状のパ
ターンを得ることができた。 なお、現像前に１００℃６０秒の加熱を行ったところ、
定在波を防止することができた。上記した実施例１およ
び２では、塩基性の溶液にさらした後、塩基性の雰囲気
にさらすようにしたがその順序を逆にしても同様の効果
が得られる。 ［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のように感光性樹脂膜を塩
基性を示す溶液に浸した後、塩基性を示す気体による処
理を行い、この感光性樹脂膜を露光することで、露光部
と非露光部において現像液に対するコントラストを向上
させることが可能となり、パターン精度を向上させるこ
とができた。
用いられるレジストパターン形成方法に係わり、感光性
樹脂層を塩基性の溶液で処理した後、塩基性の基体によ
る処理を行い、露光を行ったのち、現像を行い、パター
ンを形成する方法に関する。 （従来の技術） 半導体技術の進歩と共に半導体装置ひいては半導体素子
の高速化、高集積化が進められている。 それに伴いパターンの微細化の必要性は益々高くなり、
パターン寸法も高精度化が要求されるようになっている
。 現在のプロセスでは通常レジストパターンをマスクとし
てＲＩＥにより下地薄膜がエツチングされる。このため
、リソグラフィー技術においては段差のある素子表面に
微細なレジストパターンを高アスペクト比な垂直形状で
かつ寸法精度良く形成することが要求される。現在のレ
ジストでは、水銀のｇ線（４３６ｎｍ）を露光光に用い
た場合には、０．４５μｍのパターンまで解像できる。 しかし、Ｏ，ａＯμｍ以下のパターンではパターン形状
が垂直形状にはならず、パターンの下側は裾を引く現象
がよく見られる。 一方、ＫｒＦエキシマレーザの２４８ｎｍの発振線を露
光光に用いるプロセスも考えられているが、前記ＫｒＦ
エキシマレーザー専用のレジストは現在研究段階にあり
、ｇ線、五線または電子線用のレジストを用いているの
が現状である。しかし、このようなｇ線、ｉ線用のレジ
ストは、２４８ｎｍにおける吸収が大きく、レジスト膜
の表面と脳底での感光剤の分解する割合は、脳底の方が
表面と比べて非常に小さい。そのため０．４μｍ以下の
微細パターンにおいては三角形状のパターンが形成され
てしまう。以上のようにｇ線やＫｒＦエキシマレーザの
２４８ｎｍを露光光源に用いたこれらのパターンの形状
劣化は、その後のＲＩＥの加工においてパターン精度の
低下をきたす。 このようなパターン形状の劣化を防ぐ方法として、感光
性樹脂層に対してアルカリ現像液処理を行なう方法があ
る。このアルカリ現像液処理は、感光性樹脂層の表面に
不溶化膜を形成し、この膜によってパターン露光後の感
光性樹脂膜を現像するときに、非露光部の膜減りを防ぐ
というものである。この結果、露光部と非露光部の現像
液溶解性のコントラストは大きくなり、パターン精度を
向上することが可能である。しかし、この手法では非露
光部の溶解性が低下する反面、露光部においてもあらか
じめ不溶化膜が形成されるため、溶解速度が低下し、こ
のため解像度が低下するという問題が生じる。 （発明が解決しようとする課題） 本発明は、上記のように従来のｇ線やＫｒＦエキシマレ
ーザ等を露光源に用いても、パターンの形状劣化が生じ
、ＲＩＥの加工においてパターン精度の低下をきたす。 あるいは、前記パターン劣化を防ぐために感光性樹脂層
をアルカリ現像液処理しても、非露光部のみならず露光
部の溶解性が低下し、このため解像性が低下するという
問題を解決するもので、露光部と非露光部のコントラス
トを向上させ、パターン精度の向上を図ることを目的と
する。 【発明の構成】 （課題を解決するための手段） 本発明は、感光性樹脂被膜を塩基性を示す溶液に浸すこ
とにより、表面を不溶化し、露光後の非露光部の現像液
に対する溶解性を低下させると共に、感光性樹脂層内部
にアンモニア等の塩基性の気体をあらかじめ導入してお
くことにより、露光部の現像液に対する溶解性を向上さ
せておき、露光部と非露光部の現像液に対する溶解性の
コントラストを高め、高解像のパターン形成方法を提供
することにある。 （作 用） 現在ｇ線および、１線用のレジストでは、感光剤にナフ
トキノンジアジドの誘導体を用いている。これらの感光
剤を用いた場合には、光反応によりカルボン酸を生じる
。この場合の現像液に対する溶解のメカニズムは、光反
応により生じたカルボン酸が、アルカリ現像液と中和反
応を起こして、カルボン酸塩を生じ、これが、水に溶：
すると考えられている。この現像のメカニズムより、露
光部の現像速度を向°上させる手法の−っとして、現像
前にあらかじめカルボン酸塩を形成させることが考えら
れる。これを目的として本発明では、感光性樹脂層に対
するアルカリ現像液処理を行った後にアンモニア等の塩
基性の気体を感光性樹脂層に導入し、露光を行うことを
考えた。この方法では、露光した際には光反応生成物の
カルボン酸があらかじめ感光剤と相互作用をしていたア
ンモニアと反応しアンモニウム塩を作り、露光時におい
てアルカリ現像液に対して可溶性となるものである。 すなわち、感光性樹脂被膜を塩基性を示す溶液に浸すこ
とで、レジスト表面での感光剤の濃度が高くなる。これ
は現像液に浸すことで比較的低分子の樹脂がレジスト中
から溶出するためであると考えられる。感光剤の回りに
樹脂が存在しない場合には現像抑制効果が大きくなり、
従って不溶化する。また感光剤の濃度が高まることで、
レジスト表面での光吸収が大きくなり、露光部と非露光
部のコトラストを増大させる働きがある。 そして、さらにアンモニア等の塩基性の気体により感光
性樹脂被膜を処理することで、前記基体が感光性樹脂波
膜内部に拡散し、感光剤との相互作用が生じ、これを露
光することで感光剤が光分解してカルボン酸が生じ、こ
れと前記塩基性気体がトロ互作用を起こして現像液に解
は易くなる。 （実施例） 以下実施例を用いて本発明の詳細な説明する。 実施例１ シリコンウェハ１に対し、ヘキサメチルジシラザンを用
いた表面改質処理を行った後、ロ本合成ゴム社製ＰＦＲ
−７７５０レジストをスピンコードして塗布し、９０℃
、５分のペイキングを行った。このときのレジスト膜厚
２は１．５μｍであった（第１図（ａ））。このウェハ
を塩基性を示す溶液として東京応化型ＮＭＤ−Ｗ現像液
に２０秒浸した後、水洗を行った（第１図（ｂ））。こ
こで、前記ＮＭＤ−Ｗ現像液はアルカリ現像液であり、
レジスト表面に形成される膜３は、不溶化膜を示す。こ
のウェハをさらに、８５℃、１５分塩基性の気体である
アンモニア雰囲気中にさらして、レジスト層内部にアン
モニアを導入した（第１（Ｃ））。４はアンモニアが導
入されたレジスト層を示す。次に、マスク５を介して水
銀ランプのｇ膜６を照射した。この時の露光量は２５０
ｍＪ／Ｃｌ１１２であった（第１図（ｄ））。これを、
東京応化型ＮＭＤ−Ｗ現像液で、６０秒のデイツプ現像
を行い、第１図（ｅ）に示す如＜０．５μｍの垂直形状
のパターンを得ることができた。 なお、現像前に１００℃、６０秒の加熱を行ったところ
、定在波を防止することができた。また、０．４５μｍ
のパターンを得ることができた。 また、塩基性を示す溶液にさらす工程において用いる溶
液としては、テトラメチルアンモニウムハイドライドを
含むものであればよく、前述した東京応化型ＮＭＤ−Ｗ
現像液の他に、多摩化学製のＡＤ−１０も同様に用いる
ことができた。 実施例２ この実施例ではシリコンウェハに対し、ヘキサメチルジ
シラザンを用いた表面改質処理を行った後、マクダミド
製ＰＲ−１０２４レジストをスピンコードして塗布し、
９０℃、１分のペイキングを行った。このときのレジス
ト膜厚は０．５μｍであった。このウェハを前記実施例
１と同様の東京応化型ＮＭＤ−Ｗ現像液に１０秒浸した
後水洗を行った。このウェハをさらに前記実施例１と同
様に８５℃、１５分アンモニア雰囲気中にさらして、レ
ジスト層内部にアンモニアを導入した。次に、今度はマ
スクを介してＫｒＦエキシマレーザの２４８ｎｍの発振
線を露光光源に用いて照射した。この時の露光量は２７
０ｍＪ／ｃｍ２であった。 これを、東京応化型ＮＭＤ−Ｗ現像液で、４５秒のデイ
ツプ現像を行ったところ、０，３５μｍの垂直形状のパ
ターンを得ることができた。 なお、現像前に１００℃６０秒の加熱を行ったところ、
定在波を防止することができた。上記した実施例１およ
び２では、塩基性の溶液にさらした後、塩基性の雰囲気
にさらすようにしたがその順序を逆にしても同様の効果
が得られる。 ［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のように感光性樹脂膜を塩
基性を示す溶液に浸した後、塩基性を示す気体による処
理を行い、この感光性樹脂膜を露光することで、露光部
と非露光部において現像液に対するコントラストを向上
させることが可能となり、パターン精度を向上させるこ
とができた。
第１図は本発明の一実施例を示す工程断面図である。
１・・・シリコンウェハ、２・・・レジスト膜、３・・
・不溶化膜、４・・・アンモニアが導入されたレジスト
層、５・・・マスク、６・・・露光光、７・・・レジス
トパターン。
・不溶化膜、４・・・アンモニアが導入されたレジスト
層、５・・・マスク、６・・・露光光、７・・・レジス
トパターン。
Claims (4)
- （１）基板上に感光性樹脂層を形成する工程と、塩基性
を示す溶液にさらす工程と、塩基性を示すガス雰囲気に
さらす工程と、その後、現像を行なう工程とを含むパタ
ーン形成方法。 - （２）前記塩基性を示す溶液はアルカリ現像液であるこ
とを特徴とする請求項（１）記載のパターン形成方法。 - （３）前記塩基性を示す雰囲気はアルモニアガス雰囲気
であることを特徴とする請求項（１）記載のパターン形
成方法。 - （４）前記現像はアルカリ現像で行なうことを特徴とす
る請求項（１）記載のパターン形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16830689A JPH0335240A (ja) | 1989-07-01 | 1989-07-01 | パターン形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16830689A JPH0335240A (ja) | 1989-07-01 | 1989-07-01 | パターン形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0335240A true JPH0335240A (ja) | 1991-02-15 |
Family
ID=15865579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16830689A Pending JPH0335240A (ja) | 1989-07-01 | 1989-07-01 | パターン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0335240A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100499404B1 (ko) * | 2002-07-11 | 2005-07-05 | 주식회사 하이닉스반도체 | 감광제 표면 처리 방법 |
| JP2011086724A (ja) * | 2009-10-14 | 2011-04-28 | Tokyo Electron Ltd | 現像処理方法及び現像処理装置 |
-
1989
- 1989-07-01 JP JP16830689A patent/JPH0335240A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100499404B1 (ko) * | 2002-07-11 | 2005-07-05 | 주식회사 하이닉스반도체 | 감광제 표면 처리 방법 |
| JP2011086724A (ja) * | 2009-10-14 | 2011-04-28 | Tokyo Electron Ltd | 現像処理方法及び現像処理装置 |
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