JPH04206625A - 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〕 本発明はエツチングのマスク、あるいはイオン注入にお
ける不純物阻止膜として用いる感光性樹脂の形成方法に
関し、とくに微細パターン寸法を有する感光性樹脂の形
成方法に関する。

〔従来の技術〕

半導体集積回路の高集積化を達成するためには、パター
ン寸法、とくに感光性樹脂の微細化が必要である。感光
性樹脂を微細化すると、微細パターン形成能（解像力）
と、良好な断面形状のプロファイルを得ることが困難と
なる。

現在、微細パターンの形成は縮小投影露光装置が主に用
いられている。この縮小投影露光装置で微細パターンを
形成するためには、レーリーの式で説明される３つの項
目の改善が必要となる。すなわち解像度は、プロセス定
数と露光波長とを乗じた値を投影レンズ開口数で割った
値である。

解像度を向上させるため、つまり微細パターンの感光性
樹脂を形成するためには、プロセス定数を小さくするか
、露光波長を短くするか、投影レンズ開口数を大きくす
るかを実施すれば良いということになる。露光波長にお
いては、波長４３６ｎｍのｇ線から波長３６５ｎｍのｌ
線や波長２４８ｎｍのＫｒＰエキシマレーザと短波長化
され、実用化されている。投影レンズ開口数も大きくな
っている。

プロセス定数を小さくするための方法として例えば特開
昭６３−１３３６２６号公報に記載の感光性樹脂のパタ
ーン形成方法がある。この公報に記載のパターン形成方
法は、感光性樹脂を塗布後、熱処理を加えなから遠紫外
線を照射し、その後露光・現像処理を行なっている。

〔発明が解決しよ５とする課題〕 加熱処理と同時に遠紫外線を照射する感光性樹脂のパタ
ーン形成では、プロセス定数が小さくなり、解像力が良
好で、かつ断面プロファイルが急峻な感光性樹脂パター
ンが得られる。

しかしこの公報に記載のパターン形成方法では、遠紫外
線を照射するための装置が必要となる。

本発明の目的は上記課題を解決して、特別な装置を使用
しないで、解像力が良好で、かつ断面プロファイルが急
峻な感光性樹脂のパターン形成方法を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため本発明のパターン形成方法は、
下記記載の方法を採用する。

半導体基板上に感光性樹脂を塗布し、第１のアルカリ性
水溶液に接触させ、さらに純水洗浄を行ない、その後加
熱処理を行なう工程と、この感光性樹脂を所定のホトマ
スクを用いて露光し、加熱処理を行なう工程と、第２の
アルカリ性水溶液により現像処理を行ない、純水洗浄を
行なり工程と、第３のアルカリ性水溶液に接触させる工
程とを有する。

〔実施例〕

以下図面を用いて本発明の詳細な説明する。

まず第１図（ａｌに示すように、半導体基板１１上にポ
ジ型の感光性樹脂１３を、回転塗布法により１．２μｍ
の厚さで形成する。感光性樹脂１３としては、ノボラッ
ク系の感光性樹脂、例えば東京応化型の商品名ＴＳＭＲ
−Ｖ３を用いる。

その後、第１のアルカリ性水溶液に、感光性樹脂１３を
形成した半導体基板１１を浸漬する。第１のアルカリ性
水溶液としては、テトラメチルアンモニウムハイドロオ
キサイドを２３８重量％含む水溶液、例えば東京応化型
の商品名ＮＭＤ−Ｗを用いる。第１のアルカリ性水溶液
の液温は、５〜１５℃、好ましくは１０℃とし、時間は
３０秒浸漬する。

その後、純水洗浄し、さらに乾燥処理を行なう。

その後、吸着式ホットプレートを用いて、感光性樹脂１
３を形成した半導体基板１１を、９０℃の温度で時間９
０秒の加熱処理をする。

この第１図（ａｌを用いて説明したアルカリ性水溶液へ
の浸漬処理、純水洗浄、加熱処理により、感光性樹脂１
３表面に、現像液に対して溶は始めるまでの時間が遅く
なる難溶化層が形成される。この感光性樹脂１６表面の
難溶化層が、以下で説明する現像処理工程で、感光性樹
脂１６の膜厚減少を防止する。

次に第１図（ｂ）に示すように、露光波長がｇ線、投影
レンズ開口数が０．５４の縮小投影露光装置で、所定の
ホトマスクを用いて感光性樹脂１３を露光する。なおこ
のときの露光時間は０．５５秒であった。その後、吸着
式のホットプレートを用いて、露光処理をした感光性樹
脂１３を有する半導体基板１１を、温度１１０°Ｃ１時
間９０秒の加熱処理をする。

次に第１図（Ｃ）に示すように、露光処理をした感光性
樹脂１３を有する半導体基板１１を第２のアルカリ性水
溶液に浸漬し、現像処理を行ない、露光領域の感光性樹
脂を溶解させる。第２のアルカリ性水溶液としては、テ
トラメチルアンモニウムハイドロオキサイドを２．３８
重量％含む水溶液を用い、液温５〜１５℃好ましくは１
０℃とし、時間３０秒浸漬する。その後、純水洗浄と乾
燥処理を行なう。

この現像処理により感光性樹脂１３の断面形状は、第１
図（Ｃ）に示すように、半導体基板１１に接する領域の
パターン寸法が大きくなる裾をひいたような形状になる
。この感光性樹脂１３の断面形状は、実効露光量に対応
している。第２のアルカリ性水溶液への浸漬処理と純水
洗浄とにより、感光性樹脂１３の膜厚方向の実効露光量
に対応して、現像液に対して感光性樹脂が溶は始めるま
での時間が異なる難溶化層が、感光性樹脂１６の側面部
に形成される。すなわち露光量が少ない感光性樹脂１３
の表面側に比較して、露光量が多い半導体基板１１に接
する領域の感光性樹脂１３は、現像液に対して溶は始め
るまでの時間が短かい。換言すると、感光性樹脂１３の
側面は、表面側から半導体基板１１に接する領域に向か
って、現像液に対する溶解速度が徐々に早くなっている
。

次に第１図（ｄ）に示すように、現像処理を行なった感
光性樹脂１３を有する半導体基板１１を第３のアルカリ
性水溶液に浸漬する。第３のアルカリ性水溶液としては
、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドを２，
３８重量％含む水溶液を用い、液温３０〜３５℃とし、
時間３０秒間浸漬する。

この第３のアルカリ性水溶液への浸漬処理により、感光
性樹脂１６の断面形状は、第１図（ｄ）に示すように急
峻になる。

これは第１図（Ｃ１を用いて説明した、第２のアルカリ
性水溶液への浸漬処理と純水洗浄とにより、感光性樹脂
１３の側面は、感光性樹脂１６の膜厚方向の表面側から
半導体基板１１に接する領域に向って、現像液に対して
溶は始めるまでの時間が徐々に短かくなり、第３のアル
カリ水溶液への浸漬処理により、実効露光量に対応して
、感光性樹脂１３側面の膜減り現象が発生するためであ
る。

すなわち実効露光量が多い半導体基板１１に接する近傍
の側面は溶は始めるまでの時間が短く、感光性樹脂１３
表面近傍の側面は溶は始めるまでの時間が長く、同一時
間では半導体基板１１に接する領域の方が溶解量が多（
・。アルカリ性水溶液の液温を高くすると、実効露光量
に対応して現像される。

本発明のパターン形成方法によって形成した０、６μｍ
幅のライン、０．６μｍスペースの感光性樹脂パターン
を、走査型電子顕微鏡で断面観察を行なった。その結果
、表面側および半導体基板に接する領域の両方のコーナ
一部の断面形状は、はぼ直角となっていた。さらにこの
感光性樹脂をエツチングマスクとして多結晶シリコンを
エツチングした。エツチングした多結晶シリコンの幅寸
法と、ホトマスクのパターン寸法との差、すなわち寸法
変換差は、パターン寸法の５％以下となっており、良好
な断面形状と良好なパターン寸法を有する感光性樹脂を
本発明の方法により形成できることがわかる。

以上アルカリ性水溶液として、テトラメチルアンモニウ
ムハイドロオキサイドの水溶液を用いた例で説明したが
、四級アンモニウム塩の水溶液、水酸化ナトリウム等の
アルカリ性水溶液でも適用できる。

〔発明の効果〕

以上の説明で明らかなように、本発明のパターン形成方
法によれば、従来より使っている装置を使用して、感光
性樹脂の解像度の向上と、感光性樹脂の断面形状が急峻
なパターンが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌ〜（（１１は本発明のパターン形成方法を
工程順に示す断面図である。 １１・・・・・・半導体基板、 １６・・・・・・感光性樹脂、 １５・・・・・・ホトマスク。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板上に感光性樹脂を塗布し、第１のアル
   カリ性水溶液に接触させ、さらに純水洗浄を行ない、そ
   の後加熱処理を行なう工程と、 該感光性樹脂を所定のホトマスクを用いて露光し、加熱
   処理を行なう工程と、 第２のアルカリ性水溶液により現像処理を行ない、さら
   に純水洗浄を行なう工程と、 第３のアルカリ性水溶液に接触させる工程と、を有する
   ことを特徴とするパターン形成方法。（２）第３のアル
   カリ性水溶液の液温は、第１のアルカリ性水溶液および
   第２のアルカリ性水溶液より高温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。