JPH0467149A - 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】 〔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方法におけるリソグラフィー
工程に係わり、特にパターンの形成方法に関する。

（従来の技ｆＩＩＩり 最近の半導体技術の進歩には著しいものがありその進歩
ととも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。これに伴い回路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。

現在、レジストパターンをマスクとしてＲＩＥ（反応性
イオンエツチング）により素子等が形成された下地の半
導体基板を加工する方法がパターン形成プロセスに用い
られている。

このため微細な回路パターンを形成するには、微細なレ
ジストパターンを高アスペクト比でかつ寸法精度良く形
成することが要求される。

このレジストパターンの形成プロセスには単層レジスト
プロセスと多層レジストプロセスとがある。

前者の単層レジストプロセスは、素子等の形成された半
導体基板上にレジスト層を１層設け、これを露光、現像
によりパターニングしてレジストパターンを形成する方
法である。ところで、一般に素子等が形成された半導体
基板表面は段差が存在する。この段差を平坦化するため
、ある程度の厚み（１，ｎ以上）を有するレジスト層を
形成するがある。また、レジスト層により露光光は吸収
され、レジスト層の膜厚が増加すると、ランバートの法
則に従ってレジスト層底部における光強度は減少し、こ
のため解像度が劣化するという問題もある。

この問題を解決する手法として多層レジストプロセスが
ある。この多層レジストプロセスは素子等の形成された
半導体基板上に複数のレジスト層を重ねて設け、最上要
覧形成されたパターンを上から順にパターニングしてい
くレジストパターンの形成方法である。

例えば３層レジストプロセスでは、半導体基板上に２〜
３ｐ厚で平坦化層を形成し、この半導体基板表面の段差
を平坦化した後、この平坦化層の上に中間層１例えばＳ
　ＯＧ　（Ｓｐｉｎ　ｏｎ　ｇｌａｓｓ）層。

さらにその上に露光光に対して感度の良い感光性樹脂層
を形成する。この後、パターン露光により、前記感光性
樹脂層をパターニングし、これをマスクとしてフッ素原
子を含むガス等を用いた異方性エツチングによりパター
ンを中間層に転写する。

さらに、この中間層のパターンをマスクにして酸素ガス
による異方性エツチングを行ってパターンを形成する。

この３層レジストプロセスでは、下層の平坦化層により
半導体基板表面の段差を平坦化し、さらに中間層により
上下のレジスト層を分離するため、上層の感光性樹脂層
の役割は露光による高解像のパターニングのみにある。

前述したように、レジ性樹脂層は薄く形成される場合が
多い。

しかしながら感光性樹脂層を薄膜化すると次の問題が生
ずる。すなわち、薄膜化された感光性樹脂層を現像する
場合、現像時間が短くなり現像時間に対するマージンも
小さくなるので、同一ウニー八面内及び異なるウェーハ
間で現像された感光性樹脂層の膜厚や寸法精度のばらつ
きが大きくなってしまう。又、薄膜ゆえに後のエツチン
グ工程に対して耐性が劣化する等の問題が生じる。

従って、パターンの膜厚の減少を抑えることが。

必要であるがその方法として例えば現像液に対する表面
難溶化法がある。表面難溶化法を説明するための工程断
面図を第１０図に示す。

この表面難溶化法では、まず基板９１上に感光性樹脂層
９２を形成した後（第１０図（ａ））、この樹脂層９２
の表面を有機アルカリ現像液に晒す（第１０図（ｂ））
。この時、感光性樹脂層９２に含まれる樹脂が有機アル
カリ現像液に対して可溶性であるため、アルカリ現像液
に溶出し、この樹脂層９２の表面部分９２ａの膜減りが
起こる。　また、前記樹脂９２に含まれる感光剤はこの
樹脂層９２表面に凝縮する。この感光剤は一般にアルカ
リ現像液に難溶性であり、前記樹脂層９２の表面には難
溶化層９３が形成される。

なおこの難溶化層９３は感光性樹脂層９２表面より８０
０Å以下の領域に形成され、樹脂層９２の内部は通常の
感光性樹脂層と変わらない８次に、マスク９４を介して
放射線９５を照射し、照射部分９６が易溶化層に変化す
る（第１０図（Ｃ））、またこの照射部分９６を易溶化
層に変化させるためには１通常露光量より多くの露光量
を必要とするため、残存した難溶化層９３の下部の露光
部近傍で露光滲みが生じる。

９７の点線はこの樹脂層９３の内部における露光部と非
露光部の境界線である。従って前記樹脂層９３を現像す
ると表面の難溶化層９３は現像液に対して非常に安定で
ほとんど膜減りを起こさないが、放射線照射領域９６は
易溶化層であるため現像除去される。この際、非露光部
表面の難溶化層９３は現像されないが、その下部の露光
部近傍は、前述したように滲みが生じているため、露光
部より侵入した現像液に対し徐々に溶解し、結果的に境
界線９７まで現像が容易に進む。従って、現像が進むに
従って難溶化層９３の下部で、横方向に現像が進み、そ
の結果パターンの形状は上部にひさしが付いた状態にな
り形状が劣化してしまう（第１０図（ｄ））。

（発明が解決しようとする課題） 以上述べたように、多層レジストプロセスにおいて、焦
点深度を広く確保し解像度を上げるため感光性樹脂層は
薄膜化して形成される場合が多いが、従来のプロセスに
より薄膜化した感光性樹脂層を現像する場合、現像に関
する時間は短くなり現像時間に対するマージンも小さく
なるので、同一ウェーハ面内及び異なるウェー１１間で
感光性樹脂層の膜厚や寸法精度のばらつきが大きくなっ
てしまう問題があった。

このような問題に対処するために、パターンの膜厚の減
少を押さえる方法として表面難溶化法が知られているが
、難溶化層は感光性樹脂層の表面にしか形成されず、現
像を行った場合、上部にひさしが付いた形状のパターン
が生じ、全体のノ（ターン形状としては、劣化してしま
う。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、前述した問
題を解決したパターンの形成方法を提供することを目的
とする。

〔発明の構成〕

（１１題を解決するための手段） 前述した問題を解決するため、本願筒１の発明は基体上
に感光性樹脂の薄膜を形成する工程と、この感光性樹脂
の薄膜の表面をアルカリ現像液にさらすことにより、前
記感光性樹脂の薄膜の全体をアルカリ難溶化する工程と
、前記難溶化した感光性樹脂の薄膜をパターン露光する
工程と、その後現像することにより感光性樹脂層のパタ
ーンを形成する工程と、このパターン上に選択的に堆積
層を形成する工程とを含むことを特徴とするパターン形
成方法を提供する。

また本願筒２の発明は、基体上に感光性樹脂の薄膜を形
成する工程と、この感光性樹脂の薄膜をパターン露光す
る工程と、その後、テトラメチルアンモニウムハイドロ
オキサイドを主成分とする２、１５％乃至２．３８％の
濃度の有機アルカリ現像液又はコリンを主成分とする２
、５７％乃至３．１５％の濃度の有機アルカリ現像液で
現像を行い、感光性樹脂のパターンを形成する工程とを
含むパターン形成方法を提供する。

（作用） 本願筒１の発明であれば、基体上に感光性樹脂の薄膜を
形成し、この薄膜の表面をアルカリ現像液にさらすこと
により前記薄膜全体をアルカリ難溶化した後、前Ｅ１ｍ
溶化した薄膜をパターン露光し、その後現像により前記
薄膜をパターンに加工するので、高精度の薄膜パターン
を形成することができる。さらに、現像に要する時間を
長くすることができ現像時間に対するマージンを大きく
とることができる。従って、同一ウェーハ面内及び異な
るウェーハ間で前記感光性樹脂層の膜厚や寸法精度のば
らつきが生じることはない。その後、この薄膜パターン
上に選択的に堆噸層を形成することにより、後のエツチ
ング工程に対して十分な耐性を有し寸法精度のすぐれた
パターンを形成することができる。

本願筒２の発明であれば、基体上に感光性樹脂の薄膜を
形成し、この感光性樹脂の薄膜をパターン露光した後、
比較的低濃度の現像液を用いて前記パターン露光された
感光性樹脂の薄膜を現像し、パターンに加工するので、
現像時間に対するマージンを大きくとることができ、十
分なエツチング耐性を有する寸法精度のすぐれたパター
ンを形成することができる。

（実施例） 以下本発明によるパターン形成方法の実施例を図面を用
いて詳細に説明する。

第１の実施例 第１図は本願筒１の発明の一実施例を示す工程断面図で
ある。シリコン基板１にノボラック系樹脂と感光剤であ
るナフトキノンジアジド誘導体を有するｇ線用ポジ型フ
ォトレジストをスピンコードし、２００℃、３０分のベ
ーキングを行い、膜厚２．０−の平坦化層２を形成した
。次にこの平坦化層２の上にＳＯＧをスピンコードし２
００℃、１５分のベーキングを行った膜厚０．２虜の中
間層３を形成した。さらにこの中間層３の上にｇ線用ポ
ジ型フォトレジストを膜厚１０００人で塗布し感光性樹
脂層４を形成した（第１図（ａ））。

次に前記感光性樹脂層４を、テトラメチルアンモニウム
ハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）を２．３８％含むアル
カリ現像液に３０秒晒した。この時感光性樹脂層４のう
ち表面層４ａが４００人溶出し、感光性樹脂層４の残り
の膜厚は６００人となり、全体が難溶化層（４ｂ）とな
った（第１図（ｂ））。

次にマスク５を介して露光光６としてｇ線（波長４３６
ｎｍ）を２００ｍＪ／ａＪの露光エネルギーで照射した
（第１図（Ｃ））。７は照射領域である。次に感光性樹
脂層４ｂの表面に対し、テトラメチルアンモニウムハイ
ドロオキサイド（ＴＭＡＨ）の２．３８％現像液（有機
アルカリ現像液）を用いて、３０秒のデイツプ現像を行
い、感光性樹脂パターン４Ｃを形成した（第１図（ｄ）
）。なおこの時、パターン寸法のリニアリティーは、マ
スク寸法±１０％の精度で０．３５ｇｍのパターンまで
得られた。比較のため感光性樹脂層の膜厚を１．５−と
厚くする他は条件を同じにしてパターン形成を行ったが
、この場合と比べて解像度が０．１５１上昇することを
確認した。この実施例のように感光性樹脂層をアルカリ
現像液に晒しその厚みを８００Å以下とした場合、感光
性樹脂層全体が難溶化層となり、現像の際にパターン上
部にひさしが生じること無く、また膜減りも抑えられて
いることから現像時間に対するマージンも増大する。

下地の極く薄いエツチングの場合には、これをマスクに
することも考えられるが、通常は以下の工程を行うこと
が望ましい。すなわち、パターン４ｃの形成された基板
１を真空引き可能なチャンバー（図示しない）の中に配
置し、このチャンバーを真空引きしながらスチレンモノ
マーを気体状態でチャンバー内に導入した。

次に、Ｘ　ｅ　−Ｈｇランプ８を全面照射しながら、前
記スチレンモノマーを感光性樹脂パターン４ｂ上に選択
的にグラフト重合させグラフト重合層９を形成した（第
１図（ｅ））。この時、前記重合層９のラインアンドス
ペースは前述した０、３５／ｊＩＩ＋を保っており、　
この重合層９により膜厚は０．５．に増加してエツチン
グ耐性の十分な膜厚となった。

次に、重合層９をマスクにして中間層３、平坦化層２を
順々に異方的にエツチングしていき、多層レジストパタ
ーンを形成した。

これにより、従来よりもパターン形状の改善された多層
レジストパターンを得ることができた。

第２の実施例 次に本願筒１の発明によるパターンの形成方法の第２の
実施例を第１図を用いて説明する。

まず、シリコン基板１にノボラック系樹脂とナフトキノ
ンジアジド（感光剤）とを含むｇ線用ポジ型フォトレジ
ストをスピンコードし、２００℃、３０分のベーキング
を行い、膜厚１．６譚の平坦化層２を形成した。この平
坦化層２の上にＳＯＧをスピンコードし、２００℃、１
５分のベーキングを行って膜厚０．１μｓの中間層３を
形成した後、　この中間層３の上にマクダミド社製ＰＲ
１０２４を膜厚８００人で塗布し感光性樹脂層４を形成
した（第１図（ａ））。

次に、この感光性樹脂層４をテトラメチルアンモニウム
ハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）２．３８％現像液に３
０秒晒し、感光性樹脂層４の膜厚を４２０人とするとと
もに、感光性樹脂層４全体を難溶化層４ｂとした（第１
図（ｂ））。次に前記感光性樹脂層４に対して、マスク
５を介して露光光６としてＫｒＦエキシマレーザの２４
８ｎ園の波長の光６を露光しく第１図（Ｃ））、現像を
行って０．２５．ｃｍのライン＆スペースを有するパタ
ーン４Ｃを精度よく得た（第１図（ｄ））、さらに、前
述した第１の実施例と同様に感光性樹脂パターン４ｃ上
にスチレンモノマーをグラフト重合させた後（第１図（
ｅ））、エツチングを行ってレジストパターンを形成し
た。

この実施例によっても、従来よりもパターン形状の改善
された多層レジストパターンを得ることができた。

第３の実施例 第２図は本願第１の発明によるパターンの形成方法の第
３の実施例を示す工程断面図である。

以下の図において第１図と同一の部分には同一の符号を
付して示し詳細な説明は省略する。

まず第１．２の実施例と同様にシリコン基板１Ｃｒ 上に平坦化層２、中間層（Ｓ＃零層）３を形成した後、
ｇ線用ポジ型フォトレジストを膜厚１２００人で塗布し
感光性樹脂層２１を形成した（第２図（ａ））。

次に前記感光性樹脂層２１の表面全体に対し、放射線２
２として水銀ランプのｇ線を４５ｍＪ、／ａｊの露光エ
ネルギーで照射した（第２図（ｂ））。なお、２１ａは
ｇ線照射領域を示し、この領域は感光性樹脂層２１の表
面部分に形成される。次にこの感光性樹脂層２１の表面
をテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭ
ＡＨ）２．３８％の現像液に３０秒晒した。　この時感
光性樹脂層２１のうち表面から５５０人以内の部分（２
１ｂ）が溶出し、感光性樹脂層２１の膜厚は６５０人と
なって、この層全体が難溶化層２１亙となった（第２図
（Ｃ））。

この実施例のように、有機アルカリ現像液に晒す前にｇ
線等の放射線２２を感光性樹脂層２１の表面に対して弱
く照射すると、有機アルカリ現像液に晒した段階で感光
した感光剤が溶出し、それに伴いこの感光した感光剤の
回りの樹脂も溶呂する。

また、感光していない感光剤の多くは表面に凝縮する。

この結果感光性樹脂層２１の表面では、放射線の照射を
行わず、有機アルカリ現像液に晒しただけの場合と比べ
て、有機アルカリ現像液に対して可溶性の樹脂が少なく
なり、且つ有機アルカリ現像液に対して難溶性の感光剤
がより多く凝縮し、より強固な難溶化層が形成される。

次に、露光光６として、水銀ランプのｇ線をマスク５を
介して５５０ｍＪ／ａＪの露光エネルギーで照射した（
第２図（ｄ））。さらに、感光性樹脂層２１ｃ〜表面に
テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡ
Ｈ）２．３８％現像液を晒して３０秒のデイツプ現像を
行い、感光性樹脂パターン２１ｄを形成した（第２図（
ｅ））。なお、パターン寸法のリニアリティーはマスク
寸法±１０％の精度で０．３５４のパターンまで得られ
、感光性樹脂層の膜厚を１．５−とする他は同じ条件で
パターニングした場合と比べて、解像度が０．１５ｇｍ
上昇することを確認した。

その後、先の実施例と同様にパターン２１ｄ上に選択的
にスチレンモノマーをグラフト重合させ、エツチング工
程を経て、はぼ同様の精度で多層レジストパターンを形
成できた（第２図（ｆ））。

次に、第３図を用いて本願発明の実施例の効果について
説明する。すなわち、同図は、横軸に露光量の尺度とし
て露光時間をとり、縦軸に初期（未現像）の感光性樹脂
層の膜厚（ｄｏ）に対する現像終了後の膜厚（ｄｌ）の
割合（相対膜厚）をとった時の■従来の現像処理（０）
、■本願第１及び第２喜 の実施例有機アルカリ現像液処理（Δ）、及び■本願第
３の実施例（有機アルカリ現像液処理の前に放射線照射
を行う場合）（ロ）それぞれの特性図を示すものである
。ここで露光後の現像時間は一定とした。

この図において露光量（時間）を増加していったときの
相対膜厚の急峻な立ち下りを示す部分の傾き（γ値と呼
ぶ）に着目すると、■、■、■でそれぞれ３．０２．３
．７４．１４．９となり、■は■よりも大きく、■は■
よりも極めて大きな値となっている。

このγ値が大きい程、所定の露光量に対して震光部と非
露光部での相対膜厚の差が大きくなるゝ６つまり震光部
はより現像され易く、非露光部はより現像され難くなる
。従って、得られるパターンは側壁の立った良好な形状
のパターンが得られるのであり、これにより本願第３の
実施例（ロ）が極めて優れていることがわかる。また、
本願第１及び第２の実施例（Δ）の場合であっても、従
来（０）よりは改善されることがわかった。

第４の実施例 第４図は、本願第１の発明によるパターンの形成方法に
よる第４の実施例を示す工程断面図である。

まず第１の実施例と同様にシリコン基板１上に平坦化層
２、中間層３　（Ｓ００層）を形成した後、ｇ線用ポジ
用レジストを膜厚１２００人で塗布して感光性樹脂層３
１を形成する（第４図（ａ））。次にマスク３２を用い
て感光性樹脂層３１のパターン形成領域３１ａに対して
水銀ランプのｇ線３３を４５３ｆｏ＋Ｊ／ｃｄ　の露光
エネルギーで照射した（第４図（ｂ））。これにより、
前記実施例と同様に強固な難溶化層を形成することが可
能となる。

次にこの感光性樹脂層３１の表面をテトラアンモニウム
ハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）２．３８％の現像液に
３０秒晒した。この時感光性樹脂層３１のうち３１ｂに
相当する部分が溶出した。すなわちパターン形成領域で
は６００人溶出してこの領域全体が難溶化する一方、パ
ターン形成領域外では２００人溶出した。その結果感光
性樹脂層３１ｃに示すようにパターン形成領域外が突呂
した形状となる（第４図（Ｃ））。

次に、露光光６として水銀ランプのｇ線をマスク５を介
して５５０ｍＪ／　ａＪの露光エネルギーで照射した。

さらに、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド
（ＴＭＡＨ）２．３８％現像液に感光性樹脂層３１ｃの
表面を晒して、３０秒のデイツプ現像を行いパターン３
１ｄを形成した。なお、パターン寸法のリニアティーは
マスク寸法±１０％の精度で０．３５ａｍのパターンま
で得られ、感光性樹脂層の膜厚を１．５ｕＭ　とした場
合と比べて解像度が０．１５１上ング工程を経て同じ精
度でレジストパターンを形成できた。

また、この実施例で得られたパターンは、第３の実施例
と同様に第１及び第２の実施例で得られたパターンと比
べて、側壁に立った良好な形状のものが得られた。

第５の実施例 第５図は本願第１の発明によるパターン形成方法の第５
の実施例を示す工程断面図である。

シリコン基板４１上にシリコン酸化膜４２を膜厚１００
０人で形成し、さらにその上にｇ線用ポジ型フォトレジ
ストを膜厚８００人で塗布して感光性樹脂層４３を形成
した（第５図（ａ））。

次にテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（Ｔ
ＭＡＨ）２．３８％現像液に感光性樹脂層４３を３０秒
、晒して表面部分４３ａを溶出し層全体を難溶化層４３
ｂとした（第５図（ｂ））。この時の感光性樹脂層の膜
厚は３５０人であった。さらに前記難溶化した感光性樹
脂膜４３ｂに対してマスク５を介して水銀ランプのｇ線
を照射しく第５図（Ｃ））、現像を行って０．３５４の
ラインアンドスペースのパターン４３ｃを精度よく得た
く第５図（ｄ））。この後、パターン４３ｃ上にスチレ
ンモノマーをグラフト重合させ。

同じ精度でレジストパターンを形成できた（第５図（ｅ
））。

なお、前述した第１乃至第５の実施例において感光性樹
脂層にｉ線用ポジ型レジストを用い、表面全体の露光及
びパターン露光に水銀ランプのｉ線（波長３６５ｎｍ）
を用いた場合には、いずれもパターン寸法のリニアティ
ーはマスク寸法±１０％の精度で０．３０μｓのパター
ンまで得られた。なお、ｇ線用感光性樹脂層、ｉｌｌ用
感光性樹脂層いずれの場合においても、　水銀ランプの
３００ｎｍ以上の波長の光を用いて表面全体の露光を行
うことができ、この場合も同様の効果が得られた。

第６の実施例 以下、本願第２の発明によるパターンの形成方法の実施
例を説明する。

第６図は本願第２の発明によるパターンの形成方法の一
実施例を説明するための工程断面図である。まず、シリ
コン基板６１上にポジ型レジスト（東京応化工業社製）
を３００Ｏｒｐｍで回転塗布して、１８０℃で２０分間
ベーキングし、膜厚２．０−の平坦化層６２を形成した
０次にこの平坦化層６２上にＳＯＧを塗布し、２００℃
で１５分間ベーキングし、酸化シリコンに変化させて中
間層６３を形成した。さらに、この中間層６３上にｉ線
用ポジ型レジスト（日本合成ゴム社製）を４００Ｏｒｐ
ｍで回転塗布し、９０℃でベーキングして、膜厚０．５
−の感光性樹脂層６４を形成した（第６図（ａ））。

次に、第６図（ｂ）に示すようにこの感光性樹脂層６４
の表面に対して、マスク５を介して露光光６として水銀
ランプのｉ線を照射した。ここで、７は照射領域を示す
。次に第６［（Ｃ）に示すように、テトラメチルアンモ
ニウムハイドロオキサイド（ＴＭ、ＡＨ）を２．２４％
含有する低濃度の有機アルカリ現像液を用いて、パドル
式で４５秒間現像を行い、側壁が垂直に近い感光性樹脂
層パターン６４を０．３５ｕ！ｎのラインアンドスペー
スで形成した。

なお、現像液濃度及び現像時間の組み合わせを２．３１
％及び３８ｓｅｃ、　２．３８％及び３０ｓｅｃとして
も寸法精度の高い良好なパターンを得ることが出来た。

さらにまた、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサ
イド（ＴＭＡＨ）の濃度を２．１５％乃至２．２４％で
行っても良好なパターンを得ることが出来た。

又、この実施例において現像液温度は２３℃とした。

本願節２の発明の実施例の現像液濃度と現像時間は、第
７図の特性図に基づき設定した。すなわち、この図にお
いて、斜線で示す範囲、すなわち２．１５％乃至２．３
８％の現像液濃度が現像時間に対するマージンを拡大で
きる◆適当な濃度を示している。つまり、２．１５％以
下の現像液濃度では、現像時間がかかり過ぎたり、濃度
が薄すぎることにより露光部と非露光部の現像選択性が
低下しパターン形状の劣化が生じるので、適用が難しい
ことがわかった。従って、第７図の斜線の部分が１本願
第２の発明の実施例の適用範囲である。

また、この実施例においである濃度での最適現像時間と
γ値との関係を第８図に示す。この図かられかるように
、現像液濃度２．２４％、２．３１％、２．３８％の順
に高γ値を示した。しかもこの順にパターン形状は良好
だった。また、現像液濃度が２．２４％では現像時間４
５ｓｅｃ、２．３１％では３８ｓｅｃ。

２．３８％では３０ｓｅｃがγ値の極大値を与えている
。

この現像時間を中心として、±１２％程度の現像マージ
ンが確認できた。また各濃度でのγ値の極大値は濃度が
低くなるほど大きくなっており、この極大値しこ対応す
る現像時間は濃度が高くなるほど短くなっている。さら
に、各濃度での極大値は、はぼ直線上でシフトしている
。

以上の検討を行った結果、現像液濃度は２．１５％乃至
２．３８％、より好ましくは、２．２４％乃至２．３８
％の範囲で設定することが効果的で、また現像時間は現
像液濃度２．２４％では４５ｓｅｃ、　２．３１％では
３８ｓｅｃ。

２．３８％では３０ｓｅｃが最高であった。

以上、述べたように本願節２の発明の実施例によれば現
像液濃度を通常より低くすることにより、感光性樹脂層
の現像速度が小さくなり、その現像に要する時間を延長
できるので、現像時間に対するマージンを大きくとるこ
とができ１寸法精度のすぐれたパターンを形成すること
ができる。また、パターンの膜厚は十分厚くエツチング
耐性も十分である。

尚、上記した現像条件は前述した第１の実施例乃至第５
の実施例のｇ線用レジストでもほぼ同様の条件であり、
これらの実施例でも適用可能である。

第７の実施例 第９図は本願節２の発明によるパターンの形成方法の他
の実施例を示す工程断面図である。現像時間及び現像液
濃度は、第６の実施例と同様とした。

まず第９図（ａ）に示すように、第６の実施例と同様に
してシリコン基板６１上に平坦化層６２．中間層６３、
感光性樹脂層７１からなる多層レジスト層をこの順に形
成した。

次に、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（
ＴＭＡＨ）を２．３８％含有する有機アルカリ現像液に
感光性樹脂層７１の表面を３０秒間浸し、水洗すること
により、第９図（ｂ）に示すように。

感光性樹脂層７１表面に難溶化層７１ａを形成した。

なお、この時感光性樹脂層７１は、その表面部分７１ｂ
が溶呂することにより膜減りして難溶化層７１ｃとなっ
た。

次に第９図（ｃ）に示すように、露光光６として水銀ラ
ンプのｉ線をマスク５を介してパターン照射した後、テ
トラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ
）を２．２４％含有する有機アルカリ現像液を用い、パ
ドル式で感光性樹脂層７１ｃの表面を４５秒間現像する
ことにより、第９図（ｄ）に示すように非露光部の残存
したパターン７１ｅを形成した。この場合前記難溶化層
７１ａのため、感光性樹脂パターン７１ｃの膜減りを防
ぐことができ。

パターン寸法０．３５．の形状がより良好なパターンを
得ることができた。なおこの実施例においても、現像液
濃度及び現像時間の組み合わせを２．３１％及び３８ｓ
ｅｃ、２．３８％及び３０ｓｅｃとして良好なパターン
を得ることができた。また、テトラメチルアンモニウム
ハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）の濃度を２．１５％乃
至２．２４％で行っても良好なパターンを得ることが出
来た。

第８の実施例 次に本願第２の発明によるパターンの形成方法の他の実
施例を第６図を用いて説明する。

第６の実施例と同様に、シリコン基板６１上に平坦化６
２、中間層６３、感光性樹脂層６４からなる多層レジス
ト層を形成した後（第６図（ａ））、水銀ランプの１線
をパターン露光しく第６図（ｂ））。定在波による形状
の劣化を軽減するために、１１０℃で２分間ベーキング
する。次にテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイ
ド（ＴＭＡＨ）２．２４％の有機アルカリ現像液で４５
秒間現像することにより良好な形状のパターンを得るこ
とができた（第６図（Ｃ））。なお、現像液濃度及び現
像時間の組み合わせを２．３１％及び３８ｓｅｃ、２．
３８％及び３０ｓｅｃとしても良好なパターンを得るこ
とができた。また、テトラメチルアンモニウムハイドロ
オキサイド（ＴＭＡＨ）の濃度を２．１５％乃至２．２
４％で行っても良好なパターンを得ることが出来た。

第９の実施例 次に本願第２の発明によるパターンの形成方法のさらに
他の実施例を第６図及び第９図を用いて説明する。

第６の実施例と同様に、シリコン基板６１上に平坦化層
６２、中間層６３、感光性樹脂層６４からなる多層レジ
スト層を形成した後（第６図（ａ））、水銀ランプのｉ
線をパターン露光した（第６図（ｂ））、次にコリンを
２．９５％含む有機アルカリ現像液で４５秒現像するこ
とにより、パターン寸法０．３５μｓの良好なパターン
を得ることができた（第６図（Ｃ））。なおこの実施例
の条件で第７の実施例のように、ｉ線露光前に３．１５
％のコリン溶液に３０ｓｅｃ浸してから水洗する（第９
図（ｂ））ことにより、パターンの膜減りが少ない良好
なパターンを得ることができた。また、第８の実施例の
ようにｉ線露光後に１１０℃で２分間ベーキングするこ
とにより良好なパターンを得ることができた。またこの
実施例のようにコリンを含む現像液の場合には、コリン
の濃度を２．５７％乃至３．１５％で行うと、良好なパ
ターンを得ることができた。

なお本発明は前述した実施例に限られるものではなく、
特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々変形して実施す
ることができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によるパターンの形成方法であ
れば、現像時間に対するマージンを大きくとることがで
き、十分なエツチング耐性を有する寸法精度のすぐれた
パターンを形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願第１の発明によるパターンの形成方法の一
実施例を示す工程断面図、第２図、第４図、第５図は本
願第１の発明によるパターンの形成方法の他の実施例を
示す工程断面図、第３図はγ値特性を示す特性図、第６
図は本願第２の発明によるパターンの形成方法の一実施
例を示す工程断面図、第７図は前記第６図の一実施例に
おける現像液濃度とその濃度での最適現像時間との関係
を示す特性図、第８図は前記第６図の一実施例における
現像液濃度での最適現像時間とγ値との関係を示す特性
図、第９図は本願第２の発明によるパターンの形成方法
の他の実施例を示す工程断面図、第１０図は従来の表面
難溶化法を説明するための工程断面図である。 １　、４１．６１・・・シリコン基板、２．６２・・・
平坦化層、　　　３，６３・・・中間層、４　、２１．
３１．４３．６４．７１．９２・・・感光性樹脂層、４
ａ、　２１ｂ、　３１ｂ、　４３ａ、　７１ｂ−感光性
樹脂層４の表面層（溶呂層） ４ｂ、　２１ｃ、　３１ｃ、　４３ｂ−難溶化層、４ｃ
、　２１ｄ、　３１ｄ、　４３ｃ、　７１ｃｍ感光性樹
脂パターン、５．３２．９４・・マスク、　　６，３３
・・・露光光、７　、２１ａ、　９６−照射領域、　８
−　Ｘｅ　−Ｈｇランプ、９・・・グラフト重合層、　
　２２．９５・・・放射線。 ３１ａ・・・パターン形成領域、４２・・・シリコン酸
化膜、７１ａ、　９３・・・難溶化層、　　　９１・・
・基板、９２ａ・・・感光性樹脂層９２の表面部分、９
７・・露光部と非露光部の境界線。 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 第 図 ■従シ遁す文引役トた桿も（ｒ＝３．０２）實光恰関（
ｍｓｅｃ） 第３図 第 図 １．９０ ２．７５　　２，２４２，２６２．３１　２．３８現イ
象デｎ〔■（で−＝ヲｌ　Ｏｔ、）第 図 第 図 第 図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）基体上に感光性樹脂の薄膜を形成する工程と、こ
   の感光性樹脂の薄膜の表面をアルカリ現像液にさらすこ
   とにより、前記感光性樹脂の薄膜の全体をアルカリ難溶
   化する工程と、前記難溶化した感光性樹脂の薄膜をパタ
   ーン露光する工程と、その後現像することにより感光性
   樹脂のパターンを形成する工程と、このパターン上に選
   択的に堆積層を形成する工程とを含むことを特徴とする
   パターン形成方法。
2. （２）前記感光性樹脂の薄膜を形成した後、この感光性
   樹脂の薄膜のパターン形成予定領域を含む表面部分に対
   して放射線を照射す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. （３）前記パターン上に形成する堆積層は、グラフト重
   合により形成したレジスト層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. （４）前記現像時の感光性樹脂の薄膜の厚みは８００Å
   以下としたことを特徴とする請求項（１）記載のパター
   ン形成方法。
5. （５）基体上に感光性樹脂の薄膜を形成する工程と、こ
   の感光性樹脂の薄膜をパターン露光する工程と、その後
   、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドを主成
   分とする２．１５％乃至２．３８％の濃度の有機アルカ
   リ現像液又はコリンを主成分とする２．５７％乃至３．
   １５％の濃度の有機アルカリ現像液で現像を行い、感光
   性樹脂のパターンを形成する工程とを含むパターン形成
   方法。
6. （６）前記現像時の感光性樹脂の薄膜の厚みは８００Å
   以下とし、前記形成されたパターン上に選択的に堆積層
   を形成する工程を含むことを特徴とする請求項（５）記
   載のパターン形成方法。