JPH06132215A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 化学増感型ポジレジストパターンの形成方法
に関し，レジスト表面の難溶化層を除去し，安定，簡易
に高解像を達成することを目的とする。 【構成】 露光後に増感反応促進のため加熱するＰＥＢ
(Post Exposure Baking)工程を経てから現像して化学増
感型ポジレジストパターン７を形成する工程を有する半
導体装置の製造方法において，該ＰＥＢ工程終了前に，
被加工層１上に堆積された該化学増感型ポジレジスト２
の全面に補助光６を照射して該化学増感型ポジレジスト
２表面に表面露光層４を形成する工程と，該化学増感型
ポジレジストパターン７を形成すると同時に，該表面露
光層４を除去する現像工程とを有することを特徴として
構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関し，特にフォトリソグラフィによる化学増感型ポジレ
ジストパターンの形成方法に関する。

【０００２】近年，高度に集積された半導体装置の製造
で用いられる微細レジストパターンの形成には，解像度
を向上するために波長の短いＫｒＦエキシマレーザの使
用が検討されている。

【０００３】しかし，かかる短波長光源は強度が弱く，
短波長用レジストとして，感度を向上するために化学増
感型ポジレジストが多く用いられる。このため，化学増
感型ポジレジストを精密な微細レジストパターンに形成
する方法が必要とされている。

【０００４】

【従来の技術】化学増感型ポジレジストは，露光により
レジスト内に触媒となる物質，例えば酸（水素イオン）
を発生し，その後に加熱するＰＥＢ(Post Exposure Bak
ing)によって，この酸の触媒作用により現像液に易溶な
レジストに変換されることで増感する。

【０００５】従来，化学増感型レジストをフォトリソグ
ラフィによりパターン形成する場合，パターン断面がＴ
字型になるいわゆるＴトップ現象を生ずるために解像度
が劣化するという問題があった。以下，従来のレジスト
パターン形成方法について説明する。

【０００６】図２は従来の実施例工程断面図であり，フ
ォトリソグラフィにおける化学増感型レジストパターン
の形成過程を表している。従来の化学増感型レジストの
パターン形成は，図２（ａ）を参照して，先ず，基板
（図示されていない。）上に形成された被加工層１表面
に，化学増感型レジストを例えばスピン塗布により塗布
する。

【０００７】次いで，パターン形状を転写するために光
５をレジスト２に照射して露光し，レジスト２の除去さ
れるべき部分を露光部２ｂと，レジスト２の残されるべ
き部分を未露光部２ａとする。この露光部２ｂには露光
時に発生した酸が含まれている。

【０００８】次いで，図２（ｂ）を参照して，露光され
たレジスト２をＰＥＢする。このとき，露光部２ｂはそ
の内部に含まれる酸が触媒となり現像液に対して易溶性
に変換される。他方，未露光部２ａは難溶性のままであ
る。

【０００９】しかし，触媒となる酸は，レジスト表面部
が大気中からの汚染物質により中和され，或いは表面か
ら容易に蒸発するため，露光からＰＥＢの途中に至る間
に露光部２ｂ表層の触媒濃度が小さくなる。このため，
ＰＥＢの後に，露光部２ｂの表層は現像液に難溶性の難
溶化層３となる。

【００１０】かかる難溶化層３を生じたレジスト２を現
像してレジストパターン７を形成すると，図２（ｃ）を
参照して，易溶性に変換された露光部２ｂは現像液に溶
解して除去されるが，露光部２ｂの表面に形成された難
溶化層３はレジストパターン７の上面を架橋する薄層と
して残留する。このため，レジストパターン７断面はＴ
字状となり，解像度が劣化する。また，架橋の面積が大
きい場合には現像液の循環が不十分となり，露光部２ｂ
の現像が不完全となる。従って，レジストの解像度はよ
り悪化する。

【００１１】上記Ｔトップ現象を防止しレジストの解像
度を向上するために，レジスト上に予め樹脂膜をコーテ
ングして露光，ＰＥＢをする方法が考案された。この方
法では，レジスト表面が大気に暴露されることがないの
で，露光により発生した触媒が中和，蒸発することがな
く難溶化層が生成されず，従ってＴトップ現象は起こら
ない。なお，現像前又は現像中にコーテングした樹脂膜
を除去する。

【００１２】しかし，樹脂膜をコーテングする方法は，
樹脂膜とレジストとの界面で混合，反応を起こす場合が
ある。また，樹脂膜の厚さの不均一性に起因して光の干
渉又は吸収の分布を生じ，レジストの露光が不均一にな
るという問題がある。さらに，工程が増加し，材料の費
用も増加するという不都合を生じる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上述したように，従来
の半導体装置の製造方法では，化学増感型ポジレジスト
の表面を雰囲気中に晒しているため，露光により発生し
た触媒はレジスト表面で減少して難溶化層を形成し，こ
のため，現像されたレジストパターンがＴ字型断面に形
成される結果，解像度が劣化するという問題があった。

【００１４】また，樹脂膜でコーテングする方法は，樹
脂膜とレジストとが混合，反応するためプロセスが安定
しない，また樹脂膜の厚さの不均一さのため露光むらを
生ずる，さらには工程，費用が増加するという問題があ
る。

【００１５】本発明は，化学増感型ポジレジストの表面
の触媒の減少を追加的に補助的露光をして補償すること
により，難溶化層の生成を防止し，安定にかつ簡易に高
解像度のレジストパターンを形成できる半導体装置の製
造方法を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の実施例断
面工程図であり，露光乃至現像までの化学増感型ポジレ
ジストのパターン形成工程を表している。

【００１７】上記課題を解決するための本発明の構成
は，図１を参照して，露光後に増感反応促進のため加熱
するＰＥＢ(Post Exposure Baking)工程を経てから現像
して化学増感型ポジレジストパターン７を形成する工程
を有する半導体装置の製造方法において，該ＰＥＢ工程
終了前に，被加工層１上に堆積された該化学増感型ポジ
レジスト２の全面に補助光６を照射して該化学増感型ポ
ジレジスト２表面に表面露光層４を形成する工程と，該
化学増感型ポジレジストパターン７を形成すると同時
に，該表面露光層４を除去する現像工程とを有すること
を特徴として構成する。

【００１８】

【作用】本発明の構成では，図１（ｃ）を参照して，レ
ジスト２堆積後からＰＥＢ前の間に，又はＰＥＢと同時
に，レジスト２全面に補助光６を照射してレジスト２表
面を十分に露光された表面露光層４とする。従って，こ
の表面露光層４は触媒を多く含むからＰＥＢで増感さ
れ，その後にする現像により完全に除去される。

【００１９】他方，露光後のレジスト２表面に難溶化層
３が発生しても，露光後にする補助光６の照射により難
溶化層３が露光され内部に触媒を生成するため，このレ
ジスト２表面に形成された難溶化層３は表面露光層４に
転換され消失する。

【００２０】また，露光前に補助光６を照射してレジス
ト２表面を表面露光層４とすることもできる。この場合
は，露光前に予め多量の触媒が表面露光層４内に生成さ
れているから，後の露光により生成された触媒が消失す
る以上の量の触媒がＰＥＢの際に表面露光層４内に保持
されており，このため難溶化層３は形成されない。

【００２１】結局本発明では，レジスト２の表面は表面
露光層４となり現像時に除去されるから，レジスト２表
面に難溶化層３が形成される余地がなく，従ってレジス
トパターン７の断面がＴ字型に形成されることがないか
ら，レジストパターン７を高い解像度をもって形成する
ことができるのである。

【００２２】なお，表面露光層の効果は触媒の中和又は
蒸発の進行とともに時間を経るにつれ減少する。従っ
て，表面露光層の形成はＰＥＢの直前又は同時に行うこ
とが好ましい。

【００２３】上述した表面露光層４を形成するには，補
助光６は表面で十分な露光量を与え，かつレジスト内部
の露光量は臨界露光量以下でなければならない。さら
に，露光量が多量に過ぎると現像後のレジスト膜厚が薄
くなり，逆に少量では難溶化層が形成される。

【００２４】かかる適切な露光量を簡便に与えるには，
レジスト内での吸収が大きな補助光を，例えばパターン
の露光に用いる露光用光５よりも短波長光を使用するこ
とが好ましい。短波長の補助光は，レジストの極く薄い
表面層で殆どのエネルギが吸収され，表面露光量は多く
ても内部の露光量は少ないからである。なお，このとき
表面露光層は薄く形成されるから，現像での膜厚減少が
少ない。

【００２５】

【実施例】本発明を実施例を参照して説明する。以下，
図１（ａ）を参照して，半導体回路が製造されたシリコ
ン基板（図示されていない。）上に堆積した被加工層
１，例えばＡｌ層を選択的にエッチングするためのマス
クを形成する実施例について説明する。

【００２６】図１（ａ）を参照して，被加工層１表面に
化学増感型ポジレジスト２を厚さ１μｍにスピン塗布す
る。次いで，９０℃，９０秒のプリベイキングを行い，
その後露光する。

【００２７】露光は，波長２４８nmのＫｒＦエキシマレ
ーザを光源とする開口数０．４５のステッパーを用い，
ライン・アンド・スペースからなるパターンを転写し
た。この露光により，レジスト２のスペース領域は露光
されて露光部２ｂとなり，ライン領域は未露光部２ａの
まま残される。

【００２８】次いで，図１（ｂ）を参照して，大気中に
放置する間に露光部２ｂ表面に形成された難溶化層３を
消去するために，図１（ｃ）を参照して，補助光６をレ
ジスト全面に照射して，レジスト２表面に表面露光層４
を形成する。

【００２９】補助光６は，例えば水銀ランプを光源とす
ることができる。次いで，１３０℃，６０秒のＰＥＢを
行い，その後，現像する。この現像により，レジスト２
表面の表面露光層は溶解し，続いてその下にある露光部
２ｂが溶解し，その結果，図１（ｄ）を参照して，未露
光部２ａが残留してライン状のレジストパターン７を形
成する。

【００３０】本実施例では，０．３０μｍのライン・ア
ンド・スペースを解像することができた。これは，従来
法では０．４５μｍまでしか解像できなかったことと比
較すると，０．１５μｍの解像度の向上がなされてい
る。

【００３１】このように本実施例では，露光部２ｂ表面
の難溶化層３は現像時には消失しているから，露光部２
ｂを庇状に覆う難溶化層３からなる架橋を生ずることが
なく，高い解像度でライン・アンド・スペースのパター
ンを形成することができる。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば，レジストをコーテング
することなくかつレジスト表面に難溶化層を形成するこ
となく化学増感型ポジレジストを露光し現像することが
できるので，安定にかつ簡易に高解像度のレジストパタ
ーンを形成できる半導体装置の製造方法を提供でき，半
導体装置の性能向上に寄与するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例断面工程図

【図２】 従来の実施例断面工程図

【符号の説明】

１ 被加工層 ２ レジスト ２ａ 未露光部 ２ｂ 露光部 ３ 難溶化層 ４ 表面露光層 ５ 露光用光 ６ 補助光 ７ レジストパターン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 露光後に増感反応促進のため加熱するＰ
   ＥＢ(Post ExposureBaking)工程を経てから現像して化
   学増感型ポジレジストパターン（７）を形成する工程を
   有する半導体装置の製造方法において， 該ＰＥＢ工程終了前に，被加工層（１）上に堆積された
   該化学増感型ポジレジスト（２）の全面に補助光（６）
   を照射して該化学増感型ポジレジスト（２）表面に表面
   露光層（４）を形成する工程と， 該化学増感型ポジレジストパターン（７）を形成すると
   同時に，該表面露光層（４）を除去する現像工程とを有
   することを特徴とする半導体装置の製造方法。