JPH06188184A - レジスト膜の加熱方法およびパターン形成方法 - Google Patents

レジスト膜の加熱方法およびパターン形成方法

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JPH06188184A
JPH06188184A JP4340072A JP34007292A JPH06188184A JP H06188184 A JPH06188184 A JP H06188184A JP 4340072 A JP4340072 A JP 4340072A JP 34007292 A JP34007292 A JP 34007292A JP H06188184 A JPH06188184 A JP H06188184A
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JP
Japan
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resist film
resist
substrate
heating
pattern
Prior art date
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Pending
Application number
JP4340072A
Other languages
English (en)
Inventor
Norihiko Samoto
典彦 佐本
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/16Coating processes; Apparatus therefor
    • G03F7/168Finishing the coated layer, e.g. drying, baking, soaking

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 紫外線感光レジスト膜において、紫外光によ
る露光,現像後にアンダーカットパターンを形成する。 【構成】 レジスト32内部に温度分布を生ぜしめるた
めに、加熱されたホットプレート33にレジスト32を
接触することのない位置まで接近させ、1秒以下の時間
保持した後、再びホットプレートからの影響を受けない
位置までレジスト32を離す。加熱時にこの温度分布を
発生させることにより、レジスト32は、表面から基板
31方向に向かって徐々に現像速度が速くなる性質を持
つようになる。この結果、露光現像後、パターンとして
アンダーカット形状を形成することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レジスト膜の加熱方法
に関し、紫外線感光レジスト膜において、露光現像液の
パターンとして、アンダーカットパターンを形成する方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】レジスト膜を用いたリフトオフ法による
金属電極の形成方法として、特開平2−239613号
公報「微細パターンの形成方法」に記載されるような金
属電極の形成方法が知られている。前記公報記載の微細
パターンの形成方法を図5に示す。基板41表面にレジ
スト膜42が被着され、この膜には、所望パターンにて
選択露光が施されている。また、基板41裏面は20℃
に維持された真空チャック43に保持されている。さら
に、レジスト膜42が攪拌および温度調整機能付きの槽
44に収容された現像液45の液面に接触すべく配置さ
れる。そして、レジスト膜42に、その厚み方向に温度
差が付与され、現像後、アンダーカット(オーバーハン
グ)状の開口を形成することができるようになってい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】以上述べた従来の方法
は、レジスト膜によってアンダーカット形状を形成する
方法として、レジスト膜表面に接触する現像液とウェハ
を保持している真空チャックとの間に温度差を発生させ
て、現像時にアンダーカット形状を形成する方法である
が、現像中はレジスト膜に接触する現像液が常に恒温状
態に保たれており、さらに、レジスト膜の膜厚が通常数
μmであること、現像に要する時間が分単位であること
を考慮すると、レジスト膜と現像液の接触面は、現像液
温にほぼ等しくなるため、現実にアンダーカット形状を
形成しようとすれば、極めて短時間での現像処理を必要
とするという欠点を有していた。
【0004】本発明の目的は、このような従来の欠点を
除去せしめて、UVレジスト膜において、アンダーカッ
ト形状を形成する方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明では、基板上に塗
布形成されたレジスト膜を加熱する際に、レジスト膜上
面に熱源をレジスト膜に接触しないように設置し、レジ
スト膜内部にレジスト膜表面からレジスト膜と基板の界
面方向に向かって温度が低下する温度分布を形成する。
この時、露光現像後に形成される上部開口部および下部
開口寸法をさらに小さくしたい場合は、この加熱処理の
前に、レジスト膜をレジスト膜のガラス転移点温度以下
で通常加熱を行ってもよい。ここでいう通常加熱とは、
レジスト膜内に、意図的には温度分布をつくらない加熱
処理のことである。上記加熱処理の後、所望のパターン
を紫外光によりレジスト膜上に転写し、現像することに
よりレジストパターンを形成する。また、必要に応じ
て、現像した後、遠紫外光でレジスト膜全面を露光する
ことによりレジスト膜の耐熱性を向上させてもよい。
【0006】
【作用】本発明の方法では、レジスト膜加熱時、レジス
ト膜内部に温度分布を形成することにより、現像時にお
けるレジスト膜各点での現像液に対する溶解速度を変化
させる。ノボラック樹脂と感光剤ナフトキノンジアジド
で構成されるノボラック系レジストにおけるこの現象
は、以下の2つの原因によると考えられている。光によ
る感光あるいは130℃以上の加熱により、ジアド基は
窒素(N2 )を脱離してケテンに変化した後、レジスト
中の残留水分と反応してインデンカルボン酸に変化す
る。このインデンカルボン酸は、ノボラック系のレジス
トの現像液に対する対現像液耐性を低下させる。しかし
ながら、レジスト中における残留水分が少ない場合は、
ケテンは、インデンカルボン酸に変化せず、ノボラック
樹脂と結合、あるいは、ナフトキノンジアジドと反応
し、ノボラック系レジストは現像液に対して離溶化す
る。また、180℃以上で加熱した場合、ノボラック樹
脂同士が架橋現象を起こし、すなわち、ノボラック樹脂
の分子量増加に伴う現像液に対する離溶化現象を引き起
こす。従って、130℃以上の加熱によるレジスト中の
残留成分の低下あるいは180℃以上の加熱によるノボ
ラック樹脂の架橋現象、あるいはこの二現象を同時に発
生させることにより、ノボラック系レジストを現像液に
対して難溶化させることができる。この場合、レジスト
膜表面側が、レジスト基板界面より加熱温度が高く設定
されるので、レジスト膜に対する溶解速度はレジスト基
板界面方向に進むに従って大きくなる。従って、レジス
ト膜における紫外光の吸収がレジスト表面で大きく、レ
ジスト基板界面で小さいことを考慮すれば、この紫外光
の吸収分布を補償する様に、レジスト膜内に温度分布を
形成すれば、所望のパターンを露光後、現像を行うこと
により、基板に対してエッジの垂直なパターンあるいは
アンダーカット形状パターンを実現することができる。
また、温度分布は、レジスト膜厚によって制御可能であ
るため、レジスト膜上面での開口寸法とレジスト基板界
面における開口寸法を制御することが可能である。
【0007】
【実施例】次に図面を参照して、本発明の実施例につい
て説明する。図1は、現像特性を示す曲線図、図2は、
レジスト膜内部の温度分布を示す図、図3および図4
は、本発明を示す工程別断面図である。
【0008】図1は、現像に要する時間のレジスト膜の
ベーク時間および温度依存性を示したものである。使用
したレジスト膜は、2μm厚のAZ−1370SFレジ
スト(ヘキストジャパン社製)である。ベーキング時間
が90秒,180秒,360秒の3種のレジストについ
て調べた。この結果によれば、ベーク後の現像に要する
時間は、105℃以上のプリベークでは、プリベーク温
度およびその時間が増加するに従って、レジスト膜は現
像されにくくなることが示された。したがって、プリベ
ーク処理をレジスト膜に施す際に、レジスト膜内部に温
度分布を形成すれば、露光後現像により、アンダーカッ
ト形状を実現することが可能となる。
【0009】図2は、2μm厚のレジスト膜をガリウム
砒素基板(厚さ350μm)に塗布形成した際に、2μ
m厚のレジスト膜中に温度分布を形成するのに必要なベ
ーキング時間を推定するために、Schmitの図式解
法という方法によりシミュレートしたものである。26
0℃のホットプレートが、レジスト膜表面から仮想的に
0.74μm離れており、かつベーク前のウェハ温度が
30℃であったと仮定すると、1秒のベーキングでウェ
ハ内に約10℃の温度差を有する温度分布が形成できる
ことが示される。また、0.5秒のベーキングでは、ウ
ェハ内におおよそ17℃の温度差を有する温度分布が形
成できることが示された。このシミュレーションでは、
レジスト膜の熱伝導率として、0.16×10-2W/c
m・℃、また、GaAsの熱伝導率として、0.46W
/cm・℃を用いて計算した。
【0010】したがって、少なくとも105℃以上の高
温にレジスト膜表面が加熱された上で温度分布が形成さ
れれば、アンダーカット形状が形成されることになる。
【0011】以上の知見をもとに、2μm程度のレジス
ト膜厚の内部に10℃以上の温度分布を形成するため、
1秒以下のベークを行うことを前提に、アンダーカット
形状を形成の工程を、図3および図4を参照して説明す
る。
【0012】まず、図3(a)に示すように、基板31
上にレジスト膜32(例えば、ヘキストジャパン社製A
Z−1370SF)を所望の厚さ(例えば、2μm)に
塗布形成した後、図3(b)に示すように、105℃以
上の温度に加温された(例えば、350℃)ホットプレ
ート33に、前記レジスト膜塗布後の基板31をレジス
ト膜32表面がホットプレート33側になるように設置
した後、図3(c)に示すように、前記レジスト膜塗布
後の基板31をホットプレート33に30cm/秒の平
均速度で接近させ、ホットプレート33に接触しない位
置(例えばホットプレートレジスト間距離200μm)
に、このレジスト膜塗布後の基板31を設置し、1秒以
下の時間(たとえば、0.5秒)にこの基板31を保持
し、次いで、図4(d)に示すように、レジスト膜塗布
基板31をホットプレート33から30cm/秒の平均
速度で離す。次いで、図4(e)に示すように、所望の
パターンを、ベーク終了後、ウェハ31上に紫外光34
により露光した後、図4(f)に示すように、現像を行
うことにより、所望パターンをアンダーカットパターン
形状35とすることができる。
【0013】0.5μmパターンのマスクにより、ホッ
トプレート(350℃設定)とレジスト膜の間隔を変え
て露光した際の、1.8μm厚さのAZ−1370SF
レジストにおけるアンダーカット形状の開口の上部開口
寸法と下部開口寸法を表1にしたものを示す。
【0014】
【表1】
【0015】この表における誤差は、距離において±2
5μm、開口寸法においては、±0.12μmである。
また、ホットプレート温度が230℃および260℃で
ある場合の開口寸法は、次の表2のようになる。
【0016】
【表2】
【0017】以上の表2からわかるように、上部開口寸
法と下部開口寸法は、独立には設定できないが、ホット
プレート温度とホットプレート−レジスト間距離を適当
に選ぶことあるいは予め85℃で通常加熱しておくこと
により、所望の上部開口寸法と下部開口寸法を有するア
ンダーカット形状のパターンを形成することが可能とな
る。
【0018】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明はこれらに限定されるものではなく、本発明の範囲内
で種々の変形,変更が可能である。
【0019】例えば、必要に応じて、レジスト膜32内
に温度分布を形成する手続きの前に、コンベクションオ
ーブンやプロキシミティベーク装置により、プリベーク
処理を行うことが可能である。
【0020】また、同様に、必要に応じて、上記プロセ
スによりレジスト膜パターンを形成した後、遠紫外光の
照射によりレジスト膜パターンのハードニングによる耐
熱性増加を図ることが可能である。
【0021】また、上述の実施例ではホットプレートを
静止し、基板を移動したが、基板を静止しておきホット
プレートの方を移動させてもよい。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、リフトオフ法における
下地パターンとしてレジスト膜を用い、加熱時にレジス
ト膜の厚さ方向に温度差を付与した後、所望のパターン
を露光して現像するだけで、リフトオフに有利なアンダ
ーカット形状の開口を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】現像に要する時間のゲート温度およびベーク時
間依存性を示した図である。
【図2】Schmitの図式解法によるレジスト内温度
分布を示した図である。
【図3】本発明による工程を説明するための断面図であ
る。
【図4】本発明による工程を説明するための断面図であ
る。
【図5】従来の製造工程例を示す断面図である。
【符号の説明】
31 基板 32 レジスト膜 33 ホットプレート 34 紫外光 35 アンダーカットパターン 41 基板 42 レジスト膜 43 真空チャック 44 攪拌および温度調整機能付きの槽 45 現像液

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上に塗布形成されたレジスト膜を加熱
    する際に、レジスト膜上面に熱源を前記レジスト膜に接
    触しないように設置し、前記レジスト膜内部にレジスト
    膜表面から前記レジスト膜と前記基板の界面方向に向か
    って温度が低下する温度分布を形成することを特徴とす
    るレジスト膜の加熱方法。
  2. 【請求項2】前記熱源と前記レジスト膜とを、接触する
    ことのない位置まで接近させ、所定の時間保持した後、
    前記レジストが前記熱源から影響を受けない位置まで離
    すことを特徴とする請求項1記載のレジスト膜の加熱方
    法。
  3. 【請求項3】前記熱源および前記レジスト膜の一方を静
    止し、他方を移動させることを特徴とする請求項2記載
    のレジスト膜の加熱方法。
  4. 【請求項4】前記基板上に塗布形成された前記レジスト
    膜を加熱する際に、予め前記レジスト膜をレジスト膜の
    ガラス転移点温度以下でベーキングすることを特徴とす
    る請求項1,2または3記載のレジスト膜の加熱方法。
  5. 【請求項5】請求項1,2,3または4記載のレジスト
    膜の加熱方法により、前記基板上に塗布形成された前記
    レジスト膜に対して、少なくとも、前記レジスト膜内部
    にレジスト膜表面からレジスト膜と基板の界面方向に向
    かって温度が低下する温度分布を形成した後、所望のパ
    ターンを露光により前記レジスト膜上に転写し、現像す
    ることによりレジストパターンを形成することを特徴と
    するパターン形成方法。
  6. 【請求項6】前記所望パターンの露光は、紫外光により
    行うことを特徴とする請求項5記載のパターン形成方
    法。
  7. 【請求項7】請求項1,2,3または4記載のレジスト
    膜の加熱方法により、前記基板上に塗布形成された前記
    レジスト膜に対して、少なくとも、前記レジスト膜内部
    にレジスト膜表面からレジスト膜と基板の界面方向に向
    かって温度が低下する温度分布を形成した後、所望のパ
    ターンを第1の露光によりレジスト膜上に転写し、現像
    した後、第2の露光により前記レジスト膜全面を露光す
    ることによりレジスト膜の耐熱性を向上させることを特
    徴とするレジストパターン形成方法。
  8. 【請求項8】前記第1の露光は、紫外光により行い、前
    記第2の露光は、遠紫外光により行うことを特徴とする
    請求項7記載のパターン形成方法。
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US08/353,990 US5498769A (en) 1992-12-21 1994-12-06 Method for thermally treating resist film and forming undercut pattern

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