JPH0669120A - 微細レジストパターンの形成方法 - Google Patents
微細レジストパターンの形成方法Info
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- JPH0669120A JPH0669120A JP4221444A JP22144492A JPH0669120A JP H0669120 A JPH0669120 A JP H0669120A JP 4221444 A JP4221444 A JP 4221444A JP 22144492 A JP22144492 A JP 22144492A JP H0669120 A JPH0669120 A JP H0669120A
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10S430/151—Matting or other surface reflectivity altering material
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、高精度で微細パターンを形成する
ことができるように改良された、微細レジストパターン
の形成方法を得ることを最も主要な特徴とする。 【構成】 基板の上に、ナフトキノンジアジドとノボラ
ック樹脂とを含むポジ型フォトレジスト１を塗布する。
ポジ型フォトレジスト１の上に、アルカリ性に調整され
たレジスト上層反射防止膜９を塗布する。レジスト上層
反射防止膜９が塗布されたポジ型フォトレジスト１に向
けて、光を選択的に照射する。ポジ型フォトレジスト１
を現像する。
ことができるように改良された、微細レジストパターン
の形成方法を得ることを最も主要な特徴とする。 【構成】 基板の上に、ナフトキノンジアジドとノボラ
ック樹脂とを含むポジ型フォトレジスト１を塗布する。
ポジ型フォトレジスト１の上に、アルカリ性に調整され
たレジスト上層反射防止膜９を塗布する。レジスト上層
反射防止膜９が塗布されたポジ型フォトレジスト１に向
けて、光を選択的に照射する。ポジ型フォトレジスト１
を現像する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、一般に微細レジスト
パターンの形成方法に関するものであり、より特定的に
は、高精度で微細レジストパターンを形成できるように
改良された、微細レジストパターンの形成方法に関す
る。
パターンの形成方法に関するものであり、より特定的に
は、高精度で微細レジストパターンを形成できるように
改良された、微細レジストパターンの形成方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図１は、ＡＲＣＯＲ（Ａｎｔｉ Ｒｅｆ
ｌｅｃｔｉｖｅ Ｃｏａｔｉｎｇ ｏｎ Ｒｅｓｉｓ
ｔ）法の原理図である。
ｌｅｃｔｉｖｅ Ｃｏａｔｉｎｇ ｏｎ Ｒｅｓｉｓ
ｔ）法の原理図である。
【０００３】図１を参照して、ポジ型フォトレジスト１
の上にレジスト上層反射防止膜２が形成されている。レ
ジスト上層反射防止膜２の上には空気３が存在する。ポ
ジ型フォトレジスト１の屈折率をｎR としたとき、反射
防止膜２の屈折率ｎA は、ｎ R の平方根とされる。反射
防止膜２の膜厚は、λexp ／４ｎA ×ｎとされる（λ
exp は、露光される光ｅ1 の波長である。ｎは奇数の整
数である。）。以上の条件を満足すると、空気３と反射
防止膜２との界面で反射されてポジ型フォトレジスト１
に向かう反射光ｅ2 と、反射防止膜２とポジ型フォトレ
ジスト１との界面で反射されてポジ型フォトレジスト１
に向かう反射光ｅ3 とは互いに打ち消し合い、その結
果、実質的反射がなくなる。
の上にレジスト上層反射防止膜２が形成されている。レ
ジスト上層反射防止膜２の上には空気３が存在する。ポ
ジ型フォトレジスト１の屈折率をｎR としたとき、反射
防止膜２の屈折率ｎA は、ｎ R の平方根とされる。反射
防止膜２の膜厚は、λexp ／４ｎA ×ｎとされる（λ
exp は、露光される光ｅ1 の波長である。ｎは奇数の整
数である。）。以上の条件を満足すると、空気３と反射
防止膜２との界面で反射されてポジ型フォトレジスト１
に向かう反射光ｅ2 と、反射防止膜２とポジ型フォトレ
ジスト１との界面で反射されてポジ型フォトレジスト１
に向かう反射光ｅ3 とは互いに打ち消し合い、その結
果、実質的反射がなくなる。
【０００４】ＡＲＣＯＲ法を用いると、通常のフォトレ
ジスト単層を用いるフォトリソグラフィにおいて問題と
なる、膜内多重反射効果が抑制される。
ジスト単層を用いるフォトリソグラフィにおいて問題と
なる、膜内多重反射効果が抑制される。
【０００５】すなわち、図２を参照して、曲線（１）
は、フォトレジスト単層を用いた場合のレジスト膜厚
と、レジストパターンの寸法との関係を示す。曲線
（２）は、ＡＲＣＯＲ法を用いた場合の、レジスト膜厚
と、レジストパターンの寸法との関係を示す。図より明
らかなように、ＡＲＣＯＲ法を用いると、レジストの膜
厚が変化しても、レジストパターンの寸法の変動は抑え
られ、ひいては、レジストパターンの寸法は安定化され
る。
は、フォトレジスト単層を用いた場合のレジスト膜厚
と、レジストパターンの寸法との関係を示す。曲線
（２）は、ＡＲＣＯＲ法を用いた場合の、レジスト膜厚
と、レジストパターンの寸法との関係を示す。図より明
らかなように、ＡＲＣＯＲ法を用いると、レジストの膜
厚が変化しても、レジストパターンの寸法の変動は抑え
られ、ひいては、レジストパターンの寸法は安定化され
る。
【０００６】ＡＲＣＯＲ法は、上述のように、膜内多重
反射効果を抑制する優れた方法であるが、図３を参照し
て、焦点ずれが生じた場合には、レジストの膜減りが生
じる。
反射効果を抑制する優れた方法であるが、図３を参照し
て、焦点ずれが生じた場合には、レジストの膜減りが生
じる。
【０００７】図３（ａ）は、最適焦点の場合の、レジス
トパターンの断面形状を表わし、図３（ｂ）は、焦点が
ずれた場合のレジストパターンの断面形状を示す。図３
（ｂ）を参照して、焦点がずれた場合、レジスト１の上
部１ａにおいて膜減りが生じている。
トパターンの断面形状を表わし、図３（ｂ）は、焦点が
ずれた場合のレジストパターンの断面形状を示す。図３
（ｂ）を参照して、焦点がずれた場合、レジスト１の上
部１ａにおいて膜減りが生じている。
【０００８】焦点ずれは、たとえば、図４を参照して、
段差を有する基板４の上に塗布されたポジ型フォトレジ
スト１に投影露光を行なう場合に生ずる。すなわち、図
４を参照して、Ａ部分に焦点を合わせた場合には、Ｂ部
分において焦点のずれが生じ、ポジ型フォトレジスト１
の上部１ａにおいて膜減りが生じる。
段差を有する基板４の上に塗布されたポジ型フォトレジ
スト１に投影露光を行なう場合に生ずる。すなわち、図
４を参照して、Ａ部分に焦点を合わせた場合には、Ｂ部
分において焦点のずれが生じ、ポジ型フォトレジスト１
の上部１ａにおいて膜減りが生じる。
【０００９】レジストの膜減りの問題は、ＣＥＬ技術
（Ｃｏｎｔｒａｓｔ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｐｈｏｔｏｌ
ｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）を採用する場合にも生じる。
（Ｃｏｎｔｒａｓｔ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｐｈｏｔｏｌ
ｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）を採用する場合にも生じる。
【００１０】ここで、簡単に、従来のＣＥＬ技術につい
て説明する。図５は、ＣＥＬ技術を採用した場合（ｂ）
と、ＣＥＬ技術を採用しない通常のフォトリソグラフィ
を比較した図である。
て説明する。図５は、ＣＥＬ技術を採用した場合（ｂ）
と、ＣＥＬ技術を採用しない通常のフォトリソグラフィ
を比較した図である。
【００１１】図５（ａ）（１）を参照して、基板４の上
にポジ型フォトレジスト１を塗布する。図５（ａ）
（３）を参照して、マスク５を用いて、ポジ型フォトレ
ジスト１に光を選択的に照射する。図５（ａ）（４）を
参照して、ポジ型フォトレジスト１を現像する。この方
法によると、図５（ａ）（４）に示すように、コントラ
ストが悪く、解像度が悪いという問題点があった。ＣＥ
Ｌ技術は、解像度を上げるために開発された技術であ
る。
にポジ型フォトレジスト１を塗布する。図５（ａ）
（３）を参照して、マスク５を用いて、ポジ型フォトレ
ジスト１に光を選択的に照射する。図５（ａ）（４）を
参照して、ポジ型フォトレジスト１を現像する。この方
法によると、図５（ａ）（４）に示すように、コントラ
ストが悪く、解像度が悪いという問題点があった。ＣＥ
Ｌ技術は、解像度を上げるために開発された技術であ
る。
【００１２】図５（ｂ）（１）を参照して、基板４の上
にポジ型フォトレジスト１を塗布する。図５（ｂ）
（２）を参照して、ポジ型フォトレジスト１の上にコン
トラストエンハンスメント層６を塗布する。特開平２−
２１２８５１号公報にも開示されているように、コント
ラストエンハンスメント層６は、露光前には露光波長に
対する吸収が大きいが、露光されるに伴って次第に吸収
が小さくなる、すなわち、光の透過率が高くなる材料
（光消色性色素成分と称する）を含有する層である。光
消色性色素成分としては、ジアゾニウム塩、スチルバゾ
リウム塩、アリールニトロソ塩類が知られている。被膜
形成成分としては、フェノール系樹脂等が用いられる。
にポジ型フォトレジスト１を塗布する。図５（ｂ）
（２）を参照して、ポジ型フォトレジスト１の上にコン
トラストエンハンスメント層６を塗布する。特開平２−
２１２８５１号公報にも開示されているように、コント
ラストエンハンスメント層６は、露光前には露光波長に
対する吸収が大きいが、露光されるに伴って次第に吸収
が小さくなる、すなわち、光の透過率が高くなる材料
（光消色性色素成分と称する）を含有する層である。光
消色性色素成分としては、ジアゾニウム塩、スチルバゾ
リウム塩、アリールニトロソ塩類が知られている。被膜
形成成分としては、フェノール系樹脂等が用いられる。
【００１３】図５（ｂ）（３）を参照して、マスク５を
用いて、ＣＥＬ層６が塗布されたポジ型フォトレジスト
１に向けて、光を選択的に照射する。図５（ｂ）（４）
を参照して、ポジ型フォトレジスト１を現像する。この
方法によると、ポジ型フォトレジスト１上に形成された
ＣＥＬ層６は露光部分で実質的に透明となり、ひいて
は、露光部分と未露光部分との間で、コントラストが増
強される。ひいては、解像度の良いレジストパターンが
得られる。
用いて、ＣＥＬ層６が塗布されたポジ型フォトレジスト
１に向けて、光を選択的に照射する。図５（ｂ）（４）
を参照して、ポジ型フォトレジスト１を現像する。この
方法によると、ポジ型フォトレジスト１上に形成された
ＣＥＬ層６は露光部分で実質的に透明となり、ひいて
は、露光部分と未露光部分との間で、コントラストが増
強される。ひいては、解像度の良いレジストパターンが
得られる。
【００１４】上述のＣＥＬ法は、高解像度のレジストパ
ターンが形成できるが、図６を参照して、焦点ずれを生
じた場合には、レジスト１の膜減りが生じるという問題
点があった。
ターンが形成できるが、図６を参照して、焦点ずれを生
じた場合には、レジスト１の膜減りが生じるという問題
点があった。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したとおり、
従来のフォトレジストを用いるリソグラフィにおいて
は、焦点ずれが生じた場合に、レジストの膜減りが生じ
るという問題点があった。特に、投影露光において、露
光時の焦点ずれによるレジストの膜減りが顕著であっ
た。レジストの膜減りの原因は、レジストの表面が現像
液に溶けやすいことに起因している。
従来のフォトレジストを用いるリソグラフィにおいて
は、焦点ずれが生じた場合に、レジストの膜減りが生じ
るという問題点があった。特に、投影露光において、露
光時の焦点ずれによるレジストの膜減りが顕著であっ
た。レジストの膜減りの原因は、レジストの表面が現像
液に溶けやすいことに起因している。
【００１６】それゆえに、この発明の目的は、上記のよ
うな問題点を解決するためになされたもので、露光時の
焦点ずれが生じた場合にも、レジストの膜減りを起こさ
ないように改良された微細レジストパターンの形成方法
を提供することにある。
うな問題点を解決するためになされたもので、露光時の
焦点ずれが生じた場合にも、レジストの膜減りを起こさ
ないように改良された微細レジストパターンの形成方法
を提供することにある。
【００１７】この発明の他の目的は、露光時の焦点ずれ
が生じた場合においても、レジストの膜減りを起こさな
いように改良されたＡＲＣＯＲ法を提供することにあ
る。
が生じた場合においても、レジストの膜減りを起こさな
いように改良されたＡＲＣＯＲ法を提供することにあ
る。
【００１８】この発明のさらに他の目的は、露光時の焦
点ずれが生じた場合においても、レジストの膜減りを起
こさないように改良されたＣＥＬ技術を提供することに
ある。
点ずれが生じた場合においても、レジストの膜減りを起
こさないように改良されたＣＥＬ技術を提供することに
ある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】この発明の第１の局面に
従うポジ型フォトレジストの形成方法においては、ま
ず、基板の上に、ナフトキノンジアジドとノボラック樹
脂とを含むポジ型フォトレジストを塗布する。上記ポジ
型フォトレジストの上に、該ポジ型フォトレジストの表
面を難溶化するために、アルカリ性に調整されたレジス
ト上層塗布膜を塗布する。上記レジスト上層塗布膜が塗
布された上記ポジ型フォトレジストに向けて光を選択的
に照射する。上記ポジ型フォトレジストを現像する。
従うポジ型フォトレジストの形成方法においては、ま
ず、基板の上に、ナフトキノンジアジドとノボラック樹
脂とを含むポジ型フォトレジストを塗布する。上記ポジ
型フォトレジストの上に、該ポジ型フォトレジストの表
面を難溶化するために、アルカリ性に調整されたレジス
ト上層塗布膜を塗布する。上記レジスト上層塗布膜が塗
布された上記ポジ型フォトレジストに向けて光を選択的
に照射する。上記ポジ型フォトレジストを現像する。
【００２０】この発明の第２の局面に従う微細レジスト
パターンの形成方法においては、まず、基板の上に、ナ
フトキノンジアジドとノボラック樹脂とを含むポジ型フ
ォトレジストを塗布する。上記ポジ型フォトレジストの
上に、アルカリ性に調整されたコントラストエンハンス
メント層を塗布する。上記コントラストエンハンスメン
ト層が塗布された上記ポジ型フォトレジストに向けて光
を選択的に照射する。上記ポジ型フォトレジスト層を現
像する。
パターンの形成方法においては、まず、基板の上に、ナ
フトキノンジアジドとノボラック樹脂とを含むポジ型フ
ォトレジストを塗布する。上記ポジ型フォトレジストの
上に、アルカリ性に調整されたコントラストエンハンス
メント層を塗布する。上記コントラストエンハンスメン
ト層が塗布された上記ポジ型フォトレジストに向けて光
を選択的に照射する。上記ポジ型フォトレジスト層を現
像する。
【００２１】この発明の第３の局面に従う微細レジスト
パターンの形成方法においては、まず、基板の上に、ナ
フトキノンジアジドとノボラック樹脂とを含むポジ型フ
ォトレジストを塗布する。上記ポジ型フォトレジストの
上に、アルカリ性に調整されたレジスト上層反射防止膜
を塗布する。上記レジスト上層反射防止膜が塗布された
上記ポジ型フォトレジストに向けて光を選択的に照射す
る。上記ポジ型フォトレジストを現像する。
パターンの形成方法においては、まず、基板の上に、ナ
フトキノンジアジドとノボラック樹脂とを含むポジ型フ
ォトレジストを塗布する。上記ポジ型フォトレジストの
上に、アルカリ性に調整されたレジスト上層反射防止膜
を塗布する。上記レジスト上層反射防止膜が塗布された
上記ポジ型フォトレジストに向けて光を選択的に照射す
る。上記ポジ型フォトレジストを現像する。
【００２２】
【作用】この発明の第１の局面に従う微細レジストパタ
ーンの形成方法によれば、ナフトキノンジアジドとノボ
ラック樹脂とを含むポジ型フォトレジストの上に、アル
カリ性に調整されたレジスト上層塗布膜を塗布するの
で、ポジ型フォトレジストの表面に含まれるナフトキノ
ンジアジドとノボラック樹脂が、レジスト上層塗布膜に
含まれるアルカリを触媒にして、架橋反応を起こして、
ひいては、ポジ型フォトレジストの表面が難溶物質に変
化する。
ーンの形成方法によれば、ナフトキノンジアジドとノボ
ラック樹脂とを含むポジ型フォトレジストの上に、アル
カリ性に調整されたレジスト上層塗布膜を塗布するの
で、ポジ型フォトレジストの表面に含まれるナフトキノ
ンジアジドとノボラック樹脂が、レジスト上層塗布膜に
含まれるアルカリを触媒にして、架橋反応を起こして、
ひいては、ポジ型フォトレジストの表面が難溶物質に変
化する。
【００２３】この発明の第２の局面に従う微細レジスト
パターンの形成方法によれば、ナフトキノンジアジドと
ノボラック樹脂とを含むポジ型フォトレジストの上に、
アルカリ性に調整されたコントラストエンハンスメント
層を塗布するので、ポジ型フォトレジストの表面に含ま
れるナフトキノンジアジドとノボラック樹脂が、コント
ラストエンハンスメント層に含まれるアルカリを触媒に
して、架橋反応を起こし、ひいては、ポジ型フォトレジ
ストの表面が難溶物質に変化する。
パターンの形成方法によれば、ナフトキノンジアジドと
ノボラック樹脂とを含むポジ型フォトレジストの上に、
アルカリ性に調整されたコントラストエンハンスメント
層を塗布するので、ポジ型フォトレジストの表面に含ま
れるナフトキノンジアジドとノボラック樹脂が、コント
ラストエンハンスメント層に含まれるアルカリを触媒に
して、架橋反応を起こし、ひいては、ポジ型フォトレジ
ストの表面が難溶物質に変化する。
【００２４】この発明の第３の局面に従う微細レジスト
パターンの形成方法によれば、ナフトキノンジアジドと
ノボラック樹脂とを含むポジ型フォトレジストの上に、
アルカリ性に調整されたレジスト上層反射防止膜を塗布
するので、ポジ型フォトレジストの表面に含まれるナフ
トキノンジアジドとノボラック樹脂が、レジスト上層反
射防止膜に含まれるアルカリを触媒として、架橋反応を
起こし、ひいては、ポジ型フォトレジストの表面が難溶
物質に変化する。
パターンの形成方法によれば、ナフトキノンジアジドと
ノボラック樹脂とを含むポジ型フォトレジストの上に、
アルカリ性に調整されたレジスト上層反射防止膜を塗布
するので、ポジ型フォトレジストの表面に含まれるナフ
トキノンジアジドとノボラック樹脂が、レジスト上層反
射防止膜に含まれるアルカリを触媒として、架橋反応を
起こし、ひいては、ポジ型フォトレジストの表面が難溶
物質に変化する。
【００２５】
【実施例】図７は、この発明の一実施例に係る微細レジ
ストパターンの形成方法の順序の各工程における半導体
装置の部分断面図である。
ストパターンの形成方法の順序の各工程における半導体
装置の部分断面図である。
【００２６】図７（ａ）を参照して、段差７を含む基板
４の上に酸化膜８を形成する。図７（ｂ）を参照して、
酸化膜８の上に、ナフトキノンジアジドとノボラック樹
脂を含むポジ型フォトレジスト１を塗布する。なお、ポ
ジ型フォトレジスト１を塗布する前に、酸化膜８の表面
をヘキサメチルジシラザン等により処理し、ポジ型フォ
トレジスト１と酸化膜８との密着力を強化してもよい。
４の上に酸化膜８を形成する。図７（ｂ）を参照して、
酸化膜８の上に、ナフトキノンジアジドとノボラック樹
脂を含むポジ型フォトレジスト１を塗布する。なお、ポ
ジ型フォトレジスト１を塗布する前に、酸化膜８の表面
をヘキサメチルジシラザン等により処理し、ポジ型フォ
トレジスト１と酸化膜８との密着力を強化してもよい。
【００２７】図７（ｃ）を参照して、ポジ型フォトレジ
スト１の上に、アルカリ性に調整されたレジスト上層反
射防止膜９を塗布する。レジスト上層反射防止膜９は、
ポリビニールアルコール系、ポリアクリル酸系、ポリビ
ニールアミン系等の水溶性高分子を含む。レジスト上層
反射防止膜９は、テトラメチルアンモニウムヒドロキシ
ド等の有機アルカリによって、ｐＨを約１０に調整され
ている。レジスト反射防止膜９の屈折率ｎA は、ポジ型
フォトレジスト１の屈折率ｎR の平方根に調整されてい
る。屈折率の調整は、フッ素を含む高分子またはフッ素
を含む界面活性剤を添加することによって行なわれる。
レジスト上層反射防止膜９の膜厚は、λ exp ／４ｎA ×
ｎ（λexp は露光する光の波長を表わしており、ｎは奇
数の整数である。）にされる。レジスト上層反射防止膜
９の膜厚は、スピンコートの回転数によって調整され
る。
スト１の上に、アルカリ性に調整されたレジスト上層反
射防止膜９を塗布する。レジスト上層反射防止膜９は、
ポリビニールアルコール系、ポリアクリル酸系、ポリビ
ニールアミン系等の水溶性高分子を含む。レジスト上層
反射防止膜９は、テトラメチルアンモニウムヒドロキシ
ド等の有機アルカリによって、ｐＨを約１０に調整され
ている。レジスト反射防止膜９の屈折率ｎA は、ポジ型
フォトレジスト１の屈折率ｎR の平方根に調整されてい
る。屈折率の調整は、フッ素を含む高分子またはフッ素
を含む界面活性剤を添加することによって行なわれる。
レジスト上層反射防止膜９の膜厚は、λ exp ／４ｎA ×
ｎ（λexp は露光する光の波長を表わしており、ｎは奇
数の整数である。）にされる。レジスト上層反射防止膜
９の膜厚は、スピンコートの回転数によって調整され
る。
【００２８】ナフトキノンジアジドとノボラック樹脂を
含むポジ型レジスト１の上に、アルカリ性に調整された
レジスト上層反射膜９を塗布するので、ポジ型レジスト
１の表面に含まれるナフトキノンジアジドとノボラック
樹脂が、レジスト上層反射防止膜９中に含まれるアルカ
リを触媒にして、図８に示すような、架橋反応を起こし
て、レジストの表面が難溶物質に変化する。
含むポジ型レジスト１の上に、アルカリ性に調整された
レジスト上層反射膜９を塗布するので、ポジ型レジスト
１の表面に含まれるナフトキノンジアジドとノボラック
樹脂が、レジスト上層反射防止膜９中に含まれるアルカ
リを触媒にして、図８に示すような、架橋反応を起こし
て、レジストの表面が難溶物質に変化する。
【００２９】図９は、ｐＨと、ナフトキノンジアジドと
ノボラック樹脂のジアゾカップリング反応率との関係を
示した図である。ナフトキノンジアジドとノボラック樹
脂とのジアゾカップリング反応率は、ｐＨ１０のところ
で、最大値を示す。
ノボラック樹脂のジアゾカップリング反応率との関係を
示した図である。ナフトキノンジアジドとノボラック樹
脂とのジアゾカップリング反応率は、ｐＨ１０のところ
で、最大値を示す。
【００３０】図７（ｃ）に戻って、レジスト上層反射防
止膜９とポジ型フォトレジスト１との密着性を高めるた
めに、８０〜１００℃の温度で、熱処理を行なってもよ
い。
止膜９とポジ型フォトレジスト１との密着性を高めるた
めに、８０〜１００℃の温度で、熱処理を行なってもよ
い。
【００３１】図７（ｄ）を参照して、マスク５を用い
て、レジスト上層反射防止膜９が塗布されたポジ型フォ
トレジスト１に向けて、光を選択的に照射する。
て、レジスト上層反射防止膜９が塗布されたポジ型フォ
トレジスト１に向けて、光を選択的に照射する。
【００３２】図７（ｅ）を参照して、ポジ型フォトレジ
スト１の現像を行なう。なお、現像の際、必要であれ
ば、上層反射防止膜９を除去するために、有機溶剤等で
ポリウェット処理を行なってもよい。図７（ｅ）を参照
して、ポジ型フォトレジスト１の現像によって、レジス
トのパターンが得られる。
スト１の現像を行なう。なお、現像の際、必要であれ
ば、上層反射防止膜９を除去するために、有機溶剤等で
ポリウェット処理を行なってもよい。図７（ｅ）を参照
して、ポジ型フォトレジスト１の現像によって、レジス
トのパターンが得られる。
【００３３】図１０に、アルカリ調整を行なっていない
上層反射防止膜を用いた場合（従来のＡＲＣＯＲ法）に
得られるレジストパターンの断面図（ａ）と、図７に示
す方法、すなわち、アルカリ調整を行なった上層反射防
止膜を用いた場合に得られるレジストパターンの断面図
（ｂ）とを、比較して示す。
上層反射防止膜を用いた場合（従来のＡＲＣＯＲ法）に
得られるレジストパターンの断面図（ａ）と、図７に示
す方法、すなわち、アルカリ調整を行なった上層反射防
止膜を用いた場合に得られるレジストパターンの断面図
（ｂ）とを、比較して示す。
【００３４】図１０（ｂ）から明らかなように、アルカ
リ調整を行なった上層反射防止膜を用いることにより、
レジスト１の膜減りが、低減される。
リ調整を行なった上層反射防止膜を用いることにより、
レジスト１の膜減りが、低減される。
【００３５】また、ＡＲＣＯＲ法を採用しているので、
膜内多重反射効果は抑制され、レジストの膜厚が変動し
ても、レジストパターンの寸法の変動は抑えられ、ひい
てはレジストパターンの寸法も安定化する。
膜内多重反射効果は抑制され、レジストの膜厚が変動し
ても、レジストパターンの寸法の変動は抑えられ、ひい
てはレジストパターンの寸法も安定化する。
【００３６】図１１は、この発明の他の実施例に係る、
微細レジストパターンの形成方法の順序の各工程におけ
る半導体装置の部分断面図であり、従来のＣＥＬ技術と
比較して図示されている。
微細レジストパターンの形成方法の順序の各工程におけ
る半導体装置の部分断面図であり、従来のＣＥＬ技術と
比較して図示されている。
【００３７】図１１（ａ）は、実施例に係る方法であ
り、図１１（ｂ）は、従来のＣＥＬ技術に係るものであ
る。
り、図１１（ｂ）は、従来のＣＥＬ技術に係るものであ
る。
【００３８】図１１（ａ）を参照して、ステップ１にお
いて、段差７を含む基板４の上に酸化膜８を形成する。
酸化膜８の上に、ナフトキノンジアジドとノボラック樹
脂とを含むポジ型フォトレジスト１を塗布する。
いて、段差７を含む基板４の上に酸化膜８を形成する。
酸化膜８の上に、ナフトキノンジアジドとノボラック樹
脂とを含むポジ型フォトレジスト１を塗布する。
【００３９】ステップ２を参照して、ポジ型フォトレジ
スト１を、８０〜１００℃の温度で、プリベークする。
スト１を、８０〜１００℃の温度で、プリベークする。
【００４０】ステップ３を参照して、ポジ型フォトレジ
スト１の上に、アルカリ性に調整されたコントラストエ
ンハンスメント層（ＣＥＬ層）１０を塗布する。ＣＥＬ
層は、特開平１−２３１０３８号公報、特開平１−２３
１０４０号公報、特開平２−２１２８５１号公報等にお
いて使用されているような、公知の光消色性色素成分お
よび膜形成成分を含む。ＣＥＬ層１０は、テトラメチル
アンモニウムヒドロキシド等の有機アルカリで、ｐＨ値
を約１０に調整される。
スト１の上に、アルカリ性に調整されたコントラストエ
ンハンスメント層（ＣＥＬ層）１０を塗布する。ＣＥＬ
層は、特開平１−２３１０３８号公報、特開平１−２３
１０４０号公報、特開平２−２１２８５１号公報等にお
いて使用されているような、公知の光消色性色素成分お
よび膜形成成分を含む。ＣＥＬ層１０は、テトラメチル
アンモニウムヒドロキシド等の有機アルカリで、ｐＨ値
を約１０に調整される。
【００４１】ナフトキノンジアジドとノボラック樹脂と
を含むポジ型フォトレジスト１の層の上に、アルカリ性
に調整されたＣＥＬ層１０を塗布するので、これらの層
間においてミキシングが生じる。このミキシング時に、
ポジ型フォトレジスト１の表面に含まれるナフトキノン
ジアジドとノボラック樹脂とが、ＣＥＬ層１０に含まれ
るアルカリを触媒にして、図８に示すようなジアゾカッ
プリング反応を起こして、ポジ型フォトレジスト１の表
面が難溶物質に変化する。
を含むポジ型フォトレジスト１の層の上に、アルカリ性
に調整されたＣＥＬ層１０を塗布するので、これらの層
間においてミキシングが生じる。このミキシング時に、
ポジ型フォトレジスト１の表面に含まれるナフトキノン
ジアジドとノボラック樹脂とが、ＣＥＬ層１０に含まれ
るアルカリを触媒にして、図８に示すようなジアゾカッ
プリング反応を起こして、ポジ型フォトレジスト１の表
面が難溶物質に変化する。
【００４２】ステップ４を参照して、ＣＥＬ層１０とポ
ジ型フォトレジスト１との密着性を高めるために、８０
〜１００℃の温度で、ＣＥＬ層１０をベークしてもよ
い。
ジ型フォトレジスト１との密着性を高めるために、８０
〜１００℃の温度で、ＣＥＬ層１０をベークしてもよ
い。
【００４３】ステップ５を参照して、マスク５を用い
て、コントラストエンハンスメント層が塗布されたポジ
型フォトレジスト１に向けて、光を選択的に照射する。
て、コントラストエンハンスメント層が塗布されたポジ
型フォトレジスト１に向けて、光を選択的に照射する。
【００４４】ステップ６を参照して、有機溶剤を用いる
プリウェット処理により、ＣＥＬ層１０を除去する。な
お、ＣＥＬ層は、水溶性の材料で形成されているので、
次の現像工程において除去できるならば、このプリウェ
ット処理は省略することが可能である。
プリウェット処理により、ＣＥＬ層１０を除去する。な
お、ＣＥＬ層は、水溶性の材料で形成されているので、
次の現像工程において除去できるならば、このプリウェ
ット処理は省略することが可能である。
【００４５】ステップ７を参照して、ポジ型フォトレジ
スト１の現像を行なう。図１１（ｂ）は、従来のＣＥＬ
技術であり、ＣＥＬ層６がアルカリ性に調整されていな
い点を除いて、他のすべての条件は、本実施例と同様に
して行なった。
スト１の現像を行なう。図１１（ｂ）は、従来のＣＥＬ
技術であり、ＣＥＬ層６がアルカリ性に調整されていな
い点を除いて、他のすべての条件は、本実施例と同様に
して行なった。
【００４６】図１１（ａ）と（ｂ）を比較参照して、ア
ルカリ性に調整されたコントラストエンハンスメント層
を用いると、焦点ずれが生じても、ポジ型フォトレジス
トの膜減りは生じない。一方、従来のＣＥＬ層を用いた
場合には、図１１（ｂ）に示すように、ポジ型フォトレ
ジストの膜減りが生じている。
ルカリ性に調整されたコントラストエンハンスメント層
を用いると、焦点ずれが生じても、ポジ型フォトレジス
トの膜減りは生じない。一方、従来のＣＥＬ層を用いた
場合には、図１１（ｂ）に示すように、ポジ型フォトレ
ジストの膜減りが生じている。
【００４７】なお、上記実施例では、ＡＲＣＯＲ法、Ｃ
ＥＬ技術に本発明を適用する場合を例示したが、この発
明はこれに限られない。すなわち、ポジ型フォトレジス
トを高精度にパターンするために、該ポジ型フォトレジ
ストの上に塗布されるレジスト上層塗布膜を使用するい
ずれの方法にも、本発明を適用することができる。
ＥＬ技術に本発明を適用する場合を例示したが、この発
明はこれに限られない。すなわち、ポジ型フォトレジス
トを高精度にパターンするために、該ポジ型フォトレジ
ストの上に塗布されるレジスト上層塗布膜を使用するい
ずれの方法にも、本発明を適用することができる。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明の第１の局
面に従う微細レジストパターンの形成方法によれば、ナ
フトキノンジアジドとノボラック樹脂とを含むポジ型フ
ォトレジストの上に、アルカリ性に調整されたレジスト
上層塗布膜を塗布するので、ポジ型フォトレジストの表
面に含まれるナフトキノンジアジドとノボラック樹脂
が、レジスト上層塗布膜に含まれるアルカリを触媒にし
て、架橋反応を起こして、ポジ型フォトレジストの表面
が難溶物質に変化する。したがって、焦点ずれが生じて
も、ポジ型フォトレジストの膜減りは抑制され、その結
果、高精度の微細レジストパターンが得られる。
面に従う微細レジストパターンの形成方法によれば、ナ
フトキノンジアジドとノボラック樹脂とを含むポジ型フ
ォトレジストの上に、アルカリ性に調整されたレジスト
上層塗布膜を塗布するので、ポジ型フォトレジストの表
面に含まれるナフトキノンジアジドとノボラック樹脂
が、レジスト上層塗布膜に含まれるアルカリを触媒にし
て、架橋反応を起こして、ポジ型フォトレジストの表面
が難溶物質に変化する。したがって、焦点ずれが生じて
も、ポジ型フォトレジストの膜減りは抑制され、その結
果、高精度の微細レジストパターンが得られる。
【００４９】この発明の第２の局面に従う方法によれ
ば、ナフトキノンジアジドとノボラック樹脂とを含むポ
ジ型フォトレジストの上に、アルカリ性に調整されたコ
ントラストエンハンスメント層を塗布するので、ポジ型
フォトレジストの表面に含まれるナフトキノンジアジド
とノボラック樹脂が、コントラストエンハンスメント層
に含まれるアルカリを触媒にして、架橋反応を起こし
て、ポジ型フォトレジストの表面が難溶物質に変化す
る。したがって、焦点ずれが生じても、ポジ型フォトレ
ジストの膜減りは抑制され、ひいては高精度のレジスト
パターンが得られる。また、コントラストエンハンスメ
ント層をポジ型フォトレジストの上に塗布するので、コ
ントラストの向上した、レジストパターンが得られる。
ば、ナフトキノンジアジドとノボラック樹脂とを含むポ
ジ型フォトレジストの上に、アルカリ性に調整されたコ
ントラストエンハンスメント層を塗布するので、ポジ型
フォトレジストの表面に含まれるナフトキノンジアジド
とノボラック樹脂が、コントラストエンハンスメント層
に含まれるアルカリを触媒にして、架橋反応を起こし
て、ポジ型フォトレジストの表面が難溶物質に変化す
る。したがって、焦点ずれが生じても、ポジ型フォトレ
ジストの膜減りは抑制され、ひいては高精度のレジスト
パターンが得られる。また、コントラストエンハンスメ
ント層をポジ型フォトレジストの上に塗布するので、コ
ントラストの向上した、レジストパターンが得られる。
【００５０】本発明の第３の局面に従う微細レジストパ
ターンの形成方法によれば、ナフトキノンジアジドとノ
ボラック樹脂とを含むポジ型フォトレジストの上に、ア
ルカリ性に調整されたレジスト上層反射防止膜を塗布す
るので、ポジ型フォトレジストの表面に含まれるナフト
キノンジアジドとノボラック樹脂が、レジスト上層反射
防止膜に含まれるアルカリを触媒にして、架橋反応を起
こして、ポジ型フォトレジストの表面が難溶物質に変化
する。したがって、焦点ずれが生じても、ポジ型フォト
レジストの膜減りは抑制され、高精度の微細レジストパ
ターンが得られる。また、ポジ型フォトレジストの上
に、レジスト上層反射防止膜を塗布するので、膜内多重
反射効果が抑制され、レジストパターンの寸法が安定化
する。
ターンの形成方法によれば、ナフトキノンジアジドとノ
ボラック樹脂とを含むポジ型フォトレジストの上に、ア
ルカリ性に調整されたレジスト上層反射防止膜を塗布す
るので、ポジ型フォトレジストの表面に含まれるナフト
キノンジアジドとノボラック樹脂が、レジスト上層反射
防止膜に含まれるアルカリを触媒にして、架橋反応を起
こして、ポジ型フォトレジストの表面が難溶物質に変化
する。したがって、焦点ずれが生じても、ポジ型フォト
レジストの膜減りは抑制され、高精度の微細レジストパ
ターンが得られる。また、ポジ型フォトレジストの上
に、レジスト上層反射防止膜を塗布するので、膜内多重
反射効果が抑制され、レジストパターンの寸法が安定化
する。
【図１】ＡＲＣＯＲ法の原理を示す図である。
【図２】膜内多重反射効果を示す図である。
【図３】最適焦点におけるレジストパターンの形状
（ａ）と、焦点ずれが原因でレジストの膜減りが生じた
レジストパターンの形状（ｂ）を示す図である。
（ａ）と、焦点ずれが原因でレジストの膜減りが生じた
レジストパターンの形状（ｂ）を示す図である。
【図４】投影露光において、焦点がずれた場合に、レジ
ストの膜減りが生ずることを示す図である。
ストの膜減りが生ずることを示す図である。
【図５】従来の通常のフォトリソグラフィを示す図
（ａ）と、従来のＣＥＬ技術を示す図である。
（ａ）と、従来のＣＥＬ技術を示す図である。
【図６】従来のＣＥＬ技術において、焦点ずれが生じた
場合に、レジストの膜減りが生じることを示す図であ
る。
場合に、レジストの膜減りが生じることを示す図であ
る。
【図７】本発明の一実施例に係る微細レジストパターン
の形成方法の順序の各工程における半導体装置の断面図
であり、従来のＡＲＣＯＲ法の改良方法を示す図であ
る。
の形成方法の順序の各工程における半導体装置の断面図
であり、従来のＡＲＣＯＲ法の改良方法を示す図であ
る。
【図８】ナフトキノンジアジドとノボラック樹脂との、
アルカリを触媒とするジアゾカップリング反応を示す反
応式である。
アルカリを触媒とするジアゾカップリング反応を示す反
応式である。
【図９】ナフトキノンジアジドとノボラック樹脂とのジ
アゾカップリング反応率と、ｐＨとの関係図である。
アゾカップリング反応率と、ｐＨとの関係図である。
【図１０】従来のＡＲＣＯＲ法によって得られたレジス
トの断面形状（ａ）と、本発明が適用されたＡＲＣＯＲ
法によって得られたレジストの断面形状（ｂ）を示す図
である。
トの断面形状（ａ）と、本発明が適用されたＡＲＣＯＲ
法によって得られたレジストの断面形状（ｂ）を示す図
である。
【図１１】本発明の他の実施例に係る微細レジストパタ
ーンの形成方法の順序の各工程における半導体装置の部
分断面図（ａ）と、従来のＣＥＬ技術の各工程における
半導体装置の部分断面図（ｂ）を比較して示した図であ
る。
ーンの形成方法の順序の各工程における半導体装置の部
分断面図（ａ）と、従来のＣＥＬ技術の各工程における
半導体装置の部分断面図（ｂ）を比較して示した図であ
る。
１ ポジ型フォトレジスト ４ 基板 ５ マスク ８ 酸化膜 ９ アルカリ性に調整された上層反射防止膜
Claims (3)
- 【請求項１】 基板の上に、ナフトキノンジアジドとノ
ボラック樹脂とを含むポジ型フォトレジストを塗布する
工程と、 前記ポジ型フォトレジストの上に、該ポジ型フォトレジ
ストの表面を難溶化するために、アルカリ性に調整され
たレジスト上層塗布膜を塗布する工程と、 前記レジスト上層塗布膜が塗布された前記ポジ型フォト
レジストに向けて光を選択的に照射する工程と、 前記ポジ型フォトレジストを現像する工程と、を備えた
微細レジストパターンの形成方法。 - 【請求項２】 基板の上に、ナフトキノンジアジドとノ
ボラック樹脂とを含むポジ型フォトレジストを塗布する
工程と、 前記ポジ型フォトレジストの上に、アルカリ性に調整さ
れたコントラストエンハンスメント層を塗布する工程
と、 前記コントラストエンハンスメント層が塗布された前記
ポジ型フォトレジストに向けて光を選択的に照射する工
程と、 前記ポジ型フォトレジスト層を現像する工程と、を備え
た微細レジストパターンの形成方法。 - 【請求項３】 基板の上に、ナフトキノンジアジドとノ
ボラック樹脂とを含むポジ型フォトレジストを塗布する
工程と、 前記ポジ型フォトレジストの上に、アルカリ性に調整さ
れたレジスト上層反射防止膜を塗布する工程と、 前記レジスト上層反射防止膜が塗布された前記ポジ型フ
ォトレジストに向けて光を選択的に照射する工程と、 前記ポジ型フォトレジストを現像する工程と、を備えた
微細レジストパターンの形成方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4221444A JP2829555B2 (ja) | 1992-08-20 | 1992-08-20 | 微細レジストパターンの形成方法 |
| DE4327662A DE4327662C2 (de) | 1992-08-20 | 1993-08-17 | Verfahren zur Herstellung von Reliefbildern |
| KR93016121A KR970008329B1 (en) | 1992-08-20 | 1993-08-19 | Method for forming a fine resist pattern using an alkaline film covered photoresist |
| US08/353,256 US5554489A (en) | 1992-08-20 | 1994-12-02 | Method of forming a fine resist pattern using an alkaline film covered photoresist |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4221444A JP2829555B2 (ja) | 1992-08-20 | 1992-08-20 | 微細レジストパターンの形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0669120A true JPH0669120A (ja) | 1994-03-11 |
| JP2829555B2 JP2829555B2 (ja) | 1998-11-25 |
Family
ID=16766835
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4221444A Expired - Fee Related JP2829555B2 (ja) | 1992-08-20 | 1992-08-20 | 微細レジストパターンの形成方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5554489A (ja) |
| JP (1) | JP2829555B2 (ja) |
| KR (1) | KR970008329B1 (ja) |
| DE (1) | DE4327662C2 (ja) |
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| JPH09291228A (ja) * | 1996-04-25 | 1997-11-11 | Hoechst Ind Kk | 反射防止コーティング用組成物 |
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- 1992-08-20 JP JP4221444A patent/JP2829555B2/ja not_active Expired - Fee Related
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- 1993-08-17 DE DE4327662A patent/DE4327662C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-08-19 KR KR93016121A patent/KR970008329B1/ko not_active IP Right Cessation
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