JPH1145843A - レジストパターンの形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｃｒ基板との密着性に優れ、何等不都合を伴
なうことなく良好な断面形状を有するパターンを形成可
能なレジストパターンの形成方法を提供する。 【解決手段】 Ｃｒ基板上に、アルカリ可溶性樹脂、溶
解抑止剤及び酸発生剤を含有する酸触媒型の化学増幅型
ポジ型レジストを塗布して、レジスト膜を形成する工程
と、前記レジスト膜の所定の領域にパターン露光を施す
工程と、前記パターン露光後のレジスト膜を加熱処理す
る工程と、前記加熱処理後のレジスト膜を現像処理して
レジスト膜の露光部を選択的に溶解除去してレジストパ
ターンを形成する工程と、前記現像処理後のレジストパ
ターンの形状を維持しつつ、パターン中の溶解抑止剤を
全て分解することによりレジストのガラス転移温度を高
める工程と、前記高められたレジストのガラス転移温度
以上の温度でレジストパターンを加熱処理する工程とを
具備するレジストパターン形成方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子の微細
加工に用いられるレジストパターンの形成方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＬＳＩ等の半導体集積回路の高集
積化が進むにつれて、微細パターンの形成が不可欠にな
っている。通常、半導体ウェハー等の基板には、レジス
トを用いたリソグラフィー技術によって微細パターンが
形成されるが、パターンの微細化に伴なって、基板とレ
ジスト膜との密着性を向上させることが重要な課題にな
ってきた。例えば、基板とレジスト膜との密着性が十分
でない場合には、現像時にパターンの剥がれ、およびパ
ターンの流れなどが発生する。このような問題を避ける
ために、一般にはヘキサメチルジシラザン処理と呼ばれ
る処理をレジスト塗布前の基板に施すことにより、レジ
ストパターンと基板との密着性を向上させることが広く
行なわれている。

【０００３】しかしながら、レジストパターンが形成さ
れる基板によっては、パターンの現像時にパターンの流
れ等が観察されなくとも、後の工程において新たな問題
が生じることがわかった。例えば、半導体マスク等に用
いられるクロムマスク上にレジストパターンを形成した
場合には、現像時にはパターンの流れが発生しないもの
の、このレジストパターンをエッチングマスクとして用
いてウェットエッチングによりクロム膜を選択的にパタ
ーニングする際、レジストパターンと基板との界面にエ
ッチング液が浸み込みが生じる。これは、レジストパタ
ーンとクロム膜との密着性が充分でないことに起因する
ものである。

【０００４】レジストパターン端部からエッチング液の
浸み込みが起こって、クロム膜パターンにサイドエッチ
ングが生じると、パターン端部に相当する部分のクロム
膜の形状を設計通りに形成することができない。特に、
レジストパターンに形成された超微細なラインや超微少
なコンタクトホールなどのパターンをクロム膜に正確に
転写することが困難となってしまう。こうして得られる
クロム膜の形状は設計寸法に対して大きなずれを生じ、
透過率の異なる領域が形成されることになるので、半導
体マスク作製プロセスにおいてレジストパターンと基板
との界面へのエッチング液の浸み込みは極力避けなけれ
ばならない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、レジ
ストパターンと基板との密着性を向上させるため、一般
には基板の表面処理が広く行なわれている。例えば、ヘ
キサメチルジシラザンによる表面処理はシリコンウェハ
ーをはじめとする半導体基板に適用され、レジストと基
板との密着性を上げることに成功している。しかしなが
ら、被処理基板がクロム基板の場合には、ヘキサメチル
ジシラザンによる処理を施しても効果がみられず、レジ
スト膜と基板との界面へのエッチング液の浸み込みを防
止することは不可能であったなお、特定の表面処理剤が
クロム基板上の表面処理に有効であり、レジストとクロ
ム基板との密着性を高めて界面へのエッチング液の浸み
込み防止に効果的であることが開示されている（特願平
７−３３２０２３号）。この方法により、エッチング液
の浸み込みは大幅に改善されるのであるが、工程が増え
ることによるスループットの低下、わずかであるが表面
処理工程におけるダスト（欠陥）の増加など新たな問題
を生むことになった。

【０００６】また、基板とレジスト膜との密着力を高め
るために、現像後のレジストパターンをベーキングする
ことが有効であることが知られている。ベーキングを行
なうことによって、上述したような基板に表面処理を施
した際に生じるダストの影響を避けることができるもの
の、この場合にはレジストパターンの変形（流動）が生
じてしまう。

【０００７】そこで本発明は、クロム基板との密着性に
優れ、何等不都合を伴なうことなく良好な断面形状を有
するパターンを形成可能なレジストパターンの形成方法
を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、Ｃｒ基板上に、アルカリ可溶性樹脂、溶
解抑止剤および酸発生剤を含有する酸触媒型の化学増幅
型ポジ型レジストを塗布して、レジスト膜を形成する工
程と、前記レジスト膜の所定の領域に化学放射線を照射
してパターン露光を施すことにより露光部に酸を発生さ
せる工程と、前記パターン露光後のレジスト膜を加熱処
理して、前記酸による触媒反応を進める工程と、前記加
熱処理後のレジスト膜を、現像液を用いて現像処理して
レジスト膜の露光部を選択的に溶解除去してレジストパ
ターンを形成する工程と、前記現像処理後のレジストパ
ターンの形状を維持しつつ、パターン中の溶解抑止剤の
保護基を全て脱離せしめることによりレジストのガラス
転移温度を高める工程と、前記高められたレジストのガ
ラス転移温度以上の温度でレジストパターンを加熱処理
する工程とを具備するレジストパターン形成方法を提供
する。

【０００９】以下、本発明をさらに詳細に説明する。本
発明のレジストパターンの形成方法で用いられる化学増
幅型レジストは、可視光、紫外光、または電子線、Ｘ線
などの化学放射線の照射により酸を発生し、この後、加
熱処理を適宜施すことで酸触媒反応が生じる化学増幅型
ポジ型レジストであれば何等限定されない。

【００１０】なお、ポジ型の化学増幅型レジストは、例
えばアルカリ可溶性の樹脂、溶解抑止剤および化学放射
線の照射により酸を発生する化合物（以下、酸発生剤と
称する）で構成される。

【００１１】アルカリ可溶性の樹脂としては、例えば、
ノボラック樹脂、およびポリヒドロキシスチレンなどが
挙げられる。溶解抑止剤としては、例えば、ポリヒドロ
キシスチレンの水酸基の一部または全てをターシャリブ
トキシカルボニル基、ターシャリブトキシカルボニルメ
チル基、およびテトラヒドロピラニルエーテル基などで
置換した化合物、ビスフェノールＡ、クレゾールフタレ
インの水酸基の１つまたは２つをターシャリブトキシカ
ルボニル基、ターシャリブトキシカルボニルメチル基、
およびテトラヒドロピラニルエーテル基などで置換した
化合物などが挙げられる。

【００１２】また、酸発生剤としては、例えば、トリフ
ェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネートお
よびジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホ
ネートなどのオニウム塩；ビスフェニルスルホニルメタ
ンおよびフェニルスルホニルアセトニトリルなどのスル
ホニル化合物；オルトニトロベンジルパラトルエンスル
ホネートなどのスルホン酸エステル類などが挙げられ
る。

【００１３】上述した成分を所定の割合で有機溶媒に溶
解することにより、本発明で用いられる酸触媒型化学増
幅型ポジ型レジストの溶液が得られる。なお、アルカリ
可溶性樹脂の配合量は、通常、全固形分中の５０〜９０
ｗｔ％程度であり、溶解抑止剤の配合量は１０〜５０ｗ
ｔ％であり、酸発生剤の配合量は０．１〜１０．０ｗｔ
％程度である。

【００１４】用い得る有機溶媒としては、例えばシクロ
ヘキサノン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルア
ミルケトンおよびメチルイソブチルケトン等のケトン系
溶媒；メチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテー
ト、エチルセロソルブアセテート、イソブチルセロソル
ブアセテート等のセロソルブ系溶媒；酢酸エチル、酢酸
ブチル、酢酸イソアミル、γ−ブチロラクトンなどのエ
ステル系溶媒が挙げられる。

【００１５】得られたレジスト溶液は、例えば、スピン
コーティングやディッピング等により、Ｃｒ基板上に塗
布した後、乾燥してレジスト膜を形成する。なお、加熱
温度および時間は、レジストの種類、使用する有機溶媒
等に応じて適宜選択することができるが、例えば、９０
〜１３０℃、１〜１０分程度の加熱を行なうことが好ま
しい。

【００１６】続いて、前記レジスト膜にパターン露光を
行なう。露光光源としては、ＫｒＦ、ＡｒＦエキシマレ
ーザーのディープＵＶ光、Ｘ線、電子線などを用いるこ
とができるが、フォトマスク作製においては、Ｃｒマス
ク基板上のレジスト膜に電子線露光を行なうのが一般的
である。

【００１７】その後、レジスト膜を熱板またはオーブン
等を用いて、または紫外線照射等によって、加熱処理
（ベーキング，ＰＥＢ）する。なお、ＰＥＢの温度は、
レジストの種類に応じて適宜選択することができ、例え
ば、約５０〜１３０℃の範囲が好ましい。

【００１８】次いで、レジスト膜を浸漬法、スプレー法
等によって現像する。ここで用いられる現像液は、各々
のレジストに応じて適宜選択することができる。例え
ば、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液、コ
リン水溶液などの有機アルカリ水溶液；水酸化カリウム
水溶液、水酸化ナトリウム水溶液などの無機アルカリ水
溶液などが挙げられる。これらのアルカリ水溶液には、
アルコールや界面活性剤などを添加してもよい。

【００１９】現像後の基板およびレジスト膜に対して
は、適宜水等を用いてリンス処理を施し、さらに乾燥さ
せることにより所望のパターンが得られる。本発明のレ
ジストパターン形成方法においては、現像後のレジスト
パターン中の溶解抑止剤の保護基（ターシャリブトキシ
カルボニル基、ターシャリブトキシカルボニルメチル
基、およびテトラヒドロピラニルエーテル基など）を全
て分解することによって、レジストのガラス転移温度
（Ｔ_g ）を上昇させる。

【００２０】溶解抑止基を分解するに当たっては、例え
ば、レジストパターンが形成されたＣｒ基板を熱板また
はオーブン等を用いて、パターン形状を維持しつつ徐々
に温度を高めながら加熱処理を施す方法が挙げられる。
加熱処理の条件は、レジストの種類（溶解抑止剤の種
類）に応じて適宜選択することができる。ただし、加熱
温度は、レジストの分解温度より常に高い温度とする必
要があり、具体的には、下記数式で表わされる温度範囲
であることが好ましい。

【００２１】Ｔ ≦ Ｔ_g ＋２０℃ （１） （ここで、Ｔ_g はレジストのガラス転移温度であり、Ｔ
は加熱温度である。） なおここでいうレジストの分解温度とは、レジストの溶
解抑止基が分解する温度である。

【００２２】昇温の手法としては、例えば、１００〜１
５０℃の範囲で１０分から６０分かけ、いわゆるスロー
プ状に加熱温度を上昇させることができる。なお、急激
な昇温は、パターンの流動を引き起こすことがあるた
め、パターン形状を保ちつつ、抑止基を分解かつ効果的
に昇温する必要がある。

【００２３】また、所定温度に１〜１０分程度ずつ保持
して徐々に加熱温度を上昇させる、いわゆる階段状の昇
温を採用してもよい。この場合も、例えば、１〜５℃刻
み程度のできるだけ小さな昇温幅で温度を上げていくこ
とが好ましい。

【００２４】溶解抑止剤の保護基を全てはずす工程は、
上述したような加熱処理に限定されず、以下に説明する
ような手法により行なうこともできる。具体的には、デ
ィープＵＶ光、Ｘ線、および電子線などの電離放射線を
レジストパターン全面に照射した後、ＰＥＢを行なうこ
とによって、溶解抑止剤の保護基を全てはずすことがで
きる。例えば、ディープＵＶ光を採用する場合には、１
０〜２００ｍＪ／ｃｍ² の露光量で照射した後、９０〜
１２０℃の温度で５〜３０分間ＰＥＢを行なうことによ
って、溶解抑止剤の保護基を全てはずすことができる。

【００２５】なお、電離放射線の露光量やＰＥＢの条件
は、使用するレジストの溶解抑止基や酸発生剤の種類な
どに応じて適宜決定することができる。このようにして
溶解抑止剤の保護基を全てはずしたレジストパターンに
対し、さらに熱板またはオーブン等により加熱処理を行
なう。上述した工程において全ての溶解抑止基がはずれ
ているため、ここでの加熱処理によってエッチング液の
浸み込み原因となる抑止基の分解（ガス化によるボイド
の発生）は起こらない。また、ガラス転移温度の変動も
起こらない。なお、加熱処理の温度は、前述の工程で高
められたレジストのガラス転移温度より高い温度で、例
えば、１４０〜１８０℃で１０〜６０分間行なうことが
好ましい。この加熱温度および時間は、レジスト中の溶
解抑止基の種類等により異なるが、レジストパターンの
変形を避けるために、加熱の温度範囲は、最終的なガラ
ス転移温度より１０℃を越えない温度、さらには最終的
なガラス転移温度より５℃以内高い温度とすることが望
まれる。

【００２６】本発明のレジストパターン形成方法におい
ては、現像後のレジストパターン中の溶解抑止剤の保護
基を全てはずすことによってＴ_g を上昇させた後、この
Ｔ_gより高い温度でレジストパターンにさらに加熱処理
を施しているので、レジストパターンとクロム基板との
密着性を著しく向上させることが可能となった。しか
も、レジストパターンを加熱する工程においては、パタ
ーンの形状を維持するよう配慮しているのでパターンの
変形（流動）も避けられる。

【００２７】本発明者らは、現像後のレジストパターン
のベーキングに関して鋭意検討した結果、レジストのガ
ラス転移温度（Ｔ_g ）よりも過剰に高い温度でのベーキ
ングによりレジストパターンの変形が引き起こされるこ
と、さらに、レジストパターンと基板との密着力を高め
る最適なベーク温度は、Ｔ_g より高い温度であることを
見出した。現像後のレジストパターンをＴ_g より高い温
度でベークすることによって、ポリマー主鎖のブラウン
運動が起こり、密着力を低下させる原因となるポリマー
中のボイドや応力が解放されるからであると考えた。

【００２８】なお、化学増幅型ポジ型レジストは、溶解
速度を制御する溶解抑止剤が配合されているので、その
ガラス転移温度は保護基導入前の化合物に比較して相対
的に低くなっている。これは、溶解抑止剤の保護基が、
保護前の基に比べて一般にバルキーであるためである。

【００２９】さらに問題を複雑にしているのは、次のよ
うな現象であることを見出した。すなわち、化学増幅型
ポジ型レジストの溶解抑止剤における代表的な保護基
（ターシャリブトキシカルボニル基、ピラニルエーテル
基）などの熱分解（脱保護反応）の温度は、ガラス転移
温度近傍であるので、ガラス転移温度以上でのベーキン
グを施すことにより、これらの保護基ははずれはじめ
る。こうして溶解抑止剤の保護基がはずれるにしたがっ
て、もとの極性の大きい基（例えば、水酸基など）が現
れ始めるので、レジストのＴ_g は上昇し続け、全ての保
護基がはずれた時点でＴ_g は一定の値となる。レジスト
パターンの変形を生じることなく、かつ基板とレジスト
パターンとの密着性を充分に高めるには、上昇し続ける
Ｔ_g より常に高い温度でベークしなければならず、しか
も、そのベーク温度は所定の範囲に限定される。

【００３０】したがって、一般的な単一温度でのベーク
処理では、次のような問題が発生していた。例えば、レ
ジストパターンの流動を抑えるためにベーク温度を低め
に設定した場合には、溶解抑止剤の保護基がその熱反応
により分解するにつれてＴ_gが上昇するため、ある時点
でＴ_g はベーク温度を越えてしまう。上述したようにレ
ジストパターンと基板との密着力を高めるには、Ｔ_g よ
り高い温度でベーキングを行なうことが必要であるの
で、このようにＴ_g がベーク温度を越えてしまうとベー
キングによる効果が得られなくなる。一方、溶解抑止基
が完全にはずれきった後に決定される最終的なＴ_g より
高い温度でベークを行なった場合には、また別の問題が
生じる。すなわち、この温度はベーク開始初期における
レジストのＴ_g よりはるかに高い温度であるため、加熱
中に樹脂の流動が起こってパターンサイズが大きく変動
してしまう。結果として、変形したレジストパターンが
基板に密着することになる。

【００３１】本発明においては、レジストのＴ_g に着目
して、このＴ_g を上昇させる原因となる溶解抑止剤の保
護基を全てはずすよう、現像後のレジストパターンに処
理を施しているので、従来の問題を全て回避することが
可能となった。

【００３２】本発明の方法により形成されたレジストパ
ターンは、Ｃｒ基板との密着性に優れ、しかも形状も何
等損なわれていない。このため、得られたレジストパタ
ーンをエッチングマスクとして用いて、Ｃｒ基板を例え
ば酸性のエッチング液に浸漬して湿式エッチングを行な
うことにより、このレジストパターンをエッチング対象
部材（Ｃｒ膜）に精度よく転写することができる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例および比
較例を示して、本発明をさらに詳細に説明する。 （実施例１）まず、分子量（Ｍｗ＝３００００）のポリ
ビニルフェノールの水酸基を３０％酢酸ターシャリブチ
ル基で保護した樹脂５８ｗｔ％、分子量（Ｍｗ＝１００
００）のポリビニルフェノール３５ｗｔ％、および酸発
生剤としてのトリフェニルスルホニウムトリフレート７
ｗｔ％を、溶媒としての３−メトキシプロピオン酸メチ
ルに溶解してレジスト溶液を得た。なお、このレジスト
は、ディープＵＶ光、Ｘ線または高エネルギー電子線を
照射することによって酸が発生し、この酸が溶解抑止剤
の保護基である酢酸ターシャリブチル基を分解して露光
部がアルカリ可溶性を呈するので、アルカリ水溶液で現
像することにより露光部が選択的に溶解除去されてパタ
ーンが形成されるポジ型の化学増幅型レジストである。

【００３４】このレジスト溶液を、フォトマスクに用い
られるＣｒ基板上にスピナーにより０．５μｍの膜厚で
塗布し、１００℃、５分間のベークにより乾燥してレジ
スト膜を形成した。その後、０．２５μｍのビーム径を
有する高エネルギー電子線（加速電圧１５ＫｅＶ）を４
μＣ／ｃｍ² の条件で走査して、ラインアンドスペース
パターンとコンタクトホールとをレジスト膜に描画し
た。

【００３５】続いて、６０℃５分間の露光後加熱（ＰＥ
Ｂ）を行なった後、テトラメチルアンモニウムヒドロキ
シド（ＴＭＡＨ）水溶液（２．３８ｗｔ％）で現像して
レジストパターンを形成した。

【００３６】得られたレジストパターンを、１３０℃で
５分間、１３５℃で５分間、１４０℃で５分間、１４５
℃で５分間、１５０℃で５分間、１５５℃で５分間と段
階的に加熱温度を高めてベークを行なった後、さらに、
１６０℃で１５分間ベークを行なった。 （実施例２）前述の実施例１と同様の手順でレジストパ
ターンを形成し、１℃／ｍｉｎの昇温速度で１３０℃か
ら１６０℃まで昇温した後、１６０℃で１５分間ベーク
した。なお、本実施例における昇温は、スロープ状の昇
温ということができる。 （比較例１）前述の実施例１と同様の手順でレジストパ
ターンを形成し、１６０℃で４５分間ベークした。 （比較例２）前述の実施例１と同様の手順でレジストパ
ターンを形成し、１４０℃で４５分間ベークした。 （クロム膜のエッチング）実施例１、２および比較例
１、２でレジストパターンが形成されたクロム基板を、
硝酸セリウムアンモニウムエッチング液で選択的にエッ
チングすることによりレジストパターンをクロム膜に転
写してサンプルを得た。

【００３７】各サンプルについて、レジストパターンと
クロム膜との界面を走査型電子顕微鏡で観察して、パタ
ーン端部からのエッチング液の浸み込み距離を測定し、
得られた結果を各パターンの断面形状とともに下記表１
にまとめた。

【００３８】

【表１】

【００３９】上記表１に示すように、階段状の昇温プロ
セスを経たベーク処理を行なった場合（実施例１）、お
よびスロープ状の昇温プロセスを経たベーク処理を行な
った場合（実施例２）は、いずれもレジストパターンの
形状変化は全くみられず、レジストパターンと基板との
界面へのエッチング液の浸み込みも０．１μｍに抑えら
れている。

【００４０】これに対し、１６０℃でベークした比較例
１では、界面へのエッチング液の浸み込みは抑えられて
いるものの、レジストパターンが大きく変形しているの
で設計通りの寸法でクロム膜にパターンを転写すること
ができなかった。これは、用いたレジストのガラス転移
温度がベーク中に上昇するというメカニズムで説明する
ことができる。

【００４１】上述の実施例１、２および比較例１、２で
用いたレジストの初期のガラス転移温度（Ｔ_g ）は、約
１２０℃であり、溶解抑止剤の保護基が全てはずれてし
まった後のＴ_g は約１５５℃であった。すなわち、１６
０℃の一段ベークでは、最終的なＴ_g 以上のベーキング
となるのでアニール効果はあり、レジストパターンと基
板との密着性が向上して界面へのエッチング液の浸み込
みを防止することができた。しかしながら、１６０℃と
いう温度は、レジストの初期のＴ_g より約４０℃も高い
ので、この温度での加熱中にレジストパターンの流動が
起こってしまう。したがって、レジストのパターンサイ
ズが大きく変わった後に基板に密着したことになり、こ
のように寸法が変わったレジストパターンでは正確にク
ロム膜をエッチングすることができない。

【００４２】一方、１４０℃でベークした比較例２で
は、レジストパターンの変形は観察されていないが、基
板とレジストパターンとの密着は悪くエッチング液が浸
み込んでしまい、基板へのパターン転写は不可能であっ
た。１４０℃でのベーク処理の間に溶解抑止剤の保護基
が壊れていくので、初期には１２０℃であったレジスト
のガラス転移温度は最終的には１５５℃近くにまで上昇
している。したがって、最終的なＴ_g を下回る１４０℃
では、Ｔ_g 以上のベーキングというアニール効果が発揮
されなかったためである。 （実施例３）まず、分子量（Ｍｗ＝２００００）のポリ
ビニルフェノール水酸基を２５％ターシャリブトキシカ
ルボニル基で保護した樹脂６０ｗｔ％、分子量（Ｍｗ＝
８０００）のポリビニルフェノール３７ｗｔ％、および
酸発生剤としてのトリフェニルスルホニウムトリフレー
ト３ｗｔ％を、溶媒としての３−メトキシプロピオン酸
メチルに溶解してレジスト溶液を得た。なお、このレジ
ストは、ディープＵＶ光、Ｘ線、または高エネルギー電
子線を照射することによって酸が発生し、この酸が溶解
抑止剤の保護基であるターシャリブトキシカルボニル基
を分解して露光部がアルカリ可溶性を呈するので、アル
カリ水溶液で現像することにより露光部が選択的に溶解
除去されてパターンが形成されるポジ型の化学増幅型レ
ジストである。

【００４３】このレジスト溶液を、フォトマスクに用い
られるＣｒ基板上にスピナーにより０．５μｍの膜厚で
塗布し、１００℃、５分間のベークにより乾燥してレジ
スト膜を形成した。その後、０．２５μｍのビーム径を
有する高エネルギー電子線（加速電圧１５ＫｅＶ）を４
μＣ／ｃｍ² の条件で走査して、ラインアンドスペース
のパターンとコンタクトホールとをレジスト膜に描画し
た。

【００４４】続いて、８０℃５分間の露光後加熱（ＰＥ
Ｂ）を行なった後、テトラメチルアンモニウムヒドロキ
シド（ＴＭＡＨ）水溶液（２．３８ｗｔ％）で現像して
レジストパターンを形成した。

【００４５】得られたレジストパターンを昇温速度１℃
／ｍｉｎで１２０℃から１７０℃まで昇温した後、１７
０℃で１５分間ベークした。 （実施例４）前述の実施例３と同様の手順でレジストパ
ターンを形成し、このパターン全面に水銀ランプを用い
て約１００ｍＪ／ｃｍ² 照射した後、８０℃で３０分間
ＰＥＢを行なった。ＰＥＢ後のレジストパターンは、さ
らに、ＰＥＢ後のレジストパターンに１７０℃で１５分
間ベーキング処理を施した。 （比較例３）前述の実施例３と同様の手順でレジストパ
ターンを形成し、１７０℃６０分間ベークした。 （クロム膜のエッチング）実施例３、４および比較例３
でレジストパターンが形成されたクロム基板を、硝酸セ
リウムアンモニウムエッチング液を用いて選択的にエッ
チングすることにより、レジストパターンをこのクロム
膜に転写してサンプルを得た。

【００４６】各サンプルについて、レジストパターンと
クロム膜との界面を走査型電子顕微鏡で観察して、パタ
ーン端部からのエッチング液の浸み込み距離を測定し、
得られた結果をパターン形状とともに下記表２にまとめ
た。

【００４７】

【表２】

【００４８】上記表２に示すように、スロープ状の昇温
プロセスを経たベーク処理を行なった場合（実施例
３）、ディープＵＶ光の照射、その後のＰＥＢ工程を経
たサンプルの場合（実施例４）は、いずれもレジストパ
ターンの形状変化は全くみられず、レジストパターンと
基板との界面へのエッチング液の浸み込みも０．１μｍ
に抑えられている。

【００４９】これに対し、１７０℃でベークした比較例
３では、界面へのエッチング液の浸み込みは抑えられて
いるものの、レジストパターンが大きく変形しているの
で設計通りの寸法でクロム膜にパターンを転写すること
ができなかった。これは、実施例１、２および比較例
１、２の場合と同様に、レジストのガラス転移温度がベ
ーク中に上昇するというメカニズムで説明することがで
きる。

【００５０】上述の実施例３、４および比較例３で用い
たレジストの初期のガラス転移温度（Ｔ_g ）は約１２０
℃であり、溶解抑止剤の保護基が全てはずれてしまった
後のＴ_g は約１６０℃であった。すなわち、１７０℃の
一段ベークでは最終的なＴ_g以上のベーキングとなるの
でアニール効果はあり、レジストパターンと基板との密
着性が向上して界面へのエッチング液の浸み込みを防止
することができた。しかしながら、１７０℃という温度
は、レジストの初期のＴ_g より約５０℃も高いので、こ
の温度での加熱中にレジストパターンの流動が起こって
しまう。したがって、レジストのパターンサイズが大き
く変わった後にレジストパターンが基板に密着したこと
になり、このように寸法が変わったレジストパターンで
は正確にクロム膜をエッチングすることができない。

【００５１】これに対し、実施例３ではスロープ状の熱
処理によって、また実施例４ではディープＵＶ光照射−
ＰＥＢの工程によってレジストパターン中の溶解抑止基
が全て外れる。いずれの実施例においても、溶解抑止基
が全てはずれるまでの間は、Ｔ_g より大幅に高い温度で
加熱を行なっていないため、レジストパターンの流動を
全く引き起こすことなく、溶解抑止基の分解反応が充分
に進んでガラス転移温度が上昇する。溶解抑止基が全て
外れた後にはＴ_g は１６０℃の一定値に達したため、１
７０℃のベーク処理を施すことによりアニール効果が得
られたものである。

【００５２】すなわち、スロープ状のベーキングまたは
ディープＵＶ光の照射−ＰＥＢの工程を経て、レジスト
中の溶解抑止基を全てはずすことによってＴ_g を高めた
後、さらにそのＴ_g より高い温度でベーキングを行なう
ことによって、レジストパターンの変形を引き起こすこ
となく、なおかつ、基板との密着性に優れたレジストパ
ターンを形成することができた。

【００５３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
基板、特にレチクル作製用のクロムマスク基板との密着
性が著しく高められた、良好な形状を有するレジストパ
ターンを形成することができる。本発明の方法により形
成されたレジストパターンをエッチングマスクとして用
いて、ウェットエッチングによりクロム基板を選択的に
パターニングした際には、レジストパターンとクロム膜
との界面にエッチング液の浸み込みが抑制される。しか
も本発明の方法で形成されたレジストパターンは、変形
も生じないので、レジストパターンを精度よく設計寸法
通りにクロム膜に転写することができる。

【００５４】したがって、かかるレジストパターン形成
方法は、半導体装置等の製造プロセスにおけるレチクル
作製に当たって極めて有効であり、その工業的価値は絶
大である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中瀬 真 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｃｒ基板上に、アルカリ可溶性樹脂、溶
   解抑止剤および酸発生剤を含有する酸触媒型の化学増幅
   型ポジ型レジストを塗布して、レジスト膜を形成する工
   程と、 前記レジスト膜の所定の領域に化学放射線を照射してパ
   ターン露光を施すことにより露光部に酸を発生させる工
   程と、 前記パターン露光後のレジスト膜を加熱処理して、前記
   酸による触媒反応を進める工程と、 前記加熱処理後のレジスト膜を、現像液を用いて現像処
   理してレジスト膜の露光部を選択的に溶解除去してレジ
   ストパターンを形成する工程と、 前記現像処理後のレジストパターンの形状を維持しつ
   つ、パターン中の溶解抑止剤の保護基を全て脱離せしめ
   ることによりレジストのガラス転移温度を高める工程
   と、 前記高められたレジストのガラス転移温度以上の温度で
   レジストパターンを加熱処理する工程とを具備すること
   を特徴とするレジストパターン形成方法。
2. 【請求項２】 前記レジストパターン中の溶解抑止剤の
   保護基を全て脱離せしめる工程は、レジストパターンを
   その分解温度より高い温度で加熱することにより行なわ
   れ、この加熱温度は、常に下記数式（１）で表わされる
   範囲である請求項１に記載のレジストパターン形成方
   法。 Ｔ ≦ Ｔ_g ＋２０℃ （１） （ここで、Ｔ_g はレジストのガラス転移温度であり、Ｔ
   は加熱温度である。）