JPS61198630A - レジストパタ−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】 〔発明の技術分野〕 本発明はレジストパターン形成方法、特に電子線による
露光部分を現像液で現像し、パターンを形成するレジス
トパターン形成方法に関する。

（発明の技術的背景） 半導体集積回路の製造工程において、微細なパターンを
半導体基板上に形成する技術は不可欠なものとなってい
る。現在一般に用いられているパターン形成方法は、パ
ターン形成を行う基板上にレジストを塗布し、このレジ
スト層に電子線を照射し必要なパターン部分のみ露光し
、この露光部分を現像液で現像するという方法である。

〔背景技術の問題点〕

パターン形成に電子線を用いた場合、電子のかぶり効果
が問題となる。このかぶり効果を第４図を参照しながら
説明する。第４図は半導体基板に電子線を照射してパタ
ーン形成を行っている状態を示す説明図で、電子［１２
は対物レンズ１および対物レンズ絞り３を通って半導体
基板５に照射される。半導体基板５はカセット６に固定
され、カセット６はＸＹステージ７に固定される。ＸＹ
ステージ７は水平方向に移動するため、半導体基板５の
全面を電子ｗＡ２が走査できる。ところが照射された電
子線２の一部は半導体基板５の表面で反射し、この反射
電子４が遮蔽板８と半導体基板５の間でエネルギーを消
失するまで反射を繰返す。

このため、図の直径りの部分が反射電子４による露光の
影響を受けることになり、一般にＬ−２０履程度である
。これが電子のかぶり効果で、パターンの寸法変動を及
ぼす原因となる。

第５図に電子のかぶり効果に起因するパターンの寸法変
動を測定した結果を示す。同図（ａ）は形成しようとす
るオリジナルパターンであり、白い部分は露光部分、黒
い部分は非露光部分を示す。

パターン中央には直径６０１１ＩＩｌの円形の露光パタ
ーンが位置し、その中央から右へ向かって一定幅（約１
０μ）のストライブ状の露光パターンが形成されている
。このようなパターンを電子線照射によるレジストパタ
ーン形成方法で実際に半導体基板上に形成させると、電
子のかぶり効果によって寸法誤差が生じる。いま、寸法
誤差を、形成されたストライプパターンの白い部分の幅
によって表わすことにする。即ち、第５図（ａ）に示す
オリジナルストライプパターンの白い部分の幅をＷとし
、実際に半導体基板上に形成されたストライプパターン
の白い部分の幅をＷ′として、この差Δｗ−ｗ’　−ｗ
をパターンの寸法誤差としてみる。

第５図（ｂ）は、このパターンの寸法誤差ΔＷをパター
ンの位置について測定した結果を示すグラフである。パ
ターンの位置とは、第５図（ａ）のストライプパターン
の横方向位置を示す。なお、寸法誤差は現像条件により
異なるが、ここでは第５図（ａ）の円形パターンの円周
上に位置するストライプパターンの白い部分の寸法誤差
ΔＷが０になるように現像条件を設定した。第５図（ｂ
）に示すように、結果は円形パターンの中心に近付く程
幅が広くなり（ΔＷｈｏ）、逆に遠ざかる程幅が狭くな
る（ΔＷ＜Ｏ）。これは円形パターンの中心は、まわり
がほとんど露光部分（白い部分）であるため電子のかぶ
り効果の影響を強く受けるのに対し、中心から遠ざかる
とまわりがほとんど非露光部分（黒い部分）となるため
、電子のかぶり効果の影響が弱くなるからである。

第６図は実際に半導体チップにレジストパターンを形成
させるのに用いるパターンマスクを示す図である。パタ
ーンマスク９は一部１２０ａｍ程度の正方形のマスクで
あり、中央部分にオリジナルパターン１０が形成されて
いる。一般に１つの半導体ウェハは複数の半導体チップ
により構成される。第６図に示す例は４つの半導体チッ
プにより構成される例であり、オリジナルパターン１０
も同一の４つのパターン１０−１〜１０−４により構成
されている。なお、ここでＸは電子線走査方向を、Ｙは
ＸＹステージの移動方向を示す。

このようなパターンマスク９を用いて電子線照射を行い
、レジストパターンを形成させると、前述した電子のか
ぶり効果によってパターン１０の中央部分と周縁部分と
では寸法誤差が生じてしまう。即ち、パターンマスク９
の中で、露光部分はパターン１０の内部にのみ存在する
ので、パターン１０の周縁部分の方が、電子のかぶり効
果の影　　　　・響が弱くなるのである。従って、レジ
ストパターン形成侵、半導体ウェハをダイシングして、
各半導体チップに分割した場合、第６図のＡ点のパター
ンと８点のパターンとの間に寸法誤差が生じてしまうこ
とになる。パターン１０がほとんど露光部分により構成
されている場合は、電子線照射が適正焦点で行われたと
しても、Ａ点と８点との間で０．２μ風程度の寸法差が
生じてしまう。焦点がずれているとこの差は０．７μ扉
程度にも達する。

このような電子のかぶり効果に起因する寸法誤差は寸法
精度を低下させることになり、益々＾密度化が要求され
る半導体装置の製造技術において、極めて重大な問題と
なってきている。

〔発明の目的〕

そこで本発明はｔｉａのよいパターン形成を行うことの
できるレジストパターン形成方法を提供することを目的
とする。

〔発明の概要〕

本発明の特徴は、レジスト層を有するパターン形成板に
電子線を照射することにより、所定のパターンに応じた
露光部と非露光部とを形成し、レジスト層に現像液を噴
霧して露光部を現像し、パターン形成板上にレジスト層
によるパターンを形成するレジストパターン形成方法に
おいて、パターン形成板の周縁部の現像速度と中心部の
現像速度とを異ならせ、電子のかぶり効果に起因する寸
法誤差を補正するようにし、精度のよいパターン形成を
行うことができるようにした点にある。

〔発明の実施例〕

以下本発明を図示する実施例に基づいて説明する。第１
図は本発明に係るレジストパターン形成方法における現
像処理を示す説明図である。ここで用いたパターン形成
板１１は、酸化クロムを約１０００人魚着したガラス基
板に、ポジ型の電子線感応レジスタ（）ＯＯエチル−α
−りＯＬｌアクリレートのポリマー）を０．６μｍの厚
みでスピナ法により被覆し、プリベークした後電子線露
光したものである。露光はビーム電流４４０ｎＡ（ドー
ズ量４．４μＣ／ｃｄ）という条件で行っている。

このようにして露光したパターン形成板１１は回転袋［
１２によって回転させられ、表面に現像液としてのＭＩ
ＢＫ＜メチルイソブチルケトン）が噴霧されて現像され
る。現像後、プラズマアッシング工程、エツチング工程
、レジスト剥離工程を経てパターンが形成される。

さて本発明に係る方法の主眼は、パターン形成板１１上
のパターン部分１３の周縁部の現像速度と中心部の現像
速度とを異ならせる点にある。本実施例で用いたレジス
トはポジ型レジストであるため、パターン形成板１１の
中央部分が、電子のかぶり効果の影響を強く受けること
になる。従って、周縁部の現像速度を中心部の現像速度
より速めることによって、かぶり効果の影響を補正する
ことができる。このため、中心部に現像液を噴霧する中
心部用ノズル１４と、周縁部に現像液を噴霧する周縁部
用ノズル１５と、の２つのノズルを設け、それぞれ異な
った条件で現像液を噴霧する。

このようにして第６図に示すパターンを形成した結果、
Ａ点と８点との寸法差は０．０５μｍ程度となり、従来
の０．２μ風に比べ寸法精度の向上がみられた。

次に現像速度を異ならせるための具体的手段について、
いくつかの例を示す。第１の手段は現像液の濃度を異な
らせる方法である。一般に用いられている現像液はイソ
プロビルアルコール（ＩＰＡ）とＭＩＢＫとの混合溶液
であり、現像液濃度Ｃ（ＭＩＢＫ／　（ＩＰＡ十ＭＩＢ
Ｋ））の逆数と現像速度ｄｗ／ｄｔの対数とは、第２図
（ａ）に示すグラフのように比例関係にある。ここでＷ
はエツチングすべきパターンの幅、ｔは時間を示す。

この関係から現像液濃度Ｃが高くなれば、現像速度が速
くなることがわかる。従って本実施例の場合、第１図で
、周縁部用ノズル１５から噴霧する現像液濃度を中心部
用ノズル１４から噴霧する現像液濃度より高くすればよ
い。

第２の手段は現像液の流出を異ならせる方法である。第
２図（ｂ）に示すグラフのように、現像液流量Ｑと現像
速度ｄｗ／ｄｔとは比例関係にあり、流ｆｆ１Ｑが大き
くなれば、現像速度は速くなる。グラフの傾きは、現像
液として一定濃度のＭＩＢＫを用い、温度２５℃の場合
で０、００４５　（μＴｒＬ／ｓｅｃ　＞　／　（ｃｃ
／ｓｅｃ　）程度である。従って本実施例の場合、第１
図で、周縁部用ノズル１５から噴霧する現像液流量を中
心部用ノズル１４から噴霧する現像液流量より太き（な
ればよい。

第３の手段は現像液の温度を異ならせる方法である。第
２図（Ｃ）に示すグラフのように、現像液温度Ｔと現像
速度ｄＷ／ｄｔとは比例関係にあり、温度Ｔが高くなれ
ば、現像速度は速くなる。グラフの傾きは、現像液とし
て一定濃度のＭＩＢＫを用い、一定ｉ量で現像させると
温度２２℃〜３１℃の範囲内で０．００１７（μ７ＦＬ
／５ｅｃ）／’Ｃ程度である。従って本実施例の場合、
第１図で、周縁部用ノズル１５から噴霧する現像液温度
を中心部用ノズル１４から噴霧する現像液温度より高く
すればよい。

以上３つの手段を例示したが、現像速度を変えることの
できる手段であれば、どのような手段を用いてもかまわ
ない。なお、上述の３つの手段のうちでは、現像流量を
変える手段が制御が最も容易であり好ましい。

次に周縁部の現像速度と中心部の現像速度との比の決定
方法について説明する。前述したようにかぶり効果はパ
ターンの露光部における電子の反射に基づくものである
から、かぶり効果はパターン上で露光部の占める割合が
大きくなる程顕著になる。この様子を第３図に示す。第
３図（ａ）はパターン形成板１１上に形成されたパター
ン部分１３を示し、同図（ｂ）はこのパターン部分の各
位置におけるパターンの寸法誤差ΔＷを示す。パターン
部分１３の中心部はかぶり効果を顕著に受けるが、周縁
部からＬ（Ｌは第４図に示すように、反射電子が影響を
及ぼす円形範囲の直径）の距離の部分は、この効果が低
下してくることになる。

従って中心部と周縁部とでは寸法誤差に違いが生ずる。

ところがかぶり効果はパターン部分１３の露光部の占め
る割合に左右される。即ち、露光部の占める割合が大き
ければ、かぶり効果の影響も大きくなり、中心部と周縁
部とにおける寸法誤差の相違も大きくなる。第３図（ｂ
）では、露光部の占める割合をパラメータとして、５％
、２５％。

５０％、９５％の場合について示しである。このように
露光部の占める割合によって、中心部と周縁部とが受け
るかぶり効果の差が変動するため、現像速度の差もこれ
に応じて適当な値に設定する必要がある。即ち、露光部
の占める割合が大きければ、現像速度の差も大きくとら
ねばならないことになる。そこで、露光部の占める割合
をパラメータとして第３図（ｂ）のようなグラフをあら
かじめ求めておき、パターン形成を行うときには、その
パターンについて露光部の占める割合を求め、前述のグ
ラフに応じた補正がなされるように中心部と周縁部とに
おける現像速度を決定すればよい。

実用上は、露光部の占める割合が１０％、５０％。

９０％の３条件についてのテーブルを用意しておけば十
分である。

〔発明の効果〕

以上のとおり本発明によれば、レジストパターン形成方
法において、パターン形成板の周縁部と中心部とで現像
速度が異なるようにしたため、精度よいパターン形成を
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るレジストパターン形成方法の一実
施例を示す説明図、第２図（ａ）〜（Ｃ）は現像液の諸
条件と現像速度との関係を示すグラフ、第３図はパター
ン形成板の各位置におけるパターン寸法誤差を示す説明
図、第４図はかぶり効果の説明図、第５図はかぶり効果
の影響をテストするための各パターン位置におけるパタ
ーン寸法誤差を示す説明図、第６図は半導体チップにレ
ジストパターンを形成させるのに用いるパターンマスク
の説明図である。 １・・・対物レンズ、２・・・電子線、３・・・対物レ
ンズ絞り、４・・・反ｔＪ４′Ｒ子、５・・・半導体基
板、６・・・カセット、７・・・ＸＹステージ、８・・
・遮蔽板、９・・・パターンマスク、１０・・・オリジ
ナルパターン、１１・・・パターン形成板、１２・・・
回転装置、１３・・・パターン部分、１４・・・中心部
用ノズル、１５・・・周縁部用ノズル。 第２図 現イ象液」Ｕ艷の逆数Ｌ／ｃ 現イ釦彰瓦量Ｑ 現像液温度Ｔ 第５図 ノでターンのイ立置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レジスト層を有するパターン形成板に電子線を照射
   することにより、所定のパターンに応じた露光部と非露
   光部とを前記レジスト層上に形成し、前記レジスト層に
   現像液を噴霧して前記露光部を現像し、前記パターン形
   成板上にレジスト層によるパターンを形成するレジスト
   パターン形成方法において、 前記パターン形成板の周縁部の現像速度と中心部の現像
   速度とを異ならせることを特徴とするレジストパターン
   形成方法。 ２、周縁部の現像速度と中心部の現像速度との比を、露
   光部と非露光部との比に応じて決定することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のレジストパターン形成方
   法。 ３、現像液濃度を変えることによって現像速度を異なら
   せることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２
   項記載のレジストパターン形成方法。 ４、現像液温度を変えることによつて現像速度を異なら
   せることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項
   のいずれかに記載のレジストパターン形成方法。 ５、現像液流量を変えることによつて現像速度を異なら
   せることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項
   のいずれかに記載のレジストパターン形成方法。