(57)【要約】【課題】急峻な側壁傾斜角度を有するレジスト形状の形成方法を提供する。【解決手段】端面が９０°の角度を有するマスクパターンを形成しようとするとき、（ｃ）に示すような２値化マスクを使用し、ポジ型レジストをオーバ露光する。その他の露光方法は従来のものと変わらない。オーバ露光により、残存するレジストの幅が細るので、そのレジストの後退幅だけ、マスクの光不透過領域の大きさを大きくしておく。オーバ露光してレジストを現像すると、（ｄ）、（ｅ）に示すような形状のレジストが得られる。側壁の角度は少なくとも５５°であり、９０°に極近い値が得られる場合もある。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトレジスト工程により、厚さ１０μｍ以上の厚膜レジストにパターンを形成する場合のレジスト形状の形成方法であって、２値化マスクを使用して、適性露光量よりも多い露光量でオーバ露光を行う工程を有することを特徴とするレジスト形状の形成方法。
【請求項２】
フォトレジスト工程により、厚さ１０μｍ以上の厚膜レジストにパターンを形成する場合のレジスト形状の形成方法であって、光不透過領域と、当該光不透過領域の境界に光透過率が連続的に変化するグレースケールマスク領域を形成したマスクを使用して、適性露光量よりも多い露光量でオーバ露光を行う工程を有することを特徴とするレジスト形状の形成方法。
【請求項３】
前記オーバ露光は、前記適正露光量の１．２倍〜２倍の露光量での露光であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレジスト形状の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レジスト形状の形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィ工程を利用したナノテクノロジーを使用してマイクロレンズ、インクジェットプリンタのノズル、光導波路等を形成する場合においては、厚膜レジストにより所定の形状を形成し、それをマスクとして基板をドライエッチングしたり、それを型として樹脂等の成型を行う方法が採用されている。
【０００３】
近年、このような微細構造物として、急峻な斜面形状を必要とするもの、所定の急角度を持った斜面形状を必要とするものが要求されるようになってきている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、厚膜レジストを用いた従来の技術においては、このような微細構造の側壁の傾斜度は、最大でも５０°程度が限度であった。その理由を図５を用いて説明する。図５は、露光装置を使用してレジストを露光する場合の、レジストへの光強度分布と現像後のレジストの断面形状を示すものである。
【０００５】
２値化マスク（光を全く通さない領域と、光を最大量通す領域とからなるマスク）１１を使用して、露光装置１２によりレジストを露光した場合、露光装置の投影光学系の焦点がレジストの表面に合うようにされるので、レジストの表面においては、シャープな光強度分布が得られるが、レジストの表面から離れるに従って、マスクの像がぼけて、なまった形状の光強度分布となる。
【０００６】
そのため、レジストの現像閾値を超えて光エネルギーが蓄積される領域が、レジスト表面から離れるに従って狭くなり、その結果、レジストを現像したときに形成される側壁の形状は、破線で示すように斜面形状となる。この斜面の角度は、レジストのγ特性等により決定されるが、従来においては、５０°程度が限界であり、２値化マスクを用いても、これ以上の側壁傾斜角度を有するパターンを製造することはできなかった。
【０００７】
さらに、この側壁傾斜角度のばらつきが大きく、所定の目標角度にすることは困難であった。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、急峻な側壁傾斜角度を有するレジスト側壁形状の形成方法、さらには、急峻な側壁傾斜角度をある程度制御可能なレジスト側壁形状の形成方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するための第１の手段は、フォトレジスト工程により、厚さ１０μｍ以上の厚膜レジストにパターンを形成する場合のレジスト形状の形成方法であって、２値化マスクを使用して、適性露光量よりも多い露光量でオーバ露光を行う工程を有することを特徴とするレジスト形状の形成方法である。
【００１０】
２値化マスクを使用してオーバ露光を行うと、レジストの表面から離れるに従ってぼけのために光量分布がなだらかになっても、レジスト中に蓄積される光エネルギーの量が増えるため、レジストの現像閾値を超える領域が広がることになり、その結果、パターンの側壁傾斜角度が急峻になって、５０°を超えた角度を有する側壁を形成することができる。
【００１１】
なお、本明細書及び特許請求の範囲において「適性露光量」というのは、残膜厚が０％になる露光量のことである。
【００１２】
なお、オーバ露光を行うと、パターンの太さが変化し、ポジ型レジストの場合は残存レジストが細り、ネガ型レジストの場合は残存レジストが太るので、予め実験等によりこの太り量、細り量を求めておき、マスクの形状によりそれを補正するようにする必要がある。
【００１３】
前記課題を解決するための第２の手段は、フォトレジスト工程により、厚さ１０μｍ以上の厚膜レジストにパターンを形成する場合のレジスト形状の形成方法であって、２値化マスクの２値の境界に光透過率が連続的に変化するグレースケールマスク領域を形成したマスクを使用して、適性露光量よりも多い露光量でオーバ露光を行う工程を有することを特徴とするレジスト形状の形成方法である。
【００１４】
前記第１の手段においては、側壁傾斜角度を５５°以上の急峻なものにすることはできるが、形成される角度のばらつきが大きく、エッジ角度を指定された場合、それに近いものに制御することは困難である。本手段においては、２値の境界にグレースケールマスク領域を設け、このグレースケールマスク領域の幅とグレー度を制御することにより、側壁傾斜角度を制御するようにしている。
【００１５】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段又は第２の手段であって、前記オーバ露光が、前記適正露光量の１．２倍〜２倍の露光量での露光であることを特徴とするものである。
【００１６】
これにより、側壁傾斜角度を５５°〜９０°の範囲で制御することができる。なお、適正露光量の２倍以上の露光量でオーバ露光しても、効果が飽和するので、最大値は２倍であることが望ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、急峻な側壁傾斜角度を有するレジスト形状の形成方法、又、急峻な側壁傾斜角度をある程度制御可能なレジスト形状の形成方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態の第１の例を説明するための図である。図１において、（ａ）、（ｂ）は設計形状を示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）は側面図を示す。（ｃ）は、２値化マスクの形状を示す。又、（ｄ）、（ｅ）は、製品形状を示し、（ｄ）はその平面図、（ｅ）は側面図を示す。
【００１９】
端面が５０°を超える角度を有するレジストパターンを形成しようとするとき、（ｃ）に示すような２値化マスクを使用し、ポジ型レジストをオーバ露光する。その他の露光方法は従来のものと変わらない。オーバ露光により、残存するレジストの幅が細るので、そのレジストの後退幅だけ、マスクの光不透過領域の大きさを大きくしておく。オーバ露光してレジストを現像すると、（ｄ）、（ｅ）に示すような形状のレジストが得られる。本実施の形態では、レジストの側壁傾斜角度は少なくとも５５°であり、９０°に極近い値が得られる場合もある。
【００２０】
なお、図１において、本来ならば、レジストの幅方向（図面の上下方向）についても、同じように、レジストの細りが起こるので、マスクの光不透過領域の大きさを大きくしなければならず、かつ、製品形状においてレジストの側壁が斜面形状となるが、説明を簡略化するため図示を省略し、図の右端にのみ着目して説明を行っている。これは、以下の図においても同じである。
【００２１】
図２は、本発明の実施の形態の第２の例を説明するための図である。図２において、（ａ）、（ｂ）は設計形状を示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）は側面図を示す。（ｃ）は、光不透過領域１と、その境界に光透過率が連続的に変化するグレースケールマスク領域２を有したマスクの形状を示す。又、（ｄ）、（ｅ）は、製品形状を示し、（ｄ）はその平面図、（ｅ）は側面図を示す。
【００２２】
エッジ傾斜角度が５０°を超える所定の角度を有するレジストパターンを形成しようとするとき、（ｃ）に示すように、光不透過領域１と光最大量透過領域３との間に、グレースケールマスク領域２を形成し、グレースケールマスク領域２においては、光不透過領域１側から光最大量透過領域３側に行くに従って光の透過量が多くなるようにグレースケールマスクパターンを形成する。このマスクを使用してオーバ露光を行い、レジストを現像すると、（ｄ）、（ｅ）に示すように、設計形状に近い側壁傾斜角度を有するレジストパターンが形成できる。
【実施例１】
【００２３】
２値化マスクとポジ型レジストを使用して、オーバ露光を行い、形成されるレジストパターンの側壁傾斜角度を測定した。
【００２４】
レジスト厚さは５０μｍとし、ｇ線ステッパを使用して、露光時間に換算した適性露光量4000msの1.5倍である6000msでオーバ露光を行い、レジストパターンのエッジ傾斜角度を測定したところ、ほぼ９０°となった。なお、このとき、パターンのエッジの後退量（細り量）は約８μｍであった。よって、投影パターンが８μｍ（片側）だけ太くなるようにマスクの設計を行う必要がある。
【実施例２】
【００２５】
７０°の側壁傾斜角度を持つ円形凹形状のレジストパターン（図にターゲット形状として示す）を製造することを目標として、図３に示すような開口率分布を有するグレースケールマスクを製造した。このグレースケールマスクは同じ開口率を有する領域が円環状であり、中央部直径４μｍ程度以下の円形領域において開口率100％であり、そこから両側に行くに従って開口率が低下し、中央から約１７μｍ以上離れたところで開口率が０となるものである。
【００２６】
レジスト厚さは５０μｍとし、ｇ線ステッパを使用して、露光時間に換算した適性露光量4000msの1.5倍である6250msでオーバ露光を行い、レジストパターンの形状を測定した。その結果、レジストパターンの形状は、ターゲット形状とほぼ同じとなり、側壁傾斜角度は約７１°となった。
【００２７】
なお、オーバ露光量によって、側壁傾斜角度が変化することが分かった。図４にこの様子を示す。図４を見ると分かるように、露光時間によって、レジストパターンの外径はほとんど変化しないが、内径が変化し、その結果側壁傾斜角度が図に示すように変化する。よって、露光時間（露光量）を変えることによっても、レジストパターンの側壁傾斜角度をある程度変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態の第１の例を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態の第２の例を説明するための図である。
【図３】本発明の実施例におけるグレースケールマスクパターンと、形成されたレジストパターンの形状を示す図である。
【図４】本発明の実施例における露光時間とレジストパターンの関係を示す図である。
【図５】従来技術の問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
【００２９】
１…光不透過領域、２…グレースケールマスク領域、３…光最大量透過領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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