JP2005005566A - Supercritical development method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超臨界流体を用いた現像方法に関し、特に、nmオーダの微細なパターンを形成する現像に適した超臨界乾現像法に関する。
【0002】
【従来の技術】
よく知られているように、LSIを始めとする大規模・高性能デバイスを作製するために、極微細パターンが用いられている。この極微細パターンは、例えば、露光,現像,リンス処理を経て形成される、光やX線又は電子線に感光性を有する有機材料からなるレジストのパターンである。現状では、100nmより微細な寸法のパターンが用いられ、研究開発の段階では、10nm以下の寸法のパターンも形成されている。
【0003】
レジストパターンの形成例について説明すると、まず、基板の上に膜厚200〜500nm程度にレジスト膜を形成する。次に、この膜にKrFやArFレーザなどの光源により所望のパターン像を露光する。次に、テトラメチルアンモニウムハイドロオキシド(TMAH)からなる現像液を用いて現像し、この後、水洗などのリンス処理により現像液を除去して現像を停止する。最後に、リンス処理による水などの液体を乾燥し、レジストパターンの形成を終了する。
【0004】
ところで、上述したように、従来よりある現像処理は液処理であるため、まず、廃液が発生するので、この処理が必要となる。一般に、現像廃液は簡単に再利用できず、廃液は廃棄処理することになり、様々な観点から問題となる。
また、上述したような微細なパターンを形成するためのレジストでは、現像液がパターン内に含浸し易いため、形成されたパターンを乾燥するときなどにパターンが変形するなどの問題も発生している。
【0005】
また、乾燥時には、パターンの間に残った液体と、外部の空気との圧力差により、曲げ力(毛細管力)が働き、形成したパターンが倒れるという問題が発生する。この倒れる現象は、パターンが高アスペクト比になるほど顕著になる。上記毛細管力は、水などのリンス液とパターンとの間での液体と気体との界面で生じる表面張力に依存することが報告されている(非特許文献1参照)。
【0006】
水の表面張力は約72×10−3N/mと大きく、上述した毛細管力は、有機材料からなるレジストパターンを倒すだけでなく、無機材料であるシリコンなどのより丈夫なパターンをも歪める力を有している。このため、上述した液体による表面張力の問題は、重要となっている。
【0007】
これらの問題を解消する技術として、例えば超臨界二酸化炭素を用いて現像する方法が提案されている(特許文献1,2参照)。この現像方法では、シリコン基板に電子線レジストを塗布し、これに電子線で露光をし、露光処理済みのシリコン基板を超臨界流体に浸漬して現像を行うようにしている。この方法では、最後に、温度を臨界点以下に下げるなどにより超臨界流体を気化させることで、形成したパターンが乾燥した状態を得ている。
【0008】
この現像方法によれば、まず、現像液を使用しないため、廃液処理が容易となる。また、超臨界流体が気化するときには、液体と気体の界面が存在しないので、上述したパターンの倒れも発生しない。
【0009】
【特許文献1】
特許第2663483号公報
【特許文献2】
特開2000−138156号公報
【非特許文献1】
アプライド・フィジクス・レターズ、66巻、2655−2657頁、1995年
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、超臨界流体を用いた従来の現像方法では、現像をした後の現像の停止処理を行っていないため、現像の停止を精度良く制御できず、形成したレジストパターンの寸法を精度良く制御できないという問題があった。ここで、超臨界流体による現像を行った後、従来のように水などにより現像を停止したのでは、この後で液体を乾燥させることになり、パターンの倒れが発生することになる。
【0011】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、超臨界流体を用いた現像において、パターンの倒れなどが発生することなく、かつ、精度良く寸法を制御できるようにすることを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る超臨界現像方法は、基板の上に形成された感光性を有するレジスト膜に所定のパターン像を露光した後、まず、基板を容器内に配置し、容器内を所定の温度及び所定の圧力の臨界条件とし、大気雰囲気では気体である第1物質を超臨界状態とした第1超臨界流体を容器内に導入し、第1超臨界流体でレジスト膜を現像して基板上にレジストパターンを形成し、次に、臨界条件とされた容器内に、不活性気体である第2物質を超臨界状態とした第2超臨界流体を導入し、容器内より第1超臨界流体を排出して容器内を第2超臨界流体で充填し、現像を停止し、この後、容器内の圧力を低下させて第2超臨界流体を気化させるようにしたものである。
この現像方法によれば、液処理を行うことなく、現像及び現像の停止がなされ、乾燥した状態のパターンが形成される。なお、上記超臨界現像方法において、第1物質として、極性を有するものを用いることで、現像性を向上させることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
本実施の形態における超臨界現像方法は、超臨界状態としたCHF3やCOF2などの流体(第1超臨界流体)により現像を行ってパターンを形成し、引き続いて、現像に用いた第1超臨界流体を、ヘリウムなどの不活性ガスの超臨界流体(第2超臨界流体)に置換し、これによって現像を停止し、この後、不活性ガスの超臨界流体を気化させ、乾燥した状態で現像パターンを得ようとしたものである。
【0014】
まず、図1(a)に示すように、基板101の上に感光性を有するレジスト膜102を形成し、次いで、図1(b)に示すように、フォトマスク103を用いた露光により所定の潜像102aをレジスト膜102に形成する。以下、レジスト膜102は、ポジ型のレジストであり、露光により形成された潜像102aの領域が、例えば、露光によって発生した酸により分解された低分子量化して溶解し易くなるものである。
【0015】
次に、基板101を所定の圧力容器内に導入し、圧力容器を密閉し、圧力容器内を所定の圧力及び所定の温度とし、この中に、液化CHF3を導入し、図1(c)に示すように、潜像が形成されたレジスト膜102が、液化CHF3104に接触した状態とする。引き続いて、圧力容器の内部圧力及び内部温度を、CHF3の臨界点以上とし、潜像が形成されたレジスト膜102を超臨界状態としたCHF3(超臨界現像剤)により現像し、図1(d)に示すように、基板101の上に、レジストパターン106が形成された状態とする。ここで、液化CHF3は、臨界圧力以上としておく方がよい。臨界圧力以上とした液化CHF3を導入すれば、温度を臨界点以上とすれば、液化CHF3を超臨界状態とすることができる。なお、液化CHF3ではなく、超臨界CHF3を導入し、圧力容器の内部が超臨界現像液で充填された状態としてもよい。
【0016】
ところで、超臨界現像剤105は、未露光部であるレジストパターン106に対しても溶解性を有している。このため、レジストパターン106は、超臨界現像剤105に接触している間は溶解し続け、寸法が減少する。この状態を回避する、すなわち現像を停止するためには、図1(d)に示すような、レジストパターン106が超臨界現像剤105に接触している状態を解消する必要がある。
ここで、本実施の形態では、超臨界現像剤を導入した後、ヘリウムや窒素などの不活性ガスを超臨界状態とし、これを圧力容器の内部に導入し、圧力容器内より超臨界現像剤を排除し、現像を停止させるようにした。
【0017】
例えば、圧力容器内部が、CHF3の臨界条件となる状態を維持し、所定の導入口より、上記臨界条件の圧力,温度としたヘリウムを導入し、一方で、所定の排出口より、圧力容器の内部流体を排出する。このことにより、圧力容器の内部にあった超臨界現像剤(CHF3)は排出され、圧力容器の内部は、導入されたヘリウムで充填され、図1(e)に示すように、基板101の表面及びレジストパターン106が、現像性のない超臨界状態のヘリウム(超臨界リンス剤)107に覆われて接触している状態となる。
【0018】
この後、圧力容器内より充填されている流体を排出し、圧力容器内の圧力を低下させ、超臨界リンス剤107を気化させることで、図1(f)に示すように、パターン倒れなどのことがない状態で、基板101の上にレジストパターン106が形成された状態が得られる。ヘリウムなどの不活性ガスの超臨界流体を導入することで、現像を停止させるようにしたので、現像により形成されるパターンの寸法制御が、より正確に行えるようになる。
【0019】
また、上述した現像処理によれば、排出される流体は気体となっているので、廃液の処理が極めて容易となる。例えば、超臨界現像剤が反応容器の外部に排出されて気化すると、現像により超臨界現像剤に溶解していたレジスト材料は固化するので、現像剤よりレジスト剤を分離することが極めて容易であり、現像剤を再利用することが容易である。同様に、リンス剤を再利用することも容易である。
【0020】
なお、上述では、超臨界状態で現像剤として作用する第1物質としてCHF3を用いるようにしたが、これに限るものではない。CHF3の他に、CH3F,CHF2CF3,CH2F2,CF3CH3,CHF2CHF2などのハイドロフルオロカーボンを用いるようにしてもよい。また、COF2,CF3COFなどのフッ化カルボニル系化合物、CF3OF,CHF2OCHF2などのハイポフルオライト化合物、あるいは、FNO,F3NOなどのハロゲン化窒化物などを用いることができる。また、二酸化炭素やSF6を用いることも可能である。
【0021】
一般に、感光性を有するレジスト材料は、高分子材料であり、ネガ形では高エネルギー線の照射により、例えばエポキシ基が開環して分子間に架橋を作り、高分子が現像剤に対して不溶になる。また、ポジ形では、高エネルギー線の照射により高分子の架橋が分解し、現像剤に対して溶解するようになる。また、ノボラック樹脂型や化学増幅型など、光や高エネルギー線に反応する反応性の材料を高分子に添加したものもある。これらは、反応性の材料が、例えば光により分解して酸を生成し、生成された酸によりベースとなっている高分子の樹脂の架橋を分解し、現像剤に対して溶解し易い状態とするものである。
【0022】
これらレジスト材料を構成する高分子は、軟化温度が100℃程度である。前述した超臨界現像剤が超臨界状態となる温度が、100℃を超えるような高い温度の場合、現像を行う環境が、レジストパターンを軟化させる温度となる。これでは、レジストパターンを変形させてしまう。従って、現像剤には、現像を行うレジストの軟化温度より低い臨界温度の材料を用いる必要がある。なお、レジスト材料は、上述したように有機材料であるため、超臨界状態で現像剤として作用する第1物質として極性を有するものを用いた方が、より高い現像性を期待できる。
【0023】
また、上述では、リンス剤としてヘリウムを用いるようにしたが、これに限るものではない。有機材料を溶解することがない、不活性な材料であれば良く、例えば、Ne,Ar,Xeなどの希ガスや窒素などの不活性ガスを、超臨界状態として用いるようにしてもよい。
【0024】
次に、上述した超臨界現像方法を実施する超臨界現像装置について説明する。図2は、上述した超臨界現像方法を実施する超臨界現像装置の構成例を示す模式的な断面図である。
この装置は、密閉可能な高圧容器201と、高圧容器201の内部に設けられた反応室202から構成されている。
【0025】
反応室202の底面には、処理対象となる基板101が載置されるステージ212が配置されている。高圧容器201は、例えばステンレスで構成され、壁の厚さが20mm程度に形成されている。
また、高圧容器201は、容器上部201aと、底部にステージ212が固定された容器下部201bとから構成され、例えば、容器上部201aを取り外すことで、反応室202の内部を開放状態とすることが可能である。
【0026】
また、本装置は、CHF3が加圧されて収容されたボンベ203と、ヘリウムが加圧されて収容されたボンベ203aとを備えている。ボンベ203に収容されているCHF3は、配管204aを通り、切り替えバルブ223を介して配管204へ導入される。また、ボンベ203aに収容されているヘリウムは、配管204bを通り、切り替えバルブ223を介して配管204へ導入される。従って、切り替えバルブ223を切り替えることで、配管204に導入する流体を、CHF3もしくはヘリウムに切り替えることが可能となっている。
【0027】
配管204に導入されたCHF3もしくはヘリウムは、導入口205を介して反応室202の内部に導入される。配管204の途中には、圧送ポンプ206と導入バルブ207とを備え、また、圧送ポンプ206の吐出側には、ここの圧力を測定する圧力計208を備えている。圧送ポンプ206により、配管204に導入された流体を反応室202の内部へ圧送することを可能としている。また、圧力計208の圧力測定結果により導入バルブ207の開度を制御することを可能としている。
【0028】
また、本装置は、反応室202の内部圧力を測定する圧力計209と、反応室202内部の流体を排出する排出口210と、排出口210の途中に設けられた圧力制御バルブ211とを備えている。圧力制御バルブ211は、圧力計209の圧力測定結果により開度を制御し、排出口210より排出する流体の量を制御する。なお、ボンベ203が、CHF3の代わりに、前述した現像剤として用いることができる材料を収容するものであってもよい。また、ボンベ203aが、ヘリウムの代わりに、前述したリンス剤として用いることができる材料を収容するものであってもよい。
【0029】
加えて、高圧容器201は、外壁と内壁との間にヒータ213を備え、ヒータ制御部221の制御により反応室202の内部を加熱可能としている。また、圧送ポンプ206より反応室202側の配管204にもヒータ213を備えている。ヒータ213は、例えば、抵抗加熱や高周波誘導加熱による加熱手段であればよい。
【0030】
この超臨界現像装置では、ボンベ203より供給されたCHF3は、圧送ポンプ206に圧送され、配管を通過して導入口205より反応室202に輸送される。また、圧送されるCHF3は、配管204に設けられたヒータ213により所定温度に加熱され、反応室202に輸送される。本装置によれば、例えば、圧送ポンプ206により臨界圧力以上とし、ヒータ213により臨界温度以上とすることで、超臨界状態としたCHF3を、反応室202の内部に輸送することが可能である。
【0031】
また、圧力計209が測定した圧力値がCHF3の臨界点の圧力を保持する範囲で、圧力制御バルブ211の開度を調整し、圧力計208が測定した圧力値がCHF3の臨界点の圧力を保持する範囲で、圧送ポンプ206による圧送の圧力を調整することも可能である。このようにすることで、反応室202の内部に、常に超臨界状態のCHF3が供給される状態が得られる。また、切り替えバルブ223を切り替えて、ボンベ203aよりヘリウムを供給するようにしても、上述と同様である。あるいは、所定の圧力に制御されたヘリウムを使用すれば、圧送ポンプ206を介さずに、反応室202にヘリウムを導入することも可能である。
【0032】
始めにボンベ203よりCHF3を供給し、反応室202の内部が超臨界CHF3で充填された後、切り替えバルブ223を切り替えれば、ボンベ203aよりヘリウムが供給される状態とすれば、反応室202の内部は、超臨界ヘリウムで充填された状態となる。
このようにして、反応室202内において、基板101(レジストパターン106)が、超臨界ヘリウムに晒されている状態とすれば、現像を停止させることができる。
【0033】
また、次に示すことにより、反応室202内に充填されている超臨界流体を、攪拌状態とすることが可能となる。
反応室202の内部が、すでに超臨界CHF3で充填されている状態で、まず、圧力計208の圧力測定値により導入バルブ207の開度を制御し、圧送ポンプ206の排出側と導入バルブ207との間の配管204内の圧力(圧力計208の圧力測定値)が、20MPaとなるまで導入バルブ207を閉じた状態とする。圧送ポンプ206を動作させた状態で導入バルブ207を閉じておけば、圧送ポンプ206の排出側と導入バルブ207との間の配管204内の圧力は瞬時に上昇する。また、ヒータ213により、配管204の内部温度を50℃程度としておく。
【0034】
次いで、圧力計208の測定値が20MPaとなったところで、導入バルブ207を開放する。このことにより、臨界温度以上及び臨界圧力以上とされた配管204内の超臨界CHF3が反応室202内に導入され、反応室202の内部圧力は瞬時に上昇する。ここで、圧力計209の圧力測定値により、反応室202内の内部圧力が15MPaとなるように圧力制御バルブ211の開度を制御しておけば、反応室202の内部圧力は、直ちに15MPa程度に低下する。
【0035】
反応室202内の圧力が15MPa程度に低下したことは、導入バルブ207を開放しているので、圧力計208にも検出される。圧力計208の測定値が15MPaとなったところで、再度、導入バルブ207を閉じる。このことにより、再び、圧送ポンプ206の排出側と導入バルブ207との間の圧力は瞬時に上昇する。一方、反応室202の内部は、圧力計209と圧力制御バルブ211とにより、15MPa程度に維持されている。
【0036】
再度導入バルブ207を閉じることにより、圧力計208の圧力測定値が20MPaとなるまで、圧送ポンプ206の排出側と導入バルブ207との間の圧力を上昇させ、この後、直ちに導入バルブ207を開放させる。このことにより、再度、反応室202の内部圧力は瞬時に上昇する。
【0037】
以上のことを繰り返すことで、反応室202の内部圧力を、変動させることができる。例えば、図3に示すように、時間の経過とともに、時点Aで導入バルブ207を閉じて時点Bで導入バルブ207を開放することを繰り返し、反応室202における内部圧力の変動を繰り返させる。このような圧力変動により、反応室202内の超臨界CHF3を、攪拌された状態とすることができる。
【0038】
また、図4に示すように、反応室202の内部に複数のフィンが固定された整流機構420を設け、上述した圧力変動による攪拌をより効果的に行うようにしてもよい。整流機構420は、例えば、図5の斜視図に示すように、基板101と同一の平面に配置されたリング状の枠体上に、複数のフィンが直立して固定されたものである。導入口205より導入された流体は、例えば、図4(b)の平面図に点線で示すように、整流機構420により流れる方向が変更されて基板101の上に流れ込む。
【0039】
このように、反応室202の内部において整流機構420を用い、基板101の上に供給される液化二酸化炭素などの流体を整流することで、基板101の上における現像をより効率よく行うことが可能なる。また、導入口205より供給する超臨界流体の流速が早いほど、整流機構420の効果が向上する。
なお、整流機構は、基板101の全周を囲うように設けられている必要はなく、導入口205の付近に部分的に配置されていてもよい。導入口205より導入された流体が、基板101上を曲線的に流れるように整流する機構であれば、どのような整流機構を設けるようにしてもよい。
【0040】
次に、本発明の超臨界現像方法の実施例について、より詳細に説明する。
まず、シリコンからなる基板を用意し、この上に紫外線レジスト(SEPR551:信越化学製)を塗布し、膜厚300nm程度のレジスト膜を形成する。次いで、形成したレジスト膜に、KrFを光源とした所定の光像を露光し、所定温度の加熱処理を加えることで、所定のパターンの潜像を形成する。このパターンは、幅100nm程度である。
【0041】
以上のようにして潜像を形成したら、基板を図2に示した装置のステージ212の上に固定し、反応室202を密閉状態とし、ヒータ制御部221の制御により、各ヒータ213を加熱し、配管204や反応室202の内部温度を50℃の状態とする。この状態で、ボンベ203に収容されているCHF3を、圧力15MPaとして圧送ポンプ206により反応室202内に圧送する。
【0042】
以上のことにより、反応室202の内部には、導入口205より超臨界CHF3が供給され、反応室202の内部が超臨界CHF3で充填される。この後、前述したように圧力変動を起こすことで、反応室202の内部の超臨界CHF3が攪拌した状態とする。この状態を約5分ほど保持する。この5分間により、潜像が形成されている基板の上のレジスト膜は、超臨界現像剤である超臨界CHF3により現像され、パターンが形成される。
【0043】
この後、切り替えバルブ223を切り替え、ボンベ203aに収容されているヘリウムが圧送される状態とする。このことにより、超臨界ヘリウムが反応室202の内部に供給し、反応室202の内部圧力を15MPaに保つように開度が制御されている圧力制御バルブ211を通り、排出口210より超臨界CHF3を排出する状態とする。この結果、基板の上では、超臨界現像剤が超臨界リンス剤に置換され、現像が停止された状態となる。
【0044】
以上のことにより現像を停止した後、まず、圧送ポンプ206による圧送を停止し、また、導入バルブを閉じる。また、圧力制御バルブ211の開度を所定の状態とし、反応室202の内部の流体を排出して内部圧力を低下させ、超臨界リンス剤を気化させる。このことにより、基板の上では、倒れや変形などの問題が発生することなく、レジストのパターンが形成された状態が、乾燥した状態で得られる。
なお、上述では、ポジ型レジストの現像を例にして説明したが、これに限るものではない。ネガ型のレジストの現像であっても、同様である。
【0045】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、大気雰囲気では気体である第1物質を超臨界状態とした第1超臨界流体を容器内に導入し、第1超臨界流体でレジスト膜を現像し、臨界条件とされた容器内に、不活性気体である第2物質を超臨界状態とした第2超臨界流体を導入し、容器内より第1超臨界流体を排出して容器内を第2超臨界流体で充填し、現像を停止するようにした。従って、本発明によれば、液処理によらずに、現像停止を行えるので、超臨界流体を用いた現像において、パターンの倒れなどが発生することなく、かつ、精度良く寸法を制御できるようになるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における超臨界現像方法の一例を説明するための工程図である。
【図2】実施の形態の超臨界現像方法を実施するための超臨界現像装置の構成例を概略的に示す模式的な断面図である。
【図3】圧力変動を起こさせるタイミングを示すタイミングチャートである。
【図4】実施の形態の超臨界現像方法を実施するための超臨界現像装置の他の構成例を概略的に示す模式的な断面図(a)及び部分を示す平面図(b)である。
【図5】実施の形態の超臨界現像方法を実施するための超臨界現像装置の他の構成例を部分的に示す斜視図である。
【符号の説明】
101…基板、102…レジスト膜、102a…潜像、103…フォトマスク、104…液化CHF3、105…超臨界現像剤、106…レジストパターン、107…超臨界状態のヘリウム(超臨界リンス剤)。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a development method using a supercritical fluid, and more particularly to a supercritical dry development method suitable for development that forms a fine pattern on the order of nm.
[0002]
[Prior art]
As is well known, an extremely fine pattern is used to manufacture a large-scale and high-performance device such as an LSI. This ultrafine pattern is, for example, a resist pattern made of an organic material that is sensitive to light, X-rays, or electron beams, which is formed through exposure, development, and rinsing. At present, patterns with dimensions smaller than 100 nm are used, and patterns with dimensions of 10 nm or less are also formed at the stage of research and development.
[0003]
An example of forming a resist pattern will be described. First, a resist film is formed on a substrate to a thickness of about 200 to 500 nm. Next, a desired pattern image is exposed to the film by a light source such as KrF or ArF laser. Next, it develops using the developing solution which consists of tetramethylammonium hydroxide (TMAH), and after this, a developing solution is removed by rinse processes, such as water washing, and development is stopped. Finally, a liquid such as water by the rinsing process is dried to finish the formation of the resist pattern.
[0004]
As described above, since the conventional development process is a liquid process, first, a waste liquid is generated, and this process is necessary. Generally, the developing waste liquid cannot be easily reused, and the waste liquid is disposed of, which causes problems from various viewpoints.
Further, in the resist for forming a fine pattern as described above, since the developer is easily impregnated in the pattern, there is a problem that the pattern is deformed when the formed pattern is dried. .
[0005]
Further, at the time of drying, a bending force (capillary force) works due to a pressure difference between the liquid remaining between the patterns and the external air, causing a problem that the formed pattern falls down. This falling phenomenon becomes more prominent as the pattern has a higher aspect ratio. It has been reported that the capillary force depends on the surface tension generated at the interface between a liquid and a gas between a rinse liquid such as water and a pattern (see Non-Patent Document 1).
[0006]
The surface tension of water is as large as about 72 × 10 −3 N / m, and the above-mentioned capillary force not only defeats resist patterns made of organic materials, but also distorts stronger patterns such as silicon, which is an inorganic material. have. For this reason, the problem of the surface tension by the liquid mentioned above is important.
[0007]
As a technique for solving these problems, for example, a developing method using supercritical carbon dioxide has been proposed (see Patent Documents 1 and 2). In this developing method, an electron beam resist is applied to a silicon substrate, and this is exposed to an electron beam, and the exposed silicon substrate is immersed in a supercritical fluid for development. In this method, finally, the formed pattern is dried by vaporizing the supercritical fluid by lowering the temperature below the critical point or the like.
[0008]
According to this developing method, first, since a developing solution is not used, waste liquid processing becomes easy. Further, when the supercritical fluid is vaporized, the above-described pattern collapse does not occur because there is no liquid-gas interface.
[0009]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2663483 [Patent Document 2]
JP 2000-138156 A [Non-Patent Document 1]
Applied Physics Letters, 66, 2655-2657, 1995 [0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional development method using a supercritical fluid does not perform development stop processing after development, so the development stop cannot be accurately controlled, and the dimension of the formed resist pattern cannot be accurately controlled. There was a problem. Here, after developing with the supercritical fluid, if the development is stopped with water or the like as in the prior art, the liquid is dried after that, and the pattern collapses.
[0011]
The present invention has been made to solve the above-described problems. In development using a supercritical fluid, the dimensions can be accurately controlled without causing pattern collapse. The purpose is to do.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In the supercritical development method according to the present invention, after exposing a predetermined pattern image to a photosensitive resist film formed on a substrate, first, the substrate is placed in a container, and the container is heated to a predetermined temperature and A first supercritical fluid, which is in a supercritical state with a first substance that is a gas in an air atmosphere, is introduced into the container under a critical condition of a predetermined pressure, and the resist film is developed with the first supercritical fluid to be formed on the substrate. Next, a resist pattern is formed, and then a second supercritical fluid in which a second substance, which is an inert gas, is supercritical is introduced into a critical container, and the first supercritical fluid is introduced from the container. The container is discharged and the inside of the container is filled with the second supercritical fluid, the development is stopped, and then the pressure in the container is lowered to vaporize the second supercritical fluid.
According to this development method, development and development are stopped without performing liquid treatment, and a dry pattern is formed. In the supercritical development method described above, developability can be improved by using a polar material as the first substance.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the supercritical development method in the present embodiment, development is performed with a fluid (first supercritical fluid) such as CHF 3 or COF 2 in a supercritical state, and subsequently, the first used for development. The supercritical fluid is replaced with a supercritical fluid of an inert gas such as helium (second supercritical fluid), whereby development is stopped, and then the inert gas supercritical fluid is vaporized and dried. In order to obtain a development pattern.
[0014]
First, as shown in FIG. 1A, a
[0015]
Next, the
[0016]
Incidentally, the
Here, in this embodiment, after introducing the supercritical developer, an inert gas such as helium or nitrogen is put into a supercritical state, and this is introduced into the pressure vessel, and the supercritical developer is introduced from the pressure vessel. The development was stopped.
[0017]
For example, the inside of the pressure vessel is maintained in a state where the critical conditions of CHF 3 are maintained, and helium having the pressure and temperature of the above critical conditions is introduced from a predetermined inlet, while the pressure vessel is introduced from a predetermined outlet. Drain the internal fluid. As a result, the supercritical developer (CHF 3 ) inside the pressure vessel is discharged, the inside of the pressure vessel is filled with the introduced helium, and as shown in FIG. The surface and the resist
[0018]
Thereafter, the fluid filled from the pressure vessel is discharged, the pressure in the pressure vessel is lowered, and the supercritical rinse
[0019]
In addition, according to the above-described development processing, the discharged fluid is a gas, so that the treatment of the waste liquid becomes extremely easy. For example, when the supercritical developer is discharged to the outside of the reaction vessel and vaporized, the resist material dissolved in the supercritical developer is solidified by development, so that it is very easy to separate the resist agent from the developer. It is easy to reuse the developer. Similarly, it is easy to reuse the rinse agent.
[0020]
In the above description, CHF 3 is used as the first substance that acts as a developer in the supercritical state. However, the present invention is not limited to this. In addition to CHF 3 , hydrofluorocarbons such as CH 3 F, CHF 2 CF 3 , CH 2 F 2 , CF 3 CH 3 , and CHF 2 CHF 2 may be used. In addition, carbonyl fluoride compounds such as COF 2 and CF 3 COF, hypofluorite compounds such as CF 3 OF and CHF 2 OCHF 2, and halogenated nitrides such as FNO and F 3 NO can be used. . Carbon dioxide or SF 6 can also be used.
[0021]
Generally, a resist material having photosensitivity is a polymer material. In the negative type, for example, upon irradiation with high energy rays, for example, an epoxy group is opened to form a bridge between molecules, and the polymer is insoluble in a developer. become. In the positive type, the polymer cross-links are decomposed by irradiation with high energy rays and are dissolved in the developer. There are also polymers in which a reactive material that reacts with light or high energy rays, such as a novolac resin type or a chemical amplification type, is added to the polymer. These include a state in which a reactive material decomposes, for example, with light to generate an acid, decomposes a cross-link of a polymer resin based on the generated acid, and is easily dissolved in a developer. To do.
[0022]
The polymers constituting these resist materials have a softening temperature of about 100 ° C. When the temperature at which the above-described supercritical developer is in a supercritical state is a high temperature exceeding 100 ° C., the environment in which development is performed is the temperature at which the resist pattern is softened. This deforms the resist pattern. Therefore, it is necessary to use a material having a critical temperature lower than the softening temperature of the resist to be developed as the developer. Since the resist material is an organic material as described above, higher developability can be expected when a material having polarity is used as the first substance that acts as a developer in a supercritical state.
[0023]
In the above description, helium is used as the rinse agent. However, the present invention is not limited to this. Any inert material that does not dissolve the organic material may be used. For example, a rare gas such as Ne, Ar, or Xe or an inert gas such as nitrogen may be used as the supercritical state.
[0024]
Next, a supercritical developing apparatus that performs the above-described supercritical developing method will be described. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration example of a supercritical developing apparatus that performs the supercritical developing method described above.
This apparatus is composed of a high-
[0025]
A
The high-
[0026]
In addition, the present apparatus includes a
[0027]
The CHF 3 or helium introduced into the
[0028]
The apparatus also includes a
[0029]
In addition, the high-
[0030]
In this supercritical developing device, CHF 3 supplied from the
[0031]
In addition, the opening of the
[0032]
First, after CHF 3 is supplied from the
In this way, if the substrate 101 (resist pattern 106) is exposed to supercritical helium in the
[0033]
In addition, the supercritical fluid filled in the
With the inside of the
[0034]
Next, when the measured value of the
[0035]
The fact that the pressure in the
[0036]
By closing the
[0037]
By repeating the above, the internal pressure of the
[0038]
Further, as shown in FIG. 4, a rectifying mechanism 420 in which a plurality of fins are fixed may be provided inside the
[0039]
In this manner, by using the rectifying mechanism 420 inside the
Note that the rectifying mechanism does not have to be provided so as to surround the entire circumference of the
[0040]
Next, examples of the supercritical development method of the present invention will be described in more detail.
First, a substrate made of silicon is prepared, and an ultraviolet resist (SEPR551: manufactured by Shin-Etsu Chemical) is applied thereon to form a resist film having a thickness of about 300 nm. Next, a predetermined light image using KrF as a light source is exposed to the formed resist film, and a heat treatment at a predetermined temperature is applied to form a latent image having a predetermined pattern. This pattern has a width of about 100 nm.
[0041]
When the latent image is formed as described above, the substrate is fixed on the
[0042]
As described above, supercritical CHF 3 is supplied into the
[0043]
Thereafter, the switching
[0044]
After the development is stopped as described above, first, the pumping by the
In the above description, the development of a positive resist has been described as an example, but the present invention is not limited to this. The same applies to the development of a negative resist.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, the first supercritical fluid in which the first substance, which is a gas in the air atmosphere, is brought into a supercritical state is introduced into the container, and the resist film is developed with the first supercritical fluid. A second supercritical fluid in which the second substance, which is an inert gas, is supercritical is introduced into the container, and the first supercritical fluid is discharged from the container. The development was stopped by filling with fluid. Therefore, according to the present invention, since development can be stopped without using liquid processing, the dimensions can be accurately controlled without causing pattern collapse in development using a supercritical fluid. An excellent effect is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process diagram for explaining an example of a supercritical development method in an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view schematically showing a configuration example of a supercritical developing device for carrying out the supercritical developing method of the embodiment.
FIG. 3 is a timing chart showing timings for causing pressure fluctuations.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view (a) schematically showing another configuration example of a supercritical developing apparatus for carrying out the supercritical developing method of the embodiment, and a plan view (b) showing a part thereof. .
FIG. 5 is a perspective view partially showing another configuration example of the supercritical developing device for carrying out the supercritical developing method of the embodiment.
[Explanation of symbols]
101 ... substrate, 102 ... resist film, 102a ... latent image, 103 ... photomask, 104 ... liquefied CHF 3, 105 ... supercritical developer, 106 ... resist pattern, 107 ... supercritical helium (supercritical rinse) .
Claims (2)
前記基板を容器内に配置し、前記容器内を所定の温度及び所定の圧力の臨界条件とし、大気雰囲気では気体である第1物質を超臨界状態とした第1超臨界流体を前記容器内に導入し、前記第1超臨界流体で前記レジスト膜を現像して前記基板上にレジストパターンを形成する第2工程と、
前記臨界条件とされた前記容器内に、不活性気体である第2物質を超臨界状態とした第2超臨界流体を導入し、前記容器内より前記第1超臨界流体を排出して前記容器内を前記第2超臨界流体で充填し、前記現像を停止する第3工程と、
前記容器内の圧力を低下させて前記第2超臨界流体を気化させる第4工程と
を少なくとも備えたことを特徴とする超臨界現像方法。A first step of exposing a predetermined pattern image to a photosensitive resist film formed on a substrate;
The substrate is placed in a container, the container is filled with a first supercritical fluid in a supercritical state in which the first substance, which is a gas in the atmosphere, is in a supercritical state under a critical condition of a predetermined temperature and a predetermined pressure. A second step of introducing and developing the resist film with the first supercritical fluid to form a resist pattern on the substrate;
A second supercritical fluid in which a second substance that is an inert gas is in a supercritical state is introduced into the container having the critical condition, and the first supercritical fluid is discharged from the container to discharge the first supercritical fluid. A third step of filling the interior with the second supercritical fluid and stopping the development;
A supercritical development method comprising at least a fourth step of evaporating the second supercritical fluid by reducing the pressure in the container.
前記第1物質は、極性を有するものである
ことを特徴とする超臨界現像方法。In the supercritical development method according to claim 1,
The supercritical development method, wherein the first substance has polarity.
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