JP2007234984A

JP2007234984A - フォト現像方法

Info

Publication number: JP2007234984A
Application number: JP2006056669A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Muramoto; 美幸村本
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2006-03-02
Filing date: 2006-03-02
Publication date: 2007-09-13

Abstract

【課題】寸法均一性を向上してコストを低減したフォト現像方法を提供する。
【解決手段】所定形状に露光されたレジスト２０上に現像液３０を塗布して該現像液３０を除去する第１現像工程と、前記レジスト２０上に第１現像工程で用いた現像液３０とは異なる現像液３１を塗布して該現像液３１を除去する第２現像工程とを具備するフォト現像方法によって寸法均一性を向上すると共に現像時間を短縮して、作業効率を向上し、コストを低減する。
【選択図】図１

Description

本発明は、フォトリソグラフィ法に用いられて被対象物上の露光されたレジストを現像するフォト現像方法に関する。

一般的なフォトリソグラフィ法では、被対象物上にレジストとなる液体を塗布する塗布工程と、液体をプリベークしてレジストを形成するプリベーク工程と、プリベークしたレジストを所望の形状に露光する露光工程と、レジストに現像液を塗布して現像して所定形状の開口を形成する現像工程と、レジストを純水で洗浄する純水リンス工程との一連の作業が行われていた。このフォトリソグラフィ法における現像工程としては、被対象物を現像液に浸漬する浸漬法、被対象物を回転させながら現像液を噴射するスプレー法及び低速回転するマスク膜上に表面張力で現像液を盛り静止放置するパドル法等がある。

このような現像工程では、通常、光反応したポジ型レジストは、アルカリ水溶液からなる現像液に溶け込んでしまい、レジストが溶け込んだ現像液は現像レートが早くなる。このため、レジストに形成する開口面積が大きい領域と、開口面積が小さい領域とで現像液に溶け込むレジストの割合が変わるため、現像工程により形成する開口の寸法にばらつきが生じてしまうという問題がある。特に、レジスト上にパドル法で現像液を塗布及び除去すると、開口付近の膜減りが顕著に現われる。

このため、アルカリ可溶性フェノール樹脂とキノンジアジドスルホン酸エステルを含むレジストの現像液として、有機第四級アンモニウムハイドロオキサイドと硼酸とを含有する有機アルカリ水溶液を用いたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１では、特殊なレジスト及び現像液が必要であり、汎用性がなく、高コストになってしまうという問題がある。また、従来及び特許文献１の構成では、現像時間を短縮することができず、作業効率が悪いという問題がある。

特開平５−１００４３９号公報（特許請求の範囲等）

本発明はこのような事情に鑑み、寸法均一性を向上してコストを低減したフォト現像方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、所定形状に露光されたレジスト上に現像液を塗布して該現像液を除去する第１現像工程と、前記レジスト上に第１現像工程で用いた現像液とは異なる現像液を塗布して該現像液を除去する第２現像工程とを具備することを特徴とするフォト現像方法にある。
かかる第１の態様では、第１現像工程でレジストが溶け込んだ現像レートの早い現像液を除去することができ、現像レートの早い現像液のレジストに対する影響を少なくして、第２現像工程で、第１現像工程で用いた現像液とは異なる現像液によるレジストの現像時の寸法精度及び寸法均一性を向上することができる。また、特殊なレジスト及び現像液が必要なくなり、製造コストを低減することができる。さらに、従来のレジスト上に現像液を１回塗布して除去するフォト現像方法に比べて、第１現像工程と第２現像工程との２回の現像を行うフォト現像方法を行うことで、第１現像工程で用いた現像液とは異なる現像液をレジストに塗布することができるため、レジストの現像時間を短縮することができる。

本発明の第２の態様は、前記レジストが、ポジ型フォトレジストであることを特徴とする第１の態様のフォト現像方法にある。
かかる第２の態様では、ポジ型レジストであっても、寸法精度及び寸法均一性を向上して、コストを低減することができると共に、レジストの現像時間を短縮することができる。

本発明の第３の態様は、前記第１及び第２現像工程では、前記現像液を前記レジスト上にパドル法により塗布することを特徴とする第１又は２の態様のフォト現像方法にある。
かかる第３の態様では、パドル法で現像液を塗布及び除去しても、レジスト開口付近の膜減りが発生するのを減少することができる。

本発明の第４の態様は、前記第１及び第２現像工程で使用する前記現像液がアルカリ水溶液であることを特徴とする第１〜３の何れかの態様のフォト現像方法にある。
かかる第４の態様では、アルカリ水溶液からなる現像液であっても、寸法精度及び寸法均一性を向上して、コストを低減することができると共に、レジストの現像時間を短縮することができる。

以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
本発明の実施形態１に係るフォト現像工程が用いられるフォトリソグラフィ法について図１を参照して説明する。なお、図１は、本発明の実施形態１に係るフォトリソグラフィ法を示す断面図である。

まず、図１（ａ）に示すように、シリコン単結晶基板からなるシリコンウェハ１０上にレジストとなる液体を塗布する（塗布工程）。そして、塗布した液体をホットプレートによってプリベークすることによりレジスト２０を形成する（プリベーク工程）。本実施形態では、シリコンウェハ１０上にポジ型レジスト２０となる液体を回転塗布（スピン塗布）方式で塗布した。

次に、図１（ｂ）に示すように、レジスト２０を所定形状に露光する（露光工程）。レジスト２０の露光は、例えば、マスクパターンを有するカットフィルムやマスクパターンが描画されたガラス基板などのマスクや、電子線描画装置、レーザ描画装置等を用いて行うことができる。

次に、図１（ｃ）に示すように、レジスト２０に現像液３０を塗布してレジスト２０を現像し、図１（ｄ）に示すように現像液３０をレジスト２０上から直ちに除去する（第１現像工程）。第１現像工程では、シリコンウェハ１０を低速回転させて、レジスト２０上に表面張力により現像液３０を盛るパドル法により行った。また、その後の静止放置はほとんど行わず、直ちにシリコンウェハ１０の回転速度を上げて、現像液３０を振り切った。この第１現像工程では、露光工程で所定形状に露光された領域を除去する。なお、本実施形態では、現像液３０として、アルカリ水溶液を用いた。

次に、図１（ｅ）に示すように、レジスト２０上及び第１現像工程でレジストが除去された露光領域に第１現像工程で用いた現像液３０とは異なる現像液３１を塗布してレジスト２０を現像し、所定時間放置した後、図１（ｆ）に示すように現像液３１を除去する（第２現像工程）。第２現像工程では、現像液３１の塗布を第１現像工程と同様にパドル法により行った。なお、第２現像工程で用いる現像液３１は、第１現像工程の現像液３０とは種類が同じ現像液であるが、第１現像工程で用いた現像液３０とは異なる新しいものを用いた。これにより、レジスト２０に所定形状の開口２１を形成することができる。その後は、レジスト２０をホットプレートによるポストベークすることにより所定形状のレジストを形成する（ポストベーク工程）。

このように、露光されたレジスト２０を現像する際に第１現像工程でレジスト２０が溶け込んだ現像液３０を直ちに除去した後、第２現像工程で第１現像工程で用いた現像液３０とは異なる現像液３１でレジスト２０を現像することで、第１現像工程でレジスト２０が溶け込んだ現像レートの早い現像液３０のレジスト２０に対する影響を少なくして、第２現像工程で現像液３１によるレジスト２０の現像時の寸法精度及び寸法均一性を向上することができる。特に、パドル法で現像液３０を塗布及び除去すると、シリコンウェハ１０の回転によってシリコンウェハ１０の開口２１付近のレジスト２０の膜減りが発生するが、第１現像工程と第２現像工程とを行うことで、レジスト２０の開口２１付近の膜減りを減少させることができる。また、特殊なレジスト及び現像液が必要なくなり、製造コストを低減することができる。さらに、従来のレジスト２０上に現像液３０を１回塗布して除去するフォト現像方法に比べて、第１現像工程と第２現像工程との２回の現像を行うフォト現像方法を行うことで、新たな現像液３１をレジスト２０に塗布することができるため、レジスト２０の現像時間を短縮することができる。

（実施例１〜６）
単結晶シリコン基板からなるシリコンウェハ上に、ノボラック樹脂からなるポジ型レジストを塗布し、１００℃でプリベークした後、レジストを所定形状に露光したサンプルを複数用意し、各サンプルのレジスト上にテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（以下「ＴＭＡＨ」と記載）（有機アルカリ水溶液）からなる現像液をパドル法により塗布して現像液を直ちに振り切り（第１現像工程）、その後、レジスト上にＴＭＡＨからなり、且つ第１現像工程で用いた現像液とは異なる新たな現像液（ＴＭＡＨ）をパドル法により塗布して、静止放置させた後、現像液を振り切った（第２現像工程）。各サンプルで、第１現像工程の現像液を塗布し始めてから第２現像工程の現像液を振り切る直前までの時間を４０秒〜９０秒の間で１０秒刻みで変化させたものを実施例１〜６とした。

（比較例１）
比較のため、実施例１と同様にシリコンウェハ上の露光したレジスト上に実施例１と同様の現像液をパドル法により塗布し、９０秒間静止放置した後、現像液を振り切った。

（試験例）
実施例１〜６及び比較例１のレジストの残し寸法を測定し、残し寸法の平均値（μｍ）及びばらつき（３σ）を算出した。この結果を図２に示す。

図２に示す結果から、実施例４の７０秒と比較例１の９０秒とで残し寸法の平均値がほぼ同じ値となり、実施例５の８０秒及び実施例６の９０秒では比較例１よりも残し寸法の平均値が小さくなることが分かった。このため、実施例１〜６の第１現像工程と第２現像工程とを行ったフォト現像方法では、比較例１の現像工程を１回のみ行ったフォト現像方法に比べて、同じ残し寸法を得るための現像時間を減少させることができる。

また、図２に示す結果から、実施例１〜６の寸法ばらつき（３σ）は、比較例１の寸法ばらつき（３σ）に比べて低いことが分かった。このため、実施例１〜６の第１現像工程と第２現像工程とを行ったフォト現像方法では、比較例１の現像工程を１回のみ行ったフォト現像方法に比べて、寸法精度及び寸法均一性を向上することができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態１では、露光された照射部が現像により溶解するポジ型レジストを用いるようにしたが、特にこれに限定されず、露光された照射部が現像により残るネガ型レジストであっても本発明を適用することができる。

また、上述した実施形態１では、現像液としてＴＭＡＨを例示したが、現像液としては、特にこれに限定されず、例えば、プロピルアミン、ブチルアミン、モノエタノールアミンなどの有機アルカリ水溶液を用いることができる。また、現像液としては、有機アルカリ水溶液に限定されず、無機アルカリ水溶液を用いることができる。

さらに、上述した実施形態１では、レジスト上に現像液を塗布する方法として、パドル法を例示したが、特にこれに限定されず、例えば、シリコンウェハを回転させながら、現像液をレジスト上に噴射させるスプレー法であっても、本発明を適用することができる。

また、上述した実施形態１では、シリコンウェハ１０上にレジストを形成するようにしたが、レジストが形成される被対象物は、シリコンウェハに限定されるものではない。

実施形態１に係るフォトリソグラフィ法を示す断面図である。試験結果を示すグラフである。

符号の説明

１０シリコンウェハ、２０レジスト、２１開口、３０、３１現像液

Claims

所定形状に露光されたレジスト上に現像液を塗布して該現像液を除去する第１現像工程と、前記レジスト上に第１現像工程で用いた現像液とは異なる現像液を塗布して該現像液を除去する第２現像工程とを具備することを特徴とするフォト現像方法。
前記レジストが、ポジ型フォトレジストであることを特徴とする請求項１記載のフォト現像方法。
前記第１及び第２現像工程では、前記現像液を前記レジスト上にパドル法により塗布することを特徴とする請求項１又は２記載のフォト現像方法。
前記第１及び第２現像工程で使用する前記現像液がアルカリ水溶液であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のフォト現像方法。