JP2875193B2 - レジストパターン形成方法 - Google Patents
レジストパターン形成方法Info
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- JP2875193B2 JP2875193B2 JP25953195A JP25953195A JP2875193B2 JP 2875193 B2 JP2875193 B2 JP 2875193B2 JP 25953195 A JP25953195 A JP 25953195A JP 25953195 A JP25953195 A JP 25953195A JP 2875193 B2 JP2875193 B2 JP 2875193B2
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- resist
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ＵＬＳＩ、半導
体素子、表面弾性波素子、量子効果素子、超伝導素子、
マイクロマシーンパーツ（マイクロギヤ等）、電子回路
部品、光電子素子等の製造におけるレジストパターン形
成方法に関し、特に微細なパターン又はアスペクト比の
高いパターン形成時におけるパターン倒れを有効に防止
せんとするものである。
体素子、表面弾性波素子、量子効果素子、超伝導素子、
マイクロマシーンパーツ（マイクロギヤ等）、電子回路
部品、光電子素子等の製造におけるレジストパターン形
成方法に関し、特に微細なパターン又はアスペクト比の
高いパターン形成時におけるパターン倒れを有効に防止
せんとするものである。
【０００２】
【従来の技術】ＵＬＳＩの高集積化の要求と共に、極限
的な微細レジストパターンの形成が求められており、現
在最小寸法0.1μm以下のレジストパターン形成が盛んに
検討されている。一方で膜厚が厚く、且つ微細なパター
ンの形成方法についても研究が行なわれており、例え
ば、マイクロマシン作製のため、膜厚の厚いレジスト
（例えば100μm）を用いてアスペクト比の極めて高いレ
ジストパターンを形成する技術開発も進められている。
的な微細レジストパターンの形成が求められており、現
在最小寸法0.1μm以下のレジストパターン形成が盛んに
検討されている。一方で膜厚が厚く、且つ微細なパター
ンの形成方法についても研究が行なわれており、例え
ば、マイクロマシン作製のため、膜厚の厚いレジスト
（例えば100μm）を用いてアスペクト比の極めて高いレ
ジストパターンを形成する技術開発も進められている。
【０００３】更にレジストパターンの露光方法として
は、g線、i線等の紫外光、KrF、ArF等のエキシマレーザ
光、電子線、荷電粒子、X線等種々の線源が用いられて
いるが、その現像には液体現像液を用いたウェット現像
方法が主に用いられている。このウェット現像は、工程
の簡便さというメリットと共に、リンス液による洗浄を
伴なうためクリーンな処理になることから、今後もその
改良・発展が予想される。
は、g線、i線等の紫外光、KrF、ArF等のエキシマレーザ
光、電子線、荷電粒子、X線等種々の線源が用いられて
いるが、その現像には液体現像液を用いたウェット現像
方法が主に用いられている。このウェット現像は、工程
の簡便さというメリットと共に、リンス液による洗浄を
伴なうためクリーンな処理になることから、今後もその
改良・発展が予想される。
【０００４】図３はレジストパターン現像時にウェット
現像法を実施する従来のレジストパターン形成工程の一
例を示している。即ち同図(a)に示される様に、基板1上
にレジスト2を塗布し、次に同図(b)に示される様に、所
望のパターンの形成されたマスク3を近接させて該パタ
ーンの露光を行なう。或いはレンズ（図示なし）を介し
て該パターンの露光を行なう。この露光々としては、紫
外光、遠紫外光、Ｘ線、電子線、荷電粒子線等が用いら
れる。更に同図(c)に示される様に該レジスト2を現像液
4に浸し、感光領域と非感光領域におけるレジスト2の現
像液4に対する溶解速度差を利用してレジストパターン2
aを形成する。そして同図(d)に示される様にリンス液5
により現像液及び該現像液に溶解したレジストを洗い流
す。最後に同図(e)に示される様に、リンス液5を乾燥さ
せてレジストパターン2aを完成する。普通この乾燥は、
基板1を高速で回転して行なうスピン乾燥により行なわ
れる。
現像法を実施する従来のレジストパターン形成工程の一
例を示している。即ち同図(a)に示される様に、基板1上
にレジスト2を塗布し、次に同図(b)に示される様に、所
望のパターンの形成されたマスク3を近接させて該パタ
ーンの露光を行なう。或いはレンズ（図示なし）を介し
て該パターンの露光を行なう。この露光々としては、紫
外光、遠紫外光、Ｘ線、電子線、荷電粒子線等が用いら
れる。更に同図(c)に示される様に該レジスト2を現像液
4に浸し、感光領域と非感光領域におけるレジスト2の現
像液4に対する溶解速度差を利用してレジストパターン2
aを形成する。そして同図(d)に示される様にリンス液5
により現像液及び該現像液に溶解したレジストを洗い流
す。最後に同図(e)に示される様に、リンス液5を乾燥さ
せてレジストパターン2aを完成する。普通この乾燥は、
基板1を高速で回転して行なうスピン乾燥により行なわ
れる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上の方法でレジスト
パターンを形成した場合、微細なパターン（例えばパタ
ーン幅が0.2μm以下のパターン）や、アスペクト比（レ
ジスト高さ／レジストパターン幅）の高いパターンで
は、図４(a)に示される様に、近接したパターン20a、20
b、20cの上部が寄り集まったり、同図(b)(c)に示される
様に、近接したパターン21a、22aが他のパターン21b、2
2bにもたれ掛かる様にして倒れる等、パターン倒れの発
生頻度が高くなる。
パターンを形成した場合、微細なパターン（例えばパタ
ーン幅が0.2μm以下のパターン）や、アスペクト比（レ
ジスト高さ／レジストパターン幅）の高いパターンで
は、図４(a)に示される様に、近接したパターン20a、20
b、20cの上部が寄り集まったり、同図(b)(c)に示される
様に、近接したパターン21a、22aが他のパターン21b、2
2bにもたれ掛かる様にして倒れる等、パターン倒れの発
生頻度が高くなる。
【０００６】従って素子を高密度に集積し或いはコンパ
クトな製品を作るために、微細なパターンを微細な間隔
で配置する場合、パターン倒れによって所望のレジスト
パターンが形成できなくなり、製品の歩留り低下、信頼
性低下に直結することになる。
クトな製品を作るために、微細なパターンを微細な間隔
で配置する場合、パターン倒れによって所望のレジスト
パターンが形成できなくなり、製品の歩留り低下、信頼
性低下に直結することになる。
【０００７】本発明は従来技術の以上の様な問題に鑑み
創案されたもので、レジストパターン形成時、特に密集
した微細なレジストパターン、或いは高アスペクトなレ
ジストパターンの形成時に、パターン倒れを有効に防止
し、それによって歩留りの高い製品を得られるようにし
ようとするものである。
創案されたもので、レジストパターン形成時、特に密集
した微細なレジストパターン、或いは高アスペクトなレ
ジストパターンの形成時に、パターン倒れを有効に防止
し、それによって歩留りの高い製品を得られるようにし
ようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の開発経緯につ
き、以下詳述する。レジストのパターン倒れが現像液の
滴下からリンス液の乾燥までの工程のうちに生ずること
はこれまでに明らかとなっていたが、更に本発明者等が
追究したところ、リンス液が乾燥する時にレジストパタ
ーン倒れが発生することがわかった。そして検討を重ね
た結果、以下のことが明らかとなった。
き、以下詳述する。レジストのパターン倒れが現像液の
滴下からリンス液の乾燥までの工程のうちに生ずること
はこれまでに明らかとなっていたが、更に本発明者等が
追究したところ、リンス液が乾燥する時にレジストパタ
ーン倒れが発生することがわかった。そして検討を重ね
た結果、以下のことが明らかとなった。
【０００９】即ち、リンス液が乾燥する時、隣接するパ
ターン2a、2b間に溜るリンス液は、図５に示される様
に、その表面が窪んだ状態になる。この状態におけるリ
ンス液内部に発生する力Ｆは次式数１で表わされる。
ターン2a、2b間に溜るリンス液は、図５に示される様
に、その表面が窪んだ状態になる。この状態におけるリ
ンス液内部に発生する力Ｆは次式数１で表わされる。
【００１０】
【数１】Ｆ＝σ／Ｒ
【００１１】液面が窪んでいることから、内部に発生す
る力は負圧による力であり、壁面に相当するパターン2
a、2b間には引力が働く。尚、σは液体の表面張力で、
Ｒは接触面の一点における曲率半径である。
る力は負圧による力であり、壁面に相当するパターン2
a、2b間には引力が働く。尚、σは液体の表面張力で、
Ｒは接触面の一点における曲率半径である。
【００１２】この負圧による力Ｆが、寄り添うようにし
てパターン倒れを生ずる原因であることがわかった。パ
ターン間隔が狭い場合、液体面は表面張力によって一様
な曲率の弧を描く。パターン間隔をｄ、接触角をθとす
ると、曲率半径Ｒは次式数２の様になる。
てパターン倒れを生ずる原因であることがわかった。パ
ターン間隔が狭い場合、液体面は表面張力によって一様
な曲率の弧を描く。パターン間隔をｄ、接触角をθとす
ると、曲率半径Ｒは次式数２の様になる。
【００１３】
【数２】Ｒ＝ｄ／（2・cosθ）
【００１４】従って力Ｆは、上記式数１及び２により求
まるものとなり、パターンが微細になればなる程、パタ
ーン間隔ｄに反比例して引力が増す。
まるものとなり、パターンが微細になればなる程、パタ
ーン間隔ｄに反比例して引力が増す。
【００１５】パターンが微細になる程、パターン倒れが
増え、又膜厚の薄い（アスペクト比の小さな）パターン
までもパターン倒れが生ずる。
増え、又膜厚の薄い（アスペクト比の小さな）パターン
までもパターン倒れが生ずる。
【００１６】そこで本発明の基本的な考え方としては、
表面張力σが作用しないようにすることで、この力Ｆの
発生を抑え、パターン倒れを防止せんとするものであ
る。そのための具体的構成としては、レジストの現像工
程で、現像後（現像液とリンス液を兼ねるキシレン等を
使用すると、現像と同時にリンスも一緒に行われること
になるため、現像後とした）又は現像・リンス後、図１
に示すように、比重１.５以上で表面張力２０ｄｙｎｓ
／ｃｍ以下のフッ素系不活性液体6を用い、無極性の現
像液又はリンス液と該フッ素系不活性液体とが混ざり合
うことで、現像液（上述のように現像液とリンス液を兼
ねるものがあるため現像液とした）又はリンス液5と置
換することを基本的特徴としている。このようにフッ素
系不活性液体6は、同図(b)(c)に示すように、現像液又
はリンス液5と混ざり合うことでこれらと置換し易く、
且つ一旦置換された後は表面張力が著しく低くなり、上
記力Ｆの発生が抑えられ、同図(d)のように、パターン
倒れを防止することが可能となる。
表面張力σが作用しないようにすることで、この力Ｆの
発生を抑え、パターン倒れを防止せんとするものであ
る。そのための具体的構成としては、レジストの現像工
程で、現像後（現像液とリンス液を兼ねるキシレン等を
使用すると、現像と同時にリンスも一緒に行われること
になるため、現像後とした）又は現像・リンス後、図１
に示すように、比重１.５以上で表面張力２０ｄｙｎｓ
／ｃｍ以下のフッ素系不活性液体6を用い、無極性の現
像液又はリンス液と該フッ素系不活性液体とが混ざり合
うことで、現像液（上述のように現像液とリンス液を兼
ねるものがあるため現像液とした）又はリンス液5と置
換することを基本的特徴としている。このようにフッ素
系不活性液体6は、同図(b)(c)に示すように、現像液又
はリンス液5と混ざり合うことでこれらと置換し易く、
且つ一旦置換された後は表面張力が著しく低くなり、上
記力Ｆの発生が抑えられ、同図(d)のように、パターン
倒れを防止することが可能となる。
【００１７】上記のようなフッ素系不活性液体として、
カーボン数が４〜１２のフルオロカーボンを用いると良
い。例えば下記表１に示すように、Ｃ5Ｆ12やＣ6Ｆ14等
のフルオロカーボンは、水の比重１.０に比べて１.６及
び１.７と大きく、また水の表面張力７２ｄｙｎｓ／ｃ
ｍに比べてその表面張力は１０乃至１２ｄｙｎｓ／ｃｍ
と極めて小さい。
カーボン数が４〜１２のフルオロカーボンを用いると良
い。例えば下記表１に示すように、Ｃ5Ｆ12やＣ6Ｆ14等
のフルオロカーボンは、水の比重１.０に比べて１.６及
び１.７と大きく、また水の表面張力７２ｄｙｎｓ／ｃ
ｍに比べてその表面張力は１０乃至１２ｄｙｎｓ／ｃｍ
と極めて小さい。
【００１８】
【表１】
【００１９】更に現像液又はリンス液とフッ素系不活性
液体とを置換するといった場合、本構成では、キシレン
やノルマルヘキサン、或いは石油エーテルのような無極
性液体を現像液又はリンス液として用いると、図２に示
すように、フッ素系不活性液体とよく混ざり合って置換
が進行する（特に同図(c)のように混ざり合う）ことに
もなる。
液体とを置換するといった場合、本構成では、キシレン
やノルマルヘキサン、或いは石油エーテルのような無極
性液体を現像液又はリンス液として用いると、図２に示
すように、フッ素系不活性液体とよく混ざり合って置換
が進行する（特に同図(c)のように混ざり合う）ことに
もなる。
【００２０】
シリコンウェハ上にＺＥＰ−５２０（日本ゼオン製レジ
ストの商品名で、成分はメチルメタクリレートとα−ク
ロロフェニルメタクリレートの共重合体）を１５００回
転で塗布し、１９０℃で１０分間ホットプレート上でプ
リベークを行った。レジスト膜厚は６００ｎｍであっ
た。このサンプルはＳｉＮメンブレン（２μｍ厚）と窒
化タングステンＷＮ吸収体（０.５５μｍ厚）からなる
Ｘ線マスクを用い、Ｘ線露光を行った。Ｘ線露光は、波
長０.５〜１.２ｎｍで中心波長０.７ｎｍのＸ線が得ら
れるビームラインにて、１気圧ヘリウム雰囲気で行っ
た。マスクとウェハのギャップは１０μｍとし、またド
ーズ量（露光量）は６００ｍＪ／ｃｍ2とした。露光終
了後、キシレン（現像液とリンス液を兼ねる）にて現像
を２３℃で１２０秒行い、窒素ブロアにて乾燥した。パ
ターンをＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）にて観察したとこ
ろ、８０ｎｍライン＆スペースと１００ｎｍライン＆ス
ペースのパターンは、解像されたが倒壊していた。これ
に対し１２０ｎｍライン＆スペースのパターンは正常で
あった。
ストの商品名で、成分はメチルメタクリレートとα−ク
ロロフェニルメタクリレートの共重合体）を１５００回
転で塗布し、１９０℃で１０分間ホットプレート上でプ
リベークを行った。レジスト膜厚は６００ｎｍであっ
た。このサンプルはＳｉＮメンブレン（２μｍ厚）と窒
化タングステンＷＮ吸収体（０.５５μｍ厚）からなる
Ｘ線マスクを用い、Ｘ線露光を行った。Ｘ線露光は、波
長０.５〜１.２ｎｍで中心波長０.７ｎｍのＸ線が得ら
れるビームラインにて、１気圧ヘリウム雰囲気で行っ
た。マスクとウェハのギャップは１０μｍとし、またド
ーズ量（露光量）は６００ｍＪ／ｃｍ2とした。露光終
了後、キシレン（現像液とリンス液を兼ねる）にて現像
を２３℃で１２０秒行い、窒素ブロアにて乾燥した。パ
ターンをＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）にて観察したとこ
ろ、８０ｎｍライン＆スペースと１００ｎｍライン＆ス
ペースのパターンは、解像されたが倒壊していた。これ
に対し１２０ｎｍライン＆スペースのパターンは正常で
あった。
【００２１】〔実施例２〕 実施例１と同様にシリコンウェハ上にレジストの塗布、
プリベーク、露光を行ったサンプルをキシレンにて現像
した後、レジスト表面を乾燥させないでフルオロカーボ
ン（Ｃ6Ｆ14）中に移動した。しかる後、窒素ブロアに
て表面を乾燥させた。ＳＥＭで観察したところ、１００
ｎｍ、８０ｎｍのライン＆スペースは良好に解像され、
パターン倒れは観察できなかった。
プリベーク、露光を行ったサンプルをキシレンにて現像
した後、レジスト表面を乾燥させないでフルオロカーボ
ン（Ｃ6Ｆ14）中に移動した。しかる後、窒素ブロアに
て表面を乾燥させた。ＳＥＭで観察したところ、１００
ｎｍ、８０ｎｍのライン＆スペースは良好に解像され、
パターン倒れは観察できなかった。
【００２２】
【発明の効果】以上詳述した本発明のパターン形成方法
によれば、表面張力の小さなフッ素系不活性液体を該現
像液又はリンス液と混ざり合わせることで、これらと置
換するようにしているため、置換後はパターン間で表面
張力が殆ど作用せず、負圧による力の発生を抑え、パタ
ーン倒れが発生しにくくなる。従って微細なレジストパ
ターンや高アスペクトなレジストパターンを形成する時
に頻発していたパターン倒れを有効に防止できるように
なり、その結果歩留りの高い製品を製造することが可能
となる。また現像液又はリンス液より沸点の高いフッ素
系不活性液体を用いれば、減圧下で現像液又はリンス液
のみを選択的に除去でき、その置換が容易になる。上記
のようなフッ素系不活性液体として、カーボン数が４〜
１２のフルオロカーボンを用いると、水の表面張力に比
べてその表面張力は極めて小さいため、更に現像液又は
リンス液である溶剤にはよく混ざり合い、疎水性であっ
て、レジスト表面となじみが良いため、現像液又はリン
ス液と置換がし易い。
によれば、表面張力の小さなフッ素系不活性液体を該現
像液又はリンス液と混ざり合わせることで、これらと置
換するようにしているため、置換後はパターン間で表面
張力が殆ど作用せず、負圧による力の発生を抑え、パタ
ーン倒れが発生しにくくなる。従って微細なレジストパ
ターンや高アスペクトなレジストパターンを形成する時
に頻発していたパターン倒れを有効に防止できるように
なり、その結果歩留りの高い製品を製造することが可能
となる。また現像液又はリンス液より沸点の高いフッ素
系不活性液体を用いれば、減圧下で現像液又はリンス液
のみを選択的に除去でき、その置換が容易になる。上記
のようなフッ素系不活性液体として、カーボン数が４〜
１２のフルオロカーボンを用いると、水の表面張力に比
べてその表面張力は極めて小さいため、更に現像液又は
リンス液である溶剤にはよく混ざり合い、疎水性であっ
て、レジスト表面となじみが良いため、現像液又はリン
ス液と置換がし易い。
【図１】本発明のレジストパターン形成工程の一例を示
す工程説明図である。
す工程説明図である。
【図２】同じく本発明のレジストパターン形成工程の一
例を示す工程説明図である。
例を示す工程説明図である。
【図３】 レジストパターン現像時にウェット現像法を実
施する従来のレジストパターン形成工程の一例を示す工
程説明図である。
施する従来のレジストパターン形成工程の一例を示す工
程説明図である。
【図４】 代表的なレジストパターン倒れの状態を示す説
明図である。
明図である。
【図５】 リンス液乾燥時に隣接するパターン間に溜るリ
ンス液の状態を示す説明図である。
ンス液の状態を示す説明図である。
1 基
板 2 レ
ジスト 2a、2b、20a、20b、20c、21a、21b、22a、22b レ
ジストパターン 3 マ
スク 4 現
像液 5 リ
ンス液 6 フ
ッ素系不活性液体
板 2 レ
ジスト 2a、2b、20a、20b、20c、21a、21b、22a、22b レ
ジストパターン 3 マ
スク 4 現
像液 5 リ
ンス液 6 フ
ッ素系不活性液体
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−226358（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/027
Claims (2)
- 【請求項１】 レジストの現像工程で、現像後又は現像
・リンス後、比重１.５以上で表面張力２０ｄｙｎｓ／
ｃｍ以下のフッ素系不活性液体を用い、無極性の現像液
又はリンス液と該フッ素系不活性液体とが混ざり合うこ
とで、現像液又はリンス液と置換することを特徴とする
レジストパターン形成方法。 - 【請求項２】 請求項１記載のレジストパターン形成方
法において、フッ素系不活性液体として、カーボン数が
４〜１２のフルオロカーボンを用いることを特徴とする
請求項１記載のレジストパターン形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25953195A JP2875193B2 (ja) | 1995-09-13 | 1995-09-13 | レジストパターン形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25953195A JP2875193B2 (ja) | 1995-09-13 | 1995-09-13 | レジストパターン形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0982629A JPH0982629A (ja) | 1997-03-28 |
| JP2875193B2 true JP2875193B2 (ja) | 1999-03-24 |
Family
ID=17335407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25953195A Expired - Lifetime JP2875193B2 (ja) | 1995-09-13 | 1995-09-13 | レジストパターン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2875193B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100393118B1 (ko) * | 2001-02-22 | 2003-07-31 | 현만석 | 반도체 소자의 레지스트 패턴 형성 방법 및 이 방법에서 사용되는 반도체 웨이퍼 세척액 |
| WO2003010801A1 (fr) * | 2001-07-26 | 2003-02-06 | Tokyo Electron Limited | Procede et dispositif de developpement |
| AU2003217547A1 (en) * | 2002-02-15 | 2003-09-09 | Supercritical Systems Inc. | Drying resist with a solvent bath and supercritical co2 |
| JP4084235B2 (ja) * | 2002-08-22 | 2008-04-30 | 株式会社神戸製鋼所 | 保護膜積層微細構造体および該構造体を用いた微細構造体の乾燥方法 |
| JP2004233954A (ja) * | 2002-12-02 | 2004-08-19 | Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd | レジストパターン形成方法およびレジストパターン |
| JP5619458B2 (ja) * | 2010-03-31 | 2014-11-05 | Hoya株式会社 | レジストパターンの形成方法及びモールドの製造方法 |
| JP5798466B2 (ja) * | 2010-12-27 | 2015-10-21 | Hoya株式会社 | レジスト現像剤、レジストパターンの形成方法及びモールドの製造方法 |
| JP6713910B2 (ja) | 2016-11-11 | 2020-06-24 | 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス | 現像装置、基板処理装置、現像方法および基板処理方法 |
-
1995
- 1995-09-13 JP JP25953195A patent/JP2875193B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0982629A (ja) | 1997-03-28 |
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