JPH02173642A - レジストパターン形成法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レジストパターン形成法に関し、特に、ポジ
型レジストを用いたレジストパターン形成法に関する。

〔発明の概要〕

本発明のレジストパターン形成法は、ポジ型レジスト膜
を露光・現像前に水酸化４級アンモニウム化合物及び水
酸化４級アンモニウム化合物より塩基性の弱い水溶性ア
ルカリ化合物により処理することによって、形状の良好
なレジストパターンを形成できるようにしたものである
。

〔従来の技術〕

従来より、被処理体上にポジ型レジスト膜を形成し、こ
れを露光・現像してバターニングすることが行われてい
る。

ポジ型レジストは、前処理を施すことなく露光・現像す
ると、必ずしも良好なレジストパターンの形状が得られ
ないという問題を有する。例えば、ポジ型レジストをエ
キシマレーザ（２４８，８ｎ　ｍ　）で露光すると、レ
ジストの光吸収のため、レジスト形状は所望の矩形状と
ならず、台形または三角形となる。これを解決するため
には、レジストが３００ｎｍ以下の波長の光を吸収しな
いようにすればよいが、これは困難である。この種のレ
ジストは、通常、ドライエツチング耐性も同時に確保さ
れなければならず、そのためには一般にレジスト中に芳
香環を有する樹脂を用いる必要があり、この芳香環が、
上記波長帯の光吸収を行うからである。

ｇ線、ｉ線による露光でレジストパターンを得る場合は
、エキシマレーザ光を用いる場合より、得られるパター
ン形状は良好ではあるが、やはり更に形状改善が望まれ
る。

上述した問題点を解決して、ポジ型レジストを用いたパ
ターン形成に際しても形状の良いレジストパターンを得
るには、露光・現像前にアルカリ水溶液によりレジスト
表面を処理することが有効とされている。例えば、１９
８８年春の応用物理学会「予稿集」の５３０頁には、エ
キシマレーザリソグラフィにおいて、ポジレジストをア
ルカリ表面処理することにより、ポジレジストのガンマ
特性が向上し、形状の良い微細パターンが得られる旨が
記載されている。

このようなアルカリ処理によりレジスト表面に難溶化層
ができ、これがレジスト形状改善に寄与すると推定され
る。

上記のようなアルカリ処理技術においては、従来、複数
のアルカリ性物質を使用することは提案されていない。

従来技術にあっては１種類のアルカリ性化合物を用いる
ことが想定されていると考えられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし１種類のアルカリ化合物よりなる水溶液を用いる
技術では、そのアルカリ化合物の分子半径、極性等によ
り、該化合物のレジスト中への拡散速度は決まってしま
う。またレジスト表面に生成すると考えられる難溶化層
形成の反応性も、定である。このため、アルカリ処理温
度、処理濃度等を変えても、これにより得られるレジス
ト中の溶解速度分布は必ずしも所望のものではな（、満
足のいくものではない。レジスト形状改善も、十分でな
い。

本発明は、上記問題点を解決して、ポジ型レジスト膜の
パターン形成技術であって、所望の十分に改善されたレ
ジストパターン形状が得られるパターン形成法を提供せ
んとするものである。

〔問題点を解決するための手段及びその作用〕本発明の
レジストパターン形成法は、被処理体上にポジ型レジス
ト膜を形成し、前記レジスト膜を水酸化４級アンモニウ
ム化合物、及び水酸化４級アンモニウム化合物より塩基
性の弱い水溶性アルカリ化合物により処理し、露光後現
像を行うことを特徴とするものである。

本発明は、上記構成としたことにより、単一のアルカリ
化合物では得られないレジスト形状の改善を、複数のア
ルカリ化合物、特に水酸化４級アンモニウム化合物及び
該水酸化４級アンモニウム化合物より塩基性の弱い水溶
性アルカリ化合物により処理することで実現したもので
ある。

本発明において、水酸化４級アンモニウム化合物として
は、例えば従来よりポジ型レジストの形状改善剤として
使用されて来たものを用いることができ、具体的化合物
としては、例えば、水酸化テトラメチルアンモニウムな
どを挙げることができる。

また、水酸化４級アンモニウム化合物より塩基性の弱い
水溶性アルカリ化合物としては、例えば、水溶性３級ア
ミンを用いることができる。具体的化合物としては、例
えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン等を挙げる
ことができる。また、水酸化４級アンモニウム化合物と
極性の異なるもの、例えばトリエタノールアミンや、コ
リン等の４級アミンもかかる水溶性アルカリ化合物とし
て用いることができる。

−ｉに、この種のアルカリ処理に用いるアルカリとして
は、アルカリ金属、アルカリ土類金属等の化合物は半導
体デバイスに悪影響を与える可能性があるので望ましく
ないが、本発明によれば、水酸化４級アンモニウム化合
物、及びこれより塩基性の弱い水溶性アルカリ化合物を
用いるので、上記のような悪影響は避けられる。具体的
には通常、上記例示したような有機系アルカリを好まし
く用いることができる。

本発明によれば、従来単独のアルカリ土類金属よりアル
カリ処理していたのと異なり、形状制御性の良い、所望
の矩形状のレジスト形状が得られる。本発明の作用は必
ずしも明らかではないが、水酸化４級アンモニウム化合
物が難溶化層形成反応性が高く、かつこれがレジスト上
部に留まってレジスト上部をｔ’ｔ　？Ｂ化させるとと
もに、水酸化４級アンモニウム化合物よりアルカリ性の
弱い化合物は、難溶化層形成反応性は小さいがレジスト
下部まで拡散し、レジスト下部を一定程度難溶化させる
ので、全体としては従来先細になる傾向があったレジス
ト上部が下部よりバランスよく難溶化されることになっ
て、全体的に現像後の形状が良好になるものと推定され
る。例えば水酸化テトラメチルアンモニウムなどの水酸
化４級アンモニウム化合物は、分子半径がやや大きく、
かつ難溶化層形成反応性が高いと考えられ、これはレジ
スト上部で難溶化層を形成すると考えられる。架橋密度
も高い。これに対し、トリメチルアミン、トリエチルア
ミンなどの水溶性３級アミンは分子半径が小さく、かつ
難溶化層形成反応性が低いと考えられ、これはレジスト
下部までｔｌｔ溶化層を形成すると考えられる。但し架
橋密度は低い。トリエタノールアミン、コリン等水酸化
４級アンモニウム化合物と極性が異なるものについても
、同様である。

このように本発明においては、レジスト上部で停まるア
ルカリ　（水酸化４級アンモニウム化合物）とレジスト
下部まで拡散できるアルカリ　（水酸化４級アンモニウ
ム化合物より塩基性の弱い水溶性アルカリ化合物）とを
組み合わせたことによって、良好なレジスト形状を得ら
れるようになったと考えられる。勿論、両者の中間的な
性質をもつアルカリを更に加えてもよい。

具体的に実施するに際しては、両者を最適に組み合わせ
た混合物の水溶液によりレジスト表面を処理することに
より、適当な溶解速度分布を得ることができ、これによ
って所望のレジストパターン形状を得られるようにする
ことができる。またこのアルカリ処理にベーキング処理
を加えてもよい。

本発明によれば、アルカリ処理を行わない従来のレジス
ト形状が第１図（ａ）に示すように丸みを帯びた先細形
状になり、また従来の単独のアルカリ処理（例えば水酸
化テトラメチルアンモニウムなどを用いた処理）の場合
の形状が第１図（ｂ）に示すように台形状になるのに対
し、第１図（Ｃ）に示すように、形のよいほぼ矩形状の
レジスト形状が得られる。

本発明において、ポジ型レジストとしては各種のものを
用いることができる。一般にこの種のレジストは、ベー
スポリマーと、感光剤とを含有するが、用いることがで
きるベースポリマーとしては、例えば、ノボラック樹脂
（例えばタレゾールノボラック樹脂など）、ポリメチル
メタクリレート（ＰＭＭＡ）樹脂、ポリメチルイソプロ
ペニルケトン（ＰＭＩＰＫ）樹脂等、感光剤としては、
例えば、ナフトキノンアジド類（例えばナフトキノンジ
アジドなど）、ジアゾケトン類等を挙げることができる
。

露光に用いる光は、レジストに応じて適切なものを選ぶ
ことができ、例えば、エキシマレーザ光、ｇ線、ｉ線な
どを用いることができる。本発明は、レジストの形状的
改善効果を発揮するものであるので、エキシマレーザ光
等、レジスト形状の劣化の傾向のある露光光を用いる場
合に、特に有効ということができる。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例について説明する。なお当然のこ
とではあるが、本発明は以下述べる実施例により限定さ
れるものではない。

実施例−１ 本実施例は、半導体装置の製造工程におけるポジ型レジ
ストを用いたフォトリソグラフィ工程に、本発明を適用
したものである。

本実施例において、ポジ型レジストとしては、ベースポ
リマーがクレゾールノボラック樹脂で、感光剤がナフト
キノンジアジド（ジアゾケトン類を用いてもよい）であ
る感光性組成物を用いた。

露光−ば、エキシマレーザ（波長２４８．４ｎｍ）によ
って行った。

本実施例では、露光前にポジレジスト膜を、次のような
アルカリ液で処理した。即ち、水酸化４級アンモニウム
化合物としてＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウ
ム）を用い、これより塩基性の弱いアルカリ化合物とし
てトリメチルアミンを用いた。これを ＴＭＡＨ１〜３ｗｔ％ トリメチルアミン　　　　１〜１０ｗｔ％の水溶液にな
るように混合した。この混合液に、ポジレジスト膜が形
成された材料をデイツプ（浸漬）して処理した。処理時
間は０．５〜７分程度とした。本例ではこのようにアル
カリ液は混合液を用いるので、処理は１回のデイツプで
すむ。なお上記アルカリ処理に先立ってレジスト膜を加
熱し、ブリベイクしてもよい。

そのあと必要に応じてペイキングを施した後、感光剤に
対応したエキシマレーザ光を照射して、露光を行った。

次いで、現像を行うが、本例ではＴＭＡＨの２゜３８ｗ
　ｔ％水溶液を現像液として用いた。

上記により、形状の良好なレジストパターンが得られた
。特に、アルカリ処理がない場合、及び単独のアルカリ
処理液（特にＴＭＡＨのみ含有の処理液）で処理した場
合に比べ、格段に良好なレジスト形状が得られた。

本実施例の如く、本発明をエキシマレーザ・リングラフ
ィのように、レジストの光吸収の影響によりレジスト形
状が悪くなる場合に用いると、レジスト形状の改善が著
しく、より効果的である。

実施例−２ 本実施例では、露光前のアルカリ処理を、次のように行
った。

即ち ■トリメチルアミンの１〜１０−ｔ％水溶液にデイツプ
する。

次いで ■ＴＭＡＨの１〜３ｗｔ％水溶液にデイツプする。

本実施例では上記のように、水酸化４級アンモニウム化
合物による処理（上記■）と、それより塩基性の弱いア
ルカリ化合物による処理（上記■）とを、別々に行った
ものである。

上記■、■の操作は、■を先にし、■を後にするのでも
よい。

そのほかは、実施例−１と同様に行った。

本実施例においても、実施例−１と同様の効果が得られ
た。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明によれば、ポジレジスト膜のパター
ン形成技術において、十分に良好な形状のレジストパタ
ーンを得ることができるという効果が奏せられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、レジスト形状の対比図である。 （ａ） アル刀す処理嘉し くｂ） （Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、被処理体上にポジ型レジスト膜を形成し、前記レジ
   スト膜を水酸化４級アンモニウム化合物、及び水酸化４
   級アンモニウム化合物より塩基性の弱い水溶性アルカリ
   化合物により処理し、露光後現像を行うレジストパター
   ン形成法。