JPH03196516A - レジストパターンの現像方法 - 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〕 本発明は半導体装置の製造方法に関し、特にリソグラフ
ィ工程のうちの現像処理に関する。

〔従来の技術〕

近年、ＬＳＩの高集積化に伴い、微細ノ（ターン形成に
対する要求が高まっている。現在この微細パターン形成
技術（リソグラフィ技術）の主力は光露光技術であり、
光露光装置の性能向上（レンズの大口径化、高ＮＡ化、
および目金精度の改善等）と労わせ、レジストの高解像
度化がはかられている。特にジアゾナフトキノン感光剤
とノボラック樹脂から構成されるポジレジストｌは高い
解像性を示しており、サブミクロンレベルのパターン形
成が可能になりつつある。その原理を以下に簡単にまと
めると （１）現像の際、未露光部の感光剤が樹脂の溶解速度を
大幅に減衰させる。

（２）一方、露光部で生成した光生成物は樹脂の溶解速
度を増大させる。

したがって、最近の高解像レジストは、高解像性を達成
するため樹脂構造の検討とともに、露光部と未露光部の
溶解速度差を増大させるため感光剤濃度を増加させる傾
向にある。しかしながら、半導体装置の微細化の動向か
ら、さらに解像性向上、パターン形状の矩形化が必要で
ある。

また、現像工程において、レジストパターンｑ矩形性を
さらに高めるため、Ｍ、Ｅｎｄｏ　ｅｔ　ａｌ。

Ｄｉｇｅｓｔ　ｏｒ　Ｐａｐｅｒｓ　１９８８旧ｃｒｏ
ＰｒｏｃｅｓｓＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　Ｐ２Ｓ５に記載
’ｔ＋ように、光露光存に一旦しシストをアルカリ現像
液に浸潤させ、しシスト表面に難溶化層を形成する方法
もともｈｗいる。一方、現像処理工程に関して言えば、
従沫よりその処理温度はクリーンルーム内の室温（２Ｃ
〜２５℃程度）で行なわれてきた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の高解像レジストでは、感光剤温度が高く
、したがって必要な露光量が増大するため感度が低下す
るという欠点を有する。さらに清書の室温における現像
では解像性限界領域でのレジストパターンの矩形性は失
なわれ、精密なパターン制御が難かしい。また、前述の
レジスト市処理による難溶化層形成は工程数が増加し、
か℃期待されている程の効果は得らｈていない。

〔課題を解決するための手段〕 上記課題に対し本発明のレジストパターンの籾像方法は
、現像処理を３０℃〜４０℃の高温で行うものである。

次にその原理について述べる。

夢１図は２種のポジ型レジストすなわち通常レジスト（
Ａ）および高解像レジスト（Ｂ）を露光した際の溶解速
度定数と吸収光量との関係を示したものである。実線、
破線および一点鎖線はそれぞれ室温（２３℃）、３０℃
、３５℃で現像を行った場合に対応する。また各曲線の
Ｏ印の点で完全に感光剤は光反応生成物に変化している
（ジアゾナフトキノン感光剤の場合はカルボン酸化合物
に変化する）。通常レジスト（Ａ）に比較し、高解像レ
ジスト（Ｂ）では露光前後の溶解速度定数差が大きく、
また立ち上がりが急峻な領域が存在する。これは光化学
反応生成物濃度小さいとき、多量に存在する未反応感光
剤が反応生成物による速度上昇を抑制するためである。

吸収光量が増加し、反応生成物の濃度が５０％以上にな
ると反応生成物の寄与が顕在化し溶解速度は急激に立ち
上がる。したがって解像度は通常レジスト（Ａ）よりも
高い。さらに今回現像処理を高温（３０，３５℃）にす
るとこの傾向は増々顕著になるのが見い出された。

これは、現像時の温度上昇により、現像液−レシスト界
面領域で感光剤とノボラック樹脂との相互作用が活発に
なり、一種の架橋構造が生成するため、現像液がレジス
ト中に拡散しにくくなるためと考えられる。（特にベン
ゾフェノン等の分子に多数の感光剤をエステル結合させ
た最近の高解像レジストでは架橋構造による抑制効果が
高い）したがって解像力およびレジストパターンの矩形
性は大幅に向上する。

同様の効果は、通常レジス）　（Ａ）においても低感光
剤濃度のためその効果は小さいものの観測される０以上
の結果は同一の解像力で比較すれば、高温現像処理は感
度向上という点で有利であることを示唆している。

以上、現像温度上昇により解像性、感度の上昇がはかれ
るが、４０℃以上の高温になると現像液の特性の変化（
ｐＨ値あるいはイオン強度）およびレジストの変質が生
じやすくなる。したがって、現像温度は４０℃以下に保
つ必要がある。

〔実施例〕

次に本発明について図面を参照して説明する。

第２〜４図は同一の高解像レジストを用いて現像温度を
変えたときのレジストの緒特性を比較したグラフである
。その際基板温度加熱は基板ホルダ内のヒータあるいは
基板上部に設けた赤外線ランプより行う。現像液は恒温
槽にてあらかじめ加熱しておけばよい。また参考として
前述の通常レジストの結果をあわせて示している。

まず第２図は残膜特性（レジスト膜厚対露光量）を示す
図で、最大のガンマ値（残膜０の点での曲線の傾き）が
得られる現像時間での結果である。一般にガンマ値が大
きいほど解像性が高いと考えられる。ガンマ値は現像温
度上昇とともに増大しているのがわかる。

第３図は実用感度曲線であり露光時間に対するマスク寸
法の変動を示している。現像温度が高いほど必要露光量
には差はみられないが寸法変動量は減少することがわか
る。

第４図は一般的なパターン形状を各現像条件に対して示
したものである。より矩型のパターンが高温現像で実現
されている。

第５図に上記の高解像レジス）　（Ｂ）を用いて形成し
た電界効果型トランジスタのゲート幅のレジストパター
ン忠実度を示している。パターン形状同様、高温現像は
ど忠実度は向上することがわかる。

さらに高解像レジストの感度の向上を目的として感光剤
濃度を半分にした時のポジ型レジスト（Ｃ）の溶解速度
特性を第６図に示す。現像温度を上昇させることにより
大きな溶解速度変化を達成でき、室温現像時の高解像レ
ジストとほぼ同等のコントラスト比が得られることがわ
かる。したがって半分の露光量でほぼ等しいレジスト形
状が実現できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、現像処理を３０℃〜４０
℃の高温で行うことにより、同一レジストで比較すれば
、解像度およびレジスト形状の矩型性が改善できる効果
がある。さらに、感光剤濃度の低いレジストでも高い解
像力を示す様にできるため、高い感度のままで良好なレ
ジストパターンを形成できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を示したもので２種のポジ型レジ
スト、すなわち通常レジスト（Ａ）と高解像レジス）　
（Ｂ）の溶解速度定数と吸破光量の関係を示すグラフで
ある。第２〜５図は実施例１を説明するための図であっ
て、これらのうち、第２図は残膜特性（レジスト膜厚比
対光露光量）を示すグラフ、第３図は実用感度曲線、す
なわち露光時間に対するマスク寸法変動を示すグラフで
ある。 また第４図は、各現像温度におけるパターン形状を示す
模式図、第５図は高解像レジス）　（Ｂ）のレジストパ
ターン忠実度を示したグラフである。第６図は実施例２
を説明するための図で、感光剤濃度が半分のポジ型レジ
スト（Ｃ）と高解像レジスト（Ｂ）の溶解速度定数と吸
収光量の関係を示したグラフである。 σ反収を量 猶 図 第 回 第 図 しダスト（ｆ３） 橘４詔 冶 図 忙 す 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. マスクパターンを半導体基板上に塗布されたポジ型レジ
   ストに転写するリソグラフィ工程におけるレジストパタ
   ーンの現像処理において、前記マスクパターンを通して
   露光されたポジ型レジストを有する半導体基板および現
   像液を３０℃〜４０℃に保ち現像することを特徴とする
   レジストパターンの現像方法。