JPH0569215B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は半導体装置等の製造に用いられる、
微細加工用のフオトレジストパターンの形成方法
に関する。

（従来の技術） 従来、微細加工用のフオトレジストパターンの
形成のための転写装置として、主として高解像力
が得られる点及び位置合わせ精度が良い点から縮
小型転写装置が用いられてきている。この縮小型
転写装置の光源として、主として光学系での吸収
が少なく高出力が得られるという観点から、近紫
外線領域のｇ線が最も期待されている。

ところで、近紫外線を用いるリソグラフイ用の
ポジ型レジストとしては解像力及び耐ドライエツ
チング性の観点から、ノボラツクとナフトキノン
ジアジドの感光剤を混合したものが用いられ、ま
た、ネガ型レジストとしてはポリビニルフエノー
ルとビスアジドの混合物があり、これはｉ線
（365nm）では高感度のレジストである（例えば、
文献：「応用物理」54(2)（1985）p133）。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、縮小型転写装置の光源として最
も期待されているｇ線（436nm）の光に対して
は、前述のネガ型レジストの感度は低く、これが
ため、ｇ線ではポジ型のパターンの形成は出来て
も、ネガ型のパターンの形成は困難であるという
問題点があつた。

また、同一のレジストを用いて、ネガとポジの
パターンを現像液を変えることのみで形成するこ
とが出来れば、フオトレジストパターンに応じて
ネガ型又はポジ型のパターンの形成し易い方法を
選択出来るので、デバイス製造上のメリツトが大
きい。

従つて、この発明の目的は、同一のレジストを
用い、ネガ型又はポジ型の現像液を使い分けて、
それぞれネガ型パターン又はポジ型パターンを形
成出来るようにしたフオトレジストパターンの形
成方法を提供することにある。

（問題点を解決するための段） この目的に達成を図るため、この発明において
は次のような手段を取る。

先ず、基板又はその他の下地上に、フオトレジ
スト皮膜として、ノボラツクのナフトキノンジア
ジドスルホン酸エステルの皮膜を形成する。

その後、この皮膜に対し転写しようとするパタ
ーンのフオトマスクを介して300〜450nmの近紫
外線を照射して露光する。

この場合、300nm以下の光であるとネガ型現パ
ターンは形成することが出来るが、ポジ型パター
ンは形成することが出来ないし、また、450nm以
上の光であるとレジストが感光しないので、上述
したような波長領域の光を用いる。

その後、ネガ型パターンを形成しようとする場
合には、この照射済み皮膜をネガ型現像液で現像
を行う。或いは又、ポジ型パターンを形成しよう
とする場合には、この照射済み皮膜を、ポジ型現
像液を用いて現像する。

このような処理工程を経て、下地上に所望のネ
ガ型又はポジ型フオトマスクパターンを形成する
ことが出来る。

この発明の実施に当り、ネガ型現像液を無極性
溶媒の現像液とするのが好適である。或い又ネガ
型現像液をこの無極性溶媒と、シクロヘキサン、
ｎ−ヘキサン及び石油エーテルから選ばれた一種
又は二種以上のものとの混合液から成る現像液と
するのが好適である。

さらに、この発明の好適実施例においては、無
極性溶媒をモノクロベンゼン、キシレン、トルエ
ン及びベンゼンから選ばれた一種又は二種以上の
ものから成る溶媒とすることが出来る。

又、ポジ型現像液をアルコール類、酢酸エステ
ル類及びアルキルケトン類から選ばれた一種又は
二種以上のものから成る現像液とするのが好適で
ある。

（作用） このように、この発明では、ノボラツクのナフ
トキノンジアジドスルホン酸エステルをフオトレ
ジストとして用い、これに近紫外線を照射して露
光を行い、この露光済みレジストに対してネガ又
はポジ型の現像液を、形成しようとするパターン
に応じて、選択使用することが出来る。

従つて、この方法は、高集積化したLSI又はそ
の他の微細加工に使用して極めて有益である。

（実施例） 以下、この発明の実施例につき説明する。

尚、以下に説明する実施例は単なる一例であつ
て、ここに説明される具体的な材料、数値等はこ
れに限定されるものではなく、他の材料、数値等
で置き換えても同様な効果を達成することが出来
ることを理解されたい。

実施例 下地としてSiウエハを用意する。フオトレジス
トとしてノボラツクのナフトキノンジアジドスル
ホン酸エステル（以下、LMR−UVと称するこ
ともある）を用い、このLMR−UVをメチルセ
ロソルブアセートに10〜40重量％溶解させ、然る
後、この溶液を0.2μmのフイルタで濾過し、Siウ
エハ上に厚み約1μmで塗布した。

次に、このLMR−UVのレジスト皮膜を有す
るSiウエハを70℃の温度で、約30分間ベーキング
した後、このLMR−UVのレジスト皮膜に対し
て、350Wの水銀ランプのｇ線を光源とする1/5縮
小型転写装置（NA：0.35）で、所望のパターン
を有するフオトマスクを介して、露光を行つた。
この露光時の一回照射のドーズ時間を450msecと
した。

この露光後、下地に形成された露光済みレジス
ト皮膜を、100℃程度の温度で、約30分間ベーキ
ングを行い、続いて現像を行つた。

この現像は、先ず、現像液として体積比でモノ
クロロベンゼン10に対してシクロヘキサン1.5の
混合溶液を用い、温度23℃で50秒間行つた。その
結果、ネガ型パターンが得られ、走査型電子顕微
鏡による観察から0.6μmのラインアンドスペース
まで解像されることが確認された。

次に、同一の露光済みレジスト皮膜に対し、体
積比で酢酸イソアミル１に対してイソプロピルア
ルコール１の混合溶液を用い、23℃で30秒間現像
を行つたところ、ポジ型のパターンが得られた。
同様に走査型電子顕微鏡で観察したところ、
0.7μmのラインアンドスペースまで解像されるこ
とが確認された。

実施例 この実施例では、実施例と同様にフオトレジ
スト皮膜の形成から露光まで行つて得られた露光
済みレジスト皮膜に対して次のような現像液及び
現像条件を用いてそれぞれ現像を行つた。

酢酸イソプロピル１に対してイソプロピルア
ルコール1.5（体積比）の混合現像液 温度23℃及び現像時間20秒 メチルイソブチルケトン１に対してイソプロ
ピルアルコール２（体積比）の混合現像液 温度23℃及び現像時間25秒 酢酸イソアミル１に対してｎ−ブチルアルコ
ール1.5（体積比）の混合現像液 温度23℃及び現像時間30秒 これらのいづれの場合であつても、ポジ型パタ
ーンが得られた。

実施例 この実施例では、実施例と同様にフオトレジ
スト皮膜の形成を行い、250WのHgランプを用い
てコンタクト露光を行つた。露光時間は10秒とし
た。然る後、温度100℃で30分間の加熱を行つた
後現像液として、モノクロロベンゼン１に対して
イソプロピルアルコール0.15（体積比）の混合液
を用いて、温度23℃で50秒間現像を行つたとこ
ろ、ネガ型パターンが得られた。このパターンを
走査型電子顕微鏡で観察したところ、0.5μmのラ
インアンドスペースが得られたことが確認され
た。

また、同様に露光済みのフオトレジスト皮膜を
酢酸イソアルミ１に対してイソプロピルアルコー
ル１（体積比）を用いて、温度23℃で30秒間現像
したところ、ポジパターンが得られ、0.5μmのラ
インアンドスペースが解像されたことが確認され
た。

比較例 AZ−1350J（シツプレー社製フオトレジスト）
を1μmの厚みにSiウエハ上に塗布してレジスト皮
膜を形成し、次に、上述した実施例の場合と同
様の露光を行つた。

次に、AZ現像液を体積比で１：１に水で希釈
して、露光済みのレジストの現像を行つたとこ
ろ、温度23℃で20秒間でポジ型パターンが形成出
来た。このレジストパターンを観察したところ、
1.0μmのラインアンドスペースが得られているこ
とが確認された。

次に、同一の露光条件の試料をモノクロロベン
ゼンで現像したところ、温度23℃で２分間現像を
おこなつてもパターンは全く現れなかつた。

又、同一露光条件の試料を体積比で酢酸イソア
ミル１に対してイソプロピルアルコール１の混合
現像液を用いて、温度23℃で、現像を行つたとこ
ろ、パターンは現れなかつた。又、このレジスト
皮膜に対し、酢酸イソアミルのみで現像を行つた
ところ、ウエエハ全面にわたりレジストが溶解し
てしまい、パターンは形成出来なかつた。

上述した実施例及び比較例から、ノボラツクの
ナフトキノジアジドスルホン酸エステル（LMR
−UV）の皮膜を近紫外線を用いて露光し、この
露光済みレジストに対する現像液の選択によりネ
ガ又はポジとなるのは次のように考えられる。

LMR−UVのキノンジアジド基は近紫外線に
より分解し、カルボン酸となる。これにより、
LMR−UVに極性が発生し、無極性溶媒である
モノクロロベンゼンでは光があたり極性が大きく
なつたところが溶解せず、ネガのパターンを形成
する。

一方、極性溶媒を用いると、光があたつて極性
の大きくなつたところのみ溶解し、ポジのパター
ンを形成する。

そして、比較例で示した様に、ノボラツクとナ
フトキノンジアジドの混合物であるAZ−1350J
は、光照射によるナフトキノンジアジドからカル
ボン酸への変化はLMR−UVと同様であるが、
このレジストの全体的な極性の変化は小さいと考
えられる。実際、この極性の差を利用したレジス
トのパターン形成は出来ない。

この発明は上述した実施例にのみ限定されるも
のではないこと明らかである。例えば、現像液と
して、上述した種類のもの以外にも好適な現像液
がある。例えば、ポジ型現像液としては、極性が
大きければよく、メタノール、イソプロピルアル
コール及び又はその他のアルコール類、酢酸イソ
アミル及び又はその他の酢酸エステル類、メチル
ブチルケトン及び又はその他のアルキルケトン
類、或いは、その他任意の現像液を用いることが
出来る。また、これらアルコール類、酢酸エステ
ル類、アルキルケトン類から得らばれた一種又は
二種類以上ものから成る混合溶液を現像液として
用いることが出来る。

さらに、ネガ型現像液としては、モノクロロベ
ンゼン、キシレン、トルエン、ベンゼン、ジクロ
ルベンゼン、トリクロルエチレン又はその他の任
意好適な無極性溶媒を現像液とすることが出来る
と共に、これら無極性溶媒の一種又は二種以上
と、シクロヘキサン、ｎ−ヘキサン、石油エーテ
ル及びその他の好適溶媒から選ばれた一種又は二
種以上のものとの混合溶液を現像液としうること
も出来る。

（発明の効果） 上述した説明からも明らかなように、この発明
のフオトレジストパターンの形成方法によれば、
フオトレジストとして、ノボラツクのナフトキノ
ンジアジドスルホン酸エステルを用い、これに
300〜450nmの近紫外線を照射することにより、
現像液の選択のみで、ポジ型又はネガ型パターン
を形成することが出来る。

また、ノボラツクのナフトキノンジアジドスル
ホン酸エステルをポジ型レジストとして用いる場
合には、従来使用されているアルカリ現像液で現
像する場合よりも、この発明のように極性溶媒を
用いて現像すると、感度が数倍高くなるため、ネ
ガ型パターンの形成と同じ露光量でポジ型パター
ンの形成も可能となる。

従つて、この発明は微細加工を必要とする高集
積化したLSI等の製造に好適である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下地上にノボラツクのナフトキノンジアジド
   スルホン酸エステルの皮膜を形成する工程と、 該皮膜に対しフオトマスクを介して300〜
   450nmの近紫外線を照射する工程と、 照射済み皮膜をネガ型現像液及びポジ型現像液
   のいづれか一方の現像液を用いて現像する工程と
   を有し、 前記ネガ型現像液を無極性溶媒の現像液又は該
   無極性溶媒と、シクロヘキサン、ｎ−ヘキサン及
   び石油エーテルから選ばれた一種又は二種以上の
   ものとの混合液から成る現像液とし、 前記無極性溶媒をモノクロロベンゼン、キシレ
   ン、トルエン及びベンゼンから選ばれた一種又は
   二種以上のものから成る溶媒とし、および、 前記ポジ型現像液をアルコール類、酢酸エステ
   ル類及びアルキルケトン類から選ばれた一種以上
   のものから成る現像液とすることを特徴とするフ
   オトレジストパターンの形成方法。