JPH06105684B2 - 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

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JPH06105684B2
JPH06105684B2 JP14687492A JP14687492A JPH06105684B2 JP H06105684 B2 JPH06105684 B2 JP H06105684B2 JP 14687492 A JP14687492 A JP 14687492A JP 14687492 A JP14687492 A JP 14687492A JP H06105684 B2 JPH06105684 B2 JP H06105684B2
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pattern
resist pattern
resist
liquid
rinse
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稔彦 田中
巌 東川
光章 森上
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株式会社ソルテック
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】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。
【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0.2〜0.3μmのレジストパターン形成が盛ん
に検討され、先端的な研究では0.1μmを対象にしている
ものもある。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。
【0004】図2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3(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。
【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。
【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。
【0009】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明ら
かであるが、どの工程で生ずるかは明らかになっていな
かった。そこで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。更に検討を重ねた結果、以下のことが明らか
となった。
【0010】即ち、現像処理前のレジスト(一般的には
ノボラック樹脂、スチレン樹脂、フェノール樹脂等をベ
ースにしている)はリンス液(一般に水)に対し疎水性
を有しているが、一旦現像液(一般的にアルカリ水溶
液)に触れると、その表面は親水性に変わる。このこと
により、リンス液が乾燥する時隣接するレジストパター
ン間に溜るリンス液5は、図1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5内
部に発生する圧力Pは次式数1で表わされる。
【0011】
【数1】P=σ(1/R1+1/R2
【0012】液面が窪んでいることから、内部に発生す
る圧力は負圧であり、壁面に相当するレジストパターン
2a、2b間には引力が働く。尚、σは液体の表面張力で、
1、R2は接触面の一点における主曲率半径(液面上の
一点から立てた法線を含む平面で液面を切った時、その
切り口の曲率半径は一般にこの平面を回転するに従って
変わるが、その両極値が主曲率半径R1とR2である)で
ある。
【0013】0.2μmラインアンドスペースパターン(0.
2μmのラインとスペースが交互に並んでいるパターン)
における吸引力を計算すると、23℃における水の表面張
力σは、72.28dyn/cm、又その接触角について測定した
ところ0であることが明らかとなったため、R1=0.2×10
-4/2cm、R2=∞ということになり、約7×106dyn/cm2
(約7kgw/cm2)の負圧力を生ずる。この負圧が、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l、接
触角をθとすると、次式数2の様になる。
【0014】
【数2】R1=l/(2・cosθ)
【0015】従って負圧Pは、次式数3に示されるもの
となり、パターンが微細になればなる程、パターン間隔
lに反比例して引力が増す。
【0016】
【数3】P∝1/l
【0017】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。
【0018】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、この負圧P
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、リンス液(又は該
リンス液の置換液)を臨界状態にし、表面張力を0にし
た状態で乾燥させることにより、乾燥時の引力をなく
し、パターン倒れを防止するというものである。
【0019】一般に臨界点と呼ばれるある温度・圧力の
もとでは、液体とも気体ともつかない状態(臨界状態)
が存在する。この状態のもとでは液相も気相もなく、従
って界面がなく、表面張力もない。この様な状態を利用
して乾燥を行なう方法に臨界点乾燥法がある。即ち、液
体で満たされている試料を気相を通らずに(液体と気体
の共存状態を通らずに)臨界状態にもっていき、次に液
相を通らずに(同じく気体と液体の共存状態を通らず
に)気相にもっていくことで、表面張力の影響を受けず
に乾燥するというものである。本発明の構成は、リンス
液の乾燥時にこの臨界点乾燥法を用いるものである。
【0020】
【作用】前述の様に本発明法によれば、リンス液乾燥時
に表面張力が作用しないので、パターン間に引力が発生
せず、微細なレジストパターンのパターン倒れを防止す
ることが可能となる。
【0021】
【実施例】以下本発明法の具体的実施例につき詳述す
る。
【0022】まず基板上にレジストを塗布し、熱処理
(ベーク)を行なった。このレジストとしてはPMMA
を用い、熱処理温度を170℃、熱処理時間を20分とし
た。
【0023】次にX線を用いて所望のパターンを露光す
る。但し光源はX線に限らず、電子ビームやイオンビー
ムあるいは遠紫外光を用いても良い。
【0024】そしてメチルイソブチルケトン(MIB
K)を1、イソプロピルアルコール(IPA)を3の割
合いで混合した現像液を用い現像する。この現像時間は
3分とする。
【0025】更に基板全体をイソプロピルアルコールに
つけてリンスする。
【0026】その後−35℃程度に冷却し、内部にドライ
アイスを満たしておいた圧力容器内に、水たまり状にイ
ソプロピルアルコールが盛られた基板(即ち、リンス液
中にレジストパターン全体が浸っていてレジストパター
ンに表面張力が作用していない状態の基板)を入れる。
【0027】続いて急速加熱し、20℃、70Kg/cm2以上
の圧力にすると、イソプロピルアルコールは液状のCO
2に置換される。
【0028】その状態から更に40℃にし、臨界点にもっ
てゆき、CO2をガス状にしながら徐々にそのガスをリ
ークさせ、乾燥を終了する。
【0029】以上の様にして形成された膜厚1μmの0.1
μmラインアンドスペースパターンのレジストパターン
をSEMで観察したところ、リンス液の乾燥をスピン乾
燥で行なっていた従来法により形成されたレジストパタ
ーンはパターン倒れを起こしていたが、臨界点乾燥法で
行なった本実施例法ではこの様なパターン倒れの発生が
なかった。
【0030】尚、前述の様にリンス液中にレジストパタ
ーン全体が浸っている場合は、表面張力が作用せず、図
1に示される様にレジスト面が一部顔を出した際に該表
面張力が作用する。従ってリンス処理中臨界点乾燥処理
を実施する直前までは、レジストパターン全体を覆うよ
うにその上にリンス液を満たした状態に保持して該リン
ス処理を行なう。
【0031】
【発明の効果】以上詳述した本発明のレジストパターン
形成方法によれば、リンス液の乾燥を該リンス液の臨界
状態で実施しているため、表面張力が作用しなくなり、
レジストパターン間に引力が発生することがなくなる。
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。
【図面の簡単な説明】
【図1】リンス工程におけるレジストとリンス液の通常
の状態を示す説明図である。
【図2】従来のレジストパターン形成工程を示す説明図
である。
【図3】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。
【符号の説明】
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

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レジストパターン現像時のリンス工程
    で、リンス液又は該リンス液の置換液を臨界状態にして
    乾燥させることを特徴とするレジストパターン形成方
    法。
JP14687492A 1992-04-23 1992-05-13 レジストパターン形成方法 Expired - Lifetime JPH06105684B2 (ja)

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KR1019930001189A KR100272797B1 (ko) 1992-04-23 1993-01-30 레지스트 패턴 형성방법 및 레지스트 패턴
DE4306033A DE4306033A1 (de) 1992-04-23 1993-02-26 Resistmuster und Verfahren zu deren Herstellung
US08/083,131 US5374502A (en) 1992-04-23 1993-06-25 Resist patterns and method of forming resist patterns

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US6358673B1 (en) * 1998-09-09 2002-03-19 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Pattern formation method and apparatus
AU2003217547A1 (en) * 2002-02-15 2003-09-09 Supercritical Systems Inc. Drying resist with a solvent bath and supercritical co2
JP6875811B2 (ja) * 2016-09-16 2021-05-26 株式会社Screenホールディングス パターン倒壊回復方法、基板処理方法および基板処理装置

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