JPH0638161B2 - レジストパタ−ンの形成方法 - Google Patents

レジストパタ−ンの形成方法

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JPH0638161B2
JPH0638161B2 JP61057162A JP5716286A JPH0638161B2 JP H0638161 B2 JPH0638161 B2 JP H0638161B2 JP 61057162 A JP61057162 A JP 61057162A JP 5716286 A JP5716286 A JP 5716286A JP H0638161 B2 JPH0638161 B2 JP H0638161B2
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scum
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初幸 田中
善亨 佐藤
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寿昌 中山
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Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/26Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
    • G03F7/30Imagewise removal using liquid means
    • G03F7/32Liquid compositions therefor, e.g. developers
    • G03F7/322Aqueous alkaline compositions

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ポジ型ホトレジストを用いて、レジストパタ
ーンを形成する方法の改良に関するものである。
さらに詳しくいえば、本発明はポジ型ホトレジストを用
いてレジストパターンを形成する際に現像処理で下地基
板上に発生するスカムを除去し、レジストパターンの解
像性を向上させる方法に関するものである。
従来の技術 最近、感光性樹脂を利用して、半導体集積回路素子、集
積回路製造用マスク、プリント配線板、印刷板などを製
造する方法が広く行われるようになつてきたが、これら
の方法においては、下地基板の加工を必要とする部分以
外をホトレジストで被覆し、そのホトレジストをマスク
として下地基板を選択的にエツチング、拡散などの処理
に付する手段がとられている。
ところで、このホトレジストには、画像形成露光に際
し、露光部が溶剤に可溶化するポジ型と、露光部が溶剤
に不溶化するネガ型とがあり、前者のポジ型ホトレジス
トの代表的なものとして、被膜形成物質であるアルカリ
可溶性ノボラツク樹脂と光分解剤とから成る組成物があ
る。この組成物を用いた場合には、アルカリ水溶液を用
いて現像する必要があるが、金属イオンの存在は、半導
体素子の特性に悪影響を与えるので、半導体素子関係の
製造の際の現像液としては、通常、テトラメチルアンモ
ニウムヒドロキシドやコリンのような金属イオンを含ま
ない有機塩基の水溶液が用いられている。
他方、半導体集積回路の小型化、精密化に伴い、レジス
トパターンに対する解像力向上の要求は急速に高まり、
最近ではサブミクロンオーダーの解像力が必要とされる
ようになってきた。そして、特に1μm付近の窓あけパ
ターンやコンタクトホールを形成する場合には、解像性
や生産工程における歩留りは、現像処理によつて大きく
左右されることが知られているため、これまで、使用す
る現像液や処理方法についての多くの研究がなされてい
るが、いまだに十分満足できる結果は得られていない。
このパターン形成時の解像性低下の原因の1つに、現像
処理後のパターン端部と下地基板との境界部にレジスト
残渣(以下、「スカム」という)が付着し、パターン形
状をそこなうことが挙げられる。
このようなスカムを除去し、解像性を改良するために、
これまで酸素プラズマ処理を付加的に行うことが提案さ
れているが[「ソリド・ステート・テクノロジー(Solid
State Technology)」、第14巻、第6号、第47ページ
(1971)]、これらの方法は、制御が困難であり、場合
によつては、むしろパターン形状をいつそうそこなうお
それがある上に、微細なコンタクトホールなどの製造の
場合には、均一な除去が行えないという欠点がある。こ
のため、半導体素子を用いる電子工業分野においては、
簡単な処理で、高い解像性のレジストパターンを得る方
法の出現が強く要望されている。
発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、ポジ型ホトレジストを用いて下地基板
上にレジストパターンを形成するに当り、パターンの特
性、形状をそこなうことなく、簡単な処理で高い解像性
のレジストパターンを与えることができる方法を提供す
ることである。
問題点を解決するための手段 本発明者らは、ポジ型ホトレジストを用いてレジストパ
ターンを形成させる際に、特に微細な窓あけパターン部
やコンタクトホール部においても高い解像性を与えうる
ような方法を開発するために、鋭意研究を重ねた結果、
現像した後、第四級アンモニウムヒドロキシド水溶液及
び該水溶液と相溶性の有機溶剤との混合物で処理する
と、パターン形状をそこなうことなく、スカムを除去す
ることができ、高い解像性のレジストパターンが得られ
ることを見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至
つた。
すなわち、本発明に従えば、下地基板上に設けたポジ型
ホトレジスト層に画像形成露光を施したのち、現像液を
用いて可溶化した部分を除去し、さらに第四級アンモニ
ウムヒドロキシド水溶液と可溶性有機溶剤との混合物で
後処理することにより、高い解像性をもつレジストパタ
ーンを形成することができる。
本発明方法において、基板上に設けるポジ型ホトレジス
ト層の種類には、特に制限はなく、通常使用されている
ポジ型ホトレジストの中から任意に選ぶことができる
が、好ましいものとしては、感光性物質がキノンジアジ
ド基含有化合物、例えばオルトベンゾキノンジアジド、
オルトナフトキノンジアジド、オルトアントラキノンジ
アジドなどのキノンジアジド類のスルホン酸とフエノー
ル性水酸基又はアミノ基を有する化合物とを部分若しく
は完全エステル化、又は部分若しくは完全アミド化した
ものが挙げられる。
前記のフエノール性水酸基又はアミノ基を有する化合物
としては、例えば2,3,4−トリヒドロキシベンゾフエノ
ンや2,2′,4,4′−テトラヒドロキシベンゾフエノンな
どのポリヒドロキシベンゾフエノン、あるいは没食子酸
アルキル、没食子酸アリール、フエノール、p−メトキ
シフエノール、ジメチルフエノール、ヒドロキノン、ビ
スフエノールA、ナフトール、ピロカテコール、ピロガ
ロール、ピロガロールモノメチルエーテル、ピロガロー
ル−1,3-ジメチルエーテル、没食子酸、水酸基を一部残
しエステル化又はエーテル化された没食子酸、アニリ
ン、p−アミノジフエニルアミンなどが挙げられる。
また、このポジ型ホトレジストに配合される被膜形成物
質としては、例えばフエノールやクレゾールなどとアル
デヒド類とから得られるノボラツク樹脂、アクリル樹
脂、ポリビニルアルコール、ポリビニルアルキルエーテ
ル、スチレンとアクリル酸との共重合体、ヒドロキシス
チレンの重合体、ポリビニルヒドロキシベンゾエート、
ポリビニルヒドロキシベンザルなどのアルカリ可溶性樹
脂が有効である。
このポジ型ホトレジストは、適当な溶剤に前記の感光性
物質及び被膜形成物質を溶解し、溶液の形で用いるのが
有利である。
このような溶剤の例としては、アセトン、メチルエチル
ケトン、シクロヘキサノン、イソアミルケトンなどのケ
トン類:エチレングリコール、エチレングリコールモノ
アセテート、ジエチレングリコール又はジエチレングリ
コールモノアセテートのモノメチルエーテル、モノエチ
ルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテ
ル又はモノフエニルエーテルなどの多価アルコール類及
びその誘導体:ジオキサンのような環式エーテル類:及
び酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル
類を挙げることができる。これらは単独で用いてもよい
し、また2種以上混合して用いてもよい。
下地基板上にポジ型ホトレジスト層を設けるには、シリ
コンウエハーのような基板上に、スピンナー、ドクター
ナイフなどを用いて前記の溶液を一定の厚さで塗布し、
乾燥する。次いで、画像形成露光を行うが、これは、ホ
トレジストが感光し、可溶化するのに適した活性光線、
例えば低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、アーク
灯、キセノンランプなどを光源とする活性光線を、所定
のマスクを介して照射するか、あるいは電子線で所要の
パターンを走査することによつて行われる。
次に、このようにして画像形成露光したホトレジストを
現像するには、通常のポジ型ホトレジストの現像に使用
されている現像液の中から適宜選択した現像液を用い、
露光により可溶化した部分を溶解除去する。この現像液
としては、テトラアルキルアンモニウムヒドロキシド、
トリアルキル(ヒドロキシアルキル)アンモニウムヒド
ロキシドのような第四級アンモニウムヒドロキシドを2
〜7重量%の割合で含有する水溶液が好ましい。特に好
適な現像液は、テトラメチルアンモニウムヒドロキシ
ド、トリメチル(ヒドロキシエチル)アンモニウムヒド
ロキシドの水溶液である。
本発明方法において、現像した後で、スカムを除去する
ために行う後処理は、第四級アンモニウムヒドロキシド
水溶液及び該水溶液と相溶性の有機溶剤との混合物を用
いて現像後のレジストパターンを洗浄することによつて
行われる。この際に用いる第四級アンモニウムヒドロキ
シドとしては、例えばテトラメチルアンモニウムヒドロ
キシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、トリ
メチルエチルアンモニウムヒドロキシド、ジメチルジエ
チルアンモニウムヒドロキシド、トリメチル(ヒドロキ
シエチル)アンモニウムヒドロキシド、ジメチルジ(ヒ
ドロキシエチル)アンモニウムヒドロキシドなどを挙げ
ることができる。これらは、単独で用いてもよいし、2
種以上組み合わせて用いてもよい。
これらの第四級アンモニウムヒドロキシドは、濃度0.
5〜1.5重量%、好ましくは0.7〜1.3重量%の
水溶液として用いられる。
他方、この第四級アンモニウムヒドロキシド水溶液と混
合して用いる水溶液と相溶性の有機溶剤の例としては、
エタノール、プロパノール、イソプロパノール、エチレ
ングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコール
モノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエ
ーテル、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサ
ノン、シクロペンタノン、エチレングリコールモノメチ
ルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチル
エーテルアセテートなどを挙げることができる。
これらの有機溶剤は、前記の第四級アンモニウムヒドロ
キシド水溶液に対し、5〜30重量%、好ましくは10
〜20重量%の割合で混合して用いられる。
本発明方法における現像処理及び第四級アンモニウムヒ
ドロキシド水溶液及び該水溶液と相溶性の有機溶剤との
混合物による後処理は、通常の現像工程で用いられてい
る手段、例えば浸せき法、スプレー法、パドル法などを
用いて行うことができる。
実施例 次に実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
実施例1〜5及び比較例1、2 ポジ型ホトレジストとしてOFPR-500(東京応化工業社
製)を使用し、これをシリコンウエハー上に膜厚が1.
3μmになるように塗布したのち、ホツトプレートによ
り 110℃、90秒間乾燥した。次いで、縮小投影型露光
装置4800 DSW(GCA 社製)を用いて画像形成露光した。
次いで、現像液として、2.38重量%テトラメチルア
ンモニウムヒドロキシド水溶液を使用して現像処理した
のち、1.3重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキ
シド水溶液にイソプロピルアルコール15重量%を添加
した混合物を使用して後処理した。
このようにしてそれぞれの処理時間を変えて処理したの
ち純水によりリンス処理を行い、こうして得られたレジ
ストパターンにおけるスカム残りの有無を観察した結果
を次表に示す。
また、比較のため現像処理しただけの場合、後処理した
だけの場合の結果も示した。
表中の感度及びスカム残存状態は、以下のようにして評
価した。
(1)感度;パターンを忠実に再現して画像を形成するに
要する後処理を含めた現像の最短露光時間(m.sec)。
(2)スカム残存状態;1μmの窓あけパターン部を電子
顕微鏡で観察した結果について次のランクで評価した。
○ 全くスカムが認められない。
△ 少量のスカムが認められる。
× 多量のスカムが認められる。
発明の効果 本発明方法によると、ポジ型ホトレジストを用いて所要
のレジストパターンを製造する際に、単に現像処理後、
第四級アンモニウムヒドロキシド水溶液及び該水溶液と
相溶性の有機溶剤との混合物で後処理するという簡単な
操作を行うだけで、スカムを除去することができ、寸法
精度の向上したレジストパターンを得ることができるの
で、従来の方法では、忠実な形状のパターンを得ること
が困難であつた。微細な窓あけパターン部やコンタクト
ホール部も高い寸法精度で製造することができる。
また、現像後に後処理を行うが、現像と後処理とに要す
る処理時間は、従来の現像処理に要する時間とほぼ等し
い時間ででき、非常に効果的であるし、感度の低下もな
いという効果を併せもっている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−64871(JP,A) 特開 昭54−141128(JP,A) 特開 昭58−57128(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下地基板上に設けたポジ型ホトレジスト層
    に画像形成露光を施したのち、現像液を用いて可溶化し
    た部分を除去し、さらに第四級アンモニウムヒドロキシ
    ド水溶液及び該水溶液と相溶性の有機溶剤との混合物で
    後処理することを特徴とするレジストパターンの形成方
    法。
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US07/229,762 US4873177A (en) 1986-02-24 1988-08-05 Method for forming a resist pattern on a substrate surface and a scum-remover therefor

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