JPH07105334B2 - レジストパターンの現像方法 - Google Patents
レジストパターンの現像方法Info
- Publication number
- JPH07105334B2 JPH07105334B2 JP1222054A JP22205489A JPH07105334B2 JP H07105334 B2 JPH07105334 B2 JP H07105334B2 JP 1222054 A JP1222054 A JP 1222054A JP 22205489 A JP22205489 A JP 22205489A JP H07105334 B2 JPH07105334 B2 JP H07105334B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resist
- developing
- resolution
- resist pattern
- photosensitizer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- 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〕 本発明は半導体装置の製造方法に関し、特にリソグラフ
ィー工程の現像方法に関する。
ィー工程の現像方法に関する。
近年、LSIの高集積化に伴い、微細パターン形成に対す
る要求が高まっている。現在、この微細パターン形成技
術（リゾグラフィー技術）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
び目合せ精度の改善等）と合わせ、レジストの高解像度
化がはかられている。
る要求が高まっている。現在、この微細パターン形成技
術（リゾグラフィー技術）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
び目合せ精度の改善等）と合わせ、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
成されるポジ型レジストは高い解像性を有しており、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。それは現像の際、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からである。
成されるポジ型レジストは高い解像性を有しており、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。それは現像の際、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からである。
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
向がある。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。
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
向がある。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の矩形性をさ
らに高めるため、未露光前に一旦レジストをアルカリ現
像液に浸潤させ、レジスト表面に難溶化層を形成する方
法もとられている［参考文献 M.Enco ef al.,Digest o
f Papevs 1988 Micro Process Conference P164］。
らに高めるため、未露光前に一旦レジストをアルカリ現
像液に浸潤させ、レジスト表面に難溶化層を形成する方
法もとられている［参考文献 M.Enco ef al.,Digest o
f Papevs 1988 Micro Process Conference P164］。
一方、現像処理工程に関して言えば従来よりその処理温
度はクリーンルーム内の室温（20〜25℃程度）で行なわ
れていた。
度はクリーンルーム内の室温（20〜25℃程度）で行なわ
れていた。
上述した従来の高解像レジストでは感光剤濃度が高く、
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。
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、通常の室温における現像では解像限界付近での
レジストパターンの矩形性は失なわれ、精密なパターン
制御は難かしい。
レジストパターンの矩形性は失なわれ、精密なパターン
制御は難かしい。
また、前述のレジスト前処理による難溶化層形成は、確
かにレジスト表面部の矩形性を向上させるが基本的な解
像力の向上は微々たるものである。
かにレジスト表面部の矩形性を向上させるが基本的な解
像力の向上は微々たるものである。
本発明においては、露光前にレジストの表面難溶化処理
を施した後、光露光し、30〜40℃の温度で現像を行う。
その結果同一レジストで比較すれば露光部と未露光部の
コントラストが増大し、レジスト解像性および矩形性が
向上する。
を施した後、光露光し、30〜40℃の温度で現像を行う。
その結果同一レジストで比較すれば露光部と未露光部の
コントラストが増大し、レジスト解像性および矩形性が
向上する。
さらに感光剤濃度が低くても、高い感光剤濃度を有する
レジストと同等の解像性を示すための感度の向上が可能
となる。
レジストと同等の解像性を示すための感度の向上が可能
となる。
本発明のレジストパターンの現像方法は露光前にレジス
ト表面難溶化処理を施した後、30〜40℃の高温で現像を
行うものである。さらに、好ましくは、前記レジストが
感光剤としてジアゾナフトキノン、基体樹脂としてノボ
ラック樹脂を含み、また、前記難溶化処理用のアルカリ
水溶液および現像液がテトラメチルアンモニウムハイド
ライド（TMAH）等の４級アンモニアアルカリ水溶液であ
る。次にその原理について述べる。
ト表面難溶化処理を施した後、30〜40℃の高温で現像を
行うものである。さらに、好ましくは、前記レジストが
感光剤としてジアゾナフトキノン、基体樹脂としてノボ
ラック樹脂を含み、また、前記難溶化処理用のアルカリ
水溶液および現像液がテトラメチルアンモニウムハイド
ライド（TMAH）等の４級アンモニアアルカリ水溶液であ
る。次にその原理について述べる。
第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，点線，および一点鎖線はそれぞれ10℃,20℃
（室温）30℃,40℃で現像を行なった場合に対応する。
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，点線，および一点鎖線はそれぞれ10℃,20℃
（室温）30℃,40℃で現像を行なった場合に対応する。
また、各局線の○印の点で完全に感光剤は光反応生成物
に変化している。（ナフトキノンジアジト感光剤の場合
はカルボン酸化合物に変化する）。
に変化している。（ナフトキノンジアジト感光剤の場合
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
が小さいとき、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。
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
が小さいとき、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℃,40℃）で行うとレジ
スト（Ａ），（Ｂ）ともに溶解速度の立ち上がりが急激
になることが見い出された。これは現像時の温度上昇に
より、現像液−レジ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
基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）。したがって解像力は大幅
に向上する。
スト（Ａ），（Ｂ）ともに溶解速度の立ち上がりが急激
になることが見い出された。これは現像時の温度上昇に
より、現像液−レジ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
基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）。したがって解像力は大幅
に向上する。
しかしながら、高解像レジスト（Ｂ）を高温現像すると
溶解速度の立上がりが急峻になるものの未および低露光
領域での溶解速度は逆に増大する傾向があることが見い
出された。この現像は他の高解像レジストでも観測さ
れ、同レジストの一般的性質と考えられる。この原因は
高解像レジストでは多量の感光剤が存在するたえ低露光
領域では、架橋に関与しない感光剤が存在し、高温で溶
解過程がむしろ促進されたものと推定される。
溶解速度の立上がりが急峻になるものの未および低露光
領域での溶解速度は逆に増大する傾向があることが見い
出された。この現像は他の高解像レジストでも観測さ
れ、同レジストの一般的性質と考えられる。この原因は
高解像レジストでは多量の感光剤が存在するたえ低露光
領域では、架橋に関与しない感光剤が存在し、高温で溶
解過程がむしろ促進されたものと推定される。
したがって高温現像にて微細パターンが形成されるもの
のレジストパターンの膜減りが生じることになる。この
膜減りを抑えるため、あらかじめ露光前に表面難溶化層
を形成することにより、低露光領域の溶解速度を減少さ
せることができる。
のレジストパターンの膜減りが生じることになる。この
膜減りを抑えるため、あらかじめ露光前に表面難溶化層
を形成することにより、低露光領域の溶解速度を減少さ
せることができる。
以上、表面難溶化処理と現像温度上昇により、解像性感
度上昇とレジスト形状の矩形性向上がはかれるが、40℃
以上の高温になると、現像液の特性変化（PH値あるいは
イオン強度等）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。
度上昇とレジスト形状の矩形性向上がはかれるが、40℃
以上の高温になると、現像液の特性変化（PH値あるいは
イオン強度等）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。
次に、本発明にお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諸特性を比較したものである。
また高温現像の場合、レジスト前処理の有無の効果も示
している。その際、基板温度加熱は基板ホルダ内のヒー
ターあるいは基板上部に設けた赤外線ランプにより行
う。現像液は恒温槽にてあらかじめ加熱しておけばよ
い。また参照として前述の通常レジスト（Ａ）の結果も
あわせて示している。
変えたときのレジストの諸特性を比較したものである。
また高温現像の場合、レジスト前処理の有無の効果も示
している。その際、基板温度加熱は基板ホルダ内のヒー
ターあるいは基板上部に設けた赤外線ランプにより行
う。現像液は恒温槽にてあらかじめ加熱しておけばよ
い。また参照として前述の通常レジスト（Ａ）の結果も
あわせて示している。
第２図は残膜特性（レジスト膜厚対露光量）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。ガンマ値は高温現像ほど高く、難
溶化表面処理したものほど低露光領域の膜減りが小さい
ことがわかる。
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。ガンマ値は高温現像ほど高く、難
溶化表面処理したものほど低露光領域の膜減りが小さい
ことがわかる。
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
量にはほとんど差はみられないものの寸法変動量は減少
することがわかる。また難溶化処理依存性はほとんど観
測されない。
寸法の変動を示している。現像温度が高いほど必要露光
量にはほとんど差はみられないものの寸法変動量は減少
することがわかる。また難溶化処理依存性はほとんど観
測されない。
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。高温現像ほどより傾きの急峻なレジス
トパターンとなり、さらに表面難溶化処理により膜減り
がほとんどみられないことがわかる。
したものである。高温現像ほどより傾きの急峻なレジス
トパターンとなり、さらに表面難溶化処理により膜減り
がほとんどみられないことがわかる。
第５図に上記レジスト（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ほど忠実度は向
上していることがわかる。またエッチング耐性はレジス
ト膜厚が厚いほど高く、解像限界付近のパターン寸法バ
ラツキは厚レジストほど小さい傾向がみられた。
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ほど忠実度は向
上していることがわかる。またエッチング耐性はレジス
ト膜厚が厚いほど高く、解像限界付近のパターン寸法バ
ラツキは厚レジストほど小さい傾向がみられた。
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75％に低減（すなわち感度が25％向上）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って急峻な溶解速度変化
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。
濃度を75％に低減（すなわち感度が25％向上）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って急峻な溶解速度変化
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。
また低露光領域での若干のレジスト膜減りは第７図に示
す様に難溶化表面処理によって解消できる。
す様に難溶化表面処理によって解消できる。
したがって75％の露光量でほぼ等しいレジスト形状が実
現できる。
現できる。
以上説明した様に本発明は表面難溶化処理と高温（30〜
40℃）現像処理を行うことにより、同一のレジストで比
較すれば解像度およびレジスト形状の矩形性が改善で
き、さらにレジスト膜減りも生じないという効果があ
る。
40℃）現像処理を行うことにより、同一のレジストで比
較すれば解像度およびレジスト形状の矩形性が改善で
き、さらにレジスト膜減りも生じないという効果があ
る。
さらに感光剤濃度の低いレジストでも高い解像力を有
し、かつレジスト膜減りも起こらないため、感度を犠牲
にせずに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。
し、かつレジスト膜減りも起こらないため、感度を犠牲
にせずに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。
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）と高解像レジスト
（Ｂ）の溶解速度定数と吸収光量の関係を示すグラフで
ある。実線，破線，点線，一点鎖線はそれぞれ10℃,20
℃（室温）、30℃,40℃での現像処理を示す。 第２図〜第５図は本発明の実施例４を説明する図であ
る。ここで実線は20℃（室温）、点線は35℃前処理、お
よび一点鎖線は35℃前処理有を示す。第２図は残膜特性
（レジスト膜厚比対光露光量）を示す図である。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。さらに第４図は各現像温度お
よび表面処理の有無におけるパターン形状の模式図であ
り、第５図はレジスト（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および７図は感光剤濃度が
75％のポジ型レジスト（Ｃ）と高解像レジスト（Ｂ）を
比較したものである。第６図が溶解速度定数と吸収光量
の関係を示したグラフ、第７図がレジスト形状の模式図
である。
スト、すなわち通常レジスト（Ａ）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すグラフで
ある。実線，破線，点線，一点鎖線はそれぞれ10℃,20
℃（室温）、30℃,40℃での現像処理を示す。 第２図〜第５図は本発明の実施例４を説明する図であ
る。ここで実線は20℃（室温）、点線は35℃前処理、お
よび一点鎖線は35℃前処理有を示す。第２図は残膜特性
（レジスト膜厚比対光露光量）を示す図である。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。さらに第４図は各現像温度お
よび表面処理の有無におけるパターン形状の模式図であ
り、第５図はレジスト（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および７図は感光剤濃度が
75％のポジ型レジスト（Ｃ）と高解像レジスト（Ｂ）を
比較したものである。第６図が溶解速度定数と吸収光量
の関係を示したグラフ、第７図がレジスト形状の模式図
である。
Claims (3)
- 【請求項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ー工程におい
て、光露光前にアルカリ水溶液に浸潤させ、前記レジス
ト表面に難溶化層を形成して光露光を行い、その後現像
液および前記半導体基板を30〜40℃に保ち現像処理を行
うことを特徴とするレジストパターンの現像方法 - 【請求項２】前記ポジ型レジストが感光剤としてジアゾ
ナットキノン、基体樹脂としてノボラック樹脂を含むこ
とを特徴とする請求項１に記載するレジストパターンの
現像方法 - 【請求項３】前記難溶化処理用のアルカリ水溶液および
現像液がテトラメチルアンモニウムハイドライド（TMA
H）等の４級アンモニアアルカリ水溶液であることを特
徴とする請求項１に記載するレジストパターンの現像方
法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1222054A JPH07105334B2 (ja) | 1989-08-28 | 1989-08-28 | レジストパターンの現像方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1222054A JPH07105334B2 (ja) | 1989-08-28 | 1989-08-28 | レジストパターンの現像方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0384920A JPH0384920A (ja) | 1991-04-10 |
| JPH07105334B2 true JPH07105334B2 (ja) | 1995-11-13 |
Family
ID=16776377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1222054A Expired - Lifetime JPH07105334B2 (ja) | 1989-08-28 | 1989-08-28 | レジストパターンの現像方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07105334B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5984426A (ja) * | 1982-11-04 | 1984-05-16 | Nec Corp | ポジ形レジストのパタ−ン形成法 |
| JPS63177518A (ja) * | 1987-01-19 | 1988-07-21 | Toshiba Corp | パタ−ン形成方法 |
-
1989
- 1989-08-28 JP JP1222054A patent/JPH07105334B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0384920A (ja) | 1991-04-10 |
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