JPH07140674A - レジストリンス液、及びレジスト現像処理法 - Google Patents

レジストリンス液、及びレジスト現像処理法

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JPH07140674A
JPH07140674A JP14613793A JP14613793A JPH07140674A JP H07140674 A JPH07140674 A JP H07140674A JP 14613793 A JP14613793 A JP 14613793A JP 14613793 A JP14613793 A JP 14613793A JP H07140674 A JPH07140674 A JP H07140674A
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resist
pattern
general formula
surface tension
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Kazunari Miyoshi
一功 三好
Kimikichi Deguchi
公吉 出口
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レジストの現像処理工程でのリンス液として
使用してきた純水の表面張力が大き過ぎることによって
生じるパターン変形の問題を解決し、そのための解像性
を良好にできるレジストリンス液を提供し、かつ該レジ
ストリンス液を用いたレジスト現像処理法を提供する。 【構成】 ノボラック樹脂、ヒドロキシポリスチレン樹
脂を母材とするレジスト材料のレジスト現像処理におい
て、前記レジスト現像処理に使用するレジストリンス液
によってパターン変形する問題を解決するために、表面
張力が30〜50dyn/cmの範囲のレジストリンス
液を使用することを特徴とする

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の技術分野】本発明は、IC,LSI等の加工
に使用される被加工体上に電子線、X線、紫外線等のエ
ネルギー線に対して感応性を有するレジスト材料層を被
覆し、上記エネルギー線にて選択的照射し、さらに現像
処理を行い、所望の形状を有するレジストパターンを形
成し、このレジストパターンをマスクとした被加工体に
対する選択的エッチング処理を行う被加工体の加工方法
において、上記所望の形状を有するレジストパターンを
形成する現像処理工程で使用するレジスト液、及び該レ
ジストリンス液を用いたレジスト現像処理法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、LSI等の加工寸法はサブミクロ
ンからクォーターミクロンへと微細化が進み、これに適
用するX線、電子線、及び紫外線等の高エネルギー線に
感応するレジスト材料は、現像時の膨潤等による解像性
劣化の問題が少なく、且つ高感度であるノボラック樹
脂、或いはヒドロキシポリスチレン樹脂等を母材とする
化学増幅系レジストが用いられる。現像液にテトラメチ
ルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH)アルカ
リ水溶液が用いられ、リンス液に純水が用いられてき
た。前記純水は、従来よりホトレジストのリンス液とし
て用いられ、高純度であるだけでなく、保管や廃液処理
などが有機溶媒と比較して簡単で、かつ引火性がないた
めに特殊な安全対策が不必要である等、汎用性の高いリ
ンス液である。しかしながら、パターン寸法が0.2μ
m領域の微細パターン形成では、パターンの変形やパタ
ーン剥がれ等の問題を生じた。この原因は、リンス液の
乾燥時に表面張力が発生するためと考えられる。表1に
各種溶媒の表面張力を示す。
【0003】
【表1】 1):各種溶媒の表面張力は「溶媒ハンドブック」、浅原
照三他編、講談社刊より抜粋 2):測定温度20℃における表面張力
【0004】上記表より明らかなように、純水の表面張
力は72.75dyn/cmであり、有機溶媒リンス液
として使用されるイソプロピルアルコール、ノルマルプ
ロピルアルコール等のアルコール系有機溶媒の表面張力
は20〜30dyn/cmであり、即ち、純水の表面張
力はアルコール系有機溶媒の表面張力の2〜3倍であっ
た。
【0005】図1は、従来の現像、リンス処理によりパ
ターン形成した場合のパターン形成工程を示したもので
ある。以下図1に沿ってパターン形成工程を説明する。
まず、シリコン基板1に被加工体材料2を付着させて被
加工体基板とし、その被加工体基板上に3のレジスト材
料であるネガ型レジストSAL601(商品名、シップ
レイ社製)を1.5μmの膜厚となるようにスピンコー
トで塗布した。そして、レジスト塗布した被加工体基板
を105℃、2分間ホットプレート上でプリベークし
た。次にエネルギー線5としてSOR光を用い、所望の
パターン形状となるようにマスク4を介してパターン転
写、露光した。露光条件は蓄積電流150mA、マスク
4と被加工体基板間距離を30μm、露光量3500m
A・secとした。SOR光露光した被加工体基板を1
05℃、2分間ホットプレート上でポスト・エクスポー
ジャー・ベーク(以下PEBと略す)を行い、TMAH
系水溶液であるMF622(商品名、シップレイ社製、
TMAH濃度:0.27N)で12分間静置現像、さら
に純水で2分間リンス処理を行い、さらにスピンドライ
ヤで残存する純水を乾燥除去して所望のレジストパター
ン6を得た。前記表1に示すように、純水は高い表面張
力を示すために、純水によるリンス時、或いはリンス後
の基板の乾燥、溶媒除去過程で図2aのようにパターン
が内側に倒れる、或いは図2bのようにパターンが剥離
する等の現象が生じる。このように純水によるリンス処
理は、パターンの内側への倒れ、或いは剥離する現象を
生じたために0.2μm領域の微細パターンを高アスペ
クトで形成することが困難となる問題があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、レジ
ストの現像処理工程でのリンス液として使用してきた純
水の表面張力が大き過ぎることによって生じるパターン
変形の問題を解決し、解像性を良好にできるレジストリ
ンス液を提供し、かつ該レジストリンス液を用いたレジ
スト現像処理法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、ノボラック樹
脂、ヒドロキシポリスチレン樹脂を母材とするレジスト
材料のレジスト現像処理において、前記レジスト現像処
理に使用するレジストリンス液によってパターン変形す
る問題を解決するために、表面張力が30〜50dyn
/cmの範囲のレジストリンス液を使用することを特徴
とするものであり、該レジスト現像処理法に使用される
表面張力が30〜50dyn/cmの範囲のレジストリ
ンス液は、一般式Cn2n+1OHで表わされるアルコー
ル類、一般式Cn2n-1COCn'2n'-1(但し、n’=
n、n’=n+1、n’=n+2或いはn’=n+3)
で表わされるケトン類、一般式Cn2n-1COOHで表
わされるカルボン酸類、一般式Cn2nOHで表わされ
るグリコール類、及び一般式(CH3COO)n35
Hで表わされるアセチン類の中から選択される少なくと
も一種の溶媒を含有することを特徴とするレジストリン
ス液を提供する。
【0008】
【実施例】
実施例1 以下、本発明の第1の実施例につき説明する。図1を参
照して、パターン形成工程を説明する。
【0009】まず、シリコン基板1に被加工体材料2を
付着させて被加工体基板とし、その被加工体基板上に3
のレジスト材料であるネガ型レジストSAL601(商
品名、シップレイ社製)を1.5μmの膜厚となるよう
にスピンコートで塗布した。そして、レジスト塗布した
被加工体基板を105℃、2分間ホットプレート上でプ
リベークした。次にエネルギー線5としてSOR光を用
い、所望のパターン形状となるようにマスク4を介して
パターン転写、露光した。露光条件は蓄積電流150m
A、マスク4と被加工体基板間距離を30μm、露光量
3500mA・secとした。SOR光露光した被加工
体基板を105℃、2分間ホットプレート上でPEBを
行い、TMAH系水溶液であるMF622(商品名、シ
ップレイ社製、TMAH濃度:0.27N)で12分間
静置現像、さらに混合リンス液で1分間リンス処理を行
い、さらにスピンドライヤで残存する混合リンス液を乾
燥除去して所望のレジストパターン6を得た。混合リン
ス液は表面張力が72.75dyn/cmである純水3
0%と21.7dyn/cmであるイソプロピルアルコ
ール70%の混合液を用いた。混合リンス液の表面張力
γmixは式(1)で算出した。ここでaは混合溶媒中の
第一溶媒のモル組成比、bは第二溶媒のモル組成比、c
は第三溶媒のモル組成比であり、式(2)の様にn種溶
媒のモル組成比合計は1となる。また、γ1、γ2
γ3、γ4・・・・γnは、n種溶媒各々の表面張力であ
る。前記純水30%とイソプロピルアルコール70%の
混合リンス液の表面張力は式(1)より算出して、3
7.02dyn/cmであった。
【0010】 γmix=aγ1+bγ2+cγ3+dγ4・・・・・+nγn (1) a+b+c+d・・・+n=1 (2)
【0011】このリンス液を用いたパターン形成では、
図2a,bのようなパターンが内側に倒れる、或いはパ
ターンが剥離する等の現象を皆無とし、図2cのような
パターンを得ることができた。図2cと同様なパターン
は純水16%以上から55%以下までの範囲で得られ
た。前記以外の組成範囲では図2a,bのようなパター
ンが倒れる、或いはパターンが剥離するなどの現象が観
察できた。前記純水16%以上唐55%以下までの範囲
の表面張力を式(1)から算出すると、30〜50dy
n/cmの範囲であった。このように表面張力が30〜
50dyn/cmの範囲となるレジストリンス液は、現
像時にパターン倒れはパターン剥がれ等のパターン性能
が低下する問題を皆無とした。
【0012】実施例2 以下、本発明の第2の実施例を説明する。実施例1と同
様にしてレジスト膜形成、パターン露光及び現像処理を
施した後、リンス液として純水と表面張力が23.97
dyn/cmのメチルエチルケトンの50/50%混合
リンス液を用いて1分間のリンス処理を行い、さらにス
ピンドライヤで残存する混合リンス液を乾燥除去して所
望のレジストパターン6を得た。式(1)から算出した
この混合リンス液の表面張力は48.36dyn/cm
であった。本実施例における混合リンス液を用いた場合
のパターン解像性は最小解像パターン寸法が0.2μm
で、純水単独でリンス処理した場合と比較して向上され
たものであった。また、図2のa,bで観察されたパタ
ーン変形の発生は皆無であった。
【0013】実施例3 以下、本発明の第3の実施例を説明する。実施例1と同
様にしてレジスト膜形成、パターン露光及び現像処理を
施した後、リンス液として純水と表面張力が27.45
dyn/cmの酢酸の55/45%混合リンス液を用い
て1分間のリンス処理を行い、さらにスピンドライヤで
残存する混合リンス液を乾燥除去して所望のレジストパ
ターン6を得た。式(1)から算出したこの混合リンス
液の表面張力は48.12dyn/cmであった。本実
施例における混合リンス液を用いた場合のパターン解像
性は最小解像パターン寸法が0.2μmで、純水単独で
リンス処理した場合と比較して向上されたものであっ
た。また、図2のa,bで観察されたパターン変形の発
生は皆無であった。
【0014】実施例4 以下、本発明の第4の実施例を説明する。実施例1と同
様にしてレジスト膜形成、パターン露光及び現像処理を
施した後、リンス液として表面張力が46.49dyn
/cmのエチレングリコールを用いて1分間のリンス処
理を行い、さらにスピンドライヤで残存する混合リンス
液を乾燥除去して所望のレジストパターン6を得た。本
実施例におけるリンス液を用いた場合のパターン解像性
は最小解像パターン寸法が0.2μmで、純水単独でリ
ンス処理した場合と比較して向上されたものであった。
また、図2のa,bで観察されたパターンが内側に倒れ
る、パターンが基板より剥離する、或いはパターン上部
が接着する等の現象の発生は皆無であった。
【0015】実施例5 以下、本発明の第5の実施例を説明する。実施例1と同
様にしてレジスト膜形成、パターン露光及び現像処理を
施した後、リンス液として表面張力が41.27dyn
/cmのモノアセチンを用いて1分間のリンス処理を行
い、さらにスピンドライヤで残存する混合リンス液を乾
燥除去して所望のレジストパターン6を得た。本実施例
におけるリンス液を用いた場合のパターン解像性は最小
解像パターン寸法が0.2μmで、純水単独でリンス処
理した場合と比較して向上されたものであった。また、
図2のa,bで観察されたパターンが内側に倒れる、パ
ターンが基板より剥離する、或いはパターン上部が接着
する等の現象の発生は皆無であった。
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、ノボラック樹脂を母材
とするレジスト材料の現像処理に本発明によるレジスト
リンス液を適用したためにパターンが内側に倒れる、パ
ターンが基板より剥離する等の現象の発生を皆無とし
た。上記実施例ではレジスト材料としてSAL601を
適用した場合について記載したが、SAL601以外の
ノボラック樹脂、或いはヒドロキシポリスチレン樹脂を
母材とするレジスト材料、及びノボラック樹脂、或いは
ヒドロキシポリスチレン樹脂を母材とする化学増幅系レ
ジストにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】レジスト材料に対するパターン形成の工程を示
す図である。
【図2】リンス処理後のパターンの形態を示すもので、
(a)はパターンが内側に倒れている状態、(b)はパ
ターンが基板から剥離する状態を示しており、ともに従
来例によるものである。(c)は本発明のリンス液によ
るリンス処理後のパターンを示すものである。
【符号の説明】
1 基板 2 被加工体材料 3 レジスト材料 4 マスク 5 SOR光 6 レジストパターン

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ノボラック樹脂、ヒドロキシポリスチレ
    ン樹脂を母材とするレジスト材料のレジスト現像処理法
    において、前記レジスト現像処理に使用するレジストリ
    ンス液に表面張力が30〜50dyn/cmの範囲のレ
    ジストリンス液を使用することを特徴とするレジスト現
    像処理法。
  2. 【請求項2】 請求項1のレジスト現像処理法に使用さ
    れる表面張力が30〜50dyn/cmの範囲のレジス
    トリンス液であって、一般式Cn2n+1OHで表わされ
    るアルコール類、一般式Cn2n-1COCn'2n'-1(但
    し、n’=n、n’=n+1、n’=n+2或いはn’
    =n+3)で表わされるケトン類、一般式Cn2n-1
    OOHで表わされるカルボン酸類、一般式Cn2nOH
    で表わされるグリコール類、及び一般式(CH3CO
    O)n35OHで表わされるアセチン類の中から選択
    される少なくとも一種の溶媒を含有することを特徴とす
    るレジストリンス液。
  3. 【請求項3】 請求項1のレジスト現像処理法に使用さ
    れる表面張力が30〜50dyn/cmの範囲のレジス
    トリンス液であって、純水に一般式Cn2n+ 1OHで表
    わされるアルコール類、一般式Cn2n-1COCn'
    2n'-1(但し、n’=n、n’=n+1、n’=n+2
    或いはn’=n+3)で表わされるケトン類、一般式C
    n2n-1COOHで表わされるカルボン酸類、一般式Cn
    2nOHで表わされるグリコール類、及び一般式(CH
    3COO)n35OHで表わされるアセチン類の中から
    選択される少なくとも一種類を含有することを特徴とす
    るレジストリンス液。
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