JPH0720637A

JPH0720637A - レジストパターン形成方法および現像装置

Info

Publication number: JPH0720637A
Application number: JP16441693A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Tanaka; 稔彦田中; Taro Ogawa; 太郎小川; Mitsuaki Morigami; 光章森上; Hiroaki Oiizumi; 博昭老泉
Original assignee: Hitachi Ltd; Soltec Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Soltec Co Ltd
Priority date: 1993-07-02
Filing date: 1993-07-02
Publication date: 1995-01-24
Anticipated expiration: 2014-09-13
Also published as: JP2947694B2

Abstract

(57)【要約】【目的】レジストパターン倒れを起こさないレジスト
パターン形成方法および現像装置を提供する。【構成】現像液で現像し、液体のリンス液で現像液を
リンスした後、リンス液を固相化し昇華させる。あるい
は、現像液で現像し、液体のリンス液で現像液をリンス
した後、リンス液を液体の置換液で置換し、この置換液
を固相化し、さらに昇華させる。【効果】レジストパターン、特に密集した微細なレジ
ストパターンやアスペクト比の高いレジストパターンの
パターン倒れを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＵＬＳＩ、半導体素
子、表面弾性波素子、量子効果素子、超電導素子、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
方法およびその製造に使われる現像装置に関し、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するパターンの形成方
法および現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＵＬＳＩの高集積化の要求とともに、極
限的な微細レジストパターン形成が求められている。現
在最小寸法０．２μｍ〜０．３μｍのレジストパターン
形成が盛んに検討されており、先端的な研究では０．１
μｍを対象にしているものもある。また、マイクロマシ
ーン作製のため、膜厚の厚いレジスト（例えば１００μ
ｍ）を用いてアスペクト比（高さ／幅）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】レジストパターンは基板上にレジストを塗
布し、露光した後、現像を行なって形成する。露光光源
にはｇ線、ｉ線等の紫外光、ＫｒＦ、ＡｒＦ等のエキシ
マレーザ光、Ｘｅ−Ｈｇランプ等による遠紫外光、電子
線、荷電粒子、Ｘ線等いろいろな線源が用いられてい
る。現像には露光光源によらず主に液体の現像液を用い
たウェット現像法が用いられている。ウェット現像法は
工程が簡便であり、かつリンス液の洗浄作用による汚染
や異物の少ない処理である。

【０００４】図３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）に示されるように、基
板３１上にレジスト３２を塗布し、次に同図（ｂ）に示
されるように所望のパターンの形成されたマスク３３を
近接させて該パターンの露光を行う。あるいはレンズ
（図示なし）を介して該パターンの露光を行う。この露
光光３４としては、紫外光、遠紫外光、Ｘ線、電子線、
荷電粒子等が用いられる。更に同図（ｃ）に示される様
に該レジスト３２を現像液３５に浸し、感光領域と非感
光領域におけるレジスト３２の現像液３５に対する溶解
速度差を利用してレジストパターン３２ａを形成する。
そして同図（ｄ）に示されるようにリンス液３６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）に示されるように、リンス液を乾燥させ
てレジストパターン３２ａを完成する。普通この乾燥
は、基板３１を高速で回転して行うスピン乾燥により行
われる。

【０００５】次に、従来のウェット現像装置について説
明する。その代表的な構成を図４に示す。従来の装置
は、レジスト現像液供給・吐出機構４１、リンス液供給
・吐出機構４２、ウェハ吸着・回転機構４３、ウェハ搬
送機構（図示せず）、排気・ドレイン部４４よりなる。
現像動作は次のようになされる。まずレジストの付いた
ウェハを搬送系で搬送してきてウェハ吸着台の上に載
せ、ウェハ４５を吸着・固定する。次に現像液を滴下し
てウェハ上に現像液を盛る。このときウェハを低速で回
転させレジスト全面に短時間で均一に現像液が盛られる
ようにする方法が一般的に用いられる。現像液は温調し
ておき、温度バラツキによる解像不良や寸法精度の低下
を防止する。現像液がウェハ上に十分な量盛られた後、
ウェハの回転をとめ、さらに現像液の滴下をとめて１〜
２分程度その状態で現像を行なう。その後リンス液をウ
ェハに吐出して現像液や現像液に溶出したレジストなど
を洗い流す。この工程も一般にウェハを回転させながら
行なう。また一般にリンス液はシャワー状あるいはスプ
レー状に吐出する。現像液やリンス液の廃液はドレイン
部４４より排出される。リンスを１０〜６０秒程度行な
った後、ウェハを高速回転させてリンス液を乾燥する。
このようにして現像処理を終わったウェハを搬送系によ
り搬出して一連の処理を終了する。

【０００６】なお従来の現像方法は、例えば、ジャーナ
ルオブバキュームサイエンステクノロジー（Ｊ．Ｖａ
ｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．）Ｂ６巻の２２４９
頁から２２５３頁（１９８８年）および超ＬＳＩ製造・
試験装置ガイドブック１９９３年版電子材料１１月号別
冊（株）工業調査会（１９９２年１１月２０日発行）の
９２頁から９７頁に記載されている。また従来の現像装
置については上述の超ＬＳＩ製造・試験装置ガイドブッ
ク１９９３年版電子材料１１月号別冊（株）工業調査会
（１９９２年１１月２０日発行）の９２頁から９７頁に
記載されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の現像方法を用い
て形成したレジストパターンは、微細パターン（例えば
０．１μｍ）が倒れるという問題があった。またアスペ
クト比の高いレジストパターンが倒れるという問題もあ
った。ここで起こるパターン倒れは、近接したパターン
が密集し、もたれ掛かるような倒れである。この例を図
５の５１に示す。

【０００８】このようなパターン倒れがあると所望のレ
ジストパターンが形成できないので、作ろうとしている
製品の歩留り低下、信頼性低下を引き起こす。素子を高
密度に集積し、あるいはコンパクトな製品を作ろうとす
ると、微細なパターンが必要になるとともに微細なパタ
ーンを微細な間隔で配置する必要があるが、パターン倒
れにより目標とするような高集積あるいはコンパクトな
製品を作ることができなくなる。

【０００９】本発明は従来技術の以上に示したような問
題に鑑み創案されたものであり、レジストパターン倒れ
を有効に防止できるレジストパターン形成方法および現
像装置、特に密集した微細なレジストパターン、あるい
はアスペクト比の高いレジストパターンをパターン倒れ
なしに形成するためのレジストパターン形成方法および
現像装置を提供しようとするものである。

【００１０】なお、レジストパターン倒れの問題点指摘
はジャパニーズジャーナルオブアプライドフィジックス
（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．）の３１巻２
９５４頁から２９５８頁（１９９２年）にかけて、また
パターン倒れの現象解析については第４０回応用物理学
関係連合講演会予稿集５０９頁（１９９３年）発表番号
２９ｐ−Ｌ−３に記載されている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】第１の手段は方法に関す
るものであり、現像液で現像する工程、液体のリンス液
で現像液をリンスする工程、リンス液を固相にする工
程、該固相になったリンス液を昇華させる工程を順次行
う。あるいは、現像液で現像する工程、液体のリンス液
で現像液をリンスする工程、該リンス液を液体の置換液
で置換する工程、該置換液を固相にする工程、該固相に
なった置換液を昇華させる工程を順次行う。上記工程に
より、上記課題は解決される。なお高速処理を行うとき
は、上記固相化したリンス液あるいは固相化した置換液
を昇華させる際に減圧とする。

【００１２】第２の手段は現像装置に関するものであ
り、現像液でウェハ上のレジストを現像する機構と、リ
ンス液で現像液及び溶解したレジストを除去する機構、
レジストを硬化あるいはレジストが架橋系材料の場合架
橋密度を上げるような波長を有する光をリンス中に照射
する機構、及び該リンス液を乾燥させる機構を有する現
像装置とする。該光照射機構により、上記課題は解決さ
れる。

【００１３】また、該光照射中リンス液を流し続ける機
構とする。このことにより該光照射に伴う現像装置部温
度の上昇や温度不安定性を防止する。また光源をレジス
ト現像を行なっている場所すなわち現像処理部から隔離
し、光をファイバで引出す。さらにファイバの途中に熱
線遮断フィルタを設ける。

【００１４】

【作用】レジストパターン倒れはリンス液が乾燥すると
きに発生し、そのパターン倒れを起こす力はリンス液の
表面張力である。この力はリンス液が乾く途中、リンス
液界面がレジストパターン間に顔を出したとき発生し、
リンス液にレジストパターン全体が浸かっている間はこ
の力は作用しない。

【００１５】本発明の第１の手段では、リンスを十分行
って現像液及びレジスト溶解物を十分除去した後、レジ
ストパターンがリンス液に浸った状態でこのリンス液を
固相化させる。固相化させる方法としてはウェハを低温
に置く方法と、雰囲気を減圧あるいは真空にして気化熱
により温度を下げて固相化させる方法などがある。この
状態ではリンス液がパターン間に顔を出さないので表面
張力は働かない。リンス液によっては固相化するとき体
積変化を起こす。それによりパターン間に力が働くので
体積変化を起こしにくい材料をリンス液に選ぶか、ウェ
ハ全面で一様に凍結始める条件で凍結させる。凍結によ
る体積変化を起こしにくい材料としてはアルコール系の
材料がある。特に第３ブチルアルコール（ｔｅｒｔ−ブ
チルアルコール）は融点が２５．４℃と常温付近で固相
化し、かつこのときの体積変化が小さいので使いがって
のよい材料である。その後この固相化したリンス液を昇
華させる。即ち固相から液相を経ずに気体化する。固相
化したリンス液が昇華していくと途中でレジストパター
ンが顔を出すが、レジストパターンと固相化したリンス
液との界面に働く力は極僅かであり、かつ固相は変形し
にくいことからレジストパターンは倒れない。なお、昇
華する速度は雰囲気の圧力を下げる、あるいは真空にす
ると速くなることから、減圧あるいは真空雰囲気でこの
固相化したリンス液を昇華させるとスループット的に優
れる。

【００１６】以上はリンス液を固相化させた後昇華させ
た場合の作用を述べたが、リンスした後リンス液を置換
液に置換し、その置換液を上述同様に固相化、昇華させ
てレジストパターンを形成しても同様の理由で良い。こ
の場合注意することはリンス液置換時にレジスト表面を
液面から出さないようにすることである。液面からレジ
ストパターンが顔を出すとその時点で表面張力が働き、
パターン倒れを起こすもととなる。

【００１７】置換液としては第３ブチルアルコールなど
が良い。この材料は水や大部分のアルコールに完全に混
じるので置換液として最適である。更に上述の様にその
融点が２５．４℃であり大変扱いやすい。この材料はア
ルコールであるが比較的高級アルコールであるため、ノ
ボラック系のレジストでもその架橋率が比較的高い場合
はレジストを溶かさない。

【００１８】次に第２の手段による作用、すなわち本発
明の現像装置の作用について説明する。最初にレジスト
パターン倒れを防止する作用について説明する。

【００１９】上述のようにパターン倒れを起こす力はリ
ンス液の表面張力である。この力はリンス液が乾く途
中、リンス液界面がレジストパターン間に顔を出したと
き発生し、リンス液にレジストパターン全体が浸かって
いる間はこの力は作用しない。そこで本発明ではレジス
トパターンがリンス液に浸かっている間にレジスト強度
を向上させ、リンス液乾燥時に作用する表面張力にレジ
ストパターンが耐えるようにした。レジストの強度はレ
ジストを硬化させる光あるいは架橋度を上げる光の照射
で向上する。また一般にこの光の照射によりレジストと
基板との接着強度も向上する。このためリンス液中でレ
ジストを硬化させる光あるいは架橋度を上げる波長の光
をレジストパターンに照射すると、レジストパターン倒
れが防止できる。まだリンス液中にあるというものの、
レジストパターン形成が終った現像後の処理なので、こ
の光照射によるレジスト寸法及び形状の変化は無い。リ
ンス液中で光照射を行なったことがポイントである。リ
ンス前、即ち現像中かその前に光を照射するとパターン
寸法が変わり、リンス液乾燥後では既に倒れた後であ
る。

【００２０】次に光照射に伴う温度上昇の問題を解決す
る作用について説明する。

【００２１】レジストの寸法及び形状等は現像液の温度
に大きく影響される。このため現像液の温度管理が極め
て重要であり、通常バラツキ１℃以下の温度管理を行な
っている。温度バラツキは小さければ小さいほどレジス
トパターンの寸法精度が向上するので、一定温度での現
像処理が望ましい。一般に光を照射すると温度が上昇す
る。本発明では現像終了後に光を照射するためそのウェ
ハに対しては温度上昇の問題は生じないものの（枚葉処
理の場合）次のウェハに影響がでる。従って本発明にお
いても、現像処理部の温度は一定に保つ必要がある。そ
こで光照射時に温調されたリンス液を流し続け、ウェハ
の温度上昇を抑える。リンス液が乾かない限りレジスト
パターン間に表面張力は作用しないから、パターンを倒
さずに温調ができる。また、光源を現像処理部から隔離
し、光をファイバで伝える。このことにより熱源隔離を
行なう。更に、ファイバの途中あるいは光源とファイバ
の接続部に熱線遮断フィルタを設けることにより温度上
昇を起こさないようにする。照射光の指向性は特に必要
なく、拡散光で十分なため、光ファイバで光を伝えても
問題がない。

【００２２】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明の実施例を工程図である図１
を用いて説明する。まず図１（ａ）に示すように基板１
上にレジスト２を通常の方法で塗布した。この図には基
板に段差が形成されていないが、段差があっても構わな
い。塗布後には通常の熱処理を施した。ここではレジス
トとしてＰＭＭＡ（ポリメチルメタアクリレート）を用
い、１７０℃２０分の熱処理を行った。ただしこれは一
実施条件に過ぎず、これに限るものではない。次に図１
（ｂ）に示すように通常の方法でマスク３を介して露光
光４をレジスト２に照射した。ここでは露光光としてＸ
線を用いた。これもＸ線に限るものではなく、遠紫外
光、電子線あるいは荷電粒子線でもよい。紫外光に感光
するレジストであれば紫外光でもよい。また図ではマス
クを近接させて露光した場合を示したが、レンズやミラ
ーを介して露光してもよい。次に図１（ｃ）に示すよう
に通常の方法に従ってこのウェハ上に現像液５を盛り、
現像を行って、現像液中にレジストパターン２ａを形成
した。現像液としては酢酸イソアミル１に対しイソプロ
ピルアルコール２を混ぜた混合液を用いた。この現像液
は液体である。現像時間は３分とした。この時間も一実
施条件にすぎない。ここでは現像液をウェハ上に盛るい
わゆるパドル現像を行ったがこれに限らず、現像液に浸
すいわゆるディップ現像でも構わない。その後図１
（ｄ）に示すように液体である第三ブチルアルコール６
をウェハ上に流し、現像液及び溶解したレジストの除去
を行った。即ちリンスした。第三ブチルアルコールの融
点は２５．４℃なのでこの処理はこれ以上の温度で行う
必要がある。ここでは３０℃でリンスした。次に図１
（ｅ）に示すように、リンス後この第三ブチルアルコー
ルからレジストパターン２ａが顔を出さないように液盛
りをしたままこのウェハを冷却し、第三ブチルアルコー
ル７を固相化した。ここでは冷却温度を１５℃とした。
ただしこれも一実施条件にすぎない。２５．４℃以下で
固相化するので、これ以下の温度であればよい。ただ
し、温度が低いほど速く固相化するのでこの意味では低
いほど良い。一方、あまりに低くすると温度差による体
積変化により、レジストパターンに応力がかかり、パタ
ーン倒壊を引き起こす。また現像時の温度はパターン寸
法や形状に大きな影響を与えるのでなるべく現像処理プ
ロセスの温度を変化させないほうが好ましい。このこと
から１０℃から２０℃の範囲での処理が有効であった。
この温度に保って第三ブチルアルコールを液化しないよ
うにしながら、第三ブチルアルコールを昇華させて図１
（ｆ）に示すようにレジストパターン２ａを形成した。
大気中で昇華させることも可能であるが、真空あるいは
減圧にすると昇華速度を上げることができ、有効であっ
た。この処理により１μｍ膜厚の０．１５μｍライン＆
スペースパターンをパターン倒壊なしに形成することが
できた。一方、通常の現像処理を行った場合にはパター
ン倒壊が生じ、０．１５μｍライン＆スペースパターン
を形成することはできなかった。即ち現像液による現像
まで上述の実施例と同様の処理を行い、その後イソプロ
ピルアルコールあるいは水（これらは液体）によるリン
スを行って、この液体を自然乾燥、回転乾燥、真空乾燥
あるいは加熱乾燥させた場合にはパターンが倒壊した。

【００２３】なお、本実施例では積極的にウェハ冷却を
行なったが、そうではなく、第３ブチルアルコールを液
化する程度の温度（例えば２７℃）でリンス液として用
い、その後雰囲気を真空にする、あるいは減圧にするこ
とにより気化熱で固相化させてもよい。または送風等を
行なって気化を促進し、その気化熱で固相化させてもよ
い。この時注意することは、液体状態の時には、レジス
トパターン２ａが顔を出さないようにすることである。

【００２４】（実施例２）以下、本発明の第２の実施例
を図２を用いて説明する。まず図２（ａ）に示すように
基板２１上にレジスト２２を通常の方法で塗布した。塗
布後には通常の熱処理を施した。ここではレジストとし
てＰＭＭＡ（ポリメチルメタアクリレート）を用い、１
７０℃２０分の熱処理を行った。ただしこれは一実施条
件に過ぎず、これに限るものではない。次に図２（ｂ）
に示すように通常の方法でマスク２３を介して露光光２
４をレジスト２２に照射した。ここでは露光光としてＸ
線を用いた。これもＸ線に限るものではなく、遠紫外
光、電子線あるいは荷電粒子線でもよい。紫外光に感光
するレジストであれば紫外光でもよい。また図ではマス
クを近接させて露光した場合を示したが、レンズやミラ
ーを介して露光してもよい。次に図２（ｃ）に示すよう
にこのウェハ上に現像液２５を盛り、現像を行って、現
像液中にレジストパターン２２ａを形成した。現像液と
してはＯＥＢＲ１０００専用現像液（東京応化社商品
名）を用いた。この現像液は液体である。現像時間は９
０秒とした。この時間も一実施条件にすぎない。ここで
は現像液をウェハ上に盛るいわゆるパドル現像を行った
がこれに限らず、現像液に浸すいわゆるディップ現像で
も構わない。その後図２（ｄ）に示すように液体である
イソプロピルアルコール２６をウェハ上に流し、現像液
及び溶解したレジストの除去を行った。即ちリンスし
た。このリンスは水で行なっても構わない。その後図２
（ｅ）に示すようにこのウェハに液体である第三ブチル
アルコール２７を滴下してリンス液から第三ブチルアル
コールに置換した。第三ブチルアルコールの融点は２
５．４℃なのでこの処理はこれ以上の温度で行う必要が
ある。ここでは３０℃でリンスした。この際もレジスト
パターンがこれらの液から顔を出さないようにする。次
に図２（ｆ）に示すように、リンス後この第三ブチルア
ルコールからレジストパターン２２ａが顔を出さないよ
うに液盛りをしたままこのウェハを冷却し、第三ブチル
アルコールを固相化した（２８）。ここでは冷却温度を
１５℃とした。ただしこれも一実施条件にすぎない。２
５．４℃以下で固相化するので、これ以下の温度であれ
ばよい。ただし、温度が低いほど速く固相化するのでこ
の意味では低いほど良い。一方、あまりに低くすると温
度差による体積変化により、レジストパターンに応力が
かかり、パターン倒壊を引き起こす。また現像時の温度
はパターン寸法や形状に大きな影響を与えるのでなるべ
く現像処理プロセスの温度を変化させないほうが好まし
い。このことから１０℃から２０℃の範囲での処理が有
効であった。この温度に保って第三ブチルアルコールを
液化しないようにしながら、第三ブチルアルコールを昇
華させて図２（ｇ）に示すようにレジストパターン２２
ａを形成した。大気中で昇華させることも可能である
が、真空あるいは減圧にすると昇華速度を上げることが
でき、有効であった。この処理により１μｍ膜厚の０．
１５μｍライン＆スペースパターンをパターン倒壊なし
に形成することができた。一方、通常の現像処理を行っ
た場合にはパターン倒壊が生じ、０．１５μｍライン＆
スペースパターンを形成することはできなかった。即ち
上述の実施例と同様の処理をリンスまで行い、その後こ
のリンス液を自然乾燥、回転乾燥、真空乾燥あるいは加
熱乾燥させた場合にはパターンが倒壊した。本実施例に
おいても実施例１と同様、第３ブチルアルコールを積極
的に低温下において固相化するのではなく、真空あるい
は減圧下において固相化させてもよかった。

【００２５】なお本実施例ではレジストとしてＰＭＭＡ
を用いたが第三ブチルアルコールに溶解しない材料であ
れば用いることができ、この材料に限るものではない。
例えばＡＺ−ＰＮ−１００（ヘキスト社商品名）やＳＡ
Ｌ６０１（シップレー社商品名）も用いることができ
た。すなわちＡＺ−ＰＮ−１００をウェハに塗布し１２
０℃２分の熱処理を行なった後露光し、再度１１０℃２
分の熱処理を行ない、ＡＺ３１２現像液（ヘキスト社商
品名）に対し水を２加えた現像液に１分浸した後、５分
間水洗し、乾かさないようにして第３ブチルアルコール
に置換して第３ブチルアルコールを固相化後昇華するこ
とにより、レジストを溶解することなくパターン倒れを
防止することができた。またリンス液処理中に光照射を
行ったり、リンス液処理後液中でレジスト表面の改質を
行って第三ブチルアルコールに溶解しないようにすれ
ば、そのままでは第三ブチルアルコールに溶解するレジ
ストでも用いることができる。

【００２６】上述の実施例では全て第三ブチルアルコー
ルを用いたが、必ずしもこれに限るものではない。例え
ばリンス液として水を用い、途中でレジストパターンが
顔を出さないようにしてこの水を低温で凍結させ、その
後真空あるいは減圧下に置いてこの氷（凍結した水）を
昇華させても効果がある。この方法で膜厚２μｍの０．
２５μｍライン＆スペースパターンを形成することがで
きた。通常の方法ではパターン倒れを生ずる。ただし水
から氷に相変化する際に大きな体積変化があるため、レ
ジストパターンの疎密が激しい場合や、基板に大きな段
差がある場合には、この氷を用いた場合には、パターン
倒れを生ずる。第三ブチルアルコールを用いた場合は、
液体から固相に相変化する際の体積変化が約０．８％と
小さいため、このような問題は生じない。パターン疎密
が激しい場合にも、基板に大きな段差がある場合にも有
効である。マイクロマシーンパーツ作製のときは往々に
して段差が極めて大きな基板上にレジストパターンを形
成する必要がある。この場合、この方法は極めて有効で
ある。液体から固相に相変化する際の許容される体積変
化量は形成しようとするパターンや基板段差に依存する
が、０．１５μｍレベルのパターンに対しては３％の体
積変化が許容された。大きな基板段差のある０．１μｍ
レベルのパターンニングや基板段差構造の大きなマイク
ロマシーンパーツを作る場合には体積変化を１％以下に
抑える必要があった。体積変化量の調整は第３ブチルア
ルコールと水を混合することによって得られるが、これ
に限るものではなく、単一の材料でも良い。

【００２７】また、実施例１のリンス液あるいは実施例
２の置換液に水と第３ブチルアルコールの混合液を用い
ることも可能である。この場合、液相から固相への変化
時の体積変化が大きくなり、その体積変化が水の場合に
近づくというデメリットがあるものの、レジストを溶解
する性質が少なくなるため、使用できるレジストの選択
範囲が拡がる。例えばポジレジストであるＮＰＲΛ１８
ＳＨ２（長瀬産業社商品名）は第３ブチルアルコール液
中で溶解するが、水と第３ブチルアルコールを１：１に
混合することによりこの混合溶液中に１０分間浸しても
レジスト膜べりは生じず、有効であった。また第３ブチ
ルアルコールと水を混合することにより液体から固相化
する際の温度が下がる。混合濃度を変えることにより作
業環境であるクリンルームの標準的な温度２３℃、ある
いはそれよりやや低い２０℃で固相化するように調整す
ることができるので使い勝手が良い。但しこの使い勝手
については水との混合液固有のものではなく、他のアル
コールとの混合液、単一の材料、あるいは圧力等を調整
してなされても良いことはいうまでもない。

【００２８】上述の方法は全てリンス液あるいは置換液
を固相化させることが特徴であるが、第３ブチルアルコ
ールの場合、その表面張力が約２２ｄｙｎ／ｃｍと水の
それに比べ約１／３のため、液体状態で乾燥さてもパタ
ーン倒れを起こしにくい。エチルアルコールやイソプロ
ピルアルコールとは異なり、ＡＺ−ＰＮ−１００等のレ
ジストを溶解させないので、通常の方法のリンス液とし
て用いても有効である。

【００２９】（実施例３）本発明の実施例を装置断面の
概要を示した図６を用いて説明する。本発明の装置は、
レジスト現像液供給・吐出機構６１、リンス液供給・吐
出機構６２、ウェハ吸着・回転機構６３、ウェハ搬送機
構（図示せず）、ドレイン・排気部６４、光拡散レンズ
系６５、光ファイバ６６、熱線遮断フィルタ６７、光源
６８およびシャッタ６９よりなる。ここでは、光源とし
て超高圧水銀ランプを用いた。光源６８はレジストの処
理を直接行なう場所、すなわち現像処理部７０より離し
て配置し、また熱的な遮断を行なっておいた。

【００３０】次に本装置の動作を説明する。まずレジス
トの付いたウェハを搬送系で搬送してきてウェハ吸着台
の上に載せ、ウェハ７１を吸着・固定する。ここではレ
ジストとして日立化成社のＢＬＥＳＴIV−７Ｓを用い
た。これは紫外光に感光して架橋を起こすネガ型のレジ
ストである。なお、このレジストには紫外光で所望のパ
ターンを露光しておいた。露光光は紫外光に限らず、例
えばＸ線でも良い。次に現像液を滴下してウェハ上に現
像液を盛る。現像液はこのレジストに対して通常用いら
れているテトラメチルアンモニウムヒドロキサイド水溶
液を用いた。このとき一般的に用いられている方法と同
様に、ウェハを低速で回転させてレジスト全面に短時間
で均一に現像液を盛った。現像液は温調しておいた。こ
れも通常の方法と同様である。現像液がウェハ上に十分
な量盛られた後（約５秒）、ウェハの回転をとめ、さら
に現像液の滴下をとめて２分間その状態で現像を行なっ
た。その後ウェハを低速で回転させながらリンス液をウ
ェハに吐出して現像液や現像液に溶出したレジストなど
を洗い流した。リンス液は水である。１０秒間洗い流し
た後、シャッタ６９を開いて光源６８の光を光ファイバ
６６を通じてウェハ上のレジストパターンに照射した。
光は拡散レンズ系６５により拡がり、またウェハを回転
させていることからウェハ全面に光は照射される。照射
光の指向性は特に問題にならない。この間もリンス液を
吐出し、またウェハを低速で回転させて常に新しいリン
ス液が絶え間なくウェハに注がれるようにした。ここで
は３０Ｊ／ｃｍ²の光を照射したがウェハ及び現像処理
部の温度上昇は認められず、光照射機構がない通常の場
合と同じく温度を±０．５℃以内に制御することができ
た。１ＫＪ／ｃｍ²の光を照射しても温度上昇は認めら
れなかった。現像液やリンス液の廃液はドレイン部６４
より逐次排出される。このリンスを２０秒間行なった
後、ウェハを高速回転させてリンス液を乾燥した。この
ようにして現像処理を終わったウェハを搬送系により搬
出して一連の処理を終了した。その結果１μｍ膜厚の
０．１５μｍライン＆スペースパターンをパターン倒れ
なく、しかも寸法精度を損なうことなく、形成すること
ができた。光照射機構のない通常の現像装置を使った場
合には１μｍ膜厚の０．１５μｍライン＆スペースパタ
ーンは倒壊し、形成することはできなかった。この場合
パターン倒壊なく形成できる最小のパターンは０．２μ
ｍライン＆スペースであった。

【００３１】なお、本方法ではリンス液滴下による温
調、光ファイバによる現像処理部と光源の引き離し、及
び熱遮断フィルタの使用により光照射に伴う温度上昇を
抑え、高い温度コントロールを行なったが、これらを全
て用いなくてもそれ相応の温度コントロールができるこ
とはいうまでもない。例えばリンス液滴下を行なわなく
ても±０．７℃で温度コントロールすることができた。
また、光源から現像処理部へ光を伝える手段として光フ
ァイバを用いたが、これに限らず、直接光を飛ばしてあ
るいはミラー等を介して伝えても良い。光ファイバはフ
レキシビリティに富むので、とりまわしが容易であり、
その意味でメリットが大きい。なお、当然のことである
が、ウェハを１枚しか処理しないときはこれらの温調は
不要であり、この場合にも所望のレジスト形状や寸法精
度を得ることができた。

【００３２】（実施例４）ランプを超高圧水銀灯から遠
紫外光がより効率的にでるＸｅ−Ｈｇアークランプに代
えた実施例３と同様の現像装置を組み、同様の手法によ
り現像処理を行った。但しここの実験にはノボラック系
のポジ型フォトレジストを用いた。光源はこのランプに
限らずエキシマレーザやマイクロ波励起の遠紫外ランプ
でもかまわない。遠紫外光が照射できることが重要であ
る。遠紫外光照射によりノボラック樹脂が架橋し、レジ
ストの強度が増す。この現像装置を用いることにより、
０．５μｍ膜厚の０．１μｍライン＆スペースパターン
を形成することができた。本処理装置を用いない場合は
パターン倒壊が起こり、このパターンを形成することは
できなかった。

【００３３】（実施例５）本発明の実施例を装置断面の
概要を示した図７を用いて説明する。本発明の装置は、
レジスト現像液供給・吐出機構８１、リンス液供給・吐
出機構８２、ウェハ吸着・回転機構８３、ウェハ搬送機
構（図示せず）、ドレイン・排気部８４およびアレー状
光照射機構８５よりなる。アレー状光照射機構はレンズ
がアレー状に並び個々のレンズに光源が付いているもの
である。この照射機構の中には温調水が循環するように
してあり、この温調水によって光照射に伴う温度の上昇
が抑えられるようになっている。なお、このレンズ群に
直接光源が付いているのではなく、光源から導かれた光
が光ファイバで個々のレンズに供給されるようになって
いても良い。

【００３４】次に本装置の動作を説明する。まずレジス
トの付いたウェハを搬送系で搬送してきてウェハ吸着台
の上に載せ、ウェハ８６を吸着・固定する。ここではレ
ジストとして日立化成社のＢＬＥＳＴIV−７Ｓを用い
た。これは紫外光に感光して架橋を起こすネガ型のレジ
ストである。なお、このレジストには紫外光で所望のパ
ターンを露光しておいた。露光光は紫外光に限らず、例
えばＸ線でも良い。次に現像液を滴下してウェハ上に現
像液を盛る。現像液はこのレジストに対して通常用いら
れているテトラメチルアンモニウムヒドロキサイド水溶
液を用いた。このとき一般的に用いられている方法と同
様に、ウェハを低速で回転させてレジスト全面に短時間
で均一に現像液を盛った。現像液は温調しておいた。こ
れも通常の方法と同様である。現像液がウェハ上に十分
な量盛られた後（約５秒）、ウェハの回転をとめ、さら
に現像液の滴下をとめて２分間その状態で現像を行なっ
た。その後ウェハを低速で回転させながらリンス液をウ
ェハに吐出して現像液や現像液に溶出したレジストなど
を洗い流した。リンス液は水である。１０秒間洗い流し
た後、アレー状光照射機構により光をウェハ上のレジス
トパターンに照射した。ウェハを回転させていることか
らウェハ全面に光は照射される。照射光の指向性は特に
問題にならない。この間もリンス液を吐出し、またウェ
ハを低速で回転させて常に新しいリンス液が絶え間なく
ウェハに注がれるようにした。ここでは３０Ｊ／ｃｍ²
の光を照射したがウェハ及び現像処理部の温度上昇は認
められず、光照射機構がない通常の場合と同じく温度を
±０．５℃以内に制御することができた。現像液やリン
ス液の廃液はドレイン部８４より逐次排出される。この
リンスを２０秒間行なった後、ウェハを高速回転させて
リンス液を乾燥した。このようにして現像処理を終わっ
たウェハを搬送系により搬出して一連の処理を終了し
た。その結果１μｍ膜厚の０．１５μｍライン＆スペー
スパターンをパターン倒れなく、しかも寸法精度を損な
うことなく、形成することができた。光照射機構のない
通常の現像装置を使った場合には１μｍ膜厚の０．１５
μｍライン＆スペースパターンは倒壊し、形成すること
はできなかった。この場合パターン倒壊なく形成できる
最小のパターンは０．２μｍライン＆スペースであっ
た。

【００３５】

【発明の効果】レジストパターン、特に密集した微細な
レジストパターンやアスペクト比の高いレジストパター
ンのパターン倒れを防止でき、歩留りや信頼性が向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す工程図。

【図２】本発明の第２の実施例を示す工程図。

【図３】従来のウェット現像方法を示す工程図。

【図４】従来の現像装置の基本構成を示す装置断面図。

【図５】レジストパターン倒れの状況を示すパターン断
面模式図。

【図６】本発明装置の基本構成を示す装置断面図。

【図７】第５の実施例における装置の基本構成を示す装
置断面図。

【符号の説明】

１…基板、２…レジスト、２ａ…レジストパターン、３
…マスク、４…露光光、５…現像液、６…リンス液（液
体）、７…リンス液（固相）、２１…基板、２２…レジ
スト、２２ａ…レジストパターン、２３…マスク、２４
…露光光、２５…現像液、２６…リンス液（イソプロピ
ルアルコール）、２７…置換液（液体）、２８…置換液
（固相）、３１…基板、３２…レジスト、３２ａ…レジ
ストパターン、３３…マスク、３４…露光光、３５…現
像液、３６…リンス液（液体）、４１…現像液供給・吐
出機構、４２…リンス液供給・吐出機構、４３…ウェハ
吸着・回転機構、４４…ドレイン・排気部、４５…ウェ
ハ、５１…レジストパターン、６１…現像液供給・吐出
機構、６２…リンス液供給・吐出機構、６３…ウェハ吸
着・回転機構、６４…ドレイン・排気部、６５…光拡散
レンズ系、６６…光ファイバ、６７…熱線遮断フィル
タ、６８…光源、６９…シャッタ、７０…現像処理部、
７１…ウェハ、８１…現像液供給・吐出機構、８２…リ
ンス液供給・吐出機構、８３…ウェハ吸着・回転機構、
８４…ドレイン・排気部、８５…アレー状光照射機構、
８６…ウェハ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者森上光章茨城県つくば市和台16番１株式会社ソルテック筑波研究所内 (72)発明者老泉博昭茨城県つくば市和台16番１株式会社ソルテック筑波研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レジスト膜に所望のパターンを露光する工
程と、該レジスト膜を現像処理及びリンス処理する工程
と、該リンス処理で付着したリンス液を固相化する工程
と、該固相化したリンス液を昇華させることによりリン
ス液の乾燥を行う工程とを有することを特徴とするレジ
ストパターン形成方法。
【請求項２】請求項１記載のレジストパターン形成方法
において、上記昇華は減圧下あるいは真空状態で行うこ
とを特徴とするレジストパターン形成方法。
【請求項３】請求項１記載のレジストパターン形成方法
において、上記リンス液は第３ブチルアルコール（ｔｅ
ｒｔ−ブチルアルコール）であることを特徴とするレジ
ストパターン形成方法。
【請求項４】請求項１記載のレジストパターン形成方法
において、上記リンス液の固相化は冷却することにより
なされることを特徴とするレジストパターン形成方法。
【請求項５】請求項１記載のレジストパターンの形成方
法において、上記リンス液の固相化は、雰囲気を減圧あ
るいは真空にすることによりなされることを特徴とする
レジストパターン形成方法。
【請求項６】レジスト膜に所望のパターンを露光する工
程と、該レジスト膜を現像処理及びリンス処理する工程
と、該リンス処理で付着したリンス液をリンス液置換液
に置換する工程と、該置換液を固相化する工程と、該置
換液を昇華させる工程とを有することを特徴とするレジ
ストパターン形成方法。
【請求項７】請求項６記載のレジストパターン形成方法
において、固相化された上記置換液の昇華は、減圧下あ
るいは真空状態で行われることを特徴とするレジストパ
ターン形成方法。
【請求項８】請求項６記載のレジストパターン形成方法
において、上記置換液が第３ブチルアルコールであるこ
とを特徴とするレジストパターン形成方法。
【請求項９】請求項６記載のレジストパターン形成方法
において、上記置換液の固相化は冷却によりなされるこ
とを特徴とするレジストパターン形成方法。
【請求項１０】請求項６記載のレジストパターン形成方
法において、上記置換液の固相化は、雰囲気を減圧ある
いは真空にすることによりなされることを特徴とするレ
ジストパターン形成方法。
【請求項１１】現像液で基板上のレジストを現像する手
段と、リンス液で現像液及び溶解したレジストを除去す
る手段及び該リンス液を乾燥させる手段を基本構成要素
とする現像装置に於いて、リンス工程中に光を照射する
手段を有することを特徴とする現像装置。
【請求項１２】請求項１１記載の現像装置において、上
記光は上記レジストを硬化させる波長域の光であること
を特徴とする現像装置。
【請求項１３】請求項１１記載の現像装置において、上
記光は上記レジストの架橋密度を向上させる波長域の光
であることを特徴とする現像装置。
【請求項１４】請求項１１記載の現像装置において、上
記光は光ファイバにより光源からレジストの現像処理部
に導かれることを特徴とする現像装置。
【請求項１５】請求項１４記載の現像装置において、上
記光源と上記現像処理部との間に熱線遮断フィルタを設
けたことを特徴とする現像装置。
【請求項１６】請求項１１乃至１５記載の現像装置にお
いて、上記光は上記リンス液の滴下処理中に行われるこ
とを特徴とする現像装置。