JPH08241853A - リンス液乾燥方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 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。 【構成】 レジスト膜に所望のパターンを露光し、その
後現像及びリンスを行った後、リンス液5を乾燥させて
所望のレジストパターンを形成するに際し、密閉容器6
内の雰囲気の圧力を大気圧から減圧することによって、
場所的に均一にリンス液5が蒸発するようにし、該リン
ス液5の流れが生じないようにした。

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
に際し行われるリンス液乾燥方法及びその装置に関し、
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0.1μm以下のレジストパターン形成が盛んに
検討されている。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5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４(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。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、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してお
り、更に以下のことが明らかとなった。

【０００９】即ち、リンス液がスピン乾燥により乾燥す
る時、図５(a)(b)(c)に示されるように、レジストパタ
ーン2aの周囲でリンス液5の流れ（移動）が発生する。
このリンス液5の流れ方向にレジストパターン2aの倒れ
が生じている。

【００１０】従ってリンス液乾燥工程において、スピン
乾燥等によるリンス液の流れが生じないようにする方策
を考え、本出願人は、リンス液の飽和蒸気を含む雰囲気
中で、該リンス液の飽和蒸気圧よりやや低い蒸気圧下で
徐々にリンス液の乾燥を行うことにし、場所的に均一な
状態で乾燥（リンス液の蒸発）させ、微細なレジストパ
ターンの倒れを防止するという構成の提案を行った（特
願平６−６８９４７号）。

【００１１】上記方法はパターン倒れを防げるという点
では非常に有効な方法であるが、雰囲気を大気からリン
ス液蒸気雰囲気に置換した上で圧力調整を行わなければ
ならず、スピン乾燥等の場合に比べ、煩雑な行程になら
ざるをえないし、また微妙な調整を必要とする。一方リ
ンス液が固化しない程の温度に下げた状態にして、該リ
ンス液の飽和蒸気圧よりやや低い蒸気圧下で上記リンス
液の乾燥処理を行うようにするという構成についても提
案を行ったが、リンス液が基板上に多量に残っている場
合、時間が掛り効率が悪い。

【００１２】そこで本発明のリンス液乾燥方法では、レ
ジスト膜に所望のパターンを露光し、その後現像及びリ
ンスを行った後、リンス液を乾燥させて所望のレジスト
パターンを形成するに際し、雰囲気の圧力を減圧するこ
とによって、場所的に均一にリンス液が乾燥（リンス液
が蒸発）するようにし、リンス液の流れが生じないよう
にしたものである。気圧が下がると沸点が降下するよう
に、上記密閉容器内の減圧によって、リンス液の蒸発が
起きやすくなる。但し急激な減圧により、微細なレジス
トパターンが破壊されることがあるため、爆発的な蒸発
が起きない程度の速度で減圧を行う必要がある。

【００１３】一方このようなリンス液乾燥方法の実施に
用いられる乾燥装置の構成も併せて提案する。その構成
としては、レジストパターンの現像が行われた基板を納
める密閉可能な容器と、前記基板上にリンス液を供給す
る液供給装置と、排気により前記容器内の減圧を行う排
気装置とを有する構成である。上記容器について密閉可
能な構成にしているのは、排気装置による減圧を容易に
するためである。また排気装置による排気によって減圧
を行うと、蒸発したリンス液も一緒に排気することにな
る。

【００１４】

【実施例】以下本発明法の具体的実施例につき詳述す
る。まず基板上にレジストを塗布し、熱処理（プリベー
ク）を行なった。このレジストとしては化学増幅型ネガ
レジスト（商品名：ＡＺ−ＰＮ100）を用い、１μｍの
厚みに塗布した。プリベーキングは１２０℃、２分間と
した。

【００１５】次にＸ線を用いて所望のパターンを露光す
る。この時の露光量は２２０ｍＪ／ｃｍ²（マスクパタ
ーンサイズと略同じレジストパターンサイズを得るため
の適正な露光量）であった。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。そして上記の化学増幅型レジストのように熱処理
を必要とする場合は、露光後の熱処理も行う。その露光
後ベーキングは１１０℃、２分間で行った。

【００１６】そしてアルカリ水溶液4を用いて現像す
る。この時の現像時間は１分間とする。更に純水を使用
して１分間前記基板1のリンスを行う。この時、図１(a)
及び図２(a)に示すように、純水を基板1上に吐出させな
がら該基板1を回転させて、リンス処理を効率良く行う
こともできる。このように基板1を回転させている場合
は、その後回転を止め、更にリンス液5の吐出も止め
る。

【００１７】そして従来例では、リンス液5の乾燥処理
を、図２(b)に示すように、大気中における回転数３０
００ｒｐｍ、２０秒間のスピン乾燥で行った。

【００１８】一方本発明例では、図１(b)に示すよう
に、まずリンス液5が基板1上にある状態で該基板1が入
った密閉容器6内の空気を排気して容器6内を減圧し、リ
ンス液5を蒸発させることで基板1の乾燥を行った（減圧
時間にして３０秒から１分の間、減圧の程度にして大気
圧から常温での水の飽和蒸気圧を下回るところまで減圧
した）。この際急激な減圧を行うとリンス液5が爆発的
に蒸発し、微細なレジストパターンを破壊する可能性が
あるため、このような爆発的な蒸発が起きない程度の速
度で減圧を行う必要がある。またこの減圧乾燥の際の基
板温度を５℃から２０℃の範囲の異なった温度で試した
が、結果に変化はなく、特に温度依存性というものは見
られなかった。

【００１９】上記従来例と本発明例のリンス後乾燥処理
を、特にパターン倒れの生じ易いドットレジストパター
ン（各直径が０.２μｍφ、０.２２μｍφ、０.２５μ
ｍφで、夫々０.６μｍ、０.６６μｍ、０.７５μｍの
間隔を開けて設けられた、高さ１μｍの円柱状のレジス
トパターン）に対して行い、その後該レジストパターン
をＳＥＭで観察した。この観察時にどれだけのレジスト
パターンが倒れずに残ったかを比較したところ、下記表
１に示す結果が得られた。

【００２０】

【表１】

【００２１】以上の様に従来例では何れのパターンサイ
ズのドットレジストパターンも全て倒れる結果となった
が、本発明例では、サイズの小さなドットレジストパタ
ーンでも７０％と、かなりのものが倒れずに残った。も
ちろんそれよりサイズの大きなものとなると、倒れずに
残る確率は８０％及び９５％と高くなっている。

【００２２】

【発明の効果】以上詳述した本発明のリンス液乾燥方法
及びその装置によれば、雰囲気の圧力を大気圧から減圧
することによって、場所的に均一にリンス液が乾燥する
ようにしており、リンス液の流れが生じないようにして
いるため、パターン倒れが発生しにくくなる。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。またリンス液の飽和蒸気圧より
やや低い蒸気圧下で上記リンス液の乾燥処理を行うよう
にする構成の場合に比べ、行程が簡便で乾燥時間が短縮
されることになる。他方リンス液が固化しない程の温度
に下げた状態にして該リンス液の飽和蒸気圧を低くする
構成の場合に比べ、リンス液が基板上に多量に残ってい
る場合でも、効率良く乾燥させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明例に係るリンス−乾燥処理における工程
説明図である。

【図２】従来例に係るリンス−乾燥処理における工程説
明図である。

【図３】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４】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。

【図５】スピン乾燥時のリンス液流れによるレジストパ
ターンの倒れの発生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 6 容
器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レジスト膜に所望のパターンを露光し、
   その後現像及びリンスを行った後、リンス液を乾燥させ
   て所望のレジストパターンを形成するに際し、雰囲気の
   圧力を減圧することで、リンス液の乾燥を行うことを特
   徴とするリンス液乾燥方法。
2. 【請求項２】 レジストパターンの現像が行われた基板
   を納める密閉可能な容器と、前記基板上にリンス液を供
   給する液供給装置と、排気により前記容器内の減圧を行
   う排気装置とを有することを特徴とするリンス液乾燥装
   置。