JPH09246166A

JPH09246166A - フォトレジストの現像方法

Info

Publication number: JPH09246166A
Application number: JP5653996A
Authority: JP
Inventors: Masushi Taki; 益志滝
Original assignee: Nippon Steel Semiconductor Corp
Current assignee: UMC Japan Co Ltd
Priority date: 1996-03-13
Filing date: 1996-03-13
Publication date: 1997-09-19

Abstract

(57)【要約】【課題】フォトレジスト表面における現像液の濡れ性
を改善して、欠陥のないレジストパターンを形成し得る
フォトレジストの現像方法を提供する。【解決手段】露光終了後で現像実施前のフォトレジス
ト２に対してプラズマ処理を施すことによってフォトレ
ジスト２の表面を若干粗して親水性に変化させる。次
に、このフォトレジスト２上に現像液を供給し、現像液
層３を形成してフォトレジスト２の現像処理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体装置
製造プロセス等のフォトリソグラフィー工程で用いられ
るフォトレジストの現像方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば半導体装置製造プロセス等におけ
るフォトレジストの現像には、ネガ型の場合、キシレン
等の有機溶剤が、ポジ型の場合、アルカリ水溶液等が現
像液として用いられ、これらの現像液に対するフォトレ
ジストの露光部と未露光部の溶解度の差を利用してパタ
ーンを得るものである。フォトリソグラフィー工程にお
いて、パターンの解像度や感度、パターン欠陥の有無等
は最終的にこの現像工程で決まるといってもよい程、重
要な工程である。

【０００３】以下、従来のフォトレジストの現像方法の
一例を図面に基づいて説明する。図２は、従来のフォト
レジストの現像方法の手順を示すプロセスフロー図であ
る。図２（ａ）は、半導体基板１上にフォトレジスト２
を形成し、露光を行った後の状態を示しており、この場
合、フォトレジスト２の露光部が２ａ、フォトレジスト
２の未露光部が２ｂである。次に、図２（ｂ）に示すよ
うに、フォトレジスト２上に、現像液をシャワー状にし
て塗布し、表面張力で現像液層を形成するパドル法、も
しくは半導体基板を現像液中に浸漬するディップ法を用
いて現像液層３を形成する。

【０００４】ついで、現像液層３を除去すると、図２
（ｃ）に示すように、フォトレジスト２がポジ型の場合
はフォトレジスト２の露光部２ａが現像液層３に溶け、
逆にネガ型の場合はフォトレジスト２の未露光部２ｂが
現像液層３に溶けることによりレジストパターン４が形
成される。図２（ｃ）はフォトレジストがポジ型の場合
を示しており、フォトレジスト２の露光部２ａは現像液
層３に溶けて除去され、現像終了後に完成したレジスト
パターン４はフォトレジストの未露光部２ｂである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般に、フォトレジス
トの表面は疎水性が高いため、水溶性現像液の濡れ性が
低いものである。したがって、上記従来の方法におい
て、図３（ａ）に示すように、現像液層３を形成する際
に現像液中に気泡５が発生し、気泡５がフォトレジスト
２表面に付着すると、気泡５が付着した部分の現像が進
行せず、図３（ｂ）に示すようなパターン欠陥６が生じ
る。このパターン欠陥６の大きさは通常、５０〜２００
μｍであり、１枚の半導体基板１上に２〜３個発生す
る。特にＤＲＡＭの場合、この欠陥サイズがあまりにも
大きいために、パターン欠陥はブロック状のビット不良
となり、冗長救済できない、という致命的な問題があ
る。

【０００６】そこで、この問題点を解決する方法とし
て、特開平７−１４２３４４号公報には、露光済のフォ
トレジスト上にスピン塗布、スプレーや超音波等を用い
て純水等からなる親水性の被膜を形成し、その被膜上に
現像液を供給して現像する方法が開示されている。とこ
ろが、この方法においても以下のような問題点がある。
例えば、純水等の親水性被膜に対する現像液の濡れ性は
確かに改善されるが、フォトレジスト自体が疎水性が高
いものである以上、その上に親水性被膜を形成しようと
しても、その被膜中に気泡が発生し、その気泡がフォト
レジスト表面に付着して現像の進行を妨げる、という問
題が依然として残る。さらに、現像液層を供給した段階
でフォトレジスト上に親水性被膜が存在するために、フ
ォトレジスト表面における現像液の濃度が変化してしま
い、パターンの解像度等に影響を及ぼす、といった問題
が新たに生じる。

【０００７】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、フォトレジスト表面における現像
液の濡れ性を改善することによって欠陥のないレジスト
パターンを形成することのできるフォトレジストの現像
方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のフォトレジストの現像方法は、露光終了
後で現像実施前のフォトレジストに対して酸素プラズマ
処理を施すことによってフォトレジストの表面を粗して
親水性とするプラズマ処理工程と、酸素プラズマ処理が
施されたフォトレジスト上に現像液を供給し現像液層を
形成することによってフォトレジストの現像を行う現像
工程、を有することを特徴とするものである。また、酸
素プラズマ処理で形成するフォトレジストの表面粗れを
数原子〜数ｎｍの範囲とすることが望ましい。

【０００９】すなわち、本発明の現像方法は、露光終了
後の半導体基板を即座に現像工程に持っていくのではな
く、間にプラズマ処理工程を挟むことを特徴としてい
る。そして、フォトレジストの表面を酸素プラズマ処理
することにより、フォトレジストの表面を軽く粗して疎
水性から親水性へと変化させ、濡れ性を向上させる、と
いうものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
１を参照して説明する。図１は本実施の形態のフォトレ
ジストの現像方法の手順を示すプロセスフロー図であ
る。ここではポジ型フォトレジストの場合を図示し、従
来の技術として示した図２と同一の要素については同一
の符号を付す。

【００１１】図１（ａ）は、半導体基板１上にフォトレ
ジスト２を形成し、露光を行った後の状態を示してお
り、この場合、フォトレジスト２の露光部が２ａ、フォ
トレジスト２の未露光部が２ｂである。次に、図１
（ｂ）に示すように、現像処理を行う前にフォトレジス
ト２表面に酸素プラズマによるプラズマ処理を施す。具
体的には、例えば装置としてはバレル型もしくは平行平
板型アッシング装置を用い、その条件は例えば圧力１０
０mTorr 〜１Torr、酸素ガス流量１５０sccm、ＲＦパワ
ー１３．５６MHz、４００W、温度８５℃、処理時間１５
〜４５秒とする。

【００１２】上記のプラズマ処理を行うことによって、
図１（ｃ）に示すように、フォトレジスト２の表面は若
干粗れた状態となり、疎水性から親水性へと変化して濡
れ性が向上する。そして、処理時間が長ければ長い程、
フォトレジスト２の表面粗さは大きくなるが、本実施の
形態では表面粗さの程度を数原子〜数ｎｍの範囲とす
る。表面粗さが数原子未満であると、フォトレジスト２
表面は疎水性のままであり、現像液塗布時に気泡が発生
してパターン欠陥が生じるため、これを下限とする。一
方、表面粗さが数ｎｍ超であると、表面の凹凸が大きく
なり過ぎて現像液塗布時に凹部に微小な気泡が発生して
これもパターン欠陥の原因となるため、これを上限とす
る。また、表面粗さの程度を数原子〜数ｎｍの範囲とす
るために、酸素ガス中にＣＦ₄ガスの添加を行わず、Ａ
ｒガスを添加することによって、フォトレジスト２のア
ッシングレートを低く抑えるように制御する。

【００１３】次に、図１（ｄ）に示すように、フォトレ
ジスト２上に、現像液をシャワー状にして塗布し、表面
張力で現像液層を形成するパドル法、もしくは半導体基
板を現像液中に浸漬するディップ法を用いて現像液層３
を形成する。そして、現像液層３を除去すると、図１
（ｅ）に示すように、フォトレジスト２がポジ型の場
合、フォトレジスト２の露光部２ａは現像液層３に溶け
て除去されるため、フォトレジスト２の未露光部２ｂか
らなるレジストパターン４が完成する。

【００１４】本実施の形態の現像方法によれば、現像前
にプラズマ処理を行うことによってフォトレジスト２の
表面が疎水性から親水性へと変化して濡れ性が向上する
ため、現像液塗布時に気泡の発生が抑えられ、欠陥のな
い良好なレジストパターン４を形成することができる。
また、本方法は、従来の方法のように純水等の親水性被
膜を用いないため、現像液の濃度変化に伴うパターンの
解像度低下が生じることもない。

【００１５】そこで、本方法に従って実際に現像処理を
行い、完成したレジストパターンの検査を行ったとこ
ろ、従来の方法では、サイズ０．５μｍ以上のパターン
欠陥が１５mm□面積当たり８０〜１００個程度発生し
ていたものが、１０個未満にまで減少した。したがっ
て、製造プロセス中に本現像方法を適用したＤＲＡＭで
は、ブロック状のビット不良の割合が激減し、その結
果、歩留まりを向上させることができた。

【００１６】なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態
に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲において種々の変更を加えることが可能である。例
えば本実施の形態で示したプラズマ処理の条件はほんの
一例に過ぎず、これに限るものではない。また、フォト
レジストとしてはポジ型、ネガ型の双方に本発明を適用
することが可能である。

【００１７】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
フォトレジストの現像方法によれば、現像前にプラズマ
処理を行うことによりフォトレジストの表面が疎水性か
ら親水性へと変化して濡れ性が向上するため、現像液塗
布時に気泡の発生が抑えられ、欠陥のない良好なレジス
トパターンを形成することができる。また、本方法は、
従来の方法のように純水等の親水性被膜を用いないた
め、現像液の濃度変化に伴うパターンの解像度低下が生
じることもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態であるフォトレジストの
現像方法を示すプロセスフロー図である。

【図２】従来のフォトレジストの現像方法を示すプロセ
スフロー図である。

【図３】従来の問題点を説明するための図である。

【符号の説明】

１半導体基板２フォトレジスト２ａ露光部２ｂ未露光部３現像液層４レジストパターン５気泡６パターン欠陥

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】露光終了後で現像実施前のフォトレジス
トに対して酸素プラズマ処理を施すことによって前記フ
ォトレジストの表面を粗して親水性とするプラズマ処理
工程と、酸素プラズマ処理が施された前記フォトレジス
ト上に現像液を供給し現像液層を形成することによって
フォトレジストの現像を行う現像工程を有することを特
徴とするフォトレジストの現像方法。
【請求項２】請求項１に記載のフォトレジストの現像
方法において、前記酸素プラズマ処理で形成するフォト
レジストの表面粗れを数原子〜数ｎｍの範囲とすること
を特徴とするフォトレジストの現像方法。