JPH0943855A

JPH0943855A - レジストパターン形成方法

Info

Publication number: JPH0943855A
Application number: JP19730795A
Authority: JP
Inventors: Susumu Okano; 進岡野; Yasuji Ueda; 康爾上田; Hidenori Miyamoto; 英典宮本
Original assignee: Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
Current assignee: Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
Priority date: 1995-08-02
Filing date: 1995-08-02
Publication date: 1997-02-14

Abstract

(57)【要約】【課題】レジストパターンの更なる微細化を可能にす
る。【解決手段】半導体ウェーハ等の被処理基板に感光性
のレジスト液を塗布し、このレジスト液をプリベークし
乾燥させてレジスト膜を形成し、このレジスト膜にステ
ッパーで露光を施した後、相対湿度を１〜２０％とした
条件でポストエクスポージャベーク（ＰＥＢ）を行い、
更に現像液で現像することで、寸法精度、寸法安定性及
び断面形状に優れたレジストパターンを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレジストパターン形成方
法、特に半導体ウェーハ等の被処理基板上に化学増幅型
レジスト溶液をを用いて、寸法精度が高く、寸法安定性
にも優れるとともに、断面形状が矩形となる高精度のレ
ジストパターンを形成する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子や液晶表示素子などの電子部
品材料の製造においては、シリコンウェーハやガラス板
等の基板の微細加工が不可欠であり、通常レジストを使
用したリソグラフィ処理により、基板に微細加工が行わ
れている。このリソグラフィ処理は、スピンナー等の回
転塗布装置によって基板上にレジスト液を塗布したの
ち、塗布膜を乾燥させてレジスト膜を形成し、このレジ
スト膜に活性線を選択的に照射し、ポジ型レジストであ
れば照射部を可溶化し、ネガ型レジストであれば照射部
を不溶化し、その後現像処理することでレジストパター
ンを形成している。

【０００３】また、近年では電子部品の高集積化や高密
度化に伴い、形成するレジストパターンにも更なる微細
化が要望されており、この要望に応える形で、レジスト
材料も種々開発され、例えば解像性及び感度に優れたレ
ジストとして化学増幅型レジストが注目されている。こ
の化学増幅型レジストは、活性線の照射により酸を発生
させ、その後に施される加熱処理（ポストエクスポージ
ャベーク処理＝露光後加熱処理：ＰＥＢ処理）により、
発生した酸の触媒作用でポジ型レジストの場合は照射部
での溶解阻止剤の分解を促進し、ネガ型レジストの場合
は照射部での架橋反応を促進し、レジストパターンが形
成できる。

【０００４】そして、この化学増幅型レジストは、その
特性上、９０℃程度のＰＥＢ処理は不可欠であり、この
ＰＥＢ処理の温度を高めることで感度を高めることがで
きるが、ＰＥＢ処理の問題として、図３に示すようなパ
ターン間の一部がつながる現象（ブリッジング現象）が
発生するという問題があり、特にＰＥＢ処理の温度を高
めることでそのブリッジング現象が顕著になるという傾
向があり、寸法精度、寸法安定性及び断面形状に優れた
レジストパターンを形成できず、実用上大きな問題とな
っている。

【０００５】このような問題を改善する方法として水蒸
気中でＰＥＢ処理を行うことが提案されている（特開平
３−２８２５５３号公報、特開平５−７２７４７号公
報）。これら方法ではある程度ブリッジング現象を防止
することができるが、完全にブリッジング現象を防止す
ることはできないという問題がある。また、これらの方
法では、特に微細なレジストパターンにおいて、ブリッ
ジング現象とともにマスクパターンに忠実なレジストパ
ターンができず、レジストパターンの太りや細りが発生
するという新たな問題が生じ、結果として実用的な寸法
精度、寸法安定性及び断面形状に優れたレジストパター
ンを形成できないという問題を有している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】化学増幅型レジスト
は、解像性に優れたレジストパターンを形成できること
から、微細加工化の進む電子部品製造分野において、多
く使用されることが予想されるが、化学増幅型レジスト
を使用したレジストパターンの形成では、上記したよう
な問題があり、化学増幅型レジストの製造ラインでの実
用化のためには、上記問題を解決したレジストパターン
形成方法の開発が強く要望されている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記要望
を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、前記した従来技術
である水蒸気雰囲気中のＰＥＢ処理において、相対湿度
を大幅に低くした特定の相対湿度範囲の条件で行うこと
で、寸法精度、寸法安定性及び断面形状に優れ、さらに
微細レジストパターンにおいても太りや細りの生じない
レジストパターンが形成できることを見いだし、本発明
をなすに至った。

【０００８】即ち、本発明は被処理基板上に化学増幅型
レジスト溶液を塗布したのち、乾燥させてレジスト膜を
形成し、このレジスト膜に活性線を選択的に照射後、加
熱処理を行い、次いで現像処理を施すレジストパターン
形成方法において、前記加熱処理が相対湿度１〜２０％
の条件で行われるとを特徴とするレジストパターン形成
方法を提供するものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明方法の
手順を示したブロック図、図２はＰＥＢ処理を行う加熱
装置の断面図である。

【００１０】先ず、図１に示すように本発明にあって
は、半導体ウェーハ等の被処理基板に化学増幅型レジス
ト溶液をスピンナーにより塗布したのち、プリベークす
ることでレジスト膜を形成し、このレジスト膜に縮小投
影露光装置などにより紫外線、遠紫外線、エキシマレー
ザ、エックス線等の活性線をマスクを解して照射し、次
いでＰＥＢ処理を行い、更に現像液により現像すること
でレジストパターンを形成する。

【００１１】前記ＰＥＢ処理を行う加熱装置は、図２に
示すように、装置本体１内にホットプレート２を設け、
装置本体１の天井部にガスの導入口兼排気口３を形成
し、またガスの導入口兼排気口３の下方には導入ガスを
左右に分散せしめる邪魔板４を設け、更に装置本体１の
天井部より下がった部分に熱を反射するパンチングプレ
ート５を設け、このパンチングプレート５とプロキシピ
ン６にて下面を支持されるウェーハＷ（被処理基板）と
の間隔が１５ｍｍ程度になるように設定している。尚、
装置本体１の側壁にはガイドリング７が配置され、また
湿度測定用センサー８と温度測定用センサー９が配設さ
れている。

【００１２】以上の加熱装置を用いて、ＰＥＢ処理を行
うには雰囲気温度を８０〜１３０℃とし、相対湿度を１
〜２０％、好ましくは２〜１５％とした条件で、６０〜
１２０秒間の範囲でＰＥＢ処理を行う。相対湿度が１％
未満だとブリッジング現象を防止できないため好ましく
なく、２０％を超えてもブリッジング現象を防止すると
いう効果は著しく高くならず、装置内に結露が発生しや
すくなるという問題が生じるため実用的でない。また、
相対湿度が小さいと得られるレジストパターンがマスク
パターンに対して太りやすく、逆に大きいと細りやすい
傾向があるため、相対湿度を３〜８％の範囲にすること
が特に好ましい。

【００１３】以下、実施例及び比較例により本発明を具
体的に説明するが、本発明はこれによりなんら限定され
るものではない。

【００１４】実施例１酸解離型保護基を有する樹脂及び光酸発生剤を含有して
なる化学増幅型ポジレジストであるＷＫＲ−ＰＴ１（和
光純薬工業社製）を、ヘキサメチルジシラザン雰囲気中
に７分間放置することで表面処理した６インチシリコン
ウェーハ上に回転塗布した後、ホットプレート上で９０
℃で、１５０秒間乾燥することにより、膜厚０．７μｍ
のレジスト膜を形成した。次いで、縮小投影露光装置Ｎ
ＳＲ−２００５ＥＸ８Ａ（ニコン社製）により、エキシ
マレーザをマスクを介して選択的に照射した後、内部に
湿度センサーとして、高分子薄膜による水分吸収時の容
量変化を利用したＨＭＰ１３５Ｙ（Vaisala社製）し
た、相対湿度５％雰囲気に調整した半密閉型ホットプレ
ート装置中で、１３０℃で、９０秒間の加熱処理を行
い、次いで２．３８重量％テトラメチルアンモニウムヒ
ドロキシド水溶液で６５秒間パドル現像することにより
ポジパターンを形成した。このようにして得られたレジ
ストパターンは、マスクパターンに忠実で、寸法精度が
高く、また０．２４μｍのラインアンドスペースパター
ンが解像され、そのレジストパターンの断面形状は基板
面から垂直に切り立った矩形の良好なものであり、レジ
ストパターン同士のブリッジ現象及びレジストパターン
の太りや細りは全く観察されなかった。またパターニン
グのために要する最小露光量（感度）は１５ｍＪ／ｃｍ
²であった。

【００１５】実施例２クレゾールノボラック樹脂、架橋剤及び光酸発生剤を含
有してなる化学増幅型ネガ型レジストであるＸＰ８９１
３１（シプレー社製）を使用し、現像液としてテトラメ
チルアンモニウムヒドロキシド水溶液を使用した以外
は、前記実施例１と同様の操作によりネガパターンを形
成した。このようにして得られたレジストパターンは、
マスクパターンに忠実で、寸法精度が高く、また０．２
６μｍのラインアンドスペースパターンが解像され、そ
のレジストパターンの断面形状は基板面から垂直に切り
立った矩形の良好なものであり、レジストパターン同士
のブリッジ現象及びレジストパターンの太りや細りは全
くは観察されなかった。またパターニングのために要す
る最小露光量（感度）は５０ｍＪ／ｃｍ²であった。

【００１６】比較例１実施例１の加熱処理において、内部に窒素ガスを５リットル
／minの割合で流入した雰囲気（相対湿度０％）に調整
した半密閉型ホットプレート装置を使用した以外は、実
施例１と同様の操作によりレジストパターンを形成し
た。このようにして得られたレジストパターンは、０．
２５μｍのラインアンドスペースが解像されたが、パタ
ーン太りやブリッジ現象も確認され、寸法精度の悪いも
のであった。

【００１７】比較例２実施例１の加熱処理において、内部に窒素ガスを５リットル
／minの割合で流入した雰囲気（相対湿度０％）に調整
した半密閉型ホットプレート装置を使用し、また加熱温
度を９０℃にした以外は、実施例１と同様の操作により
レジストパターンを形成した。このようにして得られた
レジストパターンは、０．２５μｍのラインアンドスペ
ースが解像されたが、パターン太りやブリッジ現象も確
認され、寸法精度の悪いものであった。

【００１８】比較例３実施例１の加熱処理において、内部を相対湿度３０％に
調整した半密閉型ホットプレート装置を使用した以外
は、実施例１と同様の操作によりレジストパターンを形
成した。このようにして得られたレジストパターンは、
０．２５μｍのラインアンドスペースが解像され、ブリ
ッジング現象は確認されなかったが、レジストパターン
細りが多く確認され、寸法精度に優れたレジストパター
ンではなく、実用的なものではなかった。

【００１９】

【発明の効果】本発明のレジストパターン形成方法は、
化学増幅型レジストを用いてレジストパターンを形成す
るにあたり、ＰＥＢ処理を相対湿度１〜２０％の条件で
行うことで、レジストパターンの太りや細りがなく、ブ
リッジング現象のない寸法精度、寸法安定性及び断面形
状に優れたレジストパターンを形成でき、今後微細加工
が進む半導体や液晶表示素子などの電子部品製造分野に
おいて有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の手順を示したブロック図

【図２】ＰＥＢ処理を行う加熱装置の断面図

【図３】ブリッジングの模式図

【符号の説明】

１…加熱装置、２…ホットプレート、３…ガスの導入口
兼排気口、４…邪魔板、５…パンチングプレート、６…
プロキシピン、Ｗ…半導体ウェーハＷ（被処理基板）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理基板上に化学増幅型レジスト溶液
を塗布したのち、乾燥させてレジスト膜を形成し、この
レジスト膜に活性線を選択的に照射後、加熱処理を行
い、次いで現像処理を施すレジストパターン形成方法に
おいて、前記加熱処理が相対湿度１〜２０％の条件で行
われるとを特徴とするレジストパターン形成方法。