JPH10228117A - レジストの現像方法およびそれに用いるリンス液 - Google Patents

レジストの現像方法およびそれに用いるリンス液

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JPH10228117A
JPH10228117A JP3087497A JP3087497A JPH10228117A JP H10228117 A JPH10228117 A JP H10228117A JP 3087497 A JP3087497 A JP 3087497A JP 3087497 A JP3087497 A JP 3087497A JP H10228117 A JPH10228117 A JP H10228117A
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JP
Japan
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resist
developing
pattern
rinsing
solvent
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JP3087497A
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Toshiaki Tamamura
敏昭 玉村
Tetsuyoshi Ishii
哲好 石井
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ZEPレジストを用いたパタン形成時に、パ
タンの崩壊を低減させて実質的な解像度を向上させるこ
とができるレジストの現像方法を提供する。 【解決手段】 基板上にZEPレジストまたはバックミ
ンスターフラーレンを添加したナノコンポジットレジス
トを塗布し、ベーキングした後、電子ビーム露光を行
う。次に、基板を現像溶媒中に浸漬して現像を行った
後、パーフルオロペンタン、パーフルオロヘキサン、パ
ーフルオロヘプタン等のパーフルオロカーボン系溶剤を
用いてリンスを行い、現像溶媒を洗い流す。最後に基板
を乾燥させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子線レジストを
用いて微細パタンを形成する際のレジストの現像方法、
および現像時に用いるリンス液に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電子ビーム露光技術はレチクル描画、A
SIC(Application Specific Integrated Circuit )
や超LSI素子のテスト描画、化合物半導体系超高速電
子デバイス用ゲート描画、半導体レーザ用回折格子等に
幅広く用いられている。特に、超LSI加工技術ではパ
タンの微細化に伴い光露光技術は解像度限界に近づきつ
つあり、特に、0.15μm以下のデバイスにおいて、
クリティカルレイヤーと言われている数層については、
電子ビーム露光技術あるいはX線露光技術の採用が本格
的に検討されている。X線露光技術は当面1:1の等倍
マスクの転写が想定されており、この場合、マスク描画
に必要な電子ビーム露光技術には高い解像度と、X線吸
収体となる重原子層を加工するためのドライエッチング
技術が必要になる。
【0003】電子ビーム露光により微細パタンを形成す
る際は、パタンの形状と密度によりポジ型レジストかネ
ガ型レジストを選択する必要があるが、微細化が進むに
従って解像度とドライエッチング耐性に優れたポジ型レ
ジストが必要とされている。例えば、X線露光用マスク
を製造する際には、X線吸収体としてTa(タンタル)
を用いることが有力になりつつあるが、このTaのドラ
イエッチングでは、パタン部分以外の部分に全面Ta層
が露出していると、ドライエッチングに必要なプラズマ
反応種が露出部分で消費されてしまうため、パタン形成
が困難になる。このため、電子ビーム未照射部分のTa
が露出しないようにポジ型電子ビームレジストを使用す
る。このような超微細でドライエッチング加工に用いる
レジスト材料として、近年、α−クロロメタアクリレー
ト−α−メチルスチレン共重合体レジストであるZEP
レジスト(商品名、日本ゼオン製)が使用されるように
なっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記Z
EPレジストは、解像度は充分高いものの、ドライエッ
チング耐性は必ずしも充分でない。このため、膜厚の厚
い超微細パタン、すなわち、アスペクト比(パタンの幅
に対する高さの比)の高い超微細パタンが必要とされて
いる。ところが、ZEPレジストで高アスペクト比の超
微細なライン&スペースパタンを形成すると、現像過程
で隣接するパタン同士がくっついて崩壊する現象が生
じ、これが実際の解像度を制限する要因となっている。
0.15μm以下の超微細なライン&スペースパタンを
形成する際は、通常の現像条件ではそのアスペクト比は
3〜4が限界である。
【0005】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、ZEPレジスト系のポジ型電子線
レジストを用いて超微細パタンを形成する際に、現像過
程でのパタンの崩壊を低減させて実質的な解像度を向上
させることができるレジストの現像方法および現像時に
用いるリンス液を提供することを目的とする。
【0006】
【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、本発明のレジストの現像方法は、現像溶媒を用い
て露光後のレジストを現像する現像工程と、1種または
複数種のリンス液を用いて現像溶媒を洗い流すリンス工
程と、レジストを乾燥させる乾燥工程を有するレジスト
の現像方法において、レジストとして、α−クロロメタ
アクリレート−α−メチルスチレン共重合体からなるレ
ジストまたはそのナノコンポジットレジストを用い、リ
ンス工程において少なくとも最後に用いるリンス液をパ
ーフルオロカーボン系溶剤とすることを特徴とするもの
である。なお、前記パーフルオロカーボン系溶剤を、パ
ーフルオロペンタン、パーフルオロヘキサン、パーフル
オロヘプタンのいずれかとすることが望ましい。
【0007】また、本発明のリンス液は、α−クロロメ
タアクリレート−α−メチルスチレン共重合体からなる
レジストまたはそのナノコンポジットレジストの現像に
用いるものであって、パーフルオロカーボン系溶剤から
なることを特徴とするものである。なお、前記パーフル
オロカーボン系溶剤が、パーフルオロペンタン、パーフ
ルオロヘキサン、パーフルオロヘプタンのいずれかであ
ることが望ましい。
【0008】現像工程でのパタン崩壊に関しては、ポジ
型電子線レジストの一種であるノボラック系レジスト材
料を用いて研究が進められており、現像溶液中ではパタ
ンは解像しているが、その後のリンス工程で用いた溶剤
が乾燥する際の表面張力によりレジストパタンが変形
し、隣のパタンとくっついて崩壊に至ることが既に解明
されている。したがって、ノボラック系レジストの場
合、このパタン崩壊を防ぐために、リンス溶剤である水
に界面活性剤を添加することで溶剤の表面張力を低下さ
せたり(K.Deguchi, K.Miyoshi, T.Ishii and T.Matsud
a ; Jpn.J.Appl.Phys. Vol31,2954,1992)、リンス溶剤
中でフリーズドライする方法(T.Tanaka, M.Morigami,
H.Oizumi and T.Ogawa ; Jpn.J.Appl.Phys. Vol32,583
1,1993 )が提案されている。
【0009】それに対して、ZEPレジストの場合、こ
のパタン崩壊を防ぐような有効な現像方法は開発されて
いなかった。リンス液として必要な基本的条件は、超微
細パタン形成に影響を与えない、すなわち、レジストパ
タンを溶解・膨潤させる程度が低いこと、基板面となる
部分にコンタミネーション等の悪影響を与えないこと、
安全で簡便に取り扱えること、等が挙げられる。そこ
で、本発明者らは、ZEPレジストに対して、この条件
を備え、かつ、低い表面張力を持つリンス液としてパー
フルオロカーボン系溶剤が適切であることを見い出し、
本発明に至った。
【0010】この種のパーフルオロカーボン系溶剤とし
て入手が容易で、しかも、ZEPレジストのリンス液と
して使用できるものに、パーフルオロペンタン、パーフ
ルオロヘキサン、パーフルオロヘプタンの3種類が挙げ
られる。これらの表面張力はいずれも15×10-3N/
mであり、比較的低い表面張力を持つリンス液として用
いられているイソプロピルアルコール(IPA)の表面
張力の約23×10-3N/mと比べてもかなり小さい。
【0011】また、レジストとしては、ZEPレジスト
単体だけでなく、ZEPレジスト中にサブnmの寸法を
有するカーボン粒子を添加したナノコンポジットレジス
トに対して本発明を適用すると、カーボン粒子によりレ
ジストが強化されているため、パタン崩壊を防ぐ効果が
一層大きくなることを見い出した。このようなカーボン
粒子としては、例えばバックミンスターフラーレン(通
称をC60という)が良好な結果を与えるものである。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を説
明する。本実施の形態のレジストの現像方法は、露光後
のレジストを現像溶媒に浸漬することにより現像を行う
現像工程と、現像溶媒を2種のリンス液を用いて洗い流
すリンス工程と、レジストを乾燥させる乾燥工程からな
るものである。
【0013】まず、基板上にZEPレジストまたはバッ
クミンスターフラーレンを添加したナノコンポジットレ
ジストを塗布し、ベーキングした後、所望のパタンの電
子ビーム露光を行う。次に、基板を現像溶媒中に浸漬し
て現像を行った後、リンスを行って現像溶媒を洗い流
す。この際には、まずIPAを用いてリンスを行い、次
いで、パーフルオロペンタン、パーフルオロヘキサン、
パーフルオロヘプタン等のパーフルオロカーボン系溶剤
を用いてリンスを行う。このように2種以上のリンス液
を用いる場合には、少なくとも最後に用いるリンス液を
パーフルオロカーボン系溶剤とすればよい。最後に、レ
ジストを含む基板全体を任意の方法を用いて乾燥させ
る。
【0014】なお、本発明の技術範囲は本実施の形態に
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、上記実施の形態では2種以上のリンス液を用いる場
合を説明したが、パーフルオロカーボン系溶剤の1種の
みを用いてリンスを行ってもよい。また、現像液には種
々のものを用いてよい。
【0015】
【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。 [実施例1]まず、シリコン基板上にレジストZEP−
520(商品名、日本ゼオン製)を0.15μmの膜厚
にスピンコートし、170℃のオーブンで30分間ベー
キングした。その後、電子ビーム露光装置(日本電子製
JBX−5FE)を用いて、40nm周期から120n
m周期まで5nm刻みでライン&スペースパタンを種々
の露光量により基板上の4ヶ所に描画した。そして、こ
の基板をそれぞれ1ヶ所ずつのパターンが入るように4
分割して、ZEPレジストの現像溶媒である酢酸−n−
アミル(ZED−N50(商品名、日本ゼオン製))を
用いて5分間現像した。
【0016】次に、前記基板をIPA中で20秒間リン
スし、その後、(1)パーフルオロペンタン中で10秒
間リンスして窒素ガスを吹き付けて乾燥した試料、
(2)パーフルオロヘキサン中で10秒間リンスして乾
燥した試料、(3)パーフルオロヘプタン中で10秒間
リンスして乾燥した試料、(4)IPAでリンスした
後、直ちに乾燥させた試料、の4種類の試料を作製し
た。
【0017】そして、電子顕微鏡を用いてこれらの試料
の解像性を比較したところ、パーフルオロペンタンでリ
ンスした試料(1)では、120nm周期から75nm
周期のライン&スペースパタンまでが、隣接するパタン
がくっついてパタン崩壊が生じることなく、正常に解像
した。また、パーフルオロヘキサンまたはパーフルオロ
ヘプタンでリンスした試料(2)、(3)では、80n
m周期のライン&スペースパタンまでが正常に解像し
た。これに対して、IPAのみでリンスした試料(4)
では、100nm周期のライン&スペースパタンまでは
正常に解像したが、95nm周期では部分的に隣接する
パタン同士がくっついている個所があり、完全に解像し
ていなかった。
【0018】[実施例2]まず、シリコン基板上に、レ
ジストZEP−520にバックミンスターフラーレン
(C60、東京化成製)をレジスト高分子の重量に対し
て10重量%添加したナノコンポジットレジストを0.
15μmの膜厚にスピンコートし、170℃のオーブン
で30分間ベーキングした。その後、電子ビーム露光装
置(日本電子製JBX−5FE)を用いて、40nm周
期から120nm周期まで5nm刻みでライン&スペー
スパタンを種々の露光量により基板上の4ヶ所に描画し
た。そして、この基板をそれぞれ1ヶ所ずつのパターン
が入るように4分割して、ZEPレジストの現像溶媒で
ある酢酸−n−アミル(ZED−N50(商品名、日本
ゼオン製))を用いて5分間現像した。
【0019】次に、前記基板をIPA中で20秒間リン
スし、その後、(1)パーフルオロペンタン中で10秒
間リンスして窒素ガスを吹き付けて乾燥した試料、
(2)パーフルオロヘキサン中で10秒間リンスして乾
燥した試料、(3)パーフルオロヘプタン中で10秒間
リンスして乾燥した試料、(4)IPAでリンスした
後、直ちに乾燥させた試料、の4種類を作製した。
【0020】そして、電子顕微鏡を用いてこれらの試料
の解像性を比較したところ、パーフルオロペンタンでリ
ンスした試料(1)では、120nm周期から55nm
周期のライン&スペースパタンまでが、隣接するパタン
がくっついてパタン崩壊が生じることなく、正常に解像
した。また、パーフルオロヘキサンまたはパーフルオロ
ヘプタンでリンスした試料(2)、(3)では、60n
m周期のライン&スペースパタンまでが正常に解像し
た。これに対して、IPAのみでリンスした試料(4)
では、80nm周期のライン&スペースパタンまでは正
常に解像したが、75nm周期では部分的に隣接するパ
タン同士がくっついている個所があり、完全に解像して
いなかった。
【0021】実施例1、2の結果から、現像後にIPA
のみでリンスした場合に比べて、IPAリンス後にパー
フルオロペンタン、パーフルオロヘキサン、パーフルオ
ロヘプタンのパーフルオロカーボン系溶剤によるリンス
を行った場合、解像度が向上することが明らかに実証さ
れた。また、ナノコンポジットレジストに対してこの現
像方法を適用すると、解像度がより向上することが実証
された。
【0022】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、ZEPレジストの極微細領域での現像過程に基
づくパタンの崩壊を防止し、実質的な解像度を向上させ
ることができる。その結果、超LSI製造やこれに用い
るX線露光用マスク製造、微細回折格子等の光学部品製
造に大きな効果が得られる。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 現像溶媒を用いて露光後のレジストを現
    像する現像工程と、1種または複数種のリンス液を用い
    て前記現像溶媒を洗い流すリンス工程と、前記レジスト
    を乾燥させる乾燥工程を有するレジストの現像方法にお
    いて、 前記レジストとして、α−クロロメタアクリレート−α
    −メチルスチレン共重合体からなるレジストまたはその
    ナノコンポジットレジストを用い、前記リンス工程にお
    いて少なくとも最後に用いるリンス液をパーフルオロカ
    ーボン系溶剤とすることを特徴とするレジストの現像方
    法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のレジストの現像方法に
    おいて、 前記パーフルオロカーボン系溶剤を、パーフルオロペン
    タン、パーフルオロヘキサン、パーフルオロヘプタンの
    いずれかとすることを特徴とするレジストの現像方法。
  3. 【請求項3】 α−クロロメタアクリレート−α−メチ
    ルスチレン共重合体からなるレジストまたはそのナノコ
    ンポジットレジストの現像に用いるものであり、パーフ
    ルオロカーボン系溶剤からなることを特徴とするリンス
    液。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載のリンス液において、 前記パーフルオロカーボン系溶剤が、パーフルオロペン
    タン、パーフルオロヘキサン、パーフルオロヘプタンの
    いずれかであることを特徴とするリンス液。
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