JPS62215266A - レジストパタ−ンの形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ポジ型ホトレジストを用いて、レジストパタ
ーンを形成する方法の改良に関するものである。

さらに詳しくいえば、本発明はポジ型ホトレジストを用
いてレジストパターンを形成する際に現像処理で下地基
板上に発生するスカムな除去し、レジストパターンの解
像性を向上させる方法に関するものである。

従来の技術 最近、感光性樹脂を利用して、半導体集積回路素子、集
積回路製造用マスク、プリント配線板、印刷版などを製
造する方法が広く行われるようになってきたが、これら
の方法においては、下地基板の加工を必要とする部分以
外をホトレジストで被覆し、そのホトレジストをマスク
として下地基板を選択的にエツチング、拡散などの処理
に付する手段がとられている。

ところで、このホトレジストには、画像形成露光に際し
、露光部が溶剤に可溶化するポジ型と、露光部が溶剤に
不溶化するネガ型とがあり、前者のポジ型ホトレジスト
の代表的なものとして、被膜形成物質であるアルカリ可
溶性ノボラック樹脂と光分解剤とから成る組成物がある
。この組成物を用いた場合には、アルカリ水溶液を用い
て現像する必要があるが、金属イオンの存在は、半導体
素子の特性に悪影響を与えるので、半導体素子関係の製
造の際の現像液としては、通常、テトラメチルアンモニ
ウムヒドロキシドやコリンのような金属イオンを含まな
い有機塩基の水溶液が用いられている。

他方、半導体集積回路の小型化、精密化に伴い、レジス
トパターンに対する解像力向上の要求は急速に高まり、
最近ではサブミクロンオーダーの解像力が必要とされる
ようになってきた。そして、特に１声付近の窓あけパタ
ーンやコンタクトホールを形成する場合には、解像性や
生産工程における歩留りは、現像処理によって犬きく左
右されることが知られているため、これまで、使用する
現像液や処理方法についての多くの研究がなされている
が、いまだに十分満足できる結果は得られていない。こ
のパターン形成時の解像性低下の原因の１つに、現像処
理後のパターン端部と下地基板との境界部にレジスト残
渣（以下、「スカム」という）が付着し、パターン形状
をそこなうことが挙げられる。

このようなスカムを除去し、解像性を改良するために、
これまで酸素プラズマ処理を付加的に行うことが提案さ
れているが（Ｓ、Ｍ、　工ｒｖｉｎｇ；５ｏｌｉｄ　５
ｔａｔｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、　Ｖｏｌ、１４．　
Ｎａ６（１９７１）４７　）、これらの方法は、制御が
困難であり、場合によっては、むしろパターン形状をい
っそうそこなうおそれがある上に、微細なコンタクトホ
ールなどの製造の場合には、均一な除去が行えないとい
う欠点がある。このため、半導体素子を用いる電子工業
分野においては、簡単な処理で、高い解像性のレジスト
パターンを得る方法の出現が強く要望されている。

発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、ポジ型ホトレジストを用いて下地基板
上にレジストパターンを形成するに肖り、パターンの特
性、形状をそこなうことなく、簡単な処理で高い解像性
のレジストパターンを与えることができる方法を提供す
ることである。

問題点を解決するための手段 本発明者らは、ポジ型ホトレジストを用いてレジストパ
ターンを形成させる際に、特に微細な窓あけパターン部
やコンタクトホール部においても高い解像性を与えうる
ような方法を開発するために、鋭意研究を重ねた結果、
現像した後、第四級アンモニウムヒドロキシド水溶液及
び該水溶液と相溶性の有機溶剤との混合物で処理すると
、パターン形状をそこなうことなく、スカムな除去する
ことができ、高い解像性のレジストパターンが得られる
ことを見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至っ
た。

すなわち、本発明に従えば、下地基板上に設けたポジ型
ホトレジスト層に画像形成露光を施したのち、現像液を
用いて可溶化した部分を除去し、さらに第四級アンモニ
ウムヒドロキシド水溶液と可溶性有機溶剤との混合物で
後処理することにより、高い解像性をもつレジストパタ
ーンを形成することができる。

本発明方法において、基板上に設けるポジ型ホトレジス
ト層の種類には≧特に制限はなく、通常使用されている
ポジ型ホトレジストの中から任意に選ぶことができるが
、好ましいものとしては、感光性物質がキノンジアジド
基含有化合物、例えばオルトベンゾキノンジアジド、オ
ルトナフトキノンジアジド、オルトアントラキノンジア
ジドなどのキノンレアシト類のスルホン酸とフェノール
性水酸基又はアミン基を有する化合物とを部分若しくは
完全エステル化、又は部分若しくは完全アミド化したも
のが挙げられる。

前記のフェノール性水酸基又はアミン基を有する化合物
としては、例えば２，３．４−　）リヒドロキシベンゾ
フェノンや２　、２’、　４　、４’−テトラヒドロキ
シベンゾフェノンなどのポリヒドロキシベンゾフェノン
、あるいは没食子酸アルキル、没食子酸アリール、フェ
ノール、ｐ−メトキシフェノール、ジメチルフェノール
、ヒ骨゛ロキノン、ビスフェノールＡ、す７）−ル、ピ
ロカテコール、ピロガロール、ピロガロールモノメチル
エーテル、ピロガロール−１，３−ジメチルエーテル、
没食子酸、水酸基を一部残しエステル化又はエーテル化
された没食子酸、アニリン、ｐ−アミノジフェニルアミ
ンなどが挙げられる。

また、とのポジ型ホトレジストに配合される被膜形成物
質としては、例えばフェノールやクレゾールなどとアル
デヒド類とから得られるノボラック樹脂、アクリル樹脂
、ポリビニルアルコール、ポリビニルアルキルエーテル
、スチレンとアクリル酸との共重合体、ヒドロキシスチ
レンの重合体、ポリビニルヒドロキシベンゾエート、ポ
リビニルヒドロキシベンザルなどのアルカリ可溶性樹脂
が有効である。

とのポジ型ホトレジストは、適癌な溶剤に前記の感光性
物質及び被膜形成物質を溶解し、溶液の形で用いるのが
有利である。

このような溶剤の例としては、アセトン、メチルエチル
ケトン、シクロヘキサノン、イソアミルケトンなどのケ
トン類：エチレングリコール、エチレングリコールモノ
アセテート、ジエチレングリコール又はジエチレングリ
コールモノアセテートのモノメチルエーテル、モノエチ
ルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテ
ル又はモノフェニルエーテルなどの多価アルコール類及
びその誘導体ニジオキサンのような環式エーテル類：及
び酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル
類を挙げることができる。これらは単独で用いてもよい
し、また２種以上混合して用いてもよい。

下地基板上にポジ型ホトレジスト層を設けるには、シリ
コンウエノ・−のような基板」二に、スピンナー、ドク
ターナイフなどを用いて前記の溶液を一定の厚さで塗布
し、乾燥する。次いで、画像形成露光を行うが、これは
、ホトレジストが感光し、可溶化するのに適した活性光
線、例えば低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、ア
ーク灯、キセノンランプなどを光源とする活性光線を、
所定のマスクを介して照射するか、あるいは電子線で所
要のパターンを走査することによって行われる。

次に、このようにして画像形成露光したホトレジストを
現像するには、通常のポジ型ホトレジストの現像に使用
されている現像液の中から適宜選択した現像液を用い、
露光により可溶化した部分を溶解除去する。この現像液
としては、テトラアルキルアンモニウムヒドロキシド、
トリアルキル（ヒドロキシアルキル）アンモニウムヒド
ロキシドのような第四級アンモニウムヒドロキシドを２
〜７重量重量制合で含有する水溶液が好ましい。

特に好適な現像液は、テトラメチルアンモニウムヒドロ
キシド、トリメチル（ヒドロキシエチル）アンモニウム
ヒドロキシドの水溶液である。

本発明方法において、現像した後で、スカムを除去する
ために行う後処理は、第四級アンモニウムヒドロキシド
水溶液及び該水溶液と相溶性の有機溶剤との混合物を用
いて現像後のレジストパターンを洗浄することによって
行われる。この際に用いる第四級アンモニウムヒドロキ
シドとしては、例えばテトラメチルアンモニウムヒドロ
キシド、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、トリ
メチルエチルアンモニウムヒドロキシド、ジメチルジエ
チルアンモニウムヒドロキシド、トリメチル（ヒドロキ
シエチル）アンモニウムヒドロキシド、ジメチルジ（ヒ
ドロキシエチル）アンモニウムヒドロキシドなどを挙げ
ることができる。これらは、単独で用いてもよいし、２
種以上組み合わせて用いてもよい。

これらの第四級アンモニウムヒドロキシドは、濃度０．
５〜１．５重量係、好ましくは０．７〜１．３重量係の
水溶液として用いられる。

他方、この第四級アンモニウムヒドロキシド水溶液と混
合して用いる水溶液と相溶性の有機溶剤の例としては、
エタノール、グロパノール、インプロパツール、エチレ
ングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコール
モノエチルエーテル、エチレングリコールモツプチルエ
ーテル、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサ
ノン、シクロペンタノン、エチレングリコールモノメチ
ルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエテル
エーテルアセテートなどを挙げることができる。

これらの有機溶剤は、前記の第四級アンモニウムヒドロ
キシド水溶液に対し、５〜３０重量係、好ましくは１０
〜２０重量％の割合で混合して用いられる。

本発明方法における現像処理及び第四級アンモニウムヒ
ドロキシド水溶液及び該水溶液と相溶性の有機溶剤との
混合物による後処理は、通常の現像工程で用いられてい
る手段、例えば浸せき法、スプレー法、パドル法などを
用いて行うことができる。

実施例 次に実施例により本発明をさらに詳細に説明する。

実施例 ポジ型ホトレジストとして○ＦＰＲ−５００（東京応化
工業社製）を使用し、これをシリコンウェハー上に膜厚
が１．６μｍになるように塗布したのち、ホットプレー
トにより１１０°Ｃ１９０秒間乾燥した。

次いで、縮小投影型露光装置４８００　ＤＳＷ　（ＧＯ
Ａ社製）を用いて画像形成露光した。次いで、現像液と
して、２゜３８重量％テトラメチルアンモニウムヒドロ
キシド水溶液を使用して現像処理したのち、１．３重量
係テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液にイン
プロビルアルコール１５重ｉ％を添加した混合物を使用
して後処理した。

このようにしてそれぞれの処理時間を変えて処理したの
ち純水によりリンス処理を行い、こうして得られたレジ
ストパターンにおけるスカム残りの有無を観察した結果
を次表に示す。

また、比較のため現像処理しただけの場合、後処理した
だけの場合の結果も示した。

表中の感度及びスカム残存状態は、以下のようにして評
価した。

（り感度；パターンを忠実に再現して画像を形成するに
要する最短露光時間（ｍ、５ｅｅ）。

（２）スカム残存状態；１μｍの窓あけパターン部を電
子顕微鏡で観察した結果について 次のランクで評価した。

○　全くスカムが認められない。

△　少量のスカムが認められる。

×　多量のスカムが認められる。

発明の効果 本発明方法によると、ポジ型ホトレジストを用いて所要
のレジストパターンを製造する際に、単に現像処理後、
第四級アンモニウムヒドロキシド水溶液及び該水溶液と
相溶性の有機溶剤との混合物で後処理するという簡単な
操作を行うだけで、スカムを除去することができ、寸法
精度の向上したレジストパターンを得ることができるの
で、従来の方法では、忠実な形状のパターンを得ること
が困難であった。微細な窓あけパターン部やコンタクト
ホール部も高い寸法精度で製造することができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　下地基板上に設けたポジ型ホトレジスト層に画像形
   成露光を施したのち、現像液を用いて可溶化した部分を
   除去し、さらに第四級アンモニウムヒドロキシド水溶液
   及び該水溶液と相溶性の有機溶剤との混合物で後処理す
   ることを特徴とするレジストパターンの形成方法。