JPS62297843A - ネガ型レジストパターン形成方法 - 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】 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） この発明は半導体装置等の製造に用いられるネガ型レジ
ストパターンの形成方法に関するもので、特に、サブミ
クロンオーダーの微細加工に用いて好適なネガ型レジス
トパターン形成方法に関するものである。

（従来の技術） 近年、半導体装置の高集積化に伴ないこれら装置の製造
を可能にするため、微細なパターンを形成することが出
来る技術が要求されてきている。

係る要請に答える技術としてはホトリソグラフィ、Ｘ線
リソグラフィ及び電子線リソグラフィというような各種
のものが提案されている。これら各リングラフィ技術は
露光技術、エツチング技術、レジスト材料等の種々の要
素の集積されたものであり、これらのどれも微細パター
ンを得るためには重要なものであるが、これらの中で特
にレジストはパターンの解像力や製造工程中のスループ
ットの高低に大きく影９するため、所望とする微細パタ
ーンを得るための大きな要因の一つとなる。従って、性
能の優れた新規なレジストの開発が従来から精力的に進
められている。

この出願に係る出願人も新規なレジストとじてノボラッ
クのナフトキノンジアジドスルホン酸エステル（以下、
ＬＭＲと略称する。）から成るレジストを例えば特開昭
５９−１４６０４７号公報、特開昭５９−１８１５３５
号公報に提案してきた。このＬＭＲは電子線や遠紫外線
に対して高感度なものであり、ＰＭＭＡ　（ポリメチル
メタクリレート）の１０倍以上の感度を有し、然もドラ
イエツチング耐性に優れたものであり、約２００℃のベ
ーキング温度でもレジストパターンにダレが生じること
がないものである。又、上述の公報の方法によれば露光
済みのレジストの現像を酢酸エステル又はアルキルケト
ン系溶剤を現像液として行なっており、このようにして
得られたレジストパターンはサブミクロンオーダーの微
細パターン形成を充分性ない得るものであった。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述したＬＭＲを３５０〜４５０ｎｍの
紫外線によって露光した場合、上述した酢酸エステル又
はアルキルケトン系の現像液−では露光済みＬＭＲの現
像をｒ・°なうことが出来ず、これがため、所望とする
ネガ型レジストパターンを得ることが出来ないという問
題点があった。従フて、サブミクロンオーダーのパター
ン形成が可能と期待され３５０〜４５０ｎｍの波長の光
を用いている光学的ステッパーをＬＭＲのパターニング
に使用することが出来ないことになる。

この発明の目的は、上述した問題点を除去して、３５０
〜４５０ｎｍの光で露光されたＬＭＲであっても所望と
するレジストパターンを得ることが出来ると共に、遠紫
外線や電子線によって露光された場合であっても所望と
するレジストパターンを従来と同様に得ることが出来る
ようなネガ型レジストパターンの形成方法を提供するこ
とにある。

（問題点を解決するための手段） この目的の達成を図るため、この発明のネガ型レジスト
パターン形成方法は、下地上にノボラックのナフトキノ
ンジアジドスルホン酸エステルを塗布してレジスト層を
形成する工程と、前述のレジスト層を紫外線又は電離放
射線で露光する工程と、前述の露光済みレジスト層を水
に浸漬した後有機溶媒を含む溶液で現像する工程とを含
むことを特徴とする。

この発明の実施に当り、前述の有機溶媒として極性の弱
い有機溶媒であるモノクロルベンゼン、アルキルベンゼ
ン、塩素化アルカン、塩素化アルケン等を用いるのが好
適である。

さらに、ネガ型レジストパターンを形成するに当り、露
光後にベーキングを行なう場合であれば、このベーキン
グ後であって現像前にレジスト層を水に浸漬するのが好
適である。

（作用）〜 この発明のネガ型レジストパターンの形成方法では現像
液をモノクロルベンゼン等の極性の弱い有機溶媒を含む
ものとしてあり、さらに、露光済みのレジスト層をこの
現像液で現像を行なう前に水に浸漬させている。この現
像液はＬＭＲの、紫外線や遠紫外線や電芝放射線で露光
された部分を不溶化し露光されなかった部分は溶解する
ので所望とする現像を行なうことが出来る。

さらに、定かではないが露光済みのレジスト層を水中に
現像前に浸漬させることによってＬＭＲの皮膜の歪が緩
和されるものと思われ、後述する実験結果からも明らか
なように、厚い膜厚に形成したＬＭＲであってもこのＬ
ＭＲにクラックを生じさせることなく所望とする現像が
行なわれる。

（実施例） 以下、この発明の実施例につき説明する。しかしながら
、以下に述べるこの発明の説明をこの発明の範囲内の好
ましい特定の装置、数埴的条件等で説明しているが、こ
れらは単なる例示にすぎず、この発明はこれら装置、条
件のみに限定されるものでないこと明らかである。

以下、第１図（Ａ）〜（Ｃ）を参照してこの発明のレジ
ストパターン形成方法につき説明する。

尚、これらの図はレジストパターンの形成進度に応じウ
ェハの断面をそれぞれ表わしたものである。

大１１に１ 先ず、ＬＭＲをメチルセルソルブアセテート（ＭＣＡ）
に対して２５重量％溶解させ、この溶液を０．２μｍの
孔を有するフィルタでろ過してレジスト溶液を調製した
。尚、ＭＣＡにＬＭＲを溶解させる量はＭＣＡに対して
１０〜４０重量％の範囲が好適であり、このような場合
にＬＭＲの良好な皮膜が得られる。

下地としての例えばシリコン基板１１を複数用意しこれ
らシリコン基板を二つのグループに分けた。一方のグル
ープのシリコン基板上にはスピンコーティング法によっ
て上述のレジスト溶液を塗布し１．５μｍの膜厚のレジ
スト層１３をそれぞれ形成し、他方のグループのシリコ
ン基板上には同法によって１．０μｍの膜厚のレジスト
層１３をそれぞれ形成した（第１図（Ａ）参照。）。ホ
ットプレートを用いこれらのシリコン基板に対し９０℃
の温度で６０秒間ブリベータを行なった。次に、１１５
．ｖｉ小投影型７ラー（す（ＮＡ＝０．３５）を用い所
定のマスクを介しｇ線（波長が４３５．８ｎｍのもの）
の光２１で各シリコン基板１１のレジスト層１３に対し
て選択的に露光を行なった（第１図（Ｂ）参照。）。尚
、この露光をドーズ量を１５０ｍＪ／ｃｍ２として行な
った。次に、ホットプレートを用いこのシリコン基板に
対してこの場合１１０℃の温度で６０秒間ベーキングを
行なった。尚、露光を単一な波長を有する光で行なった
場合には露光後のベーキングを行なった方が好ましく、
これによって定在波のレジスト層に及ぼすＬ９が軽減さ
れる。尚、このベーキング温度はレジストパターンの設
計に応じ適正な値に変更する。又、多波長を用いて露光
を行なうような場合はベーキングを行なわなくとも良い
場合もあり、このベーキングの有無はレジストパターン
の設計に応じ変更すれば良い。

この発明のレジストパターン形成方法は、このようなベ
ーキング行なう場合はベーキング終了後又、行なわない
場合は露光終了後であフてかつ現像を行なう前に露光済
みレジスト層を水中に浸漬する工程を含んでいる。この
実施例の場合水温を３２℃の温度に保っである水槽中に
、露光及びベーキングの終了した各シリコン基板を２分
間それぞれ浸漬した後、窒素（Ｎ２）ブロアーにて各シ
リコン基板をそれぞれ乾燥させた。次に、有機溶媒を含
む現像液としてこの実施例の場合モノクロルベンゼンの
ように極性の弱い有機溶媒を含むものとし、例えばモノ
クロルベンゼン１０に対してシクロヘキサン１．５（体
積比）の混合溶液とした現像液を用い、これによって、
レジスト膜厚を１．０μｍに形成したものに対しては４
０秒間、レジスト膜厚を１．５μｍに形成したものに対
しては６０秒間の現像時間で現像をそれぞれ行ない、レ
ジスト層の未露光部分を除去した。又、現像の終了した
ものに対しシクロヘキサンでそれぞれ１０秒間リンスを
行なった。このようにして形成した各シリコン基板のレ
ジストパターン１３ａ（第１図（Ｃ）参照。）を走査型
電子顕微鏡（ＳＥＭ）でそれぞれ観察したところ、いず
れも０．７μｍの抜きパターンが解像されており、又、
レジスト膜厚を１．０μｍとしたものも１．５μｍとし
たものも抜きパターンの周辺にクラックの発生は認めら
れなかった。

尚、露光済みレジスト層を浸漬させる水の温度を１０〜
４０℃の温度範囲とするのが好適であり、４０℃より高
い水温の場合は浸漬処理を行なってもパターン周辺のク
ラックの発生を抑えることが出来なかった。又、浸漬時
間は長い程効果が大きいが１〜５分程度の時間であれば
クラックの発生を防止出来ることが分った。

又、有機溶媒をクロルベンゼン以外の他の好適な有機溶
媒、例えばアルキルベンゼン、或いはジクロロメタン等
の塩素化アルカン、或いはトリクロルエチレン等の塩素
化アルケンとした場合であっても実施例と同様な効果を
期待することが出来る。

ｍ双胴 露光の終了した後にレジスト層を水に浸漬することは行
なわないこととし、それ以外は実施例１と同様にレジス
ト層の形成、露光前ベーキング、露光、露光後ベーキン
グ及び現像を行なった。

このようにして形成した比較例の各シリコン基板のレジ
ストパターンをＳＥＭでそれぞれ観察したところ、いず
れも０．７μｍの抜パターンが解像されてはいたが、レ
ジスト膜厚を１６５μｍとしたものでは抜きパターンの
周辺にクラックの発生が認められた。一方、１．０μｍ
としたものでは抜パターンの周辺にはクラックの発生は
認められなかった。

又、実施例１のようなレジストパターン形成方法におい
て、露光を電離放射線を用いて行なった場合には実施例
１と同様な所望のレジストパターンを得ることが出来た
が、比較例と同様な形成方法で得たレジストパターンは
比較例と同様ＬＭＲの膜厚が厚い場合にクラックの発生
が認められた。

（発明の効果） 上述した説明からも明らかなように、この発明のレジス
トパターン形成方法によれば、ＬＭＲを以って構成した
レジスト層の現像液としてモノクロルベンゼン等の極性
の弱い有機溶媒を含むものを用いているので、電離放射
線、遠紫外線のような高エネルギー源により露光された
ＬＭＲだけでなく、波長３５０〜４５０ｎｍのような長
波長領域の紫外線で露光されたＬＭＲについても現像す
ることが出来、かつ、何れの場合であっても所望とする
レジストパターンを得ることが出来た。

さらに、露光済みレジスト層を現像する前に水に浸漬さ
せることによってＬＭＲの膜厚が厚い場合であってもＬ
ＭＲにクランクを発生させることなくレジストパターン
を得ることが出来た。

従って、優れたレジストであるＬＭＲを露光源の波長に
制約されることなく、さらに、厚い膜厚のレジスト層を
必要とする場合であっても微細パターン形成に利用する
ことが出来る。

さらに、この発明のネガ型レジストパターン形成方法は
、新規な設備等を用意する必要がないため、製造コスト
を高めてしまうような心配も全くなくこの点においても
工業的価値の非常に大きなものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）〜（Ｃ）はこの発明のネガ型レジストパタ
ーン形成方法の説明に供するレジストパターンの形成工
程図である。 １１・・・下地（シリコン基板） １３−−−−−レジスト層（ＬＭＲ） １３ａ　・・・レジストのパターン ２１−・・紫外線又は電離放射線。 特許出願人　　　　沖電気工業株式会社特許出願人　　
　　冨士薬品工業株式会社この登日月の末が型はストバ
２−ン形戒万シ五４児明図第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）下地上にノボラックのナフトキノンジアジドスル
   ホン酸エステルを塗布してレジスト層を形成する工程と
   、 前記レジスト層を紫外線又は電離放射線で露光する工程
   と、 露光済みレジスト層を水に浸漬した後有機溶媒を含む溶
   液で現像する工程と を含むことを特徴とするネガ型レジストパターン形成方
   法。
2. （２）前記有機溶媒をモノクロルベンゼンとしたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のネガ型レジスト
   パターン形成方法。