JPS6230322A - フオトレジストパタ−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） この発明は半導体装置等の製造に用いられる、微細加工
用のフォトレジストパターンの形成方法に関する。

（従来の技術） 従来、微細加工用のフォトレジストパターンの形成のた
めの転写装置として、主として高解像力が得られる点及
び位置合わせ精度が良い点から縮小型転写装置が用いら
れてきている。この縮小型転写装置の光源として、主と
して光学系での吸収が少なく高出力が得られるという観
点から、近紫外線領域のｇ線が最つども期待されている
。

ところで、近紫外線を用いるリングラフィ用のポジ型レ
ジストとしては解像力及び耐ドライエツチング性の観点
から、ノボラックとジアジドの感光剤を混合したものが
用いられ、また、ネガ型レジストとしてはビニルフェノ
ールとビスアジドの混合物があり、これはｉ線（３６５
ｎｍ）では高感度のレジストである（例えば、文献：　
「応用物理Ｊ　５４（２）　（１９８５）ｐ１３３）。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、縮小型転写装置の光源として持とも期待
されているｇ線（４３６ｎｍ）の光に対しては、前述の
ネガ型レジストの感度は低く、これがため、ｇ線ではポ
ジ型のパターンの形成は出来ても、ネガ型のパターンの
形成は困難であるという問題点があった。

また、同一のレジストを用いて、ネガとポジのパターン
を現像液を変えることのみで形成することが出来れば、
フォトレジストパターンに応じてネガ型又はポジ型のパ
ターンの形成し易い方法を選択出来るので、デバイス製
造上のメリットが大きい。

従って、この発明の目的は、同一のレジストを用い、ネ
ガ型又はポジ型の現像液を使い分けて、それぞれネガ型
パターン又はポジ型パターンを形成出来るようにしたフ
ォト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） この目的に達成を図るため、この発明においては次のよ
うな手段を取る。

先ず、基板又はその他の下地上に、フォトレジスト皮膜
として、ノボラックのナフトキノンジアジドスルホン酸
エステルの皮膜を形成する。

その後、この皮膜に対し転写しようとするパターンのフ
ォトマスクを介して３００〜４５０ｎｍの近紫外線を照
射して露光する。

この場合、３００ｎｍ以下の光であるとネガ型パターン
は形成することが出来るが、ポジ型パターンは形成する
ことが出来なし、また、４５０ｎｍ以上の光であるとレ
ジストが感光しないので、」二連したような波畏領域の
光を用いる。

その後、ネガ型パターンを形成しようとする場合には、
この照射済み皮膜をネガ型現像液で現像を行う。或いは
又、ポジ型パターンを形成しようとする場合には、この
照射済み皮膜を、ポジ型現像液を用いて現像する。

このような処理工程を経て、下地上に所望のネガ型又は
ポジ型フォトマスクパターンを形成することが出来る。

この発明の実施に当り、ネガ型現像液を無極性溶媒の現
像液とするのが好適である。或い又ネガ型現像液をこの
無極性溶媒と、シクロヘキサン、ｎ−ヘキサン及び石油
エーテルから選ばれた一種又は二種以上のものとの混合
液から成る現像液とするのが好適である。

さらに、この発明の好適実施例においては、無Ｊｌ［［
モノクロルベンゼン、キシレン、トルエン及びベンゼン
から選ばれた一種又は二種以上のものから成る溶媒とす
ることが出来る。

又、ポジ型現像液をアルコール類、酢醜エステル類及び
アルキルケトン類から選ばれた一種又は二種以上のもの
から成る現像液とするのが好適である。

（作用） このように、この発明では、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フォトレジストとして用
い、これに近紫外線を照射して露光を行い、この露光済
みレジストに対してネガ又はポジ型の現像液を、形成し
ようとするパターンに応じて、選択使用することが出来
る。

従って、この方法は、高集積化したＬＳＩ又はその他の
微細加工、に使用して極めて有益である。

（実施例） 以下、この発明の実施例につき説明する。

尚、以下に説明する実施例は単なる一例であって、ここ
に説明される具体的な材料、数値等はこれに限定される
ものではなく、他の材料、数値等で置き換えても同様な
効果を達成することが出来ることを理解されたい。

支鳳］」 下地としてＳｉウェハを用意する。フォトレジストとし
てノボラックのナフトキノンスジアジドスルホン酸エス
テル（以下、ＬＭＲ−ＵＶと称することもある）を用い
、このＬＭＲ−ＵＶをメチルセルソルブアセテートに１
０〜４０重量％溶解させ、然る後、この溶液を０．２ｇ
ｍのフィルタで濾過し、Ｓｉウェハ上に厚み約１ｐｍで
塗布した。

次に、このＬＭＲ−ＵＶのレジスト皮膜を有するＳｉウ
ェハを７０℃の温度で、約３０分間ベーキングした後、
このＬＭＲ−ＵＶのレジスト皮膜に対して、３５０Ｗの
水銀ランプのｇ線を光源とする１１５縮小型転写装置（
ＮＡ：０．３５）で、所望のパターンを有するフォトマ
スクを介して、露光を行った。この露光時の一回照射の
ドーズ時間を４５０ｍ５ｅｃとした。

この露光後、下地に形成された露光済みレジスト皮膜を
、１００’（！程度の温度で、約３０分間ベーキングを
行い、続いて現像を行った。

この現像は、先ず、現像液として体積比でモノクロルベ
ンゼン１ｏに対してシクロヘキサン１゜５の混合溶液を
用い、温度２３℃で５０秒間行った。その結果、ネガ型
パターンが得られ、走査型電子顕微鏡による観察から０
．８μｍのラインアンドスペースまで解像されることが
確認された。

次に、同一の露光済みレジスト皮膜に対し、体積比で酢
酸イソアミルｌに対してイソプロピルアルコール１の混
合溶液を用い、２３℃で３０秒間現像を行ったところ、
ポジ型のパターンが得られた。同様に走査型電子顕微鏡
で観察したところ、０．７ｐｍのラインアンドスペース
まで解像されることが確認された。

実」Ｕ殊Ｊ この実施例では、実施例Ｉと同様にフォトレジスト皮膜
の形成から露光まで行って得られた露光済みレジスト皮
膜に対して次のような現像液及び現像条件を用いてそれ
ぞれ現像を行った。

■酢酸イソブコビル１に対してイソプロピルアルコール
１．５（体積比）の混合現像液温度２３℃及び現像時間
２０秒 ■メチルイソブチルケトン１に対してイソプロピルアル
コール２（体積比）の混合現像液温度２３°Ｃ及び現像
時間２５秒 ■酢酸インアミル１に対してｎ−ブチルアルコール１．
５（体積比）の混合現像液 温度２３℃及び現像時間３０秒 これらのいづれの場合であっても、ポジ型パターンが得
られた。

支立皇Ｊ この実施例では、実施例Ｉと同様にフォトレジスト皮膜
の形成を行い、２５０ＷのＨｇランプを用いてコンタク
ト露光を行った。露光Ｐ間は１０秒とした。然る後、温
度１００℃で３０分間の加熱を行った後現像液として、
モノクロルベンゼンｌに対してイソプロピルアルコール
１．５（体積比）の混合液を用いて、温度２３℃で５０
秒間現像を行ったところ、ネガ型パターンが得られた。

このパターンを走査型電子顕微鏡で観察したところ、０
．５ｇｍのラインアンドスペースが得られたことが確認
された。

また、同様に露光済みのフォトレジスト皮膜を酢酸イソ
アルミ１に対してイソプロピルアルコール１（体積比）
を用いて、温度２３°Ｃで３０秒間現像したところ、ポ
ジパターンが得られ、０．５ｇｍのラインアンドスペー
スが解像されたことが確認された。

之較］ ＡＺ−１３５０Ｊ　（シラプレー社製フォトレジスト）
をＩｇｍの厚みにＳｉウェハ上に塗布してレジスト皮膜
を形成し、次に、上述した実施例Ｉの場合と同様の露光
を行った。

次に、ＡＺ現像液を体積比で１：１に水で希釈して、露
光済みのレジストの現像を行ったところ、温度２３℃で
２０秒間でポジ型パターンが形成出来た。このレジスト
パターンを観察したところ、１．０ｇｍのラインアンド
スペースが得られていることが確認された。

次に、同一の露光条件の試料をモノクロルベンゼンで現
像したところ、温度２３℃で２分間現像をおこなてもパ
ターンは全く現れなかった。

又、同一露光条件の試料を体積比で酢酸インアミルｌに
対してイソプロピルアルコールｌの混合現像液を用いて
、温度２３℃で、現像を行ったところ、パターンは現れ
なかた。又、このレジスト皮膜に対し、酢酸イソアミル
のみで現像を行ったところ、ウェハ全面にわたりレジス
トが溶解してしまい、パターンは形成出来なかった。

上述した実施例及び比較例から、ノボラックのナフトキ
ノジアジドスルホン酸エステル（ＬＭＲ−ＵＶ）の皮膜
を近紫外線を用いて露光し、この露光済みレジストに対
する現像液の選択によりネガ又はポジとなるのは次のよ
うに考えられる。

ＬＭＲ−ＵＶのキノンジアジド基は近紫外線により分解
し、カルボン酸となる。これにより、ＬＭＲ−ＵＶの極
性が発生し、無極性溶媒であるモノクロルベンゼンでは
光があたり極性が大きくなったところが溶解せず、ネガ
のパターンを形成する。

一方、極性溶媒を用いると、光があたって極性の大きく
なったところのみ溶解し、ポジのパターンを形成する。

そして、比較例で示した様に、ノボラックとナフトキノ
ンジアジドの混合物であるＡＺ−１３５０Ｊは、光照射
によるナフトキノンジアジドからカルボン酸への変化は
ＬＭＲ−ＵＶと同様であるが、このレジストの全体的な
極性の変化は小さいと考えられる。実際、この極性の差
を利用したレジストのパターン形成は出来ない。

この発明は上述した実施例にのみ限定されるものではな
いこと明らかである０例えば、現像液として、上述した
種類のもの以外にも好適な現像液がある０例えば、ポジ
型現像液としては、極性が大きければよく、メタノール
、イソプロピルアルコール及び又はその他のアルコール
類、酢酸イソアミル及び又はその他の酢酸エステル類、
メチルブチルケトン及び又はその他のアルキルケトン類
、或いは、その他任意の現像液を用いることが出来る。

また、これらアルコール類、酢酸エステル類、アルキル
ケトン類から得らばれた一種又は二種類以上ものから成
る混合溶液を現像液として用いることが出来る。

さらに、ネガ型現像液としては、モノクロルベンゼン、
キシレン、トルエン、ベンゼン、ジクロルベンゼン、ト
リクロルエチレン又はその他の任意好適な無極性溶媒を
現像液とすることが出来ると共に、これら無極性溶媒の
一種又は二種以上と、シクロへ午サン、ｎ−ヘキサン、
石油エーテル及びその他の好適溶媒から選ばれた一種又
は二種以上のものとの混合溶液を現像液とじうろことも
出来る。

（発明の効果） 上述した説明からも明らかなように、この発明のフォト
レジストパターンの形成方法によれば、フォトレジスト
として、ノボラックのナフトキノンジアジドスルホン酸
エステルを用い、これに３００〜４５０ｎｍの近紫外線
を照射することにより、現像液の選択のみで、ポジ型又
はネガ型パターンを形成することが出来る。

従って、この発明は微細加工を必要とする高集積化した
ＬＳＩ等の製造に好適である。

特許出願人　　　　沖電気工業株式会社同　　　　　上
　　　　冨士薬品工業株式会社手続補正書 昭和６０年８月２８日

Claims (4)

【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
   ホン酸エステルの皮膜を形成する工程と、 該皮膜に対しフォトマスクを介して３００〜４５０ｎｍ
   の近紫外線を照射する工程と、 照射済み皮膜をネガ型現像液及びポジ型現像液のいづれ
   か一方の現像液を用いて現像する工程とを有することを
   特徴とするフォトレジストパターンの形成方法。
2. （２）ネガ型現像液を無極性溶媒の現像液又は該無極性
   溶媒と、シクロヘキサン、ｎ−ヘキサン及び石油エーテ
   ルから選ばれた一種又は二種以上のものとの混合液から
   成る現像液とすることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のフォトレジストパターンの形成方法。
3. （３）無極性溶媒をモノクロルベンゼン、キシレン、ト
   ルエン及びベンゼンから選ばれた一種又は二種以上のも
   のから成る溶媒とすることを特徴とする特許請求の範囲
   第２項記載のフォトレジストパターンの形成方法。
4. （４）ポジ型現像液をアルコール類、酢酸エステル類及
   びアルキルケトン類から選ばれた一種以上のものから成
   る現像液とすることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のフォトレジストパターンの形成方法。