JPS6247125A - 半導体装置の製造方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 ポジ型レジスト用現像液を改良することによってレジス
トパターンの特性を改良するものである。

〔発明の技術的背景〕

最近の半導体素子は超ＬＳＩに代表されるように高集積
化ならびに高機能化が図られているので、微細パターン
を精度良く形成することが求められている。

この微細パターンの形成には多くの技術的要因が関与す
るが、その−翼を荷う露光方式としてはステップ＆リピ
ート方式ならびにプロジエクシミン方式が知られており
、これに付属する技術である現像方法としては浸漬法、
シャワ法及びスプレ法が使用されている。浸漬法とは半
導体ウェーハに塗布したレジストをプリベーグ処理して
含有水分等を揮散すると共に半導体ウェーハとの密着性
を良好にしてから露光しそのロット囃位を冶具に収納し
て現像液に浸漬し洗滌、乾燥ならびにベーキング処理に
よりレジストパターンを得ている。

こ才しに対してスプレ法では回転軸内に減圧機構と連通
ずる機構を持つ回転板に半導体ウェーハを固定し、これ
に対向して配置するノズルにより現像液を噴霧する。こ
のノズルは短かくかつ細長い先端部分があり、この細長
い部分に現像液注入管を接続し、更にこの先端部分に連
続して形成した管体から流速の大きいＮ２ガスを流入す
ることによって噴霧状の現像液と廻転する感光したレジ
ストを反応させる。洗滌は別のノズルから得られる純水
によって実施し、又乾燥はこの廻転体の回転によって達
成される。一方、連続シャワ方式にあってはノズル機構
だけがスプレ法と異なり、このノズル先端に対向して配
置した壁面に、現像液をスプレ法より低圧で吹き付ける
方式が採用されている。

このようにスプレ法及びシャワ法は現像、洗滌ならびに
乾燥を同一の場所で実施可能であるのに対して浸漬法は
夫々登別の位置に設置した装置に頼らざるを得ない。

ご多聞に漏れず自動化の要求が強まっている現像］−程
ではスプレ法及びシャワ法が脚光を浴びる方向にある。

〔背景技術の問題点〕

先ず今後記載するレジスト残膜率及びレジスト感度につ
いて説明する。所定のレジストを半導体ウェーハに塗布
しプリベーク処理を行い、その終Ｙ時のレジスト残膜厚
をＴ、とし、露光現像後のこの未露光部の膜厚をＴＲと
しその比ＴＲ／１”Ｏをレジスト残膜率とし、その良否
としては未露光部の残膜率８０％程度を「悪い」、未露
光部の残膜率９０％以１−を「良いＪとする。

レジスト感度はマスクのパターン寸法と転写されるレジ
ストパターン寸法が同しになるのに必要な露光量６であ
る。

ところで、半導体基板に形成したいわゆるフィールド酸
化膜にポジ型レジスト０ＦＰＲ−８００Ｃ（東京応化型
）を塗布し、これをプロジェクションアライナで露光後
連続シャワ方式によるコリン引、像液で処理し、このレ
ジストパターンのＳ　ＥＭ写真の一部を写生して第３図
に示すが、この露光量は８０ｍ、ｉ／’ｃＪである（ｍ
ｊ　：ミリジュール）。この写生したレジストは未露光
部を示しており、その下地はフィールド酸化膜であり、
更にこの未露光部は所定の間隔でフィールド酸化膜上に
配置される。この未露光部の残膜率は８０％程度であり
、かつその頂面はゆるやかな勾配が形成されていること
が明らかである。即ち未露光部のレジストが減小し過ぎ
ているため急峻なプロファイルが得られておらず。

これは現像液コリンによる未露光部と露光部の溶解速度
の差が不充分なためと想定される。

次にフィールド酸化膜に他のポジ型レジスト０ＦＰＲ−
５０００（東京応化型）を被着後前述のようにプロジェ
クションアライナで露光後コリン現像液によって連続シ
ャワ方式で現像して得たレジストパターンのＳＥＭ写真
の一部を写生し第４図に示したが、この場合の露光量は
４０ｍｊである。このレジスト未露光部は残膜率も良い
レジストプロファイルも良好であるが、この未露光部底
部にはいわゆる「裾引き」現象が発生しているのが明ら
かである。尚、何れも連続シャワ方式での処理例を示し
たがスプレ方式でも同様な現象が得られる。

〔発明の目的〕

本発明は」−記コリン現像液の難点を除去した新規な半
導体装置の製造方法を提供するものである。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために、ポジ型レジストの現像液と
して陽イオン系界面活性剤と水溶性非イオン系界面活性
剤の少くとも一方をコリンに含有させ、その含有量とし
て前者を０．０００１〜０．００５重鼠％後者を０．０
０１〜０．０５重量％とする手法を採用した。この現像
液を利用して連続シャワ方式ならびにスプレ方式により
ポジ型レジストを現像処理するとこれら界面活性剤無添
加のコリンで処理したものに比べて良好なレジストパタ
ーンが得られる事実に基づき本発明を完成した。この界
面活性剤の数値限定根拠として前記下限より含有量が少
ない場合その効果が発揮されず、その上限を超えると露
光量が界面活性剤無添加のコリンによる露光量の２倍を
超えて露光時間が長くなり生産性が低下するため削除し
た。

尚陽イオン系界面活性剤の最適添加量は０．００１重量
％乃至０．００３重量％であり、水溶性非イオン系界面
活性剤にあっては０．０１重量％〜０．０４重量％であ
る。

尚シャワ法としては一定の時間連続的に現像液と被現像
物を接触させる連続法と、この一定時間を区分した単位
時間に現像液と被現像物を接触させる工程を繰返してこ
の一定時間で現像処理する間歇法があるが、本発明はこ
の連続法に適用可能である。

〔発明の実施例〕

第１図乃至第２図により本発明を詳述する。

シリコン半導体基板にフィールド絶縁膜として通常は熱
酸化法により形成する珪素酸化物を被覆し、必要な際に
はプラズマＣ’ＩＪ　Ｄ　（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏ
ｕｒ　Ｉ）ｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により窒化珪素層を
堆積後ここにポジ型レジスト０ＦＩ）Ｒ−８００Ｃ（東
京応化製）八を１．５μｍ被着する。これとは別にポジ
型レジスト０Ｆｌ）Ｒ−５０００（東京応化製）Ｂを］
、５μｍ被着したシリコン半導体基板を用意する。

−・方コリン現像液としては陽イオン系界面活性剤Ｔｅ
ｘａｎｏｌ　Ｒ−５（８本乳化剤社製）を０．００２重
量％をコリン溶液に添加したもの（イ）と、水溶性非イ
オン系界面活性剤としてＮｅｗｃｏｌ、　７２３　（日
本乳化剤社製）　０．０４重量％添加した現像液（ロ）
を用意する。

ここで適用可能な界面活性剤を列記する。陽イオン系と
してはＴｅｘａｎｏｌ　Ｒ−５（日本乳化剤社製）、コ
ータミン２４Ｐ及びホトシンＢＢ（いずれも花王アトラ
ス社製）、水溶性非イオン系としてはＮｏｖｃｏ１７２
３．５６９Ｅ、５６５（いずれも「１本乳化剤社製）、
エマルゲンＡ−５００（花王アトラス社製）であり、コ
リン分子式は （：Ｈ。

■ （ＣｒＴ３−Ｎ−ＣＨ２−ＣＩＩ２−ＯＴＴ）”　ＯＨ
−■ ＣＨ３ である。

フィールド酸化膜にポジレジストＡ、Ｂを１．５μｒｎ
被着したシリコン半導体基板をプロジェクションアライ
ナで露光し、コリン現像液（イ）でポジレジスｌ−Ａを
、（ロ）でポジレジストＢを連続シャツ方式で現像した
。この結果得られたレジストパターンの未露光部のＳＥ
Ｍ写真を撮りその一部を写生して第１図及び第２図に示
すが、夫々の露光址は１３０ｍｊ／ｆｆｌ、　８０ｍｊ
／ｃｄである。

この第１図及び第２図はいずれもレジストのプロファイ
ルが急峻であり良好なパターンが得られていることが判
るし、第２図では第４図に示した裾引きが消滅している
。

図示しないが、両活性剤即ち陽イオン界面活性剤と水溶
性非イオン系界面活性剤を前述の数値範回内でコリン溶
液に含有しても第１〜２図と同様な結果が得られたこと
を付記する。

〔発明の効果〕

本発明ではポジ型レジスト用コリン現像液に陽イオン系
界面活性剤ならびに水溶性非イオン系界面活性剤を規定
址含有させると、シャツ法もしくはスプレ法による現像
でもレジスト感度の低下を最小限におさえ、レジストプ
ロファイルを急峻に形成可能となる外、パターン寸法の
バラツキを小にして尚かつ裾引きが解消される。従って
微細パターンが形成可能となる。

更に、残膜率の良いレジストでは水溶性非イオン系界面
活性剤だけを添加して「裾引き」を解消して現像の均一
性を向上させる等ポジ型レジストの特徴に応じて界面活
性剤の種類ならびに数値限定範囲内で濃度を変えること
が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明を適用して得られるレジスト
パターンのＳＥＭ写真の一部を写生した図、第３図と第
４図は従来例によるレジスト感度一部のＳＥＭ写真の一
部を写生した図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シャワ方式及びスプレ方式でポジ型レジストパターンを
   コリンで現像するに当り、０．０００１〜０．００５重
   量％の陽イオン系界面活性剤を含むコリン溶液及び０．
   ００１〜０．０５重量％の水溶性非イオン系界面活性剤
   を含むコリン溶液からなるグループから選定した少くと
   も一方の現像液を適用することを特徴とする半導体装置
   の製造方法。