JPS63182817A - 現像処理方法 - 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］ この発明はりソグラフイ技術さらには半導体製造プロセ
スにおけるホトレジストの現像処理に適用して特に有効
な技術に関するもので、例えば、有機アルカリ現像液を
用いて現像処理を行なう場合に利用して有効な技術に関
する。

［従来の技術］ ホトレジストパターンは、半導体基板上にホトレジスト
を塗布した後、露光、現像といった工程を経ることによ
って形成される。近年、半導体集積回路の高集積化に伴
うパターンの寸法精度に対する要求が厳しくなっている
。

そのため、精度の高いパターンを得ることが可能なレジ
スト材料や現像液を使用することが必要である。そこで
従来は、例えば、ネガ型レジストよりもコントラストが
高いとされるポジ型レジストの現像処理において、リン
酸ナトリウムや水酸化ナトリウムなどの無機アルカリ現
像液が用いられていた（日経マグロウヒル社が昭和６０
年６月２０日発行のｒＭＯ８ＬＳＩ製造技術」第１５２
頁参照）。

このように無機アルカリ現像液を用いて現像処理を行な
えば、高い寸法のパターンの形成が実現できるという利
点があるものの、ＭＯＳプロセスでは、酸化シリコン（
Ｓｉｎ、）中の拡散速度が速いナトリウムイオンＮａ＋
等の存在が素子特性劣化の主要因となってしまうという
欠点がある。

そこで、無機アルカリ現像液にかわって、テトラメチル
アンモニウム塩（（ＣＨ３）、Ｎ０Ｈ）水溶液（有機ア
ルカリ現像液）を用いて現像処理を行なう方法がある（
日経マグロウヒル社が昭和６０年６月２０日発行（７）
ｒＭＯ８ＬｓＩ製造技術」第１５２頁参照）。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記したような有機アルカリ現像液を用
いて現像処理を行なうと、第２図（Ａ）に示すレジスト
パターン２３の急峻な断面側壁部が現像液によって溶か
されて第２図（Ａ″）のパターン２３′のように断面側
壁の傾斜がなだらかにされてしまう、そして、このパタ
ーン２３′をマスクとして、例えば反応性イオンエツチ
ング法によってアルミニウム層の選択除去処理を行なう
と、イオンによる物理的なスパッタエツチングによって
第２図（Ｂ′）のようにレジスト２３′の断面側壁部が
侵食されてしまう、その結果、アルミニウム層２２の除
去されるべきでない部分ａが除去されてしまう。そのた
め、精度の高いパターンを得ることができないという問
題点があった。

本発明の目的は、素子特性に悪影響を与えることなく高
い寸法精度のパターン形成が可能な現像処理方法を提供
することにある。

この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴に
ついては、本明細書の記述および添附図面から明らかに
なるであろう。

［問題点を解決するための手段］ 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、有機アルカリ現像液としてのテトラメチルア
ンモニウム塩水溶液に一対の電極を挿入して直流電圧を
印加し、その陽極側の溶液中で半導体基板表面のホトレ
ジストの現像処理を行なうようにするものである。。

［作用］ 上記した手段によれば、パターンとして残される未露光
部のレジストを溶解させるテトラメチルアンモニウムイ
オンが陰極側に移動して排除され。

現像処理が行なわれる陽極側にはテトラメチルアンモニ
ウムイオンが比較的少なくされると共に、現像処理がナ
トリウムイオン等の酸化シリコン（Ｓｉｎ２）中の拡散
速度の速いイオンの存在しないという条件のもとで行な
え、断面側壁部が急峻なレジストパターンが形成される
ことにより、素子特性に悪影響を与えることなく高い寸
法精度のパターンを形成するという上記目的を達成する
ことができる。

［実施例］ 、第１図（ａ）に本発明が適用されるホトレジスト処理
装置における現像処理部の正面図を示す。

電解槽１内には、有機ア！レカリ現像液としてテトラメ
チルアンモニウム塩（（ＣＨａ　）　４　Ｎ　ＯＨ：以
下Ｒ４ＮＯＨと記す）水溶液が入れられている。

Ｒ，Ｎ　ＯＨ水溶液内には、一対の白金電極２．３が挿
入されている。白金電極２，３は、直流電源４に接続さ
れ、電解は、白金電極２．３がそれぞれ陽極および陰極
になるように電圧が印加されて行なわれる。　　　　　
　　　　・ 電解が開始されると、図示のように水酸化物イオ：１０
Ｈ−が白金電極（陽極）２に、Ｒ４Ｎ＋（テトラメチル
アンモニウムイオン）が白金電極（陰極）３に移動され
る。

第１図（ｂ）は、横軸として、電解槽１の白金電極２に
近い側の側壁を原点として底面に沿った位置座標Ｘをと
り、縦軸にイオン濃度をとった場合の電解槽１内におけ
る原点０からの位置χとイオン濃度との関係を示すもの
である。

同図において、（Ａ）で示される曲線は、水酸化物イオ
ンＯＨ−の濃度分布を示す曲線であり、（Ｂ）はＲ４Ｎ
＋の濃度分布を示す曲線である。

ここで、Ｒ，Ｎ＋のイオン濃度曲線（Ｂ）に着目すると
、電解槽１内の位置χｉより左側の領域（斜線で示す）
、すなわち、陽極に近い側の領域では、ポジ型レジスト
の未露光部分を溶解してしまうＲ４Ｎ″″の存在量が陰
極側の領域に比べて少なく、はぼ一定になっている。そ
こで、複数の工程を施して、シリコン酸化膜等の絶縁層
２１やアルミニウム層２２、レジスト２３をウェーハ２
０上に形成した後、露光したものを、上記斜線領域（現
像処理領域５）に浸漬させて現像処理を行えば、Ｒ４Ｎ
＋の存在量が少ないため、第２図（Ａ）に示すような断
面側壁部がほとんど侵食されないレジストパターン２３
を得ることができる。

次に、レジストパターン２３をマスクとして、例えば、
加工精度の良い反応性イオンエツチング（以下、ＲＩＥ
エツチングと称する）によってアルミニウム層２２の不
要な部分を除去する。ＲＩＥエツチングは、平行平板型
の電極間に印加されろ高周波電力によってエツチングガ
スをプラズマ化して活性な反応種やイオンなどを形成す
ると共に、半導体ウェーハなどの試料が載置される電極
とプラズマとの間の発生される自己バイアスによってプ
ラズマ中のイオンを加速して試料に入射させて行う、こ
のような反応性イオンエツチング方法は、化学的エツチ
ング及び、物理的エツチングを併用したものであり、イ
オン衝撃などに起因して、化学的エツチングを主体とす
るものに比較して選択比が低くされると共に、異方性が
大きくされる。そのため、第２図（Ｂ）の点線で囲まれ
た領域すは侵食されるものの、レジスト２３の断面側壁
部はほとんど侵食されない、つまり、残されるべき、ア
ルミニウム層２２は、レジスト２３によって保護されて
いるので除去される心配はない。

一方、従来の現像方法によって得られたレジストパター
ン２３′をマスクとしてエツチング処理を行うと、第２
図（Ｂ′）に示すように、レジストの断面側壁部Ｃが除
去されてしまうので、アルミニウム層２２の必要な部分
ａまでもが除去されてしまう。

上記実施例では、有機アルカリ現像液としてのテトラメ
チルアンモニウム塩水溶液に一対の電極を挿入して直流
電圧を印加し、その陽極側の溶液中で基板表面のホトレ
ジストの現像処理を行なうようにしたことより、パター
ンとして残される未露光部のレジストを溶解させるテト
ラメチルアンモニウムイオンが陰極側に移動して排除さ
れ、現像処理が行なわれる陽極側にはテトラメチルアン
モニウムイオンが比較的少なくされると共に、現像処理
がナトリウムイオン等の酸化シリコン（Ｓｉ０２）中の
拡散速度の速いイオンの存在しないという条件のもとで
行え、断面側壁部が急峻なレジストパターンが形成され
るという作用により。

素子特性に悪影響を与えることなく精度の高いパターン
を形成できるという効果が得られる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その婆旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。例えば、上記実施例では
、有機アルカリ現像液としてテトラメチルアンモニウム
塩水溶液を用いているが、テトラエチルアンモニウム塩
水溶液を用いてもよい。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である現像処理に適用した
場合について説明したが、それに限定されるものではな
く、電解質溶液との反応を利用した処理であって、上記
溶液中の陽イオンもしくは陰イオンの存在が好ましくな
い処理一般に適用できる。

［発明の効果］ 本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである
。

すなわち、半導体製造プロセスにおけるホトレジストの
現像処理において、有機アルカリ現像液としてのテトラ
メチルアンモニウム塩水溶液に一対の電極を挿入して直
流電圧を印加し、その陽極側の溶液中で基板表面のホト
レジストの現像処理を行なうようにしたので、側壁部が
ほとんど侵食されないレジストパターンが得られる。そ
のため、そのレジストパターンをマスクとしてエツチン
グを行うことによって、寸法精度の高いパターンを得る
ことができる。その結果、微細加工が要求されるＶＬＳ
Ｉの製造が容易に、しかも高い精度のもとで行える。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は、本発明が適用されるホトレジスト処理
装置における現像処理部の正面図。 第１図（ｂ）は、第１図（ａ）における電解槽内の水酸
化物イオンとテトラメチルアンモニウムイオンのイオン
濃度分布図、 第２図（Ａ）は１本発明による現像処理を行なった場合
に得られるレジストパターンの断面図、第２図（Ｂ）は
、本発明による現像処理を行なった場合に得られたレジ
ストパターンをマスクとしてエツチング処理を行った場
合に形成されるパターンの断面図。 第２図（Ａ′）は、従来の現像処理を行った場合に得ら
れるレジストパターンの断面図。 第２図（Ｂ′）は、従来の現像処理によって得られたレ
ジストパターンをマスクとしてエツチング処理を行った
場合に形成されるパターンの断面図である。 １・・・・電解槽、２，３・・・・白金電極、４・・・
・直流電源、５・・・・現像処理領域、２０・・・・ウ
ェーハ、２１・・・・絶縁膜、２２・・・・アルミニウ
ム層、２３・・・・レジスト。 第　　１　　図 ＜ｂ） 図面のｔＩｔｉ！）＋ 第　　２　　図　　　　　第　　３　　同第　　４　　
図　　　　　第　　５　　図手続補正帯（絋） 昭和　６〜４月２０日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、有機アルカリ現像液に一対の電極を挿入して直流電
   圧を印加し、その陽極側の溶液中に、表面にホトレジス
   ト被膜が形成され、かつその被膜に対する露光処理がな
   された基板を浸漬させて、現像処理を行なうようにした
   ことを特徴とする現像処理方法。 ２、上記有機アルカリ現像液は、テトラメチルアンモニ
   ウム塩水溶液であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の現像処理方法。 ３、上記ホトレジスト被膜に対する現像処理方法は、こ
   れにより得られるレジストパターンが反応性イオンエッ
   チングを行うための耐エッチングマスクとなるパターン
   を形成するための処理であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の現像処理方法。