JPS6384027A

JPS6384027A - レジスト現像方法及びその装置

Info

Publication number: JPS6384027A
Application number: JP22797186A
Authority: JP
Inventors: Chikatoshi Satou; 佐藤　周逸
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-09-29
Filing date: 1986-09-29
Publication date: 1988-04-14

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、レジスト現像方法及びその装置に関するもの
である。

（従来の技術）近年、半導体素子の高集積化に伴い高密度の微細パター
ンを形成する技術が必要になっている。

例えば、半導体装置又は写真印刷の複写パターン、或い
はデジタルオーディオディスクやビデオディスクなどの
光ディスクのピットや溝パターン等多くの分野で高密度
の微細パターンの形成技術が利用されている。

ところで、上述した高密度の微細パターンの形成技術と
しては従来より、フォトリソグラフィを採用する方法が
知られている。これを、半導体装置の回路パターンの形
成に適用した例について以下に詳細に説明する。

まず、半導体基板としてのウェハ等を洗浄した後、この
ウェハ上に光又は電子線等に対して感応性を有するレジ
スト膜（例えばポジ型レジスト膜）を吹付は法、浸漬法
又は回転塗布法等により形成する。つづいて、このレジ
スト膜を約９０℃程度の温度でプリベークした後、所定
のパターンを有するマスクを通して紫外線或いは他の放
射線を照射し露光を行なう。この時、露光部のレジスト
部分が崩壊反応を起こして非露光部との間で現像液に対
する溶解度差が生じる。次いで、露光後のレジスト膜を
例えばアルカリ性の現像液で現像処理することにより露
光部が選択的に溶解除去され、非露光部は溶解せずに残
存される。この後、リンス処理、乾燥処理を施すること
により基板上に所定のレジストパターンが形成される。

なお、光ディスクの露光工程では信号情報に応じて変調
されたレーザ光等をレジスト膜に照射する方法が採用さ
れる。

しかしながら、上記従来の露光後のレジスト膜の現像工
程においてはレジスト膜表面の親水性が充分でないため
、レジスト膜と現像液との濡れ性が悪く、第３図に示す
基板１上に形成されたレジスト膜２と現像液３との接触
角（ｅ）が大きくなる。その結果、現像ムラが発生する
傾向になり、均一な現像（バターニング）が困難となる
問題があった。こうした現像不良は、紫外線感応レジス
ト以外の電子線感応レジスト等においても同様に起こる
。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされた
もので、レジスト膜に対する現像液の濡れ性を良好にし
て、高精度、微細かつ均一なレジストパターンを再現性
よく形成し得るレジスト現像方法及び現像装置を提供し
ようとするものである。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本願節１の発明は、被処理物上の露光されたレジスト膜
をその露光部の現像に必要な濃度より低い濃度に純水で
希釈された現像液にて予備現像処理する工程と、予備現
像後のレジスト膜をその露光部の現像に必要な濃度の現
像液で本現像処理する工程とを具備したことを特徴とす
るレジスト現像方法である。

本願節２の発明は、露光処理されたレジスト膜を存する
被処理物が載置される回転盤と、この回転盤に近接して
配置されたノズルと、このノズルに連結され、レジスト
膜の露光部の現像に必要な濃度より低い濃度に純水で希
釈された現像液を供給する希釈現像液供給手段と、前記
ノズルに連結され、レジスト膜の露光部の現像に必要な
濃度の現像液を供給する現像液供給手段とを具備したこ
とを特徴とするレジスト現像装置である。

本発明方法に使用される被処理物としては、例えば半導
体装置に用いられるシリコンウェハなどの半導体基板、
フォトマスクに用いられる石英ガラスなどのマスク基板
、光ディスクに用いられるガラス基板又はアクリル樹脂
などの合成樹脂基板等を挙げることができる。

本発明方法に使用するレジストとしては、例えば紫外線
感応レジスト、電子線感応レジスト、Ｘ線感応レジスト
等を挙げることができ、そのタイプについてもポジ型、
ネガ型の両方に適用できる。

本発明方法の予備現像及び本現像に使用される現像液は
露光されたレジストの種類により適宜選定すればよく、
例えばアルカリ性現像液、有機溶媒等を挙げることがで
きる。これら予備現像及び本現像は、同一種類の現像液
を使用する。また、予備現像の現像液としては、本現像
に使用されるレジスト膜の露光部の現象に必要な濃度の
現像液を純水で８０〜１７００倍に希釈したものを使用
することが望ましい。この理由は、予備現像の現像液が
本現像の現像液の１７００倍を越える希釈濃度にすると
、予備現像処理後の本現像処理でのレジスト膜と現像液
との接触角が改善されず、均一で高精度の現像（レジス
トパターン形成）が困難となる恐れがある。一方、予備
現像の現像液か本現像の現像液の８０倍未満の希釈濃度
にすると、本現像処理でのレジスト膜と現像液との接触
角が改善されるものの、レジスト膜の露光部の現像が進
行し、本現像後のパターン精度、均一性が低下する恐れ
がある。より好ましくは、前記現像液を純水で１２０〜
３３０倍に希釈した希釈現像液を使用することが望まし
い。

（作用）本発明によれば被処理物上の露光されたレジスト膜をそ
の露光部の現像に必要な濃度より低い濃度に純水で希釈
された現像液にて予備現像処理することによって、その
後の本現像処理において、従来法のように予備現像を経
ずに直接現像液をレジスト膜に接触させる場合に比べて
本現像でのレジスト膜と現像液との接触角を著しく低減
でき、レジスト表面への現像液の親和力を向上できる。

その結果、本現像に際してレジスト膜と現像液との濡れ
状態が非常に良好となるため、被処理物上に均一で高精
度のレジストパターンを形成することができる。なお、
予備現像の現像液は本現像の現像液に比べて充分に濃度
が低いため、予備現像工程で過度に現像が進行すること
なく、本現像工程での現像の不均一化等の悪影響を生じ
ることはない。

［発明の実施例コ以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。

実施例１第１図は、本実施例１に使用されるレジスト現像装置を
示すものであり、図中の１１は上部が解放され、下部に
現像液の排出管１２を有する容器である。この容器１１
の上部には、蓋体１３が着脱可能に設けられている。前
記容器１１内には、図示しないモータにより回転される
回転軸１４によって回転されるターンテーブル１５が配
置されている。また、前記蓋体１３にはノズル１６が挿
着されている。このノズル１６には、現像液貯溜槽１７
が配管１８ａを介して連結されている。この現像液貯溜
槽１７には、例えばメタ珪酸ナトリウムを主剤とする現
像液（東京応化社製商品名：ＤＥ−３の原液を３倍に希
釈した溶液）が収容されている。前記ノズル１６には、
純水貯溜槽１９が配管１８ｂを介して連結されている。

また、前記現像液貯溜槽１７及び純水貯溜槽１９は希釈
混合槽２０に夫々配管１８ｃ、１８ｄを介して連結され
ており、かつ該混合槽２０は前記ノズル１６に配管１８
ｅを介して連結されている。前記各配管１８ａ〜１８ｅ
には、夫々ポンプ２１ａ〜２１ｅ及び電磁弁２２ａ〜２
２ｅが介装されている。更に、前記ノズル１６にはＮ２
ボンベ２３が配管１８ｆを介して連結されており、かつ
該配管１８ｆには電磁弁２２ｆが介装されている。

次に、前述した第１図の現像装置を用いて例えば光ディ
スクの製造に適用されるレジストパターンの形成方法を
説明する。

まず、光学研磨された直径３５０Ｍのガラス基板を界面
活性剤、純水及び宵機溶媒により洗浄した後、ポジ型フ
ォトレジスト（東京応化社製商品名＝ＯＦＰＲ−８００
）をスピンコード法により厚さ１０００Ａ塗布した。つ
づいて、ガラス基板上のフォトレジスト膜をクリーンオ
ーブン中で９０℃、３０分間プリベークした。ひきつづ
き、レジスト膜表面に情報信号に応じて変調されたアル
ゴンレーザ光を照射して露光を行なった。

次いで、露光されたレジスト膜２４を有するガラス基板
２５を第１図のターンテーブル１５上に設置した。つづ
いて、Ｍ　磁弁２２　ａ　ｓ　２２　ｂ　−２２ｅ％　
２２ｆを閉じ、電磁弁２２ｃ、２２ｄを解放し、ポンプ
２１ｃ、２１ｄを作動して現像液貯溜ｈ！ｉ１７の現像
液及び純水貯溜槽１９の純水を現像液：純水の容量比が
３＝５０となるように希釈混合槽２０内に供給し、該混
合＃ｆ！２０内の充分な量の希釈現像液が満たされた後
、ポンプ２１ｃ１２１ｄの作動を停止し、電磁弁２２ｃ
、２２ｄを閉じた。なお、この希釈現像液のｐＨは１０
．５であった。ひきつづき、電磁弁２２ｅを解放した後
、回転軸１４によりターンテーブル１５を５Ｏｒｐｍの
条件で回転させながら、混合槽２０側のポンプ２１ｅを
作動して希釈現像液（現像液の約１６７倍の希釈液）を
ノズル１６に供給し、ターンテーブル１５上の基板２５
に被覆されたレジスト膜２４に希釈現像液をＩ！！／ｆ
ｆｌ１ｎの流量で４５秒間噴射して予備現像処理を行な
った。

次いで、電磁弁２２ｅを閉じ、電磁弁２２ａを解放した
後、ターンテーブル１５を５Ｏｒｐｍの条件で回転させ
ながら、現像液貯溜槽１７側のポンプ２１ａを作動して
現像液をノズル１６に供給し、ターンテーブル１５上の
基板２５に被覆されたレジスト膜２４に現像液を１ノ／
ｍｉｎの流量で４０秒間噴射して本現像処理を行なった
。つづいて、電磁弁２２ａを閉じ、電磁弁２２ｂを解放
した後、ターンテーブル１５を５Ｏｒｐｍの条件で回転
させながら、純水貯溜槽１９側のポンプ２１ｂを作動し
て純水をノズル１６に供給し、ターンテーブル１５上の
基板２５に被覆されたレジスト膜２４に純水をを噴射し
てリンス処理を行なった。この後、電磁弁２２ｂを閉じ
、Ｎ２ボンベ２３側の電磁弁２２ｆを解放してＮ２ガス
をノズル１６に供給し、回転するターンテーブル１５上
の基板２５に被覆されたレジスト膜２４にＮ２を噴射し
て乾燥処理〜　を行なった。この乾燥処理においては、
Ｎ２ガスを噴射せずにターンテーブルを３００ｒｐ１１
１の比較的高速で回転させることによって行なってもよ
い。

参照例１予備現像処理として純水を用いた以外、実施例１と同様
な方法により本現像処理、リンス処理、乾燥処理を行な
った。

参照例２予備現像処理として現像液の約３３倍の希釈現像液を用
いた以外、実施例１と同様な方法により本現像処理、リ
ンス処理、乾燥処理を行なった。

比較例予備現像処理を省略した以外、実施例１と同様方法によ
り本現像処理、リンス処理、乾燥処理を行なった。

実施例２第２図は、本実施例２で使用されるレジスト現像装置を
示すものであり、順々に配列された予備現像槽３１、本
現像槽３２、第１リンス槽３３、第２リンス槽３４及び
蒸気乾燥槽３５を備えている。前記予備現像槽３１内に
は、メタ珪酸ナトリウムを主剤とする現像液（東京応化
社製商品名：ＤＥ−３の原液を３倍に希釈した溶液）を
約１６７倍に希釈した希釈現像液３６が収容されている
。

前記本現像槽３２内には、メタ珪酸ナトリウムを主剤と
する現像液（東京応化社製商品名：　ＤＥ−３の原液を
３倍に希釈した溶液）３７が収容されている。前記第１
リンスＦｆＪ３Ｂ内には、純水３８がオーバーフロされ
ている。前記第２リンス槽３４内には、フレオン１１３
　（ＣＣｌ２Ｆ・ＣＣ１Ｆ２）３９が収容されており、
がっ該フレオン１１３は図示としないフィルタを通して
循環されている。前記蒸気乾燥槽３５内には、フレオン
１１３の蒸気が充満されており、がっ該乾燥ｔ！３５の
底部にはフレオン１１３４０が収容されている。

また、図中の４１は前記各槽３１〜３５の上に沿って移
動すると共に、基板を垂直状態に保持して各槽３１〜３
５上において上下動作する基板支持体である。

次に、前述した第２図の現像装置を用いて例えば光ディ
スクの製造に適用されるレジストパターンの形成方法を
説明する。

まず、実施例１と同様な方法により露光されたレジスト
膜２４を有するガラス基板２５を第２図の基板支持体４
１に垂直した状態で保持した後、支持体４１を予備現像
槽３１上に移動させ、下降させて同現像槽３１内の希釈
現像液３６に６０秒間浸漬し、基板２５表面のレジスト
膜２４を予備現像処理した。つづいて、支持体４１を上
昇させ、本現像槽３２上の移動させた後、下降させて同
現像槽３２内の現像液３７に４０秒間浸漬し、基板２５
表面のレジスト膜２４を本現像処理した。ひきつづき、
支持体４１を上昇させ、第１リンス槽３３上の移動させ
た後、下降させて同リンス槽３３内の純水３８に２１０
秒間浸漬し、基板２５表面のレジスト膜２４をリンス処
理した。更に、支持体４１を上昇させ、第２リンス槽３
４上の移動させた後、下降させて同リンス槽３４内のフ
レオン１１３３９に６０秒間浸漬し、基板２５表面のレ
ジスト膜２４をリンス処理した。最後に、支持体４１を
上昇させ、蒸気乾燥槽３５上の移動させた後、下降させ
て同乾燥槽３５内のフレオン１１３蒸気雰囲気に６０秒
間曝し、基板２５表面のレジスト膜２４を乾燥処理した
。

しかして、本実施例１．２、参照例１．２及び比較例に
おける接触角、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による観察
、及びレジストパターン上にＨｅ−Ｎｅレーザ光を照射
した時に生じる回折光の１次光と０次光の強度比の測定
によってパターン精度を夫々評価した。その結果を下記
第１表に示した。なお、接触角は予備現像処理後のレジ
スト膜と水との接触角より評価した。但し、比較例の場
合には予備現像処理を行なわないため、レジスト膜その
ものと水との接触角を示しである。

第１表上記第１表から明らかなように本実施例１．２では予備
現像処理によってレジスト膜表面が溶液との親和力が高
まり、接触角が小さくなり、濡れ状態が非常に良好とな
るため、本現像処理により均一でかつ高精度のレジスト
パターンを形成できることがわかる。これに対し、参照
例２では予備現像処理により接触角が小さくなり、濡れ
状態が良好になるものの、予備現像処理に用いた希釈現
像液濃度が高い（本現像処理で用いる現像液の希釈度合
が８０倍より低い）ため、本現像処理に入る前にレジス
ト膜の露光部の現像が進行し、パターンサイズが大きく
なり、精度、均一性が共に低下する。参照例１及び比較
例では、接触角が大きく、濡れ状態が悪いため、同一基
板上での現像後のパターンサイズが不均一となる。また
、本実施例１．２を比較した場合、希釈現像液、現像液
等をスプレーでレジスト膜に接触させる第１図図示の現
像装置を使用する実施例１は希釈現像液、現像液等に基
板をデツピングする第２図図示の現像装置を使用する実
施例２に比べてパターン精度の向上効果が高いことがわ
かる。

次に、本実施例１．２、参照例１．２及び比較例におい
てアルゴンレーザ光によりディスク回転数２０ｍ／ｓｅ
ｅ　％ピッチ１．［ｉμｍ、出力１．Ｃ）　ｍ　Ｊ　／
尻の条件で露光した後、既に説明した条件で予備現像処
理、本現像処理等を施してビデオ信号を形成した。つづ
いて、ビデオ信号のレジストパターンが形成された基板
よりニッケルスタンパを作製し、これらスタンパを用い
て射出成形法によりポリメチルメタクリレートの成形を
行なって直径３００Ｍのプラスチックディスクを複製し
た。複製したプラスチックディスクにアルミニウム蒸着
膜を形成して反射膜とし、これを再生してＣ／Ｎ比及び
Ｓ／Ｎ比をＭ１定した。その結果を下記第２表に示した
。

第　　２　　表［発明の効果コ以上詳述した如く、本発明によればレジスト膜に対する
現像液の濡れ性を良好にして、高精度、微細かつ均一な
レジストパターンを再現性よく形成でき、ねひいては半
導体装置の製造、光ディスクの製造等に有効に利用でき
るレジスト現像方法並びにかかる方法を簡便に実施し得
る現像装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１に使用したレジスト現像装置
の概略図、第２図は本発明の実施例２に使用したレジス
ト現像装置の概略図、第３図はレジスト膜と現像液との
接触角を示す概略図てある。１１・・・容器、１５・・・ターンテーブル、１６・・
・ノズル、１７・・・現像液貯溜槽、１９・・・純水貯
溜槽、２０・・・希釈混合槽、２１ａ〜２１ｅ・・・ポ
ンプ、２４・・・レジスト膜、２５・・・ガラス基板、
３１・・・予備現像槽、３２・・・本現イ１′、槽、３
３．３４・・・リンス槽、３５・・・蒸気乾燥槽、３６
・・・予備現像液、３７・・・現像液、４１・・・基板
支持体。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）、被処理物上の露光されたレジスト膜をその露光
部の現像に必要な濃度より低い濃度に純水で希釈された
現像液にて予備現像処理する工程と、予備現像後のレジ
スト膜をその露光部の現像に必要な濃度の現像液で本現
像処理する工程とを具備したことを特徴とするレジスト
現像方法。
（２）、予備現像の現像液として、本現像処理での現像
液を純水で８０〜１７００倍に希釈したものを使用する
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレジスト
現像方法。
（３）、露光処理されたレジスト膜を有する被処理物が
載置される回転盤と、この回転盤に近接して配置された
ノズルと、このノズルに連結され、レジスト膜の露光部
の現像に必要な濃度より低い濃度に純水で希釈された現
像液を供給する希釈現像液供給手段と、前記ノズルに連
結され、レジスト膜の露光部の現像に必要な濃度の現像
液を供給する現像液供給手段とを具備したことを特徴と
するレジスト現像装置。