JPH0368951A - フォトレジスト現像液およびパターン形成方法 - Google Patents
フォトレジスト現像液およびパターン形成方法Info
- Publication number
- JPH0368951A JPH0368951A JP1204616A JP20461689A JPH0368951A JP H0368951 A JPH0368951 A JP H0368951A JP 1204616 A JP1204616 A JP 1204616A JP 20461689 A JP20461689 A JP 20461689A JP H0368951 A JPH0368951 A JP H0368951A
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- JP
- Japan
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- developer
- pattern
- resist
- phenol resin
- dimer
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- Pending
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
フォトレジスト現像液、特に半導体製造工程における微
細パターン形成技術におけるパターン形成に使用される
フォトレジストを現像する現像液およびパターン形成方
法に関し、 フォトレジストパターンの現像において、当該パターン
の疎密にかかわらず現像した後においてパターンサイズ
の寸法が一定して得られる如きポジ型フォトレジストの
ための現像液を提供することを目的とし、 ポジ型フォトレジストの現像液中に、フェノール樹脂、
そのモノマーまたはダイマー、オリゴマーを含むことを
特徴とする現像液、およびポジ型フォトレジストの現像
において、フェノール樹脂、そのモノマーまたはダイマ
ー、オリゴマーを含む現像液をパドル現像処理によって
使用することを特徴とするポジ型フォトレジストのパタ
ーン形成方法を含み構成する。
細パターン形成技術におけるパターン形成に使用される
フォトレジストを現像する現像液およびパターン形成方
法に関し、 フォトレジストパターンの現像において、当該パターン
の疎密にかかわらず現像した後においてパターンサイズ
の寸法が一定して得られる如きポジ型フォトレジストの
ための現像液を提供することを目的とし、 ポジ型フォトレジストの現像液中に、フェノール樹脂、
そのモノマーまたはダイマー、オリゴマーを含むことを
特徴とする現像液、およびポジ型フォトレジストの現像
において、フェノール樹脂、そのモノマーまたはダイマ
ー、オリゴマーを含む現像液をパドル現像処理によって
使用することを特徴とするポジ型フォトレジストのパタ
ーン形成方法を含み構成する。
［産業上の利用分野］
本発明はフォトレジスト現像液、特に半導体製造工程に
おける微細パターン形成技術におけるパターン形成に使
用されるフォトレジストを現像する現像液およびパター
ン形成方法に関する。
おける微細パターン形成技術におけるパターン形成に使
用されるフォトレジストを現像する現像液およびパター
ン形成方法に関する。
近年の半導体の高集積化、高速度化に伴ない、その回路
を形成するパターンの寸法精度は非常にきびしいものが
要求されている。そのため、回路寸法を決定するりソゲ
ラフイエ程（微細パターン形成工程）では、あらゆるパ
ターンサイズで、かつ、パターンの密度に関係なく設計
通りにパターンを形成する必要がある。例えばアルミニ
ウムの配線を形成する場合、アルミニウムの厚さが一定
としてパターン幅が変動するとそれに応じて同配線の断
面積が変化し、そのことは抵抗値の変動をもたらす。し
たがって、エツチングに用いるフォトレジストの寸法の
制御がきわめて重要な問題となる。
を形成するパターンの寸法精度は非常にきびしいものが
要求されている。そのため、回路寸法を決定するりソゲ
ラフイエ程（微細パターン形成工程）では、あらゆるパ
ターンサイズで、かつ、パターンの密度に関係なく設計
通りにパターンを形成する必要がある。例えばアルミニ
ウムの配線を形成する場合、アルミニウムの厚さが一定
としてパターン幅が変動するとそれに応じて同配線の断
面積が変化し、そのことは抵抗値の変動をもたらす。し
たがって、エツチングに用いるフォトレジストの寸法の
制御がきわめて重要な問題となる。
従来のりソゲラフイエ程では、パターン形成材料として
ノボラック系ポジ型フォトレジストを基板上に塗布した
ものを縮小投影露光装置（ステッパー）にて露光し、そ
の後現像液（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサ
イド水溶液）にて現像を行ないパターンを形成していた
。この現像液は の構造式のもので、その２．３８ｗｔ％（重量パーセン
ト）溶液は、東京応化（株）の商品名ＮＭＤ−３として
市販されている。
ノボラック系ポジ型フォトレジストを基板上に塗布した
ものを縮小投影露光装置（ステッパー）にて露光し、そ
の後現像液（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサ
イド水溶液）にて現像を行ないパターンを形成していた
。この現像液は の構造式のもので、その２．３８ｗｔ％（重量パーセン
ト）溶液は、東京応化（株）の商品名ＮＭＤ−３として
市販されている。
ところが従来方法でパターンを形成した場合、設計上で
は同一パターンサイズであるにもかかわらず、パターン
の密度によって形成されるパターンの寸法が異なるとい
う問題を生していた。例えば１即のパターンが５ｍ＋ｎ
角の領域内にラインアンドスペースの繰り返しパターン
として形成されている場合（密パターン）に比べて、５
本捏度のラインアンドスペースが孤立して存在している
場合（疎パターン）では、得られる寸法が約０．１四（
パターンサイズの約１／１０）も細くなってしまうとい
う問題である。
は同一パターンサイズであるにもかかわらず、パターン
の密度によって形成されるパターンの寸法が異なるとい
う問題を生していた。例えば１即のパターンが５ｍ＋ｎ
角の領域内にラインアンドスペースの繰り返しパターン
として形成されている場合（密パターン）に比べて、５
本捏度のラインアンドスペースが孤立して存在している
場合（疎パターン）では、得られる寸法が約０．１四（
パターンサイズの約１／１０）も細くなってしまうとい
う問題である。
そこで本発明は、フォトレジストパターンの現像におい
て、当該パターンの疎密にかかわらず現像した後におい
てパターンサイズの寸法が一定して得られる如きポジ型
フォトレジストのための現像液を提供することを目的と
する。
て、当該パターンの疎密にかかわらず現像した後におい
てパターンサイズの寸法が一定して得られる如きポジ型
フォトレジストのための現像液を提供することを目的と
する。
上記課題は、ポジ型フォトレジストの現像液中に、フェ
ノール樹脂、そのモノマーまたはダイマ、オリゴマーを
含むことを特徴とする現像液、およびポジ型フォトレジ
ストの現像において、フェノール樹脂、そのモノマーま
たはダイマー、オリゴマーを含む現像液をパドル現像処
理によって使用することを特徴とするポジ型フォトレジ
ストのパターン形成方法によって解決される。
ノール樹脂、そのモノマーまたはダイマ、オリゴマーを
含むことを特徴とする現像液、およびポジ型フォトレジ
ストの現像において、フェノール樹脂、そのモノマーま
たはダイマー、オリゴマーを含む現像液をパドル現像処
理によって使用することを特徴とするポジ型フォトレジ
ストのパターン形成方法によって解決される。
本発明者は、前述の問題点を解決するにあたり、まず次
のような予備実験を行なった。
のような予備実験を行なった。
５１のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド２
．３８％現像液（前記した商品名ＮＭＤ−３なる現像液
）にてウェハ処理枚数に対する感度の依存性を調査した
。そのために、水槽に前記の量の当該現像液を入れ、い
わゆるデイツプ処理でウェハを１枚ずつ浸して実験をし
た。その結果を第１図に示す。
．３８％現像液（前記した商品名ＮＭＤ−３なる現像液
）にてウェハ処理枚数に対する感度の依存性を調査した
。そのために、水槽に前記の量の当該現像液を入れ、い
わゆるデイツプ処理でウェハを１枚ずつ浸して実験をし
た。その結果を第１図に示す。
この実験では、水槽に５１の前記した現像液を入れ、１
枚ずつウェハをこの現像液に浸すいわゆるデイツプ処理
をなし、この実験中現像液はそのままにして、入れ替え
たりその他の物質を添加するようなことはしなかった。
枚ずつウェハをこの現像液に浸すいわゆるデイツプ処理
をなし、この実験中現像液はそのままにして、入れ替え
たりその他の物質を添加するようなことはしなかった。
第１図では横軸にウェハ処理枚数をとり、縦軸に感度を
（ｍＪ／ｃｍ”ｌでとった。この感度を第２図を参照す
ると基板（ウェハ）１１上にポジ型フォトレジスト１２
（以下には単にレジストという。）を塗布し、マスク１
３を通して光（ｈν）１４を露光する。
（ｍＪ／ｃｍ”ｌでとった。この感度を第２図を参照す
ると基板（ウェハ）１１上にポジ型フォトレジスト１２
（以下には単にレジストという。）を塗布し、マスク１
３を通して光（ｈν）１４を露光する。
露光エネルギーが十分でないと、現像後レジストの破線
で囲まれる部分のみが溶解され、露光エネルギーが十分
であると実線で囲まれる部分がすべて溶解され、レジス
トが突き抜かれる。そこで、第１図の線図では、ウェハ
上のレジストが完全に突き抜かれるにはどの程度の露光
エネルギーが必要であるかをみるために、感度を単位面
積当りの露光エネルギー〔Ｊ〕（ジュール）でとったの
である。
で囲まれる部分のみが溶解され、露光エネルギーが十分
であると実線で囲まれる部分がすべて溶解され、レジス
トが突き抜かれる。そこで、第１図の線図では、ウェハ
上のレジストが完全に突き抜かれるにはどの程度の露光
エネルギーが必要であるかをみるために、感度を単位面
積当りの露光エネルギー〔Ｊ〕（ジュール）でとったの
である。
この実験結果より、線Ａで示されるように、処理枚数５
枚目までは現像感度が向上し、それ以降は感度が徐々に
低下していくことがわかる。
枚目までは現像感度が向上し、それ以降は感度が徐々に
低下していくことがわかる。
本来現像液の反応は露光によって生じたレジスト中の酸
をアルカリ現像液にて中和しながら溶解する反応である
。ノボラック系ポジ型レジストの構成物は、 （ナフトキノン−１，２−ジアジド ５−スルホン酸エステル） である。ここで、レジストを露光すると、樹脂の成分は
変化しないが、感光剤には次の変化が発生する。感光剤
を露光すると、感光剤からＮ２が離脱してそれは （ケテン中間体） となり、それは空気中の水中（Ｎ２０）を取り込んで と、 （フェノール樹脂） （インデカルボン酸） になる。このインデンカルボン酸によって樹脂の溶解速
度が、１０”Ａ／ｍｉｎから１０５〜ｌＯｂ入／ｍ ｉ
ｎ程度にまで高められるのである。
をアルカリ現像液にて中和しながら溶解する反応である
。ノボラック系ポジ型レジストの構成物は、 （ナフトキノン−１，２−ジアジド ５−スルホン酸エステル） である。ここで、レジストを露光すると、樹脂の成分は
変化しないが、感光剤には次の変化が発生する。感光剤
を露光すると、感光剤からＮ２が離脱してそれは （ケテン中間体） となり、それは空気中の水中（Ｎ２０）を取り込んで と、 （フェノール樹脂） （インデカルボン酸） になる。このインデンカルボン酸によって樹脂の溶解速
度が、１０”Ａ／ｍｉｎから１０５〜ｌＯｂ入／ｍ ｉ
ｎ程度にまで高められるのである。
したがって反応メカニズムから推察すると、ウェハ処理
枚数が増すにつれて現像液中のアルカリ濃度はインデン
カルボン酸によって中和されて低下していくので、それ
に伴い第１図に線Ｂで示すように感度も低下するはずで
ある。しかし実験結果では、処理枚数５枚目までは感度
が向上している。この原因は現像液中に溶出した露光領
域のレジストが第１図に線Ｃで示すように何らかの現像
促進効果を持つものと推測される。
枚数が増すにつれて現像液中のアルカリ濃度はインデン
カルボン酸によって中和されて低下していくので、それ
に伴い第１図に線Ｂで示すように感度も低下するはずで
ある。しかし実験結果では、処理枚数５枚目までは感度
が向上している。この原因は現像液中に溶出した露光領
域のレジストが第１図に線Ｃで示すように何らかの現像
促進効果を持つものと推測される。
この現象をパターンの疎密による寸法差に照らし合わせ
ると、次のように説明できる。
ると、次のように説明できる。
第３図にパターンの疎密を示す。図中、砂地の領域はレ
ジストパターン１５が形成される部分である。
ジストパターン１５が形成される部分である。
第３図のような疎パターンと密パターンでは現像によっ
て溶解されるレジスト量（図において白地の部分）に違
いが生じる。前述の予備実験において現像液中に溶出し
たレジストが現像促進効果を持つという結果から、疎パ
ターンと密パターンでは現像液のもつレジストに対する
溶解性が異なることが推察される。それゆえ、本発明者
は現像の際に現像液中に溶出されるレジストの量の違い
による現像液のレジストに対する溶解性がパターンの疎
密による寸法差に影響を与えているのではないかと考え
た。
て溶解されるレジスト量（図において白地の部分）に違
いが生じる。前述の予備実験において現像液中に溶出し
たレジストが現像促進効果を持つという結果から、疎パ
ターンと密パターンでは現像液のもつレジストに対する
溶解性が異なることが推察される。それゆえ、本発明者
は現像の際に現像液中に溶出されるレジストの量の違い
による現像液のレジストに対する溶解性がパターンの疎
密による寸法差に影響を与えているのではないかと考え
た。
そこで予め現像液中に適量のレジスト樹脂（フェノール
樹脂）を溶解させておくことにより、パターンの疎密に
よる寸法を低減することを試み、以下に説明する結果を
得たものである。
樹脂）を溶解させておくことにより、パターンの疎密に
よる寸法を低減することを試み、以下に説明する結果を
得たものである。
以下、本発明を図示の実施例により具体的に説明する。
本発明の現像液として現在汎用現像液として用いられて
いるテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの２
．３８％水溶液ＩＩ！、に対して１０■のフェノール樹
脂を溶解したものを調整した。この割合は、本発明者が
前記した予備実験において、実験結果を示す線Ｃの感度
が変化する部分が得られたときの割合である。
いるテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの２
．３８％水溶液ＩＩ！、に対して１０■のフェノール樹
脂を溶解したものを調整した。この割合は、本発明者が
前記した予備実験において、実験結果を示す線Ｃの感度
が変化する部分が得られたときの割合である。
Ｓｉ基板上にノボラック系ポジレジスト、東京応化（株
）の商品名ＴＳＭＲ−８９００なるレジストを１．２．
ｚＩ１１厚に塗布し、９０℃のホットプレート上で９０
秒間加熱した。次いでその基板上に縮小投影露光装置、
ニコン（株）の商品名Ｎ５Ｒ−Ｇ４Ｄなる装置を用い露
光を行ない、露光後ベータを１１°Ｃのホットプレート
上で９０秒間行なった。ウェハが室温にまで冷えたこと
を確認後、本発明の現像液を用いてパドル現像を行なっ
た。第４図を参照すると、回転チャック２１上にレジス
ト（例えば上記したＴＳＭＲ−８９００なるレジスト）
が塗布されたウェハ２２を載置し、回転チャックを回転
しつつ図示しないノズルを用いてウェハ２２上に本発明
にかかる現像液２３を与え数秒経過した後ノズルを閉じ
て放置すると、現像液２３はその表面張力によって図示
の如くウェハ２２の全面上に拡がる。次いで水を加えて
リンスし、現像プロセスは終了し、このようなパドル処
理を行うことにより、常に前記した割合のフェノール樹
脂を含む現像液がレジストに対し加えられる。
）の商品名ＴＳＭＲ−８９００なるレジストを１．２．
ｚＩ１１厚に塗布し、９０℃のホットプレート上で９０
秒間加熱した。次いでその基板上に縮小投影露光装置、
ニコン（株）の商品名Ｎ５Ｒ−Ｇ４Ｄなる装置を用い露
光を行ない、露光後ベータを１１°Ｃのホットプレート
上で９０秒間行なった。ウェハが室温にまで冷えたこと
を確認後、本発明の現像液を用いてパドル現像を行なっ
た。第４図を参照すると、回転チャック２１上にレジス
ト（例えば上記したＴＳＭＲ−８９００なるレジスト）
が塗布されたウェハ２２を載置し、回転チャックを回転
しつつ図示しないノズルを用いてウェハ２２上に本発明
にかかる現像液２３を与え数秒経過した後ノズルを閉じ
て放置すると、現像液２３はその表面張力によって図示
の如くウェハ２２の全面上に拡がる。次いで水を加えて
リンスし、現像プロセスは終了し、このようなパドル処
理を行うことにより、常に前記した割合のフェノール樹
脂を含む現像液がレジストに対し加えられる。
比較として、汎用現像液の２．３８％テトラメチルアン
モニウムハイドロオキサイド水溶液を用いた現像も行な
った。
モニウムハイドロオキサイド水溶液を用いた現像も行な
った。
各々の現像後のウェハの疎パターンと密パターンをＳＥ
Ｍで測長したところ、汎用現像液では密パターンに対し
て疎パターンが０．１即細くなっていたのに対して、本
発明の現像液では０．０１μｍの差しかなかった。
Ｍで測長したところ、汎用現像液では密パターンに対し
て疎パターンが０．１即細くなっていたのに対して、本
発明の現像液では０．０１μｍの差しかなかった。
なお現像液に添加する物質は、フェノール樹脂の他に、
そのモノマーまたはダイマー、オリゴマーなども有効で
あることが実験で確かめられた。
そのモノマーまたはダイマー、オリゴマーなども有効で
あることが実験で確かめられた。
以上のように本発明によれば、パターンの密度による寸
法の依存性が低減され、高精度なデバイス製造に寄与す
るところが大きい。
法の依存性が低減され、高精度なデバイス製造に寄与す
るところが大きい。
第１図はウェハ処理枚数に対する感度依存性を示す線図
、 第２図はレジストの溶解度を示す断面図、第３図はパタ
ーンの疎密を示す平面図、第４図はパドル現像を示す断
面図である。 図中、 １１は基板（ウェハ）、 １２はレジスト、 工３はマスク、 １４は光（ｈν）、 １５はレジストパターン、 ２１は回転チャック、 ２２はウェハ、 ２３は現像液 を示す。 第１図 ＋”＼→ｔ（ｈシン１４ て＝二コ ［＝＝＝ｖ＼ノマス７１３特許出廟人
富士通株式会社
、 第２図はレジストの溶解度を示す断面図、第３図はパタ
ーンの疎密を示す平面図、第４図はパドル現像を示す断
面図である。 図中、 １１は基板（ウェハ）、 １２はレジスト、 工３はマスク、 １４は光（ｈν）、 １５はレジストパターン、 ２１は回転チャック、 ２２はウェハ、 ２３は現像液 を示す。 第１図 ＋”＼→ｔ（ｈシン１４ て＝二コ ［＝＝＝ｖ＼ノマス７１３特許出廟人
富士通株式会社
Claims (3)
- （１）ポジ型フォトレジストの現像液中に、フェノール
樹脂、そのモノマーまたはダイマー、オリゴマーを含む
ことを特徴とする現像液。 - （２）前記フェノール樹脂、そのモノマーまたはダイマ
ー、オリゴマーの該現像液に対する割合は、重量パーセ
ントで５％以下である請求項１項記載の現像液。 - （３）ポジ型フォトレジストの現像において、フェノー
ル樹脂、そのモノマーまたはダイマー、オリゴマーを含
む現像液をパドル現像処理よって使用することを特徴と
するポジ型フォトレジストのパターン形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1204616A JPH0368951A (ja) | 1989-08-09 | 1989-08-09 | フォトレジスト現像液およびパターン形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1204616A JPH0368951A (ja) | 1989-08-09 | 1989-08-09 | フォトレジスト現像液およびパターン形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0368951A true JPH0368951A (ja) | 1991-03-25 |
Family
ID=16493426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1204616A Pending JPH0368951A (ja) | 1989-08-09 | 1989-08-09 | フォトレジスト現像液およびパターン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0368951A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1184679A (ja) * | 1997-09-08 | 1999-03-26 | Nagase & Co Ltd | 感光性樹脂の連続現像方法及び現像開始剤 |
-
1989
- 1989-08-09 JP JP1204616A patent/JPH0368951A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1184679A (ja) * | 1997-09-08 | 1999-03-26 | Nagase & Co Ltd | 感光性樹脂の連続現像方法及び現像開始剤 |
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