JPH06163391A - レジストパターン形成方法 - Google Patents
レジストパターン形成方法Info
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- JPH06163391A JPH06163391A JP4146873A JP14687392A JPH06163391A JP H06163391 A JPH06163391 A JP H06163391A JP 4146873 A JP4146873 A JP 4146873A JP 14687392 A JP14687392 A JP 14687392A JP H06163391 A JPH06163391 A JP H06163391A
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- resist pattern
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- rinse liquid
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Micromachines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 微細なレジストパターンやアスペクト比の高
いレジストパターンを形成する場合に、パターン倒れの
発生を有効に防止せんとするものである。 【構成】 レジストパターン2a、2b現像時のリンス工程
で、乾燥時に揮発して基板上に残らない界面活性剤を含
むリンス液5を用いて、リンス処理を行なう。
いレジストパターンを形成する場合に、パターン倒れの
発生を有効に防止せんとするものである。 【構成】 レジストパターン2a、2b現像時のリンス工程
で、乾燥時に揮発して基板上に残らない界面活性剤を含
むリンス液5を用いて、リンス処理を行なう。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ULSI、半導体素
子、表面弾性波素子、量子効果素子、超伝導素子、マイ
クロマシーンパーツ(マイクロギヤ等)、電子回路部
品、光電子素子等の製造におけるレジストパターン形成
方法に関し、特に微細なパターン又はアスペクト比の高
いパターン形成時におけるパターン倒れを有効に防止せ
んとするものである。
子、表面弾性波素子、量子効果素子、超伝導素子、マイ
クロマシーンパーツ(マイクロギヤ等)、電子回路部
品、光電子素子等の製造におけるレジストパターン形成
方法に関し、特に微細なパターン又はアスペクト比の高
いパターン形成時におけるパターン倒れを有効に防止せ
んとするものである。
【0002】
【従来の技術】ULSIの高集積化の要求と共に、極限
的な微細レジストパターンの形成が求められており、現
在最小寸法0.2〜0.3μmのレジストパターン形成が盛ん
に検討され、先端的な研究では0.1μmを対象にしている
ものもある。一方で膜厚が厚く、且つ微細なパターンの
形成方法についても研究が行なわれており、例えば、マ
イクロマシン作製のため、膜厚の厚いレジスト(例えば
100μm)を用いてアスペクト比の極めて高いレジストパ
ターンを形成する技術開発も進められている。
的な微細レジストパターンの形成が求められており、現
在最小寸法0.2〜0.3μmのレジストパターン形成が盛ん
に検討され、先端的な研究では0.1μmを対象にしている
ものもある。一方で膜厚が厚く、且つ微細なパターンの
形成方法についても研究が行なわれており、例えば、マ
イクロマシン作製のため、膜厚の厚いレジスト(例えば
100μm)を用いてアスペクト比の極めて高いレジストパ
ターンを形成する技術開発も進められている。
【0003】更にレジストパターンの露光方法として
は、g線、i線等の紫外光、KrF、ArF等のエキシマ
レーザ光、電子線、荷電粒子、X線等種々の線源が用い
られているが、その現像には液体現像液を用いたウェッ
ト現像方法が主に用いられている。このウェット現像
は、工程の簡便さというメリットと共に、リンス液によ
る洗浄を伴なうためクリーンな処理になることから、今
後もその改良・発展が予想される。
は、g線、i線等の紫外光、KrF、ArF等のエキシマ
レーザ光、電子線、荷電粒子、X線等種々の線源が用い
られているが、その現像には液体現像液を用いたウェッ
ト現像方法が主に用いられている。このウェット現像
は、工程の簡便さというメリットと共に、リンス液によ
る洗浄を伴なうためクリーンな処理になることから、今
後もその改良・発展が予想される。
【0004】図2はレジストパターン現像時にウェット
現像法を実施する従来のレジストパターン形成工程の一
例を示している。即ち同図(a)に示される様に、基板1上
にレジスト2を塗布し、次に同図(b)に示される様に、所
望のパターンの形成されたマスク3を近接させて該パタ
ーンの露光を行なう。或いはレンズ(図示なし)を介し
て該パターンの露光を行なう。この露光々としては、紫
外光、遠紫外光、X線、電子線、荷電粒子線等が用いら
れる。更に同図(c)に示される様に該レジスト2を現像液
4に浸し、感光領域と非感光領域におけるレジスト2の現
像液4に対する溶解速度差を利用してレジストパターン2
aを形成する。そして同図(d)に示される様にリンス液5
により現像液及び該現像液に溶解したレジストを洗い流
す。最後に同図(e)に示される様に、リンス液を乾燥さ
せてレジストパターン2aを完成する。普通この乾燥は、
基板1を高速で回転して行なうスピン乾燥により行なわ
れる。
現像法を実施する従来のレジストパターン形成工程の一
例を示している。即ち同図(a)に示される様に、基板1上
にレジスト2を塗布し、次に同図(b)に示される様に、所
望のパターンの形成されたマスク3を近接させて該パタ
ーンの露光を行なう。或いはレンズ(図示なし)を介し
て該パターンの露光を行なう。この露光々としては、紫
外光、遠紫外光、X線、電子線、荷電粒子線等が用いら
れる。更に同図(c)に示される様に該レジスト2を現像液
4に浸し、感光領域と非感光領域におけるレジスト2の現
像液4に対する溶解速度差を利用してレジストパターン2
aを形成する。そして同図(d)に示される様にリンス液5
により現像液及び該現像液に溶解したレジストを洗い流
す。最後に同図(e)に示される様に、リンス液を乾燥さ
せてレジストパターン2aを完成する。普通この乾燥は、
基板1を高速で回転して行なうスピン乾燥により行なわ
れる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】以上の方法でレジスト
パターンを形成した場合、微細なパターン(例えばパタ
ーン幅が0.2μm以下のパターン)や、アスペクト比(レ
ジスト高さ/レジストパターン幅)の高いパターンで
は、図3(a)に示される様に、近接したパターン20a、20
b、20cの上部が寄り集まったり、同図(b)(c)に示される
様に、近接したパターン21a、22aが他のパターン21b、2
2bにもたれ掛かる様にして倒れる等、パターン倒れの発
生頻度が高くなる。
パターンを形成した場合、微細なパターン(例えばパタ
ーン幅が0.2μm以下のパターン)や、アスペクト比(レ
ジスト高さ/レジストパターン幅)の高いパターンで
は、図3(a)に示される様に、近接したパターン20a、20
b、20cの上部が寄り集まったり、同図(b)(c)に示される
様に、近接したパターン21a、22aが他のパターン21b、2
2bにもたれ掛かる様にして倒れる等、パターン倒れの発
生頻度が高くなる。
【0006】従って素子を高密度に集積し、或いはコン
パクトな製品を作るために、微細なパターンを微細な間
隔で配置する場合、パターン倒れによって所望のレジス
トパターンが形成できなくなり、製品の歩留り低下、信
頼性低下に直結することになる。
パクトな製品を作るために、微細なパターンを微細な間
隔で配置する場合、パターン倒れによって所望のレジス
トパターンが形成できなくなり、製品の歩留り低下、信
頼性低下に直結することになる。
【0007】本発明は従来技術の以上の様な問題に鑑み
創案されたもので、レジストパターン形成時、特に密集
した微細なレジストパターン、或いは高アスペクトなレ
ジストパターンの形成時に、パターン倒れを有効に防止
し、それによって歩留りの高い製品を得られるようにし
ようとするものである。
創案されたもので、レジストパターン形成時、特に密集
した微細なレジストパターン、或いは高アスペクトなレ
ジストパターンの形成時に、パターン倒れを有効に防止
し、それによって歩留りの高い製品を得られるようにし
ようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の開発経緯につ
き、以下詳述する。
き、以下詳述する。
【0009】レジストのパターン倒れが現像液の滴下か
らリンス液の乾燥までの工程のうちに生ずることは明ら
かであるが、どの工程で生ずるかは明らかになっていな
かった。そこで本発明者等が追究したところ、リンス液
が乾燥する時にレジストパターン倒れが発生することが
わかった。更に検討を重ねた結果、以下のことが明らか
となった。
らリンス液の乾燥までの工程のうちに生ずることは明ら
かであるが、どの工程で生ずるかは明らかになっていな
かった。そこで本発明者等が追究したところ、リンス液
が乾燥する時にレジストパターン倒れが発生することが
わかった。更に検討を重ねた結果、以下のことが明らか
となった。
【0010】即ち、現像処理前のレジスト(一般的には
ノボラック樹脂、スチレン樹脂、フェノール樹脂等をベ
ースにしている)はリンス液(一般に水)に対し疎水性
を有しているが、一旦現像液(一般的にアルカリ水溶
液)に触れると、その表面は親水性に変わる。このこと
により、リンス液が乾燥する時隣接するレジストパター
ン間に溜るリンス液5は、図1に示される様に、その表
面が窪んだ状態になる。この状態におけるリンス液5内
部に発生する圧力Pは次式数1で表わされる。
ノボラック樹脂、スチレン樹脂、フェノール樹脂等をベ
ースにしている)はリンス液(一般に水)に対し疎水性
を有しているが、一旦現像液(一般的にアルカリ水溶
液)に触れると、その表面は親水性に変わる。このこと
により、リンス液が乾燥する時隣接するレジストパター
ン間に溜るリンス液5は、図1に示される様に、その表
面が窪んだ状態になる。この状態におけるリンス液5内
部に発生する圧力Pは次式数1で表わされる。
【0011】
【数1】P=σ(1/R1+1/R2)
【0012】液面が窪んでいることから、内部に発生す
る圧力は負圧であり、壁面に相当するレジストパターン
2a、2b間には引力が働く。尚、σは液体の表面張力で、
R1、R2は接触面の一点における主曲率半径(液面上の
一点から立てた法線を含む平面で液面を切った時、その
切り口の曲率半径は一般にこの平面を回転するに従って
変わるが、その両極値が主曲率半径R1とR2である)で
ある。
る圧力は負圧であり、壁面に相当するレジストパターン
2a、2b間には引力が働く。尚、σは液体の表面張力で、
R1、R2は接触面の一点における主曲率半径(液面上の
一点から立てた法線を含む平面で液面を切った時、その
切り口の曲率半径は一般にこの平面を回転するに従って
変わるが、その両極値が主曲率半径R1とR2である)で
ある。
【0013】0.2μmラインアンドスペースパターン(0.
2μmのラインとスペースが交互に並んでいるパターン)
における吸引力を計算すると、23℃における水の表面張
力σは、72.28dyn/cm、又その接触角について測定した
ところ0であることが明らかとなったため、R1=0.2×10
-4/2cm、R2=∞ということになり、約7×106dyn/cm2
(約7kgw/cm2)の負圧力を生ずる。この負圧が、寄り
添うようにしてパターン倒れを生ずる原因であることが
わかった。パターン間隔が狭い場合、液体面は表面張力
によって一様な曲率の弧を描く。パターン間隔をl、接
触角をθとすると、次式数2の様になる。
2μmのラインとスペースが交互に並んでいるパターン)
における吸引力を計算すると、23℃における水の表面張
力σは、72.28dyn/cm、又その接触角について測定した
ところ0であることが明らかとなったため、R1=0.2×10
-4/2cm、R2=∞ということになり、約7×106dyn/cm2
(約7kgw/cm2)の負圧力を生ずる。この負圧が、寄り
添うようにしてパターン倒れを生ずる原因であることが
わかった。パターン間隔が狭い場合、液体面は表面張力
によって一様な曲率の弧を描く。パターン間隔をl、接
触角をθとすると、次式数2の様になる。
【0014】
【数2】R1=l/(2・cosθ)
【0015】従って負圧Pは、次式数3に示されるもの
となり、パターンが微細になればなる程、パターン間隔
lに反比例して引力が増す。
となり、パターンが微細になればなる程、パターン間隔
lに反比例して引力が増す。
【0016】
【数3】P∝1/l
【0017】パターンが微細になる程、パターン倒れが
増え、又膜厚の薄い(アスペクト比の小さな)パターン
までもパターン倒れが生ずる。
増え、又膜厚の薄い(アスペクト比の小さな)パターン
までもパターン倒れが生ずる。
【0018】そこで本発明の基本的な考え方としては、
表面張力σを低減することで、この負圧Pを小さくし、
パターン倒れを防止せんとするものである。そのための
具体的構成としては、リンス工程で使用するリンス液
に、前記表面張力を下げる目的で界面活性剤を添加す
る。又リンス処理後この界面活性剤が残在することによ
って発生するであろう汚染を防止するため、該界面活性
剤は乾燥時に発揮して基板上に残らないものとしなけれ
ばならない。
表面張力σを低減することで、この負圧Pを小さくし、
パターン倒れを防止せんとするものである。そのための
具体的構成としては、リンス工程で使用するリンス液
に、前記表面張力を下げる目的で界面活性剤を添加す
る。又リンス処理後この界面活性剤が残在することによ
って発生するであろう汚染を防止するため、該界面活性
剤は乾燥時に発揮して基板上に残らないものとしなけれ
ばならない。
【0019】
【作用】前述の様に本発明法によれば、リンス液の表面
張力が小さくなるので該リンス液が乾燥する時発生する
引力が大幅に低減され、微細なレジストパターンのパタ
ーン倒れを防止することが可能となる。
張力が小さくなるので該リンス液が乾燥する時発生する
引力が大幅に低減され、微細なレジストパターンのパタ
ーン倒れを防止することが可能となる。
【0020】
【実施例】以下本発明法の具体的実施例につき詳述す
る。
る。
【0021】まずレジストを基板上に塗布し、ベークを
行なう。このレジストとしてはPMMAを用い、ベーク
温度を170℃、ベーク時間を20分とした。
行なう。このレジストとしてはPMMAを用い、ベーク
温度を170℃、ベーク時間を20分とした。
【0022】次にX線を用いて所望のパターンを露光す
る。但し光源はX線に限らず、電子ビームやイオンビー
ムあるいは遠紫外光を用いても良い。
る。但し光源はX線に限らず、電子ビームやイオンビー
ムあるいは遠紫外光を用いても良い。
【0023】そしてメチルイソブチルケトン(MIB
K)を1、イソプロピルアルコール(IPA)を3の割
合いで混合した現像液を用い現像する。この現像時間は
3分とする。
K)を1、イソプロピルアルコール(IPA)を3の割
合いで混合した現像液を用い現像する。この現像時間は
3分とする。
【0024】更に水に前記イソプロピルアルコールを混
入させたりリンス液を用いてリンスし、その後スピン乾
燥する。このイソプロピルアルコールの混入比は50%
とした。イソプロピルアルコールは揮発性の溶液であ
り、揮発後は基板上に残らない。
入させたりリンス液を用いてリンスし、その後スピン乾
燥する。このイソプロピルアルコールの混入比は50%
とした。イソプロピルアルコールは揮発性の溶液であ
り、揮発後は基板上に残らない。
【0025】以上の様にして形成された膜厚1.3μmの0.
2μmラインアンドスペースパターンのレジストパターン
をSEMで観察したところ、リンス液に水だけを用いた
ものはパターン倒れを起こしていたが、イソプロピルア
ルコールを混入したリンス液を用いた場合は、この様な
パターン倒れの発生がなかった。
2μmラインアンドスペースパターンのレジストパターン
をSEMで観察したところ、リンス液に水だけを用いた
ものはパターン倒れを起こしていたが、イソプロピルア
ルコールを混入したリンス液を用いた場合は、この様な
パターン倒れの発生がなかった。
【0026】尚、リンス液中にレジストパターン全体が
浸っている場合は、レジストパターンに表面張力が作用
せず、乾燥時に図1に示される様にレジスト面が一部顔
を出した際に該表面張力が作用する。それ故、最終リン
ス液において、界面活性剤を含ませ、表面張力を小さく
しておけばよい。
浸っている場合は、レジストパターンに表面張力が作用
せず、乾燥時に図1に示される様にレジスト面が一部顔
を出した際に該表面張力が作用する。それ故、最終リン
ス液において、界面活性剤を含ませ、表面張力を小さく
しておけばよい。
【0027】
【発明の効果】以上詳述した本発明のレジストパターン
形成方法によれば、乾燥時には揮発して基板上に残らな
い界面活性剤をリンス液に混入させ、該リンス液の表面
張力を低減させることで、微細なレジストパターンや高
アスペクトなレジストパターンを形成する時に頻発して
いたパターン倒れを有効に防止できるようになり、その
結果歩留りの高い製品を製造することが可能となる。
形成方法によれば、乾燥時には揮発して基板上に残らな
い界面活性剤をリンス液に混入させ、該リンス液の表面
張力を低減させることで、微細なレジストパターンや高
アスペクトなレジストパターンを形成する時に頻発して
いたパターン倒れを有効に防止できるようになり、その
結果歩留りの高い製品を製造することが可能となる。
【図1】リンス工程におけるレジストとリンス液の通常
の状態を示す説明図である。
の状態を示す説明図である。
【図2】従来のレジストパターン形成工程を示す説明図
である。
である。
【図3】代表的なレジストパターン倒れの状態を示す説
明図である。
明図である。
1 基板 2 レジスト 2a、2b、20a、20b、20c、21a、21b、22a、22b レ
ジストパターン 3 マスク 4 現像液 5 リンス液
ジストパターン 3 マスク 4 現像液 5 リンス液
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年6月4日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ULSI、半導体素
子、表面弾性波素子、量子効果素子、超伝導素子、マイ
クロマシーンパーツ(マイクロギヤ等)、電子回路部
品、光電子素子等の製造におけるレジストパターン形成
方法に関し、特に微細なパターン又はアスペクト比の高
いパターン形成時におけるパターン倒れを有効に防止せ
んとするものである。
子、表面弾性波素子、量子効果素子、超伝導素子、マイ
クロマシーンパーツ(マイクロギヤ等)、電子回路部
品、光電子素子等の製造におけるレジストパターン形成
方法に関し、特に微細なパターン又はアスペクト比の高
いパターン形成時におけるパターン倒れを有効に防止せ
んとするものである。
【0002】
【従来の技術】ULSIの高集積化の要求と共に、極限
的な微細レジストパターンの形成が求められており、現
在最小寸法0.2〜0.3μmのレジストパターン形成が盛ん
に検討され、先端的な研究では0.1μmを対象にしている
ものもある。一方で膜厚が厚く、且つ微細なパターンの
形成方法についても研究が行なわれており、例えば、マ
イクロマシン作製のため、膜厚の厚いレジスト(例えば
100μm)を用いてアスペクト比の極めて高いレジストパ
ターンを形成する技術開発も進められている。
的な微細レジストパターンの形成が求められており、現
在最小寸法0.2〜0.3μmのレジストパターン形成が盛ん
に検討され、先端的な研究では0.1μmを対象にしている
ものもある。一方で膜厚が厚く、且つ微細なパターンの
形成方法についても研究が行なわれており、例えば、マ
イクロマシン作製のため、膜厚の厚いレジスト(例えば
100μm)を用いてアスペクト比の極めて高いレジストパ
ターンを形成する技術開発も進められている。
【0003】更にレジストパターンの露光方法として
は、g線、i線等の紫外光、KrF、ArF等のエキシマ
レーザ光、電子線、荷電粒子、X線等種々の線源が用い
られているが、その現像には液体現像液を用いたウェッ
ト現像方法が主に用いられている。このウェット現像
は、工程の簡便さというメリットと共に、リンス液によ
る洗浄を伴なうためクリーンな処理になることから、今
後もその改良・発展が予想される。
は、g線、i線等の紫外光、KrF、ArF等のエキシマ
レーザ光、電子線、荷電粒子、X線等種々の線源が用い
られているが、その現像には液体現像液を用いたウェッ
ト現像方法が主に用いられている。このウェット現像
は、工程の簡便さというメリットと共に、リンス液によ
る洗浄を伴なうためクリーンな処理になることから、今
後もその改良・発展が予想される。
【0004】図2はレジストパターン現像時にウェット
現像法を実施する従来のレジストパターン形成工程の一
例を示している。即ち同図(a)に示される様に、基板1上
にレジスト2を塗布し、次に同図(b)に示される様に、所
望のパターンの形成されたマスク3を近接させて該パタ
ーンの露光を行なう。或いはレンズ(図示なし)を介し
て該パターンの露光を行なう。この露光々としては、紫
外光、遠紫外光、X線、電子線、荷電粒子線等が用いら
れる。更に同図(c)に示される様に該レジスト2を現像液
4に浸し、感光領域と非感光領域におけるレジスト2の現
像液4に対する溶解速度差を利用してレジストパターン2
aを形成する。そして同図(d)に示される様にリンス液5
により現像液及び該現像液に溶解したレジストを洗い流
す。最後に同図(e)に示される様に、リンス液を乾燥さ
せてレジストパターン2aを完成する。普通この乾燥は、
基板1を高速で回転して行なうスピン乾燥により行なわ
れる。
現像法を実施する従来のレジストパターン形成工程の一
例を示している。即ち同図(a)に示される様に、基板1上
にレジスト2を塗布し、次に同図(b)に示される様に、所
望のパターンの形成されたマスク3を近接させて該パタ
ーンの露光を行なう。或いはレンズ(図示なし)を介し
て該パターンの露光を行なう。この露光々としては、紫
外光、遠紫外光、X線、電子線、荷電粒子線等が用いら
れる。更に同図(c)に示される様に該レジスト2を現像液
4に浸し、感光領域と非感光領域におけるレジスト2の現
像液4に対する溶解速度差を利用してレジストパターン2
aを形成する。そして同図(d)に示される様にリンス液5
により現像液及び該現像液に溶解したレジストを洗い流
す。最後に同図(e)に示される様に、リンス液を乾燥さ
せてレジストパターン2aを完成する。普通この乾燥は、
基板1を高速で回転して行なうスピン乾燥により行なわ
れる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】以上の方法でレジスト
パターンを形成した場合、微細なパターン(例えばパタ
ーン幅が0.2μm以下のパターン)や、アスペクト比(レ
ジスト高さ/レジストパターン幅)の高いパターンで
は、図3(a)に示される様に、近接したパターン20a、20
b、20cの上部が寄り集まったり、同図(b)(c)に示される
様に、近接したパターン21a、22aが他のパターン21b、2
2bにもたれ掛かる様にして倒れる等、パターン倒れの発
生頻度が高くなる。
パターンを形成した場合、微細なパターン(例えばパタ
ーン幅が0.2μm以下のパターン)や、アスペクト比(レ
ジスト高さ/レジストパターン幅)の高いパターンで
は、図3(a)に示される様に、近接したパターン20a、20
b、20cの上部が寄り集まったり、同図(b)(c)に示される
様に、近接したパターン21a、22aが他のパターン21b、2
2bにもたれ掛かる様にして倒れる等、パターン倒れの発
生頻度が高くなる。
【0006】従って素子を高密度に集積し、或いはコン
パクトな製品を作るために、微細なパターンを微細な間
隔で配置する場合、パターン倒れによって所望のレジス
トパターンが形成できなくなり、製品の歩留り低下、信
頼性低下に直結することになる。
パクトな製品を作るために、微細なパターンを微細な間
隔で配置する場合、パターン倒れによって所望のレジス
トパターンが形成できなくなり、製品の歩留り低下、信
頼性低下に直結することになる。
【0007】本発明は従来技術の以上の様な問題に鑑み
創案されたもので、レジストパターン形成時、特に密集
した微細なレジストパターン、或いは高アスペクトなレ
ジストパターンの形成時に、パターン倒れを有効に防止
し、それによって歩留りの高い製品を得られるようにし
ようとするものである。
創案されたもので、レジストパターン形成時、特に密集
した微細なレジストパターン、或いは高アスペクトなレ
ジストパターンの形成時に、パターン倒れを有効に防止
し、それによって歩留りの高い製品を得られるようにし
ようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の開発経緯につ
き、以下詳述する。
き、以下詳述する。
【0009】レジストのパターン倒れが現像液の滴下か
らリンス液の乾燥までの工程のうちに生ずることは明ら
かであるが、どの工程で生ずるかは明らかになっていな
かった。そこで本発明者等が追究したところ、リンス液
が乾燥する時にレジストパターン倒れが発生することが
わかった。更に検討を重ねた結果、以下のことが明らか
となった。
らリンス液の乾燥までの工程のうちに生ずることは明ら
かであるが、どの工程で生ずるかは明らかになっていな
かった。そこで本発明者等が追究したところ、リンス液
が乾燥する時にレジストパターン倒れが発生することが
わかった。更に検討を重ねた結果、以下のことが明らか
となった。
【0010】即ち、現像処理前のレジスト(一般的には
ノボラック樹脂、スチレン樹脂、フェノール樹脂等をベ
ースにしている)はリンス液(一般に水)に対し疎水性
を有しているが、一旦現像液(一般的にアルカリ水溶
液)に触れると、その表面は親水性に変わる。このこと
により、リンス液が乾燥する時隣接するレジストパター
ン間に溜るリンス液5は、図1に示される様に、その表
面が窪んだ状態になる。この状態におけるリンス液5内
部に発生する圧力Pは次式数1で表わされる。
ノボラック樹脂、スチレン樹脂、フェノール樹脂等をベ
ースにしている)はリンス液(一般に水)に対し疎水性
を有しているが、一旦現像液(一般的にアルカリ水溶
液)に触れると、その表面は親水性に変わる。このこと
により、リンス液が乾燥する時隣接するレジストパター
ン間に溜るリンス液5は、図1に示される様に、その表
面が窪んだ状態になる。この状態におけるリンス液5内
部に発生する圧力Pは次式数1で表わされる。
【0011】
【数1】P=σ(1/R1+1/R2)
【0012】液面が窪んでいることから、内部に発生す
る圧力は負圧であり、壁面に相当するレジストパターン
2a、2b間には引力が働く。尚、σは液体の表面張力で、
R1、R2は接触面の一点における主曲率半径(液面上の
一点から立てた法線を含む平面で液面を切った時、その
切り口の曲率半径は一般にこの平面を回転するに従って
変わるが、その両極値が主曲率半径R1とR2である)で
ある。
る圧力は負圧であり、壁面に相当するレジストパターン
2a、2b間には引力が働く。尚、σは液体の表面張力で、
R1、R2は接触面の一点における主曲率半径(液面上の
一点から立てた法線を含む平面で液面を切った時、その
切り口の曲率半径は一般にこの平面を回転するに従って
変わるが、その両極値が主曲率半径R1とR2である)で
ある。
【0013】0.2μmラインアンドスペースパターン(0.
2μmのラインとスペースが交互に並んでいるパターン)
における吸引力を計算すると、23℃における水の表面張
力σは、72.28dyn/cm、又その接触角について測定した
ところ0であることが明らかとなったため、R1=0.2×10
-4/2cm、R2=∞ということになり、約7×106dyn/cm2
(約7kgw/cm2)の負圧力を生ずる。この負圧が、寄り
添うようにしてパターン倒れを生ずる原因であることが
わかった。パターン間隔が狭い場合、液体面は表面張力
によって一様な曲率の弧を描く。パターン間隔をl、接
触角をθとすると、次式数2の様になる。
2μmのラインとスペースが交互に並んでいるパターン)
における吸引力を計算すると、23℃における水の表面張
力σは、72.28dyn/cm、又その接触角について測定した
ところ0であることが明らかとなったため、R1=0.2×10
-4/2cm、R2=∞ということになり、約7×106dyn/cm2
(約7kgw/cm2)の負圧力を生ずる。この負圧が、寄り
添うようにしてパターン倒れを生ずる原因であることが
わかった。パターン間隔が狭い場合、液体面は表面張力
によって一様な曲率の弧を描く。パターン間隔をl、接
触角をθとすると、次式数2の様になる。
【0014】
【数2】R1=l/(2・cosθ)
【0015】従って負圧Pは、次式数3に示されるもの
となり、パターンが微細になればなる程、パターン間隔
lに反比例して引力が増す。
となり、パターンが微細になればなる程、パターン間隔
lに反比例して引力が増す。
【0016】
【数3】P∝1/l
【0017】パターンが微細になる程、パターン倒れが
増え、又膜厚の薄い(アスペクト比の小さな)パターン
までもパターン倒れが生ずる。
増え、又膜厚の薄い(アスペクト比の小さな)パターン
までもパターン倒れが生ずる。
【0018】そこで本発明の基本的な考え方としては、
表面張力σを低減することで、この負圧Pを小さくし、
パターン倒れを防止せんとするものである。そのための
具体的構成としては、リンス工程で使用するリンス液
に、前記表面張力を下げる目的で界面活性剤を添加す
る。又リンス処理後この界面活性剤が残在することによ
って発生するであろう汚染を防止するため、該界面活性
剤は乾燥時に発揮して基板上に残らないものとしなけれ
ばならない。
表面張力σを低減することで、この負圧Pを小さくし、
パターン倒れを防止せんとするものである。そのための
具体的構成としては、リンス工程で使用するリンス液
に、前記表面張力を下げる目的で界面活性剤を添加す
る。又リンス処理後この界面活性剤が残在することによ
って発生するであろう汚染を防止するため、該界面活性
剤は乾燥時に発揮して基板上に残らないものとしなけれ
ばならない。
【0019】そのようなリンス液としては、イソプロピ
ルアルコールを含む水溶液や、またtert−アミルア
ルコール、2−メチル−1−ブタノール、1−ブタノー
ル、dl−2−ブタノール、tert−ブチルアルコー
ル、3−ペンタノール、イソブチルアルコールのいずれ
か1つ或いは複数を含む水溶液等がある。
ルアルコールを含む水溶液や、またtert−アミルア
ルコール、2−メチル−1−ブタノール、1−ブタノー
ル、dl−2−ブタノール、tert−ブチルアルコー
ル、3−ペンタノール、イソブチルアルコールのいずれ
か1つ或いは複数を含む水溶液等がある。
【0020】
【作用】前述の様に本発明法によれば、リンス液の表面
張力が小さくなるので該リンス液が乾燥する時発生する
引力が大幅に低減され、微細なレジストパターンのパタ
ーン倒れを防止することが可能となる。
張力が小さくなるので該リンス液が乾燥する時発生する
引力が大幅に低減され、微細なレジストパターンのパタ
ーン倒れを防止することが可能となる。
【0021】
【実施例】以下本発明法の具体的実施例につき詳述す
る。
る。
【0022】(実施例1)まずレジストを基板上に塗布
し、ベークを行なう。このレジストとしてはPMMAを
用い、ベーク温度を170℃、ベーク時間を20分とし
た。
し、ベークを行なう。このレジストとしてはPMMAを
用い、ベーク温度を170℃、ベーク時間を20分とし
た。
【0023】次にX線を用いて所望のパターンを露光す
る。但し光源はX線に限らず、電子ビームやイオンビー
ムあるいは遠紫外光を用いても良い。
る。但し光源はX線に限らず、電子ビームやイオンビー
ムあるいは遠紫外光を用いても良い。
【0024】そしてメチルイソブチルケトン(MIB
K)を1、イソプロピルアルコール(IPA)を3の割
合いで混合した現像液を用い現像する。この現像時間は
3分とする。
K)を1、イソプロピルアルコール(IPA)を3の割
合いで混合した現像液を用い現像する。この現像時間は
3分とする。
【0025】更に水に前記イソプロピルアルコールを混
入させたりリンス液を用いてリンスし、その後スピン乾
燥する。このイソプロピルアルコールの混入比は50%
とした。イソプロピルアルコールは揮発性の溶液であ
り、揮発後は基板上に残らない。
入させたりリンス液を用いてリンスし、その後スピン乾
燥する。このイソプロピルアルコールの混入比は50%
とした。イソプロピルアルコールは揮発性の溶液であ
り、揮発後は基板上に残らない。
【0026】以上の様にして形成された膜厚1.3μmの0.
2μmラインアンドスペースパターンのレジストパターン
をSEMで観察したところ、リンス液に水だけを用いた
ものはパターン倒れを起こしていたが、イソプロピルア
ルコールを混入したリンス液を用いた場合は、この様な
パターン倒れの発生がなかった。
2μmラインアンドスペースパターンのレジストパターン
をSEMで観察したところ、リンス液に水だけを用いた
ものはパターン倒れを起こしていたが、イソプロピルア
ルコールを混入したリンス液を用いた場合は、この様な
パターン倒れの発生がなかった。
【0027】尚、リンス液中にレジストパターン全体が
浸っている場合は、レジストパターンに表面張力が作用
せず、乾燥時に図1に示される様にレジスト面が一部顔
を出した際に該表面張力が作用する。それ故、最終リン
ス液において、界面活性剤を含ませ、表面張力を小さく
しておけばよい。
浸っている場合は、レジストパターンに表面張力が作用
せず、乾燥時に図1に示される様にレジスト面が一部顔
を出した際に該表面張力が作用する。それ故、最終リン
ス液において、界面活性剤を含ませ、表面張力を小さく
しておけばよい。
【0028】(実施例2)AZ−PN−100(ヘキス
ト社商品名)をウェハに塗布し、120℃で2分の熱処
理を行った後露光し、再度110℃で2分の熱処理を行
った。続いてAZ312現像液(ヘキスト社商品名)に
対し、水を2加えた現像液に1分間浸した後、tert
−ブチルアルコール[(CH3)3COH]1に対し水を
1加えたリンス液に20秒間浸してリンスし、その後こ
のリンス液を乾燥させた。ここでは乾燥方法としてスピ
ン乾燥を用いたが、これに限らず窒素ブローでも構わな
い。その結果1.2μm厚の0.2μmライン&スペースパタ
ーンを作製することができた。
ト社商品名)をウェハに塗布し、120℃で2分の熱処
理を行った後露光し、再度110℃で2分の熱処理を行
った。続いてAZ312現像液(ヘキスト社商品名)に
対し、水を2加えた現像液に1分間浸した後、tert
−ブチルアルコール[(CH3)3COH]1に対し水を
1加えたリンス液に20秒間浸してリンスし、その後こ
のリンス液を乾燥させた。ここでは乾燥方法としてスピ
ン乾燥を用いたが、これに限らず窒素ブローでも構わな
い。その結果1.2μm厚の0.2μmライン&スペースパタ
ーンを作製することができた。
【0029】一方リンス液として水を用いた通常方法で
は、パターン倒れを起こさない最大のレジスト膜厚は1
μmであり、1.2μm厚の0.2μmライン&スペースパタ
ーンを形成することはできなかった。
は、パターン倒れを起こさない最大のレジスト膜厚は1
μmであり、1.2μm厚の0.2μmライン&スペースパタ
ーンを形成することはできなかった。
【0030】ここではtert−ブチルアルコールと水
の混合比を体積比で1:1としたが、20:80〜6
0:40の範囲でも同様な効果が得られた。これに対し
60:40を超えると、レジストの一部が溶解し、形状
が劣化するという問題があった。またtert−ブチル
アルコールの代わりにエタノールやメタノールを用いた
場合にはレジストパターンが溶解し、イソプロピルアル
コールを添加した場合はレジストが剥離した。
の混合比を体積比で1:1としたが、20:80〜6
0:40の範囲でも同様な効果が得られた。これに対し
60:40を超えると、レジストの一部が溶解し、形状
が劣化するという問題があった。またtert−ブチル
アルコールの代わりにエタノールやメタノールを用いた
場合にはレジストパターンが溶解し、イソプロピルアル
コールを添加した場合はレジストが剥離した。
【0031】更に本実施例ではtert−ブチルアルコ
ールと水の混合液を用いたが、これに限らずtert−
アミルアルコール[(CH3)2C(OH)CH2C
H3]、2−メチル−1−ブタノール[CH3CH2CH
(CH3)CH2OH]、1−ブタノール[CH3(C
H2)3OH]、dl−2−ブタノール[CH3CH2CH
(OH)CH3]、3−ペンタノール[CH3CH2CH
(OH)CH2CH3]、イソブチルアルコール[(CH
3)2CHCH2OH]のいずれかと水或いはこれらのい
ずれか複数と水の混合液でも効果があった。
ールと水の混合液を用いたが、これに限らずtert−
アミルアルコール[(CH3)2C(OH)CH2C
H3]、2−メチル−1−ブタノール[CH3CH2CH
(CH3)CH2OH]、1−ブタノール[CH3(C
H2)3OH]、dl−2−ブタノール[CH3CH2CH
(OH)CH3]、3−ペンタノール[CH3CH2CH
(OH)CH2CH3]、イソブチルアルコール[(CH
3)2CHCH2OH]のいずれかと水或いはこれらのい
ずれか複数と水の混合液でも効果があった。
【0032】尚、本実施例では現像後すぐにtert−
ブチルアルコールと水の混合液でリンスしたが、現像後
一旦水で水洗し、乾かさないようにしてtert−ブチ
ルアルコールと水の混合液でリンスし、乾燥させてもよ
い。この方法だと、該リンス液の消費量が少ないためコ
ストを下げることができ、またtert−ブチルアルコ
ールと水の混合液にレジストが浸っている時間が短くな
るため、レジストに与えるダメージ(部分溶解等)を防
止できる。その結果、tert−ブチルアルコールの比
率を高めることが可能となり、よりパターン倒れを起こ
しにくくなる。この時tert−ブチルアルコールは界
面活性剤として作用する。
ブチルアルコールと水の混合液でリンスしたが、現像後
一旦水で水洗し、乾かさないようにしてtert−ブチ
ルアルコールと水の混合液でリンスし、乾燥させてもよ
い。この方法だと、該リンス液の消費量が少ないためコ
ストを下げることができ、またtert−ブチルアルコ
ールと水の混合液にレジストが浸っている時間が短くな
るため、レジストに与えるダメージ(部分溶解等)を防
止できる。その結果、tert−ブチルアルコールの比
率を高めることが可能となり、よりパターン倒れを起こ
しにくくなる。この時tert−ブチルアルコールは界
面活性剤として作用する。
【0033】
【発明の効果】以上詳述した本発明のレジストパターン
形成方法によれば、乾燥時には揮発して基板上に残らな
い界面活性剤をリンス液に混入させ、該リンス液の表面
張力を低減させることで、微細なレジストパターンや高
アスペクトなレジストパターンを形成する時に頻発して
いたパターン倒れを有効に防止できるようになり、その
結果歩留りの高い製品を製造することが可能となる。
形成方法によれば、乾燥時には揮発して基板上に残らな
い界面活性剤をリンス液に混入させ、該リンス液の表面
張力を低減させることで、微細なレジストパターンや高
アスペクトなレジストパターンを形成する時に頻発して
いたパターン倒れを有効に防止できるようになり、その
結果歩留りの高い製品を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】リンス工程におけるレジストとリンス液の通常
の状態を示す説明図である。
の状態を示す説明図である。
【図2】従来のレジストパターン形成工程を示す説明図
である。
である。
【図3】代表的なレジストパターン倒れの状態を示す説
明図である。
明図である。
【符号の説明】 1 基板 2 レジスト 2a、2b、20a、20b、20c、21a、21b、22a、22b レ
ジストパターン 3 マスク 4 現像液 5 リンス液 ─────────────────────────────────────────────────────
ジストパターン 3 マスク 4 現像液 5 リンス液 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年1月28日
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ULSI、半導体素
子、表面弾性波素子、量子効果素子、超伝導素子、マイ
クロマシーンパーツ(マイクロギヤ等)、電子回路部
品、光電子素子等の製造におけるレジストパターン形成
方法に関し、特に微細なパターン又はアスペクト比の高
いパターン形成時におけるパターン倒れを有効に防止せ
んとするものである。
子、表面弾性波素子、量子効果素子、超伝導素子、マイ
クロマシーンパーツ(マイクロギヤ等)、電子回路部
品、光電子素子等の製造におけるレジストパターン形成
方法に関し、特に微細なパターン又はアスペクト比の高
いパターン形成時におけるパターン倒れを有効に防止せ
んとするものである。
【0002】
【従来の技術】ULSIの高集積化の要求と共に、極限
的な微細レジストパターンの形成が求められており、現
在最小寸法0.2〜0.3μmのレジストパターン形成が盛ん
に検討され、先端的な研究では0.1μmを対象にしている
ものもある。一方で膜厚が厚く、且つ微細なパターンの
形成方法についても研究が行なわれており、例えば、マ
イクロマシン作製のため、膜厚の厚いレジスト(例えば
100μm)を用いてアスペクト比の極めて高いレジストパ
ターンを形成する技術開発も進められている。
的な微細レジストパターンの形成が求められており、現
在最小寸法0.2〜0.3μmのレジストパターン形成が盛ん
に検討され、先端的な研究では0.1μmを対象にしている
ものもある。一方で膜厚が厚く、且つ微細なパターンの
形成方法についても研究が行なわれており、例えば、マ
イクロマシン作製のため、膜厚の厚いレジスト(例えば
100μm)を用いてアスペクト比の極めて高いレジストパ
ターンを形成する技術開発も進められている。
【0003】更にレジストパターンの露光方法として
は、g線、i線等の紫外光、KrF、ArF等のエキシマ
レーザ光、電子線、荷電粒子、X線等種々の線源が用い
られているが、その現像には液体現像液を用いたウェッ
ト現像方法が主に用いられている。このウェット現像
は、工程の簡便さというメリットと共に、リンス液によ
る洗浄を伴なうためクリーンな処理になることから、今
後もその改良・発展が予想される。
は、g線、i線等の紫外光、KrF、ArF等のエキシマ
レーザ光、電子線、荷電粒子、X線等種々の線源が用い
られているが、その現像には液体現像液を用いたウェッ
ト現像方法が主に用いられている。このウェット現像
は、工程の簡便さというメリットと共に、リンス液によ
る洗浄を伴なうためクリーンな処理になることから、今
後もその改良・発展が予想される。
【0004】図2はレジストパターン現像時にウェット
現像法を実施する従来のレジストパターン形成工程の一
例を示している。即ち同図(a)に示される様に、基板1上
にレジスト2を塗布し、次に同図(b)に示される様に、所
望のパターンの形成されたマスク3を近接させて該パタ
ーンの露光を行なう。或いはレンズ(図示なし)を介し
て該パターンの露光を行なう。この露光々としては、紫
外光、遠紫外光、X線、電子線、荷電粒子線等が用いら
れる。更に同図(c)に示される様に該レジスト2を現像液
4に浸し、感光領域と非感光領域におけるレジスト2の現
像液4に対する溶解速度差を利用してレジストパターン2
aを形成する。そして同図(d)に示される様にリンス液5
により現像液及び該現像液に溶解したレジストを洗い流
す。最後に同図(e)に示される様に、リンス液を乾燥さ
せてレジストパターン2aを完成する。普通この乾燥は、
基板1を高速で回転して行なうスピン乾燥により行なわ
れる。
現像法を実施する従来のレジストパターン形成工程の一
例を示している。即ち同図(a)に示される様に、基板1上
にレジスト2を塗布し、次に同図(b)に示される様に、所
望のパターンの形成されたマスク3を近接させて該パタ
ーンの露光を行なう。或いはレンズ(図示なし)を介し
て該パターンの露光を行なう。この露光々としては、紫
外光、遠紫外光、X線、電子線、荷電粒子線等が用いら
れる。更に同図(c)に示される様に該レジスト2を現像液
4に浸し、感光領域と非感光領域におけるレジスト2の現
像液4に対する溶解速度差を利用してレジストパターン2
aを形成する。そして同図(d)に示される様にリンス液5
により現像液及び該現像液に溶解したレジストを洗い流
す。最後に同図(e)に示される様に、リンス液を乾燥さ
せてレジストパターン2aを完成する。普通この乾燥は、
基板1を高速で回転して行なうスピン乾燥により行なわ
れる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】以上の方法でレジスト
パターンを形成した場合、微細なパターン(例えばパタ
ーン幅が0.2μm以下のパターン)や、アスペクト比(レ
ジスト高さ/レジストパターン幅)の高いパターンで
は、図3(a)に示される様に、近接したパターン20a、20
b、20cの上部が寄り集まったり、同図(b)(c)に示される
様に、近接したパターン21a、22aが他のパターン21b、2
2bにもたれ掛かる様にして倒れる等、パターン倒れの発
生頻度が高くなる。
パターンを形成した場合、微細なパターン(例えばパタ
ーン幅が0.2μm以下のパターン)や、アスペクト比(レ
ジスト高さ/レジストパターン幅)の高いパターンで
は、図3(a)に示される様に、近接したパターン20a、20
b、20cの上部が寄り集まったり、同図(b)(c)に示される
様に、近接したパターン21a、22aが他のパターン21b、2
2bにもたれ掛かる様にして倒れる等、パターン倒れの発
生頻度が高くなる。
【0006】従って素子を高密度に集積し、或いはコン
パクトな製品を作るために、微細なパターンを微細な間
隔で配置する場合、パターン倒れによって所望のレジス
トパターンが形成できなくなり、製品の歩留り低下、信
頼性低下に直結することになる。
パクトな製品を作るために、微細なパターンを微細な間
隔で配置する場合、パターン倒れによって所望のレジス
トパターンが形成できなくなり、製品の歩留り低下、信
頼性低下に直結することになる。
【0007】本発明は従来技術の以上の様な問題に鑑み
創案されたもので、レジストパターン形成時、特に密集
した微細なレジストパターン、或いは高アスペクトなレ
ジストパターンの形成時に、パターン倒れを有効に防止
し、それによって歩留りの高い製品を得られるようにし
ようとするものである。
創案されたもので、レジストパターン形成時、特に密集
した微細なレジストパターン、或いは高アスペクトなレ
ジストパターンの形成時に、パターン倒れを有効に防止
し、それによって歩留りの高い製品を得られるようにし
ようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の開発経緯につ
き、以下詳述する。
き、以下詳述する。
【0009】レジストのパターン倒れが現像液の滴下か
らリンス液の乾燥までの工程のうちに生ずることは明ら
かであるが、どの工程で生ずるかは明らかになっていな
かった。そこで本発明者等が追究したところ、リンス液
が乾燥する時にレジストパターン倒れが発生することが
わかった。更に検討を重ねた結果、以下のことが明らか
となった。
らリンス液の乾燥までの工程のうちに生ずることは明ら
かであるが、どの工程で生ずるかは明らかになっていな
かった。そこで本発明者等が追究したところ、リンス液
が乾燥する時にレジストパターン倒れが発生することが
わかった。更に検討を重ねた結果、以下のことが明らか
となった。
【0010】即ち、現像処理前のレジスト(一般的には
ノボラック樹脂、スチレン樹脂、フェノール樹脂等をベ
ースにしている)はリンス液(一般に水)に対し疎水性
を有しているが、一旦現像液(一般的にアルカリ水溶
液)に触れると、その表面は親水性に変わる。このこと
により、リンス液が乾燥する時隣接するレジストパター
ン間に溜るリンス液5は、図1に示される様に、その表
面が窪んだ状態になる。この状態におけるリンス液5内
部に発生する圧力Pは次式数1で表わされる。
ノボラック樹脂、スチレン樹脂、フェノール樹脂等をベ
ースにしている)はリンス液(一般に水)に対し疎水性
を有しているが、一旦現像液(一般的にアルカリ水溶
液)に触れると、その表面は親水性に変わる。このこと
により、リンス液が乾燥する時隣接するレジストパター
ン間に溜るリンス液5は、図1に示される様に、その表
面が窪んだ状態になる。この状態におけるリンス液5内
部に発生する圧力Pは次式数1で表わされる。
【0011】
【数1】P=σ(1/R1+1/R2)
【0012】液面が窪んでいることから、内部に発生す
る圧力は負圧であり、壁面に相当するレジストパターン
2a、2b間には引力が働く。尚、σは液体の表面張力で、
R1、R2は接触面の一点における主曲率半径(液面上の
一点から立てた法線を含む平面で液面を切った時、その
切り口の曲率半径は一般にこの平面を回転するに従って
変わるが、その両極値が主曲率半径R1とR2である)で
ある。
る圧力は負圧であり、壁面に相当するレジストパターン
2a、2b間には引力が働く。尚、σは液体の表面張力で、
R1、R2は接触面の一点における主曲率半径(液面上の
一点から立てた法線を含む平面で液面を切った時、その
切り口の曲率半径は一般にこの平面を回転するに従って
変わるが、その両極値が主曲率半径R1とR2である)で
ある。
【0013】0.2μmラインアンドスペースパターン(0.
2μmのラインとスペースが交互に並んでいるパターン)
における吸引力を計算すると、23℃における水の表面張
力σは、72.28dyn/cm、又その接触角について測定した
ところ0であることが明らかとなったため、R1=0.2×10
-4/2cm、R2=∞ということになり、約7×106dyn/cm2
(約7kgw/cm2)の負圧力を生ずる。この負圧が、寄り
添うようにしてパターン倒れを生ずる原因であることが
わかった。パターン間隔が狭い場合、液体面は表面張力
によって一様な曲率の弧を描く。パターン間隔をl、接
触角をθとすると、次式数2の様になる。
2μmのラインとスペースが交互に並んでいるパターン)
における吸引力を計算すると、23℃における水の表面張
力σは、72.28dyn/cm、又その接触角について測定した
ところ0であることが明らかとなったため、R1=0.2×10
-4/2cm、R2=∞ということになり、約7×106dyn/cm2
(約7kgw/cm2)の負圧力を生ずる。この負圧が、寄り
添うようにしてパターン倒れを生ずる原因であることが
わかった。パターン間隔が狭い場合、液体面は表面張力
によって一様な曲率の弧を描く。パターン間隔をl、接
触角をθとすると、次式数2の様になる。
【0014】
【数2】R1=l/(2・cosθ)
【0015】従って負圧Pは、次式数3に示されるもの
となり、パターンが微細になればなる程、パターン間隔
lに反比例して引力が増す。
となり、パターンが微細になればなる程、パターン間隔
lに反比例して引力が増す。
【0016】
【数3】P∝1/l
【0017】パターンが微細になる程、パターン倒れが
増え、又膜厚の薄い(アスペクト比の小さな)パターン
までもパターン倒れが生ずる。
増え、又膜厚の薄い(アスペクト比の小さな)パターン
までもパターン倒れが生ずる。
【0018】そこで本発明の基本的な考え方としては、
表面張力σを低減することで、この負圧Pを小さくし、
パターン倒れを防止せんとするものである。そのための
具体的構成としては、リンス工程で使用するリンス液
に、前記表面張力を下げる目的で界面活性剤を添加す
る。又リンス処理後この界面活性剤が残在することによ
って発生するであろう汚染を防止するため、該界面活性
剤は乾燥時に発揮して基板上に残らないものとしなけれ
ばならない。
表面張力σを低減することで、この負圧Pを小さくし、
パターン倒れを防止せんとするものである。そのための
具体的構成としては、リンス工程で使用するリンス液
に、前記表面張力を下げる目的で界面活性剤を添加す
る。又リンス処理後この界面活性剤が残在することによ
って発生するであろう汚染を防止するため、該界面活性
剤は乾燥時に発揮して基板上に残らないものとしなけれ
ばならない。
【0019】そのようなリンス液としては、イソプロピ
ルアルコールを含む水溶液や、またtert−アミルア
ルコール、2−メチル−1−ブタノール、1−ブタノー
ル、dl−2−ブタノール、tert−ブチルアルコー
ル、3−ペンタノール、イソブチルアルコールのいずれ
か1つ或いは複数を含む水溶液等がある。
ルアルコールを含む水溶液や、またtert−アミルア
ルコール、2−メチル−1−ブタノール、1−ブタノー
ル、dl−2−ブタノール、tert−ブチルアルコー
ル、3−ペンタノール、イソブチルアルコールのいずれ
か1つ或いは複数を含む水溶液等がある。
【0020】
【作用】前述の様に本発明法によれば、リンス液の表面
張力が小さくなるので該リンス液が乾燥する時発生する
引力が大幅に低減され、微細なレジストパターンのパタ
ーン倒れを防止することが可能となる。
張力が小さくなるので該リンス液が乾燥する時発生する
引力が大幅に低減され、微細なレジストパターンのパタ
ーン倒れを防止することが可能となる。
【0021】
【実施例】以下本発明法の具体的実施例につき詳述す
る。
る。
【0022】(実施例1)まずレジストを基板上に塗布
し、ベークを行なう。このレジストとしてはPMMAを
用い、ベーク温度を170℃、ベーク時間を20分とし
た。
し、ベークを行なう。このレジストとしてはPMMAを
用い、ベーク温度を170℃、ベーク時間を20分とし
た。
【0023】次にX線を用いて所望のパターンを露光す
る。但し光源はX線に限らず、電子ビームやイオンビー
ムあるいは遠紫外光を用いても良い。
る。但し光源はX線に限らず、電子ビームやイオンビー
ムあるいは遠紫外光を用いても良い。
【0024】そしてメチルイソブチルケトン(MIB
K)を1、イソプロピルアルコール(IPA)を3の割
合いで混合した現像液を用い現像する。この現像時間は
3分とする。
K)を1、イソプロピルアルコール(IPA)を3の割
合いで混合した現像液を用い現像する。この現像時間は
3分とする。
【0025】更に水に前記イソプロピルアルコールを混
入させたりリンス液を用いてリンスし、その後スピン乾
燥する。このイソプロピルアルコールの混入比は50%
とした。イソプロピルアルコールは揮発性の溶液であ
り、揮発後は基板上に残らない。
入させたりリンス液を用いてリンスし、その後スピン乾
燥する。このイソプロピルアルコールの混入比は50%
とした。イソプロピルアルコールは揮発性の溶液であ
り、揮発後は基板上に残らない。
【0026】以上の様にして形成された膜厚1.3μmの0.
2μmラインアンドスペースパターンのレジストパターン
をSEMで観察したところ、リンス液に水だけを用いた
ものはパターン倒れを起こしていたが、イソプロピルア
ルコールを混入したリンス液を用いた場合は、この様な
パターン倒れの発生がなかった。
2μmラインアンドスペースパターンのレジストパターン
をSEMで観察したところ、リンス液に水だけを用いた
ものはパターン倒れを起こしていたが、イソプロピルア
ルコールを混入したリンス液を用いた場合は、この様な
パターン倒れの発生がなかった。
【0027】尚、リンス液中にレジストパターン全体が
浸っている場合は、レジストパターンに表面張力が作用
せず、乾燥時に図1に示される様にレジスト面が一部顔
を出した際に該表面張力が作用する。それ故、最終リン
ス液において、界面活性剤を含ませ、表面張力を小さく
しておけばよい。
浸っている場合は、レジストパターンに表面張力が作用
せず、乾燥時に図1に示される様にレジスト面が一部顔
を出した際に該表面張力が作用する。それ故、最終リン
ス液において、界面活性剤を含ませ、表面張力を小さく
しておけばよい。
【0028】(実施例2)AZ−PN−100(ヘキス
ト社商品名)をウェハに塗布し、120℃で2分の熱処
理を行った後露光し、再度110℃で2分の熱処理を行
った。続いてAZ312現像液(ヘキスト社商品名)に
対し、水を2加えた現像液に1分間浸した後、tert
−ブチルアルコール[(CH3)3COH]1に対し水を
1加えたリンス液に20秒間浸してリンスし、その後こ
のリンス液を乾燥させた。ここでは乾燥方法としてスピ
ン乾燥を用いたが、これに限らず窒素ブローでも構わな
い。その結果1.2μm厚の0.2μmライン&スペースパタ
ーンを作製することができた。
ト社商品名)をウェハに塗布し、120℃で2分の熱処
理を行った後露光し、再度110℃で2分の熱処理を行
った。続いてAZ312現像液(ヘキスト社商品名)に
対し、水を2加えた現像液に1分間浸した後、tert
−ブチルアルコール[(CH3)3COH]1に対し水を
1加えたリンス液に20秒間浸してリンスし、その後こ
のリンス液を乾燥させた。ここでは乾燥方法としてスピ
ン乾燥を用いたが、これに限らず窒素ブローでも構わな
い。その結果1.2μm厚の0.2μmライン&スペースパタ
ーンを作製することができた。
【0029】一方リンス液として水を用いた通常方法で
は、パターン倒れを起こさない最大のレジスト膜厚は1
μmであり、1.2μm厚の0.2μmライン&スペースパタ
ーン を形成することはできなかった。
は、パターン倒れを起こさない最大のレジスト膜厚は1
μmであり、1.2μm厚の0.2μmライン&スペースパタ
ーン を形成することはできなかった。
【0030】ここではtert−ブチルアルコールと水
の混合比を体積比で1:1としたが、20:80〜6
0:40の範囲でも同様な効果が得られた。これに対し
60:40を超えると、レジストの一部が溶解し、形状
が劣化するという問題があった。またtert−ブチル
アルコールの代わりにエタノールやメタノールを用いた
場合にはレジストパターンが溶解し、イソプロピルアル
コールを添加した場合はレジストが剥離した。
の混合比を体積比で1:1としたが、20:80〜6
0:40の範囲でも同様な効果が得られた。これに対し
60:40を超えると、レジストの一部が溶解し、形状
が劣化するという問題があった。またtert−ブチル
アルコールの代わりにエタノールやメタノールを用いた
場合にはレジストパターンが溶解し、イソプロピルアル
コールを添加した場合はレジストが剥離した。
【0031】更に本実施例ではtert−ブチルアルコ
ールと水の混合液を用いたが、これに限らずtert−
アミルアルコール[(CH3)2C(OH)CH2C
H3]、2−メチル−1−ブタノール[CH3CH2CH
(CH3)CH2OH]、1−ブタノール[CH3(C
H2)3OH]、dl−2−ブタノール[CH3CH2CH
(OH )CH3]、3−ペンタノール[CH3CH2CH
(OH)CH2CH3]、イソブ チルアルコール[(CH
3)2CHCH2OH]のいずれかと水或いはこれらのい
ずれか複数と水の混合液でも効果があった。
ールと水の混合液を用いたが、これに限らずtert−
アミルアルコール[(CH3)2C(OH)CH2C
H3]、2−メチル−1−ブタノール[CH3CH2CH
(CH3)CH2OH]、1−ブタノール[CH3(C
H2)3OH]、dl−2−ブタノール[CH3CH2CH
(OH )CH3]、3−ペンタノール[CH3CH2CH
(OH)CH2CH3]、イソブ チルアルコール[(CH
3)2CHCH2OH]のいずれかと水或いはこれらのい
ずれか複数と水の混合液でも効果があった。
【0032】尚、本実施例では現像後すぐにtert−
ブチルアルコールと水の混合液でリンスしたが、現像後
一旦水で水洗し、乾かさないようにしてtert−ブチ
ルアルコールと水の混合液でリンスし、乾燥させてもよ
い。この方法だと、該リンス液の消費量が少ないためコ
ストを下げることができ、またtert−ブチルアルコ
ールと水の混合液にレジストが浸っている時間が短くな
るため、レジストに与えるダメージ(部分溶解等)を防
止できる。その結果、tert−ブチルアルコールの比
率を高めることが可能となり、よりパターン倒れを起こ
しにくくなる。この時tert−ブチルアルコールは界
面活性剤として作用する。
ブチルアルコールと水の混合液でリンスしたが、現像後
一旦水で水洗し、乾かさないようにしてtert−ブチ
ルアルコールと水の混合液でリンスし、乾燥させてもよ
い。この方法だと、該リンス液の消費量が少ないためコ
ストを下げることができ、またtert−ブチルアルコ
ールと水の混合液にレジストが浸っている時間が短くな
るため、レジストに与えるダメージ(部分溶解等)を防
止できる。その結果、tert−ブチルアルコールの比
率を高めることが可能となり、よりパターン倒れを起こ
しにくくなる。この時tert−ブチルアルコールは界
面活性剤として作用する。
【0033】
【発明の効果】以上詳述した本発明のレジストパターン
形成方法によれば、乾燥時には揮発して基板上に残らな
い界面活性剤をリンス液に混入させ、該リンス液の表面
張力を低減させることで、微細なレジストパターンや高
アスペクトなレジストパターンを形成する時に頻発して
いたパターン倒れを有効に防止できるようになり、その
結果歩留りの高い製品を製造することが可能となる。
形成方法によれば、乾燥時には揮発して基板上に残らな
い界面活性剤をリンス液に混入させ、該リンス液の表面
張力を低減させることで、微細なレジストパターンや高
アスペクトなレジストパターンを形成する時に頻発して
いたパターン倒れを有効に防止できるようになり、その
結果歩留りの高い製品を製造することが可能となる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東川 巌 東京都文京区湯島3丁目31番1号 株式会 社ソルテック内
Claims (2)
- 【請求項1】 レジストパターン現像時のリンス工程
で、乾燥時に揮発して、レジストパターンの形成される
べき基板上には残らない界面活性剤が含まれるリンス液
を用いて、リンス処理を行なうことを特徴とするレジス
トパターン形成方法。 - 【請求項2】 請求項第1項記載のレジストパターン形
成方法において、界面活性剤がイソプロピルアルコール
であることを特徴とする請求項第1項記載のレジストパ
ターン形成方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4146873A JPH06163391A (ja) | 1992-05-13 | 1992-05-13 | レジストパターン形成方法 |
| US07/964,715 US5326672A (en) | 1992-04-23 | 1992-10-22 | Resist patterns and method of forming resist patterns |
| KR1019930001189A KR100272797B1 (ko) | 1992-04-23 | 1993-01-30 | 레지스트 패턴 형성방법 및 레지스트 패턴 |
| DE4306033A DE4306033A1 (de) | 1992-04-23 | 1993-02-26 | Resistmuster und Verfahren zu deren Herstellung |
| US08/083,131 US5374502A (en) | 1992-04-23 | 1993-06-25 | Resist patterns and method of forming resist patterns |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4146873A JPH06163391A (ja) | 1992-05-13 | 1992-05-13 | レジストパターン形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06163391A true JPH06163391A (ja) | 1994-06-10 |
Family
ID=15417501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4146873A Pending JPH06163391A (ja) | 1992-04-23 | 1992-05-13 | レジストパターン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06163391A (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07142349A (ja) * | 1993-11-16 | 1995-06-02 | Mitsubishi Electric Corp | 現像工程におけるフォトレジストパターンの倒れを防止する方法 |
| JPH09230606A (ja) * | 1994-07-05 | 1997-09-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 微細パターン形成方法 |
| JP2007081177A (ja) * | 2005-09-15 | 2007-03-29 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 基板の現像処理方法および基板の現像処理装置 |
| JP2009088253A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Toshiba Corp | 微細構造体の製造方法および微細構造体の製造システム |
| US7741260B2 (en) | 2004-04-23 | 2010-06-22 | Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. | Rinsing fluid for lithography |
| US7811748B2 (en) | 2004-04-23 | 2010-10-12 | Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. | Resist pattern forming method and composite rinse agent |
| JP2010251596A (ja) * | 2009-04-17 | 2010-11-04 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
| KR20110034549A (ko) | 2009-09-28 | 2011-04-05 | 도오꾜오까고오교 가부시끼가이샤 | 표면 처리제 및 표면 처리 방법 |
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| US8410296B2 (en) | 2009-11-13 | 2013-04-02 | Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. | Surface treatment agent and surface treatment method |
| KR20130092468A (ko) | 2012-02-10 | 2013-08-20 | 도오꾜오까고오교 가부시끼가이샤 | 표면 처리제 및 표면 처리 방법 |
| US9244358B2 (en) | 2008-10-21 | 2016-01-26 | Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. | Surface treatment liquid, surface treatment method, hydrophobilization method, and hydrophobilized substrate |
| KR20160117305A (ko) | 2015-03-31 | 2016-10-10 | 도쿄 오카 고교 가부시키가이샤 | 표면 처리 방법 및 표면 처리액 |
| KR20170036616A (ko) | 2015-09-24 | 2017-04-03 | 도쿄 오카 고교 가부시키가이샤 | 표면 처리제 및 표면 처리 방법 |
| US10093815B2 (en) | 2015-09-24 | 2018-10-09 | Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. | Surface treatment agent and surface treatment method |
Citations (4)
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-
1992
- 1992-05-13 JP JP4146873A patent/JPH06163391A/ja active Pending
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| KR20180095121A (ko) | 2008-10-21 | 2018-08-24 | 도오꾜오까고오교 가부시끼가이샤 | 표면 처리액 및 표면 처리 방법, 그리고 소수화 처리 방법 및 소수화된 기판 |
| KR20160114736A (ko) | 2008-10-21 | 2016-10-05 | 도오꾜오까고오교 가부시끼가이샤 | 표면 처리액 및 표면 처리 방법, 그리고 소수화 처리 방법 및 소수화된 기판 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
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