JPH07321027A

JPH07321027A - レジスト層の除去方法及びそれを用いた除去装置

Info

Publication number: JPH07321027A
Application number: JP6136693A
Authority: JP
Inventors: Isao Imamura; 功今村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-05-27
Filing date: 1994-05-27
Publication date: 1995-12-08

Abstract

(57)【要約】【目的】フォトリソグラフィーに代表される様な近年
のパターン形成の微細加工技術に対応することが出来、
環境問題を生じることがなく、更に、可燃性溶剤を用い
た場合における防爆対策の要請にも対応し得る優れたレ
ジスト層の除去方法及びかかる方法を用いた除去装置を
提供すること。【構成】レジスト層へ向けて除去液をスプレー噴射し
てレジスト層を除去するレジスト層の除去方法におい
て、除去液のスプレー噴射を減圧下で行うことを特徴と
するレジスト層の除去方法及びかかる方法を用いた除去
装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レジスト層の除去方法
及びそれを用いた除去装置に関し、特に、フォトリソグ
ラフィーに代表される微細加工の際に用いられる新規な
レジスト層の除去方法及びかかる方法を用いた除去装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来よりフォトリソグラフィー等におい
て微細パターンを形成する際に各種のレジスト材料が利
用されている。例えば、半導体素子を製造する場合に、
先ずレジスト材料をウエハ等の基板に塗布してレジスト
層を形成し、該レジスト層に所定のパターンを有するマ
スクを介して露光した後、現像工程や剥離工程において
レジスト層の可溶部分を除去し、所定のラインとスペー
スとからなるパターンを形成する。尚、レジストの可溶
部分は、ポジ型レジスト材料を使用した場合には露光部
分となり、ネガ型レジスト材料を使用した場合には未露
光部分となる。

【０００３】従来、上記の工程におけるレジスト層の可
溶部分の除去方法としては、レジスト層除去用の液（光
リソグラフィー技術では、通例「現像液」或は「剥離
液」と呼ばれているが、以下、「除去液」と称す。）を
基板上のレジスト層にスプレー噴射して基板からレジス
ト層を除去するスプレー方式、或は基板を除去液に浸漬
してレジスト層を除去する浸漬方式が採用されている。
又、これらの方法を行う際には必要に応じて、超音波処
理、加熱、撹拌、振とう及び加圧循環等の促進手段も併
用されている。更に通例は、レジスト層の除去を終えた
後に、リンス液を用いて上記除去液を除く為に基板を洗
浄し、次いで乾燥させている。

【０００４】

【発明が解決しようとしている問題点】しかしながら、
上記した従来のレジスト層の除去方法には下記に述べる
様な問題点があった。即ち、形成しようとするパターン
が微細であるとレジスト層の除去に時間がかかるが、こ
の問題を解決する為にレジスト材料に対し溶解度の高い
除去液を用いると、除去すべき部分以外のレジストが膨
潤してしまい、パターンを構成する隣接ライン間のブリ
ッジ、蛇行、もたれ合い、或は各ライン部における裾広
がり等を生ずるという問題がある。又、ひどい場合には
レジスト層が溶解してしまう為、パターン幅が狭くなる
等して所望のパターンが得られないという問題がある。
一方、除去時間の短縮を図ることなくレジストに対する
溶解度の高くない除去液を用いるとレジスト層の除去に
時間がかかり、生産性に劣るという問題がある。更に、
従来の方法は、乾燥工程を別に要し、これに時間がかか
るという問題もある。

【０００５】又、特にネガ型レジスト等の除去液として
従来から用いられているトリクロロエタン等のハロゲン
化炭化水素は、近年の地球環境保護への取り組みから、
将来的に、その使用が制限されたり又は全廃される虞れ
がある。この為、例えば、トルエン、キシレン、ＮＭ
Ｐ、ＭＩＢＫ及びＩＰＡ等の可燃性の溶剤が除去液の代
替品として使用されてきている。しかし、可燃性の溶剤
を使用する為には、レジスト除去工程において完全防爆
型の装置が必要となるが、これを満足する装置は未だ存
在していない。従って、本発明の目的は、上記従来技術
の問題点を解決し、フォトリソグラフィーに代表される
様な近年のパターン形成の微細加工技術に対応すること
が出来、環境問題を生じることがなく、更に、可燃性溶
剤を用いた場合における防爆対策の要請にも対応し得る
優れたレジスト層の除去方法及びかかる方法を用いた除
去装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、以下の本発
明により達成される。即ち、本発明は、レジスト層へ向
けて除去液をスプレー噴射してレジスト層を除去するレ
ジスト層の除去方法において、除去液のスプレー噴射を
減圧下で行うことを特徴とするレジスト層の除去方法及
びかかる方法を用いた除去装置である。

【０００７】

【好ましい実施態様】以下、好ましい実施態様を挙げ
て、本発明を詳細に説明する。本発明のレジスト層の除
去方法は、先ずレジスト層が設けられている基板等を減
圧下に置き、この状態でレジスト層に向けてレジスト除
去用の除去液をスプレー噴射してレジスト層を除去する
ことを特徴とする。本発明は、通常、半導体素子の製造
工程等におけるレジストパターンの形成プロセスにおい
て好適に用いられる。以下、レジストパターンの形成プ
ロセスを具体的に説明する。

【０００８】先ず、所定の基板（ウエハ、その他の被加
工物）上に、ポジ型又はネガ型のレジスト材料の溶液を
塗布し、必要に応じてベーキングを行いレジスト層を基
板上に形成する。続いて、かかるレジスト層に対し、所
定形状のフォトマスクを介して露光を行い、必要に応じ
てポストベーキングを施した後、レジスト除去液を用い
て、レジスト層の可溶部分を選択的に除去し、所定のラ
インとスペースとからなるパターンを形成する。この
際、レジスト材料としてポジ型レジスト材料を用いた場
合にはレジスト層の露光部分が溶解除去され、ネガ型レ
ジスト材料を用いた場合には未露光部分が溶解除去され
る。

【０００９】本発明にかかるレジスト層の除去方法は、
上記工程において適用されるが、先ずレジスト層が形成
されている基板を減圧下に置き、この減圧状態下でスプ
レーにて除去液をレジスト層に向けて噴射することによ
り、レジスト層の可溶部分をを選択的に除去する。ここ
で、レジスト層が置かれる減圧条件としては、例えば、
除去室内を４００ｍｍＨｇ以下程度の真空状態とする。
減圧する方法としては、通常行われている真空ポンプに
よる方法が用いられるが、真空ポンプ内に除去液等が入
り込まない様に、除去室と真空ポンプとの間に液トラッ
プを設けておくのが好ましい。

【００１０】又、除去液をレジスト層に対しスプレー噴
射する際の噴射条件としては、形成されているレジスト
層の厚さにもよるが、例えば、除去液を０．０１〜１０
ｋｇ／ｃｍ² の噴射圧力で噴射する。

【００１１】本発明で使用されるレジスト層の除去液と
して、具体的には、例えば、トルエン、キシレン、エタ
ノール、シクロヘキサノン、ＮＭＰ、ＭＩＢＫ及びＩＰ
Ａ等の可燃性有機溶剤、数％ＮａＯＨ水溶液及び数％Ｋ
ＯＨ水溶液等の塩基性水溶液を用いることが出来る。
又、本発明にかかる除去方法を適用し得るレジスト層を
形成する材料としては、従来の一般的な微細加工用のレ
ジスト材料であれば特に限定されない。、ポジ型レジス
ト材料の代表的な例は、例えば、一成分系のものとして
はＰＭＭＡ及びその誘導体があり、二成分系のものとし
ては、ノボラック樹脂とジアゾナフトキノン系の感光、
溶解抑制剤とからなるＤＱＮ系レジスト等がある。又、
ネガ型レジスト材料の具体例としては、一成分系のもの
として、クロロメチル化ポリスチレン、塩素化されたポ
リメチルスチレン、ポリ（ｐ−クロロスチレン）及びク
ロロメチル化ポリ（２−イソプロペニルナフタレン）等
が挙げられる。又、環化ゴム樹脂とビスアジド架橋剤と
からなる二成分系のもの等が挙げられる。

【００１２】尚、パターン形成プロセスの際にレジスト
層に対する露光に用いる線源としては、使用されるレジ
スト材料にもよるが、例えば、高圧水銀灯、メタルハラ
イドランプ等が挙げられる。又、本発明にかかるレジス
ト層の除去方法は、上記した様なレジストパターン形成
プロセス以外にも、例えば、レジストパターンを耐エッ
チングマスクとして使用した後、選択的ではなく完全に
レジスト層を除去する際にも好ましく適用することが出
来る。

【００１３】図１に本発明方法が適用されているレジス
ト層の除去装置の一例を示す。本発明にかかるレジスト
層の除去装置は、少なくとも、レジスト層を減圧下に置
く為の手段と、除去液をスプレーに供給する為の手段
と、該除去液をレジスト層に向けてスプレー噴射する為
の手段とから構成されている。図１に従って、本発明に
かかる装置の概要を説明する。レジスト層を減圧下に置
く為の手段として、真空ポンプ６に接続された除去室１
１が設けられている。真空ポンプ６と除去室１１との間
には液トラップが設けられており、除去液等の真空ポン
プ６への侵入を防いでいる。

【００１４】除去室１１には、レジスト層が設けられて
いる基板等の被加工物９を乗せる為の固定台１０が設け
られており、該固定台１０の上方には、除去液をレジス
ト層に向けてスプレー噴射する手段であるスプレーノズ
ル８が設けられている。尚、被加工物９とスプレーノズ
ル８との間の距離は、噴射条件を適宜なものとする為に
任意に設定することが出来る様になっている。スプレー
ノズル８と除去液槽２との間には、除去液をスプレーに
供給する手段として、ポンプ３−２、流量調整用の弁５
−２及び除去液内の不純物を取り除く為のフィルター４
−２が設けられており、これらを介して接続されてい
る。又、図１に示した様に、除去室１１の下部に使用済
みの除去液の取入口１２を設けておけば、除去液の循環
利用が可能となる。

【００１５】更に、除去液で基板上のレジスト層を除去
した後、スプレーノズル８からリンス液を基板に向けて
スプレー噴射することにより基板から除去液を洗浄除去
することが出来る様に、図１に示した様に、スプレーノ
ズル８に、流量調整用の弁５−１及びフィルター４−１
を介してリンス槽１を接続しておくのも好ましい態様で
ある。この際に使用されるリンス液としては、使用する
レジストによって異なるが、例えば、水やキシレン等の
揮発性の有機溶剤等、いずれのものでもよい。尚、本発
明において、上記したリンス工程は必須のものではな
い。上記の様にしてリンス液で被加工物９を洗浄した
後、或は除去液でレジスト層を除去した後に、従来と同
様に被加工物を乾燥させる必要があるが、本発明におい
てはレジスト層の除去工程或いはリンス工程が減圧下で
行われる結果、真空乾燥される為、従来の場合と異なり
特別の乾燥工程を設けることなく、迅速に乾燥が行われ
る。

【００１６】以下に上記で説明した図１の除去装置を用
いてレジスト層の除去を行なう具体的な方法について説
明する。先ず、除去室１１の固定台１０に除去すべきレ
ジスト層が塗布形成されている基板９（被加工物）をセ
ットした後、除去室１１を減圧状態にする為に真空ポン
プ６を作動させる。次に、除去室１１が減圧状態になっ
たことを確認した後、除去液槽２に接続されているポン
プ３−２を作動させ、弁５−２で除去液の流量を調整し
つつ適当な噴射圧力で除去液をスプレーノズル８からレ
ジスト層に向けてスプレー噴射する。この際、使用済み
の除去液は、除去室１１の底部には液取入口１２が設け
られている為、液取入弁５−３を介して除去液槽２へと
戻る結果、再びスプレーノズル８からレジスト層に向け
てスプレー噴射されて循環使用される。

【００１７】上記の工程が終了しレジスト層が被加工物
から除去された後に、リンス槽１に接続されているポン
プ３−１を作動させ、弁５−１で流量を調整しつつ、リ
ンス槽１からフィルター４−１を経由させてスプレーノ
ズル８よりリンス液を基板９に向けてスプレー噴射し、
基板９を洗浄する。基板９を充分に洗浄後、リンス液の
スプレー噴射を停止し、除去室１１に繋がる全ての弁を
閉じることにより基板９を真空乾燥して、レジスト除去
工程を完了させる。

【００１８】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に具体的に説
明する。実施例１活性エネルギー線硬化材料である下記のレジストを用い
て、次の様な実験を行なった。尚、サンプルは夫々５個
ずつ用いた。先ず、５インチのシリコンウエハー基板上
に膜厚が２０μｍになる様に、以下の組成から成るネガ
型レジスト材料をスピンナーで塗布し、レジスト層を形
成した。・エピコート１００１Ｘ７５（油化シェルエポキシ（株）製）１００重量部・アデカオプトマーＳＰ−１７０（旭電化（株）製）１．５重量部・シクロヘキサノン２５重量部次いで、レジスト層が形成された基板に、８０℃、１時
間のプリベークを行ない、図２に示す様なエネルギー線
遮光部２１及びエネルギー線透過部２２とからなるフォ
トマスク２０を用いて、高圧水銀灯で７Ｊ／ｃｍ² の露
光を行なった。そして、４５℃、３０分のポストベーク
を行ない、レジスト層の除去用サンプルとした。

【００１９】次に、基板を除去室に設置し減圧後、レジ
スト層の除去液としてシクロヘキサノンを用い、減圧し
た状態でレジスト層に除去液をスプレー噴射して、レジ
スト層の除去を以下の条件下で現像を行なった。除去装
置に、図１に示す装置を用いた。又、減圧条件として
は、５０ｍｍＨｇとし、噴射条件としては１ｋｇ／ｃｍ
² の圧力で基板にシクロヘキサノンを噴射して、レジス
ト層の未露光部の可溶部分を選択的に除去した。この
際、除去液は、２リットル／分の流量でスプレーノズル
へと供給した。尚、本実施例の場合には、キシレンでリ
ンス処理を行なった。

【００２０】本実施例の未露光部のレジストが除去され
るまでの平均現像時間は、８３秒であった。又、上記の
様にして処理した後、基板上のレジスト層の除去状態を
観察したところ、５個のサンプルのいずれもが、レジス
ト層の未露光部の可溶部分が選択的に且つ良好に除去さ
れており、断面が矩形のシャープなライン及びスペース
が解像されていた。

【００２１】比較例１実施例１と全く同様の方法で、活性エネルギー線硬化材
料であるネガ型材料を使用してレジスト層を作成し、フ
ォトマスク２０を用いて高圧水銀灯で露光を行なった基
板をレジスト層の除去用サンプルとした。これに対し、
図１に示す除去装置を用い、減圧下ではなく常圧下でシ
クロヘキサノンを除去液としてスプレー噴射して現像を
行い、従来のキシレンでリンスを行い乾燥する乾燥工程
を加えて、レジスト層の未露光部の可溶部分が選択的に
除去した。この場合、未露光部のレジストが除去される
までの平均現像時間は、９５秒であり、実施例１の場合
に比べて長くかかった。又、５個のサンプルのいずれに
もレジスト層の未露光部の可溶部分にレジスト残渣がみ
られ、レジスト層の除去状態は、良好とはいえなかっ
た。

【００２２】実施例２活性エネルギー線可溶化材料であるポジ型レジストを用
いて次の様な実験を行なった。尚、各試験においてのサ
ンプルは５個ずつ用いた。ガラス基板上にポジ型ドライ
フィルム「ＯＺＡＴＥＣＲ−２２５（商品名、ヘキス
トジャパン社製）」を１００℃において、３ｋｇ／ｃｍ
² でラミネートして、レジスト層をガラス基板上に形成
した。次に、図３に示したエネルギー線透過部３１及び
遮光部３２とからなるフォトマスク３０を用いて高圧水
銀灯による３００ｍＪ／ｃｍ² の露光を行ない、線径１
５μｍのパターンをレジスト層に形成し、続いて１１０
℃、１０分間の熱処理を行なった。

【００２３】次に、上記の様に処理した基板を、現像液
（除去液）として３％ＮａＯＨ溶液を用いて下記の方法
で処理して現像を行ない、レジスト層の可溶部分である
露光部分を選択的に溶解除去し、レジストパターンを基
板上に形成した。その現像条件としては、基板を除去室
に設置し減圧後、減圧した状態でレジスト層に３％Ｎａ
ＯＨ溶液をスプレー噴射して、レジスト層を除去した。
その際、除去装置には図１に示す装置を用い、基板を１
０ｍｍＨｇ程度の減圧下に置き、スプレーノズルからの
噴射条件を、１ｋｇ／ｃｍ² の噴射圧力となる様に調整
して基板に除去液を噴射し、レジスト層の露光部の可溶
部分を選択的に除去した。この際、除去液である３％Ｎ
ａＯＨ溶液は、２リットル／分の流量でスプレーノズル
へと供給した。現像に続いて水でリンスを行い、その後
真空乾燥した。

【００２４】本実施例では、露光部のレジストが除去さ
れるまでの平均現像時間は、９０秒であった。又、上記
の様にして処理した後、基板上のレジスト層の除去状態
を観察したところ、５個のサンプルのいずれもが、レジ
スト層の未露光部の可溶部分が選択的に且つ良好に除去
されており、断面が矩形のシャープなライン及びスペー
スが解像されていた。

【００２５】比較例２実施例２と全く同様の方法で、活性エネルギー線硬化材
料であるポジ型レジスト材料を使用してレジスト層を作
成し、フォトマスク２０を用いて高圧水銀灯で露光を行
なった基板を、レジスト層の除去用サンプルとした。こ
れに対し、図１に示す除去装置を用い、減圧下ではなく
常圧下で現像を行なう以外は実施例２と同様の試験を行
なった。この場合、露光部の可溶部分のレジストが除去
されるまでの平均現像時間は、１１０秒であり、実施例
１の場合に比べてかなり長くかかった。又、５個のサン
プルのいずれにもレジスト層の未露光部の可溶部分にレ
ジスト残渣がみられ、レジスト層の除去状態は、良好と
はいえなかった。

【００２６】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、例
えば、ネガ型のレジスト材料を用いた場合に、レジスト
層の除去液をスプレー噴射で減圧下にあるレジスト層に
噴射してレジスト層の可溶部分を選択的に除去すること
によって、従来のレジスト層の除去方法の様に、除去液
或いはリンス液の乾燥工程を別に要することなく、長時
間を要することなく、除去時間の短縮が図られる為、微
細パターンの形成の場合にも生産性の向上が図られる。
又、本発明によれば、除去時間の短縮の為にレジスト材
料に対する溶解度の高い除去液を使用する方法と異な
り、レジストの膨潤、隣接パターン間のブリッジ、蛇
行、もたれ合い或は裾広がり等を生ずることもない。
又、近年の地球環境保護の取り組みから、ネガ型レジス
ト等の材料を使用する場合の除去液として従来より使用
されてきたトリクロロエタン等のハロゲン化炭化水素の
使用が制限され、将来は全廃される虞れがある為、除去
液が可燃性溶剤に代替されてきている。これに対し、本
発明によれば、これらの可燃性溶剤を使用する場合にも
適用し得る完全防爆型の装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるレジスト除去装置の概略図であ
る。

【図２】エネルギー線透過部及び遮光部とからなるフォ
トマスクである。

【図１】エネルギー線透過部及び遮光部とからなるフォ
トマスクである。

【符号の説明】

１：リンス液槽２：除去液槽３−１：リンス液ポンプ３−２：除去液ポンプ４−１：リンス液フィルター４−２：除去液フィルター５−１：リンス液弁５−２：除去液弁５−３：液取入弁６：真空ポンプ７：液トラップ８：スプレーノズル９：基板１０：固定台１１：除去槽１２：液取入口２１、３２：活性エネルギー線遮光部２２、３１：活性エネルギー線透過部２０、３０：フォトマスク

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【手続補正書】

【提出日】平成６年９月２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるレジスト除去装置の概略図であ
る。

【図３】エネルギー線透過部及び遮光部とからなるフォ
トマスクである。

【符号の説明】１：リンス液槽２：除去液槽３−１：リンス液ポンプ３−２：除去液ポンプ４−１：リンス液フィルター４−２：除去液フィルター５−１：リンス液弁５−２：除去液弁５−３：液取入弁６：真空ポンプ７：液トラップ８：スプレーノズル９：基板１０：固定台１１：除去槽１２：液取入口２１、３２：活性エネルギー線遮光部２２、３１：活性エネルギー線透過部２０、３０：フォトマスク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レジスト層に向けて除去液をスプレー噴
射してレジスト層を除去するレジスト層の除去方法にお
いて、除去液のスプレー噴射を減圧下で行うことを特徴
とするレジスト層の除去方法。
【請求項２】少なくともレジスト層を減圧下に置く手
段と、除去液をスプレーに供給する手段と、該除去液を
レジスト層に向けてスプレー噴射する手段とからなるこ
とを特徴とするレジスト除去装置。